[發明專利]基于膚色模型和形狀約束的正面人臉輪廓提取方法

無效

• 申請號: 200910195722.6
• 申請日: 2009-09-16
• 公開（公告）號: CN101650782A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 黃福珍;陳紅寅
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種計算機視覺技術領域，特別涉及一種基于膚色模型和形狀約束的正面人臉輪廓提取方法。

背景技術

人臉輪廓是一種描述人臉形狀和結構的特征，作為人臉特征的重要組成部分，是后續其它人臉特征檢測提取和人臉識別的基礎，對人臉信息處理和分析有著重要的作用。基于膚色的人臉輪廓提取算法在基于顏色的皮膚檢測基礎上，通過建立膚色模型檢測得到類膚色區域，經過區域篩選和輪廓跟蹤提取就可以得到人臉輪廓。這種方法的優點是計算量小，可以得到完整的封閉輪廓，對于人臉的形狀和位置具有一定的魯棒性；其缺點是受到光照和膚色模型的影響，對于背景中具有類人臉形狀和顏色的區域難以區分，往往難以將頸部從人臉區域分離。

發明內容

本發明是針對現有基于膚色的人臉輪廓提取方法很難將頸部從人臉區域分離的問題，提出了一種基于膚色模型和形狀約束的正面人臉輪廓提取方法，首先采用膚色模型對膚色區域進行初定位，然后經過篩選去除非人臉區域，最后提取人臉初步輪廓，并結合人臉形狀提取下巴輪廓，基本克服下巴輪廓難以從頸部提取的問題，并能夠從背景較復雜的圖像中較好的提取出人臉輪廓，滿足了人臉輪廓特征提取的要求，同時具有較高的時效性。

本發明的技術方案為：一種基于膚色模型和形狀約束的正面人臉輪廓提取方法，方法包括如下步驟：

1)將人臉圖像轉換到YCbCr空間，在YCbCr空間對圖像數據進行閾值分析，建立膚色模型，通過膚色模型對膚色區域進行初定位；

2)根據的建立膚色模型，對YCbCr圖像中的像素點進行判斷，篩選去除非人臉區域，提取人臉初步輪廓；

3)對剩下面部以及頸部區域進行人臉輪廓初步提取，即對于圖像中的每個像素點，若為黑色且其鄰域內所有像素點均為黑色，則將該點置為白色，其余點不做改變；

4)根據人臉長寬比例范圍來去除頸部輪廓的，基于人臉形狀約束和輪廓位置信息的數據擬合建出人臉下巴輪廓，得到一個連續、封閉的人臉輪廓。

所述在YCbCr空間對圖像數據進行閾值分析，膚色閾值范圍為：32≤Y≤240；90≤Cb≤118；140≤Cr≤170。

所述步驟2)提取人臉初步輪廓前，采用了光照補償方法排除信息受到光源顏色、圖像采集設備的色彩偏差因素的影響，即將整個圖像中所有像素的亮度從高到低進行排列，取前5％的像素，如果這些像素的數目足夠多，將它們的亮度作為“參考白”，將其色彩的R、G、B分量值都調整為最大的255，整幅圖像的其他像素點的色彩值也都按這一調整尺度進行變換。

所述人臉長寬比例為21∶17，即RATE＝1.23左右。

所述步驟4)中提取出的人臉輪廓是單像素線條，可以對其進行加粗處理以便于顯示。

本發明的有益效果在于：本發明基于膚色模型和形狀約束的正面人臉輪廓提取方法，可以從背景較復雜的圖像出提取出完整、封閉的人臉輪廓，并基本克服下巴輪廓難以從頸部提取的問題。

附圖說明

圖1為本發明基于膚色模型和形狀約束的正面人臉輪廓提取方法流程圖；

圖2為本發明運用基于膚色模型和形狀約束的正面人臉輪廓提取方法所得圖片。

具體實施方式

本發明提出的基于膚色模型和形狀約束的人臉輪廓提取方法，包括以下步驟，具體流程如附圖1所示：

(1)膚色模型建立：膚色在人臉信息處理和分析中的作用至關重要，它不依賴于面部的細節特征，并且不會隨著人臉的旋轉、面部表情、面部被部分遮擋(如頭發、眼鏡)等復雜變化情況而變化，有相對穩定性。大多數情況下，膚色都會和背景物體的顏色有較大的顏色區別，因此膚色特征在人臉信息處理和分析中是最有效的特征之一。同時，基于膚色的人臉分割有著原理簡單實現速度快的特點，故適合實時使用。利用膚色把人臉區域從非人臉區域分割出來，首先需要使用適合不同膚色和不同光照條件的可靠的膚色模型。通過大量實驗已經證明，YCbCr顏色空間是作為人臉分割最好的選擇，因為其受亮度變化的影響小，能較好地限制膚色分布區域，而且在YCbCr色彩空間中膚色聚類特性比較好。

經過對大量人臉圖像進行分析，首先將圖像從RGB空間轉換到YCbCr空間，對其中膚色的閾值進行統計，最終得到如下膚色閾值范圍：

32≤Y≤240；90≤Cb≤118；140≤Cr≤170

(2)膚色區域提?。焊鶕鲜瞿w色閾值模型，我們便可以對YCbCr圖像中的像素點進行判斷。如果某像素點的閾值滿足該范圍，則認為其為膚色點。