基于matlab的人脸识别系统设计开题报告 - 图文

毕业设计（论文）开题报告

题 目

基于matlab的人脸识别系统设计

学 院 电气与信息工程学院 专 业 班 级 学生姓名 开题日期

自动化

学 号 指导教师

《 基于matlab的人脸识别系统设 》开题报告

一、选题的背景与意义： （一）课题研究来源：随着人工智能技术的兴起.以及人类视觉研究的进展.人们逐渐对人脸图像的机器识别投入很大的热情，并形成了一个人脸图像识别研究领域，这一领域除了它的重大理论价值外，也极具实用价值。 （二）课题研究的目的：利用MATLAB实现了一个集多种预处理方法于一体的通用的人脸图像预处理仿真系统，将该系统作为图像预处理模块可嵌入在人脸识别系统中，并利用灰度图像的直方图比对来实现人脸图像的识别判定。 （三）课题研究的意义：进行人脸图像识别研究也具有很大的使用价依。如同人的指纹一样，人脸也具有唯一性，也可用来鉴别一个人的身份。现在己有实用的计算机自动指纹识别系统面世，并在安检等部门得到应用，但还没有通用成熟的人脸自动识别系统出现。人脸图像的自动识别系统较之指纹识别系统、DNA鉴定等更具方便性，因为它取样方便，可以不接触目标就进行识别，从而开发研究的实际意义更大。 二、国内外研究现状： （一）国内研究现状：在国内，最早研究人脸识别的当属于中科院计算所跟哈工大的一个联合面像实验室。该实验室的高文教授，陈曦林教授，山世光教授，直到今天，都一直活跃在人脸识别领域，更可贵的是，在IEEE上面发表了很多paper。这一点，很值得我们同学学习。后来该实验室，成为上海银晨的研发中心，专门为上海银晨做技术研发和技术支持。其次是中科院生物研究所的李子清教授，以及下属的中科奥森公司。接着是清华大学的丁晓晴教授。丁晓晴教授在OCR领域，可谓国内第一人。不过最近几年转行做人脸识别，也是非常有成就的。由此可见，在国内人脸识别领域来说，已经具有了国际水平。 （二）国外研究现状：在国外主要有美国，欧洲国家、日本等著名的科研机构有美国的MIT和CMU,英国的剑桥大学。在人脸识别领域中，国际上逐步形成了以下几个研究方向：基于几何特征的方法、基于肤色模型的方法、基于模板匹配的方法、基于KL变换的特征脸方法、基于隐马尔可夫模型的方法和神经网络识别方法等等。它们可以被归类到基于显示特征和基于隐式特征的两大方法中。自从以上几位学者运用基于Haar特征和Adaboost算法进行人脸检测取得长足进步之后，基于Haar特征的人脸检测方法备受专家学者的青睐，国内外相关研究成果也是层出不穷。

三、课题研究内容及创新 本课题主要研究的内容是利用matlab实现了人脸图像预处理仿真系统，将该系统作为图像预处理模块可嵌入在人脸识别系统中，并利用灰度图像的直方图比对来实现人脸图像的识别定位。利用傅里叶变换以及相关性法算实现人脸识别。经过测试，图像预处理模块对图像的处理达到了较好的效果，提高了定位和识别的正确率。 同时人脸图像识别除了具有重大的理论价值以及极富挑战性外，还其有许多潜在的应用前景，利用人脸图像来进行身份验证，可以不与目标相接触就取得样本图像，而其它的身份验证手段，如指纹、眼睛虹膜等必须通过与目标接触或相当接近来取得样木，在某些场合，这些识别手段就会有不便之处。人脸检测越来越受到大家的关注，他作为生物特征识别中一个非常重要的一个分支，已成为计算机视觉与模式识别领域中非常活跃的一个研究领域。而基于人脸检测更是学术界的一个难点。 人脸图像识别中所应用MATLAB对图像进行预处理，应用该工具箱对图像进行经典图像处理,通过实例来应用matlab图像处理功能，对某一特定的人脸图像处理，进而应用到人脸识别系统。同时本文还总结分析了人脸识别系统中几种常用的图像预处理方法，并且利用MATLAB实现了一个集多种预处理方法于一体的通用的人脸图像预处理仿真系统，将该系统作为图像预处理模块可嵌入在人脸识别系统中，并利用灰度图像的直方图比对来实现人脸图像的识别判定。 本文的创新在于，利用matlab仿真软件和傅里叶变换及相关性算法做出的人脸识别的频谱图以及频谱图的相关性系数，由相关性系数可得到，时域图一样的，相关性系数都是1而且频域图也一样；时域图不一样时，相关性系数越接近于1相似度越大，频域图差别越小，但是也存在一定的缺点。 3

四、课题的研究方法： 主要方法是利用matlab仿真软件进行系统仿真，同时也用到计算机视觉图像处理， 常用的人脸图像的预处理方法有：图像类型转换、滤波去噪、灰度变换、边缘检测及二值化、尺寸归一化、灰度归一化等。作为通用人脸图像预处理模块，要能够充分适应不同人脸库中图像在人脸大小、光照强度、成像系统等方面的任意性和差异性，不能单独采用某种单一的滤波、灰度变换和边缘检测方法。所以，在本仿真系统中，对上述的每种预处理方法全部加以实现的同时，还对三种最常用预处理方法：滤波去噪、灰度变换、边缘检测，提供了多种不同的具体算法供用户比较、选择之用。同时还利用的方法有，在人脸识别的过程中利用傅里叶变换并求取共轭的互能量普，由傅里叶变换的时域图通过互相关性算法得到频域的频谱图。 五、研究计划及预期成果： 关于“人脸识别”，在了解了人脸识别的各种方法后，选择了图像直方图差值比较进行了实现。该方法能较好地实现人脸的分类，但对人脸图像的要求较高，目前仅是采用Orl的标准人脸库中的图像来进行测试，因此能获得较高的识别率。而在现实生活中采集到的人脸图像则会受到很多因素的影响，识别率就未必能达到要求了。若要进一步提高识别率和适用范围，则还需要结合其它算法，如PCA、神经网络等。 根据以上内容利用matlab仿真软件和傅里叶变换及相关性算法做出的人脸识别的频谱图以及频谱图的相关性系数，由相关性系数可得到，时域图一样的，相关性系数都是1而且频域图也一样；时域图不一样时，相关性系数越接近于1相似度越大，频域图差别越小，进行人脸识别，但是也存在一些缺点，即使是相同的时域图，它们的频谱图也存在一些差异。

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六、参考文献： [1] 祝磊,朱善安.人脸识别的一种新的特征提取方法[J].计算机报,2007,34 [2] 何东风,凌捷.人脸识别技术综述[J].计算机学报,2003,(13):1275-78 [3] Younus Fazl-e-Basit Javed和Usman Qayyum”,采用直方图的人脸识和处理”,第三阶段仅相关新兴技术研报告 [4] 何国辉,甘俊英.PCA-LDA算法在性别鉴别中的应用[J].中国图像图形报，2006,32(19):208-211 [5] 王聃,贾云伟,林福严.人脸识别系统中的特征提取[J].自动化报,2005,21 [6] 张俭鸽,王世卿,盛光磊.基于小波和DFB-PCA的人脸识别算法研究[J].自动化学报，2007，23（2-1） [7] 曹林,王东峰,刘小军,邹谋炎.基于二维Gabor小波的人脸识别算法[J].电子学报,2006,28(3):490-494 [8] 焦峰，山世光，崔国勤，高文，李锦涛.基于局部特征分析的人脸识别方法[J].自动化学报,2003,15(15):3-58 七、指导教师评语： 签 名: 年 月 日 八、教研室审核意见 签 名: 年 月 日

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