基于混合特征的人脸检测算法研究及其fpga实现

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1、硕士学位论文基于混合特征的人脸检测算法研究及其FPGA实现ResearchonHumanFaceDetectionAlgorithmbasedonHybridFeaturesandImplementationUsingFPGA赵延龙哈尔滨工业大学2016年7月国内图书分类号：TP391.4学校代码：10213国际图书分类号：004.93密级：公开工程硕士学位论文基于混合特征的人脸检测算法研究及其FPGA实现硕士研究生：赵延龙导师：尹振东副教授申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2016年7月授

2、予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP391.4U.D.C:004.93DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchonHumanFaceDetectionAlgorithmbasedonHybridFeaturesandImplementationUsingFPGACandidate：ZhaoYanlongSupervisor：AssociateProfessorYinZhendongAcademicDegreeAppliedfor：Masterof

3、EngineeringSpeciality：ElectronicsandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：July,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要近年来，随着人脸检测技术的不断发展，现有的人脸检测技术在软件领域已经取得不错的成绩，广泛应用于人机交互等领域。正

4、面人脸的检测效果已经达到了实用的程度，但是多姿态和多角度的人脸检测的检测效果仍不理想。本文在Viola和Rainer等人工作的基础上，将扩展的Haar-like特征与肤色特征相结合，组成混合特征，致力于提高分类器的检测率，同时设计了基于混合特征的人脸分类器硬件架构。本文的主要研究工作包括：首先，使用多姿态多角度的人脸样本库对基于扩展Haar-like特征的分类器进行训练，得到的分类器对于多姿态多角度的人脸检测任务有良好的检测率，但是误检率也会提升。其次，引入了肤色特征，对引入扩展Haar-like特征后造成的误检情况进行筛选，减少误

5、检概率。分类器算法在PC上进行了测试，测试表明，基于混合特征的人脸检测算法在多姿态多角度的人脸检测环境下具有较理想的检测率和误检率。最后，使用硬件描述语言Verilog实现基于两种特征结合的混合特征提取算法，将之前训练出的级联分类器转化成FPGA可以实现的算法结构，设计了基于混合特征的人脸分类器硬件架构，并在Altera公司的CycloneⅡFPGA开发平台上进行了验证。同时，通过进行串口通信和FPGA开发板相结合的测试实验证明，本文设计的FPGA混合特征提取算法和分类器结构性能良好，检测结果同理论算法基本一致，得到了理想的检测率和

6、误检率。在PC机上进行软件仿真和在FPGA开发板进行的硬件架构测试表明，本文设计的检测算法同传统算法比较，检测率都有很大程度的提升，硬件架构的检测结果也优于传统算法，达到了预期效果。关键词：AdaBoost；Haar-like特征；肤色分割；积分图；级联分类器-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofhumanfacedetectionalgorithms,theexistingfacedetectiontechnologyhasgreatachievementsinthefield

7、ofsoftware.Ithasbeenwidelyusedinhuman-computerinteraction.Theeffectoffrontalfacedetectionhasreachedtoapracticallevel,however,theeffectislimitedintermsofmulti-angelandmulti-posehumanfacedetection.BasedonViolaandRainer’swork,thispaperinvestigatesthemethodofimprovingthefa

8、cedetectionrate.ThehybridfeatureswhichcombinesextendedHaar-likefeaturesandskincolorfeaturesisintroduced.Andimplemente