几何特征融合的三维人脸识别研究

【摘要】人脸识别凭借其友好、便捷、隐蔽性等优势成为生物识别领域的热点研究课题之一。经过近50年的发展,基于二维图像的人脸识别技术日趋成熟,但受限于二维图像的数据形式,二维人脸识别技术无法解决姿态、光照问题,三维人脸识别的提出有望解决二维人脸识别的瓶颈问题。课题组在前期对基于双目立体视觉的人脸点云数据获取技术以及几何特征的提取进行了研究,取得了较好的成果。为了使获得的三维人脸模型更加光顺以提高最终的识别率,本文进一步研究了点云去噪算法,并提取更多的几何特征进行融合识别。本文主要工作如下：(1)三维人脸数据获取以及点云去噪。针对获取的点云数据存在的噪声问题,本文提出利用点云双边滤波技术对采集的三维人脸数据库XMU-3DFED去噪,实验表明了双边滤波算法对小尺度噪声具有很好的去除效果,并且滤除噪声的同时能较好的保持人脸的表面特征。(2)三维人脸模型预处理。针对三维人脸点云数据存在无用数据、姿态等问题,本文分别进行人脸区域裁切,人脸姿态校正以及三维曲面重建。另外,本文针对三维点云配准算法ICP存在的低效耗时问题,提出用KD-tree和Delaunay剖分两种方法来进行改进,实验表明了两种方法在很大程度上提高了ICP的效率。(3)提取三种新的几何特征。本文主要提取两大类几何特征,第一类是由鼻子等刚性区域提取的曲率、体积、距离、角度共13维的几何特征G；第二类是在等距测地轮廓线上的点与鼻尖点组成的三角面片上提取距离特征D、面积特征S、角度特征A三种特征。实验表明了新提取的三种特征进一步提高了人脸的区分能力。(4)给出几何特征融合的实验系统。在上述工作的基础上,本文对提取的两大类特征进行了决策级融合以用于人脸识别,在XMU-3DFED和ZJU-3DFED上进行了测试。实验表明了用决策级融合后的识别率优于单一特征的识别率,在ZJU-3DFED上,几何特征G与距离特征D融合后的识别率最高,在Rank1上比单特征最佳识别率提升了5个百分点,Rank3识别率达到了97.14%。
【作者】兰佩；
【导师】雷蕴奇；
【作者基本信息】厦门大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】三维人脸识别；点云去噪；几何特征；特征融合；

【参考文献】
[1]毛碧芸.苛化制碱法生产轻质碳酸钙的研究[D].西北师范大学,化学工程,2014,硕士.
[2]邵霞珍.土地利用变化的社会经济驱动因子研究[D].浙江大学,2006.
[3]沈桦.核电装置的非线性预测控制策略研究[D].浙江大学,系统工程,2012,硕士.
[4]宋俊德.从传统呼叫中心到现代客户关系管理[J].电信快报,2001,03:18-21.
[5]张云.重组限制性核酸内切酶（Dpn Ⅰ）在毕赤酵母中的表达与酶学性质研究[D].湖北大学,生物化学与分子生物学,2012,硕士.
[6]吴玉皎.员工工作压力与工作绩效关系研究[D].重庆工商大学,企业管理,2014,硕士.
[7]杜彩君.农业科技园区建设及其在我国都市农业发展中的位置[D].中国农业大学,种植业,2004,硕士.
[8]刘强,许晓鸣,张卫东.基于Volterra模型的非线性系统预测控制[J].控制与决策,2000,03:339-341+344.
[9]李萌,王传坤,李晨希,王金淼,马恒.基于富勒烯类材料太阳能电池研究进展[J].电子元件与材料,2013,02:70-76.
[10]裴韬.基于C#与ArcEngine的军事标图地理信息系统的设计与实现[D].西北大学,软件工程（专业学位）,2014,硕士.
[11]任吉昌.石墨烯及相关结构物理性质的调控之第一性原理计算设计[D].中国科学技术大学,2015.
[12]崔志莹.普通高中体育舞蹈选项课教学设计与可行性研究[D].河北师范大学,体育教学,2013,硕士.
[13]孙晓燕.溴虫腈的环境行为及稻田中的残留动态研究[D].南京农业大学,农药学,2013,硕士.
[14]霍健才.外语篇章阅读中元理解监测能力的发展及其影响因素[D].北京第二外国语学院,英语语言文学,2013,硕士.
[15]孙梦婕.菲利普·崔西（Philip Treacy）帽饰设计研究[D].苏州大学,设计艺术学,2013,硕士.
[16]杨光.护校生职业兴趣、自我价值感和专业承诺的关系研究[D].河北师范大学,心理健康教育,2014,硕士.
[17]蒲明,吴庆宪,姜长生,佃松宜,王宇飞.非匹配不确定高阶非线性系统递阶Terminal滑模控制[J].自动化学报,2012,11:1777-1793.
[18]杜厚智.上海铁路局信息化工作面临的形势和任务[J].上海铁道科技,2004,03:1-2+10.
[19]许月.传统语文阅读教学与创造性语文阅读教学对比研究[D].东北师范大学,学科教学,2012,硕士.
[20]王锦航.磷酸锆晶体的合成及XRPD法解析晶体结构初探[D].中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）,工业催化,2004,硕士.
[21]梁良.上海警察心身耗竭及其影响因素研究[D].华东师范大学,应用心理学,2004,硕士.
[22]王绎忱.视网膜色素变性患者自体诱导多潜能干细胞系的建立与应用[D].北京协和医学院,临床医学,2014,博士.
[23]刘丽妍.亚麻非织造织物增强复合材料的研究[D].天津工业大学,纺织工程,2004,硕士.
[24]张宁.我国住房反向抵押养老保险市场环境研究[D].首都经济贸易大学,保险（专业学位）,2014,硕士.
[25]刘龙.基于海事监控平台的船舶目标检测与自主跟踪系统的研究[D].湖南师范大学,电路与系统,2014,硕士.
[26]高妍.基于摄像机旋转的双目立体视觉在接触线覆冰监测中的应用[D].北京交通大学,2015.
[27]吴小溪.移动互联网与移动电子设备时代的人机关系研究[D].中央美术学院,视觉传达,2013,硕士.
[28]陈英雄.机器人磨削个性化人工髋关节方法和实验研究[D].厦门大学,测试计量技术及仪器,2014,硕士.
[29]石全强.SUS430铁素体不锈钢冷连轧润滑工艺研究[D].东北大学,材料加工工程,2011,硕士.
[30]吴斌.促进我国中小企业发展的财政政策研究[D].苏州大学,财政学,2012,硕士.
[31]张文.保证Web服务QoS的组合优化算法的研究与实现[D].中国地质大学（北京）,计算机技术,2013,硕士.
[32]胡艳龙.新闻媒体侵犯隐私权探究[D].沈阳工业大学,民商法学,2012,硕士.
[33]李文文.变电站蓄电池在线监测系统的设计与实现[D].西南交通大学,控制工程,2014,硕士.
[34]姚明煌.随机森林及其在遥感图像分类中的应用[D].华侨大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[35]洪爱华.LOVSPORTS公司创业计划书[D].厦门大学,工商管理,2014,硕士.
[36]胡娟.研究生导师指导效果及其影响因素研究[D].华东师范大学,高等教育学,2013,硕士.
[37]武书静.罗尔斯正义理论中的稳定性问题研究[D].浙江财经学院,伦理学,2012,硕士.
[38]黄华玲.英语教学中的文化教学：范畴与方法[D].福建师范大学,教育,2003,硕士.
[39]张钧华.我国17-23岁大学生健康体适能测试指标与评价标准的构建[D].西安体育学院,体育教育训练学,2013,硕士.
[40]薛联.128×128热释电红外焦平面阵列的参数测试和联调实验[D].重庆大学,仪器科学与技术,2003,硕士.
[41]李薇.西安城市工业遗存再生利用研究[D].西安建筑科技大学,城市规划与设计,2013,硕士.
[42]袁峰.秦岭—祁连—昆仑地区变质相带划分研究[D].成都理工大学,矿物学、岩石学、矿床学,2013,硕士.
[43]王晓敏.网络教学质量与网络教学交互性的相关性研究[D].内蒙古师范大学,教育技术学,2012,硕士.
[44]于雨农.新疆维吾尔族模戳印花工艺的风格特征[D].中央美术学院,美术学,2013,硕士.
[45]华艳雯.当代汉语“最”的功能扩展研究[D].上海师范大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[46]姜信建.机床控制程序的图解法优化设计[J].重型机械科技.2000(04)
[47]翟明星.石墨烯应变物理学的一些理论研究[D].浙江师范大学,2012.
[48]焦泽珍.土地复垦对矿区植被及土壤碳汇量的影响[D].中国地质大学（北京）,资源管理工程,2013,硕士.
[49]关文君.独居老人孤寂排解的社工介入实践[D].长春工业大学,社会工作,2013,硕士.
[50]何庆军.基于ACFM的海洋平台裂纹检出能力概率评价研究[D].东北石油大学,矿业工程（专业学位）,2013,硕士.