模糊hopfield网络在人脸识别中的应用

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1、1．1课题研究背景和意义第一章绪论现代科技社会飞速发展促使社会生活的多个方面对快速安全高效的身份验证日益迫切。事实上，生物特征一直是人们研究身份识别验证的一个很重要的方向，其中原因是因为生物特征表现为人的本质个体属性，且具有自身稳定性和个体差异性。在研究过程中发现，利用人脸特征进行的身份验证又是最自然最直接的手段，比较与其它人体生物特征如指纹，毛发，掌纹，瞳孔，人脸识别具有多项特点，如直接、友好、方便等，并且易于被用户所接受⋯。人脸识别于是成为模式识别研究领域的重要课题。尽管个人本身可以毫不困难地由人脸辨别一个人，但反映到计算机上就存在着很多难以解决

2、的问题，如：各种装饰(眼镜，帽子等)遮挡住人脸，造成不完全信息；受到光照、成像角度、成像距离的影响，人脸成像模糊化；人脸本身具有形态变化，不是稳定的刚体；随年龄的增长，人脸自身加重岁月痕迹从而产生外形变化等等。这诸多因素使得人脸识别研究成为一项极富挑战性的课题，但同时又具有很高的学术价值。从长远的角度来看，人脸识别的深入研究必将推动模式识别、人工智能、计算机图形等多个计算机科学分支的研究发展。从另一方面来看，如果能够找到解决途径，成功构造出人脸检测和识别系统，将为解决其它类似的模式识别问题提供重要的启示。在过去几十年，人脸识别的研究大多从理论出发。自

3、20世纪80年代末，90年代初以来，由于信息安全的重要性日渐突出，人脸识别技术的研究逐渐成为热门课题，特别是在应用领域。到二十世纪七十年代早中期，一些经典的模式识别技术被用来衡量和比较人脸及其侧面轮廓线之间的特征。但在整个八十年代期间，基于机器自动人脸识别的研究工作在很大程度上可以说是处在了停滞不前的状态。直到九十年代早期，伴随着社会经济和计算机技术的高速发展，实时计算和自适应神经网络的重新出现，硬件的飞速发展及由毒品交易、恐怖活动等犯罪行为的增加，法制应用需求的增加等一系列原因，人脸识别方面的研究才又引起研究者们越来越多的关注，并取得了较快的发展。

4、在过去二十多年里，心理学专家和神经科学专家也对人类如何开展人脸识别技术，从各个方面做了广泛的研究。他们主要关心的问题是：人脸的唯一性，人脸如何识别，是基于全局信息还是局部信息，识别任务怎样分析和利用脸部表情，刚出生的婴儿是如何识别人脸，祖母神经细胞是否存在及关于右半脑在理解人脸时的起到那么作用等。尽管这些研究所提出的很多假设和理论只是基于一个比较小的测试集，其用来解释实验结果的某些理论和推理甚至是自相矛盾的，但这些发现对人脸的计算机自动识别仍然起着非常重要的作用。一般说来，人脸识别可分为三个步骤：人脸检测定位，特征提取，识别心，31。神经网络算是一门

5、边缘性交叉学科，神经网络的理论是大量信息并行处理与大规模并行计算的基础。它既是一种非线性动力学系统，也是白适应组织系统。80年代，研究神经网络的兴起，对认知和智力本质的基础研究甚至计算机产业产生了很大的刺激和推动。近十年来，神经网络的理论与实践又有了很大的新发展，它又一次拓展了计算概念的内容，使进化计算、神经计算成为新的学科，用软件模拟神经网络的技术得到了广泛的应用。神经网络的前沿问题将渗透在本世纪科学的挑战性问题中，并被研究者预言将取得重大突破。自LA．zadeh于1965年引入模糊集合的概念，模糊系统在理论和实践上均取得了相当的成功。模糊系统在非

6、线性系统辨识、模式识别以及专家系统等领域得到了广泛应用。尽管神经网络、模糊系统在很多领域得到了成功应用，但是我们应该看到在其收敛性、稳定性、鲁棒性、性能优化、误差分析等许多方面有值得跟进一步研究的地方。对以上问题的研究，将加深对神经网络、模糊系统本质的理解，进～步推动神经网络和模糊系统在生产实践中的应用。本课题的研究工作为基于人脸图像，应用模糊神经网络技术对人脸进行识别。该研究工作有着广泛的应用领域：(1)在安全防范领域中的应用社会上有许多重要的部门，如军事、金融、保密等部门都需要对出入人员进行身份识别，以防止信息泄漏和不法现象的发生。特别是银行金融

7、系统，对监控系统的要求很高，如对金库的保险柜、密码锁、自动柜员机和电子商务信息系统等等，都采用了人脸识别这种更直观、可靠、准确的识别技术。这几十年，刑事、经济案件的频频发生，以往的安全措施必将遭受新的考验。但是，人脸识别技术却不需要提供任一种钥匙，不管是电子的还是机械的。这样就避免了密码或密钥移失的现象。如果再配合其它安全技术，贝lj能显著提升安全系数。使用该技术可以方便地进行身份识别，而不使被识别者感到不舒服。另一方面，从监控角度来看，由于对每次交易操作都生成了一系列详细的记录信息，因此可以很方便的提取其中的追踪信息。现今，银行系统以及发展出多种业

8、务，如保险柜出租、托管等，若将这种人脸识别系统应用其上，定能提高业务的安全系数。同时，人脸识2别技术也可以应