畢業(yè)設(shè)計（論文）-人像識別軟件設(shè)計.doc

江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） - i 中中文文摘摘要要 人像特征價值的分析能夠明確價值高、獨立性強的特征，為人像識別軟件 和相關(guān)人像識別提供支撐資料，提高人像識別和鑒定的準確率和效率。本課題 隨機選擇 50 名 25-55 歲漢族成年男性，按照第二代身份證證件照片的標準拍攝 人像正面照片，作為實驗研究樣本。對人像 17 項形態(tài)指標特征、17 項長短間 距特征、6 項方向角度特征進行測量、統(tǒng)計、分析，找出了人像形態(tài)特征、長 短間距測量特征、方向角度特征的分布規(guī)律，以及測量特征之間相關(guān)性大小， 論證了人像各特征在人像識別中的價值。為計算機識別提供基礎(chǔ)資料支持，為 人像檢驗鑒定提供評斷特征質(zhì)量的依據(jù)。 關(guān)鍵詞 人像識別 人像特征 測量 相關(guān)性 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） - ii 外外文文摘摘要要 titletitle analysis of facial features value abstractabstract through defining high value and high independence of facial features， the analysis of facial features value not only can provide supporting materials for the facial recognition software and the correlative facial recognition ,but also can improve the accuracy and efficiency of facial recognition and identification. in this subject, the writer chooses 50 adult men at random, whose ages range from 25 to 50 among the han nationality. their facial photos, which are taken according to the second standard of the id card, are adapted as the research samples. on the basis of the meterage, the statistics and the analysis of 17 morphology index-features,17 length distance features and 6 direction-and-angle features, this subject finds out following research results - the distributing rule of facial morphology features, length distance features，direction-and-angle features and the relativity between those features, which eventually prove the value of each facial feature in the facial recognition, offer the basic material support to the automatic facial recognition and provide the evidence of judging the quality of the features for the facial recognition. 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） - iii keykey wordswords facial recognition; facial features; measurement; relativity 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） - iv 目目 次次 1 引言.1 2 研究方法、步驟.4 2.1 研究樣本照片的制備 .4 2.1.1 拍攝圖像4 2.1.2 幾何內(nèi)容處理4 2.1.3 保存圖像4 2.2 指標特征的選取 .4 2.2.1 形態(tài)特征6 2.2.2 長短間距測量特征7 2.2.3 方向角度特征9 2.3 特征的測量、統(tǒng)計方法 .9 2.4 數(shù)據(jù)處理分析方法 10 2.4.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理.10 2.4.2 制作頻數(shù)分布表、繪圖.10 2.4.3 相關(guān)性分析.11 3 實驗研究結(jié)果及分析11 3.1 各項指標特征測量、統(tǒng)計數(shù)據(jù) 11 3.1.1 人像 17 項形態(tài)指標特征統(tǒng)計數(shù)據(jù)11 3.1.2 人像 17 項長短間距測量特征統(tǒng)計數(shù)據(jù)14 3.1.3 人像 6 項方向角度特征測量、統(tǒng)計數(shù)據(jù).19 3.2 各項指標特征頻數(shù)分布及分析 21 3.2.1 人像 17 項形態(tài)指標特征頻數(shù)分布表和頻數(shù)分布圖21 3.2.2 人像 17 項長短間距測量特征頻數(shù)分布表和頻數(shù)分布圖26 3.2.3 人像 6 項方向角度特征頻數(shù)分布表和頻數(shù)分布圖.33 3.3 各項指標特征之間相關(guān)性分析 35 3.3.1 人像 17 項長短間距測量特征相關(guān)性分析35 3.3.2 人像 3 項方向角度測量特征相關(guān)性分析.37 結(jié) 論.39 致 謝.42 參 考 文 獻43 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 1 頁 共 43 頁 1 1 引言引言 隨著監(jiān)控系統(tǒng)和各類人像識別系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，人像識別和鑒定在現(xiàn)代刑 事科學(xué)技術(shù)中的重要性日漸突出。人像識別和鑒定是公安視聽技術(shù)體系中的重 要內(nèi)容，能夠廣泛應(yīng)用于刑事偵查、安全保衛(wèi)、反恐防恐等領(lǐng)域。 人像識別和鑒定的內(nèi)容和方法主要是依據(jù)人像中反映出的形態(tài)學(xué)特征，采 用各部分形態(tài)比對、測量比對、特征細節(jié)比對、特征重疊、拼接等方法，判斷 比對雙方特征的異同，從而做出檢驗鑒定的結(jié)論，其理論基礎(chǔ)是同一認定原理。 同一認定包括分別檢驗、比較檢驗、綜合評判三個過程。綜合評判首先要分析 差異點的性質(zhì)和形成的原因，判斷是它們是兩個客體之間的本質(zhì)差異，還是同 一客體在不同條件下呈現(xiàn)的非本質(zhì)差異。其次，還要評斷符合點。符合點的評 斷是要確定已發(fā)現(xiàn)的符合點，其總和是否能構(gòu)成同一認定客體的特定性，是否 能在其他客體上重復(fù)出現(xiàn)，是否可以作為肯定同一認定的依據(jù)。特征的數(shù)量越 多，價值越高，出現(xiàn)重復(fù)的可能性就越小。特征的價值與其在同類客體中的出 現(xiàn)率成反比，特征的出現(xiàn)率是指特征在所有同類客體中出現(xiàn)的幾率。出現(xiàn)率低， 同一認定價值就高；反之亦然。因此，關(guān)于特征的價值可從統(tǒng)計規(guī)律得出。1 此外，因為人像本身具有對稱性，所以需對人像各特征之間的相關(guān)性進行分析， 在選取特征時，盡量避開高度相關(guān)和中度相關(guān)的特征。因此，人像識別和鑒定 所選擇的特征的價值就需進行論證。 目前，人像識別領(lǐng)域的研究主要在面部形態(tài)特征體系、在計算機人像識別 方面，而關(guān)于人像特征價值主要側(cè)重于研究方法，缺少大樣本人像特征價值的 統(tǒng)計分析。 在面部形態(tài)特征體系方面，中國刑警學(xué)院教授趙成文在 1993 年出版的專著 刑事相貌學(xué)中提出，五官在面部的分布是有固定位置的，它們之間的距離 又是有一定的比例和規(guī)律的，常見的正常人面部五官比例為“三庭五眼” 。各人 面部五官的結(jié)構(gòu)基本是相同的，相貌特征可從十個方面分類：發(fā)型、頭形、皺 紋、眼眉、眼睛、鼻子、耳朵、嘴、胡須和其他特征。2其 2004 年的刑事相 貌學(xué)偵查實用概述中加入了警星 cck-人像模擬組合系統(tǒng)的應(yīng)用。3呂導(dǎo)中 等所編的人像檢驗技術(shù)一書中指出，人像的同一認定是以人像為特定對象， 通過特征比較的方法對人像之間的同一性做出判斷，進而確定人身的認識活動， 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 2 頁 共 43 頁 其基礎(chǔ)是人像特征的特定性和穩(wěn)定性。人像識別是基于外部形象特征比對的識 別，通過對人像照片所表現(xiàn)出來的十大類相貌特征進行比較，尋找符合點和差 異點，綜合評斷作出結(jié)論。一般過程包括人像的獲取和標準化、特征抽取、特 征比較與綜合評判。該書中還對面部的十一個形態(tài)學(xué)特征進行分類，即臉型、 發(fā)際線、五官形態(tài)、五官配置、皺紋、面部特殊標記、表情、喉結(jié)、顴骨、下 頜、其他面部特征，并對其變化因素進行分析。41994 年 10 月，在英國曼徹 斯特召開的國際顱面鑒定會議上，英、德、美、意等國法庭科學(xué)家紛紛對面像 的鑒定提出了各自的方法，其中英、德、美等國專家認為目前切實可行的方法 是形態(tài)學(xué)方法（morphology identification） 。5 在計算機人像識別方面，王偉、馬建光的人臉識別常用方法及其發(fā)展現(xiàn) 狀一文中提出，人臉識別的研究歷史分為人臉面部特征人工識別、人臉人機 交互識別、人臉機器自動識別 3 個階段。人臉識別系統(tǒng)包括人臉特征檢測與分 割、人臉特征規(guī)范化、人臉表征和人臉識別 4 部分。根據(jù)表征方式的不同，人 臉識別方法有：基于層次聚類的幾何特征矢量模式識別法、基于代數(shù)特征矢量 的特征矢量識別法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉特征提取和分類器設(shè)計法。并詳述了 代數(shù)特征矢量法中經(jīng)典的特征臉法的識別過程。近年國外采用小波分析的變換 特征識別法，利用模式識別的最佳分割超平面分類識別法等是當前研究熱點。 6梁路宏，艾海舟，徐光，張鈸的人臉檢測研究綜述一文指出，人臉檢測 問題最初作為自動人臉識別系統(tǒng)的定位環(huán)節(jié)被提出，近年來由于其在安全訪問 控制、視覺監(jiān)測、基于內(nèi)容的檢索和新一代人機界面等領(lǐng)域的應(yīng)用價值，開始 作為一個獨立的課題受到研究者的普遍重視。該文從人臉檢測問題的分類、人 臉模式的分析、特征提取與特征綜合、性能評價等角度，系統(tǒng)地整理分析了人 臉檢測問題的研究文獻，將人臉檢測方法主要劃分為基于知識的人臉驗證方法 和基于統(tǒng)計的學(xué)習(xí)方法，指出統(tǒng)計學(xué)習(xí)方法優(yōu)于啟發(fā)式驗證方法。7 在人像形態(tài)特征、測量特征價值方面主要側(cè)重于特征價值研究的方法。呂 導(dǎo)中的從面相鑒定看比較鑒定的形態(tài)學(xué)方法一文，闡述了面相鑒定中采用 的形態(tài)學(xué)鑒定方法。形態(tài)學(xué)法主要通過對特征進行分類，并經(jīng)統(tǒng)計研究掌握特 征的分布規(guī)律和出現(xiàn)頻率，對于形態(tài)學(xué)特征的識別采用模糊判斷，在比較鑒定 中應(yīng)用貼近度來表示比較的結(jié)果，最終在一定閾值情況下給出鑒定結(jié)論。該文 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 3 頁 共 43 頁 是采用多個檢驗人員分別獨立地對檢驗的樣本進行分析，最后匯總統(tǒng)計，獲得 較為客觀的面部特征的分布頻率。5呂導(dǎo)中、萬榮春的人像面部綜合測量特 征的特異性研究一文指出，利用人像測量特征識別人像需要研究人像的特異 性，測量特征選擇的條件主要依據(jù)測量特征分布的差異、測量誤差、可測性、 獨立性等方面，對人像測量特征的特異性指標可進行量化分析。該文主要是研 究人像測量特征組合數(shù)所確定的測量特征體系。8 綜上所述，相對于人像檢驗學(xué)，手印學(xué)關(guān)于特征價值的研究較為成熟。如 乳突紋線的細節(jié)特征，起點、終點、分歧、結(jié)合等特征的出現(xiàn)率很高，所以這 些特征的價值較低；小勾、小眼、小橋、小棒（短棒） 、小點等特征（特別是勾、 眼、橋）的出現(xiàn)率很低，所以這些特征的價值很高。此外，一些反映紋線本身 局部形態(tài)的特征和由兩條或多條紋線組成的較復(fù)雜的特征結(jié)構(gòu)中，折轉(zhuǎn)、交叉、 雙叉的出現(xiàn)率極低，具有很高的應(yīng)用價值。若其穩(wěn)定性越強，出現(xiàn)率越低，印 痕反映性越好則其價值亦越高；反之亦然。9 人像特征價值的研究還有待進一步的發(fā)展。有通過多個檢驗人員分別獨立 檢驗再匯總的方法，有通過人像測量特征體系來確定人像測量特征的特異性的 方法。但作出類似于手印學(xué)的人像各特征價值的論述較少，這需要對大量的人 像進行統(tǒng)計分析。統(tǒng)計學(xué)是收集、分析、表述和解釋數(shù)據(jù)的科學(xué)，具有實際依 據(jù)和較強的說服力。 本課題主要采用實驗研究法和統(tǒng)計分析方法，隨機選擇 50 名 25-55 歲漢族 成年男性，按照第二代身份證證件照片的標準拍攝人像正面照片，作為實驗研 究樣本。選取人像形態(tài)特征、長短間距測量特征、方向角度特征，并對特征進 行測量、統(tǒng)計，數(shù)據(jù)歸一化后，對數(shù)據(jù)進行加工整理、統(tǒng)計分析，制作頻數(shù)分 布表并繪圖，分析各特征的出現(xiàn)率高低和特征之間的相關(guān)性。在上述基礎(chǔ)上， 論證人像各特征在人像識別中的價值。 本課題旨在通過人像的大樣本統(tǒng)計研究，確定人像 17 項形態(tài)指標特征、17 項長短間距測量特征、6 項方向角度特征的分布規(guī)律和出現(xiàn)頻率，以及測量特 征之間相關(guān)性大小，論證人像各特征在人像識別中的價值，為計算機識別提供 基礎(chǔ)資料支持，為人像檢驗鑒定提供評斷特征質(zhì)量的依據(jù)。 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 4 頁 共 43 頁 2 2 研究方法、步驟研究方法、步驟 2.12.1 研究樣本照片的制備研究樣本照片的制備 隨機選擇 50 名 25-55 歲漢族成年男性，按照第二代身份證證件照片的標準 拍攝人像正面照片，作為實驗研究樣本。 2.1.1 拍攝圖像 拍攝出高清晰的原始圖像是有效統(tǒng)計的前提。利用“光 e”二代居民身份 證制作系統(tǒng)進行拍攝。拍攝時應(yīng)當注意以下一些方面： （1）設(shè)置合理的光照。 主燈用 45 度的高側(cè)光；輔燈在另一側(cè)靠近照相機 的位置，光比約為 21；背景燈采用白色背投光。 （2）設(shè)置圖像格式，具備足夠的分辨率。在拍攝的原始圖像中人物臉部寬 度大于 221 像素。 （3）鏡頭聚焦于整個面部。 （4）拍攝時，要求被拍攝對象表情自然、頭部無偏轉(zhuǎn)、雙眼平視、眼鏡鏡 片透明。 2.1.2 幾何處理 （1）縮放圖像。 測量臉部寬度。 用臉部標準寬度除以測量得到的臉部寬度，獲得圖像的縮放比例。人像 在相片矩形框內(nèi)水平居中，臉部寬 207 土 14 像素，頭頂發(fā)跡距相片上邊沿 7 像 素至 21 像素，照片下邊緣以剛露出鎖骨或者襯衣領(lǐng)尖為準。 （2）確定豎直方向裁切位置。 找到頭頂位置向上延伸 7 至 21 像素后的位置區(qū)域。裁切上沿在該區(qū)域內(nèi)任 意選擇。豎直方向的裁切起始位置定為距離頭頂 14 像素位置處。 2.1.3 保存圖像 最后將處理好的圖像保存為 jpg 文件格式的壓縮圖像，圖像長寬規(guī)格為： 441 像素（高）358 像素（寬） ，分辨率 350dpi，24 位真彩色。 2.22.2 指標特征的選取指標特征的選取 選擇穩(wěn)定可靠真實的特征可從以下幾個方面進行： （1）清晰。 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 5 頁 共 43 頁 從照片上選擇清晰的而不是模棱兩可的相貌特征，要排除那些因種種原因 在照片上形成的一些假象。 （2）穩(wěn)定性。 應(yīng)選擇不易變化或變化較小的相貌特征。 （3）從特征的組合分析確定。 選擇穩(wěn)定特征時，不僅要逐項分析各種相貌特征，還應(yīng)從特征組合方面分 析。如不僅要看眉的形態(tài)，還要看眉的粗細、濃淡、方向，眉眼關(guān)系、兩眉關(guān) 系，這樣從一個特征的局部組合分析，就可以比較全面認識特征，在這基礎(chǔ)上 進行比較才比較可靠。 （4）測量特征。 測量的誤差 在我們的研究項目中，測量誤差的來源，一方面是人像測量特征標志點人 為定義的模糊性。例如在人體測量中測量鼻長的鼻凹點是指當頭部處于眼耳平 面時，鼻上端最凹陷處。這樣的定義在進行人體實體測量時是可以準確確定的， 但在人像照片上就難以確定。為了避免測量誤差，在人像測量時我們對該點稍 作變化，定義為兩眼內(nèi)角點連線中點。下頜角間寬是測量面下部寬度的指標， 在人體測量上的描述是左右下頜角點間的距離，由于下頜角點在人像上不易準 確定位，我們將表示面下部寬的特征定為從兩側(cè)口角點連線向兩側(cè)作延長線和 兩側(cè)面邊緣的交點間的距離。從二維人像照片測量的需要出發(fā)，通過對有些特 征定義的進一步確定可以在最大程度上減少這種誤差。 另一方面是測量的隨機誤差。測量的隨機誤差是指多次測量一個特征出現(xiàn) 的結(jié)果之間的誤差，這種誤差是難以避免的，它很大程度上取決于人像的清晰 程度。在一定清晰程度的條件下，通過統(tǒng)計我們可以掌握這種誤差的范圍。從 特征的質(zhì)量而言，誤差越小，特征的價值越高。 特征的可測性 根據(jù)一般正面人像的情況，應(yīng)注意選擇大多數(shù)照片中能夠出現(xiàn)的特征，避 免易被頭發(fā)等遮蓋的特征，并要考慮到在人像小角度變化情況下，特征點不至 于消失，以提高所確定的特征在人像識別系統(tǒng)中的實用性。 特征的獨立性 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 6 頁 共 43 頁 從概率論可知，在等可能概率的情況下，計算特征組合的頻率必須在特征 相互獨立的基礎(chǔ)上，因此在選擇特征時應(yīng)充分考慮特征是否相互獨立。8 在綜合以上因素的基礎(chǔ)上，確定了以下特征： 2.2.1 形態(tài)特征 人像 17 項形態(tài)指標特征： （1）臉型特征：是指臉部的外部輪廓形狀，可分為 1-狹長型、2-橢圓型、 3-長方型、4-方型、5-圓型、6-菱型、7-正三角型、8-倒三角型； （2）發(fā)際線特征：是指前額頭發(fā)生長線形狀，可分為 1-上孤形、2-下孤 形、3-水平形、4-尖角形、5-波浪形、6-不整形； 五官形態(tài)特征：是指眉、眼、口、鼻、耳等五官的具體形態(tài)特征。 （3）整條眉毛形態(tài)：1直線形、2弓形、3三角形、4-掃帚形； （4）上眼瞼形態(tài)：上眼瞼前唇由皮下組織結(jié)構(gòu)狀況構(gòu)成皺槽特點。一般可 分為 1單眼瞼、2半雙眼瞼、3皺褶微顯、4皺褶中等、5皺褶明顯； （5）上眼瞼與淚阜的關(guān)系：1有蒙古褶、2無蒙古褶、單眼瞼或半雙 眼瞼； （6）上眼瞼形態(tài)及其與淚阜關(guān)系的組合 （7）眼的形狀：1橢圓眼、2直線眼、3傾斜眼、4掛形眼、5扇 形眼、6魚形眼、7曲線眼、8三角眼、9-變形眼； （8）眼張開程度：指眼自然張開大小，可分為 1大、2中、3??； （9）口裂線形態(tài)：口裂自然閉合的，其上、下唇間的閉合狀態(tài)有 1水平 形、2向上形、3向下形、4-不整齊形（即口裂線中心與上唇結(jié)節(jié)不對準） ； （10）上赤唇形態(tài)：1馬鞍形、2梯形、3弧形； （11）耳外張狀況：1全部外張的、2全部貼近的、3中等的、4上 部外張的、5下部外張的 五官配置特征：是指人臉部眉、眼、口、鼻、耳等器官間的長短、大小、 寬窄、厚薄、高低等比例關(guān)系及相互間位置關(guān)系。 （12）眉粗細：以眉的上下緣之間距離，可分為 1-濃、2-中、3-淡 （13）眉濃淡：以眉毛的密度，可分為 1-粗、2-中、3-細； （14）眉眼相對位置：眉頭與同側(cè)內(nèi)眼角之間相對位置關(guān)系，1-眉頭超過 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 7 頁 共 43 頁 眼角、2-眉頭與眼角平齊、3-眼角超過眉頭； （15）鼻尖仰俯：1-上翹、2-中平、3-下垂； （16）唇厚?。喊瓷舷麓胶穸龋?-上薄下厚、2-上厚下薄、3-上下唇近似； （17）耳的相對位置：耳的上、下緣與臉部的眉、眼、鼻、口等器官相對 位置關(guān)系，1-上與眉平、2-上在眉眼間、3-上與眼平；4-下與鼻平、5-下在鼻 下、6-下在鼻上 2.2.2 長短間距測量特征 人像 17 項長短間距測量特征： （1）前額高度：兩側(cè)眉弓上緣凸點連線的中點到發(fā)際線的垂直距離（如 圖 1 所示） ； （2）前額寬度：前額高度線的中垂線與兩側(cè)發(fā)際線相交兩交點間的距離 （如圖 2 所示） ； 圖 1 前額高度 圖 2 前額寬度 （3）眉間距：兩側(cè)眉弓上緣凸點之間的距離（如圖 3 所示） ； （4）眼外距：左右眼外角點之間的距離（眼外角點在眼白的外側(cè)角處，不 在眼外角皮膚皺褶處） （如圖 4 所示） ； 圖 3 眉間距 圖 4 眼外距 （5）眼內(nèi)距：左右眼內(nèi)角點之間的距離（眼內(nèi)角點在上下眼瞼內(nèi)側(cè)端相交 點） （如圖 5 所示） ； （6）瞳距：雙目正視前方時雙目瞳孔中心的間距（如圖 6 所示） ； 圖 5 眼內(nèi)距 圖 6 瞳距 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 8 頁 共 43 頁 （7）右眼寬：右眼（實際右側(cè)，非人像右側(cè)）眼內(nèi)角至右眼外角點的距離 （如圖 7 所示） ； （8）左眼寬：左眼（實際左側(cè)，非人像左側(cè)）眼內(nèi)角至左眼外角點的距離 （如圖 8 所示） ； 圖 7 右眼寬 圖 8 左眼寬 （9）鼻寬：左右鼻翼之間的距離（如圖 9 所示） ； （10）鼻長：兩側(cè)眼內(nèi)角點連線中點至鼻下點的距離（如圖 10 所示） ； 圖 9 鼻寬 圖 10 鼻長 （11）人中長：鼻下點至上唇點的距離（如圖 11 所示） ； （12）口寬：兩側(cè)口角點之間的距離（如圖 12 所示） ； 圖 11 人中長 圖 12 口寬 （13）上唇長：上唇點至口裂點的距離（如圖 13 所示） ； （14）下唇長：口裂點至下唇點的距離（如圖 14 所示） ； 圖 13 上唇長 圖 14 下唇長 （15）面下寬：通過左右口角點之間的連線向兩側(cè)延長線和兩側(cè)面邊緣交 點的距離（如圖 15 所示） ； （16）下巴長：下唇點至頜下點的距離（如圖 16 所示） ； 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 9 頁 共 43 頁 圖 15 面下寬 圖 16 下巴長 圖 17 面寬 （17）面寬：垂直于人臉中線且通過鼻下點向兩側(cè)的延長線和兩側(cè)面邊緣 交點的距離（如圖 17 所示） 。 2.2.3 方向角度特征 人像 6 項方向角度特征： （1）眉方向：以眉頭和眉梢連線的方向，1-水平、2-上揚、3-微揚、4-下 垂； （2）兩眉相對位置：1-左高右低、2-水平、3-左低右高； （3）口角方向：1-平的、2-上翹、3-下垂； （4）左眼角方向：內(nèi)外眼角連線與水平線所成的夾角（如圖 18 所示） ； （5）瞳角：雙目正視前方時雙目瞳孔中心與鼻下點的連線所成的夾角（如 圖 19 所示） ； （6）角度 2：眼內(nèi)角與鼻下點連線所成的角度（如圖 20 所示） 。 圖 18 左眼角方向 圖 19 瞳角 圖 20 角度 2 2.32.3 特征的測量、統(tǒng)計方法特征的測量、統(tǒng)計方法 運用 photoshop 軟件，分別對 50 例樣本人像照片的各項指標進行測量、統(tǒng) 計。 人像照片的大小對角度沒有影響，所以角度測量數(shù)據(jù)可直接應(yīng)用。而測量 的長短間距的數(shù)據(jù)需要進行歸一化。因為根據(jù)身份證件照片的拍攝要求，人像 照片中臉部標準寬度可以在 193 像素至 221 像素之間任意選擇，存在一定的 差異。 因此，為方便比對和研究，把樣本人像的面寬都歸一為 214 像素，相應(yīng)的， 其它所有的測量數(shù)據(jù)歸一化后即：歸一化數(shù)據(jù)=（測量數(shù)據(jù)*214）/面寬測量數(shù) 據(jù)。如，某人像眼內(nèi)距的測量數(shù)據(jù)為 0.53 厘米，面寬的測量數(shù)據(jù)為 1.91 厘米， 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 10 頁 共 43 頁 則該人像眼內(nèi)距的歸一化數(shù)據(jù)為（0.53*214）/1.91=59.38 像素。得到如下測 量、統(tǒng)計數(shù)據(jù)： 人像 17 項形態(tài)指標特征統(tǒng)計數(shù)據(jù)； 人像 17 項長短間距測量特征統(tǒng)計數(shù)據(jù)； 人像 6 項方向角度特征測量、統(tǒng)計數(shù)據(jù)表。 2.42.4 數(shù)據(jù)處理分析方法數(shù)據(jù)處理分析方法 對各項指標的測量、統(tǒng)計數(shù)據(jù)歸一化后，對數(shù)據(jù)進行加工整理，使之系統(tǒng) 化、條理化，以符合統(tǒng)計分析的需要，同時對數(shù)據(jù)進行圖表展示，以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù) 中的一些基本特征，為進一步分析提供思路。 2.4.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理 數(shù)據(jù)的預(yù)處理是數(shù)據(jù)整理的先前步驟，它是在對數(shù)據(jù)分類或分組之前所做 的必要處理，內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的審核、排序等。 數(shù)據(jù)的審核就是檢查數(shù)據(jù)中是否有錯誤。主要從完整性和準確性兩個方面 進行。完整性審核主要是檢查研究得人像是否有遺漏，所有的研究指標是否填 寫齊全等。準確性審核主要包括兩個方面：一是檢查數(shù)據(jù)資料是否真實的放映 了客觀實際情況，內(nèi)容是否符合實際；二是檢查數(shù)據(jù)是否有錯誤，計算是否正 確等。 數(shù)據(jù)排序是按一定順序?qū)?shù)據(jù)排列，以便通過瀏覽數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)一些明顯的特 征或趨勢。排序還有助于對數(shù)據(jù)檢查糾錯，為重新歸類或分組等提供依據(jù)。10 2.4.2 制作頻數(shù)分布表、繪圖 統(tǒng)計表和統(tǒng)計圖是顯示統(tǒng)計數(shù)據(jù)的兩種方式。 數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)處理后，可進一步做整理、顯示，制作頻數(shù)分布表并繪圖。 （1）對長短間距測量特征、方向角度測量特征這些數(shù)值型數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分 組（單變量值分組和組距分組兩種） ，這里主要是連續(xù)變量所以采用組距分組。 分組需要遵循“不重不漏”的原則， “不重”是指一項數(shù)據(jù)只能分在其中的某一 組，不能在其他組中重復(fù)出現(xiàn)；“不漏”是指組別能夠窮盡，即在所分的全部 組別中每項數(shù)據(jù)都能分在其中的某一組，不能遺漏。 確定組數(shù)。按 sturges 提出的經(jīng)驗公式 k=1+10n/102 來確定組數(shù) k， 其中 n 為數(shù)據(jù)的個數(shù)，對結(jié)果四舍五入取整數(shù)即為組數(shù)。本課題研究的人像各 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 11 頁 共 43 頁 指標數(shù)據(jù)都是 50，則 k 約 7，即各指標數(shù)據(jù)分為 7 組。 確定各組的組距。組距是一個組的上限與下限之差，可根據(jù)全部數(shù)據(jù)的 最大值和最小值及所分的組數(shù)來確定，即組距=（最大值-最小值）/組數(shù)。且第 一組的下限應(yīng)低于最小變量值，最后一組的上限應(yīng)高于最大變量值。 根據(jù)分組整理成頻數(shù)分布表。用 excel 的 frequency 函數(shù)進行頻數(shù)分析。 11 根據(jù)頻數(shù)分布表繪制折線圖。數(shù)值型數(shù)據(jù)選擇折線圖顯示。 （2）對其他數(shù)據(jù)，如形態(tài)特征，進行分類整理，計算出每一類別的頻數(shù)、 頻率。制作如下特征頻數(shù)分布表和頻數(shù)分布圖： 人像 17 項形態(tài)指標特征頻數(shù)分布表、頻數(shù)分布圖； 人像 17 項長短間距測量特征頻數(shù)分布表、頻數(shù)分布圖； 人像 6 項方向角度特征頻數(shù)分布表、頻數(shù)分布圖。 2.4.3 相關(guān)性分析 相關(guān)分析是一種用來描述不同事物或者同一事物的不同屬性之間的相關(guān)程 度的分析方法。相關(guān)分析根據(jù)變量的個數(shù)分為二元相關(guān)分析、多元分析。本課 題采用二元相關(guān)分析。 用相關(guān)系數(shù) r 來說明變量之間的相關(guān)程度，通常按照下列標準描述相關(guān)系 數(shù) r 的意義： r0：不相關(guān)；r0.3：極低度相關(guān)；0.3 r 0.5：低度相關(guān)； 0.5 r 0.8：中度相關(guān)；r 0.8：高度相關(guān)；r1：完全相 關(guān) 12 對數(shù)值型數(shù)據(jù)的指標特征（人像 17 項長短間距測量特征、人像 3 項方向角 度測量特征）進行相關(guān)性分析，從而確定各特征之間的相關(guān)性。 3 3 實驗研究結(jié)果及分析實驗研究結(jié)果及分析 3.13.1 各項指標特征測量、統(tǒng)計數(shù)據(jù)各項指標特征測量、統(tǒng)計數(shù)據(jù) 3.1.1 人像 17 項形態(tài)指標特征統(tǒng)計數(shù)據(jù) 表 1-1：人像 17 項形態(tài)指標特征統(tǒng)計數(shù)據(jù)表（前 11 項） 人像 編號 臉 型 發(fā)際 線特 整條 眉毛 上眼 瞼形 上眼瞼 與淚阜 組合 眼的 形狀 眼張 開程 口裂 線形 上赤 唇形 耳外 張狀 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 12 頁 共 43 頁 特 征 征形態(tài)態(tài)的關(guān)系度態(tài)態(tài)況 133122 2、2 83112 233422 2、2 31233 3213122414 425421 2、1 23122 5644123333 623351 5、1 32223 783421 2、1 11114 8334112134 9611123111 1061431 3、1 12321 11443122422 1223441 4、1 12113 1373142 4、2 11235 1416121 2、1 122131682131 3、1 323131861441 4、1 22214 19761123125 2066322 2、2 31114 21853133222 22333192223 23634153124 2481221 2、1 12334 2533242 4、2 12122 26121193213 27834121313 2873352 5、2 12322 2923452 5、2 12123 3066342 4、2 12133 3184352 5、2 12113 32552123113 33342123123 3444232 3、2 12412 3524222 2、2 52121 3641442 4、2 12222 3736321 2、1 22123 3871451 5、1 12122 39814112312 40412123122 41511123112 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 13 頁 共 43 頁 4215131 3、1 12113 43564112214 44731123312 4585441 4、1 11112 4684421 2、1 11122 4723151 5、1 12122 48614123113 4982142 4、2 93113 5015252 5、2 12124 表 1-2：人像 17 項形態(tài)指標特征統(tǒng)計數(shù)據(jù)表（后 6 項） 人像編號眉毛濃淡眉毛粗細 眉眼相對 位置 鼻尖仰俯唇厚薄 耳的相對 位置 122223 1、4 223233 1、6 322233 3、5 413111 3、5 513113 3、5 622231 2、4 733331 3、5 822232 2、4 922223 1、4 1022221 2、4 1122233 2、4 1233133 1、4 1322231 2、4 1432233 3、4 1522231 2、5 1633321 2、4 1722331 3、4 1832333 3、4 1932221 1、4 2022223 2、4 2132233 2、4 2212223 1、6 2321232 2、4 2422113 3、6 2522231 3、4 2622231 1、4 2731231 1、4 2832311 3、5 2912131 2、5 3021221 1、4 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 14 頁 共 43 頁 3112233 1、6 3233111 3、5 3332123 3、5 3432133 3、4 3522233 3、4 3622231 2、5 3722233 1、4 3822123 1、4 3922221 2、4 4032131 2、5 4113231 2、6 4232231 2、4 4323232 2、4 4432131 2、5 4511233 1、6 4631233 3、4 4712231 1、4 4833321 3、4 4922233 3、5 5023123 3、5 3.1.2 人像 17 項長短間距測量特征統(tǒng)計數(shù)據(jù) 表 2-1：人像 17 項長短間距測量特征統(tǒng)計數(shù)據(jù)表（前 8 項） （單位：像素） 人像編 號 前額高 度 前額寬 度 眉間距眼外距眼內(nèi)距瞳距右眼寬左眼寬 192.50193.62156.63145.5365.36109.7638.2340.70 276.46187.46139.36144.2960.43102.3640.7041.93 370.30176.36140.59144.2962.90102.3639.4640.70 472.76192.39143.06145.5364.13103.5940.7039.46 561.66188.69146.76144.2950.5698.6649.3348.10 674.00180.06138.13138.1353.0397.4341.9341.93 787.56201.02141.83143.0654.26102.3641.9344.40 896.19202.26139.36143.0655.5098.6643.1644.40 986.33177.59135.66135.6650.5694.9645.6344.40 1094.96201.02135.66136.8949.3394.9644.4044.40 1171.53191.16134.43143.0654.2697.4345.6344.40 1276.46183.76147.99141.8351.8099.8945.6341.93 1374.00197.32139.36146.7657.96104.8345.6343.16 1464.13160.32130.73133.1950.5696.1941.9340.70 15102.36218.29135.66135.6654.2698.6640.7040.70 1670.30215.82134.43143.0657.96101.1340.7043.16 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 15 頁 共 43 頁 1777.70188.69131.96145.5361.66103.5940.7043.16 18104.83181.29130.73140.5953.03101.1343.1644.40 1975.23219.52131.96144.2956.73102.3644.4045.63 2071.53191.16136.89141.8356.7396.1941.9343.16 2188.80205.96133.19143.0657.96102.3645.6340.70 2274.00201.02145.53156.6361.66102.3648.1044.40 2375.23187.46138.13139.3654.2697.4341.9341.93 2475.23178.82131.96146.7657.96107.2944.4043.16 2577.70201.02149.23146.7654.26101.1346.8645.63 2681.40196.09134.43143.0655.5092.5041.9343.16 2776.46197.32145.53151.6954.26101.1349.3348.10 2886.33198.56149.23151.6948.10102.3650.5650.56 2982.63189.92136.89136.8953.0392.5041.9340.70 3098.66208.42145.53157.8657.96112.2348.1050.56 3182.63203.49140.59138.1350.5694.9644.4043.16 3255.50191.16127.03136.8953.0394.9640.7041.93 3375.23181.29135.66136.8961.66103.5937.0040.70 3475.23188.69131.96141.8357.9699.8941.9341.93 3574.00192.39139.36143.0654.2699.8946.8644.40 3676.46189.92135.66138.1350.5696.1945.6344.40 3786.33201.02120.86140.5951.8098.6643.1643.16 3888.80193.62146.76149.2357.96101.1345.6345.63 3982.63141.83139.36141.8355.5097.4341.9344.40 4061.66155.39122.09136.8956.7396.1939.4638.23 4161.66167.72138.13134.4349.3396.1941.9344.40 4292.50198.56151.69152.9361.66104.8346.8644.40 4383.86209.66145.53157.8665.36104.8345.6343.16 4472.76180.06125.79143.0654.2693.7344.4041.93 4578.93171.42135.66138.1350.5696.1944.4044.40 4667.83205.96139.36157.8657.96107.2950.5650.56 4798.66197.32149.23144.2953.03101.1345.6344.40 4898.66199.79149.23141.8354.26101.1345.6344.40 4969.06192.39140.59131.9650.5692.5037.0040.70 5088.80186.22136.89146.7656.73104.8345.6348.10 表 2-2：人像 17 項長短間距測量特征統(tǒng)計數(shù)據(jù)表（后 9 項） （單位：像素） 人像 編號 鼻寬鼻長人中長口寬上唇長下唇長面下寬 下巴 長 面寬 169.0661.6630.8381.4011.1011.10223.2264.13235.55 271.5365.3622.2088.8013.5716.03209.6656.73223.22 365.3669.0623.4381.4018.5023.43213.3654.26228.15 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 16 頁 共 43 頁 465.3667.8325.9071.5311.1017.27207.1962.90226.92 560.4357.9627.1361.669.879.87207.1955.50231.85 667.8375.2329.6074.006.1716.03207.1953.03220.75 757.9671.5335.7666.607.4014.80192.3951.80209.66 854.2671.5318.5076.4614.8014.80207.1961.66218.29 969.0661.6623.4375.239.8714.80208.4253.03228.15 1065.3669.0628.3771.539.8722.20201.0248.10225.69 1166.6071.5327.1377.708.6313.57207.1949.33224.45 1259.2062.9037.0070.307.4013.57209.6659.20223.22 1365.3669.0632.0678.933.709.87220.7555.50235.55 1461.6676.4627.1381.4011.1013.57186.2254.26197.32 1567.8375.2330.8374.007.4013.57236.7954.26251.59 1666.6055.5028.3772.769.8717.27199.7948.10214.59 1774.0070.3030.8385.1012.3319.73225.6948.10235.55 1867.8374.0034.5375.237.4013.57219.5261.66239.25 1970.3072.7629.6078.937.4012.33236.7953.03265.15 2065.3665.3630.8377.708.639.87213.3662.90233.09 2165.3671.5323.4381.408.6316.03199.7957.96221.99 2267.8369.0628.3790.0313.5719.73213.3651.80223.22 2364.1371.5330.8377.709.8711.10208.4266.60226.92 2467.8369.0630.8383.869.8713.57208.4262.90214.59 2565.3671.5327.1378.939.8717.27203.4953.03218.29 2666.6075.2329.6082.634.9312.33204.7255.50226.92 2767.8364.1323.4376.468.6314.80204.7254.26220.75 2866.6071.5327.1376.469.8714.80239.2564.13247.89 2964.1362.9029.6067.839.8725.90205.9655.50218.29 3074.0071.5327.1385.1012.3317.27213.3650.56239.25 3161.6670.3023.4375.238.6313.57207.1954.26224.45 3261.6667.8332.0674.007.4017.27212.1248.10226.92 3367.8364.1332.0680.167.409.87215.8255.50218.29 3461.6671.5327.1375.238.6312.33213.3650.56225.69 3567.8375.2327.1385.108.6316.03205.9655.50218.29 3664.1364.1325.9078.939.8717.27213.3644.40226.92 3766.6071.5323.4385.109.8714.80144.2950.56225.69 3866.6065.3620.9776.4611.1016.03219.5254.26234.32 3957.9666.6025.9075.239.8717.27201.0255.50221.99 4075.2372.7618.5082.636.1716.03218.2948.10226.92 4155.5072.7622.2071.537.4014.80199.7948.10220.75 4270.3076.4627.1390.039.8718.50212.1257.96230.62 4371.5383.8622.2082.6313.5717.27224.4554.26242.95 4464.1367.8328.3765.3611.1017.27204.7256.73215.82 4561.6672.7627.1369.069.8720.97180.0650.56207.19 4670.3072.7630.8385.108.6313.57202.2662.90218.29 江江蘇蘇警警官官學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 第 17 頁 共 43 頁 4766.6076.4635.7675.236.1716.03144.2949.33218.29 4866.6075.2335.7666.606.1713.57210.8948.10233.09 4961.6675.2327.1372.767.4013.57184.9949.33207.19 5059.2069.0627.1371.5316.0318.50194.8664.13219.5