人脸识别综述

【 关键 词 】 人 脸识 别 ；特征 提取 ；机 器学 习
２ ． ２ 基 于统 计 学
１ 引 言 人脸识别是图像理解和分析最重要的应用之一，也是人们在开发 自 身 生物 特 征 过程 中的 又 一 次伟 大 的 尝试 。所 谓 人脸 识 别 ，就 是 利 用计 算 机 分 析人 脸 视 频 或者 图像 ， 并从 中提取 出有 效 的个 人 识 别信 息 ，最 终判 别 出 来 人脸 对 象 的 身份 。其 应 用 已经 融入 到 了生 活 中 的方 方 面面 ，诸 如视 觉 监 控 ， 自动 身份 验 证 ，银 行 安全 ， 门禁安 全 等领 域 。 随 着 人 们 对 图 像 识 别 领 域 的研 究 ，一 些 学 者 逐 渐 意 识 到 人 脸 识 别 的 巨 大 应 用 前 景 并 投 身 于 该 领 域 的研 究 ， 人脸 识 别 的 发 展历 程 大致 可 分 为三个阶段 ： （ １ ） 第 一阶段 ２ ０ 世纪６ Ｏ 年 代末至２ Ｏ 世纪 ７ Ｏ 年代 初，人脸识 别研 究才处于起步 阶 段 。在 这 方 面 ， 最 早 的 科 研 人 员 是 Ｂｌ ｅ ｄ ｓ ｏ ｅ ， 他 以人 脸 特 征 点 的 比 率 、 间距等参数为特征 ，建立 出来一 个半 自动 的人脸 识别系统。 （ ２ ） 第 二 阶段 ９ Ｏ 年 代 初 ， 随 着 计 算 机 软 硬 件 性 能和 信 息 技 术 的 不 断 地 提 高 ， 基 于 整 体 的识 别 方 法 已成 为 研 究 重 点 。 例 如 特 征 脸 方 法 和 弹 性 图匹 配 方 法 。 而 到 了２ Ｏ 世纪９ Ｏ 年 代 中期 ，人 脸 识 别 的研 究 方法 分 别 向 整 体 识 别 和 部 件 分 析 相 结 合 的 方 向发 展 。如 弹 性 匹配 的方 法 、灰 度 和形 状 分 离 的 可 变形模型方法等 。 （ ３ ） 第 三 阶段 在９ Ｏ 年 代 末 ， 人 脸 识 别 技 术 开 始 被 应 用 于 商 业 市 场 ，成 为 了世 界 范围 内研究的热点 。由于技术不够成熟 ，因此缺 点也很 明显。在市场 需 求不断变化的今天 ，虽然我 国人脸识别方法 的性 能有 了一定的提高，但 与 人 们 的 要 求 还 是 有 一 些 差 距 ，仍 将 不 断 发展 。
２ 人脸识别技术
人 脸 识别 ，是基 于 人 的脸 部 特 征信 息 而对 个 人 身份 识 别 的一 种 识 别技 术 。用 摄 像 机 采集 含 有 人 脸 的 图像 或视 频 流 ， 并 自动 在 图像 中检 测和 跟 踪 人 脸 的具 体 位 置 ，进 而 对 检测 到 的人脸 进 行 处 理 ，通 常 也 叫做 面 部 识别 、 人像识别。下面将对人脸识别 的方法做一个归纳总结。 ２ ． １ 基 于 先验 知 识 基 于 知 识 的 人 脸 检 测 ， 主 要 是 通 过 人 们 的 先 验 知 识 来 对 待 测 物 体 建 立 若 干 规 则 ，从 而 将 人 脸 检 测 问题 转 化 成假 设． 验 证 问题 。 模 板 匹 配 的 方 法 大 致 分 为 ：脸 轮 廓 特 征 匹 配 ， 器 官 特 征 匹 配 和 颜 色 、 纹 理 特 征 匹配 。 脸轮廓特征匹配：Ｃ ｒ ｏ ｗ等提 出了根据人脸的椭圆形特征进行检测…，
人脸侧影简化 为轮廓 曲线 ，从 中抽取基准 点，用这些点之间 的几何特征 来 进 行 人 脸 识 别 。 由于 现 在 的证 件 照 片 多 为 正 面 人 脸 ，所 以对 侧 面 人 脸 识别的研 究 己不 多见。正面 人脸识别 中 ，最关 键 的一 步是合适 的归 一 化 ，使识别过程不依赖 图像 中人脸位置 的旋转和尺度变化 。 ２ ． ２ ． ２ 子 空 间 法 子 空 间 方 法 的 基 本 思 路 是 降维 ， 即 将 高 维 的 人 脸 图 像 特 征 通 过 空 间变 换 （ 线性或非线性 ）压缩到一个低维 的子空 间进行识别 。 该 方 法 的主 要 是 思 路 是 ：最 初 的 子 空 间 可 以被 看 作 使 一 组 基 本 向 量 （ 正交归一），所 以统计 正交 展开 的方法得到 了实 际应用 。并且 ，利 用重 构权 向量 作为 识别用 的特征 向量 ，并提 出基于 “ 特征脸 ”的识别技 术 。 从 提 取 特 征 的 角 度 分 析 ，主 要 分 为 两类 ： １ ． 表达性特征提取方法 ： ２ ． 鉴别性特征提取方法 。在基于线性子 空间的人脸识别中，实 际上是把 人脸 图 像 中存 在 的表 情 、姿 态 及 光 照等 复杂 的变 化 进 行 了线 性 简 化 ，但 不 可 能 得 到 人脸 充 分 的描 述 。
针对人脸识别算法的研究 已经很多年 ，除了有基于模板的方法，还有 基 于 统计 学 的 方法 。 目前基 于 统 计学 算 法可 分 为 几类 ：基于 几 何 特 征 的人 脸 识 别 、基 于 子 空间 分 析 的人 脸 识别 和 基于 神 经 网络 的人脸 识 别 等 。根 据 特 征 的方 法 识别 人脸 的过 程 ，首 先要 根 据特 征 来 训练 出一 个 学 习机 （ Ｍｏ ｄ — ｅ １ ）， 然 后在 识 别 的过 程 中利 用 待测 图片 的特 征 和 学 习机 进 行 匹 配 ，来 得
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人 脸 识别 综述
湖 南省 长 沙市长郡 中学 夏志 强
【 摘要 】 人脸识别技术是图像工程领域的重点研究对象，并具有 巨大的应用价值 ，如刑事侦破 ，智能支付等领域。本文将对人脸识别技术做
一
个 综述 ，首先介 绍人 脸识 别技 术 的背现 状进行 分析 展 望并其 发展 趋 势。
到 测 试结 果 。具 体执 行 过 程如 图１ 所示。
口ｌ Ｊ 练
测 试集 ｝ — 特 征 选 取
图 １执 行过 程 图 ２ ． ２ ． １几何 特 征 法 这 类 识 别 方 法 是 首 先 将 人 脸 用 一 个 几 何特 征 矢 量 来 表 示 ，进 而 采 用模 式 识别 中 的层 次 聚类 的 思想 设计 对 应 的分 类 器 对 人 脸 进 行 识 别 。这 种 基 于 几 何 特 征 的 识 别 技 术 中 ，识 别 主 要 目的 就 是 特 征 矢 量 之 间 的 匹 配 ，主 要 采 用 基 于 欧 氏距 离 的判 决 。最 早 的基 于 几 何 特 征 的 人 脸 识 别 方 法 是 侧 影 识 别 ，主 要 是 在 人 脸 侧 面 轮 廓 线 上 提 取 特 征 点 上 入 手 。一 般 将