一种基于改进yuv人脸检测方法-yuv face detection method base on improvement.docxVIP

第1章引言1.1人脸检测技术的背景和意义1.1.1人脸检测研究背景人脸检测(FaceDetection)是指在输入图像中确定所有人脸(如果存在)的位置和大小的过程[1]。人脸检测系统的输入是可能包含人脸的图像，输出是关于图像中是否存在人脸以及人脸的数目、位置、尺度、位姿等信息的参数化描述。具体地说，就是根据一定的算法确定输入图像是否存在人脸，如果存在的话，标出人脸的位置作为人脸检测系统的输出。人脸检测作为人脸信息处理中的一项关键技术，近年来成为模式识别与计算机视觉领域内一项受到普遍重视、研究十分活跃的课题。人脸检测课题最初来源于人脸识别(FaceRecognition)，人脸识别的研究可以追溯到20世纪60-70年代，经过几十年的曲折发展已日趋成熟。人脸检测是自动人脸识别系统中的一个关键环节，但是早期的人脸识别研究主要针对具有较强约束条件的人脸图像(如无背景的图像)，往往假设人脸位置己知或很容易获得，因此人脸检测问题并未受到重视。近几年随着电子商务等应用的发展，人脸识别成为最有潜力的生物身份验证手段，这种应用背景要求自动人脸识别系统能够对一般环境图像具有一定的适应能力，由此所面临的一系列课题使得人脸检测开始作为一个独立课题受到研究者的重视。人脸检测的应用背景己经远远超出了人脸识别系统的范畴，在基于内容的检索、数字视频处理、视觉监测等方面有着重要的应用价值[1,2]。1.1.2人脸检测的研究意义目前，人脸检测技术受到来自学术界和工业界越来越多的关注，究其原因，至少有三个方面的促进因素：人机交互方式的演变、生物特征识别的方展、物体检测的研究[3,4]。首先，人脸检测技术的提出是人机交互研究发展的需要。从计算机日益普及的趋势看，自然化的人机接口是未来计算机发展的重要方向之一。人机交互方式，经过第一代的单一文本形式到第二代的图形用户界面的发展，正在从以技术为本，向以人为本的方向发展。人们提出了智能人机接口的概念，希望计算机具有或部分具有人的某些智能，人同计算机的交流变得象人与人之间的交流一样轻松自如。用户是人机界面的主体，计算机作为一种“智能体”参与了人类的通讯活动。在处理人－机关系时，根据“人为中心”的思想,应当充分考虑人的因素。因此，智能接口系统要解决的首要问题是计算机如何感知使用者的存在，这是人机交互的前提。脸部是人类携带信息最丰富的部位，是人类的重要特征。从认知角度讲，人们在视觉通道层次上感知和识别人的首要信息载体就是人脸。使计算机具有感知到人是否存在的视觉功能，这项技术就是人脸检测。其次，在生物特征识别技术中，作为人脸自动识别系统的先决条件，人脸检测技术有着十分重要的作用。在现代社会中，传统的身份鉴定方式（例如口令、信用卡、身份卡等），存在携带不便、容易遗失、或者由于使用过多或不当而损坏、不可读和密码易被破解等诸多问题，已不能很好地满足各种安全需要并显得越来越不适应现代科技的发展和社会的进步。因此，人们希望有一种更加可靠的办法来进行身份鉴定；生物特征识别技术给这一切带来可能。生物特征识别技术（Biometrics）是通过利用个体特有的生理和行为特征来达到身份识别和（或）个体验证目的的一门科学。尽管人们可能会遗忘或丢失他们的卡片或忘记密码，但是却不可能遗忘或者丢失他们的生物特征如人脸、指纹、虹膜、掌纹等的特征或声音等。在生物特征识别技术中，近年来以人脸为特征的识别技术发展十分迅速。相对而言，人脸识别是一种更直接、更方便、更友好、更容易被人们接受的非侵犯性识别方法。作为人脸自动识别系统的第一步，人脸检测技术有着十分重要的作用，它为后续的人脸分类提供了待识别人脸的具体信息。最后，在理论上讲，人脸检测是一项极具意义的研究领域。人脸识别是一种特定内容的模式识别问题。人脸识别从广义上讲包括两个过程：A人脸检测；B人脸分类。第一过程，人脸检测是指在图像上检测有无人脸，若有应判别出人脸的位置和大小。这是一种根据人脸样本模式的共性特征进行模式识别的操作：它将图像内待检的任意一个子区域划分为两类模式：人脸和非人脸。第二个过程，人脸分类（亦即狭义上的人脸识别）是指对当前人脸模式进行比较判别，区分它们的脸型、眼型、口型、表情、性别、年龄、种族和身份等。这是一种根据人脸样本模式的个性特征进行模式识别的操作：它将特定人脸上的有关特征或特征点提取和检测出来并与已知类别的标准样本特征相匹配，从而描述和刻画人脸。人脸检测的研究收到重视，不仅因为它在基于人脸的身份验证、视觉检测以及基于内容的检索等方面有着重要的应用，从学术的观点来看，人脸检测是物体检测中的一个典型问题。在智能监控、人机交互、基于对象的编码等领域也有着广泛的应用。计算机检测人脸的困难之处在于：背景、表情、光照、成像角度、成像距离等影响，而且从二维图像重建三维人脸是病态过程，目前尚无很好的描述人脸