OpenCV实现人脸检测

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OpenCV实现人脸检测

本文介绍最基本的用OpenCV实现人脸检测的方法。

一.人脸检测算法原理

Viola-Jones人脸检测方法
参考文献：Paul Viola, Michael J. Jones. Robust Real-Time Face Detection[J]. International Journal of Computer Vision,2004,57(2):137-154.
该算法的主要贡献有三：
1.提出积分图像（integral image）,从而可以快速计算Haar-like特征。
2.利用Adaboost学习算法进行特征选择和分类器训练，把弱分类器组合成强分类器。
3.采用分类器级联提高效率。

二.OpenCV检测原理

OpenCV中有检测人脸的函数（该函数还可以检测一些其他物体）， 甚至还包含一些预先训练好的物体识别文件。
所以利用这些现成的东西就可以很快做出一个人脸检测的程序。
主要步骤为：
1.加载分类器。
用cvLoad函数读入xml格式的文件。文件在OpenCV安装目录下的“data/haarcascades/”路径下。
/article/1390629.html推荐使用haarcascade_frontalface_atl.xml和haarcascade_frontalface_atl2.xml
2.读入待检测图像。读入图片或者视频。
3.检测人脸。
主要用的函数：

CvSeq* cvHaarDetectObjects( 
const CvArr* image, 
CvHaarClassifierCascade* cascade, 
CvMemStorage* storage, 
double scale_factor CV_DEFAULT(1.1), 
int min_neighbors CV_DEFAULT(3), 
int flags CV_DEFAULT(0), 
CvSize min_size CV_DEFAULT(cvSize(0,0)), 
CvSize max_size CV_DEFAULT(cvSize(0,0)) 
);

函数说明摘自《学习OpenCV》:

CvArr* image是一个灰度图像，如果设置了ROI，将只处理这个区域。

CvHaarClassifierCascade* cascade是前面读入的分类器特征级联。

CvMemStorage* storage 是这个算法的工作缓存。

scale_factor ：算法用不同尺寸的窗口进行扫描，scale_factor是每两个不同大小的窗口之间的尺寸关系。

min_neighbors 控制误检测，因为人脸会被不同位置大小的窗口重复检测到，至少有这么多次检测，我们才认为真的检测到了人脸。

flags有四个可用的数值，它们可以用位或操作结合使用。默认值是CV_HAAR_DO_CANNY_PRUNING，告诉分类器跳过平滑区域。

min_size 指示寻找人脸的最小区域。max_size 显然应该是寻找人脸的最大区域了。。。

4.检测结果表示。
可以画个圈圈或者画个方框表示。

三.代码

#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>

#ifdef _EiC 
#define WIN32 
#endif

static CvMemStorage* storage = 0; 
static CvHaarClassifierCascade* cascade = 0;

void detect_and_draw( IplImage* image );

const char* cascade_name = "haarcascade_frontalface_alt2.xml";  /* "haarcascade_profileface.xml";*/
int main( int argc, char** argv ) 
{ 
    //cascade_name = "haarcascade_frontalface_alt2.xml"; 
    cascade = (CvHaarClassifierCascade*)cvLoad( cascade_name, 0, 0, 0 ); 
  
    if( !cascade ) 
    { 
        fprintf( stderr, "ERROR: Could not load classifier cascade\n" ); 
        return -1; 
    } 
    storage = cvCreateMemStorage(0); 
    cvNamedWindow( "result", 1 ); 
     
    const char* filename = "suky.bmp"; 
    IplImage* image = cvLoadImage( filename, 1 );

    if( image ) 
    { 
        detect_and_draw( image ); 
        cvWaitKey(0); 
        cvReleaseImage( &image );   
    }

    cvDestroyWindow("result"); 
  
    return 0; 
}

void detect_and_draw(IplImage* img ) 
{ 
    double scale=1.2; 
    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}} 
    };//Just some pretty colors to draw with

    //Image Preparation 
    IplImage* gray = cvCreateImage(cvSize(img->width,img->height),8,1); 
    IplImage* 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); //直方图均衡

    //Detect objects if any 

    cvClearMemStorage(storage); 
    double t = (double)cvGetTickCount(); 
    CvSeq* objects = cvHaarDetectObjects(small_img, cascade, storage,  //核心代码
		1.1, 2,0 /*CV_HAAR_DO_CANNY_PRUNING*/, cvSize(30,30));

    t = (double)cvGetTickCount() - t; 
    printf( "detection time = %gms\n", t/((double)cvGetTickFrequency()*1000.) );

    //Loop through found objects and draw boxes around them 
    for(int i=0;i<(objects? objects->total:0);++i) 
    { 
        CvRect* r=(CvRect*)cvGetSeqElem(objects,i); 
		/*
		CVAPI(void)  cvRectangle( CvArr* img, CvPoint pt1, CvPoint pt2,
                          CvScalar color, int thickness CV_DEFAULT(1),
                          int line_type CV_DEFAULT(8),
                          int shift CV_DEFAULT(0));
		*/
        cvRectangle(img, cvPoint(r->x*scale,r->y*scale), cvPoint((r->x+r->width)*scale,(r->y+r->height)*scale), colors[i%8],2); 
    }
	
    //for( int j = 0; j < (objects? objects->total : 0); i++ ) 
    //{ 
    //  CvRect* r = (CvRect*)cvGetSeqElem( objects, i ); 
    //  CvPoint center; 
    //  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, colors[j%8], 3, 8, 0 ); 
    // }

    cvShowImage( "result", img ); 
    cvReleaseImage(&gray); 
    cvReleaseImage(&small_img); 
}

四.结果及一些说明

运行结果如下图：




需要说明的几点:
1.图像和.xml文件要放在该程序的bin目录下（.sln所在的目录）。
2.《学习OpenCV》里面就是用矩形表示，但是书里面的代码不太对，原因是忽略了缩放因子，即void detect_and_draw(IplImage* img )里面的double scale=1.2;
这个缩放因子的作用是：拿到一个图像，首先将它缩放（scale=1.2即变为一个小图像），然后在缩放后的小图像上检测人脸，这样会比较快。

最基本的就这么多吧。

注：本文所用OpenCV版本为1.0