بخشی از مقاله
خلاصه
در چند دهه اخیر تشخیص چهره و بخصوص تطبیق آن در محیطهای نوری مختلف مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. شناسایی در محیطهای کنترل شده و در تصاویر ثابت پیشرفتهای چشمگیری داشته است؛ ولی با این وجود هنوز در محیطهای با نور کم و تاریک دارای چالشهایی میباشد. در این مقاله تشخیص و شناسایی چهره توسط تصاویر گرفته شده در نورمرئی و مادون قرمز بررسی خواهد شد و برخلاف سایر پژوهشها که از روشهای شناسایی ناحیهای و نقطهای برای صورت استفاده میکنند در این تحقیق از روش بههنجارسازی تصاویر صورت و استخراج ماسک استفاده خواهیم کرد.
همچنین باتوجه به نتایج ثابت خواهیم کرد که این روش تشخیص تغییرات در چهره - ریش، عینک و... - را میتواند تشخیص دهد. ویژگی بارز روش ارائه شده سرعت و دقت تطبیق میباشد که با محاسبه سریع میزان تشابه دو تصویر مرئی و مادون قرمز و استفاده از معیارهای شباهتی بین آنها انجام میپذیرد. بااستفاده از این روش میتوان تصاویری که دارای شباهت کمی میباشند را بررسی نمود.
1. مقدمه
در دنیای امروزی امنیت و حفاظت از اطلاعات ازجمله مباحث مهم و ضروری در هر سیستم و ارگانی میباشد و این ضرورت، تکنولوژی را وادار به پیشرفت بیش از پیش در این زمینه کرده است. پژوهشهایی که در این زمینه انجام شده بسیار گسترده و متنوع میباشد ولی ما فقط به نمونههایی اشاره میکنیم که توسط روشهای خودکار بیومتریک1 ایجاد شدهاند و عمل تشخیص هویت را انجام میدهند. [1]
از جمله فعالیتهای انجام شده در این زمینه میتوان به شناسایی و تشخیص هویت از روی هندسه دست ، شناسایی از طریق عنبیه و شبکیه چشم و ... اشاره کرد.[2] در این پژوهش ابتدا توسط روشهای موجود در زمینه شناسایی چهره، صورت را در تصاویر مرئی و مادون قرمز تشخیص میدهیم سپس توسط روش پیشنهادی عمل انطباق تصاویر را در دو محیط انجام میدهیم. ویژگی بارز روش پیشنهادی یکسان سازی تصاویر و تشخیص تغییرات چهره میباشد.
2. شناسایی چهره براساس الگوریتم ICP در تصاویر مادون قرمز
در روش شناسایی تصاویر مادون قرمز حرارتی بر اساس الگوریتم [3] ICP شناسایی صورت بهطور مستقیم از رگهای صورت و بدون کمک از تصاویر بینایی انجام شده است. شکل1 مراحل اجرای این الگوریتم را نشان میدهد. در این روش پس از استخراج شبکه رگی بر اساس روش پیشنهادی در[4] از الگوریتم ICP جهت بررسی میزان شباهت شبکه رگها استفاده شده است. بهطور کلی این روش از دو قسمت استخراج شبکه رگی و مقایسه بر اساس الگوریتم ICP تقسیم شده است. رهگیری صورت در این تصاویر بر اساس توزیع دمای صورت میباشد.
این توزیع دمایی بر اثر رگها به وجود میآید و برای صورت انسان یکسان است بنابراین میتوان برای رهگیری هر صورتی بکار برده شود. پس از اینکه در تصویر عمل شناسایی صورت انجام پذیرفت شبکه رگی استخراج میشود. جهت استخراج شبکه رگی از الگوریتم شکلشناسی استفاده شده است. این الگوریتم White Top Hat نامیده میشود و باعث برجسته شدن نقاط روشن در تصویر می شود و نقاط تیرهتر را حذف میکند. همچنین، جهت کاهش خطای این الگوریتم از خوشهبندی متوسط K استفاده شده است که توانایی حذف رگهای تقلبی ناشی از عینک و موی سر را دارد. شکل 2 نمونهای از شناسایی رگهای تقلبی را توسط این سیستم نشان میدهد [5].
3. تطبیق چهره تصاویر مرئی و مادون قرمز توسط بههنجارسازی
مراحل اولیه الگوریتم پیشنهادی شامل پیشپردازش و حذف مؤلفههای فرکانس صفر برای تصاویر پایگاه داده میباشد و درصورت عدم تکرار، در پایگاه داده مربوط به صورتهای بههنجار شده ذخیره میشود. سپس این مرحله بههنجارسازی برای تصویر حرارتی فرد مورد آزمون انجام شده و معیار شباهت آن با هر یک از صورتهای بههنجار شده بانک داده محاسبه شده و در نهایت صورتی که بیشترین شباهت را دارد انتخاب میشود.
پیشپردازش
در مرحله پیشپردازش، فرآیندهای اساسی حذف نویز و حذف مؤلفه صفر انجام میشوند.
حذف نویز از تصویر حرارتی
برای حذف نویز مؤثر از یک الگوریتمی داشته باشیم که تابع احتمال نویز تصاویر پایگاه داده را بهخوبی شناسایی کند. تابع احتمال نویز با استفاده از متوسط مقادیر هیستوگرامهای نواحی دارای شدت روشنایی یکنواخت در تصاویر منتخب از پایگاه داده تخمین زده میشود. این تابع احتمال در
3Error> Reference source not found. نشان داده شده است. همانطور که مشاهده میشود، تابع احتمال نویز دارای توزیع گوسی است بنابراین برای حذف نویز از فیلتر گوسی استفاده شده است.
بههنجارسازی تصویر
بههنجارسازی تصویر بهگونهای انجام شده است که کلیه تصاویر دارای انرژی واحد باشند. این امر به این دلیل انجام میشود که معیار شباهت تعریف شده برای تصاویر مختلف، قابل مقایسه باشد.
استخراج تصویر بههنجار شده صورت
تصویر بههنجار شده صورت در دو مرحله استخراج ماسک و اعمال ماسک بر روی تصویر جهت جداسازی چهره حاصل میشود. برای استخراج ماسک ابتدا یک فیلتر گوسی با بالا بر روی تصویر اعمال میشود و منجر به پخش شدن نواحی روشن تصویر بر روی نواحی تاریک میشود که در ادامه با اعمال یک مقدار آستانه روی تصویر، سطح خاکستری باینری میشود.
