利用Matlab进行人脸识别和指纹识别的基本原理

使用MATLAB进行语音识别的基本原理语音识别是一种将人类语音转化为计算机可识别文本的技术。

它可以应用在语音识别系统、智能助手等多个领域，具有广泛的应用前景。

而MATLAB是一种功能强大的数学软件工具，提供了丰富的信号处理和模式识别函数，使得它成为进行语音识别的理想选择。

本文将介绍使用MATLAB进行语音识别的基本原理。

一、语音信号预处理在进行语音识别之前，需要对语音信号进行预处理。

预处理的目的是去除噪声、降低维度以及提取特征等。

其中，常用的预处理技术包括语音信号分帧、加窗、预加重以及语音信号归一化等。

语音信号分帧是将连续的语音信号分成若干短时帧，一般选择帧长为20-40毫秒。

然后对每一帧信号进行加窗操作，常用的窗函数有矩形窗、汉宁窗等，目的是减少频谱泄漏效应。

预加重是为了解决语音信号中的频率能量分布不均的问题。

预加重的思想是在进行傅里叶变换之前对语音信号进行高通滤波，增强高频部分的能量。

语音信号归一化是为了消除语音信号能量的差异性，一般使用均方根归一化或幅度归一化等方法，使得语音信号具有相似的能量特征。

二、特征提取在预处理之后，需要进行特征提取，以便将语音信号转化为计算机可识别的形式。

常用的特征提取方法包括线性预测分析（Linear Predictive Analysis, LPC）、梅尔频率倒谱系数（Mel-frequency Cepstral Coefficients, MFCC）等。

LPC是一种基于线性预测模型的方法，它假设语音信号是由前面的语音样本线性预测后产生的。

LPC通过提取语音信号的倒谱系数以及预测误差，将语音信号转化为一组具有较低维度的特征向量。

MFCC是一种基于梅尔刻度的频谱特征提取方法。

它模拟了人耳对声音的感知机制，通过将频率轴转换为梅尔刻度，进而使用离散余弦变换将频谱分析结果转化为梅尔频率倒谱系数，得到更加稳定和鲁棒的特征。

三、模型训练与分类在特征提取之后，需要进行模型训练与分类。

基于matlab的彩色图像皮肤区域分割及人脸检测目录第一章引言 (1)第二章算法理论与实现原理 (1)2.1肤色分割理论 (1)2.2常见肤色模型比较 (2)2.2.1 区域模型 (2)2.2.2简单高斯模型 (2)2.2.3 混合高斯模型 (2)2.2.4 直方图模型 (3)2.3常见色彩空间比较 (3)2.3.1RGB .........................................................32.3.2HSV...........................................................42.3.3YcbCr........................................................4 第三章系统设计 (7)3.1建立肤色模型 (7)3.2肤色分割步骤 (8)第四章参考文献 (12)第五章心得体会 (12)第一章引言近年来,随着人工智能的快速发展，人脸识别技术逐渐成为模式识别与计算机视觉领域的一个研究热点，可用于身份认证、人员监视、图像数据库检索以及目标跟踪等场合。

第 1 页共 16 页人脸识别(Face Recognition)是将输入的人脸图像与系统已知人脸库中的模型进行比较,以确定是否存在相匹配的人脸，而人脸检测( Face Detection) 是指在输入图像中确定所存在的人脸的位置与大小，所以快速有效的人脸检测则显得至关重要，是实现人脸识别的前提和基础。

人脸检测系统要求实现对输入的可能包含人脸的图像进行处理,并输出图像中是否存在人脸以及人脸的数目、位置、尺度、位姿等参数信息。

传统的人脸检测方法大多是在亮度空间内进行,利用灰度的变化做多尺度空间的全搜索,计算量非常大、效率极低,而在人脸区域中,肤色一定是占主导地位的像素色彩值，虽然肤色因人而异,但经过研究可以发现肤色在色彩空间中的一定范围内是呈聚类特性的,特别是在排除了光照亮度和在经过变换的色彩空间中，利用肤色这一特征可以排除掉在灰度图像中的非皮肤区域，这对人脸检测起到了积极的作用。

matlab学习：⼈脸识别之LBP（LocalBinaryPattern）1.算法简介 LBP是⼀种简单，有效的纹理分类的特征提取算法。

LBP算⼦是由Ojala等⼈于1996年提出的，主要的论⽂是"Multiresolution gray-scale and rotation invariant texture classification with local binary patterns", pami, vol 24, no.7, July 2002。

LBP就是"local binary pattern"的缩写。

关于论⽂的讲解可参考链接 从纹理分析的⾓度来看，图像上某个像素点的纹理特征，⼤多数情况下是指这个点和周围像素点的关系，即这个点和它的邻域内点的关系。

从哪个⾓度对这种关系提取特征，就形成了不同种类的特征。

有了特征，就能根据纹理进⾏分类。

LBP构造了⼀种衡量⼀个像素点和它周围像素点的关系。

　 对图像中的每个像素，通过计算以其为中⼼的3*3邻域内各像素和中⼼像素的⼤⼩关系，把像素的灰度值转化为⼀个⼋位⼆进制序列。

具体计算过程如下图所⽰，对于图像的任意⼀点Ic，其LBP特征计算为，以Ic为中⼼，取与Ic相邻的8各点，按照顺时针的⽅向记为 I0,I1,...,I7；以Ic点的像素值为阈值，如果 Ii 点的像素值⼩于Ic，则 Ii 被⼆值化为0，否则为1；将⼆值化得到的0、1序列看成⼀个8位⼆进制数，将该⼆进制数转化为⼗进制就可得到Ic点处的LBP算⼦的值。

基本的LBP算⼦只局限在3*3的邻域内，对于较⼤图像⼤尺度的结构不能很好的提取需要的纹理特征，因此研究者们对LBP算⼦进⾏了扩展。

新的LBP算⼦LBP（P,R）可以计算不同半径邻域⼤⼩和不同像素点数的特征值，其中P表⽰周围像素点个数，R表⽰邻域半径，同时把原来的⽅形邻域扩展到了圆形，下图给出了四种扩展后的LBP例⼦，其中，R可以是⼩数，对于没有落到整数位置的点，根据轨道内离其最近的两个整数位置像素灰度值，利⽤双线性差值的⽅法可以计算它的灰度值。

长沙民政职业技术学院毕业实践报告 题目:基于MATLAB 勺人脸识别系统的研扌旨导老师： ______ 谭刚林 ______________________ 系 另寸： 电子信息工程系 __________________ 班 级： ______________ 电子1133 ____________学号：1119013333 1119013334 1119013335 姓 名： 刘盼符思遥樊阳辉类型:2014年5月5日基于MATLAB勺人脸识别系统的研究符思遥、刘盼、樊阳辉指导老师：谭刚林苏宏艮马勇赞【摘要】人脸检测与识别技术是计算机视觉和模式识别等学科的研究热点之一，是进行身份认证最友好直接的手段，在出入境安全检查、内容检索、证件验证、门禁系统等领域都具有十分广泛的应用前景。

多年来，人脸识别技术中的很多问题都被深入地研究，而且大量的算法已经成功应用于人脸识别。

本文在研究了人脸检测和身份识别的关键技术和相关理论的基础上，重点讨论了在光照和背景不同的条件下，彩色静止图像的人脸检测和身份识别问题，它包括基于肤色分割的人脸粗检测、基于人眼检测的几何归一化和基于二维主成分分析法(2DPCA的身份识别。

本文主要工作如下：首先对彩色图像进行光照补偿，其次通过肤色检测获得可能的脸部区域并二值化，再用形态学开闭运算对图像进行滤波处理并通过一定规则确定人脸区域，然后运用水平垂直投影定位人眼坐标以此对人脸进行几何归一化，识别部分运用2DPCA勺图像映射方法对灰度图进行特征匹配，最后输出识别结果并进行语音播报。

实验结果表明，结合肤色和面部几何特征的算法能够对人脸进行较快速和准确的定位，同时2DPCAT法运用于身份识别也能达到较高的识别率。

本毕业设计对实际应用具有一定的参考价值，该系统的操作流程和输入输出方式是以实际应用为出发点，可应用于公安机关证件验证以及日常家庭的自动门禁系统等。

【关键词】人脸检测；肤色分割；人眼检测；2DPCA特征提取1绪论 (1)1.1选题的背景 (1)1.2人脸识别系统 (2)1.3人脸识别的典型方法 (2)2基于YCbCr颜色空间的肤色分割 (3)2.1三种色彩空间 (3)2.1.1 RGB色彩空间 (3)3基于2DPCA特征提取的身份识别 (4)3.1 2DPCA算法实验结果与分析 (5)3.1.1实验用数据库 (5)3.1.2实验结果与分析 (5)3.1.3 结论 (7)4人脸检测与识别系统设计与实现 (7)4.1系统环境 (7)4.2人脸检测与识别系统框图 (7)4.3系统功能模块 (8)4.4实验结果分析 (9)5总结与展望 (10)5.1总结 (10)5.2展望 (10)参考文献 (12)1绪论1.1选题的背景近年来随着计算机技术和互联网的发展，信息技术的安全变得越来越重要，生物特征识别技术得到广泛研究与开发，如人脸识别、指纹识别、掌形识别等。

MATLAB中的人脸识别与表情分析技巧人脸识别和表情分析作为计算机视觉领域中的重要研究方向，在实际应用中有着广泛的应用。

作为计算机视觉领域的一个重要工具，MATLAB提供了丰富的功能和库，便于开发人员进行人脸识别与表情分析任务。

本文将介绍MATLAB中实现人脸识别与表情分析的一些技巧和方法。

一、人脸识别的基本原理与实现人脸识别是指通过计算机自动识别图像或视频中的人脸，核实或识别其中的个体身份。

其核心任务包括人脸检测、人脸对齐、特征提取和识别等过程。

在实际应用中，人脸识别常用于犯罪侦查、人脸门禁、人脸支付等领域。

在MATLAB中，实现人脸识别可以借助于OpenCV库。

首先，我们需要使用OpenCV的人脸检测算法来获取图像或视频中的人脸位置。

接着，通过对检测到的人脸进行对齐和预处理，将其转换为统一大小的灰度图像。

然后，利用人脸图像的特征提取算法，如主成分分析(PCA)、线性判别分析(LDA)等，将人脸图像转换为固定长度的特征向量。

最后，通过比对输入的人脸特征向量与保存的人脸数据库中的特征向量，即可进行人脸识别。

除了OpenCV库外，MATLAB还提供了自身的人脸识别库，如Computer Vision Toolbox中的vision.CascadeObjectDetector和vision.FaceRecognizer等函数，可以简化人脸检测和识别的过程。

使用这些函数，我们只需加载预训练好的人脸检测和识别模型，然后输入图像或视频，即可实现人脸识别的功能。

二、表情分析的基本原理与实现表情分析是指分析人脸图像或视频中的表情信息，识别出人脸所表现出的情绪状态，如喜、怒、哀、乐等。

表情分析在情感计算、人机交互和心理学研究等领域有着广泛的应用。

在MATLAB中，实现表情分析可以通过机器学习的方法。

首先，我们需要获取图片或视频中的人脸位置，可以借助OpenCV库或Computer Vision Toolbox提供的函数。

Matlab技术面部表情识别与情感分析近年来，随着计算机视觉和人工智能的发展，面部表情识别与情感分析成为了研究的热点。

在各个领域，包括人机交互、心理学和市场研究等，对于准确分析和理解人们的情感和表情，这项技术具有重要的应用价值。

Matlab作为一种流行的科学计算软件，具有强大的图像处理和模式识别功能，在面部表情识别与情感分析中发挥着重要的作用。

首先，面部表情识别是通过分析面部特征，包括眼睛、眉毛、嘴唇等部位的变化，来判断人的情绪状态。

Matlab提供了丰富的图像处理工具箱，可以对面部图片进行预处理、特征提取和分类。

例如，通过使用Matlab提供的Haar级联分类器，可以检测面部区域，并使用典型的图像特征，如梯度直方图、局部二值模式等，来捕捉面部表情的特征。

同时，Matlab还支持各种分类算法，如支持向量机、神经网络和决策树等，可以根据提取的面部特征进行训练和分类。

其次，情感分析是通过对文本、音频或图像等媒体数据进行分析，来推断人们的情绪状态和情感倾向。

在基于图像的情感分析中，Matlab提供了丰富的图像处理和特征提取函数。

通过对面部图片进行增强、滤波和二值化等预处理操作，可以提取出图像中的感兴趣区域，并计算出相关的纹理和颜色特征。

例如，使用Matlab的纹理特征函数可以提取出面部图片的熵、对比度和能量等纹理信息，这些信息可以反映面部表情的细微变化。

在特征提取的基础上，可以使用机器学习算法，如朴素贝叶斯和随机森林等，根据特征的统计分布和关联性来进行情感分类和分析。

此外，Matlab还提供了人脸数据库和算法库，方便研究人员进行面部表情识别和情感分析的实验。

例如，AT&T数据库和FER2013数据库提供了大量的面部表情图片和相应的标签，可以用于训练和验证算法的效果。

同时，Matlab还提供了一些开源的面部表情识别和情感分析算法，如Active Appearance Model (AAM)、Facial Action Coding System (FACS)和Convolutional Neural Network (CNN)等，这些算法可以作为研究的基准和参考。

如何使用Matlab进行人脸检测和人脸识别人脸检测和人脸识别是计算机视觉领域中的重要技术应用，可以广泛用于人脸识别系统、人脸支付、安全监控等众多领域。

本文将介绍如何使用Matlab进行人脸检测和人脸识别。

1. 背景介绍人脸检测和人脸识别技术的出现，为计算机系统实现对人脸的自动分析和识别提供了可能。

人脸检测是指从一幅图像或视频序列中确定是否存在人脸，并找出人脸的位置和大小。

而人脸识别则是在检测到的人脸图像上进行特征提取和模式匹配，以实现对人脸的身份识别。

2. 人脸检测在Matlab中，可以使用Viola-Jones算法进行人脸检测。

该算法通过构造Haar特征与Adaboost集成学习算法相结合，能够在较短的时间内实现高效的人脸检测。

具体操作如下：2.1 加载图像首先，在Matlab中加载需要进行人脸检测的图像。

可以使用imread函数进行图像加载，并将其转换为灰度图像进行处理。

例如：```Matlabimage = imread('face.jpg');gray_image = rgb2gray(image);```2.2 构建人脸检测器在Matlab中，可以使用vision.CascadeObjectDetector对象构建人脸检测器。

该对象可以通过Viola-Jones算法进行人脸检测。

具体代码如下：```MatlabfaceDetector = vision.CascadeObjectDetector();bbox = step(faceDetector, gray_image);```2.3 显示检测结果最后，可以使用insertObjectAnnotation函数将检测到的人脸位置在原始图像上标记出来。

代码示例如下：```Matlabdetected_image = insertObjectAnnotation(image, 'rectangle', bbox, 'Face');imshow(detected_image);```3. 人脸识别在Matlab中，可以使用基于人脸特征的Eigenface、Fisherface和LBPH等算法进行人脸识别。

人脸识别核心算法在检测到人脸并定位面部关键特征点之后，主要的人脸区域就可以被裁剪出来，经过预处理之后，馈入后端的识别算法。

识别算法要完成人脸特征的提取，并与库存的已知人脸进行比对，完成最终的分类。

我们在这方面的主要工作包括：∙基于LGBP的人脸识别方法问题：统计学习目前已经成为人脸识别领域的主流方法，但实践表明，基于统计学习的方法往往会存在“推广能力弱”的问题，尤其在待识别图像“属性”未知的情况下，更难以确定采用什么样的训练图像来训练人脸模型。

鉴于此，在对统计学习方法进行研究的同时，我们还考虑了非统计模式识别的一类方法。

思路：对于给定的人脸图像，LGBP方法首先将其与多个不同尺度和方向的Gabor滤波器卷积(卷积结果称为Gabor特征图谱)获得多分辨率的变换图像。

然后将每个Gabor特征图谱划分成若干互不相交的局部空间区域，对每个区域提取局部邻域像素的亮度变化模式，并在每个局部空间区域内提取这些变化模式的空间区域直方图，所有Gabor特征图谱的、所有区域的直方图串接为一高维特征直方图来编码人脸图像。

并通过直方图之间的相似度匹配技术（如直方图交运算）来实现最终的人脸识别。

在FERET四个人脸图像测试集合上与FERET97的结果对比情况见下表。

由此可见，该方法具有良好的识别性能。

而且LGBP方法具有计算速度快、无需大样本学习、推广能力强的优点。

参见ICCV2005表.LGBP方法与FERET'97最佳结果的对比情况∙基于AdaBoost的Gabor特征选择及判别分析方法问题：人脸描述是人脸识别的核心问题之一，人脸识别的研究实践表明：在人脸三维形状信息难以准确获取的条件下，从图像数据中提取多方向、多尺度的Gabor特征是一种合适的选择。

使用Gabor特征进行人脸识别的典型方法包括弹性图匹配方法（EGM）和Gabor特征判别分类法（GFC）。

EGM在实用中需要解决关键特征点的定位问题，而且其速度也很难提高；而GFC则直接对下采样的Gabor特征用PCA降维并进行判别分析，尽管这避免了精确定位关键特征点的难题，但下采样的特征维数仍然偏高，而且简单的下采样策略很可能遗漏了非常多的有用特征。

如何使用Matlab进行人脸表情识别与情感分析人类情感是复杂而广泛的。

通过表情可以传达出愤怒、快乐、悲伤等各种情感。

对于计算机来说，要理解人类表情并进行情感分析是一项具有挑战性的任务。

幸运的是，现代计算机视觉和机器学习技术的发展使我们能够利用工具如Matlab来实现人脸表情识别和情感分析。

在开始讨论如何使用Matlab进行人脸表情识别之前，有必要先了解一下人脸表情识别的背后原理。

人脸表情识别主要依赖于面部特征和模式识别算法。

Matlab提供了一系列工具和函数，帮助我们分析面部特征并应用模式识别算法。

在这里，我们将重点介绍几个重要的步骤。

第一步，人脸检测。

在进行人脸表情识别之前，我们需要先检测和定位人脸。

Matlab提供了许多人脸检测算法，如Haar级联分类器和基于特征值的方法。

这些算法可以帮助我们在图像中准确地检测到人脸。

第二步，特征提取。

提取面部特征是人脸表情识别的关键步骤之一。

在Matlab 中，我们可以使用特征提取算法如LBP（局部二值模式）和HOG（方向梯度直方图）来捕获面部的细微结构和纹理信息。

这些特征具有良好的不变性和判别性，有助于准确识别不同的表情。

第三步，分类器设计。

设计一个有效的分类器是实现准确的人脸表情识别的关键。

在Matlab中，我们可以使用机器学习算法如支持向量机（SVM）、K最近邻（KNN）和神经网络等来训练和构建分类模型。

这些算法可以根据输入的特征向量来学习和分类不同的表情。

第四步，情感分析。

除了识别表情，我们还希望能够进行情感分析，即根据表情来预测人类的情感状态。

在Matlab中，我们可以使用分类模型和情感词典来实现情感分析。

情感词典是一个包含情感标签和情感词汇的数据库，我们可以利用其中的信息来量化及预测人类的情感状态。

在实际应用中，人脸表情识别和情感分析有着广泛的应用潜力。

例如，在人机交互、情感计算和市场研究领域，人脸表情识别可以用来改善用户体验和情感交流。

情感分析则可以帮助我们了解用户的情感需求和对产品的评价。

matlab实现基于PCA的人脸识别算法实验者：guodw3一、问题描述在一个yale人脸库中，有15个人，每人有11幅图像。

要求选定每一个人的若干幅图像组成样本库，由样本库得到特征库。

再任取yale图像库的一张图片，识别它的身份。

对于一幅图像可以看作一个由像素值组成的矩阵，也可以扩展开，看成一个矢量。

如一幅N*N象素的图像可以视为长度为N2的矢量，这样就认为这幅图像是位于N2维空间中的一个点，这种图像的矢量表示就是原始的图像空间，但是这个空间仅是可以表示或者检测图像的许多个空间中的一个。

不管子空间的具体形式如何，这种方法用于图像识别的基本思想都是一样的，首先选择一个合适的子空间，图像将被投影到这个子空间上，然后利用对图像的这种投影间的某种度量来确定图像间的相似度，最常见的就是各种距离度量。

因此，本次采用PCA算法确定一个子空间，最后使用最小距离法进行识别，并用matlab实现。

二、PCA原理和人脸识别方法1）K-L变换K-L变换以原始数据的协方差矩阵的归一化正交特征矢量构成的正交矩阵作为变换矩阵，对原始数据进行正交变换，在变换域上实现数据压缩。

它具有去相关性、能量集中等特性，属于均方误差测度下，失真最小的一种变换，是最能去除原始数据之间相关性的一种变换。

PCA则是选取协方差矩阵前k个最大的特征值的特征向量构成K-L变换矩阵。

2）主成分的数目的选取保留多少个主成分取决于保留部分的累积方差在方差总和中所占百分比(即累计贡献率)，它标志着前几个主成分概括信息之多寡。

实践中，粗略规定一个百分比便可决定保留几个主成分；如果多留一个主成分，累积方差增加无几，便不再多留。

3）人脸空间建立假设一幅人脸图像包含N个像素点，它可以用一个N维向量Γ表示。

这样，训练样本库就可以用Γi（i=1，...，M）表示。

协方差矩阵C的正交特征向量就是组成人脸空间的基向量，即特征脸。

将特征值由大到小排列：λ1≥λ2≥...≥λr,其对应的特征向量为μk。

大连民族学院本科毕业设计（论文）基于MATLAB的指纹识别系统设计摘要生物识别技术已经成为身份识别和网络安全的发展技术之一,其中指纹识别技术是目前公认的安全，准确，方便的身份认证技术之一，使之成为人们研究的热点.本文主要设计一个基于matlab 的指纹识别系统。

首先主要介绍了指纹识别技术研究的背景，意义，及现状。

其次，实现了指纹识别系统，描述了指纹识别系统的基本结构,并且对指纹图像的预处理、特征提取、特征匹配这三个必要的环节的算法进行了详细地研究，在指纹图像预处理阶段，本文使用基于灰度的算法对图像进行了分割，同时，针对二值化后图像中仍存在的噪声，也进行了相应的修整处理，尽可能的为以后指纹特征的提取打好基础，从而成功地实现了对指纹数字图像的处理、特征提取、保存和匹配等功能。

最后，对指纹识别系统进行了仿真,仿真结果表明该系统可以较好的进行识别，准确率达到了95。

1％。

关键词：指纹识别;预处理;二值化；特征提取;特征匹配AbstractBiometric technology has become one of the developing technologies for identity recognition and network security。

And fingerprint identification technology is now recognized as one of the most safe, accurate and convenient authentication technologies, and it is a focus for researchers。

This paper designs a matlab—based fingerprint recognition system. The first introduces the fingerprint recognition technology research background, significance，and the status quo。

《基于MATLAB的人脸识别算法的研究》篇一一、引言人脸识别技术是近年来计算机视觉领域研究的热点之一，其应用范围广泛，包括安全监控、身份认证、人机交互等。

MATLAB作为一种强大的数学计算软件，为研究人员提供了丰富的工具和函数，使得人脸识别算法的研究和实现变得更加便捷。

本文将介绍基于MATLAB的人脸识别算法的研究，包括算法原理、实现方法、实验结果及分析等方面。

二、人脸识别算法原理人脸识别算法主要基于计算机视觉和模式识别技术，通过对人脸特征进行提取和匹配，实现身份识别。

常见的人脸识别算法包括特征提取、特征匹配等步骤。

其中，特征提取是关键步骤，需要从人脸图像中提取出有效的特征，如纹理、形状、颜色等。

特征匹配则是将提取出的特征与人脸库中的特征进行比对，找出最匹配的人脸。

三、基于MATLAB的人脸识别算法实现1. 预处理在人脸识别算法的实现中，首先需要对人脸图像进行预处理，包括灰度化、归一化、降噪等操作。

这些操作可以有效地提高图像的质量，为后续的特征提取和匹配提供更好的基础。

2. 特征提取特征提取是人脸识别算法的核心步骤之一。

在MATLAB中，可以使用各种算法进行特征提取，如主成分分析（PCA）、局部二值模式（LBP）、方向梯度直方图（HOG）等。

本文采用PCA 算法进行特征提取，通过降维的方式将高维的人脸图像数据转化为低维的特征向量。

3. 特征匹配特征匹配是将提取出的特征与人脸库中的特征进行比对的过程。

在MATLAB中，可以使用各种相似度度量方法进行特征匹配，如欧氏距离、余弦相似度等。

本文采用欧氏距离作为相似度度量方法，通过计算特征向量之间的欧氏距离来找出最匹配的人脸。

四、实验结果及分析为了验证基于MATLAB的人脸识别算法的有效性，我们进行了多组实验。

实验数据集包括ORL人脸库、Yale人脸库等。

在实验中，我们使用了不同的特征提取和匹配方法，对算法的性能进行了评估。

实验结果表明，基于PCA算法的特征提取方法和欧氏距离相似度度量方法在人脸识别中具有较好的性能。

人脸识别——特征脸方法贾东亚一、 实验目的1、学会使用PCA 主成分分析法。

2、初步了解人脸识别的特征法。

3、更熟练地掌握matlab 的使用。

二、 原理介绍1、 PCA （主成分分析法介绍）引用一个网上的例子。

假设有一份对遥控直升机操作员的调查，用x 1(i )表示飞行员i 的 飞行技能，x 2(i )表示飞行员i 喜欢飞行的程度。

通常遥控直升飞机是很难操作的，只有那些非常坚持而且真正喜欢驾驶的人才能熟练操作。

所以这两个属性x 1(i )和x 2(i )相关性是非常强的。

我们可以假设两者的关系是按正比关系变化的。

如下图里的任意找的向量u1所示，数据散布在u1两侧，有少许噪声。

现在我们有两项数据，是二维的。

那么如何将这两项变量转变为一个来描述飞行员呢由图中的点的分布可知，如果我们找到一个方向的U ，所有的数据点在U 的方向上的投影之和最大，那么该U 就能表示数据的大致走向。

而在垂直于U 的方向，各个数据点在该方向的投影相对于在U 上的投影如果足够小，那么我们可以忽略掉各数据在该方向的投影，这样我们就把二维的数据转化成了在U 方向上的一维数据。

为了将u选出来，我们先对数据进行预处理。

先求出所有数据的平均值，然后用数据与平均值的偏差代替数据本身。

然后对数据归一化以后，再代替数据本身。

而我们求最大的投影和，其实就是求各个数据点在U上的投影距离的方差最大。

而X T u 就是投影的距离。

故我们要求下式的最大值：1 m ∑(x(i)T u)2=u T(1m∑x(i)x(i)Tmi=1) mi=1u按照u是单位向量来最大化上式，就是求1m ∑x(i)x(i)Tmi=1的特征向量。

而此式是数据集的协方差矩阵。

在实际应用中，我们不止面临二维的数据。

因此不能使用几何的形式呈现，但原理也是一样。

就是找到一组相互正交的单位向量u k，然后根据贡献率考虑选择其中的部分作为考量的维数，这也就实现了数据的降维。

三、实验步骤1、将库里的400张照片分成两组。

1.色彩空间转换function [r,g]=rgb_RGB(Ori_Face)R=Ori_Face(:,:,1);G=Ori_Face(:,:,2);B=Ori_Face(:,:,3);R1=im2double(R); % 将uint8型转换成double型G1=im2double(G);B1=im2double(B);RGB=R1+G1+B1;row=size(Ori_Face,1); % 行像素column=size(Ori_Face,2); % 列像素for i=1:rowfor j=1:columnrr(i,j)=R1(i,j)/RGB(i,j);gg(i,j)=G1(i,j)/RGB(i,j);endendrrr=mean(rr);r=mean(rrr);ggg=mean(gg);g=mean(ggg);2.均值和协方差t1=imread('D:\matlab\皮肤库\1.jpg');[r1,g1]=rgb_RGB(t1); t2=imread('D:\matlab\皮肤库\2.jpg');[r2,g2]=rgb_RGB(t2); t3=imread('D:\matlab\皮肤库\3.jpg');[r3,g3]=rgb_RGB(t3); t4=imread('D:\matlab\皮肤库\4.jpg');[r4,g4]=rgb_RGB(t4); t5=imread('D:\matlab\皮肤库\5.jpg');[r5,g5]=rgb_RGB(t5); t6=imread('D:\matlab\皮肤库\6.jpg');[r6,g6]=rgb_RGB(t6); t7=imread('D:\matlab\皮肤库\7.jpg');[r7,g7]=rgb_RGB(t7); t8=imread('D:\matlab\皮肤库\8.jpg');[r8,g8]=rgb_RGB(t8);t9=imread('D:\matlab\皮肤库\9.jpg');[r9,g9]=rgb_RGB(t9);t10=imread('D:\matlab\皮肤库\10.jpg');[r10,g10]=rgb_RGB(t10);t11=imread('D:\matlab\皮肤库\11.jpg');[r11,g11]=rgb_RGB(t11);t12=imread('D:\matlab\皮肤库\12.jpg');[r12,g12]=rgb_RGB(t12);t13=imread('D:\matlab\皮肤库\13.jpg');[r13,g13]=rgb_RGB(t13);t14=imread('D:\matlab\皮肤库\14.jpg');[r14,g14]=rgb_RGB(t14);t15=imread('D:\matlab\皮肤库\15.jpg');[r15,g15]=rgb_RGB(t15);t16=imread('D:\matlab\皮肤库\16.jpg');[r16,g16]=rgb_RGB(t16);t17=imread('D:\matlab\皮肤库\17.jpg');[r17,g17]=rgb_RGB(t17);t18=imread('D:\matlab\皮肤库\18.jpg');[r18,g18]=rgb_RGB(t18);t19=imread('D:\matlab\皮肤库\19.jpg');[r19,g19]=rgb_RGB(t19);t20=imread('D:\matlab\皮肤库\20.jpg');[r20,g20]=rgb_RGB(t20);t21=imread('D:\matlab\皮肤库\21.jpg');[r21,g21]=rgb_RGB(t21);t22=imread('D:\matlab\皮肤库\22.jpg');[r22,g22]=rgb_RGB(t22);t23=imread('D:\matlab\皮肤库\23.jpg');[r23,g23]=rgb_RGB(t23);t24=imread('D:\matlab\皮肤库\24.jpg');[r24,g24]=rgb_RGB(t24);t25=imread('D:\matlab\皮肤库\25.jpg');[r25,g25]=rgb_RGB(t25);t26=imread('D:\matlab\皮肤库\26.jpg');[r26,g26]=rgb_RGB(t26);t27=imread('D:\matlab\皮肤库\27.jpg');[r27,g27]=rgb_RGB(t27);r=cat(1,r1,r2,r3,r4,r5,r6,r7,r8,r9,r10,r11,r12,r13,r14,r15,r16,r17,r18,r19,r20,r21,r22, r23,r24,r25,r26,r27);g=cat(1,g1,g2,g3,g4,g5,g6,g7,g8,g9,g10,g11,g12,g13,g14,g15,g16,g17,g18,g19,g20 ,g21,g22,g23,g24,g25,g26,g27);m=mean([r,g])n=cov([r,g])3.求质心function [xmean, ymean] = center(bw)bw=bwfill(bw,'holes');area = bwarea(bw);[m n] =size(bw);bw=double(bw);xmean =0; ymean = 0;for i=1:m,for j=1:n,xmean = xmean + j*bw(i,j);ymean = ymean + i*bw(i,j);end;end;if(area==0)xmean=0;ymean=0;elsexmean = xmean/area;ymean = ymean/area;xmean = round(xmean);ymean = round(ymean);end4. 求偏转角度function [theta] = orient(bw,xmean,ymean) [m n] =size(bw);bw=double(bw);a = 0;b = 0;c = 0;for i=1:m,for j=1:n,a = a + (j - xmean)^2 * bw(i,j);b = b + (j - xmean) * (i - ymean) * bw(i,j);c = c + (i - ymean)^2 * bw(i,j);end;b = 2 * b;theta = atan(b/(a-c))/2;theta = theta*(180/pi); % 从幅度转换到角度5. 找区域边界function [left, right, up, down] = bianjie(A)[m n] = size(A);left = -1;right = -1;up = -1;down = -1;for j=1:n,for i=1:m,if (A(i,j) ~= 0)left = j;break;end;end;if (left ~= -1) break;end;end;for j=n:-1:1,for i=1:m,if (A(i,j) ~= 0)right = j;break;end;end;if (right ~= -1) break;end;for i=1:m,for j=1:n,if (A(i,j) ~= 0)up = i;break;end;end;if (up ~= -1)break;end;end;for i=m:-1:1,for j=1:n,if (A(i,j) ~= 0)down = i;break;end;end;if (down ~= -1)break;end;end;6. 求起始坐标function newcoord = checklimit(coord,maxval) newcoord = coord;if (newcoord<1)newcoord=1;end;if (newcoord>maxval)newcoord=maxval;end;7.模板匹配function [ccorr, mfit, RectCoord] = mobanpipei(mult, frontalmodel,ly,wx,cx, cy, angle)frontalmodel=rgb2gray(frontalmodel);model_rot = imresize(frontalmodel,[ly wx],'bilinear'); % 调整模板大小model_rot = imrotate(model_rot,angle,'bilinear'); % 旋转模板[l,r,u,d] = bianjie(model_rot); % 求边界坐标bwmodel_rot=imcrop(model_rot,[l u (r-l) (d-u)]); % 选择模板人脸区域[modx,mody] =center(bwmodel_rot); % 求质心[morig, norig] = size(bwmodel_rot);% 产生一个覆盖了人脸模板的灰度图像mfit = zeros(size(mult));mfitbw = zeros(size(mult));[limy, limx] = size(mfit);% 计算原图像中人脸模板的坐标startx = cx-modx;starty = cy-mody;endx = startx + norig-1;endy = starty + morig-1;startx = checklimit(startx,limx);starty = checklimit(starty,limy);endx = checklimit(endx,limx);endy = checklimit(endy,limy);for i=starty:endy,for j=startx:endx,mfit(i,j) = model_rot(i-starty+1,j-startx+1);end;end;ccorr = corr2(mfit,mult) % 计算相关度[l,r,u,d] = bianjie(bwmodel_rot);sx = startx+l;sy = starty+u;RectCoord = [sx sy (r-1) (d-u)]; % 产生矩形坐标8.主程序clear;[fname,pname]=uigetfile({'*.jpg';'*.bmp';'*.tif';'*.gif'},'Please choose a color picture...'); % 返回打开的图片名与图片路径名[u,v]=size(fname);y=fname(v); % 图片格式代表值switch ycase 0errordlg('You Should Load Image File First...','Warning...');case{'g';'G';'p';'P';'f';'F'}; % 图片格式若是JPG/jpg、BMP/bmp、TIF/tif 或者GIF/gif，才打开I=cat(2,pname,fname);Ori_Face=imread(I);subplot(2,3,1),imshow(Ori_Face);otherwiseerrordlg('You Should Load Image File First...','Warning...');endR=Ori_Face(:,:,1);G=Ori_Face(:,:,2);B=Ori_Face(:,:,3);R1=im2double(R); % 将uint8型转换成double型处理G1=im2double(G);B1=im2double(B);RGB=R1+G1+B1;m=[ 0.4144,0.3174]; % 均值n=[0.0031,-0.0004;-0.0004,0.0003]; % 方差row=size(Ori_Face,1); % 行像素数column=size(Ori_Face,2); % 列像素数for i=1:rowfor j=1:columnif RGB(i,j)==0rr(i,j)=0;gg(i,j)=0;elserr(i,j)=R1(i,j)/RGB(i,j); % rgb归一化gg(i,j)=G1(i,j)/RGB(i,j);x=[rr(i,j),gg(i,j)];p(i,j)=exp((-0.5)*(x-m)*inv(n)*(x-m)'); % 皮肤概率服从高斯分布endendendsubplot(2,3,2);imshow(p); % 显示皮肤灰度图像low_pass=1/9*ones(3);image_low=filter2(low_pass, p); % 低通滤波去噪声subplot(2,3,3);imshow(image_low);% 自适应阀值程序previousSkin2 = zeros(i,j);changelist = [];for threshold = 0.55:-0.1:0.05two_value = zeros(i,j);two_value(find(image_low>threshold)) = 1;change = sum(sum(two_value - previousSkin2));changelist = [changelist change];previousSkin2 = two_value;end[C, I] = min(changelist);optimalThreshold = (7-I)*0.1two_value = zeros(i,j);two_value(find(image_low>optimalThreshold)) = 1; % 二值化subplot(2,3,4);imshow(two_value); % 显示二值图像frontalmodel=imread('E:\我的照片\人脸模板.jpg'); % 读入人脸模板照片FaceCoord=[];imsourcegray=rgb2gray(Ori_Face); % 将原照片转换为灰度图像[L,N]=bwlabel(two_value,8); % 标注二值图像中连接的部分,L为数据矩阵，N为颗粒的个数for i=1:N,[x,y]=find(bwlabel(two_value)==i); % 寻找矩阵中标号为i的行和列的下标bwsegment = bwselect(two_value,y,x,8); % 选择出第i个颗粒numholes = 1-bweuler(bwsegment,4); % 计算此区域的空洞数if (numholes >= 1) % 若此区域至少包含一个洞，则将其选出进行下一步运算RectCoord = -1;[m n] = size(bwsegment);[cx,cy]=center(bwsegment); % 求此区域的质心bwnohole=bwfill(bwsegment,'holes'); % 将洞封住（将灰度值赋为1）justface = uint8(double(bwnohole) .* double(imsourcegray));% 只在原照片的灰度图像中保留该候选区域angle = orient(bwsegment,cx,cy); % 求此区域的偏转角度bw = imrotate(bwsegment, angle, 'bilinear');bw = bwfill(bw,'holes');[l,r,u,d] =bianjie(bw);wx = (r - l +1); % 宽度ly = (d - u + 1); % 高度wratio = ly/wx % 高宽比if ((0.8<=wratio)&(wratio<=2))% 如果目标区域的高度/宽度比例大于0.8且小于2.0，则将其选出进行下一步运算S=ly*wx; % 计算包含此区域矩形的面积A=bwarea(bwsegment); % 计算此区域面积if (A/S>0.35)[ccorr,mfit, RectCoord] = mobanpipei(justface,frontalmodel,ly,wx, cx,cy, angle);endif (ccorr>=0.6)mfitbw=(mfit>=1);invbw = xor(mfitbw,ones(size(mfitbw)));source_with_hole = uint8(double(invbw) .* double(imsourcegray));final_image = uint8(double(source_with_hole) + double(mfit));subplot(2,3,5);imshow(final_image); % 显示覆盖了模板脸的灰度图像imsourcegray = final_image;subplot(2,3,6);imshow(Ori_Face); % 显示检测效果图end;if (RectCoord ~= -1)FaceCoord = [FaceCoord; RectCoord];endendendend% 在认为是人脸的区域画矩形[numfaces x] = size(FaceCoord);for i=1:numfaces,hd = rectangle('Position',FaceCoord(i,:));set(hd, 'edgecolor', 'y');end人脸检测是人脸识别、人机交互、智能视觉监控等工作的前提。

MATLAB技术生物特征识别MATLAB技术在生物特征识别中的应用导言：近年来，随着科技的不断进步与创新，生物特征识别技术成为了一种新的热点研究领域。

其中，MATLAB（Matrix Laboratory）作为一种强大的数学计算和数据可视化工具，在生物特征识别中发挥了重要的作用。

本文将从指纹识别、人脸识别和声纹识别等方面，探讨MATLAB技术在生物特征识别中的应用。

一、指纹识别指纹，作为人类独有的生物特征之一，一直以来就被广泛应用于个人身份识别及犯罪侦查等领域。

MATLAB技术在指纹识别中的应用可以确保高精度的特征提取和匹配。

首先，使用MATLAB进行图像处理，通过预处理步骤，如降噪、增强、细化等，将原始指纹图像转化为二进制图像。

然后，利用MATLAB提供的图像处理工具箱，进行特征点提取和匹配操作。

通过计算指纹图像中每个细节点的位置、方向和行列坐标，并利用MATLAB内置的模式识别算法，提取指纹模式，以实现对指纹图像的自动化识别。

二、人脸识别人脸识别技术是一种基于人脸生物特征进行身份验证的方法，广泛应用于安全领域、智能监控系统以及人机交互等各个领域。

MATLAB技术在人脸识别中的应用主要包括图像处理和模式识别两个方面。

首先，通过MATLAB图像处理工具箱中的人脸检测算法，对图像进行预处理，提取出人脸区域。

随后，利用MATLAB的特征提取工具，例如主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）等算法，将人脸图像中的独特特征进行提取和描述。

最后，通过使用MATLAB内置的模式识别算法，如支持向量机（SVM）、人工神经网络（ANN）等，进行人脸识别。

三、声纹识别声纹识别技术是一种基于人声谱图的生物特征识别方法，能够将个体的声音特征与录音中的声音进行匹配，实现身份验证。

MATLAB技术在声纹识别中的应用包括声音信号的数字化、特征提取和模式识别等方面。

首先，要通过MATLAB的信号处理工具箱，将声音信号进行分析和预处理，提取出其中的谱特征、共振峰等信息。

在Matlab中实现计算机视觉算法的基本原理与实践计算机视觉是一门研究如何使计算机“看”的技术，它的应用广泛，从自动驾驶到人脸识别，都离不开计算机视觉算法的支持。

Matlab作为一种强大的科学计算软件，为我们提供了实现计算机视觉算法的快捷途径。

在本文中，我们将探讨在Matlab中实现计算机视觉算法的基本原理与实践。

一、图像处理与计算机视觉图像处理是计算机视觉的基础，它旨在通过对图像进行一系列操作，提取出我们所关注的信息。

在Matlab中，我们可以使用Image Processing Toolbox来进行图像处理。

它提供了一系列的函数和工具，如图像滤波、边缘检测、图像分割等，使我们能够轻松地处理图像。

在实践中，我们通常会遇到一些常见的图像处理任务。

例如，图像的模糊可以通过使用高斯滤波器来实现。

我们可以使用Matlab提供的fspecial函数来创建高斯滤波器，并使用imfilter函数将其应用于图像。

另一个常见任务是边缘检测，可以使用Sobel算子或Canny算子来检测图像的边缘。

Matlab提供了edge函数来实现边缘检测，我们只需要指定合适的算子作为参数即可。

计算机视觉不仅仅是图像处理，它还涉及到对图像进行分析和理解。

在Matlab 中，我们可以使用Computer Vision Toolbox来实现计算机视觉算法。

该工具箱提供了一系列函数和工具，如特征检测、目标检测、图像配准等，以帮助我们理解图像中的内容。

二、计算机视觉算法的实践计算机视觉算法的实践通常分为几个步骤：图像获取、图像预处理、特征提取、特征匹配和目标识别。

在本节中，我们将以人脸识别为例，介绍这些步骤在Matlab中的实现。

首先，我们需要获取图像。

在Matlab中，我们可以使用VideoReader函数来读取视频或图像序列，也可以使用imread函数来读取单张图像。

接下来，我们对图像进行预处理，以提高后续处理的效果。

预处理操作可以包括调整亮度和对比度、裁剪图像、去除噪声等。

xx大学厦门工学院本科生毕业设计（论文）题目：基于MATLAB的指纹识别系统姓名： xx学号：系别：电子信息系专业：通信工程年级：级指导教师： xxx2015 年 4 月 7 日xx大学厦门工学院毕业设计（论文）独创性声明本毕业设计（论文）是我个人在导师指导下完成的。

文中引用他人研究成果的部分已在标注中说明；其他同志对本设计（论文）的启发和贡献均已在谢辞中体现；其它内容及成果为本人独立完成。

特此声明。

论文作者签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解xx大学厦门工学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学院有权保留送交论文的印刷本、复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅；学院可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存论文。

保密的论文在解密后应遵守此规定。

论文作者签名：指导教师签名：日期：基于MATLAB的指纹识别系统摘要随着科技的不断发展，基于指纹所具有的普遍性，唯一性和不变性，以及指纹识别系统开发具有很高的可行性和实用性，使得它成为目前世界上最流行、也是最可靠的个人身份认证技术之一。

本文主要介绍了指纹识别技术的发展和世界上指纹识别系统的研究应用现状，分别阐述了指纹系统的必要性和意义。

以数字图像处理伟基础，分别研究了指纹识别的原理和方法，将Matlab作为仿真工具。

本文主要通过Matlab对指纹图像进行三方面的处理，分别是：图像预处理、指纹特征提取和指纹特征匹配。

图像预处理主要包括四个步骤：图像分割、二值化、细化。

对指纹预处理的主要原因是，可以去除原图像的冗余部分，以便后续的识别系统进行识别；指纹特征提取主要是提取指纹图像细化后的端点和分叉点；指纹特征匹配是通过两个指纹的图像进行特征点比较，来确定是否是统一手指的指纹图。

本文中有给出相应模块的Matlab程序及处理的结果。

通过实验结果可得，用Matlab 来实现指纹识别系统的设计是可行的。

关键词：Matlab，指纹识别，特征提取，特征匹配xx大学厦门工学院毕业设计（论文）Design and Implement of Web Chat System Base on AjaxAbstractWith the development of science and technology,Based on the fingerprint has universality, uniqueness and invariance, as well as the development of fingerprint identification system has feasibility and practicability is very high, making it one of the most popular personal identity authentication technology, the world is the most reliable at present.This paper mainly introduces the present situation of research and application of fingerprint identification technology and the development of the fingerprint identification system, illustrates the necessity and significance of fingerprint system. Based on digital image processing of Wei, the principle and method of fingerprint recognition are studied, the Matlab as a simulation tool.This paper mainly through the Matlab process, the three aspects of the fingerprint image, respectively is: image preprocessing, fingerprint feature extraction and fingerprint. Image preprocessing includes four steps: image segmentation, binarization, thinning two. The main reason for the fingerprint image preprocessing is to remove redundant parts of the original image, so that the recognition system for the follow-up identification; fingerprint feature extraction is to extract the fingerprint image thinning after endpoint and bifurcation point; fingerprint feature matching is carried out by comparing the image feature points of two fingerprints, to determine whether the fingerprint map integration finger.Matlab program and gives the corresponding module of the result in this paper. Through the experiment we can see the results, using Matlab to achieve the design of fingerprint identification system is feasible.Key Words: Matlab, Fingerprint identification,Feature extraction,Feature matching目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究意义 (2)1.3 研究内容 (3)1.4 论文组织 (3)第2章 Web版聊天系统的设计 (4)2.1 功能设计 (4)2.2 概要设计 (4)2.3详细设计 (10)2.3.1用户界面逻辑设计.............................. 错误!未定义书签。