基于紧致全姿态二值SIFT的人脸识别

姿态变化是人脸识别中的关键问题之一,全姿态二值SIFT(CPBS)提取等间隔采样姿态人脸图像的二值化SIFT特征,并用于任意姿态人脸识别,获得了良好的识别性能。但是,CPBS特征量很大,计算成本很高。提出了紧致全姿态二值SIFT(CCPBS)的人脸识别方法。选取间隔45°的人脸图像作为训练集,首先提取ASIFT特征进行融合。然后用基于稀疏表示的方法进行特征选择,有效地滤除相似或相同的特征,减少数据冗余。进一步对选择的特征进行二值化,即可得到CCPBS。人脸识别通过计算待识别人脸和CCPBS之间的汉明距离来完成。在CMU-PIE和FERET人脸库上实验结果表明,提出的算法无需人脸对齐和标记,即可以取得很高的正确识别率,明显优于其他算法。与CPBS相比,识别率仅降低很少的同时,特征量降低了22.11%和32.63%。     

基于LBP的移动环境下的人脸识别研究

提出一种基于Android平台实现的具有较强鲁棒性的人脸识别方法.根据终端用户拍摄场景的多变性,首先通过人眼检测、瞳孔定位、GIC校正和直方图均衡化算法对人脸图像进行归一化处理,达到比较好的实用效果 ;其次利用局部二值模式(LBP)提取全局直方图特征,再将图像划分为若干大小相同的子区域,提取每个子区域的LBP直方图,最后将全局和局部直方图按一定的顺序结合作为人脸图像的最终特征.在Android平台上用ORL人脸数据库对该方法进行测试,结果表明具有较好的识别性能.     

基于紧致全姿态二值SIFT(CCPBS)的人脸识别

姿态变化是人脸识别中的关键问题之一,全姿态二值SIFT（CPBS）提取等间隔采样姿态人脸图像的二值化SIFT特征,并用于任意姿态人脸识别,获得了良好的识别性能。但是,CPBS特征量很大,计算成本很高。提出了紧致全姿态二值SIFT（CCPBS）的人脸识别方法。选取间隔45°的人脸图像作为训练集,首先提取ASIFT特征进行融合。然后用基于稀疏表示的方法进行特征选择,有效地滤除相似或相同的特征,减少数据冗余。进一步对选择的特征进行二值化,即可得到CCPBS。人脸识别通过计算待识别人脸和CCPBS之间的汉明距离来完成。在CMU PIE和FERET人脸库上实验结果表明,提出的算法无需人脸对齐和标记,即可以取得很高的正确识别率,明显优于其他算法。与CPBS相比,识别率仅降低很少的同时,特征量降低了22.11%和32.63%。     

基于多尺度LBP特征的人脸描述与识别

为提高人脸识别的准确性和鲁棒性,提出了一种基于多尺度LBP特征的人脸描述与识别算法。先对原始人脸图像进行二级小波分解,并采用LBP算子分别计算两幅低频逼近图像的LBP特征谱,再将LBP特征谱划分为若干个互不重叠的特征区域,并分别进行直方图统计,最后将所有区域的LBP直方图序列连接起来得到多尺度LBP特征,将其作为人脸的鉴别特征用于分类识别。所提出算法在ORL人脸数据库上取得高达99%的人脸识别率。实验分析表明,多尺度LBP特征具有较强的人脸图像描述能力和可鉴别性,且对人脸表情及位置的变化具有较高的鲁棒性。     

基于频谱脸和不变矩人脸识别新方法的研究

提出了基于频谱脸和不变矩的人脸识别方法。频谱脸是一种人脸的特征表达方式,可以有效地消除人脸表情变化、少许遮掩对人脸识别的影响。而不变矩是图像的一种统计特征,具有的平移不变性、旋转不变性和比例不变性,可以有效减少少许姿态和光照条件变化所带来的识别误差。因此首先对原始图像进行适当级数的小波变换及傅立叶变换得到人脸图像的频谱脸表达,然后利用频谱脸图像矩阵的不变矩作为识别特征,建立人脸识别模型。利用ORL人脸数据库进行仿真实验,结果表明,该方法识别率较高,识别速度较快,便于实时实现。     

三维人脸姿态校正算法研究

针对目前三维人脸姿态校正算法的鲁棒性差和计算复杂的问题,提出了一种基于法向量对齐的人脸姿态校正算法,即先通过计算离散高斯曲率获取面部的3个特征点,然后计算这3个特征点组成的平面的法线方向,最后通过该法线的朝向进行人脸姿态校正。该方法计算量小,适用性广,实验结果表明,校正效果好。     

面向人脸表情分析的人脸图像正脸化方法

在人脸表情分析过程中,头部姿态变化常会引起人脸信息的不对称,传统上仅对人脸图像进行裁剪和对齐的相关操作难以得到对姿态鲁棒的特征。为获取人脸结构化的特征,提出了一种人脸图像正脸化处理方法。该方法将检测到的人脸关键点映射到新的二维空间进行关键点的正脸化,将正脸化后的关键点还原到原始图像中作为新关键点,通过移动最小二乘法指导图像由原始关键点向新关键点变形,得到正脸化后的人脸图像。在公共的RAF-DB和ExpW人脸表情数据集上,采用上述处理方法对人脸图像进行预处理,并在VGG16和ResNet50深度学习网络中进行人脸表情分类任务的模型训练,用分类任务的准确率来评估文中正脸化方法对人脸表情分析的有效性。实验结果表明,该方法在人脸表情分析方面优于深度学习中传统的预处理方法,并且可以有效提高人脸的信息质量。     

基于改进LBP和DBN的人脸识别算法研究

针对传统LBP算法的人脸识别易受光照、背景、遮挡等因素的影响,使用改进局部二值模式(LBP)和深度信念网络(DBN)相结合的方法,用多尺度块局部二值模式(MB-LBP)算法获取人脸图像的纹理特征,在此人脸纹理特征的基础上使用中心对称局部二值模式(CS-LBP)算法获取图像的纹理特征,然后将两次获得的纹理特征图像的直方图进行融合,并将其输入到DBN中进行训练,优化网络参数。     

基于面部组件码表的人脸照片库缩减方法

在实际匹配人脸合成画像与照片时,待匹配的照片库是非常庞大的,现有的匹配方法都非常耗时。提出一种基于面部组件码(FCC)表的人脸照片库缩减方法。该方法分为2个阶段:在第1阶段,创建一个面部组件码表库。其中,使用梯度位置方向直方图(GLOH)来描述人脸合成画像的不变特征。在第2阶段,构建缩小后的照片库。本阶段使用待匹配的人脸合成画像的6个面部组件码在FCC表库中检索,将符合条件的FCC表对应的照片来构建缩小后的照片库。方法使用人脸合成画像软件(FACES EDU 4.0)在包含1 119张照片的照片库上进行了实验。实验结果表明:该方法将照片库缩减为原库大小的55.85%,保留目标照片的概率为95.16%。     

基于奇异值分解的人脸识别方法

提出了一种将傅里叶变换和奇异值分解相结合的人脸自动识别方法.首先对人脸图像进行傅里叶变换,得到其具有位移不变特性的振幅谱表征.其次,从所有训练图像样本的振幅谱表征中给定标准脸并对其进行奇异值分解,求出标准特征矩阵,再将人脸的振幅谱表征投影到标准特征矩阵后得到的投影系数作为该人脸的模式特征.然后,对经典的最近邻分类器算法进行了改进,并采用模式特征之间的欧式距离作为相似性度量,从而完成对未知人脸的识别.采用ORL(Olivetti Research Laboratory)人脸库对本文提出的人脸识别方法进行验证,获得了100.00%的识别率.实验结果表明,本方法优于现有的基于奇异值分解的人脸识别方法,且对表情、姿态变换等具有一定的鲁棒性.     

引入梯度分布特征的图像背景杂波度量

为提高图像背景杂波度量法对目标获取性能的预测精度,本文基于人眼视觉对物体边缘敏感的视觉特性,将区域梯度分布作为新的结构特征,提出了引入梯度分布特征的图像背景杂波度量法。首先,采用梯度方向直方图表征目标结构特征,选用巴氏系数度量图像目标和背景杂波在两个梯度方向直方图的相似性;然后,将基于图像结构相似性度量方法得到的结构相似性信息进行加权;最后采用D.L.Wilson提出的目标获取性能模型作为目标探测概率、虚警概率和搜索时间的预测模型对Search_2数据库中的目标进行了获取性能预测。结果显示,提出的图像杂波度量法提高了目标获取性能模型的预测精度,得到的线性相关系数分别为0.870、0.845、0.897,均方根误差分别为0.0569、0.0469、2.129,与实际观察者获得的一致性较高,且没有明显的野点,预测性能明显优于现有其他杂波度量方法。     

基于mean shift算法的文字分割及应用

传统的文字识别中,文字分割的计算量大,使文字识别速度慢.mean shift算法利用直方图描述和寻找分割区域,算法简单且具有很好的鲁棒性.改进后的mean shift算法,利用字符串间的距离信息及完整字符串经过屏幕所需的时间信息进行预测位置,减少了迭代次数,因此运算速度快,可实时进行跟踪字符串和连续分割.实验结果表明：该算法可以对连续的字符串进行稳定、实时的文字分割.     

Influence of topography and specimen preparation on backscattered electron images of bone

Backscattered electron (BSE) images of bone exhibit graylevel contrast between adjacent lamellae. Mathematical models suggest that interlamellar contrast in BSE images is an artifact due to topographic irregularities. However, little experimental evidence has been published to support these models, and it is not clear whether submicron topographical features will alter BSE graylevels. The goal of this study was to determine the effects of topography on BSE image mean graylevels and graylevel histogram widths using conventional specimen preparation techniques. White-light interferometry and quantitative BSE imaging were used to investigate the relationship between the BSE signal and specimen roughness. Backscattered electron image graylevel histogram widths correlated highly with surface roughness in rough preparations of homogeneous materials. The relationship between BSE histogram width and surface roughness was specimen dependent. Specimen topography coincided with the lamellar patterns within the bone tissue. Diamond micromilling reduced average surface roughness when compared with manual polishing techniques but did not significantly affect BSE graylevel histogram width. The study suggests that topography is a confounding factor in quantitative BSE analysis of bone. However, there is little quantitative difference between low-to-moderate magnification BSE images of bone specimens prepared by conventional polishing or diamond micromilling.     

Efficient model building in active appearance model for rotated face

This paper proposes the efficient model building in active appearance model （AAM） for the rotated face.Finding an exact region of the face is generally difficult due to different shapes and viewpoints.Unlike many papers about the fitting method of AAM,this paper treats how images are chosen for fitting of the rotated face in modelling process.To solve this problem,databases of facial rotation and expression are selected and models are built using Procrustes method and principal component analysis （PCA）.These models are applied in fitting methods like basic AAM fitting,inverse compositional alignment （ICA）,project-out ICA,normalization ICA,robust normalization inverse compositional algorithm （RNIC） and efficient robust normalization algorithm （ERN）.RNIC and ERN can fit the rotated face in images efficiently.The efficiency of model building is checked using sequence images made by ourselves.     

形状空间下的3D面貌相似性比较

开展了利用计算机自动比较两个3D面貌相似程度的研究。提出了一种在形状空间下基于测地线的3D面貌相似性比较的方法。该方法使用测地线近似表示3D面貌模型,然后将其变换到形状空间下,以对应测地线的平均测地距离作为两个3D面貌的相似性比较的依据。在公开的GAVADB三维面貌库上对14个人的28个3D面貌模型进行了实验,识别率达到92.86%以上,说明本方法可以将同一个人的不同模型与不同人的模型区分开。另外,使用提出的方法对不同人的3D面貌模型进行了相似性比较实验,结果表明使用本方法得出的相似程度的判断与人的主观判断相一致,说明本方法能够较好地反应3D面貌的相似程度。     

A quadrilateral mesh generating method using mean value interpolation

Although commonly used for meshing, sub-mapping method is frequently bothered by its unstable region segmentation process. Although region segmentation can be avoided with the help of recognized models, the existing algorithms of obtaining recognized models are still flawed. In order to obtain accurate recognized models and high meshing quality, a quadrilateral mesh generation method is proposed on basis of mean value interpolation. Firstly, computational coordinates of inner loop vertices are determined by mean value interpolation according to regularization result of outer loop. Secondly, under the barycenter superposition principle, surface’s recognized model is obtained by use of regularization result of inner loops. Finally, facial mesh is generated via solving equations. Experiments are carried out to testify feasibility, advantage and stability of the proposed method. The results manifest that the proposed method is able to guarantee meshing quality and is applicable for quadrilateral mesh generation of multi-loop surfaces.     

Bending angle optimization of archwire in orthodontics

Orthodontics is the branch of dentistry that focuses on the study and treatment of malocclusions. Orthodontic treatments commonly involve the insertion of an archwire made from stainless steel or an alloy onto orthodontic brackets, thereby inducing movement of teeth into desired positions. However, archwire activation may also induce undesirable tooth rotation because of the applied moment. Appropriate magnitude of gable bend in archwires will prevent unwanted rotation. However, the relationship between rotation and gable bend cannot be easily determined. This study presents a numerical approach to predict tooth rotation with respect to gable bend upon archwire activation. The kriging interpolation method is introduced to predict tooth rotation, thus leading to suggestions in optimum bending angles by minimizing undesirable tooth rotations. Optimization is performed based on reliable kriging models.     

Development of a combined tension–torsion experiment for calibration of ductile fracture models under conditions of low triaxiality

Developments in computational mechanics have given engineers tools to predict the evolution of damage in complex structures. Damage models have been developed that relate failure strain to stress triaxiality and Lode angle. Calibration of these models has traditionally relied on specimens that exhibit high triaxiality and limited Lode angle. This paper presents a specimen that can be tested in combined tension and torsion to achieve low triaxiality over a range of Lode angle. Numerical analysis of the specimen shows that it exhibits uniformity of stress–strain and stable values of triaxiality and Lode angle as plastic strain develops, both of which are desirable characteristics for calibration of ductile failure models. The design of a new displacement and rotation gage is presented that allows non-contact measurement at the gage section. Experimental results are used to develop the failure surface for 5083 aluminum.     

基于灰度差分不变量的快速局部特征描述算法

提出了一种基于灰度差分不变量区域统计直方图的快速局部特征描述算法来解决传统灰度差分不变量特征描述子计算复杂、稳定性较差且包含的信息量较少的问题.采用低阶且具有微分几何意义的灰度差分不变量描述特征点以降低特征描述子的计算复杂度,提高特征描述子的稳定性;利用特征点邻域的灰度信息和区域信息提高特征描述子的信息含量,增强特征描述子的鲁棒性.将该算法应用于图像匹配.实验结果表明,在图像尺度缩放、旋转、模糊、亮度变化、较小视角变化和JPEG压缩等多种变换条件下,该描述子不仅能够取得较好的匹配效果,而且处理速度比尺度不换特征变换( SIFT)提高约2倍.