人脸识别综述与展望(2)

    1）基于几何特征的人脸识别方法     基于几何特征的方法是早期的人脸识别方法之一^[7]。常采用的几何特征有人脸的五官如眼睛、鼻子、嘴巴等的局部形状特征。脸型特征以及五官在脸上分布的几何特征。提取特征时往往要用到人脸结构的一些先验知识。识别所采用的几何特征是以人脸器官的形状和几何关系为基础的特征矢量，本质上是特征矢量之间的匹配，其分量通常包括人脸指定两点间的欧式距离、曲率、角度等。 基于几何特征的识别方法比较简单、容易理解，但没有形成统一的特征提取标准；从图像中抽取稳定的特征较困难，特别是特征受到遮挡时； 对较大的表情变化或姿态变化的鲁棒性较差。     2）基于相关匹配的方法     基于相关匹配的方法包括模板匹配法和等强度线方法。     ①模板匹配法：Poggio和Brunelli^[10]专门比较了基于几何特征的人脸识别方法和基于模板匹配的人脸识别方法，并得出结论：基于几何特征的人脸识别方法具有识别速度快和内存要求小的优点，但在识别率上模板匹配要优于基于几何特征的识别方法。     ②等强度线法：等强度线利用灰度图像的多级灰度值的等强度线作为特征进行两幅人脸图像的匹配识别。等强度曲线反映了人脸的凸凹信息。这些等强度线法必须在背景与头发均为黑色，表面光照均匀的前提下才能求出符合人脸真实形状的等强度线。     3）基于子空间方法     常用的线性子空间方法有：本征子空间、区别子空间、独立分量子空间等。此外，还有局部特征分析法、因子分析法等。这些方法也分别被扩展到混合线性子空间和非线性子空间。 Turk等^[11]采用本征脸(Eigenfaces)方法实现人脸识别。由于每个本征矢量的图像形式类似于人脸，所以称本征脸。对原始图像和重构图像的差分图像再次进行K-L变换，得到二阶本征空间，又称二阶本征脸^[12]。Pentland等^[13]提出对于眼、鼻和嘴等特征分别建立一个本征子空间，并联合本征脸子空间的方法获得了好的识别结果。Shan等^[14]采用特定人的本征空间法获得了好于本征脸方法的识别结果。Albert等^[15]提出了TPCA(Topological PCA)方法，识别率有所提高。Penev等^[16]提出的局部特征分析(LFA Local Feature Analysis)法的识别效果好于本征脸方法。当每个人有多个样本图像时，本征空间法没有考虑样本类别间的信息，因此，基于线性区别分析(LDA Linear Discriminant Analysis )，Belhumeur等^[17]提出了Fisherfaces方法，获得了较好的识别结果。Bartlett等^[18]采用独立分量分析(ICA，Independent Component Analysis)的方法识别人脸，获得了比PCA方法更好的识别效果。     4）基于统计的识别方法     该类方法包括有：KL算法、奇异值分解(SVD)、隐马尔可夫(HMM)法。     ①KL变换：将人脸图像按行(列)展开所形成的一个高维向量看作是一种随机向量，因此采用K-L变换获得其正交K-L基底，对应其中较大特征值基底具有与人脸相似的形状。国外，在用静态图像或视频图像做人脸识别的领域中，比较有影响的有MIT的Media实验室的Pentland小组，他们主要是用基于KL变换的本征空间的特征提取法，名为“本征脸(Eigenface)^[19]。     ②隐马尔可夫模型：剑桥大学的Samaria和Fallside^[20]对多个样本图像的空间序列训练出一个HMM模型，它的参数就是特征值；基于人脸从上到下、从左到右的结构特征；Samatia等