基于短波红外线的恶劣环境下跨光谱人脸识别研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61906149
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0605.模式识别与数据挖掘
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Traditional face recognition techniques based on visible light are susceptible to illumination and constrained to daytime. This problem can be overcome by usage of infrared, which, however, is still bothered by harsh atmospheric conditions such as rain and snow. Short-wave infrared is the solution to all the issues aforementioned. This project studies the problem of cross-spectral face recognition which is advantageous in all-weather scenarios. However, due to the image heterogeneousness issue, neither conventional hand-designed operators for face feature extraction nor the deep neural networks methods can be directly used for the cross-spectral scenario. In this project, we propose a bi-directional heterogeneous image transformation technique which converts the cross-spectral face recognition problem to an intra-spectral face recognition problem. We also design a new deep neural network inspired by the theory of multiple levels of measurement. Furthermore, we consider the issue of quality disparity of heterogeneous images in cross-spectral face recognition and propose a singular value decomposition-based CNN to restore low-quality SWIR images. Coupled with image sharpening and blurring, it deals with this problem via both upward and downward parity, which further improves the recognition performance and realize a robust and effective technique of all-weather face recognition.
基于可见光的传统人脸识别易受光照影响且大多限于白天。采用近红外线可以克服这些缺陷,但仍无法在雨雪等恶劣气候下工作。短波红外线是解决前述诸多问题的有效途径。本项目研究基于短波红外线的跨光谱人脸识别,具有全天候工作的优势。然而由于图像异源性的存在,无论传统手工设计的特征提取算子还是现在的深度神经网络方法都无法直接用于跨光谱人脸识别。因此,本项目提出双向异源图像转换的新思路将跨光谱人脸识别问题转换为单光谱人脸识别,并借鉴多水平测量理论设计新型神经网络进行自动特征提取。此外,项目针对跨光谱人脸识别中的异源图像质量不对等问题,提出一种奇异值分解网络对低质量短波红外线图像进行图像还原,并结合图像锐化和模糊化等方法,从质量向上和向下对等化两方面解决该问题。从而进一步提高跨光谱人脸识别性能,最终实现鲁棒高效且具有全天候能力的人脸识别技术。

结项摘要

基于可见光的传统人脸识别具有受光照变化影响和受恶劣大气条件限制等缺陷,采用红外线波段进行人脸识别可以克服这些问题,但仍无法在雨雪等恶劣气候下工作。短波红外线是解决前述诸多问题的有效途径。因此本项目基于短波红外线成像手段研究具有全天候工作的优势的新型跨光谱人脸识别技术。本研究团队利用深度学习相关工具,我们设计了具有异源特征提取能力的深度神经网络,解决了跨光谱人脸识别的异源特征提取难题,并结合图像质量对等化手段,进一步提升了跨光谱识别算法性能。本研究取得了基于生成对抗的双向光谱人脸转换、多测量水平人脸识别方法、红外人脸检测、红外人脸去模糊等四项核心技术。实验结果如识别率、图像质量指标等均表明,本跨光谱人脸识别技术具有更高效、鲁棒、全天候工作能力等若干优势。本研究工作为跨光谱人脸识别技术提供了新理论和新算法支持,加强了人脸识别的广适性和可靠性,能满足政府、公安、民用安防的户外监控和出入管理等需求,推动了全天候及恶劣条件下人脸识别的应用化进程。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(6)
Balancing Heterogeneous Image Quality for Improved Cross-Spectral Face Recognition.
平衡异构图像质量以改进跨光谱人脸识别
  • DOI:
    10.3390/s21072322
  • 发表时间:
    2021-03-26
  • 期刊:
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Cao Z;Cen X;Zhao H;Pang L
  • 通讯作者:
    Pang L
ROSE: real one-stage effort to detect the fingerprint singular point based on multi-scale spatial attention
ROSE:基于多尺度空间注意力的真正一阶段检测指纹奇异点
  • DOI:
    10.1007/s11760-021-02006-0
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    Signal, Image and Video Processing
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liaojun Pang;Jiong Chen;Fei Guo;Zhicheng Cao;Eryun Liu;Heng Zhao
  • 通讯作者:
    Heng Zhao
GMLM-CNN: A Hybrid Solution to SWIR-VIS Face Verification with Limited Imagery.
GMLM-CNN:利用有限图像进行 SWIR-VIS 人脸验证的混合解决方案
  • DOI:
    10.3390/s22239500
  • 发表时间:
    2022-12-05
  • 期刊:
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Cao Z;Schmid NA;Cao S;Pang L
  • 通讯作者:
    Pang L
Compact and Cancelable Fingerprint Binary Codes Generation via One Permutation Hashing
通过一次排列哈希生成紧凑且可取消的指纹二进制代码
  • DOI:
    10.1109/lsp.2021.3071262
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
    IEEE SIGNAL PROCESSING LETTERS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Li, Yuxing;Zhao, Heng;Pang, Liaojun
  • 通讯作者:
    Pang, Liaojun
Indexing-Min-Max Hashing: Relaxing the Security-Performance Tradeoff for Cancelable Fingerprint Templates
索引最小最大散列:放宽可取消指纹模板的安全性与性能权衡
  • DOI:
    10.1109/tsmc.2022.3144854
  • 发表时间:
    2022-01-28
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON SYSTEMS MAN CYBERNETICS-SYSTEMS
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Li, Yuxing;Pang, Liaojun;Tian, Jie
  • 通讯作者:
    Tian, Jie

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其他文献

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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