Задание №8, дополнительное. Обработка и анализ изображений.

Начало: 9 апреля 2005 года.
Конец: 9 мая 2005 года (23:59)

Автор задания:
Вежневец Владимир (vvp @ graphicon.ru)
Дегтярева Анна

Цель задания

Более подробно ознакомиться с алгоритмами computer vision на примере задачи распознавания лиц.

Описание задания

На вход программе подается изображение. Нужно определить, присутствует ли на нем человеческое лицо или несколько лиц, сколько их и где они располагаются. Результатом работы программы должно стать выделенное овалом или прямоугольником лицо (или лица), присутствующие на нем, либо сообщение о том, что лиц на изображении нет. Для достижения цели можно использовать алгоритмы, основанные на цветовой сегментации кожи, описанные ниже.

Например:

Пример выделения лиц на фотографии

Теория

Задача обнаружения лица на изображении (face detection) является необходимым первым шагом, предобработкой процессе для решения задачи анализа изображения лица более высокого уровня - например, идентификации по фотопортрету, распознавания выражения лица. Однако даже сама информация о присутствии и, возможно, количестве лиц на изображении или в кадре видеопотока может быть полезна для таких приложений, как охранные системы и содержательная индексация базы данных изображений или видеофрагментов.

Среди методов обнаружения лица получили широкое распространение методы, использующие цветовую сегментацию областей кожи (выделение областей изображения, цвет которых совпадает с цветом кожи человека). Причина этой популярности состоит в том, что использование цвета кожи как признака для обнаружения лица сочетает в себе несколько важных преимуществ:

• Малая вычислительная сложность и, как следствие, высокая скорость обработки;
• Устойчивость к изменению ориентации и масштаба лица;
• Устойчивость к изменению освещения (за исключением цветного);
• Устойчивость к изменению выражения лица и частичного перекрытия лица другим объектом сцены.

К недостаткам этого метода можно отнести:

• Потенциальная возможность ложного обнаружения предметов с цветом, близким к цвету кожи;
• Зависимость от цветового баланса камеры и цвета освещения.

Вышеперечисленные достоинства обнаружения лиц по цвету делают использование характерного цвета кожи как признака для распознавания весьма привлекательным, даже несмотря на имеющиеся недостатки. Учитывая высокую скорость обработки цветовой информации, процедура обнаружения лиц с помощью цвета кожи часто используется как первый шаг в обнаружении лиц для сужения области поиска лиц на изображении, перед тем как применяется более сложный алгоритм анализа изображения. При таком использовании этого метода относительно высокая вероятность ложного обнаружения не так страшна.

Таким образом, обнаружение лиц по цвету кожи производится обычно в два этапа:

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

Заинтересовавшиеся могут ознакомиться с более подробным описанием алгоритма.

Исходные данные для обработки

Оценка

База считается выполненной, если ваша программа может распознать хотя бы одно лица хотя бы на одном изображении из категории simple.

За выполнение базы дается 5 баллов. Начисление дополнительных баллов будет проводиться на конкурсной основе - чем больше лиц ваша программа сможет распознать, тем больше баллов будет начислено. Дополнительные баллы также можно получить за вывод оси ориентации лица (например, если лицо выводится овалом, овал должен быть повернут так, как ориентировано лицо). Максимальная оценка - 15 баллов.

Оформление

См. Информацию о курсе и FAQ.

Не забудьте положить в архив файл readme.txt. Укажите в нем перечень изображений, на которых ваша программа распознает хотя бы одно лицо, и назовите используемые методы для цветовой сегментации кожи и для локализации лица. Если вы реализовали какой-либо оригинальный метод, опишите его в комментариях.

Выполненную работу присылайте по адресу assign8 @ graphics.cs.msu.su.

Результаты работы

Результаты смотрите в интернете или на стенде около лаборатории. Все вопросы присылать авторам и проверяющим.

Задание выполняется строго индивидуально. За совместную работу или обмен кусками кода ставится -5 баллов всем участникам, если факт командной работы не был указан в readme.txt заданий.

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)