CN103745207A - 一种人脸识别的特征提取方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于计算机技术领域,提供了一种人脸识别的特征提取方法及装置,包括:提取人脸图像的多尺度LBP特征;提取所述人脸图像的SIFT特征;获取第一权重因子和第二权重因子,所述第一权重因子对应所述人脸图像的LBP特征,所述第二权重因子对应所述人脸图像的SIFT特征;根据所述第一权重因子和所述第二权重因子,对所述人脸图像的所述LBP特征和所述SIFT特征进行组合,生成所述人脸图像的人脸特征。本发明实现了对人脸纹理信息和人脸局部区域边缘信息的保留,有效地提高了人脸识别过程中人脸特征提取的精度。
Description
技术领域
本发明属于计算机技术领域,尤其涉及一种人脸识别的特征提取方法及装置。
背景技术
人脸识别,是基于人的脸部特征信息,通过计算机进行身份识别的一种技术,当给定一张人脸时,通过人脸识别算法在预存储了不同身份的众多人脸的数据库中进行查找,匹配出与给定的人脸最为相似的人脸,那么,该给定人脸的身份即为匹配出的人脸所对应的身份。目前,人脸识别技术被广泛应用在安防、信息安全领域。
人脸识别技术的核心为对人脸特征的提取,目前,最常用的特征提取算法是局部二值模式(Local Binary Patterns,LBP)算法和尺度不变特征转换(Scale-invariant feature transform,SIFT)算法,然而,对于LBP算法来说,其不能有效表征人脸局部区域的边缘信息;而对于SIFT算法来说,其容易造成人脸部纹理信息的遗失,因此,综合说来,上述算法均会对人脸特征的提取精度造成影响。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种人脸识别的特征提取方法,旨在解决现有的人脸特征提取算法对人脸特征提取的精度低的问题。
本发明实施例是这样实现的,一种人脸识别的特征提取方法,包括:
提取人脸图像的多尺度局部二值模式LBP特征;
提取所述人脸图像的尺度不变特征转换SIFT特征;
获取第一权重因子和第二权重因子,所述第一权重因子对应所述人脸图像的LBP特征,所述第二权重因子对应所述人脸图像的SIFT特征;
根据所述第一权重因子和所述第二权重因子,对所述人脸图像的所述LBP特征和所述SIFT特征进行组合,生成所述人脸图像的人脸特征。
本发明实施例的另一目的在于提供一种人脸识别的特征提取装置,包括:
第一提取单元,用于提取人脸图像的多尺度局部二值模式LBP特征;
第二提取单元,用于提取所述人脸图像的尺度不变特征转换SIFT特征;
获取单元,用于获取第一权重因子和第二权重因子,所述第一权重因子对应所述人脸图像的LBP特征,所述第二权重因子对应所述人脸图像的SIFT特征;
生成单元,用于根据所述第一权重因子和所述第二权重因子,对所述人脸图像的所述LBP特征和所述SIFT特征进行组合,生成所述人脸图像的人脸特征。
在本发明实施例中,将多尺度LBP特征提取与SIFT特征提取同时应用到人脸识别的特征提取过程中,并通过为根据上述两种算法提取出的人脸特征分别赋予相应的权重,从而最终确定出人脸图像的人脸特征,实现了对人脸纹理信息和人脸局部区域边缘信息的保留,有效地提高了人脸识别过程中人脸特征提取的精度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的人脸识别的特征提取方法的实现流程图;
图2是本发明实施例提供的人脸识别的特征提取方法S101的具体实现流程图;
图3是本发明实施例提供的人脸识别的特征提取方法图像分块的示意图;
图4是本发明实施例提供的人脸识别的特征提取方法S102的具体实现流程图;
图5是本发明实施例提供的人脸识别的特征提取装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
在本发明实施例中,将多尺度LBP特征提取与SIFT特征提取同时应用到人脸识别的特征提取过程中,并通过为根据上述两种算法提取出的人脸特征分别赋予相应的权重,从而最终确定出人脸图像的人脸特征,实现了对人脸纹理信息和人脸局部区域边缘信息的保留,有效地提高了人脸识别过程中人脸特征提取的精度。
图1示出了本发明实施例提供的人脸识别的特征提取方法的实现流程,详述如下:
在S101中,提取人脸图像的多尺度LBP特征。
为了克服单尺度LBP算法提取出的人脸特征在人脸纹理信息表达上的不充分,在本实施例中,使用不同半径大小来对人脸图像进行LBP特征提取,从而获取到人脸图像在多个尺度下的LBP特征,实现了对人脸纹理信息的完整表达,有效地提高了人脸特征提取的精度。
具体地,如图2所示,S101具体为:
在S201中,对所述人脸图像进行分块,得到N个图像分块,所述N为大于1的整数。
如图3所示,假定人脸图像的像素大小为W×H,其中,W为该人脸图像的像素宽度,H为该人脸图像的像素高度,则从人脸图像的像素坐标(0,0)开始,对该人脸图像进行分场,依次从该人脸图像中划分出像素大小为a×b的图像分块,那么最终该人脸图像被划分成了(W/a)×(H/b)个图像分块。在本实施例中,在对人脸图像进行分块时,可以设置人脸图像的像素宽度W为每一个图像分块的像素宽度a的倍数,设置人脸图像的像素高度H为每一个图像分块的像素高度b的倍数,以使得人脸图像最终被划分为若干个大小相等的图像分块。
作为本发明的一个实现示例,所述a和b均可以取32像素大小,从而划分得到的图像分块的像素大小为32×32。
在S202中,分别对每一个所述图像分块进行多尺度的LBP特征提取,得到每一个所述图像分块的多尺度LBP特征。
在本实施例中,在对每一个图像分块进行LBP特征提取时,均采用多尺度LBP特征提取的方法,对于每一个图像分块,分别采用不同像素大小的半径,每一个半径实际对应着一个尺度,由此得到M个尺度下该图像分块的LBP特征。
作为本发明的一个实现示例,可以分别采用像素大小为1、3、5、7的半径来对图像分块进行LBP特征提取,最终,对于每一个图像分块,均得到了这四个尺度之下的LBP特征。研究表明,LBP的特征值主要集中在59个“统一模式(Uniform Patterns)”中,因此,根据上述LBP的特征提取,对于每一个图像分块,在每个半径之下得到的LBP特征为一个59维的向量,那么将四个尺度之下根据LBP特征得出的59维向量进行合并,即形成了一个236维的向量,该236维的向量对应了一个图像分块的LBP特征。
在S203中,组合N个所述图像分块的所述多尺度LBP特征,并进行归一化处理,得到所述人脸图像的LBP特征。
在本实施例中,将S202中计算得到的每一个图像分块的多尺度LBP特征进行组合,当在四个尺度下进行LBP特征提取时,会形成一个维数为(W/a)×(H/b)×236的向量,并对该向量进行归一化处理,从而得到当前进行人脸特征提取的人脸图像的LBP特征。
在本实施例中,使用不同半径大小来对人脸图像进行LBP特征提取,从而获取到人脸图像在多个尺度下的LBP特征,实现了对人脸纹理信息的完整表达。
在S102中,提取所述人脸图像的SIFT特征。
为了克服LBP算法无法有效表征人脸局部区域的边缘信息的缺陷,在本实施例中,还需要提取人脸图像的SIFT特征,具体地,如图3所示,S102具体为:
在S401中,对所述人脸图像进行分块,得到N个图像分块,所述N为大于1的整数。
在S401中,对图像进行分块的相关原理如前述实施例S201中所述,在此不再赘述。
在S402中,分别对每一个所述图像分块进行SIFT特征提取,得到每一个所述图像分块的SIFT特征。
在本实施例中,对每一个图像分块进行SIFT特征提取,根据SIFT特征的提取原理,每一个图像分块可以提取得到一个128维的向量,该128维的向量即为该图像分块对应的SIFT特征。
在S403中,组合N个所述图像分块的所述SIFT特征,并进行归一化处理,得到所述人脸图像的SIFT特征。
在本实施例中,将S104中计算得到的每一个图像分块的SIFT特征进行组合,形成一个维数为(W/a)×(H/b)×128的向量,并对该向量进行归一化处理,从而得到当前进行人脸特征提取的人脸图像的SIFT特征。
在S103中,获取第一权重因子和第二权重因子,所述第一权重因子对应所述人脸图像的LBP特征,所述第二权重因子对应所述人脸图像的SIFT特征。
在本实施例中,第一权重因子和第二权重因子用于调整人脸纹理信息与人脸局部区域的边缘信息在最终生成的人脸特征中所占的权重,当第一权重因子的值大于第二权重因子的值时,在最终生成的人脸特征中,对人脸纹理信息表达的完整程度更高,对人脸局部区域边缘信息的表征最弱;当第二权重因子的值大于第一权重因子的值时,在最终生成的人脸特征中,对人脸纹理信息表达的完整程度不会达到最高,但对人脸局部区域边缘信息的表征更为有效。因此,通过合理设置这两个权重因子,可以有效地平衡最终生成的人脸特征中对人脸纹理信息及人脸局部区域边缘信息的表达权重,以根据实际的人脸识别场景,最为有效地进行人脸特征的提取。
在本实施例中,S103之前,可以随时根据实际的人脸识别场景需求,对第一权重因子和第二权重因子进行调整。同时,作为本发明的一个实施例,第一权重因子与第二权重因子之和可以被约束为1,以便于在权重因子调整的过程中,更好地确定LBP特征与SIFT特征在最终生成的人脸特征中所占的权重。
在S104中,根据所述第一权重因子和所述第二权重因子,对所述人脸图像的所述LBP特征和所述SIFT特征进行组合,生成所述人脸图像的人脸特征。
具体地,在S104中,可以将FLBP×VLBP和FSIFT×VSIFT进行组合,得到所述人脸图像的人脸特征,其中,所述FLBP为所述第一权重因子,所述VLBP为所述人脸图像的所述LBP特征,所述FSIFT为所述第二权重因子,所述VSIFT为所述人脸图像的所述SIFT特征。
在S104中,当在四个尺度下进行LBP特征提取时,最终会生成一个维数为(W/a)×(H/b)×364的向量,通过对该向量进行归一化处理,即可生成最终确定的人脸图像的人脸特征。
基于上述方法,最终确定出的人脸图像的人脸特征既能够较为完整地表达了人脸纹理信息,又能够较为充分地表达人脸局部区域的边缘信息,从而使得提取出的人脸特征更为精确,那么基于该人脸特征所进行的人脸识别过程也更为准确。
图5示出了本发明实施例提供的人脸识别的特征提取装置的结构框图,该装置可以用于运行本发明图1至图4实施例所述的人脸识别的特征提取方法。为了便于说明,仅示出了与本实施例相关的部分。
参照图5,该装置包括:
第一提取单元51,提取人脸图像的多尺度LBP特征。
第二提取单元52,提取所述人脸图像的SIFT特征。
获取单元53,获取第一权重因子和第二权重因子,所述第一权重因子对应所述人脸图像的LBP特征,所述第二权重因子对应所述人脸图像的SIFT特征。
生成单元54,根据所述第一权重因子和所述第二权重因子,对所述人脸图像的所述LBP特征和所述SIFT特征进行组合,生成所述人脸图像的人脸特征。
可选地,所述第一提取单元51包括:
第一分块单元,对所述人脸图像进行分块,得到N个图像分块,所述N为大于1的整数。
第一提取子单元,分别对每一个所述图像分块进行多尺度的LBP特征提取,得到每一个所述图像分块的多尺度LBP特征。
第一组合子单元,组合N个所述图像分块的所述多尺度LBP特征,并进行归一化处理,得到所述人脸图像的LBP特征。
可选地,所述第二提取单元52包括:
第二分块单元,对所述人脸图像进行分块,得到N个图像分块,所述N为大于1的整数。
第二提取子单元,分别对每一个所述图像分块进行SIFT特征提取,得到每一个所述图像分块的SIFT特征。
第二组合子单元,组合N个所述图像分块的所述SIFT特征,并进行归一化处理,得到所述人脸图像的SIFT特征。
可选地,所述生成单元54具体用于:
将FLBP×VLBP和FSIFT×VSIFT进行组合,并进行归一化处理,得到所述人脸图像的人脸特征,其中,所述FLBP为所述第一权重因子,所述VLBP为所述人脸图像的所述LBP特征,所述FSIFT为所述第二权重因子,所述VSIFT为所述人脸图像的所述SIFT特征。
可选地,所述第一权重因子和所述第二权重因子之和为1。
在本发明实施例中,将多尺度LBP特征提取与SIFT特征提取同时应用到人脸识别的特征提取过程中,并通过为根据上述两种算法提取出的人脸特征分别赋予相应的权重,从而最终确定出人脸图像的人脸特征,实现了对人脸纹理信息和人脸局部区域边缘信息的保留,有效地提高了人脸识别过程中人脸特征提取的精度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种人脸识别的特征提取方法,其特征在于,包括:
提取人脸图像的多尺度局部二值模式LBP特征;
提取所述人脸图像的尺度不变特征转换SIFT特征;
获取第一权重因子和第二权重因子,所述第一权重因子对应所述人脸图像的LBP特征,所述第二权重因子对应所述人脸图像的SIFT特征;
根据所述第一权重因子和所述第二权重因子,对所述人脸图像的所述LBP特征和所述SIFT特征进行组合,生成所述人脸图像的人脸特征。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述提取人脸图像的多尺度LBP特征包括:
对所述人脸图像进行分块,得到N个图像分块,所述N为大于1的整数;
分别对每一个所述图像分块进行多尺度的LBP特征提取,得到每一个所述图像分块的多尺度LBP特征;
组合N个所述图像分块的所述多尺度LBP特征,并进行归一化处理,得到所述人脸图像的LBP特征。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述提取人脸图像的SIFT特征包括:
对所述人脸图像进行分块,得到N个图像分块,所述N为大于1的整数;
分别对每一个所述图像分块进行SIFT特征提取,得到每一个所述图像分块的SIFT特征;
组合N个所述图像分块的所述SIFT特征,并进行归一化处理,得到所述人脸图像的SIFT特征。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一权重因子和所述第二权重因子,对所述人脸图像的所述LBP特征和所述SIFT特征进行组合,生成所述人脸图像的人脸特征包括:
将FLBP×VLBP和FSIFT×VSIFT进行组合,并进行归一化处理,得到所述人脸图像的人脸特征,其中,所述FLBP为所述第一权重因子,所述VLBP为所述人脸图像的所述LBP特征,所述FSIFT为所述第二权重因子,所述VSIFT为所述人脸图像的所述SIFT特征。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述第一权重因子和所述第二权重因子之和为1。
6.一种人脸识别的特征提取装置,其特征在于,包括:
第一提取单元,用于提取人脸图像的多尺度局部二值模式LBP特征;
第二提取单元,用于提取所述人脸图像的尺度不变特征转换SIFT特征;
获取单元,用于获取第一权重因子和第二权重因子,所述第一权重因子对应所述人脸图像的LBP特征,所述第二权重因子对应所述人脸图像的SIFT特征;
生成单元,用于根据所述第一权重因子和所述第二权重因子,对所述人脸图像的所述LBP特征和所述SIFT特征进行组合,生成所述人脸图像的人脸特征。
7.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第一提取单元包括:
第一分块单元,用于对所述人脸图像进行分块,得到N个图像分块,所述N为大于1的整数;
第一提取子单元,用于分别对每一个所述图像分块进行多尺度的LBP特征提取,得到每一个所述图像分块的多尺度LBP特征;
第一组合子单元,用于组合N个所述图像分块的所述多尺度LBP特征,并进行归一化处理,得到所述人脸图像的LBP特征。
8.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第二提取单元包括:
第二分块单元,用于对所述人脸图像进行分块,得到N个图像分块,所述N为大于1的整数;
第二提取子单元,用于分别对每一个所述图像分块进行SIFT特征提取,得到每一个所述图像分块的SIFT特征;
第二组合子单元,用于组合N个所述图像分块的所述SIFT特征,并进行归一化处理,得到所述人脸图像的SIFT特征。
9.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述生成单元具体用于:
将FLBP×VLBP和FSIFT×VSIFT进行组合,并进行归一化处理,得到所述人脸图像的人脸特征,其中,所述FLBP为所述第一权重因子,所述VLBP为所述人脸图像的所述LBP特征,所述FSIFT为所述第二权重因子,所述VSIFT为所述人脸图像的所述SIFT特征。
10.如权利要求9所述的装置,其特征在于,所述第一权重因子和所述第二权重因子之和为1。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140423 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |