人脸识别研究综述(06模式识别与人工智能).pdf

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1、万方数据第19卷第1期2006年2月模式识别与人工智能PR&AIV01．19No．iFeb2006人脸识别研究综述*李武军王崇骏张炜陈世福(南京大学计算机软件新技术国家重点实验室南京210093)摘要人脸识别已成为多个学科领域的研究热点之一．本文对人脸识别的发展历史、研究现状进行了综述，系统地对目前主流人脸识别方法进行了分类．针对人脸识别面临的挑战，着重对近几年来在光照和姿态变化处理方面的研究进展进行了详细论述。并对未来人脸识别的发展方向进行了展望．●关键词人脸识别，人脸检测，模式识别中图法分类号TP391ASurveyofFaceRecognitionI．IWu—Jun，WANG

2、Chong—Jun，ZHANGWei，CHENShi—Fu(NationalLaboratoryforNovelSoftwareTechnology，NanjingUniversity，Nanjing210093)ABSTRACTDuetovariousapplicationsintheareasofpatternrecognition，imageprocessing，computervision，cognitivescienceetc．，facerecognitionhasdrawnmuchattentioninrecentyears．Thispaperpresentsanup—

3、to—datesurveyonthehistoryandstate—of—the—artfacerecognitionresearch，systematicallyclassifyingfacerecognitionmethodsintoseveralcategories．Furthermore，thispaperexpatiatesontheevolutionoftherecentalgorithmswhichareusedtodealwiththeilluminationvariationproblemandtheposevariationproblem．Inaddition，

4、severalmajorissuesforfurtherexplorationarealsopointedoutattheendofthispaper．KeyWordsFaceRecognition，FaceDetection，PatternRecognition1引言人脸识别是近年来模式识别、图像处理、机器视觉、神经网络以及认知科学等领域研究的热点课题之一．所谓人脸识别，是指给定一个场景的静态图像或动态视频，利用存储有若干已知身份的人脸图像的数据库验证和鉴别场景中单个或者多个人的身份Ⅲ．人脸识别按照人脸信息的来源可以分为两*国家自然科学基金(No．60273033)、江苏省自然科

5、学基金(No．BK2004079)资助项目收稿日期：2004-06-30；修回日期：2005—04—14作者简介李武军，男，1980年生，硕士研究生，主要研究方向为图像处理、模式识别和机器学习．E—mail：li_wujun@hotmail．COrn．王崇骏，男，1975年生，讲师，博士，主要研究方向为模式识别、智能系统应用和分布式人工智能．张炜，男，1980年生，硕士研究生，主要研究方向为模式识别与人工智能．陈世福，男，1938年生，教授，博士生导师，主要研究方向为分布式人工智能、大型知识库和数据库、图像处理．万方数据1期李武军等：人脸识别研究综述类[1]：基于静态人脸图像的识别

6、和基于包含入脸的动态视频信息的识别．因为动态视频信息并不能明显提高人脸识别的性能[2]，因此本文只研究基于静态人脸图像的识别．作为生物特征识别的一个重要方面，人脸识别在档案管理系统、安全验证系统、信用卡验证、公安系统的罪犯身份识别、银行和海关的监控、人机交互等领域具有广阔的应用前景．与指纹识别、视网膜识别、虹膜识别等技术相比，人脸识别技术在数据采集方面手续比较简单，使用者更容易接受．人脸作为生物特征，虽然唯一性比指纹和虹膜要差(基于人脸的识别系统识别率的上限是由同卵双胞胎的出生率决定的[3])，在高安全性要求的系统中只能作为辅助手段．然而，对于一般安全性要求的身份验证和鉴别系统，人

7、脸识别技术已经足够应用了．虽然人类在婴幼儿时期已经具有了识别人脸的能力，但建造一个自动、高识别率的计算机人脸识别系统并非易事，有许多困难仍然没有得到解决．这些困难主要表现在：人脸是一个三维非刚性物体，表情、姿态、光源的不同使得同一个人的图像千变万化；人脸会随着年龄的增长而变化；眼镜、发型、胡须等对人脸图像存在影响．由美国国防部组织的FE-RET测试[43表明，当光照条件和人脸姿态发生变化后(例如人脸在深度方向发生偏转)，人脸识别系统的识别率会出现严重的下降．人脸识别研