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一种人脸图像识别的双向鉴别特征提取方法技术

技术编号:13765133 阅读:136 留言:0更新日期:2016-09-28 15:28
本发明专利技术公开一种模式识别和人工智能领域中的人脸图像识别的双向鉴别特征提取方法,首先计算人脸图像矩阵列压缩时的类间散射矩阵和类内散射矩阵,再计算类内散射矩阵的逆矩阵和类间散射矩阵的乘积矩阵,取乘积矩阵前几个最大特征值所对应的特征向量形成最优投影矩阵,用最优矩阵对人脸图像矩阵进行列压缩;其次求出人脸图像矩阵行压缩时的类间散射矩阵、类内散射矩阵和总体散射矩阵,从而求出最优投影矩阵并用最优投影矩阵的转置矩阵对人脸图像矩阵行压缩;采用不同的人脸识别方法同时从人脸图像矩阵的列方向上提取线性鉴别信息和行方向上提取非相关鉴别信息,可以得到人脸图像互补的特征信息,提高人脸图像的识别率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模式识别领域和人工智能领域,具体涉及一种人脸图像识别技术中的特征信息提取方法,应用于公安刑侦、安全防盗等领域。
技术介绍
人脸识别在计算机模式识别研究领域非常活跃,在商业领域和安全领域得到应用。从受控格式的照片(如护照、信用卡、驾驶执照)和面部照片的静态匹配到监控视频图像的实时匹配。人脸识别技术主要有三个问题:图像分割、特征提取和识别。其中,提取人脸图像的特征是完成人脸识别任务的关键。目前,提取人脸图像的特征大多采用三种方法,分别是:线性判别分析方法、两维线性鉴别向量提取方法与两维非相关鉴别向量提取方法。其中,线性判别分析方法的基本思想是作为最佳投影方向的向量能够使得Fisher准则函数达到极值,从而使得样本在该最佳投影方向上投影后,达到最小的类内离散度和最大的类间离散度。但线性判别分析的处理方法有很大的缺陷:将图像转换为高维向量,导致人脸识别需要很多的时间和存在小样本问题。因此,之后采用具有更优性能的两维线性鉴别向量提取方法,二维线性鉴别分析方法与线性判别分析方法的区别是:二维线性鉴别分析方法直接由人脸图像矩阵计算出类内散射矩阵和类间散射矩阵,从而提高了特征提取的速度和效率。两维非相关鉴别向量提取方法也是直接由人脸图像矩阵计算出类内散射矩阵,类间散射矩阵和总体散射矩阵,采用迭代的计算方法,简化了求解步骤,节省了计算时间,具有高识别率的同时可以节省计算时间和储存空间。当人脸图像样本较少时使用线性判别分析方法,计算得到的离散度矩阵并不可靠,并且一般情况下,所求的类内离散度矩阵是奇异的。两维线性鉴别向量提取方法虽然解决了小样本问题,但是当人脸图像不受外界光照、人脸表情变化等影响时,两维线性鉴别向量提取方法的有效性还不如一般的人脸识别方法。两维线性鉴别向量提取方法主要是提取人脸图像矩阵行方向上的鉴别信息,在这种情况下很容易忽视人脸图像矩阵列方向上的信息,不能得到人脸的整体特征信息,造成识别时存在误判。
技术实现思路
本专利技术目的是为解决上述现有人脸识别方法存在的问题,提出一种人脸图像识别的双向鉴别特征提取方法,将线性鉴别向量提取方法与非相关鉴别向量提取方法相结合,分别对人脸图像矩阵的列和行都进行压缩和提取鉴别信息,具有计算量小,复杂度低,识别率高等有优点。本专利技术一种人脸图像识别的双向鉴别特征提取方法的技术方案是依序按以下步骤:(1)从人脸图像数据库中提取C类人脸图像,每幅人脸图像样本是m×n维矩阵图像,m×n维人脸样本矩阵为A,C类中的第i类Ci有ni个训练样本,1≤i≤C,计算出第i类训练样本图像的均值和总的训练样本图像的均值Aj为第j个m×n的人脸图像样本,1≤i≤C,1≤j≤N,N为训练样本总个数;(2)计算出类内散射矩阵SW、类间散射矩阵SB、类内散射矩阵SW的逆矩阵与类间散射矩阵SB乘积矩阵的特征值ω以及ω对应的特征向量ξ: S W = 1 N Σ i = 1 C Σ j ∈ C i ( A j - A i ‾ ) T ( A j - A i ‾ ) , ]]> S B = 1 N Σ i = 1 C n i ( A i ‾ - A ‾ ) T ( A i ‾ - A ‾ ) , ]]> S W - 1 S B ξ = ω ξ ; ]]>(3)将特征值ω从大到小排列,取前f个特征值为{ω1,ω2......ωf本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种人脸图像识别的双向鉴别特征提取方法,其特征是依序按以下步骤:(1)从人脸图像数据库中提取C类人脸图像,每幅人脸图像样本是m×n维矩阵图像,m×n维人脸样本矩阵为A,C类中的第i类Ci有ni个训练样本,1≤i≤C,计算出第i类训练样本图像的均值和总的训练样本图像的均值Aj为第j个m×n的人脸图像样本,1≤i≤C,1≤j≤N,N为训练样本总个数;(2)计算出类内散射矩阵SW、类间散射矩阵SB、类内散射矩阵SW的逆矩阵与类间散射矩阵SB乘积矩阵的特征值ω及ω对应的特征向量ξ:SW=1NΣi=1CΣj∈Ci(Aj-Ai‾)T(Aj-Ai‾),]]>SB=1NΣi=1Cni(Ai‾-A‾)T(Ai‾-A‾),]]>SW-1SBξ=ωξ;]]>(3)将特征值ω从大到小排列,取前f个特征值为{ω1,ω2......ωf},对应的特征向量为{ξ1,ξ2......ξf},f≤n,最大特征值ω1所对应的特征向量ξ1即为投影矩阵U={ξ1,ξ2......ξf}的第一个列向量,利用投影矩阵U将人脸样本矩阵A投影到投影空间,对人脸样本矩阵A进行列压缩,得到m×f维矩阵Z=AU:(4)计算出类内散射矩阵类间散射矩阵总体散射矩阵T′W=S′W+S′B、g个最优投影矢量中τ1、τ2、......τk的前k个判别矢量以及m×g维最优投影矩阵Dg=(ζ1,ζ2,...,ζg)T,k≤g,g≤m;(5)用最优投影矩阵Dg对人脸图像矩阵A进行行压缩,得到g×f维的图像矩阵用最近邻分类器对图像矩阵Z′进行分类处理,计算出识别率。...

【技术特征摘要】
1.一种人脸图像识别的双向鉴别特征提取方法,其特征是依序按以下步骤:(1)从人脸图像数据库中提取C类人脸图像,每幅人脸图像样本是m×n维矩阵图像,m×n维人脸样本矩阵为A,C类中的第i类Ci有ni个训练样本,1≤i≤C,计算出第i类训练样本图像的均值和总的训练样本图像的均值Aj为第j个m×n的人脸图像样本,1≤i≤C,1≤j≤N,N为训练样本总个数;(2)计算出类内散射矩阵SW、类间散射矩阵SB、类内散射矩阵SW的逆矩阵与类间散射矩阵SB乘积矩阵的特征值ω及ω对应的特征向量ξ: S W = 1 N Σ i = 1 C Σ j ∈ C i ( A j - A i ‾ ) T ( A j - ...

【专利技术属性】
技术研发人员:武小红曹丹华贾红雯傅海军武斌
申请(专利权)人:江苏大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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