電子信息科學(xué)與技術(shù)前沿報(bào)告

電子信息科學(xué)與技術(shù)前沿報(bào)告

姓名:學(xué)號(hào)

專(zhuān)業(yè):電子信息科學(xué)與技術(shù)

摘要：光纖通信就是利用光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。光導(dǎo)纖維通信簡(jiǎn)稱(chēng)光纖通信。

關(guān)鍵字：光纖通信技術(shù)特點(diǎn)種類(lèi)發(fā)展趨勢(shì)

21世紀(jì)一個(gè)信息爆炸的時(shí)代，也是一個(gè)信息傳輸?shù)臅r(shí)代，而通信網(wǎng)中光纖通信以其獨(dú)特而脫穎而出，或許在未來(lái)的社會(huì)中會(huì)迎來(lái)一個(gè)全新的廣網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。

一光通信技術(shù)的特點(diǎn)

1頻帶極寬，通信容量大。光纖的傳輸帶寬比銅線或電纜大得多。對(duì)單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)，由于終端設(shè)備的限制往往發(fā)揮不出帶寬大的優(yōu)勢(shì)。因此需要技術(shù)來(lái)增加傳輸?shù)娜萘浚�密集波分�?fù)用技術(shù)就能解決這個(gè)問(wèn)題。

2損耗低，中繼距離長(zhǎng)。目前，商品石英光纖和其它傳輸介質(zhì)相比的損耗是最低的；如果將來(lái)使用非石英極低損耗傳輸介質(zhì)，理論上傳輸?shù)膿p耗還可以降到更低的水平。這就表明通過(guò)光纖通信系統(tǒng)可以減少系統(tǒng)的施工成本，帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益。

3抗電磁干擾能力強(qiáng)。石英有很強(qiáng)的抗腐蝕性，而且絕緣性好。而且它還有一個(gè)重要的特性就是抗電磁干擾的能力很強(qiáng)，它不受外部環(huán)境的影響，也不受人為架設(shè)的電纜等干擾。這一點(diǎn)對(duì)于在強(qiáng)電領(lǐng)域的通訊應(yīng)用特別有用，而且在軍事上也大有用處。

4無(wú)串音干擾，保密性好。在電波傳輸?shù)倪^(guò)程中，電磁波的傳播容易泄露，保密性差。而光波在光纖中傳播，不會(huì)發(fā)生串?dāng)_的現(xiàn)象，保密性強(qiáng)。除以上特點(diǎn)之外，還有光纖徑細(xì)、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè)；光纖的原材料資源豐富，成本低；溫度穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)。正是因?yàn)楣饫w的這些優(yōu)點(diǎn)，光纖的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。

二光纖通信技術(shù)的種類(lèi)

1光纖光纜技術(shù)

光纖技術(shù)的進(jìn)步可以從兩個(gè)方面來(lái)說(shuō)明:一是通信系統(tǒng)所用的光纖;二是特種光纖。早期光纖的傳輸窗口只有3個(gè)，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。近幾年相繼開(kāi)發(fā)出第四窗口(L波段)、第五窗口(全波光纖)以及S波段窗口。其中特別重要的是無(wú)水峰的全波窗口。這些窗口開(kāi)發(fā)成功的巨大意義就在于從1280nm到1625nm的廣闊的光頻范圍內(nèi)，都能實(shí)現(xiàn)低損耗、低色散傳輸，使傳輸容量幾百倍、幾千倍甚至上萬(wàn)倍的增長(zhǎng)。這一技術(shù)成果將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。另一方面是特種光纖的開(kāi)發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化，這是一個(gè)相當(dāng)活躍的領(lǐng)域。光復(fù)用技術(shù)

復(fù)用技術(shù)是為了提高通信線路的利用率，而采用的在同一傳輸線路上同時(shí)傳輸多路不同信號(hào)而互不干擾的技術(shù)。光復(fù)用技術(shù)種類(lèi)很多，其中最為重要的是波分復(fù)用(WDM)技術(shù)和光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)。光波分復(fù)用(WDM)技術(shù)是在一芯光纖中同時(shí)傳輸多波長(zhǎng)光信號(hào)的一項(xiàng)技術(shù)。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合起來(lái)，并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端將組合波長(zhǎng)的光信號(hào)分開(kāi)，并作進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原信號(hào)后送入不同的終端。波分復(fù)用當(dāng)前的商業(yè)水平是273個(gè)或更多的波長(zhǎng)，研究水平是1022個(gè)波長(zhǎng)(能傳輸368億路電話)，近期的潛在水平為幾千個(gè)波長(zhǎng)，理論極限約為15000個(gè)波長(zhǎng)(包括光的偏振模色散復(fù)用，OPDM)。而光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)指利用高速光開(kāi)關(guān)把多路光信號(hào)在時(shí)域里復(fù)用到一路上的技術(shù)。光時(shí)分復(fù)用(OTDM)的原理與電時(shí)分復(fù)用相同，只不過(guò)電時(shí)分復(fù)用是在電域中完成，而光時(shí)分復(fù)用是在光域中進(jìn)行，即將高速的光支路數(shù)據(jù)流(例如10Gbit/s，甚至40Gbit/s)直接復(fù)用進(jìn)光域，產(chǎn)生極高比特率的合成光數(shù)據(jù)流。

2光放大技術(shù)

光放大器的開(kāi)發(fā)成功及其產(chǎn)業(yè)化是光纖通信技術(shù)中的一個(gè)非常重要的成果，它大大地促進(jìn)了光復(fù)用技術(shù)、光孤子通信以及全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。顧名思義，光放大器就是放大光信號(hào)。在此之前，傳送信號(hào)的放大都是要實(shí)現(xiàn)光電變換及電光變換，即O/E/O變換。有了光放大器后就可直接實(shí)現(xiàn)光信號(hào)放大。光放大器主要有3種:光纖放大器、拉曼放大器以及半導(dǎo)體光放大器。光纖放大器就是在光纖中摻雜稀土離子(如鉺、鐠、銩等)作為激光活性物質(zhì)。每一種摻雜劑的增益帶寬是不同的。摻鉺光纖放大器的增益帶較寬，覆蓋S、C、L頻帶;摻銩光纖放大器的增益帶是S波段;摻鐠光纖放大器的增益帶在1310nm附近。而喇曼光放大器則是利用喇曼散射效應(yīng)制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纖后，會(huì)發(fā)生非線性效應(yīng)。喇曼散射。在不斷發(fā)生散射的過(guò)程中，把能量轉(zhuǎn)交給信號(hào)光，從而使信號(hào)光得到放大。由此不難理解，喇曼放大是一個(gè)分布式的放大過(guò)程，即沿整個(gè)線路逐漸放大的。其工作帶寬可以說(shuō)是很寬的，幾乎不受限制。這種光放大器已開(kāi)始商品化了，不過(guò)相當(dāng)昂貴。半導(dǎo)體光放大器(S0A)一般是指行波光放大器，工作原理與半導(dǎo)體激光器相類(lèi)似。其工作帶寬是很寬的。但增益幅度稍小一些，制造難度較大。這種光放大器雖然已實(shí)用了，但產(chǎn)量很小。

3光交換技術(shù)

光交換技術(shù)是指不經(jīng)過(guò)任何光／電轉(zhuǎn)換，在光域直接將輸入光信號(hào)交換到不同的輸出端。目前已見(jiàn)報(bào)道的光交換技術(shù)的交換方式主要可以分為，空間分光交換方式，時(shí)分光交換方式，波分光交換方式，ATM光交換方式，碼分光交換方式，自由空間光交換方式和復(fù)合型光交換方式等等�？辗止饨粨Q的基本原理是將光交換節(jié)點(diǎn)組成可控的門(mén)陣列開(kāi)關(guān),通過(guò)控制交換節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)使輸入端的任一信道與輸出端的任一信道連接或斷開(kāi),完成光信號(hào)的交換。時(shí)分光交換方式的原理與現(xiàn)行電子學(xué)的時(shí)分交換原理基本相同,只不過(guò)它是在光域里實(shí)現(xiàn)時(shí)隙互換而完成交換的。在光時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)中,可采用光信號(hào)時(shí)隙互換的方法實(shí)現(xiàn)交換。在光波分復(fù)用系統(tǒng)中,則可采用光波長(zhǎng)互換(或光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)交換。光波長(zhǎng)互換的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)從光波分復(fù)用信號(hào)中檢出所需的光信號(hào)波長(zhǎng),并將它調(diào)制到另一光波長(zhǎng)上去進(jìn)行傳輸。光ATM交換是以ATM信元為交換對(duì)象的技術(shù),它引入了分組交換的概念,即每個(gè)交換周期處理的不是單個(gè)比特的信號(hào),而是一組信息。光ATM交換技術(shù)已用在時(shí)分交換系統(tǒng)中,是最有希望成為吞吐量達(dá)到特定級(jí)別量的光交換系統(tǒng)。碼分光交換,是指對(duì)進(jìn)行了直接光編碼和光解碼的碼分復(fù)用光信號(hào)在光域內(nèi)進(jìn)行交換的方法。自由空間光交換可以看作是一種空分光交換,它是通過(guò)在空間無(wú)干涉地控制光的路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于各種光交換技術(shù)都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和不同的適應(yīng)性,將幾種光交換技術(shù)合適地復(fù)合起來(lái)進(jìn)行應(yīng)用能夠更好地發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。已見(jiàn)介紹的復(fù)合型光交換主要有:(1)空分時(shí)分光交換系統(tǒng);(2)波分空分光交換系統(tǒng);(3)頻分時(shí)分光交換系統(tǒng);(4)時(shí)分波分空分光交換系統(tǒng)等

三不斷發(fā)展的光纖通信技術(shù)

1光纖通信開(kāi)始就是為傳送基于電路交換的信息的，信號(hào)一般是TDM的連續(xù)碼流，如PDH、SDH等。伴隨著科技的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，傳輸數(shù)據(jù)也越來(lái)越大。分組信號(hào)與連續(xù)碼流的特點(diǎn)完全不同，它具有不確定性，因此傳送這種信號(hào)，是光通信技術(shù)需要解決的難題。

2不斷增加的信道容量光通信系統(tǒng)能從PDH發(fā)展到SDH，從155Mb/s發(fā)展到10Gb/s，近來(lái)，4OGB/s已實(shí)現(xiàn)商品化。專(zhuān)家們?cè)谘芯扛�大容量的，�?60Gb/s(單波道)系統(tǒng)已經(jīng)試驗(yàn)成功，目前還在為其制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。此外，科學(xué)家還在研究系統(tǒng)容量更大的通訊技術(shù)。

3光纖傳輸距離從宏觀上說(shuō)，光纖的傳輸距離是越遠(yuǎn)越好，在光纖放大器投入使用后，不斷有對(duì)光纖傳輸距離的突破，為增大無(wú)再生中繼距離創(chuàng)造了條件。4向城域網(wǎng)發(fā)展光傳輸目前正從骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)發(fā)展，光傳輸逐漸靠近業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。而人們通常認(rèn)為光傳輸作為一種傳輸信息的手段還不適應(yīng)城域網(wǎng)。作為業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，既接近用戶，又能保證信息的安全傳輸，而用戶還希望光傳輸能帶來(lái)更多的便利服務(wù)。

5互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求與下一代全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)發(fā)展迅速，IP業(yè)務(wù)也隨之火爆。隨著軟件控制的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和發(fā)展，現(xiàn)代的光通信正逐步向智能化發(fā)展，它能靈活的讓營(yíng)運(yùn)者自由的管理光傳輸。而且還會(huì)有更多的相關(guān)應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生，為人們的使用帶來(lái)更多的方便。

總而言之，以高速光傳輸技術(shù)、寬帶光接入技術(shù)、節(jié)點(diǎn)光交換技術(shù)、智能光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，并面向IP互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的光波技術(shù)是目前光纖傳輸?shù)难芯繜狳c(diǎn)，而在以后，科學(xué)家還會(huì)繼續(xù)對(duì)這一領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)。從未來(lái)的應(yīng)用來(lái)看，光網(wǎng)絡(luò)將向著服務(wù)多元化和資源配置的方向發(fā)展，為了滿足客戶的需求，光纖通信的發(fā)展不僅要突破距離的限制，更要向智能化邁進(jìn)。

四光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1向超高速系統(tǒng)的發(fā)展。從過(guò)去20多年的電信發(fā)展史看，網(wǎng)絡(luò)容量的需求和傳輸速率的提高一直是一對(duì)主要矛盾。傳統(tǒng)光纖通信的發(fā)展始終按照電的時(shí)分復(fù)用(TDM)方式進(jìn)行，每當(dāng)傳輸速率提高4倍，傳輸每比特的成本大約下降30％～40％：因而高比特率系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益大致按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，這就是為什么光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率在過(guò)去20多年來(lái)一直在持續(xù)增加的根本原因。目前商用系統(tǒng)已從45Mbps增加到10Gbps，其速率在20年時(shí)間里增加了201*倍，比同期微電子技術(shù)的集成度增加速度還快得多。

2向超大容量WDM系統(tǒng)的演進(jìn)。采用電的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的擴(kuò)容潛力已盡，然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1％，99％的資源尚待發(fā)掘。3實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)。上述實(shí)用化的波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點(diǎn)到點(diǎn)通信為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，其靈活性和可靠性還不夠理想。

4新一代的光纖。近幾年來(lái)隨著IP業(yè)務(wù)量的爆炸式增長(zhǎng)，電信網(wǎng)正開(kāi)始向下一代可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，而構(gòu)筑具有巨大傳輸容量的光纖基礎(chǔ)設(shè)施是下一代網(wǎng)絡(luò)的物理基礎(chǔ)。

5光接入網(wǎng)。過(guò)去幾年間，網(wǎng)絡(luò)的核心部分發(fā)生了翻天覆地的變化，無(wú)論是交換，還是傳輸都已更新了好幾代。不久，網(wǎng)絡(luò)的這一部分將成為全數(shù)字化的、軟件主宰和控制的、高度集成和智能化的網(wǎng)絡(luò).結(jié)束語(yǔ)

光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺(tái)，在未來(lái)信息社會(huì)中將起到重要作用。在國(guó)內(nèi)各研發(fā)機(jī)構(gòu)、科研院所、大學(xué)的科研人員的共同努力下，我國(guó)已研制開(kāi)發(fā)了一些具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光通信高技術(shù)產(chǎn)品，取得了一批重要的研究與應(yīng)用成果。這些研究工作和突出成果為光時(shí)代的計(jì)劃的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為我國(guó)的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)做出貢獻(xiàn).

參考文獻(xiàn)：《光纖通信》《光纖光學(xué)》

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電子信息科學(xué)與技術(shù)前沿報(bào)告

姓名:其美多吉

學(xué)號(hào):2904201*24

專(zhuān)業(yè):電子信息科學(xué)與技術(shù)

人臉識(shí)別技術(shù)

(1).人臉自動(dòng)識(shí)別是一種重要的生物特征識(shí)別技術(shù)，應(yīng)用非常廣泛。人臉識(shí)別具有直接、友好和方便等特點(diǎn)。目前的人臉識(shí)別主要集中于二維圖像之中，要試圖建立一個(gè)魯棒性好的系統(tǒng)仍然是比較困難的。一般基于以下幾個(gè)方法來(lái)研究：第一，對(duì)面部的眼,鼻，嘴的外觀特性分析。第二，對(duì)臉部劃分為標(biāo)準(zhǔn)臉譜類(lèi)型，再進(jìn)行局部分析。第三，針對(duì)人臉的各個(gè)部位溫度的不同，散發(fā)出的紅外光譜的差別來(lái)判斷。第四，在復(fù)雜環(huán)境中，區(qū)別于不同燈光，距離，角度能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出人臉。在我國(guó)的第二代公民身份證中不僅存儲(chǔ)了文字信息，還存儲(chǔ)了個(gè)人的面部照片,以后還有可能將更多的個(gè)人信息如指紋，血型等輸入其中。這其中也包括面部識(shí)別問(wèn)題，不僅有文字信息的匹配，還有圖片的驗(yàn)證。同時(shí)很多的照相機(jī)也加入了人臉識(shí)別功能。這里用到的人臉就是人臉檢測(cè)技術(shù)。相機(jī)自動(dòng)尋找圖像中的人臉，并自動(dòng)調(diào)節(jié)圖片的構(gòu)圖情況。讓相機(jī)的所有的對(duì)焦和測(cè)光都基于人的臉部進(jìn)行，針對(duì)人臉狀況調(diào)節(jié)�？梢宰屍胀ǖ挠脩趔w會(huì)到專(zhuān)業(yè)的攝影師的水準(zhǔn)。例如富士公司出品的AVIC完善了臉部識(shí)別技術(shù)的功能。索尼出品的獨(dú)特的微笑快門(mén)(smileshutter)技術(shù)，自動(dòng)判斷剎那的臉部微笑，記錄愉快的瞬間。人臉識(shí)別技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)了人們的生活，并能更好的服務(wù)于社會(huì)和全球�，F(xiàn)在已經(jīng)有很多相關(guān)的人臉技術(shù)的產(chǎn)品，但目前的系統(tǒng)對(duì)于采集到的圖像還有一定限制。最好的方法就是用三維信息準(zhǔn)確描述人臉特征，再次提取出剛體特性能夠避免光照和化妝的影響。但其也面臨著一些問(wèn)題，如計(jì)算方法不成熟，海量存儲(chǔ)的困難，所以這還是一個(gè)需要更多創(chuàng)新成分的課題。

(2).文系統(tǒng)組成:根據(jù)FERET的FRVT201*報(bào)道，最新的一種應(yīng)用形式是watchlisttask[7]．綜合了確認(rèn)和辨認(rèn)兩種技術(shù)。對(duì)未知身份的人圖像輸入庫(kù)中，首先從庫(kù)中利用算法檢索出與之相似的為數(shù)很少的幾個(gè)照片集合，判斷最高相似度的閾值，則在這個(gè)小的子集合中再進(jìn)行一次身份驗(yàn)證，最后確認(rèn)某人的身份。

①.首先需要對(duì)圖像入庫(kù)處理。存儲(chǔ)時(shí)可以有序或無(wú)序的存入個(gè)人信息。進(jìn)行批量的人臉照片的預(yù)處理和特征提取。其中預(yù)處理包括圖片的去噪，運(yùn)動(dòng)圖像的模糊度復(fù)原，直方圖均衡，同態(tài)濾波，邊緣檢測(cè)。隨后按照提取特征后圖像的掃描順序?qū)⑻卣髦荡鎯?chǔ)起來(lái)。如果條件允許的話可以備注圖片，姓名，性別，身高，體重，年齡，職業(yè)，身份證號(hào)，電話，地址等等。

②.使用庫(kù)中的存儲(chǔ)的特征值進(jìn)行運(yùn)算，可以使用多種聚類(lèi)算法進(jìn)行聚類(lèi)。本文運(yùn)用模擬退火K均值聚類(lèi)算法，和遺傳算法對(duì)其進(jìn)行聚類(lèi)。③.輸入一張待檢測(cè)圖片，同樣的要進(jìn)行預(yù)處理。隨后進(jìn)行圖像的人臉檢索，檢索到再定位，定位以后再進(jìn)行剪裁。進(jìn)行特征提取之后，計(jì)算它與所有的聚類(lèi)中心的相似度。按照制定規(guī)則判別屬于的類(lèi)別。顯示最相近的一類(lèi)之后，就可以很容易的判別出結(jié)果。

(3).人臉檢測(cè):人臉檢測(cè)也可以看做是人臉表征和人臉識(shí)別的基礎(chǔ)和前提。為了確保整個(gè)過(guò)程的準(zhǔn)確性和完整性，需要做到人臉的正確定位和準(zhǔn)確的檢測(cè)。這樣一來(lái)人臉特征就能被更好的表述和提取，人臉識(shí)別的精度就可以得到保證。這一步的工作做得準(zhǔn)確的話，就可以大大提升系統(tǒng)本身的適應(yīng)性和魯棒性。

從模式識(shí)別領(lǐng)域看，人臉檢測(cè)和人臉識(shí)別是作為兩個(gè)對(duì)立的問(wèn)題而彼此存在的。人臉檢測(cè)要先尋找人臉的共同屬性，而人臉識(shí)別是在于發(fā)現(xiàn)不同的人臉之間的差異性�？梢詫⑷四槞z測(cè)問(wèn)題視為是一個(gè)只有兩個(gè)類(lèi)的分類(lèi)問(wèn)題，即將圖像分為所謂的臉和非臉。人臉檢測(cè)是從測(cè)試集中識(shí)別一個(gè)具有很大的類(lèi)內(nèi)可變性的對(duì)象類(lèi)。其目的是通過(guò)對(duì)大量的訓(xùn)練樣本的學(xué)習(xí)，去減少臉的類(lèi)內(nèi)可變性，從而增加臉與非臉的類(lèi)間可變形。但是相對(duì)而言，人臉檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)比較困難的事情。現(xiàn)實(shí)中，它受很多因素的影響。例如光照，噪聲，姿態(tài)，背景甚至遮擋物的影響。所以，檢測(cè)工作不但要設(shè)法克服這些外在因素帶來(lái)的干擾，予以準(zhǔn)確的定位和檢測(cè)；同時(shí)還要對(duì)外在因素帶來(lái)的不利影響設(shè)法矯正，盡可能的保證檢測(cè)過(guò)程的基準(zhǔn)一致或者大體一致

(4).模板匹配方法簡(jiǎn)介:圖像的匹配可以是整幅圖像之間的匹配，但比較常用的是用一幅較小的圖像與一幅較大的圖像中的一部分相匹配。其目的很明顯的是：一方面確定前圖是否在后圖中存在，另一方面是確定匹配圖像的相應(yīng)位置。

圖像匹配中最常用的方法就是模版匹配問(wèn)題。在模版匹配過(guò)程中，如果要檢測(cè)的是某種目標(biāo)，就需要對(duì)目標(biāo)物基本形狀有一個(gè)先驗(yàn)知識(shí)，來(lái)確定合適的模版。一般的，若沒(méi)有先驗(yàn)知識(shí)時(shí)，模版取為正方形。匹配中要完成的工作是將模版在圖上平移和覆蓋計(jì)算相關(guān)值，相關(guān)值最大就表明此處為匹配最佳位置。對(duì)于設(shè)定的閾值，若計(jì)算出的相關(guān)值大于它時(shí)，就可以認(rèn)定圖像中存在模版要尋找的圖像。如果需要減少模版匹配的計(jì)算量，就要盡可能多的收集先驗(yàn)知識(shí)，另外還可以充分利用模板匹配過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)相鄰域的可能性，適當(dāng)?shù)臏p少重合部分的特點(diǎn)來(lái)減少計(jì)算量。

在人臉檢測(cè)中，經(jīng)驗(yàn)證明最常用的和最有效的方法是利用模板進(jìn)行匹配。利用人臉模版與測(cè)試圖像進(jìn)行匹配，以檢測(cè)出人臉。通過(guò)這種方法可以定位臉部的各個(gè)器官位置。

(5).檢測(cè)方法:這里的檢測(cè)方法具體的就是模式相似性測(cè)度的算法選擇。比較常用的計(jì)算方法有歐氏距離，馬氏距離算法，夾角余弦距離，Tanimoto測(cè)度，基于類(lèi)中心的歐氏距離法，二值化夾角余弦等等。這些算法中，不失一般性的都是先設(shè)定一個(gè)目標(biāo)函數(shù)，計(jì)算各向量之間的相似性。一些文章中常用的方法是通過(guò)相關(guān)函數(shù)的計(jì)算找尋小圖以及其在搜索圖中的坐標(biāo)位置.本章主要完成數(shù)據(jù)庫(kù)的圖像聚類(lèi)，分別運(yùn)用了動(dòng)態(tài)聚類(lèi)算法中的K均值算法，模擬K均值退火算法，遺傳聚類(lèi)算法對(duì)圖像進(jìn)行聚類(lèi)。同時(shí)對(duì)檢測(cè)圖像進(jìn)行相似度比對(duì)，最終確定類(lèi)別�？梢缘贸鰡渭兊氖褂肒均值算法花費(fèi)的時(shí)間較短，但是聚類(lèi)的能力比較差，而對(duì)于模擬K均值退火算法，遺傳聚類(lèi)算法其聚類(lèi)能力較強(qiáng)，相對(duì)花費(fèi)的時(shí)間會(huì)長(zhǎng)一些。

(6).總結(jié)與展望:生物識(shí)別技術(shù)較之于傳統(tǒng)的識(shí)別技術(shù)，有著極大的研究?jī)r(jià)值和市場(chǎng)需求。人臉識(shí)別技術(shù)作為其中一個(gè)重要分支，在識(shí)別領(lǐng)域也扮演著日趨重要的角色。本文考慮集合特征值進(jìn)行初步的聚類(lèi)，最后再進(jìn)行待識(shí)別圖像與各個(gè)子集的比對(duì)。較之和整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢.索，效率會(huì)大大提高的。本文的整體設(shè)計(jì)思想是基于此的，并且從實(shí)踐的角度對(duì)這一設(shè)想進(jìn)行深入地探索和實(shí)現(xiàn)。

本文的大部分研究都是基于單一的二維靜態(tài)灰度圖像，本文的研究成果包括以下幾點(diǎn)：

（1）.首先完成了圖像生成技術(shù)。從互聯(lián)網(wǎng)上或一些比較成熟的論壇中得到的國(guó)際公用的圖像樣本包括各種不同的姿勢(shì)，光照，角度。以此作為本文測(cè)試集的基礎(chǔ)組成部分。對(duì)于樣本較少的圖片可以通過(guò)鏡像變換和微度旋轉(zhuǎn)等方法得到了適量的特征集，用以完備測(cè)試集。(2).為了判斷輸入的待檢測(cè)圖像有無(wú)匹配的必要，就引入了人臉檢測(cè)定位的思想。本文設(shè)計(jì)了一種基于模版匹配的方法，利用Caany算子提取邊緣后再進(jìn)行遍歷搜索，最后裁剪出人臉。

（3）.完成了圖片的預(yù)處理和數(shù)據(jù)約減。其中預(yù)處理包括圖片的去噪，運(yùn)動(dòng)圖像的模糊度復(fù)原，直方圖均衡，小波光照補(bǔ)償，同態(tài)濾波等。文中詳述了PCA和ICA的約減方法，并將圖片的特征值存儲(chǔ)起來(lái)。最終構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)。

(4).使用庫(kù)中的存儲(chǔ)的特征值運(yùn)算，本文運(yùn)用K均值算法，模擬退火K均值聚類(lèi)算法，和遺傳算法等幾種算法。計(jì)算待測(cè)的特征值與所有的聚類(lèi)中心的相似度，按照制定規(guī)則判別屬于的類(lèi)別。

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