人臉的定位方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像分割領(lǐng)域，具體而言，涉及人臉的定位方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]疲勞駕駛已日趨成為導(dǎo)致交通事故的重要原因之一，為了預(yù)防和減少疲勞駕駛所帶來(lái)的各種危害，目前采用的方法多是對(duì)駕駛員的眼睛進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確定其是否為疲勞駕駛。
[0003]目前，對(duì)駕駛員的眼睛進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法有很多，其中，根據(jù)駕駛行為的監(jiān)測(cè)方法和駕駛員生理特征相結(jié)合的方法最為理想的一種；基于該方法，目前常用的是一種基于圖像/視頻的疲勞駕駛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其通過(guò)高速攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集駕駛員的頭部圖像，然后通過(guò)圖像處理快速定位眼睛并對(duì)眼睛的狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別分析，根據(jù)眼睛識(shí)別分析的結(jié)果估測(cè)駕駛員是否疲勞，從而達(dá)到疲勞駕駛監(jiān)測(cè)的目的。
[0004]目前，較通用的疲勞駕駛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是用DSP芯片搭建的，這種系統(tǒng)外圍電路復(fù)雜，設(shè)計(jì)、調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)，且移植性和擴(kuò)展性差，且基于DSP上實(shí)現(xiàn)人眼定位的方法是基于Adaboost的人臉檢測(cè)算法進(jìn)行計(jì)算的，該算法是屬于機(jī)器學(xué)習(xí)算法，計(jì)算過(guò)程極其復(fù)雜。
[0005]發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，上述系統(tǒng)進(jìn)行人臉定位的方式實(shí)用性較差，針對(duì)這一問(wèn)題，目前尚未提供有效的解決方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供人臉的定位方法和裝置，可以提高人臉定位的精確度，使得實(shí)用性較好。
[0007]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種人臉的定位方法，所述方法通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA實(shí)現(xiàn)，包括:
[0008]將采集到的被測(cè)用戶的圖像轉(zhuǎn)換到預(yù)設(shè)顏色模型下的參數(shù)，所述參數(shù)包括:色調(diào)、飽和度和亮度；所述預(yù)設(shè)顏色模型至少包括以下中的一種:HSV顏色模型、HSI顏色模型、HSB色彩模式和HSL色彩模式；
[0009]從所述預(yù)設(shè)顏色模型的色調(diào)參數(shù)中查找與預(yù)設(shè)的人體膚色值范圍匹配的色調(diào)參數(shù)作為所述被測(cè)用戶的膚色色調(diào)值；其中，所述預(yù)設(shè)的人體膚色范圍值劃分為多個(gè)色調(diào)組；
[0010]對(duì)所述膚色色調(diào)值進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，得到各個(gè)所述色調(diào)組對(duì)應(yīng)的頻數(shù)；
[0011]將所述頻數(shù)中最大的頻數(shù)的色調(diào)組對(duì)應(yīng)的區(qū)域作為人臉區(qū)域；
[0012]利用掩膜方法對(duì)所述人臉區(qū)域進(jìn)行掩膜計(jì)算，并根據(jù)得到的人臉掩膜進(jìn)行人臉定位。
[0013]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，從所述預(yù)設(shè)顏色模型的色調(diào)參數(shù)中查找與預(yù)設(shè)的人體膚色值范圍匹配的色調(diào)參數(shù)作為所述被測(cè)用戶的膚色色調(diào)值包括:
[0014]分別將所述預(yù)設(shè)顏色模型中輸入的膚色色調(diào)值與預(yù)設(shè)的人體膚色值范圍的左右邊界進(jìn)行比較，并在所述輸入的膚色色調(diào)值介于所述預(yù)設(shè)的人體膚色范圍值的左邊界與右邊界之間時(shí)，輸出對(duì)應(yīng)的膚色色調(diào)值。
[0015]結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述利用直方圖對(duì)所述膚色色調(diào)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)包括:
[0016]將每一個(gè)膚色色調(diào)值作為直方圖中RAM的輸入；其中，每個(gè)RAM對(duì)應(yīng)一個(gè)所述色調(diào)組，每個(gè)RAM用于存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的所述色調(diào)組的頻數(shù)；每當(dāng)接收到一個(gè)膚色色調(diào)值，將所述膚色色調(diào)值所在色調(diào)組的頻數(shù)加I。
[0017]結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，將所述頻數(shù)中最大的頻數(shù)的色調(diào)組對(duì)應(yīng)的區(qū)域作為人臉區(qū)域包括:
[0018]逐一讀取各個(gè)所述RAM中的頻數(shù)；
[0019]通過(guò)頻數(shù)比較器比較當(dāng)前讀取的頻數(shù)和已存儲(chǔ)的最大值的頻數(shù)；若當(dāng)前讀取的頻數(shù)大于已存儲(chǔ)的最大值的頻數(shù)，則使用上述當(dāng)前讀取的頻數(shù)更新所述最大值的頻數(shù)。
[0020]結(jié)合第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所述利用掩膜方法對(duì)所述人臉區(qū)域進(jìn)行掩膜計(jì)算，得到人臉掩膜包括:
[0021]利用初步掩膜方法對(duì)所述人臉區(qū)域進(jìn)行初步掩膜計(jì)算，得到初步掩膜；
[0022]對(duì)得到的所述初步掩膜進(jìn)行垂直投影，得到初步掩膜的垂直投影結(jié)果；
[0023]對(duì)初步掩膜的垂直投影結(jié)果進(jìn)行縮小掩膜處理，得到最終掩膜。
[0024]結(jié)合第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，其中，所述利用初步掩膜方法對(duì)所述人臉區(qū)域進(jìn)行初步掩膜計(jì)算包括:
[0025]通過(guò)邊界加法器計(jì)算人臉區(qū)域色調(diào)的右邊界；通過(guò)邊界比較器計(jì)算人臉區(qū)域色調(diào)的左邊界；其中，計(jì)算人臉區(qū)域色調(diào)范圍左邊界的方法包括:通過(guò)邊界比較器將頻數(shù)最大的膚色色調(diào)值與人臉色調(diào)波動(dòng)閾值進(jìn)行比較；以及，在頻數(shù)最大的膚色色調(diào)值大于人臉色調(diào)波動(dòng)閾值的最大值時(shí)，選擇加法器的計(jì)算結(jié)果作為人臉膚色色調(diào)值的左邊界；在頻數(shù)最大的膚色色調(diào)值小于人臉色調(diào)波動(dòng)閾值的最小值時(shí)，選擇O作為人臉膚色色調(diào)值的左邊界；
[0026]通過(guò)第一控制模塊比較所述被測(cè)用戶的圖像中的所有膚色色調(diào)值是否介于人臉區(qū)域色調(diào)值范圍的左邊界與右邊界之間，在檢測(cè)結(jié)果為是時(shí)輸出1，在檢測(cè)結(jié)果為否時(shí)輸出O。
[0027]結(jié)合第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第六種可能的實(shí)施方式，其中，所述對(duì)得到的所述初步掩膜進(jìn)行垂直投影包括:
[0028]通過(guò)靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAM將控制模塊輸入的膚色色調(diào)值對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行存儲(chǔ)；通過(guò)矩陣?yán)奂悠鲗⒋鎯?chǔ)在SRAM中的所述數(shù)據(jù)矩陣按列讀出并按列累加求和，得到多個(gè)數(shù)據(jù)值；
[0029]所述對(duì)初步掩膜的垂直投影結(jié)果進(jìn)行縮小掩膜處理包括:通過(guò)垂直投影比較器將多個(gè)按列累加后的數(shù)據(jù)值分別與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較；其中，所述閾值為根據(jù)被測(cè)用戶的圖像中人臉與整個(gè)圖像的比例設(shè)定的值；當(dāng)一列數(shù)據(jù)值大于所述閾值時(shí)，保持該列數(shù)據(jù)值不變；當(dāng)一列數(shù)據(jù)值小于所述閾值時(shí)，將該列數(shù)據(jù)值置O。
[0030]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種人臉的定位裝置，包括:
[0031]轉(zhuǎn)換模塊，用于將采集到的被測(cè)用戶的圖像轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)顏色模型下的參數(shù)，所述參數(shù)包括:色調(diào)、飽和度和亮度；所述預(yù)設(shè)顏色模型至少包括以下中的一種:HSV顏色模型、HSI顏色模型、HSB色彩模式和HSL色彩模式；
[0032]膚色選擇模塊，用于從所述預(yù)設(shè)顏色模型的色調(diào)參數(shù)中查找與預(yù)設(shè)的人體膚色值范圍匹配的色調(diào)參數(shù)，并將查找到的所述色調(diào)參數(shù)作為所述被測(cè)用戶的膚色色調(diào)值；其中，所述預(yù)設(shè)的人體膚色范圍值劃分為多個(gè)色調(diào)組；
[0033]直方圖統(tǒng)計(jì)模塊，用于對(duì)所述膚色色調(diào)值進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，得到各個(gè)所述色調(diào)組對(duì)應(yīng)的頻數(shù)；
[0034]最大值選擇模塊，用于在得到的各個(gè)所述色調(diào)組中選擇頻數(shù)最大的色調(diào)組并將該色調(diào)組對(duì)應(yīng)的區(qū)域作為人臉區(qū)域；
[0035]掩膜計(jì)算模塊，用于利用掩膜方法對(duì)所述人臉區(qū)域進(jìn)行掩膜計(jì)算，得到人臉掩膜；
[0036]定位模塊，用于根據(jù)所述人臉掩膜對(duì)人臉進(jìn)行定位。
[0037]結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，
[0038]所述膚色選擇模塊包括:兩個(gè)色調(diào)值比較器，分別將所述預(yù)設(shè)顏色模型中輸入的膚色色調(diào)值與預(yù)設(shè)的人體膚色范圍值的左邊界和右邊界進(jìn)行比較，并在所述輸入的膚色色調(diào)值介于所述預(yù)設(shè)的人體膚色范圍值的左邊界與右邊界之間時(shí)，輸出對(duì)應(yīng)的膚色色調(diào)值；
[0039]所述直方圖統(tǒng)計(jì)模塊包括:RAM，每個(gè)RAM的地址對(duì)應(yīng)一個(gè)所述色調(diào)組，每個(gè)RAM用于存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的所述色調(diào)組的頻數(shù)；
[0040]頻數(shù)加法器，用于每當(dāng)接收到一個(gè)膚色色調(diào)值，將所述膚色色調(diào)值所在的色調(diào)組的頻數(shù)加I ;
[0041]所述最大值選擇模塊包括:頻數(shù)比較器，用于將當(dāng)前讀取的頻數(shù)和已存儲(chǔ)的最大值的頻數(shù)進(jìn)行比較；若當(dāng)前讀取的頻數(shù)大于已存儲(chǔ)的最大值的頻數(shù)，則使用上述當(dāng)前讀取的頻數(shù)更新所述最大值的頻數(shù)。
[0042]結(jié)合第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述掩膜計(jì)算模塊包括:初步掩膜模塊、垂直投影模塊和縮小掩膜豐吳塊；
[0043]所述初步掩膜模塊包括:邊界加法器，用于計(jì)算人臉區(qū)域色調(diào)的右邊界；邊界比較器，用于計(jì)算人臉區(qū)域色調(diào)的左邊界；其中，計(jì)算人臉區(qū)域色調(diào)的左邊界的方法包括:通將頻數(shù)最大的膚色色調(diào)值與預(yù)設(shè)的人臉色調(diào)波動(dòng)閾值進(jìn)行比較；以及，在頻數(shù)最大的膚色色調(diào)值大于人臉色調(diào)波動(dòng)閾值的最大值時(shí)，選擇邊界加法器的計(jì)算結(jié)果作為人臉膚色色調(diào)值的左邊界；在頻數(shù)最大的膚色色調(diào)值小于人臉色調(diào)波動(dòng)閾值的最小值時(shí)，選擇O作為人臉膚色色調(diào)值的左邊界；第一控制模塊，用于比較所述被測(cè)用戶的圖像中的所有膚色色調(diào)值是否介于人臉區(qū)域色調(diào)值范圍的左邊界與右邊界之間，在檢測(cè)結(jié)果為是時(shí)輸出1，在檢測(cè)結(jié)果為否時(shí)輸出O ;
[0044]所述垂直投影模塊包括:靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAM，用于將控制模塊輸入的膚色色調(diào)值對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行存儲(chǔ)；矩陣?yán)奂悠?，用于將存?chǔ)在SRAM中的所述數(shù)據(jù)矩陣按列讀出并按列累加求和，得到多個(gè)數(shù)據(jù)值；
[0045]所述縮小掩膜模塊包括:垂直投影比較器，用于將多個(gè)按列累加后的數(shù)據(jù)值分別與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較；其中，所述閾值為根據(jù)被測(cè)用戶的圖像中人臉與整個(gè)圖像的比例設(shè)定的；第二控制模塊，用于在檢測(cè)到每列累加后的數(shù)據(jù)值大于所述閾值時(shí)，保持該列數(shù)據(jù)值不變；在檢測(cè)到每列累加后的