PDF《人脸检测方法综述*》

收稿日期: 2003- 09- 04;

修返日期: 2003- 10-

31 基金项目: 国家

863 计划资助项目( 2001AA422270) 人脸检测方法综述*赵丽红, 刘纪红, 徐心和 ( 东北 大学 人工 智能 与机 器人 研究 所, 辽宁沈阳 110004) 摘要: 人 脸图 像处 理包 括人 脸检 测、 人脸 识别 、 人 脸跟 踪、 姿态 估计 和表 情识 别等 .

为了 构 造自 动处理人 脸图像的 信息系 统, 首 先需要 鲁棒 、 有效 的人脸 检测 算法 .分 析了 有关 人脸检 测问 题的 研究 方法 , 并对 其进行了 分类和评 价.从 基于 知识 的方 法、 特征 不变 方法 、 模 板匹 配方 法 和基 于外观的方法 等四个方面介绍了相 关的算法和理论 , 分 析了 各种 方法 的优 缺点 , 并 提出 了关 于人脸 检测 问题 的进 一步 研究 方向 . 关键 词: 人 脸检 测;

人脸 识别 ;

基于 视觉 的识 别;

统计模 式识 别;

机器 学习 中图 法分 类号 : TP391.

41 文 献标 识码 : A 文 章编 号: 1001- 3695( 2004) 09- 0001-

04 A Survey of Human Face Detection ZHAO Li- hong, LIU Ji- hong, XU Xin- he ( Institute of Artificial Intelligence &

Robotics, Northeastern University, Shenyang Liaoning 110004, China) Abstract: Research efforts in face image processing include face detection, face recognition, face tracking, pose estim ation, ex- pression recognition and so on. To build fully automated systems that analyze the information contained in face images, robust and efficient face detection algorithm s are essentially required. The purpose of this paper is to categorize and evaluate these al- gorithms including knowledge- based methods, feature invariant approaches, template matching m ethods and appearance- based methods. After analyzing these algorithms and identifyig their lim itations, we conclude with several promising directions for fu- ture research. Key words: Face Detection;

Face Recognition;

View- based Recognition;

Statistical Pattern Recognition;

Machine Learning

1 引言 近年来, 人脸和面部表情识别已经吸引了更多科研人员的 注意.任何人脸处理系统的第 一步都 是检测 人脸在 图像中 的 位置.然而, 从 一幅 图像 中 检测 人脸 是 一项 极 具挑 战性 的任务, 因为其尺度、 位置、 方向和位姿都是变化的, 面部表情、 遮挡 和光照条件也是变化的. 人脸检测( Face Detection) 是指在 输入图 像中确 定所有 人脸( 如果存在) 的 位置、 大 小和位 姿的 过程.人 脸检 测作 为人脸信息处理中的一项关键技术, 近年来已成为模式识别与计算 机视觉领域内一项受到普遍重视, 研究十分活跃的课题. 人脸识别或辨认、 人脸定位以及人脸追踪等都与人脸检测 密切相关.人脸定位的目 的是确 定图像 中人脸 的位置.假设一幅图像中只存在一张脸, 则面部特征检测的目的是检测特征 的存在和位置, 如眼睛、 鼻子 ( 鼻孔 ) ( 眉毛) ( 嘴)(嘴唇) 耳朵等.人脸识别或辨认是将输入图像与数据库中的图像比对, 如 果存在, 报告匹配结果.人脸识别的目的是检验输入图像中的 个体的身份, 而人脸追踪 方法是 实时地、 连续 地估计 在图像 序 列中的人脸的位置和可能 的方向.面 部表情 识别涉 及识别 人 类的情感状态 ( 高兴、 悲伤、 厌 恶等 ) .很明显, 在任 何解 决上述问题的自动识别系统中, 人脸检测是第一步. 从一幅图像中检测人脸的方法可以分为以下四种: [ 1] . ( 1) 基于知识的方法( Knowledge- based Methods) .它将 典 型的人脸形成规则库对人脸进行编码.通常, 通过面部特征之 间的关系进行人脸定位. ( 2) 特征不变方法( Feature Invariant Approaches) .该算 法 的目的是在姿态、 视角或光照条件改变的情况下找到存在的结 构特征, 然后使用这些特征确定人脸. ( 3) 模板匹 配方 法( Template Matching Methods) .存储几种标准的人脸模式, 用来分 别描述 整个人 脸和面 部特征;