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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 紅外人臉圖像溫度歸一化
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡介：
- 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，通過對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。
- 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
撰寫目的和基本思路
- 通過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.此課題的研究內(nèi)容是一個(gè)全新的領(lǐng)域，國際上和國內(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，通過對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)圖像溫度歸一到測試庫中的圖像溫度上。將通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)圖像識(shí)別率大幅增長，結(jié)果驗(yàn)證了該算法的正確性。
獲獎(jiǎng)情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
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、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。 最早對紅外人臉識(shí)別進(jìn)行研究是在1992年，美國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)并沒有得到足夠的重視。 近幾年來，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，日本，新加坡以及我國國防科大和江西財(cái)經(jīng)大學(xué)等少數(shù)幾個(gè)國家開展了對紅外人臉識(shí)別的研究。1996年美國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光人臉數(shù)據(jù)庫，并在此基礎(chǔ)上對二組數(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）對同一個(gè)人臉在相同的變化條件下，光照變化對紅外圖像的影響要小于其對可見光圖像的影響；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。通過特有的歸一化算法對溫譜圖中的點(diǎn)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)識(shí)別率得到了大幅增長。
