تشخیص چهره انسان در یک پایگاه متوسط تصاویر به کمک بهبود در مکانیابی و طبقه بندی

شناسایی اتوماتیک چهره انسان به عنوان یکی از فعالترین زمینه های تحقیقاتی بازشناسی الگو و بینایی کامپیوتر بدلیل کاربردهای فراوان آن در عرصه های مختلف مانند تشخیص هویت، جرم شناسی، تصدیق هویت کارتهای اعتباری، سیستمهای نظارت اتوماتیک و تعامل هوشمند انسان و کامپیوتر، با سرعت زیادی در حال توسعه می باشد. با وجود اینکه رویکردهای مختلف و متعددی برای شناسایی چهره پیشنهاد شده، همچنان مبحث عمومی شناسایی چهره به دلیل مشکلات مربوط به آن و مرتبط با تغییرات شرایط محیط (تغییرات جهت تابش نور و میزان روشنایی)، تغییرات رفتار شخص (تغییر حالات چهره و تغییرات زاویه دید)، پوشیدگی و پیر شدن (گذشت زمان)، یک مساله حل نشده است. با وجود اینکه سیستمهای مختلفی برای شناسایی چهره پیشنهاد شده، توجه اندکی به روشهای شناسایی چهره مبتنی بر گشتاورها شده است. در این رساله، یک رویکرد شناسایی چهره جدید مبتنی بر "آرایه گشتاور شبه زرنیک قطعه ای وزندار شده وفقی" به منظور غلبه بر مشکلات فوق برای شناسایی تصاویر چهره تمام رخ در یک محیط بدون قید و محدودیت، هنگامیکه فقط یک نمونه از تصویر هر شخص در دسترس می باشد، پیشنهاد شده است. در این رویکرد هر تصویر چهره بصورت آرایه ای از گشتاورهای شبه زرنیک استخراج شده از تصویر چهره ناحیه بندی شده توصیف می شود که شامل اطلاعات گشتاور مربوط به نواحی محلی می باشد. همچنین یک روش وزندهی وفقی برای تخصیص وزنهای مناسب به هر گشتاور شبه زرنیک قطعه ای، بمنظور تعیین سهم هر ناحیه محلی چهره در شناسایی، در قالب میزان اطلاعات هویتی که هر ناحیه دارد و شباهت آن ناحیه به ناحیه با پوشیدگی، استفاده شده است. آزمایشهای وسیعی با استفاده از پایگاههای داده تصاویر چهره ar و yale، در شناسایی چهره تحت شرایط ایده آل (کنترل شده)، روشنایی مختلف، حالات متفاوت چهره و پوشیدگی موضعی انجام شده و کارایی سیستم پیشنهادی با کارایی چهار سیستم محک (benchmark) مقایسه شده است. نتایج تجربی امیدبخش بدست آمده بیان کننده این مطلب است که رویکرد پیشنهادی نسبت به روش گشتاور شبه زرنیک سراسری بصورت فوق العاده قابل توجهی تحت شرایط ایده آل (کنترل شده)، تغییرات روشنایی، حالت متفاوت چهره و پوشیدگی موضعی حتی با زمان محاسباتی کمتری، دارای درصد شناسایی بیشتری می باشد. همچنین نشان داده شده است که روش پیشنهادی دارای دقت بیشتری از روش eigenface (روش معیار و مرجع در اغلب مقایسات شناسایی چهره) و روش محلی modular pca، در اغلب آزمایشها، می باشد. ارزیابی کارایی تحت شرایط با پوشیدگی موضعی نیز نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی با روش احتمالاتی محلی، که یکی از بهترین رویکردهای شناسایی چهره تحت شرایط پوشیدگی محلی است، قابل مقایسه می باشد. این تحقیق نشان می دهد که گشتاورها می توانند به صورت موفقیت آمیزی برای شناسایی چهره استفاده شوند و رویکرد پیشنهادی مبتنی بر ناحیه (قطعه) "آرایه گشتاور شبه زرنیک قطعه ای وزندار شده وفقی" یک روش جدید برای توصیف و شناسایی چهره در شرایطی که از هر شخص فقط یک تصویر وجود دارد، فراهم می آورد.