UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA ...

122 Pages·2015·2.46 MB·Spanish

Sistema automático de reconocimiento de rostros
Item Type info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
Authors Villa Palacios, Sandra María
Publisher Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)
Rights info:eu-repo/semantics/openAccess
Download date 16/03/2023 01:19:09
Item License http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Link to Item http://hdl.handle.net/10757/581435
UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Sistema Automático de Reconocimiento de Rostros

PROYECTO PROFESIONAL

Para optar el título de:

INGENIERO ELECTRÓNICO

AUTORA

Sandra María Villa Palacios

Lima, 2008
A mi familia, por su apoyo incondicional.
AGRADECIMIENTOS

A mis padres Homero y María, a mi hermana Sabrina y a mi nana Rogelia por su
apoyo y persistencia.
A mi prima Vanessa, por sus consejos y confianza.
Al Dr. Antonio Morán y al Dr. Guillermo Kemper por su apoyo para la realización
de este proyecto.
A mis amigos, y a aquellos que se dejaron fotografiar para la tesis.
RESUMEN

El presente proyecto propone un sistema automático de reconocimiento de
rostros, a partir de la captura de imágenes faciales por medio de una cámara
web. El sistema compara la imagen obtenida con aquellos de usuarios
registrados, los cuales se encuentran en una base de datos.
Para poder comprender detalladamente el funcionamiento del sistema, el
contenido del presente trabajo ha sido dividido en cinco capítulos: los tres
primeros describen los fundamentos teóricos utilizados para el desarrollo del
software, el cuarto explica con detalle el desarrollo del hardware y del software
del sistema; el quinto capítulo contiene las pruebas que se realizaron y los
resultados obtenidos.
Finalmente, se muestran las conclusiones y las recomendaciones para futuras
mejoras.

ÍNDICE

Resumen …………………………………………………………………………… IV
Índice ……………………………………………………………………………….. V
Índice de figuras …………………………………………………………………… VII
Introducción ………………………………………………………………………... X
Planteamiento de objetivos ………………………………………………………. XII
1. Fundamentos de procesamiento de imágenes ……………………………. 14
1.1. Conceptos de imagen digital ………………………………………… 14
1.2. Filtrado de imágenes …………………………………………………. 20
1.3. Segmentación de imágenes ………………………………………… 24
2. Transformada Wavelet ……………………………………………………….. 33
2.1. Definición ……………………………………………………………… 33
2.2. Transformada Wavelet Continua (CWT) …………………………… 36
2.3. Transformada Wavelet Discreta (DWT) …………………………….. 40
2.4. Análisis Multiresolución (MRA) ……………………………………… 42
2.5. Transformada Wavelet Discreta Bidimensional (TWD2) …………. 51
3. Análisis de Componentes Principales (ACP) ……………………………... 57
3.1. Definición ……………………………………………………………… 57
3.2. Procedimiento …………………………………………………………. 59
4. Desarrollo del hardware y software del sistema …………………………… 66
4.1. Descripción el hardware utilizado para la captura de imágenes ... 66
4.2. Descripción del software para el Reconocimiento de Rostros ….. 69
4.2.1. Obtención de la imagen ……………………………………… 71
4.2.2. Pre-procesamiento de la imagen ……………………………. 72
4.2.3. Extracción de características ………………………………… 74
4.2.3.1. Extracción de características – Parte 1 …………. 74
4.2.3.2. Extracción de características – Parte 2 …………. 78
4.2.4. Comparación …………………………………………………... 81
4.2.4.1. Comparación – Parte 1 …………………………… 82
4.2.4.2. Comparación – Parte 2 …………………………… 84
4.2.4.3. Comparación – Parte 3 …………………………… 86
4.3. Diseño del software ………………………………………………….... 89
5. Experimento y resultados obtenidos ……………………………………….. 93
5.1. Base de datos utilizada ………………………………………………. 93
5.2. Imágenes de prueba ………………………………………………….. 93
5.2.1. Prueba 1 ……………………………………………………….. 94
5.2.2. Prueba 2 ……………………………………………………….. 96
5.3. Resultados generales ………………………………………………… 97
Indicadores del logro de objetivos ………………………………………………. 100
Conclusiones y recomendaciones ……………………………………………… 102
ANEXO 1.Conceptos de Álgebra Lineal …………...…………………………… 105
ANEXO 2.Filtros digitales ……………...…………………………………………. 108
ANEXO 3.Conceptos de Estadística …….…………...…………………………. 115
ANEXO 4.Premiación en INTERCON …….…………………………………….. 118
Bibliografía …………………………………………………………………………. 119
ÍNDICE DE FIGURAS

1.1. Imágenes con diferentes profundidades de color …..………...…… 15
1.2. Imágenes con resolución espacial reducida …………..…………… 17
1.3. Imágenes con reducción de la resolución de tonalidades ……..…. 18 - 19
1.4. Esquema del proceso de filtrado espacial lineal ……………..……. 21
1.5. Ejemplos de filtros pasa-bajo …………………………….………….. 22
1.6. Utilización del filtrado espacial pasa-bajo y de mediana ……….… 23 - 24
1.7. Imagen a segmentar …………………………………..……………… 25
1.8. Proyecciones horizontales y verticales de la imagen negativa .…. 26
1.9. Derivadas de las proyecciones horizontales y verticales ……….... 27
1.10 Gráfica del vector P ………………………..………………………... 30
h1
1.11 Gráfica del Vector P ……………………………………………….... 31
hd
1.12 Gráfica del vector P ’ ………………………………………………… 32
hd
1.13 Imagen segmentada .…………………………………………………. 32
2.1 Algunos tipos de funciones Wavelet madre ……..…………………. 34
2.2 Comparación de representaciones de una señal utilizando
diferentes transformadas ……………...……………………………… 35
2.3 Señal coseno a distintas escalas …………………………….……... 37
2.4 Análisis de una señal, con función Wavelet a escala fija y
traslación variante …………………………...………………………... 38
2.5 Pasos a seguir para la obtención de los coeficientes Wavelet ..…. 40
2.6 Esquema de descomposición de una señal …………….…………. 44
2.7 Análisis multiresolución – Proceso de descomposición …………... 46
2.8 Análisis multiresolución – Proceso de reconstrucción ……….…… 47
2.9 Señal no estacionaria con frecuencias 100, 50, 25 y 10 Hz …..…. 49
2.10 Esquema de descomposición de la señal de la figura 22 .……..… 49
2.11 Descomposición Wavelet de una señal no estacionaria con
frecuencias de 10, 25, 50 y 100 Hz, muestreada a 1000 Hz ..…… 50
2.12 Transformada Wavelet Discreta de la señal no estacionaria de la
figura 2.9 ……………………….………………………………………. 51
2.13 Descomposición Wavelet de una imagen ………………..………… 52
2.14 Proceso de descomposición de la Transformada Wavelet
Discreta Bidimensional ……………...………………………………... 53
2.15 Proceso de reconstrucción de la Transformada Wavelet Discreta
Bidimensional Inversa ………………………...…………………...…. 54
2.16 Proceso de Descomposición Wavelet en imágenes ………..…….. 55
2.17 Descomposición Wavelet (DWT2) .......…..……..…………………... 56
2.18 Sub-imágenes obtenidas de la DWT2 ……….............…………….. 56
3.1 Conjunto de eigenfaces ………………………….…………………… 58
3.2 Esquema del proceso de Análisis de Componentes Principales ... 65
4.1 Diseño del capturador de imágenes y sus partes ...………....……. 67
4.2 Capturador de imágenes ……………………………………..…….… 68
4.3 Capturador de imágenes – vista frontal …………………………….. 68
4.4 Etapas del proceso de reconocimiento de rostros ……………….... 70
4.5 Etapa de obtención de la imagen ……………………..…………….. 71
4.6 Etapa de pre-procesamiento de la imagen …………………..…….. 73
4.7 Diagrama de bloques de la parte 1 de la etapa de extracción de