[发明专利]一种基于光照估计的光照人脸识别方法

权利要求书

1.一种基于光照估计的光照人脸识别方法，其特征在于，其方法如下：

(1)分析朗伯模型，目标物体的成像原理用朗伯模型进行描述，即一幅人脸图像表示为：

其中，F表示一幅人脸图像；R表示人脸表面的反射率和法向量的乘积，即为人脸本征，s表示成像光源，取值范围介于[0,1]；L表示外部光源照射到物体表面的光照强度；

(2)估计初始光照；通过分析图像成像模型得出数字图像的最大值小于或等于外部光源的光照强度，当从数字图像本身估计光照时，首先采用局部最大值统计滤波器从原始图像中估计初始光照，人脸图像F的初始光照估计模型如下：

L_p(x,y)＝max(F′(i,j),(i,j)∈W)

其中，L_p为人脸图像F对应的初始光照，F′(i,j)是以人脸图像点F(x,y)为中心的邻域像素，W代表邻域窗口；

(3)光线遮挡边缘光照校正；在初始光照估计的基础上，从光照变化速度描述和图像融合的角度，在初始光照基础上建立了一种光线遮挡边缘光照校正模型，人脸图像F初始光照L_p的遮挡边缘光照校正模型定义如下：L_mp(x,y)＝L_p(x,y)×(1-A'(x,y))+L_m(x,y)×A'(x,y)

L_m(x,y)＝min(L_p(i,j),(i,j)∈W)

其中，L_mp(x,y)为光线遮挡边缘光照校正结果；L_m(x,y)为光线遮挡边缘校正光照；A'(x,y)为光线遮挡边缘光照校正融合因子；A(x,y)为光照变化速度描述子，数值与光照变化速度成正比；m_A代表光照变化速度描述子的最大值；

(4)全变分平滑滤波；光线遮挡边缘光照校正后，对遮挡边缘校正后的光照运用全变分模型实施平滑处理消除包含在光照中的人脸本征信息，使得估计的最终光照能够满足光照的缓慢变化特性；基于全变分模型的最终光照估计模型表示为：

其中，L′为从一幅人脸图像中估计的最终光照，为光照平滑正则项，为光照保真项，参数λ为平滑平衡因子，▽L′为表示梯度值。

2.根据权利要求1所述的光照人脸识别方法，其特征在于，所述步骤(1)中，人脸图像是人脸本征和成像光照相乘的产物；人脸本征的数值范围属于[0,1]；人脸图像的强度低于成像光照的强度。

3.根据权利要求1所述的光照人脸识别方法，其特征在于，所述步骤(2)中，在人脸本征快速变化区域估计的光照包含了人脸本征信息，所述人脸本征信息以噪声的形式存在于光照L_mp中。

4.根据权利要求1所述的光照人脸识别方法，其特征在于，所述步骤(4)，基于全变分模型的平滑滤波运用偏微分方程的各向异性扩散特性，对遮挡边缘校正后的光照运用全变分模型实施平滑处理消除包含在光照中的人脸本征信息。