文档介绍：华侨大学
硕士学位论文
基于改进非负矩阵分解算法的人脸图像年龄自动估计
姓名:余庆
申请学位级别:硕士
专业:模式识别与智能系统
指导教师:杜吉祥
20100501
摘要

基于人脸图像的人类生理年龄自动估计是近年来研究的一个新
兴热点方向,也是人脸识别领域的一个重要研究方向和难点。而非负
矩阵分解算法也是近几年来兴起的一个新的数据描述方法,并因为其
纯加性和稀疏的描述方式的特点,已经逐渐成为信号处理、生物医学
工程、模式识别、计算机视觉和图像工程等研究领域中最受欢迎的多
维数据处理工具之一。本文从年龄变化对人脸表观所产生影响的局部
性特点出发,针对非负矩阵分解基本算法进行改进,并基于改进算法
对人脸图像年龄自动估计技术进行探索、研究,主要内容及成果如下:
1. 对非负矩阵分解算法几个基本性问题的改进
针对非负矩阵分解算法的应用,对该算法几个基本性问题提出了
可行的解决方法,包括非负矩阵分解算法基向量维数确定问题、算法
的有效初始化问题以及算法的收敛判断准则等,这些是目前尚处于起
步阶段的非负矩阵分解算法在实际应用中亟待解决的几个重要问题。
2. 提出一种基于鉴别性非负矩阵分解算法的人脸年龄估计方法
针对年龄估计任务,基于基本的非负矩阵分解算法,提出一种改
进的具有鉴别性的非负矩阵分解算法,最后使用径向基函数神经网络
进行预测。
3. 提出一种基于稀疏性非负矩阵分解算法的人脸年龄估计方法
该方法使用稀疏性的非负矩阵分解算法对年龄估计进行探索研
究,利用可精确调节的稀疏系数来分析系数与基向量的稀疏描述对年
I
龄估计的影响力,同样使用径向基函数神经网络进行预测。
4. 提出一种基于非负矩阵分解算法重建的主动表观模型方法
该方法对主动表观模型中的形状模型和纹理模型使用非负矩阵
分解算法重建,并将其作为一种新的人脸图像年龄信息特征描述方
法,利用径向基函数神经网络作为年龄预测器进行年龄自动估计,取
得了较为满意的年龄估计效果。

关键词:年龄估计,人脸图像,非负矩阵分解算法,稀疏描述,主动
表观模型

II
Abstract

Based on facial images, automatic age estimation has been recently a
new hotspot, which is also an important but challenging study in the field
of face recognition. As a newly-rise method for data representation, NMF
(Non-negative Matrix Factorization) algorithm has gradually e one
of the most popular multi-dimensional data processing tools in a great
many fields for its pure additive and sparse description mode
characteristics, such as signal processing, biomedical engineering, pattern
recognition, computer vision and image engineering. Considering the
local characteristics of the effects of age variation upon facial appearance,
we apply here in this paper the NMF algorithm upon the field of
automatic age estimation for facial images. The major contents and
relative achievements are as below.
1. Improvements on several basic problems about NMF algorithm
have been proposed
During the application of NMF algorithm, further improvements
have been made upon it, including problems of the number of basis
rese