一種使用全局與局部強(qiáng)度距離衡量的頭臉部區(qū)域提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及圖像處理技術(shù)，尤其設(shè)及一種使用全局與局部強(qiáng)度距離衡量的頭臉部 區(qū)域提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著視覺圖像傳感器W及相關(guān)視覺圖像處理技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍越來越廣， 普遍的手機(jī)攝像照相已經(jīng)到了很高的水平。在拍照與成像中，經(jīng)常會(huì)拍到人像，尤其是人的 頭臉部，并且除了頭臉之外，背景通常是建筑或者風(fēng)景之類。人的頭臉部區(qū)域通常是具有最 大特征的區(qū)域，也是人類暴露在外界最多的身體部分，為了一些應(yīng)用如人臉識(shí)別、人臉表情 信息獲取等等，人們通常要把該個(gè)區(qū)域從背景中提取出來。因此，需要開發(fā)能自動(dòng)化提取人 頭臉區(qū)域的方法。
[0003] 在當(dāng)前，很多時(shí)候，為了從圖像中把人的頭臉部區(qū)域提取出來，通常人們采用 Photoshop之類的工具人工圈定與樞取，該顯然效率太低，并且無法實(shí)時(shí)與批量化處理；第 二類就是自動(dòng)化提取的方法，通常采用邊緣檢測等方法，將人臉與背景的邊界找出來，再進(jìn) 一步提取。第二類方法，如果背景稍微復(fù)雜一點(diǎn)，就極有可能檢測失敗。
[0004] 我們?nèi)菀装l(fā)現(xiàn)，人眼視覺系統(tǒng)提取圖像中的人頭臉區(qū)域非常快，如果可W從人眼 視覺一些特性出發(fā)，可W快速與準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)人頭臉區(qū)域的提取。因此，本發(fā)明旨在開發(fā)模擬 人眼的某些特性的，自動(dòng)化的提取人的頭臉部區(qū)域的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提出一種使用全局與局部強(qiáng)度距離衡量的頭臉部區(qū)域提取方法，可從單幅 圖直接通過圖像空域的局部強(qiáng)度距離的衡量，實(shí)現(xiàn)頭臉區(qū)域的凸顯，通過闊值分割即可進(jìn) 一步得到頭臉區(qū)域的大致輪廓。
[0006] 本發(fā)明的主要思路是：
[0007] 1、設(shè)計(jì)全局強(qiáng)度距離衡量法
[000引類比人眼視覺特性，本發(fā)明通過強(qiáng)度距離衡量法，凸顯潛在的頭臉區(qū)域，產(chǎn)生一個(gè) 視覺權(quán)重矩陣。該矩陣其與原始圖像同等尺寸，取值范圍為[0, 1]。該矩陣間接反映人眼視 覺系統(tǒng)對圖像的各個(gè)區(qū)域或者像素位置的感興趣或者稱重視的程度。若矩陣在某一區(qū)域或 像素處的值越大，表明人眼對該個(gè)位置感興趣程度越高，則越可能是人的頭臉區(qū)域，可稱為 潛在頭臉區(qū)域。
[0009] 本發(fā)明設(shè)計(jì)采用不同空間位置的強(qiáng)度差距來衡量視覺注意程度的方法，是對比強(qiáng) 度程度的體現(xiàn)。假設(shè)原始輸入圖像為I，那么視覺權(quán)重矩陣為VM(Visual Matrix),那么定 義像素位置處（X，y)的權(quán)重值為：
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種使用全局與局部強(qiáng)度距離衡量的頭臉部區(qū)域提取方法，其特征在于，該方法具 體包括以下步驟： (1) 全局強(qiáng)度距離衡量法實(shí)現(xiàn)全局視覺矩陣表征 全局強(qiáng)度距離衡量法提取全局視覺矩陣VMgl°ba1，該矩陣在（x，y)處的視覺權(quán)重值，是該 處強(qiáng)度與圖像中其他所有位置處的強(qiáng)度的距離累加而成的：
上式中，Ixy表示I在（X，y)處的強(qiáng)度值，P指的是像素，式子中P表示圖I內(nèi)任意位置， Ip表示P處的強(qiáng)度，D( ·)表示像素強(qiáng)度距離，其滿足： DQxy, Ip) = Ilxy-Ip VMglt5bal 歸一化； (2) 局部強(qiáng)度距離衡量法實(shí)現(xiàn)局部視覺矩陣表征 在局部區(qū)域Ω內(nèi)，定義圖像I在（X，y)處的視覺權(quán)重值如下：
在上式中，Ω是圖像I中的一個(gè)區(qū)域，其尺寸為MXN，而（x，y)為區(qū)域Ω的中心即Ωμ， P為區(qū)域中的任意像素，而上式中的w表示空間權(quán)重，定義為：
其中Ds(p，xy)表示像素 ρ與像素（x，y)的空間距離，而〇2是伸縮系數(shù)； D( ·)同樣表示像素強(qiáng)度距離，其滿足： DQxy, Ip) = Ilxy-Ip VM1t5eal 歸一化； (3) 分割獲取輪廓，獲得頭臉區(qū)域 視覺權(quán)重矩陣最終由全局與局部方法結(jié)合起來，對于任意位置（X，y)，其綜合的視覺權(quán) 重值為：
該矩陣需要?dú)w一化； 利用閾值Th，對VM進(jìn)行分割，獲得二值圖BW : Bff = (VM > Th) 具有非零值的區(qū)域，大致為人的頭臉區(qū)域輪廓，于是提取了頭臉區(qū)域BW。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種使用全局與局部強(qiáng)度距離衡量的頭臉部區(qū)域提取方法，包括如下步驟：（1）全局強(qiáng)度距離衡量法實(shí)現(xiàn)全局視覺權(quán)重的提取表征；（2）局部強(qiáng)度距離衡量法實(shí)現(xiàn)局部視覺權(quán)重的提取表征；（3）疊加結(jié)合，閾值法提取輪廓實(shí)現(xiàn)區(qū)域提取。本發(fā)明方法針對含有頭臉的人物正面照，考慮使用全局與局部的強(qiáng)度距離衡量法實(shí)現(xiàn)全局與局部視覺權(quán)重矩陣提取，并組合成綜合的視覺權(quán)重矩陣，進(jìn)而利用閾值分割實(shí)現(xiàn)頭臉區(qū)域的提取。在本發(fā)明方法中，只要一幅人的正面照，即可迅速獲取較好的區(qū)域提取效果，劃分出頭臉輪廓。本發(fā)明方法作為預(yù)處理方法，可應(yīng)用于人臉檢測識(shí)別、人臉信息獲取等等，快速實(shí)現(xiàn)頭臉區(qū)域與背景區(qū)域的劃分。
【IPC分類】G06K9-46
【公開號(hào)】CN104537374
【申請?zhí)枴緾N201510030615
【發(fā)明人】趙巨峰, 逯鑫淼, 張鈺, 辛青, 高秀敏
【申請人】杭州電子科技大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月21日