OpenCV实现人脸检测

OpenCV实现人脸检测(转载)

 原文链接：https://www.cnblogs.com/mengdd/archive/2012/08/01/2619043.html

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。

http://blog.csdn.net/yang_xian521/article/details/6973667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_alt.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 = "Lena.jpg";
    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,
                                                                        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);
        cvRectangle(img, cvPoint(r->x*scale,r->y*scale), cvPoint((r->x+r->width)*scale,(r->y+r->height)*scale), colors[i%8]);
    }
    for( int i = 0; i < (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[i%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。