[发明专利]一种人脸深度跟踪装置及实现方法

权利要求书

1.一种人脸深度跟踪装置，其特征在于包括红外发射模块、红外测距采集模块、计算模块；

所述的红外发射模块用于对待测人脸进行红外照明，红外发射模块发射波长在780～940nm的红外光，提供背光源照射目标物和背景，以确保采集环境中有良好的照明条件；

所述的红外测距采集模块用于对人脸深度图像信息的采集，该模块包括对红外波长敏感的感光芯片和半透玻璃膜，由红外发射模块发出的红外射线经过半透玻璃膜之后分为反射光线和透射光线两部分，反射光线则直接经过半透玻璃膜反射后照射在感光芯片上，而透射光线则透过半透玻璃膜后照射到人脸并且经由人脸反射至感光芯片上，如此形成两个光信号，然后测量两个光信号间的距离，从而将信号间的距离经过特定的公式计算出人脸的深度，并且向人脸深度图转换，并且绘制出深度图；

所述的计算模块：首先进行人脸区域的判断，然后读取红外测距采集模块采集到的人脸深度图像信息，最后对人脸五官进行的跟踪计算，具体的：

首先利用计算模块中的摄像头直接捕捉图像，记作原图像；其次利用haar分类器直接检测该原图像是否为人脸图像，若不是人脸图像，则该帧原图像不予以跟踪，若是人脸图像，则利用NPD特征来初步确定五官的大致位置，并且获取该人脸图像的中心坐标，然后使用红外发射模块对目标人脸图像进行红外照明；红外发射波长在780～940nm的红外光，由红外测距采集模块进行人脸图像深度采集，并将采集到的人脸深度图像信息传输给计算模块，计算模块读取接收到的人脸深度图像信息，并在人脸深度图像上利用已经通过NPD获取的中心坐标作测试补丁：以五官各自的中心坐标O为中心，特定长度为边长，作一个小的矩形，该矩形的边长正好与人脸成一定比例，并且使得五官各自的信息包含于对应的矩形中，该矩形称为测试补丁；最后对人脸深度图各个测试补丁进行主成分分析，提取每类测试补丁的主分量，并对人脸深度图对应的补丁中心进行标点；并且将该人脸深度图上标点的坐标映射到原图像上去，并在原图像上将这些点标出，从而精确地跟踪人脸。

2.如权利要求1所述的一种人脸深度跟踪装置的实现方法，其特征在于具体包括如下步骤：

步骤1：利用摄像头直接捕捉待测图像，并且利用Haar特征进行人脸区域检测；

步骤2：利用NPD进行人脸五官位置估计，并获取五官位置的坐标；

步骤3：利用红外发射模块对待测人脸发射特定频率的红外光线；

步骤4：利用红外测距采集模块进行人脸区域的深度信息采集，得到人脸深度图像；

步骤5：在人脸深度图像中根据初步估计的五官位置坐标获取测试补丁；

步骤6：对测试补丁求极大无关组，如果能由对应的训练集中的极大无关组线性表出，则在原图像上对应坐标处标上点。