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基于matlab的人脸识别系统设计与仿真(含源文件)本科学位论文.doc
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基于matlab的人脸识别系统设计与仿真(含源文件)本科学位论文.doc
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目录
第一章 绪论.........................................................2
1.1 研究背景 ....................................................2
1.2 人脸图像识别的应用前景 ......................................3
1.3 本文研究的问题 ..............................................4
1.4 识别系统构成 ................................................4
1.5 论文的内容及组织 ............................................6
第二章 图像处理的 Matlab 实现........................................7
2.1 Matlab 简介..................................................7
2.2 数字图像处理及过程 ..........................................7
2.2.1 图像处理的基本操作 .....................................7
2.2.2 图像类型的转换 .........................................8
2.2.3 图像增强 ...............................................8
2.2.4 边缘检测 ...............................................9
2.3 图像处理功能的 Matlab 实现实例................................9
2.4 本章小结 ...................................................13
第三章 人脸图像识别计算机系统......................................14
3.1 引言 .......................................................14
3.2 系统基本机构................................................15
3.3 人脸检测定位算法 ...........................................15
1
3.4 人脸图像的预处理 ...........................................22
3.4.1 仿真系统中实现的人脸图像预处理方法....................23
第四章 基于直方图的人脸识别实现....................................26
4.1 识别理论....................................................26
4.2 人脸识别的 matlab 实现 ......................................26
4.3 本章小结 ...................................................27
第五章 总结........................................................28
致谢...............................................................29
参考文献...........................................................30
附录...............................................................32
2
第一章 绪论
本章提出了本文的研究背景及应用前景。首先阐述了人脸图像识别意义;然
后介绍了人脸图像识别研究中存在的问题;接着介绍了自动人脸识别系统的一般
框架构成;最后简要地介绍了本文的主要工作和章节结构。
1.1 研究背景
自 70 年代以来.随着人工智能技术的兴起.以及人类视觉研究的进展.人们
逐渐对人脸图像的机器识别投入很大的热情,并形成了一个人脸图像识别研究领
域,.这一领域除了它的重大理论价值外,也极具实用价值。
在进行人工智能的研究中,人们一直想做的事情就是让机器具有像人类一样
的思考能力,以及识别事物、处理事物的能力,因此从解剖学、心理学、行为感
知学等各个角度来探求人类的思维机制、以及感知事物、处理事物的机制,并努
力将这些机制用于实践,如各种智能机器人的研制。人脸图像的机器识别研究就
是在这种背景下兴起的,因为人们发现许多对于人类而言可以轻易做到的事情,
而让机器来实现却很难,如人脸图像的识别,语音识别,自然语言理解等。如果
能够开发出具有像人类一样的机器识别机制,就能够逐步地了解人类是如何存储
信息,并进行处理的,从而最终了解人类的思维机制。
同时,进行人脸图像识别研究也具有很大的使用价依。如同人的指纹一样,
人脸也具有唯一性,也可用来鉴别一个人的身份。现在己有实用的计算机自动指
纹识别系统面世,并在安检等部门得到应用,但还没有通用成熟的人脸自动识别
系统出现。人脸图像的自动识别系统较之指纹识别系统、DNA 鉴定等更具方便性,
因为它取样方便,可以不接触目标就进行识别,从而开发研究的实际意义更大。
3
并且与指纹图像不同的是,人脸图像受很多因素的干扰:人脸表情的多样性;以及
外在的成像过程中的光照,图像尺寸,旋转,姿势变化等。使得同一个人,在不
同的环境下拍摄所得到的人脸图像不同,有时更会有很大的差别,给识别带来很
大难度。因此在各种干扰条件下实现人脸图像的识别,也就更具有挑战性。
国外对于人脸图像识别的研究较早,现己有实用系统面世,只是对于成像条
件要求较苛刻,应用范围也就较窄,国内也有许多科研机构从事这方而的研究,
并己取得许多成果。
1.2 人脸图像识别的应用前景
人脸图像识别除了具有重大的理论价值以及极富挑战性外,还其有许多潜在
的应用前景,利用人脸图像来进行身份验证,可以不与目标相接触就取得样本图
像,而其它的身份验证手段,如指纹、眼睛虹膜等必须通过与目标接触或相当接
近来取得样木,在某些场合,这些识别手段就会有不便之处。
就从目前和将来来看,可以预测到人脸图像识别将具有广阔的应用前景,如
表 1-1 中所列举就是其中已经实现或逐步完善的应用。
表 1-1 人脸识别的应用
应用
优点
存在问题
信信用卡、汽车驾照、
护照以及个人身份验证
等
图像摄取可控
图像分割可控
图像质量好
需 要 建 立 庞 大 的 数
据库
嫌疑犯照片匹配
图像质量不统一
多幅图像可用
潜在的巨大图像库
4
互联网应用
视 频 信 息 价 值 高 多
人参与
存在虚假
银行/储蓄安全
监控效果好
图像分割不可控
图像质量较差
人群监测
图像质量高
可利用摄像图像
图像分割自由
图像质量低、实时性
1.3 本文研究的问题
本文介绍了人脸图像识别中所应用 MATLAB 对图像进行预处理,应用该工具
箱对图像进行经典图像处理,通过实例来应用 matlab 图像处理功能,对某一特定
的人脸图像处理,进而应用到人脸识别系统。本文在总结分析人脸识别系统中几
种常用的图像预处理方法基础上,利用 MATLAB 实现了一个集多种预处理方法于
一体的通用的人脸图像预处理仿真系统,将该系统作为图像预处理模块可嵌入在
人脸识别系统中,并利用灰度图像的直方图比对来实现人脸图像的识别判定。
其中涉及到图像的选取,脸部定位,特征提取,图像处理和识别几个过程。
1.4 识别系统构成
人类似乎具有“与生俱来”的人脸识别能力,赋予计算机同样的能力是人类
的梦想之一,这就是所谓的“人脸识别”系统。假设我们把照相机、摄像头、扫
描仪等看作计算机的“眼睛”,数字图像可以看作计算机观察到的“影像”,那么
AFR 赋予计算机根据其所“看到”的人脸图片来判断人物身份的能力。
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