對(duì)人臉檢測(cè)的研究最初可以追溯到 20 世紀(jì) 70 年代,早期的研究主要致力于模板匹配,、子空間方法,,變形模板匹配等。近期人臉檢測(cè)的研究主要集中在基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)方法,,如統(tǒng)計(jì)模型方法,,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)方法,統(tǒng)計(jì)知識(shí)理論和支持向量機(jī)方法,,基于馬爾可夫隨機(jī)域的方法,,以及基于膚色的人臉檢測(cè),。目前在實(shí)際中應(yīng)用的人臉檢測(cè)方法多為基于 Adaboost 學(xué)習(xí)算法的方法,。 Viola人臉檢測(cè)方法是一種基于積分圖、 級(jí)聯(lián)檢測(cè)器和AdaBoost 算法的方法,方法框架可以分為以下三大部分: 第一部分,,使用Harr-like特征表示人臉,,使用“ 積分圖”實(shí)現(xiàn)特征數(shù)值的快速計(jì)算; 第二部分, 使用Adaboost算法挑選出一些最能代表人臉的矩形特征( 弱分類器),,按照加權(quán)投票的方式將弱分類器構(gòu)造為一個(gè)強(qiáng)分類器; 第三部分,, 將訓(xùn)練得到的若干強(qiáng)分類器串聯(lián)組成一個(gè)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的層疊分類器,級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)能有效地提高分類器的檢測(cè)速度,。 Adaboost 算法是一種用來(lái)分類的方法,,它的基本原理就是“三個(gè)臭皮匠,頂個(gè)諸葛亮”,。它把一些比較弱的分類方法合在一起,,組合出新的很強(qiáng)的分類方法。 例如下圖中 需要用一些線段把紅色的球與深藍(lán)色的球分開(kāi),,然而如果僅僅畫一條線的話,,是分不開(kāi)的。
使用Adaboost算法來(lái)進(jìn)行劃分的話,,先畫出一條錯(cuò)誤率最小的線段如圖 1 ,,但是左下腳的深藍(lán)色球被錯(cuò)誤劃分到紅色區(qū)域,因此加重被錯(cuò)誤球的權(quán)重,,再下一次劃分時(shí),,將更加考慮那些權(quán)重大的球,如 c 所示,,最終得到了一個(gè)準(zhǔn)確的劃分,,如下圖所示。 人臉檢測(cè)的目的就是從圖片中找出所有包含人臉的子窗口,,將人臉的子窗口與非人臉的子窗口分開(kāi),。 大致步驟如下: (1)在一個(gè) 20*20 的圖片提取一些簡(jiǎn)單的特征(稱為Harr特征),如下圖所示,。 它的計(jì)算方法就是將白色區(qū)域內(nèi)的像素和減去黑色區(qū)域,,因此在人臉與非人臉圖片的相同位置上,值的大小是不一樣的,,這些特征可以用來(lái)區(qū)分人臉和分人臉,。 (2)目前 的方法是使用數(shù)千張切割好的人臉圖片,和上萬(wàn)張背景圖片作為訓(xùn)練樣本,。訓(xùn)練圖片一般歸一化到 20*20 的大小,。在這樣大小的圖片中,可供使用的 haar 特征數(shù)在 1 萬(wàn)個(gè)左右,,然后通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法 —adaboost 算法挑選數(shù)千個(gè)有效的 haar 特征來(lái)組成人臉檢測(cè)器,。 (3)學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練出一個(gè)人臉檢測(cè)器后,,便可以在各個(gè)場(chǎng)合使用了。使用時(shí),,將圖像按比例依次縮放,,然后在縮放后的圖片的 20*20 的子窗口依次判別是人臉還是非人臉。 人臉檢測(cè)的流程 人臉檢測(cè)在實(shí)際中主要用于人臉識(shí)別的預(yù)處理,,即在圖像中準(zhǔn)確標(biāo)定出人臉的位置和大小,。 目前人臉檢測(cè)技術(shù)在門禁系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)中已得到了很好的應(yīng)用,。另外,,目前的筆記本電腦中也陸續(xù)開(kāi)始使用人臉識(shí)別技術(shù)作為計(jì)算機(jī)登錄的憑證。近年來(lái),,在數(shù)碼相機(jī)和手機(jī)中也集成了人臉檢測(cè)算法,,作為一個(gè)新的功能提供用戶使用。在這些應(yīng)用中,,人臉檢測(cè)都是發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,。 |
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