專利名稱：提高人臉辨識率的方法
技術領域：
本發明涉及一種提高人臉辨識率的方法，特別涉及一種提高人臉辨識率的方法， 其適用于具有儲存單元的數字相機。
背景技術：
在現今的日常生活中，各種取代傳統模擬技術的數字化產品已非常普及，數字相 機便是一個很好的例子。數字相機利用光傳感器擷取影像并轉換為數字信號后，以電子圖 文件的格式儲存下來。借由調整各種擷取參數，使用者能夠隨心所欲地拍出自己想要的數 字影像。現今多數的數字相機本身亦提供給使用者許多方便的功能，例如自動對焦(Auto Focusing)、各種場景模式或是人臉辨識(Facial Recognition)。借由數字相機提供的功 能，使用者可以更輕松地拍出滿意的照片。其中人臉辨識的技術近年來已相當普遍，但卻仍有許多不足的地方。人臉辨識是 指利用分析比較人臉的視覺特征信息以進行身份辨別的技術，被認為是生物特征識別領域 甚至人工智能領域最困難的研究課題之一。實際上人臉的外形很不穩定，因為人可以通過 臉部肌肉的變化產生很多表情。而且在不同觀察角度，人臉的看起來的樣子也相差很大。此 外，人臉識別還受光照條件(例如白天和夜晚，室內和室外等)、人臉上的遮蓋物(例如口 罩、墨鏡、頭發、胡須等)、年齡等多方面因素的影響。目前數字相機使用的人臉辨識大多只由人臉的正面擷取影像，對于具有不同表 情、造型、光照條件、擷取角度或是擷取距離的同一人臉準確度不足。因此當作為擷取對象 的人物改變表情、改變造型、移動或轉頭時，傳統的人臉辨識方法并無法正確地進行辨識。
發明內容
為了解決上述辨識率不足的問題，本發明提供一種提高人臉辨識率的方法。本發明提供的提高人臉辨識率的方法可在不麻煩使用者的情況下提高人臉辨識率。本發明提供的提高人臉辨識率的方法是適用于具有一儲存單元的一數字相機。此數字相機的儲存單元儲存有至少一人臉信息，且各個人臉信息包含至少一人臉 特征。提高人臉辨識率的方法包括對一標的人物擷取一第一人臉影像；依據儲存單元 執行一人臉辨識程序，以通過人臉辨識程序判斷擷取的第一人臉影像是否對應于人臉信息 之一；以及當第一人臉影像對應于人臉信息中之一時，對人臉信息執行一更新程序，以依據 標的人物增加儲存于儲存單元中對應于的人臉信息中標的人物的人臉特征。其中，更新程序可包括當第一人臉影像對應于人臉信息之一時，以一人臉追蹤手 段對標的人物追蹤擷取至少一第二人臉影像；分析第二人臉影像以得到至少一新人臉特 征；以及將新人臉特征儲存至儲存單元以作為第一人臉影像所對應的人臉信息的人臉特 征。
根據本發明的一實施范例，提高人臉辨識率的方法可更包括當第一人臉影像對 應于人臉信息之一時，由儲存單元中擷取于對應的人臉信息中的一標的物信息，并對應標 的人物的影像顯示標的物信息。而當第一人臉影像無對應于人臉信息的任一時，可執行一新增程序，新增程序包 括依據第一人臉影像得到至少一新增人臉特征；以及將新增人臉特征儲存至儲存單元作 為一個新的人臉信息。于此，可持續追蹤標的人物并且重復執行更新程序，以得到更多的人 臉特征，進而更加提高人臉辨識率。此外，上述的人臉辨識程序可包括依據第一人臉影像以及每一個人臉信息計算 一人臉相似度；以及判斷是否有任一人臉相似度大于一第一門坎值。根據本發明的實施范例，擷取第一人臉影像與第二人臉影像時是使用不同的一拍 攝參數，且拍攝參數是為一曝光值、一擷取焦距、一分辨率或一擷取角度或一擷取距離中至 少一個擷取影像時的條件。人臉特征則可為一人臉輪廓、一人臉膚色或一人臉五官位置等 可以用于辨識人臉的各種特征。綜上所述，本發明的功效在于，根據本發明的提高人臉辨識率的方法借由人臉追 蹤手段對標的人物自動擷取新的人臉特征，再以得到的人臉特征更新數字相機的儲存單元 中對應的人臉信息，以作為后續人臉辨識程序使用。由于提高人臉辨識率的方法可得到標 的人物于不同擷取環境或是不同擷取角度之下擷取到的人臉特征，因此能夠有效地提高標 的人物的人臉辨識率。且更新程序是可在使用者沒有察覺的情況下執行。以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
圖1為根據本發明所適用的數字相機的架構示意圖；圖2A為根據本發明一實施范例的提高人臉辨識率的方法的流程示意圖；圖2B為根據本發明另一實施范例的提高人臉辨識率的方法的流程示意圖；圖3為根據本發明一實施范例的人臉辨識程序的流程示意圖；圖4為根據本發明一實施范例的更新程序的流程示意圖；圖5為根據本發明另一實施范例的更新程序的流程示意圖；以及圖6為根據本發明一實施范例的新增程序的流程示意圖。其中，附圖標記100數字相機102鏡頭裝置106感光組件108 取樣電路(sample hold circuit)112儲存單元114驅動馬達116處理單元120，120a，120b 人臉信息122人臉特征
具體實施例方式以下在實施方式中詳細敘述本發明的詳細特征以及優點，其內容足以使任何本領 域技術人員了解本發明的技術內容并據以實施，且根據本說明書所揭露的內容、權利要求 范圍及圖式，本領域技術人員可輕易地理解本發明相關的目的及優點。根據本發明一實施例的提高人臉辨識率的方法適用于具有一儲存單元的一數字 相機。圖1是為根據本發明所適用的數字相機的架構示意圖。關于本發明所適用的數字 相機可以是但不限于圖1所示的架構。請參考圖1，數字相機100可包括一鏡頭裝置102、一感光組件106、一取樣電路 108 (Sampling hold circuit)、儲存單元112、一驅動馬達114以及一處理單元116。于數 字相機100的鏡頭裝置102前方的景象所反射的光線經由鏡頭裝置102與一光圈裝置(未 繪示)進入感光組件106，而感光組件106將進入的光線轉換成影像的信號并傳給取樣電路 108后，影像可被紀錄于儲存單元112。擷取時，處理單元116致動驅動馬達114以移動鏡頭裝置102至指定焦距位置，然 后以一擷取快門值以及一擷取光圈值進行擷取。感光組件106對應于鏡頭裝置102并把具 有前方景象的畫面轉換成數字影像的電信號。經由處理單元116的驅動，取樣電路108將 感光組件106所接收的影像傳送至儲存單元112。接下來，借由上述構造的數字相機100介紹根據本發明一實施范例的提高人臉辨 識率的方法。請參照圖2A，其是為根據本發明一實施范例的提高人臉辨識率的方法的流程示意 圖。于此，數字相機100的儲存單元112包含至少一人臉信息120，且各人臉信息120 包含至少一人臉特征122。更詳細的說，儲存單元112內可包含一特征數據庫，做為人臉辨 識的依據。人臉信息120是為儲存于儲存單元112的特征數據庫中，而每一個人臉信息120 對應到一個標的人物。每一個標的人物都可具有其不同的人臉特征122。例如人臉特征122可為一人臉 輪廓、一人臉膚色或是一人臉五官位置，人臉特征122亦可為眼睛形狀、鼻子形狀、雀斑有 無或是虹膜顏色等五官的細部特征，但本發明并不僅限于此。舉例來說，對應于人臉信息 120a的標的人物具有內容為“人臉輪廓長橢圓型”以及“人臉膚色褐色”的人臉特征122， 而對應于人臉信息120b的標的人物則具有內容為“虹膜顏色藍色”的人臉特征122。如此 一來，數字相機100的人臉辨識程序可通過對比影像中的人臉特征122和特征數據庫中的 人臉特征122，以辨別與影像中的標的人物相對應的人臉信息120。更佳的是，人臉信息120中還可包括一標的物信息(未繪示)，用以描述與對應的 標的人物。標的物信息可以是標的人物的名字、昵稱或是群組類別。舉例而言，標的物信息 的內容可以是“王小明”、“小明”、“同學”或是“部長”。其中標的物信息可以是由使用者輸 入，亦可以是由數字相機100依據人臉特征122或拍照時間等信息自動填入，例如“金發”或 是“20091010-1”。于此實施例中，數字相機100對至少一個標的人物擷取第一人臉影像(步驟S30)。 第一人臉影像是為具有人的臉部的影像，而標的人物即為臉部被拍第一人臉影像攝到的被攝人物。換言之，數字相機100通過鏡頭裝置102擷取前方具有標的人物的景象，以得到相 應于標的人物的第一人臉影像。擷取第一人臉影像之后，數字相機100對第一人臉影像執行人臉辨識程序，以通 過人臉辨識程序判斷擷取的第一人臉影像是否對應于儲存單元112中的人臉信息120之一 (步驟S40)。依據儲存單元112內的特征數據庫，數字相機100判斷于第一人臉影像中被 擷取到的標的人物是否對應于特征數據庫內的任何一個人臉信息120。換言之，通過人臉辨 識程序找出特征數據庫內的屬于標的人物的人臉信息120。當第一人臉影像對應于人臉信息120中之一時，對人臉信息120執行一更新程序 (步驟S50)。其中，當于特征數據庫內找到屬于標的人物的人臉信息120時，可對此人臉信 息120進行其中人臉特征122的更新，以加入更多相應于標的人物的人臉特征122。再者，當第一人臉影像無對應于人臉信息120的任一時，數字相機100可執行一新 增程序(步驟S60)，如圖2B所示。換言之，當特征數據庫內不存在有屬于標的人物的人臉 信息120時，則可執行新增程序，以于特征數據庫中建立屬于此標的人物的人臉信息120。請參照圖3，步驟S40所使用的人臉辨識程序則可包括下列步驟。首先，數字相機100于人臉辨識程序中依據第一人臉影像以及每一人臉信息120 計算一人臉相似度(步驟S4》。數字相機100是由第一人臉影像抽取出標的人物的臉部 的特征，再依據第一人臉影像的特征與特征數據庫中的每一個人臉數據120計算人臉相似 度。更詳細的說，于人臉辨識程序中，數字相機100對比第一人臉影像的特征以及人臉數據 120內的人臉特征122，并例如以對比得到的差異的倒數作為人臉相似度。此外，對于不同 種類的人臉特征122可給予不同的權重，并加權計算人臉相似度。例如頭發顏色或是虹膜 顏色容易用以辨識人臉是否相同，可給予較高的權重值。因此對應每一個人臉數據120，均 可計算得到一個人臉相似度。數字相機100于人臉辨識程序中接著將每一個人臉相似度與第一門坎值相比較 (步驟S44)，以判斷是否有任一人臉相似度大于第一門坎值。舉例而言，由第一人臉影像抽 出的特征為“人臉輪廓長橢圓型”以及“虹膜顏色黑色”，且人臉信息120a包括“人臉輪 廓長橢圓型”以及“人臉膚色褐色”的人臉特征122，而人臉信息120b包括“虹膜顏色 藍色”的人臉特征122。當計算得到對應于人臉信息120a的人臉相似度高于第一門坎值， 且對應于人臉信息120b的人臉相似度低于第一門坎值時，數字相機100判斷擷取的第一人 臉影像對應于人臉信息120a。于步驟S40確定第一人臉影像的標的人物是對應于人臉信息120之一后，提高人 臉辨識率的方法于步驟S50執行更新程序。而若于步驟S40確定第一人臉影像的標的人物 并無對應于任一人臉信息120，則于步驟S60執行新增程序，或是結束執行提高人臉辨識率 的方法。請參照圖4，步驟S50所執行的更新程序可包括下述步驟。數字相機100對標的人物擷取第一人臉影像之后，標的人物或數字相機100可能 會移動。但是當標的人物還處于能被數字相機100擷取影像的范圍時，數字相機100可于更 新程序中以一人臉追蹤手段對標的人物追蹤擷取至少一第二人臉影像(步驟S5》人臉追 蹤手段可采用運動檢測(motion detection)及運動估計(motion estimation)等技術，以 鎖定畫面范圍中標的人物的位置。數字相機100對標的人物擷取至少一個第二人臉影像，以得到與目標人物相關的更多信息。數字相機100并于更新程序中分析擷取得的第二人臉影像以得到至少一新人臉 特征(步驟S54)。新人臉特征亦對應于特征數據庫內對應標的人物的人臉信息120。于步驟S52擷取的第二人臉影像可與第一人臉影像具有不同的一拍攝參數，也就 是說，擷取第一人臉影像與第二人臉影像時是使用不同的拍攝參數。其中參數是為一曝光 值、一擷取焦距、一分辨率、一擷取角度或一擷取距離中的至少一個。當在追蹤目標人物的 任何期間，均可擷取第二人臉影像。因此數字相機100在擷取第二人臉影像時，可能使用與 擷取第一人臉影像的不同的曝光值、擷取焦距、或是分辨率。數字相機100亦可以不同的擷 取角度對標的人物擷取第二人臉影像，而擷取到標的人物的不同角度的側臉。因此由第二 人臉影像可以抽取出與特征數據庫儲存的不同的新人臉特征。標的人物的人臉在不同表情、不同擷取角度或是不同的光照條件(例如晴天、夜 晚或陰天)下具有很大的差異，但數字相機100于更新程序中可在上述各種情況下擷取的 第二人臉影像，并分析第二人臉影像得到標的人物的各種新人臉特征，以提高人臉辨識率。 接著將分析第二人臉影像所得到的新人臉特征儲存至儲存單元112以作為第一人臉影像 所對應的人臉信息120的人臉特征122 (步驟S56)，也就是將新人臉特征新增進對應于標的 人物的人臉信息120。借由收集標的人物的各種不同的人臉特征122，可以得到更高的人臉 辨識率。如此一來，除了對應的人臉信息120原有的人臉特征122之外，還可有新人臉特征 作為的人臉特征122用以執行人臉辨識程序。更佳的是，將新人臉特征更新進人臉信息120時，亦可同時紀錄第二人臉影像被 擷取時的環境條件(例如曝光值或白平衡)。如此一來，需進行人臉辨識時，可根據當時的 環境條件挑選合適的人臉特征122來進行人臉辨識，可進一步地提高人臉辨識率。舉例來 說，在夜晚執行人臉辨識程序時，適用的人臉特征122是為由在夜晚或是曝光度較低的情 況下所擷取的第二人臉影像所得到的人臉特征122。再者，可重復執行更新程序，以獲得更多的人臉特征122。請參照圖5，于更新程序 中，在執行完步驟56之后，可繼續判斷有無追蹤到標的人物的影像(步驟S58)。當有追蹤 到標的人物時，數字相機100會繼續擷取第二人臉影像(步驟S5》，并分析第二人臉影像 (步驟S54)，以于對應的人臉信息120中增加人臉特征122 (步驟S56)。只要在數字相機100的人臉追蹤手段還有追蹤到標的人物的情況下，提高人臉辨 識率的方法均可自動地追蹤標的人物、擷取第二人臉影像以及新增新人臉特征進對應的人 臉信息120。也就是說，在使用者不知情的情況下，提高人臉辨識率的方法亦可隨時隨地且 連續不斷地得到對應的人臉特征122，并用以提高人臉辨識率。此外，當確定第一人臉影像對應于人臉信息120之一時，提高人臉辨識率的方法 顯示第一人臉影像所對應的人臉信息120中的標的物信息。更詳細的說，上述步驟S30至 步驟S56均可是在數字相機100仍處于SO狀態時執行的，而標的物信息可在SO狀態被提
供給使用者。其中SO是為數字相機100開機后所處于的預覽模式Preview)。一般的兩段式 快門的數字相機100在使用時可以分為S0、S1與S2三種狀態(模式)。SO為預覽模式，通 常于數字相機100的顯示屏幕上顯示低分辨率的畫面。使用者可在預覽模式下決定欲拍攝 影像的構圖或是執行調整拍攝參數等功能。Sl是為快門鍵被半壓的狀態(Half Shutter) 0進入此狀態中的數字相機100進行自動對焦(Auto-Focus，AF)，并隨時準備進入S2狀態。 S2是為快門鍵被全壓的狀態(Full Quitter)。當使用者完全按下快門鍵，數字相機100會 執行微調焦距等最后的準備工作，并正式的拍攝影像。而數字相機100可將于步驟S40辨識出的標的人物的對應的標的物信息顯示于顯 示屏幕上，以供使用者參考或是確認人臉辨識的結果。且無論數字相機100是處于SO、Sl 或S2的狀態，提高人臉辨識率的方法均能被執行。請參照圖6，新增程序可包括下列步驟。首先，依據第一人臉影像得到至少一新增 人臉特征(步驟S6》，并將依據第一人臉影像得到的新增人臉特征儲存至儲存單元112作 為一個新的人臉信息120(步驟S64)。也就是說，于新增程序中，將分析第一人臉影像所得 到的人臉特征122作為一個新增人臉信息新增進儲存單元112。即數字相機100于新增程 序中，在特征數據庫內為標的人物新增一筆人臉信息120的數據。數字相機100可于新增前 于顯示屏幕跳出確認窗口，以供使用者確認是否要新增這個標的人物的數據。若使用者確 定要將這個標的人物作為新的人臉信息120新增進特征數據庫，亦可由使用者輸入新的人 臉信息120的標的物信息。新的人臉信息120的標的物信息亦可是如上述由數字相機100 依據新增人臉特征或拍照時間等信息自動填入，且自動填入的標的物信息后續能讓使用者 自行重新更改。此外，新增程序不一定需在擷取第一人臉影像時被執行。若第一人臉影像有被儲 存于儲存單元112，使用者可在后續觀看影像時才選擇是否要將標的人物新增進特征數據 庫。而若是第一人臉影像或是第二人臉影像中具有多個標的人物時，提高人臉辨識率的方 法可分別對這些標的人物執行人臉辨識程序、更新程序以及新增程序，以提高這些標的人 物的人臉辨識率。綜上所述，根據本發明的提高人臉辨識率的方法的更新程序是可在使用者沒有察 覺的情況下借由人臉追蹤手段對標的人物自動擷取新的人臉特征，再以得到的人臉特征更 新數字相機的儲存單元中對應的人臉信息，以作為后續人臉辨識程序使用。由于提高人臉 辨識率的方法可隨時隨地且連續不斷地得到標的人物于各種擷取環境之下的人臉特征，因 此能夠有效地提高標的人物的人臉辨識率。且擷取第二人臉影像并更新對應標的人物的人 臉信息的動作是可在使用者不知情的情況下執行。當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟 悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變 形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種提高人臉辨識率的方法，適用于一數字相機，其中該數字相機具有一儲存單元， 該儲存單元儲存有至少一人臉信息，且該人臉信息包含至少一人臉特征，其特征在于，該提 高人臉辨識率的方法包括對一標的人物擷取一第一人臉影像；對該第一人臉影像執行一人臉辨識程序，以通過該人臉辨識程序判斷擷取的該第一人 臉影像是否對應于該儲存單元中的該人臉信息中之一；以及當該第一人臉影像對應于該人臉信息中之一時，對該人臉信息執行一更新程序，以依 據該標的人物增加儲存于該儲存單元中對應的該人臉信息中的該人臉特征，其中該更新程 序包括以一人臉追蹤手段對該標的人物追蹤擷取至少一第二人臉影像； 分析該第二人臉影像以獲得至少一新人臉特征；以及將該新人臉特征儲存至該儲存單元以作為該第一人臉影像所對應的該人臉信息的該 些人臉特征。
2.根據權利要求1所述的提高人臉辨識率的方法，其特征在于，還包括當該第一人臉影像對應于該人臉信息之一時，由該儲存單元中擷取于對應的該人臉信 息中的一標的物信息，并對應該標的人物的影像顯示該標的物信息。
3.根據權利要求1所述的提高人臉辨識率的方法，其特征在于，該人臉辨識程序包括 依據該第一人臉影像以及每一該人臉信息計算一人臉相似度；以及判斷是否有任一該人臉相似度大于一第一門坎值。
4.根據權利要求1所述的提高人臉辨識率的方法，其特征在于，還包括當該第一人臉影像無對應于該人臉信息中之一時，執行一新增程序，該新增程序包括依據該第一人臉影像得到至少一個新增人臉特征；以及 將該新增人臉特征儲存至該儲存單元以作為一個新的該人臉信息。
5.根據權利要求1所述的提高人臉辨識率的方法，其特征在于，還包括重復執行該更 新程序。
6.根據權利要求1所述的提高人臉辨識率的方法，其特征在于，擷取該第一人臉影像 與該第二人臉影像是使用不同的一拍攝參數。
7.根據權利要求6所述的提高人臉辨識率的方法，其特征在于，該拍攝參數是為一曝 光值、一擷取焦距、一分辨率、一擷取角度或一擷取距離中至少一個。
8.根據權利要求1所述的提高人臉辨識率的方法，其特征在于，該人臉特征是為一人 臉輪廓、一人臉膚色或一人臉五官位置。
全文摘要
一種提高人臉辨識率的方法，其適用于具有儲存單元的數字相機。儲存單元儲存有人臉信息，且人臉信息包含人臉特征。提高人臉辨識率的方法包括對標的人物擷取第一人臉影像；執行人臉辨識程序，以通過人臉辨識程序判斷第一人臉影像是否對應于儲存單元中的一人臉信息；以及當第一人臉影像對應于一人臉信息時，執行更新程序，以增加儲存單元中對應于標的人物的人臉特征。
文檔編號H04N5/225GK102111535SQ200910262040
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月23日 優先權日2009年12月23日
發明者周詹閔, 翁啟榮 申請人:華晶科技股份有限公司