基于ORL人脸数据库和PCA特征降维算法的人脸识别matlab仿真

本文涉及的产品
视觉智能开放平台,图像通用资源包5000点
视觉智能开放平台,视频通用资源包5000点
视觉智能开放平台,分割抠图1万点
简介: 基于ORL人脸数据库和PCA特征降维算法的人脸识别matlab仿真

1.算法仿真效果
matlab2022a仿真结果如下:

69fa9ce3df32c864ff1c9a7a9ea5dd0a_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.png

2.算法涉及理论知识概要

    人脸识别系统的研究始于20世纪60年代,80年代后随着计算机技术和光学成像技术的发展得到提高,而真正进入初级的应用阶段则在90年后期,并且以美国、德国和日本的技术实现为主;人脸识别系统成功的关键在于是否拥有尖端的核心算法,并使识别结果具有实用化的识别率和识别速度;“人脸识别系统”集成了人工智能、机器识别、机器学习、模型理论、专家系统、视频图像处理等多种专业技术,同时需结合中间值处理的理论与实现,是生物特征识别的最新应用,其核心技术的实现,展现了弱人工智能向强人工智能的转化。

  人脸识别 技术是指利用分析比较的计算机技术识别人脸。人脸识别是一项热门的计算机技术研究领域,其中包括人脸追踪侦测,自动调整影像放大,夜间红外侦测,自动调整曝光强度等技术。

人脸识别技术属于生物特征识别技术,是对生物体(一般特指人)本身的生物特征来区分生物体个体。人脸识别技术是基于人的脸部特征,对输入的人脸图像或者视频流,首先判断其是否存在人脸,如果存在人脸,则进一步的给出每个脸的位置、大小和各个主要面部器官的位置信息。并依据这些信息,进一步提取每个人脸中所蕴涵的身份特征,并将其与已知的人脸进行对比,从而识别每个人脸的身份。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。生物特征识别技术所研究的生物特征包括脸、指纹、手掌纹、虹膜、视网膜、声音(语音)、体形、个人习惯(例如敲击键盘的力度和频率、签字)等,相应的识别技术就有人脸识别、指纹识别、掌纹识别、虹膜识别、视网膜识别、语音识别(用语音识别可以进行身份识别,也可以进行语音内容的识别,只有前者属于生物特征识别技术)、体形识别、键盘敲击识别、签字识别等。

    人脸识别训练集的人脸图像验选取剑桥大学ORL人脸数据库。一共40个人,每人10张人脸图像,随机选取7张用作训练,图像分辨率为112*92.将原始图像的每一行的像素串联在一起,产生一个具有112*92个元素的列向量,每个图像被视为一个向量。人脸原图片的尺寸是112 x 92,并横向的进行翻转、平移等-系列的操作来拓展数据集大小。0RL人脸数据库的样例如图3所示。

c3940dc74af6a3e60523d439189181b1_watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=.png

   然后,使所有的训练集的图像(一共40张)存储在一个单一的矩阵T中,矩阵的每一列是一个图像。减去均值向量. 均值向量a要首先计算,并且T中的每一个图像都要减掉均值向量。计算协方差矩阵S的特征值和特征向量。每一个特征向量的维数与原始图像的一致,因此可以被看作是一个图像。因此这些向量被称作特征脸。选择主成分。

   主成分分析(Principal Component Analysis,PCA), 是一种统计方法。通过正交变换将一组可能存在相关性的变量转换为一组线性不相关的变量,转换后的这组变量叫主成分。在实际课题中,为了全面分析问题,往往提出很多与此有关的变量(或因素),因为每个变量都在不同程度上反映这个课题的某些信息。主成分分析首先是由K.皮尔森(Karl Pearson)对非随机变量引入的,尔后H.霍特林将此方法推广到随机向量的情形。信息的大小通常用离差平方和或方差来衡量。

  一般选择最大的k个特征值,保留对应的特征向量。对每个训练图像的向量,投影到特征空间后得到一组坐标。对测试图像,也作同样的投影运算,得到坐标,与训练图像的坐标进行二范数最小匹配。

3.MATLAB核心程序

    sub_dir = strcat('s', num2str(i));
    images = cell(10);
    for j=1:10
        filename = fullfile(input_dir, sub_dir, strcat(num2str(j), '.pgm'));
        images{j} = imread(filename); 
    end
   
    images = images(randperm(10));
    
    img = zeros(image_dims);
    
    for j=1:7
        img = img + double(images{j});
    end
    
    img = img / 7;
    train_images(:, i) = img(:);
    
    for j=8:10
        test_images{i,j-7}=images{j};
    end
end
 
% steps 1: mean-shifted
mean_face = mean(train_images, 2);
shifted_images = train_images - repmat(mean_face, 1, num_images);
 
% steps 2: ordered eigenvectors and eigenvalues
[full_evectors, score, evalues] = pca(train_images');
 
result = zeros(39, 2);
for num_eigenfaces = 1:39
    evectors = full_evectors(:, 1:num_eigenfaces);
    features = evectors' * shifted_images;
 
    cnt = 0;
 
    for i=1:40
        for j=1:3
            input_image = double(test_images{i,j});
...................................................................
            if match_ix == i
                cnt = cnt + 1;
            else
 
            end
        end
    end
    result(num_eigenfaces, 1) = cnt;
    result(num_eigenfaces, 2) = cnt / 120;
end
 
figure, plot(result(:, 2),'-bs',...
    'LineWidth',2,...
    'MarkerSize',8,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.0,0.9,0.0]);
 
xlabel('特征维度')
ylabel('识别率')
xlim([1 39]), ylim([0 1]), grid on;
相关文章
|
2月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据安全/隐私保护
基于机器学习的人脸识别算法matlab仿真,对比GRNN,PNN,DNN以及BP四种网络
本项目展示了人脸识别算法的运行效果(无水印),基于MATLAB2022A开发。核心程序包含详细中文注释及操作视频。理论部分介绍了广义回归神经网络(GRNN)、概率神经网络(PNN)、深度神经网络(DNN)和反向传播(BP)神经网络在人脸识别中的应用,涵盖各算法的结构特点与性能比较。
|
5月前
|
运维 算法
基于Lipschitz李式指数的随机信号特征识别和故障检测matlab仿真
本程序基于Lipschitz李式指数进行随机信号特征识别和故障检测。使用MATLAB2013B版本运行,核心功能包括计算Lipschitz指数、绘制指数曲线、检测故障信号并标记异常区域。Lipschitz指数能够反映信号的局部动态行为,适用于机械振动分析等领域的故障诊断。
|
6月前
|
算法 API 计算机视觉
人脸识别笔记(一):通过yuface调包(参数量54K更快更小更准的算法) 来实现人脸识别
本文介绍了YuNet系列人脸检测算法的优化和使用,包括YuNet-s和YuNet-n,以及通过yuface库和onnx在不同场景下实现人脸检测的方法。
210 1
|
6月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据处理
EM算法对人脸数据降维(机器学习作业06)
本文介绍了使用EM算法对人脸数据进行降维的机器学习作业。首先通过加载ORL人脸数据库,然后分别应用SVD_PCA、MLE_PCA及EM_PCA三种方法实现数据降维,并输出降维后的数据形状。此作业展示了不同PCA变种在人脸数据处理中的应用效果。
68 0
|
8月前
|
搜索推荐 前端开发 算法
基于用户画像及协同过滤算法的音乐推荐系统,采用Django框架、bootstrap前端,MySQL数据库
本文介绍了一个基于用户画像和协同过滤算法的音乐推荐系统,使用Django框架、Bootstrap前端和MySQL数据库构建,旨在为用户提供个性化的音乐推荐服务,提高推荐准确性和用户满意度。
631 7
基于用户画像及协同过滤算法的音乐推荐系统,采用Django框架、bootstrap前端,MySQL数据库
|
9月前
|
机器学习/深度学习 数据采集 监控
基于CNN卷积神经网络的步态识别matlab仿真,数据库采用CASIA库
**核心程序**: 完整版代码附中文注释,确保清晰理解。 **理论概述**: 利用CNN从视频中学习步态时空特征。 **系统框架**: 1. 数据预处理 2. CNN特征提取 3. 构建CNN模型 4. 训练与优化 5. 识别测试 **CNN原理**: 卷积、池化、激活功能强大特征学习。 **CASIA数据库**: 高质量数据集促进模型鲁棒性。 **结论**: CNN驱动的步态识别展现高精度,潜力巨大,适用于监控和安全领域。
|
7月前
|
机器学习/深度学习 算法
基于心电信号时空特征的QRS波检测算法matlab仿真
本课题旨在通过提取ECG信号的时空特征并应用QRS波检测算法识别心电信号中的峰值。使用MATLAB 2022a版本实现系统仿真,涵盖信号预处理、特征提取、特征选择、阈值设定及QRS波检测等关键步骤,以提高心脏疾病诊断准确性。预处理阶段采用滤波技术去除噪声,检测算法则结合了一阶导数和二阶导数计算确定QRS波峰值。
|
8月前
|
数据采集 前端开发 算法
基于朴素贝叶斯算法的新闻类型预测,django框架开发,前端bootstrap,有爬虫有数据库
本文介绍了一个基于Django框架和朴素贝叶斯算法开发的新闻类型预测系统,该系统具备用户登录注册、后台管理、数据展示、新闻分类分布分析、新闻数量排名和新闻标题预测等功能,旨在提高新闻处理效率和个性化推荐服务。
|
9月前
|
机器学习/深度学习 数据采集 算法
Python实现PCA降维和KNN人脸识别模型(PCA和KNeighborsClassifier算法)项目实战
Python实现PCA降维和KNN人脸识别模型(PCA和KNeighborsClassifier算法)项目实战
|
10月前
|
机器学习/深度学习 算法
基于鲸鱼优化的knn分类特征选择算法matlab仿真
**基于WOA的KNN特征选择算法摘要** 该研究提出了一种融合鲸鱼优化算法(WOA)与K近邻(KNN)分类器的特征选择方法,旨在提升KNN的分类精度。在MATLAB2022a中实现,WOA负责优化特征子集,通过模拟鲸鱼捕食行为的螺旋式和包围策略搜索最佳特征。KNN则用于评估特征子集的性能。算法流程包括WOA参数初始化、特征二进制编码、适应度函数定义(以分类准确率为基准)、WOA迭代搜索及最优解输出。该方法有效地结合了启发式搜索与机器学习,优化特征选择,提高分类性能。

热门文章

最新文章