基于分组稀疏和权重稀疏表示的人脸识别研究

【摘要】视频监控图像的智能分析对于维持公共秩序、防控犯罪、刑侦破案等应用领域具有至关重要的作用。但是,尽管经过30年高强度的研究,人们提出了各种各样的人脸识别方法,但是识别实际应用的成功受限于很多环境条件,例如不同的图像分辨率、局部非均匀光照、遮挡、旋转、噪声、面部表情、岁数等。换句话说,当前机器识别系统的有效性和人类认知系统的有效性还有一段很远的距离。近年来提出的新的稀疏表示在人脸识别中已表现出优越的分类性能以及对噪声和遮挡的鲁棒性,因此受到了研究者的广泛关注,基于稀疏表示的分类方法(SparseRepresentation-basedClassification,SRC)将分类问题构造成在最小化稀疏系数L0或者L1范数约束下字典原子的最优线性组合问题,该方法将稀疏表示引入模式分类,使得模式识别领域出现新的开创性的方向,本论文在此框架下探讨各种最优线性组合方法,其中包括基于整体稀疏和分组稀疏相结合的人脸识别分类方法；基于级联顺序Gabor特征的权重稀疏表示分类方法；基于非级联的多方向Gabor特征的权重稀疏表示分类方法等。这些方法在常用标准人脸库的测试中表现出了优良的分类性能,对特征维数少的情况优势更加明显。本论文的主要内容和创新点如下：1)首先简单介绍了当前相关技术的现状,着重通过介绍本人所在项目组于2013年在第八届UTMVP人脸信息识别竞赛中实现的实时识别视频的系统概述了人脸识别的算法框架,以及各个算法组成部分的计算,特别详细地介绍本人主要承担的年龄识别任务,提供了本论文研究的技术背景。2)提出了基于整体稀疏和分组稀疏相结合的人脸识别分类方法。考虑到字典中每一个人的所有图片构成这个字典不同的分组,本论文对SRC算法的L1模整体稀疏求解精度的问题进行讨论,将最小化非零重构向量个数的分组稀疏模型引入SRC框架,通过整体稀疏和分组稀疏相结合从而提高了求解精度,并在常用标准人脸库ExtendedYaleB上证明了该方法优良的分类性能,对特征维数少的情况优势更加明显。3)提出基于级联顺序Gabor特征的权重稀疏表示分类方法WGSRC,并进一步引入了非级联顺序的多方向Gabor特征,提出基于非级联的多方向Gabor特征的权重稀疏表示分类方法multidirection_WGSRC。最近研究表明基于权重的稀疏表示分类方法WSRC在稀疏表示的基础上充分利用了数据的局部性,提高了分类性能,但是该方法使用的是全局特征,为进一步提高识别率,本文将在参与第八届UTMVP人脸信息识别竞赛时测试效果优良的Gabor局部特征引入到该方法中,并且又进一步将非级联顺序的多方向Gabor局部特征引入到该方法中,并在常用标准人脸库AR库上证明了非级联的多方向Gabor特征优秀的分类性能,对特征维数少的情况优势非常明显。
【作者】陈天娇；
【导师】屈磊；韦穗；
【作者基本信息】安徽大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】稀疏表示；分组稀疏表示；权重稀疏表示；级联Gabor特征；非级联的多方向Gabor特征；

【参考文献】
[1]叶成城.台湾“国际空间”问题上的两岸因素与中美互动博弈[D].上海社会科学院,国际关系,2012,硕士.
[2]周晟槿.黑龙江省种植业保险发展问题研究[D].黑龙江八一农垦大学,农村与区域发展,2014,硕士.
[3]吴晓丽.我国两租房建设融资模式研究[D].河北经贸大学,金融学,2013,硕士.
[4]李静.泛在知识环境下我国图书馆发展理念与服务方式研究[D].东北师范大学,图书馆学,2012,硕士.
[5]胡丽娜.创业导向对企业绩效影响关系的边界条件研究[D].南京大学,企业管理,2013,硕士.
[6]喻冰洁.中小学教师评价的伦理问题研究[D].东北师范大学,教育经济与管理,2014,博士.
[7]贾晗.参与式预算实践、评价及对策[D].华东理工大学,行政管理,2014,硕士.
[8]吴飞.西方现代文学观念简论[D].湖北大学,文艺学,2011,硕士.
[9]吕文博.地方政府“简政强镇”事权改革研究[D].内蒙古大学,公共管理,2014,硕士.
[10]李潇.A Problem-solution Arrpoach to Software User Guide Translation[D].西安外国语大学,翻译,2014,硕士.
[11]周丽华,王丽珍.基于小波变换的例外挖掘[J].计算机科学,2002,02:127-129.
[12]邓海.匝道桥与主线桥连接处受力分析与配筋优化[D].武汉理工大学,结构工程,2013,硕士.
[13]吴东妮.常见的检疫性植物病毒高通量检测方法的建立和比较[D].上海海洋大学,食品科学与工程,2013,硕士.
[14]丁树义.我国企业在动态复杂环境中的组织创新研究[D].武汉理工大学,产业经济学,2003,硕士.
[15]王伟伟.含CA_6-MA轻质骨料的Al_2O_3-CaO-MgO轻质浇注料的性能优化[D].河南科技大学,材料学,2013,硕士.
[16]史守立.ZN制药公司的销售代理模式优化设计研究[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[17]康雅琼.西安国家民用航天产业产学研合作机制创新研究[D].西安建筑科技大学,行政管理,2013,硕士.
[18]胡帅.基于仿真的城市轨道交通路网运输能力计算方法研究[D].北京交通大学,2014.
[19]张露露.南宋历史地理学研究[D].西北大学,历史地理学,2014,硕士.
[20]李潘,吴少波,王丽娜,潘秋娟.基于机器视觉的宽厚板喷码自动识别系统[J].冶金自动化,2013,04:12-15.
[21]黄映,李扬,翁蓓蓓,马淑萍.考虑电网脆弱性的多目标电网规划[J].电力系统自动化,2010,23:36-41.
[22]秦正浩.数码迷彩图像采集与仿真系统的研究[D].南京理工大学,光学工程,2013,硕士.
[23]仲伟俊,徐南荣,陈森发.基于乘子法的离散动态非凸大系统的递阶优化算法及其应用[J].自动化学报,1993,03:323-327.
[24]胡勐乾,邓志辉,陆远忠.有限元数值模拟方法在华北地区地震地质研究中的应用进展[J].地震地质,2010,01:162-173.
[25]王妍,杨睿.浅析新时期高校图书馆的管理创新[J].无线互联科技,2015,01:217+222.
[26]王飞.基于时变混合Copula模型的市场间极端风险溢出度量[D].浙江工商大学,金融学,2012,硕士.
[27]姚婷婷.谱意义下的非交换Hardy空间[D].新疆大学,基础数学,2013,硕士.
[28]吴晓旭.信用卡申请的自动化审核管理方案及应用研究[D].上海交通大学,工商管理,2013,硕士.
[29]李文娟.东汉灾害文学研究[D].安徽大学,中国古代文学,2014,硕士.
[30]刘丽芳.线性码与结合方案[D].河北师范大学,基础数学,2012,硕士.
[31]陈少华,石玉元,余淼淼,周哲,孙宾,朱美芳.基于高分子复合加工的低维材料制备化学[A].中国化学会.中国化学会第28届学术年会第7分会场摘要集[C].中国化学会:,2012:1.
[32]张立.基于射频识别和图像理解的智能监控系统的研究与实现[D].浙江工业大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[33]黄志春.基于AJAX技术的环保监控系统[D].浙江大学,2006.
[34]潘俊.GL市电信公司实施客户关系管理战略研究[D].广西大学,2005.
[35]徐旭.酰胺类模药APAP在家蚕体内的代谢途径研究[D].苏州大学,发育生物学,2013,硕士.
[36]曹慧.英语、法语、汉语被动语态之比较研究[D].武汉理工大学,外国语言学及应用语言学,2004,硕士.
[37]王正红.用普通粘土制备单组份碱激发水泥的研究[D].湖南科技大学,应用化学,2013,硕士.
[38]曾光明.尽快普及物流条码适应国际经贸往来[J].包装世界.1999(03)
[39]李俊杰.双利2号露天矿边坡稳定性分析[D].内蒙古科技大学,矿业工程,2014,硕士.
[40]王媛媛.维甲酸诱导腭裂小鼠的舌组织基因芯片筛选和差异基因生物学信息的初步探讨[D].大连医科大学,口腔基础医学,2012,硕士.
[41]孙成田,王建库,杨文辉,何恒,吴在中.GeoEast解释系统在玉门探区油气勘探中的应用效果[J].石油地球物理勘探,2014,S1:169-172+8.
[42]阎世信,程树堂.SDZ-120型数字地震仪的前置滤波及剖面处理[J].石油地球物理勘探,1991,03:361-371+408.
[43]李洪涛.铁路XX处发展战略研究[D].西南交通大学,工商管理,2012,硕士.
[44]章波.DNS命令行插件的设计与实现[D].华中科技大学,软件工程,2013,硕士.
[45]王勇.魏书生与李镇西语文民主教育思想比较研究[D].辽宁师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[46]夏炎.混合动力动车组辅助变流器设计与研究[D].北京交通大学,2014.
[47]陈茂林.初中与中专化学实验教学衔接研究[D].内蒙古师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[48]周晶晶.分式微分方程的等价性研究[D].扬州大学,应用数学,2011,硕士.
[49]顾培城.零井源距VSP振幅处理[J].石油地球物理勘探,1988,05:620-625.
[50]臧卢璐.中国月老故事研究[D].华中师范大学,中国民间文学,2013,硕士.