人臉識別系列之人臉檢測--訓練基於膚色特征的檢測


前言:

基於特征的方法是利用人臉的先驗知識導出的規則進行人臉檢測。

一般來說,常用的特征包括人臉和人臉器官典型的邊緣和形狀特征(如人臉輪廓、虹膜輪廓、嘴唇輪廓等)、紋理特征(紋理是在圖上表現為灰度或顏色分布的某種規律性,這種規律性在不同類別的紋理中有其不同特點,人臉有其特定的紋理特征)、顏色特征(人臉膚色特征,目前主要有RGB,HSV,YCbCr,YIQ,HIS等彩色空間模型被用來表示人臉的膚色,從而進行基於顏色信息的人臉檢測方法的研究)。

 

人臉檢測的方法:

  • 基於規則/知識方法

– 人臉模式的變化滿足一定的規律,所以可以歸納描述人臉特征的規則,如灰度分布、比例關系、紋理信息等

 

  • 基於模板的方法

– 固定模板法,可變形模板法

 

  • 基於不變特征的方法,如彩色信息

– 人臉的膚色在彩色空間中的分布相對比較集中,所以可用來檢測和跟蹤人臉。

– 

  • 基於外觀學習的方法---目前的主流方法

– 將人臉檢測視為區分“非人臉樣本”與“人臉樣本”的模式識別問題,通過對人臉樣本集和非人臉樣本集的學習產生分類器

 

 

以世紀晟科技人臉識別技術為例,世紀晟科技擁有3D人臉識別算法的核心技術,詳解基於膚色特征的檢測。

 

· 多種膚色模型

  • J.L.Crowley and F. Berard, “Multi-model tracking of faces for video communications

– 將膚色區域的RGB顏色歸一化,用其中的(r,g)值的顏色直方圖h(r,g) 獲取膚色變量的閾值

  • M. H. Yang, N. Ahuja, “Detecting human faces in color images”

– 認為人臉膚色區域的顏色值呈高斯分布,用高斯分布的均值和方差確定膚色變量的閾值

  • T. S. Jebara and A. Pentland, “Parameterized structure from motion fro 3D adaptive feedback tracking of faces”

– 認為不同的種族和國家的人的膚色分布不同,在顏色直方圖上形成多個聚類,可用高斯混合模型來表示

 

· 顏色空間

  • RGB“rg”空間.
  • RGB到YUV(YCrCb)空間,再轉化到“FI”空間
  • · 高斯膚色模型

  • 一元正態分布膚色模型(以F顏色特征為例)
  • 二元正態分布膚色模型(以rg顏色特征為例)
  • 提取膚色區域

    • 對檢測到的膚色區域進行分析

    – 接近橢圓形

    – 有部分非膚色區域(五官、頭發)

關於膚色模型幾點提示——

  • 膚色模型難以適應各種環境光照變化

對於背景和前景的光照變化,膚色通常不穩定

單純的膚色信息對於人臉檢測通常是不充分的

  • 如何適應在不同光照下的人臉跟蹤

如果環境光照有變化,原有的膚色模型可能不再適用,如何建立一個自適應的膚色模型需要進一步的研究

 


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