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1、第 9卷?第 20期?2009年 10月1671?1819(2009)20?6224?04?科?学?技?术?与?工?程Science Technology and Engineering?Vol?9?No?20?Oct.2009?2009?Sci?Tech?Engng?基于 MATLAB 7.0的人脸识别仿真系统研究王?敏?段黎明?朱国涛?李文辉(解放军理工大学气象学院,南京 211101)摘?要?在 M atLab7.0环境下,开发一个自动人脸识别仿真系统。详细阐述了开发该系统所采用的主要技术和实现过程,并用采集的普通人脸面相做实验,实验结果表明,该仿真系统可行实用。关键词?人脸识别?MAT
2、LAB 7.0?奇异值分解中图法分类号?TP391.41;?文献标志码?A2009年 7月 6日收到第一作者简介:王?敏(1983?),女,汉族,陕西咸阳人,助教,硕士,研究方向:信号处理、模式识别。E?mai:l yu0801 。?计算机人脸识别技术是利用计算机分析人脸图像,进而从中提取出有效的识别信息,用来 辨认!身份的一门技术。人脸识别技术应用广泛,可用于安全验证系统、医学、档案管理、银行和海关的监控系统及自动门禁系统等 1。因其巨大的应用前景,以及其无可比拟的优越性,人脸识别越来越成为当前模式识别和人工智能领域的一个热点。一般一个人脸自动识别系统主要包括以下三个技术环节:人脸检测、特征
3、提取、人脸识别。如图 1所示。图 1?人脸识别的过程1?系统实现本文基于上述过程在 MATLAB 2环境下研究建立了一个小型的应用于实验室的人脸图像自动识别门禁系统,下面介绍该系统的组成及实现过程。1.1?系统的基本框架人脸识别门禁系统的工作过程如图 2所示。首先建立一个人脸图像数据库,通过肤色检测算法对人脸图像去除背景取出人脸部分并进行预处理(包括小波变换),提取特征,并训练 BP神经网络。训练好的人工神经网络即为人脸分类器。将待识别人脸图像从人脸图库中取出,同样需经过肤色检测、图像预处理、特征提取,送到人脸图像分类器中识别,人脸图像分类器输出的结果就是人脸识别的结果。具体的工作流程如图 3
4、所示。图 2?人脸识别系统框架图1.2?人脸数据库的建立本实验使用图像是在室内正常光照条件下以墙壁为背景使用数码相机进行拍摄的,拍摄过程中要求人脸与相机的距离变化不宜太大,人脸相对相机的方向可有轻微的转动,拍摄的角度尽量接近正面,人脸的表情基本保持自然状态,并且拍摄的图像中至多存在一张人脸。实验中我们按照上述要求拍摄了实验室 8人的图 3?人脸识别系统流程图160幅正面人脸图像,每人 20幅 260 340的彩色照片(前 10幅用来训练,后 10幅用来识别),如图 4所示部分图像,这些图像用于分类器的设计。摄取的图像按照彩色 JPG 文件格式存放。对摄取的每幅人脸图像按照肤色检测算法检测出脸部
5、图像,再通过旋转校正以及尺寸和灰度的归一化、小波变换等预处理,最终得到 40 40大小的灰度图像,组成人脸特征库(如图 5所示)。图 4?人脸图像数据库图 5?预处理后的标准图像1.3?系统软硬件平台系统硬件环境为 Intel(R)Pentium(R),1.80GH z,1 024MB内存。系统的软件环境为 MATLAB7.0.1(R 14),操作系统为 M icrosoft W indows XP sp2,全部程序在MATLAB环境下实现。1.4?系统执行界面图形 用 户 界面(Graphical User Interfaces,GU I)3是包括窗口、图标、菜单、工具条等对象(Ob?jec
6、ts)的用户界面,它支持可视化编程。用户通过一定的方法(如鼠标或键盘)选择、激活这些图形对象,使计算机产生某种动作或变化,比如实现计算、绘图等。利用上述对象,就可以设计出一个界面良好,操作简便,功能强大的图形用户界面。图形用户界面的设计一般包括:(1)布置 GUI:GUI设计窗口中,按照图形用户界面示意图放置所需的控件、坐标轴;(2)编写 GUI程序:编写控件的回调函数(M文件)。如果需要用到菜单,再将所需菜单加到图形用户界面的适当位置;(3)菜单编写回调函数(M 文件)。人脸识别仿真门禁系统程序运行主界面。见图 6。每部分的具体说明如下:622520期王?敏,等:基于 MATLAB 7.0的
7、人脸识别仿真系统研究?图 6?程序运行主界面人脸检测部分:采用基于肤色的人脸检测方法,通过肤色将人脸图像分割出来,再定位出眼睛的位置,即可以对图像大小和灰度作标准化处理(包括旋转、裁剪、缩放以及直方图均衡化),得到标准人脸图像后,进而以二维小波变换降低图像的维数;本系统在特征提取环节采用一种改进的基于整体与部分奇异值分解(SVD)方法,即将小波变换后得到的图片整体奇异值以及眼睛、鼻子、嘴巴三组局部奇异值融合 4后,取得该人脸的代数特征,并显示在界面上的列表中。BP分类器部分:基于 BP神经网络训练已有人脸样本,并对要检测的人脸特征进行测试,确定其分类,并将其分类结果自动显示在界面上。人脸数据库
8、部分:该部分存储着实验室所有已知人员的人脸特征向量,每人 20副不同的图片,每副图片取 16个奇异值特征向量。1.5?系统软件实现介绍本软件都是在 MATLAB 7.0环境下实现,文档结构如图 7所示。在本系统中,已事先保存有一个完整的实验室人脸数据库的标准化的纯脸图像特征数据 人脸数据库.xls!,该标准化的纯脸图像的生成办法用的是以列向量的形式按顺序存放着实验室人脸数据库对应的纯脸图像特征值。图 7?文档结构图2?总结本文针对当今社会研究热点生物特征识别技术作了一定的研究,基于人脸识别三个主要环节采用相应的技术算法,搭建出一个仿真识别系统。该系统是在 MATLAB环境下实现的,界面功能比较
9、完整,使用方便,结果表明该系统有效、准确率高,具有一定的实用价值。但同时由于采用的技术方法较单一,识别率也比较受限,这也是以后本课题急需提高之处。参?考?文?献1?董火明,高?隽,汪荣贵.多分类器融合的人脸识别与身份认证.系统仿真学报,2004;16(8):1849?18532?R afaelC,Gonzalez.D igital i mage Processing using MATLAB.北京:电子工业出版社,20053?苏金明,阮沈勇.MATLAB 6.1 实用指南(上册).北京:电子工业出版社,20024?罗?吴,孟传良.用局部奇异值分解与改进 LDA相结合的方法进行人脸识别.贵州工业
10、大学学报:自然科学版,2005;34(3):63?66(下转第 6242页)6226科?学?技?术?与?工?程9卷The Analysis on Temperature Influence on CFL RC Beam Defor mationin Thermo?mechanical Coupling CaseWU Cheng?hua(Schoo l ofC ivil andT ransportation Engineering,Souib China PolytechnicalU niversity,Guangzhou 510640,P.R.China)Abstract?It is very
11、 meaningful to study the defor m ation of the strengthened RC beam w ith CFL(Carbon F iberLa m inate).The deflection of the strengthened RC beam w ith carbon fiber?sheet is discussed using theory method,based on some works carried out by previous researchers.The results show tha:tthe deflection prod
12、uced by ther?mal?mechanical coupling is very smal,land because there are several orders of magnitude bet ween the deflectionproduced by ther mal?mechanica.lKey words?fiber?sheet?ther mal?mechanical coupling?deflection?RC beam(上接第 6226页)Simulation Research of Face Recognition Syste m Based onM atlab
13、7.0WANG M in,DUAN L i?m ing,ZHU Guo?tao,LIW en?hui(Institute ofM cteorology,PLA University of Science and Techno logy,N anjing 211101,P.R.China)Abstract?An automatic face recognition si mulation syste m is developed based onM atlab 7.0.I mportant tech?nique and i mplementation procedure of the syste
14、 m are expatiated.Some experi ments arem ade using the collectedordinary face i mages.The results show that the face recognition system is feasible and available.Key words?face recognition?MATLAB?singular value decomposition(上接第 6229页)The Realization ofRegion Filling with BlockM ethod in AutoCAD Bas
15、ed on ObjectAYIYue?e(Changsha SociaWl ork College,Changsha 410004,P?R?China)Abstract?A i m ing at the issue that the AutoCAD users face in the regional filling,through researching on theAutoCAD pattern?filling function,a closed region filling is put for wardw ith custom block method,and themethodis realized by the C#+ObjectA in theAutoCAD 2007.Key words?autoCAD?block?pattern filling?region filling?object A6242科?学?技?术?与?工?程9卷