[发明专利]一种煤矿井下矿工人脸区域检测方法

摘要

本发明公开了一种煤矿井下矿工人脸区域检测方法。采集煤矿井下包含戴矿灯的矿工人脸图像和井下无人的背景环境图像，对采集的图像做减法处理，并根据确定的煤矿井下人员的位置区域还原图像，得到了只有矿工没有背景信息的新图像，进而求得去除背景后矿工人脸图像的直方图，根据直方图确定最佳分割阈值，然后运用全局阈值分割算法完整地分割定位出矿灯区域；人脸区域检测阶段，根据煤矿井下矿灯图像的分析方法标定出的矿灯位置及尺寸，并根据成人正面平视时的面孔五官比例“三庭五眼”说法，运用人脸的定位分割方法在图像中进行定位分割，若矿工人脸不是正面面对摄像仪时，进一步修正人脸的分割窗口。本发明利用矿灯定位检测人脸区域，能够有效克服井下光照差、矿工脸部存在煤灰的影响，可靠性强，检测率高，为矿井人员唯一性检测提供可靠的信息。

主权项

一种煤矿井下矿工人脸区域检测方法，其特征在于，包括矿工人脸图像中矿灯的分割阶段以及人脸区域检测阶段，所述矿工人脸图像中矿灯的分割阶段包括以下步骤：(1)分别采集煤矿井下包含戴矿灯的矿工人脸图像和井下无人的背景环境图像，背景环境图像包括巷道内的照明灯的不变背景信息，采集的图像要求统一尺寸及格式；(2)将井下无人的背景环境图像作为参考图像数据，与采集的戴矿灯矿工人脸图像进行图像减法运算，分离出不变的背景区域后，确定煤矿井下人员在图像中所占的区域数据；(3)将图像中有人的区域完整地从背景中分离出来，去除了原图像中相对固定的背景区域，根据确定的煤矿井下人员的位置区域还原图像，并将背景中的照明灯部分去除掉，去除图像中不变背景环境图像信息的干扰，得到了去除背景后戴矿灯矿工人脸图像；(4)根据公式计算每个灰度级像素出现的频率，求出去除背景后戴矿灯矿工人脸图像的直方图，式中vi表示第i个灰度级像素出现的频率，ni表示第i个灰度级像素值，n表示所有的灰度级像素值之和,i＝1,2,...,M，M为整数，表示像素点的个数；(5)利用去除背景后戴矿灯矿工人脸图像的直方图，并根据类间最大距离方法设定区域分割的最佳阈值，然后运用全局阈值分割算法，对矿工人脸图像进行分割，从而完整分割定位出矿灯区域；所述人脸区域检测阶段包括以下步骤：(1)矿工人脸正面面对摄像仪时，根据煤矿井下矿灯图像的分析方法标定出的矿灯位置及尺寸，以人脸的大致尺寸来定位人脸的检测区域；(2)在图像中选取以矿灯圆心为对称点，取总宽为22厘米‑24厘米的位置处确定定位人脸矩形区域的宽度，再选取以矿灯下边沿至下方22厘米‑24厘米位置处的区域作为定位人脸的矩形区域的高度，从而确定矿工的人脸定位区域的大小，并用人脸的定位分割方法以这个尺寸在图像中进行定位分割，即得到人脸分割窗口；(3)当矿工人脸偏离摄像仪设定的角度时，根据头部的偏向角度来调整人脸定位区域的尺寸大小，进一步用人脸分割窗口的修正方法进行修正；(4)根据以上运算得到的分割窗口对图像中的矿工人脸进行快速、准确的定位。