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人脸识别是一个典型的图像模式分析、理解与分类计算问题,它涉及到模式识别、图像处理、计算机视觉、统计学习和认知科学等多个学科。人脸识别问题的深入研究和最终解决,可以极大的促进这些学科的成熟和发展。同时,作为生物特征识别主要研究内容之一的人脸识别技术在公共安全、证件验证、门禁系统、视频监视等领域中都有着广泛的应用前景。
目前,大量的人脸识别方法已经被提出,这些方法主要集中在两个方面:(1).如何表征一个人脸图像,即人脸图像的特征提取;(2).针对所提取人脸的特征设计有效的分类器,实现对人脸的正确分类。本文的主要工作集中于这两个方面,本文采用了局部二值模式(Local Binary Pattern-LBP)作为人脸的特征描述,同时将Boosting学习算法应用于筛选最有分类效果的特征,并构造最后的分类器。
局部二值模式是一种灰度范围内的纹理描述方式,它从一种纹理局部近邻定义中衍生出来,最初是为了辅助性地度量局部图像对比度而提出。近年来,研究者们成功地将之作为自动人脸识别的人脸特征描述方式,取得了显著的效果。
本文采用AdaBoost学习算法应用于人脸识别中。由于AdaBoost学习算法是两类分类算法,需要将人脸识别这种多类分类问题转化为两类分类问题,即类内差与类间差。由于这种转化会造成样本集非常大、正负样本数量严重不平衡问题。为了解决这两个问题,本文采用了级联(cascade)策略进行训练,并且在每一级的训练中采用重采样的方法选择负样本。最后把每一级里训练出来的弱分类器组合成一个强分类器,即最后的分类器。我们在FERET数据库上做了大量的实验来验证本文算法的性能,实验结果表明本文算法能够取得很高的识别率,具有有效性和可行性。