分類號:TP391.4單位代碼:，0422
學號:0591.0么就沙23一
功菜六一了
碩士學位論文
Sh.ndo.gUolver， ityMaster’ 5Thesi烏
論文題目:基于小波分析和主成分分析的人臉識別研究
作者姓名
專業
指導教師姓名
專業技術職務
李永在
信號與信息處理
王洪君教授
2以打年4月20日，、司幼.亡口
7丁尖.不萬:沖考虧l，。單位代碼 :10422
學號，磚勺一“·補;
馨功第另蓉
碩士學位論文
   ShandongUniversityMaster， 5ThesiS
論文題目:為小潞烤竹孚主賒竹‘義帳‘勸賓
作者姓名_
專業.
指導教師姓名
專業技術職務
瓜
會臉方限炙石卜
主;復君椒報
、~、年‘閃/年月加日原創性聲明
本人鄭重聲明:所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨
立進行研究所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不
包含任何其他個人或集體己經發表或撰寫過的科研成果。對本文的研
究作出重要貢獻的個人和集體，均己在文中以明確方式標明。本聲明
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論文作者簽名:日期:叢旦又至_加
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論文作者簽名:導師簽名:期:沙0/、少、么山東大學碩士學位論文
目錄
摘要.
ABSTRACT
第一章
 1.1
緒論
引言二
LZ人臉識別..........................……
1.2.1人臉識別的研究內容...........……
1.2.2人臉識別研究發展回顧.........……
1.2.3人臉識別的應用...............……
1.3主成分分析(PCA)在人臉識別中的應用背景.
第二章人臉圖像預處理......……、.......……
2.1概述 ..............................……
2.2人臉圖像庫........................……
2.3人臉預處理算法....................……
 2.3.1幾何校正.....................……
 2.3.2人臉定位.....................……
2.3.3直方圖均衡化及修正...........……
2.3.4像素灰度值歸一化............……
2.4應用小波變換進行圖像處理..........……
第三章基于PCA的人臉識別................……
3.1引言..............................……
3.2離散K一L變換......................……
3.3判別信息的提取....................……
3.4基于特征臉方法的人臉識別..........……
 3.5PCA人臉識別算法總結..............……
第四章實驗仿真結果及討論................……
.11
.12
…14
…14
.14
.15
.16
.16
只門了︶11 Q1111白
…
.27
.27
.27
.34
二35
二38山東大學碩士學位論文
4.1概述...................................................……40
nUj斗︸4.2原型系統流程圖……
一4.3實驗仿真...........·····……
4.4結果討論…
4.5進一步的工作
第五章結束語
......................................……，.…44
...........................................……45
...................……，.................……46
5.1本文總結…，................……，....................……46
5.2人臉識別技術展望....................……，............……47
參考文獻...................................................……4S
致謝....................................................……，…51山東大學碩士學位論文
摘要
隨著社會的發展，社會各個方面對快速有效的身份驗證的要求日益迫切。由
于生物特征是人的內在屬性，具有很強的自身穩定性和個體差異性，因此是身份
驗證的理想依據。其中利用人臉特征又是最自然直接的手段，相比其他生物特征，
它具有直接、友好、方便的特點，易于為用戶接受。從而，人臉識別吸引了越來
越多來自計算機視覺和信號處理等領域的關注，成為模式識別、圖像處理等學科
的研究熱點。
人臉識別技術廣泛應用在公共安全、信息安全等方面。當光照條件變化時，
人臉面部發生很大變化，減弱人臉面部的特征信息。所以，在實際的人臉識別系
統中，由于環境光照條件的不穩定、難確定，使得人臉識別率急劇下降。光照問
題是影響人臉識別的一個因素，如何解決光照變化問題是人臉識別研究中的一個
難點。目前，解決光照問題的預處理方法主要有兩大類:基于圖像處理技術的方法
和基于模型的方法。本文在解決人臉識別中的光照問題采用基于圖像處理技術的
方法，即對人臉圖像進行光照補償預處理，減少光照對人臉的影響。
人臉識別技術最早提出可以追溯到1888年，雖然有眾多科學研究人員潛心研
究多年，也做出了許多的成果，但是由于人臉識別問題自身的復雜性，使得該技
術仍舊有很多關鍵性的問題需要解決。論文首先介紹了人臉識別的背景、研究范
圍以及方法，對人臉識別領域的一些理論方法作了總體的介紹。本文中所采用的
人臉識別方法是比較經典的主成分分析   (pCAprineipleComponentAnalysis)。
主要工作包括:
(l)結合BioID、YALE人臉庫對人臉識別的預處理方法作了較為詳細的介紹。
預處理的方法包括幾何校正、直方圖均衡化、像素灰度值歸一化。然后，使用小
波變換對人臉圖像進行分解、提取低頻子帶，并做出實驗仿真。
(2)介紹了PCA人臉識別的方法，對傳統的PCA算法進行改進，降低了運算復
雜度，提高了識別率和抗噪聲性能。
(3)實現了一個基于小波分析和主成分分析(PCA)的人臉檢測識別原型系統。
關鍵詞:模式識別，人臉識別，預處理，主成分分析，小波變換山東大學碩士學位論文
ABSTRACT
     AsthedeveloPmentofthesoeiety，     thereareinereasingdemandsinautomatic
         identitycertifieation.Sineesomebiologicaleharacteristiesareintrinsieandstablefor
       PeoPIeandarestronglydifferentfromeachothers，      theyaretheidealbasisofidentity
   eertifieation.Atthesametime，       amongallthebiologicaleharacteristiesofhumanbeings，
         thecharacteristicsoffacearethemostdirecttoolswhichare創   endlyandconvenientand
      eaneasilybeaccePtedbytheusers.Thus，      ithasreeeivedeonsiderableattentionfromboth
     eomPutervisionandsignalProeessingeolnlnunities，    andbecomeattractiVeinPauern
   reeognitionandimageProcessing.
            FaeereeognitionteehniquehasbeenwidelyusedinmanyasPeetssuehasPublic
          securityandinformationsecurity.ChangesinlightingcanProdueelargevariabilityin
the叩         Pearaneeoffacesanddiminishtheeharacterinformationoffaees.Therefore，due
      toehangesoftheenvironmentilluminationeonditions，    thefacereeognitionratesuddenly
        droPsintheactualsystem.IlluminationProblem15oneoffactorsofaffeetingthe儷e
 recognition.Howto即         countforvariableilluminationProblem15thediffieultiesofthe
    researehoffacerecognition.AtPresent，       theWaysofsolvingtheilluminationProblemcan
  beelassifiedinto。刀  0categories:theimaged一    asedProeessingaPProachandthe
model一  basedaPProach.Theimaged一ased即      ProachesareadoPtedtodealwithillumination
   Probleminthethesis.
             TeehniquesforfacerecognitionwereProPosedbyFraneisGaltonasearlyas1888.
             InrecentyearseonsiderableProgresshasbeenmadeintheareaoffacereeognition.
However，            therearestillsomeessentialProblemstobeunsolvedduetothecomPlexity
            offaeereeognition.1madesomeresearehesforthefaeereeognitioninthethesis.First，
    thethesisintroducesthebaekground，       researehscoPeandtheresearehwaysofface
          reeognition:afterthatsomethetheorymethodsareintroducedtotally.ThisthesisadoPts
     theverytyPiealPCA(PrineiPleComPonentAnalysis)way.
    Themainworksarefollowingas:
           (l)PreProcessingWaysoffaeereeognitionareintrodueedindetailbyBioIDand
  YALEfaeedatabase，  whichinelude:geometricnormaliZation， histogramequalization，
  Pixelgradationnormalization.Then，        1makethedeeomPositionforthefaceimagesand
    extractthelowfrequeneySub一band，    andmakethesimulationexPeriment.
         (2)ThePCAfacereeognitionway15detailed.Atthesametime， thetraditional
    PCA15madetheimProvement，      whiehdroPsoPerationaleomPlexityandimProvesthe
     reeognitionrateandresistancenoisePerformance.
           (3)ThethesisimPlementedaPrototyPesystemoffaeereeognitiononbasisof
   waveletanalysisandPCA.
 Keywords:patternRecognition， FaceRecognition，preprocessing，pCA，Wavelet
Analysis山東大學碩士學位論文
第一章緒論
概述
在現代社會中，對個人身份鑒別的需求可以說是無處不在，并且與日俱增，
例如某人是否有權進入安全區域(安全系統)、是否有權進行特定交易等。目前，
用于個人身份鑒別主要依靠工D卡、密碼等手段。與技術發展相伴而來的是，犯罪
分子偽造假證件的手段越來越高明，諸如假身份證、假工作證、假文憑等不時出
現，影響了正常的社會秩序;在信息業界中，黑客攻擊、破譯計算機口令等現象
也時有發生。目前廣泛使用的依靠證件、口令等傳統方法確認個人身份的技術面
臨著巨大挑戰。基于人體生物特征識別技術(BiometriCS)的個人身份鑒別系統，
由于使用了人體本身所固有的生物特征，是與傳統方法完全不同的嶄新技術，具
有更好的安全性、可靠性和有效性，越來越受到人們的重視，開始進入我們社會