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基于三角形网格划分头骨技术的人像识别算法

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杨芳芳

摘要：在当今互联网飞速发展的大背景下，不法分子利用高科技犯罪的行为，对人们的人身安全构成的威胁越来越大，如何准确鉴定一个人的身份，保证信息的安全性，已成为了社会的关键性问题。主要通过翻阅查询关于人脸识别技术的不同文献，适当的提出一些假设，根据头骨一定的结构、形状、比例，形成每个人特定的“头骨规则”再进行判断。首先，我们利用自动生成三角形网格技术，将头骨分成大大小小不规则的三角形网格，进行三角化。其次，通过一定的学习理论，将三角形网格进行简化，达到一种便于观察、计算的关系型状态。最后，对最终简化的三角形网格建立坐标系，通过确定三角形相似度，判断在合理误差范围内，两张照片上是否为同一个人。

关键词：三角形网络；相似理论；头骨划分；关系型状态

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/ki2018.04.087

1基本背景

随着互联网应用技术的快速发展以及人类虚拟活动空间和物理活动空间的不断扩展，人们对于信息必威体育官网网址性和安全性的要求也越来越高。现如今社会，许多商业机构都涉及身份识别，而因为科技的发展，不法分子盗取行为也在变得“高科技”，各方面相关交易行为存在较之以往的高忧患，如何准确鉴定一个人的身份、保护信息必威体育官网网址安全，已成为一个重要的社会问题。

传统的身份证等证件越来越难以满足社会安全性日益增长的需求，所以目前最为安全便捷的方案就是生物特征识别技术。这项技术不仅便捷快速，更使身份识别更必威体育官网网址、可靠、安全。在生物识别技术兴起的阶段，互联网技术人脸识别已发展成一项重要的生物特征识别技术。

1.1人脸识别较之于其他身份识别的优点

（1）人脸具有非常丰富的识别信息。

（2）对人脸特征的图像采集便捷。

（3）非肢体接触式采集，不易遭到反感。

（4）操作方式可以隐蔽，尤其适用于安全监控。

（5）人到一定年龄时，头骨发育基本成熟而已经定型。

1.2人脸识别的研究意义

（1）多门学科的发展与人脸识别技术的崛起关系密切。

（2）识别技术可应用于多方面市场，比如安全监控，证件验证等方面。

2人脸识别基本假设

（1）假设一个人在年龄增长的过程中没有进行磨骨等对面部骨骼进行改变的手术。

（2）假设一个人在年龄增长的过程中：没有因为天灾人祸等原因导致面部骨头发生缺失、磨损等变化的现象。

（3）假设一个人在年龄增长的过程中脸部的肉没有突然暴增导致完全看不出脸部骨头的轮廓。

（4）假设有一种能够确定照片中面部骨头轮廓和形状，并能准确测出骨头离散点间距离的软件或者仪器。

（5）假设一个人跨年龄段所拍的照片，表情变化不大甚至是同一表情，同时坐姿没有影响性变化，不影响拍照角度。

3人脸识别相关模型的建立

3.1在头骨上构造网格三角形

参考刘春太等的三角形网格自动生成技术原理以及张征等的三角形网格自动生出技术，首先将边界离散，引入域内节点间距函数概念，结合目前流行的Delaunay三角化法和前沿生成法；然后将开边界按一定空间步长用程序自动离散，将计算域的外围边界（不分开闭）的离散点按逆时针顺序依次排列；将头骨边界离散点按顺时针顺序排列；将域内特征线段按一定空间步长用程序自动离散；依文献[7]，对于域内任一点P，设其坐标为（xp，yq），则可以按公式计算其节点间距函数ρ（xp，yq）。

ρ（xi，yi）为式中进行排过序的（离散点）节点的间距函数（相邻节点间的距离），N为离散点总数，f（xp，yp，xi，yi）为加权函数，根据文献[6]的调试和改进，取点p到边界点i距离的倒数效果反而很好，即：

f（xp，yp，xi，yi）=1（xp-xi）2+（yp-yi）2

接着以之前排过序的离散点按顺序连成的若干线段（域内单个散点除外）为首次前沿边，找出最大边，用节点间距函数控制生成网格的大小，从最大边开始生成三角形，详细步骤参见文献[7]；最后利用坐标线性平均法改善单个三角形的质量，并且改善整体网格的质量。

根据头骨的对称性和凹凸性，利用三角形网格自动生成技术，见文献[6，7]，划分出了39个三角形，如图1。

3.2简化三角形网格

图1形成的头骨三角形网格，数量太多，比较同一个人跨年龄面部时比较繁琐，所以我们用三角形網格的简化技术，参考文献[8]，最终将图1简化为图2。

3.3定坐标，求要素

在图2中，我们用A、B点所在直线为X轴，以线段AB的中点为原点，垂直平分线为Y轴建立直角坐标系，分别得到A～I的坐标A（x1，y1），B（x2，y2），C（x3，y3），D（x4，y4），E（x5，y5），F（x6，y6），G（x7，y7），H（x8，y8），I（x9，y9），如图3。

然后根据平面中两点间的距离公式可分别得出图3中7个三角形△ABF、△AGB、△FBC、△FCD、△FDE、△G