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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 紅外人臉圖像溫度歸一化
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡(jiǎn)介：
- 在人臉識(shí)別技術(shù)的研究中，絕大部分研究都集中于可見(jiàn)光人臉識(shí)別技術(shù)，關(guān)于紅外人臉識(shí)別技術(shù)的研究并不多，而此次項(xiàng)目利用紅外進(jìn)行人臉識(shí)別是有效的生物識(shí)別方式，通過(guò)對(duì)紅外圖像幾何歸一化可以降低圖像的維數(shù)并用最少的數(shù)據(jù)來(lái)表征圖像的特征信息，同時(shí)可以消除由于外界環(huán)境（如噪聲、光照）變化和采集者自身因素的影響，在實(shí)際應(yīng)用中有著巨大的優(yōu)勢(shì)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本研究主要分為三部分進(jìn)行研究：提取環(huán)境溫度參數(shù)；環(huán)境溫度對(duì)紅外人臉圖像的影響；紅外人臉圖像溫度歸一化算法研究。 通過(guò)觀察不同溫度下的圖像和參考溫度下的圖像以及它們的差值圖像，可以得出以下結(jié)論：人臉上各部位的溫度都會(huì)隨著環(huán)境溫度的改變而改變，且人臉不同部位隨環(huán)境溫度的改變其自身溫度的變化是不同的。因此，本課題為了充分利用圖像的局部特征，對(duì)圖像中的每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整幅紅外人臉圖像的溫度歸一化處理。
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作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 通過(guò)觀察不同溫度下的圖像和參考溫度下的圖像以及它們的差值圖像，可以得出以下結(jié)論：人臉上各部位的溫度都會(huì)隨著環(huán)境溫度的改變而改變，且人臉不同部位隨環(huán)境溫度的改變其自身溫度的變化是不同的。因此，本課題為了充分利用圖像的局部特征，對(duì)圖像中的每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整幅紅外人臉圖像的溫度歸一化處理。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1.此課題的研究?jī)?nèi)容是一個(gè)全新的領(lǐng)域，國(guó)際上和國(guó)內(nèi)關(guān)于此方面的研究較少 2.紅外人臉識(shí)別相比于可見(jiàn)光人臉識(shí)別的的優(yōu)越性 3.新方法的提出與驗(yàn)證
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 為了減小環(huán)境溫度對(duì)紅外人臉圖像的影響，在紅外人臉識(shí)別的圖像預(yù)處理中，如何將測(cè)試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到與訓(xùn)練數(shù)據(jù)相同的環(huán)境溫度背景下，進(jìn)而對(duì)紅外圖像進(jìn)行溫度歸一化，以提高系統(tǒng)的識(shí)別性能是目前研究的難點(diǎn)之一。紅外圖像的歸一化方法可應(yīng)用于各種實(shí)時(shí)的紅外人臉識(shí)別系統(tǒng)中，具有很高的理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 用紅外進(jìn)行人臉識(shí)別是有效的生物識(shí)別方式，通過(guò)對(duì)紅外圖像幾何歸一化可以降低圖像的維數(shù)并用最少的數(shù)據(jù)來(lái)表征圖像的特征信息，同時(shí)可以消除由于外界環(huán)境（如噪聲、光照）變化和采集者自身因素的影響。 本文通過(guò)觀察不同溫度下的圖像和參考溫度下的圖像以及它們的差值圖像，發(fā)現(xiàn)人臉上各部位的溫度都會(huì)隨著環(huán)境溫度的改變而改變，且人臉不同部位隨環(huán)境溫度的改變其自身溫度的變化是不同的。因此，本課題為了充分利用圖像的局部特征，擬對(duì)圖像中的每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整幅紅外人臉圖像的溫度歸一化處理。將實(shí)驗(yàn)圖像溫度歸一到測(cè)試庫(kù)中的圖像溫度上。將通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)圖像識(shí)別率大幅增長(zhǎng)，結(jié)果驗(yàn)證了該算法的正確性。
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- Research Consulting Integration, International Biometric Group. Chellappa R, Wilson C L, Sirohey S. Human and machine recognition of faces: a survey. [J]. Proc. IEEE, 1995, 83(5):705-740. 周杰, 盧春雨, 張長(zhǎng)水等. 人臉自動(dòng)識(shí)別方法綜述. [J]. 電子學(xué)報(bào). 2000, 28(4)102-106. 章柏幸,蘇光大. 人臉成像特性研究及人臉歸一化的目標(biāo). [J]. 光電子激光. 2008, 14(4): 406-410. [5] 史得琴, 李俊山, 楊威. 一種新的紅外圖像自適應(yīng)增強(qiáng)算法. [J]. 電光與控制. 2008, 15(9):18-20. [6]Wu S Q, Jiang L J, Xie S L, et al. A robust method for detecting facial orientation in infrared images. [J]. Pattern Recognition, 2006, 39: 303-309. [7]李江. 紅外圖像人臉識(shí)別研究. [D]. 湖南：國(guó)防科技大學(xué). 2005. [8]伍世虔. 不同狀況下的人臉溫譜圖分析. 技術(shù)報(bào)告，2004.
同類課題研究水平概述
- 人臉識(shí)別技術(shù)作為生物特征識(shí)別領(lǐng)域中的一項(xiàng)基于生理特征的識(shí)別技術(shù)，是以通過(guò)計(jì)算機(jī)提取人臉的特征，并根據(jù)這些特征進(jìn)行身份驗(yàn)證的一種技術(shù)。人臉自動(dòng)機(jī)器識(shí)別涉及計(jì)算機(jī)視覺(jué)、模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、感知科學(xué)、計(jì)算機(jī)智能和人工智能等技術(shù)，它具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 最早對(duì)紅外人臉識(shí)別進(jìn)行研究是在1992年，美國(guó)Mikos公司Prokoski博士指出，人臉溫譜圖是由人臉中的血管大小和血管分布等紅外熱輻射決定的，而且每個(gè)人的血管分布是不可復(fù)制的，不隨年齡增長(zhǎng)而變化的，具有唯一性。但由于當(dāng)時(shí)紅外相機(jī)價(jià)格在每臺(tái)20萬(wàn)美元左右，且其使用受到一定的管制，因此在當(dāng)時(shí)，紅外人臉識(shí)別技術(shù)并沒(méi)有得到足夠的重視。 近幾年來(lái)，隨著紅外相機(jī)價(jià)格的降低和紅外技術(shù)的民用化，美國(guó)，日本，新加坡以及我國(guó)國(guó)防科大和江西財(cái)經(jīng)大學(xué)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家開(kāi)展了對(duì)紅外人臉識(shí)別的研究。1996年美國(guó)DoD（Department of Defense）發(fā)起的人臉識(shí)別計(jì)劃中，Wilder教授等人研究了紅外圖像人臉識(shí)別與可見(jiàn)光人臉識(shí)別的區(qū)別，并嘗試能否用紅外人臉識(shí)別代替可見(jiàn)光人臉識(shí)別，以得到一個(gè)魯棒的認(rèn)證系統(tǒng)。Eqninox公司建立了相同條件下的紅外人臉和可見(jiàn)光人臉數(shù)據(jù)庫(kù)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)二組數(shù)據(jù)采用相同的特征提取方法比較其識(shí)別系統(tǒng)的性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在光照變化較大的情況下：1）對(duì)同一個(gè)人臉在相同的變化條件下，光照變化對(duì)紅外圖像的影響要小于其對(duì)可見(jiàn)光圖像的影響；2）不管用哪種特征提取方法（PCA,LDA,ICA等），紅外人臉識(shí)別系統(tǒng)的性能高于可見(jiàn)光人臉識(shí)別系統(tǒng)。 但是研究表明，紅外人臉識(shí)別系統(tǒng)在時(shí)延數(shù)據(jù)下性能降低，人臉溫譜圖會(huì)隨著環(huán)境溫度、心理狀況以及生理狀態(tài)的變化而變化，導(dǎo)致溫譜圖非線性變化。消除或減小環(huán)境溫度、生理和心理因素對(duì)紅外圖像人臉識(shí)別系統(tǒng)的影響，找到不隨這些因素變化而變化的特征成為一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題，也是進(jìn)一步提高紅外人臉識(shí)別系統(tǒng)性能和推廣其應(yīng)用背景的瓶頸。 本文通過(guò)觀察不同溫度下的圖像和參考溫度下的圖像以及它們的差值圖像，發(fā)現(xiàn)人臉上各部位的溫度都會(huì)隨著環(huán)境溫度的改變而改變，且人臉不同部位隨環(huán)境溫度的改變其自身溫度的變化是不同的。通過(guò)特有的歸一化算法對(duì)溫譜圖中的點(diǎn)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)識(shí)別率得到了大幅增長(zhǎng)。
