基于CBIR技术的手机人脸识别系统设计

狭义的人脸识别(Face Recognition)特指通过人物面部进行身份确认或身份查找。目前，人脸识别技术已趋成熟，不同类型的商用系统已投入使用。人脸识别系统通过建立自动人脸识别报警网络，对特定区域的特定人员进行摄像机自动识别发现，未经登记授权进入特定区域的人员，系统即定向报警。目前的人脸识别系统设备体积较大，移动性能差，不便于携带，难以普及和广泛应用。通信技术日新月异，智能手机的摄录等功能愈加强大和普及，设计融合CBIR技术与手机通信技术的便携式人脸识别系统已成为可能。它不仅具有一般的人脸识别系统确认和查证的功能，而且充分利用了无线通讯的优势，可被广泛应用在电脑或网络安全、访问控制、门禁和考勤、户证管理、公安追逃、出入境边检、机场安检、驾照或护照等重要证件的身份认证等多种不同的安全领域，其移动性的便携功能是一般的人脸识别系统无法替代的，因而有着更为广泛的应用前景。

1 CBIR技术

CBIR(Content Based Image RetrievaI)即基于内容的图像检索，属于图像分析和信息处理的研究领域，是指直接采用图像内容进行图像信息的查询，目的是在给定查询图像的前提下，依据其内容信息或指定的查询标准，在图像数据库中进行内容上一致或相似性匹配，最终提供符合查询条件的相应图像。

1．1 CBIR的基本原理

CBIR一般由图像标引系统和图像检索系统两部分构成。图像标引系统索引图像文件并按设计要求设置检索标目即检索点，形成一个可供匹配检索的有序的标目索引系统。该系统按设计功能提供颜色、纹理、形状和对象等不同图像底层视觉特征的检索入口。

1．2 CBIR的主要检索内容

CBIR的主要检索内容有颜色、纹理、形状和对象等。颜色特征包括图像颜色分布、相互关系和组成等；纹理是指图像纹理结构、方向、组合及对称关系等；形状是指图像轮廓组成、形状、大小等；对象包括图像子对象的关系、数量、属性和旋转等。

1．3 CBIR的特点

CBIR可以直接从图像中抽取特征和语义，检索过程与语义提取直接相连，使得检索过程更加有效，适应性更强；用相似匹配(Similar Match)代替精确匹配(Exact Match)，即采用相似比对的方法获得类似图像结构，渐近趋同，直至获得符合要求的结果；用户可以通过浏览选择示例或自己绘制图形来查询，并可不断改进检索式，细化检索过程；提供基于客观属性(关键词)的检索，基于内容的检索，基于对象关联检索以及概念检索等多层次的高效检索。

1．4 CBIR技术的应用系统

在CBIR领域，经过十几年的理论研究，产生了许多比较成熟的算法和一些有价值的系统。现普遍采用低层次的图像信息(如图像颜色、纹理、形状等)来实现图像内容查询。如IBM研究中心开发的QBIC(QueryBy Image Content)图像检索系统，哥伦比亚大学的Visual SEEK图像查询系统，麻省理工学院实验室开发的PhotoBook系统，美国UIUC大学的MARS系统等。为进一步提高检索的准确性，CBIR系统采用相似度算法，计算用户提交结果与索引数据库中记录的相似度大小，提取出满足阈值的信息作为结果并按照相似度降序的方式输出，并在同一次检索过程中不断地与用户进行交互，系统通过对这些反馈的相关信息进行学习，再次进行下一轮检索，从而达到用户的要求。

2 基于CBIR技术的Web应用实例

上述"基于CBIR技术的应用系统"中的系统主要利用图像的颜色、纹理、形状等进行相似度比较，多数是基于图像的底层视觉特征进行检索的，没有完整的Web实现方案，距离普遍使用相去甚远。目前，完整实现Web化的CBIR技术应用网站主要有www．like．com和www．polarrose．com。

www．like．com是一个商业性的服饰购物网站，它以独特的技术实现了对服饰图像的查询和检索。用户提交衣服、鞋帽、手饰等的照片，通过匹配检索后，网站会返回该服饰的品名、价格等相关信息。该系统的最大局限性在于搜索的内容只能是服饰，并且是世界知名产品。有趣的是提交一张名人照片，就可以搜索出名人穿戴的东西，返回一系列类似服饰的价格列表供购物参考。

www．polarrose．com利用其自有的二维图像三维模型转化技术，提供免费的面部图像检索服务。该服务是结合客户端的运行软件和服务器端的处理功能而实现的。客户端软件以电脑网络浏览器Firefox和IE的客户端软件形式对外公开。当用户浏览网站并显示含有人物面部图像的静态图像时，上述客户端软件就会在人物面部产生一个小标志。点击该标志，就能检索出面部与该人物类似的图像。假如该人物的名字已经登记到PolarRose数据库，还可确认其名字。如果选择的人物尚未登记名字，用户还可自行登记名字或更正错误的名字。PolarRose公司的副总裁尼古拉斯这样描述它的功能："利用我们的人脸搜索技术，你就可以根据人脸部的一些基本特征，实现在不同场景、灯光的照片里寻找同一个人，只要能看清他的脸。"