PSD對(duì)稱性檢測(cè)在車牌和人臉識(shí)別中的應(yīng)用探索

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PSD對(duì)稱性檢測(cè)在車牌和人臉識(shí)別中的應(yīng)用探索

穆劍橋,王智斌

（山東科技大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院,山東青島，266590)

0　引言

對(duì)稱性是自然界中的重要特征之一，大部分事物或多或少的存在著一定的對(duì)稱性。同時(shí)，對(duì)稱性是人比較敏感的一種視覺性質(zhì)，在感知問題上有重要作用。視覺中出現(xiàn)對(duì)稱性時(shí)，人的大腦活動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的峰值。生活中，人臉、汽車、車牌、矩形物體、圓形物體等都存在這大量的對(duì)稱性特征，這些特征也是進(jìn)行事物辨別等的重要依據(jù)。如圖1所示，在圖像中比較容易識(shí)別的對(duì)稱形式主要有：鏡像對(duì)稱、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱和曲線對(duì)稱。

圖1　三種類型的對(duì)稱

Peter Koves等人利用相位信息的穩(wěn)定性和重要性提出了不需要對(duì)原始圖像進(jìn)行任何預(yù)處理，魯棒性好的PSD方法用來檢測(cè)對(duì)稱性。該方法不受圖像亮度、對(duì)比度和旋轉(zhuǎn)的影響，可以檢測(cè)鏡像、旋轉(zhuǎn)和曲線對(duì)稱性，主要用于局部對(duì)稱檢測(cè)，對(duì)圖像整體的對(duì)稱性檢測(cè)不明顯。由于人臉、車牌等具有局部對(duì)稱性，且人臉和車牌的識(shí)別算法大多是基于局部特征的進(jìn)行的。因此，本文利用PSD算法進(jìn)行人臉及車牌的對(duì)稱性特征進(jìn)行檢測(cè)，探索其對(duì)稱特征在人臉及車牌識(shí)別中的應(yīng)用。

1　基于相位信息（PSD）檢測(cè)對(duì)稱性的原理

相位信息可構(gòu)造一種相對(duì)不變的對(duì)稱性的描述子，對(duì)稱性測(cè)量的方法不需要預(yù)先識(shí)別或分割。由于對(duì)稱性在物體結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出一定的周期性，因此，利用頻率信息識(shí)別和分析圖像可以觀測(cè)到物體的對(duì)稱性。例如，簡單函數(shù)的傅里葉序列就是符合這一特性的體現(xiàn)。對(duì)于暗背景中的亮物體，對(duì)稱點(diǎn)的相位為0，對(duì)于亮背景中的暗物體，對(duì)稱點(diǎn)的相位與之反相，應(yīng)該為。

小波變換是一種適合于對(duì)信號(hào)局部頻率分析的一種變換。PSD算法利用logGabor小波進(jìn)行變換，從而檢測(cè)對(duì)稱性。在線性頻率尺度上，logGabor的傳輸函數(shù)如下：

其中ω0為濾波器的中心頻率，k/ω0與中心頻率保持一致。

小波變換的幅度為：

由于圖像是二維的，這就需利用多尺度的小波濾波器對(duì)求信號(hào)在多個(gè)方向上的相位信息。將

2　PSD方法應(yīng)用于車牌及人臉識(shí)別

通過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PSD對(duì)稱性識(shí)別可以提取出車牌和人臉的部分特征，并可以用于識(shí)別，因此，將PSD的方法應(yīng)用在車牌識(shí)別和人臉識(shí)別上，通過把自己采集到的圖像進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，做出了分析，進(jìn)行了初步探索。

2.1PSD方法應(yīng)用于車牌識(shí)別

車牌照中的漢字及數(shù)字字母都由若干個(gè)曲線和直線構(gòu)成，對(duì)車牌中的曲線和直線的提取可以提取車牌中部分，并且車牌中的字母數(shù)字漢字等都存在一些對(duì)稱特征，根據(jù)這些對(duì)稱特性，可以提取車牌號(hào)的信息。下面將一些通過工業(yè)照相機(jī)在一定的距離采集到的車牌圖像進(jìn)行處理，處理圖像如下：

圖2　PSD方法應(yīng)用于車牌識(shí)別圖

2.2PSD方法應(yīng)用于人臉識(shí)別

人臉存在著很多對(duì)稱性的特征，包含直線對(duì)稱、曲線對(duì)稱等，PSD的方法，直接提取人臉的各個(gè)部分的對(duì)稱特性，用于人臉特征匹配。下面通過對(duì)工業(yè)照相機(jī)在一定的距離采集到的人臉圖像進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出以下處理圖像：

圖3　PSD方法應(yīng)用于人臉

圖4　PSD方法應(yīng)用于人體圖

2.3車牌識(shí)別與人臉識(shí)別的結(jié)果分析

PSD的方法識(shí)別車牌號(hào)時(shí)，可以提取出車牌號(hào)碼的輪廓信息，類似于骨架提取，但對(duì)車牌號(hào)中的漢字信息提取的效果不佳，而且容易受到圖像大小和清晰度等因素的影響，使圖像對(duì)稱性特征的無法正確判斷該車牌號(hào)的信息，還需尋找與其他識(shí)別的方法配合進(jìn)行識(shí)別；在人臉識(shí)別中，可以提取人臉部各個(gè)局部的對(duì)稱特征，提取的特征數(shù)量多，更有助于人臉識(shí)別的準(zhǔn)確性。如圖3

中，PSD方法提取出了人眼、眉毛、耳朵、鼻子等對(duì)稱性特征，但是對(duì)整個(gè)人臉的輪廓信息卻不明顯。在圖4中，人整體信息的提取時(shí)，PSD的信息提取的輪廓信息也較少。通過初步探索，PSD的方法可以應(yīng)用于人臉識(shí)別和車牌照識(shí)別中提取圖像中的部分特征信息，作為識(shí)別圖像的匹配的依據(jù)，但是，還需要與其他方法配合提取出更多的特征信息進(jìn)行準(zhǔn)確的匹配。

3　總結(jié)

在現(xiàn)代社會(huì)，生活中的各種場所都趨于智能化，汽車車牌照及人臉等可以作為身份識(shí)別的判斷依據(jù)，本文將可以提取較多的對(duì)稱信息的PSD方法應(yīng)用于人臉識(shí)別和車牌識(shí)別中進(jìn)行初步的探索，進(jìn)過采集圖像及處理，可以發(fā)現(xiàn)PSD方法可以與其他算法想結(jié)合應(yīng)用于車牌號(hào)和人臉識(shí)別。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖志濤，侯正信，郭迎春．基于局部能量的對(duì)稱性檢測(cè)算法．計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2005，17(1):82～85

[2] Peter Kovesi. Invariant measures of image features for phase information[D].Phd thesis,University of Western Australia,1996

[3] 盧春雨，張長水，聞芳，閻平凡．基于主元分析的對(duì)稱性檢測(cè)．電子學(xué)報(bào)，1999，27(5)：25～28

摘要：車牌和人臉識(shí)別是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代智能化的重要步驟，對(duì)車牌和人臉的識(shí)別具有重要的意義。對(duì)稱性是車牌和人臉的重要特征，本文針對(duì)PSD對(duì)稱性檢測(cè)算法提取的對(duì)稱性特征，探索了這些特征對(duì)車牌和人臉識(shí)別的重要作用。

關(guān)鍵詞：PSD；對(duì)稱性；車牌；人臉

The PSD symmetry detection method in the license plate and the application of face recognition

Mu Jianqiao，Wangle Zhibin

（School of electrical engineering and automation,Shandong University of Science and Technology,Shan Dong, Qing Dao,266590)

Abstract：License plate and face recognition is the important step to realize modern intelligent,the recognition of license plate and face has the vital significance.Symmetry is an important characteristic of license plate and face,based on the symmetry of PSD symmetry detection algorithm to extract features, explore the characteristics of license plate and the important role of face recognition.

Keywords：PSD;Symmetry;The license plate;Face