PSD对称性检测在车牌和人脸识别中的应用探索



PSD对称性检测在车牌和人脸识别中的应用探索

穆剑桥,王智斌

（山东科技大学电气与自动化工程学院,山东青岛，266590)

0　引言

对称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着一定的对称性。同时，对称性是人比较敏感的一种视觉性质，在感知问题上有重要作用。视觉中出现对称性时，人的大脑活动就会出现相对应的峰值。生活中，人脸、汽车、车牌、矩形物体、圆形物体等都存在这大量的对称性特征，这些特征也是进行事物辨别等的重要依据。如图1所示，在图像中比较容易识别的对称形式主要有：镜像对称、旋转对称和曲线对称。

图1　三种类型的对称

Peter Koves等人利用相位信息的稳定性和重要性提出了不需要对原始图像进行任何预处理，鲁棒性好的PSD方法用来检测对称性。该方法不受图像亮度、对比度和旋转的影响，可以检测镜像、旋转和曲线对称性，主要用于局部对称检测，对图像整体的对称性检测不明显。由于人脸、车牌等具有局部对称性，且人脸和车牌的识别算法大多是基于局部特征的进行的。因此，本文利用PSD算法进行人脸及车牌的对称性特征进行检测，探索其对称特征在人脸及车牌识别中的应用。

1　基于相位信息（PSD）检测对称性的原理

相位信息可构造一种相对不变的对称性的描述子，对称性测量的方法不需要预先识别或分割。由于对称性在物体结构上呈现出一定的周期性，因此，利用频率信息识别和分析图像可以观测到物体的对称性。例如，简单函数的傅里叶序列就是符合这一特性的体现。对于暗背景中的亮物体，对称点的相位为0，对于亮背景中的暗物体，对称点的相位与之反相，应该为。

小波变换是一种适合于对信号局部频率分析的一种变换。PSD算法利用logGabor小波进行变换，从而检测对称性。在线性频率尺度上，logGabor的传输函数如下：

其中ω0为滤波器的中心频率，k/ω0与中心频率保持一致。

小波变换的幅度为：

由于图像是二维的，这就需利用多尺度的小波滤波器对求信号在多个方向上的相位信息。将

2　PSD方法应用于车牌及人脸识别

通过大量的实验发现，PSD对称性识别可以提取出车牌和人脸的部分特征，并可以用于识别，因此，将PSD的方法应用在车牌识别和人脸识别上，通过把自己采集到的图像进行实验，做出了分析，进行了初步探索。

2.1PSD方法应用于车牌识别

车牌照中的汉字及数字字母都由若干个曲线和直线构成，对车牌中的曲线和直线的提取可以提取车牌中部分，并且车牌中的字母数字汉字等都存在一些对称特征，根据这些对称特性，可以提取车牌号的信息。下面将一些通过工业照相机在一定的距离采集到的车牌图像进行处理，处理图像如下：

图2　PSD方法应用于车牌识别图

2.2PSD方法应用于人脸识别

人脸存在着很多对称性的特征，包含直线对称、曲线对称等，PSD的方法，直接提取人脸的各个部分的对称特性，用于人脸特征匹配。下面通过对工业照相机在一定的距离采集到的人脸图像进行实验，得出以下处理图像：

图3　PSD方法应用于人脸

图4　PSD方法应用于人体图

2.3车牌识别与人脸识别的结果分析

PSD的方法识别车牌号时，可以提取出车牌号码的轮廓信息，类似于骨架提取，但对车牌号中的汉字信息提取的效果不佳，而且容易受到图像大小和清晰度等因素的影响，使图像对称性特征的无法正确判断该车牌号的信息，还需寻找与其他识别的方法配合进行识别；在人脸识别中，可以提取人脸部各个局部的对称特征，提取的特征数量多，更有助于人脸识别的准确性。如图3

中，PSD方法提取出了人眼、眉毛、耳朵、鼻子等对称性特征，但是对整个人脸的轮廓信息却不明显。在图4中，人整体信息的提取时，PSD的信息提取的轮廓信息也较少。通过初步探索，PSD的方法可以应用于人脸识别和车牌照识别中提取图像中的部分特征信息，作为识别图像的匹配的依据，但是，还需要与其他方法配合提取出更多的特征信息进行准确的匹配。

3　总结

在现代社会，生活中的各种场所都趋于智能化，汽车车牌照及人脸等可以作为身份识别的判断依据，本文将可以提取较多的对称信息的PSD方法应用于人脸识别和车牌识别中进行初步的探索，进过采集图像及处理，可以发现PSD方法可以与其他算法想结合应用于车牌号和人脸识别。

参考文献

[1] 肖志涛，侯正信，郭迎春．基于局部能量的对称性检测算法．计算机辅助设计与图形学学报，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] 卢春雨，张长水，闻芳，阎平凡．基于主元分析的对称性检测．电子学报，1999，27(5)：25～28

摘要：车牌和人脸识别是实现现代智能化的重要步骤，对车牌和人脸的识别具有重要的意义。对称性是车牌和人脸的重要特征，本文针对PSD对称性检测算法提取的对称性特征，探索了这些特征对车牌和人脸识别的重要作用。

关键词：PSD；对称性；车牌；人脸

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