论文总字数：23374字

摘 要

人脸识别是计算机图像视觉和模式识别领域中的一个重点研究项目，它主要工作内容会是采用数字图像处理方面的技术来对系统输入的图像进行分析，最终目的就是希望能够从人脸图像中筛选并提取出有效的特征信息来实现身份的验证。这项技术已经在身份验证、公共安全、人机交互、虚拟现实以及金融安全等许多方面被人们普遍应用。

人脸定位在人脸识别的整个处理过程中起着一个十分关键的作用，它的处理效果将会直接影响到人脸最终识别结果的准确程度。本文在学习人脸识别相关研究和理论知识的基础上，设计了一个人脸定位算法，来实现对图像中人脸主要特征的定位。在算法中首先对人脸区域进行边缘检测的操作来提取脸部区域的边缘，能够突显出眼睛、鼻子和嘴巴这些器官的位置，然后在边缘提取的基础上通过分析面部器官结构，在可能的眼睛区域进行水平和垂直方向上的投影确定双眼区域，从而定位眼睛。根据眼睛定位的结果，对鼻子和嘴巴的肤色进行鉴定，再通过计算双眼斜角、距离和高度，确定鼻子和嘴巴可能的边界，在可能的区域中完成对器官的定位。

实验结果表明，本设计中实现的人脸定位算法简单易行，对于光照良好的正面人脸图像，人脸器官定位的准确度高，定位速度较快。

关键词：边缘检测 眼睛 鼻子 嘴巴

The Research and Implementation of Face Localization

Abstract

Face recognition is an important research topic in the field of computer vision and pattern recognition，Face recognition is a technology that use computer image processing method to extract the effective information from the image to identify the identity. It has been widely used in authentication, public safety, human-computer interaction, virtual reality and finance areas.

Face localization is a very important step in the process of face recognition, it will directly affect the accuracy of face recognition. On the basis of studying the relevant research and theoretical knowledge of face recognition, this paper designs and implements a face location algorithm to realize the localization of facial features in the image. First in the algorithm we extract the edge of face region, to highlight the position of the eyes, nose and mouth, then on the basis of edge detection we analyze the facial organ structure, for the horizontal and vertical direction projection to determine the eyes area, so as to locate the eyes. According to the result of eye localization, we identify the color of the nose and mouth and calculate the bevel, distance and height of eyes, to identify possible areas of nose and mouth, complete the localization finally.

The experimental results show that the algorithm is simple and easy to implement in the design, and it has high accuracy and fast localization for the face image with good illumination.

Key Words: Edge extraction; Eye; Nose; Mouth

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2人脸识别的国内外研究现状 2

1.3论文的主要工作和安排 3

第二章 人脸自动识别系统概述 4

2.1 人脸识别系统的基本构成 4

2.1.1 预处理 4

2.1.2 人脸检测 5

2.1.3 人脸定位与特征提取 6

2.1.4 人脸识别 6

2.2基于肤色的人脸检测 6

2.2.1 色彩模型与色彩转换 6

2.2.2 肤色建模与肤色区域检测 9

2.2.3 人脸区域的分割 10

第三章人脸脸部器官定位方法的设计 11

3.1 脸部器官定位的整体设计 修正一下图的编号 11

3.1.1面部的几何关系 11

3.1.2面部器官定位过程设计 12

3.2 脸部边缘提取 13

3.2.1二值化 14

3.2.2边缘检测 15

3.2.3伪边缘点的去除 17

3.3眼睛的定位 18

3.3.1基于几何约束与投影法人眼水平区域的确定 18

3.3.2左眼和右眼垂直区域的确定 21

3.3.3眼睛定位的实现 22

3.4鼻子的定位 24

3.4.1鼻子肤色鉴定 24

3.4.2确定鼻子上下边界 25

3.4.3鼻子定位的实现 26

3.5嘴巴的定位 27

3.5.1嘴巴肤色鉴定 28

3.5.2确定嘴巴上下边界 29

3.5.3嘴巴定位的实现 30

第四章研究结果 32

4.1 测试过程与结果 32

4.2 性能分析 33

第五章总结与展望 34

5.1 总结 34

5.2 展望 34

参考文献 36

致谢 38

第一章 绪论

1.1 课题背景

生物特征识别技术主要就是对人体本身存在的一些生物特征进行利用，经过图像处理方面的技术和模式识别的方法处理人体的特征进而来对人员身份进行验证的。随着社会的发展，对人体身份的验证鉴别需求不断地增加，尤其是在国家安全、公共安全、司法、金融等领域方面。同时在现实生活中，每个人都经常会遇到要求对个人身份进行验证的情况，而现今在身份的验证中主要使用的仍然是ID卡和密码这些传统的方法，这些身份鉴别的方法往往都存在着不方便和安全系数低的特点。由于人们对身份鉴别这一方面需求的增加，生物特征识别技术这一新兴的验证手段因为更加安全和更加可靠而受到越来越多的关注^[1]。

生物特征识别手段在身份验证方面之所以比传统的身份鉴别方法更有优势是因为用于验证身份的人体生物特征具备以下几个特点：

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