基于OpenCV的人脸识别算法实验平台研究与实现

【摘要】随着信息技术的飞速发展，如何保证信息的安全性已经得到了社会的广泛关注。在很多应用领域，包括电子商务、网上银行以及国家安全等等都亟需有效的身份认证技术来保障用户的安全。与传统的身份认证技术相比，基于生物特征识别的身份认证技术更加稳定、方便且安全，已经得到了社会大众的普遍认可以及广泛应用。目前，生物特征识别技术主要利用人体自身具有的特征，包括生理特征和行为特征来进行来对人的身份进行认证和识别，而生理特征（指纹、虹膜以及人脸）普遍被使用。在对人的身份的识别过程中，生物特征技术将信息技术与人的生理特征进行有效的结合，已经慢慢取代传统的身份认证方法。相较于指纹和虹膜，人脸识别是一种非接触性的识别技术，通过整体面部特征识别，具有更高的自然性、可接受性以及唯一性。并且人脸是最普遍的交流模式，在人与人的交往中具有十分重要的意义，使其成为生物特征识别技术的热点研究领域。目前主要的基于人脸进行识别的算法包括：基于PCA的人脸识别算法、基于Fisher线性判别的人脸识别算法以及基于LBP特征的人脸识别算法，这些算法在识别率、计算时间、数据存储量以及可扩展性方面各有优劣。OpenCV是一个开源的可以跨平台运行的计算机视觉库，包含了许多图像处理和计算机视觉方面的通用算法。其中的源代码都是开源免费的代码，因此可以用于科研人员的研究领域，也可以用于商业领域。整个OpenCV包含五百多个函数，其中涉及到计算机视觉的各个领域，包括人机互动、物体识别以及机器视觉等等。本文在对这三种方法进行深入研究的基础上，分析了人脸识别实验平台的需求，包括对人脸实验图像的批量导入、人脸特征提取和识别以及人脸识别算法评价指标的计算等。针对这些需求和OpenCV中人脸识别相关的库函数，本文归纳了实现这些功能将使用的CvMat矩阵类、IplImage图像指针、Algorithm算法类以及FaceRecognizer人脸识别类，介绍了这些类的功能和成员。利用这些库类和函数，本文详细描述了实现人脸识别实验平台功能的过程和效果。最后在实现的人脸识别实验平台上，对两个公开的人脸数据库（FERET人脸数据库和AT&T人脸数据库）上进行实验，通过实验结果展示了本文实现的人脸识别实验平台的效果和上述三个人脸识别算法的有效性。
【作者】孙志；
【导师】朱晓冬；
【作者基本信息】吉林大学，软件工程，2014，硕士
【关键词】人脸识别；OpenCV；PCA算法；Fisher线性判别；LBP特征；

【参考文献】
[1]杨敏华.基于XML和SOAP的WebGIS系统设计[D].华中科技大学,2004.
[2]高振邦.美元汇率走弱对我国经济的影响及对策[D].山西财经大学,金融学,2014,硕士.
[3]康南昌.阿尔金断裂系与塔中构造带的形成与演化[J].石油地球物理勘探,2002,01:48-52+98.
[4]黄威.腺相关病毒介导的西藏小型猪酪氨酸酶基因打靶的研究[D].南方医科大学,动物学,2012,硕士.
[5]孙博宇.葡北三断块精细挖潜示范区砂体细分注采组合模式研究[D].东北石油大学,油气田开发工程,2013,硕士.
[6]王明明.环工作面电磁法底板突水监测技术研究[D].中国矿业大学,地球探测与信息技术,2014,硕士.
[7]冯莉娜.磷酸钛纳米材料的制备及其电化学免疫传感应用[D].南京大学,2012.
[8]杨萌.高管团队特征对公司绩效的影响研究[D].西南大学,会计学,2013,硕士.
[9]于娟娟.新型LiMPO_4（M=Fe，Mn）和SnO_2纳米材料的合成与性能研究[D].中南民族大学,物理化学,2013,硕士.
[10]陈金瑞.GH35弧齿锥齿轮铣齿机数控化改造与切齿试验[D].河南科技大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[11]何慧.基于传递函数的我国煤炭价格模型及其应用研究[D].北方工业大学,应用数学,2013,硕士.
[12]王勇.硝基三唑感度影响的从头算与密度泛函研究[D].中北大学,化学工艺,2013,硕士.
[13]陈燚涛,李朝晖.基于数字化模型的水轮机调速系统状态监测与分析[J].电力系统自动化,2005,09:72-76.
[14]刘蕾.对2012版PEP小学英语教材的评价[D].鲁东大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[15]付裕.前列腺素E1在内质网应激诱导人正常肝细胞株L02细胞凋亡中的作用及相关机制的探讨[D].遵义医学院,内科学,2013,硕士.
[16]李素平.梗阻性黄疸的MRCP和ERCP诊断价值的比较研究[D].重庆医科大学,影像医学与核医学,2004,硕士.
[17]潘波.涡轮可调导叶端壁泄漏损失控制方法及流动特性研究[D].中国科学院研究生院（工程热物理研究所）,动力机械及工程,2013,博士.
[18]李林林,张泽凯,张斌浩,刘华彦,陈银飞.柠檬酸改性SAPO-11分子筛催化叔丁醇和异丁醛合成2,5-二甲基-2,4-己二烯[J].工业催化,2014,01:56-60.
[19]吴小璇.论我国建设工程法律关系中的权利冲突[D].吉林大学,民商法学,2013,硕士.
[20]甄亚欣.输流碳纳米管的动力学行为研究[D].哈尔滨工业大学,2012.
[21]段绪海.振兴东北老工业基地繁荣中国焊接大市场[J].机械工人.2005(03)
[22]顾皓,周宁琳,樊云婷,王晓丹,李文秀,沈健.羧基化氧化石墨烯-谷氨酸复合物的抗凝血性能[J].高等学校化学学报,2013,02:479-484.
[23]杨毅钧.基于惯性网络的分布式导航技术研究[D].南京航空航天大学,导航、制导与控制,2013,硕士.
[24]董慧慧.侵犯知识产权行为三种法律责任的边界[D].苏州大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[25]沈上其,李杨明.测井录井数据交互管理系统(1.0版本)介绍[J].石油地球物理勘探,1992,05:696.
[26]方继辉.燃煤飞灰光催化脱除烟气Hg和NO的机理研究[D].上海电力学院,热能工程,2013,硕士.
[27]杨赫.RNA二级结构中假结的预测研究[D].吉林大学,软件工程,2013,硕士.
[28]吴康.基于变异系数和海宁格距离的慢速拒绝服务攻击检测方法研究[D].华中科技大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[29]徐菁.奢侈品定价问题研究[D].上海交通大学,会计,2013,硕士.
[30]洪梅花.基于Meta图的业务流程与流程知识的集成建模研究[D].南京航空航天大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[31]刘鹏飞.圆钢管混凝土柱施工期结构性能研究[D].重庆大学,土木工程,2014,硕士.
[32]庄树新,吕建先,路密,刘翼民,陈晓彬.钙钛矿型氧化物的制备及其在固体氧化物燃料电池和金属-空气电池中的应用[J].化学进展,2015,04:436-447.
[33]苏为洲,秦丽江.具有参数摄动的多变量系统的鲁棒稳定性[J].自动化学报,1991,05:537-544+637.
[34]王富忠,秦岩,黄志雄,王雁冰,贾金荣.纳米材料改性树脂基耐烧蚀材料研究新进展[J].材料导报,2012,13:93-96.
[35]代芳,吕召胜,赵志鸿,王金立.2013年我国热塑性工程塑料研究进展[J].工程塑料应用,2014,03:109-117.
[36]曹圣.数学专业免费师范生解题状况的调查研究[D].华中师范大学,学科教学,2014,硕士.
[37]海颖,孟刚,张素敏.医疗器械不良事件监测工作的信息化建设[J].中国药物警戒,2005,01:25-28.
[38]郎红东.土壤CO_2浓度变化及其影响因素研究[D].西南农业大学,土壤学,2004,硕士.
[39]梁志珊,潘凯岩,张化光.电压调节和功角稳定的非线性励磁控制器[J].控制与决策,1998,S1:80-84.
[40]周小超.我国农村中小银行信用评级模型的评价与构建[D].南京大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[41]司超.基于移相控制的新型软开关臭氧发生器的研制[D].湖南大学,仪器科学与技术,2012,硕士.
[42]郭娟.高中生物环境教育校本课程开发的研究[D].湖南师范大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[43]陈志盛,孙克辉,李勇刚,张泰山.基于模糊Lyapunov函数的离散模糊时滞系统H∞控制[J].控制与决策,2006,05:546-549+558.
[44]曹正亚.大棚黄瓜中多次施用代森锰锌后对土壤中锰、锌累积的影响[D].浙江大学,农药学,2013,硕士.
[45]边玉敬,陈淑芳,王丹妮.多路纳秒时差自动测量系统的研制[J].宇航计测技术.1991(05)
[46]徐锐.自然单元方法的研究及其应用[D].苏州大学,计算数学,2012,硕士.
[47]杜月英.论莫迪里阿尼绘画的形式语言[D].青岛大学,美术学,2013,硕士.
[48]尚海军.乙醇HCCI发动机燃烧过程数值模拟及研究[D].吉林大学,热能工程,2004,硕士.
[49]何姣.双丙酮丙烯酰胺改性甲基丙烯酸酯类光刻胶的制备[D].湖南大学,材料科学与工程,2011,硕士.
[50]黄启程,贾晓宇,陈敏,胡长生,徐德鸿.谐振双向DC/DC变换器频率跟踪控制[J].电源学报,2014,03:64-69.