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第
38
卷
第
5
期
成都理工大学学报(自然科学版)
Vol.38 No.5
2011
年
10
月
JOURNAL OFCHENGDU UNIVERSITY
OFTECHNOLOGY
(
Science & Technolo
gy
Edition
)
Oct.2011
[收稿日 期]
20101112
[基金项 目]成都理工大学研究基金资助项目(
2008YQ01
)
[作者简 介]李
思明(
19
74-
),男,硕士,讲师,主要从事图形图像处理研究,
Ema
il
:
li
sm
@
cdut.e
du.cn
。
[文章编 号]
16719727
(
2011
)
05058805
基于光照子空间的人脸识别研究
李思明
1
刘笃晋
2
孙淑霞
1
丁照宇
1
(
1.
成都理工大学 信息科学与技术学院,成都
610059
;
2.
四川文理学院 计算机科学系,四川 达州
635000
)
[摘
要]利用球面谐波模型建立的
9D
光照子空间进行人脸识别。 用
SFS
方法获得人脸表面特
征点深
度
,以特征点深度为基础,用
NURBS
方法重构三维人脸,并用该三维人脸的法向量计
算球面谐波基图像,进行人脸识 别。 结 果 表 明,以所求的球面谐波基图像为基础进行人脸识
别,不仅提高了人脸表面法向量的精度,减少
了运 算 量,而且使得人脸的识别率明显提高。 利
用球面谐波模型进行人脸识别不仅简单而且精度也较高
。
[关键 词]球面谐波基图像;人脸识
别;从明暗恢复形状;非均匀
有理
B
样条
[分类
号]
TP391.41
[文献标 识 码]
A
目前,在可控光照、用户配合条件下的人脸识
别技术已经相当 成 熟。但在非理想条件下(如 光
照可变、姿态可变、部分遮挡、表情变化等)的人脸
识别却 尚 待 提 高。 其 中 光 照 问 题 的 影 响 尤 为 严
重,研究发现由于光照的不同给人脸图像带来的
变化超过了不同人脸图像之间的变化。针对光照
变化问题,目前有多种思路,其中基于模型的方法
取得了较大的成功。
在基于模型的 方 法 中,光 锥 体 法
[
1
]
是 第 一 次
从理论上把光线和姿态问题同时解决的算法,而
且在光照 问 题 上 同 时 考 虑 了 自 身 阴 影 和 投 影 阴
影。在剧烈的光 线 变 化 下,光锥 法 的识 别率 甚 至
超过了当时所 有 的 方 法。但是在通常的情况下,
由于需要的目标物体在极端光照条件下的图像数
量是巨大的,因而很难准确地建立目标物体的光
照锥,而在实际的应用过程中不需要也不可能建
立一个完备的光照锥。基于球谐函数理论和信号
处理方法,
Ramamoorith
[
2
]
以 及
Basri
[
3
]
分 别 提 出
了凸的朗伯反射体的光照空间可以利用一个
9
维
的线性子空间来 近 似,并且称该子空间为谐子空
间;也就是说,对于所有的人脸都存在
9
种确定的
虚拟光照状态,每个 人 在 这
9
种光 照 状 态 下 采 集
到的
9
张图像———谐函数图 像(
harmonicima
g
es
)
组成的谐子空间
H
都可以作为对于其光照锥的
一个低维近
似。但是 在 得 到 谐 函 数 图 像之
前,需
要已知目标物体的表面法向量和反射率;而 法 向
量与人脸三维结构有关,为求得三维结构,一般要
进行三维人脸 重 建。目 前 有 很 多 种 方法,从 算 法
的复杂性、识别效率以及最终识别率来看,有
2
种
比较有代表 的 方 式,一 种 是 将 平 均
3D
人 脸 变 形
到特定人脸,另一种是用中性人脸形状与特定人
脸相对应。 这
2
种算法中,前 一 种 重 建 的算法过
程比较复杂,精 度 较 高;后一 种算法相对简 单,但
精度不够,影响了最终的人脸识别率。
本文所用 算 法 只 计 算 了 典 型 的 特 征 点 深 度
值,计算量明显减少,以特征点定 位利用
NURBS
技术实现三维人脸重建。此算法不仅较简单而且
精度较高,克服了前
2
种算法的缺点。