基于openCV实现人脸检测

openCV的人脸识别主要通过Haar分类器实现,当然,这是在已有训练数据的基础上。openCV安装在 opencv/opencv/sources/data/haarcascades_cuda(或haarcascades)中存在预先训练好的物体检测器(xml格式),包括正脸、侧脸、眼睛、微笑、上半身、下半身、全身等。

openCV的的Haar分类器是一个监督分类器,首先对图像进行直方图均衡化并归一化到同样大小,然后标记里面是否包含要监测的物体。它首先由Paul
Viola和Michael Jones设计,称为Viola Jones检测器。Viola Jones分类器在级联的每个节点中使用AdaBoost来学习一个高检测率低拒绝率的多层树分类器。它使用了以下一些新的特征

1. 使用类Haar输入特征:对矩形图像区域的和或者差进行阈值化。

2. 积分图像技术加速了矩形区域的45°旋转的值的计算,用来加速类Haar输入特征的计算。

3. 使用统计boosting来创建两类问题(人脸和非人脸)的分类器节点(高通过率,低拒绝率)

4. 把弱分类器节点组成筛选式级联。即,第一组分类器最优,能通过包含物体的图像区域,同时允许一些不包含物体通过的图像通过;第二组分
类器次优分类器,也是有较低的拒绝率;以此类推。也就是说,对于每个boosting分类器,只要有人脸都能检测到,同时拒绝一小部分非人脸,
并将其传给下一个分类器,是为低拒绝率。以此类推,最后一个分类器将几乎所有的非人脸都拒绝掉,只剩下人脸区域。只要图像区域通过了整
个级联,则认为里面有物体。

此技术虽然适用于人脸检测,但不限于人脸检测,还可用于其他物体的检测,如汽车、飞机等的正面、侧面、后面检测。在检测时,先导入训练好的参数文件,其中haarcascade_frontalface_alt2.xml对正面脸的识别效果较好,haarcascade_profileface.xml对侧脸的检测效果较好。当然,如果要达到更高的分类精度,可以收集更多的数据进行训练,这是后话。

以下代码基本实现了正脸、眼睛、微笑、侧脸的识别,若要添加其他功能,可以自行调整。

// faceDetector.h
// This is just the face, eye, smile, profile detector from OpenCV's samples/c directory
//
/* *************** License:**************************
   Jul. 18, 2016
   Author: Liuph
   Right to use this code in any way you want without warranty, support or any guarantee of it working.   

   OTHER OPENCV SITES:
   * The source code is on sourceforge at:
     http://sourceforge.net/projects/opencvlibrary/
   * The OpenCV wiki page (As of Oct 1, 2008 this is down for changing over servers, but should come back):
     http://opencvlibrary.sourceforge.net/
   * An active user group is at:
     http://tech.groups.yahoo.com/group/OpenCV/
   * The minutes of weekly OpenCV development meetings are at:
     http://pr.willowgarage.com/wiki/OpenCV
   ************************************************** */

#include "cv.h"
#include "highgui.h"

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <math.h>
#include <float.h>
#include <limits.h>
#include <time.h>
#include <ctype.h>
#include <iostream>
using namespace std;

static CvMemStorage* storage = 0;
static CvHaarClassifierCascade* cascade = 0;
static CvHaarClassifierCascade* nested_cascade = 0;
static CvHaarClassifierCascade* smile_cascade = 0;
static CvHaarClassifierCascade* profile = 0;
int use_nested_cascade = 0;

void detect_and_draw( IplImage* image );

/* The path that stores the trained parameter files.
   After openCv is installed, the file path is
   "opencv/opencv/sources/data/haarcascades_cuda" or "opencv/opencv/sources/data/haarcascades" */
const char* cascade_name =
    "../faceDetect/haarcascade_frontalface_alt2.xml";
const char* nested_cascade_name =
    "../faceDetect/haarcascade_eye_tree_eyeglasses.xml";
const char* smile_cascade_name =
	"../faceDetect/haarcascade_smile.xml";
const char* profile_name =
	"../faceDetect/haarcascade_profileface.xml";
double scale = 1;

int faceDetector(const char* imageName, int nNested, int nSmile, int nProfile)
{
    CvCapture* capture = 0;
    IplImage *frame, *frame_copy = 0;
    IplImage *image = 0;
    const char* scale_opt = "--scale=";
    int scale_opt_len = (int)strlen(scale_opt);
    const char* cascade_opt = "--cascade=";
    int cascade_opt_len = (int)strlen(cascade_opt);
    const char* nested_cascade_opt = "--nested-cascade";
    int nested_cascade_opt_len = (int)strlen(nested_cascade_opt);
	const char* smile_cascade_opt = "--smile-cascade";
	int smile_cascade_opt_len = (int)strlen(smile_cascade_opt);
	const char* profile_opt = "--profile";
	int profile_opt_len = (int)strlen(profile_opt);
    int i;
    const char* input_name = 0;

	int opt_num = 7;
	char** opts = new char*[7];
	opts[0] = "compile_opencv.exe";
	opts[1] = "--scale=1";
	opts[2] = "--cascade=1";
	if (nNested == 1)
		opts[3] = "--nested-cascade=1";
	else
		opts[3] = "--nested-cascade=0";
	if (nSmile == 1)
		opts[4] = "--smile-cascade=1";
	else
		opts[4] = "--smile-cascade=0";
	if (nProfile == 1)
		opts[5] = "--profile=1";
	else
		opts[5] = "--profile=0";
	opts[6] = (char*)imageName;

    for( i = 1; i < opt_num; i++ )
    {
        if( strncmp( opts[i], cascade_opt, cascade_opt_len) == 0)
        {
			cout<<"cascade: "<<cascade_name<<endl;
		}
        else if( strncmp( opts[i], nested_cascade_opt, nested_cascade_opt_len ) == 0)
        {
            if( opts[i][nested_cascade_opt_len + 1] == '1')
			{
				cout<<"nested: "<<nested_cascade_name<<endl;
				nested_cascade = (CvHaarClassifierCascade*)cvLoad( nested_cascade_name, 0, 0, 0 );
			}
            if( !nested_cascade )
                fprintf( stderr, "WARNING: Could not load classifier cascade for nested objects\n" );
        }
        else if( strncmp( opts[i], scale_opt, scale_opt_len ) == 0 )
        {
			cout<< "scale: "<< scale<<endl;
            if( !sscanf( opts[i] + scale_opt_len, "%lf", &scale ) || scale < 1 )
                scale = 1;
        }
		else if (strncmp( opts[i], smile_cascade_opt, smile_cascade_opt_len ) == 0)
		{
			if( opts[i][smile_cascade_opt_len + 1] == '1')
			{
				cout<<"smile: "<<smile_cascade_name<<endl;
				smile_cascade = (CvHaarClassifierCascade*)cvLoad( smile_cascade_name, 0, 0, 0 );
			}
			if( !smile_cascade )
				fprintf( stderr, "WARNING: Could not load classifier cascade for smile objects\n" );
		}
		else if (strncmp( opts[i], profile_opt, profile_opt_len ) == 0)
		{
			if( opts[i][profile_opt_len + 1] == '1')
			{
				cout<<"profile: "<<profile_name<<endl;
				profile = (CvHaarClassifierCascade*)cvLoad( profile_name, 0, 0, 0 );
			}
			if( !profile )
				fprintf( stderr, "WARNING: Could not load classifier cascade for profile objects\n" );
		}
        else if( opts[i][0] == '-' )
        {
            fprintf( stderr, "WARNING: Unknown option %s\n", opts[i] );
        }
        else
		{
            input_name = imageName;
			printf("input_name: %s\n", imageName);
		}
    }

    cascade = (CvHaarClassifierCascade*)cvLoad( cascade_name, 0, 0, 0 );

    if( !cascade )
    {
        fprintf( stderr, "ERROR: Could not load classifier cascade\n" );
        fprintf( stderr,
        "Usage: facedetect [--cascade=\"<cascade_path>\"]\n"
        "   [--nested-cascade[=\"nested_cascade_path\"]]\n"
        "   [--scale[=<image scale>\n"
        "   [filename|camera_index]\n" );
        return -1;
    }
    storage = cvCreateMemStorage(0);

    if( !input_name || (isdigit(input_name[0]) && input_name[1] == '\0') )
        capture = cvCaptureFromCAM( !input_name ? 0 : input_name[0] - '0' );
    else if( input_name )
    {
        image = cvLoadImage( input_name, 1 );
        if( !image )
            capture = cvCaptureFromAVI( input_name );
    }
    else
        image = cvLoadImage( "../lena.jpg", 1 );

    cvNamedWindow( "result", 1 );

    if( capture )
    {
        for(;;)
        {
            if( !cvGrabFrame( capture ))
                break;
            frame = cvRetrieveFrame( capture );
            if( !frame )
                break;
            if( !frame_copy )
                frame_copy = cvCreateImage( cvSize(frame->width,frame->height),
                                            IPL_DEPTH_8U, frame->nChannels );
            if( frame->origin == IPL_ORIGIN_TL )
                cvCopy( frame, frame_copy, 0 );
            else
                cvFlip( frame, frame_copy, 0 );

            detect_and_draw( frame_copy );

            if( cvWaitKey( 10 ) >= 0 )
                goto _cleanup_;
        }

        cvWaitKey(0);
_cleanup_:
        cvReleaseImage( &frame_copy );
        cvReleaseCapture( &capture );
    }
    else
    {
        if( image )
        {
            detect_and_draw( image );
            cvWaitKey(0);
            cvReleaseImage( &image );
        }
        else if( input_name )
        {
            /* assume it is a text file containing the
               list of the image filenames to be processed - one per line */
            FILE* f = fopen( input_name, "rt" );
            if( f )
            {
                char buf[1000+1];
                while( fgets( buf, 1000, f ) )
                {
                    int len = (int)strlen(buf), c;
                    while( len > 0 && isspace(buf[len-1]) )
                        len--;
                    buf[len] = '\0';
                    printf( "file %s\n", buf );
                    image = cvLoadImage( buf, 1 );
                    if( image )
                    {
                        detect_and_draw( image );
                        c = cvWaitKey(0);
                        if( c == 27 || c == 'q' || c == 'Q' )
                            break;
                        cvReleaseImage( &image );
                    }
                }
                fclose(f);
            }
        }
    }

    cvDestroyWindow("result");

    return 0;
}

void detect_and_draw( IplImage* img )
{
    static CvScalar colors[] =
    {
        {{0,0,255}},
        {{0,128,255}},
        {{0,255,255}},
        {{0,255,0}},
        {{255,128,0}},
        {{255,255,0}},
        {{255,0,0}},
        {{255,0,255}}
    };

    IplImage *gray, *small_img;
    int i, j;

    gray = cvCreateImage( cvSize(img->width,img->height), 8, 1 );
    small_img = cvCreateImage( cvSize( cvRound (img->width/scale),
                         cvRound (img->height/scale)), 8, 1 );

    cvCvtColor( img, gray, CV_BGR2GRAY );
    cvResize( gray, small_img, CV_INTER_LINEAR );
    cvEqualizeHist( small_img, small_img );
    cvClearMemStorage( storage );

    if( cascade )
    {
        double t = (double)cvGetTickCount();
        CvSeq* faces = cvHaarDetectObjects( small_img, cascade, storage,
                                            1.1, 2, 0
                                            //|CV_HAAR_FIND_BIGGEST_OBJECT
                                            //|CV_HAAR_DO_ROUGH_SEARCH
                                            |CV_HAAR_DO_CANNY_PRUNING
                                            //|CV_HAAR_SCALE_IMAGE
                                            ,
                                            cvSize(30, 30) );
        t = (double)cvGetTickCount() - t;
        printf( "faces detection time = %gms\n", t/((double)cvGetTickFrequency()*1000.) );
        for( i = 0; i < (faces ? faces->total : 0); i++ )
        {
            CvRect* r = (CvRect*)cvGetSeqElem( faces, i );
            CvMat small_img_roi;
            CvSeq* nested_objects;
			CvSeq* smile_objects;
            CvPoint center;
            CvScalar color = colors[i%8];
            int radius;
            center.x = cvRound((r->x + r->width*0.5)*scale);
            center.y = cvRound((r->y + r->height*0.5)*scale);
            radius = cvRound((r->width + r->height)*0.25*scale);
            cvCircle( img, center, radius, color, 3, 8, 0 );

			//eye
            if( nested_cascade != 0)
            {
				cvGetSubRect( small_img, &small_img_roi, *r );
				nested_objects = cvHaarDetectObjects( &small_img_roi, nested_cascade, storage,
					1.1, 2, 0
					//|CV_HAAR_FIND_BIGGEST_OBJECT
					//|CV_HAAR_DO_ROUGH_SEARCH
					//|CV_HAAR_DO_CANNY_PRUNING
					//|CV_HAAR_SCALE_IMAGE
					,
					cvSize(0, 0) );
				for( j = 0; j < (nested_objects ? nested_objects->total : 0); j++ )
				{
					CvRect* nr = (CvRect*)cvGetSeqElem( nested_objects, j );
					center.x = cvRound((r->x + nr->x + nr->width*0.5)*scale);
					center.y = cvRound((r->y + nr->y + nr->height*0.5)*scale);
					radius = cvRound((nr->width + nr->height)*0.25*scale);
					cvCircle( img, center, radius, color, 3, 8, 0 );
				}
			}
			//smile
			if (smile_cascade != 0)
			{
				cvGetSubRect( small_img, &small_img_roi, *r );
				smile_objects = cvHaarDetectObjects( &small_img_roi, smile_cascade, storage,
					1.1, 2, 0
					//|CV_HAAR_FIND_BIGGEST_OBJECT
					//|CV_HAAR_DO_ROUGH_SEARCH
					//|CV_HAAR_DO_CANNY_PRUNING
					//|CV_HAAR_SCALE_IMAGE
					,
					cvSize(0, 0) );
				for( j = 0; j < (smile_objects ? smile_objects->total : 0); j++ )
				{
					CvRect* nr = (CvRect*)cvGetSeqElem( smile_objects, j );
					center.x = cvRound((r->x + nr->x + nr->width*0.5)*scale);
					center.y = cvRound((r->y + nr->y + nr->height*0.5)*scale);
					radius = cvRound((nr->width + nr->height)*0.25*scale);
					cvCircle( img, center, radius, color, 3, 8, 0 );
				}
			}
        }
    }

	if( profile )
	{
		double t = (double)cvGetTickCount();
		CvSeq* faces = cvHaarDetectObjects( small_img, profile, storage,
			1.1, 2, 0
			//|CV_HAAR_FIND_BIGGEST_OBJECT
			//|CV_HAAR_DO_ROUGH_SEARCH
			|CV_HAAR_DO_CANNY_PRUNING
			//|CV_HAAR_SCALE_IMAGE
			,
			cvSize(30, 30) );
		t = (double)cvGetTickCount() - t;
		printf( "profile faces detection time = %gms\n", t/((double)cvGetTickFrequency()*1000.) );
		for( i = 0; i < (faces ? faces->total : 0); i++ )
		{
			CvRect* r = (CvRect*)cvGetSeqElem( faces, i );
			CvMat small_img_roi;
			CvSeq* nested_objects;
			CvSeq* smile_objects;
			CvPoint center;
			CvScalar color = colors[(7-i)%8];
			int radius;
			center.x = cvRound((r->x + r->width*0.5)*scale);
			center.y = cvRound((r->y + r->height*0.5)*scale);
			radius = cvRound((r->width + r->height)*0.25*scale);
			cvCircle( img, center, radius, color, 3, 8, 0 );

			//eye
			if( nested_cascade != 0)
			{
				cvGetSubRect( small_img, &small_img_roi, *r );
				nested_objects = cvHaarDetectObjects( &small_img_roi, nested_cascade, storage,
					1.1, 2, 0
					//|CV_HAAR_FIND_BIGGEST_OBJECT
					//|CV_HAAR_DO_ROUGH_SEARCH
					//|CV_HAAR_DO_CANNY_PRUNING
					//|CV_HAAR_SCALE_IMAGE
					,
					cvSize(0, 0) );
				for( j = 0; j < (nested_objects ? nested_objects->total : 0); j++ )
				{
					CvRect* nr = (CvRect*)cvGetSeqElem( nested_objects, j );
					center.x = cvRound((r->x + nr->x + nr->width*0.5)*scale);
					center.y = cvRound((r->y + nr->y + nr->height*0.5)*scale);
					radius = cvRound((nr->width + nr->height)*0.25*scale);
					cvCircle( img, center, radius, color, 3, 8, 0 );
				}
			}
			//smile
			if (smile_cascade != 0)
			{
				cvGetSubRect( small_img, &small_img_roi, *r );
				smile_objects = cvHaarDetectObjects( &small_img_roi, smile_cascade, storage,
					1.1, 2, 0
					//|CV_HAAR_FIND_BIGGEST_OBJECT
					//|CV_HAAR_DO_ROUGH_SEARCH
					//|CV_HAAR_DO_CANNY_PRUNING
					//|CV_HAAR_SCALE_IMAGE
					,
					cvSize(0, 0) );
				for( j = 0; j < (smile_objects ? smile_objects->total : 0); j++ )
				{
					CvRect* nr = (CvRect*)cvGetSeqElem( smile_objects, j );
					center.x = cvRound((r->x + nr->x + nr->width*0.5)*scale);
					center.y = cvRound((r->y + nr->y + nr->height*0.5)*scale);
					radius = cvRound((nr->width + nr->height)*0.25*scale);
					cvCircle( img, center, radius, color, 3, 8, 0 );
				}
			}
		}
	}

    cvShowImage( "result", img );
    cvReleaseImage( &gray );
    cvReleaseImage( &small_img );
}
//main.cpp
//openCV配置
//附加包含目录: include, include/opencv, include/opencv2
//附加库目录: lib
//附加依赖项: debug:-->  opencv_calib3d243d.lib;...;
//			release:--> opencv_calib3d243.lib;...;

#include<string>
#include <opencv2\opencv.hpp>

#include "CV2_compile.h"
#include "CV_compile.h"

#include "face_detector.h"

using namespace cv;
using namespace std;

int main(int argc, char** argv)
{
	const char* imagename = "../lena.jpg";
	faceDetector(imagename,1,0,0);

	return 0;
}

调整主函数中faceDetect(const char* imageName, int nNested, int nSmile, int nProfile)函数中的参数,分别表示图像文件名,是否检测眼睛,是否检测微笑,是否检测侧脸。以检测正脸、眼睛为例:

再来看一张合影。

===========================================================================================

华丽丽的分割线

===========================================================================================

如果对分类器的参数不满意,或者说想识别其他的物体例如车、人、飞机、苹果等等等等,只需要选择适当的样本训练,获取该物体的各个方面的参数,训练过程可以通过openCV的haartraining实现(参考haartraining参考文档,opencv/apps/traincascade),主要包括个步骤:

1. 收集打算学习的物体数据集(如正面人脸图,侧面汽车图等, 1000~10000个正样本为宜),把它们存储在一个或多个目录下面。

2. 使用createsamples来建立正样本的向量输出文件,通过这个文件可以重复训练过程,使用同一个向量输出文件尝试各种参数。

3. 获取负样本,即不包含该物体的图像。

4. 训练。命令行实现。

后更。

时间: 2024-10-10 16:29:05

基于openCV实现人脸检测的相关文章

基于opencv的人脸检测的web应用

参考资料 https://github.com/bsdnoobz/web-based-face-detect http://opencv-code.com/projects/web-based-interface-for-face-detection-with-opencv/ http://www.cnblogs.com/findingsea/archive/2012/03/31/2427833.html 流程如下图 背景知识 php调用exe的返回 <html> <body> &

基于OpenCv的人脸检测、识别系统学习制作笔记之一

基于OpenCv从视频到摄像头的人脸检测 在OpenCv中读取视频文件和读取摄像头的的视频流然后在放在一个窗口中显示结果其实是类似的一个实现过程. 先创建一个指向CvCapture结构的指针 CvCapture *capture; 再用两个函数就可以分别获取到视频文件或者摄像头的一些状态信息,然后把这些信息放进去之前指向的结构体 视频文件 capture = cvCreateCameraCapture(0); 打开摄像头 capture = cvCreateFileCapture(argv[1]

基于Opencv的人脸检测及识别

一.实验目的:我这里完成的是,将8张人脸图片(4组,每组两张)存入库中,选取1张图片,程序识别出与其匹配的另一张. 这里介绍分三个步骤完成该工作,①程序读取摄像头.拍照 ②程序从电脑文档中读取图片   ③检测人脸,并用红框框出人脸 ④使用感知哈希算法匹配最相似的图片 二.实验环境: Win 7(x64).visual studio 2010.openCV-2.4.3 使用语言:C++ 三.实验准备:①安装好vs2010,本文不予介绍.   ②配置opencv : 1'进入官网下载http://o

基于OpenCv的人脸检测、识别系统学习制作笔记之三

1.在windows下编写人脸检测.识别系统.目前已完成:可利用摄像头提取图像,并将人脸检测出来,未进行识别. 2.在linux下进行编译在windows环境下已经能运行的代码. 为此进行了linux系统下OpenCv的安装. 在linux中安装OpenCv遇到了很多问题,已经解决,但是花费了不少时间.目前:可以在linux下编译OpenCv项目,但是运行生成的程序时出现问题.初步认定为采用了虚拟机而导致运行内存不足,程序直接崩溃,将继续解决这个问题. 花费较多时间安装OpenCv是有必要的,为

基于 OpenCV 的人脸识别

基于 OpenCV 的人脸识别 一点背景知识 OpenCV 是一个开源的计算机视觉和机器学习库.它包含成千上万优化过的算法,为各种计算机视觉应用提供了一个通用工具包.根据这个项目的关于页面,OpenCV 已被广泛运用在各种项目上,从谷歌街景的图片拼接,到交互艺术展览的技术实现中,都有 OpenCV 的身影. OpenCV 起始于 1999 年 Intel 的一个内部研究项目.从那时起,它的开发就一直很活跃.进化到现在,它已支持如 OpenCL 和 OpenGL 的多种现代技术,也支持如 iOS

C++开发人脸性别识别教程(4)——OpenCv的人脸检测函数

这个项目主要包含三部分:人脸检测.特征提取.性别分类: 这篇博客中我们重点介绍OpenCv的人脸检测函数.这篇博客我们先不提MFC,而是在win32控制台下编写一段人脸检测的程序. 一.开启摄像头 我们先讲解如何通过摄像头来采集图像,这听起来更有实际意义. 1.新建工程并配置OpenCv(注意工程类型选择win32控制台应用程序): 2.包含头文件 OpenCv2.x版本包含头文件非常方便,一句话搞定: #include <opencv2\opencv.hpp> using namespace

OpenCV&amp;Qt学习之四——OpenCV 实现人脸检测与相关知识整理

开发配置 OpenCV的例程中已经带有了人脸检测的例程,位置在:OpenCV\samples\facedetect.cpp文件,OpenCV的安装与这个例子的测试可以参考我之前的博文Linux 下编译安装OpenCV. 网上能够找到关于OpenCV人脸检测的例子也比较多,大多也都是基于这个例程来更改,只是多数使用的是OpenCV 1.0的版本,而OpenCV2.0以后由于模块结构的更改,很多人并没有将例程运行起来.如果是新版的OpenCV跑旧的例程,编译运行出错的话,需要确保: #include

SmileyFace——基于OpenCV的人脸人眼检测、面部识别程序

项目地址 https://github.com/guoyaohua/SmileyFace 开发环境 Visual Studio 2010 MFC + OpenCV 功能描述 静态图像人脸检测 视频人脸追踪检测 摄像头人脸检测 人脸切割显示 实时面部识别 样本自动采集 基于面部识别的程序锁 系统框图 人脸检测 人脸识别 系统截图 本程序以用户体验为中心,界面简洁.明了.易于操作.即使第一次使用该应用,也可以流利的操作. 1.主界面 2.人脸检测效果图--标准正脸 3.人脸检测效果图--人脸集 4.

基于python+opencv的人脸检测+

人脸检测分为两种:一种是基于知识的,一种是基于深度学习的.深度不会学习 人脸识别属于目标检测,主要涉及两个方面: ①先对检测的物体进行概率统计,从而知道待检测对象的一些特征,建立其目标的检测模型 ②用得到的模型来匹配输入的图像,如果有匹配则则输出匹配的区域,否则什么也不做. 我们看到的图片和计算机不一样,计算机看到的是一串串数字矩阵,图片由多个像素组成,拿我们熟悉的RGB图像来说,每个像素又有红绿蓝三个通道,假如每个像素的单个通道由uint8类型字符组成,那么三通道的像素便会有24位,这是我们常