基于Gabor和ADABOOST的面部表情识别

基于Gabor和ADABOOST的面部表情识别

模式识别

文章编号：１００８－０５７０（２００７）０３－１－０２９０－０３

中文核心期刊《微计算机信息》（测控自动化）２００７年第２３卷第３－１期

基于Ｇａｂｏｒ和ＡＤＡＢＯＯＳＴ的面部表情识别

ＦａｃｉａｌＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＧａｂｏｒＴｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄＡｄａｂｏｏｓｔＡｌｇｏｒｉｔｈｍ

（江西理工大学）任金霞

杨国亮

ＲＥＮＪＩＮＸＩＡＹＡＮＧＧＵＯＬＩＡＮＧ

摘要：多尺度图像的Ｇａｂｏｒ表示在计算机视觉领域有着广泛的应用，本文探讨了面部表情图像的Ｇａｂｏｒ表示方法，为了减少特征矢量的维数，本文对Ｇａｂｏｒ小波系数进行了下采样处理和并采用ＰＣＡ二次降维。最后利用Ａｄａｂｏｏｓｔ方法对面部表情进行识别，通过实验表明该方法对已知人脸的表情识别率达到９５％以上，对未知人脸的表情识别率达７２％，识别效果比较好。关键词：面部表情识别；Ｇａｂｏｒ变换；Ａｄａｂｏｏｓｔ算法；主成分分析中图分类号：Ｒ７５８．４＋２文献标识码：Ｂ

技术创新

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧａｂｏｒＳｃｈｅｍｅｓｏｆｍｕｌｔｉｓｃｌｅｉｍａｇｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎａｒｅｕｓｅｆｕｌｉｎｍａｎｙｃｏｍｐｕｔｅｒｖｉｓｉｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｗｅｉｎｖｅｓｔｉ－ｇａｔｅｆａｃｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｆｒｏｍｓｔａｔｉｃｉｍａｇｅｓｕｓｉｎｇＧａｂｏｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｆｏｒｆａｃｉａｌｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ．Ｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，ｗｅ

，ｔｈｅｎＰＣＡｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅＧａｂｏｒｆｅａｔｕｒｅ．ＦｉｎａｌｌｙｗｅｆｉｒｓｔｄｏｗｎｓａｍｐｌｅｅａｃｈＧａｂｏｒｔａｎｓｆｏｒｍｒｅｓｕｌｔｂｙａｆａｃｔｏｒρ

ｕｓｅｓａｄａｂｏｏｓｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｒｅｓｏｌｖｅｆａｃｉａｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｈａｓｈｉｇｈｅｒｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｙ．Ｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｉｓ９５％ｆｏｒａｋｎｏｗｎｅｘｐｒｅｓｓｅｒａｎｄ７２％ｆｏｒａｎｏｖｅｌｅｘｐｒｅｓｓｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦａｃｉａｌＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，Ｇａｂｏｒｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ＡｄａｂｏｏｓｔＡｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＰＣＡ

１引言

面部表情识别是模式识别领域中一个具有挑战性的课题，目前大部分有关面部表情的分析与识别主要针对基本表情的分析识别、使用的方法大致归为两类：基于静态图像（单一图像）的方法，这类方法只考虑单帧图像的空间信息和人脸的几何结构信息，计算量较小，比适合实时表情识别。如ＭａｔｔｅｗＮ．

波矢量定义为：

，

，，

，

，ｋｍａｘ是最

，

大频率，ｆ为频域内核函数空间因子。

本文选择

，高斯函数宽度

，这样得到了３２个不同的Ｇａｂｏｒ滤波器。

假定面部表情图像为Ｉ（ｚ），则其Ｇａｂｏｒ表示可通过Ｉ（ｚ）与作卷积得到，即：

（１）

其中

，＊为卷积算子，

是卷积输出，为一复数，

。

为了将不同的空间频率（尺度）和方向的Ｇａｂｏｒ小波变换特征包含在内，我们将表情图像的所有Ｇａｂｏｒ小波系数写出一个级联的特征矢量，同时，为了减少特征矢量的维数，本文对每个

进行下采样，其采样因子为，并对采样后的特征矢

量进行规范化，则可得到一幅表情图像的特征矢量为：

本文取其模值，如图１所示。这样我们得到图像的Ｇａｂｏｒ表示：

Ｄａｉｌｅｙ等人采用Ｇａｂｏｒ小波变换与局部ＰＣＡ方法进行表情图像的特征提取，然后用Ｆｉｓｈｅｒ线性鉴别分析对提取后的图像进

行重要特征部位的定位，最后通过集成神经网络进行识别；另一类方法是基于动态图像序列的识别方法，这类方法考虑了表情图像的运动信息，把表情变化的时间和空间信息结合较起来，因此其识别率较高，其计算量较大。如文献４、５首先在眼睛、眉毛、嘴巴等定义一组特征点，对图像序列的每一帧进行特征点定位，提取各帧对应特征点的变化信息，并把它作为神经网络的输入信号进行表情石识别和表情强度识别。

本文讨论了面部表情图像的Ｇａｂｏｒ小波表示方法，采用

Ａｄａｂｏｏｓｔ分类器对面部表情识别，分析了Ａｄａｂｏｏｓｔ与主成分分析法（ＰＣＡ）相结合的几种方案，并分别对六类面部表情进行了

仿真试验，结果表明效果较好。

３Ａｄａｂｏｏｓｔ面部表情识别算法

Ａｄａｂｏｏｓｔ算法是一种试图提升任意给定学习算法精度的

普通方法，在Ａｄａｂｏｏｓｔ算法中，每一个 …… 此处隐藏：5333字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……