[发明专利]多角度人脸检测装置与方法

权利要求书

1.一种多角度人脸检测装置，包括图像采集模块，模数转换模块，图像处理模块，数据存储模块和通信模块五个模块，各模块之间通过总线连接；其中：

所述图像采集模块采用电荷耦合器件摄像头采集外部模拟信号彩色图像数据，并将数据传送给模数转换模块；

所述模数转换模块采用数模转换芯片将图像采集模块获取的模拟信号数据转换为数字信号数据，为图像处理模块提供数据；

所述图像处理模块采用数字信号处理器对获取的图像数字信号进行处理，通过多角度人脸检测算法，实现图像中人脸的检测；

所述数据存储模块完成程序和图像数据的存储，以及图像处理过程中中间数据的暂存；

所述通信模块采用通用串行总线发送和接收装置，实现与外部的串行通信，输出人脸检测结果。

2.根据权利要求1所述的多角度人脸检测装置，其特征在于，所述数据存储模块包括快闪存储器和动态随机存储器，快闪存储器完成程序的存储，动态随机存储器完成图像数据的暂存和提供多角度人脸检测算法所需的内存。

3.一种多角度人脸检测方法，包括如下步骤：

(1)建立人眼分类器

1a)采用手工标记方法从包含人眼的灰度图片中切割出人眼的双眼和左、右单眼图像；从不包含人眼的灰度图片随机切割出非人眼图像，人眼图像和非人眼图像分别作为训练时的正样本和负样本；

1b)将收集到的人眼双眼和单眼图像的正样本和非人眼图像的负样本缩放为相同尺寸的样本；

1c)用直方图均衡法对缩放后正负样本进行光照补偿，获得补偿后的正负样本；

1d)对补偿后的正负样本进行矩形特征提取，分别建立双眼和单眼级联分类器；

(2)建立侧面人脸模板

2a)收集水平方向朝右偏转20～50度之间的半侧人脸和水平方向朝右偏转50～90度之间的全侧人脸图像作为样本；

2b)将收集到的样本缩放为相同尺寸大小的样本；

2c)用直方图均衡法对缩放后的样本进行光照补偿，获得补偿后的样本；

2d)对补偿后的样本进行灰度二值化处理，获得二值化样本；

2e)分别将人脸的二值化样本相同位置像素点的灰度值累加后求平均值，将平均值图像分别作为朝右偏转的半侧人脸模板和全侧人脸模板，利用人脸对称性得到朝左偏转的半侧人脸模板和全侧人脸模板；

(3)获取待处理图像

图像采集模块将获取的模拟信号彩色图像输入到数模转换模块，模数转换模块将转换后的数字信号彩色图像作为后续待处理图像；

(4)获取候选人脸区域

4a)利用椭圆肤色模型法检测待处理图像的肤色点，获得图像的肤色区域；

4b)对肤色区域进行肤色二值化图像处理，获得二值图像；

4c)对二值图像进行积分投影，获得肤色区域的长度和宽度，将长宽比例在0.5～2之间的肤色区域定为候选人脸区域；

(5)判定正面人脸

5a)将候选人脸区域转化为灰度图像；

5b)将灰度图像连续缩小，穷举缩小后的图像中上半部分与步骤1c)建立的双眼检测器的样本同样大小的子窗口，如果这些子窗口中存在通过双眼分类器检测的窗口，说明检测到双眼，则判定存在正面人脸，执行步骤(8)；否则，执行下一步骤；

(6)判定半侧人脸

6a)将步骤5a)中灰度图像连续缩小，穷举缩小后的图像中上半部分与步骤1c)建立的单眼检测器的样本同样大小的子窗口，如果这些子窗口中存在通过单眼分类器检测的窗口，说明检测到单眼，则对灰度图像区域进行灰度二值化处理，获得二值图像，执行下一步骤；否则，执行步骤(7)；

6b)利用步骤2e)建立的半侧人脸模板对二值图像进行模板匹配，获得匹配的相关系数，若相关系数大于等于0.6，则判定存在半侧人脸，执行步骤(8)；否则，执行下一步骤；

(7)判定全侧人脸

7a)将步骤5a)的灰度图像区域进行灰度二值化处理，获得二值图像；

7b)利用步骤2e)建立的全侧人脸模板对二值图像进行模板匹配，获得匹配的相关系数，若相关系数大于等于0.6，则判定存在全侧人脸，否则判定该图像中无人脸，执行步骤(8)；

(8)输出检测结果。