131401061李哲-中期檢查報(bào)告

1、哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查報(bào)告題目：基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人臉檢測系統(tǒng)院、系：軟件學(xué)院、軟件工程系姓名：至起指導(dǎo)教師：奎鵬系主任：張淑麗2017年3月10日一、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的進(jìn)展情況本畢業(yè)設(shè)計(jì)擬使用C+語言、SQL數(shù)據(jù)庫，根據(jù)灰度化、Eigenfaces特征臉的基礎(chǔ)知識，開發(fā)一個(gè)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人臉檢測系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)對人臉的檢測和識別，該系統(tǒng)具有人臉檢測、識別等功能。具體工作進(jìn)展情況為：1 .確定題目。.首先，我了解自己的興趣和擅長所在，整理清晰思路，制定計(jì)劃，及時(shí)與指導(dǎo)老師溝通研究畢設(shè)方向，了解并學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)openCV框架，確定所做系統(tǒng)要用到的語言，鞏周以前的知識，為初期系統(tǒng)設(shè)計(jì)夯實(shí)基礎(chǔ)。在這期間，

2、我確定了論文和系統(tǒng)題目：基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人臉檢測系統(tǒng)。2 .查閱資料及需求分析。查閱資料，深入了解要做的系統(tǒng)及論文資料，我登陸了哈爾濱理工大學(xué)網(wǎng)上圖書館，其中中文數(shù)據(jù)庫里有非常多的優(yōu)秀論文文獻(xiàn)，還去了學(xué)校圖書館借閱了書籍，將基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)全面，將可以利用的學(xué)校豐富資源合理利用。充分的了解了所要做的系統(tǒng)之后，我進(jìn)行了需求分析，并做了調(diào)查，需求是完美實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的根基，把根基做好，才能保證系統(tǒng)的完美實(shí)現(xiàn)；3 .搭建框架。在此期間，搭openCV框架，學(xué)習(xí)灰度化、Eigenfaces特征臉的算法，一邊學(xué)習(xí)一邊向大神請教，了解了直方圖均衡化處理，可以將人臉區(qū)域的左、右臉分別進(jìn)行直方圖均衡化，然后合并整臉。4

3、.代碼編寫。在此期間，進(jìn)行代碼的編寫，并細(xì)化完成每一個(gè)功能，落實(shí)到能夠準(zhǔn)確完成檢測到人臉，并對人臉準(zhǔn)確識別，將系統(tǒng)的兩個(gè)主要功能不斷實(shí)現(xiàn)完善，設(shè)計(jì)出一個(gè)令用戶滿意度較高的人臉識別系統(tǒng)，初步完成該系統(tǒng)；5 .系統(tǒng)測試。在此期間，檢查系統(tǒng)并完善。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過程中，有很多的問題不斷涌現(xiàn)，所以要不斷地修改不滿意的地方和遇到的難題，盡量將系統(tǒng)做到完美，不斷對系統(tǒng)進(jìn)行測試，經(jīng)常和老師溝通或者反饋；6 .論文編寫。在此期間，完成論文的編寫，主要編寫需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)三大方面，將實(shí)際做系統(tǒng)的過程步驟記錄下來，系統(tǒng)的檢測和識別兩個(gè)功能進(jìn)行詳細(xì)描述，系統(tǒng)主要的應(yīng)用角色管理員和用戶分角色編寫，系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)

4、據(jù)庫用到的表劃分清楚；7 .完善論文。在此期間，檢查論文并完善，將目錄、引用文獻(xiàn)、附錄等編寫完整，格式調(diào)好，格式是一個(gè)態(tài)度問題，所以更應(yīng)該格外注意。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作存在的問題及解決方案在進(jìn)行基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人臉檢測系統(tǒng)的課題研究中，遇到了很多的難題和難點(diǎn)。在本科期間，我們也和實(shí)驗(yàn)室老師進(jìn)行了機(jī)器學(xué)習(xí)方面的研究，和學(xué)長學(xué)姐探討了人臉識別的識別算法。但是一直都沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)將兩個(gè)研究統(tǒng)一在一起，所以課題探討過程中有一定的難度，于是，我在不斷地發(fā)現(xiàn)和解決問題中度過了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和論文的編寫。我在研究人臉識別過程中遇到了三大難點(diǎn)。1 .主要問題：人臉識別的一大難題就是每個(gè)人的人臉面孔相似度都極高，地球上人

5、口眾多,雖然每個(gè)人都是獨(dú)一無二的，但是很多人面孔之間的差別是非常微妙的。而人臉識別要求確定面部圖像中的坐眼睛、鼻子、嘴巴等器官的位置，還要求對這些器官及其面部輪廓的形狀信息作出描述。這是在研究系統(tǒng)和方法中最大的難題之一。解決方案：將系統(tǒng)做一個(gè)降噪處理，也就是將人臉眼睛、鼻子、嘴巴作為特征點(diǎn)，研究眼鼻嘴的形狀和他們之間的幾何特征聯(lián)系，采取根據(jù)模式相似性的最近距離分類器進(jìn)行分類，用加權(quán)比值函數(shù)來計(jì)算特征相似度，用以準(zhǔn)確定位人臉器官特征點(diǎn)。2 .主要問題：另一個(gè)難點(diǎn)是在光照明條件不同時(shí)準(zhǔn)確識別是很難的，以及角度的不同識別也會有誤差。而人臉檢測的主要任務(wù)就是要求判斷計(jì)算機(jī)的“眼睛”觀察到的“影像”中是

6、否存在人臉，如果存在，需要同時(shí)給出其在圖像中的坐標(biāo)位置、人臉區(qū)域大小等信息。解決方案：這一問題我了解了深圳市飛瑞斯科科技有限公司為首的人臉識別技術(shù)研發(fā)，他們采用了多光源技術(shù)，多光源人臉識別技術(shù)可以解決在光照條件變化、人臉偽裝等情況下人臉識別困難的問題。但這種解決辦法對于我現(xiàn)在研究的技術(shù)有限，還沒有完美的解決這一問題，希望在日后不斷地學(xué)習(xí)探索中解決自己的疑惑。3 .主要問題：對于錄入進(jìn)來的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)描述是又一大難點(diǎn)。一般情況下，這些描述并不僅僅是原始數(shù)據(jù)（例如輸入圖像的灰度值）的排列，而是通過某些具有實(shí)際意義的抽取方法或者數(shù)學(xué)運(yùn)算而得到的比初始數(shù)據(jù)具有更高層含義的數(shù)據(jù)組合形式，稱之為

7、特征。經(jīng)驗(yàn)表明，在分類學(xué)習(xí)過程中，特征的選取對問題最終解決的影響十分巨大，因此如何選取最理想的特征是有一個(gè)難題。人臉的特征和表現(xiàn)出區(qū)別的部分很難用某種普適的方法進(jìn)行總結(jié)和求取，就像沒有一種數(shù)學(xué)公式或物理定理可以解釋自然發(fā)生的所有現(xiàn)象。解決方案：通過將深層的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各層自下而上不停學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，某些對人臉差異產(chǎn)生較大影響的特征和抽象含義可被顯式地提取出來。因此通過深層的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在人臉識別課題上較其他手工特征選取、提取方法有自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢三、下一步工作預(yù)測及可能存在的問題（不少于800字）在進(jìn)行基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人臉檢測系統(tǒng)的前期課題研究中，遇到了很多的難題和難點(diǎn)，但大部分都已經(jīng)找到了解決方案

8、。在本科期間，我們也和實(shí)驗(yàn)室老師進(jìn)行了機(jī)器學(xué)習(xí)方面的研究，和學(xué)長學(xué)姐探討了人臉識別的識別算法。但是一直都沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)將兩個(gè)研究統(tǒng)一在一起，所以課題探討過程中有一定的難度。我意識到接下來會遇到更多的問題，如下：1 .本課題研究的人臉識別所用到的深度學(xué)習(xí)算法是一套模擬人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，通過收集的海量人臉照片，新型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法可以通過大數(shù)據(jù)訓(xùn)練將圖片信息變成能夠被機(jī)器理解的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。有研究學(xué)者蘇光指出，基于深度學(xué)習(xí)的人臉識別難度在于訓(xùn)練的計(jì)算復(fù)雜度極高，計(jì)算機(jī)不擅長二維計(jì)算，大量耗時(shí)在深度學(xué)習(xí)上。接下來要研究解決這一方案，可能要更深入地學(xué)習(xí)海量數(shù)據(jù)如何下載和深度學(xué)習(xí)上。2 .本課題雖然已經(jīng)確

9、定了需求分析，并按照需求分析進(jìn)行開發(fā)，但是開發(fā)出的系統(tǒng)不一定讓用戶完全滿意和盡人意。所以計(jì)劃當(dāng)系統(tǒng)的大體結(jié)構(gòu)成功實(shí)現(xiàn)后，找不同的面孔不斷的測試，統(tǒng)計(jì)目標(biāo)用戶使用后的感受與建議，分析是否在計(jì)劃范圍內(nèi)，并及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。3 .本課題研究的是基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人臉檢測系統(tǒng)，由于能夠在能力范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)的功能過于簡單，普及面不大，不能普遍適用，所以計(jì)劃對于今后設(shè)計(jì)的每一個(gè)模塊都要更加強(qiáng)化其實(shí)用性，對于理論知識也要不斷學(xué)習(xí)，豐富自身的知識，使自己的想法更有說服力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)的目的。4 .本課題已經(jīng)開始了初期論文的編寫，但是仍存在許多不確定性因素，如：用詞不夠準(zhǔn)確、軟件工程知識不夠充足、格式排版、中英文翻譯等問題。計(jì)劃在整個(gè)論文編寫過程中進(jìn)行中溫故已有的軟件工程知識，多多閱讀文獻(xiàn)，參考其格式排版樣式，熟悉專業(yè)英文單詞方面的知識，為完成論文的編寫打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在課題研究過程中，遇到的難點(diǎn)也再一次說明了自身存在很多需要加強(qiáng)的部分，也明白人生就是要不斷去學(xué)習(xí)不斷去進(jìn)步。雖然馬上就要畢業(yè)離開校園這一大環(huán)境，但是走入另一個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境的我們還是一只只雛鳥，我們還有很多要去學(xué)習(xí)的地方。畢