1、基于紅外圖像的人頭定位指導(dǎo)老師：許開(kāi)宇答辯人：劉杰專(zhuān)業(yè)：通信工程學(xué)號(hào)：03203000531論文研究背景和意義人臉識(shí)別的研究已有很長(zhǎng)的歷史，尤其是近年來(lái)，關(guān)于人臉識(shí)別的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前已研究的人臉識(shí)別系統(tǒng)為兩類(lèi)，一是可見(jiàn)光圖像的人臉識(shí)別，另一種則是紅外圖像人臉識(shí)別。其中由于可見(jiàn)光圖像容易獲得，因此可見(jiàn)光圖像人臉識(shí)別較為常見(jiàn)，而紅外圖像人臉識(shí)別則研究得較少。2人臉自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)包括兩個(gè)主要環(huán)節(jié)(如上圖所示):首先從輸入圖像中進(jìn)行人臉檢測(cè)及定位，并將人臉從背景中分割出來(lái);其次，對(duì)歸一化的人臉圖像進(jìn)行特征提取和識(shí)別。因?yàn)橐陨蟽刹绞窍鄬?duì)獨(dú)立的，由于第二步特征提取與識(shí)別涉及面比較廣，本文主要討論

2、的就是第一步，人臉檢測(cè)與定位，即人頭定位。3紅外圖像用于人臉識(shí)別是上世紀(jì)九十年代才提出的一種研究思路，其提出的背景是可見(jiàn)光圖像人臉識(shí)別存在一些固有的缺陷，如對(duì)光照、化妝、頭的位置敏感等，因而缺乏一定的魯棒性。這些局限性，正好又是紅外圖像人臉識(shí)別所能避免的。 由于紅外熱成像不受光源及目標(biāo)著裝顏色的影響,可以在夜間、成像光線(xiàn)不足等情況下發(fā)現(xiàn)目標(biāo),在檢測(cè)人體目標(biāo)時(shí)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，紅外圖像感受和反映的是目標(biāo)和背景自身向外界紅外輻射能量的差異，主要描述的是目標(biāo)和背景的熱輻射 。4理論基礎(chǔ)和技術(shù)介紹總結(jié)了數(shù)字圖像處理與識(shí)別定位系統(tǒng)中用到的一些基本的數(shù)字圖像處理方法，主要包括圖像增強(qiáng)、圖像分割檢測(cè)以

3、及形態(tài)學(xué)圖像處理三部分。本文結(jié)合紅外圖像人頭定位的實(shí)際需要，對(duì)于圖像增強(qiáng)，主要介紹其中的灰度增強(qiáng)和閾值變換；對(duì)于圖像分割檢測(cè)，主要介紹邊緣檢測(cè)和閾值分割；對(duì)于形態(tài)學(xué)圖像處理，主要對(duì)二值圖像的膨脹，腐蝕，以及一些基本的形態(tài)學(xué)算法加以闡述。 5課題設(shè)計(jì)方案和流程 6（1）圖片載入將紅外灰度圖像文件（BMP格式）讀入內(nèi)存中。 7（2）光線(xiàn)補(bǔ)償結(jié)合紅外圖像的特點(diǎn)，把圖片中亮度最大的5%的像素提取出來(lái)，然后線(xiàn)性放大，使得這些像素的平均亮度達(dá)到255. 8（3）閾值變換設(shè)定一個(gè)合適的閾值，把紅外灰度圖轉(zhuǎn)化為二值圖像。但由于光線(xiàn)補(bǔ)償和下一步的膨脹的性質(zhì)可直接跳過(guò)這一步，該步驟只存在理論意義。9（4）膨脹采用

4、4方向判斷的算法，可以提取灰度圖像中亮度為255的部分，初步定位人頭，并且連接臉部區(qū)域由于人眼等特殊部位造成的不連續(xù)的塊。 10（5）腐蝕同樣采用4方向判斷的算法，這里進(jìn)行的腐蝕是為了使非人臉區(qū)域變小，恢復(fù)到膨脹前的大小，通過(guò)膨脹腐蝕，實(shí)現(xiàn)圖像的閉操作。11（6）去掉非人臉區(qū)域由于圖像中會(huì)存在其它干擾，經(jīng)過(guò)上述步驟后會(huì)出現(xiàn)一些離散的白色區(qū)域，即非人臉區(qū)域，為了不給以后的人臉識(shí)別帶來(lái)不必要的麻煩，這里可以根據(jù)非人臉區(qū)域面積比較小的條件把它們?nèi)サ簟?2（7）再次膨脹腐蝕主要是為了得到人臉區(qū)域的像素點(diǎn)，方便以后的研究和操作。算法可以參考（3）和（4）流程。 13（8）人臉區(qū)域定位把人臉（人頭）的位置框起來(lái)實(shí)現(xiàn)定位。因?yàn)閳D像處理的速度是很慢的，通過(guò)人頭定位可以大大減少以