Методи першої категорії – емпіричне розпізнавання

Людський мозок справляється із завданням виявлення осіб на зображеннях більш ніж успішно. Природно було б спробувати визначити і використовувати принципи, якими керується мозок при вирішенні задачі розпізнавання. Серед методів, які роблять таку спробу, можна виділити два напрями: методи розпізнавання " зверху-вниз" засновані на знаннях і методи розпізнавання " знизу-вверх" засновані на особливостях.

Розпізнавання " зверху-вниз" означає побудову деякого набору правил, яким повинен відповідати фрагмент зображення, для того щоб бути визнаним людським обличчям. Цей набір правил є спробою формалізувати емпіричні знання про те, як саме виглядає обличчя на зображеннях і чим керується людина при прийнятті рішення обличчя вона бачить чи ні. Досить легко побудувати набір простих і очевидних (як здається) властивостей зображення обличчя, наприклад: обличчя зазвичай симетричне, риси обличчя (очі, ніс, рот) відрізняються від шкіри по яскравості (зазвичай їм також відповідають області різкої зміни яскравості), риси обличчя розташовані цілком певним чином. Спираючись на перелічені властивості, можна побудувати алгоритм перевіряючий їх наявність на фрагменті зображення. До цього ж сімейства методик можна також віднести розпізнавання за допомогою шаблонів, заданих розробником (predefined template matching). Шаблони задають якийсь стандартний образ зображення обличчя, наприклад, шляхом опису властивостей окремих областей обличчя та їх можливого взаємного розташування. Виявлення обличчя за допомогою шаблону полягає у перевірці кожної з областей зображення на відповідність заданому шаблону.

Принципи шаблонів і інші методи розпізнавання " зверху-вниз" використовувалися, в основному, в ранніх роботах з виявлення обличчя. Це були перші спроби формалізації ознак зображень обличчя, до того ж обчислювальні потужності комп'ютерів в ті роки не дозволяли ефективно використовувати більш складні методи розпізнавання зображень. Незважаючи на деяку наївність алгоритмів, не варто недооцінювати значення цих робіт, оскільки багато методик, що успішно застосовуються в даний час, були розроблені або адаптовані до даної конкретної проблеми саме в них.

Розпізнавання " знизу-вверх" використовує інваріантні властивості (invariant features) зображень облич, спираючись на припущення, що якщо людина може без зусиль розпізнати обличчя на зображенні незалежно від його орієнтації, умов освітлення і індивідуальних особливостей, то повинні існувати деякі ознаки присутності осіб на зображень, інваріантні щодо умов зйомки. Алгоритм роботи методів розпізнавання " знизу-вверх" може бути коротко описаний таким чином:

1. Виявлення елементів і особливостей (features), які характерні для зображення обличчя;

2. Аналіз виявлених особливостей, винесення рішення про кількість і розташування облич.