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CN110321753A - 一种基于人脸几何特征的人脸图像质量评价方法 - Google Patents

一种基于人脸几何特征的人脸图像质量评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于人脸几何特征的人脸图像质量评价方法,通过深度学习的级联回归网络在获取的人脸图像中定位人脸轮廓、眉毛、眼睛、鼻子和嘴巴的各关键点的位置信息,并分别对人脸图像的角度、清晰度、光照对称度、眼睛状态、嘴巴状态进行评价,得到各自的特征值,最后对各个特征值所占的权重进行加权计算,得到所述的人脸图像的评价总分。该方法用于人脸识别系统中图像识别之前,可有效地筛选出质量较高的人脸图像,当图像质量高于一定门限时才会被送到识别系统中进行识别,预防了由于输入图像质量过低引起的系统错误,同时节省了系统识别匹配时间。

Description

一种基于人脸几何特征的人脸图像质量评价方法
【技术领域】
本发明涉及人脸识别领域,特别是涉及一种在人脸识别过程中,基于人脸几何特征对人脸图像质量进行评价的方法。
【背景技术】
人脸识别系统对输入的人脸图像的质量非常敏感,当输入的人脸图像出现光照变化、脸部旋转、画面模糊、表情夸张等情况时,其识别率会显著下降。低质量的人脸图像可能是引起人脸识别系统匹配错误的主要原因,也直接导致了很多系统无法在实际中使用。因此,需要在人脸图像检测阶段,建立一个对人脸图像质量的评价机制,通过评价结果对采集到的人脸图像进行筛选,当图像质量高于一定门限时才会被送到识别系统中进行识别,否则图像将被丢弃。
【发明内容】
为了解决上述问题,本发明提供了一种基于人脸几何特征的人脸图像质量评价方法,用于人脸识别系统中图像识别之前,可有效地筛选出质量较高的人脸图像。
本发明所述的一种基于人脸几何特征的人脸图像质量评价方法,包括以下步骤:
步骤1:获取人脸图像;
步骤2:通过深度学习的级联回归网络在所述的人脸图像中定位各关键点的位置信息,所述的关键点包括人脸轮廓、眉毛、眼睛、鼻子和嘴巴;
步骤3:根据所述的关键点的位置信息,分别对人脸图像的角度、清晰度、光照对称度、眼睛状态、嘴巴状态进行评价,得到各自的特征值;
步骤4:通过对步骤3所获得的各个特征值所占的权重进行加权计算,最后得到所述的人脸图像的评价总分。
进一步的,步骤3中所述的对人脸图像的角度进行评价,包括以下步骤:
步骤3.1.1:通过关键点定位获取人脸轮廓掩膜(二值)图像;
步骤3.1.2:通过鼻子关键点拟合成直线将人脸图像划分为左脸和右脸两部分;
步骤3.1.3:计算左脸与右脸面积的比值FaceFrontScore,即为所述人脸图像的角度特征值。
进一步的,步骤3中所述的对人脸图像的清晰度进行评价,包括以下步骤:
步骤3.2.1:通过关键点定位获取人脸灰度图像;
步骤3.2.2:采用高斯滤波、拉普拉斯变换获取人脸各部位边缘轮廓图像;
步骤3.2.3:计算所述的边缘轮廓图像的标准差并进行归一化,得到所述人脸图像的清晰度的特征值FaceClearScore。
进一步的,步骤3中所述的对人脸图像的光照对称度进行评价,包括以下步骤:
步骤3.3.1:根据步骤3.1.2和步骤3.2.1的获取所述人脸图像的左右脸灰度图像;
步骤3.3.2:分别计算左脸和右脸灰度值在25~230之间的像素所占比例
LeftFaceBrightScore和RightFaceBrightScore;
步骤3.3.3:计算LeftFaceBrightScore和RightFaceBrightScore中较小值与较大值之间的比值FaceBrightSymmetricScore,即为所述人脸图像的光照对称度特征值。
步骤3中所述的对人脸图像的眼睛状态进行评价,包括以下步骤:
步骤3.4.1:通过关键点定位获取人脸眼睛轮廓;
步骤3.4.2:求取左眼轮廓的最小外接矩形,获取该外接矩形的长和宽,计算长、宽中较
小值的三倍值与长、宽中的较大值的比值FaceLefteyeOpenScore;
步骤3.4.3:求取右眼轮廓的最小外接矩形,获取该外接矩形的长和宽,计算长、宽中较
小值的三倍值与长、宽中的较大值的比值FaceRighteyeOpenScore;
步骤3.4.4:计算FaceLefteyeOpenScore与FaceRighteyeOpenScore的乘积FaceeyeOpenScore,即为所述人脸图像的眼睛状态特征值。
进一步的,步骤3中所述的对人脸图像的嘴巴状态进行评价,包括以下步骤:
步骤3.5.1:通过关键点定位人脸嘴巴内唇部轮廓,获取轮廓的外接矩形;
步骤3.5.2:计算所述外接矩形的两对角线夹角的余弦值FaceMouthcloseScore,即为所述人脸图像的嘴巴状态特征值。
作为一种技术方案,步骤4中所述的各个特征值所占的权重由人工赋予。
综上所述,本发明的有益效果在于,可有效地筛选出质量较高的人脸图像,当图像质量高于一定门限时才会被送到识别系统中进行识别,预防了由于输入图像质量过低引起的系统错误,同时节省了系统识别匹配时间。
【附图说明】
图1本发明方法的流程图
图2人脸关键部位定位图
图3人脸图像左右脸掩膜(二值)图
图4人脸图像脸部灰度图
图5人脸图像左右脸灰度图
图6人脸图像眼睛嘴巴轮廓图
【具体实施方式】
实施例1
如图1所示,基于人脸几何特征的人脸图像质量评价方法,包含如下步骤:
(1)通过深度学习的级联回归网络对标记好的人脸图像进行训练,模型训练完成后,对未标记图像中的人脸进行检测,一旦检测到人脸就会返回人脸各部位关键点,保存在数组 MXFACEINFO[68]中,其中人脸轮廓、眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴部位关键点标记如图2所示。
(2)通过关键点定位获取人脸轮廓掩膜(二值)图像,并通过鼻子关键点拟合成直线,所述直线宽度为1个像素,将人脸图像划分为左脸和右脸两部分,得到人脸图像左右脸轮廓掩膜(二值)图,如图3所示,通过统计左右脸白色像素点的个数作为左右脸的面积,并保存在Face_area[2]数组中,通过计算数组中较小值与较大值的比值FaceFrontScore获得人脸图像的角度特征值,所述角度特征值的范围为0~1,分值越大说明人脸越正。
(3)通过关键点定位获取人脸灰度图像,如图4所示,采用高斯滤波,所述高斯滤波核为3x3、而后进行拉普拉斯变换,所述拉普拉斯滤波核为3x3,获取人脸各部位边缘轮廓图像,通过求取边缘轮廓图像的标准差进行归一化FaceClearScore作为人脸图像的清晰度的特征值,其范围为0~1,分值越大说明人脸越清晰;
(4)在步骤(2)(3)的基础上获取人脸左右脸灰度图,如图5所示,对于灰度图像而言,像素灰度值范围为0~255,统计左脸各灰度值中像素的个数,通过步骤(2)获取了人脸左脸的面积,计算灰度值在25~230之间的像素个数与左脸面积的比值LeftFaceBrightScore,相应的计算右脸灰度值在25~230之间的像素个数与右脸面积的比值RightFaceBrightScore,通过计算LeftFaceBrightScore和RightFaceBrightScore中较小值与较大值的比值 FaceBrightSymmetricScore获得人脸图像的光照对称度特征值,其范围为0~1,分值越大说明人脸关照越对称。
(5)通过关键点定位获取人脸眼睛轮廓,求取左眼轮廓的最小外接矩形,如图6所示,获取该外接矩形的长和宽,计算左眼长宽中的较小值的三倍值与长宽中的较大值的比值 FaceLefteyeOpenScore,同理计算右眼FaceRighteyeOpenScore,求取FaceLefteyeOpenScore与FaceRighteyeOpenScore的乘积FaceeyeOpenScore作为人脸图像的眼睛状态特征值,其范围为 0~1,分值越大说明眼睛睁开的概率越高;
(6)通过关键点定位人脸嘴巴轮廓,并获取嘴巴内唇轮廓的外接矩形,如图5所示,求取该矩形两对角线锐角夹角的余弦值FaceMouthcloseScore作为人脸图像的嘴巴状态特征值,其范围为0~1,分数越大说明闭嘴的概率越高。
(7)根据步骤(2)~(6)所获得的特征值,对人脸图像的角度特征值的权重设置为25,对清晰度特征值的权重设置为15,对光照对称度特征值的权重设置为20,将眼睛状态特征值的权重设置为20,对嘴巴状态特征值的权重设置为20,计算人脸图像的评价总分,公式如下:
Face_TScore=25*FaceFrontScore+15*FaceClearScore+20*FaceBrightSymmetricScore+20*F aceeyeOpenScore+20*FaceMouthcloseScore。

Claims (7)

1.一种基于人脸几何特征的人脸图像质量评价方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:获取人脸图像;
步骤2:通过深度学习的级联回归网络在所述的人脸图像中定位各关键点的位置信息,所述的关键点包括人脸轮廓、眉毛、眼睛、鼻子和嘴巴;
步骤3:根据所述的关键点的位置信息,分别对人脸图像的角度、清晰度、光照对称度、眼睛状态、嘴巴状态进行评价,得到各自的特征值;
步骤4:通过对步骤3所获得的各个特征值所占的权重进行加权计算,最后得到所述的人脸图像的评价总分。
2.如权利要求1所述的一种基于人脸几何特征的人脸图像质量评价方法,其特征在于,步骤3中所述的对人脸图像的角度进行评价,包括以下步骤:
步骤3.1.1:通过关键点定位获取人脸轮廓掩膜(二值)图像;
步骤3.1.2:通过鼻子关键点拟合成直线将人脸图像划分为左脸和右脸两部分;
步骤3.1.3:计算左脸与右脸面积的比值FaceFrontScore,即为所述人脸图像的角度特征值。
3.如权利要求1所述的一种基于人脸几何特征的人脸图像质量评价方法,其特征在于,步骤3中所述的对人脸图像的清晰度进行评价,包括以下步骤:
步骤3.2.1:通过关键点定位获取人脸灰度图像;
步骤3.2.2:采用高斯滤波、拉普拉斯变换获取人脸各部位边缘轮廓图像;
步骤3.2.3:计算所述的边缘轮廓图像的标准差并进行归一化,得到所述人脸图像的清晰度的特征值FaceClearScore。
4.如权利要求1~3所述的一种基于人脸几何特征的人脸图像质量评价方法,其特征在于,步骤3中所述的对人脸图像的光照对称度进行评价,包括以下步骤:
步骤3.3.1:根据步骤3.1.2和步骤3.2.1的获取所述人脸图像的左右脸灰度图像;
步骤3.3.2:分别计算左脸和右脸灰度值在25~230之间的像素所占比例LeftFaceBrightScore和RightFaceBrightScore;
步骤3.3.3:计算LeftFaceBrightScore和RightFaceBrightScore中较小值与较大值之间的比值FaceBrightSymmetricScore,即为所述人脸图像的光照对称度特征值。
5.如权利要求1所述的一种基于人脸几何特征的人脸图像质量评价方法,其特征在于,步骤3中所述的对人脸图像的眼睛状态进行评价,包括以下步骤:
步骤3.4.1:通过关键点定位获取人脸眼睛轮廓;
步骤3.4.2:求取左眼轮廓的最小外接矩形,获取该外接矩形的长和宽,计算长、宽中较小值的三倍值与长、宽中的较大值的比值FaceLefteyeOpenScore;
步骤3.4.3:求取右眼轮廓的最小外接矩形,获取该外接矩形的长和宽,计算长、宽中较小值的三倍值与长、宽中的较大值的比值FaceRighteyeOpenScore;
步骤3.4.4:计算FaceLefteyeOpenScore与FaceRighteyeOpenScore的乘积FaceeyeOpenScore,即为所述人脸图像的眼睛状态特征值。
6.如权利要求1所述的一种基于人脸几何特征的人脸图像质量评价方法,其特征在于,步骤3中所述的对人脸图像的嘴巴状态进行评价,包括以下步骤:
步骤3.5.1:通过关键点定位人脸嘴巴内唇部轮廓,获取轮廓的外接矩形;
步骤3.5.2:计算所述外接矩形的两对角线夹角的余弦值FaceMouthcloseScore,即为所述人脸图像的嘴巴状态特征值。
7.如权利要求1所述的一种基于人脸几何特征的人脸图像质量评价方法,其特征在于,步骤4中所述的各个特征值所占的权重由人工赋予。
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