1、西 华 大 学硕 士 学 位(毕 业)论 文题目:人脸检测与跟踪算法研究西华大学硕士学位论文I毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文) ,是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日 期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,
2、即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。西华大学硕士学位论文II作者签名: 日 期: 西华大学硕士学位论文III学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担
3、。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名: 日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日西华大学硕士学位论文IV人脸检测与跟踪算法研究图像中的人往往是整个图像的中心,而根据人眼的视觉特性,人们通常对图像中人的脸部区域更感兴趣,因此人脸相关的图像处理技术成为了计算机视觉中的一个非常重要的
4、研究方向。人脸处理技术在身份验证、人机交互接口、智能视觉监控、基于感兴趣区域 ROI(Region of Interest)的编码与传输、可视电话等领域有着广泛的应用,有着广阔的发展前景。本文研究的目标是在人脸检测的基础上进行人脸跟踪,选用快速有效的人脸检测算法,在保证实时性的基础上,提高人脸跟踪的准确性。本文研究的内容主要分为三个部分:人脸可能区域的获得,人脸检测,人脸跟踪。本文采用帧间差法对视频图像进行运动检测,获得运动区域。研究了经典的 Hsu R L 肤色检测算法,在运动区域内进行肤色检测,得到有可能存在人脸的区域,以减少后续人脸检测的范围,提高检测速度。对可能存在人脸的区域进行人脸检
5、测,本文深入研究了经典的 Adaboost人脸检测算法,同时针对 Adaboost 经典算法对人一定角度的侧脸检测率不高的问题,本文分析了人侧脸的五官结构在透视情况下的特性,改进了传统的Harr-like 特征,得到一系列具有透视特性的进行侧脸检测的特征,将这些侧脸特征与传统的 Harr-like 特征一起构成新的特征库,用 Adaboost 算法构建分类器级联结构。通过实验证明,在针对侧脸情况下进行人脸检测时结合使用本文的特征具有较好的效果。本文通过对马赛克图像法的研究提出了针对多尺度五官结构的正面人脸模板,并且根据透视原理提出了侧面人脸模板。利用这些模板来限定Adaboost 人脸检测法中
6、传统的 Harr-like 特征与侧脸特征的空间位置大小关系,整合了特征,组合成强分类器。使用该强分类器对符合人脸模板的典型人脸进行检测时具有较快的检测速度,与用 Adboost 算法构成的分类器级联结构西华大学硕士学位论文V结合起来进行人脸检测。实验证明,运用本文方法进行人脸检测具有较好的实用性。把检测到的人脸作为目标进行跟踪,本文采用 Kalman 滤波预测人脸运动区域,并使用计算图像间的协方差值来判定图像相似度的模板匹配法来进行人脸目标匹配,具有较好的实用性。实验证明,在本文提出的人脸检测法的基础上进行跟踪具有速度较快,准确性较高的特点。关键词:图像处理,人脸检测,跟踪,Adaboost
7、,模板匹配。Research On The Algorithm Of Human Face Detection And Tracking 西华大学硕士学位论文VIComputer software and theoryM.D.Candidate:He Shaofu Supervisor: Luo XiaoHuiPeople in the image are always the point of the image, but according to the Human Visual Properties, the people usually pay more attention to th
8、e human face area of the image, therefore the face related imagery processing technology has become an important research direction of the computer vision field. The face processing technology has wide application and great development prospect in the field of identification verification, the man-ma
9、chine interaction interface, the intelligent vision monitoring, the code and transmission based on ROI (Region of Interest), and the videophone.The purpose of this paper is to do some research on human face tracking based on face detection. So we choose the face detection algorithm which is speedy a
10、nd effective, can increase the accuracy on the foundation of real time tracking.This content can mainly be divided into three parts:the possible face area judgment, face detection and face tracking.We do motion detection by fame subtraction method, get the motion area. Then do research on the Hsu R
11、L skin color detection algorithm, do skin color detection on the motion area, get the possible face area which can reduce the face detection area and speed up the detection.When we are detecting face in the possible face area, this thesis do a deep research on the Adaboost algorithm, regarding the A
12、daboost classic algorithm doesnt have good effect on the circumstance of side face, we analyze the characteristics of the five senses organs in perspective conditions, improve the traditional Harr-like features, get some perspective features which can be used to do side face detection, then we use A
13、daboost algorithm to create the new sorter union structure by the side face features and traditional Harr-like features together. Experiment proves, in the condition of side, using features put forward by this 西华大学硕士学位论文VIIthesis had better detection effect than use traditional Harr-like features on
14、ly. The thesis proposes a face template of a muti-scales face five senses organs template based on the mosaic image method, then propose some side face template according to perspective. We limit the position of Harr-like features and side face features by those template, unite features and form a s
15、trong sorter., which can speed up face detection and can be used to detect face together with the sorter union structure of Adaboost algorithm. The experiment proved, using the method of the thesis had good practicability in face detection.Track the detected face as an object, the thesis forecasts f
16、ace movement area by Kalman filter, then makes use of a template matching method of judging the similarity of image by the Covariance, which has good practicability. Experiments proved, tracking face in the condition of the face detection method taken by the thesis, was fast and accurate.Keyword:ima
17、ge processing,human face detection,tracking ,Adaboost ,template matching.目 录1 绪论 .11.1 研究的背景及意义 .1西华大学硕士学位论文VIII1.2 人脸检测与跟踪技术简介 .21.3 人脸检测与跟踪的研究状况 .31.4 人脸检测方法综述 .31.5 人脸跟踪方法综述 .51.6 本文的研究方法 .61.7 论文的结构与内容 .82 人脸跟踪系统的组成原理及硬软件知识 .92.1 人脸跟踪系统工作原理 .92.2 人脸跟踪系统的硬件构成 .92.3 开发工具 .113 图像预处理 .124 运动检测和分析法 .
18、134.1 运动物体定位 .134.2 孔洞填充和运动区域判断 .165 人体的肤色检测 .175.1 颜色空间 .175.2 肤色模型 .185.3 HSU R L 肤色检测算法 34 .206 基于五官特征的多尺度人脸检测法 .236.1 多尺度的人脸检测 .236.2 基于灰度结构的马赛克模糊结构的检测 .236.3 本文改进的基于五官结构的多尺度人脸检测模板 .256.4 基于 ADABOOST 的人脸检测 .296.5 本文改进的 ADABOOST 的人脸检测法 .377 人脸目标跟踪 .477.1 概述 .477.2 技术现状 .477.3 模板匹配法 .507.4 状态预测方法 .547.5 跟踪实验结果 .598 结论与展望 .609 参考文献 .62西华大学硕士学位论文IX10 作者在读期间的科研成果 .6611 声明 .6712 授权书 .6813 致谢 .69CONTENTS1 Introduction.11.1 Background and meanning of the research.1