基于Python实现的换脸软件
使用Python编写的换脸软件
这是一个使用Python编写的换脸软件,所提供的换脸功能包含以下两个场景:
- 将图像B上的人脸换成图像A上的人脸,生成换脸图片。
- 将视频B上的人脸换成图像A上的人脸,生成换脸视频。
整体上,程序由两个过程组成:人脸检测和提取、人脸转换,分别实现于文件detect.py
和convert.py
,两个阶段分别提供可选选项:包括图像变换的方法(2D变换和3D变换)和是否进行色彩调和。
在图形界面上(实现文件:gui.py
),提供生成的图片、视频预览功能,生成的图像视频会自动保存到out
文件夹。
使用指南
准备
安装 Ananconda 或 Pycharm 以编译运行文件。
推荐 Python版本:3.8.3
检查是否安装如下库,以及版本是否满足要求:
库 推荐版本 numpy >= 1.20.3 scipy >= 1.6.2 opencv-python >= 4.5.1.48 dlib >= 19.22.0 你可以通过 pip 或者 conda 进行安装或更新,例如在 Anaconda Prompt 界面下输入:
pip install numpy==1.20.3 pip install scipy==1.6.2 pip install opencv-python==4.5.1.48 pip install dlib==19.22.0
运行
在 Anaconda Prompt 进入对应文件夹后,输入
python main.py
即可开启界面,也可以直接在 Pycharm 中右键运行,开启后界面如下:
运行效果
相对而言,3D Warp面部变化的效果由于2D Warp, 2D在边缘区域处理得不是很好;使用肤色调和(Color Correction)的效果也往往优于不使用肤色调和。
不同选项的换脸效果 - I (3D Warp + Color Correction)
Result Image
|
|
- 不同选项的换脸效果 - I (3D Warp + Without Color Correction)
2D Warp + Without Color Correct | 2D Warp + Color Correct |
---|---|
3D Warp + Without Color Correct | 3D Warp + Color Correct |
---|---|
- 不同选项的换脸效果 - II (2D Warp + Color Correction)
下面可以明显看出2D Warp和3D Warp的不同效果:
2D Warp | 2D Warp + Color Correction | 3D Warp | 3D Warp + Color Correction |
---|---|---|---|
- 视频换脸效果:视频换脸是按帧一一处理的,比较耗时。
关键算法
- 人脸检测与提取
keypoints_detection
- 通过人脸五官68个关键点识别人脸集合,基于dlib.shape_predictor
函数和数据集shape_predictor_68_face_landmarks.dat
face_selection
- 选取指定人脸
- 人脸变换
face_swap
- 人脸变换核心函数,步骤为:- 仿射变换(2D/3D)
- 生成掩膜
- 颜色校正(选)
- 无缝接合
image_warping_2d
- 2D仿射变换,通过调用cv2的warpAffine
函数计算脸部映射后的人脸图像points_transformation
- 生成两份人脸关键点集的三角仿射变换矩阵M,作为2D Warping的关键参数。
image_warping_3d
- 3D仿射变换,通过将图像变换为三角性构成的集合(借助spatial.Delaunay
),对每个三角形区域进行运算和插值最后得到脸部映射后的人脸图像grid_coordination
- 获取点集对应的背景网格bilinear_interpolation
- 对人脸关键点坐标进行双线性插值处理,通过这个函数可以实现在改变图像大小的同时尽可能保证清晰度,用于人脸部分的缩放。triangular_affine_matrices
- 生成源点集到目标点集的三角仿射矩阵
mask_generation
- 生成掩膜:借助cv2.fillConvexPoly
填充凸多边形遮挡color_correction
- 通过高斯滤波进行人脸肤色调和
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