專利名稱：人體膚色的測(cè)評(píng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人體膚色的測(cè)評(píng)方法，尤其涉及一種在圖像中或者畫面中提取人 體膚色特征并對(duì)相應(yīng)膚色進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法，并相應(yīng)可應(yīng)用于電視畫質(zhì)的測(cè)評(píng)。
背景技術(shù)：
膚色檢測(cè)目前已在人臉檢測(cè)、手勢(shì)識(shí)別、人體跟蹤、敏感圖像過(guò)濾等問(wèn)題中得到廣 泛應(yīng)用。它通常被作為預(yù)處理環(huán)節(jié)來(lái)降低問(wèn)題求解的計(jì)算復(fù)雜度。由于種族、光照、背景等 因素的影響，準(zhǔn)確分割人體膚色區(qū)域仍是一個(gè)有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。目前常用膚色檢測(cè)算法大體可分4類簡(jiǎn)單定義膚色模型、非參數(shù)膚色模型、參數(shù) 膚色模型、動(dòng)態(tài)膚色模型。簡(jiǎn)單定義膚色模型是通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，通過(guò)定義一系列規(guī)則來(lái)定義 顏色空間中的膚色區(qū)域，采用的規(guī)則包括有人工定義的簡(jiǎn)單的線性函數(shù)、復(fù)雜的非線性函 數(shù)，或者通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)自動(dòng)找到規(guī)則。非參數(shù)膚色模型通過(guò)訓(xùn)練集中的膚色出現(xiàn)頻率直接 估計(jì)每種顏色的膚色概率，常用方法有查表法、Bayes法、SOM法等，這類模型中的各顏色點(diǎn) 的膚色概率值獨(dú)立，準(zhǔn)確性高，但缺乏泛化能力。參數(shù)膚色模型假定膚色分布符合某類具體 的數(shù)學(xué)函數(shù)，并通過(guò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)來(lái)確定出相應(yīng)的參數(shù)，模型通常被假定為服從單高斯分布、多 高斯分布、橢圓分布等，這種模型在訓(xùn)練數(shù)據(jù)不充分的情況下具有泛化能力，但其分布形式 的假設(shè)缺乏有說(shuō)服力的證明。動(dòng)態(tài)膚色模型常應(yīng)用于視頻跟蹤中，利用了前后幀信息的相 關(guān)性。此外近年來(lái)還提出了一種自適應(yīng)閥值膚色檢測(cè)方法，提出了一種基于自適應(yīng)閾值 的膚色檢測(cè)算法。相對(duì)于固定閾值的直方圖檢測(cè)方法，該算法可以針對(duì)不同的圖像內(nèi)容產(chǎn) 生相應(yīng)的最優(yōu)分割閾值。通過(guò)對(duì)膚色概率分布直方圖(SPDH)的觀察分析，可以提取出4點(diǎn) 線索來(lái)幫助尋找最優(yōu)閾值，在此基礎(chǔ)上訓(xùn)練出一個(gè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器來(lái)確定最優(yōu)閾值。 同時(shí)提出了一種圖像邏輯運(yùn)算，可以最大限度地去除混淆背景。提出的算法在尋找最優(yōu)閾 值的過(guò)程中無(wú)需迭代計(jì)算，因此速度快，適合于實(shí)時(shí)應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其性能優(yōu)于廣泛采 用的固定閾值膚色檢測(cè)方法，但該算法主要適用于靜態(tài)圖象中的膚色檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于揭示一種人體膚色檢測(cè)與評(píng)價(jià)的方法，通過(guò)對(duì)圖象或者畫面中 人體膚色區(qū)域的準(zhǔn)確定位和膚色測(cè)評(píng)，進(jìn)而對(duì)圖象或者電視畫質(zhì)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，并可以實(shí) 現(xiàn)對(duì)圖象或者電視畫面中人體膚色的自動(dòng)檢測(cè)與評(píng)價(jià)。一種人體膚色的測(cè)評(píng)方法，包括將待測(cè)圖象置于第一色彩空間；在第一色彩空 間對(duì)待測(cè)圖象進(jìn)行第一次檢測(cè)；將第一次檢測(cè)的結(jié)果在第二色彩空間進(jìn)行第二次檢測(cè)；根 據(jù)第二次檢測(cè)的結(jié)果確定人體膚色區(qū)域；提取人體膚色區(qū)域的色彩特征；根據(jù)所述的色彩 特征對(duì)人體膚色進(jìn)行測(cè)評(píng)。作為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例，所述的色彩特征采用人體膚色區(qū)域的飽和度值及色 彩空間中的色度值。
作為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例，所述飽和度值為飽和度均值，所述色度值為色度均值。作為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例，將所述的色彩特征輸入分類器進(jìn)行，根據(jù)分類結(jié)果 對(duì)所述的人體膚色進(jìn)行測(cè)評(píng)。作為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例，所述根據(jù)第二次檢測(cè)的結(jié)果確定人體膚色區(qū)域后， 還包括，根據(jù)人眼位置確定人體膚色區(qū)域。作為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例，主要根據(jù)R值大于G和B值的條件，在RGB色彩空間 對(duì)待測(cè)圖象進(jìn)行第一次檢測(cè)，對(duì)符合條件的象素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記。作為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例，將符合條件的象素點(diǎn)在YCrCb和/或HSV色彩空間 進(jìn)行第二次檢測(cè)后，將非膚色區(qū)域和膚色區(qū)域分別進(jìn)行標(biāo)記。作為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例，將符合條件的象素點(diǎn)在YCrCb和/或HSV色彩空間 內(nèi)根據(jù)Cb、Cr和H值的范圍，進(jìn)行第二次檢測(cè)。本發(fā)明揭示的人體膚色測(cè)評(píng)方法，可以應(yīng)用在電視畫質(zhì)的測(cè)評(píng)中。作為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例，所述待測(cè)圖象為從電視畫面中截取的圖像。作為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例，將所述人體膚色測(cè)評(píng)結(jié)果應(yīng)用于電視機(jī)畫質(zhì)的測(cè) 評(píng)。本發(fā)明揭示的人體膚色測(cè)評(píng)方法，克服了同類系統(tǒng)和方法中僅采用估算和人為評(píng) 測(cè)的不足并克服背景中近似膚色背景的影響；由于采用人眼定位方法，對(duì)于前期的色彩空 間閾值可以適當(dāng)放寬，這樣可以滿足適應(yīng)各類電視要求；整個(gè)測(cè)評(píng)方法中的運(yùn)算量較小，實(shí) 現(xiàn)性較高。


附圖1為本發(fā)明實(shí)施例中從電視畫面截取的人像正面示意圖；附圖2為圖1的人眼定位示意圖；附圖3為圖1經(jīng)過(guò)二次檢測(cè)后的效果示意圖；附圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例的人體膚色測(cè)評(píng)方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能 更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。下面以電視畫面中截取包含有人體的圖象來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述，但本發(fā)明并 不限于應(yīng)用在電視領(lǐng)域，可以涉及數(shù)碼相框、顯示器等電子消費(fèi)產(chǎn)品。在實(shí)施例中，以從電 視中截取的帶有正面人體頭像的圖象作為待檢測(cè)圖象，這樣人體膚色區(qū)域主要為人臉區(qū) 域；但本發(fā)明并不局限于此，對(duì)于其他比如包括完整人體或者多個(gè)人體且暴露人體大部分 皮膚在外的圖象的膚色檢測(cè)，同樣適用本發(fā)明的方法。本發(fā)明揭示一種關(guān)于人體膚色檢測(cè)與評(píng)價(jià)算法，可以應(yīng)用在電視畫質(zhì)客觀評(píng)價(jià)系 統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電視畫面中人體膚色的自動(dòng)檢測(cè)與評(píng)價(jià)。本發(fā)明的人體膚色測(cè)評(píng)方法能夠準(zhǔn) 確的檢測(cè)出圖像中的膚色區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該區(qū)域的圖像與畫質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。本發(fā)明實(shí)施例中主要利用數(shù)字圖像處理方法來(lái)提取電視畫面中的人體區(qū)域，以畫面或者圖象中人體區(qū)域色彩為關(guān)鍵信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電視人體膚色畫質(zhì)的客觀評(píng)價(jià)。本發(fā)明的人體膚色測(cè)評(píng)方法流程圖如圖4所示，首先執(zhí)行Sl將待測(cè)圖象置于第 一色彩空間，將確定的待測(cè)圖象置于第一色彩空間(此處選為RGB色彩空間)，待測(cè)圖象可 以是從電視畫面截取的一幅帶人體正面頭像的圖片；S2在第一色彩空間進(jìn)行第一次檢測(cè)， 根據(jù)一定條件對(duì)待測(cè)圖象進(jìn)行檢測(cè)，獲得第一檢測(cè)結(jié)果，比如根據(jù)人體膚色R值大于G和B 值的特點(diǎn)；S3將第一次檢測(cè)的結(jié)果在第二色彩空間進(jìn)行第二次檢測(cè)(YCrCb和HSV色彩空 間)，比如根據(jù)膚色聚類特點(diǎn)和H的范圍值，將膚色區(qū)域和非膚色區(qū)域分別進(jìn)行標(biāo)記；S4確 定膚色區(qū)域，剔除非膚色區(qū)域，明確待檢測(cè)圖象的膚色區(qū)域，將非膚色區(qū)域置零；S5提取人 體膚色區(qū)域的色彩特征，從膚色區(qū)域中選取色彩特征，比如色彩特征可以YUV色彩空間的 U、V均值及色飽和度均值；S6根據(jù)色彩特征對(duì)人體膚色進(jìn)行測(cè)評(píng)，根據(jù)提取的色彩特征，經(jīng) 過(guò)加工處理后對(duì)人體膚色進(jìn)行測(cè)評(píng)，比如將色彩特征進(jìn)入分類器進(jìn)行分類，根據(jù)分類結(jié)果 確定各人體膚色的測(cè)評(píng)結(jié)果；進(jìn)一步的，可以根據(jù)人體膚色的測(cè)評(píng)結(jié)果對(duì)電視畫質(zhì)的優(yōu)劣 性進(jìn)行測(cè)評(píng)。在本發(fā)明實(shí)施例中，首先從電視畫面中截取一幅包括有一個(gè)上半身人像的圖象作 為待檢測(cè)圖象，如圖1所示。將待檢測(cè)圖像置于RGB色彩空間進(jìn)行轉(zhuǎn)化，利用在RGB色彩空 間中膚色偏紅的特點(diǎn)，對(duì)R、G、B的值進(jìn)行一次篩選，根據(jù)R值大于B和G值的條件，對(duì)待檢 測(cè)圖象內(nèi)各區(qū)域進(jìn)行一次檢測(cè)，只留下符合條件的色彩區(qū)域。RGB—次檢測(cè)后的結(jié)果是一個(gè) 二值圖像，圖像中像素值為1的為候選膚色點(diǎn)，0為剔除的點(diǎn)，一般人體的膚色都是紅色占 主導(dǎo)，無(wú)論光照如何變化都是這樣，因此這次檢測(cè)會(huì)剔除大部分的背景像素。如果圖象中沒(méi) 有檢測(cè)到人體膚色，則圖象全部置0，直接結(jié)束該人體膚色測(cè)評(píng)方法；否則，進(jìn)入后續(xù)步驟。將經(jīng)過(guò)一次檢測(cè)后的檢測(cè)結(jié)果在YCrCb和HSV色彩空間中進(jìn)行二次檢測(cè)，此處的 檢測(cè)條件主要是利用膚色在Cr/Cb的聚類特點(diǎn)，并根據(jù)HSV色彩空間中H的范圍進(jìn)行二次 檢測(cè)。HSV(hue, saturation, value)是一個(gè)表示色相、飽和度和亮度的色彩空間，這個(gè)色 彩空間的模型對(duì)應(yīng)于圓柱坐標(biāo)系中的一個(gè)圓錐形子集。在HSV顏色模型中，每一種顏色和 它的補(bǔ)色相差180°。飽和度S取值從0到1，所以圓錐頂面的半徑為1。HSV顏色模型所 代表的顏色域是CIE色度圖的一個(gè)子集，這個(gè)模型中飽和度為百分之百的顏色，其純度一 般小于百分之百?？梢哉f(shuō)，HSV模型中的V軸對(duì)應(yīng)于RGB顏色空間中的主對(duì)角線。YCrCb是表示色差的色彩空間，Cr與Cb是紅色與綠色的差和綠色與藍(lán)色的差，人 體這兩個(gè)差值是有一定范圍的，這個(gè)范圍是通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)得出的。HSV色彩空間中利 用的H值，這個(gè)值相當(dāng)于圖像的亮度，利用色相值值可以剔除一些曝光過(guò)度引起的誤差，在 第二次檢測(cè)圖象中同時(shí)利用這3個(gè)值，根據(jù)在Cr/Cb的膚色聚類特征得到一個(gè)限定更嚴(yán)格 的二值圖像。在本實(shí)施例中，H值的范圍選擇為0. 1 > H > 0. 01 ；而Cr/Cb的比值范圍選擇為 1. 1786 > Cr/Cb > 0. 5641，也可以將Cr與Cb分別計(jì)算，閾值范圍選擇為165 > Cr > 110、 195 > Cb > 140，不過(guò)也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過(guò)RGB色彩空間的一次檢測(cè)和YCrCb及HSV色彩空間的第二次檢測(cè)后，對(duì)最終 的檢測(cè)結(jié)果中的非膚色區(qū)進(jìn)行標(biāo)記，根據(jù)膚色區(qū)域的形狀和位置信息提取檢測(cè)圖，如圖3所示。由于初期選擇的圖卡原因，人臉都為正面，所以眼睛會(huì)很容易被剔除 掉。如何從確定的膚色區(qū)域?qū)θ梭w眼睛進(jìn)行精確定位，目前有多種類似的定位方法及研究， 比如常用的霍夫變換法、變形模板法、邊緣特征分析法和對(duì)稱變換法等人眼定位方法。本發(fā) 明實(shí)施例中，為了計(jì)算及分析方便，采用如下方式給眼睛定位一般人眼的位置大概在圖像 中心偏上的區(qū)域，另外兩個(gè)眼睛的形狀應(yīng)該相似，也就是以園作為這個(gè)區(qū)域的近似形狀，園 的半徑要相差較小，這個(gè)即膚色區(qū)域的眼睛形狀。兩個(gè)眼睛中心在水平方向高低一致，豎直 方向上又不能太近，以此留下的區(qū)域?yàn)楹蜻x區(qū)域，即確定眼睛的位置。最后提取檢測(cè)出的人臉區(qū)域的色彩特征即圖象的色彩質(zhì)量，主要是圖像中顏色的 表現(xiàn)能力，使用的具體參數(shù)是膚色區(qū)域中各像素點(diǎn)的飽和度S(HSV色彩空間中的S)的均 值，以及YUV色彩空間中代表色差表現(xiàn)力的U、V均值作為分類特征，輸入分類器進(jìn)行分類。因?yàn)殡娨暡煌?，拍出?lái)的圖像質(zhì)量相差較大，所以使用以支持向量機(jī)(SVM)為基 礎(chǔ)的分類器，而非常規(guī)的固定分類方法，首先利用較好和較差的樣機(jī)的圖片對(duì)SVM進(jìn)行訓(xùn) 練，然后輸入待測(cè)電視的圖片，對(duì)這個(gè)進(jìn)行分類，看它是屬于哪一類的，通過(guò)分類確定圖象 及畫質(zhì)的評(píng)價(jià)結(jié)果。如果上述待檢測(cè)圖象中包含的是只有暴露部分背部肌膚在外的人體頭像的反面， 則因?yàn)槿梭w背面沒(méi)有眼睛，所以對(duì)于眼睛的定位步驟可以直接省略。本發(fā)明揭示的人體膚色測(cè)評(píng)方法，克服了同類系統(tǒng)和方法中僅采用估算和人為評(píng) 測(cè)的不足；通過(guò)對(duì)人眼定位的方法可以準(zhǔn)確定位人臉區(qū)域，并且克服背景中近似膚色背景 的影響；由于采用人眼定位方法，對(duì)于前期的色彩空間閾值可以適當(dāng)放寬，這樣可以滿足適 應(yīng)各類電視要求；整個(gè)測(cè)評(píng)方法中的運(yùn)算量較小，實(shí)現(xiàn)性較高。本發(fā)明揭示的人體膚色測(cè)評(píng)方法，可以應(yīng)用在電視領(lǐng)域，用來(lái)評(píng)價(jià)電視畫質(zhì)，也可 以應(yīng)用在數(shù)碼相框、顯示器領(lǐng)域，用來(lái)評(píng)價(jià)消費(fèi)電子的顯示能力及畫質(zhì)好壞。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或 替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限 定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種人體膚色的測(cè)評(píng)方法，其特征在于，包括將待測(cè)圖象置于第一次色彩空間；在第一色彩空間對(duì)待測(cè)圖象進(jìn)行第一次檢測(cè)；將第一次檢測(cè)的結(jié)果在第二色彩空間進(jìn)行第二次檢測(cè)；根據(jù)第二次檢測(cè)的結(jié)果確定人體膚色區(qū)域；提取人體膚色區(qū)域的色彩特征；根據(jù)所述的色彩特征對(duì)人體膚色進(jìn)行測(cè)評(píng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體膚色的測(cè)評(píng)方法，其特征在于，所述的色彩特征為人體 膚色區(qū)域的飽和度值及色彩空間中的色度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的人體膚色的測(cè)評(píng)方法，其特征在于，所述飽和度值為飽和度 均值，所述色度值為色度均值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體膚色的測(cè)評(píng)方法，其特征在于，根據(jù)所述的色彩特征對(duì) 人體膚色進(jìn)行測(cè)評(píng)為將所述的色彩特征輸入分類器進(jìn)行，根據(jù)分類結(jié)果對(duì)所述的人體膚色 進(jìn)行測(cè)評(píng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體膚色的測(cè)評(píng)方法，其特征在于，所述根據(jù)第二次檢測(cè)的 結(jié)果確定人體膚色區(qū)域后，還包括根據(jù)人眼位置確定人體膚色區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5之一所述的人體膚色的測(cè)評(píng)方法，其特征在于，第一色彩空間 為RGB色彩空間，根據(jù)R值大于G和B值的條件，在RGB色彩空間對(duì)待測(cè)圖象進(jìn)行第一次檢 測(cè)，對(duì)符合條件的象素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記。
7 根據(jù)權(quán)利要求6所述的人體膚色的測(cè)評(píng)方法，其特征在于，第二色彩空間為YCrCb或 HSV色彩空間，將符合條件的象素點(diǎn)在YCrCb和/或HSV色彩空間進(jìn)行第二次檢測(cè)后，將非 膚色區(qū)域和膚色區(qū)域分別進(jìn)行標(biāo)記。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人體膚色的測(cè)評(píng)方法，其特征在于，將符合條件的象素點(diǎn)在 YCrCb和/或HSV色彩空間內(nèi)根據(jù)Cb、Cr和H值的范圍，進(jìn)行第二次檢測(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 5之一所述的人體膚色的測(cè)評(píng)方法，其特征在于，所述待測(cè)圖象為 從電視畫面中截取的圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的人體膚色的測(cè)評(píng)方法，其特征在于，將所述人體膚色測(cè)評(píng)結(jié) 果應(yīng)用于電視機(jī)畫質(zhì)的測(cè)評(píng)。
全文摘要
一種人體膚色的測(cè)評(píng)方法，包括將待測(cè)圖象置于第一色彩空間，在第一色彩空間對(duì)待測(cè)圖象進(jìn)行第一次檢測(cè)，將第一次檢測(cè)的結(jié)果在第二色彩空間進(jìn)行第二次檢測(cè)，根據(jù)第二次檢測(cè)的結(jié)果確定人體膚色區(qū)域，提取人體膚色區(qū)域的色彩特征，根據(jù)所述的色彩特征對(duì)人體膚色進(jìn)行測(cè)評(píng)；相應(yīng)通過(guò)這種人體膚色的測(cè)評(píng)對(duì)電視畫質(zhì)進(jìn)行測(cè)評(píng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖象或者電視畫面中的人體膚色進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。
文檔編號(hào)H04N17/00GK101882223SQ20091002741
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月4日
發(fā)明者劉微, 孫志陽(yáng), 裴雷, 韓健 申請(qǐng)人:青島海信數(shù)字多媒體技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室有限公司