15
Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

  • View
    241

  • Download
    10

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

Yüz Tanıma ve Uygulamaları

Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi

Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

Page 2: Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

Yüz Tanıma

Resim alma

Sayısallaştırma

Yüz yerini bulma

Yüz tanıma

Page 3: Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

Zorluklar

Poz değişimleriAydınlatma değişimleriYüz ifadesindeki değişimlerÖlçek değişimleriZamanla yüzde oluşan değişimlerTanınacak kişi sayısının çokluğuHesaplama hızı

Page 4: Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

Yüz tanıma yöntemleri

1. Şablon eşleme Representing a whole face using templates like a 2-D array of intensity Combine with some features like eyes, nose and mouth. Simple but large memory and inefficient matching algorithm

2. Özniteliklere dayalı yöntemler Geometric features, position/width of eyes, noses, mouth, face breadth, etc Small memory, higher recog speed but hard feature extraction

3. Özyüzlere dayalı yöntemler Project face images into a linear subspace with low dimensions Eigenface

Page 5: Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

EigenfacesEigenfaces

w1 w2 w3 w4u1 u2 u3 u4

original face mean face caricature face

Each face is a linear composition of the maximum eigenvalued eigenvectors (eigenfaces),

I.T.U. CVIP Lab.I.T.U. CVIP Lab. November, 1999November, 1999Alper YILMAZ M.Sc. Thesis

EigenFaces

Page 6: Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

EigenFaces0. Initialization: acquire the training set of face images and calculate the eigenfaces, which define the face space

•Each image is N by N

•Set of training images Γ1, Γ2, … , Γm, (Γi is a column vector of size N2 *1 )

•150 images of 15 individuals

Page 7: Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

EigenFaces0. Initialization: acquire the training set of face images and calculate the eigenfaces, which define the face space

•Each image is N by N

•Average face of the training Set

• Ψ = ( Σ Γi )/M

Page 8: Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

EigenFaces0. Initialization: acquire the training set of face images and calculate the eigenfaces, which define the face space

Each training image differs from the average face by: Φi = Γi – ΨA total number of N2 pairs of eigenvectors μi and eigenvalues λi of the covariance matrix

C = (ΣΦiΦi T)/M = AAT (C: N2 * N2 matrix) Eq. (1)

where A = [Φ1 Φ2 Φ3 … ΦM] (A: N2 * M matrix) ??

It is Computationally Intractable

Page 9: Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

EigenFaces0. Initialization: acquire the training set of face images and calculate the eigenfaces, which define the face space

For Computational Feasibility -- Only M-1 eigenvectors are meaningful M< N2

eigenvectors νi and eigenvalues λi of the covariance matrix L = ATA ATA νi = λi νi

A ATA νi = λi Aνi

Therefore, Aνi are the eigenvalues of C = A AT , λi are the associated eigenvalues

μi = A νi The associated eigenvalues allow us to rank the eigenvectors according to their usefulness in characterizing the variation among the images

Page 10: Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

EigenFaces0. Initialization: acquire the training set of face images and calculate the eigenfaces, which define the face space

The first 15 eigenfaces corresponding to the 15 largest eigenvalues.

Page 11: Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

EigenFaces

Construction of Known Individuals’ Face Classes -- Each image Γi of known individuals is projected onto “face space” by a simple operation ωk = μk

T * ( Γi - Ψ ) , where i=1, 2, ……, M represents the ith individual, The pattern vector of the ith individual is

Ωi = [ω1 … ωM’ ] -- If an individual has more than one image, take the average of the pattern vectors of this person

Page 12: Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

EigenFaces0. Initialization: acquire the training set of face images and calculate the eigenfaces, which define the face space

Γf = ω1μ1 + … + ωM’ μM ’

Γ1

Page 13: Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

EigenFaces1. Calculate a set of weights based on the input image and M’ eignefaces by projecting the input image onto each of the eigenfaces

Γf = ω1μ1 + … + ωM’ μM ’

Input Γωk = μk

T * ( Γ - Ψ ) Ω = [ω1 … ωM’ ]

Page 14: Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

EigenFaces2. Determine if the image is a face at all by checking to see if the image is sufficiently close to face space.

Γf = ω1μ1 + … + ωM’ μM ’

Input Γωk = μk

T * ( Γ - Ψ ) Ω = [ω1 … ωM’ ]

Φ = Γ - Ψ ε2 = |Φ- Γf |2

If ε < θ ( θ is a threshold)Then Γ is a faceElse Γ is not a face

Page 15: Yüz Tanıma ve Uygulamaları Prof.Dr. Muhittin Gökmen İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

EigenFaces3. If it is a face, classify the weight pattern as either a know person or as unknown.

Γf = ω1μ1 + … + ωM’ μM ’

Input Γωk = μk

T * ( Γ - Ψ ) Ω = [ω1 … ωM’ ]

Ωi is a vector for an existing face class ε = | Ω - Ωi |2

If ε < θ ( θ is a threshold)Then Γ is a known faceElse Γ is not a known face