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基于表情识别的人脸特征点定位研究

作　者: 叶超
导　师: 李天瑞
学　校: 西南交通大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 人脸特征点定位表情识别主动形状模型主动表观模型支持向量机
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

面部表情识别是实现智能化人机接口的一个重要方面,通过表情能够反映出人的喜、怒、哀、乐等感受及其它复杂的心理活动。在列车舒适度的评价中,将面部表情识别技术应用于评估旅客乘坐高铁、动车时的心理状况,是一种新的尝试。本文旨在探索一种实时分析旅客表情信息的方法,来评估旅客在极端工况下的心理状况反应,为评价列车舒适度提供重要的反馈信息。为了构建实时的人脸表情分析系统,本文利用快速准确的人脸特征点定位方法来获取表情特征,进而对表情特征进行分类,从而识别出人脸表情。本文重点介绍和分析了两种常用的特征点定位算法,并做出相应改进；再在特征点定位的基础上,设计了实时的人脸表情识别系统。本文的主要工作如下：1.对两种较为热点的人脸特征点定位算法：主动形状模型(Active Shape Model, ASM)和主动表观模型(Active Appearance Model, AAM)进行了介绍和实现,并分析了两种算法的优缺点。2.提出两种基于双重拟合的人脸特征点定位方法,一种是基于多分辨率AAM的双重拟合方法,另一种是基于ASM与AAM结合的双重拟合方法。两种方法的思想在于快速获得较为准确的目标初始位置,进而取得较好的人脸特征点标定结果。最后通过实验结果表明,改进算法与原始算法相比,在能保证实时的情况下,提高了拟合精度。3.通过定位出的人脸关键特征点,进行表情的特征提取,进而利用支持向量机对特征提取的数据进行训练,得到表情分类模型,从而实现对目标图像的表情分类。在基于JAFFE库中做了相关实验,验证了特征点定位应用于表情识别的有效性。4.设计了一个特征点定位和表情分析系统。该系统集成了特征点标定、修改和静态与实时环境下的人脸检测、特征点定位和表情识别等功能。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-20
  1.1 研究背景及意义  12-13
  1.2 研究现状  13-18
    1.2.1 特征点定位研究现状  14-16
    1.2.2 表情识别研究现状  16-17
    1.2.3 常用的人脸库  17-18
  1.3 本文的研究工作及组织结构  18-20
第2章人脸特征点定位算法  20-35
  2.1 引言  20
  2.2 主动形状模型(ASM)  20-28
    2.2.1 特征点标定  20-21
    2.2.2 特征点对齐  21-23
    2.2.3 形状建模  23-24
    2.2.4 ASM局部纹理建模  24-26
    2.2.5 ASM拟合算法  26-27
    2.2.6 ASM拟合实验效果  27-28
  2.3 主动表观模型(AAM)  28-33
    2.3.1 AAM模型建立  28-31
    2.3.2 基于反向组合的AAM拟合算法  31-32
    2.3.3 AAM拟合实验效果  32-33
  2.4 ASM与AAM的对比分析  33-34
  2.5 本章小结  34-35
第3章双重拟合的人脸特征点定位方法  35-44
  3.1 引言  35
  3.2 基于MR-AAM的双重拟合的人脸特征点定位  35-37
    3.2.1 反向组合单次拟合存在的缺陷  35-36
    3.2.2 多分辨率AAM  36
    3.2.3 双重拟合过程  36-37
  3.3 基于ASM与AAM结合的人脸特征点定位  37-39
    3.3.1 ASM算法存在的局限  37-38
    3.3.2 ASM-AAM双重拟合方法  38-39
  3.4 实验分析  39-43
    3.4.1 人脸图像训练集  39-40
    3.4.2 实验方法  40-41
    3.4.3 实验对比分析  41-43
  3.5 本章小结  43-44
第4章基于特征点定位的表情分析  44-55
  4.1 引言  44
  4.2 表情特征提取方法  44-46
  4.3 基于SVM的表情分类  46-49
    4.3.1 SVM基本理论  46-48
    4.3.2 核函数  48
    4.3.3 SVM分类器的设计  48-49
  4.4 基于特征点定位的表情分析实验  49-54
    4.4.1 实验数据集  49-50
    4.4.2 实验方法  50
    4.4.3 实验描述及结果分析  50-54
  4.5 本章小结  54-55
第5章特征点定位及表情分析系统设计与实现  55-63
  5.1 引言  55
  5.2 系统总体框架  55-57
    5.2.1 系统流程图  55
    5.2.2 系统开发环境  55-56
    5.2.3 系统总体框架图  56-57
  5.3 系统模块介绍  57-62
    5.3.1 系统界面介绍  57
    5.3.2 特征点标定模块  57-58
    5.3.3 人脸检测模块  58-59
    5.3.4 特征提取模块  59-60
    5.3.5 特征点定位模块  60-61
    5.3.6 表情分析模块  61-62
  5.4 本章小结  62-63
结论  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-72
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  72

基于表情识别的人脸特征点定位研究

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