[发明专利]一种用于复杂环境下的人脸检测系统及方法

权利要求书

1.一种用于复杂环境下的人脸检测系统，其特征在于：包括采集单元(1)、预处理单元(2)、特征提取单元(3)和识别单元(4)；

所述采集单元(1)由单个或多个摄像头组成，所述采集单元(1)通过摄像头以拍摄方式获取待识别人脸图像并将待识别人脸图像传输到预处理单元(2)；

所述预处理单元(2)先将来自于采集单元(1)的人脸图像进行区域选择，所述区域选择是将待识别人脸图像中的眼、耳、口、鼻和眉单独提取并构成若干独立的图像矩阵，所述预处理单元(2)再将所述区域选择形成的若干图像矩阵传输到特征提取单元(3)；

所述特征提取单元(3)先将来自于预处理单元(2)的若干图像矩阵映射为若干特征向量并对若干特征向量分别进行主成分分析，所述主成分分析用于对若干特征向量进行逐条降维去除噪声和不重要特征从而保留主要特征提高效率的操作，所述特征提取单元(3)再将经过主成分分析降维后的特征向量传输到识别单元(4)；

所述识别单元(4)是由若干服务器和计算主机构成的分布式处理系统，所述分布式处理系统对内部服务器中存储的包含若干已知人脸图像的人像数据库进行主成分分析，选取来自于所述特征提取单元(3)降维后的特征向量与人像数据库中存储的特征向量的欧氏距离获得人脸识别结果。

2.根据权利要求1所述的一种用于复杂环境下的人脸检测系统，其特征在于：所述预处理单元(2)将待识别人脸图像中的眼、耳、口、鼻和眉采用固定规格的框形或圆形进行提取获得分别与眼、耳、口、鼻和眉相对应的由像素构成的图像矩阵。

3.根据权利要求2所述的一种用于复杂环境下的人脸检测系统，其特征在于：若干所述图像矩阵映射成若干特征向量的具体过程：

步骤一：依次将代表眼、耳、口、鼻和眉的图像矩阵i*j中矩阵排列的像素转变为条形连续排列的像素，其中i*j＝n，i为图像矩阵行，j为图像矩阵列，n为像素总数；

步骤二：依次将条形连续排布的像素存储成1*n的向量形式获得描述眼、耳、口、鼻和眉的特征向量分别为眼[1*n]、耳[1*n]、口[1*n]、鼻[1*n]和眉[1*n]。

4.根据权利要求3所述的一种用于复杂环境下的人脸检测系统，其特征在于：所述主成分分析方法如下：

步骤一：依次对眼[1*n]、耳[1*n]、口[1*n]、鼻[1*n]和眉[1*n]中的每一列减去该列的均值；

步骤二：依次对步骤一去均值后的眼[1*n]、耳[1*n]、口[1*n]、鼻[1*n]和眉[1*n]进行协方差矩阵计算分别获得眼协方差矩阵[n*n]、耳协方差矩阵[n*n]、口协方差矩阵[n*n]、鼻协方差矩阵[n*n]和眉协方差矩阵[n*n]；

步骤三：对眼协方差矩阵[n*n]、耳协方差矩阵[n*n]、口协方差矩阵[n*n]、鼻协方差矩阵[n*n]和眉协方差矩阵[n*n]通过SVD计算特征值与特征向量分别获得n个眼特征值与特征向量、n个耳特征值与特征向量、n个口特征值与特征向量、n个鼻特征值与特征向量和n个眉特征值与特征向量；

步骤四：依次对n个眼特征值与、n个耳特征值、n个口特征值、n个鼻特征值和n个眉特征值从大到小排序，选择其中最大的p个，然后将其对应的p个特征向量分别作为列向量组成特征向量矩阵分别为眼特征向量矩阵[n*p]、耳特征向量矩阵[n*p]、口特征向量矩阵[n*p]、鼻特征向量矩阵[n*p]和眉特征向量矩阵[n*p]；

步骤五：将眼[1*n]、耳[1*n]、口[1*n]、鼻[1*n]和眉[1*n]分别与眼特征向量矩阵[n*p]、耳特征向量矩阵[n*p]、口特征向量矩阵[n*p]、鼻特征向量矩阵[n*p]和眉特征向量矩阵[n*p]相乘将原始图像矩阵降维变换成将眼[1*p]、耳[1*p]、口[1*p]、鼻[1*p]和眉[1*p]。

5.根据权利要求4所述的一种用于复杂环境下的人脸检测系统，其特征在于：所述人像数据库中包含有存储眼、耳、口、鼻和眉对应的图像矩阵的五类子集合，五类所述子集合包括眼图像矩阵集合[m*n]、耳图像矩阵集合[m*n]、口图像矩阵集合[m*n]、鼻图像矩阵集合[m*n]和眉图像矩阵集合[m*n]，其中m为人像数据库中图像总数，n为像素总数。