技术报告(人脸识别)

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1、基于人脸识别的门禁及考勤管理系统应用研发技术报告研发单位：镇江江大科茂信息系统有限责任公司江苏大学日期：2008年12月31日65目录第一章绪论11.1课题研究的背景与意义11.2基于人脸识别技术的门禁考勤研究现状21.2.1人脸识别的研究进展41.2.2人脸识别的发展趋势61.3课题的主要工作7第二章系统整体结构92.1系统结构设计102.2系统模块划分11第三章图像采集与门禁控制子系统133.1基于FPGA的SOPC技术方案133.2图像采集与门禁控制模块软硬件结构133.2.1动态视频采集与显示153.2.2读取身份识别卡163.2.3数据通信163.2.4中断管理和文本

2、服务17第四章人脸检测与人脸图像预处理184.1概述184.2人脸检测与定位184.2.1人脸检测的主要研究方法184.2.2肤色模型194.2.3基于二维投影的快速人脸分割算法244.3人脸图像预处理274.3.1人脸图像的灰度化处理274.3.2人脸图像的尺度归一化284.3.3人脸图像的灰度均衡化30第五章基于Gabor小波变换的人脸特征提取325.1概述325.2小波理论与Gabor变换325.2.1小波变换与多分辨率分析335.2.2Gabor变换345.3人脸图像的网格化365.4基于Gabor小波变换的弹性图的构造375.4.1Gabor小波函数的选择385.4.

3、2弹性图的构造39第六章基于弹性模板匹配和SVM的分层次人脸比对识别方法40656.1分层次人脸比对识别方法406.2人脸比对识别性能指标406.3基于弹性模板匹配的人脸比对算法416.3.1平均模板比对算法416.3.2模板阈值确定方法436.4基于SVM的人脸比对方法436.4.1SVM实现多分类器算法456.4.2基于SVM一对一算法的人脸识别45第七章基于人脸识别的门禁考勤系统的设计与实现497.1概述497.2面向对象、UML和设计模式497.3系统的功能分析507.3.1系统硬件结构分析507.3.2系统的功能分析517.4系统类图设计567.5系统功能界面设计56

4、7.6系统运行测试与分析6365第八章总结和展望658.1总结658.2展望6665第一章绪论1.1课题研究的背景与意义门禁/考勤是每个单位物业/人事管理工作中的重要组成部分。随着计算机技术的飞速发展，各种打卡机、磁卡考勤机、IC机的不断出现，代替了传统的人工门禁/考勤方式，使门禁/考勤管理进入一个新时代。近年来，由于生物识别具有便于携带、不会丢失、不会遗忘、不会被借用或盗用等特点，生物识别技术被引起重视和广泛的应用。人脸识别技术作为生物识别技术中的一种,它具有直接、友好、方便的特点,易为用户所接受,因此成为了身份验证的最理想依据。目前，国际上掌握比较先进的人脸识别技术的国家有

5、美国、德国、加拿大、以色列等。其中，美国A4Vision产品，FAR（错误接受率）：0.12%，FRR（错误拒绝率）：9.79%，姿态变化识别率：23%，面部头发遮挡识别率：50%，头部遮挡识别率：低于5%，弱光线识别率：低于5%。我国在这一领域也已处于较为领先的地位，其中由清华大学电子系人脸识别课题组负责人苏光大教授主持承担的国家"十五"攻关项目―人脸识别系统，识别率大于80%。国内，深圳科佳科技集团的KOM-V620人脸识别考勤系统，航天金盾公司的航天人面考勤系统等考勤速度已小于1秒，准确率均在96%以上。随着人脸识别技术的进一步发展，相信如果在人脸姿势变化、特征部分遮挡、

6、年龄变化、光照变化等降低识别率的方面得以技术突破，更多的识别率高、响应速度快的基于人脸识别技术的考勤系统产品将不断涌现。虽然人脸识别有很多其他识别无法比拟的优点，但是它本身也存在许多困难。人脸识别被认为是生物特征识别领域甚至人工智能领域最困难的研究课题之一。人脸识别的困难主要是人脸作为生物特征的特点所带来的。人脸在视觉上的特点是：第一，不同个体之间的区别不大，所有的人脸的结构都相似，甚至人脸器官的结构外形都很相似。这样的特点对于利用人脸进行定位是有利的，但是对于利用人脸区分人类个体是不利的；65第二，人脸的外形很不稳定，人可以通过脸部的变化产生很多表情，而在不同观察角度，人脸的

7、视觉图像也相差很大，另外，人脸识别还受光照条件（例如白天和夜晚，室内和室外等）、人脸的很多遮盖物（例如口罩、墨镜、头发、胡须等）、年龄等多方面因素的影响。在人脸识别中，第一类的变化是应该放大而作为区分个体的标准的，而第二类的变化应该消除，因为它们可以代表同一个个体。通常称第一类变化为类间变化（inter-classdifference），而称第二类变化为类内变化（intra-classdifference）。对于人脸，类内变化往往大于类间变化，从而使在受类内变化干扰的情况下利用类间变化区分个