基于图像采集的检测人脸与摄像头距离的方法及系统与流程

本发明涉及人脸测距领域，尤其涉及基于图像采集的检测人脸与摄像头距离的方法及系统。

背景技术：

传统的人脸测距方法大都基于一些距离传感器来实现人脸到设备的一个距离获取，例如tof、3d结构光、激光测距等。但是传统的人脸测距方法，在单目摄像头的人脸测距时必须依赖于测距传感器，使测距过程具有一定的局限性，且传统的人脸测距的成本比较高。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供基于图像采集的检测人脸与摄像头距离的方法，其能解决传统的单目摄像头的人脸测距时必须依赖于测距传感器的局限性的问题。

本发明的目的之二在于提供基于图像采集的检测人脸与摄像头距离的系统，其能解决传统的单目摄像头的人脸测距时必须依赖于测距传感器的局限性的问题。

本发明提供目的之一采用以下技术方案实现：

基于图像采集的检测人脸与摄像头距离的方法，所述方法应用于单目摄像头采集人脸图像，包括：

建立映射关系，通过单目摄像头采集位于预设第一轴心距及预设第二轴心距时的原始人脸的正脸图像，并得到所述正脸图像中人眼瞳间距对应的第一平均像素值和第二平均像素值，根据所述预设第一轴心距、所述预设第二轴心距、所述第一平均像素值、所述第二平均像素值计算出人眼瞳间距与人脸距离的原始映射关系，其中，所述人脸距离为人脸到单目摄像头的距离；

生成待测人眼瞳间距，通过单目摄像头采集待测人脸图像，对所述待测人脸图像进行图像处理得到待测人眼瞳间距；

计算人脸距离，根据所述原始映射关系以及所述待测人眼瞳间距计算出待测人脸距离。

进一步地，所述正脸图像为所述原始人脸到单目摄像头轴心水平转动角和俯仰角的大小范围为0-5°。

进一步地，所述预设第一轴心距与所述预设第二轴心距不相同。

进一步地，所述生成待测人眼瞳间距具体为通过单目摄像头采集含有待测人脸的待测人脸图像，对所述待测人脸图像进行人脸检测处理、关键点定位处理以及人脸姿态角度计算处理，得到未处理人眼瞳间距及待测水平转动角，所述待测水平转动角为待测人脸与单目摄像头轴心的水平转动角，根据所述未处理人眼瞳间距及所述待测水平转动角计算出所述待测人眼瞳间距。

进一步地，所述待测水平转动角大于-90°且小于90°。

本发明提供目的之二采用以下技术方案实现：

基于图像采集的检测人脸与摄像头距离的系统，包括：

单目摄像头，所述单目摄像头用于采集位于预设第一轴心距及预设第二轴心距时的原始人脸的正脸图像，并得到所述正脸图像中人眼瞳间距对应的第一平均像素值和第二平均像素值，所述单目摄像头还用于采集待测人脸图像；

建立映射关系模块，所述建立映射关系模块用于根据所述预设第一轴心距、所述预设第二轴心距、所述第一平均像素值、所述第二平均像素值计算出人眼瞳间距与人脸距离的原始映射关系，其中，所述人脸距离为人脸到单目摄像头的距离；

生成待测人眼瞳间距模块，所述生成待测人眼瞳间距模块用于对所述待测人脸图像进行图像处理得到待测人眼瞳间距；

计算人脸距离模块，所述计算人脸距离模块用于根据所述原始映射关系以及所述待测人眼瞳间距计算出待测人脸距离。

进一步地，所述对所述待测人脸图像进行图像处理得到待测人眼瞳间距具体为对所述待测人脸图像进行人脸检测处理、关键点定位处理以及人脸姿态角度计算处理，得到未处理人眼瞳间距及待测水平转动角，所述待测水平转动角为待测人脸与单目摄像头轴心的水平转动角，根据所述未处理人眼瞳间距及所述待测水平转动角计算出所述待测人眼瞳间距。

进一步地，所述生成待测人眼瞳间距模块包括处理单元和计算单元，所述处理单元用于对所述待测人脸图像进行人脸检测处理、关键点定位处理以及人脸姿态角度计算处理，得到未处理人眼瞳间距及待测水平转动角；所述计算单元用于根据所述未处理人眼瞳间距及所述待测水平转动角计算出所述待测人眼瞳间距。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明的基于图像采集的检测人脸与摄像头距离的方法，方法应用于单目摄像头采集人脸图像，包括：通过单目摄像头采集位于预设第一轴心距及预设第二轴心距时的原始人脸的正脸图像，并得到正脸图像中人眼瞳间距对应的第一平均像素值和第二平均像素值，根据预设第一轴心距、预设第二轴心距、第一平均像素值、第二平均像素值计算出人眼瞳间距与人脸距离的原始映射关系，其中，人脸距离为人脸到单目摄像头的距离；通过单目摄像头采集待测人脸图像，对待测人脸图像进行图像处理得到待测人眼瞳间距；根据原始映射关系以及待测人眼瞳间距计算出待测人脸距离。通过计算得到人眼瞳间距与人脸距离的原始映射关系，最后根据待测人眼瞳间距与原始映射关系得到待测人脸距离，整个过程不需测距传感器，且成本较低。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的基于图像采集的检测人脸与摄像头距离的方法的流程示意图；

图2为本发明的基于图像采集的检测人脸与摄像头距离的系统的构架示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示，本发明的基于图像采集的检测人脸与摄像头距离的方法包括以下步骤：

建立映射关系，通过单目摄像头采集位于预设第一轴心距及预设第二轴心距时的原始人脸的正脸图像，并得到正脸图像中人眼瞳间距对应的第一平均像素值和第二平均像素值，根据预设第一轴心距、预设第二轴心距、第一平均像素值、第二平均像素值计算出人眼瞳间距与人脸距离的原始映射关系，其中，人脸距离为人脸到单目摄像头的距离。在本实施例中，具体为：

以单目摄像头的轴心为原点建立空间坐标系，空间坐标系包括x轴、y轴以及z轴，预设第一轴心距为原始人脸到单目摄像头轴心的距离(z轴方向)，本实施例中令预设第一轴心距为d1；预设第二轴心距也为原始人脸到单目摄像头轴心的距离(z轴方向)，本实施例中令预设第二轴心距为d2；且d1≠d2；此时通过单目摄像头采集位于预设第一轴心距及预设第二轴心距时的原始人脸的正脸图像，得到正脸图像的宽度和高度，并得到正脸图像中人眼瞳间距对应的第一平均像素值和第二平均像素值，第一平均像素与预设第一轴心距对应，第二平均像素与预设第二轴心距对应，令第一平均像素为l1，令第二平均像素为l2；根据预设第一轴心距、预设第二轴心距、第一平均像素值、第二平均像素值计算出人眼瞳间距与人脸距离的原始映射关系，具体映射关系如公式(1)所示，

d＝k*(l-l1)+d1(1)

其中，d为人脸距离，d1为预设第一轴心距，d2为预设第二轴心距，l为人眼瞳间距，其中，0<l<＝min(w,h)，w为摄像头采集到的原始人脸的正脸图像的宽度，h为摄像头采集到的原始人脸的正脸图像的高度，l1为第一平均像素，l2为第二平均像素。根据上述公式(1)可知公式中只有d和l为变量，因此可得到d和l的变量关系，此变量关系即为人眼瞳间距与人脸距离的原始映射关系。本实施例的正脸图像即为要求原始人脸相对于单目摄像头的轴心的水平转动角和俯仰角均为0-5°，由于现实的误差操作，此处在实际检测过程中允许接受一定误差。

生成待测人眼瞳间距，通过单目摄像头采集待测人脸图像，对待测人脸图像进行图像处理得到待测人眼瞳间距；生成待测人眼瞳间距具体为通过单目摄像头采集含有待测人脸的待测人脸图像，对待测人脸图像进行人脸检测处理、关键点定位处理以及人脸姿态角度计算处理，得到未处理人眼瞳间距及待测水平转动角，待测水平转动角为待测人脸与单目摄像头轴心的水平转动角，根据未处理人眼瞳间距及待测水平转动角计算出待测人眼瞳间距。以下举例说明：

通过单目摄像头采集待测人脸图像，对待测人脸图像人脸检测处理、关键点定位处理以及人脸姿态角度计算处理，得到未处理人眼瞳间距及待测水平转动角，此时令未处理人眼瞳间距为l_temp，令待测水平转动角为y,此时得到的待测人脸图像相对于单目摄像头轴心在水平位置上具有转动角y，因此将此时的未处理人眼瞳间距转化为正脸状态时的人眼瞳间距，将未处理人眼瞳间距和待测水平转动角代入公式(2)中计算得到待测人眼瞳间距,公式(2)如下所示：

其中，l1为待测人眼瞳间距，l_temp为未处理人眼瞳间距，y待测水平转动角；公式(2)中，y必须大于-90°并且小于90°。

计算人脸距离，根据原始映射关系以及待测人眼瞳间距计算出待测人脸距离。根据公式(1)中的映射关系以及公式(2)得到的待测人眼瞳孔间距，计算出待测人脸距离，即待测人脸到单目摄像头的轴心的z轴上的距离。

如图2所示，本发明还提供了基于图像采集的检测人脸与摄像头距离的系统，包括：

单目摄像头，单目摄像头用于采集位于预设第一轴心距及预设第二轴心距时的原始人脸的正脸图像，并得到正脸图像中人眼瞳间距对应的第一平均像素值和第二平均像素值，单目摄像头还用于采集待测人脸图像；

建立映射关系模块，建立映射关系模块用于根据预设第一轴心距、预设第二轴心距、第一平均像素值、第二平均像素值计算出人眼瞳间距与人脸距离的原始映射关系，其中，人脸距离为人脸到单目摄像头的距离；

生成待测人眼瞳间距模块，生成待测人眼瞳间距模块用于对待测人脸图像进行图像处理得到待测人眼瞳间距；

计算人脸距离模块，计算人脸距离模块用于根据原始映射关系以及待测人眼瞳间距计算出待测人脸距离。在本实施例中，对待测人脸图像进行图像处理得到待测人眼瞳间距具体为对待测人脸图像进行人脸检测处理、关键点定位处理以及人脸姿态角度计算处理，得到未处理人眼瞳间距及待测水平转动角，待测水平转动角为待测人脸与单目摄像头轴心的水平转动角，根据未处理人眼瞳间距及待测水平转动角计算出待测人眼瞳间距。生成待测人眼瞳间距模块包括处理单元和计算单元，处理单元用于对待测人脸图像进行人脸检测处理、关键点定位处理以及人脸姿态角度计算处理，得到未处理人眼瞳间距及待测水平转动角；计算单元用于根据未处理人眼瞳间距及待测水平转动角计算出待测人眼瞳间距。

本发明的基于图像采集的检测人脸与摄像头距离的方法，方法应用于单目摄像头采集人脸图像，包括：通过单目摄像头采集位于预设第一轴心距及预设第二轴心距时的原始人脸的正脸图像，并得到正脸图像中人眼瞳间距对应的第一平均像素值和第二平均像素值，根据预设第一轴心距、预设第二轴心距、第一平均像素值、第二平均像素值计算出人眼瞳间距与人脸距离的原始映射关系，其中，人脸距离为人脸到单目摄像头的距离；通过单目摄像头采集待测人脸图像，对待测人脸图像进行图像处理得到待测人眼瞳间距；根据原始映射关系以及待测人眼瞳间距计算出待测人脸距离。通过计算得到人眼瞳间距与人脸距离的原始映射关系，最后根据待测人眼瞳间距与原始映射关系得到待测人脸距离，整个过程不需测距传感器，且成本较低。

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。