基于OpenCV的人脸识别算法研究与实现

分类号：密级：学校代码：10414学号：2012160032硕士研究生学位论文基于OpenCV的人脸识别算法研究与实现ResearchandimplementationoffacerecognitionalgorithmbasedonOpenCV钟官长院所：江西师范大学导师姓名：曾纪国学位类别：工程硕士专业领域：软件工程二0一五年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解江西师范大学研究生院有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西师范大学研究生院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：I摘要人脸识别作为一项安全性很高的生物识别技术，近些年来，它的发展速度非常快，并且逐渐成为生物识别的重要方法。OpenCV是一个开源的跨平台计算机视觉库，它包含了很多通用的图像处理算法，并且开放源码，OpenCV具有很好的移植性，代码都经过优化，因此可用于科研也可用于商业用途。本文基于OpenCV分别进行了人脸检测和人脸识别的实验。针对人脸检测，通过实验验证了几种有效的图像预处理方法。人脸检测算法是基于AdaBoost方法的，AdaBoost方法引入了“积分图”的概念，这能有效的提高了算法效率。针对人脸识别，介绍了几种传统的人脸识别方法，讨论了基于特征脸的人脸识别算法的设计，这种方法主要是通过对人的正脸进行二维矩阵描述，并将其投影到一个已经训练好的特征空间中，识别时只需要比较已知的人脸权值即可，这种方法计算速度快，容易发展成商业技术。最后本文基于特征脸方法实现了人脸识别系统，实验结果快速准确，从而验证了算法的有效性。关键词:人脸识别；OpenCV；人脸检测；AdaBoost；特征脸IIAbstractAsahighsecuritybiometrictechnology,facerecognitionhasdevelopedquitefastandhasgraduallybecomethemainmethodofbiometricsinrecentyears.OpenCVisanopensourcecross-platformcomputervisionlibrary,whichcontainsalotofcommonimageprocessingalgorithms,andopensourceOpenCVhasgoodportability,whosecodehasbeenoptimized.Thereforeitcanalsobeusedforbothresearchandcommerce.BasedonOpenCV,thethesisconductstestsoffacedetectionandfacerecognitionrespectively.Forthefacedetection,thethesisverifiestheeffectivenessofimagepreprocessingmethodsthroughseveraltests.FacedetectionalgorithmisbasedonthemethodofAdaBoostthatintroducestheconceptofintegrationmap,whichcaneffectivelyimprovetheefficiencyofthealgorithm.Forthefacerecognition,thethesisintroducesseveraltraditionalfacerecognitionmethods,anddiscussesfacerecognitionalgorithmwhichisbasedonEigenface.Inthisway,humanfaceisdescribedinatwo-dimensionalmatrix,andisprojectedintoafeaturespacewhichhasbeentrained.Atthistimeweonlyneedtocomparetheweightsofknownhumanface.Thisalgorithmrunsfastandisveryeasytodevelopforcommercialtechnologies.Finally,thethesisimplementsafacerecognitionsystembasedonthemethodofEigenfaceandtheexperimentalresultisfastandaccurate,thusverifyingtheeffectivenessofthealgorithm.Keyword：Facerecognition;OpenCV;Facedetection;AdaBoost;EigenfaceIII目录摘要...............................................................................................................IAbstract............................................................................................................II目录.............................................................................................................III第一章绪论.....................................................................................................11.1人脸识别的研究背景和意义.......................................................................11.2人脸识别的主要内容..................................................................................21.2.1人脸检测.......................................................................................................21.2.2人脸表征......................................................................................................31.2.3人脸识别.......................................................................................................31.3人脸识别问题中的疑难点...........................................................................31.4人脸识别的应用.........................................................................................41.5本文研究的主要内容和组织结构................................................................5第二章人脸检测与识别的理论基础.................................................................62.1人脸检测及定位的理论基础........................................................................62.1.1基于知识规则的方法....................................................................................62.1.2基于可视特征的方法....................................................................................72.1.3基于模板匹配的方法....................................................................................82.2人脸的特征提取与识别理论基础.................................................................92.2.1基于几何特征方法......................................................................................102.2.2基于代数特征方法......................................................................................102.2.3基于机器学习的方法..................................................................................112.3人脸识别的评价体系................................................................................132.3.1评价标准....................................................................................................132.3.2性能指标.....................................................................................................142.4本章小结..................................................................................................15第三章人脸检测算法的讨论..........................................................................163.1人脸图像预处理讨论.................................................................................163.1.1灰度图像转换......................