一種使用全局與局部強度距離衡量的頭臉部區域提取方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及圖像處理技術，尤其設及一種使用全局與局部強度距離衡量的頭臉部 區域提取方法。
【背景技術】
[0002] 隨著視覺圖像傳感器W及相關視覺圖像處理技術的發展，其應用范圍越來越廣， 普遍的手機攝像照相已經到了很高的水平。在拍照與成像中，經常會拍到人像，尤其是人的 頭臉部，并且除了頭臉之外，背景通常是建筑或者風景之類。人的頭臉部區域通常是具有最 大特征的區域，也是人類暴露在外界最多的身體部分，為了一些應用如人臉識別、人臉表情 信息獲取等等，人們通常要把該個區域從背景中提取出來。因此，需要開發能自動化提取人 頭臉區域的方法。
[0003] 在當前，很多時候，為了從圖像中把人的頭臉部區域提取出來，通常人們采用 Photoshop之類的工具人工圈定與樞取，該顯然效率太低，并且無法實時與批量化處理；第 二類就是自動化提取的方法，通常采用邊緣檢測等方法，將人臉與背景的邊界找出來，再進 一步提取。第二類方法，如果背景稍微復雜一點，就極有可能檢測失敗。
[0004] 我們容易發現，人眼視覺系統提取圖像中的人頭臉區域非常快，如果可W從人眼 視覺一些特性出發，可W快速與準確地實現人頭臉區域的提取。因此，本發明旨在開發模擬 人眼的某些特性的，自動化的提取人的頭臉部區域的方法。
【發明內容】
[0005] 本發明提出一種使用全局與局部強度距離衡量的頭臉部區域提取方法，可從單幅 圖直接通過圖像空域的局部強度距離的衡量，實現頭臉區域的凸顯，通過闊值分割即可進 一步得到頭臉區域的大致輪廓。
[0006] 本發明的主要思路是：
[0007] 1、設計全局強度距離衡量法
[000引類比人眼視覺特性，本發明通過強度距離衡量法，凸顯潛在的頭臉區域，產生一個 視覺權重矩陣。該矩陣其與原始圖像同等尺寸，取值范圍為[0, 1]。該矩陣間接反映人眼視 覺系統對圖像的各個區域或者像素位置的感興趣或者稱重視的程度。若矩陣在某一區域或 像素處的值越大，表明人眼對該個位置感興趣程度越高，則越可能是人的頭臉區域，可稱為 潛在頭臉區域。
[0009] 本發明設計采用不同空間位置的強度差距來衡量視覺注意程度的方法，是對比強 度程度的體現。假設原始輸入圖像為I，那么視覺權重矩陣為VM(Visual Matrix),那么定 義像素位置處（X，y)的權重值為：
[0010]
【主權項】
1. 一種使用全局與局部強度距離衡量的頭臉部區域提取方法，其特征在于，該方法具 體包括以下步驟： (1) 全局強度距離衡量法實現全局視覺矩陣表征 全局強度距離衡量法提取全局視覺矩陣VMgl°ba1，該矩陣在（x，y)處的視覺權重值，是該 處強度與圖像中其他所有位置處的強度的距離累加而成的：
上式中，Ixy表示I在（X，y)處的強度值，P指的是像素，式子中P表示圖I內任意位置， Ip表示P處的強度，D( ·)表示像素強度距離，其滿足： DQxy, Ip) = Ilxy-Ip VMglt5bal 歸一化； (2) 局部強度距離衡量法實現局部視覺矩陣表征 在局部區域Ω內，定義圖像I在（X，y)處的視覺權重值如下：
在上式中，Ω是圖像I中的一個區域，其尺寸為MXN，而（x，y)為區域Ω的中心即Ωμ， P為區域中的任意像素，而上式中的w表示空間權重，定義為：
其中Ds(p，xy)表示像素 ρ與像素（x，y)的空間距離，而〇2是伸縮系數； D( ·)同樣表示像素強度距離，其滿足： DQxy, Ip) = Ilxy-Ip VM1t5eal 歸一化； (3) 分割獲取輪廓，獲得頭臉區域 視覺權重矩陣最終由全局與局部方法結合起來，對于任意位置（X，y)，其綜合的視覺權 重值為：
該矩陣需要歸一化； 利用閾值Th，對VM進行分割，獲得二值圖BW : Bff = (VM > Th) 具有非零值的區域，大致為人的頭臉區域輪廓，于是提取了頭臉區域BW。
【專利摘要】本發明公開了一種使用全局與局部強度距離衡量的頭臉部區域提取方法，包括如下步驟：（1）全局強度距離衡量法實現全局視覺權重的提取表征；（2）局部強度距離衡量法實現局部視覺權重的提取表征；（3）疊加結合，閾值法提取輪廓實現區域提取。本發明方法針對含有頭臉的人物正面照，考慮使用全局與局部的強度距離衡量法實現全局與局部視覺權重矩陣提取，并組合成綜合的視覺權重矩陣，進而利用閾值分割實現頭臉區域的提取。在本發明方法中，只要一幅人的正面照，即可迅速獲取較好的區域提取效果，劃分出頭臉輪廓。本發明方法作為預處理方法，可應用于人臉檢測識別、人臉信息獲取等等，快速實現頭臉區域與背景區域的劃分。
【IPC分類】G06K9-46
【公開號】CN104537374
【申請號】CN201510030615
【發明人】趙巨峰, 逯鑫淼, 張鈺, 辛青, 高秀敏
【申請人】杭州電子科技大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月21日