[发明专利]无光照人脸图像重建方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于图像重建领域，尤其涉及一种具有较强的光照适应性的无光照人脸图像重建方法和系统。

背景技术

由于具有非接触式、直观友好等技术优势，基于生物特征的人脸识别技术在安防、金融安全、考勤等领域得到了广泛的应用。

人脸识别的过程大致为：捕获待识别原始人脸图像，之后再进行人脸检测并进行人脸特征提取，将提取的人脸特征与参考图像中的人脸特征进行比对，从而完成整个人脸识别的过程。在二维图像表示下，待识别原始人脸图像表现为人脸光照模板图像和人脸反射率图像的叠加。其中，人脸光照模板图像是光照沿着人脸法向的投影，人脸反射率图像为人脸光照不变量图像。在频域中，人脸光照模板图像可以近似为低频分量，人脸反射率图像近似为高频分量，所以，现有技术试图从待识别原始人脸图像中分离出人脸反射率图像，基于该人脸反射率图像进行人脸识别。现有技术之一是：采用LTV（logarithmic total variation，简称：log全变差）法对待识别原始人脸图像进行滤波和去噪处理，获得人脸光照模板图像，继而在LOG域下对待识别原始人脸图像进行差分，得到人脸反射率图像。直接基于该人脸反射率图像完成人脸识别。但是，在进行差分时，消除了大量的人脸结构特征和纹理信息，使得人脸反射率图像丢失了大量的图像特征。所以，现有技术之一的技术方案难以应对恶劣的光照条件，对光照条件的适应性较差。

现有技术之二对上述现有技术之一进行了改进简称RLS法。现有技术之二中，首先采用LTV从待识别原始人脸图像中差分出人脸光照模板图像和人脸反射率图像。然后分别对人脸光照模板图像和人脸反射率图像进行滤波和校正，将人脸光照模板图像转化为正常光照下的人脸模板图像。在对正常光照下的人脸模板图像和滤波、校正后的人脸反射率图像进行合成，从而获得正常光照下的待识别原始人脸图像。但是，差分过程中获得的人脸光照模板图像的纹理信息较少，校正的准确度较低，合成得到的正常光照下的待识别原始人脸图像出现不均匀的光斑或暗斑，降低了人脸识别的准确率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无光照人脸图像重建方法和系统，以避免现有技术差分过程中纹理信息的缺少导致重建的图像与待识别原始人脸图像误差较大，从而提高了人脸识别的准确率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无光照人脸图像重建方法，该方法包括：步骤1、从待识别原始人脸图像中获取人脸反射率图像；

步骤2、根据不同光照条件下的人脸参考图像建立光照子空间，并将待识别原始人脸图像和人脸反射率图像分别投影到光照子空间得到原始光照参考图像和无光照参考图像；

步骤3、根据原始光照参考图像、无光照参考图像分别建立原始纹理子空间、反射率纹理子空间，将待识别原始人脸图像投影到原始纹理子空间、人脸反射率图像投影到反射率纹理子空间，分别获得原始纹理子空间基图像的投影系数以及反射率纹理子空间中的基图像；

步骤4、根据原始纹理子空间基图像的投影系数和反射率纹理子空间中的基图像重建无光照人脸图像。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种无光照人脸图像重建系统，该系统包括：

反射率图像获取单元用于从待识别原始人脸图像中获取人脸反射率图像；

光照子空间投影单元用于根据不同光照条件下的人脸参考图像建立光照子空间以及将待识别原始人脸图像和人脸反射率图像分别投影到光照子空间得到原始光照参考图像和无光照参考图像；

纹理子空间投影单元用于根据原始光照参考图像、无光照参考图像分别建立原始纹理子空间、反射率纹理子空间，以及将待识别原始人脸图像、人脸反射率图像分别投影到原始纹理子空间、反射率纹理子空间分别获得原始纹理子空间基图像的投影系数以及反射率纹理子空间中的基图像；

图像重建单元用于根据原始纹理子空间基图像的投影系数和反射率纹理子空间中的基图像重建无光照人脸图像。