[發明專利]檢測頭發區域的方法

有效

• 申請號: 201010112922.3
• 申請日: 2010-02-04
• 公開（公告）號: CN102147852A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 任海兵
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社;北京三星通信技術研究有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/36;G06T7/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 韓明星;楊靜

技術領域

本申請涉及一種新型頭發區域檢測方法，通過該方法可精確快速地檢測頭發區域。

背景技術

因為各式各樣的發型、頭發顏色和亮度，造成頭發檢測成為一個非常具有挑戰性的研究主題。對于虛擬理發、虛擬人模型、虛擬形象等，頭發檢測是非常有用的技術。各大公司已經對頭發區域檢測研究了很多年。在美國專利US20070252997中，設計了一種具有發光裝置和圖像傳感器以檢測頭發區域的設備。盡管該設備通過使用特別設計的發光裝置解決了照度問題，但是它對皮膚顏色和清楚背景依賴程度很高。因此，該結果不是很穩定，并且應用也受到了限制。在美國專利US2008215038中，采用了2步法，首先在2D圖像中定位大致的頭發區域，然后在激光掃描的3D圖像中檢測精確的頭發區域。激光掃描儀非常昂貴并且用戶界面不友好。

在美國專利6711286中，將產生的RGB和色調顏色空間相結合以檢測皮膚顏色和皮膚像素中的黃色的頭發像素。該方法也會受到不穩定的顏色信息和背景區域的影響。

在現有技術中，主要存在兩個問題，一個問題在于先前的專利太依賴于皮膚顏色和清楚的背景。皮膚顏色隨著人、照度、相機和環境的不同而有很大變化；因此，所述檢測頭發區域的方法很不穩定，并且不能獲得穩定而精確的結果。第二個問題在于上述專利基于局部信息，而用局部信息，不可能精確地確定像素是否屬于頭發區域。

發明內容

本發明提供了一種精確快速地檢測頭發區域的方法。該方法采用彩色相機(CCD/CMOS)和深度相機，并將彩色相機的圖像和深度相機的圖像對準。所述方法能夠結合皮膚和頭發顏色、頻率、深度信息以檢測頭發區域，并利用全局最優化方法而非局部信息方法來從噪聲背景中分割出整個頭發區域。

根據本發明的一方面，提供了一種檢測頭發區域的方法，所述方法包括：獲得頭部區域的置信度圖像；以及對獲得的上述置信度圖像進行處理以檢測頭發區域，其中，所述獲得頭部區域的置信度圖像的步驟包括：對彩色圖像的頭部區域進行顏色分析以獲得頭發顏色置信度圖像。

根據本發明的一方面，所述獲得頭部區域的置信度圖像的步驟還包括：對與彩色圖像的頭部區域相應的灰度圖像進行頻率分析以獲得頭發頻率置信度圖像。

根據本發明的一方面，所述獲得頭部區域的置信度圖像的步驟還包括：對與彩色圖像的頭部區域相應的深度圖像進行前景分析以計算前景區域置信度圖像。

根據本發明的一方面，所述獲得頭部區域的置信度圖像的步驟包括：對彩色圖像的頭部區域進行顏色分析以獲得非皮膚顏色置信度圖像。

根據本發明的一方面，所述對獲得的上述置信度圖像進行處理以檢測頭發區域的步驟包括：基于為各個置信度圖像分別設置的閾值，將各置信度圖像中的像素值大于相應閾值的像素設置為1，否則將其設置為0；然后針對各置信度圖像中的相應像素進行與操作，并將得到的像素值為1的區域確定為頭發區域。

根據本發明的一方面，所述對獲得的置信度圖像進行處理的步驟包括：將各置信度圖像的像素值與為各置信度圖像設置的權值分別相乘并將相乘的結果相加以計算各置信度圖像的和圖像的相應像素的像素值，然后基于預定閾值來確定和圖像的相應像素是否屬于頭發區域。

根據本發明的一方面，所述對獲得的置信度圖像進行處理的步驟包括：根據獲得的各置信度圖像使用通用二值分類器來確定像素是否屬于頭發區域。

根據本發明的一方面，所述對獲得的置信度圖像進行處理的步驟包括：將各置信度圖像的像素值與為各置信度圖像設置的權值分別相乘并將相乘的結果相加以計算各置信度圖像的和圖像的相應像素的像素值，然后基于預定閾值來確定和圖像的相應像素是否屬于頭發區域。

根據本發明的一方面，所述對獲得的置信度圖像進行處理的步驟包括：對于獲得各置信度圖像使用全局最優化方法來確定像素是否屬于頭發區域。

根據本發明的一方面，所述全局最優化方法是圖割方法，其中，利用圖割方法來使下面的能量函數E(f)最小化，來將圖像分割為頭發區域和非頭發區域：

E(f)＝E_data(f)+E_smooth(f)

其中，f表示所有像素的分類，所述類被劃分為非頭發像素類和頭發像素類，E_data(f)表示把像素拉到所屬類的外力產生的能量，E_smooth(f)表示相鄰像素之間的平滑度的平滑度能量值。