Improving face recognition with multispectral fusion and support vector machines

Abstract

O reconhecimento facial é uma das principais formas de identificação humana. Apesar das pesquisas em reconhecimento facial automático terem crescido substancialmente ao longo dos últimos 35 anos, identificar pessoas a partir da face continua sendo um desafio para as áreas de Visão Computacional e Reconhecimento de Padrões. Em função dos cenários variarem desde a identificação a partir de fotografias até o reconhecimento baseado em vídeos sem nenhum tipo de controle ao serem gravados, os maiores desafios estão relacionados à independência contra diferentes tipos de iluminação, pose e expressão. O objetivo desta dissertação é propor técnicas que possam contribuir para a melhoria dos sistemas de reconhecimento facial. A primeira técnica endereça o problema da iluminação através da fusão dos espectros visível e infravermelho da face. Através desta abordagem, as taxas de reconhecimento foram melhoradas em 2.07% enquanto a taxa de erro igual (EER) foi reduzida em 45.47%. A segunda técnica trata do caso da extração e classificação de características faciais. Ela propõe um novo modelo para reconhecimento facial através do uso de características extraídas por Histogramas Census e de uma técnica de reconhecimento de padrões baseada em Máquinas de Vetores de Suporte (SVMs). Este outro grupo de experimentos nos possibilitou aumentar a precisão do reconhecimento no teste FERET fa/fb em 0.5%. Além destes resultados, algumas contribuições adicionais deste trabalho que merecem ser destacadas são a análise da dependência estatística entre classificadores de espectros diferentes e considerações sobre o comportamento de uma única C-SVC SVM para identificação de pessoas de forma eficaz.

Face recognition is one of the primary ways of human identification. Although researches on automated face recognition have broadly increased along the last 35 years, it remains a challenging task in the fields of Computer Vision and Pattern Recognition. As the scenarios varies from static and constrained photographs to uncontrolled video images, the challenging issues on automatic face recognition are usually related with variations in illumination, pose and expressions. The goal of this master thesis is to propose techniques for the improvement of face recognition systems. The first technique addresses the problem of illumination by fusing the visible and the infrared spectra of the face. With this approach the recognition rates were improved in 2.07% while the Equal Error Rate (EER) were reduced in 45.47%. The second technique addresses the issue of face features extraction and classification. It proposes a new framework for face recognition by using features extracted by Census Histograms and a pattern recognition technique based on Support Vector Machines (SVMs). This other group of experiments enabled us to increase the recognition accuracy in the FERET fa/fb test in 0.5%. Beyond these results, additional contributions of this work that deserve to be highlighted are the statistical dependency analysis between face recognition systems based on different spectra and a better comprehension about the behavior of a single C-SVC SVM to reliably predict faces identities.