基于聚类建模的三维人脸识别技术研究

魏衍君， 杨明莉

(商丘职业技术学院 计算机系，河南 商丘 476000)

0 引 言

目前，由于信息采集困难、受到环境条件的约束、实现方式和手段的不足等原因，三维人脸识别技术还很不成熟[1,2].论文提出将聚类技术应用到三维人脸建模过程中，设计了一个基于三维人脸聚类建模的人脸识别系统的解决方案.针对三维人脸聚类，提出了圆锥曲线相似性三维人脸定义方法.基于三维人脸聚类建模设计了人脸识别系统的新框架，设计了与新系统对应的识别策略，解决了人脸与不同模型匹配结果无法比较的问题.本文的方法较好地提高了三维人脸建模的效果和效率.

1 聚类建模的框架

三维形变模型方法基于合成分析框架.三维形变模型的基本原理是在包含M张人脸样本的人脸空间上，将所有对应每张人脸的形状向量S和纹理向量T进行线性组合，最后生成一个形变模型：

(1)

(2)

它们的协方差矩阵CS和CT可以这样计算：

(3)

然后分别求得CS的特征值δi和特征向量Si，CT的特征值λi和特征向量ti,并按特征值由大到小的顺序取前m个最大的特征值及相应的特征向量作为变换后组合模型的基底.那么人脸空间中的一个人脸形变模型可以近似表示为：

(4)

针对三维形变模型存在的问题及其解决办法，受聚类思想的启发，考虑将聚类技术应用于三维形变模型的建立.在建立形变模型之前，先对整个三维人脸库中的所有原型人脸进行聚类，然后对每一类人脸进行三维建模.这样的好处是首先使得三维人脸库的容量理论上可以无限制增长，增加模型的适用性；……