【技术实现步骤摘要】
一种基于曲面调和形状图像深度表示的三维人脸识别方法
本专利技术涉及一种三维人脸识别方法,主要涉及一种基于曲面调和形状图像深度表示的三维人脸识别方法。
技术介绍
作为一种新型生物特征识别技术,三维人脸识别技术在金融、安防、反恐等领域具有巨大的潜在应用价值。现有技术主要包括基于三维人脸曲面的点、线、面、法向量、曲率、形状指标等几何量的刻画。同时结合人工设计的特征(如Gabor小波变换和局部二值模式)实现三维人脸曲面的最终表达。特别地,现有相关技术利用曲面参数化技术(如保角映射和等距映射等)实现三维人脸曲面到二维平面之间信息的转化。然而,基于曲面参数化的三维人脸识别技术目前很难获得较高的识别精度。随着深度学习的不断发展,基于大样本数据训练所得到的深度卷积神经网络被证明具有良好的推广性能,其效果在多种计算机视觉任务(如目标检测和物体识别等)中均明显超出传统人工特征。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出了一种基于曲面调和形状图像深度表示的三维人脸识别方法,该方法将曲面调和形状图像与深度学习相结合,一方面,曲面调和映照具有深刻的数学理论基础和鲜明的物理解释,而且,曲面调和映照算法对曲面的拓扑和边界具有较强的鲁棒性。另一方面,深度学习能够提取鉴别力较强的图像特征,二者的结合将有望大大提高基于曲面参数化三维人脸识别算法的性能。为实现上述目的,本专利技术采用如下的技术方案:一种基于曲面调和形状图像深度表示的三维人脸识别方法,包括以下步骤:1)数据预处理:给定一张三维人脸曲面,对其进行预处理;2)调和映照:将预处理好的三维人脸曲面,利用调和映照,将三维人脸曲面映射到二维平面圆 ...
【技术保护点】
一种基于曲面调和形状图像深度表示的三维人脸识别方法,其特征在于,包括以下步骤:1)数据预处理:给定一张三维人脸曲面,对其进行预处理;2)调和映照:将预处理好的三维人脸曲面,利用调和映照,将三维人脸曲面映射到二维平面圆盘上;3)对于三维人脸中的每一个顶点,计算各个顶点处的曲率以及法向量,分别得到了六种调和形状参数,六种调和形状参数为形状指数、曲度、法向量在x,y,z三个方向上的投影以及深度;4)将映射到二维平面圆盘上的人脸进行摆正,得到摆正后的人脸;将步骤3)所求得的每个顶点上的六种调和形状参数,分别嵌入到摆正后的人脸中,得到了六种调和形状的二维人脸图像;5)将步骤4)得到的六种调和形状的二维人脸图像输入到深度卷积神经网络中,利用已经训练好的深度卷积神经网络,提取其深度特征;6)人脸比对:根据步骤5)得到图像的深度特征,通过稀疏表示的方法,实现三维人脸的比对。
【技术特征摘要】
1.一种基于曲面调和形状图像深度表示的三维人脸识别方法,其特征在于,包括以下步骤:1)数据预处理:给定一张三维人脸曲面,对其进行预处理;2)调和映照:将预处理好的三维人脸曲面,利用调和映照,将三维人脸曲面映射到二维平面圆盘上;3)对于三维人脸中的每一个顶点,计算各个顶点处的曲率以及法向量,分别得到了六种调和形状参数,六种调和形状参数为形状指数、曲度、法向量在x,y,z三个方向上的投影以及深度;4)将映射到二维平面圆盘上的人脸进行摆正,得到摆正后的人脸;将步骤3)所求得的每个顶点上的六种调和形状参数,分别嵌入到摆正后的人脸中,得到了六种调和形状的二维人脸图像;5)将步骤4)得到的六种调和形状的二维人脸图像输入到深度卷积神经网络中,利用已经训练好的深度卷积神经网络,提取其深度特征;6)人脸比对:根据步骤5)得到图像的深度特征,通过稀疏表示的方法,实现三维人脸的比对。2.根据权利要求1所述的一种基于曲面调和形状图像深度表示的三维人脸识别方法,其特征在于,预处理具体过程为:噪声去除、鼻尖点检测、人脸切割以及左右内眼角点自动检测。3.根据权利要求1所述的一种基于曲面调和形状图像深度表示的三维人脸识别方法,其特征在于,将三维人脸曲面映射到二维平面圆盘D上的具体过程如下:表面为三角形网格面片M,此时调和映照为离散情形,对于被定义在顶点上的函数得出函数f的调和能量,写为:其中,wij为边[vi,vj]的余切权重;给定[vi,vj]是面[vi,vj,vk]和面[vi,vj,vl]相邻的边,θk是以vk为顶点的在[vi,vj,vk]三角形中的顶角;θl是以vl为顶点的在[vi,vj,vl]三角形中的顶角,此时边的权重则称之为:若[vi,vj]是处在边界上的一条边,则此时唯一的相邻的三角形只有[vi,vj,vk],则此时:对于所有的内部顶点,离散的拉普拉斯方程变为:对上述拉普拉斯方程求解得到在顶点上的函数f,根据在顶点上的函数f,将三维人脸曲面映射到二位圆盘上。4.根据权利要求1所述的一种基于曲面调和形状图像深度表示的三维人脸识别方法,其特征在于,形状指数以及曲度具体通过以下过程得到:计算各个顶点处的曲率以及法向量,认为该顶点周围的区域为一个离散的含参曲面根据预处理好的三...
【专利技术属性】
技术研发人员:李慧斌,魏晓帆,顾险峰,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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