[发明专利]基于DSP的人脸自动检测跟踪装置及其方法

权利要求书

1.基于DSP的人脸自动检测跟踪装置，包括摄像机和监视器，其特征在于：还包括DSP数字信号处理器、视频输入端口、视频输出端口、解码模块、编码模块、同步动态存储器、Flash、OSD FPGA模块和电源模块，

摄像机获取实时模拟视频图像数据，通过视频输入端口传送给解码模块；

解码模块将接收到的模拟视频图像数据转换为数字视频图像数据，传送给DSP数字信号处理器；

DSP数字信号处理器将数字视频图像数据存储于同步动态存储器中，DSP数字信号处理器包括人脸检测单元和人脸跟踪单元，人脸检测单元从同步动态存储器中读取数字视频图像数据，对数字视频图像数据进行人脸检测处理得到人脸区域；人脸跟踪单元读取数字视频图像进行人脸跟踪处理得到跟踪结果，将跟踪结果图像通过OSD FPGA模块传送给编码模块；

编码模块将接收到的跟踪结果图像进行数模转换后，传送给监视器进行跟踪结果图像显示；

电源模块为DSP数字信号处理器、OSD FPGA模块、视频输入端口和视频输出端口提供电源。

2.一种基于权利要求1所述的基于DSP的人脸自动检测跟踪装置的检测跟踪方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤一：摄像机实时采集视频图像；

步骤二：人脸检测单元对采集后的视频图像进行直方图均衡化处理；

步骤三：对直方图均衡化处理后的图像数据依次进行肤色检测和人脸检测，如果采集到人脸区域，输出人脸的位置和大小信息；如果没有采集到人脸区域，重复步骤一～步骤三；

步骤四：人脸跟踪单元读取下一帧视频图像，进行光照补偿；

步骤五：根据得到的人脸的位置和大小信息，采用综合颜色和纹理特征的粒子跟踪算法对人脸区域进行人脸跟踪；

步骤六：利用跟踪窗口自适应调整策略对跟踪窗口的大小进行适当的调整，并将跟踪结果输出到监视器上显示；

步骤七：判断读入的视频图像帧是否是最后一帧，如果不是，读入下一帧视频图像数据，返回到步骤四；如果是，则结束跟踪。

3.根据权利要求2所述的一种基于DSP的人脸自动检测跟踪方法，其特征在于：所述的肤色检测和人脸检测的方法为：

1)对图像数据基于YC_bC_r肤色空间进行肤色检测，提取出肤色区域；

2)采用闭运算处理得到的肤色区域，依据肤色区域的面积和长宽的限制，消除噪声点和孤立点，得到类人脸区域；

3)将类人脸区域用Adaboost算法训练出的级联分类器进行检测，过滤掉非人脸区域，得到人脸区域，完成人脸的初定位。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于DSP的人脸自动检测跟踪方法，其特征在于：所述的采用综合颜色和纹理特征的粒子跟踪算法对人脸区域进行人脸跟踪方法为：

人脸跟踪系统的状态变量为X＝[x y dx dy]，其中x,y表示人脸的中心位置，dx,dy表示x,y方向上的变化量；

人脸跟踪系统的动态模型为：

S_t＝AS_t-1+W_t-1

其中：S为状态参量，W_t-1为噪声矩阵，A为确定性矩阵，

A=10ΔT0010ΔT00100001]]>

其中：ΔT为图像序列采样间隔；

对于每一个粒子的观测量都由颜色观测量和纹理观测量两部分组成，其中目标区域颜色观测量为：

pc(zt|Xt)=12πσcexp(-dc22σc2)]]>

其中，σ_c为高斯标准差，d_c为目标区域与人脸模型颜色的相似度，

目标区域的纹理观测量为：

pg(zt|Xt)=12πσgexp(-dg22σg2)]]>

其中：d_g为目标区域与人脸模型纹理的相似度，

每个粒子的权重为：

wti=wt-1ip(zt|Xt),]]>

其中，p(z_t|X_t)＝p_c(z_t|X_t)p_g(z_t|X_t)。