[发明专利]黎曼几何不变性下基于曲线的三维人脸识别方法及系统

权利要求书

1.一种黎曼几何不变性下基于曲线的三维人脸识别方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提取两张三维人脸的径向曲线和等测地轮廓线；所述径向曲线是以起始点向人脸外围延伸的曲线，所述等测地轮廓线是由距离所述起始点相同测地距离的点连接的曲线；

将人脸分为刚性区域和非刚性区域，对经过人脸不同区域的径向曲线和等测地轮廓线设置不同的权值；

采用曲线的形状分析方法，用SRVF描述符来表示径向曲线和等测地轮廓线，并进行配准与度量比较；

计算两张三维人脸的对应测地线距离，并对所述两张三维人脸进行分类识别；

其中，所述采用曲线的形状分析方法，用SRVF描述符来表示径向曲线和等测地轮廓线，并进行配准的步骤包括：

在进行曲线配准时，将曲线当成是流形空间中的一条轨迹，所述轨迹上的点的值与时间有关，用γ表示；

令M表示所述轨迹的流行空间：Γ＝{γ：[0，1]→[0，1]|γ(0)＝0，γ(1)＝1}，利用M中的元素对所述径向曲线和等测地轮廓线进行配准和重参数化，其中，Γ是变换的集合，里面的每一个元素都是弹性变换量；

所述利用M中的元素对所述径向曲线和等测地轮廓线进行配准和重参数化的步骤包括：

指定c是M上的一个参考点，对于任意平滑轨迹γ∈M，计算出所述参考点c的速度方向t为时间参数，引入SRVF描述符，将缩放的速度向量场平行变换到参考点c，定义为：

采用SRVF描述符表示切空间T_c(M)中的路径，所述路径在切空间内具有固定的形状，采用标准L₂范数来比较各条路径之间的距离，其中，SRVFs之间的距离定义为：

令H＝h_α，α∈M，采用SRVF的表示是基于标准L₂范数，其中，Γ作用在H空间上是等距的，即对于任意h_α∈M，在所述参考点c作用下的轨道为[h_α]＝(h_α，γ)|h_α∈H，γ∈Γ，则可以得到[h_α]为：

对于任意的两个轨迹α₁、α₂，配准后的距离是对应轨道间的最短距离，即测地线距离d_s：

求得等测地轮廓线之间的最佳配准关系γ^*为：

2.根据权利要求1所述的黎曼几何不变性下基于曲线的三维人脸识别方法，其特征在于，所述利用M中的元素对所述径向曲线进行重参数化的步骤之前包括：

对所述两张三维人脸的径向曲线进行姿态校正。

3.根据权利要求2所述的黎曼几何不变性下基于曲线的三维人脸识别方法，其特征在于，所述对所述两张三维人脸的径向曲线进行姿态校正的步骤包括：

对所述两张三维人脸的径向曲线的协方差矩阵进行SVD分解，求得曲线之间的旋转向量；

根据所述旋转向量对所述两张三维人脸的径向曲线进行校正。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的黎曼几何不变性下基于曲线的三维人脸识别方法，其特征在于，所述对所述两张三维人脸进行分类识别的步骤包括：

采用投票机制选择分类结果。

5.一种黎曼几何不变性下基于曲线的三维人脸识别系统，其特征在于，所述系统包括存储器、处理器、以及存储在所述处理器上的黎曼几何不变性下基于曲线的三维人脸识别程序，所述黎曼几何不变性下基于曲线的三维人脸识别程序被所述处理器运行时执行以下步骤：

提取两张三维人脸的径向曲线和等测地轮廓线；所述径向曲线是以起始点向人脸外围延伸的曲线，所述等测地轮廓线是由距离所述起始点相同测地距离的点连接的曲线；

将人脸分为刚性区域和非刚性区域，对经过人脸不同区域的径向曲线和等测地轮廓线设置不同的权值；

采用曲线的形状分析方法，用SRVF描述符来表示径向曲线和等测地轮廓线，并进行配准与度量比较；

计算两张三维人脸的对应测地线距离，并对所述两张三维人脸进行分类识别；

其中，所述黎曼几何不变性下基于曲线的三维人脸识别程序被所述处理器运行时还执行以下步骤：

在进行曲线配准时，将曲线当成是流形空间中的一条轨迹，所述轨迹上的点的值与时间有关，用γ表示；

令M表示所述轨迹的流行空间：Γ＝{γ：[0，1]→[0，1]|γ(0)＝0，γ(1)＝1}，利用M中的元素对所述径向曲线和等测地轮廓线进行配准和重参数化；其中，Γ是变换的集合，里面的每一个元素都是弹性变换量；

所述利用M中的元素对所述径向曲线和等测地轮廓线进行配准和重参数化的步骤包括：

指定c是M上的一个参考点，对于任意平滑轨迹γ∈M，计算出所述参考点c的速度方向t为时间参数，引入SRVF描述符，将缩放的速度向量场平行变换到参考点c，定义为：

采用SRVF描述符表示切空间T_c(M)中的路径，所述路径在切空间内具有固定的形状，采用标准L₂范数来比较各条路径之间的距离，其中，SRVFs之间的距离定义为：

令H＝h_α，α∈M，采用SRVF的表示是基于标准L₂范数，其中，Γ作用在H空间上是等距的，即对于任意h_α∈M，在所述参考点c作用下的轨道为[h_α]＝(h_α，γ)|h_α∈H，γ∈Γ，则可以得到[h_α]为：

对于任意的两个轨迹α₁、α₂，配准后的距离是对应轨道间的最短距离，即测地线距离d_s：