三維人臉數(shù)據(jù)獲取與識別.pdf

1、隨著社會的進步以及網(wǎng)絡技術、計算機技術的飛速發(fā)展，我們逐漸邁入網(wǎng)絡信息化時代，基于生物特征的身份鑒別方法受到廣泛的關注。在所有的生物特征識別方法中，人臉識別技術憑借其易接受性、采集方便、符合人們認識規(guī)律等優(yōu)勢一直是一個熱門課題。傳統(tǒng)的人臉識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別系統(tǒng)。人臉本身是一個三維非剛性幾何體，二維人臉識別必然造成了信息的丟失。本文從一個新角度出發(fā)，利用三維數(shù)據(jù)進行人臉識別

2、，克服了二維人臉識別系統(tǒng)中存在的部分問題。本文的工作以建立魯棒的三維人臉識別系統(tǒng)為目標，圍繞三維數(shù)據(jù)獲取、三維圖像預處理、三維特征提取以及特征選取與分類等方面進行了初步探討。 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。其中3DCASIA臉像數(shù)據(jù)庫，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。該數(shù)據(jù)庫為三維臉像識別提供了算法測試平臺，有利于推動人臉識別的研究。

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集出發(fā)進行了逼真三維人臉曲面建模。在此，我們的目的在于發(fā)展一個魯棒的人臉建模系統(tǒng)，普通用戶可以用簡單的采集設備構建自己的三維模型，并且建成的三維模型具有結構信息，能模擬人的表情。在該系統(tǒng)的搭建過程中，提出了基于面部元件擬合的策略和自適應多精度擬合的方法，能快速地由非均勻三維點集到曲面的建模，并且多精度擬合的曲面建模策略為進一步三維人臉識別奠定了基礎。 ③在三維圖像預處理環(huán)節(jié)中

4、，提出了魯棒的鼻尖檢測方法和快速的三維點云配準策略。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)計特征較魯棒地定位鼻尖，對旋轉、平移、縮放以及不同精度具有較強魯棒性；利用控制系統(tǒng)中反饋的思想結合曲面建模和ICP策略，實現(xiàn)了快速魯棒的三維圖像配準。這些預處理工作為建立魯棒的三維識別系統(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：離散特征和關聯(lián)特征。

5、現(xiàn)有文獻中利用的三維曲面特征如曲率、點信號等都可以看作為離散特征。本文在網(wǎng)格曲面建模的基礎上，提出了新穎的離散特征和關聯(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)計學習。根據(jù)不同屬性的特征構建多個單特征分類器，把分類結果在決策階段進行融合。本文分析了多種融合策略的性能，并選擇了簡單有效的融合策略?？紤]到構建的特征向量具有較高的維數(shù)，我們采用的另外一個方案是利用AdaBoost學

6、習策略選擇出魯棒的特征，同時結合他們建立分類器。據(jù)我們所知，這是第一次把統(tǒng)計學習的策略引入到三維人臉識別算法中，為三維人臉識別的性能的進一步提高開拓了新思路。 ⑥對現(xiàn)有的三維人臉識別算法中采用的典型特征進行了比較，同時對比了三維深度特征和二維灰度特征在人臉識別中的能力。在實驗分析的基礎上，得出了一些實用的結論，希望對人臉識別的深入有所幫助。 本文在三維人臉識別的各個環(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