人脸识别剖析（页）

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1、一、人脸识别简介：人脸识别，英文名称是HumanFaceRecognition,特指利用分析比较人脸视觉特征信息进行身份鉴别的计算机技术。人脸识别是一项热门的计算机技术研究领域，它属于生物特征识别技术，是对生物体(一般特指人)本身的生物特征來区分生物体个体。二、人脸识别背景和发展：在我们生存的这个地球上，居住着近65亿人。每个人的面孔都由额头、眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴、双颊等少数几个区域组合而成，它们之间的人体位置关系也是固定的，并且每张脸的人小不过七八寸见方。然而，它们居然就形成了那么复杂的模式，即使是而容极其相似的双胞胎，其家人通常也能够非常容易地根据他们而孔上

2、的细微差异将他们区分开來。这使得我们不得不承认这个世界上找不出两张完全相同的人脸！那么，区分如此众多的不同人脸的“特征”到底是什么？能否设计出具有与人类一样的人脸识别能力的自动机器？这种自动机器的人脸识别能力是否能够超越人类自身?对这些问题的分析和解答无疑具有重要的理论和应用价值，这正是众多从事自动人脸识别研究的研究人员所而临的挑战。人脸识别技术的发展大体经过了三个阶段：第一阶段(1964年~1990年)这一阶段人脸识别通常只是作为一个一般性的模式识别问题來研究，所采用的主要技术方案是基于人脸几何结构特征(Geometricfeaturebased)的方法。这集中

3、体现在人们对于剪影(Profile)的研究上，人们对面部剪影曲线的结构特征提取与分析方面进行了大量研究。人工神经网络也一度曾经被研究人员用于人脸识别问题中。总体而言，这一阶段是人脸识别研究的初级阶段，非常重要的成果不是很多，也基本没有获得实际应用。第二阶段(1991年~1997年)这一阶段尽管吋间相对短暂，但却是人脸识别研究的高潮期，可谓硕果累累：不但诞生了若干代表性的人脸识別算法，美国军方还组织了著名的FERET人脸识别算法测试，并出现了若干商业化运作的人脸识别系统，比如最为著名的Visionics(现为Tdentix)的Facelt系统。美国麻省理工学院(M1

4、T)媒体实验室的特克(Turk)和潘特兰徳(Pentland)提出的“特征脸”方法无疑是这一时期内最负盛名的人脸识别方法。其后的很多人脸识别技术都或多或少与特征脸有关系，现在特征脸己经与归一化的协相关量(NormalizedCorrelation)方法一道成为人脸识别的性能测试基准算法。麻省理工学院的马哈丹(Moghaddam)则在特征脸的基础上，提出了基于双了空间进行贝叶斯概率估计的人脸识别方法。该方法通过“作差法”，将两幅人脸图像对的相似度计算问题转换为一个两类(类内差和类间差)分类问题，类内差和类间差数据都耍首先通过主成分分析(PCA)技术进行降维，计算两个

5、类别的类条件概率密度，最麻通过贝叶斯决策(最人似然或者最人后验概率)的方法来进行人脸识别。这一时期的另一个重要工作是麻省理工学院人工智能实验室的布鲁内里(Brunel11)和波基奥(Poggio)于1992年左右做的一个对比实验，他们对比了基于结构特征的方法与基于模板匹配的方法的识别性能，并给出了一个比较确定的结论：模板匹配的方法优于基于特征的方法。这一导向性的结论与特征脸共同作用，基本中止了纯粹的基于结构特征的人脸识别方法研究，并在很大程度上促进了基于表观(Appearance-based)的线性子空间建模和基于统计模式识别技术的人脸识別方法的发展，使其逐渐成为

6、主流的人脸识别技术。贝尔胡米尔(Belhumeur)等提出的Fisherface人脸识别方法是这一时期的另一重要成果。该方法首先采用主成分分析(PrincipalComponentAnalysis,PCA,亦即特征脸)对图像表观特征进彳亍降维。在此基础上,釆用线性判别分析(LinearDiscriminantAnalysis,LDA)的方法变换降维后的主成分以期获得“尽量人的类间散度和尽量小的类内散度”。该方法目前仍然是主流的人脸识别方法z—,产生了很多不同的变种，比如零空间法、了空间判别模型、增强判别模型、直接的IDA判别方法以及近期的一些基于核学习的改进策略。

7、人脸识别中的另一种重要方法弹性图匹配技术(ElasticGraphMatching,EGM)也是在这一阶段提出的。其基本思想是用一个属性图来描述人脸：属性图的顶点代表面部关键特征点，其属性为相应特征点处的多分辨率、多方向局部特征一abor变换［12］特征，称为Jet；边的属性则为不同特征点Z间的儿何关系。对任意输入人脸图像，弹性图匹配通过一种优化搜索策略來定位预先定义的若干面部关键特征点，同时提取它们的Jet特征，得到输入图像的局性图。最后通过计算其与已知人脸属性图的相似度來完成识别过程。该方法的优点是既保留了面部的全局结构特征，也对人脸的关键局部特征进行了建模。

8、近来还出现