專利名稱：一種人臉識別軟件系統(tǒng)的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及人臉識別的領域，尤其是一種人臉識別軟件系統(tǒng)的方法。
背景技術：
生物識別技術是指通過對人體特征的數(shù)字化測量來進行鑒別的技術，包括指紋、人臉、聲音、虹膜、掌紋等特征都可以被用來進行身分識別。人臉識別技術是生物識別技術中的ー個重要課題，是目前非?；钴S的研究方向。與利用其他生物特征進行身份識別相比，人臉識別具有直接、方便、友好、非侵犯性的優(yōu)點，因而具有極其廣泛的應用前景。雖然人類能夠毫不費力地識別出人臉乃至表情，但人臉的機器識別卻是個難度極 大的課題。首先人臉是ー個三維的非剛體的不規(guī)則表面；其次，人臉會隨著年齡、健康以及表情的變化而變化；再次，在采集人臉圖像時，不同的光照，角度都會影響人臉識別地準確度。由于人類大腦對人臉識別的機制尚不可知，機器人臉識別還處于摸索與創(chuàng)新的階段，并且涉及到計算機視覺、模式識別、生理學和心理學等多方面的諸多知識。所有這些因素都是的人臉識別成為極具挑戰(zhàn)性，卻又十分具有價值的ー個課題。ー個典型的人臉識別系統(tǒng)主要包括訓練過程和識別過程。訓練過程主要完成將已知人臉進行定位、特征提取與選擇、以及分類器的設計；識別過程則完成將未知圖片進行處理，并最終識別出身份的分類和決策。其總體結構主要功能模塊包含如下幾個部分I.圖像獲取人臉圖像數(shù)據(jù)源包括運動圖像序列(視頻流)和靜止圖像。主要可以通過掃描儀，數(shù)碼照相機，攝像頭等數(shù)字輸入設備獲??；2.人臉檢測定位該模塊用來分析輸入的圖像，判斷其中是否有人臉，如果有，則找出人臉的位置，并把人臉圖像從背景圖像中分離出來；
3.圖像預處理預處理的主要作用在于盡可能的使得人臉圖像處于同一尺度和標準，最終為后續(xù)處理提供高質(zhì)量的輸入圖像。通常這部分需要完成對抽取圖像的尺度歸ー化、灰度歸ー化、降噪、去光照、白平衡等功能；4.特征提取和選擇對于處理后的人臉圖像按照某種策略抽取出用于識別的特征，將原始的臉空間映射到新的特征空間。在此步驟中，不僅注重如何提取具有良好分離性能的特征數(shù)據(jù)，還必須考慮到整體算法的魯棒性和處理效率等應用指標；5.訓練即分類器的設計。此過程主要生成可用于識別的參數(shù)。通常，在已有的樣本訓練集基礎上確定某個判定規(guī)則，使得按此規(guī)則對被識別對象進行分類所造成的錯誤識別率最小或者結果期望最大；6.識別通過比對獲得的未知人臉參數(shù)和訓練所得的參數(shù)完成人臉的分類和判別，給出識別結果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是為了克服上述中存在的問題，提供一種人臉識別軟件系統(tǒng)的方法，其使用方便、容易操作、添加效率高。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種人臉識別軟件系統(tǒng)的方法，首先進行用戶信息的采集，采集后的數(shù)據(jù)進行訓練，從而實現(xiàn)人臉識別，具體步驟如下a.系統(tǒng)框架
將系統(tǒng)分為四個子視窗，視窗一為攝像頭顯示；視窗ニ為用戶資料區(qū)；視窗三為控制面板；視窗四為用戶圖像察看區(qū)；b.系統(tǒng)功能(I)用戶管理的程序實現(xiàn)用戶管通分為三類CPersonBase、CPerson、CPersonImage,CPersonBase 用作保存所有用戶資料的類；CPerson包括用戶姓名、性別、身份、年級的基本信息；CPersonImage是對圖像進行存?。?
(2)身份識別的程序實現(xiàn)首先輸入圖像用AdaBoost方法進行檢測人臉，檢測出的圖像經(jīng)過去光照，轉換成灰階后，再做Gabor濾波，得到的Gabor基則和訓練基作比較，利用最小角度分類得到角度最小的樣本，從而取得識別出的用戶名；(3)視頻管理的程序實現(xiàn)打開/關閉攝像頭控制攝像頭開關，如果有其他程序需要使用攝像頭，可以暫時關閉本系統(tǒng)的攝像頭，放棄對攝像頭的占用。b中用戶管理是用于對數(shù)據(jù)庫內(nèi)的用戶進行管理操作，身份識別是用于對未知圖像進行識別，視頻管理是用于對攝像頭進行設置。b中身份識別具有攝像頭識別和圖片識別。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的一種人臉識別軟件系統(tǒng)的方法，界面人性化的設計，容易操作；對用戶的添加、錄入、刪除十分方便，數(shù)據(jù)庫管理效率高；在環(huán)境變化不大吋，識別率可以達到100% ;模塊化編程，可擴充性好，以后可以添加進ー步的功能。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進ー步說明。圖I是本發(fā)明的基本界面的示意圖；圖2是本發(fā)明的身份識別的流程圖；圖3是本發(fā)明添加新用戶彈出對話框的示意圖；圖4是本發(fā)明手動人臉定位對話框的示意圖；圖5是本發(fā)明身份識別的對話框的示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)在結合附圖對本發(fā)明作進ー步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。一種人臉識別軟件系統(tǒng)的方法，首先進行用戶信息的采集，采集后的數(shù)據(jù)進行訓練，從而實現(xiàn)人臉識別，具體步驟如下a.系統(tǒng)框架將系統(tǒng)分為四個子視窗，如圖I所示，視窗ー為攝像頭顯示，當攝像頭被打開以后，用戶可以在這個視窗里看到實時的攝像頭拍攝到的畫面，另外，當人臉檢測功能被打開時，檢測到的人臉會被動態(tài)地用紅色方框表示出來；視窗ニ為用戶資料區(qū)，當前數(shù)據(jù)庫中的所有用戶的姓名、性別、身份和年級都在這里顯示，用戶也可以在這里通過右鍵菜單進行添加、刪除用戶等操作；視窗三為控制面板，為方便操作，這里提供了ー些常用功能的按鈕；
視窗四為用戶圖像察看區(qū)，當用戶資料區(qū)中的某一個用戶被雙擊后，這里會顯示數(shù)據(jù)庫中該用戶的頭像資料，以供察看；b.系統(tǒng)功能(I)用戶管理的程序實現(xiàn)用戶管通分為三類CPersonBase、CPerson、CPersonImage,CPersonBase 用作保存所有用戶資料的類；CPerson包括用戶姓名、性別、身份、年級的基本信息，以及其他程序運行所需要的信息，添加用戶命令，用于將用戶的信息和圖像添加到現(xiàn)有系統(tǒng)中。首先，需要將用戶姓名和其他信息(可選)輸入系統(tǒng)。其次，系統(tǒng)將使用攝像頭進行人臉檢測。在本系統(tǒng)中，我采用了目前被廣泛采用的AdaBoost的人臉檢測算法。AdaBoost是ー種多分類器的方法，速度相對較快，效果在實際應用中非常好。每個用戶需要錄入總共5張人臉圖像。如果選擇自動人臉定位，則結束錄入后用戶添加過程即結束；如果選擇手工人臉定位，則在錄入結束后將 出現(xiàn)定位對話框，用戶可以通過定位雙眼來手工定位人臉。如果手工定位結果滿意的話，可以按確定結束添加用戶，反之則可按取消刪除當前添加的用戶。取消添加命令，可以刪除當前添加的用戶。在添加過程中，如果由于各種原因想放棄當前添加的用戶，可以使用該命令，則拍攝過程將被中指，錄入的圖片也將被刪除。刪除用戶命令，用于刪除當前數(shù)據(jù)庫內(nèi)已有的用戶的資料和照片。用戶可以通過菜單命令，在彈出的用戶列表對話框中選擇需要刪除的用戶，或者在主界面的用戶資料區(qū)中選擇用戶，并在右鍵菜單中選擇刪除用戶CPersonImage類型的變量表示，該類能夠很方便的對圖像進行存?。?2)身份識別的程序實現(xiàn)需要進行身份識別的圖像可以有兩個來源，即攝像頭即時獲取，和靜態(tài)圖片輸入，首先輸入圖像用AdaBoost方法進行檢測人臉，檢測出的圖像經(jīng)過去光照，轉換成灰階后，再做Gabor濾波，得到的Gabor基則和訓練基作比較，利用最小角度分類得到角度最小的樣本，從而取得識別出的用戶名，如圖3所示；(3)視頻管理的程序實現(xiàn)打開/關閉攝像頭控制攝像頭開關，如果有其他程序需要使用攝像頭，可以暫時關閉本系統(tǒng)的攝像頭，放棄對攝像頭的占用，當用戶需要運行其他程序，而本軟件又不能關閉的時候(比如進行訓練)，控制攝像頭的作用尤其明顯。攝像頭參數(shù)設置調(diào)用了攝像頭驅動程序里的相關DLL文件，所以不同的攝像頭會有不同的界面。這里用戶可以對攝像頭的各種功能設置進行微調(diào)。比如在一個長期不變的環(huán)境使用本系統(tǒng)時，就可以針對該環(huán)境精確地調(diào)整攝像頭的曝光，焦距等參數(shù)，使得識別性能進一步提尚。本發(fā)明的一種人臉識別軟件系統(tǒng)的方法，第一步是硬件的配置。由于人臉識別的各個功能模塊都有著比較大的運算量，所以為了系統(tǒng)的通順的運行，推薦使用主頻較高的CPU以及較大容量的內(nèi)存。又由于軟件采用了 Intel開發(fā)的OpenCV和IPLib開發(fā)包，使用Intel公司的芯片會有更好的表現(xiàn)。在開發(fā)和測試過程中，我使用的是主頻為2. 4GHz的奔騰4芯片，以及512MB內(nèi)存。同時，攝像頭也是必需的。一般市面上的攝像頭都能滿足要求，連上USB斷ロ后就可以使用。當然，更高清晰度的攝像頭也能夠在一定程度上提高系統(tǒng)的性能。第二步是用戶信息采集。當系統(tǒng)初次使用時，數(shù)據(jù)庫里面是空的，因此我們要添加用戶進去。通過單擊“添加用戶”的命令，ー個彈出框會要求輸入用戶的信息，包括姓名、性另IJ、身份和年齡。同時下方可以選擇自動人臉定位，或者手工人臉定位，默認的是自動人臉定位，即系統(tǒng)自動將人臉檢測并保存下來，不許要手動干預，效率較高(如圖4所示)。如果選擇的是自動人臉定位，則當系統(tǒng)連續(xù)錄入5張圖像以后，添加新用戶即告完成，可以在用戶資料區(qū)看到添加用戶的信息已經(jīng)出現(xiàn)。如果選擇的是手動人臉定位，則錄入完畢后還需要進行定位。定位的方法是用鼠標點出兩眼坐標，則系統(tǒng)會自動根據(jù)兩眼的坐標確定人臉的范圍。同時用戶還可以根據(jù)需要調(diào)整適當?shù)陌灼胶庵?，使得人臉的色彩更真實。?張圖像都滿意地確定了人臉范圍以后，可以通過“確定”鍵完成添加用戶的過程，若不滿意，也可以按“取消”鍵放棄本次添加，如圖5所示。第三步是訓練。單擊“開始訓練”的命令即開始，無需其他操作。當用戶數(shù)量増加吋，訓練需要的時間也會隨之增加，一般會要幾分鐘左右。最后就是人臉識別。單擊“攝像頭單幀識別”，則系統(tǒng)會自動在攝像頭中檢測人臉。如果檢測到人臉，則將該人臉圖像進行識別，并顯示出識別結果，以及對應的用戶的數(shù)據(jù)庫內(nèi)的圖像，如圖5所示，或者也可以使用“圖片識別”，則系統(tǒng)會提示打開ー個圖像文件，并 對該文件進行檢測和識別，效果與前面相同。最近進行系統(tǒng)的測試首先是訓練的過程。訓練時間在晚上，主要光源是正對臉的ー盞臺燈，亮度調(diào)整到攝像頭可以拍攝到清晰臉的狀態(tài)。分別將他們的信息和圖像錄入系統(tǒng)。訓練之后立即進行了測試，用攝像頭對每位同學進行身份識別，結果令人滿意12位同學都被正確的識別出來了，正確率為100%。然后，到第二天再上，再次進行了測試。早上的光照條件發(fā)生了變化，主要光源變?yōu)榱藦膯蝹葌让嬲杖氲淖匀还?。在這樣的條件下，測試結果并不理想，只有8為同學被成功識別，成功率67%。從最后的結果來看，在同一環(huán)境中，本系統(tǒng)的表現(xiàn)令人滿意，識別率達到100%。但是系統(tǒng)的魯棒性比較差，當光源分布改變后，識別率就會下降，主要原因是光照的改變會一定程度上改變Gabor特征，使得需要識別的人臉和訓練人臉差距擴大。以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內(nèi)，進行多祥的變更以及修改。本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權利要求范圍來確定其技術性范圍。
權利要求
1.一種人臉識別軟件系統(tǒng)的方法，首先進行用戶信息的采集，采集后的數(shù)據(jù)進行訓練，從而實現(xiàn)人臉識別，其特征是具體步驟如下 a.系統(tǒng)框架 將系統(tǒng)分為四個子視窗，視窗一為攝像頭顯示；視窗二為用戶資料區(qū)；視窗三為控制面板；視窗四為用戶圖像察看區(qū)； b.系統(tǒng)功能 (1)用戶管理的程序實現(xiàn) 用戶管理分為三類CPersonBase、CPerson、CPersonImage, CPersonBase 用作保存所有用戶資料的類；CPerson包括用戶姓名、性別、身份、年級的基本信息；CPersonImage是對圖像進行存取； (2)身份識別的程序實現(xiàn)首先輸入圖像用AdaBoost方法進行檢測人臉，檢測出的圖像經(jīng)過去光照，轉換成灰階后，再做Gabor濾波，得到的Gabor基則和訓練基作比較，利用最小角度分類得到角度最小的樣本，從而取得識別出的用戶名； (3)視頻管理的程序實現(xiàn)打開/關閉攝像頭控制攝像頭開關，如果有其他程序需要使用攝像頭，可以暫時關閉本系統(tǒng)的攝像頭，放棄對攝像頭的占用。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種人臉識別軟件系統(tǒng)的方法，其特征是b中用戶管理是用于對數(shù)據(jù)庫內(nèi)的用戶進行管理操作，身份識別是用于對未知圖像進行識別，視頻管理是用于對攝像頭進行設置。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種人臉識別軟件系統(tǒng)的方法，其特征是b中身份識別具有攝像頭識別和圖片識別。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種人臉識別軟件系統(tǒng)的方法，首先進行用戶信息的采集，采集后的數(shù)據(jù)進行訓練，從而實現(xiàn)人臉識別，具體步驟如下a.系統(tǒng)框架；b.系統(tǒng)功能(1)用戶管理的程序實現(xiàn)；(2)身份識別的程序實現(xiàn)；(3)視頻管理的程序實現(xiàn)。本發(fā)明的一種人臉識別軟件系統(tǒng)的方法，界面人性化的設計，容易操作；對用戶的添加、錄入、刪除十分方便，數(shù)據(jù)庫管理效率高；在環(huán)境變化不大時，識別率可以達到100%；模塊化編程，可擴充性好，以后可以添加進一步的功能。
文檔編號G06F9/44GK102819433SQ20121025572
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月23日 優(yōu)先權日2012年7月23日
發(fā)明者吳軍 申請人:常州藍城信息科技有限公司