Simgesel noktaları kullanarak şekil ve gri düzeyde görünüşlere dayalı yüksek ayrımcı yüz tanıma yöntemi
A high discriminative facial recognition method based on shape and grey-level appearances using landmark points
Yazar: FATİH ŞAHİN
Danışman: DOÇ. DR. TANER ÇEVİK
İstanbul Aydın Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Bilim ve teknolojideki gelişmeler kimlik doğrulama ve tanımlama işlemlerinin hızlı, etkin ve otomatik gerçekleştirilmesini mümkün kılmaktadır. Bireyleri, diğerlerinden ayıran biyometrik özelliklerden birisi ise yüz verileridir. Yüz verilerinden kimlik doğrulama işlemi yüz dönüm noktaları ve kafadan pozlama için yoğun kullanılmasına rağmen, ayırt edici performansı yeterince araştırılmamıştır. Bu çalışmada, yüzlerin şekil ve gri düzey özelliklerini birleştiren yüksek düzeyde ayırt edici bir yüz tanıma yöntemi önermek ve dönüm noktasının yüz tanıma açısından ayırt edici performansı analiz etmek amaçlanmıştır. Araştırmanın özgün yönü, yüz işaret noktalarının kişiye özgün olması nedeniyle, kimlik doğrulama için kullanılması ve dönüm noktası noktalarının birbirleri arasındaki Öklid mesafelerinin ev gri seviye değerlerinin özellik setine dâhil edilmesidir. Bu bağlamda, hedef yüz görüntüsünde dönüm noktası tespiti yapılmış, yüze ait şekil ve gri seviye görünüm esaslı özellikleri çıkarılmış ve sınıflandırılmıştır. Elde edilen bulgular, stabilite (gürültü direnci, aydınlatmadaki değişim ve aksesuar nedenli kısmi engeller altında tanıma performansı) ve tanıma doğruluk performansı yöntemleri ile analiz edilmiştir. Bu analizlerin devamında, önerilen yöntem, CASPEAL-R1, ExtendedYaleB, Face94 ve JAFFE veri kümelerinden seçilen görüntüler ile dayanıklılık ve stabilite bakımından diğer rakip yöntemlere göre performans karşılaştırmasına alınmıştır. Sonuç olarak, kapsamlı simülasyon çalışmaları, önerilen yöntemin tanınma doğruluğu, kısmi tıkanma, gürültü, ifade değişiklikleri ve aydınlatmadaki farklılıklara karşı sağlamlık açısından dikkate değer ve rekabetçi performans sergilediğini göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: Yüz tanıma, simge, şekil, görünüm, gri-seviye görünümü, kısmi engel, gürültü, aydınlatma, poz, ifade.

Abstract:
Recent advances in the science and technology make possible the ID authentication and recognition fast, effectively and automatically. The face-related features are one of the biometcis that can be used for differentiating each individual from others. Altough the ID authentication using facial characteristcs is intesively used for facial landmark points and head posing, its highly discriminative performance has not been investigated adequately yet. The objective of this study was to assess a high discriminative facial recognition method based on shape and grey-level appearances using landmark points. Based on the fact that facial landmark points are characteristic to individuals, hence can be exploited for recognition. Hence, the originality of this work comes from the inclusion of the spatial relationships of these landmark points, namely, their Euclidean distances between each other are included in the feature set.  Besides, the mean grey-level values calculated at the vicinity of these landmark points are also considered as a discrimi-native factor and incorporated into the feature set. To do this, the robustness of the proposed method against noise , the behavior of the proposed method in the occasion of exposure to variances in illumination, and the resistance of the proposed descriptor under variable partial occlusions were analyzed. Following that, the analysis of the stability and robustness of the proposed method was performed on the challenging datasets, including CASPEAL-R1, ExtendedYaleB, and Face94, and JAFFE, respectively. Overall, the results of the comprehensive simulations showed a remarkable and competitive performance of the proposed method regarding recognition accuracy, as well as robustness against partial occlusion, noise, expression changes, and variances in illumination.

Keywords: Facial recognition, landmark, shape appearance, grey-level appearance, partial occlusion, noise, illumination, pose, expression.