基于颜色的人脸特征定位系统的设计与实现

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1、华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1课题的研究背景随着信息安全需求的不断加强，随着计算机软硬件和各种网络技术的不断进步，社会各方面对于快速并且有效的身份识别技术的需求也日益增强，人们需要身份识别的地方越来越多，传统的身份识别技术越来越容易被攻破，传统的身份识别技术已经不能满足当今社会的发展和人们的需要，人们渴望有一种更加可靠方便的身份识别方法，在此背景下，由于生物特征识别的不易丢失，不易遗忘，不易伪造等特性恰恰满足了人们的这种需求，使得该技术得到了飞速的发展，也因此生物特征识别技术成为了身份验证的最理想的技术之一。身份识

2、别应用领域之广，几乎包含了社会上的各个方面，日常生活、政府部门、科研机构等等，这也是促进生物特征识别发展的动力之一。生物特征识别目前大致分为两种，一种是生物物体体征，例如指纹识别、虹膜识别、人脸识别等。另一种是生物行为体征，例如书写、步频、惯性动作等，目前这两种识别技术都可以通过计算机图像处理技术来实现。人脸识别与另外的身份鉴别技术相比，以其便于采集、随身携带、不易复制等优点，相对容易被大众接受的方法之一。根据有关调查，人和人接触的时候，大约九成的人是根据观察一个人的脸部特征来辨明对方身份，获取相关信息。虽然随着一个人的

3、年龄、表情、光照等外部条件的变化，其脸部特征也会随之发生变化，但是人们仍然可以辨明身份，这就说明了人的脸部有大量特征信息，因此找到这些脸部特征信息，就可以识别一个人。目前人脸识别技术主要应用在：一是公安系统的档案部门，可以通过嫌疑犯的照片在档案中查询到该人，从而帮助公安部门快速侦破案件；二是入口处的安全检查和身份验证；三是证件验证，身份证、驾驶证等证件可以通过人脸识别技术，由电脑完成自动化检查工作，从而实现自动化智能管理；四是视频监控，公司、银行或公共场合设有24小时的监控摄像头，一旦公安部门需要监控特定人员，就可以通1

4、万方数据华中科技大学硕士学位论文过人脸识别技术检测到特定人员，进行跟踪监控；五是表情分析，通过人脸的脸部特征变化，分析人的情感特征状况。此外人脸识别还在视频通话、相机自动对焦、档案管理、人脸建模等多方面有着巨大的应用前景。1.2课题的研究目的与意义早期的人脸检测只能简单地提取人脸轮廓的几何结构，有实际价值的成果较少。随着近年来计算机技术的飞跃，不断涌现出各种新技术，人脸识别技术也取得了长足的进步。特别是在2008年北京奥运会上我国采用了人脸识别系统对数以万计的观众进行了快速的身份认证，这是人脸识别技术的典型代表。但是人脸

5、识别目前为止仍然是面临着各种各样的困难，各方面仍然需要提高。本系统是基于颜色的人脸特征定位系统，采用YCbCr色彩空间，该色彩空间对光照的依赖较少，可以有效的减少光照对本系统的影响。根据基于YCbCr色彩空间的肤色模型可以提取出多个人脸的待检测区域，根据各种条件，如长宽比等过滤掉虚假区域，从而得到人脸区域。而后根据颜色和一些先验知识定位五官。本文中的系统对光照较弱条件下有较高的检测率，具有一定的现实意义和应用价值。1.3课题的国内外发展现状人脸识别最早可以追溯到十九世纪法国人Galton，现代的人脸识别技术的研究开始于6

6、0年代末，进入新世纪以来随着计算机软硬件的进步，人脸识别技术逐渐成[1]为了新的研究热点，国内在人脸识别方面的研究开始于80年代，但发展较快，人[2-4]脸识别技术也得到了国家863计划的大力支持。1.3.1国外的发展现状目前国外已经有很多的学校在研究人脸识别的相关技术，涉及到很广的领域。如美国TexasatDallas大学的Abdi和Toole小组，由Stirling大学的Bruce教授和Glasgow教授合作的小组等；如英国Graw小组和荷兰Groningen大学的Pet空v小组在视觉机理方面的研究；如MIT的Med

7、ia实验室的Pentland小组在静态图像或者视频图像的人脸识别；如C.vonderMalsburg小组采用动态链接结果和弹性图像匹配2万方数据华中科技大学硕士学位论文方法；还有Perinceton大学的NEC小组；从1994年开始已经陆续有一些公司和机构开始有使用产品推出。1.3.2国内的发展现状国内最早开始进行人脸识别研究的是中科院计算所和哈工大合作的一个实验室。该实验室的高文教授，陈熙林教授，山世光教授，直到今天，都一直活跃在人脸识别领域，在IEEE上面发表了很多论文。还有中科院生物识别研究所的李子青教授，以及下属

8、的中科奥森公司。李子青教授带领的团队首先提出了基于近红外的人脸识别技术，并成功地运用在2008年的北京奥运会上。还有清华大学的丁晓青教授，丁晓青教授在字符识别领域可谓国内第一人。目前主要的研究单位有清华大学，哈尔滨工业大学，中科院计算所，中科院自动化所，复旦大学，北京科技大学等，并都取得了一定的成果。[5-9]目前人