[发明专利]一种面向监控视频的胡须人脸检测方法

权利要求书

1.一种面向监控视频的胡须人脸检测方法，针对监控视频进行处理，其特征在于，首先计算机读入视频文件，解码并利用背景差法结合人体上半身HOG分类器，获取存在人体上半身运动目标的区域；然后针对人体上半身运动区域的上三分之一部分，采用人脸Haar分类器检测其中可能存在的人脸区域，并截取其中的下半部分作为胡须检测区域；最后对该区域进行尺度归一化后计算其横向纹理复杂度，判断是否有胡须；

所述获取存在人体上半身运动目标的区域，具体步骤如下：

Step1：预先采集大量人体上半身区域图像作为正样本，并采集大量无人体上半身区域图像作为负样本，结合正负样本训练人体上半身HOG分类器；

Step2：选取起始帧图像为初始背景帧I_B(x,y)，其中(x,y)表示该帧中像素坐标；

Step3：依次获取下一帧，令其为I_i(x,y)，i为帧处理序号，(x,y)为像素坐标，将当前帧与背景帧进行差分二值化运算：

Di(x,y)=1,|Ii(x,y)-IB(x,y)|>ThB0,|Ii(x,y)-IB(x,y)|≤ThB]]>

其中D_i(x,y)为二值化后的差值图像，i为帧处理序号，Th_B为二值化阈值，可人工动态设定，一般可设置为I_B的灰度均值；

Step4：对当前二值化差值图像进行先腐蚀后膨胀的形态学运算：

Ci(x,y)=Di(x,y)⊗S]]>

Ei(x,y)=Ci(x,y)⊕S]]>

其中S为形态学模板，C_i(x,y)为腐蚀后的二值图像，E_i(x,y)为膨胀后的二值图像，i为帧处理序号；

Step5：对E_i(x,y)提取其中的非零像素点构成的区块序列Blocks＝{b₁,b₂,…,b_n}，其中b₁,b₂,…,b_n为各区块，总数为n，遍历该区块序列，如果每个区块的像素数都＜Th_num，则当前帧不含满足要求的运动区域，获取下一帧，令i＝i+1，I_B(x,y)＝I_B(x,y)，转至Step3；若存在像素数≥Th_num的区块，则转至step6，其中Th_num为区块像素数量阈值，令当前帧的高、宽分别为Height、Width，Th_num可取值为Th_num＝(Height×Width)/200；

Step6：将满足区块像素数量阈值条件的区块b_j输入人体HOG分类器，其输出为该区块中是否存在人体上半身目标，如存在，则当前帧的该区块为满足要求的运动区域，检测完当前帧的所有区块后,将当前帧更新为背景帧,即I_B(x,y)＝I_i(x,y),然后获取下一帧，令i＝i+1，转至Step3；若当前帧所有区块均未检测到人体上半身目标，则当前帧为无满足要求的运动区域，获取下一帧，令i＝i+1，背景帧不更新,即I_B(x,y)＝I_B(x,y)，转至Step3；

按上述步骤step3至step6处理，直至所有帧处理完毕；

所述截取其中的下半部分作为胡须检测区域，具体步骤如下：

Step3.1：预先采集大量人脸区域图像作为正样本，并采集大量无人脸区域图像作为负样本，结合正负样本训练人脸Haar分类器；

Step3.2：令人体HOG分类器检测到的人体上半身区域图像命名为Body_ij(x,y)，其左上角像素点坐标为(x_bij,y_bij)，该区域高、宽分别为Height_bij、Width_bij，其中i为帧处理序号，j为该帧中的人体上半身区域序号，则待进行人脸检测的区域为TF_ij(x,y)，其左上角像素点坐标为(x_oij,y_oij)，该区域高、宽分别为Height_bij/3、Width_bij，其中i为帧处理序号，j为该帧中的人体上半身区域序号；

Step3.3：将TF_ij(x,y)输入到人脸Haar分类器，输出结果即为是否存在人脸，假如存在人脸，其区域命名为Face_ij(x,y)，其左上角像素点坐标为(x_fij,y_fij)，该区域高、宽分别为Height_fij、Width_fij，其中i为帧处理序号，j为该帧中的人脸区域序号；

Step3.4：从人脸区域中获取待检测胡须的区域为TB_ij(x,y)，其左上角像素点坐标为(x_oij,y_oij+Height_fij/2)，该区域高、宽分别为Height_fij/2、Width_fij，其中i为帧处理序号，j为该帧中的人体上半身区域序号；

所述最后对该区域进行尺度归一化后计算其横向纹理复杂度，判断是否有胡须，具体步骤如下：

Step4.1：针对待检测的一个胡须区域，将其归一化为灰度图像f(x,y)，其宽度为128，高度为64，(x,y)为像素坐标，且x＝0,1,2,…,127，y＝0,1,2,…,63；

Step4.2：计算f(x,y)的横向自相关函数为：

ρ(x,0)=Σl=0127Σm=063f(l,m)f(l+x,m)Σl=0127Σm=063f2(l,m)]]>

其中x＝0,1,2,…,127，且当l+x＞127时，令f(l+x,m)＝0；

Step4.3：构造横向自相关测度函数为：

T=Σx=0127x2ρ(x,0)]]>

如果T＜Th_c，则判定当前区域为胡须人脸，否则为无胡须人脸，其中Th_c为面部粗糙度阈值，根据已知的有胡须和无胡须状态人脸样本，分别将其对应区域按上述方法计算得到的各个横向自相关测度值T，对其取均值作为Th_c。