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【6h】

基于加权小波分解的人脸识别的人脸识别算法研究

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摘要

1 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究历史

1.3 人脸识别面临的问题及研究方向

1.4 论文研究内容及章节安排

2 人脸识别系统

2.1 图像预处理技术

2.1.1 几何校正

2.1.2 直方图均衡化

2.1.3 灰度拉伸

2.1.4 同态滤波

2.1.5 小波分解

2.1.6 加权小波分解(Weighted Disecreted Wavelet Transform,WDWT)

2.2 人脸检测

2.3 人脸识别特征提取方法

2.3.1 基于几何特征的人脸识别

2.3.2 基于子空间分析的人脸识别

2.3.3 基于弹性图匹配的人脸识别

2.3.4 基于神经网络的人脸识别

2.3.5 基于隐马尔科夫模型的人脸识别

2.4 分类器

2.4.1 基于判别函数的分类器

2.4.2 基于统计模式的分类器

2.4.3 人工神经网络分类器

2.5 本章小结

3 基于PCA的人脸识别

3.1 PCA算法

3.2 改进PCA算法(Improved PCA,IPCA)

3.3 实验结果及分析

3.3.1 ORL人脸库

3.3.2 PCA人脸识别过程中的关键问题讨论

3.3.3 IPCA算法与PCA算法识别结果比较

3.3.4 WDWT与DWT对PCA算法影响的实验结果比较

3.4 本章小结

4 基于2DPCA算法的人脸识别

4.1 2DPCA算法

4.2 2DPCA实验结果及分析

4.2.1 PCA算法与2DPCA算法识别结果分析

4.2.2 改进2DPCA算法与2DPCA算法的实验结果比较

4.2.3 WDWT与DWT对2DPCA算法影响的实验结果比较

4.3 本章小结

5 基于GUI的人脸识别系统

5.1 GUI基础知识

5.2 人脸识别系统实现

5.2.1 文件

5.2.2 图像处理

5.2.3 人脸识别

5.2.4 GUI文件封装

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果

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摘要

目前,个人身份认证手段如密码和ID卡等,都是基于“Whatheremembers”或者“Whathepossesses”的简单身份鉴证,离真正意义上的身份鉴证“Whoheis”还很遥远。这些传统认证手段都存在着各种问题,其中最明显的缺陷就是其相关认证信息容易丢失、易破解和伪造,安全可靠度较低,这些都对应用和推广带来了诸多不便。因此,以生物特征识别为主体的身份认证手段成为首选的研究对象。而与指纹、虹膜、语言等生物特征识别方法相比,人脸识别方法具有方便直观、用户接受认可度高、不易仿冒等优势,故被广泛采用。
   PCA是人脸识别中被广泛使用的一种算法,它具有实现简单、正面图像识别率高等优点。但传统的PCA算法计算量过大,且在光照、表情等因素变化较大时,识别效果不是很好。小波变换应用到人脸识别中,主要利用小波的分解和重构算法来提取人脸图像信息、降低数据维数、滤除噪声。同时小波变换对光照、图像大小缩放、旋转及平移具有一定程度的不敏感性,可以降低预处理后的人脸图像对后续PCA算法的影响。小波变换能有效地将图像分解成高频和低频信息,但在人脸识别中通常都是舍弃能量较少且含噪声较多的高频子带,仅用低频子带来进行后续处理,人脸图像的信息利用并不完全。基于以上原因,本文首先对小波二级分解后的低、高频子分量进行加权融合,以便充分利用人脸的细节信息。然后,对PCA前三个最大主分量赋予一个新权值,来弥补传统PCA算法对光照、表情变化敏感的缺点。最后,在ORL人脸库和经过光照处理后的ORL人脸库中通过Matlab编程实现来研究加权二级小波变换对PCA算法的影响及改进PCA算法。实验结果表明加权二级小波变换和改进PCA算法相比于传统PCA算法在识别率和训练时间方面都得到了明显的改进。另外本文还研究了2DPCA算法,并将对PCA算法改进的方法应用到2DPCA算法中,实验证明2DPCA算法在人脸识别率和训练时间上优于PCA算法,改进方法同样也适合于2DPCA算法。最后利用MATLAB提供的图像用户界面开发环境(GUIDE)设计一个简单的可视化人脸识别界面。

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