【计算机视觉40例】案例37:人脸表情识别
【导读】本文是专栏《计算机视觉40例简介》的第37个案例《人脸表情识别》。该专栏简要介绍李立宗主编《计算机视觉40例——从入门到深度学习(OpenCV-Python)》一书的40个案例。 目前,该书已经在电子工业出版社出版,大家可以在京东、淘宝、当当等平台购买。 大家可以在公众号“计算机视觉之光”回复关键字【案例37】获取本文案例的源代码及使用的测试图片等资料。 针对本书40个案例的每一个案例,分别录制了介绍视频。如果嫌看文字版麻烦,可以关注公众号“计算机视觉之光”直接观看视频介绍版。 本文简要介绍了本案例的一些基础知识,更详细的理论介绍、代码实现等内容请参考《计算机视觉40例简介》第28章《人脸识别应用案例》以获取更详细信息。 |
Dlib是一个现代工具包,包含机器学习算法和工具,用于在程序中构造软件来解决复杂的现实世界问题。它被工业界和学术界广泛应用于机器人、嵌入式设备、移动电话和大型高性能计算环境等领域。Dlib的开源许可允许用户在任何应用程序中免费使用它。
Dlib官网提供了非常翔实的资料,对它的函数有非常具体的使用说明。除此以外,Dlib官网还提供了大量的案例帮助我们快速掌握该工具的使用。
本章中,我们使用Dlib实现几个跟人脸识别相关的具有代表性的案例,具体如下:
- 定位人脸
- 绘制关键点
- 勾勒五官轮廓
- 人脸对齐
- 调用CNN实现人脸检测
本章中所使用的模型均可在Dlib官网下载。
本节通过Dlib获取的嘴部关键点,实现一个简单的表情识别应用,识别正常、大笑、微笑三种不同的表情。具体实现中,我们根据脸部关键点之间的位置关系来对表情进行判断。
1 大笑表情识别
大笑时通常会把嘴张大,据此我们将嘴的“高宽比”作为大笑的衡量指标。当嘴的高宽比超过了一定的阈值,就判定为大笑。在图1中,中间的关键点示意图对应着左侧“脸”关键点示意图的中间嘴所在位置。通过计算嘴的关键点中三个不同高度(A、B、C)的均值 “(A+B+C)/3”(avg),与宽度D的比值“avg/D”来判定是否张大嘴。例如,当该比值超过了一定的阈值,则认为张大嘴,据此判断在大笑。
根据上述思路,构建嘴型高宽比的函数MAR如下:
def MAR(mouth):A = dist.euclidean(mouth[3], mouth[9]) #欧氏距离,直接计算y轴差值也可以B = dist.euclidean(mouth[2], mouth[10])C = dist.euclidean(mouth[4], mouth[8])avg = (A+B+C)/3D = dist.euclidean(mouth[0], mouth[6])mar=avg/Dreturn mar
其中,函数dist.euclidean用来计算欧式距离。
2 微笑表情识别
微笑时嘴角会上扬,会导致嘴的宽度与整个脸颊(下颚)的宽度之比变大。如图1右侧图所示,微笑时会导致“M/J”的值变大。
根据上述思路,构建函数MJR用来计算嘴宽度与脸颊宽度之比,具体如下:
def MJR(shape):#嘴宽度,欧氏距离,也可以直接计算x轴差值mouthWidht = dist.euclidean(shape[48], shape[54]) #下巴两侧宽度,根据实际情况选用不同的索引如:4和13等等jawWidth = dist.euclidean(shape[3], shape[13]) return mouthWidht/jawWidth
图1 关系图
根据上述内容,编写程序,运行结果如图2所示。
图2 结果演示
在《计算机视觉40例——从入门到深度学习(OpenCV-Python)》第28章《人脸识别应用案例》中详细介绍了人脸表情识别、驾驶员疲劳监测、易容术、识别性别与年龄等案例。
《计算机视觉40例——从入门到深度学习(OpenCV-Python)》在介绍Python基础、OpenCV基础、计算机视觉理论基础、深度学习理论的基础上,介绍了计算机视觉领域内具有代表性的40个典型案例。这些案例中,既有传统的案例(数字识别、答题卡识别、物体计数、缺陷检测、手势识别、隐身术、以图搜图、车牌识别、图像加密、指纹识别等),也有深度学习案例(图像分类、风格迁移、姿势识别、实例分割等),还有人脸识别方面的案例(表情识别、驾驶员疲劳监测、识别性别与年龄等)。
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