光照变化下的人脸识别算法研究-信号与信息处理专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 南京邮电大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 研究生签名： 日期： 南京邮电大学学位论文使用授权声明 本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文 档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索； 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。 涉密学位论文在解密后适用本授权书。 研究生签名： 导师签名： 日期： 摘要 人脸识别作为模式识别领域的一项重要研究课题，已经取得了显著的研究成果。但是由 于实际环境中存在多种不稳定因素，例如光照变化、姿态变化、表情变化等，使得人脸识别 技术面临挑战。其中光照变化是影响人脸识别技术的一个关键因素。针对人脸识别中的光照 变化问题，本文研究内容如下： （1）研究光照归一化方法，通过分析已有的光照预处理链方法，该方法中的伽马校正对 于复杂光照条件下的人脸图像的处理效果不是很好，从而影响后续高斯差分滤波对图像的处 理效果。针对这个问题，使用对数域离散余弦变换（ Discrete Cosine Transform，DCT）作为 光照预处理链的第一步，并与高斯差分滤波和对比度均衡相结合，对人脸图像进行处理，提 出了一种对数域光照预处理链方法。实验结果表明了所提算法可以有效地减弱光照对人脸图 像的影响。 （2）研究局部三值模式（Local Ternary Pattern，LTP），LTP 算法中的阈值是一个经验值， 需要通过大量的实验获得一个最优阈值。针对这个问题，提出了一种自适应阈值局部三值模 式（Adaptive Threshold Local Ternary Pattern，ATLTP）算法。该算法利用标准差可以反映样 本变量分散程度的特性，自适应估计 LTP 阈值，并提取人脸图像的 ATLTP 纹理特征。实验结 果表明，与 LTP 算法相比，ATLTP 算法有更强的光照鲁棒性。 （3）研究多尺度 ATLTP 算法，针对 ATLTP 算法提取的纹理特征不够丰富、全面，提 出了一种多尺度 ATLTP 特征提取算法。该算法首先利用 ATLTP 算法对人脸图像进行不同尺 度的特征提取；然后将不同尺度的特征图像划分为若干子块，并统计各子块特征的直方图分 布；最后将所有子块的直方图分布顺序级联，表征人脸图像的纹理特征。实验结果表明，多 尺度 ATLTP 算法可以有效提高光照变化条件下的人脸识别率。 （4）研究光照变化的人脸识别系统，没有一种光照归一化方法可以彻底消除光照对人脸 图像的影响，而且也没有一种光照不变量特征提取算法可以提出完整的光照不变量。针对这 个问题，提出了一种基于光照归一化与 ATLTP 特征的人脸识别算法，该算法在提取人脸图像 的 ATLTP 纹理特征之前，用与之匹配的光照归一化方法减少人脸图像上的光照影响。该算法 综合了两种光照处理方法优势，实验结果证明，该算法取得了令人满意的效果。 关键词: 人脸识别，光照归一化，局部三值模式，自适应阈值，多尺度 I Abstract Face recognition technology is an important research topic in finance, commerce, tourism and other fields, and has achieved significant research progress. But there are many unstable factors in the actual environment, such as illumination variation, pose variation, expression variation, making the face recognition technology facing the challenge. The illumination variation is a key factor which affect the face recognition technology. About the illumination variation, the m