[发明专利]一种利用对数变换和平滑滤波的人脸光照不变特征提取方法

权利要求书

1.一种利用对数变换和平滑滤波的人脸光照不变特征提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将原图像变换到对数域；

(2)在对数域中，利用平滑滤波对人脸图像进行平滑处理；

(3)与原图像相减，消除光照分量，所得结果就是需要提取的人脸光照不变特征。

2.根据权利要求1所述的利用对数变换和平滑滤波的人脸光照不变特征提取方法，其特征在于，根据光照反射模型，任意灰度人脸图像I(x,y)可以看成是反射分量R(x,y)和光照分量L(x,y)的乘积，即I(x,y)＝R(x,y)L(x,y)；所述步骤(1)中，对人脸图像进行对数变换，使其反射分量和光照分量由相乘转换为相加，即lnI(x,y)＝lnR(x,y)+lnL(x,y)。

3.根据权利要求1-2所述的利用对数变换和平滑滤波的人脸光照不变特征提取方法，其特征在于，以平滑滤波3×3模板进行。

处理后的图像为I'，某像素点(x,y)的灰度值I'(x,y)如公式(1)所示：

$\begin{array}{c}{I}^{\′}\left(x,y\right)=\frac{1}{9}\[\ln I\left(x-1,y-1\right)+\ln I\left(x,y-1\right)+\ln I\left(x+1,y-1\right)+\ln I\left(x-1,y\right)\\ +\ln I\left(x,y\right)+\ln I\left(x+1,y\right)+\ln I\left(x-1,y+1\right)+\ln I\left(x,y+1\right)+\ln I\left(x+1,y+1\right)\]\end{array}---\left(1\right);$

为了表述方便，I(x+m,y+n)简记为I_m,n，同理，R(x+m,y+n)简记为R_m,n，L(x+m,y+n)简记为L_m,n，则公式(1)简记为公式(2)，如下所示：

${I^{\′}}_{0,0}=\frac{1}{9}\left(\ln I_{-1,-1}+\ln I_{0,-1}+\ln I_{1,-1}+I_{-1,0}+\ln I_{0,0}+\ln I_{1,0}+\ln I_{-1,1}+\ln I_{0,1}+\ln I_{1,1}\right)---\left(2\right);$

根据光照反射模型进一步得到公式(3)：

${I^{\′}}_{0,0}=\frac{1}{9}\left(\ln R_{-1,-1}{L}_{-1,-1}+\ln R_{0,-1}{L}_{0,-1}+\ln R_{1,-1}{L}_{1,-1}+\ln R_{-1,0}{L}_{-1,0}+\ln R_{0,0}{L}_{0,0}+\ln R_{1,0}{L}_{1,0}+\ln R_{-1,1}{L}_{-1,1}+\ln R_{0,1}{L}_{0,1}+\ln R_{1,1}{L}_{1,1}\right)---\left(3\right).$

4.根据权利要求3所述的利用对数变换和平滑滤波的人脸光照不变特征提取方法，其特征在于，光照分量L(x,y)变化缓慢，所以有公式(4)：

L_-1,-1≈L_0,-1≈L_1,-1≈L_-1,0≈L_0,0≈L_1,0≈L_-1,1≈L_0,1≈L_1,1(4)；

对于公式(4)的所有变量均用L_t替代，得到公式(5)：

$\begin{array}{c}{I^{\′}}_{0,0}=\frac{1}{9}\left(\ln R_{-1,-1}{L}_t+\ln R_{0,-1}{L}_t+\ln R_{1,-1}{L}_t+\ln R_{-1,0}{L}_t+\ln R_{0,0}{L}_t+\ln R_{1,0}{L}_t+\ln R_{-1,1}{L}_t+\ln R_{0,1}{L}_t+\ln R_{1,1}{L}_t\right)\\ =\frac{1}{9}(\ln R_{-1,-1}+\ln L_t+\ln R_{0,-1}+\ln L_t+\ln R_{1,-1}+\ln L_t+\ln R_{-1,0}+\ln L_t\\ +\ln R_{0,0}+\ln L_t+\ln R_{1,0}+\ln L_t+\ln R_{-1,1}+\ln L_t+\ln R_{0,1}+\ln L_t+\ln R_{1,1}+\ln L_t)\end{array}---\left(5\right);$

lnI减去平滑滤波后的人脸图像I'，如公式(6)所示：

$\begin{array}{c}\ln I_{0,0}-{I^{\′}}_{0,0}=\ln R_{0,0}+\ln L_t-\frac{1}{9}(\ln R_{-1,-1}+\ln L_t+\ln R_{0,-1}+\ln L_t+\ln R_{1,-1}+\ln L_t+\ln R_{-1,0}+\ln L_t\\ +\ln R_{0,0}+\ln L_t+\ln R_{1,0}+\ln L_t+\ln R_{-1,1}+\ln L_t+\ln R_{0,1}+\ln L_t+\ln R_{1,1}+\ln L_t)\\ =\ln R_{0,0}-\frac{1}{9}\left(\ln R_{-1,-1}+\ln R_{0,-1}+\ln R_{1,-1}+\ln R_{-1,0}+\ln R_{0,0}+\ln R_{1,0}+\ln R_{-1,1}+\ln R_{0,1}+\ln R_{1,1}\right)\end{array}---\left(6\right);$

因此，消除了光照分量。