基于聚类建模的三维人脸识别技术研究

由于信息采集困难、环境条件约束、实现方式和手段不足等原因,三维人脸识别技术还很不成熟.为此提出将聚类技术应用到三维人脸建模过程中来提高建模的效果和效率.首先定义了三维人脸相似性,提出了圆锥曲线相似性定义方法.其次基于三维人脸聚类建模提出了人脸识别系统的新框架,设计了与新系统对应的识别策略.实验证明,基于聚类建模的人脸识别系统在进行人脸识别时所用的时间远远少于采用传统形变模型的方法所用的时间,而且对人脸样本的数量不敏感.     

基于深度三维形变的单张3D人脸重建算法

三维形变模型(3DMM)作为人脸重建的重要方式,在3D建模、图像合成等领域有着广泛的应用.由于受训练数据类型、数量以及主成分等因素影响,3DMM存在过约束的现象,不能提供足够的灵活性来表示高频变形.本文将三维形变模型嵌入到深度神经网络中,为提升3D人脸重建的表示能力提供了新的思路.为了提升网络学习效率,本文构设了一种双通路神经网络,实现了在全局路径和局部路径之间的平衡.通过在学习目标和网络结构两方面改进非线性3DMM,提出了一种比线性或以往的非线性模型更能捕捉到更高层次细节的模型.算法对比与仿真实验表明,本文算法在3D人脸重建上的归一化平均误差更低,所生成的3D人脸模型鲁棒性好、重构准确,实现了较好的3D人脸重建性能.     

基于正交图像生成人脸模型的合成分析方法

针对采用现有基于图像的人脸建模方法生成的三维人脸模型存在的人工性缺陷问题,提出了一种基于合成分析方法的个性化三维人脸建模方法.利用合成方法由两幅正交人脸图像生成一个初始三维人脸模型,比较基于颜色直方图方法合成的人脸图像纹理与输入图像纹理的差异,根据纹理差异来指导对人脸网格的局部自适应细分,不断调整合成的三维人脸模型,从而更好地保持了人脸的精细细节特征.实验结果表明,使用该细分反馈算法,可以减少模型的人工性缺陷,在整体上提高了合成人脸模型纹理的真实感.     

基于流形的约束局部模型拟合

为了将人脸形状向量集的流形结构嵌入到人脸定位模型中,以人脸定位参数模型中典型的约束局部模型为基础展开研究。结合局部坐标编码理论和稀疏约束,将基于流形结构的邻近形状向量集代替点分布模型中的非刚性形变集,实现了流形学习中的局部切空间排列方法与点分布模型的融合,从而得到了一个流形嵌入的约束局部模型。经过在模拟数据、有标注的人脸部件数据库和有标注的人脸数据库的试验验证,与基于线性重建的局部约束模型拟合相比,嵌入流形结构的约束局部模型具有更好的性能。     

复杂背景中人脸图像的定位研究

提出了基于统计模型和对称性分析对复杂背景中人脸图像的检测和定位方法。由于统计模型与对称性相互融合,解决了图像目标发生形变和倾斜情况下的模型的适应性问题。     

基于二维人脸图像的三维建模研究

针对目前三维人脸建模方法存在的不足,在分析了网格重采样方法的基础上,提出了一种改进的基于模板的网格重采样方法.首先对人脸的重要特征点大致定位,自动将人脸划分为36个分块,初步建立三维人脸间的对应关系;然后使用重采样的方法,得到具有规则拓扑结构的人脸特征点,建立较为精细的中性人脸模型.经实验证明,该方法能够在较短时间内实现对中性三维人脸的建模,同时对高维模型进行了网格简化.     

三维人脸衰老数据库的生成

采用改进的形变模型方法将真实人脸衰老图像重建成三维人脸,进而生成三维人脸衰老数据库,并根据性别和年龄形成三维衰老人脸性别子库和衰老子库.结果表明,此方法可有效地为三维人脸衰老化研究提供三维衰老人脸数据.     

在线字典学习形变模型的疲劳状态识别方法

针对现有驾驶疲劳状态识别算法中存在疲劳特征维数高、识别效率低下、计算量大等问题,本文提出一种基于在线字典学习形变模型的疲劳状态识别方法。采用红外疲劳人脸图像中关键变形区域LBP特征构建人脸形变模型;将在线字典学习算法引入到形变模型中,采用过完备基函数矩阵代替训练样本整体对待测样本进行线性表示,利用其组合系数的稀疏性进行人脸疲劳状态识别;采用时间窗结合贝叶斯方法对识别算法进行优化。实验结果表明,与传统的识别方法相比,本文所提算法可以降低系统的运算量,提高疲劳状态识别的鲁棒性和准确率,在实际驾驶环境中能够取得良好的识别效果。     

基于改进Candide-3模型的眼部动画建模

针对在Candide-3模型上进行三维人脸重建时不能表达人眼部细节动作的问题,提出了一种改进Candide-3模型重建人脸的方法。该方法首先在Candide-3模型上对眼部进行建模,其中眼部的建模具体分为眼球的建模以及眼睑的建模。对于眼球采用2个半球结合的方式进行建模。对于眼睑的建立,分别在Candide-3的模型上对眼睑的内边缘、外边缘以及上眼睑沟用Bezier曲线进行建模。然后结合人脸特征点的信息和局部最小二乘法匹配原理建立了与输入人脸图像相仿的三维人脸模型。接着,对脸部进行特征点约束的方法贴纹理,眼球分别用局部球形纹理贴图以及球形纹理贴图的方法贴图。最后,在该模型上用分段线性插值的方法,逼真地完成了眼睑的睁闭、眨眼以及眼球的旋转等相关动作。     

由粗到精的三维人脸稀疏重建方法

针对传统三维人脸重建算法精度不高的问题,提出一种由粗到精的三维人脸稀疏重建方法。根据稀疏形变模型方法对待重建人脸的部分区域显著点进行重建,得到第1步重建结果,并在此基础上进行后续重建。将第1步的重建结果作为新的参考模型,求取待重建人脸与参考模型的特征点的坐标投影距离,从而求取参考模型的形变因子,完成最终三维人脸的重建。由于两步稀疏重建的作用不同,对重建过程中参数的选取也采用不同方式。实验结果表明,该方法能有效提高人脸重建精度,同时保持较快的重建速度。     

一种兼容于MPEG-4的三维人脸动画

为了生成真实感的三维人脸动画,提出了一种新的兼容于MPEG-4的人脸动画方法.采用基于均匀网格重采样和网格简化相结合的方法对齐原型三维人脸,并在三维模型上定位FDP和FAP控制点,建立兼容于MPEG-4的人脸动画模型,根据已知的人脸动画定义表构建适合于该方法提出的三维模型的人脸动画定义表.实验结果表明,该人脸动画方法可根据一幅给定的人脸图像自动重建特定人的三维人脸,并根据FAP参数序列驱动模型,生成真实感较好的人脸动画图像.     

三维人脸扫描图像数据预处理

为构造基于知识学习的形变模型所需的规格化三维人脸库,提出一种纹理映射图数据结构及以点为处理单元的分割三维人脸的方法.该结构将原始数据隐含的信息显性化,为激光扫描仪采集的真实三维人脸中分离的采样点与纹理2部分数据建立双向映射关系,以保证数据操作和处理达到实时与同步.基于此结构的快速映射特点,提出的分割方法以二维纹理点为操作对象能够快速处理大量原始数据.     

基于高斯肤色模型和图像分割的人脸检测

提出了一种基于HSV、YCgCr颜色空间和图像区域分割的人脸检测方法.首先,将规范化的rgb肤色转化到HSV、YCgCr颜色空间,对向量（H,Cg,Cr）T进行统计,得到肤色的三维高斯概率模型.然后,根据该模型计算待检图像的肤色相似概率,采用最大类间方差的方法计算二值化阈值,根据阈值将相似度图像二值化.为了抵消人脸区域亮度变化和阴影的影响,以二值图像为模板,在原待检图像的饱和图中根据3像素×3像素区域的平均R、G值进行图像区域分割.在分割得到的区域中,根据人脸特征检测出图像中的人脸.实验表明,提出的方法能在复杂背景的情况下检测出人脸图像.     

融合多通道信息的二维人脸识别

为充分提取人脸图像信息,进一步提高人脸识别效率,提出了一种融合图像多通道信息的二维人脸识别方法.该方法利用Haar小波变换将人脸图像变换到频率域,并获得图像4个频率域的信息;对每个频率域的图像,通过局部二值模式(LBP)进行统计编码,并提出基于HaarLBP直方图序列的人脸图像表征方法;提出2种直方图序列的匹配算法,并通过分析各个频域图像信息对识别的贡献率,进一步融合4通道图像信息进行人脸识别.在ORL和Yale人脸库上的实验结果证明,提出的识别方法对于人脸姿态、表情和光照变化有一定的鲁棒性.     

基于三维形变模型的多姿态人脸识别

针对多姿态人脸识别问题,提出了一种三维形变模型和部件技术相结合的人脸识别方法．该方法提取人脸三维部件作为识别特征,在一定程度上克服了人脸姿态变化对识别的影响．在识别过程中结合人脸的局部特征和全局特征,根据单个部件的识别率确定其在整体分类中的权值,基于整脸信息进行识别,进一步改善了识别效果．实验结果证明,该方法在训练库中只有1张正面照片时,对多姿态人脸识别具有很好的识别效果．     

基于二维、三维信息融合的人脸识别

为解决光照、姿态等因素发生变化时二维人脸识别算法识别率骤然下降的问题,提出了基于二维、三维信息融合的人脸识别方法.与其他算法不同,该算法输入为一幅二维灰度图像,通过重建相应的三维模型提供三维信息.对于二维图像,选择局部二值模式(LBP)特征进行人脸表示.对于三维模型,定义了54个特征点,将鼻尖点与特征点之间的测地线距离作为三维特征.对2种特征识别结果采用加权融合的方式,权值的确定依据Fisher判别准则.通过CAS-PEAL-R1人脸库对提出的算法进行了测试,并与其他方法进行了比较.     

基于二维线性判别分析的彩色人脸识别

为了提高人脸识别的准确率,提出了一种基于二维线性判别分析的彩色人脸识别算法,直接对彩色人脸图像不同通道的颜色信息进行编码,采用矩阵表示模型描述人脸对象;融合人脸的类别特征,采用二维线性判别分析的算法提取彩色人脸的分类特征;根据投影后的特征矩阵,采用最近邻分类的算法进行人脸识别.利用CVL和CMU PIE彩色人脸数据库进行实验.结果表明,本文提出的彩色人脸识别算法能有效地提高人脸识别的准确率,明显优于对比的算法.     

一种基于肤色特征的人脸特征点定位方法

针对传统人脸特征点定位方法中存在的算法复杂、鲁棒性差以及精确度低等问题,本文提出一种基于肤色特征的人脸特征点自动定位方法.首先对预处理后的图像在多个色彩空间中利用肤色特征实现人脸区域的精确定位;然后,在人脸区域内根据各特征部位的特性构造色度模型函数来标定其特征区域;最后,在特征区域内完成人脸特征点的自动定位.实验结果表明,该算法简单、鲁棒性较高,且能够快速高效地实现人脸特征点定位.