[发明专利]多角度人脸检测装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域中的一种多角度人脸检测装置与方法。本发明使用多角度人脸检测方法判断摄像头采集的彩色图像中是否存在人脸，如果有人脸则定位图像中人脸的位置和所占的区域。

背景技术

人脸检测是判断指定图像中所有人脸(如果存在)的位置和大小的过程，它是一项基础性工作，广泛应用于人机交互，人脸识别与跟踪，图像增强和检索，基于内容的视频编码等领域，已经成为模式识别和计算机视觉中十分活跃的研究课题。

北京智安邦科技有限公司提出的专利申请“人脸检测方法及系统”(专利申请号CN200910077430.2，公开号CN101739549A)公开了一种用于驾驶员疲劳检测的人脸检测方法及系统。该方法的实施步骤是：步骤一，预处理图像，彩色图像灰度化处理和降低图像分辨率；步骤二，处理图像，包括获取连通区域和获取积分图像；步骤三，选定候选人脸区域，根据获取的连通区域及积分图像，选定候选人脸区域；步骤四，验证候选人脸区域，通过判决条件滤除虚假的人脸区域，并输出人脸区域。该专利申请还公开了一种装置，包括：预处理图像模块、处理图像模块、选定候选人脸区域模块和验证候选人脸区域模块。该方法虽然简单有效的进行了人脸检测，较好的保证了驾驶员疲劳检测中的人脸和人眼定位，但是仍然存在的不足是：该方法首先将彩色图像转化为灰度图像再进行人脸检测，没有有效的利用彩色信息，增加了处理时间；另外该发明公开的装置结构复杂，实现困难。

华为技术有限公司提出的专利申请“一种人脸检测方法及装置”(专利申请号200810198047.8，公开号CN101344922A)公开了一种人脸检测方法。该方法实施步骤是：步骤一，基于灰度统计模型对视频当前帧中的人脸进行检测，获得候选人脸区域；步骤二，基于单通道肤色模型对候选人脸区域进行肤色过滤，获得人脸检测结果。此外，该专利申请还公开了一种装置，该装置包括：人脸区域检测模块，用于基于灰度统计模型对视频当前帧中的人脸进行检测，获得候选人脸区域；肤色过滤模块，用于基于单通道肤色模型对人脸区域检测模块所获得的候选人脸区域进行肤色过滤，获得人脸检测结果。该方法虽然利用人脸的灰度结构本身存在与其它事物相区分的特殊性进行人脸检测，同时利用基于单通道肤色模型对候选人脸区域进行肤色过滤排除大部分假正脸，但是仍然存在的不足是：该方法首先采用了boosting算法进行人脸检测再进行肤色过滤，boosting方法主要对正面人脸检测较为有效，但对水平方向其他角度人脸(如侧面人脸)检测效果较差，并不能实现多角度人脸检测。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种彩色图像中多角度人脸检测的装置和方法，可以有效的利用彩色图像中肤色信息，实现水平方向的多角度人脸检测。

为了实现上述目的，本发明装置包括图像采集模块，模数转换模块，图像处理模块，数据存储模块和通信模块五个模块，各模块之间通过总线连接；其中，图像采集模块采用电荷耦合器件摄像头采集外部模拟信号彩色图像数据，并将数据传送给模数转换模块；模数转换模块采用数模转换芯片将图像采集模块获取的模拟信号数据转换为数字信号数据，为图像处理模块提供数据；图像处理模块采用数字信号处理器对获取的图像数字信号进行处理，通过多角度人脸检测算法，实现图像中人脸的检测；数据存储模块完成程序和图像数据的存储，以及图像处理过程中中间数据的暂存；通信模块采用通用串行总线发送和接收装置，实现与外部的串行通信，输出人脸检测结果。

本发明装置实现多角度人脸检测方法包括如下步骤：

(1)建立人眼分类器

1a)采用手工标记方法从包含人眼的灰度图片中切割出人眼的双眼和左、右单眼图像；从不包含人眼的灰度图片随机切割出非人眼图像，人眼图像和非人眼图像分别作为训练时的正样本和负样本；

1b)将收集到的人眼双眼和单眼图像的正样本和非人眼图像的负样本缩放为相同尺寸的样本；

1c)用直方图均衡法对缩放后正负样本进行光照补偿，获得补偿后的正负样本；

1d)对补偿后的正负样本进行矩形特征提取，分别建立双眼和单眼级联分类器。

(2)建立侧面人脸模板

2a)收集水平方向朝右偏转20～50度之间的半侧人脸和水平方向朝右偏转50～90度之间的全侧人脸图像作为样本；

2b)将收集到的样本缩放为相同尺寸大小的样本；

2c)用直方图均衡法对缩放后的样本进行光照补偿，获得补偿后的样本；

2d)对补偿后的样本进行灰度二值化处理，获得二值化样本；