专利名称：一种图像方向校正装置及方法
技术领域：
本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种图像方向校正装置及方法。
背景技术：
生活中，我们可以通过各种途径得到包含有面部图像的图像，一般习惯上以面部竖直向上的方向为正向，如图1a所示，人面即为正向。但在某些时候，经常会得到处于非正向的包含有面部的图像，如用数码相机拍摄人物相片时，因为取景或方便抓握相机的需要，有时相机是竖立、翻转或斜向的，但在图像保存时，仍按图像的一般保存方向来保存，即保存为如图1b或图1c所示的非正向的图像。这样人们在用相机回放这些相片时，需要根据相片中人物的方向，不时的调整相机的竖立或翻转以便观看，非常不便；而且，在把相片导入电脑后，也需要手工把相片一张张进行旋转校正，以方便观看及编辑。随着数码相机和大容量存储卡的普遍使用，相片的数量成倍增长，从而给手工旋转校正相片带来了巨大的工作量。而且如果图像的量很大，手动校正图像工作量大，错误率也会相应增加。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷，本发明的目的就在于提供一种图像方向校正装置及方法，能够自动校正含有面部特征的图像方向，使相片中的面部图像基本处于正向，以便预览和后期处理。
为了达到上述目的，本发明提供一种图像方向校正装置，包括面部检测器，用于检测图像中是否含有有效面部图像，如有，则根据预先设定的正向，检测出所述面部图像与所述正向的相对方向；图像旋转器，用于根据所述面部的相对方向对图像进行旋转，以得到面部基本呈正向的图像。
进一步地，所述面部检测器是通过检测图像中的眼睛、鼻子、嘴巴、耳朵、面部轮廓等面部特征的任意特征的组合来得到是否含有面部图像，以及面部相对方向的结果。
进一步地，所述面部检测器检测得到嘴巴中心A，以及两眼之间的中点M，以所述A为起点将所述A、M相连得到一条射线AM，计算所述AM与所述预设正向的夹角θ；所述图像旋转器根据所述夹角θ值对图像进行旋转，使经过旋转后的AM’与正向的夹角θ落在预定的基本呈正向的夹角β范围内。
进一步地，所述旋转的角度为90度的整数倍。
进一步地，所述面部检测器在图像中取一点作为原点，建立一坐标系，以水平向右的方向为0度，设定竖直向上的角度90度为正向角度；预先设定所述基本呈正向的夹角β的范围是45度≤β≤135度，则所述图像旋转器对图像的旋转具体为1)当0度≤θ＜45度及315度＜θ＜360度时，顺时针旋转270度或逆时针旋转90度；2)当45度≤θ≤135度时，不旋转；3)当135度＜θ＜225度时，逆时针旋转270度或顺时针旋转90度；4)当225度＜θ＜315度时，逆时针旋或顺时针旋转180度；5)当θ＝225度时，旋转至45度角或135度角处，可顺时钟或逆时钟方向旋转；6)当θ＝315度时，旋转至45度角或135度角处，可顺时钟或逆时钟方向旋转。
进一步地，如果图像中有多个有效面部图像，则对每个面部图像都求出其相对正向的方向，然后取其均值，得到一个平均的相对方向，据此平均相对方向对所述图像进行旋转。
本发明还提供一种图像方向校正方法，包括检测图像中是否含有有效的面部图像，如有，则根据预先设定的正向检测出所述面部图像与所述的正向的相对方向；根据所述面部的相对方向对图像进行旋转，以得到面部基本呈正向的图像。
进一步地，通过检测图像中的眼睛、鼻子、嘴巴、耳朵、面部轮廓等面部特征的任意特征的组合来得到是否含有面部图像，以及面部相对方向的结果。
进一步地，首先检测得到嘴巴中心A，以及两眼之间的中点M，然后以所述A为起点将所述A、M相连得到一条射线AM，计算所述AM与所述正向的夹角θ；然后根据所述夹角θ值对图像进行旋转，使经过旋转后的AM’与正向的夹角θ′落在预定的基本呈正向的夹角β范围内。
进一步地，所述旋转的角度为90度的整数倍。
进一步地，在图像中取一点作为原点，建立一坐标系，以水平向右的方向为0度，设定竖直向上的角度90度为正向角度；预先设定所述基本呈正向的夹角β的范围是45度≤β≤135度，则所述对图像的旋转具体为1)当0度≤θ＜45度及315度＜θ＜360度时，顺时针旋转270度或逆时针旋转90度；2)当45度≤θ≤135度时，不旋转；3)当135度＜θ＜225度时，逆时针旋转270度或顺时针旋转90度；4)当225度＜θ＜315度时，逆时针旋或顺时针旋转180度；5)当θ＝225度时，旋转至45度角或135度角处，可顺时钟或逆时钟方向旋转；6)当θ＝315度时，旋转至45度角或135度角处，可顺时钟或逆时钟方向旋转。
进一步地，如果图像中有多个面部图像，则对每个面部图像都求出其相对正向的方向，然后取其均值，得到一个平均的相对方向，据此平均相对方向对所述图像进行旋转。
本发明的装置包括面部检测器及图像旋转器，利用面部检测器检测相片中是否含有面部图像，如有，则检测出面部的相对方向；利用图像旋转器根据面部的相对方向来对相片进行一定角度的旋转，以得到面部基本呈正向的相片。利用本发明的装置和方法，可以对含有面部图像的相片进行自动旋转，以方便预览和后期处理，同时大量节省了人力和时间。
图1为图像的正向及非正向的示意图像；图2为本发明图像方向校正装置的原理框图；图3为本发明面部检测的原理示意图；图4为图1中处于非正向的图像经旋转后得到的正向图像；图5为本发明方法流程图。
具体实施例方式
本发明的核心思想是首先检测图像中是否含有有效面部图像，如有，则检测出面部与正向的相对方向；利用图像旋转器根据面部与正向的相对方向来对图像进行一定角度的旋转，以得到面部基本呈正向的图像。
本发明所指的有效面部图像，为足够用以得到面部相对方向的面部图像。例如，在现有技术中的人脸检测中，一般面部侧向偏转在20度以内，都可以得到面部的相对方向，即在目前偏转20度以内的面部图像都可以视为有效面部。
下面结合附图，进一步详细说明本发明的装置和方法。
如图2所示，本发明的图像方向校正装置包括面部检测器，用于检测图像中是否含有有效的面部图像，如有，则根据预先设定的正向检测出所述面部图像的相对方向；还包括图像旋转器，用于根据所述面部的相对方向对图像进行旋转，以得到面部基本呈正向的图像。
所述面部可以为人物或动物的面部，下面的叙述以包含人物面部的图像旋转为例，对于人物之外的面部检测及图像旋转可参照下述方法进行，不再予以赘述。
人的面部有眼睛、鼻子、嘴巴、面部轮廓等多个特征，下面的叙述以检测图像中人物的眼睛和嘴巴为例，来得到是否含有人物面部图像，以及人物面部与正向的相对方向。通过其它面部特征的组合，如眼睛和鼻子、鼻子和面部轮廓、面部轮廓和耳朵等来检测面部方向的方法在现有技术中有体现，且不是本发明的重点所在，所以在此不予赘述。
如图3所示，面部检测器可以在图像中取一点作为原点，该点可以为嘴巴的中心，建立一坐标系，以水平向右的方向为0度，设定竖直向上的角度90度为正向角度。
检测人物面部相对方向的步骤具体可以为1)得到嘴巴中心A，以及两眼之间的中点M，检测嘴巴及眼睛的方法是现有技术，此处不予详述；2)以所述A为起点将所述A、M相连得到一条射线AM，计算所述AM与所述正向的夹角θ，假设θ＝325度，即可得到人物面部相对正向的方向。
所述图像旋转器根据所述夹角θ值对图像进行旋转，使经过旋转后的AM′与正向的夹角θ落在预定的基本呈正向的夹角β范围内。在本实施例中，所述β的范围为45度≤β≤135。即，当人物面部图像位于该夹角范围内时，认为图像为正向。
所述图像旋转器对图像进行旋转时，可以顺时钟方向旋转，也可逆时钟方向旋转。所旋转的角度可以为任意值，只要经旋转后的夹角θ在β范围内即可。但旋转角度最好为90度的整数倍，如90度、180度、270度。这样经过旋转后的图像的两条边仍与水平面平行，给人较稳定的感觉。
对于具体旋转多少角度，可由下面的规则确定。参考图3，因为本例中已经预先设定正向为90度，基本呈正向的夹角β的范围是45度≤β≤135度，则所述图像旋转器对图像的旋转具体为1)当0度≤θ＜45度及315度＜θ＜360度时，顺时针旋转270度或逆时针旋转90度；2)当45度≤θ≤135度时，不旋转；注意，当θ＝45度或135度，也可进行旋转，但旋转后的效果与旋转前基本无异，所以可以不旋转；3)当135度＜θ＜225度时，逆时针旋转270度或顺时针旋转90度；4)当225度＜θ＜315度时，逆时针旋或顺时针旋转180度；5)当θ＝225度时，旋转至45度角或135度角处，可顺时钟或逆时钟方向旋转；6)当θ＝315度时，旋转至45度角或135度角处，可顺时钟或逆时钟方向旋转。
如图1b和图1c的两张图像经过旋转后，可以为图4b和图4c所示的图像。其人物头像基本呈正向。
另外，如果图像中有多个人物面部图像，则可对每个人物头像都求出θ，然后对所述多个θ值取平均值，以得到一个平均的相对正向的方向，据此平均值对所述图像进行旋转。或者，也可以选定其中的一个头像，计算其θ值。在实际使用中，可根据具体情况而定。
下面介绍本发明图像方向校正的方法。如图5所示，包括以下步骤100)检测输入的图像中是否含有人物的面部图像，如有，则执行步骤200)根据预先设定的正向检测出所述面部图像的相对方向；否则结束对该图像的处理；300)根据所述面部的相对方向对图像进行旋转，以得到人物面部基本呈正向的图像。
本发明所述面部检测器可以通过检测图像中人物的眼睛和嘴巴，来得到是否含有人物面部图像，以及人物面部与正向的相对方向。
检测人物面部方向的方法及旋转的具体方法在前述对装置的描述中都有详细的介绍，在些不予赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种图像方向校正装置，其特征在于，包括面部检测器，用于检测图像中是否含有有效面部图像，如有，则根据预先设定的正向，检测出所述面部图像与所述正向的相对方向；图像旋转器，用于根据所述面部的相对方向对图像进行旋转，以得到面部基本呈正向的图像。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述面部检测器是通过检测图像中的眼睛、鼻子、嘴巴、耳朵、面部轮廓等面部特征的任意特征的组合来得到是否含有面部图像，以及面部相对方向的结果。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述面部检测器检测得到嘴巴中心A，以及两眼之间的中点M，以所述A为起点将所述A、M相连得到一条射线AM，计算所述AM与所述预设正向的夹角θ；所述图像旋转器根据所述夹角θ值对图像进行旋转，使经过旋转后的AM’与正向的夹角θ落在预定的基本呈正向的夹角β范围内。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述旋转的角度为90度的整数倍。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述面部检测器在图像中取一点作为原点，建立一坐标系，以水平向右的方向为0度，设定竖直向上的角度90度为正向角度；预先设定所述基本呈正向的夹角β的范围是45度≤β≤135度，则所述图像旋转器对图像的旋转具体为1)当0度≤θ＜45度及315度＜θ＜360度时，顺时针旋转270度或逆时针旋转90度；2)当45度≤θ≤135度时，不旋转；3)当135度＜θ＜225度时，逆时针旋转270度或顺时针旋转90度；4)当225度＜θ＜315度时，逆时针旋或顺时针旋转180度；5)当θ＝225度时，旋转至45度角或135度角处，可顺时钟或逆时钟方向旋转；6)当θ＝315度时，旋转至45度角或135度角处，可顺时钟或逆时钟方向旋转。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，如果图像中有多个有效面部图像，则对每个面部图像都求出其相对正向的方向，然后取其均值，得到一个平均的相对方向，据此平均相对方向对所述图像进行旋转。
7.一种图像方向校正方法，其特征在于，包括检测图像中是否含有有效的面部图像，如有，则根据预先设定的正向检测出所述面部图像与所述的正向的相对方向；根据所述面部的相对方向对图像进行旋转，以得到面部基本呈正向的图像。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过检测图像中的眼睛、鼻子、嘴巴、耳朵、面部轮廓等面部特征的任意特征的组合来得到是否含有面部图像，以及面部相对方向的结果。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，首先检测得到嘴巴中心A，以及两眼之间的中点M，然后以所述A为起点将所述A、M相连得到一条射线AM，计算所述AM与所述正向的夹角θ；然后根据所述夹角θ值对图像进行旋转，使经过旋转后的AM’与正向的夹角θ′落在预定的基本呈正向的夹角β范围内。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述旋转的角度为90度的整数倍。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在图像中取一点作为原点，建立一坐标系，以水平向右的方向为0度，设定竖直向上的角度90度为正向角度；预先设定所述基本呈正向的夹角β的范围是45度≤β≤135度，则所述对图像的旋转具体为1)当0度≤θ＜45度及315度＜θ＜360度时，顺时针旋转270度或逆时针旋转90度；2)当45度≤θ≤135度时，不旋转；3)当135度＜θ＜225度时，逆时针旋转270度或顺时针旋转90度；4)当225度＜θ＜315度时，逆时针旋或顺时针旋转180度；5)当θ＝225度时，旋转至45度角或135度角处，可顺时钟或逆时钟方向旋转；6)当θ＝315度时，旋转至45度角或135度角处，可顺时钟或逆时钟方向旋转。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，如果图像中有多个面部图像，则对每个面部图像都求出其相对正向的方向，然后取其均值，得到一个平均的相对方向，据此平均相对方向对所述图像进行旋转。
全文摘要
本发明公开了一种图像方向校正装置，其包括1)面部检测器，用于检测图像中是否含有面部图像，如有，则根据预先设定的正向检测出所述面部图像与正向的相对方向；2)图像旋转器，用于根据所述面部的相对方向对图像进行旋转，以得到面部图像基本呈正向的图像。本发明还公开了一种图像方向校正方法。该装置和方法可以用于所有含有面部图像且需要旋转的情况下，如在用数码相机照相然后保存相片时，或利用电脑处理图像时，可以自动对不处于正向的图像进行旋转，大大节省人力和时间。
文档编号G06K9/32GK1963840SQ20061016483
公开日2007年5月16日 申请日期2006年12月6日 优先权日2006年12月6日
发明者冯备战, 游明琦 申请人:北京中星微电子有限公司