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OpenCV是如何实现人脸检测的?

来源: 2020/5/7 22:46:56      点击:

OpenCV中有检测人脸的函数(该函数还可以检测一些其他物体), 甚至还包含一些预先训练好的物体识别文件。

所以利用这些现成的东西就可以很快做出一个人脸检测的程序。

主要步骤为:

1.加载分类器。

用cvLoad函数读入xml格式的文件。文件在OpenCV安装目录下的“data/haarcascades/”路径下。

2.读入待检测图像。读入图片或者视频。

3.检测人脸。

#include "cv.h" 

#include "highgui.h"


#include <stdio.h> 

#include <stdlib.h> 

#include <string.h> 

#include <assert.h> 

#include <math.h> 

#include <float.h> 

#include <limits.h> 

#include <time.h> 

#include <ctype.h>


#ifdef _EiC 

#define WIN32 

#endif


static CvMemStorage* storage = 0; 

static CvHaarClassifierCascade* cascade = 0;


void detect_and_draw( IplImage* image );


const char* cascade_name = 

"haarcascade_frontalface_alt.xml"; 

/*    "haarcascade_profileface.xml";*/


int main( int argc, char** argv ) 

    cascade_name = "haarcascade_frontalface_alt2.xml"; 

    cascade = (CvHaarClassifierCascade*)cvLoad( cascade_name, 0, 0, 0 ); 

  

    if( !cascade ) 

    { 

        fprintf( stderr, "ERROR: Could not load classifier cascade\n" ); 

        return -1; 

    } 

    storage = cvCreateMemStorage(0); 

    cvNamedWindow( "result", 1 ); 

     

    const char* filename = "Lena.jpg"; 

    IplImage* image = cvLoadImage( filename, 1 );


    if( image ) 

    { 

        detect_and_draw( image ); 

        cvWaitKey(0); 

        cvReleaseImage( &image );   

    }


    cvDestroyWindow("result"); 

  

    return 0; 

}



void detect_and_draw(IplImage* img ) 

    double scale=1.2; 

    static CvScalar colors[] = { 

        {{0,0,255}},{{0,128,255}},{{0,255,255}},{{0,255,0}}, 

        {{255,128,0}},{{255,255,0}},{{255,0,0}},{{255,0,255}} 

    };//Just some pretty colors to draw with


    //Image Preparation 

    // 

    IplImage* gray = cvCreateImage(cvSize(img->width,img->height),8,1); 

    IplImage* small_img=cvCreateImage(cvSize(cvRound(img->width/scale),cvRound(img->height/scale)),8,1); 

    cvCvtColor(img,gray, CV_BGR2GRAY); 

    cvResize(gray, small_img, CV_INTER_LINEAR);


    cvEqualizeHist(small_img,small_img); //直方图均衡


    //Detect objects if any 

    // 

    cvClearMemStorage(storage); 

    double t = (double)cvGetTickCount(); 

    CvSeq* objects = cvHaarDetectObjects(small_img, 

                                                                        cascade, 

                                                                        storage, 

                                                                        1.1, 

                                                                        2, 

                                                                        0/*CV_HAAR_DO_CANNY_PRUNING*/, 

                                                                        cvSize(30,30));


    t = (double)cvGetTickCount() - t; 

    printf( "detection time = %gms\n", t/((double)cvGetTickFrequency()*1000.) );


    //Loop through found objects and draw boxes around them 

    for(int i=0;i<(objects? objects->total:0);++i) 

    { 

        CvRect* r=(CvRect*)cvGetSeqElem(objects,i); 

        cvRectangle(img, cvPoint(r->x*scale,r->y*scale), cvPoint((r->x+r->width)*scale,(r->y+r->height)*scale), colors[i%8]); 

    } 

    for( int i = 0; i < (objects? objects->total : 0); i++ ) 

    { 

        CvRect* r = (CvRect*)cvGetSeqElem( objects, i ); 

        CvPoint center; 

        int radius; 

        center.x = cvRound((r->x + r->width*0.5)*scale); 

        center.y = cvRound((r->y + r->height*0.5)*scale); 

        radius = cvRound((r->width + r->height)*0.25*scale); 

        cvCircle( img, center, radius, colors[i%8], 3, 8, 0 ); 

    }


    cvShowImage( "result", img ); 

    cvReleaseImage(&gray); 

    cvReleaseImage(&small_img); 

}

 流程说明:


       原始待检测图像经过resize,生成不同尺寸的图像构建图像金字塔作为网络的输入。


构建的图像金字塔,其层数由两个因素决定,第一个是设置的最小人脸minSize,第二个是缩放因子factor,最小人脸表示min(w,h),论文中说明最小人脸不能小于12,给出的缩放因子0.709可以根据公式计算图像金字塔的层数


minL=org_L*(12/minsize)*factor^(n),n={0,1,2,3,...,N}


其中n就是金字塔的层数,org_L是输入原始图像的最小边min(W,H),minisize是人为根据应用场景设定,在保证minL大于12的情况下,所有的n就构成金字塔的层。所以minsize的值越小,n的取值范围就越大,计算量就相应地增加,能够检测到的人脸越小