手机人脸识别与验证系统的研究与开发

论文题目: 手机人脸识别与验证系统的研究与开发

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械设计及理论

作者: 赵鹏飞

导师: 欧宗瑛

关键词: 人脸识别,手机,生物认证,小波

文献来源: 大连理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 生物认证技术最近在学术研究和实际应用方面得到了越来越多的关注。相对于别的生物认证技术,人脸识别技术是一种更自然和易用的人类身份认证技术,具有十分重要的理论和应用价值。手机作为移动通信的主要载体,已经成为人们日常生活中的一部分了,这为手机的各种服务提供了广阔的应用前景。但是对于大多数的手机系统来说,用来保护手机不被假冒使用的措施仅仅是一些数字密码而已,这既不方便也不可靠。针对这种情况,本文研究了人脸识别的相关技术,开发出了一个手机人脸识别与验证系统,论文主要做了以下的工作:1.基于系统的需求分析和功能分析,确定了系统的工作流程和系统的各个功能模块。并根据各个功能模块,设计了人脸识别与验证系统的用户界面、注册、认证和阈值设定等功能的具体实现方案,选取了系统软件的开发平台和系统功能的评价标准。2.研究了人脸识别图像预处理的方法,选择了人脸几何归一化方法和灰度归一化方法。然后在手机平台上,对人脸图像预处理方法做了优化和测试。实验结果表明,人脸预处理提高了人脸识别的效果。3.分析并对比了各种人脸算法的优缺点,根据手机系统可利用的资源的限制选择了Fisher脸的方法作为系统的人脸识别算法,采用Gabor小波变换来增强人脸识别在光照变化下的鲁棒性。详细介绍了这种人脸识别算法的原理,用选定的评测标准对人脸识别算法进行了测试。实验结果表明,本文的识别算法比Fisher脸的方法取得了更好的识别效果。然后基于手机系统对人脸识别算法进行了优化并测试,测试结果表明,优化后的人脸识别算法比原始算法识别速度更快,识别率更高。4.根据手机平台的CPU运算速度,存储容量,没有浮点运算单元等限制改进了人脸识别算法,并在手机平台上开发出了一个实际的手机人脸识别与验证系统,系统实现了实时的自动人脸检测,眼睛定位,人脸图像预处理,特征提取,用户注册,用户认证,阈值设定等功能。然后在公开的人脸库和实际环境中对系统的各种性能指标进行了测试。实验结果表明,本文开发的系统达到了高的识别率(ERR＞90%)和实时性要求。

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 生物认证技术概述

1.1.1 问题的提出

1.1.2 生物认证技术的背景

1.2 人脸识别技术概述

1.2.1 人脸识别的研究背景和应用

1.2.2 人脸识别的研究内容和进展

1.2.3 人脸识别的研究现状

1.3 人脸识别的常用方法

1.3.1 基于几何特征的人脸识别方法

1.3.2 基于本征脸的人脸识别方法

1.3.3 基于弹性图匹配的人脸识别方法

1.3.4 其他的人脸识别方法

1.4 人脸识别的距离准则

1.5 人脸识别的评价标准

1.6 本文的研究内容

2 手机人脸识别与验证系统的设计

2.1 人脸验证系统分析

2.1.1 系统开发的背景和意义

2.1.2 系统的需求和功能分析

2.2 系统的结构和工作流程

2.2.1 系统的结构框图

2.2.2 系统的工作流程图

2.3 系统开发平台的选择

2.4 本章小节

3. 人脸图像的预处理

3.1 BMP文件格式及其转换

3.2 人脸图像的几何预处理

3.2.1 人脸检测及眼睛定位

3.2.2 人脸图像的几何预处理

3.3 人脸图像的灰度预处理

3.3.1 灰度分布正规化

3.3.2 非线性变换和局部正规化

3.3.3 对比度受限直方图均衡

3.4 人脸图像预处理试验

3.5 本章小节

4 人脸识别技术分析

4.1 人脸识别技术的选择

4.2 基于PCA的人脸识别方法

4.2.1 主分量分析的数学描述

4.2.2 本征脸的人脸识别方法

4.2.3 Fisher线性判据

4.2.4 Fisherface人脸识别方法

4.3 Gabor小波变换

4.3.1 小波变换的背景

4.3.2 二维 Gabor小波

4.3.3 二维 Gabor小波参数的意义

4.4 基于 PCA和 Gabor小波的人脸识别方法

4.5 人脸识别算法的优化

4.5.1 训练集的优化

4.5.2 Gabor小波参数选择及优化

4.5.3 投影子空间的优化

4.6 本章小节

5 手机人脸识别与验证系统的实现

5.1 系统的开发实现

5.1.1 训练部分的实现

5.1.2 识别部分的实现

5.2 系统的测试

5.3 本章小节

结论

参考文献

附录A 教研室自建人脸库

附录B CAS-PEAL-R1人脸库

附录C BAC2005 FDIB-B人脸库

附录D 第二届中国生物特征识别竞赛(BAC2005)人脸识别评测结果

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

攻读硕士学位期间参与的项目研究

致谢

发布时间: 2008-06-30

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