基于面部曲线特征融合的三维人脸识别

针对三维人脸识别,提出了一种基于面部等测地轮廓线并结合局部特征和整体特征的人脸识别方法.首先,在人脸中提取到鼻尖点等测地距离的点组成等测地轮廓线来表征人脸面部曲面;然后,根据重采样后轮廓线上点的邻域信息提取局部特征,根据轮廓线的整体形状信息提取人脸整体特征;最后,分别利用比较局部特征和整体特征,将比较结果在决策级融合,给出最终识别结果.所提算法在FRGC(face recognition grand challenge)v2.0数据库上进行测试,测试结果表明,特征融合后的识别性能优于单一特征的识别率,且具有较好的表情鲁棒性.     

基于加权局部梯度直方图的头部三维姿态估计

在实时估计人的头部三维姿态时,基于局部梯度方向直方图的面部特征表示方法容易受到背景和环境的影响,其检测精度无法满足实际需求。为了减少图像或视频序列中背景和环境的影响,提出了一种新的对面部特征进行描述的方法,即基于肤色权值和高斯权值加权的局部梯度方向直方图特征表示方法。在具体计算时,首先进行人脸检测并将人脸区域缩放到统一大小,然后计算人脸区域每个像素点对应的梯度方向,接着计算肤色权值并利用肤色权值和高斯权值对梯度方向进行加权得到加权局部梯度方向直方图,从而强化面部特征在直方图中的比重,有效减小背景对头部三维姿态估计的影响,最后利用非线性支持向量回归机求解加权局部梯度方向直方图与头部三维姿态之间的关系。实验结果表明:该特征表示方法具有更高的检测精度。     

基于统计形状模型的面部特征提取随机方法

针对在复杂背景和部分遮挡情况下提取面部特征轮廓的困难，提出了一种基于统计模型的随机方法．该方法将面部特征轮廓作为动态随机过程的状态序列，并应用统计方法建立人脸整体形状模型和特征形状模型，分别构造面部特征间和面部特征内控制点样本的预测方程，最后利用序列蒙特卡洛方法估计随机状态．该方法给出了面部特征提取的随机描述，打破了确定性方法对单高斯分布和轮廓形状线性变化的依赖性，实现了轮廓的准确可靠提取．对100幅正面人脸图像的实验结果表明，轮廓定位相对误差仅为2．7％．对标准人脸检测数据库中传统算法很难处理的复杂背景和部分遮挡情况，该方法能够正确定位面部特征轮廓．     

基于动态时间规整的局部分块匹配在面部遮挡人脸识别中的应用

针对面部遮挡人脸识别问题中遮挡源变幻莫测、遮挡位置、大小及形状未知而导致从人脸图像中分割遮挡区域困难的问题,提出了基于动态时间规整(DTW)的局部分块匹配(LPM)算法。首先,将人脸图像划分成若干大小相等且互不重叠的局部小块;然后,借助于光栅扫描顺序将各个小块按照前额、眼睛、鼻子、嘴巴和下巴的顺序连接成一个单一序列;最后,计算查询人脸与注册人之间图像到类的距离;并利用动态时间规整的设计思想寻找查询序列与所有注册序列之间的最佳对齐方式。在两个公开人脸数据库FRGC2.0、AR及一个户外人脸数据库上的实验验证了所提算法的有效性及可靠性。实验结果表明,相比其它几种较为先进的人脸识别算法,所提算法取得了更高的识别率;此外,所提算法无需任何训练过程,计算成本低,更适合应用于现实面部遮挡人脸识别中。     

基于DTW的LPM在面部遮挡人脸识别中的应用

针对面部遮挡人脸识别问题中遮挡源变幻莫测、遮挡位置、大小及形状未知而导致从人脸图像中分割遮挡区域困难的问题,提出了基于动态时间规整(DTW)的局部分块匹配(LPM)算法。首先,将人脸图像划分成若干大小相等且互不重叠的局部小块;然后,借助于光栅扫描顺序将各个小块按照前额、眼睛、鼻子、嘴巴和下巴的顺序连接成一个单一序列;最后,计算查询人脸与注册人之间图像到类的距离,并利用动态时间规整的设计思想寻找查询序列与所有注册序列之间的最佳对齐方式。在两个公开人脸数据库FRGC2.0、AR及一个户外人脸数据库上的实验验证了所提算法的有效性及可靠性,实验结果表明,相比其它几种较为先进的人脸识别算法,所提算法取得了更高的识别率,此外,所提算法无需任何训练过程,计算成本低,更适合应用于现实面部遮挡人脸识别中。     

基于二维与三维表面映射的三维面部模型拟合

针对现有的面部模型拟合方法需要人工标记三维模型显著点,而且存在二维与三维非刚性对齐中轮廓在参数变化下消失的问题,提出一种基于二维与三维表面映射的三维面部模型拟合的方法;首先初始化参数计算人脸平均模型,然后利用Snake方法进行二维标志点和三维显著点的对齐,再更新迭代标志点和脸颊边缘,优化混合目标函数来更新形状和姿态参数,最后得到最终参数来拟合三维面部模型。结果表明,该方法可应用于单张人脸图片拟合三维人脸模型,实现三维显著点和图像中的二维标志点的自动化对齐。     

基于运动检测和小波分析的视频图像人脸检测

人脸检测是所有人脸处理系统的基础,而视频中人脸检测问题更具有其特殊的意义。结合运动检测和小波分析技术,提出了一种快速的、具有良好鲁棒性的人脸检测方法。首先基于运动检测得到包含人脸对象的运动区域——人脸图像;然后应用小波分析良好的时频局部化特性和多分辨率特性对运动检测定位的人脸图像进行降维处理,同时得到体现人脸特征的小波系数候选本征脸;最后结合人脸的面部特征及形状分析进一步对结果进行验证。实验结果表明,该方法具有较好的实时性和鲁棒性。     

基于贝赛尔曲面的三维人脸特征点定位方法

三维人脸识别技术中,人脸特征点的精确定位和匹配对后期的人脸识别起了极为关键的作用,为此提出了一种新的三维人脸特征点定位方法,利用矩阵特征分解求解每个特征点的基准平面,进而可用贝塞尔曲面来表达特征点附近的局部三维表面结构,对不同复杂结构的表面可用不同的精度描述,采用局部搜索和全局形状模型的约束相结合得到三维人脸特征点的精确定位.对三维人脸的特征点进行定位的实验结果证明,该方法比其他基于曲率分析的方法具有更精确的定位精度.     

基于面部表情和双流网络的驾驶员疲劳检测

提出了一种基于面部表情的驾驶员疲劳检测方法,该方法结合了传统特征提取和双流卷积神经网络。首先,对采集的驾驶员图片进行预处理,使用Dlib进行人脸检测以及人脸特征点定位。然后,根据人脸特征点获取人脸表情感兴趣区域以及嘴部区域,并分别提取Gabor特征和局部二值模式(local binary patterns, LBP)特征。最后,利用设计的疲劳表情识别网络对获取的两种传统特征进行信息融合以及疲劳表情识别。结果表明,提出的方法具有较高准确率,能够适应驾驶室内不同光照条件的场景,具有较强的鲁棒性。     

基于相似性约束的面部幻象在人脸识别中的应用

为了根据低分辨率（LR）人脸图像生成高分辨率（HR）图像以提高人脸识别率,设计了四个相似性约束函数,提出了基于相似性约束的面部幻象方法。首先利用LR-LR约束计算出输入的LR人脸图像与训练集中各LR人脸图像之间的相似性;然后利用LR-HR约束描述输入的LR人脸图像与HR训练图像之间的局部结构相似性,同时增强相邻幻象图像块之间的平滑约束;最后利用空间相似性约束减少远离幻象图像块的那些图像块的影响。在FERET、Yale及ORL三大通用人脸数据库上的实验结果表明,相比其它几种较为先进的面部幻想生成方法,所提方法得到的幻想图像分辨率更高,此外,所提方法得到了更高的识别率。     

一种基于三维空间信息的字形匹配方法

提出一种基于三维空间信息的字形匹配方法。首先将字形轮廓Bézier 曲线的二维控制点集扩展至三维, 然后为三维点集建立高斯混合模型, 最后通过最小化高斯混合模型间的欧氏距离(L2)完成匹配。采用三维空间信息可以充分利用字形所蕴含的内在约束条件。采用高斯混合模型有利于在匹配过程中保持字形整体结构特征和局部书写特征。实验结果表明, 该方法提升了汉字单笔画以及整字字形匹配的准确度和美观度, 并且具有稳定性高、扩展性强的特点。     

基于GIS的流域水电开发生态约束性评价

 基于地理信息系统（GIS）方法构建大尺度流域生态评价工具,对于整体评价流域/区域自然生态系统对水电开发的约束状况,编制水电梯级开发规划具有重要意义。本文探讨了流域尺度生态约束性概念模型,从生态环境约束、物种多样性约束及环境敏感区约束方面构建生态约束性评价指标体系,建立基于GIS和层次分析法的生态约束性空间加权评价模型,提出相应的计算流程,并以中国西南某流域为例开展了案例研究。结果表明,所构建的基于GIS的流域水电开发生态约束性评价方法,能够客观地反映流域自然生态系统对水电开发的约束状况,且方法简便、易于操作,可为编制水电开发规划及方案提供参考。     

基于形状的遥感图像检索系统

研究了基于内容的遥感图像库的快速检索系统．系统采用基于形状全局特征与局部特征相结合的两步检索策略，由简单的全局特征来过滤掉大部分的非相关形状，利用矢量近似方法来对所属类别进行快速定位，缩小搜索空间；局部特征相似性是通过形状小波变换系数之间的距离直接计算的．仿真试验表明，该查询结构能够高效准确地对高分辨遥感图像和航片进行检索．     

静定化假设对结构优化设计解的影响

研究了结构优化设计通常采用的静定化假设对最优解的影响．建立了桁架结构优化的数学模型,分别得到了解析的约束条件和基于静定化假设的约束条件的近似显式表达．以两个超静定桁架为例,分别用相对微分法求解析最优解和近似最优解,比较两者后得到结论：除了仅有应力强度约束的问题,静定化假设对最优解没有影响;在仅有应力强度约束的情况下,静定化假设导致满应力准则设计,从而影响最优解;凡存在全局约束、其他局部约束或稳定约束为最严约束,则静定化假设不影响最优解．     

基于遗传算法的钣金V形折弯工序规划方法

考虑到合理的钣金折弯工序对于提高加工效率、保证折弯精度有重要影响,对折弯工序进行基于遗传算法的优化设计.首先分析零件的形状特征信息,提取折弯工序规划中的干涉与精度约束条件,建立工序规划约束条件数据库;然后将工序规划抽象成一个带约束条件的旅行商问题(TSP),并构造优化目标函数;最后将约束条件引入到遗传算法的交叉与变异当中,利用遗传算法对折弯工序进行优化设计.结果表明,对于形状相对复杂的工件,该方法能够在合理的时间范围内规划出最优或近似最优的折弯工序.     

分区变形与多重约束结合的面皮层次点对应方法

针对颅面统计复原中基于面貌形态几何特征建立三维面皮间生理点对应关系的难题,提出几何模板分区变形与多重约束结合的三维面皮层次点对应方法(HCRDM).该方法根据人脸生理结构特征点定义一套五官分区几何模板,以实现面皮分区半自动化;根据特征点的严格对应关系,利用径向基函数对样本面皮各分区变形;为近似重合的各分区建立体素模型,逐次选取特征显著的模板顶点作为待对应点,利用模板顶点间局部相对位置几何约束确定样本分区中对应点候选集;根据局部几何特征加权距离确定最优对应点;结合几何约束与微分特征距离约束实现边界区域点对应.实验结果表明,HCRDM较已有的三维面皮点对应算法准确率提高了10％以上.     

基于局部回归的色谱保留时间对齐可逆算法

提出并实现一种基于局部回归的对齐算法,选择鉴定结果最多的一次实验作为参考,实现色谱保留时间的可逆对齐,将n次实验的对齐建模次数从n(n-1)/2次减少为n-1次。该算法还实现不同实验间色谱保留时间的非线性对齐,并且能够克服少量从色谱柱中多次流出肽段的影响。研究结果表明:该方法计算时间复杂度远比现有算法的低,对齐精度也能够满足后续计算的需要。     

基于分形维数特征的肺结节形状建模

针对肺结节形状建模的问题,提出了一种基于复杂网络的分形维数特征的肺结节形状建模的新方法.首先利用形状轮廓上的采样点之间的欧式距离进行网络化建模,然后利用局部二进制模式值对网络进行动态演化,并利用分形维数对复杂网络的复杂性进行分析.相较于传统形状建模方法,本文方法不仅考虑了形状的局部纹理特征,提高了形状发生非刚性形变的抗干扰能力,还不需要对样本形状进行对齐,提高了建模的效率.使用LIDC-IDRI数据库和沈阳盛京医院的CT资料,经仿真实验,结果表明本文方法能够建立表现良好的肺结节形状模型.     

多工况下复杂杆系结构的截面优化研究

根据复杂杆系结构的特点，将约束函数分为局部约束和全局约束，提出了一种用于约束函数处理的简化方法，该方法是利用约束违反程度系数将约速函数归一化，并形成统一约束函数，然后用相对差商法求解经过简化后的数学模型。通过对结构优化算例的计算，说明雇中大幅度提高算效率。