專利名稱：人臉皮膚色彩的度量與表述的方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種方法及系統，尤其是一種人臉皮膚色彩的度量與表述的方法及系統，具體地說是應用于智能拍照手機的人臉皮膚色彩識別、估計和表述的方法及系統，屬于圖像處理的技術領域。
背景技術：
每個人的膚色如同每個人的指紋一樣，都有其獨一無二的物理特性，即每個人膚色的光譜響應曲線或者反射光譜曲線具有獨一無二的物理特性。在醫療領域，有專門的光譜儀器來測量膚色的光譜響應曲線，從而對膚質、膚色進行醫學分析；在色度學領域，一般根據膚色的光譜響應曲線、標準光源、標準觀察者色彩匹配函數計算而得的三刺激值(例如CIE xyY)來表述膚色。用光譜響應曲線以及對應的標準三刺激值都是科學精準的膚色表述方法。但在數字成像領域，因為數碼相機的輸出非常依賴于拍攝時照明光源的功率光譜分布、數碼相機內圖像傳感器的物理特性，使得數碼圖像中的皮膚色彩的物理度量和描述很不可靠。比如，同一個人在不同環境光源下，用同一款數碼相機所拍攝的人臉膚色會差別很大，或者同一個人在同樣環境光源下，用不同數碼相機拍攝的人臉膚色也會差別很大。更談不上對膚色進行精確的物理度量和描述了。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種人臉皮膚色彩的度量與表述的方法及系統，其結構緊湊，能消除環境照明光源及圖像傳感器的物理特性的綜合影響，準確進行人臉膚色物理度量和描述，適應范圍廣。按照本發明提供的技術方案，一種人臉皮膚色彩的度量與表述的方法，所述人臉皮膚色彩的度量與表述的方法包括如下步驟a、通過拍照設備在閃光燈拍照模式下獲取拍攝對象的人臉圖像，拍照設備將獲取的人臉圖像通過傳輸通道傳送至皮膚色彩度量系統內；b、皮膚色彩度量系統將人臉圖像與所述皮膚色彩度量系統內對若干拍照設備預先標定得到的參考皮膚色彩數據庫內的色彩值進行查找及比較，皮膚色彩度量系統根據查找及比較結果輸出與所述人臉圖像選定皮膚區域匹配的皮膚光譜響應曲線，以利用所述輸出的皮膚光譜響應曲線對人臉圖像中人臉膚色進行準確真實的物理度量和描述。所述拍照設備包括拍照手機，所述拍照手機內具有圖像傳感器及閃光燈。所述傳輸通道包括無線網絡或USB接口。所述拍照設備為拍照手機時，皮膚色彩度量系統設置于拍照手機內。所述皮膚度量系統內的參考皮膚色彩數據庫通過標定拍照設備在閃光燈拍照模式下對參考人臉皮膚色彩集的色彩響應得到；所述參考人臉皮膚色彩集內包括表示人臉皮膚色彩范圍的十六個皮膚色標。
所述步驟b中，包括如下步驟bl、皮膚色彩度量系統通過圖樣采樣模塊接收人臉圖像；b2、皮膚像素選擇模塊選擇人臉圖像中的至少一個皮膚像素，得到所述皮膚像素對應的色彩值；b3、將所述得到色彩值輸入皮膚色彩估計模塊內，且皮膚色彩估計模塊同時接收參考皮膚色彩數據庫；皮膚色彩估計模塊在參考皮膚色彩數據庫內查找與色彩值最接近的色標及所述色標對應的光譜響應曲線；b4、皮膚色彩的真實物理度量及描述模塊將上述查找比較得到最接近的光譜響應曲線輸出，以得到皮膚光譜響應曲線。所述步驟b2中，皮膚像素選擇模塊通過自動識別或手動標注選擇人臉圖像中的至少一個皮膚像素。所述皮膚像素選擇模塊中自動識別人臉圖像中皮膚像素的方法包括Viola-Jones人臉識別方法。一種人臉皮膚色彩的度量與表述的系統，包括用于獲取拍攝對象的人臉圖像的拍照設備，所述拍照設備通過傳輸通道將在閃光燈拍照模式下的人臉圖像傳輸至皮膚色彩度量系統，皮膚色彩度量系統將人臉圖像與所述皮膚色彩度量系統內對若干拍照設備預先標定得到的參考皮膚色彩數據庫內的色彩值進行查找及比較，皮膚色彩度量系統根據查找及比較結果輸出與所述人臉圖像皮膚區域匹配的皮膚光譜響應曲線，以利用所述輸出的皮膚光譜響應曲線對人臉圖像中人臉膚色進行準確真實的物理度量和描述。所述拍照設備包括拍照手機，所述拍照手機內具有圖像傳感器及閃光燈。本發明的優點拍照設備獲取的人臉圖像通過傳輸通道傳輸至皮膚色彩度量系統內，皮膚色彩度量系統根據查找及比較結果輸出與所述人臉圖像選定皮膚區域匹配的皮膚光譜響應曲線，能夠基本消除拍攝人臉時的環境照明光源條件以及所拍照手機圖像傳感器的物理特性的組合影響，從而能夠準確地進行人臉膚色物理度量和描述。
圖1為本發明的結構框圖。圖2為380nm到780nm范圍內人臉皮膚色標的反射光譜的標繪圖。圖3為本發明皮膚色彩度量系統的工作流程圖。附圖標記說明100-系統、102-拍攝對象、104-拍照手機、105-閃光燈、106-人臉圖像、108-傳輸通道、109-參考人臉皮膚色彩集、110-皮膚色彩度量系統、111-參考皮膚色彩數據庫、112-皮膚光譜響應曲線、202-圖像采樣模塊、204-皮膚像素選擇模塊、206-色彩值、208-皮膚色彩估計模塊及210-皮膚色彩的真實物理度量及描述模塊。
具體實施例方式下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。對一種特定的皮膚表面而言，如同其他任何物質的反射表面一樣，當受到光照射后，由于其表面分子結構差異而形成選擇性吸收，從而將可見光譜中某一部分波長的輻射能吸收了，而將剩余的色光反射出來；從色度學上來講，這種對光的反射效應，能夠以光譜反射率分布曲線來描述，也稱為它的光譜響應曲線。對特定的一種皮膚表面，它對波長的吸收和反射能力取決于它的多巴黑濃度，皮膚表面對波長的吸收和反射能力因人而異，如同人的指紋，是獨一無二的，一旦獲取了皮膚的光譜響應曲線，如同掌握了這種物質，就可以對它進行準確真實的物理度量和描述了。如圖1所示為了能夠更好地度量與表述人臉皮膚色彩，本發明人臉皮膚色彩的度量與表述的系統100，所述系統100包括用于獲取拍攝對象102的人臉圖像106的拍照設備，所述拍照設備通過傳輸通道108將人臉圖像106傳輸至皮膚色彩度量系統110，皮膚色彩度量系統110將人臉圖像106與所述皮膚色彩度量系統110內預先標定得到參考皮膚色彩數據庫111內的色彩值進行查找及比較，皮膚色彩度量系統110根據查找及比較結果輸出與所述人臉圖像106皮膚區域匹配的皮膚光譜響應曲線112，以利用所述輸出的皮膚光譜響應曲線112對人臉圖像106中人臉膚色進行準確真實的物理度量和描述。其中，所述拍照設備包括拍照手機104，所述拍照手機104內具有圖像傳感器及閃光燈105 ;具體實施時，所述拍照設備還可以采用照相機。拍照手機104自身配備有拍照閃光燈105，拍照手機104中圖像傳感器的物理特性，尤其是其光譜響應曲線為已知參數，所配備閃光燈105的功率光譜分布也為已知參數。拍攝對象102在黑暗情景下，拍照手機104進入打開閃光燈105的拍照模式，由他人或者自己進行人臉拍攝，所拍攝得到的人臉圖像106經由傳輸通道108傳輸到皮膚色彩度量系統110，其輸出為感興趣的人臉部分的皮膚光譜響應曲線112，從而對人臉膚色進行準確真實的物理度量和描述。本發明的系統100還可以針對拍攝對象102中除人臉皮膚外其他具有唯一特性的區域皮膚色彩的度量和表述，如脖子或手臂區域。本發明實施例中，皮膚色彩度量系統110的輸出結果也可以為根據膚色的皮膚光譜響應曲線112、標準光源、標準觀察者色彩匹配函數計算而得的三刺激值(例如CIE xyY)來表述膚色；也可以是基于標準三刺激值進一步計算所得的在其他標準色彩空間(例如CIELab, sRGB)來度量和表述皮膚色彩。在本發明的實施例中，傳輸通道108可以是無線傳輸網絡，也可以是其他傳輸媒介，例如USB、藍牙傳輸。然而，本發明的實施例并不要求人臉圖像106被傳送到拍照手機104外的處理系統，也就是說，皮膚色彩度量系統Iio可以嵌入在拍照手機104中。皮膚色彩度量系統110，如下面要更詳細討論的，基于對人臉圖像106的分析來完成對所拍攝對象102的皮膚色彩進行物理度量和描述。本發明的實施例中的皮膚色彩度量系統110，能夠基本消除拍攝人臉時的環境照明光源條件以及所拍照手機104內圖像傳感器的物理特性的組合影響，從而能夠準確地進行人臉膚色物理度量和描述。本發明的實施例中系統100還包括參考人臉皮膚色彩集109，參考人臉皮膚色彩集109包括表示人類皮膚色彩范圍的十六個皮膚色標，涵蓋大部分人種皮膚范圍，參考人臉皮膚色彩集109中所有色標的光譜響應曲線或者光譜發射率是已知的，是真實的物理度量，與拍照光源和拍照相機104的特性無關，可通過物理測量獲得，如圖2所示。在本發明的實施例中，由于所拍攝手機104中圖像傳感器的物理特性和所配備閃光燈105的光譜功率分布為系統100所知和收集，參考人臉皮膚色彩集109內的所有色標通過標定對用拍照手機104在閃光燈105拍照模式下的色彩響應就可以完成參考皮膚色彩數據庫111的搭建。
在本發明的實施例中，根據拍照手機104中圖像傳感器的光譜響應曲線、拍照手機104中閃光燈105的光譜功率分布和參考人臉皮膚色彩集109中參考皮膚色標的反射光譜曲線，通過建模計算能夠進行色彩標定，以得到參考皮膚色彩數據庫111。通過建模計算對色彩標定，得到參考皮膚色彩數據庫111的方式為本技術領域人員所熟知，本發明實施例中，通過建模計算的方法為:
權利要求
1.一種人臉皮膚色彩的度量與表述的方法，其特征是，所述人臉皮膚色彩的度量與表述的方法包括如下步驟: (a)、通過拍照設備在閃光燈拍照模式下獲取拍攝對象(102)的人臉圖像(106)，拍照設備將獲取的人臉圖像(106)通過傳輸通道(108)傳送至皮膚色彩度量系統(110)內； (b)、皮膚色彩度量系統(110)將人臉圖像(106)與所述皮膚色彩度量系統(110)內對若干拍照設備預先標定得到的參考皮膚色彩數據庫(111)內的色彩值進行查找及比較，皮膚色彩度量系統(110)根據查找及比較結果輸出與所述人臉圖像(106)選定皮膚區域匹配的皮膚光譜響應曲線(112 )，以利用所述輸出的皮膚光譜響應曲線(112 )對人臉圖像(106 )中人臉膚色進行準確真實的物理度量和描述。
2.根據權利要求1所述的人臉皮膚色彩的度量與表述的方法，其特征是:所述拍照設備包括拍照手機(104)，所述拍照手機(104)內具有圖像傳感器及閃光燈(105)。
3.根據權利要求1所述的人臉皮膚色彩的度量與表述的方法，其特征是:所述傳輸通道(108 )包括無線網絡 或USB接口。
4.根據權利要求2所述的人臉皮膚色彩的度量與表述的方法，其特征是:所述拍照設備為拍照手機(104)時，皮膚色彩度量系統(110)設置于拍照手機(104)內。
5.根據權利要求1所述的人臉皮膚色彩的度量與表述的方法，其特征是:所述皮膚度量系統(110)內的參考皮膚色彩數據庫(111)通過標定拍照設備對參考人臉皮膚色彩集(109)的色彩響應得到；所述參考人臉皮膚色彩集(109)內包括表示人臉皮膚色彩范圍的十六個皮膚色標。
6.根據權利要求5所述的人臉皮膚色彩的度量與表述的方法，其特征是，所述步驟(b)中，包括如下步驟: (bl)、皮膚色彩度量系統(110)通過圖樣采樣模塊(202)接收人臉圖像(106)； (b2)、皮膚像素選擇模塊(204)選擇人臉圖像(106)中的至少一個皮膚像素，得到所述皮膚像素對應的色彩值(206)； (b3)、將所述得到色彩值(206)輸入皮膚色彩估計模塊(208)內，且皮膚色彩估計模塊(208 )同時接收參考皮膚色彩數據庫(111);皮膚色彩估計模塊(208 )在參考皮膚色彩數據庫(111)內查找與色彩值(206)最接近的色標及所述色標對應的光譜響應曲線； (b4)、皮膚色彩的真實物理度量及描述模塊(210)將上述查找比較得到最接近的光譜響應曲線輸出，以得到皮膚光譜響應曲線(I 12)。
7.根據權利要求6所述的人臉皮膚色彩的度量與表述的方法，其特征是:所述步驟(b2)中，皮膚像素選擇模塊(204)通過自動識別或手動標注選擇人臉圖像(106)中的至少一個皮膚像素。
8.根據權利要求7所述的人臉皮膚色彩的度量與表述的方法，其特征是:所述皮膚像素選擇模塊(204)中自動識別人臉圖像(106)中皮膚像素的方法包括Viola-Jones人臉識別方法。
9.一種人臉皮膚色彩的度量與表述的系統，其特征是:包括用于獲取拍攝對象(102)的人臉圖像(106)的拍照設備，所述拍照設備通過傳輸通道(108)將在閃光燈拍照模式下的人臉圖像(106)傳輸至皮膚色彩度量系統(110)，皮膚色彩度量系統(110)將人臉圖像(106)與所述皮膚色彩度量系統(I 10)內對若干拍照設備預先標定得到的參考皮膚色彩數據庫(ill)內的色彩值進行查找及比較，皮膚色彩度量系統(110)根據查找及比較結果輸出與所述人臉圖像(106)皮膚區域匹配的皮膚光譜響應曲線(112)，以利用所述輸出的皮膚光譜響應曲線(112)對人臉圖像(106)中人臉膚色進行準確真實的物理度量和描述。
10.根據權利要求9所述人臉皮膚色彩的度量與表述的系統，其特征是:所述拍照設備包括拍照手機(104)，所述拍照手機(104)內具有圖像傳感器及閃光燈(105)。
全文摘要
本發明涉及一種人臉皮膚色彩的度量與表述的方法及系統，其包括如下步驟a、通過拍照設備獲取拍攝對象的人臉圖像，拍照設備將獲取的人臉圖像通過傳輸通道傳送至皮膚色彩度量系統內；b、皮膚色彩度量系統將人臉圖像與所述皮膚色彩度量系統內預先標定得到參考皮膚色彩數據庫內的色彩值進行查找及比較，皮膚色彩度量系統根據查找及比較結果輸出與所述人臉圖像選定皮膚區域匹配的皮膚光譜響應曲線，以利用所述輸出的皮膚光譜響應曲線對人臉圖像中人臉膚色進行準確真實的物理度量和描述。本發明結構緊湊，能消除環境照明光源及圖像傳感器的物理特性影響，準確進行人臉膚色物理度量和描述，適應范圍廣。
文檔編號G06K9/00GK103077541SQ20131002768
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月18日 優先權日2013年1月18日
發明者栗兆劍 申請人:無錫鴻圖微電子技術有限公司