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【毕业论文】基于matlab的人脸识别系统设计与仿真（含matlab源程序第一章绪论本章提出了本文的研究背景及应用前景。首先阐述了人脸图像识别意义;然后介绍了人脸图像识别研究中存在的问题;接着介绍了自动人脸识别系统的一般框架构成;最后简要地介绍了本文的主要工作和章节结构。1.1研究背景自70年代以来.随着人工智能技术的兴起.以及人类视觉研究的进展.人们逐淅对人脸图像的机器识别投入很大的热情,并形成了一个人脸图像识别研究领域,这一领域除了它的重大理论价值外,也极具实用价值。在进行人工智能的研究中,人们一直想做的事情就是让机器具有像人类一样的思考能力,以及识别事物、处理事物的能力,因此从解剖学、心理学、行为感知学等各个角度来探求人类的思维机制、以及感知事物、处理事物的机制,并努力将这些机制用于实践,如各种智能机器人的研制。人脸图像的机器识别研究就是在这种背景下兴起的,因为人们发现许多对于人类而言可以轻易做到的事情,而让机器来实现却很难,如人脸图像的识别,语音识别,自然语言理解等。如果能够丿发出具有像人类一样的机器识别机制,就能够逐步地了解人类是如何存储信息,并进行处理的,从而最终了解人类的思维机制。同时,进行人脸图像识别研究也具有很大的使用价依。如同人的指纹一样,人脸也具有唯一性,也可用来鉴别一个人的身份。现在已有实用的计算机自动指纹识别系统面世,并在安检等部门得到应用,但还没有通用成熟的人脸自动识别系统出现。人脸图像的自动识别系统较之指纹识别系统、DNA鉴定等更具方便性,因为它取样方便,可以不接触目标就进行识别,从而开发研究的实际意义更大。并且与指纹图像不同的是,人脸图像受很多因素的干扰:人脸表情的多样性;以及外在的成像过程中的光照,图像尺寸,旋转,姿势变化等。使得同一个人,在不同的坏境下拍摄所得到的人脸图像不同,有时更会有很大的差别,给识别带来很大难度。因此在各种干扰条件下实现人脸图像的识别,也就更具有挑战性。国外对于人脸图像识别的研究较早,现己有实用系统面世,只是对于成像条件要求较苛刻,应用范围也就较窄,国内也有许多科研机构从事这方而的研究,并已取得许多成果。12人脸图像识别的应用前景人脸图像识别除了具有重大的理论价值以及极富挑战性外,还其有许多潜在的应用前景,利用人脸图像来进行身份验证,可以不与目标相接触就取得样本图像,而其它的身份验证手段,如指纹、眼睛虹膜等必须通过与目标接触或相当接近来取得样木,在某些场合,这些识别手段就会有不便之处。就从目前和将米米看,可以预测到人脸图像识别将具有)阔的应用前景,如表1-1中所列举就是其中已经实现或逐步完善的应用。表1-1人脸识别的应用应用优点存在问题信信用卡、汽车图像摄取可控需要建立庞大的驾照、护照以及个人图像分割可控数据库身份验证等图像质量好嫌疑犯照片匹配图像质量不统潜在的巨大图像多幅图像可用库互联网应用视频信息价值高存在虚假多人参与银行/储蓄安全监控效果好图像分割不可控图像质量较差人群监测图像质量高图像分割自由可利用摄像图像图像质量低、实时性13本文研究的问题本文介绍了人脸图像识别中所应用 MATLAB对图像进行预处理,应用该工具箱对图像进行经典图像处理,通过实例来应用 matlab图像处理功能,对某一特定的人脸图像处理,进而应用到人脸识别系统。本文在总结分析人脸识别系统中几种常用的图像预处理方法基础,利用 MATLAB实现了一个集多种预处理方法于一体的通用的人脸图像预处理仿真系统,将该系统作为图像预处理模块可嵌入在人脸识别系统中,并利用灰度图像的直方图比对来实现人脸图像的识别判其中涉及到图像的选取,脸部定位,特征提取,图像处理和识别几个过程。1.4识别系统构成人类似乎具有“与生俱米”的人脸识別能力,赋予计算机同样的能力是人类的梦想之一,这就是所谓的“人脸识别”系统。假设我们把照相机、摄像头、扫描仪等看作计算机的“眼睛”,数字图像可以看作计算机观察到的“影像”,那么AFR赋予计算机根据其所“看到”的人脸图片来判断人物身份的能力。广义的讲,自动人脸识别系统具有如图1.1所示的一般框架并完成相应功能的任务。www.docin.com人脸图像获取人检特征提取人脸识别图1.1人脸识别系统一般框架(1)人脸图像的获取一般来说,图像的获取都是通过摄像头摄取,但摄取的图像可以是真人,也可以是人脸的图片或者为了相对简单,可以不考虑通过摄像头来摄取头像,而是直接给定要识别的图像。(2)人脸的检测人脸检测的任务是判断静态图像中是否存在人脸。若存在人脸,给出其在图像中的坐标位置、人脸区域大小等信息。而人脸跟踪则需要进一步输出所检测到的人脸位置、大小等状态随时间的连续变化情况(3)特征提取通过人脸特征点的检测与标定可以确定人脸图像中显著特征点的位置(如眼睛、眉毛、鼻子、嘴巴等器官),同时还可以得到这些器官及其面部轮廓的形状信息的描述。根据人脸特征点检测与标定的结果,通过某些运算得到人脸特征的描述(这些特征包括:全局特征和局部特征,显式特征和统计特征等)(4)基于人脸图像比对的身份识别In. com即人脸识别( Face Identification)问题。通过将输入人脸图像与人脸数据库中的所有已知原型人脸图像计算相似度并对其排序来给出输入人脸的身份信息。这包括两类识别问题:一类是闭集( Close set)人脸识别问题,即假定输入的人脸一定是人脸库中的某个个体;另类是开集( Open Set识别,即首先要对输入人脸是否在已知人脸库中做出判断,如果是,则给出其身份。(5)基于人脸图像比对的身份验证即人臉确认( Face Verification)问题。系统在输入人臉图像的同时输入一个用户宣称的该人脸的身份信息,系统要对该输入人脸图像的身份与宣称的身份是否相符作出判断。15论文的内容及组织第二章主要介绍人脸识别系统中所用到的仿真软件 Matlab,介绍了在人脸图像识别过程中所需要的图像处理技术,包括:一些基本操作、格式转换、图像增强等。并做了一个 Matlab图像处理功能的实例第三章主要始涉三个方面:首先是对人脸识别系统的构成做详细论述;其次就是对人脸识别过程中的关键环节人脸检测、特征提取和图像预处埋做详细介绍;最后就是 Matlab在人脸识别系统中的具体应用,即人脸图像识别的具体技术,并用 Matlab进行仿真试验并得到结果。第四章是对人脸图像识别体系构架的设计,并给出了人脸识别用到的理论知识即直方图差异对比,并编写 matlab代码实现人脸图像识别。第五章总结了全文的工作并对以后的需要进一步研究的问题进行了展望。第二章图像处理的 Matlab实现21 Matlab简介H Math Work公司开发的 Matlab语言语法限制不严格,程序设计自由度大程序的可移植性好。 Matlab还推出了功能强大的适应于图像分析和处理的工具箱常用的有图像处理工具箱、小波分析工具箱及数字信号处理工具箱。利用这些工具箱我们可以很方便的从各个方面对图像的性质进行深入的研究。 Matlab图像处理工具箱支持索弓图像、RGB图像、灰度图像、二进制图像并能操作.bmp、jg、tif等多种图像格式文件。22数字图像处理及过程n豆丁图像是人类获取信息、表达信息和传递信息的重要手段。利用计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等的理论方法和技术称为数字图像处理。数字图像处理技术已经成为信息科学、计算机科学、工程科学、地球科学等诸多方面的学者研究图像的有效工具。数字图像处理主要包括图像变换、图像增强、图像编码、图像复原、图像重建、图像识别以及图像理解等内容。221图像处理的基本操作读取和显示图像可以通过 imrad和 ishow来实现;图像的输出用 imwrite0函数就可以很方便的把图像输出到硬盘上;另外还可以用 incrop、 imriEκeO、 imrotateO等来实现图像的裁剪、缩放和旋转等功能。222图像类型的转换Matlab支持多种图像类型,但在某些图像操作中,对图像的类型有要求,所以要涉及到对图像类型进行转换。 Matlab7.0图像处理工具箱为我们提供了不同图像类型相互转换的大量函数,如mat2 gray函数可以将矩阵转换为灰度图像,rgb2 gray转换RGB图像或颜色映像表为灰度图像。在类型转换的时候,我们还经常遇到数据类型不匹配的情况针对这种情况, Matlab7.0工具箱中,也给我们提供了各种数据类型之间的转换函数,如 double(就是把数据转换为双精度类型的函数。223图像增强图像增强的目的是为了改善图像的视觉效果,提高图像的清晰度和工艺的适应性,以及便于人与计算机的分析和处理,以满足图像复制或再现的要求。图像增强的方法分为空域法和频域法两大类,空域法主要是对图像中的各个像紊点进行操作;而频域法是在图像的某个变换域内对整个图像进行操作,并修改变换后的系数,如傅立叶变换、DCT变换等的系数然后再进行反变换,便可得到处理后的图像。下面以空域增强法的几种方法加以说明。(1).灰度变换增强有多种方法可以实现图像的灰度变换,其中最常用的就是直方图
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K60的中文资料
此文档介绍了K60单片机的一些结构功能，纯中文。K60P144M1OOSF2RM. pdfK60 Sub-Family Reference Manual, Rev. 6. Nov 201夲部分讲解如何配置芯片上的嵌套向量中断控制器。完整信息清参阅htp/www.arm.com。InterruptsModulePPBNested VectoredModuleInterrupt Controller(NVIC)Module图32嵌套向量中断控制器题日相关模块参考链接套问量中断控制器http://www.arm.com系统内存映System memory map时钟Clock distribution电源管理Power management专用外设总线ARM Cortex-M4核心 ARM Cortex-M43.22.1中断优先级器件支持16级中断优先级,因此在嵌套向量中断控制器中,每一个中断源在优先级控制寄存器IP中都有4个位。例如IPRO中3302928a7262524232221a019181716|151413121110976543210R0000006000600000W3.22.2非可屏蔽中断非可屏蔽中断的中断源来自于外部的NM引脚。此引脚是多路复用引脚,必须要配置他的功能,使其成为外部不可屏蔽中断功能引脚。322.3中断分配中断默认按照下表分配向量号:当中断使用时,此值储存在栈中。IRQ号:非核心中断源,对应的编号为终端号减16。IRQ号在ARM的NVC文档中有描述表34中断号分配址址中断编号IRQ号非优先级编中断伏先溟模块描述(1)号(2)级编号(3)ARM核心中析源0x00000000ARM内核切始牟栈指针0x00000004ARM内核初始程序计数器Editbylie:soonli@qq.comK60P144M100SF2RM. pdfK60 Sub-Family Reference Manual, Rev. 6 NoV 2010x00000082AHM内核非可屏蔽中断x00000c3ARM内核哽件故障0x000000101ARM内核存储控制器故障0x0000145ARM内核总线故障0x000000186ARM内核用故障0x000001C70x00002080x0000219x00028100x000002C11ARM内核管理程序调入0x000003012ARM内核周试监控0x000034130x0000003814ARM内核0x0000315ARM内核系统往拍定时器非核心中新源0x00000040160DMADA通道0发送完成0x000000141DMADMA通道⊥发送完成0×00004818DMAD)MA通道2发送完成000401DMA通道3发送完成0x0000020DA通道4发送完成0300052DMA通道5发送完成0x00000582DMADMA通道6发送完成0x000_005C2sDMADMA通道7发送完成0x0000006021DMA通道8发送完成0x0000006425DMADMA通道9发送完成0x0000006826⊥0DMADMA通道10发送完成0x000006C27DMADMA通道11发送完成0x00007028DMA通道12发送完成0x000007429DMA通道13发送完成0x0000087314DMA通道1发送完成0x00007C3IMA通道15发送完成0x00000803216DMADMA通道0-15故障0x00000081MCM0x00000883184闪存命令执行完成0x000008C35闪存读取冲突0x0000009036模式控制掉电中断,电检测低澌喚醒单兀注意:在需要使用低漏检测0x00000094370低漏唤醒|的时候不要禁止这个中断0x000009838看门狗看门狗中断0x0000009c39230x00000A441IICIEditbylie:soonli@qq.com4K60P144M100SF2RM. pdfK60 Sub-Family Reference Manual, Rev. 6 NoV 2010x0000A84SPD所有中断源使用一个向量x0000AC4SPI1所有中断源使用一个向量0x000000B014SPI2所有中断源使用一个向量CR’ ed Message bufi0x000000B44529CANO(0-15)0x00000846CAND总线关闭0x0000BC47错误0x000000C048CANO发送报警x00000C449CANO接收报整0x000000C850CAND唤帼0x00000CC50x0000000520x000000D1537CAN⊥5)0x000000D8CANI总线关闭0x00000DC5CAN⊥错误0x000000E05610发送报警0x0000C457接收报警0x0000E858唤醒0x0000EC59100x0000F06011l⊥0000F461JJARTO串口0状态中新源0x00000F862UARTO串口0错误中新源0y000000FC11UARTI串口1状态中断源0x00010064UARTI串口1错昃中源x0000010465UART2串口2状态中新源000001085650UART2串口2错昃中粉溴0x000067UaRT串口3状态中新源0x000011068UART串口3错误中析源0x0001146gUART4串口4状态中析源00011870UART串口4错误中析源0x0000011C715513UART串口5状态中新源0x0000120721111111UART5串5错误中析源0x00001247370x000128740x00012c75CMPO0x00003076CMPI0x000013476115CMP20x000001387815FTM0所有中断源使一个向量0x000013C7963FTM1所有中断源使用一个向量0x00001408064FTM2所有中断源使用一个向量000014481160x0000014816报警中断Editbylie:soonli@qq.comK60P144M100SF2RM. pdfK60 Sub-Family Reference Manual, Rev. 6 NoV 2010x00014C8x0001508PITPIT通道00x000001518517PITPIT通道10x0000015886017PITPIT通道20x0000015C81PITPIT通道30x0000160882180x000016489USB OTx001689074充电检测0x0000016C|91Ethernet macIEEE1588定时器中断0x000017092Ethernet mac发送中断0x0000017497719Ethernet mac接收中断0x00001789EtherneL mac错误和其他中断0x00017C950x00000180|96SDH0x00184978120DACO0x000001889DACI0x0001899TsT所有中断源使用一个向量0x0000901008120x0000194101低功耗定时器00001981020x000019c10321引因控制模块PORTA引脚中断000001A0104引却控制模块PORTB引脚中断00004105引脚控制模块PORTC引脚中断0x0001AB106引閎控制模块PORTD引脚中断0x00000⊥AC10791引脚控制模块P0RTE引脚中断0×001B01080x000011090×00010701094软中断软件中断(4)(1)表示嵌套向量中断控制器的中断源号(2)表示嵌套向量中断控制器对于响应中断的ISER,ⅠCER,ISPR,ICPR和IABR寄存器的值,计算方法是IRQ的值除以32。(3〕表示嵌套向量中断控制器对于响应中断的IPR寄存器的值,计算方法是IRQ的值狳以4(4)此中断只能被NVC寄存器置位或者清零。3.2.2.3.1确定位域和寄存器的位置,来配置一个特定的中断如果你需要配置低功耗寄存器中断,下面的表格自“中断号分配”地址中断编号1RQ号非优先级编中断优先源模块描述号(2)级编号(3)0x0000019410」2⊥低功耗定时器译者注:下面角标的注解没有被列出,请看上表末尾。1)在NⅥC寄存器中,你需要配置关于中断的信息Editbylie:soonli@qq.comK60P144M100SF2RM. pdfK60 Sub-Family Reference Manual, Rev. 6 NoV 201· NVICISER2NVICICER2· NVICISPR2· NVICICPE2NVICIABR2NVICIPR212)确定特定中淅在相对应的寄存器中的特定位域(汗,这句话怎么这么别扭)。NVICISER2, NVICICER2, NVICISPR2, NVICICPR2, NVICIABR2 7位置=IRQ/32=21NⅥCIPR21位域的起始地址=8*(IRQ/4)+4=12因为 NVICIPR的位域的4位宽,所以 NVICIPR21的范围是12-15。因此,下列的位域的位是用来配置低功耗定时器的中断的。NVICISER2[21]NVICICER2[21NVICISPR2(21NVICICPR2[21NVICIABR2[211NVICIPR21[15: 123.2.3异步唤醒中断的配置夲节概述如何配置芯片中的相应模垬。在AM的文档中有更加完整的描述信息www.armcomClock logicWake-upquesynchronousModuleWake-up InterruptController(AWIC)Module图3-3异步唤醒单元主题相关模块参考链接系统存储映射System memory mat时钟Clock distribution电源管理Powcr managcmcnt嵌套向量中断控制器NVIC唤醒请求AWIC wake-up sources3.2.3.1唤醒源器件使用一下的内部或者外部异步唤醒输入模块Editbylie:soonli@qq.comK60P144M100SF2RM. pdfK60 Sub-Family Reference Manual, Rev. 6 NoV 201唤醒源描述可用的系统复位复位引脚和看门狗(当使用LPO时钟源吋),JTAG接口低电压检测模块控制器低电压警告模块控制器引脚中断引脚控制模块,任何一个中断使能的引胭都可以吹醒系统ADC「当使用内部时钟源的时候可是实现这个功能CMP由于没有系统时钟可以使用,所以此时是无效的LIC地址匹配唤醒接收眺变唤醒USB唤醒功能唤醒低功耗定时器在Stop/ⅥPS模式下有效实时时钟在Stop/ⅦLPS模式卜有效以太网魔法包唤醒SDIIC唤陧功能唤醒IIS唤醒功能唤醒1588时钟唤醒功能唤醒TSICAN3.2.3JTAG控制器配置本节概述如何配置芯片中的相应模块。在后面专门的章节中有更全面的介绍。JTAG controller图3-4JTAG控制器表38相关信息的参考链接题相关模块参考链接仝面介绍JT△GCJTAGC信号传输设置引脚控制Signal multiplexing3.3系统模块3.3.1系统集成控制模块(SIM)配置Editbylie:soonli@qq.comK6OP144M100SF2RM. pdf K60 Sub-Family Reference Manual, Rev. 6 Nov 201本节概述如何配置芯片中的相应模块。在后面专门的章节中有更全面的介绍PeripheralbridgeegisteracceSSResetsMode controller图35系统集成控制模块表39相关信息的参考链接主题相关模块参考链接全面介绍系统集成控制模块系统存储映射Systcm memory maj时钟Clock distribution电源管理Power management3.3.2模式控制器模块本节概述如何配置芯片中的相应模块。在后面专门的章节中有更全面的介绍。PeripheralbridgeRegistResetsMode controller图3-6模式控制模块表3-10相关信息的参考链接题相关模块参考链接全面介绍模式控制模块Mode controllerEditbylie:soonli@qq.comK60P144M100SF2RM. pdfK60 Sub-Family Reference Manual, Rev. 6 NoV 201系统存储映射System memory map电源管理Power management电源管理控制器PMO3.3.3电源管理控制模块本节概述如何配置芯片中的相应模块。在后面专门的章节中有更仝面的介绍PeriphebridgeRegisteraccessPower managementcontroller(PMC)图37电源管理控制模块表3-11相关信息的参考链接主题相关模块参考链接全面介绍PMCPMC系统存储映射System memory map电源管理Powcr managcmcnt面介绍Mode controller低漏唤醒单元LLWU3.3.4低漏唤醒单元节概述如何配置芯片中的相应模块。在后面专门的章节中有更全面的介绍。Editbylie:soonli@qq.com
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