⑴ 基於深度卷積神經網路進行人臉識別的原理是什麼
本質上是模式識別,把現實的東西抽象成計算機能夠理解的數字。
如果一個圖片是256色的,那麼圖像的每一個像素點,都是0到255中間的一個值,這樣你可以把一個圖像轉換成一個矩陣。
如何去識別這個矩陣中的模式?用一個相對來講很小的矩陣在這個大的矩陣中從左到右,從上到下掃一遍,每一個小矩陣區塊內,你可以統計0到255每種顏色出現的次數,以此來表達這一個區塊的特徵。這樣通過這一次「掃描」,你得到了另一個由很多小矩陣區塊特徵組成的矩陣。
這一個矩陣比原始的矩陣要小吧?那就對了!
然後對這個小一點的矩陣,再進行一次上面的步驟,進行一次特徵「濃縮」,用另一個意思來講,就是把它抽象化。
最後經過很多次的抽象化,你會將原始的矩陣變成一個 1 維乘 1 維的矩陣,這就是一個數字。
而不同的圖片,比如一個貓,或者一個狗,一個熊,它們最後得到的這個數字會不同。於是你把一個貓,一個狗,一個熊都抽象成了一個數字,比如 0.34, 0.75, 0.23,這就達到讓計算機來直接辨別的目的了。
人臉,表情,年齡,這些原理都是類似的,只是初始的樣本數量會很大,最終都是通過矩陣將具體的圖像抽象成了數字,因為計算機只認識數字。
但是抽象的函數,會有所不同,達到的效果也會不同。
⑵ 人臉識別系統的工作原理是什麼
當今社會,人臉識別系統已經是遍地可見。不論是進出辦公樓的門禁,還是乘坐地鐵時可以刷臉乘坐。人臉識別系統大大的提高了通行的效率,是一項很先進的技術。公眾一直以來好奇人臉識別系統的工作原理,認為這是一項黑科技。但其實認真說起來,他也只是數學運算的概率問題。人臉識別系統的工作原理主要有以下這幾部分組成。
一、深度學習模型。
人臉識別系統當中的核心和靈魂部分就是深度學習的神經網路模型。所謂神經網路模型其實就是一個運算器,在這個運算器當中,我們可以把它看作一個黑盒子,其中存儲著很多的參數,這些參數是可以自動調整的。這個學習模型主要用來進行訓練,訓練的目的就是能夠達到一個人的兩張照片輸入之後,它的輸出結果概率無限接近1。
人臉識別系統是近些年來深度學習和計算機科學發展的集大成者,其原理很復雜。
⑶ 人臉識別身份系統的工作原理是什麼
⑷ 人臉識別技術利用的是什麼原理
人臉識別,特指利用分析比較人臉視覺特徵信息進行身份鑒別的計算機技術。人臉識別是一項熱門的計算機技術研究領域,人臉追蹤偵測,自動調整影像放大,夜間紅外偵測,自動調整曝光強度;它屬於生物特徵識別技術,是對生物體(一般特指人)本身的生物特徵來區分生物體個體。
人臉識別技術包含三個部分:(1)人臉檢測面貌檢測是指在動態的場景與復雜的背景中判斷是否存在面像,並分離出這種面像。一般有下列幾種方法:①參考模板法首先設計一個或數個標准人臉的模板,然後計算測試採集的樣品與標准模板之間的匹配程度,並通過閾值來判斷是否存在人臉;②人臉規則法由於人臉具有一定的結構分布特徵,所謂人臉規則的方法即提取這些特徵生成相應的規則以判斷測試樣品是否包含人臉③樣品學習這種方法即採用模式識別中人工神經網路的方法,即通過對面像樣品集和非面像樣品集的學習產生分類器④膚色模型法這種方法是依據面貌膚色在色彩空間中分布相對集中的規律來進行檢測。⑤特徵子臉法這種方法是將所有面像集合視為一個面像子空間,並基於檢測樣品與其在子孔間的投影之間的距離判斷是否存在面像。值得提出的是,上述5種方法在實際檢測系統中也可綜合採用。(2)人臉跟蹤面貌跟蹤是指對被檢測到的面貌進行動態目標跟蹤。具體採用基於模型的方法或基於運動與模型相結合的方法。此外,利用膚色模型跟蹤也不失為一種簡單而有效的手段。(3)人臉比對面貌比對是對被檢測到的面貌像進行身份確認或在面像庫中進行目標搜索。這實際上就是說,將采樣到的面像與庫存的面像依次進行比對,並找出最佳的匹配對象。所以,面像的描述決定了面像識別的具體方法與性能。目前主要採用特徵向量與面紋模板兩種描述方法:①特徵向量法該方法是先確定眼虹膜、鼻翼、嘴角等面像五官輪廓的大小、位置、距離等屬性,然後再計算出它們的幾何特徵量,而這些特徵量形成一描述該面像的特徵向量。②面紋模板法該方法是在庫中存貯若干標准面像模板或面像器官模板,在進行比對時,將采樣面像所有象素與庫中所有模板採用歸一化相關量度量進行匹配。此外,還有採用模式識別的自相關網路或特徵與模板相結合的方法。人臉識別技術的核心實際為「局部人體特徵分析」和「圖形/神經識別演算法。」這種演算法是利用人體面部各器官及特徵部位的方法。如對應幾何關系多數據形成識別參數與資料庫中所有的原始參數進行比較、判斷與確認。一般要求判斷時間低於1秒。
⑸ opencv的人臉識別基於什麼特徵
基於幾何特徵的人臉識別方法
基於特徵的方法是一種自下而上的人臉檢測方法,由於人眼可以將人臉在不此研究人員認為有一個潛在的假設:人臉或人臉的部件可能具有在各種條件下都不會改變的特徵或屬性,如形狀、膚色、紋理、邊緣信息等。基於特徵的方法的目標就是尋找上述這些不變特徵,並利用這些特徵來定位入臉。這類方法在特定的環境下非常有效且檢測速度較高,對人臉姿態、表情、旋轉都不敏感。但是由於人臉部件的提取通常都藉助於邊緣運算元,因此,這類方法對圖像質量要求較高,對光照和背景等有較高的要求,因為光照、噪音、陰影都極有可能破壞人臉部件的邊緣,從而影響演算法的有效性。
模板匹配演算法首先需要人TN作標准模板(固定模板)或將模板先行參數化(可變模板),然後在檢測人臉時,計算輸入圖像與模板之間的相關值,這個相關值通常都是獨立計算臉部輪廓、眼睛、鼻子和嘴各自的匹配程度後得出的綜合描述,最後再根據相關值和預先設定的閾值來確定圖像中是否存在人臉。基於可變模板的人臉檢測演算法比固定模板演算法檢測效果要好很多,但是它仍不能有效地處理人臉尺度、姿態和形狀等方面的變化。
基於外觀形狀的方法並不對輸入圖像進行復雜的預處理,也不需要人工的對人臉特徵進行分析或是抽取模板,而是通過使用特定的方法(如主成分分析方法(PCA)、支持向量機(SVM)、神經網路方法(ANN)等)對大量的人臉和非人臉樣本組成的訓練集(一般為了保證訓練得到的檢測器精度,非人臉樣本集的容量要為人臉樣本集的兩倍以上)進行學習,再將學習而成的模板或者說分類器用於人臉檢測。因此,這也是j種自下而上的方法。這種方法的優點是利用強大的機器學習演算法快速穩定地實現了很好的檢測結果,並且該方法在復雜背景下,多姿態的人臉圖像中也能得到有效的檢測結果。但是這種方法通常需要遍歷整個圖片才能得到檢測結果,並且在訓練過程中需要大量的人臉與非人臉樣本,以及較長的訓練時間。近幾年來,針對該方法的人臉檢測研究相對比較活躍。
基於代數特徵的人臉識別方法
在基於代數特徵的人臉識別中,每一幅人臉圖像被看成是以像素點灰度為元素的矩陣,用反映某些性質的數據特徵來表示人臉的特徵。 設人臉圖像 ) , ( y x I 為二維 N M × 灰度圖像,同樣可以看成是 N M n × = 維列向量,可視為 N M × 維空間中的一個點。但這樣的一個空間中,並不是空間中的每一部分都包含有價值的信息,故一般情況下,需要通過某種變換,將如此巨大的空間中的這些點映射到一個維數較低的空間中去。然後利用對圖像投影間的某種度量來確定圖像間的相似度,最常見的就是各種距離度量。 在基於代數特徵的人臉識別方法中,主成分分析法(PCA)和Fisher 線性判別分析(LDA)是研究最多的方法。本章簡要介紹介紹了PCA。
完整的PCA(PrincipalComponentAnalysis)人臉識別的應用包括四個步驟:人臉圖像預處理;讀入人臉庫,訓練形成特徵子空間;把訓練圖像和測試圖像投影的上一步驟中得到的子空間上;選擇一定的距離函數進行識別。詳細描述如下:
4.1讀入人臉庫
一歸一化人臉庫後,將庫中的每個人選擇一定數量的圖像構成訓練集,設歸一化後的圖像是n×n,按列相連就構成n2維矢量,可視為n2維空間中的一個點,可以通過K-L變換用一個低維子空間描述這個圖像。
4.2計算K.L變換的生成矩陣
訓練樣本集的總體散布矩陣為產生矩陣,即
或者寫成:
式中xi為第i個訓練樣本的圖像向量,|l為訓練樣本的均值向量,M為訓練樣本的總數。為了求n2×n2維矩陣∑的特徵值和正交歸一化的特徵向量,要直接計算的話,計算量太大,由此引入奇異值分解定理來解決維數過高的問題。
4.3利用奇異值分解(AVD)定理計算圖像的特徵值和特徵向量
設A是一個秩為r的行n×r維矩陣,則存在兩個正交矩陣和對角陣:
其中凡則這兩個正交矩陣和對角矩陣滿足下式:
其中為矩陣的非零特徵值,
4.4 把訓練圖像和測試圖像投影到特徵空間每一副人臉圖像向特徵臉子空間投影,得到一組坐標系數,就對應於子空間中的一個點。同樣,子空間中的任一點也對應於~副圖像。這組系數便可作為人臉識別的依據,也就是這張人臉圖像的特徵臉特徵。也就是說任何一幅人臉圖像都可以表示為這組特徵臉的線性組合,各個加權系數就是K.L變換的展開系數,可以作為圖像的識別特徵,表明了該圖像在子空間的位置,也就是向量
可用於人臉檢測,如果它大於某個閾值,可以認為f是人臉圖像,否則就認為不是。這樣原來的人臉圖象識別問題就轉化為依據子空間的訓練樣本點進行分類的問題。
基於連接機制的人臉識別方法
基於連接機制的識別方法的代表性有神經網路和彈性匹配法。
神經網路(ANN)在人工智慧領域近年來是一個研究熱門,基於神經網路技術來進行人臉特徵提取和特徵識別是一個積極的研究方向。神經網路通過大量簡單神經元互聯來構成復雜系統,在人臉識別中取得了較好的效果,特別是正面人臉圖像。常用的神經網路有:BP網路、卷積網路、徑向基函數網路、自組織網路以及模糊神經網路等n¨。BP網路的運算量較小耗時也短,它的自適應功能使系統的魯棒性增強。神經網路用於人臉識別,相比較其他方法,其可以獲得識別規則的隱性表達,缺點是訓練時間長、運算量大、收斂速度慢且容易陷入局部極小點等。Gutta等人結合RBF與樹型分類器的混合分類器模型來進行人臉識別乜螂1。Lin等人採用虛擬樣本進行強化和反強化學習,採用模塊化的網路結構網路的學習加快,實現了基於概率決策的神經網路方法獲得了較理想結果,。此種方法能較好的應用於人臉檢測和識別的各步驟中。彈性匹配法採用屬性拓撲圖代表人臉,拓撲圖的每個頂點包含一個特徵向量,以此來記錄人臉在該頂點位置周圍的特徵信息¨引。拓撲圖的頂點是採用小波變換特徵,對光線、角度和尺寸都具有一定的適應性,且能適應表情和視角的變化,其在理論上改進了特徵臉演算法的一些缺點。
基於三維數據的人臉識別方法
一個完整的人臉識別系統包括人臉面部數據的獲取、數據分析處理和最終結果輸出三個部分。圖2-1 顯示了三維人臉識別的基本步驟:1 、通過三維數據採集設備獲得人臉面部的三維形狀信息;2 、對獲取的三維數據進行平滑去噪和提取面部區域等預處理;3 、從三維數據中提取人臉面部特徵,通過與人臉庫中的數據進行比對;4 、用分類器做分類判別,輸出最後決策結果。
基於三維數據的方法的代表性是基於模型合成的方法和基於曲率的方法。
基於模型合成的方法,它的基本思想為:輸入人臉圖像的二維的,用某種技術恢復(或部分恢復)人臉的三維信息,再重新合成指定條件下的人臉圖像。典型代表是3D可變形模型和基於形狀恢復的3D增強人臉識別演算法。3D可變形模型首先通過200個高精度的3D人臉模型構建一個可變形的3D人臉模型,用這個模型來對給定的人臉圖像擬合,獲得一組特定的參數,再合成任何姿態和光照的人臉圖像n卜捌。基於形狀恢復的3D增強人臉識別演算法是利用通用的3D人臉模型合成新的人臉圖像,合成過程改變了一定的姿態與光源情況。
曲率是最基本的表達曲面信息的局部特徵,因而最早用來處理3D人臉識別問題的是人臉曲面的曲率。Lee禾lJ用平均曲率和高斯曲率值,將人臉深度圖中凸的區域分割出來。
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⑹ 人臉識別系統,究竟是怎麼識別的
通常人臉識別系統由前端人臉捕獲採集子系統,網路傳輸子系統和後端分析管理子系統組成,前端人臉採集設備負責人臉圖像的採集,包括人臉照片和視頻流,網路傳輸子系統負責數據,圖片和視頻流的傳輸和交換,後端分析應用平台收到前端收集的人臉圖像後,將進行收集,處理,存儲,應用,管理和共享相關數據。
在這種流行病的影響下,口罩沒有“密封”面部識別技術。取而代之的是,越來越多的科技公司突破了戴口罩的人臉識別問題,並且人臉識別的准確性得到了提高,依靠物聯網和人工智慧等高科技的迅猛發展,人臉識別應用場景將越來越廣泛,技術創新的一小步是人類幸福的一大步,展望未來,人臉識別技術將在商業,政府和社會的各種應用領域中發揮更大的作用,並使全人類受益。