Алгоритм распознавания лиц на изображении.

Обнаружение лиц по цвету кожи производится обычно в два этапа:

1. Выделение пикселей, близких по цвету к коже;
2. Поиск лиц на изображении с использованием априорного знания о структуре человеческого лица.

Шаг 1. Цветовая сегментация кожи.

Результатом цветовой сегментации кожи должен быть набор областей изображения, близких по цвету к человеческой коже. Цвет, как известно, есть не физическое свойство объекта, а свойство человеческого восприятия, поэтому строгого математического определения понятия ``цвет кожи'' не существует, что представляет собой некоторую трудность при построении систем по автоматического распознавания кожи.

Однако еще в ранних работах по автоматическому обнаружения областей кожи было замечено, что цвет кожи занимает достаточно компактную область в большинстве цветовых пространств, и что даже простым набором неравенств можно отделить область цвета кожи от остального пространства достаточно эффективно.

Другой подход заключается в накоплении набора тренировочных изображений, на каждом из которых вручную выделяются области, относящиеся к коже. Используя этот тренировочный набор можно обучить некоторый алгоритм классификации различать цвет кожи.

Обзор различных методов распознавания кожи можно прочитать в статье [3] и [5].

Результат цветовой сегментации кожи. Светлым показаны пиксели цвета кожи, темным - цвета "не-кожи".

Шаг 2. Обработка результатов цветовой сегментации для обнаружения лица

Результатом цветовой сегментации кожи является информация о степени близости цвета каждого пикселя к цвету кожи. К сожалению, цветовая информация не может дать достаточно данных для устойчивого обнаружения лица. Неизбежные ошибки цветовой сегментации и области, близкие по оттенку к коже, не являющиеся лицами, создают помехи для распознавания. Для повышения устойчивости требуется дополнить набор признаков дополнительными свойствами изображения лица. Наиболее часто встречающиеся признаки, используемые в методах, основанных на цветовой сегментации кожи - это:

• Форма лица
• Наличие признаков характерных черт лица
• Комбинированная классификация
• Шаблон изображения лица

Из перечисленных ограничений ограничения на форму используются чаще других, поскольку эта проверка, с одной стороны, достаточно проста в реализации, а с другой позволяет отмести большое количество областей, с высокой вероятностью не являющихся лицами, значительно уменьшив количество областей изображения, к которым стоит применять более изощренные способы проверки.

В литературе используются, в основном, подходы, которые сначала группируют пиксели с цветом кожи в области путем применения различных алгоритмов обработки изображений (фильтров, операторов, наращивания областей), после чего найденные области проверяются на удовлетворение ограничениям по форме - потенциальными лицами считаются обычно эллиптические области с определенными пропорциями между осями эллипса. Иногда оценивается также ориентация главной оси области, когда ищутся лица, расположенные определенным образом. Наиболее распространенными способами объединения пикселей кожи в потенциальные области лиц являются метод интегральных проекций и метод выделения связных компонент.

Точное описание этих и других методов можно прочитать в статье [4].

Литература

1. V. Vezhnevets "Face and facial feature tracking for natural Human-Computer Interface" Proc. Graphicon - 2002, pp. 86-90, September 16 - September 21, 2002, Nizhny Novgorod, Russia. (.pdf, 514kb, eng)
2. V. Vezhnevets "Method For Localization Of Human Faces In Color-Based Face Detectors And Trackers" In Proc. Third International Conference on Digital Information Processing And Control In Extreme Situations, pp. 51-56, Minsk, Belarus, May 2002. (.pdf, 83kb, eng)
3. Vezhnevets V., Sazonov V., Andreeva A., "A Survey on Pixel-Based Skin Color Detection Techniques". Proc. Graphicon-2003, pp. 85-92, Moscow, Russia, September 2003. (.pdf, 81kb, eng)
4. Выдержка из кандидатской диссертации Вежневца В.П. "Алгоритмы анализа изображения лица человека для построения интерфейса человек-компьютер" (.pdf, 3451kb, рус)
5. Выдержка из дипломной работы Андреевой А.А. "Применение статистических методов в решении задач цветокоррекции и цветовой сегментации кожи на изображении" (.doc, 77kb, рус)

Вернуться к заданию