[發明專利]一種嘴唇輪廓的分割及特征提取方法

有效

• 申請號: 201610087730.9
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN107038401B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 魯遠耀;郭振芳;王景中;肖珂
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種嘴唇輪廓的分割方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

從視頻圖像中進行人臉檢測，獲取人臉區域，將人臉垂直區域的下半區域初步確定為嘴唇區域；

對嘴唇區域進行粗分割：對嘴唇區域的原始彩色圖像轉換為灰度圖像，對灰度圖像進行直方圖均衡后再進行二值化處理；將原始彩色圖像轉換為另兩種彩色圖像，對第一種彩色圖像進行直方圖均衡后再進行二值化處理，對第二種彩色圖像進行圖像分割后再進行二值化處理；對上述三次二值化處理結果進行邏輯與運算得到二值圖像；

查找左、右嘴角點；以兩個嘴角點為基礎，提取上、下嘴唇輪廓邊緣點，從而完成對嘴唇輪廓的定位；

將原始彩色圖像轉換為HSV彩色圖像和Chromatic彩色圖像；

對HSV彩色圖像中的H和S分量進行直方圖均衡后再進行二值化處理；

根據Chromatic彩色圖像中r分量的不同，對圖像進行二值化處理；

在完成對嘴唇輪廓的定位之后，還包括如下步驟：

基于左、右嘴角點和上嘴唇外輪廓邊緣點，以左、右嘴角點之間的橫坐標中點為對稱軸，分別向左和向右對上嘴唇進行三次曲線擬合，得到兩條共同表示上嘴唇輪廓的三次擬合曲線Y₁和Y₂，如下式：

Y₁＝a₁X³+b₁X²+c₁X+d₁；

Y₂＝a₂X³+b₂X²+c₂X+d₂；

基于左、右嘴角點和下嘴唇外輪廓邊緣點，采用二次曲線進行擬合，得到一條表示下嘴唇外輪廓的二次擬合曲線Y₃，如下式：

Y₃＝a₃X²+b₃X+c₃；

基于左、右嘴角點和上、下嘴唇內輪廓邊緣點，分別采用二次曲線進行擬合，得到兩條分別表示上、下嘴唇內輪廓的二次擬合曲線Y₄和Y₅，如下式：

Y₄＝a₄X²+b₄X+c₄；

Y₅＝a₅X²+b₅X+c₅；

上式中，a₁—d₁、a₂—d₂、a₃—c₃、a₄—c₄、a₅—c₅為擬合曲線參數，為任意實數；

所述的嘴唇輪廓提取方法，還包括：

擬合后，通過如下向量表示嘴唇邊緣輪廓特征：

(a₁-a₂,b₁-b₂,c₁-c₂,a₁-a₃,b₁-b₃,c₁-c₃,a₂-a₃,b₂-b₃,c₂-c₃)

上式中，a₁-a₂、b₁-b₂、c₁-c₂共同表示嘴巴收縮程度，即左、右兩個嘴角點之間的寬度；a₁-a₃、b₁-b₃、c₁-c₃、a₂-a₃、b₂-b₃、c₂-c₃共同表示嘴巴張開程度，即上、下嘴唇邊緣的最大距離；

以兩個嘴角點為基礎，提取上、下嘴唇輪廓邊緣點，通過下述方式實現：

查找上、下嘴唇外輪廓邊緣點；

根據嘴唇的開合狀態，判斷是否需要提取上、下嘴唇內輪廓邊緣點；當嘴唇處于閉合狀態，則結束邊緣點查找，當嘴唇處于張開狀態，則繼續查找上、下嘴唇內輪廓邊緣點；

查找上、下嘴唇外輪廓邊緣點，通過下述方式實現：

選取左、右嘴角點之間的橫坐標，該橫坐標所在列即為下嘴唇外輪廓邊緣點所在列；

以橫坐標所在列對二值圖像從下向上進行列掃描，找到的第一個黑色像素點即為下嘴唇外輪廓邊緣點；

以下嘴唇外輪廓邊緣點所在列對灰度圖像從上向下進行列掃描，找到的第一個灰度值小于該列灰度平均值的像素點即為上嘴唇外輪廓邊緣點；

在查找上、下嘴唇外輪廓邊緣點時，選取左、右嘴角點之間的橫坐標，通過下述方式實現：

取左、右嘴角點的橫坐標中點作為嘴唇外輪廓邊緣點的橫坐標，在該橫坐標與左、右嘴角點之間分別選取至少兩個等距離分布的橫坐標。