一種多視角人臉比對方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，特別涉及一種多視角人臉比對方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的不斷進(jìn)步以及各方面對于快速有效的自動身份驗(yàn)證的迫切要求，生物特征識別技術(shù)在近幾十年中得到了飛速的發(fā)展。作為人的一種內(nèi)在屬性，并且具有很強(qiáng)的自身穩(wěn)定性及個體差異性，生物特征成為了自動身份驗(yàn)證的最理想依據(jù)。當(dāng)前的生物特征識別技術(shù)主要包括:指紋識別、虹膜識別、步態(tài)識別、靜脈識別、人臉識別等。與其他識別方法相比，人臉識別由于具有直接、友好、方便的特點(diǎn)，使用者無任何心理障礙，易于接受。
[0003]隨著人臉應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，多視角人臉識別的應(yīng)用領(lǐng)域也在逐步擴(kuò)大。目前，在大街小巷、公共場所、交通要道的攝像頭不斷增多，視頻監(jiān)控正成為一種常規(guī)的安全監(jiān)控手段。而對于人流集中，并具有一定方向性的通道及出入口型的場合，監(jiān)控設(shè)備更是必不可少。在實(shí)際的應(yīng)用場景中，除了在主動配合下獲取的正面人臉外，人臉圖像的采集往往是在個體不知情的情況下進(jìn)行的，任何被監(jiān)控人員都不會一直盯著成像設(shè)備。另外由于成像設(shè)備的安裝具有一定高度和角度，加上個體在出現(xiàn)的時候可能在與人說話或者東張西望，也有可能在低頭看手機(jī)，所捕捉到的人臉將會呈現(xiàn)出各個不同的角度。因此通常拍攝到的人臉圖片或圖像都是帶有各種姿態(tài)的。傳統(tǒng)的人臉識別系統(tǒng)，對姿態(tài)冗余度有限，當(dāng)姿態(tài)超過一定范圍后，人臉識別準(zhǔn)確率迅速下降，甚至無法進(jìn)行正確地人臉識別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種多視角人臉比對的方法，該方法可解決在實(shí)際的應(yīng)用場景中拍攝的人臉圖像帶有各種姿態(tài)的情況下的人臉識別，識別準(zhǔn)確度高。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種多視角人臉比對方法，包括:
模板采集步驟:采集三維人臉數(shù)據(jù)并進(jìn)行人臉姿態(tài)校正，確定三維人臉的正面姿態(tài)形成三維人臉模型；將姿態(tài)校正后的三維人臉模型分別繞X軸和Y軸以預(yù)定的角度間隔進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在每個角度進(jìn)行透視投影得到各個角度下的二維人臉圖像;對投影得到的二維人臉圖像按照姿態(tài)角度進(jìn)行歸一化處理，然后提取特征建立二維人臉特征模板并存儲；
對比步驟:輸入一張二維人臉圖像，判斷其姿態(tài)角，將其與已儲存的與該姿態(tài)角相差指定角度內(nèi)的所有二維人臉特征模板進(jìn)行比對，識別或驗(yàn)證其身份。
[0006]—些實(shí)施例中，所述對比步驟具體如下:
輸入一張二維人臉圖像:
對輸入的二維人臉圖像進(jìn)行人臉檢測估算姿態(tài)角度，根據(jù)姿態(tài)角度選擇相應(yīng)的特征點(diǎn)模板對輸入的二維人臉圖像進(jìn)行切割、尺度歸一化對齊； 對輸入的二維人臉圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行定位，并提取特征建立樣本特征模板；
將樣本特征模板與已儲存的與該姿態(tài)角相差指定角度內(nèi)的所有二維人臉特征模板進(jìn)行比對，計(jì)算相似度，如相似度高于指定閾值，則將輸入的二維人臉圖像識別為該二維人臉特征模板對應(yīng)的身份;否則判斷輸入的二維人臉圖像不屬于注冊身份。
[0007]進(jìn)一步的，對輸入的二維人臉圖像提取特征建立樣本特征模板的步驟中，采用局部二值模式特征法進(jìn)行特征的提??；
進(jìn)一步的，對輸入的二維人臉圖像進(jìn)行人臉檢測、姿態(tài)角估計(jì)和特征點(diǎn)定位的步驟中，還包括根據(jù)光照情況對二維人臉圖像進(jìn)行光照歸一化的步驟。
[0008]進(jìn)一步的，當(dāng)有多個二維人臉特征模板與樣本特征模板的相似度高于指定閾值時，將所有符合條件的二維人臉特征模板對應(yīng)的身份均輸出，供用戶進(jìn)一步確認(rèn)。
[0009]優(yōu)選的，所述指定角度小于或等于10度。
[0010]本發(fā)明同時提供另一種多視角人臉對比方法，包括:
模板采集步驟:采集三維人臉數(shù)據(jù)并進(jìn)行人臉姿態(tài)校正，確定三維人臉的正面姿態(tài)形成三維人臉模型并存儲；
對比步驟:輸入一張二維人臉圖像及人員身份信息，判斷其姿態(tài)角，將已儲存的該身份信息的三維人臉模型按照該姿態(tài)角進(jìn)行旋轉(zhuǎn)后，投影生產(chǎn)該姿態(tài)角下的二維人臉投影圖像，將輸入的二維人臉圖像與所述二維人臉投影圖像進(jìn)行比對，識別或驗(yàn)證其身份。
[00?1 ]進(jìn)一步的，所述對比步驟具體如下:
對輸入的二維人臉圖像進(jìn)行人臉檢測估算姿態(tài)角度，根據(jù)姿態(tài)角度選擇相應(yīng)的特征點(diǎn)模板對輸入的二維人臉圖像進(jìn)行切割、尺度歸一化對齊；
對輸入的二維人臉圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行定位，并提取特征建立樣本特征模板；
將已存儲的對應(yīng)輸入身份信息的三維人臉模型按照輸入二維人臉圖像的姿態(tài)角進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，投影生產(chǎn)該姿態(tài)角下的二維人臉投影圖像，再提取其特征模板，將提取出的該特征模板與輸入二維人臉圖像提取出的樣本特征模板進(jìn)行比對并計(jì)算相似度;如果相似度高于指定閾值，則輸入身份信息正確;否則輸入人臉圖像和其身份信息不符。
[0012]進(jìn)一步的，對輸入的二維人臉圖像提取特征建立樣本特征模板的步驟中，采用局部二值模式特征法進(jìn)行特征的提??；
進(jìn)一步的，對輸入的二維人臉圖像進(jìn)行人臉檢測、姿態(tài)角估計(jì)和特征點(diǎn)定位的步驟中，還包括根據(jù)光照情況對二維人臉圖像進(jìn)行光照歸一化的步驟。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明方法可解決在實(shí)際的應(yīng)用場景中拍攝的人臉圖像帶有各種姿態(tài)的情況下的人臉識別，識別準(zhǔn)確度高。
[0014]利用三維人臉數(shù)據(jù)建庫，根據(jù)輸入二維人臉圖像的姿態(tài)角度投影生成特征模板與輸入圖像進(jìn)行比對，從而能夠很好地克服人臉姿態(tài)變化對識別準(zhǔn)確率的影響。
[0015]將具有相同或者近似姿態(tài)角度的人臉進(jìn)行比對，從而避免將具有較大姿態(tài)角度差異的兩張人臉圖像(如偏轉(zhuǎn)60度的人臉和正面人臉)進(jìn)行比對，有效提高人臉識別準(zhǔn)確率。
[0016]【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)據(jù)庫形成及應(yīng)用流程示意圖。
[0017]圖2為實(shí)施例1中對比驗(yàn)證步驟流程圖。
[0018]圖3為實(shí)施例2中對比驗(yàn)證步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0020]實(shí)施例1:如圖1、圖2所示，本發(fā)明提出一種多視角人臉比對方法，包括以下步驟: 模板采集步驟:使用三維人臉采集設(shè)備對需要監(jiān)控的人員的三維人臉數(shù)據(jù)并進(jìn)行人臉姿態(tài)校正以確定三維人臉的正面姿態(tài)形成三維人臉模型；具體實(shí)施時，可以如下定義正面姿態(tài)下的三維人臉坐標(biāo)系:以鼻尖為坐標(biāo)原點(diǎn)、雙眼瞳孔中心連線和水平的X軸平行、人頭的中軸與豎直的Y軸平行、而Z軸與XOY平面垂直且指向人臉的正前方。
[0021]將姿態(tài)校正后的三維人臉模型分別繞X軸和Y軸以預(yù)定的角度間隔進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(預(yù)定的角度越小，則形成的模板越多，同時，后期進(jìn)行對比的結(jié)果越精確，本實(shí)施例中，所述預(yù)定角度為5度，可根據(jù)需要在I度至15度間選擇該預(yù)定角度，實(shí)際上I度、2度、3度、4度、6度、7度、10度均可很好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的)，在每個角度進(jìn)行透視投影得到各個角度下的多視角二維人臉圖像;對投影得到的二維人臉圖像按照姿態(tài)角度進(jìn)行歸一化處理，然后提取特征(如采用局部二值模式特征法進(jìn)行特征提取)建立二維人臉模板庫并存儲，具體的可將各個角度的二維人臉模板存儲到一注冊數(shù)據(jù)庫中形成多視角二維人臉特征模板庫；根據(jù)本步驟，每位指定人員的人臉均會被存儲為具有各個姿態(tài)角角度的二維人臉模板;應(yīng)注意的是，該二維人臉模板包含著姿態(tài)角度信息、二維人臉特征信息以及該人員的人員基本信息。
[0022]對比步驟:輸入一張二維人臉圖像，判斷其姿態(tài)角，將其與已儲存的與該姿態(tài)角相差指定角度內(nèi)的所有二維人臉特征模板進(jìn)行比對，識別或驗(yàn)證其身份。如，將注冊數(shù)據(jù)庫中，所有與輸入的二維人臉圖像的姿態(tài)角相差10度以內(nèi)的二維人臉模板拿出與輸入的二維人臉圖像進(jìn)行對比；該相差10度指X軸前后相差10度，以及Y軸前后相差10度，某些實(shí)施例中可能還包括Z軸前后相差10度。
[0023]具體的，進(jìn)行識別的步驟中，可以分為身份鑒別模式和身份驗(yàn)證模式;本實(shí)施例中為身份鑒別模式，即輸入一張二維人臉圖像，將其與注冊數(shù)據(jù)庫中的每一個人臉進(jìn)行比對，識別其身份;具體步驟如下:
S110:輸入或采集待鑒別人員的二維人臉圖像，該二維人臉圖像要求左右偏轉(zhuǎn)角度范圍在-90度到90度，上下俯仰角度范圍為-50度到50度。
[0024]S120:對輸入的二維人臉圖像進(jìn)行人臉檢測、姿態(tài)角度估算和特征點(diǎn)定位;所述特征點(diǎn)例如可以是瞳孔中心、眼角、鼻尖和嘴角中的一種或多種;首先估算該輸入的二維人臉圖像的姿態(tài)角度，根據(jù)姿態(tài)角度選擇合適的特征點(diǎn)模板(又稱對齊模板)對輸入人臉圖像進(jìn)行切割和尺度歸一化對齊;為避免不同光照情況對圖像的影響，還可以根據(jù)選擇對二維人臉圖像進(jìn)行光照歸一化處理;本步驟即圖1中的預(yù)處理步驟。
[0025]對齊模板由特征點(diǎn)定義，不同角度范圍的對齊模板不同。比如左右偏轉(zhuǎn)