SVM分类器-人脸识别专题报告.doc

SVM分类器-人脸识别专题报告
摘要:本次试验报告,介绍了人脸识别方法分类器的设计并进行人脸识别。主要是设计SVM分类器,并用来进行人脸分类识别,并对分类器实验结果做出分析。实验主要步骤:首先对图像预处理,转换成向量,再通过PCA算法对ORL人脸数据库图像进行降维特征提取,运用SVM工具箱对数据进行训练,再利用SVM分类方法对特征向量进行分类识别,寻找和待识别图片最为接近的训练样本第一张图片。最后在matlab上进行实验仿真,分析实验结果。
关键字:最近邻法、PCA算法、多类SVM、人脸识别

人脸识别是模式识别的一个发展方向和重要应用,人脸检测和识别在安全识别、身份鉴定、以及公安部门的稽查活动中有重要作用。本文主要使用PCA算法、多类SVM训练和SVM分类器设计人脸识别算法。从ORL人脸图像数据库中,构建自建人脸训练数据库和测试数据库,采用K-L变换进行特征脸提取,并实现人脸识别。通过K-L变换在人脸识别中的应用,加深对所学内容的理解和认识,进一步加深理解模式识别的算法。
人脸识别系统
完整的人脸识别系统至少包括两个主要环节。首先在输入图像中找到人脸的位置即人脸检测,将人脸从背景中检测出来;其次,将检测到的人脸图像进行预处理、特征提取和识别。如下图1所示:
分类判决
特征提取
训练样本
预处理
PCA
投影
多类SVM训练
特征提取
测试样本
预处理
图 1
人脸识别系统虽然有诱人的应用前景,但是在现实中却还没有开始大规模的使用。目前,国内外多所大学和研究机构已研制出一些较好的人脸识别原型系统,一些较成熟的商业人脸识别系统也已投入应用,但从技术的角度来看,大样本集、非可控条件下的稳健识别技术仍不成熟,用计算机自动进行人脸的定位和识别十分困难,目前的识别效果(正确率,速度)不如其他的生物识别技术,如指纹识别,视网膜识别等等。人们在日常生活中就进行了大量的人脸定位和识别工作,当然全部是由人的视觉系统和大脑“自动”进行的。目前还不清楚人的视觉系统和大脑的工作原理,因此这项人可以轻而易举完成的任务,牵涉到模式识别、图象处理及生理、心理学等方面的诸多知识,对于目前还只会死板地执行程序指令的计算机来说却是极端困难。

PCA算法
主成分分析(ponent 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。计算主成分的目的是将高纬数据投影到较低维空间。给定n个变量的m个观察值,形成一个n*m的数据矩阵,n通常比较大。对于一个由多个变量描述的复杂事物,认识难度会很大,于是我们可以抓住事物主要方面进行重点分析,如果事物的主要方面刚好体现在几个主要变量上,那么我们只需要将体现事物主要方面的较少的几个主要变量分离出来,对此进行详细分析。但是,在一般情况下,并不能直接找出这样的关键变量。这时我们可以用原有变量的线性组合来表示事物的主要方面,PCA就是这样一种分析方法。
SVM算法
支持向量机(Support Vector Machine,SVM)是在统计学理论的基础上发展起来的新一代学****算法,它在文本分类、手写识别、图像分类、生物信息学等领域中获得较好的应用。相比于容易过度拟合训练样本的人工神经网络,支