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基于matlab程序实现人脸识别
人脸识别已经成为一个广泛被应用的技术，例如手机的解锁方式，安全系统等等。
它是一种基于人脸图像进行身份验证或身份识别的技术，也是近年来计算机视觉和模式识别领域研究的热点方向之一。
在这篇文档中，我们将介绍如何使用matlab编写一个简单的人脸识别程序。
人脸识别是什么？
人脸识别可以被定义为一个过程，旨在使用数字算法识别和验证图像或视频中
人脸身份。
在计算机科学的领域中，这项技术可以被描述为一种模式识别技术，
旨在通过在人脸图像上提取可识别特征来确定身份验证。
通俗易懂地理解，就是计算机能够识别人脸的特征，并将其与已知的数据匹配，从而确定人物身份。
人脸识别程序的开发流程
以下是本文介绍的基本程序开发流程：
1.数据集导入和预处理
2.特征提取和脸部对齐
3.模型训练和分类器设计
4.模型评估和测试
数据集导入和预处理
考虑到一个好的项目，我们需要一个良好的数据集。
在这里，我们可以使用来
自orl人脸数据集的数据。
该数据集中包含的有40个人的400幅灰度图像，每个
人有10个不同的示例。
您可以从该网站下载并使用这些数据来测试您的算法。
在这个过程中，我们需要使用matlab中的imread函数将数据读取为数字矩阵，然后将数据分为训练集和测试集。
这个过程旨在将原始的数据转换为我们算法能
够处理的数字矩阵，并将数据划分为训练集和测试集。
``` % 读取数据集 dataFolderPath =。
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。
（威海）《智能仪器》课程设计题目: MATLAB实现语音识别功能班级：学号：姓名：同组人员：任课教师：完成时间：2012/11/3目录一、设计任务及要求 (1)二、语音识别的简单介绍2.1语者识别的概念 (2)2.2特征参数的提取 (3)2.3用矢量量化聚类法生成码本 (3)2.4VQ的说话人识别 (4)三、算法程序分析3.1函数关系 (4)3.2代码说明 (5)3.2.1函数mfcc (5)3.2.2函数disteu (5)3.2.3函数vqlbg (6)3.2.4函数test (6)3.2.5函数testDB (7)3.2.6 函数train (8)3.2.7函数melfb (8)四、演示分析 (9)五、心得体会 (11)附：GUI程序代码 (12)一、设计任务及要求用MATLAB实现简单的语音识别功能；具体设计要求如下：用MATLAB 实现简单的数字1~9的语音识别功能。
二、语音识别的简单介绍基于VQ 的说话人识别系统，矢量量化起着双重作用。
在训练阶段，把每一个说话者所提取的特征参数进行分类，产生不同码字所组成的码本。
在识别(匹配)阶段，我们用VQ 方法计算平均失真测度(本系统在计算距离d 时，采用欧氏距离测度)，从而判断说话人是谁。
语音识别系统结构框图如图1所示。
图1 语音识别系统结构框图2.1语者识别的概念语者识别就是根据说话人的语音信号来判别说话人的身份。
语音是人的自然属性之一，由于说话人发音器官的生理差异以及后天形成的行为差异，每个人的语音都带有强烈的个人色彩，这就使得通过分析语音信号来识别说话人成为可能。
用语音来鉴别说话人的身份有着许多独特的优点，如语音是人的固有的特征，不会丢失或遗忘；语音信号的采集方便，系统设备成本低；利用电话网络还可实现远程客户服务等。
因此，近几年来，说话人识别越来越多的受到人们的重视。
和其他生物识别技术如指纹识别、手形识别等相比较，说话人识别不仅使用方便，而且属于非接触性，容易被用户接受，并且在已有的各种生物特征识别技术中，是唯一可以用作远程验证的识别技术。
如何在MATLAB中进行系统辨识引言：在系统辨识中，我们通常会使用数据来推导出系统的数学模型，进而对系统进行建模和预测。
MATLAB作为一种强大的数值计算和分析工具，提供了丰富的系统辨识工具包，能够帮助我们实现这一目标。
本文将介绍如何使用MATLAB进行系统辨识，包括数据预处理、模型选择、参数估计等内容。
一、数据预处理系统辨识的第一步是数据预处理，即对采集到的数据进行处理和清洗，以提高后续建模和分析的准确性。
常见的数据预处理技术包括去除异常值、平滑数据、采样率调整等。
在MATLAB中，我们可以使用一系列内置的函数和工具箱来完成这些任务。
例如，使用"findoutliers"函数可以检测并去除异常值，使用"smoothdata"函数可以平滑数据，使用"resample"函数可以进行采样率调整等。
二、模型选择在系统辨识中，我们需要选择适合的数学模型来描述系统的行为。
常用的系统模型包括线性模型、非线性模型、时变模型等。
在MATLAB中，我们可以使用"sysident"工具箱中的函数来进行模型选择。
其中最常用的方法是ARX模型和ARMAX模型。
ARX模型适用于仅包含输入和输出的线性系统辨识，而ARMAX 模型适用于包含自回归项和移动平均项的线性系统辨识。
根据实际情况和需求，选择适合的模型进行建模。
三、参数估计参数估计是系统辨识中的关键步骤，其目的是通过观测数据来估计系统模型中的参数。
在MATLAB中，我们可以使用"arx"和"armax"函数进行参数估计。
这些函数将原始观测数据作为输入，并根据选择的模型类型进行系统参数的估计。
具体的参数估计方法包括最小二乘法、极大似然法、递推最小二乘法等。
根据系统模型和实际需求，选择合适的参数估计方法进行系统参数的估计。
四、模型验证模型验证是系统辨识中的重要环节，其目的是验证建立的系统模型是否能够准确地描述观测数据。
MATLAB系统辨识工具箱学习详细教程MATLAB系统辨识工具箱是MATLAB软件中的一个工具箱，用于进行系统辨识和模型建模的分析。
该工具箱提供了多种辨识算法和工具，可以对线性和非线性系统进行辨识，并生成对应的数学模型。
下面将为您详细介绍MATLAB系统辨识工具箱的学习过程。
首先，在使用MATLAB系统辨识工具箱前，需要安装MATLAB软件并具备一定的MATLAB编程基础。
如果您还没有安装MATLAB或者对MATLAB不够熟悉，建议您先进行相关的学习和了解。
1.学习基本概念：在开始学习MATLAB系统辨识工具箱之前，需要了解一些基本概念，例如系统辨识、模型建模、参数估计等。
可以通过阅读相关的系统辨识的教材或者进行在线，对相关概念有一个基本的了解。
2.熟悉MATLAB系统辨识工具箱界面：3.数据导入：在进行系统辨识之前，首先需要准备好系统辨识所需的数据。
数据可以是实验数据或者仿真数据，可以是时域数据或者频域数据。
在系统辨识工具箱界面的“数据导入”区域，可以将数据导入到MATLAB中进行后续的辨识分析。
4.选择模型类型：在进行系统辨识之前，需要选择适合的数学模型类型。
MATLAB系统辨识工具箱提供了多种常见的模型类型，包括ARX模型、ARMAX模型、OE模型、TFE模型等。
选择合适的模型类型对辨识结果的精度和准确性有重要的影响。
5.选择辨识算法：在选择模型类型后，需要选择合适的辨识算法进行参数估计和模型建模。
MATLAB系统辨识工具箱提供了多种常用的辨识算法，例如最小二乘法、极大似然法、递推最小二乘法等。
选择合适的辨识算法也对辨识结果的精度和准确性有重要的影响。
6.进行系统辨识：在选择了合适的模型类型和辨识算法后，可以在系统辨识工具箱界面中点击“辨识”按钮，开始进行系统辨识分析。
系统辨识工具箱会根据所选的模型类型和辨识算法，对输入的数据进行参数估计和模型建模，并生成相应的辨识结果。
7.结果分析和评估：在系统辨识完成后，可以在系统辨识工具箱界面中查看辨识结果和模型质量评估。
引言21世纪是信息的社会，各种科技领域的信息大爆炸。
数字信号的数据量通常很巨大，对存储器的存储容量，通信信道的带宽及计算机的处理速度带来压力，因此必须对其进行量化压缩来紧缩数据存储容量，较快地传输各种信号,并使发信机功率降低。
矢量量化（VQ）是一种极其重要的信号压缩方法，其在语音信号处理中占有十分重要的地位，广泛应用于语音编码，语音识别，语音合成等领域。
在许多重要的课题中，VQ都起着非常重要的作用。
采用矢量量化技术对信号波形或参数进行压缩处理，可以获得非常高的效益。
VQ不仅可以压缩表示语音参数所需的数码率，而且在减少运算量方面也是非常高效的，它还能直接用于构成语音识别和说话人识别系统。
语音数字通信的两个关键部分是语音质量和传输数码率。
但这两者是矛盾的：要获得较高的语音质量，就必须使用较高的传输码率；相反，为了实现高效地压缩传输数码率，就很难得到良好的语音质量。
但是矢量量化却是一种既能得到高效压缩的数码率，又能保证语音质量的方法。
量化可以分为两大类：一类是标量量化，一类是矢量量化VQ。
标量量化是把抽样后的信号值逐个进行量化，而矢量量化是先将k个抽样值组成k 维空间中的一个矢量，然后将此矢量进行量化，它可以极大的降低数码率，优于标量量化。
各种数据都可以用矢量表示，直接对矢量进行量化，可以方便的对数据进行压缩。
矢量量化属于不可逆压缩方法，具备比特率低，解码简单，失真较小的优点。
矢量量化的发展大致可以分为两各阶段：第一阶段约为1956至1977年。
1956年steinhaus第一次系统的阐述了最佳矢量量化的问题。
1957年，在loyd的“PCM中的最小平方化”一文中给出了如何划分量化区间和如何求量化值问题的结论。
约于此同时MAX也得出同样的结果。
虽然他们谈论的都是标量量化问题，但他们的算法对后面的矢量量化的发展有着深刻的影响。
1964年，NEWMAN研究了正六边形原理。
1977年，berger的‘率失真理论’一书出版。
Train.mfunction code = train(traindir, n)% Speaker Recognition: Training Stage%% Input:% traindir : string name of directory contains all train sound files% n : number of train files in traindir%% Output:% code : trained VQ codebooks, code{i} for i-th speaker%% Note:% Sound files in traindir is supposed to be:% s1.wav, s2.wav, ..., sn.wav% Example:% >> code = train('C:\data\train\', 8);k = 16; % number of centroids requiredfor i = 1:n % train a VQ codebook for each speaker file = sprintf('%ss%d.wav', traindir, i);disp(file);[s, fs] = wavread(file);*********************************************************** MFCC.mfunction r = mfcc(s, fs)% MFCC%% Inputs: s contains the signal to analize% fs is the sampling rate of the signal%% Output: r contains the transformed signal%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Mini-Project: An automatic speaker recognition system%% Responsible: Vladan V elisavljevic% Authors: Christian Cornaz% Urs Hunkelerm = 100;n = 256;l = length(s);nbFrame = floor((l - n) / m) + 1;for i = 1:nfor j = 1:nbFrameM(i, j) = s(((j - 1) * m) + i);endendh = hamming(n);M2 = diag(h) * M;for i = 1:nbFrameframe(:,i) = fft(M2(:, i));endt = n / 2;tmax = l / fs;m = melfb(20, n, fs);n2 = 1 + floor(n / 2);z = m * abs(frame(1:n2, :)).^2;r = dct(log(z));************************************************************************* Vqlbg.mfunction r = vqlbg(d,k)% VQLBG Vector quantization using the Linde-Buzo-Gray algorithme%% Inputs: d contains training data vectors (one per column)% k is number of centroids required%% Output: r contains the result VQ codebook (k columns, one for each centroids)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Mini-Project: An automatic speaker recognition system%% Responsible: Vladan V elisavljevic% Authors: Christian Cornaz% Urs Hunkelere = .01;r = mean(d, 2);dpr = 10000;for i = 1:log2(k)r = [r*(1+e), r*(1-e)];while (1 == 1)z = disteu(d, r);[m,ind] = min(z, [], 2);t = 0;for j = 1:2^ir(:, j) = mean(d(:, find(ind == j)), 2);x = disteu(d(:, find(ind == j)), r(:, j));for q = 1:length(x)t = t + x(q);endendif (((dpr - t)/t) < e)break;elsedpr = t;endendend*****************************************************Disteu.mfunction d = disteu(x, y)% DISTEU Pairwise Euclidean distances between columns of two matrices %% Input:% x, y: Two matrices whose each column is an a vector data.%% Output:% d: Element d(i,j) will be the Euclidean distance between two % column vectors X(:,i) and Y(:,j)%% Note:% The Euclidean distance D between two vectors X and Y is:% D = sum((x-y).^2).^0.5[M, N] = size(x);[M2, P] = size(y);if (M ~= M2)error('Matrix dimensions do not match.')endd = zeros(N, P);if (N < P)copies = zeros(1,P);for n = 1:Nd(n,:) = sum((x(:, n+copies) - y) .^2, 1);endelsecopies = zeros(1,N);for p = 1:Pd(:,p) = sum((x - y(:, p+copies)) .^2, 1)';endendd = d.^0.5;*********************************Melfb.mfunction m = melfb(p, n, fs)% MELFB Determine matrix for a mel-spaced filterbank%% Inputs: p number of filters in filterbank% n length of fft% fs sample rate in Hz%% Outputs: x a (sparse) matrix containing the filterbank amplitudes% size(x) = [p, 1+floor(n/2)]%% Usage: For example, to compute the mel-scale spectrum of a% colum-vector signal s, with length n and sample rate fs:%% f = fft(s);% m = melfb(p, n, fs);% n2 = 1 + floor(n/2);% z = m * abs(f(1:n2)).^2;%% z would contain p samples of the desired mel-scale spectrum %% To plot filterbanks e.g.:%% plot(linspace(0, (12500/2), 129), melfb(20, 256, 12500)'),% title('Mel-spaced filterbank'), xlabel('Frequency (Hz)');f0 = 700 / fs;fn2 = floor(n/2);lr = log(1 + 0.5/f0) / (p+1);% convert to fft bin numbers with 0 for DC termbl = n * (f0 * (exp([0 1 p p+1] * lr) - 1));b1 = floor(bl(1)) + 1;b2 = ceil(bl(2));b3 = floor(bl(3));b4 = min(fn2, ceil(bl(4))) - 1;pf = log(1 + (b1:b4)/n/f0) / lr;fp = floor(pf);pm = pf - fp;r = [fp(b2:b4) 1+fp(1:b3)];c = [b2:b4 1:b3] + 1;v = 2 * [1-pm(b2:b4) pm(1:b3)];m = sparse(r, c, v, p, 1+fn2);***************************************************** Test.mfunction test(testdir, n, code)% Speaker Recognition: Testing Stage%% Input:% testdir : string name of directory contains all test sound files% n : number of test files in testdir% code : codebooks of all trained speakers%% Note:% Sound files in testdir is supposed to be:% s1.wav, s2.wav, ..., sn.wav%% Example:% >> test('C:\data\test\', 8, code);for k = 1:n % read test sound file of each speaker file = sprintf('%ss%d.wav', testdir, k);[s, fs] = wavread(file);v = mfcc(s, fs); % Compute MFCC'sdistmin = inf;k1 = 0;for l = 1:length(code) % each trained codebook, compute distortiond = disteu(v, code{l});dist = sum(min(d,[],2)) / size(d,1);if dist < distmindistmin = dist;k1 = l;endendmsg = sprintf('Speaker %d matches with speaker %d', k, k1);disp(msg);end。
