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MATLAB实现基于PCA的人脸识别系统
人脸识别是计算机视觉领域的经典问题,PCA(主成分分析)通过降维提取关键特征,能有效区分人脸与非人脸。以下是实现的核心思路:
数据预处理 需要收集人脸图像数据集,统一调整为相同尺寸(如100×100像素),转换为灰度图。将每张图像展平为列向量,组合成训练矩阵,每一列代表一个样本。
PCA降维 计算训练矩阵的均值脸,并中心化数据(减去均值)。 求解协方差矩阵的特征值与特征向量,按特征值大小排序,保留前k个主成分(如能量占比95%的维度)。这些特征向量(特征脸)构成投影空间。
特征提取与分类 将训练数据和测试数据投影到特征脸空间,得到低维特征向量。 采用简单分类器(如欧氏距离或最近邻)比较测试样本与训练样本的相似度,判断是否为人脸。
扩展思考 PCA对光照和姿态敏感,可结合直方图均衡化预处理提升鲁棒性。 随机过程视角下,PCA本质是数据二阶统计特性的最优线性逼近。
此方法适合作为大作业案例,平衡了理论深度与实现难度。