專利名稱：基于圖像的人臉美貌度評價方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于圖像的人臉美貌度評價方法，用于視頻數(shù)字圖像分析與理解。屬于智能信息處理技術領域。
背景技術：
隨著社會的發(fā)展，人們不單僅滿足于物質生活，還不斷關注娛樂、藝術等。在滿足物質生活的同時，人們正越來越多地尋求不同方法，力圖使其美貌度上升。目前人臉美貌度主要是通過主觀評價進行評分，主觀評價缺乏客觀統(tǒng)一準則，且易受生理、心理等因素影響；為克服上述不足，現(xiàn)有人臉的美貌度評價方法可分為兩類一類是基于模型方法，該方法使用設定好的橢圓模型進行人臉美貌度評價，受橢圓模型的設定影響大，且適應性有限。 二是基于機器學習方法，通過訓練樣本得到評價人臉美貌度的標準，再對人臉面部相貌進行分類、評價，該類方法明顯受所訓練樣本的多樣性的影響，且人臉的美貌度受分類器的設定影響明顯。本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有人臉美貌度評價方法存在需要有關人臉模型的先驗知識或多樣化的訓練樣本，以及人工判斷，既耗時又受人為因素影響等問題，提供一種改進的基于圖像的人臉美貌度評價方法。它是根據(jù)人臉面部特征自動計算人臉的美貌度，從而提高人臉美貌度評價的靈活性和簡便性。為達到上述目的，本發(fā)明的構思是根據(jù)人臉面部所具有的類Haar特征以及人臉膚色的聚類性，定位人臉面部相關特征以及人臉邊界，通過計算所提取的人臉相關特征各比例與人臉的美學特征比例之間的差異度，對人臉美貌度進行自動評價，從而快速有效地評價人臉美貌度，滿足人臉美貌度的評價要求。根據(jù)上述發(fā)明構思，本發(fā)明采用下述技術方案
一種基于圖像的人臉美貌度評價方法。它是根據(jù)人臉面部特征，自動計算人臉的美貌度，具體步驟如下
1)啟動人臉美貌度評價圖像采集系統(tǒng)采集人臉圖像；
2)定位人臉圖像區(qū)域
根據(jù)人臉面部所具有的類Haar人臉特征，采用Haar人臉特征分類器，定位人臉區(qū)域；
3)定位人臉面部特征；
4)確定人臉面部邊界；
5)評價人臉美貌度。上述步驟3)的具體操作步驟如下 (1)人眼特征定位
a)利用步驟2、所定位的人臉區(qū)域，根據(jù)人眼所具有的類Haar人眼特征，采用Haar人眼特征分類器，定位初始的人眼位置；
b)根據(jù)人臉面部特征分布滿足三分之一比例，將步驟a)中滿足特征分布在人臉上半部1/3區(qū)域的特征點，確定為人眼位置(^，；c)根據(jù)已確定的人眼位置(^，A)，若左、右人眼的縱坐標的差值大于一個像素，表明人臉圖像存在傾斜，需校正，并由此確定人臉圖像傾斜角θ ；根據(jù)傾斜角〃，對圖像進行反向旋轉以得到正向人臉圖像，并由此確定正向人臉圖像的人眼位置(Α _7)，作為人眼的最終位置
X=XeCOs θ +yesin θ ； γ- ~xe sin θ -\-jecos θ
否則，人臉圖像不需校正，并將步驟b)所確定的人眼位置(^，jg，確定為最終的人眼位置{χ, y)；
(2)鼻子特征定位
d)利用步驟幻與步驟(1)所確定的人臉圖像區(qū)域，根據(jù)鼻子所具有的類Haar鼻子特征，采用Haar鼻子特征分類器，定位初始的鼻子位置；
e)根據(jù)人臉面部特征分布滿足三分之一比例，將步驟d)中滿足特征分布在人臉中部 1/3區(qū)域的特征點，確定為最終的鼻子位置；
(3)嘴巴特征定位
f)利用步驟2)與步驟(1)所確定的人臉圖像區(qū)域，根據(jù)嘴巴所具有的類Haar嘴巴特征，采用Haar嘴巴特征分類器，定位初始的嘴巴位置；
g)根據(jù)人臉面部特征分布滿足三分之一比例，將步驟f)中滿足特征分布在人臉下部 1/3區(qū)域的特征點，確定為最終的嘴巴位置；
(4)眉毛特征定位
h)利用步驟幻與步驟(1)所確定的人臉圖像區(qū)域，以及步驟(1)與步驟( 所確定的人眼位置與鼻子位置，截取人臉圖像區(qū)域中的上1/3區(qū)域；
i)對步驟h)所得區(qū)域進行水平方向投影，得到兩個明顯的波谷，分別對應人眼和眉毛的垂直方向位置；
j)根據(jù)步驟1)所確定的人眼位置，將步驟i)投影曲線中的另一波谷，確定為眉毛的位
置；
上述步驟4)的具體操作步驟如下
(1)彩色空間轉換，計算色彩值Cr，Cb由RGB彩色空間的紅/P、綠仏藍i 三分量，計算 YCbCr色彩空間的色彩值Cr，Cb ..
Cr = 0. 5X7 - 0. 4187XG - 0. 0813X召
Cb^ -0. 1687X7 - 0. 3313XG + 0. 5X召
(2)膚色區(qū)域提取分別確定色彩值fr，CbXMCrlCh的閾值Τγ, T2, Ti, T15,將滿足下式的所有像素組成的區(qū)域，確定為膚色區(qū)域S
S {Cr ^ T1 η Cr ^ T2) Π iCb ^ Tz ^ Cb ^ Ti) Π {Cr/Cb 彡 T5)
其中，Π為“邏輯與”操作符；
(3)膚色區(qū)域人臉圖像的邊緣檢測將同時滿足步驟2)與步驟O)的圖像區(qū)域，作為人臉圖像區(qū)域，對該圖像區(qū)域進行邊緣檢測；
(4)投影對步驟(3)所得的邊緣圖像，分別進行水平和垂直方向投影，根據(jù)投影曲線中的峰值和步驟幻中所確定的人臉面部特征，分別確定人臉的左、右邊界和頭頂以及下巴的邊界，將此邊界作為人臉邊界；
上述步驟5)的具體操作步驟如下(1)根據(jù)步驟幻與步驟4)所確定的人臉面部特征和人臉邊界，分別計算眼睛到下巴的垂直距離與額頭到眼睛的垂直距離的比值、額頭到鼻尖的垂直距離與鼻子到下巴輪廓線的垂直距離的比值、眼睛到嘴唇的垂直距離與嘴唇到下巴輪廓線的垂直距離的比值、鼻子到下巴的垂直距離與眼睛到鼻子的垂直距離的比值、眼睛到鼻了的垂直距離與鼻子到嘴唇的垂直距離的比值、嘴唇到下巴的垂直距離與鼻子到嘴唇的垂直距離的比值、臉的左右寬度與頭頂?shù)较掳偷拇怪本嚯x的比值、人眼的水平距離與人臉的左右寬度的比值、眉毛到鼻子的垂直距離與頭頂?shù)较掳偷拇怪本嚯x的比值、鼻子到下巴的垂直距離與頭頂?shù)较掳偷拇怪本嚯x的比值、頭頂?shù)矫济拇怪本嚯x與頭頂?shù)较掳偷拇怪本嚯x的比值；
(2)計算距離人臉的美學特征標準值的偏差，計算人臉美貌度
權利要求
1.一種基于圖像的人臉美貌度評價方法，其特征在于利用人臉面部特征，自動評價人臉美貌度；其操作步驟如下1)啟動人臉美貌度評價圖像采集系統(tǒng)采集人臉圖像；2)定位人臉圖像區(qū)域根據(jù)人臉面部所具有的類Haar人臉特征，采用Haar人臉特征分類器，定位人臉區(qū)域；3)定位人臉面部特征；4)確定人臉面部邊界；5)評價人臉美貌度。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于圖像的人臉美貌度評價方法，其特征在于所述步驟3)定位人臉面部特征的具體操作步驟如下(1)人眼特征定位a)利用步驟2、所定位的人臉區(qū)域，根據(jù)人眼所具有的類Haar人眼特征，采用Haar人眼特征分類器，定位初始的人眼位置；b)根據(jù)人臉面部特征分布滿足三分之一比例，將步驟a)中滿足特征分布在人臉上半部1/3區(qū)域的特征點，確定為人眼位置(^，；c)根據(jù)已確定的人眼位置(^，A)，若左、右人眼的縱坐標的差值大于一個像素，表明人臉圖像存在傾斜，需校正，并由此確定人臉圖像傾斜角θ ；根據(jù)傾斜角〃，對圖像進行反向旋轉以得到正向人臉圖像，并由此確定正向人臉圖像的人眼位置(Α _7)，作為人眼的最終位置X=XeCOs θ +yesin θ ； γ- ~xe sin θ -\-jecos θ否則，人臉圖像不需校正，并將步驟b)所確定的人眼位置(^，jg，確定為最終的人眼位置{χ, y)；(2)鼻子特征定位d)利用步驟幻與步驟(1)所確定的人臉圖像區(qū)域，根據(jù)鼻子所具有的類Haar鼻子特征，采用Haar鼻子特征分類器，定位初始的鼻子位置；e)根據(jù)人臉面部特征分布滿足三分之一比例，將步驟d)中滿足特征分布在人臉中部 1/3區(qū)域的特征點，確定為最終的鼻子位置；(3)嘴巴特征定位f)利用步驟2)與步驟(1)所確定的人臉圖像區(qū)域，根據(jù)嘴巴所具有的類Haar特征，采用嘴巴Haar分類器，定位初始的嘴巴位置；g)根據(jù)人臉面部特征分布滿足三分之一比例，將步驟f)中滿足特征分布在人臉下部 1/3區(qū)域的特征點，確定為最終的嘴巴位置；(4)眉毛特征定位h)利用步驟幻與步驟(1)所確定的人臉圖像區(qū)域，以及步驟(1)與步驟( 所確定的人眼位置與鼻子位置，截取人臉圖像區(qū)域中的上1/3區(qū)域；i)對步驟h)所得區(qū)域進行水平方向投影，得到兩個明顯的波谷，分別對應人眼和眉毛的垂直方向位置；j)根據(jù)步驟1)所確定的人眼位置，將步驟i)投影曲線中的另一波谷，確定為眉毛的位置。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于圖像的人臉美貌度評價方法，其特征在于所述步驟4)確定人臉面部邊界的具體操作步驟如下(1)彩色空間轉換，計算色彩值Cr，Cb由RGB彩色空間的紅/P、綠仏藍i 三分量，計算 YCbCr色彩空間的色彩值Cr，Cb ..Cr = 0. 5X7 - 0. 4187XG - 0. 0813X召Cb^ -0. 1687X7 - 0. 3313XG + 0. 5X召(2)膚色區(qū)域提取分別確定色彩值fr，CbXMCrlCh的閾值Τγ, T2, Ti, T15,將滿足下式的所有像素組成的區(qū)域，確定為膚色區(qū)域SS {Cr ^ T1 η Cr ^ T2) Π iCb ^ Tz ^ Cb ^ Ti) Π {Cr/Cb 彡 T5)其中，Π為“邏輯與”操作符；(3)膚色區(qū)域人臉圖像的邊緣檢測將同時滿足步驟2)與步驟O)的圖像區(qū)域，作為人臉圖像區(qū)域，對該圖像區(qū)域進行邊緣檢測；(4)投影對步驟(3)所得的邊緣圖像，分別進行水平和垂直方向投影，根據(jù)投影曲線中的峰值和步驟幻中所確定的人臉面部特征，分別確定人臉的左、右邊界和頭頂以及下巴的邊界，將此邊界作為人臉邊界。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于圖像的人臉美貌度評價方法，其特征在于所述步驟5)評價人臉美貌度的具體操作步驟如下(1)根據(jù)步驟幻與步驟4)所確定的人臉面部特征和人臉邊界，分別計算眼睛到下巴的垂直距離與額頭到眼睛的垂直距離的比值、額頭到鼻尖的垂直距離與鼻子到下巴輪廓線的垂直距離的比值、眼睛到嘴唇的垂直距離與嘴唇到下巴輪廓線的垂直距離的比值、鼻子到下巴的垂直距離與眼睛到鼻子的垂直距離的比值、眼睛到鼻了的垂直距離與鼻子到嘴唇的垂直距離的比值、嘴唇到下巴的垂直距離與鼻子到嘴唇的垂直距離的比值、臉的左右寬度與頭頂?shù)较掳偷拇怪本嚯x的比值、人眼的水平距離與人臉的左右寬度的比值、眉毛到鼻子的垂直距離與頭頂?shù)较掳偷拇怪本嚯x的比值、鼻子到下巴的垂直距離與頭頂?shù)较掳偷拇怪本嚯x的比值、頭頂?shù)矫济拇怪本嚯x與頭頂?shù)较掳偷拇怪本嚯x的比值；(2)計算距離人臉的美學特征比例標準值的偏差，計算人臉美貌度
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于圖像的人臉美貌度評價方法。它是根據(jù)人臉所具有的類Haar特征，定位人臉區(qū)域，提取人臉面部的眉毛、人眼、鼻子、嘴巴特征并確定其位置，結合人臉膚色的聚類性確定人臉邊界。根據(jù)人臉面部的眉毛、人眼、鼻子、嘴巴等特征以及人臉邊界特征之間所具有的不同比例及其評分權重，通過計算所提取的人臉面部特征各比例與人臉的美學特征比例之間的差異度，對人臉美貌度進行自動評價。從而快速有效地評價人臉美貌度，滿足人臉美貌的評價要求。本發(fā)明的方法簡便、靈活、易實現(xiàn)。
文檔編號G06K9/00GK102496002SQ20111037181
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權日2011年11月22日
發(fā)明者夏慧明, 時勇杰, 管業(yè)鵬 申請人:上海大學