基于核DCV算法的主动近红外人脸(共11页)

1、项目编号： 福州大学本科生科研(k yn)训练计划（SRTP）申 请 表项目名称： 基于(jy)核DCV算法(sun f)的主动近红外人脸 识别方法 申 请 者： 麻文强、贾文杰、林鸿灵 所在院系： 物理与信息工程学院 指导教师： 联系电话：电子信箱： 1003660608 申请日期： 2014年12月4日 福州大学教务处制填 表 说 明本申请表一律(yl)用计算打印，如实填写。SRTP立项时间(shjin)一般为1年时间，起止(q zh)时间为指每年12月起至第二年12月止。经审批立项后，本申请表一式三份分存教务处，学院和课题组备案、归档。如填表有不明事宜，请与教务

2、处实践教学管理办公室或学院本科教学办联系和咨询。联系电话：22866853简 况项 目名 称基于核DCV算法的主动近红外人脸识别方法来 源A自选（） B导师类型 A理科 B工科 C管理 D人文 E法学 F其他 （ A ）起止年限2014年12 月 2015年 12 月申请金额万元项 目负责人姓 名麻文强性 别A.男（） B.女出生年月1995.1.19所在院系物理与信息工程学院专 业应用物理学年 级13级指导教师姓 名刘征宇性 别A.男 B.女出生年月1959.8所在院系物信学院职 称高级实验师学 位项目组主要成员姓名性别出生年月所在学院专业项目中的分工签字麻文强男1995.1.19物理与信息

3、工程学院应用物理学贾文杰男1994.9.15物理与信息工程学院应用物理学林鸿灵女物理与性息工程学院应用物理学摘要（二00字以内）研究主要内容及意义近年来，人脸识别技术作为一种新兴的生物特征识别技术，在公共安全领域得到了广泛的应用。但环境光照变化引起的识别率下降问题一直制约着其进一步发展。由光照引起的人脸图像变化甚至比因个体差异引起的变化还要大。根据FERET和FRVT测试的结果，即使目前最好的人脸识别系统在室内和室外两种测试条件下，其识别率也会从90%降到50%左右。目前针对光照问题已经提出了很多处理方法，但大都属于被动的方法，即通过学习由于照明变化而导致的可见光谱图像的变化来设法减小光照变化

4、造成的影响。但由于对光照保持不变性的函数是不存在的，消除光照影响的同时也会损失图像的有用信息。作为非线性特征提取方法的核技术，随着支持向量机方法的出现，得到了充足发展，但对于大样本训练情况，映射后的向量维数将会提高，给计算带来很大难题。针对上述问题，以近红外为工，有效克服了环境光照变化对人脸图像的影响，通过对核投影方法和可鉴别共同向量算法的优势及缺点的分析，利用融合后的核DCV算法进行人脸图像的特征提取，解决了核投影方法面临的大样本问题和DCV算法的样本维数较高问题，大大减少了运算量，提高了特征提取的效率和准确度。一、立项的依据和意义（包括项目的研究意义、国内外研究现状分析，特色与创新之处并附

5、主要参考文献及出处） 依据：有很多的人已经在做人脸识别方向的研究，我们有许多可借鉴的地方，理论相关的知识有许多，改进版的人脸识别技术作为一种新兴的生物特征识别技术，在公共安全领域可以得到广泛运用。研究意义：利用融合后的核DCV 算法进行人脸图像的特征提取，解决了核投影方法面临的大样本问题和DCV算法的样本维数较高问题。国内外研究现状：现国内外大多采用热红外成像技术，可是图像的清晰度不是很高特色与创新：利用利用融合后的核DCV 算法进行人脸图像的特征提取，解决了核投影方法面临的大样本问题和DCV算法的样本维数较高问题，大大减少了运算量，提高了特征提取的效率和准确度。人脸识别可以极大地醋精多个不同

6、学科和产业的发展。作为一个典型的技术问题，人脸的识别摄像头的感光元器件（ccd）、信号转换和网络传输、数字图像处理，计算机图形学，模式识别、人工智能、生物科学等学科提供了一个良好的研究问题和验证平台。人脸识别的发展和深入研究，可以极大地促进这些学科的发展、成熟和融合。人脸识别技术可用于所有人工进行校验身份的识别场合，如门禁控制，银行系统等。与传统的身份验证方式相比，人脸识别方法具有简单方便的特点，企鹅人脸的独一无二行能从根本上杜绝伪造和窃取，防止身份伪装。二、研究目标、研究内容和拟解决的关键问题研究目标：寻求一种低运算量、可以较好地帮助计算机呈像的算法；提高识别图像的清晰度，研究内容：1 近红

7、外光谱理论分析 采集设备光谱特性分析1.2 人脸近红外光谱反射特性2 人脸图像特征提取及识别2.1 构造核空间2.2 选择最佳鉴别向量3基于核DCV算法后的识别图像处理3.1利用计算机图像模拟，将核DCV算法植入特征提取程序中拟解决的关键问题：暗光和强光下人脸特征提取的困难，核DCV算法的植入，核投影方法面临的大样本问题和DCV算法的样本维数较高问题三、预期的研究成果、成果的提供形式（论文、设计、产品、软件开发、专利、研究或调研报告等）、应用前景和效益分析 预期成果: 通过对核投影方法和可鉴别共同向量算法8的优势及缺点的分析，利用融合后的核DCV 算法进行人脸图像的特征提取，解决了核投影方法面

8、临的大样本问题和DCV算法的样本维数较高问题，大大减少了运算量，提高了特征提取的效率和准确度。 成果的提供形式：论文，研究报告，产品。 应用前景：人脸识别技术可用于所有人工进行校验身份的识别场合，如门禁控制，银行系统等。与传统的身份验证方式相比，人脸识别方法具有简单方便的特点，企鹅人脸的独一无二行能从根本上杜绝伪造和窃取，防止身份伪装。 效益分析：有很高的经济价值，制作成本低，应用前景广泛。 四、拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究方法：利用ccd相机进行仿真实验，技术路线：近红外光谱理论分析 采集设备光谱特性分析1.2 人脸近红外光谱反射特性2 人脸图像特征提取及识别2.1

9、构造核空间2.2 选择最佳鉴别向量实验方案：使用40 个功率为0.25 W/sr 的NIRLED 作为主动光源，发射角为45，这样CCD 相机的曝光值可以尽量调低，降低环境光照干扰。光源中心波长为850 nm，其对皮肤反射较小，可最大限度减少外界光照的影响，且在所使用的CCD 相机的感光范围内。采集人脸数据，人脸图像特征提取及识别，算法的植入，利用计算机的图像模拟功能利用核DCV算法对人脸进行识别，如图，人脸的识别包括可行性分析：仪器与算法较易理解，贴近生活，可行性较高，五、研究工作进度安排前期：（2014年12月2015年3月）查找资料，阅读相关文献，初步构建课题模块。 中期：2015年4月

10、8月）1课题涉及多层面的问题，根据课题的有关要求，分解课题完成。2根据研究专题撰写论文，并依次补充，初步完成专题论文。 后期：（2015年9月11月）1论文交流对已撰写的论文进行充实、完善和交流。总结经验探讨课题研究的现实意义，总结经验，准备结题工作，并为后继研究做准备。研究结题召开课题结题报告会，邀请校有关负责课题的行政领导和上级领导部门，对研究课题进行现场评审，鉴定和验收。4成果展示书面材料：结题报告,六、实现本项目最终目标已具备的条件（包括过去的研究工作基础，研究人员及协作条件，实验条件）过去研究工作： HYPERLINK /doc/5431092.html t _blank 人脸识别是

11、 HYPERLINK /doc/5909615.html t _blank 生物特征识别领域中最常用的一种模态，近年来在公共安全领域得到了广泛的应用。各类人脸识别方法的关键都在于，提取人脸数据中与身份相关的本质特征，同时消除其中受非身份因素影响的部分，非身份因素一般包括：环境光照、姿态、表情、饰物等。其中光照问题在实际应用中最为重要，用户普遍要求 HYPERLINK /doc/6859451.html t _blank 人脸识别系统能适应不同的光照环境。一般的人脸识别系统都采用普通的可见光人脸图像进行识别，这类系统容易收到环境光线变化的影响，在识别之前往往需要采用一些预处理算法对光照进行处理。

12、虽然光照预处理算法能在一定程度上消除光照的影响，但同时也会使图像损失一部分有用的信息。 HYPERLINK /doc/5331889.html t _blank 近红外人脸识别是为了解决人脸识别中的光照问题，而提出的一种 HYPERLINK /doc/5901020.html t _blank 解决方案，其包括两部分：主动近红外人脸成像设备；和相应的光照无关 HYPERLINK /doc/6848500.html t _blank 人脸识别算法。使用强度高于环境光线的主动 HYPERLINK /doc/2534246.html t _blank 近红外光源成像，配合相应波段的光学 HYPERL

13、INK /doc/6025352.html t _blank 滤片，可以得到环境无关的人脸图像，人脸图像只会随着人与摄像头的距离变化而单调变化。在此图像上采用一些特定的 HYPERLINK /doc/1758541.html t _blank 特征提取方式，如：局部二元模式（Local Binary Pattern，LBP）特征，可以进一步消除图像的单调变化，得到完全光照无关的特征表达。并在生活中有广泛的应用。实验条件：近红外图像采集设备主要包括如下几个单元： 1）在相应波段强度高于环境光的主动近红外光源。光源越强，环境光干扰就相对越弱。NIR LED的 波长必须大于 780 nm，同时还要考

14、虑 CCD 相机的光谱响应率。使用 40个功率为 0.25 W/sr 的 NIR LED 作为主动光源，发射角为45， 这样CCD相机的曝光值可以尽量调低，降低环境光照干扰。光源中心波长为 850 nm，其对皮肤反射较小，可最大限度减 少外界光照的影响，且在所使用的 CCD 相机的感光范围内。2）有滤光特性的探测器，使用近红外滤光片 HWB800-IR-80 配合 CCD 相机使用，允许近红外光通过的同时过滤环境光，得到环境无关的人脸图像。还包括35W普通日光灯管和实验所用0.3 W近红外LED灯。实验人员：福州大学物理与信息学院应用物理学学生：麻文强、贾文杰、林鸿灵。七、申请项目经费预算表预算支出科目金 额(万元)计 算 根 据 及 理 由40 个功率为 0.25 W/sr 的 NIR LEDCCD相机用近红外滤 光片 HWB800-IR-8035 W 普通日光灯管用0.3 W近红外LED灯其他相关用品（电线、发射管等）合 计八、指导教师意见目前人脸识别技术的研究有着非常广阔的前景，可用于所有人工进行校验身份的识别场合，如门禁控制，银行系统等。与传统的指纹验证方式相比，人脸识别方法具有可