专利名称：基于图像的人脸美貌度评价方法
技术领域：
本发明涉及一种基于图像的人脸美貌度评价方法，用于视频数字图像分析与理解。属于智能信息处理技术领域。
背景技术：
随着社会的发展，人们不单仅满足于物质生活，还不断关注娱乐、艺术等。在满足物质生活的同时，人们正越来越多地寻求不同方法，力图使其美貌度上升。目前人脸美貌度主要是通过主观评价进行评分，主观评价缺乏客观统一准则，且易受生理、心理等因素影响；为克服上述不足，现有人脸的美貌度评价方法可分为两类一类是基于模型方法，该方法使用设定好的椭圆模型进行人脸美貌度评价，受椭圆模型的设定影响大，且适应性有限。 二是基于机器学习方法，通过训练样本得到评价人脸美貌度的标准，再对人脸面部相貌进行分类、评价，该类方法明显受所训练样本的多样性的影响，且人脸的美貌度受分类器的设定影响明显。本发明的目的在于针对现有人脸美貌度评价方法存在需要有关人脸模型的先验知识或多样化的训练样本，以及人工判断，既耗时又受人为因素影响等问题，提供一种改进的基于图像的人脸美貌度评价方法。它是根据人脸面部特征自动计算人脸的美貌度，从而提高人脸美貌度评价的灵活性和简便性。为达到上述目的，本发明的构思是根据人脸面部所具有的类Haar特征以及人脸肤色的聚类性，定位人脸面部相关特征以及人脸边界，通过计算所提取的人脸相关特征各比例与人脸的美学特征比例之间的差异度，对人脸美貌度进行自动评价，从而快速有效地评价人脸美貌度，满足人脸美貌度的评价要求。根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案
一种基于图像的人脸美貌度评价方法。它是根据人脸面部特征，自动计算人脸的美貌度，具体步骤如下
1)启动人脸美貌度评价图像采集系统采集人脸图像；
2)定位人脸图像区域
根据人脸面部所具有的类Haar人脸特征，采用Haar人脸特征分类器，定位人脸区域；
3)定位人脸面部特征；
4)确定人脸面部边界；
5)评价人脸美貌度。上述步骤3)的具体操作步骤如下 (1)人眼特征定位
a)利用步骤2、所定位的人脸区域，根据人眼所具有的类Haar人眼特征，采用Haar人眼特征分类器，定位初始的人眼位置；
b)根据人脸面部特征分布满足三分之一比例，将步骤a)中满足特征分布在人脸上半部1/3区域的特征点，确定为人眼位置(^，；c)根据已确定的人眼位置(^，A)，若左、右人眼的纵坐标的差值大于一个像素，表明人脸图像存在倾斜，需校正，并由此确定人脸图像倾斜角θ ；根据倾斜角〃，对图像进行反向旋转以得到正向人脸图像，并由此确定正向人脸图像的人眼位置(Α _7)，作为人眼的最终位置
X=XeCOs θ +yesin θ ； γ- ~xe sin θ -\-jecos θ
否则，人脸图像不需校正，并将步骤b)所确定的人眼位置(^，jg，确定为最终的人眼位置{χ, y)；
(2)鼻子特征定位
d)利用步骤幻与步骤(1)所确定的人脸图像区域，根据鼻子所具有的类Haar鼻子特征，采用Haar鼻子特征分类器，定位初始的鼻子位置；
e)根据人脸面部特征分布满足三分之一比例，将步骤d)中满足特征分布在人脸中部 1/3区域的特征点，确定为最终的鼻子位置；
(3)嘴巴特征定位
f)利用步骤2)与步骤(1)所确定的人脸图像区域，根据嘴巴所具有的类Haar嘴巴特征，采用Haar嘴巴特征分类器，定位初始的嘴巴位置；
g)根据人脸面部特征分布满足三分之一比例，将步骤f)中满足特征分布在人脸下部 1/3区域的特征点，确定为最终的嘴巴位置；
(4)眉毛特征定位
h)利用步骤幻与步骤(1)所确定的人脸图像区域，以及步骤(1)与步骤( 所确定的人眼位置与鼻子位置，截取人脸图像区域中的上1/3区域；
i)对步骤h)所得区域进行水平方向投影，得到两个明显的波谷，分别对应人眼和眉毛的垂直方向位置；
j)根据步骤1)所确定的人眼位置，将步骤i)投影曲线中的另一波谷，确定为眉毛的位
置；
上述步骤4)的具体操作步骤如下
(1)彩色空间转换，计算色彩值Cr，Cb由RGB彩色空间的红/P、绿仏蓝i 三分量，计算 YCbCr色彩空间的色彩值Cr，Cb ..
Cr = 0. 5X7 - 0. 4187XG - 0. 0813X召
Cb^ -0. 1687X7 - 0. 3313XG + 0. 5X召
(2)肤色区域提取分别确定色彩值fr，CbXMCrlCh的阈值Τγ, T2, Ti, T15,将满足下式的所有像素组成的区域，确定为肤色区域S
S {Cr ^ T1 η Cr ^ T2) Π iCb ^ Tz ^ Cb ^ Ti) Π {Cr/Cb 彡 T5)
其中，Π为“逻辑与”操作符；
(3)肤色区域人脸图像的边缘检测将同时满足步骤2)与步骤O)的图像区域，作为人脸图像区域，对该图像区域进行边缘检测；
(4)投影对步骤(3)所得的边缘图像，分别进行水平和垂直方向投影，根据投影曲线中的峰值和步骤幻中所确定的人脸面部特征，分别确定人脸的左、右边界和头顶以及下巴的边界，将此边界作为人脸边界；
上述步骤5)的具体操作步骤如下(1)根据步骤幻与步骤4)所确定的人脸面部特征和人脸边界，分别计算眼睛到下巴的垂直距离与额头到眼睛的垂直距离的比值、额头到鼻尖的垂直距离与鼻子到下巴轮廓线的垂直距离的比值、眼睛到嘴唇的垂直距离与嘴唇到下巴轮廓线的垂直距离的比值、鼻子到下巴的垂直距离与眼睛到鼻子的垂直距离的比值、眼睛到鼻了的垂直距离与鼻子到嘴唇的垂直距离的比值、嘴唇到下巴的垂直距离与鼻子到嘴唇的垂直距离的比值、脸的左右宽度与头顶到下巴的垂直距离的比值、人眼的水平距离与人脸的左右宽度的比值、眉毛到鼻子的垂直距离与头顶到下巴的垂直距离的比值、鼻子到下巴的垂直距离与头顶到下巴的垂直距离的比值、头顶到眉毛的垂直距离与头顶到下巴的垂直距离的比值；
(2)计算距离人脸的美学特征标准值的偏差，计算人脸美貌度
权利要求
1.一种基于图像的人脸美貌度评价方法，其特征在于利用人脸面部特征，自动评价人脸美貌度；其操作步骤如下1)启动人脸美貌度评价图像采集系统采集人脸图像；2)定位人脸图像区域根据人脸面部所具有的类Haar人脸特征，采用Haar人脸特征分类器，定位人脸区域；3)定位人脸面部特征；4)确定人脸面部边界；5)评价人脸美貌度。
2.根据权利要求1所述的基于图像的人脸美貌度评价方法，其特征在于所述步骤3)定位人脸面部特征的具体操作步骤如下(1)人眼特征定位a)利用步骤2、所定位的人脸区域，根据人眼所具有的类Haar人眼特征，采用Haar人眼特征分类器，定位初始的人眼位置；b)根据人脸面部特征分布满足三分之一比例，将步骤a)中满足特征分布在人脸上半部1/3区域的特征点，确定为人眼位置(^，；c)根据已确定的人眼位置(^，A)，若左、右人眼的纵坐标的差值大于一个像素，表明人脸图像存在倾斜，需校正，并由此确定人脸图像倾斜角θ ；根据倾斜角〃，对图像进行反向旋转以得到正向人脸图像，并由此确定正向人脸图像的人眼位置(Α _7)，作为人眼的最终位置X=XeCOs θ +yesin θ ； γ- ~xe sin θ -\-jecos θ否则，人脸图像不需校正，并将步骤b)所确定的人眼位置(^，jg，确定为最终的人眼位置{χ, y)；(2)鼻子特征定位d)利用步骤幻与步骤(1)所确定的人脸图像区域，根据鼻子所具有的类Haar鼻子特征，采用Haar鼻子特征分类器，定位初始的鼻子位置；e)根据人脸面部特征分布满足三分之一比例，将步骤d)中满足特征分布在人脸中部 1/3区域的特征点，确定为最终的鼻子位置；(3)嘴巴特征定位f)利用步骤2)与步骤(1)所确定的人脸图像区域，根据嘴巴所具有的类Haar特征，采用嘴巴Haar分类器，定位初始的嘴巴位置；g)根据人脸面部特征分布满足三分之一比例，将步骤f)中满足特征分布在人脸下部 1/3区域的特征点，确定为最终的嘴巴位置；(4)眉毛特征定位h)利用步骤幻与步骤(1)所确定的人脸图像区域，以及步骤(1)与步骤( 所确定的人眼位置与鼻子位置，截取人脸图像区域中的上1/3区域；i)对步骤h)所得区域进行水平方向投影，得到两个明显的波谷，分别对应人眼和眉毛的垂直方向位置；j)根据步骤1)所确定的人眼位置，将步骤i)投影曲线中的另一波谷，确定为眉毛的位置。
3.根据权利要求1所述的基于图像的人脸美貌度评价方法，其特征在于所述步骤4)确定人脸面部边界的具体操作步骤如下(1)彩色空间转换，计算色彩值Cr，Cb由RGB彩色空间的红/P、绿仏蓝i 三分量，计算 YCbCr色彩空间的色彩值Cr，Cb ..Cr = 0. 5X7 - 0. 4187XG - 0. 0813X召Cb^ -0. 1687X7 - 0. 3313XG + 0. 5X召(2)肤色区域提取分别确定色彩值fr，CbXMCrlCh的阈值Τγ, T2, Ti, T15,将满足下式的所有像素组成的区域，确定为肤色区域SS {Cr ^ T1 η Cr ^ T2) Π iCb ^ Tz ^ Cb ^ Ti) Π {Cr/Cb 彡 T5)其中，Π为“逻辑与”操作符；(3)肤色区域人脸图像的边缘检测将同时满足步骤2)与步骤O)的图像区域，作为人脸图像区域，对该图像区域进行边缘检测；(4)投影对步骤(3)所得的边缘图像，分别进行水平和垂直方向投影，根据投影曲线中的峰值和步骤幻中所确定的人脸面部特征，分别确定人脸的左、右边界和头顶以及下巴的边界，将此边界作为人脸边界。
4.根据权利要求1所述的基于图像的人脸美貌度评价方法，其特征在于所述步骤5)评价人脸美貌度的具体操作步骤如下(1)根据步骤幻与步骤4)所确定的人脸面部特征和人脸边界，分别计算眼睛到下巴的垂直距离与额头到眼睛的垂直距离的比值、额头到鼻尖的垂直距离与鼻子到下巴轮廓线的垂直距离的比值、眼睛到嘴唇的垂直距离与嘴唇到下巴轮廓线的垂直距离的比值、鼻子到下巴的垂直距离与眼睛到鼻子的垂直距离的比值、眼睛到鼻了的垂直距离与鼻子到嘴唇的垂直距离的比值、嘴唇到下巴的垂直距离与鼻子到嘴唇的垂直距离的比值、脸的左右宽度与头顶到下巴的垂直距离的比值、人眼的水平距离与人脸的左右宽度的比值、眉毛到鼻子的垂直距离与头顶到下巴的垂直距离的比值、鼻子到下巴的垂直距离与头顶到下巴的垂直距离的比值、头顶到眉毛的垂直距离与头顶到下巴的垂直距离的比值；(2)计算距离人脸的美学特征比例标准值的偏差，计算人脸美貌度
全文摘要
本发明涉及一种基于图像的人脸美貌度评价方法。它是根据人脸所具有的类Haar特征，定位人脸区域，提取人脸面部的眉毛、人眼、鼻子、嘴巴特征并确定其位置，结合人脸肤色的聚类性确定人脸边界。根据人脸面部的眉毛、人眼、鼻子、嘴巴等特征以及人脸边界特征之间所具有的不同比例及其评分权重，通过计算所提取的人脸面部特征各比例与人脸的美学特征比例之间的差异度，对人脸美貌度进行自动评价。从而快速有效地评价人脸美貌度，满足人脸美貌的评价要求。本发明的方法简便、灵活、易实现。
文档编号G06K9/00GK102496002SQ20111037181
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月22日 优先权日2011年11月22日
发明者夏慧明, 时勇杰, 管业鹏 申请人:上海大学