[發明專利]多角度人臉檢測裝置與方法

有效

• 申請號: 201110326676.6
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102426646A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 田小林;焦李成;任艷朋;張小華;王桂婷;緱水平
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域中的一種多角度人臉檢測裝置與方法。本發明使用多角度人臉檢測方法判斷攝像頭采集的彩色圖像中是否存在人臉，如果有人臉則定位圖像中人臉的位置和所占的區域。

背景技術

人臉檢測是判斷指定圖像中所有人臉(如果存在)的位置和大小的過程，它是一項基礎性工作，廣泛應用于人機交互，人臉識別與跟蹤，圖像增強和檢索，基于內容的視頻編碼等領域，已經成為模式識別和計算機視覺中十分活躍的研究課題。

北京智安邦科技有限公司提出的專利申請“人臉檢測方法及系統”(專利申請號CN200910077430.2，公開號CN101739549A)公開了一種用于駕駛員疲勞檢測的人臉檢測方法及系統。該方法的實施步驟是：步驟一，預處理圖像，彩色圖像灰度化處理和降低圖像分辨率；步驟二，處理圖像，包括獲取連通區域和獲取積分圖像；步驟三，選定候選人臉區域，根據獲取的連通區域及積分圖像，選定候選人臉區域；步驟四，驗證候選人臉區域，通過判決條件濾除虛假的人臉區域，并輸出人臉區域。該專利申請還公開了一種裝置，包括：預處理圖像模塊、處理圖像模塊、選定候選人臉區域模塊和驗證候選人臉區域模塊。該方法雖然簡單有效的進行了人臉檢測，較好的保證了駕駛員疲勞檢測中的人臉和人眼定位，但是仍然存在的不足是：該方法首先將彩色圖像轉化為灰度圖像再進行人臉檢測，沒有有效的利用彩色信息，增加了處理時間；另外該發明公開的裝置結構復雜，實現困難。

華為技術有限公司提出的專利申請“一種人臉檢測方法及裝置”(專利申請號200810198047.8，公開號CN101344922A)公開了一種人臉檢測方法。該方法實施步驟是：步驟一，基于灰度統計模型對視頻當前幀中的人臉進行檢測，獲得候選人臉區域；步驟二，基于單通道膚色模型對候選人臉區域進行膚色過濾，獲得人臉檢測結果。此外，該專利申請還公開了一種裝置，該裝置包括：人臉區域檢測模塊，用于基于灰度統計模型對視頻當前幀中的人臉進行檢測，獲得候選人臉區域；膚色過濾模塊，用于基于單通道膚色模型對人臉區域檢測模塊所獲得的候選人臉區域進行膚色過濾，獲得人臉檢測結果。該方法雖然利用人臉的灰度結構本身存在與其它事物相區分的特殊性進行人臉檢測，同時利用基于單通道膚色模型對候選人臉區域進行膚色過濾排除大部分假正臉，但是仍然存在的不足是：該方法首先采用了boosting算法進行人臉檢測再進行膚色過濾，boosting方法主要對正面人臉檢測較為有效，但對水平方向其他角度人臉(如側面人臉)檢測效果較差，并不能實現多角度人臉檢測。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出一種彩色圖像中多角度人臉檢測的裝置和方法，可以有效的利用彩色圖像中膚色信息，實現水平方向的多角度人臉檢測。

為了實現上述目的，本發明裝置包括圖像采集模塊，模數轉換模塊，圖像處理模塊，數據存儲模塊和通信模塊五個模塊，各模塊之間通過總線連接；其中，圖像采集模塊采用電荷耦合器件攝像頭采集外部模擬信號彩色圖像數據，并將數據傳送給模數轉換模塊；模數轉換模塊采用數模轉換芯片將圖像采集模塊獲取的模擬信號數據轉換為數字信號數據，為圖像處理模塊提供數據；圖像處理模塊采用數字信號處理器對獲取的圖像數字信號進行處理，通過多角度人臉檢測算法，實現圖像中人臉的檢測；數據存儲模塊完成程序和圖像數據的存儲，以及圖像處理過程中中間數據的暫存；通信模塊采用通用串行總線發送和接收裝置，實現與外部的串行通信，輸出人臉檢測結果。

本發明裝置實現多角度人臉檢測方法包括如下步驟：

(1)建立人眼分類器

1a)采用手工標記方法從包含人眼的灰度圖片中切割出人眼的雙眼和左、右單眼圖像；從不包含人眼的灰度圖片隨機切割出非人眼圖像，人眼圖像和非人眼圖像分別作為訓練時的正樣本和負樣本；

1b)將收集到的人眼雙眼和單眼圖像的正樣本和非人眼圖像的負樣本縮放為相同尺寸的樣本；

1c)用直方圖均衡法對縮放后正負樣本進行光照補償，獲得補償后的正負樣本；

1d)對補償后的正負樣本進行矩形特征提取，分別建立雙眼和單眼級聯分類器。

(2)建立側面人臉模板

2a)收集水平方向朝右偏轉20～50度之間的半側人臉和水平方向朝右偏轉50～90度之間的全側人臉圖像作為樣本；

2b)將收集到的樣本縮放為相同尺寸大小的樣本；

2c)用直方圖均衡法對縮放后的樣本進行光照補償，獲得補償后的樣本；

2d)對補償后的樣本進行灰度二值化處理，獲得二值化樣本；