1.一种基于互信息和字典学习的人脸识别方法,其特征在于由下述步骤组成:(1)图像预处理
在The extended Yale B数据集中取不同光照条件和表情的不同类别的正面人脸图片,每个人有59~64张图片,将每张照片大小归一化至尺寸为32×32,选择每个人的32张图片作为训练样本,剩余的图片作为测试样本;
(2)确定最大互信息系数MIC
按下式确定最大互信息系数MIC:
其中D是每次迭代后学习到的字典,C是训练样本的标签向量,S是数据空间大小,d是字典中的原子,c是与原子对应的标签向量,p(d,c)表示(d,c)的联合分布;
(3)设计字典学习目标函数J(D,X)
按下式设计目标函数J(D,X):
其中Y为训练集的图片矩阵,X为稀疏矩阵,稀疏矩阵表示在矩阵中,数值为0的元素数目远远多于非0元素的数目,并且非0元素分布没有规律,||·||F表示Frobenius范式,W为每个原子与对应标签向量之间的权重系数W(s,s):其中s为1,…,n字典中的原子数量,n为有限的正整数,λ是判断权重参数取值的参考标准,λ1取值为0.5~1;
(4)字典D和稀疏矩阵X的初始化
采用常规方法将字典D和稀疏矩阵X进行初始化;
(5)学习字典D和稀疏矩阵X
通过以下步骤学习字典D和稀疏矩阵X:
(t-1)
固定字典D ,将式(2)改写为:
其中D(t-1)表示t-1时刻对应的字典D,di表示字典的第i个原子;
固定W和稀疏矩阵X,移除字典D中第l层的原子,训练样本的误差矩阵El为:其中wj为第j列原子dj和样本标签矩阵之间的权重参数, 表示稀疏矩阵X的第j行;
(6)识别人脸图像
按下式识别人脸图像pre(X,α):
pre(X,a)=(XTX+βΙ)-1XHTa (6)其中α为测试样本,H为训练样本的标签矩阵,标签矩阵设置为图像所在类别对应数值为1、其余全为0,I为单位对角矩阵,I的行列数和稀疏矩阵X相同,β为一个较小的正整数;通过(6)式选出最大值对应的行列数,得到测试样本属于某一个人脸图像。
2.根据权利要求1所述的基于互信息和字典学习的人脸识别方法,其特征在于:在设计字典学习目标函数J(D,X)步骤(3)中,所述的公式(3)中n的取值为不同类别的正面人脸图片的21~32倍。
3.根据权利要求1所述的基于互信息和字典学习的人脸识别方法,其特征在于:在设计字典学习目标函数J(D,X)步骤(3)中,所述的λ的取值范围为(0,1)。
4.根据权利要求1所述的基于互信息和字典学习的人脸识别方法,其特征在于:在本发明的设计字典学习目标函数J(D,X)步骤(3)中,所述的λ1的取值为0.8。