[发明专利]一种帧间信息导向的头部姿态估计优化方法

权利要求书

1.一种帧间信息导向的头部姿态估计优化方法，其特征在于包括如下步骤：

1)人脸检测，采用基于HOG特征的人脸检测方法从视频流中的每一帧图像提取出目标人脸；

2)人脸对齐，人脸对齐使用基于级联回归树的算法得到人脸的形状轮廓，并经二次筛选出稳定的特征点；所述的步骤2)具体为：

2.1)使用级联回归树算法得到初始的人脸形状；

2.2)做第一次筛选，从初始的描述人脸形状的特征点中选取尽可能多的特征明显、定位鲁棒且与头部三维模型点(X_w,Y_w,Z_w)相对应的人脸二维图像坐标点(u,v)，形成多组2D-3D映射对，

2.3)做第二次筛选，根据前邻帧的头部姿态是否偏转过大，剔除处于人脸轮廓边缘而导致定位不准的特征点；

3)参数估计，根据特征点的二维坐标和头部模型的三维坐标建立方程，求解得到头部姿态。

2.根据权利要求1所述的帧间信息导向的头部姿态估计优化方法，其特征在于所述的步骤1)在采用基于HOG特征的人脸检测方法提取目标人脸的过程中，在对图像进行滑动窗口检测时，除初始帧之外的其余帧，均以前邻帧检测出的人脸位置为中心，扩大设定比例作为候选框，即当前帧优先搜索的范围；如果在候选框范围内没有检测到人脸，才对全局进行搜索。

3.根据权利要求1所述的帧间信息导向的头部姿态估计优化方法，其特征在于所述的步骤3)具体为：

根据步骤2)所获得的多组2D-3D映射对以及方程(1)联立方程；

初始帧的参数估计采用两步求解的方式，第一步使用直接线性变换法求得旋转矩阵R的粗糙解，第二步将粗糙解作为LM迭代算法的初值，求解得到旋转矩阵R的最优解，最后通过转化得到表示头部姿态的三个欧拉角；

除了初始帧之外的其余帧在进行参数估计时，直接利用前邻帧旋转矩阵R的最优解作为当前帧LM迭代算法的初值，再解得到旋转矩阵R的最优解，最后通过转化得到表示头部姿态的三个欧拉角。