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基于三维人脸模型的多姿态人脸识别

作　者: 朱斌
导　师: 甘俊英
学　校: 五邑大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 人脸识别 三维人脸重建 径向基函数 B样条曲线 姿态参数估计 射影几何 特征点提取
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


人脸识别是当前生物特征识别的热点问题之一,在信息安全、视频监控、视频跟踪等领域有着广泛的应用前景。目前,人脸识别方法主要集中在二维图像方面,但由于受到光照、姿态、表情变化等因素的影响,其识别的准确度受到很大的限制。到目前为止,建立一个鲁棒的人脸识别系统仍然是一个很困难的问题。三维人脸模型具有比二维人脸图像更丰富的信息,利用三维人脸模型是解决目前问题的有效方法之一。三维人脸识别的核心部分是建立对应的三维人脸模型,而如何获得形状模型和精确的纹理映射是构建模型的关键。这个问题在人脸重建领域尚未得到很好解决。本文深入研究了基于图像和模型的人脸模型重建方法,提出了全新的重建思路;探讨了如何利用模型解决二维人脸识别中的姿态问题;提出了一种利用三维人脸模型的多姿态二维人脸识别方法。具体研究内容包括:(1)采用径向基函数与B样条曲线相结合的方法,进行三维人脸建模采用立体视觉重建三维特征点,通过人脸正侧面图像特征点的分层、分部位的径向基函数重构一般人脸模型,得到部位轮廓特征明显的三维特定人脸模型,利用B样条曲线进行三维人脸曲面重构;然后运用拉普拉斯金字塔法得到近似的人脸全视角纹理图;再将近似人脸全视角纹理图映射到三维特定人脸模型,从而得到三维特定真实感的人脸模型。(2)通过计算人脸旋转的三个自由度,估计出人脸的姿态参数提出了一种无需任何附加设备,在单目摄影环境下,根据摄影几何理论,配合人面貌形态特征,仅使用一张单目环境下拍摄的图像,对人脸姿态参数进行近似估计。通过分别计算人脸旋转的三个自由度,可以快速估计出人脸的姿态。经过实验证明,估计出的结果值与真实姿态十分近似,是一种有效的人脸姿态参数估计方法。(3)应用三维人脸模型,解决了姿态对人脸识别的影响首先,通过正侧面图像,采用B样条曲线与径向基函数相结合的方法进行三维人脸重建,保存三维人脸模型做为库存图像;然后通过计算待匹配人脸图像的三个自由度,估计出人脸的姿态参数;再结合待匹配人脸图像的姿态参数与三维人脸模型库,生成与待匹配图像相同姿态的二维人脸图像;最后,此新生成的二维图像与待匹配图像进行比较,得出识别结果。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-11
第一章 绪论  11-26
  1.1 研究意义及课题来源  11-13
  1.2 国内外研究现状  13-23
    1.2.1 人脸参数模型  14-15
    1.2.2 生理肌肉模型  15-18
    1.2.3 基于图像的建模  18-21
    1.2.4 基于人脸库的形变模型  21-23
  1.3 本文的研究内容  23-24
  1.4 本文的章节安排  24-26
第二章 基于图像的人脸特征点提取  26-33
  2.1 特征点的选取准则  26-29
  2.2 立体视觉原理  29-30
  2.3 基于正侧面图像的三维特征点重建  30-32
    2.3.1 图像归一化  30-31
    2.3.2 特征点重建  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章 特定三维人脸模型的建立  33-51
  3.1 三维人脸模型概述  33-37
    3.1.1 网格模型  33-35
    3.1.2 统计模型  35-36
    3.1.3 本文所使用的一般人脸模型  36-37
  3.2 径向基函数  37-38
  3.3 B样条曲线  38-41
  3.4 基于径向基函数与B样条曲线的三维人脸重建  41-44
    3.4.1 基于径向基函数的特定人脸模型重构  41-42
    3.4.2 基于B样条曲线的人脸模型光顺处理  42-44
  3.5 基于图像金字塔算法的纹理贴图技术  44-50
    3.5.1 纹理贴图概述  44-45
    3.5.2 改进的图像金字塔法  45-49
    3.5.3 纹理映射  49-50
  3.6 本章小结  50-51
第四章 姿态估计  51-59
  4.1 自由度  51-52
  4.2 姿态参数估计的方法  52-56
    4.2.1 人脸对应于z轴的旋转角度γ计算方法  52-53
    4.2.2 人脸对应于y轴的旋转角度β计算方法  53-55
    4.2.3 人脸对应于x轴的旋转角度α计算方法  55-56
  4.3 姿态估计算法整体流程  56-57
  4.4 结果分析  57-58
  4.5 本章小结  58-59
第五章 三维人脸识别  59-67
  5.1 三维人脸识别综述  60-62
  5.2 三维人脸建模系统  62-64
  5.3 多姿态人脸识别  64-65
  5.4 本章小结  65-67
结束语  67-68
参考文献  68-75
攻读硕士学位期间发表的学术论文  75-76
致谢  76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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