佳木斯大学毕业论文基于Matlab的人脸识别系统设计与仿真学院信息电子技术专业电子信息工程班级11级1班姓名杨雷指导教师周经国佳木斯大学2015年6月10日摘要人脸识别即指利用分析比对人脸视觉特征信息从而达到身份鉴别效果的计算机技术。
人脸识别是一项当下十分热门的计算机技术的研究领域，该项技术可以人脸明暗侦测，并且自动调整动态曝光补偿，同时对人脸追踪侦测，并自动调整影像放大；这项技术属于生物特征识别技术的一种，是利用生物体（一般指人）本身的生物特征从而达到区分生物体个体的目的。
人脸识别技术目前主要用做身份识别。
由于视频监控的飞速普及，使这项应用迫切的需要一种能实现在用户非配合状态下、远距离的进行快速身份识别的技术，以求能在远距离之下快速识别人员身份，从而实现智能预警的功能。
最佳的选择无疑是人脸识别技术。
采用快速人脸检测识别技术可以从视频监控图象中实时捕获到人脸信息，并与人脸数据库中的已存信息进行实时比对，从而达到快速身份识别的效果。
报告利用MATLAB软件来实现人脸信息检测与识别，利用YCbCr空间以及灰度图像来实现人脸的边缘分割, 将真彩图像转换为灰度图像，并根据肤色在YCbCr色度空间上的分布范围，来设定门限阀值，从而实现人脸区域与非人脸区域的分割，通过图像处理等一系列的操作来剔除干扰因素，再通过长宽比和目标面积等方法在图像中定位出人脸区域，经试验，该方法能够排除面部表情、衣着背景、发型等干扰因素，从而定位出人脸区域。
关键词：Matlab软件；灰度图像；边缘分割；人脸区域AbstractFace recognition especially use comparative analysis face visual feature information for identification of computer technology. Face recognition is a hot research field computer technology, face detection, light and shade can be automatically adjusted dynamically exposure compensation, human face tracking detection, automatic adjustment of image magnification; It belongs to the biometric identification technology, it is of organisms (generally refers to a person) individual biological characteristics to distinguish between the organism itself.Face recognition is mainly used for identification. Because of the video monitoring is fast popularization, many of the video monitoring application is an urgent need to a long distance, the user not cooperate condition of rapid identification technology, in order . Face recognition technology is undoubtedly the best choice, the fast face detection technology to monitor in real-time video image search from face, and with real-time than face database, so as to realize rapid identification.Report using MATLAB software to realize face information detection and recognition, using YCbCr space and gray image to realize the face edge segmentation, the true color image is converted to a grayscale image, and according to the color of skin in YCbCr chroma space distribution, to set the threshold threshold, so as to realize the segmentation of face region with the face region,through a series of operations such as image processing to eliminate interference factors, and through such means as aspect ratio andthe target area locate the face region in the image, the experiment,this method can eliminate facial expressions, clothes, hair background interference factors, so as to locate the face region. Keywords：Matlab；Gray image；edge segmentation；face region目录摘要 (1)ABSTRACT (2)3第1章绪论 (4)1.1课题的研究背景、目的及意义 (4)1.1.1 课题的研究背景 (4)1.1.2 研究目的及意义 (5)1.2本课题的主要内容 (6)第2章图像处理的MATLAB实现 (7)2.1识别系统构成 (7)2.2人脸图像的读取与显示 (8)2.3图像类型的转换 (8)2.4图像增强 (9)2.5灰度图像平滑与锐化处理 (11)2.6边缘检测 (13)第3章人脸识别计算机系统 (14)3.1系统基本构架 (14)3.2人脸检测定位算法 (15)3.3匹配与识别 (20)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录1 人脸识别的MATLAB源程序 (31)附录2 外文参考文献及翻译 (35)第1章绪论1.1 课题的研究背景、目的及意义1.1.1 课题的研究背景数字图像处理技术是20世纪60年代发展起来的一门新兴技术。
近30多年来，在计算机科技和大规模集成电路技术的迅猛发展、离散数学理论创立和完善，以及工业、军事、医学等方面的应用需求在不断增长，人脸识别技术已经在人机交互、安全验证系统、系统公安(罪犯识别等)、医学、档案管理、信用卡验证、视频会议等方面的巨大应用前景而越来越成为当前模式识别和人工智能领域的一个研究热点。
目前，人脸识别技术应用最广泛的地方就是各大公司、商场、政府保密机构的门禁考勤系统。
20世纪90年代后期以来，一些商业性的人脸识别技术系统逐渐进入市场。
自美国遭遇恐怖分子袭击事件后，这一技术引起了社会各方的广泛关注。
由于隐蔽性十分好，该项技术逐渐成为国际反恐及安全防范的重要手段之一。
人脸识别技术在中国也有迅猛发展的历史。
国家“十一五”科技发展规划就将人脸识别技术的研究与发展列入其中，并明确指出“要在生物特征识别技术领域缩小与世界先进水平的差距，开展生物特征识别应用技术研究，开发具有高安全性、低误报率的出入口控制新产品。
”在这种形势下，国内一些科研院所在人脸识别技术上有了重大发展和突破。
如清华大学、中科院计算机所、中科院自动化所等自主研发的人脸识别技术已经达到了国际先进的水平。
经过多年的研发探索，在世界各大研究机构的研发人员的共同努力下，人脸识别技术这一领域取得了丰硕的成果，这些研究成果的取得和科技的进步，更进一步推动了人类对人脸识别技术这一高端技术的深入研究。
人脸识别技术，顾名思义，指利用采集、分析、比较人脸视觉特征信息来进行身份鉴别的计算机技术。
广义的人脸识别实际包括构建人脸识别系统的一系列相关技术，包括人脸图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、身份确认以及身份查找等；而狭义的人脸识别特指通过人脸进行身份确认或者身份查找的技术或系统。
它是人们一直所追求的让机器智能化技术，就是让机器具备和人类一样的思考能力，识别能力以及处理事务的能力。
而人脸识别技术的研究就是在这样的背景下发展起来的。
1.1.2 研究目的及意义目前，人脸识别技术已经广泛用于军队、政府、社会福利保障、银行、安全防务及电子商务等领域。
而我们研究这项技术的目的就是让其更好地服务于人类社会，在这个生活快节奏的前提下，与人方便。
例如京沪高铁三站将建立人脸识别系统，即使整容也能被识别。
铁路部门发布计划时表示，将在京沪高铁段的天津西站、济南西站、上海虹桥站这三个站点，建立人脸识别系统工程，以此来协助公安部门甄别、抓捕在逃罪犯。
利用这个系统，即使作案后的犯罪分子进行整容，也会被识别。
研究人脸识别技术，在现实意义上具有重大意义：一是能进一步加强对人类视觉系统本身的认知；二是能够满足人类社会中对人工智能应用的广泛需要。
同时人脸识别技术又有自然性、无侵犯性、成本低、智能化等几个显著优势。
人脸识别技术的研究也有重大的学术价值。
由于人类有非常复杂的细节变化，例如眼镜、胡须、发型等附属物的干扰，这就给该项技术带来了巨大挑战。
成功构造出人脸识别系统将为解决其他与之类似的复杂问题提供重要的启示。
1.2 本课题的主要内容本次课题主要讲述了人脸识别中应用Matlab对图像进行预处理，通过人脸检测、人脸跟踪、人脸比对来实现基于Matlab的人脸识别系统的仿真。
利用Matlab实现一个集多种预处理方法于一体的通用的人脸识别仿真系统，将该系统作为图像预处理模块嵌入在人脸识别系统中，并利用灰度图像的直方图比对来实现人脸图像的识别判断。
文中在研究人脸识别技术的仿真过程中，主要涉及了YCbCr空间、灰度图像转换、噪声消除、图像填孔、图像重构、人脸区域确定、边缘检测等技术。
通过多次实验并比对各个算法和技术的优缺点，有效地实现了基于Matlab的人脸识别系统的设计与仿真，并达到了预期目标和效果。
第2章图像处理的Matlab实现2.1 识别系统构成人脸识别技术系统主要可分为四个组成部分，分别为：人脸图像采集及检测、人脸图像预处理、人脸图像特征提取以及匹配与识别。