提升人臉識(shí)別率的圖像處理系統(tǒng)及圖像處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種提升人臉識(shí)別率的圖像處理系統(tǒng)及圖像處理方法，該方法包括下列步驟：首先，采集含有人臉的圖像；接著，在圖像中的默認(rèn)區(qū)域進(jìn)行臉部檢測(cè)；當(dāng)無(wú)法完成臉部檢測(cè)時(shí)，調(diào)整默認(rèn)區(qū)域的曝光值，使默認(rèn)區(qū)域的曝光值符合期望值；當(dāng)默認(rèn)區(qū)域的亮度符合期望值且完成臉部檢測(cè)時(shí)，分析圖像的人臉區(qū)域中的圖像信息；接著，依據(jù)圖像信息，選取模型參數(shù)及模型參數(shù)所對(duì)應(yīng)的圖像調(diào)節(jié)參數(shù)，并對(duì)圖像中的人臉區(qū)域進(jìn)行圖像處理，然后輸出處理后的圖像給人臉識(shí)別系統(tǒng)。通過(guò)上述技術(shù)方案，可將在背光或低照度的環(huán)境下采集的圖像，增強(qiáng)至明亮且清晰的輸出圖像，以供后端人臉識(shí)別系統(tǒng)使用，如此可大幅提高檢測(cè)以及識(shí)別的成功幾率。
【專利說(shuō)明】提升人臉識(shí)別率的圖像處理系統(tǒng)及圖像處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圖像處理系統(tǒng)，尤其涉及一種提升人臉識(shí)別率的圖像處理系統(tǒng)及圖像處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]人像臉部識(shí)別技術(shù)能夠應(yīng)用于人機(jī)接口(human computer interface)、家庭視頻監(jiān)控(home video surveillance)或是生物檢測(cè)的臉部識(shí)別及其圖像數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù),可見(jiàn)人像臉部識(shí)別技術(shù)在圖像識(shí)別技術(shù)中占有日益重要的角色，也是目前各大科技研究中心致力研發(fā)的技術(shù)之一。然而，人臉識(shí)別具有較高的難度以及許多變因，像是在背光或低照度的環(huán)境下，人臉識(shí)別系統(tǒng)往往無(wú)法采集足夠的生物特征數(shù)據(jù)。
[0003]由此可見(jiàn)，目前人像臉部識(shí)別技術(shù)尚未完全成熟，而有待進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述問(wèn)題，相關(guān)領(lǐng)域紛紛費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見(jiàn)適用的方式發(fā)展完成。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種提升人臉識(shí)別成功率的圖像處理系統(tǒng)及方法。
[0005]本發(fā)明所提供的圖像處理方法包括下列步驟:首先，采集含有人臉的圖像；接著，在圖像中的默認(rèn)區(qū)域進(jìn)行臉部檢測(cè)；當(dāng)無(wú)法完成臉部檢測(cè)時(shí)，調(diào)整默認(rèn)區(qū)域的曝光值，使默認(rèn)區(qū)域的曝光值符合期望值；當(dāng)默認(rèn)區(qū)域的亮度符合期望值且完成臉部檢測(cè)時(shí)，分析圖像中的人臉區(qū)域的圖像信息；接著，依據(jù)圖像信息，選取模型參數(shù)及模型參數(shù)所對(duì)應(yīng)的圖像調(diào)節(jié)參數(shù)，并對(duì)圖像中的人臉區(qū)域進(jìn)行圖像處理，然后輸出處理后的圖像給人臉識(shí)別系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明所提供的圖像處理系統(tǒng)包括攝影裝置、臉部檢測(cè)單元、曝光調(diào)整單元、圖像分析單元、圖像處理單元與圖像輸出單元。攝影裝置用以采集含有人臉的圖像，臉部檢測(cè)單元用以在圖像中的默認(rèn)區(qū)域進(jìn)行臉部檢測(cè)。當(dāng)無(wú)法完成臉部檢測(cè)時(shí)，曝光調(diào)整單元用以調(diào)整默認(rèn)區(qū)域的曝光值，使默認(rèn)區(qū)域的曝光值符合期望值。當(dāng)默認(rèn)區(qū)域的曝光值符合期望值且完成臉部檢測(cè)時(shí)，圖像分析單元用以分析圖像的人臉區(qū)域中的圖像信息。圖像處理單元用以依據(jù)圖像信息，選取模型參數(shù)及模型參數(shù)所對(duì)應(yīng)的圖像調(diào)節(jié)參數(shù)，并對(duì)圖像中的人臉區(qū)域進(jìn)行圖像處理。圖像輸出單元用以輸出處理后的圖像給人臉識(shí)別系統(tǒng)。
[0007]綜上所述，本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。通過(guò)上述技術(shù)方案，可將在背光或低照度的環(huán)境下所采集的圖像，增強(qiáng)至明亮且清晰的輸出圖像，以供后端人臉識(shí)別系統(tǒng)使用，如此可大幅提高檢測(cè)以及識(shí)別的成功機(jī)率。
[0008]以下將以實(shí)施方式對(duì)上述的說(shuō)明作詳細(xì)的描述，并對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案提供更進(jìn)一步的解釋。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種提升人臉識(shí)別率的圖像處理方法的流程圖；
[0010]圖2是依照本發(fā)明一實(shí)施例的圖像中的默認(rèn)區(qū)域的示意圖；
[0011]圖3是依照本發(fā)明一實(shí)施例的圖像信息的示意圖表；
[0012]圖4是依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種提升人臉識(shí)別率的圖像處理系統(tǒng)框圖；
[0013]圖5A、圖5B、圖5C是依照本發(fā)明一實(shí)施例的圖像采集畫(huà)面；
[0014]圖6A、圖6B、圖6C是依照本發(fā)明另一實(shí)施例的圖像采集畫(huà)面。

【具體實(shí)施方式】
[0015]為了使本發(fā)明的敘述更加詳盡與完備，可參照附圖及以下所述各種實(shí)施例，附圖中相同的號(hào)碼代表相同或相似的元件。另一方面，眾所周知的元件與步驟并未在實(shí)施例中描述，以避免對(duì)本發(fā)明造成不必要的限制。
[0016]本文中所使用的“約”、“大約”或“大致”用以修飾任何可稍微變化的數(shù)量，但這種稍微變化并不會(huì)改變其本質(zhì)。在實(shí)施方式中若無(wú)特別說(shuō)明，則代表以“約”、“大約”或“大致”所修飾的數(shù)值的誤差范圍一般是容許在百分之二十以內(nèi)，較好地是在百分之十以內(nèi)，而更好地則是在百分五之以內(nèi)。
[0017]圖1是依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種提升人臉識(shí)別率的圖像處理方法100的流程圖。如圖1所示，圖像處理方法100方法包含步驟110?180 (應(yīng)了解到，在本實(shí)施例中所提及的步驟，除特別說(shuō)明其順序的，均可依實(shí)際需要調(diào)整其前后順序，甚至可同時(shí)或部分同時(shí)執(zhí)行)。
[0018]在步驟110采集含有人臉的圖像；舉例來(lái)說(shuō)，可利用攝影裝置來(lái)對(duì)使用者的人臉進(jìn)行圖像采集，攝影裝置可為電子產(chǎn)品上的內(nèi)置攝影機(jī)或外接式攝影機(jī)，攝影裝置所采集的圖像可顯示在電子產(chǎn)品屏幕的預(yù)覽畫(huà)面上，因此正常狀況下，使用者會(huì)將臉部對(duì)準(zhǔn)預(yù)覽畫(huà)面的中央位置。當(dāng)攝影裝置采集含有人臉的圖像，正常情況下，可拍攝出清晰的圖像，但若是在背光或低照度的環(huán)境下進(jìn)行拍攝，自動(dòng)曝光(Auto Exposure)無(wú)法調(diào)整至正確的曝光值，因此，無(wú)法根據(jù)圖像進(jìn)行人臉識(shí)別，請(qǐng)參考圖5A?圖6C所示，在背光的環(huán)境下，如圖5A所示的圖像，由于背景亮度高，畫(huà)面中央范圍的平均曝光值偏低，大約為16 ;另外，在低照度的環(huán)境下，如圖6A所示的圖像，整個(gè)畫(huà)面過(guò)暗，畫(huà)面中央范圍平均曝光值僅約為43，因此，無(wú)法對(duì)圖像進(jìn)行人臉識(shí)別。
[0019]圖1中，步驟120在圖像中的默認(rèn)區(qū)域進(jìn)行臉部檢測(cè)。在本實(shí)施例中，步驟120主要是判斷圖像中是否存在人臉，舉例來(lái)說(shuō)，臉部檢測(cè)的方法可采用V1la - Jones的級(jí)聯(lián)分類器算法來(lái)對(duì)圖像中的默認(rèn)區(qū)域(中央?yún)^(qū)域)進(jìn)行是否有人臉的檢測(cè)，以快速且有效的找到多種姿態(tài)和尺寸的人臉圖像。在本實(shí)施例中，臉部檢測(cè)的機(jī)制與步驟180所采用的人臉識(shí)別系統(tǒng)并不相同，臉部檢測(cè)的方法只能判斷圖像中是否存在人臉，而在步驟180中所采用的人臉識(shí)別系統(tǒng)可進(jìn)一步針對(duì)圖像中的人臉特征進(jìn)行生物特征的鑒別和識(shí)別。
[0020]在一實(shí)施例中，如圖2所示的默認(rèn)區(qū)域210小于圖像200的整個(gè)圖像220，默認(rèn)區(qū)域210位于圖像200的整個(gè)圖像220的中央位置范圍，以符合一般使用者會(huì)將臉部對(duì)準(zhǔn)畫(huà)面中央的習(xí)慣，因此人臉區(qū)域230將落于默認(rèn)區(qū)域210內(nèi)。至于默認(rèn)區(qū)域210占據(jù)整個(gè)圖像220的實(shí)際比例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可視不同的電子產(chǎn)品而彈性調(diào)整。
[0021]回到圖1，若在步驟120無(wú)法從圖像中的默認(rèn)區(qū)域識(shí)別出人臉，亦即無(wú)法完成臉部檢測(cè)，代表在步驟110所采集的含有人臉的圖像時(shí)，可能是在背光或低照度的環(huán)境下，因此，需在步驟130比對(duì)圖像進(jìn)行曝光調(diào)整，首先，可先對(duì)此圖像中的默認(rèn)區(qū)域的平均曝光值進(jìn)行檢測(cè)，判斷當(dāng)前默認(rèn)區(qū)域的平均曝光值大小，依據(jù)檢測(cè)出的平均曝光值大小與期望值進(jìn)行比較，若平均曝光值低于期望值，代表在背光或低照度的環(huán)境下進(jìn)行拍攝，因此，在步驟130可對(duì)圖像進(jìn)行曝光調(diào)整，亦即調(diào)整默認(rèn)區(qū)域內(nèi)的曝光值。
[0022]具體而言，在背光或低照度的環(huán)境下，在步驟130可根據(jù)其查找表(LookupTable)漸進(jìn)式的調(diào)整閾值以增加中央位置范圍(默認(rèn)區(qū)域)的平均曝光值，在平均曝光值增加的過(guò)程中，在步驟120會(huì)持續(xù)對(duì)修正后的圖像進(jìn)行人臉識(shí)別，直到步驟130針對(duì)默認(rèn)區(qū)域調(diào)整曝光值達(dá)到期望值，在步驟120即可找到圖像中的人臉區(qū)域。
[0023]舉例來(lái)說(shuō)，在背光的環(huán)境下，原本圖5A所示的圖像可在步驟130調(diào)整成圖5B所示的曝光值較適當(dāng)?shù)膱D像，其畫(huà)面中央范圍的曝光值約為84;另外，在低照度的環(huán)境下，原本圖6A所示的圖像可在步驟130調(diào)整成圖6B所示的曝光值較適當(dāng)?shù)膱D像，其畫(huà)面中央范圍的曝光值約為79。實(shí)際操作上，若圖像的曝光值偏低，則步驟120會(huì)檢測(cè)不到人臉；但在低光源的情況下，若只單純?cè)诓襟E130調(diào)整曝光，雖然圖像的曝光值很高，但卻會(huì)造成圖像的畫(huà)面幀速率(frame rate)降低，容易使圖像有殘象或模糊不清的情況，因此，步驟180所采用的人臉識(shí)別系統(tǒng)也將無(wú)法識(shí)別出人臉的生物特征，也無(wú)法進(jìn)行身份識(shí)別。但期望值也不可過(guò)高，以免畫(huà)面幀速率降低。舉例來(lái)說(shuō)，期望值可約為70?90之間的曝光值，如85左右，但是此數(shù)值僅為例示，并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)視當(dāng)時(shí)需要彈性調(diào)整期望值的聞低。
[0024]因此，當(dāng)默認(rèn)區(qū)域的曝光值符合期望值時(shí)，可以得到一張曝光值較適當(dāng)?shù)膱D像，但是，為了要使圖像能夠被人臉識(shí)別系統(tǒng)更清楚的進(jìn)行生物特征識(shí)別，還必須針對(duì)圖像中的人臉區(qū)域進(jìn)行圖像調(diào)整，才能夠被人臉識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別。在調(diào)整圖像時(shí)，在圖像幀速率(framerate)不能過(guò)低的限制下，則可進(jìn)行步驟140?160以實(shí)時(shí)增強(qiáng)圖像中人臉區(qū)域的暗部區(qū)域細(xì)節(jié)。
[0025]當(dāng)默認(rèn)區(qū)域的曝光值符合期望值且完成臉部檢測(cè)后，在步驟140繼續(xù)分析及調(diào)整默認(rèn)區(qū)域中人臉區(qū)域的圖像信息；具體而言，步驟140包括子步驟141、142以分別從默認(rèn)區(qū)域中的人臉區(qū)域分析出亮度直方圖與平均亮度(曝光值)兩個(gè)圖像信息，請(qǐng)參照?qǐng)D3所示。依照本發(fā)明實(shí)施例的圖像信息的示意圖表，圖表中包括默認(rèn)區(qū)域中的亮度直方圖310(Luminance Histogram)及平均亮度 320 (Average Brightness),其中亮度直方圖 310 代表各個(gè)亮度所占的像素?cái)?shù)目，平均亮度320則是將默認(rèn)區(qū)域中各個(gè)像素的亮度平均后所得到的亮度值。本發(fā)明可從默認(rèn)區(qū)域中分析出亮度直方圖與平均亮度，并將兩者結(jié)合形成一組256維度的空間向量以作為圖像信息。
[0026]回到圖1，在步驟150中，依據(jù)先前找出的圖像信息(亮度直方圖310及平均亮度320)，在步驟150及步驟160所做的選取圖像調(diào)節(jié)參數(shù)及進(jìn)行圖像處理的步驟中，所利用的方法為一種寬動(dòng)態(tài)范圍(WDR，Wide Dynamic Range)的圖像處理技術(shù)，其中，寬動(dòng)態(tài)范圍的方法預(yù)先建置有多個(gè)多維空間向量模型參數(shù)，每一個(gè)模型參數(shù)均有其對(duì)應(yīng)的寬動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)，且每組模型參數(shù)具有256維度的空間向量。
[0027]在步驟150及步驟160中，寬動(dòng)態(tài)范圍可從多個(gè)多維空間向量的模型參數(shù)中找出與上述該組256維度的空間向量所構(gòu)成的圖像信息最接近的一個(gè)所對(duì)應(yīng)的寬動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)，進(jìn)而基于該寬動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)來(lái)對(duì)圖像執(zhí)行寬動(dòng)態(tài)范圍的處理，并在步驟160對(duì)圖像執(zhí)行寬動(dòng)態(tài)范圍的處理，其主要目標(biāo)為增強(qiáng)圖像中暗部區(qū)域的清晰程度，使圖像中暗部區(qū)域的亮度的增加幅度高于圖像中亮部區(qū)域的亮度的增加幅度。再者，關(guān)于如何在多個(gè)多維空間向量中找出與該圖像最接近的空間向量，在本實(shí)施例中，可采用擴(kuò)展Jaccard相似系數(shù)法(extended Jaccard similarity coefficient)來(lái)測(cè)量任兩組空間向量集合之間的重疊程度，借以從預(yù)先建置的多維空間向量模型參數(shù)中找出與該圖像最近的一個(gè)多維空間向量。
[0028]如此，在步驟170中，人臉識(shí)別系統(tǒng)可以得到明亮且清晰的圖像，進(jìn)而從此圖像中采集較充足的人臉的生物特征進(jìn)行身份鑒別，大幅提高檢測(cè)以及識(shí)別的成功機(jī)率。舉例來(lái)說(shuō)，在背光的環(huán)境下，原本圖5B所示的圖像經(jīng)步驟150及160處理后為圖5C所示的明亮且清晰的圖像，其畫(huà)面中央范圍的亮度約為127;另外，在低照度的環(huán)境下，原本圖6B所示的圖像經(jīng)步驟160處理后為圖6C所示的明亮且清晰的圖像，其畫(huà)面中央范圍的亮度約為120。
[0029]另一方面，在其他實(shí)施例中，本發(fā)明也可采用高動(dòng)態(tài)范圍(HDR, High DynamicRange)圖像技術(shù)來(lái)取代寬動(dòng)態(tài)范圍的圖像技術(shù)。具體而言，可預(yù)先建置場(chǎng)景以記錄多個(gè)模型及其對(duì)應(yīng)的多個(gè)高動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)，在步驟150可從多個(gè)多維空間向量的模型參數(shù)中找出與上述該組256維度的空間向量所構(gòu)成的圖像信息最接近的一個(gè)所對(duì)應(yīng)的高動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)；接著，在步驟160基于該高動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)，來(lái)對(duì)圖像執(zhí)行高動(dòng)態(tài)范圍的處理，其主要目標(biāo)為增強(qiáng)圖像中暗部區(qū)域的清晰程度。
[0030]實(shí)際操作中，上述的步驟120?180的【具體實(shí)施方式】可采用軟件、硬件與/或固件。舉例來(lái)說(shuō)，圖像處理方法100可適用于任意的電子產(chǎn)品，如:筆記本電腦、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、智能型手機(jī)、平板電腦等，而這些步驟可同時(shí)采用軟件、硬件及固件協(xié)同作業(yè)。
[0031]圖4是依照本發(fā)明一實(shí)施例的一種提升人臉識(shí)別率的圖像處理系統(tǒng)400框圖。如圖4所示，圖像處理系統(tǒng)400包括攝影裝置410、臉部檢測(cè)單元420、曝光調(diào)整單元430、圖像分析單元440、圖像處理單元450與圖像輸出單元460。
[0032]攝影裝置410用以采集含有人臉的圖像，臉部檢測(cè)單元420用以在圖像中的默認(rèn)區(qū)域進(jìn)行臉部檢測(cè)。當(dāng)無(wú)法完成臉部檢測(cè)時(shí)，曝光調(diào)整單元430用以調(diào)整默認(rèn)區(qū)域的曝光值，使默認(rèn)區(qū)域的曝光值符合期望值。當(dāng)默認(rèn)區(qū)域的亮度符合期望值且完成臉部檢測(cè)時(shí)，圖像分析單元440用以分析圖像的人臉區(qū)域中的圖像信息。圖像處理單元450用以依據(jù)圖像信息，選取模型參數(shù)及模型參數(shù)所對(duì)應(yīng)的圖像調(diào)節(jié)參數(shù)，并對(duì)圖像中的人臉區(qū)域進(jìn)行圖像處理。圖像輸出單元460用以輸出處理后的圖像給人臉識(shí)別系統(tǒng)490。
[0033]使用上，攝影裝置410可為電子產(chǎn)品的內(nèi)置攝影機(jī)或外接式攝影機(jī)，攝影裝置410所采集的圖像可顯示在電子產(chǎn)品屏幕的預(yù)覽畫(huà)面上，因此正常狀況下，使用者會(huì)將臉部對(duì)準(zhǔn)預(yù)覽畫(huà)面的中央以進(jìn)行人臉識(shí)別。當(dāng)攝影裝置410采集含有人臉的圖像，但若是在背光或低照度的環(huán)境下，自動(dòng)曝光尚未調(diào)整至適當(dāng)?shù)某潭?，人臉識(shí)別系統(tǒng)490無(wú)法從圖像中采集足夠的生物特征數(shù)據(jù)。請(qǐng)參考圖5A?圖6C所示，在背光的環(huán)境下，如圖5A所示的圖像，由于背景亮度高，畫(huà)面中央范圍的平均亮度偏低，大約為16 ;另外，在低照度的環(huán)境下，如圖6A所示的圖像，整個(gè)畫(huà)面過(guò)暗，畫(huà)面中央范圍平均亮度僅約為43。
[0034]在本實(shí)施例中，臉部檢測(cè)單元420主要是判斷圖像中是否存在人臉，舉例來(lái)說(shuō)，臉部檢測(cè)單元420可采用V1la - Jones的級(jí)聯(lián)分類器算法來(lái)對(duì)圖像中的默認(rèn)區(qū)域進(jìn)行人臉型態(tài)的檢測(cè)，以快速且有效的找到多種姿態(tài)和尺寸的人臉圖像。在本實(shí)施例中，臉部檢測(cè)單元420與人臉識(shí)別系統(tǒng)490并不相同，而人臉識(shí)別系統(tǒng)490可進(jìn)一步針對(duì)圖像中的人臉的生物特征進(jìn)行身份鑒別。
[0035]當(dāng)臉部檢測(cè)單元420無(wú)法從圖像中識(shí)別出人臉，代表攝影裝置410采集含有人臉的圖像時(shí)，可能是在背光或低照度的環(huán)境下，因此，需比對(duì)圖像進(jìn)行曝光調(diào)整，首先，會(huì)對(duì)默認(rèn)區(qū)域進(jìn)行測(cè)光，并將此測(cè)光的信息傳入曝光調(diào)整單元430，曝光調(diào)整單元430會(huì)針對(duì)默認(rèn)區(qū)域中的平均曝光值進(jìn)行檢測(cè)，判斷當(dāng)前默認(rèn)區(qū)域的平均曝光值大小。曝光調(diào)整單元430中有具有期望值，以依據(jù)檢測(cè)出的平均曝光值大小與期望值進(jìn)行比較，若平均曝光值低于期望值，代表在背光或低照度的環(huán)境下進(jìn)行拍攝，因此，曝光調(diào)整單元430即可對(duì)圖像進(jìn)行曝光調(diào)整。
[0036]具體而言，在背光或低照度的環(huán)境下，曝光調(diào)整單元430可根據(jù)其查找表漸進(jìn)式的調(diào)整閾值以增加中央位置范圍的平均亮度，在亮度增加的過(guò)程中，臉部檢測(cè)單元420會(huì)持續(xù)對(duì)修正后的圖像進(jìn)行人臉識(shí)別，直到曝光調(diào)整單元430針對(duì)默認(rèn)區(qū)域調(diào)整曝光值達(dá)到期望值，臉部檢測(cè)單元420即可找到圖像中的人臉區(qū)域。
[0037]舉例來(lái)說(shuō)，在背光的環(huán)境下，原本圖5A所示的圖像可被曝光調(diào)整單元430調(diào)整成圖5B所示的亮度較適當(dāng)?shù)膱D像，其畫(huà)面中央范圍的亮度約為84 ;另外，在低照度的環(huán)境下，原本圖6A所示的圖像可被曝光調(diào)整單元430調(diào)整成圖6B所示的亮度較適當(dāng)?shù)膱D像，其畫(huà)面中央范圍的亮度約為79。
[0038]實(shí)際操作上，若圖像的亮度偏低，則臉部檢測(cè)單元420會(huì)檢測(cè)不到人臉；但在低光源的情況下，若只單純使用曝光調(diào)整單元430調(diào)整曝光，雖然圖像的亮度值很高，但卻會(huì)造成圖像的畫(huà)面幀速率降低，容易使圖像有殘象或模糊不清的情況，因此，人臉識(shí)別系統(tǒng)490也將無(wú)法識(shí)別出人的生物特征，也無(wú)法進(jìn)行身份識(shí)別。因此，當(dāng)默認(rèn)區(qū)域的亮度符合期望值時(shí)，可以得到一張亮度較適當(dāng)?shù)膱D像，在畫(huà)面幀速率不能過(guò)低的限制下，則可搭配圖像分析單元440、圖像處理單元450與圖像輸出單元460以實(shí)時(shí)增強(qiáng)圖像中暗部區(qū)域的細(xì)節(jié)。
[0039]應(yīng)了解到，上述的預(yù)設(shè)期望值不可過(guò)低，以免臉部檢測(cè)單元420失效；但期望值也不可過(guò)高，以免畫(huà)面幀速率降低。舉例來(lái)說(shuō)，期望值可約為70?90之間的亮度值，如85左右，但是此數(shù)值僅為例示，并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)視當(dāng)時(shí)需要彈性調(diào)整期望值的聞低。
[0040]具體而言，當(dāng)默認(rèn)區(qū)域的亮度符合期望值時(shí)，圖像分析單元440分析默認(rèn)區(qū)域中的圖像信息；亮度分析單元440可從默認(rèn)區(qū)域中分析出亮度直方圖與平均亮度，并將兩者結(jié)合形成一組256維度的空間向量以作為圖像信息。
[0041]圖像處理系統(tǒng)400可預(yù)先建置場(chǎng)景以記錄多個(gè)模型參數(shù)及其對(duì)應(yīng)的多個(gè)圖像調(diào)節(jié)參數(shù)。在一實(shí)施例中，本發(fā)明采用寬動(dòng)態(tài)范圍的圖像處理技術(shù)，即預(yù)先建置多個(gè)多維空間向量的模型參數(shù)，每一個(gè)模型參數(shù)均有其對(duì)應(yīng)的寬動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)。圖像處理單元450可于多個(gè)多維空間向量的模型參數(shù)中找出與上述該組256維度的空間向量所構(gòu)成的圖像信息最接近的一個(gè)所對(duì)應(yīng)的寬動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)，進(jìn)而基于該寬動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)來(lái)對(duì)圖像執(zhí)行寬動(dòng)態(tài)范圍的處理，其主要目標(biāo)為增強(qiáng)圖像中暗部區(qū)域的清晰程度，使圖像中暗部區(qū)域的亮度的增加幅度高于亮部區(qū)域的亮度的增加幅度。
[0042]如此，人臉識(shí)別系統(tǒng)490可以得到明亮且清晰的圖像，進(jìn)而從此圖像中采集較充足的人臉的生物特征來(lái)進(jìn)行身份鑒別，大幅提高檢測(cè)以及識(shí)別的成功機(jī)率。舉例來(lái)說(shuō)，在背光的環(huán)境下，原本圖5B所示的圖像被圖像處理單元450處理后為圖5C所示的明亮且清晰的圖像，其畫(huà)面中央范圍的亮度約為127 ;另外，在低照度的環(huán)境下，原本圖6B所示的圖像可被圖像處理單元450處理后為圖6C所示的明亮且清晰的圖像，其畫(huà)面中央范圍的亮度約為 120。
[0043]再者，關(guān)于如何在多個(gè)多維空間向量的模型中找出與該組256維度的空間向量最接近的一個(gè)，在一實(shí)施例中，圖像處理單元450可采用擴(kuò)展Jaccard相似系數(shù)法來(lái)測(cè)量任意兩組空間向量集合之間的重疊程度，借以從預(yù)先建置的場(chǎng)景中找出與該組256維度的空間向量相距最近的模型參數(shù)。
[0044]另一方面，在其他實(shí)施例中，可采用高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)圖像技術(shù)來(lái)取代寬動(dòng)態(tài)范圍的圖像技術(shù)。具體而言，圖像處理系統(tǒng)400可預(yù)先建置場(chǎng)景以記錄多個(gè)模型參數(shù)及其對(duì)應(yīng)的多個(gè)高動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)；圖像處理單元450基于多個(gè)模型參數(shù)中與該圖像信息最接近的一個(gè)所對(duì)應(yīng)的高動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)來(lái)對(duì)該圖像執(zhí)行高動(dòng)態(tài)范圍的處理，其主要目標(biāo)為增強(qiáng)圖像中暗部區(qū)域的清晰程度。
[0045]實(shí)際操作上，上述的臉部檢測(cè)單元420、曝光調(diào)整單元430、圖像分析單元440、圖像處理單元450與圖像輸出單元460等，其【具體實(shí)施方式】可為軟件、硬件與/或固件。舉例來(lái)說(shuō)，圖像處理系統(tǒng)400可適用于任意的電子產(chǎn)品，如:筆記本電腦、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、智能型手機(jī)、平板電腦等，這些單元可同時(shí)采用軟件、硬件及固件協(xié)同作業(yè)。
[0046]綜上所述，本發(fā)明可將在背光或低照度的環(huán)境下所采集的圖像，增強(qiáng)至明亮且清晰的輸出圖像，以供后端人臉識(shí)別系統(tǒng)使用，如此可大幅提高檢測(cè)以及識(shí)別的成功機(jī)率。
[0047]雖然本發(fā)明已經(jīng)以實(shí)施例公開(kāi)如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的變動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種提升人臉識(shí)別率的圖像處理方法，適用于人臉識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，該圖像處理方法包括: 采集含有人臉的圖像； 在上述圖像中的默認(rèn)區(qū)域進(jìn)行臉部檢測(cè)； 當(dāng)無(wú)法完成上述臉部檢測(cè)時(shí)，調(diào)整上述默認(rèn)區(qū)域的曝光值，使上述默認(rèn)區(qū)域的曝光值符合期望值； 當(dāng)上述默認(rèn)區(qū)域的曝光值符合上述期望值時(shí)，進(jìn)行上述臉部檢測(cè)，且分析上述圖像的人臉區(qū)域中的圖像信息； 依據(jù)上述圖像信息，選取模型參數(shù)及模型參數(shù)所對(duì)應(yīng)的圖像調(diào)節(jié)參數(shù)，并對(duì)上述圖像中的人臉區(qū)域進(jìn)行圖像處理；以及輸出處理后的圖像至上述人臉識(shí)別系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述提升人臉識(shí)別率的圖像處理方法，其特征在于，所述圖像信息包括所述人臉區(qū)域中的亮度直方圖及平均亮度。
3.如權(quán)利要求1所述提升人臉識(shí)別率的圖像處理方法，其特征在于，所述圖像調(diào)節(jié)參數(shù)為寬動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述提升人臉識(shí)別率的圖像處理方法，其特征在于，所述進(jìn)行圖像處理的步驟包括: 基于所述寬動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)，對(duì)所述圖像執(zhí)行寬動(dòng)態(tài)范圍的處理。
5.如權(quán)利要求1所述提升人臉識(shí)別率的圖像處理方法，其特征在于，所述默認(rèn)區(qū)域小于所述圖像的整個(gè)畫(huà)面，且位于所述圖像的整個(gè)畫(huà)面的中央位置范圍。
6.如權(quán)利要求1所述提升人臉識(shí)別率的圖像處理方法，其特征在于，所述采集含有人臉的圖像的步驟中，采集方式利用拍攝或錄像方式完成。
7.如權(quán)利要求1所述提升人臉識(shí)別率的圖像處理方法，其特征在于，當(dāng)無(wú)法完成所述臉部檢測(cè)時(shí)代表所述圖像的默認(rèn)區(qū)域的平均曝光值過(guò)高或過(guò)低，因此，對(duì)所述默認(rèn)區(qū)域進(jìn)行曝光調(diào)整，直到所述圖像完成臉部檢測(cè)。
8.如權(quán)利要求1所述提升人臉識(shí)別率的圖像處理方法，其特征在于，在對(duì)所述圖像中的人臉區(qū)域進(jìn)行圖像處理的步驟中，所述處理方法增強(qiáng)圖像中暗部區(qū)域的清晰程度。
9.一種提升人臉識(shí)別率的圖像處理系統(tǒng)，適用于人臉識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，該圖像處理系統(tǒng)包括: 裝置，其用以采集含有人臉的圖像； 臉部檢測(cè)單元，其用以在上述圖像中的默認(rèn)區(qū)域進(jìn)行臉部檢測(cè)； 曝光調(diào)整單元，其用以當(dāng)無(wú)法完成上述臉部檢測(cè)時(shí)，調(diào)整上述默認(rèn)區(qū)域的曝光值，使上述默認(rèn)區(qū)域的曝光值符合期望值； 圖像分析單元，當(dāng)上述默認(rèn)區(qū)域的曝光值符合上述期望值，該圖像分析單元進(jìn)行上述臉部檢測(cè)，且分析上述圖像的人臉區(qū)域中的圖像信息； 圖像處理單元，其用以依據(jù)上述圖像信息，選取模型參數(shù)及模型參數(shù)所對(duì)應(yīng)的圖像調(diào)節(jié)參數(shù)，并對(duì)上述圖像中的人臉區(qū)域進(jìn)行圖像處理；以及 圖像輸出單元，其用以輸出處理后的圖像至上述人臉識(shí)別系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求9所述提升人臉識(shí)別率的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像信息包括所述人臉區(qū)域中的亮度直方圖及平均亮度。
11.如權(quán)利要求9所述提升人臉識(shí)別率的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像調(diào)節(jié)參數(shù)為寬動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)。
12.如權(quán)利要求9所述提升人臉識(shí)別率的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理單元基于所述寬動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)，對(duì)所述圖像執(zhí)行寬動(dòng)態(tài)范圍的處理。
13.如權(quán)利要求9所述提升人臉識(shí)別率的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，所述默認(rèn)區(qū)域小于所述圖像的整個(gè)畫(huà)面，且位于所述圖像的整個(gè)畫(huà)面的中央位置范圍。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK104182721SQ201310192437
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月22日
【發(fā)明者】郭修瑞, 劉育誠(chéng), 鄭義锜 申請(qǐng)人:華碩電腦股份有限公司