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基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2017-09-07
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2018-02-02
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-08-11
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2037-09-07
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201710800209.X 申请日 2017-09-07
公开/公告号 CN107563334B 公开/公告日 2020-08-11
授权日 2020-08-11 预估到期日 2037-09-07
申请年 2017年 公开/公告年 2020年
缴费截止日
分类号 G06K9/00G06K9/62 主分类号 G06K9/00
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 0
权利要求数量 1 非专利引证数量 1
引用专利数量 4 被引证专利数量 0
非专利引证 1、刘茜.彩色人脸图像特征提取方法研究《.中国博士学位论文全文数据库》.2016,全文. Yong Xu等.Discriminative TransferSubspace Learning via Low-Rank and SparseRepresentation《.IEEE TRANSACTIONS ONIMAGE PROCESSING》.2016,第850-863页.;
引用专利 CN106097250A、CN106056088A、CN105893947A、US7379602B2 被引证专利
专利权维持 5 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 南京信息工程大学 当前专利权人 南京信息工程大学
发明人 刘茜 第一发明人 刘茜
地址 江苏省南京市宁六路219号 邮编 210044
申请人数量 1 发明人数量 1
申请人所在省 江苏省 申请人所在市 江苏省南京市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
江苏海越律师事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
唐小红
摘要
本发明公开了基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法,该方法对每个训练样本使用其同类的其他训练样本来线性表示该训练样本,并对所有训练样本及其线性表示进行鉴别分析。本发明相较于现有技术可以大大减少计算时间,有效提高识别结果。
  • 摘要附图
    基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法
  • 说明书附图:图1
    基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法
  • 说明书附图:图2
    基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-08-11 授权
2 2018-02-02 实质审查的生效 IPC(主分类): G06K 9/00 专利申请号: 201710800209.X 申请日: 2017.09.07
3 2018-01-09 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法,其特征在于,
设X=[X1,X2,...,Xc]表示包含c个类别的训练样本集, 表示第i个类别
的训练样本集,Xi包含Ni个样本,xij∈Rd表示第i类的第j个训练样本,Rd表示d维的实向量集合, 表示训练样本集的样本总数,y∈Rd表示一个待识别样本;
具体步骤如下:
第一步,通过求解下面的问题获得训练样本xij的一组线性表示系数
其中,令
第二步,对训练样本及其线性表示进行鉴别分析:
其中,v∈Rd是线性投影向量;
公式(2)转换为
其中,P=[(NI-Ic)+A(NI-Ic)AT]-[(E-Ec)AT+A(E-Ec)],Q=(Ic+AIcAT)-(EcAT+AEc),I∈RN×N是一个单位阵,E∈RN×N是一个元素值全为1的方阵,
是一个单位阵, 是一个元素值全为1的方阵,
满足
公式(3)的解v*通过对矩阵(XQXT)-1XPXT进行特征分解得到;
第三步,当已经得到(XQXT)-1XPXT矩阵的前m个最大特征值对应的特征向量vk(k=1,
2,…,m)时,这里m是一个可调参数,令V=[v1,v2,…,vm],得到投影后的训练样本特征集ZX=VTX   (4)
和待识别样本特征
Zy=VTy   (5)
计算zy到每一个训练样本特征的距离,将y归到距离最小的那个训练样本所在的类。
说明书

技术领域

[0001] 本发明具体涉及基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法,属于人脸识别技术领域。

背景技术

[0002] (1)稀疏保留投影方法(SPP,L.Qiao,S.Chen,X.Tan,“Sparsity Preserving Projections with Applications to Face Recognition”,Pattern Recognition,vol.43,no.1,pp.331-341,2010):
[0003] 设X=[X1,X2,...,XN]表示包含N个样本的训练样本集,xi∈Rd(Rd表示d维的实向量集合)表示第i个训练样本。
[0004] SPP首先通过求解下面的问题获得训练样本xi的稀疏系数αi=[α1i,α2i,…,αNi]T∈RN:
[0005]
[0006] 其中,ε>0是一个比较小的正实数,用于控制稀疏重构的误差;E∈RN是一个所有元素值全为1的列向量;αii=0。然后,SPP通过求解下面的问题获得最优线性投影向量u:
[0007]
[0008] (2)稀疏保留投影方法的不足、改进点:
[0009] 稀疏保留投影方法存在两个问题:(a)计算稀疏系数的时间复杂度很高,随着训练样本个数的增长,计算时间呈指数阶增长,而根据稀疏表示的原理,训练样本个数至少要比较接近d,才能保证在ε比较小的情况下,满足||xi-Xαi||<ε,但是d通常都是比较大的数字;(b)稀疏保留投影方法是无监督的线性投影方法,识别效果通常低于有监督的方法。
[0010] 稀疏系数αi中的非零系数主要对应着与训练样本xi同类的其他训练样本,这是稀疏表示分类的原理。基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法使用与训练样本xi同类的其他训练样本来线性表示训练样本xi,并对所有训练样本及其线性表示进行鉴别分析。与稀疏保留投影方法相比,一方面,基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法只需要计算少量同类训练样本的线性表示系数,可以大大减少计算时间;另一方面,基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法使用了有监督的鉴别分析技术,可以有效地提高识别结果。

发明内容

[0011] 基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法对每个训练样本使用其同类的其他训练样本来线性表示该训练样本,并对所有训练样本及其线性表示进行鉴别分析。与稀疏保留投影方法相比,基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法可以大大减少计算时间,有效提高识别结果。
[0012] 在Face Recognition Grand Challenge(FRGC)version 2Experiment 4人脸数据库(P.J.Phillips,P.J.Flynn,T.Scruggs,K.Bowyer,J.Chang,K.Hoffman,J.Marques,J.Min,W.Worek,“Overview of the Face Recognition Grand Challenge”,IEEE Conf.Computer Vision and Pattern Recognition,vol.1,pp.947-954,2005)上做仿真实验,证明基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法的有效性。
[0013] 技术方案如下:
[0014] 设X=[X1,X2,...,Xc]表示包含c个类别的训练样本集, 表示第i个类别的训练样本集,Xi包含Ni个样本,xij∈Rd表示第i类的第j个训练样本,Rd表示d维的实向量集合, 表示训练样本集的样本总数,y∈Rd表示一个待识别样本。
[0015] 基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法步骤如下所示:
[0016] 第一步,通过求解下面的问题获得训练样本xij的一组线性表示系数[0017]
[0018] 其中,令
[0019] 第二步,对训练样本及其线性表示进行鉴别分析:
[0020]
[0021] 其中,v∈Rd是线性投影向量;
[0022] 公式(2)可以转换为
[0023]
[0024] 其中,P=[(NI-Ic)+A(NI-Ic)AT]-[(E-Ec)AT+A(E-Ec)],Q=(Ic+AIcAT)-(EcAT+AEc),I∈RN×N是一个单位阵,E∈RN×N是一个元素值全为1的方阵,
[0025]
[0026] 是一 个 单位 阵 , 是 一个 元 素值 全 为1的 方 阵 ,满足
[0027]
[0028] 公式(3)的解v*通过对矩阵(XQXT)-1XPXT进行特征分解得到;
[0029] 第三步,当已经得到(XQXT)-1XPXT矩阵的前m个最大特征值对应的特征向量vk(k=1,2,…,m)时,这里m是一个可调参数,令V=[v1,v2,…,vm],得到投影后的训练样本特征集[0030] ZX=VTX                               (4)
[0031] 和待识别样本特征
[0032] Zy=VTy                                (5)
[0033] 计算zy到每一个训练样本特征的距离,将y归到距离最小的那个训练样本所在的类。
[0034] 有益效果
[0035] 本发明采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下有益效果:
[0036] 本发明提供基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法,对每个训练样本使用其同类的其他训练样本来线性表示该训练样本,并对所有训练样本及其线性表示进行鉴别分析。本发明相较于现有技术可以大大减少计算时间,有效提高识别结果。

实施方案

[0039] 以下结合附图具体说明本发明的技术方案。
[0040] 实验验证选用Face Recognition Grand Challenge(FRGC)version  2 Experiment 4人脸数据库(P.J.Phillips,P.J.Flynn,T.Scruggs,K.Bowyer,J.Chang,K.Hoffman,J.Marques,J.Min,W.Worek,“Overview of the Face Recognition Grand Challenge”,IEEE Conf.Computer Vision and Pattern Recognition,vol.1,pp.947-954,2005)。该数据库规模较大,包含了training、target、query三个子库,training子库包含222个人的12776张图片,target子库包含466个人的16028张图片,query子库包含466个人的8014张图片。实验选用了training集合的100人,每个人36幅图像。所有选中的图像都由原始彩色图像转化为灰度图像,并进行了校正(使两眼处于水平位置)、缩放和裁剪,每个图像样本只保留60×60大小的人脸及附近区域。处理后的人脸示例图片见图1。
[0041] 在实验数据库中,每个类别随机选择18个人脸图像样本作为训练样本,其余样本作为待识别样本,进行20次随机测试。
[0042] 图2和表1显示了稀疏保留投影方法(即图表中的SPP方法)和基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法(即图表中的DLRPP方法)20次随机测试的识别效果。在图2中,横坐标是随机测试的序号,纵坐标为识别率(=正确识别的待识别样本个数/待识别样本总数)。表1给出了两个方法20次随机测试的识别率均值和标准差,以及平均训练时间。与稀疏保留投影方法相比,基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法的识别效果有显著提高,且训练时间大大减少。这验证了基于鉴别线性表示保留投影的人脸识别方法的有效性。
[0043] 表1
[0044]方法名称 识别率(均值和标准差,%) 平均训练时间(s)
SPP 76.52±4.60 3446.84
DLRPP 91.31±1.84 2.62

附图说明

[0037] 图1为人脸示例图片;
[0038] 图2为20次随机测试识别率波动图。
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