人脸检测技术研究及matlab实现_毕设论文

基于MATLAB的人脸识别技术研究与应用人脸识别技术是一种通过对图像或视频中的人脸进行检测、识别和验证的技术。

随着计算机视觉和人工智能领域的不断发展，人脸识别技术在各个领域得到了广泛的应用，如安防监控、人脸支付、门禁系统等。

而MATLAB作为一种强大的科学计算软件，被广泛应用于人脸识别技术的研究和开发中。

本文将探讨基于MATLAB的人脸识别技术研究与应用。

人脸识别技术概述人脸识别技术是一种生物特征识别技术，通过对人脸图像进行采集、处理和比对，实现对个体身份的自动识别。

人脸识别技术主要包括人脸检测、特征提取、特征匹配等步骤。

在MATLAB环境下，可以利用其丰富的图像处理工具箱和深度学习工具箱来实现人脸识别算法的开发和优化。

基于MATLAB的人脸检测人脸检测是人脸识别技术中的关键步骤，其目的是在图像中准确地定位出人脸区域。

在MATLAB中，可以利用Haar级联分类器、HOG特征以及深度学习方法如卷积神经网络（CNN）来实现人脸检测算法。

这些方法可以有效地提高人脸检测的准确性和鲁棒性。

基于MATLAB的人脸特征提取在进行人脸识别时，需要从人脸图像中提取出具有区分性的特征信息。

常用的人脸特征提取方法包括主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）、局部二值模式（LBP）等。

在MATLAB中，可以通过调用相应的函数或自行编写代码来实现这些特征提取算法，并对提取到的特征进行降维和优化。

基于MATLAB的人脸特征匹配在获取到人脸图像的特征表示后，需要进行特征匹配来判断两幅图像是否属于同一个人。

常用的匹配方法包括欧氏距离、余弦相似度、支持向量机（SVM）等。

在MATLAB中，可以利用其强大的数学计算功能和机器学习工具箱来实现不同的特征匹配算法，并根据具体应用场景选择合适的匹配策略。

基于MATLAB的人脸识别系统开发基于上述步骤，可以在MATLAB环境下开发完整的人脸识别系统。

该系统可以包括图像采集模块、预处理模块、特征提取模块、匹配比对模块以及结果显示模块等功能。

摘要人脸检测是当今视觉领域里非常重要和实用的研究课题，它应用于现实生活中的各个领域，如公安、金融、网络安全、物业管理以及考勤等。

基于视频的人脸检测属于动态检测，方法是先提取视频文件的帧，然后再对帧（图像）进行人脸检测，利用肤色特征的检测算法先对图像（帧）进行处理，然后建模，运用适当的算法把人脸检测出来，运用该方法完成了视频之中的的人脸检测。

本文采用MATLAB软件进行仿真，包括实现提取视频文件的帧，对输入图像检测有人脸（如果存在）的位置，大小和位姿，程序运行结果基本实现了上述功能。

关键词:人脸检测；视频检测；肤色特征Research of Face Detection and Implementation of MatlabStudent: xu wenqiang Teacher:jiang zhong zhengAbstract：Face detection is very important and practical research topic in the visual field，it is applied to many areas in our lives Such as public security, finance, network security, property management and attendance, Based on the video's face detection is dynamic detection ,The idea is to extract video file frame, then as the image face to detectionUse the skin color characteristics of the detection algorithm , first to do processing testing, Then e appropriate algorithm, the face detection out.By using this method the video to finish face detection. this paper, we also use Matlab software simulationIncluding realize The input image for face detection, Video file frame extraction then That is to make sure that there is an image input face (if present) of location, size and posture of the process.To run the program results basically achieved the functionKey Words：Face Detection；Video Detection；Skin color characteristics目次摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1论文的研究历史背景及目的 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3论文的主要内容安排 (3)2 人脸检测及其算法简介 (5)2.1人脸检测介绍 (5)2.2人脸检测的常用方法 (5)2.2.1基于特征的人脸检测方法 (5)2.2.2模块匹配法的人脸检测 (6)2.2.3基于adaboost算法的人脸检测方法 (7)3 基于视频的人脸检测研究及其实现 (8)3.1 MATLAB图像处理工具箱中的视频操作 (8)3.2提取AVI视频文件的帧 (9)3.3对图像进行肤色特征的人脸检测 (11)3.3.1色彩空间及其内容介绍 (11)3.3.2对图像进行预处理 (11)3.3.3对人脸肤色进行建模 (13)3.3.4 检测人脸区域的选定 (14)3.4图像向AVI视频文件的转换 (16)4 人脸检测在MATLAB软件下仿真实现 (18)4.1设计条件 (18)4.2设计流程 (18)4.4.1基于视频的人脸检测的总设计模块图 (18)4.4.2对图像进行人脸检测具体框图 (19)4.3人脸检测的MATLAB实现 (19)4.3.1人脸检测运行结果 (19)4.3.2人脸检测结果分析 (21)5 结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录 (25)1 绪论当前，人脸检测越来越受到大家的关注，它作为生物特征识别中一个非常重要的一个分支，已成为计算机视觉与模式识别领域中非常活跃的一个研究领域。

BI YE SHE JI（20 届）基于MATLAB的人脸识别系统设计所在学院专业班级自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月I摘要MATLAB以强大的科学计算与可视化功能、简单易用、开放式可扩展环境成为当今最优秀的科技应用软件之一，针对不同学科领域都有不同的工具箱支持，使得它在许多科学领域中成为计算机辅助设计和分析、算法研究和应用开发大的基本工具平台。

主成分分析（Principal Component Analysis ，PCA）是一种掌握事物主要矛盾的统计分析方法，它可以从多元事物中解析出主要影响因素，揭示事物的本质，简化复杂的问题。

人脸的全局表达方式是一种十分有效的人脸识别方法。

它是图像压缩中的一种最优正交变换，在数据空间找一组向量以尽可能解释数据的方差，实现数据的降维，使数据更易处理。

BP神经网络是一种单向传播的多层前向网络，是一种有导师监督学习算法。

它能够实现一种特殊的非线性映射，将输入空间变换到由输出所张成的空间，使得在输出空间的分类问题变得简单易行。

本论文首先对PCA主成分分析方法进行了阐述，然后探讨了BP神经网络的集成识别方法，最后实现了基于MATLAB的人脸识别系统。

关键词：MATLAB，人脸识别，PCA主成分分析，BP神经网络IIAbstractMATLAB with a strong scientific computing and visualization capabilities, easy to use, open and scalable environment to become one of the best scientific and technological applications, has a different toolbox support for different disciplines, making it in many fields of science in computer-aided design and analysis, algorithm research and application development tool platform.The principal component analysis (Principal Component Analysis, the PCA) is the method of statistical analysis of the principal contradiction of a grasp of things, from diverse things, it can parse out the main factors to reveal the nature of things, to simplify complex issues. The global expression of the face is a very effective method of face recognition. It is the image compression in an optimal orthogonal transform , to the extent possible, explain the variance of the data in the data space to find a set of vectors, the dimensionality reduction of the data, make data easier to handle.BP neural network is a one-way transmission of multi-layer forward network, is a mentor supervised learning algorithm. It can achieve a special kind of nonlinear mapping the input space is transformed by the output into the space, makes the classification problem in the output space becomes simple.This paper first described the PCA principal component analysis method, then discusses the integration of BP neural network identification method, the final realization of the face recognition system based on MATLAB.Keywords：MATLAB, face recognition, PCA principal component analysis, BP neural networkIII目录摘要 (II)Abstract (III)目录 (III)第一章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2国内外研究现状 (3)1.3 论文的主要任务 (4)第二章基于PCA主成分分析的人脸图像特征提取 (6)2.1经典主成分分析方法 (6)2.1.1K-L变换 (6)2.1.2PCA方法 (8)2.2特征脸法 (10)2.3本章小结 (10)第三章基于BP神经网络的人脸特征分类与识别 (12)3.1BP神经网络的算法及实现方法 (12)3.1.1基本BP神经网络的学习算法 (12)3.1.2神经网络综合优化学习训练算法 (14)3.2 BP神经网络的参数 (17)3.2.1隐含层数目的确定 (17)3.2.2选取隐含层内节点数目的方法 (18)3.2.3激活函数的选取 (19)3.3基于动态权值的BP神经网络的集成 (19)3.4集成BP神经网络的训练与识别过程 (20)3.5 本章小结 (21)第四章图像处理的MATLAB实现 (22)4.1与人脸识别相关问题的概述 (22)4.2 人脸识别的实现方法 (22)IV4.2.1 人脸图像的获取 (22)4.2.2 人脸图像预处理 (22)4.2.3 人脸表征 (24)4.2.4关于人脸检测的问题 (25)4.2.5 人脸判定 (26)4.3 本章小结 (27)第五章结论 (28)参考文献 (29)致谢 (31)附录 (32)附录一 (32)附录二 (33)附录三 (34)附录四 (37)V第一章绪论1.1研究背景人脸识别技术是一种基于生理特征的识别技术，通过计算机提取人脸特征，并根据这些特征进行身份识别和验证的一种技术。

基于MATLAB的⼈脸识别系统研究与实现毕业论⽂本科⽣毕业论⽂(设计) 题⽬：基于MATLAB的⼈脸识别系统研究与实现毕业设计（论⽂）原创性声明和使⽤授权说明原创性声明本⼈郑重承诺：所呈交的毕业设计（论⽂），是我个⼈在指导教师的指导下进⾏的研究⼯作及取得的成果。

尽我所知，除⽂中特别加以标注和致谢的地⽅外，不包含其他⼈或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历⽽使⽤过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个⼈或集体，均已在⽂中作了明确的说明并表⽰了谢意。

作者签名：⽇期：指导教师签名：⽇期：使⽤授权说明本⼈完全了解⼤学关于收集、保存、使⽤毕业设计（论⽂）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论⽂）的印刷本和电⼦版本；学校有权保存毕业设计（论⽂）的印刷本和电⼦版，并提供⽬录检索与阅览服务；学校可以采⽤影印、缩印、数字化或其它复制⼿段保存论⽂；在不以赢利为⽬的前提下，学校可以公布论⽂的部分或全部内容。

作者签名：⽇期：学位论⽂原创性声明本⼈郑重声明：所呈交的论⽂是本⼈在导师的指导下独⽴进⾏研究所取得的研究成果。

除了⽂中特别加以标注引⽤的内容外，本论⽂不包含任何其他个⼈或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本⽂的研究做出重要贡献的个⼈和集体，均已在⽂中以明确⽅式标明。

本⼈完全意识到本声明的法律后果由本⼈承担。

作者签名：⽇期：年⽉⽇学位论⽂版权使⽤授权书本学位论⽂作者完全了解学校有关保留、使⽤学位论⽂的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论⽂的复印件和电⼦版，允许论⽂被查阅和借阅。

本⼈授权⼤学可以将本学位论⽂的全部或部分内容编⼊有关数据库进⾏检索，可以采⽤影印、缩印或扫描等复制⼿段保存和汇编本学位论⽂。

涉密论⽂按学校规定处理。

作者签名：⽇期：年⽉⽇导师签名：⽇期：年⽉⽇注意事项1.设计（论⽂）的内容包括：1）封⾯（按教务处制定的标准封⾯格式制作）2）原创性声明3）中⽂摘要（300字左右）、关键词4）外⽂摘要、关键词5）⽬次页（附件不统⼀编⼊）6）论⽂主体部分：引⾔（或绪论）、正⽂、结论7）参考⽂献8）致谢9）附录（对论⽂⽀持必要时）2.论⽂字数要求：理⼯类设计（论⽂）正⽂字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），⽂科类论⽂正⽂字数不少于1.2万字。

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。

人脸识别方法的研究目录第一章绪论第一节课题背景一课题的来源------------------------------------------------------------------------------1二人脸识别技术的研究意义------------------------------------------------------------1 第二节人脸识别技术的国内外发展概况---------------------------------------------------3一国外发展概况---------------------- --------------------------------------------------2二国内发展概况---------------------------------------------------------------------------4 第二章系统的需求分析和方案选择---------------------------------------------------------5第一节可行性分析------------------------------------------------------------------------------5 一技术可行性分析------------------------------------------------------------------------5二操作可行性分析------------------------------------------------------------------------5 第二节需求分析---------------------------------------------------------------------------------6 一应用程序的功能需求分析------------------------------------------------------------6二开发环境的需求分析------------------------------------------------------------------7三运行环境的需求分析------------------------------------------------------------------7 第三节预处理方案选择------------------------------------------------------------------------7 一设计方案原则的选择------------------------------------------------------------------7二图像文件格式选择---------------------------------------------------------------------8三开发工具选择---------------------------------------------------------------------------8四算法选择分析---------------------------------------------------------------------------8 第三章系统的概要设计------------------------------------------------------------------------9第一节各模块功能简介------------------------------------------------------------------------9 第四章系统详细设计-------------------------------------------------------------------------14第一节系统整体设计简述-------------------------------------------------------------------14第二节图像处理详细设计-------------------------------------------------------------------14 一位图详细设计-------------------------------------------------------------------------14二图像点处理详细设计----------------------------------------------------------------15（二）光线补偿算法和代码实现----------------------------------------------------------16（三）图像灰度化算法和代码实现-------------------------------------------------------18（四）高斯平滑算法和代码实现----------------------------------------------------------20（五）灰度均衡算法和代码实现----------------------------------------------------------23（六）图像对比度增强算法和代码实现-------------------------------------------------25 第三节编程时的问题解决-------------------------------------------------------------------26 第五章结构设计-------------------------------------------------------------------------------28 第六章测试-------------------------------------------------------------------------------------35 第一节测试方案选择的原则----------------------------------------------------------------35 第二节测试方案-------------------------------------------------------------------------------36 结束语----------------------------------------------------------------------------------------------------------37 致谢参考文献摘要人脸识别因其在安全验证系统、信用卡验证、医学、档案管理、视频会议、人机交互、系统公安(罪犯识别等)等方面的巨大应用前景而越来越成为当前模式识别和人工智能领域的一个研究热点。

基于matlab 的人脸识别技术论文摘要：随着计算机技术的飞速发展，人脸识别技术逐渐发展壮大起来，并应用到众多领域。

人脸识别是指在人脸检测的基础上针对输入的人脸图像，通过特征提取与特征匹配，找出与人脸库中匹配的人脸图像，从而达到识别效果。

当前主要采取的人脸识别方法有：基于几何特征的方法 ，基于模板的方法和基于模型的方法。

这些方法较适合于人脸信息的验证，即待识别者是否为预先指定的对象。

不足之处在于，需要建立一个拥有庞大人脸信息的训练样本库，因此就降低了输出结果的时效性和准确性。

在应用领域中存在局限性，不适于具有庞大人脸样本训练库的身份鉴别领域。

鉴于种种不足，本文提出了一种基于可变人脸库的快速人脸识别方法，使人脸识别技术适用于更多的行业。

网络信息化时代的一大特征就是身份的数字化和隐性化,如何准确鉴定一个人的身份，保护信息安全是当今信息化时代必须解决的一个关键社会问题。

正在悄然兴起的人脸识别技术正好可以解决这一问题。

关键词：模式识别，K-L 变换，人脸识别，图像处理，matlab,图像增强，边缘检测，图像预处理，灰度直方图，特征提取1.1识别系统构成自动人脸识别系统具有如图所示的一半框架并完成相应功能的任务。

（1）人脸图像的获取：一般来说，图像的获取都是通过摄像头摄取，氮摄取的图像可以是真人，也可以是人脸的图片或者为了相对简单，可以不考虑通过摄像头来摄取头像，而是直接给定要识别的图像。

（2）人脸的检测：人脸检测的任务是判断静态图像中是否存在人脸。

若存在人脸，给出其在图像中的坐标位置，人脸区域大小等信息。

而人脸跟踪需要进一步输出所检测到的人脸位置，大小等状态随时间的连续变化情况。

（3）特征提取通过人脸特征点的检测与标定可以确定人脸图像中显著特征点的位置（如眼睛，眉毛，鼻子，嘴巴等器官），同时还可以得到这些器官及其面部轮廓的形状信息的描述。

1.人脸特征提取的算法：K-L 变换是图像压缩中的一种最优正交变换，通过它可以把人脸样本从高维空间表示转换到低维空间表示，且由低维空恢复的人脸样本和原人脸样本具有最小的均方误差，从而可用人脸样本在低维空间的变换系数作为对人脸特征的描述。

人脸识别毕业设计论文人脸识别毕业设计论文人脸识别技术是一种通过计算机对人脸图像进行分析和识别的技术。

随着科技的不断进步，人脸识别技术在各个领域得到了广泛的应用，如安全监控、人脸支付、智能手机解锁等。

本文将探讨人脸识别技术的原理、应用以及未来发展方向。

一、人脸识别技术的原理人脸识别技术的原理主要包括人脸检测、人脸特征提取和人脸匹配三个步骤。

首先，系统需要通过摄像头等设备检测到人脸区域，并将其与背景进行分离。

然后，通过特征提取算法，将人脸图像转化为数字特征向量，以便后续的比对。

最后，通过与数据库中的特征向量进行匹配，确定输入人脸的身份。

二、人脸识别技术的应用1. 安全监控领域人脸识别技术在安全监控领域发挥着重要作用。

传统的监控摄像头只能提供实时影像，但无法对监控区域进行有效的识别和分析。

而引入人脸识别技术后，监控系统可以自动识别出陌生人、犯罪嫌疑人等，并及时报警。

这种技术的应用可以大大提高安全监控的效率和准确性。

2. 人脸支付领域随着移动支付的普及，人脸支付成为一种便捷的支付方式。

通过人脸识别技术，用户可以在手机上进行人脸扫描，完成支付过程。

相比传统的密码支付方式，人脸支付更加安全和便利，无需记忆复杂的密码，同时也减少了密码被盗用的风险。

3. 智能手机解锁领域人脸识别技术也广泛应用于智能手机解锁。

用户只需将手机对准自己的脸部，系统便可通过人脸识别技术判断是否解锁。

相比传统的密码解锁方式，人脸解锁更加方便快捷，同时也提高了手机的安全性。

三、人脸识别技术的挑战与未来发展虽然人脸识别技术在各个领域取得了显著的应用效果，但仍然存在一些挑战。

首先，光线、角度、表情等因素对人脸识别的准确性有一定影响，需要进一步改进算法以提高识别率。

其次，隐私问题也是人脸识别技术面临的一大挑战。

人脸图像的采集和存储可能涉及个人隐私，需要加强数据保护和合规管理。

未来，人脸识别技术仍有很大的发展空间。

一方面，随着硬件设备的不断升级，如高清摄像头、深度摄像头等，人脸图像的采集质量将得到提高，进而提高人脸识别的准确性。

MATLAB中的人脸检测与人脸关键点定位技术人脸检测与人脸关键点定位是计算机视觉中一个重要的课题，它在许多应用领域都有着广泛的应用，如人脸识别、人机交互、表情分析等。

MATLAB作为一种非常强大的科学计算软件，也提供了丰富的工具和函数来实现这些功能。

在本文中，将探讨MATLAB中的人脸检测与人脸关键点定位技术，并介绍其原理和具体实现方式。

一、人脸检测技术人脸检测是计算机视觉中的一项基础任务，其目标是在给定的图像中准确地识别出人脸的位置。

在MATLAB中，人脸检测通常基于基于统计模型的方法，如Haar特征和级联分类器。

1. Haar特征Haar特征是一种用于物体检测的特征描述方法，它通过计算图像中不同区域的灰度差异来表示目标物体的特征。

在人脸检测中，Haar特征可以用来检测人脸的各种细节，如眼睛、鼻子、嘴巴等。

MATLAB提供了一系列函数和工具箱来计算和提取Haar特征，以及构建Haar特征分类器。

2. 级联分类器级联分类器是一种常用的目标检测方法，它通过级联多个简单的分类器来实现对复杂目标的检测。

在人脸检测中，级联分类器可以用来筛选候选区域，并排除一些不可能是人脸的区域，从而提高检测的准确率。

MATLAB中的人脸检测函数通常会使用级联分类器进行初步筛选，以减少计算量。

二、人脸关键点定位技术人脸关键点定位是在检测到人脸后，进一步定位人脸的关键特征点，如眼睛、眉毛、鼻子、嘴巴等。

在MATLAB中，人脸关键点定位主要基于形状模型和特征点回归方法。

1. 形状模型形状模型是一种用于描述人脸形状变化的数学模型，它通过学习和建模一组训练数据的形状变化，从而能够对新的输入数据进行形状预测。

在人脸关键点定位中，形状模型可以用来对给定的人脸进行局部形状的估计，从而进一步定位关键点。

MATLAB提供了一些函数和工具箱来实现形状模型的训练和预测。

2. 特征点回归特征点回归是一种常用的人脸关键点定位方法，它通过学习一个回归函数，将图像中的像素坐标映射到关键点的位置坐标。