吉林大学学报(工学版) ›› 2016, Vol. 46 ›› Issue (2): 549-555.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201602033

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基于快速SIFT算法和模糊控制的人脸识别

聂海涛1, 2, 龙科慧1, 马军1, 张雷1, 马喜强3   

  1. 1.中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 长春130033;
    2.中国科学院大学, 北京 100039;
    3.河南科技大学 河南省机械设计及传动系统重点实验室,河南 洛阳 471003
  • 收稿日期:2014-07-22 出版日期:2016-02-20 发布日期:2016-02-20
  • 通讯作者: 龙科慧(1958-),女,研究员,博士生导师.研究方向:航天相机调焦系统.E-mail:long_kh@163.com E-mail:kelek2@126.com
  • 作者简介:聂海涛(1986-),男,博士研究生.研究方向:图像处理.E-mail:kelek2@126.com
  • 基金资助:
    中科院长春光机所创新基金项目(Y2CX1SS125)

Face recognition based on fast scale invariant feature transform algorithm and fuzzy control

NIE Hai-tao1, 2, LONG Ke-hui1, MA Jun1, ZHANG Lei1, MA Xi-qiang3   

  1. 1.Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, University of Chinese Academy of Science ,Changchun 130033,China;
    2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China;
    3. He'nan Key Lab for Machinery Design & Transmission System, He'nan University of Technology and Science, Luoyang 471003, China
  • Received:2014-07-22 Online:2016-02-20 Published:2016-02-20

摘要: 针对传统的人脸识别系统在复杂背景情况下不能实时准确进行人脸识别的问题,提出一种基于快速尺度不变特征变换(SIFT)算法结合模糊控制的人脸识别方法.首先,由SIFT特征点子区域方向直方图计算得到4个新角度,代表特征点方向信息.然后,在特征匹配阶段,根据SIFT特征点角度信息以及大小限制特征点匹配范围,简化算法复杂程度,得到快速SIFT算法.最后,引入闭环模糊控制系统,减少SIFT特征误匹配,提高人脸识别率.实验结果表明:基于快速SIFT算法的人脸识别方法平均识别时间提升了40%,在发生光照,姿态,表情等均有变化的复杂环境下人脸识别精度提高10%.

关键词: 计算机应用, 人脸识别, SIFT算法, 特征匹配, 模糊控制

Abstract: Most traditional face recognition systems can not be implemented for fast and accurate face recognition under cluttered background. To solve this problem, an improved Scale Invariant Feature Transform (SIFT) method and a fuzzy control strategy are proposed. First, four new angles are computed from the sub-region orientation histogram, which represent the orientation information of each SIFT feature. Then, the progress of face recognition is limited in a range based on the new angles, meanwhile the SIFT features are split into two types according to the size; only the features of the same type are computed, leading to significant simplification of the algorithm, thus a fast SIFT algorithm is obtained. Finally, a fuzzy closed loop control system is applied to increase the accuracy of face recognition, which leads to a decrement of the incorrect matching. The results show that the computing speed of the improved SIFT method is raised more than 40% comparing with the original SIFT algorithm and the recognition rate is raised 10% even under the clutter conditions where the illumination, posture or expression are changing.

Key words: computer application, face recognition, SIFT algorithm, feature matching, fuzzy control

中图分类号: 

  • TP391
[1] Turk M A,Pentland A P. Face recognition using eigenfaces[C]//Proc IEEE Conf Computer Vision and Pattern Recognition,Maui, HI,1991: 586-591.
[2] Belhumeur P N, Hespanha J P, Kriegman D J. Eigenfaces vs. Fisherfaces: recognition using class specific linear projection[J]. IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence, 1997, 19(7): 711-720.
[3] Comon P. Independent component analysis-a new concept[J]. Signal Processing, 1994, 36(2): 287-314.
[4] 聂海涛,龙科慧,马军,等.采用改进尺度不变特征变换在多变背景下实现快速目标识别[J]. 光学精密工程,2015,23(8):2349-2356.
Nie Hai-tao, Long Ke-hui, Ma Jun,et al. Fast object recognition under multiple varying background using improved SIFT method[J]. Optics and Precision Engineering, 2015, 23(8): 2349-2356.
[5] Ahonen T, Hadid A, Pietikainen M. Face description with local binary patterns: application to face recognition[J]. IEEE Trans Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2006, 28(12): 2037-2041.
[6] Lowe D. Distinctive image features from scale-invariant keypoints,cascade filtering approach[J]. International Journal of Computer Vision, 2004, 60(2): 91-110.
[7] 聂海涛.基于图像局部特征的康复机器人目标识别方法研究[D]. 北京:中国科学院大学,2015.
Nie Hai-tao. Study of rehabilitative robtics object recognition method based on local image feature[D]. Beijing:University of Chinese Academy of Sciences, 2015.
[8] Dalal N, Triggs B. Histograms of oriented gradients for human detection[C]//IEEE Computer Society Conference on Computer Society, San Diego, USA, 2005: 886-893.
[9] Sabdi A, Hashemi H, Nader E S. On the PDF of the sum of random vectors[J]. IEEE Transaction on Communications, 2000, 48(1): 7-12.
[10] Xu W T, Hung Y S, Niranjan M, et al. Asymptotic mean and variance of Gini correlation for Bivariate normal samples[J]. IEEE Transaction on Signal Processing, 2010, 58(2): 522-534.
[11] Pappis C P, Mamdani Ehrahim H. A fuzzy logic controller for a trafc junction[J]. IEEE Transaction on Systems, Man and Cybernetics,1977, 7(10): 707-717.
[12] Chum O, Matas J. Optimal randomized RANSAC[J]. IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2008, 30(8): 1472-1482.
[13] Wang X,Tang X. Face photo-sketch synthesis and recognition[J].Trans Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2009, 31(11): 1955-1967.
[14] Georgia Tech face database[DB/OL]. [2014-04-22].http://www.anefian.com/research/face_reco.htm.
[1] 刘富,宗宇轩,康冰,张益萌,林彩霞,赵宏伟. 基于优化纹理特征的手背静脉识别系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1844-1850.
[2] 王利民,刘洋,孙铭会,李美慧. 基于Markov blanket的无约束型K阶贝叶斯集成分类模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1851-1858.
[3] 金顺福,王宝帅,郝闪闪,贾晓光,霍占强. 基于备用虚拟机同步休眠的云数据中心节能策略及性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1859-1866.
[4] 赵东,孙明玉,朱金龙,于繁华,刘光洁,陈慧灵. 结合粒子群和单纯形的改进飞蛾优化算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1867-1872.
[5] 刘恩泽,吴文福. 基于机器视觉的农作物表面多特征决策融合病变判断算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1873-1878.
[6] 欧阳丹彤, 范琪. 子句级别语境感知的开放信息抽取方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1563-1570.
[7] 刘富, 兰旭腾, 侯涛, 康冰, 刘云, 林彩霞. 基于优化k-mer频率的宏基因组聚类方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1593-1599.
[8] 桂春, 黄旺星. 基于改进的标签传播算法的网络聚类方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1600-1605.
[9] 刘元宁, 刘帅, 朱晓冬, 陈一浩, 郑少阁, 沈椿壮. 基于高斯拉普拉斯算子与自适应优化伽柏滤波的虹膜识别[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1606-1613.
[10] 车翔玖, 王利, 郭晓新. 基于多尺度特征融合的边界检测算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1621-1628.
[11] 赵宏伟, 刘宇琦, 董立岩, 王玉, 刘陪. 智能交通混合动态路径优化算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1214-1223.
[12] 黄辉, 冯西安, 魏燕, 许驰, 陈慧灵. 基于增强核极限学习机的专业选择智能系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1224-1230.
[13] 傅文博, 张杰, 陈永乐. 物联网环境下抵抗路由欺骗攻击的网络拓扑发现算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1231-1236.
[14] 曹洁, 苏哲, 李晓旭. 基于Corr-LDA模型的图像标注方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1237-1243.
[15] 侯永宏, 王利伟, 邢家明. 基于HTTP的动态自适应流媒体传输算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1244-1253.
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[1] 刘松山, 王庆年, 王伟华, 林鑫. 惯性质量对馈能悬架阻尼特性和幅频特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 557 -563 .
[2] 初亮, 王彦波, 祁富伟, 张永生. 用于制动压力精确控制的进液阀控制方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 564 -570 .
[3] 李静, 王子涵, 余春贤, 韩佐悦, 孙博华. 硬件在环试验台整车状态跟随控制系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 577 -583 .
[4] 胡兴军, 李腾飞, 王靖宇, 杨博, 郭鹏, 廖磊. 尾板对重型载货汽车尾部流场的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 595 -601 .
[5] 王同建, 陈晋市, 赵锋, 赵庆波, 刘昕晖, 袁华山. 全液压转向系统机液联合仿真及试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 607 -612 .
[6] 张春勤, 姜桂艳, 吴正言. 机动车出行者出发时间选择的影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 626 -632 .
[7] 马万经, 谢涵洲. 双停车线进口道主、预信号配时协调控制模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 633 -639 .
[8] 于德新, 仝倩, 杨兆升, 高鹏. 重大灾害条件下应急交通疏散时间预测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 654 -658 .
[9] 肖赟, 雷俊卿, 张坤, 李忠三. 多级变幅疲劳荷载下预应力混凝土梁刚度退化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 665 -670 .
[10] 肖锐, 邓宗才, 兰明章, 申臣良. 不掺硅粉的活性粉末混凝土配合比试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 671 -676 .