快速人臉特征識(shí)別及姿態(tài)估算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人臉識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種快速人臉特征識(shí)別及姿態(tài)估算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人臉識(shí)別，是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)。采用攝像機(jī)或攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，并自動(dòng)在圖像中檢測和跟蹤人臉，進(jìn)而對檢測到的人臉進(jìn)行臉部的一系列相關(guān)技術(shù)，通常也叫做人像識(shí)別、面部識(shí)別。通過人臉識(shí)別找出人五官標(biāo)注信息，進(jìn)行面部判斷，在人臉圖像采集、人臉定位、人臉識(shí)別預(yù)處理、身份確認(rèn)以及身份查找等有廣泛應(yīng)用
[0003]但是同個(gè)體之間的區(qū)別不大，所有的人臉的結(jié)構(gòu)都相似，甚至人臉器官的結(jié)構(gòu)外形都很相似。這樣的特點(diǎn)對于利用人臉進(jìn)行定位是有利的，但是對于利用人臉區(qū)分人類個(gè)體是不利的。
[0004]由于人臉的外形很不穩(wěn)定，人可以通過臉部的變化產(chǎn)生很多表情，而在不同觀察角度，人臉的視覺圖像也相差很大。另外，人臉識(shí)別還受光照條件(例如白天和夜晚，室內(nèi)和室外等)、人臉的很多遮蓋物(例如口罩、墨鏡、頭發(fā)、胡須等)、年齡、拍攝的姿態(tài)角度等多方面因素的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。
[0006]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種快速人臉特征識(shí)別及姿態(tài)估算方法，可以提供穩(wěn)定，準(zhǔn)確，快速的人臉識(shí)別功能，并且各平臺(tái)通用，適用范圍廣。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種快速人臉特征識(shí)別及姿態(tài)估算方法，包括如下步驟:
[0008]步驟SI，利用單目攝像頭拍攝視頻，獲取所述單目攝像頭采集的視頻幀；
[0009]步驟S2，對所述視頻幀進(jìn)行圖像特征分析，利用特征分類器判斷所述視頻幀中是否存在頭像區(qū)域圖片，如果有，則執(zhí)行步驟S3 ;
[0010]步驟S3，對所述頭像區(qū)域圖片進(jìn)行人臉識(shí)別，獲取人臉形狀圖片；
[0011]步驟S4，在識(shí)別出的人臉形狀圖片上設(shè)置多個(gè)標(biāo)注點(diǎn)，獲取所述標(biāo)注點(diǎn)附近區(qū)域圖像特征，利用形狀生成器對識(shí)別出的人臉形狀進(jìn)行更新，計(jì)算當(dāng)前標(biāo)記點(diǎn)的匹配度，并與上次計(jì)算到的匹配度進(jìn)行差值比對，重復(fù)本步驟直至本次當(dāng)前標(biāo)記點(diǎn)的匹配度與上次計(jì)算到的匹配度的差值小于預(yù)設(shè)閾值，返回當(dāng)前人臉標(biāo)注點(diǎn)信息；
[0012]步驟S5，根據(jù)所述當(dāng)前人臉標(biāo)注點(diǎn)信息和當(dāng)前幀圖像獲取壓縮人臉標(biāo)注圖形，利用預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)壓縮人臉圖形對所述壓縮人臉標(biāo)注圖形進(jìn)行匹配，得到當(dāng)前人臉識(shí)別的精度；
[0013]步驟S6，判斷所述當(dāng)前人臉識(shí)別的精度是否達(dá)到預(yù)設(shè)的人臉識(shí)別最低精度，如果是，則顯示輸出當(dāng)前人臉識(shí)別的各個(gè)標(biāo)注點(diǎn)，否則判斷識(shí)別失敗。
[0014]進(jìn)一步，在所述步驟SI中，在所述單目攝像頭拍攝視頻之前，對所述單目攝像頭進(jìn)行初始化，設(shè)定所述單目攝像頭的分辨率。
[0015]進(jìn)一步，在所述步驟S2中，對所述視頻幀進(jìn)行圖像特征分析，包括如下步驟:
[0016]對所述視頻幀進(jìn)行平滑去噪處理，提取處理后的所述視頻幀的圖像特征；
[0017]利用所述特征分類器對所述圖像特征進(jìn)行分類篩選，根據(jù)篩選結(jié)果判斷所述視頻幀中是否存在頭像區(qū)域圖片，如果存在，則執(zhí)行步驟S3，否則丟棄該視頻幀。
[0018]進(jìn)一步，還包括如下步驟:在所述特征分類器對所述圖像特征進(jìn)行分類篩選之前，獲取圖片源樣本數(shù)據(jù)，利用所述圖片源樣本數(shù)據(jù)對多個(gè)備選的特征分類器進(jìn)行訓(xùn)練，以選出步驟S2中使用的特征分類器；
[0019]在利用形狀生成器對識(shí)別出的人臉形狀進(jìn)行更新之前，獲取圖片源樣本數(shù)據(jù)，利用所述圖片源樣本數(shù)據(jù)對多個(gè)備選的形狀生成器進(jìn)行訓(xùn)練，以選出步驟S4中使用的形狀生成器。
[0020]進(jìn)一步，所述利用圖片源樣本數(shù)據(jù)對多個(gè)備選的特征分類器進(jìn)行訓(xùn)練，包括如下步驟:
[0021]從所述圖片源樣本數(shù)據(jù)中判斷是否包括面部區(qū)域的圖片；
[0022]對篩選出的包括面部區(qū)域的圖片中，由人工手動(dòng)標(biāo)注出面部區(qū)域位置，生成面部區(qū)域特征；
[0023]根據(jù)所述面部區(qū)域特征訓(xùn)練多個(gè)備選的特征分類器，獲取每個(gè)特征分類器的識(shí)別率;
[0024]選取識(shí)別率最高的特征分類器作為步驟S2中的特征分類器。
[0025]進(jìn)一步，利用所述圖片源樣本數(shù)據(jù)對多個(gè)備選的形狀生成器進(jìn)行訓(xùn)練，包括如下步驟:
[0026]從所述圖片源樣本數(shù)據(jù)中判斷是否包括面部區(qū)域的圖片；
[0027]對篩選出的包括面部區(qū)域的圖片中，由人工手動(dòng)標(biāo)注出面部的各個(gè)特征點(diǎn)；
[0028]獲取各個(gè)特征點(diǎn)附近區(qū)域圖像特征，生成標(biāo)注點(diǎn)圖像特征；
[0029]獲取臉部整體形狀特征；
[0030]訓(xùn)練所述形狀生成器。
[0031]進(jìn)一步，在所述步驟S3中，對所述頭像區(qū)域圖片進(jìn)行人臉識(shí)別，如果未識(shí)別出人臉，則以預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)人臉形狀作為所述人臉形狀圖片，然后執(zhí)行步驟S4。
[0032]進(jìn)一步，在所述步驟S4和步驟S5之間，還包括如下步驟:
[0033]對所述當(dāng)前人臉標(biāo)注點(diǎn)信息中的五官標(biāo)注點(diǎn)進(jìn)行定位，獲取五官特征點(diǎn)；
[0034]獲取所述五官特征點(diǎn)附近的梯度特征；
[0035]根據(jù)所述梯度特征獲取五官和皮膚的分界區(qū)域；
[0036]將所述當(dāng)前人臉標(biāo)注點(diǎn)信息中的各個(gè)標(biāo)注點(diǎn)向所述分界區(qū)域偏移。
[0037]進(jìn)一步，在所述步驟S5中，所述利用預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)壓縮人臉圖形對所述壓縮人臉標(biāo)注圖形進(jìn)行匹配，得到當(dāng)前人臉識(shí)別的精度，包括如下步驟:
[0038]利用預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)壓縮人臉圖形對所述壓縮人臉標(biāo)注圖形進(jìn)行匹配，計(jì)算出匹配率;
[0039]對所述匹配率進(jìn)行加權(quán)，計(jì)算得到所述當(dāng)前人臉識(shí)別的精度。
[0040]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的快速人臉特征識(shí)別及姿態(tài)估算方法，通過攝像頭采集用戶的頭像區(qū)域信息，利用特征分類器實(shí)現(xiàn)對用戶頭像的智能識(shí)別。在識(shí)別出頭像后，利用形狀生成器進(jìn)而對人臉形狀、五官進(jìn)行識(shí)別，對面部各個(gè)重要位置進(jìn)行定位，自動(dòng)識(shí)別人臉各標(biāo)注點(diǎn)位置，識(shí)別成功后返回人臉識(shí)別數(shù)據(jù)供后續(xù)使用。本發(fā)明可以提供穩(wěn)定，準(zhǔn)確，快速的人臉識(shí)別功能，并且各平臺(tái)通用，適用范圍廣。
[0041]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0042]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0043]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的快速人臉特征識(shí)別及姿態(tài)估算方法的整體流程圖；
[0044]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的快速人臉特征識(shí)別及姿態(tài)估算方法的流程框圖；
[0045]圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的初始化流程圖；
[0046]圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頭像識(shí)別流程圖；
[0047]圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的人臉識(shí)別流程圖；
[0048]圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的人臉優(yōu)化流程圖；
[0049]圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的人臉識(shí)別檢查的流程圖；
[0050]圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的返回識(shí)別結(jié)果的流程圖；
[0051]圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的特征分類器的訓(xùn)練流程圖；
[0052]圖10為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形狀生成器的訓(xùn)練流程圖；
[0053]圖11為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的快速人臉特征識(shí)別及姿態(tài)估算方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0055]本發(fā)明實(shí)施例提供一種快速人臉特征識(shí)別及姿態(tài)估算方法，該方法可以采用傳統(tǒng)的軟件開發(fā)生命周期的方法，采用自頂向下，逐步求精的結(jié)構(gòu)化的軟件設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明可以大體分為人臉識(shí)別和人臉標(biāo)注兩部分。
[0056]下面參考圖1至圖11對本發(fā)明實(shí)施例的快速人臉特征識(shí)別及姿態(tài)估算方法進(jìn)行說明。
[0057]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的快速人臉特征識(shí)別及姿態(tài)估算方法的整體流程圖。
[0058]步驟S101，攝像頭采集視頻幀。
[0059]在本發(fā)明的實(shí)施例中，采用單目攝像頭采集視頻幀。例如，用戶位于單目攝像頭的拍攝區(qū)域內(nèi)，由單目攝像頭拍攝前方區(qū)域內(nèi)的用戶，然后獲取單目攝像頭采集到的視頻幀。
[0060]步驟S102，頭像預(yù)識(shí)別。
[0061]從采集到的視頻幀中快速識(shí)別頭像的大概位置。
[0062]步驟S103，人臉形狀識(shí)別。
[0063]從識(shí)別出的頭像區(qū)域圖片中，迭代找到面部各標(biāo)注點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)人臉形狀的識(shí)別。
[0064]步驟S104，驗(yàn)證識(shí)別結(jié)果。
[0065]對步驟S103中的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，判斷是否正確。
[0066]步驟S105，交互顯示輸出識(shí)別結(jié)果。
[0067]在驗(yàn)證識(shí)別結(jié)果正確后，與用戶交互輔助進(jìn)行面部定位，將識(shí)別結(jié)果交互顯示輸出。
[0068]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的快速人臉識(shí)別特征識(shí)別及姿態(tài)估算方法，包括如下步驟:
[0069]步