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基于人脸识别的门禁系统设计与实现 The Study of Face Recognition and Applications in the Venues Access Control System 摘要 伴随着世界经济的飞速发展，在现代社会当中，对于企业相关知识产权的保护一直是企业关注的重点。但是，由于在日常的经济活动当中，企业内部常常有非内部人员进入到企业当中，因此，如何通过一定的方法限定其活动区域就成为企业保护自身核心竞争力安全的重要方法。而随着现代生物技术产业的飞速发展以及其与计算机领域联系的日益紧密，通过生物学与计算机相结合的方法成为许多门禁系统研究的热门方向。作为一种特殊的生物识别方法,人脸识别系统相比于其他的识别系统而言具有特异性强、识别误差小、使用方便以及普适性优良等特点在许多行业当中得到了广泛的研究与应用。自从上世纪六十年代ChanBledsoe提出利用人脸特征进行身份识别与鉴定以来,人脸识别技术得到了长足的发展,并出现了一些典型算法与系统。但是，在实际的应用过程当中，由于实验的条件与现实环境当中的条件存在较大的差异，因此，实验中所取得的数据在现实生活当中并不能完全的重复出来，因此，有多的测试性能良好的识别方式在实际的应用过程当中的效果并不明显。相关的研究表明，早诸多影响因素当中，对于人脸识别影响最为显著的因素主要有采集以及识别过程当中的光线强度、识别对象的表情以及年龄等、信息采集与应用过程当中采集对象的姿态等。因此要研究出实用的、大众可接受的人脸识别系统还有很多工作要做。本文是在现有人脸识别技术的基础上,重点探讨了影响人脸识别性能的几个方面。本论文的主要工作如下: (1)研究了人脸特征点的精确定位方法,介绍了常用的人眼定位方法,指出了这些方法的不足,并提出了一种联合的人眼睛精确定位算法,并测试、分析了该算法定位效果。 (2)总结了人脸识别中现有的光照问题解决方法,利用小波技术分析了光照、表情等变化对人脸图像低频信息的影响。提出了一种基于小波重建的人脸去光照方法,并分析和比较了该算法处理受光照、表情影响人脸图像的识别效果。 (3)分析了现阶段比较典型的人脸图像的特征提取方法,指出了各个算法的优点和不足之处,提出了一种新提取人脸图像中有利于识别的全局信息和局部结构信息的独立源特征的方法。并在公开数据库上进行了测试比较与分析。 (4)设计并实现了一个模块化的人脸识别算法仿真与开发平台,并详细地介绍了各个模块应用的算法与工作流程。结合人脸识别技术在大型场馆门禁系统中的应用,给出了一种基于集群计算机工作模式的门禁系统,并引入了Intel的MMX\SSE技术的系统并行加速算法。 (5)介绍了人脸识别门禁系统在2008年好运北京测试赛以及29届北京奥运会场馆门禁系统中的应用,给出了系统测试性能,并进行了分析。本论文的研究成果不但在鲁棒人脸识别技术上有一定的参考意义,而且对系统的高速实时运行有一定的借鉴意义,所提出的算法部分已成功地应用在2008年好运北京测试赛、29届北京奥运会以及残奥会场馆门禁系统中。 关键词:人脸识别;人脸检测;特征点精确定位;特征提取;门禁系统;并行加速处理 第一章 绪论 1.1 研究背景与意义 门禁系统从字面上理解，就是对于出入口通道权限的管理或者是限制，是从传统的机械锁上逐渐发展而来的。安全管理是企业的生存之本，出入口的安全及管理问题对于每个企业来说更是重中之重。在日常工作中，安全管控最常使用的方法就是对于员工及来访人员的监管，随着企业的做大做强，员工的数量增多，来访人流的加剧，或者说企业内部对于员工的限制，某些区域需要特定的身份才可以进入，某些区域或许就不让员工进入，如何解决这些方面的问题，就成了企业急需解决的问题。门禁系统是解决以上问题的主要办法，现在市场上的门禁系统基本是上使用密码、接触式IC卡，非接触的射频卡或者指纹认证来解决。但是密码被遗忘、卡被盗、指纹被盗的案例屡见不鲜，同时随着人员的增多，这种可以离开人这个本体的物理特征，对于安全管理来说本身就是一个巨大的漏洞。 生物识别的出现能够很好的解决物理特征脱离个体而存在的问题。随着快速生活的到来，社会各方面都在致力于研究各种办法来解决快速识别个人身份的问题。如同目前已被广泛使用的指纹、DNA、虹膜、气味及声纹等生物特征，人脸识别是一种新兴的，同时又是一种最为古老的识别方式，因为人与生俱来就具有人脸识别的能力，自上个世纪六十年代起，人们开始对使用机械进行人脸识别进行了研究，作为生物特征比对方式的一种，人脸特征具有唯一性。然而相较于其他的身份鉴定方式，人脸识别具有更友好的采集方式，更快速的对比效率，更低廉的使用成本。目前，人脸识别技术已经被广泛的应用到各个行业内，如公安追踪，海关边检及社会重点区域监控等，接下来人脸识别将走进商业，慢慢的改