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PSD對稱性檢測在車牌和人臉識別中的應(yīng)用探索

穆劍橋,王智斌

（山東科技大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院,山東青島，266590)

0　引言

對稱性是自然界中的重要特征之一，大部分事物或多或少的存在著一定的對稱性。同時，對稱性是人比較敏感的一種視覺性質(zhì)，在感知問題上有重要作用。視覺中出現(xiàn)對稱性時，人的大腦活動就會出現(xiàn)相對應(yīng)的峰值。生活中，人臉、汽車、車牌、矩形物體、圓形物體等都存在這大量的對稱性特征，這些特征也是進行事物辨別等的重要依據(jù)。如圖1所示，在圖像中比較容易識別的對稱形式主要有：鏡像對稱、旋轉(zhuǎn)對稱和曲線對稱。

圖1　三種類型的對稱

Peter Koves等人利用相位信息的穩(wěn)定性和重要性提出了不需要對原始圖像進行任何預(yù)處理，魯棒性好的PSD方法用來檢測對稱性。該方法不受圖像亮度、對比度和旋轉(zhuǎn)的影響，可以檢測鏡像、旋轉(zhuǎn)和曲線對稱性，主要用于局部對稱檢測，對圖像整體的對稱性檢測不明顯。由于人臉、車牌等具有局部對稱性，且人臉和車牌的識別算法大多是基于局部特征的進行的。因此，本文利用PSD算法進行人臉及車牌的對稱性特征進行檢測，探索其對稱特征在人臉及車牌識別中的應(yīng)用。

1　基于相位信息（PSD）檢測對稱性的原理

相位信息可構(gòu)造一種相對不變的對稱性的描述子，對稱性測量的方法不需要預(yù)先識別或分割。由于對稱性在物體結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出一定的周期性，因此，利用頻率信息識別和分析圖像可以觀測到物體的對稱性。例如，簡單函數(shù)的傅里葉序列就是符合這一特性的體現(xiàn)。對于暗背景中的亮物體，對稱點的相位為0，對于亮背景中的暗物體，對稱點的相位與之反相，應(yīng)該為。

小波變換是一種適合于對信號局部頻率分析的一種變換。PSD算法利用logGabor小波進行變換，從而檢測對稱性。在線性頻率尺度上，logGabor的傳輸函數(shù)如下：

其中ω0為濾波器的中心頻率，k/ω0與中心頻率保持一致。

小波變換的幅度為：

由于圖像是二維的，這就需利用多尺度的小波濾波器對求信號在多個方向上的相位信息。將

2　PSD方法應(yīng)用于車牌及人臉識別

通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，PSD對稱性識別可以提取出車牌和人臉的部分特征，并可以用于識別，因此，將PSD的方法應(yīng)用在車牌識別和人臉識別上，通過把自己采集到的圖像進行實驗，做出了分析，進行了初步探索。

2.1PSD方法應(yīng)用于車牌識別

車牌照中的漢字及數(shù)字字母都由若干個曲線和直線構(gòu)成，對車牌中的曲線和直線的提取可以提取車牌中部分，并且車牌中的字母數(shù)字漢字等都存在一些對稱特征，根據(jù)這些對稱特性，可以提取車牌號的信息。下面將一些通過工業(yè)照相機在一定的距離采集到的車牌圖像進行處理，處理圖像如下：

圖2　PSD方法應(yīng)用于車牌識別圖

2.2PSD方法應(yīng)用于人臉識別

人臉存在著很多對稱性的特征，包含直線對稱、曲線對稱等，PSD的方法，直接提取人臉的各個部分的對稱特性，用于人臉特征匹配。下面通過對工業(yè)照相機在一定的距離采集到的人臉圖像進行實驗，得出以下處理圖像：

圖3　PSD方法應(yīng)用于人臉

圖4　PSD方法應(yīng)用于人體圖

2.3車牌識別與人臉識別的結(jié)果分析

PSD的方法識別車牌號時，可以提取出車牌號碼的輪廓信息，類似于骨架提取，但對車牌號中的漢字信息提取的效果不佳，而且容易受到圖像大小和清晰度等因素的影響，使圖像對稱性特征的無法正確判斷該車牌號的信息，還需尋找與其他識別的方法配合進行識別；在人臉識別中，可以提取人臉部各個局部的對稱特征，提取的特征數(shù)量多，更有助于人臉識別的準(zhǔn)確性。如圖3

中，PSD方法提取出了人眼、眉毛、耳朵、鼻子等對稱性特征，但是對整個人臉的輪廓信息卻不明顯。在圖4中，人整體信息的提取時，PSD的信息提取的輪廓信息也較少。通過初步探索，PSD的方法可以應(yīng)用于人臉識別和車牌照識別中提取圖像中的部分特征信息，作為識別圖像的匹配的依據(jù)，但是，還需要與其他方法配合提取出更多的特征信息進行準(zhǔn)確的匹配。

3　總結(jié)

在現(xiàn)代社會，生活中的各種場所都趨于智能化，汽車車牌照及人臉等可以作為身份識別的判斷依據(jù)，本文將可以提取較多的對稱信息的PSD方法應(yīng)用于人臉識別和車牌識別中進行初步的探索，進過采集圖像及處理，可以發(fā)現(xiàn)PSD方法可以與其他算法想結(jié)合應(yīng)用于車牌號和人臉識別。

參考文獻

[1] 肖志濤，侯正信，郭迎春．基于局部能量的對稱性檢測算法．計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報，2005，17(1):82～85

[2] Peter Kovesi. Invariant measures of image features for phase information[D].Phd thesis,University of Western Australia,1996

[3] 盧春雨，張長水，聞芳，閻平凡．基于主元分析的對稱性檢測．電子學(xué)報，1999，27(5)：25～28

摘要：車牌和人臉識別是實現(xiàn)現(xiàn)代智能化的重要步驟，對車牌和人臉的識別具有重要的意義。對稱性是車牌和人臉的重要特征，本文針對PSD對稱性檢測算法提取的對稱性特征，探索了這些特征對車牌和人臉識別的重要作用。

關(guān)鍵詞：PSD；對稱性；車牌；人臉

The PSD symmetry detection method in the license plate and the application of face recognition

Mu Jianqiao，Wangle Zhibin

（School of electrical engineering and automation,Shandong University of Science and Technology,Shan Dong, Qing Dao,266590)

Abstract：License plate and face recognition is the important step to realize modern intelligent,the recognition of license plate and face has the vital significance.Symmetry is an important characteristic of license plate and face,based on the symmetry of PSD symmetry detection algorithm to extract features, explore the characteristics of license plate and the important role of face recognition.

Keywords：PSD;Symmetry;The license plate;Face