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基于多视图局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法   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。
2019-04-18
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。
2019-08-27
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。
2020-06-30
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。
2039-04-18
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201910313638.3 申请日 2019-04-18
公开/公告号 CN110084163B 公开/公告日 2020-06-30
授权日 2020-06-30 预估到期日 2039-04-18
申请年 2019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 0
引用专利数量 2 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN104156695A、US2012141019A1 被引证专利
专利权维持 3 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、夏志坚、高鹏 第一发明人 刘茜
地址 江苏省南京市江北新区宁六路219号 邮编 210044
申请人数量 1 发明人数量 3
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。
南京苏高专利商标事务所 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。
张华蒙
摘要
本发明公开了基于多视图局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法,属于人脸识别技术领域,该方法对每个彩色人脸图像训练样本,计算其到其他每个彩色人脸图像训练样本的距离,并选择K个最近邻的彩色人脸图像训练样本;对每个彩色分量图像训练样本,使用其K近邻的彩色分量图像训练样本来线性表示该样本,获得相应的线性表示系数;对所有彩色分量图像训练样本及其线性表示进行多视图的局部鉴别嵌入,获得最优线性投影向量;计算待识别样本特征到每一个训练样本特征的距离,将待识别样本归到距离最小的那个训练样本所在的类。本发明可以充分利用彩色人脸图像的色彩差异信息和不同色彩之间的互补信息,有效提高人脸识别的效果。
  • 摘要附图
    基于多视图局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法
  • 说明书附图:图1
    基于多视图局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法
  • 说明书附图:图2
    基于多视图局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-06-30 授权
2 2019-08-27 实质审查的生效 IPC(主分类): G06K 9/00 专利申请号: 201910313638.3 申请日: 2019.04.18
3 2019-08-02 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.基于多视图局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,对每个彩色人脸图像训练样本,计算其到其他每个彩色人脸图像训练样本的距离,并选择K个最近邻的彩色人脸图像训练样本;
步骤2,对每个彩色分量图像训练样本,使用其K近邻的彩色分量图像训练样本来线性表示该样本,获得相应的线性表示系数;
步骤3,对所有彩色分量图像训练样本及其线性表示进行多视图的局部鉴别嵌入,获得最优线性投影向量;
步骤4,得到投影后的训练样本特征集和待识别样本特征,计算待识别样本特征到每一个训练样本特征的距离,将待识别样本归到距离最小的那个训练样本所在的类;
所述的步骤1中,按照公式(I)计算彩色人脸图像训练样本xpq到其他每个彩色人脸图像训练样本的距离:
其中,X={XR,XG,XB}表示包含R、G、B三个彩色分量的彩色人脸图像训练样本集,表示包含c个类别的i分量图像训练样本集, 表
示Xi中第p个类别的训练样本集, 中包含Np个训练样本, 表示Xi中第p个类别的第q个训练样本, 表示X中第p个类别的第q个彩色人脸图像训练样本,i=R,G,B,p=1,2,…,c,q=1,2,…,Np,Rd表示d维的实向量集合;根据xpq到其他每个彩色人脸图像训练样本的距离大小,选择K个最近邻的彩色人脸图像训练样本 其中,到xpq的距离最小, 到xpq的距离第二小,以此类推;K是一个可调
参数;
所述的步骤2中,通过求解公式(II)获得彩色分量图像训练样本 的线性表示系数其中, 分别表示 的j分量
图像训练样本;
所述的步骤3中,通过求解公式(III)获得最优线性投影向量vR,vG,vB∈Rd:
其中
所述的步骤4中,具体做法如下:
投影后的训练样本特征集表示为
对于一个待识别的彩色人脸图像样本y={yR,yG,yB},yi∈Rd表示y的i分量图像样本,i=R,G,B;投影后的待识别样本特征表示为
计算Zy到每一个训练样本特征的距离,将待识别样本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] 本发明属于人脸识别技术领域,具体涉及基于多视图局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法。

背景技术

[0002] 专利申请号201710800577.4基于局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法定义如下:
[0003] 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。
[0004] 基于局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法首先计算训练样本xij到其他每个训练样本的欧几里得距离,并根据xij到其他每个训练样本距离的大小,选择K个近邻训练样本 其中, 到xij的距离最小, 到xij的距离第二小,以此类推;K是一个可调参数。令 然后,通过求解下面的问题获得训练样本xij的线性表示系数
[0005]
[0006] 最后,通过求解下面的问题获得最优线性投影向量v:
[0007]
[0008] 其中,
[0009] 基于局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法只能处理单个视图的数据,因此,对于彩色人脸图像,只能先融合三个彩色分量的数据(通常是转化为灰度图像),然后再应用该方法。这种做法忽视了由于色彩不同而产生的色彩差异信息和不同色彩之间的互补信息,从而对人脸识别效果产生不利影响。

发明内容

[0010] 发明目的:本发明的目的在于提供基于多视图局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法,应用多视图学习技术处理彩色人脸图像三个彩色分量的数据,充分利用色彩差异信息和不同色彩之间的互补信息,可以有效地提高人脸识别的效果。
[0011] 技术方案:为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0012] 基于多视图局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法,包括如下步骤:
[0013] 步骤1,对每个彩色人脸图像训练样本,计算其到其他每个彩色人脸图像训练样本的距离,并选择K个最近邻的彩色人脸图像训练样本;
[0014] 步骤2,对每个彩色分量图像训练样本,使用其K近邻的彩色分量图像训练样本来线性表示该样本,获得相应的线性表示系数;
[0015] 步骤3,对所有彩色分量图像训练样本及其线性表示进行多视图的局部鉴别嵌入,获得最优线性投影向量;
[0016] 步骤4,得到投影后的训练样本特征集和待识别样本特征,计算待识别样本特征到每一个训练样本特征的距离,将待识别样本归到距离最小的那个训练样本所在的类。
[0017] 进一步地,所述的步骤1中,按照公式(I)计算彩色人脸图像训练样本xpq到其他每个彩色人脸图像训练样本的距离:
[0018]
[0019] 其中,X={XR,XG,XB}表示包含R、G、B三个彩色分量的彩色人脸图像训练样本集,表示包含c个类别的i分量图像训练样本集, 表示Xi中第p个类别的训练样本集, 中包含Np个训练样本, 表示Xi中第p个类别的第q个训练样本, 表示X中第p个类别的第q个彩色人脸图像训练样本,i=R,d
G,B,p=1,2,…,c,q=1,2,…,Np,R表示d维的实向量集合;根据xpq到其他每个彩色人脸图像训练样本的距离大小,选择K个最近邻的彩色人脸图像训练样本 其中,到xpq的距离最小, 到xpq的距离第二小,以此类推;K是一个可调
参数。
[0020] 进一步地,所述的步骤2中,通过求解公式(II)获得彩色分量图像训练样本 的线性表示系数
[0021]
[0022] 其中, 分别表示 的j分量图像训练样本,j=R,G,B。
[0023] 进一步地,所述的步骤3中,通过求解公式(III)获得最优线性投影向量vR,vG,vB∈Rd:
[0024]
[0025] 其中
[0026]
[0027]
[0028] 进一步地,所述的步骤4中,具体做法如下:
[0029] 投影后的训练样本特征集表示为
[0030]
[0031] 对于一个待识别的彩色人脸图像样本y={yR,yG,yB},yi∈Rd表示y的i分量图像样本,i=R,G,B。投影后的待识别样本特征表示为
[0032]
[0033] 计算Zy到每一个训练样本特征的距离,将待识别样本归到距离最小的那个训练样本所在的类。
[0034] 有益效果:与现有技术相比,本发明的基于多视图局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法将彩色人脸图像的三个彩色分量视为三个视图,对每个彩色分量图像训练样本使用其少量近邻训练样本来线性表示该训练样本,并对所有彩色分量图像训练样本及其线性表示进行多视图的局部鉴别嵌入。本发明相较于现有技术可以充分利用彩色人脸图像的色彩差异信息和不同色彩之间的互补信息,有效提高人脸识别的效果。

实施方案

[0037] 以下结合实例和附图对本发明做进一步的说明。
[0038] 基于多视图局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法,包括如下步骤:
[0039] 步骤1,对每个彩色人脸图像训练样本,计算其到其他每个彩色人脸图像训练样本的距离,并选择K个最近邻的彩色人脸图像训练样本;
[0040] 步骤2,对每个彩色分量图像训练样本,使用其K近邻的彩色分量图像训练样本来线性表示该样本,获得相应的线性表示系数;
[0041] 步骤3,对所有彩色分量图像训练样本及其线性表示进行多视图的局部鉴别嵌入,获得最优线性投影向量;
[0042] 步骤4,得到投影后的训练样本特征集和待识别样本特征,计算待识别样本特征到每一个训练样本特征的距离,将待识别样本归到距离最小的那个训练样本所在的类。
[0043] 步骤1中,按照公式(I)计算彩色人脸图像训练样本xpq到其他每个彩色人脸图像训练样本的距离:
[0044]
[0045] 其中,X={XR,XG,XB}表示包含R、G、B三个彩色分量的彩色人脸图像训练样本集,表示包含c个类别的i分量图像训练样本集, 表示Xi中第p个类别的训练样本集, 中包含Np个训练样本, 表示Xi中第p个类别的第q个训练样本, 表示X中第p个类别的第q个彩色人脸图像训练样本,i=R,G,B,p=1,2,…,c,q=1,2,…,Np,Rd表示d维的实向量集合。根据xpq到其他每个彩色人脸图像训练样本的距离大小,选择K个最近邻的彩色人脸图像训练样本 其中,到xpq的距离最小, 到xpq的距离第二小,以此类推;K是一个可调
参数。
[0046] 步骤2中,通过求解公式(II)获得彩色分量图像训练样本 的线性表示系数[0047]
[0048] 其中, 分别表示 的j分量图像训练样本,j=R,G,B。
[0049] 步骤3中,通过求解公式(III)获得最优线性投影向量vR,vG,vB∈Rd:
[0050]
[0051] 其中
[0052]
[0053]
[0054] 步骤4中,具体做法如下:
[0055] 投影后的训练样本特征集表示为
[0056]
[0057] 对于一个待识别的彩色人脸图像样本y={yR,yG,yB},yi∈Rd表示y的i分量图像样本,i=R,G,B。投影后的待识别样本特征表示为
[0058]
[0059] 计算Zy到每一个训练样本特征的距离,将待识别样本归到距离最小的那个训练样本所在的类。
[0060] 实验验证选用Face Recognition Grand Challenge(FRGC)version  2 Experiment 4彩色人脸数据库(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。所有选中的原始图像都进行了校正(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。
[0061] 对于基于局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法,实验数据库中所有选中的图像都由原始彩色图像转化为灰度图像。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。
[0062] 图2显示了基于局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法(即图表中的LLRP-DE方法)和基于多视图局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法(即图表中的MLLRP-DE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。与基于局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法相比,基于多视图局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法的识别效果有明显提高,这验证了基于多视图局部线性表示保留鉴别嵌入的人脸识别方法的有效性。
[0063] 表1 20次随机测试的识别率均值和标准差
[0064] 方法名称 识别率(均值和标准差,%)LLRP-DE 90.96±2.15
MLLRP-DE 93.22±2.14

附图说明

[0035] 图1为人脸示例图片;
[0036] 图2为20次随机测试识别率波动图。
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