基于稀疏约束非负矩阵分解算法的人脸图像老化模拟及其在人脸识别中的应用

论文摘要

基于人脸图像的老化模拟技术是计算机视觉与图像处理领域的重要研究内容,也是人脸识别领域的一个重要研究方向和技术难点。具有稀疏约束的非负矩阵分解算法(NMFsc)不仅保持原有算法的非负加成性,而且通过融入稀疏约束使得数据表示更具有局部代表性。本文从年龄变化对人脸表观所产生影响的局部性特点出发,在稀疏约束的非负矩阵分解算法基础上对人脸图像的老化模拟技术进行探索、研究,并将该项技术运用于具有年龄变化的人脸识别领域中。主要内容及其成果如下:1.提出了一种基于稀疏约束非负矩阵分解算法的人脸老化模拟方法人脸图像经非负矩阵分解得到基矩阵或者系数矩阵。调整矩阵的稀疏度,使用人脸局部特征更强的子空间方法建立人脸特征模型,并在改进的原型法(prototype)的基础上进行人脸老化模拟。2.提出了一种基于残差图像和小波变换相结合的人脸老化模拟方法NMFsc重构图像与原始图像间的残差图像保留了原始图像的高频信息,基于“残差图像”的方法能够合成更具年龄代表性的原型脸。小波变换能够从给定模板图像中提取出承载衰老皮肤纹理特征的高频子图,有利于模拟出更具年龄老化特征的人脸图像。3.提出了一种具有年龄跨度的人脸识别与检索的方法除了光线、姿态、表情外,由于年龄变化而导致的人脸形状和纹理上的变化会极大程度地影响到人脸识别系统性能。为此,本文将上述提出的人脸老化模拟方法运用到具有年龄跨度的人脸识别与检索中,模拟出特定年龄的虚拟样本增加人脸识别和检索率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景与研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文结构安排及研究内容
• 第二章 人脸图像的预处理
• 2.1 人脸数据库
• 2.2 人脸图像的预处理
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于稀疏约束NMF 的人脸图像老化模拟
• 3.1 非负矩阵分解算法
• 3.2 图像欧式距离
• 3.3 基于稀疏约束非负矩阵分解算法人脸图像老化模拟
• 3.3.1 人脸图像模型参数表示法
• 3.3.2 改进的原型法
• 3.3.3 老化模拟流程图
• 3.3.4 实验与结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 纹理增强的人脸图像老化模拟
• 4.1 基于“残差图像”的人脸老化模拟
• 4.1.1 人脸图像残差图像
• 4.1.2 基于残差图像的人脸老化模拟
• 4.2 基于“小波变换”的人脸老化模拟
• 4.2.1 小波变换
• 4.2.2 基于小波变换的人脸老化模拟
• 4.3 本章小结
• 第五章 具有年龄变化的人脸识别与检索
• 5.1 训练集与测试集的划分
• 5.2 实验与结果
• 5.2.1 具有年龄变化的人脸检索
• 5.2.2 具有年龄变化的人脸识别
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 本文工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文