Face Recognition Using Fisherface Algorithm and Fixed Graph Matching

Fisherface 알고리즘과 Fixed Graph Matching을 이용한 얼굴 인식

  • Published : 2001.11.01

Abstract

This paper proposes a face recognition technique that effectively combines fixed graph matching (FGM) and Fisherface algorithm. EGM as one of dynamic link architecture uses not only face-shape but also the gray information of image, and Fisherface algorithm as a class specific method is robust about variations such as lighting direction and facial expression. In the proposed face recognition adopting the above two methods, linear projection per node of an image graph reduces dimensionality of labeled graph vector and provides a feature space to be used effectively for the classification. In comparison with a conventional EGM, the proposed approach could obtain satisfactory results in the perspectives of recognition speeds. Especially, we could get higher average recognition rate of 90.1% than the conventional methods by hold-out method for the experiments with the Yale Face Databases and Olivetti Research Laboratory (ORL) Databases.

본 논문은 K-L 변환을 기반으로 한 Fisherface 알고리즘과 fixed graph matching (FGM) 방법을 이용하여 보다 효율적인 얼굴 인식 방법을 제안하고자 한다. 동적 링크 구조 방법 중에 하나인 elastic graph matching (EGM)은 얼굴의 모양 정보뿐만 아니라, 영상 픽셀의 그레이 정보를 동시에 이용하는 하며, 클래스를 구분하는 방법인 Fisherface 알고리즘은 빛의 방향 및 얼굴 표정과 같은 영상의 변화에 대해 강인하다고 알려져 있다. 위의 두 방법으로부터 제안한 알고리즘에서는 영상 그래프의 각 노드에 대해 Fisherface방법을 적용함으로써 레이블된 그래프 벡터의 차원을 줄일 뿐만 아니라 효율적으로 클래스를 구분하기 위한 특징 벡터를 제공한다. 그럼으로써 기존의 EGM 방법에 비해 인식 속도 면에서 상당한 향상 결과를 얻을 수 있었다. 특히, Olivetti Research Laboratory (ORL) 데이터베이스와 Yale 대학 데이터베이스에 대해 실험한 결과 제안한 얼굴 인식 알고리즘은 hold-out 방법에 의한 실험 결과, 평균 90.1%로 기존의 한 방법만을 사용한 것보다 높은 인식률을 보였다.

Keywords

References

  1. R. Chellappa and S. Sirohey, 'Human and Machine Recognition of Faces: A Survey,' Proceedings of the IEEE. vol. 83, no. 5. May 1905 https://doi.org/10.1109/5.381842
  2. S. Pankanti, R. M. Bolle, and A. Jain, 'Biometrics:The Future of Identification', Computer Magazine, pp.46-49, Feb. 2000 https://doi.org/10.1109/2.820038
  3. A. P. Pentland and M. A. Turk, 'Face recognition using eigenfaces,' in Proc. the International Conference on Pattern Recognition, pp.586-591, 1994 https://doi.org/10.1109/CVPR.1991.139758
  4. P. N. Belhumeur, J. P. Hespanha, and D. J. Kriegman, 'Eigenfaces vs. Fisherfaces: recognition using class specific linear projection,' IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 19, no. 7, pp. 711-720, July 1997 https://doi.org/10.1109/34.598228
  5. B. Duc, S. Fisher, and J. Bigun, 'Face authentication with Gabor information on deformable graphs,' IEEE Trans. on Image Processing, vol. 8, no. 4, April 1999 https://doi.org/10.1109/83.753738
  6. S. C. Lee, H. S. Kim, S. J. Park, and S. H. Park, 'Face recognition technology in the dynamic link architecture,' in Proc the International Conference on Electrical Engineering, pp.265-268, 1999
  7. A. Tefas, C. Kotropoulos, and I. Pitas, 'Variants of Dynamic Link Architecture based on mathematical morphology for frontal face authentication,' in Proc of the IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, pp. 814-819, 1998 https://doi.org/10.1109/CVPR.1998.698698
  8. C. Kotropoulos, A. Tefas, and I. Pitas, 'Morphological Elastic Graph Matching applied to Frontal face authentication under optimal and real conditions,' in Proc. of the IEEE Multimedia Systems '99, vol. 2, pp. 934-938, 1999 https://doi.org/10.1109/MMCS.1999.778614
  9. 김종규, 장주석, 김영일, '독립 성분 분석을 이용한 얼굴인식,' 전자공학회논문지, 제35권, C편, 제10호, 1998, 10
  10. 심영미, 장주석, 김종규, 'Fourier 변환된 얼굴의 진폭스펙트럼의 Karhunen-Loeve 근사 방법에 기초한 변위불변적 얼굴인식,' 전자공학회논문지, 제 35권, C편, 제 3호, 1998, 3
  11. J. Zhang, Y. Yan, and M. Lades, 'Face Recognition: Eigenface, Elastic Matching, and Neural Nets,' in Proc. of the IEEE, vol. 85, no. 9, pp. 1422-1435, September 1997 https://doi.org/10.1109/JPROC.1997.628711
  12. D. L. Swets, and J. Weng, 'Using discriminant eigenfeatures for image retrieval' IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 18, no. 8, pp. 831-836, August 1996 https://doi.org/10.1109/34.531802
  13. B. S. Manjunath, and W. Y. Ma, 'Texture features for browsing and retrieval of image data' IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 18, no. 8, pp. 837-842, August 1996 https://doi.org/10.1109/34.531803
  14. M. J. Lyons, J. Budynek, and S. Akamatsu, 'Automatic Classification of Single Facial Images,' IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 21, no. 12, pp. 1357-1362, December 1996 https://doi.org/10.1109/34.817413