模式识别装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术的模式识别装置包括图像输入部件、脸区域抽出部件、脸特征点检测部件、标准化图像生成部件、部分空间生成部件、类似度计算部件、字典部分空间存储部件、判断部件、显示部件，根据输入模式计算出输入部分空间，根据字典模式计算出字典部分空间，针对输入部分空间的正规正交基础Φ１、……ΦＭ、字典部分空间的正规正交基础Ψ１、……ΨＮ，将Φｉ与Ψｊ的距离（ｉ＝１、……Ｍ，ｊ＝１、……Ｎ）的平均值作为输入模式与字典模式的类似度，使用该类似度进行识别。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高精度并且高速地进行模式识别的。
技术介绍
在文字识别和脸识别等模式识别的领域中，使用相互部分空间法(例如参考特开平1-265452号公报和前田贤一、渡边贞一，“局所的構造を導入したパタ一ン·マツチング法”、信学论(D)，vol.J68-D，No.3，pp.345～352，1985)、制约相互部分空间法(例如参考特开2000-30065号公报和福井和广、山口修、铃木薰、前田贤一，“制約相互部分空間法を用いた環境変動にロバストな顔画像認識”，信学论D-II，vol.J82-D-II，No.4，pp613～620，1999)、正交相互部分空间法(例如参考非专利文献3河原智一、西山正志、山口修，“正交相互部分空間法を用いた顔認識”，信息处理学会研究报告，2005-CVIM-151，vol.2005，No.112，pp17～24(2005))。在这些方法中，在进行识别时，根据输入模式和字典模式的各个生成特征空间内的部分空间，将生成的输入部分空间与字典部分空间所成的角度θ1的余弦的平方(＝cos2θ1)作为类似度。该类似度cos2θ1的计算方法如下。将输入部分空间与字典部分空间的正规正交基础分别设为Φ1、……ΦM、Ψ1、……ΨN，对于具有公式(1)的xij的成分的M×M矩阵X＝(xij)，为xij=Σt=1N(φi,ψt)(φj,ψt)---(1)]]>其中，i＝1、……M，j＝1、……N。如果设X的固有值为λ1、……λM(λ1＞＝、……＞＝λM)，则求出最大固有值λ1的类似度为公式(2)那样。λ1＝cos2θ1(2)另外，对于λ2、……λM，如果设确定由输入部分空间、字典部分空间分别所成的角度θ1的向量为u1、v1，输入部分空间内的u1的正交补空间与字典部分空间内的v1的正交补空间所成的角度为θ2，则如公式(3)那样。2＝cos2θ2 (3)以下，如果同样地确定θi，则由于cos2θi与矩阵X的固有值对应，所以在专利文献2中提出了使用X的固有值的平均值作为类似度的情况。已知将这些M个角度θ1、……θM作为输入部分空间与字典部分空间所成的“正则角”。对于正则角，在非专利文献4(F.chatelin，“行列の固有值”，伊理正夫、伊理由实翻译，ジユプリンガ一·フエアラ一ク东京，1993年)等中有详细记载。以下，说明在本说明书中引用的全部文献。在上述那样的现有方法中，频繁地进行输入部分空间与字典部分空间的类似度计算。另外，在每次进行该类似度计算处理时，如非专利文献(William H.Press，Saul A.Teukolsky，William T.Vetterling，BrianP.Flannery，“NUMERICAL RECIPES in C”，丹庆胜市、奥村晴彦、佐腾俊郎、小林诚翻译，技术评论社)等中那样，一般需要针对根据输入部分空间和字典部分空间的正规正交基础而生成的矩阵，进行花费计算时间的固有值计算。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述问题，其目的在于提供一种不进行固有值计算而能够缩短识别时间的。本专利技术是一种用于模式识别的装置，具备输入识别对象的模式的模式输入部件；根据上述输入模式生成输入部分空间的输入部分空间生成部件；根据与上述识别对象有关的字典模式生成字典部分空间的字典部分空间生成部件；使用上述输入部分空间和上述字典部分空间，计算上述输入模式与上述字典模式的类似度的类似度计算部件；根据上述类似度，识别上述识别对象的识别部件，上述类似度计算部件具备求出上述输入部分空间的正规正交基础Φ1、……ΦM、上述字典部分空间的正规正交基础Ψ1、……ΨN的单元；分别求出上述全部正规正交基础Φi(其中i＝1、……M)与上述全部正规正交基础Ψj(其中j＝1、……N)的距离的单元，其中上述识别部件使用上述各距离的平均值作为上述类似度。以上，根据本专利技术，能够不降低识别性能而在输入部分空间与字典部分空间的类似度计算中不进行固有值计算，因此能够缩短识别时间。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施例的脸识别装置的框图。图2是表示图1的脸识别装置的处理内容的流程图。图3是输入图像的说明图。具体实施例方式以下，说明本专利技术的一个实施例的模式识别装置之一的脸图像识别装置10。即，本专利技术可以适用于以图像为代表的各种模式的识别中，但为了更具体地进行说明，而利用使用脸图像模式进行个人识别的情况进行说明。(1)脸图像识别装置10的结构以下，根据图1、图2说明本实施例的脸图像识别装置10的结构。图1是表示脸图像识别装置10的概要结构的框图。脸图像识别装置10包括图像输入部件11、脸区域抽出部件12、脸特征点检测部件13、标准化图像生成部件14、部分空间生成部件15、类似度计算部件16、预先存储有字典部分空间的字典部分空间存储部件17、判断部件18、显示部件19。该脸图像识别装置10可以将CMOS照相机连接到个人计算机上来实现其功能。在该情况下，可以将实现脸区域抽出部件12、脸特征点检测部件13、标准化图像生成部件14、部分空间生成部件15、类似度计算部件16、判断部件18的各功能的程序预先存储在FD、CD-ROM、DVD等记录介质中，并将其存储在个人计算机中。以下，根据图2的流程图、图3的输入图像，说明各部件11～19的处理。(1)图像输入部件11图像输入部件11例如由CMOS照相机构成，如步骤1所示那样，输入作为识别对象的人物的图像。从该图像输入部件11输入的图3所示的图像O1通过A/D变换器被数字化并发送到脸区域抽出部件12。例如将CMOS照相机设置在监视器的下部。(3)脸区域抽出部件12脸区域抽出部件12如步骤2所示那样，从由图像输入部件11发送来的输入图像中，持续地抽出图3所示的脸区域02。在本实施例中，一边在整个画面中使预先登记的标准脸图像(模板)移动，一边计算相关值，将具有最高相关值的区域作为脸区域。在相关值比设置了的阈值低的情况下，不存在脸。为了与脸朝向变化对应，如果根据部分空间法和复合类似度等使用多个模板，则能够更稳定地抽出脸区域。(4)脸特征点检测部件13在脸特征点检测部件13中，如步骤3所示那样，从抽出的脸区域内抽出瞳、鼻、口端等特征点。可以适用组合了形状信息和模式信息的方法(参考特开平9-251524号公报)。该方法的基本考虑方法是根据位置精度高的形状信息求出特征点的候选，通过模式对照而对其进行验证。本方法由于根据形状信息进行定位，所以能够期待高位置精度。另外，为了从候选群中选择正确的特征点而适用使用了多模板的匹配，因此对于特征点的形状亮度变动是有效的。关于处理速度，只针对用计算成本少的分离度过滤器过滤了的候选进行模式对照，因此与对全体进行模式对照的方法相比，能够实现计算量的大幅度削减。另外，也可以适用基于边缘信息的方法(参考坂本静生、宫尾洋子、田岛让二，“顔画像からの目の特徵点抽出”，信学论D-II，vol.J76-D-II，No.8，pp.1796～1804，August 1993)、适用了固有空间法的Eigen feature法(参考Alex Pentland，Rahark Moghaddam，ThadStarner本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于模式识别的装置，其特征在于包括：输入识别对象的模式的模式输入部件；根据上述输入模式生成输入部分空间的输入部分空间生成部件；根据与上述识别对象有关的字典模式生成字典部分空间的字典部分空间生成部件；使用上述输入部分空间和上述字典部分空间，计算上述输入模式与上述字典模式的类似度的类似度计算部件；根据上述类似度，识别上述识别对象的识别部件，其中上述类似度计算部件具备：求出上述输入部分空间的正规正交基础Φ１、……ΦＭ、上述字典部分空间的正规正交基础Ψ１、……ΨＮ的单元；分别求出上述全部正规正交基础Φｉ（其中ｉ＝１、……Ｍ）与上述全部正规正交基础Ψｊ（其中ｊ＝１、……Ｎ）的距离的单元，其中上述识别部件使用上述各距离的平均值作为上述类似度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：河原智一，山口修，前田贤一，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]