[发明专利]一种融合人脸和手势的生物识别方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，涉及人脸和手势相融合的生物识别方法，尤其涉及一种融合人脸和手势的生物识别方法。

背景技术

随着智能手机、智能电视、平板电脑、车载智能系统的迅速普及，人与智能终端的交互活动成为人们日常生活中的重要组成部分。在这种情况下，基于语音、人脸、手势等更加自然、更加方便的人机交互技术得到迅猛发展。

人脸识别技术提供了一种自然的人机交互方法。人脸是人类视觉中最为普遍的模式，最容易被人类接受。人的面部所表现的视觉信息在社会交流中有着很重要的作用和意义。目前，虽然基于人脸识别的应用开始出现在智能手机、智能电视等终端产品上，但是受光线、角度、表情、遮挡物、眼镜、年龄等因素影响，人脸识别的效果尚不够理想。

手势是另外一种自然、直观、易于学习的人机交互手段。手势可以分为静态手势和动态手势两种：静态手势指在单个时间点上手的空间姿态，如手的形状、方向和身体的相对位置等；动态手势则是由一段时间内的手的一系列姿态组成，相比静态手势增加了时间信息和动作特征，如手的姿态变化和运动轨迹。基于视觉的手势识别技术突出优点是输入设备便捷，例如摄像头已经成为智能手机等终端产品的标准配置，并且它对人手不做其他附加设备要求（如手套等），使计算机与人的交互更加趋于自然化。现在对手势识别的研究都还处于算法研究方面，大部分的实现都是基于PC机平台的，只有少数研究为提高速度而采用了硬件加速的方法。

综上所述，无论是人脸还是手势其识别效果目前尚不理想。研究发现单一生物特征（例如人脸、手形、指纹等）所含信息有限，是无法满足人们多样化需求。尽管指纹和虹膜拥有大量的信息内容，但是已有的指纹认证系统对于低质量的指纹图像的识别率也不乐观，因此，对于某些关键应用，单一生物特征识别系统都很难满足人们需求。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种融合人脸和手势的生物识别方法；该方法将人脸图像和手势图像相结合的方式进行图像识别，具体方案为：一种融合人脸和手势的生物识别方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1：采集人脸图像和手势图像，分别采用判别性原子背景建模方法对人脸图像和手势图像进行背景建模，去除背景干扰；

步骤2：采用灰度投影方法对实现背景建模后的人脸图像进行人眼瞳孔的位置定位，根据瞳孔距离计算人脸区域的大小，再对人脸图像进行归一化处理；

步骤3：根据定位的人眼瞳孔位置计算实现归一化处理后的人脸图像中五官特征的中心坐标，根据五官特征的中心坐标将该人脸图像分割成F个人脸区域；

步骤4：采用梯度方向直方图方法描述实现背景建模后的手势图像的特征，结合主元分析方法构建该手势图像的特征子空间，采用支撑向量机方法将该手势图像分成M种类型；

步骤5：根据步骤3中选取的F个人脸区域和步骤4中M种手势识别图像组建F×M种人脸-手势模式；设定用户眼睛连续闭合N次，进一步组建F×M×N种人脸-手势模式。

所述判别性原子背景建模方法采用如下方式：首先将图像分割成多个图像块，将图像进行稀疏编码，在图像的稀疏编码模型基础上，利用平均信息量和词频-逆向文件频率（tf-idf）技术，对稀疏编码字典中的原子进行统计分析，查找出携带判别性信息的原子，并利用判别性原子重建图像背景信息。

所述判别性原子背景建模方法采用如下算法：

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