三維人臉數(shù)據(jù)獲取與識(shí)別.pdf

1、隨著社會(huì)的進(jìn)步以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，我們逐漸邁入網(wǎng)絡(luò)信息化時(shí)代，基于生物特征的身份鑒別方法受到廣泛的關(guān)注。在所有的生物特征識(shí)別方法中，人臉識(shí)別技術(shù)憑借其易接受性、采集方便、符合人們認(rèn)識(shí)規(guī)律等優(yōu)勢(shì)一直是一個(gè)熱門課題。傳統(tǒng)的人臉識(shí)別方法多基于兩維圖像，由于受到姿態(tài)、表情、光照等的影響，至今很難建立魯棒的人臉識(shí)別系統(tǒng)。人臉本身是一個(gè)三維非剛性幾何體，二維人臉識(shí)別必然造成了信息的丟失。本文從一個(gè)新角度出發(fā)，利用三維數(shù)據(jù)進(jìn)行人臉識(shí)別

2、，克服了二維人臉識(shí)別系統(tǒng)中存在的部分問(wèn)題。本文的工作以建立魯棒的三維人臉識(shí)別系統(tǒng)為目標(biāo)，圍繞三維數(shù)據(jù)獲取、三維圖像預(yù)處理、三維特征提取以及特征選取與分類等方面進(jìn)行了初步探討。 本文的主要工作包括： ①研究了三維人臉數(shù)據(jù)獲取方法，并利用非接觸式三維獲取儀建立了三維臉像數(shù)據(jù)庫(kù)。其中3DCASIA臉像數(shù)據(jù)庫(kù)，是現(xiàn)有規(guī)模最大、變化情況最全的三維臉像數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)為三維臉像識(shí)別提供了算法測(cè)試平臺(tái)，有利于推動(dòng)人臉識(shí)別的研究。

3、 ②在三維臉像曲面建模方面，從多角度圖像獲取的三維點(diǎn)集出發(fā)進(jìn)行了逼真三維人臉曲面建模。在此，我們的目的在于發(fā)展一個(gè)魯棒的人臉建模系統(tǒng)，普通用戶可以用簡(jiǎn)單的采集設(shè)備構(gòu)建自己的三維模型，并且建成的三維模型具有結(jié)構(gòu)信息，能模擬人的表情。在該系統(tǒng)的搭建過(guò)程中，提出了基于面部元件擬合的策略和自適應(yīng)多精度擬合的方法，能快速地由非均勻三維點(diǎn)集到曲面的建模，并且多精度擬合的曲面建模策略為進(jìn)一步三維人臉識(shí)別奠定了基礎(chǔ)。 ③在三維圖像預(yù)處理環(huán)節(jié)中

4、，提出了魯棒的鼻尖檢測(cè)方法和快速的三維點(diǎn)云配準(zhǔn)策略。鼻尖在三維臉像數(shù)據(jù)中具有最為突出的特征，我們利用局部曲面特征和局部統(tǒng)計(jì)特征較魯棒地定位鼻尖，對(duì)旋轉(zhuǎn)、平移、縮放以及不同精度具有較強(qiáng)魯棒性；利用控制系統(tǒng)中反饋的思想結(jié)合曲面建模和ICP策略，實(shí)現(xiàn)了快速魯棒的三維圖像配準(zhǔn)。這些預(yù)處理工作為建立魯棒的三維識(shí)別系統(tǒng)提供了必要條件。 ④在特征提取方面，提出了新穎的曲面特征表示方法。從整體角度上看，曲面特征可以分為兩類：離散特征和關(guān)聯(lián)特征。

5、現(xiàn)有文獻(xiàn)中利用的三維曲面特征如曲率、點(diǎn)信號(hào)等都可以看作為離散特征。本文在網(wǎng)格曲面建模的基礎(chǔ)上，提出了新穎的離散特征和關(guān)聯(lián)特征的表示方法，用他們共同描述曲面的本質(zhì)特征。 ⑤在特征分類方面，本文采用了兩種策略：融合和統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)。根據(jù)不同屬性的特征構(gòu)建多個(gè)單特征分類器，把分類結(jié)果在決策階段進(jìn)行融合。本文分析了多種融合策略的性能，并選擇了簡(jiǎn)單有效的融合策略?？紤]到構(gòu)建的特征向量具有較高的維數(shù)，我們采用的另外一個(gè)方案是利用AdaBoost學(xué)

6、習(xí)策略選擇出魯棒的特征，同時(shí)結(jié)合他們建立分類器。據(jù)我們所知，這是第一次把統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的策略引入到三維人臉識(shí)別算法中，為三維人臉識(shí)別的性能的進(jìn)一步提高開(kāi)拓了新思路。 ⑥對(duì)現(xiàn)有的三維人臉識(shí)別算法中采用的典型特征進(jìn)行了比較，同時(shí)對(duì)比了三維深度特征和二維灰度特征在人臉識(shí)別中的能力。在實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，得出了一些實(shí)用的結(jié)論，希望對(duì)人臉識(shí)別的深入有所幫助。 本文在三維人臉識(shí)別的各個(gè)環(huán)節(jié)做了一些有益的嘗試和探索，并取得了一些初步成果。希望