一種人臉姿態(tài)矯正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種人臉姿態(tài)矯正方法，通過獲取待識別的人臉圖像中心點(diǎn)坐標(biāo)，并在圖像指定局部區(qū)域定位人眼并計算位置坐標(biāo)以及兩眼連線中心坐標(biāo)等，進(jìn)而計算人臉偏轉(zhuǎn)角度后再根據(jù)計算所得角度旋轉(zhuǎn)人臉，再次計算旋轉(zhuǎn)后圖像的兩眼坐標(biāo)并根據(jù)兩眼坐標(biāo)截取有效人臉區(qū)域進(jìn)行后續(xù)處理，從而達(dá)到人臉姿態(tài)矯正的效果。本發(fā)明有效提高了人臉識別準(zhǔn)確率，使得人臉識別更具有實(shí)用性。
【專利說明】
_種人臉姿態(tài)矯正方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理、人臉驗證等技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種人臉姿態(tài)矯正方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 人臉識別技術(shù)是一種典型的生物識別技術(shù)，近年來得到了很大的發(fā)展，但是由于 姿勢、光照等外界環(huán)境的因素限制了人臉識別技術(shù)的應(yīng)用。目前，針對人臉姿態(tài)的矯正方法 可以分為兩類:一類是二維方法：匹配多張二維圖像或者通過函數(shù)變換虛擬出多姿態(tài)人臉 圖像后再進(jìn)行匹配，另一類則是三維方法:通過構(gòu)建人臉的三維模型后再進(jìn)行匹配，這是解 決姿態(tài)問題最有效的方法。
[0003] 上述人臉姿態(tài)矯正方法存在一些缺陷使得它們不能得到廣泛的應(yīng)用。其中，二維 方法需要采集一個人臉的多張多姿態(tài)圖像或者虛擬出多張多姿態(tài)圖像，使得人臉訓(xùn)練復(fù)雜 度加大，在許多應(yīng)用場合中不太現(xiàn)實(shí)，不利于人臉識別的具體實(shí)現(xiàn);而三維方法雖然直接有 效，但是構(gòu)建三維模型數(shù)據(jù)計算量大，獲取三維數(shù)據(jù)時間長，具有很大的局限性。
[0004] 雖然目前有些人臉識別系統(tǒng)在用戶配合，采集照片理想的條件下能夠取得較高的 識別率，但是在情況復(fù)雜的移動環(huán)境下，由于受到姿態(tài)，光照等外界條件的影響，人臉特征 不穩(wěn)定，使得人臉識別存在一些困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種人臉姿態(tài)矯正方法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種人臉姿態(tài)矯正方法，其特 征在于，包括以下步驟：
[0007] 1)輸入待識別的人臉圖像，確定所述人臉圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)(CX，cy);
[0008] 2)根據(jù)設(shè)定比率在指定的人臉圖像局部矩形區(qū)域上使用基于Haar特征的人眼檢 測方法，定位兩眼中心點(diǎn)的坐標(biāo)為(xi，yi)，（X2，y2)，并計算兩眼連線中心點(diǎn)坐標(biāo)(ecx，ecy) 以及兩眼距離EyeDistance;
[0009] 3)對兩眼中心點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行定位準(zhǔn)確度判斷，判斷方法如下：
[0010] a.分別計算人臉圖像的中心點(diǎn)到兩眼的距離L1，L2;
[0011] b.如果|L1-L2|>K，則判斷人眼定位錯誤，返回步驟2)，重新進(jìn)行人眼檢測，其中K =min{Ll丄2}/111，1]1為大于1的正整數(shù) ；
[0012] 4)根據(jù)兩眼中心點(diǎn)坐標(biāo)計算人臉偏轉(zhuǎn)角度，即兩眼連線與水平方向的夾角0;
[0013] 5)計算兩眼連線中心點(diǎn)與圖像中心點(diǎn)的距離L，以及兩眼連線中心點(diǎn)與圖形中心 點(diǎn)之間的連線與水平方向的夾角a;
[0014] 6)將待識別的人臉圖像旋轉(zhuǎn)0角度，計算旋轉(zhuǎn)后人臉圖像的兩眼連線中心點(diǎn)與圖 像中心點(diǎn)之間的連線與水平方向的夾角9i;
[0015] 7)計算旋轉(zhuǎn)后的人臉圖像上兩眼連線中心點(diǎn)的坐標(biāo)(ecxi，ecyi);
[0016] 8)計算旋轉(zhuǎn)后的人臉圖像上兩眼的坐標(biāo)(X3，y3)，（X4，y4);
[0017] 9)根據(jù)兩眼坐標(biāo)截取有效人臉區(qū)域，用于后續(xù)人臉識別處理。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為:本發(fā)明利用基于Harr特征的人眼 定位方法定位眼睛，通過計算兩眼坐標(biāo)，圖像中心坐標(biāo)等數(shù)據(jù)，利用待識別圖像繞中心點(diǎn)旋 轉(zhuǎn)e角度，旋轉(zhuǎn)后的水平人臉圖像中心點(diǎn)，兩眼距離，兩眼連線中點(diǎn)與圖像中點(diǎn)距離未發(fā)生 變化這一點(diǎn)，計算新的兩眼坐標(biāo)截取有效人臉進(jìn)行人臉識別，有效提高了人臉識別準(zhǔn)確率， 使得人臉識別更具有實(shí)用性。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于移動環(huán)境下的人臉姿態(tài)矯正方法，該方法通過獲取待識 別的人臉圖像中心點(diǎn)坐標(biāo)，并在圖像指定局部區(qū)域定位人眼并計算位置坐標(biāo)以及兩眼連線 中心坐標(biāo)等，進(jìn)而計算人臉偏轉(zhuǎn)角度后再根據(jù)計算所得角度旋轉(zhuǎn)人臉，再次計算旋轉(zhuǎn)后圖 像的兩眼坐標(biāo)并根據(jù)兩眼坐標(biāo)截取有效人臉區(qū)域進(jìn)行后續(xù)處理，從而達(dá)到人臉姿態(tài)矯正的 效果。
[0021] 關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo):首先確定輸入待識別圖像的中心坐標(biāo)，然后在人臉圖像上的指定局 部區(qū)域利用基于Harr特征的人眼檢測技術(shù)計算左右眼睛的中心點(diǎn)的坐標(biāo)、兩眼連線中點(diǎn)坐 標(biāo)以及兩眼距離。
[0022] 偏轉(zhuǎn)角度:根據(jù)兩眼中心點(diǎn)坐標(biāo)計算人臉偏轉(zhuǎn)角度0、兩眼連線中心點(diǎn)與圖像中心 點(diǎn)的距離L以及亮點(diǎn)連線與水平方向的夾角a，其中0為人臉的旋轉(zhuǎn)角度，a將用于旋轉(zhuǎn)后人 臉的眼睛新坐標(biāo)計算。
[0023] 矯正人臉圖像:把待識別圖像繞中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)0角度，旋轉(zhuǎn)后的水平人臉圖像其中心 點(diǎn)，兩眼距離，兩眼連線中點(diǎn)與圖像中心點(diǎn)距離未發(fā)生變化。
[0024] 眼睛新坐標(biāo):通過角度0和角度a計算旋轉(zhuǎn)后圖像的兩眼中點(diǎn)與圖像中心點(diǎn)連線與 水平方向的夾角h，進(jìn)而計算新的兩眼坐標(biāo)。
[0025] 人臉識別以其便利性、安全性等優(yōu)點(diǎn)為廣大用戶所接受，有著廣闊的應(yīng)用前景，然 而在非約束條件下，人臉識別的準(zhǔn)確率受到了外界條件的極大影響。通過預(yù)先矯正人臉姿 態(tài)再進(jìn)行識別對提高人臉識別率，增強(qiáng)用戶體驗的效果十分明顯。當(dāng)輸入待識別圖像I，其 人臉姿態(tài)矯正處理流程如下：
[0026] 1)輸入待識別人臉圖像，確定圖像中心點(diǎn)坐標(biāo)(cx，cy);
[0027] 2)根據(jù)設(shè)定比率在指定的人臉圖像局部矩形區(qū)域上使用基于Haar特征的人眼檢 測算法，定位兩眼中心點(diǎn)的坐標(biāo)(xi，yi)，（X2，y2)，并計算兩眼連線中心點(diǎn)坐標(biāo)(ecx，ecy)以 及兩眼距離EyeDistance;
[0028] 3)根據(jù)兩眼中心點(diǎn)坐標(biāo)計算人臉偏轉(zhuǎn)角度，即兩眼連線與水平方向的夾角，計算 公式如下：
[0030] 4)計算兩眼連線中心點(diǎn)與圖像中心點(diǎn)的距離L及其兩點(diǎn)連線與水平方向的夾角a， 計算公式如下：
[0032] 5)將待識別圖像旋轉(zhuǎn)0角度，計算旋轉(zhuǎn)后圖像的兩眼中點(diǎn)與圖像中心點(diǎn)連線與水 平方向的夾角9i，計算公式如下：
[0033] 01 = a-0;
[0034] 6)計算旋轉(zhuǎn)后圖像上兩眼中點(diǎn)坐標(biāo)(eCX1，eCyi)，計算公式如下：
[0035] ecxi = cx_(LXcos9i);
[0036] ecyi = cy-(L X sin9i)；
[0037] 7)計算旋轉(zhuǎn)后圖像上兩眼坐標(biāo)(仏73)，（似，74)，計算公式如下 ：
[0038] x3 = ecxi-EyeDistance/2 ；y3 = ecyi ；
[0039] x4=ecxi+EyeDistance/2 ；y4 = ecyi ；
[0040] 8)根據(jù)兩眼坐標(biāo)截取有效人臉區(qū)域，用于后續(xù)人臉識別處理。
【主權(quán)項】
1. 一種人臉姿態(tài)矯正方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 輸入待識別的人臉圖像，確定所述人臉圖像的中心點(diǎn)坐標(biāo)(cx，Cy); 2) 根據(jù)設(shè)定比率在指定的人臉圖像局部矩形區(qū)域上使用基于Haar特征的人眼檢測方 法，定位兩眼中心點(diǎn)的坐標(biāo)為(Xi，yi)，（X2，y2)，并計算兩眼連線中心點(diǎn)坐標(biāo)(ecx，ecy)以及 兩眼距離EyeDistance; 3) 對兩眼中心點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行定位準(zhǔn)確度判斷，判斷方法如下： a. 分別計算人臉圖像的中心點(diǎn)到兩眼的距離L1，L2; b. 如果I L1-L2 I >K，則判斷人眼定位錯誤，返回步驟2)，重新進(jìn)行人眼檢測，其中K = min{Ll丄2}/111，1]1為大于1的正整數(shù)； 4) 根據(jù)兩眼中心點(diǎn)坐標(biāo)計算人臉偏轉(zhuǎn)角度，即兩眼連線與水平方向的夾角Θ; 5) 計算兩眼連線中心點(diǎn)與圖像中心點(diǎn)的距離L，以及兩眼連線中心點(diǎn)與圖形中心點(diǎn)之 間的連線與水平方向的夾角α; 6) 將待識別的人臉圖像旋轉(zhuǎn)Θ角度，計算旋轉(zhuǎn)后人臉圖像的兩眼連線中心點(diǎn)與圖像中 心點(diǎn)之間的連線與水平方向的夾角G1; 7) 計算旋轉(zhuǎn)后的人臉圖像上兩眼連線中心點(diǎn)的坐標(biāo)(ecxiecyO; 8) 計算旋轉(zhuǎn)后的人臉圖像上兩眼的坐標(biāo)(X3，y3)，（X4，y4); 9) 根據(jù)兩眼坐標(biāo)截取有效人臉區(qū)域，用于后續(xù)人臉識別處理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人瞼姿杰矯ιΗ方法,其特征在于，3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人臉姿態(tài)矯正方法，其特征在于，4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人臉姿態(tài)矯正方法，其特征在于，G1 = α-θ。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人臉姿態(tài)矯正方法，其特征在于，旋轉(zhuǎn)后的人臉圖像上兩眼連 線中心點(diǎn)的坐標(biāo)(ecxi，ecyi)的計算公式為： ecxi = cx-(LX cosSi)； ecyi = cy-(LX sin9i) 06. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人臉姿態(tài)矯正方法，其特征在于，旋轉(zhuǎn)后的人臉圖像上兩眼的 坐標(biāo)(X3J3)，（X4J4)的計算公式為： X3 = ecxi-EyeDistance/2 ；y3 = ecyi ； X4 = ecxi+EyeDistance/2 ；y4=ecyi〇
【文檔編號】G06K9/00GK105893981SQ201610273889
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】林亞平, 楊俊豐, 李強(qiáng), 何邵容, 趙小超
【申請人】湖南大學(xué)