2000017359

信息技术
啄一-'U I U
N U ．2．I C h i n a N e w Tec h no l og i es a n d
Produel 、嗣囵囫翟：互圃●■■誓■U 篮—U ‘刈嵋工■一种基于肤色的人脸检测方法
袭杨瑕’
(1、武警工程学院研究生管理大队。

陕西西安710086
吴薇2
2、武警工程学院通信工程系，陕西西安710086)
摘要：本文首先在色彩空间的知识基础上建立肤色模型，然后进行相似度计算、平滑滤波和二值化分割。

随后利用人脸的几何特征
对这些可能的人脸区域进行分析，根据面积、长宽比等几何判定规则进行筛选．最后得到候选人脸区域。

关键词：人脸检测；肤色；相似度；二值化；筛选
引言
人脸检测是指：在输入图像中确定是否有人脸存在，如果，f f i A l l 确定其位置、大小、位姿的过程。

人脸检测问题的提出源于人脸识别．人脸识别的第一步就足要从图像中检测并定位l 叶J 人脸的位置。

随着模式识别技术的发展以及自动化程度的提高，人脸检测开始作为—个独立的领域进行研究。

人脸检测方法主要有基于几何特征的方法、基于肤色模型的方法和基于统计理论的方法。

本文将主要介绍一种基于肤色的人脸检测算法。

1色彩空间的选择
为了对肤色进行分割，把人脸区域从背景中分离m 来．需要使用适合不同光照条件下的可靠的肤色模型。

研究显示：尽管不同种族、不同年龄、不同性别的人的肤色看上去不同．但这种不同主要集中在亮度上，在去除亮度的色彩空间翟，不同人的肤色分布具有聚类性。

本文中的肤色模型就足在这样的色彩空间里建立的。

通常所用的表现彩色|冬|像的方法是R G B ．但是在这里，R G B 空间不再适合用来作为肤色模型的色度空间。

阏为在R G B 图中，(r ．g'b)这{个分蛩不但代表着罔像的色彩分布，而且还表示着图像的亮度(图像中每个像素的亮度等1二其R G B 三个分量之和)．而亮度是—个非常不稳定的参量．它很容易受到周闱环境的影响而导致分离肤色Ⅸ域的失败。

因此采用把亮度分离的色度空间能够减小亮度的影响。

Y C bC r 色彩空间中的肤色分布聚集在色度空间中一个较小的区域中，它具有以下几个优点：(1)具有与人类视觉感知过程相类似的构成原理。

(2)YC bC r 色彩空J ．日J 格式广泛地应用存电视显示等领域中．也是许多视频编码，如M PEG J PEG 等标准中普遍采用的颜色表示格式。

(3)Y C bC r 色彩夺间格式具有与H S I 等其它一些色彩空删格式相类似的将色彩中的亮度分
量分离f l j 来的优点。

因此，本文最终选择了Y C bcr 色彩空间进
行肤色建模。

2肤色的相似度计算依据人脸肤色存Y C bC r 空间的概率分布特性，建立—个高斯肤色模型，其慨率密度函数
用式(1)表示：
P(x ／sl 幽)：I ／2w |c6exp{一05(x 一，帕r c 。

-(x —m)}(1)
其中C 为协方差矩阵
一
l Ⅳ
Cr 。

亩若G
瓦=万1若1；G
m =(c ，．G )
(2)
在前面建屯的肤色模型的基础上，通过肤
色相似度计算公式：
P(G 。

G )=exp{一o ．5(x-m )7C -1“一m ))(3)可以计算单个像素的肤色相似度值，并且很容易IU)；J 整幅网像的最大肤色相似度值。

每一点像索的肤色卡H 似度值除以最大肤色相似度值，作为该像素点的灰度值，从而得到肤色相似
度。

3图像的二值化分割
二值图像足指图像中的每个像素只取两个离散的值之一(如0。

1)。

用数学公式表示为：
f(x ，”={。

0
(4)
上式中，f K y 滚示一幅数字图像'x'Y 是该图像巾某个像素点的坐标值，0和I 表示该像素的像素取值。

0和l 是一个抽象的表示。

并非实际像索值．它可以代表不同的颜色．在这里0代表黑色，l fl ：表白色，所得到的图就足—个黑白二值图。

将图二值化足因为，二值图像中的许多运算足逻辑运算而不足算术运算．所需的处理时|’u 】很短，计算速度快。

而且算法也容易理解和实现。

二值化图像可以通过选取适当的阀值获
得。

选择合适的阀值足图f i L -．值化分割效果好
坏的关键。

．通过埘人脸灰度附像进行分析可以发现真正的肤色像索相比于非肤色像素往往拥有更高的亮度，所以叮以设定一个阀值．当该点像素的近似度高于这个阀值则认为该点为肤色像素片镡l ，反之若低于该阀值则置0。

4候选人脸的确定经过平滑滤波处理后，二值化图中的部分噪声可以被上除，但巾于背景较复杂．受影响的因素很多，图中仍然会存在许多【l i f 积较小的非人脸Ⅸ域。

为了减少算法的—r ．作跫，需爨进一步排除这些不含人脸的区域。

因j l t ．x 寸--值分割图
中的这螳区域进行比例、结构的分析，过滤掉不
可能的人脸区域．以确定最终的候选人脸Ⅸ域。

本文将用以下两个方法对候选人脸区域进行筛选：
区域的面积：去掉面积较小区域．即删除面积小于300以下的区域，其面积为该区域中的白色像素点的个数。

(2)区域的长宽比：一般来说人脸的长宽比
范围为I O ．9，121(=R )．考虑到经肤色粗检人脸时会将脖子检测在区域内．故R 的上限可以适当放大。

经过很多次实验发现，当把人脸的长宽比范罔定在I O ．9，Z O l 的时候，真正的人脸区域一般都能包含在内，不会被删除。

这个条件考虑到了真正包含人脸区域的比例大小，排除了一些类似皮肤颜色但长宽比不合要求的区域。

5总结
综上所述。

基于肤色的人脸检测方法能较好的分割出可能的人脸区域，把接近于皮肤颜色的区域从图像中分离出来，使得目标区域能较好地提取。

由r 此苒法首先筛选掉了一部分背景．减小了人脸搜索范围，故可以大幅度提高检测的速度。

对分割出来的H r 能肤色【五域几何比例的筛选．进一步排除了较为明显的t 二扰区域。

在一定程度上减少了后续模板匹配过程的工作量。

参考文献
『l nJ Ja ni ti s,C J ．Taylor,T ．1．'．C oot es ．A n aut om at i c f ace
i d e nti f ic at i o n
s ys t em
us i ng
f le x i ble
ap -
pear ance
m odel s 叽I m age
a nd V i s i on Co r n —
put i ng,1995．1
3(5)'393--401
[211
M i a o,B Y i n"K
W a ng ．A H i erar chical
M ul —
t is c al e a nd M u hi an gl e Sys t em f or
H um an F a ce
D et ect i on i n a C om
pl ex B a ckgr oun d U s i ng G r avi ty ．C ent er Tem pl at e[J]．Pat t er n R ecogn i t i on,1999．320．)：．1237-124813l C r aw L H
ei l i s,Li shm an J ．A ut om at i c Extr ac —t i on of F a ce Fea t ure s 叽Pat t e rn R ecogni t i on
L e tte rs,1987(5)：．183--187．f 41周激流．张晔，郭晶，等．基于先验模版的人脸面部特征提取的研究m 计算机辅助设计与图像学学{L 2000,l 2(5)-．337-339．通过该步可在某个A T r G RP 中加入A n
此¨寸若足模拟话务台，则可拨“7嘣”登录；而I s-D N 要先川O f t J ：
《C R EA TE —B C G —LO G O N ：LO G O N I D ,P A SS -W O RD ．A PPI ．,=A TI ’Il ：N D 。

对毒唾个ISD N 话务台组，可以创建不同的LO G O N ID ．提供不M 的密码。

供I S I )N 话务白登
录J}j ．再用“卑990+L O G O N I D PA SSW O R D }I ”登录。

5．2．2
B C G 的删除
(1)删除活务臼：
<M O D I F'Y -C EN TR E X —A ”’G R P ：B C G I D '
G D PN =K 7P N 2,D N =K ’D N 3,E N =H ’E N 3,O PT I O N =R ED ．
此步要求被删除的话务台已经注销．若是
I S D N 话务台则需在注销后先删除其L O G O N I D ．再执行此步．
<R EM O V E--C EN TR EX 一^11陷R P ：B C G I D ．
G D PN =K ’P N Z
此步要求在该G D N 溅G D PN )T 的所有话务
台已被删除．
(2)删除B C G C
EN TR E X <R }'M O V E--B C (>C E N T R E X ：B C G I D ．
此步要求该B C G 中尤任何D N ．E N (除C ,C N
夕})．
删除用户。

步骤t nT ：
<R E M O V E --C E N T R E X —E X T N ：B C G I D ,E N =H ’EN 2,D N ：K ’D N Z
c d uO D I FY —B C G —C EN TR E X ：B C G I D ,D N =
K ，D N 2上N =H7E N Z O P TI O N =R E M O V E
(3)删除B C G PR O FI L E
<R EM O V Fr B C G -P R O FI I 。

E ：B C C I D ．
执行此步前要求该B CG 中的E N B C G 和
U S ER B C G 数小于100。

参考文献
f11冯士坤．虚拟小交换机在5E SS 交换机中的实现
【I l 山东通信技术。

1996--ll —15．
作者筒介：王宁渡(1965．4一)．男，毕业学校于
佳禾斯大学，供职于中国铁通佳木斯分公司．职
务职称：工程师。

中困新技术新产品一37—。