پایان نامه تشخیص هویت به کمک پردازش تصویر چهره انسان به روش هوشمند

  • Code: # 32562

  • تعداد صفحات: 85
  • فرمت فایل: word
  • سال: 1393
  • مقطع: کارشناسی ارشد
  • دسته بندی: مهندسی مکانیک
قیمت جدید: ۳۶,۰۰۰ تومان
۶۶,۰۰۰ تومان
دانلود
  • خلاصه
  • فهرست
  • خلاصه پایان نامه تشخیص هویت به کمک پردازش تصویر چهره انسان به روش هوشمند

    پایان‌نامه دوره کارشناسی ارشد

    گرایش طراحی کاربردی

    چکیده

    شناسایی چهره در سال­های اخیر، در زمینه­های تحقیقاتی مرتبط با بیومتریک، شناسایی الگو، بینایی ماشین بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در برخی کاربردهای تجاری و امنیتی نیز روش­های شناسایی چهره مورد استفاده قرار می‏گیرد. این کاربردها شامل کنترل امنیتی افراد، کنترل دسترسی، تشخیص افراد مجرم، بازسازی چهره و واسط­های بین انسان و رایانه هستند. شناسایی با کمک تصاویر چهره به دلیل اینکه نیاز به همکاری اندکی از طرف افراد دارد، مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. در این میان            روش های تشخیص چهره روز به روز با ارائه راهکارهای جدید سعی در افزایش دقت آزمایشات روی پایگاه داده های استاندارد دارند. در این پژوهش روش جدیدی با نام روش هوشمند معرفی و مورد بررسی قرار گرفته است، که اساس کار آن مبتنی بر استفاده از ماشین های بردار پشتیبان است که از الگوریتم هوشمندی برای دسته بندی داده ها بهره می برد، البته در قسمتی از الگوریتم روش هوشمند از روش هایی که در دهه­ اول قرن 21ام ارائه شده، استفاده گردیده است. در این پژوهش برای تست روش هوشمند از بانک های داده استاندارد ORL و YALE استفاده شده که برای بانک داده ORL در میانگین کل آزمایشات تنها 2.45 درصد خطا مشاهده می شود، این در حالی است که در بهترین حالت، روش هوشمند دقت 100 درصد را از خود نشان داد. برای بانک داده YALE میانگین دقت 91.33 درصد و در بهترین عملکرد 96.67 درصد دقت از خود نشان داده که برای هر دو بانک داده نتایج بسیار مطلوبی بدست آمده است.

    کلمات کلیدی:

    بیومتریک؛ تشخیص چهره؛ ماشین های بردار پشتیبان؛ روش هوشمند؛ بانک داده ORL

     

    1-1- مقدمه

    از دوران‌‌های گذشته تا کنون بشر به دنبال حفظ امنیت خود و اموال خود بوده است، این نیاز با گذشت زمان و پیشرفت انسان و توانایی‌‌های او تکامل یافته است به گونه ای که سیستم‌‌های تشخیص هویت ابتدایی از اواخر قرن 20 میلادی تحولی بزرگ در ارتقاع امنیت به وجود آوردند اما حوادث تروریستی در اوایل قرن 21 به ویژه 11 سپتامبر2001 دولت ها را متوجه کاستی‌‌های فراوان در این زمینه نمود.

    فناوری بیومتریک از آن زمان تا کنون مورد توجه بزرگترین موسسات تحقیقاتی دنیا قرار گرفته و با رشدی مضاعف در حال پیشرفت است. در این میان فناوری‌‌های زیادی در تشخیص هویت شکل گرفته و تکامل یافتند که از جمله آنها می­توان به تشخیص اثر انگشت، تشخیص چهره، تشخیص عنبیه چشم، تشخیص شبکیه چشم‌‌، تشخیص اثر کف دست، تشخیص هندسه دست، تشخیص هندسه گوش و چندین روش دیگر اشاره نمود.

    اما دلایلی که تشخیص چهره را به عنوان یکی از بهترین روش‌‌های تشخیص هویت معرفی می­کنند به شرح زیر ارائه میگردند:

    تقریبا تمامی فناوری‌‌های تشخیص چهره نیازمند یک سری عملیات‌‌های داوطلبانه از سوی کاربر هستند. به طور مثال در تشخیص هویت به کمک اثر انگشت وکف دست کاربر باید دست خود را روی سنسور مورد نظر قرار داده تا اسکن لازم اخذ شود و یا در تشخیص هویت به وسیله چشم باید شخص چشم خود را بدون حرکت در مقابل لنز دوربین قرار دهد، این در حالی ست که در تشخیص چهره یک دوربین حتی از فاصله دور هم میتواند تصویر فرد را برای شناسایی به سیستم منتقل کند.

    انسان که قوی ترین سیستم تشخیص هویت را دارد از چهره به عنوان پارامتر شناسایی استفاده میکند و رسیدن به چنین سیستمی که این عمل را توسط ماشین شبیه سازی کند ایده آل علم در تشخیص هویت خواهد بود.

     

    تکنولوژی تشخیص چهره دارای کاربرد‌‌های فروانی از جمله سیستم‌‌های امنیتی، رابط انسان و کامپیوتر، نظارت خودکار، سیستم‌‌های تایید بانکی، تشخیص هویت توسط گذر نامه و انواع کارت شناسایی و غیره است.

    چهره نقش اساسی را در شناسایی افراد و نمایش احساسات آنها در سطح جامعه دارد. توانایی انسان در تشخیص چهره ها قابل توجه است ما می توانیم هزاران چهره یاد داده شده در طول عمرمان را تشخیص دهیم و در یک نگاه چهره‌‌های آشنا را حتی پس از سالها جدایی شناسایی کنیم. این مهارت در مقابل تغییرات در شرایط دیداری مانند حالت چهره، سن و همچنین تغییراتی در عینک، ریش یا سبک مدل موها ایستادگی ‌‌می‌کند.

    تشخیص چهره یک موضوع مهم در کاربردهایی همچون سیستم‌‌های امنیتی، کنترل کارت اعتباری و شناسایی مجرمان شده است. برای مثال، قابلیت مدل کردن یک چهره خاص و تمیز دادن آن از یک تعداد فراوان از مدل‌‌های چهره ذخیره شده، توانایی شناسایی مجرمان را به صورت گسترده ای بهبود خواهد بخشید.

    اگرچه درست است که انسان ها در تشخیص چهره توانا هستند اما نحوه کدینگ و دی کدینگ چهره ها در مغز انسان کاملا آشکار نیست. تشخیص چهره انسان برای بیش از بیست سال مورد مطالعه قرار گرفته است. توسعه یک مدل محاسباتی برای تشخیص چهره کاملا دشوار است و دلیل آن پیچیدگی چهره ها و ساختار چند بعدی بینایی است. بنابراین تشخیص چهره یک فعالیت سطح بالا در بینایی کامپیوتر است و ‌‌می‌تواند بسیاری از تکنیک‌‌های بینایی اولیه را در بر گیرد.

    مرحله اول تشخیص چهره انسان، استخراج ویژگی‌‌های آشکار از تصاویر چهره هاست. در اینجا یک سوال بوجود ‌‌می‌آید که تا چه اندازه ویژگی‌‌های چهره قابلیت اندازه گیری شدن را دارند. بررسی‌‌های محققین در چندین سال گذشته بر آن اشاره دارد که ویژگیهای خاصی از چهره برای شناسایی چهره ها توسط انسان تشخیص داده ‌‌می‌شود.

     

  • فهرست پایان نامه تشخیص هویت به کمک پردازش تصویر چهره انسان به روش هوشمند

    فهرست:

    فصل 1 - مقدمه. 1

    1-1- مقدمه. 2

    فصل 2 - مروری بر پیشینه تحقیق... 5

    2-1- مقدمه. 6

     تشخیص چهره با استفاده از چهره ویژه ها 6

    2-3- کلیات سیستم.. 10

    2-3-1- فاز شکل دهی پایگاه داده چهره 10

    2-3-2- فاز تمرین.. 11

    2-3-3- فاز تشخیص و یادگیری.. 11

    2-4- محاسبه چهره ویژه ها 13

    2-5- روش آنالیز اجزای اصلی (PCA) 17

    2-6- روش آنالیز تفکیک پذیری خطیLDA.. 21

    2-7- روش آنالیز اجزای مستقل ICA.. 23

    فصل 3 - مفاهیم اصلی تشخیص چهره. 28

    3-1- مقدمه. 29

    3-2- مفاهیم اصلی تشخیص الگو و چهره 29

    3-2-1- نگاه کلی   29

    3-2-2- تشخیص آیتم‌‌های واقعی.. 29

    3-2-3- تشخیص آیتم‌‌های انتزاعی.. 29

    3-3- الگوها و کلاس‌‌های الگوها 30

    3-4- مسائل اساسی در طراحی سیستم تشخیص الگو. 31

    3-5- یادگیری و تمرین دادن.. 32

    3-6 تشخیص الگوی نظارت شده و بدون نظارت... 33

    3-7- کلیات یک سیستم تشخیص الگو. 33

    3-8- کلیات یک سیستم تشخیص چهره عام. 35

    3-8-2- ماژول دریافت... 35

    3-8-3- ماژول پیش پردازش.... 36

    3-8-4- ماژول استخراج ویژگی.. 37

    3-8-5- ماژول دسته بندی.. 37

    3-8-6- مجموعه تمرین.. 38

    3-8-7- پایگاه داده چهره 38

    فصل 4 - مدل و روش پیشنهادی.. 39

    4-1- مقدمه. 40

    4-2- تحلیل تفکیکی خطی برای ماتریس تصاویر(2D-LDA) 40

    4-3- ماشین بردار پشتیبان (SVM) 46

    4-4- روش هوشمند. 52

    4-4-1- مقدمه  .................................................................................................................................................................52

    4-4-2- استفاده از ماشین های بردار پشتیبان(روش 2D-LDA-SVM) 52

    4-4-3- استفاده از هر دو بعد تصویر جهت آموزش کامل تر(2D-2D-LDA-SVM) 53

    فصل 5 - نتایج   55

    5-1- معرفی بانک داده های استفاده شده 56

    5-1-1- بانک داده ORL. 56

    5-1-2- بانک داده YALE.. 57

    5-2- نتایج پیاده سازی آزمایشات در نرم افزار MATLAB.. 58

    5-3- نتایج روش2D-LDA-SVM... 58

    5-3-1- پیاده سازی روی بانک داده ORL. 58

    5-3-2- مقایسه روش 2D-LDA-SVM با روش 2D-LDA.. 62

    5-3-3- پیاده سازی روی بانک داده YALE.. 63

    5-4- نتایج روش2D-2D-LDA-SVM... 65

    5-4-1- پیاده سازی روی بانک داده ORL. 65

    5-4-2- مقایسه روش 2D-2D-LDA-SVM با روش 2D-LDA.. 67

    5-4-3- پیاده سازی روی بانک داده YALE.. 68

    5-5- مقایسه روش های 2D-2D-LDA-SVM با 2D-LDA-SVM... 70

    5-5-1- بانک داده ORL. 70

    5-5-2- بانک داده YALE.. 71

       5-6- نتیجه گیری و پیشنهادات...........................................................................................................................72

     

    مراجع..................................................................................................................................................................75

     

     

     

    منبع:

     

    [1]        M. Kirby and L. Sirovich, "Application of the Karhunen-Loeve procedure for the characterization of human faces," Pattern Analysis and Machine Intelligence, IEEE Transactions on, vol. 12, pp. 103-108, 1990.

    [2]        L. Sirovich and M. Kirby, "Low-dimensional procedure for the characterization of human faces," JOSA A, vol. 4, pp. 519-524, 1987.

    [3]        M. Turk and A. Pentland, "Eigenfaces for recognition," Journal of cognitive neuroscience, vol. 3, pp. 71-86, 1991.

    [4]        A. Pentland, B. Moghaddam, and T. Starner, "View-based and modular eigenspaces for face recognition," in Computer Vision and Pattern Recognition, 1994. Proceedings CVPR'94., 1994 IEEE Computer Society Conference on, 1994, pp. 84-91.

    [5]        S. Akamatsu, T. Sasaki, H. Fukamachi, and Y. Suenaga, "Robust face identification scheme: KL expansion of an invariant feature space," in Intelligent Robots and Computer Vision X: Algorithms and Techniques, 1992, pp. 71-84.

    [6]        K.-C. Chung, S. C. Kee, and S. R. Kim, "Face recognition using principal component analysis of Gabor filter responses," in Recognition, Analysis, and Tracking of Faces and Gestures in Real-Time Systems, 1999. Proceedings. International Workshop on, 1999, pp. 53-57.

    [7]        P. N. Belhumeur, J. P. Hespanha, and D. Kriegman, "Eigenfaces vs. fisherfaces: Recognition using class specific linear projection," Pattern Analysis and Machine Intelligence, IEEE Transactions on, vol. 19, pp. 711-720, 1997.

    [8]        H. Yu and J. Yang, "A direct LDA algorithm for high-dimensional data—with application to face recognition," Pattern recognition, vol. 34, pp. 2067-2070, 2001.

    [9]        L.-F. Chen, H.-Y. M. Liao, M.-T. Ko, J.-C. Lin, and G.-J. Yu, "A new LDA-based face recognition system which can solve the small sample size problem," Pattern recognition, vol. 33, pp. 1713-1726, 2000.

    [10]      J. Lu, K. N. Plataniotis, and A. N. Venetsanopoulos, "Face recognition using LDA-based algorithms," Neural Networks, IEEE Transactions on, vol. 14, pp. 195-200, 2003.

    [11]      R. Lotlikar and R. Kothari, "Fractional-step dimensionality reduction," Pattern Analysis and Machine Intelligence, IEEE Transactions on, vol. 22, pp. 623-627, 2000.

    [12]      J. Lu, K. N. Plataniotis, and A. N. Venetsanopoulos, "Regularization studies of linear discriminant analysis in small sample size scenarios with application to face recognition," Pattern Recognition Letters, vol. 26, pp. 181-191, 2005.

    [13]      J. J. Atick and A. N. Redlich, "What does the retina know about natural scenes?," Neural computation, vol. 4, pp. 196-210, 1992.

    [14]      Z. Chen, S. Haykin, J. J. Eggermont, and S. Becker, "Discussion," Correlative Learning: A Basis for Brain and Adaptive Systems, pp. 356-362, 2007.

    [15]      M. S. Bartlett, J. R. Movellan, and T. J. Sejnowski, "Face recognition by independent component analysis," Neural Networks, IEEE Transactions on, vol. 13, pp. 1450-1464, 2002.

    [16]      K. Baek, B. A. Draper, J. R. Beveridge, and K. She, "PCA vs. ICA: A Comparison on the FERET Data Set," in JCIS, 2002, pp. 824-827.

    [17]      K. Delac, M. Grgic, and S. Grgic, "Independent comparative study of PCA, ICA, and LDA on the FERET data set," International Journal of Imaging Systems and Technology, vol. 15, pp. 252-260, 2005.

    [18]      J. Yang, A. F. Frangi, J.-y. Yang, D. Zhang, and Z. Jin, "KPCA plus LDA: a complete kernel Fisher discriminant framework for feature extraction and recognition," Pattern Analysis and Machine Intelligence, IEEE Transactions on, vol. 27, pp. 230-244, 2005.

    [19]      C. Liu and H. Wechsler, "Independent component analysis of Gabor features for face recognition," Neural Networks, IEEE Transactions on, vol. 14, pp. 919-928, 2003.

    [20]      Internet resources

     

    [21]     Li, M. and B. Yuan (2005). "2D-LDA: A statistical linear discriminant 

  • ثبت سفارش
    عنوان محصول
    قیمت