開題報告---人臉識別系統(tǒng)設計

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告</p><p>　　1．本課題的研究意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢：</p><p>　　隨著安全入口控制和金融貿(mào)易方面應用需要的快速增長，生物統(tǒng)計識別技術(shù)得到了新的重視。目前，微電子和視覺系統(tǒng)方面取得的新進展，使該領(lǐng)域中高性能自動識別技術(shù)的實現(xiàn)代價降低到了可以接受的程度。而人臉識別是所有的生物識別方法中應用最廣泛的技術(shù)之一，人臉

2、識別技術(shù)是一項近年來興起的，但不大為人所知的新技術(shù)。人們更多的是在電影中看到這種技術(shù)的神奇應用：警察將偷拍到的嫌疑犯的臉部照片，輸入到電腦中，與警方數(shù)據(jù)庫中的資料進行比對，并找出該嫌犯的詳細資料和犯罪記錄。這并非虛構(gòu)的情節(jié)。在國外，人臉識別技術(shù)早已被大量使用在國家重要部門以及軍警等安防部門。在國內(nèi)，對于人臉識別技術(shù)的研究始于上世紀90年代，目前主要應用在公安、金 融、網(wǎng)絡安全、物業(yè)管理以及考勤等領(lǐng)域。</p><p&

3、gt;　　人臉識別系統(tǒng)現(xiàn)在在大多數(shù)領(lǐng)域中起到舉足輕重的作用，尤其是用在機關(guān)單位的安全和考勤、網(wǎng)絡安全、銀行、海關(guān)邊檢、物業(yè)管理、軍隊安全、智能身份證、智能門禁、司機駕照驗證、計算機登錄系統(tǒng)。我國在這方面也取得了較好的成就，國家863項目“面像檢測與識別核心技術(shù)”通過成果鑒定并初步應用，就標志著我國在人臉識別這一當今熱點科研領(lǐng)域掌握了一定的核心技術(shù)。北京科瑞奇技術(shù)開發(fā)股份有限公司在2002年開發(fā)了一種人臉鑒別系統(tǒng)，對人臉圖像進行處理，消除

4、了照相機的影響，再對圖像進行特征提取和識別。這對于人臉鑒別特別有價值，因為人臉鑒別通常使用正面照，要鑒別的人臉圖像是不同時期拍攝的，使用的照相機不一樣。系統(tǒng)可以接受時間間隔較長的照片，并能達到較高的識別率，在計算機中庫藏2300人的正面照片，每人一張照片，使用相距1--7年、差別比較大的照片去查詢，首選率可以達到50%，前20張輸出照片中包含有與輸入照片為同一人的照片的概率可達70% 。 2005年1月18日，由清華大學電子系

5、人臉識別課題組負責人蘇光大教授主持承擔的國家"十五"攻關(guān)項目《人臉識別系統(tǒng)》通過了由公安部主持的專家鑒定。鑒定委員會認為，該項技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)</p><p>　　1993年，美國國防部高級研究項目署 (Advanced Research Projects Agency)和美國陸軍研究實驗室(Army Research Laboratory)成立了Feret(FacE Recognition T

6、echnology) 項目組，建立了feret 人臉數(shù)據(jù)庫，用于評價人臉識別算法的性能。</p><p>　　2．本課題的基本內(nèi)容，預計可能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施：</p><p>　　本課題的主要內(nèi)容是圖像預處理,它主要從攝像頭中獲取人臉圖像然后進行處理,以便提高定位和識別的準確率.該模塊主要包含光線補償、圖像灰度化、高斯平滑、均衡直方圖、圖像對比度增強，圖像預處理模塊在整

7、個系統(tǒng)中起著極其關(guān)鍵的作用，圖像處理的好壞直接影響著后面的定位和識別工作。</p><p><b>　　·課題難點在于：</b></p><p>　　由于在拍攝的過程中有光線的影響,會導致拍攝出的相片色彩不均勻,因此會給光線補償工作帶來困難.</p><p>　　在編程的過程中,算法可以在網(wǎng)上和書上找到,但是具體的實現(xiàn)有困難</

8、p><p>　　3．工作進度和日程安排：</p><p>　　第 1 周 ～ 第 2 周： 調(diào)研、資料查詢、外文翻譯</p><p>　　第 3 周 ： 可行性分析階段</p><p>　　第 4 周 ～ 第 5 周： 需求分析階段</p><p>　　第 6 周 ： 概要設計階段&

9、lt;/p><p>　　第 7 周 ～ 第 8 周： 詳細設計階段</p><p>　　第 9 周 ～ 第10周： 編碼階段</p><p>　　第11周 ： 測試階段</p><p>　　第12周 ～ 第13周： 寫文檔</p><p>　　4．本課題擬采用的研究方案和可行性分析：</p>

10、<p><b>　?。?）研究方案：</b></p><p>　　a 圖像文件格式選擇</p><p>　　在設計的過程中，為了定位和特征提取的方便，我們采用的是24位位圖。</p><p><b>　　b 開發(fā)工具選擇</b></p><p>　　本次設計所用的開發(fā)工具是Micr

11、osoft Visual C++ 6.0。 Visual C++ 6.0是Microsoft公司推出的一種可視化編程工具。它支持多平臺和交叉平臺的開發(fā)，將各種編程工具如編輯器、連接器、調(diào)試器等巧妙的結(jié)合在一起，構(gòu)成一個完美的可視化開發(fā)環(huán)境。用戶無需通過繁雜的編程操作，即可完成Windows下應用程序的編輯、編譯、測試和細化等工作。</p><p><b>　　c 算法選擇分析</b><

12、;/p><p>　　本文主要研究的對象是圖像預處理模塊，該模塊分為光線補償、圖像灰度化、高斯平滑、圖像對比度增強、均衡直方圖，每個小模塊的實現(xiàn)都有許多相應的算法。下面將本系統(tǒng)采用的算法進行介紹：</p><p>　　·光線補償 ：由于光線原因，所照的圖像可能會存在光線不平衡的情況而造成色彩偏差，為了抵消這種整個圖像中存在的色彩偏差，本系統(tǒng)采用的解決方法是：將整個圖像中的所有像素的亮度

13、從高到低進行排列，取前5%的像素，然后線性放大，使這些像素的平均亮度達到255。實際上就是調(diào)整圖片像素的RGB值。</p><p>　　·圖像灰度化：圖像灰度化是將圖像變成灰色，本系統(tǒng)中采用以下步驟來實現(xiàn)圖像的灰度化：彩色轉(zhuǎn)換成灰度、灰度比例變換、灰度線性變換、灰度線性截斷、灰度取反。</p><p>　　·高斯平滑：在圖像的采集過程中,由于各種因素的影響,圖像中往往會

14、出現(xiàn)一些不規(guī)則的隨機噪聲,如數(shù)據(jù)在傳輸、存儲時發(fā)生的數(shù)據(jù)丟失和損壞等,這些都會影響圖像的質(zhì)量，因此需要將圖片進行平滑操作以此來消除噪聲。但是如果平滑不當，就會使圖像本身的細節(jié)如邊界輪廓、線條等變的模糊不清，為了既平滑掉噪聲有盡量保持圖像細節(jié)，本系統(tǒng)采用高斯平滑。</p><p>　　·均衡直方圖：使用該模塊的目的是通過點運算使輸入轉(zhuǎn)換為在每一灰度級上都有相同的像素點數(shù)的輸出圖像。它的實現(xiàn)主要是利用灰度均

15、衡的轉(zhuǎn)換式</p><p>　　DB = f （DA）= H（u）du 。（式1）</p><p>　　·圖像對比度增強：為了將圖像的特征一步一步顯現(xiàn)出來，需要進行圖像的對比度增強，它主要通過對圖像的灰度值進行統(tǒng)計，對于小于Low則認為是有關(guān)的信息，則將它作為黑色處理，對于處于High以上的則認為是一些無關(guān)的信息，將它們?nèi)サ?，而處于兩者之間的，則進行對比度增強，將他們在總的

16、灰度值里面的比例作為新的像素信息保存起來。</p><p>　?。?）技術(shù)可行性分析：</p><p>　　圖像的處理方法很多，我們可以根據(jù)需要，有選擇地使用各種方法。</p><p>　　在確定臉部區(qū)域上，通常使用的方法有膚色提取。膚色提取，則對臉部區(qū)域的獲取則比較準確，成功率達到95%以上，并且速度快，減少很多工作。</p><p>　　

17、圖像的亮度變化，由于圖像的亮度在不同環(huán)境的當中，必然受到不同光線的影響，圖像就變得或暗或太亮，我們就要對它的亮度進行調(diào)整，主要是對圖像進行光線補償。</p><p>　　高斯平滑：在圖像的采集過程中,由于各種因素的影響,圖像中往往會出現(xiàn)一些不規(guī)則的隨機噪聲,如數(shù)據(jù)在傳輸、存儲時發(fā)生的數(shù)據(jù)丟失和損壞等,這些都會影響圖像的質(zhì)量，因此需要將圖片進行平滑操作以此來消除噪聲。</p><p>　　灰

18、度變換：進行灰度處理，我們要保證圖像信息盡可能少的丟失。同樣在進行灰度變換前，我們也要對圖像的信息進行統(tǒng)計，找出一個比較合理的灰度值，才能進行灰度變換。</p><p>　　灰度均衡：灰度變換后，就要進行灰度均衡，可以根據(jù)灰度分布來進行灰度均衡。</p><p>　　對比度增強：將所要處理的區(qū)域和周圍圖像區(qū)域進一步拉開他們的對比度，使它們更加明顯，主要通過像素的聚集來實現(xiàn)。</p&g