[发明专利]一种基于颅像重合理论的人脸角度判定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于颅像重合理论的人脸角度判定方法。

背景技术

目前国内外对人脸姿态估计的方法大体有三类：基于模型的方法、基于人脸外观的方法和基于分类的方法。

基于模型的方法是利用人脸的几何模型和特征点，在模型和图像之间建立对应关系，然后通过集合或其它方法实现人脸姿态的估计。首先进行特征点的检测，一般采用眼睛、鼻子和嘴；然后对人脸建立三维模型，将三维特征点不断投影逼近图像上的特征点；由于现实中一般采用简单的摄像机进行摄影，不容易建立人脸的三维模型，。

基于人脸外观的方法是假设人脸姿态与图像的内容存在相互的关系，比如灰度、梯度等，然后通过训练大量的样本，找出这种对应关系，从而进行姿态的估计。由于需要大量的训练样本图像，不同的姿态、光照对关系的确认都会产生影响，比较复杂。

基于分类的方法是采用训练正负样本，根据样本获得一个统计值，并将该值利用回归算法计算回归方程，从而将姿态的计算转换成回归方程的计算，得到大概的角度。虽然基于分类的方法可以方便地找到人脸姿态的变化方向，但是要用这个参数来估计人脸姿态还是有些困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于颅像重合理论的人脸角度判定方法，能利用二维面部特征点较精确地估算人脸偏转角度。

一种基于颅像重合理论的人脸角度判定方法，包括如下步骤：

步骤1、对人脸图像的二维面部特征点进行坐标定位，获得左外眼Le、右外眼Re、鼻根点o、眉间点G、鼻下点Nd和颏下点Cd的坐标值，计算获得左外眼Le到鼻根点o的距离Le-o、右外眼Re到鼻根点o的距离Re-o、眉间点G到鼻下点Nd的距离G-Nd和鼻下点Nd到颏下点Cd距离Nd-Cd；

步骤2、若左外眼Le到鼻根点o的距离Le-o等于右外眼Re到鼻根点o的距离Re-o，则判定人脸水平偏转角度为0；

若左外眼Le到鼻根点o的距离Le-o不等于右外眼Re到鼻根点o的距离Re-o，则水平偏转指数X= Le-o/Re-o，通过人脸水平偏转指数X与水平偏转角度Y的回归方程Y=91.33-89.09X，计算得到人脸水平偏转角度Y的值，当计算得出的结果n>0时，表明向左偏转了n°，计算结果n<0时，表明向右偏转了n°；

 步骤3、若眉间点G到鼻下点Nd的距离G-Nd等于鼻下点Nd到颏下点Cd距离Nd-Cd，则判定人脸俯仰偏转角度为0；若眉间点G到鼻下点Nd的距离G-Nd不等于鼻下点Nd到颏下点Cd距离Nd-Cd，则俯仰指数X=G-Nd/Nd-Cd，通过俯仰指数X与俯仰角度Y的回归方程Y=94.54-98.70X，计算得到人脸俯仰偏转角度Y的值，当计算得出的结果n>0时，表明向上偏转了n°，计算结果n<0时，表明向下偏转了n°。

人像与颅骨像的水平偏转指数在各种偏转角度上都是一致的(俯仰也相同)，本发明根据颅像重合理论进行人脸角度的判定，能利用二维面部特征点较精确地估算人脸偏转角度，且由于本发明使用人脸偏转指数计算，不受照片大小的限制，通过可供换算的回归方程式与曲线，可迅速查得偏转角度值。

附图说明

图1为本发明人脸水平偏转指数X与水平偏转角度Y的关系图；

图2为本发明人脸俯仰指数X与俯仰角度Y的关系图。

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详述。

具体实施方式

本发明一种基于颅像重合理论的人脸角度判定方法，主要是利用二维面部特征点计算人脸偏转角度，分为人脸水平偏转角度和人脸俯仰偏转角度。

1、根据人脸水平偏转指数计算获得人脸水平偏转角度：

一般来说，人脸是左右对称的，那么左外眼Le到鼻根点o的距离Le-o和右外眼Re到鼻根点o的距离Re-o应该相等,为左外眼Le和右外眼Re做一条连接线，当人脸正对镜头时，其水平偏转角度为0度，这时左外眼Le到鼻根点o的距离Le-o和右外眼Re到鼻根点o的距离Re-o的长度相等，当水平偏转角度不等于0度时，根据透视投影的规律，离镜头近的一侧线段成像后的长度会大于离镜头远的一侧(离镜头远的一侧称为偏转侧，离镜头近的一侧称为偏转对侧)，那么水平偏转指数X= Le-o/Re-o；

如图1所示，经过统计测试得到人脸水平偏转指数X与水平偏转角度Y的反比直线关系，其回归方程为：Y=91.33-89.09X；

当计算得出的结果n>0时，表明向左偏转了n°；计算结果n<0时，表明向右偏转了n°；