[发明专利]一种嘴唇轮廓的分割及特征提取方法

摘要

本发明提出了一种嘴唇轮廓的分割及特征提取方法。该方法包括：从视频图像中进行人脸检测，获取人脸区域，将人脸垂直区域的下半区域初步确定为嘴唇区域；对嘴唇区域进行粗分割；查找左、右嘴角点；以两个嘴角点为基础，提取上、下嘴唇轮廓边缘点，从而完成对嘴唇轮廓的定位。该方法能够较为高效、准确的分割定位，使之能够更精确的提取出嘴唇轮廓特征，以便更好的应用于视觉语言识别系统。

主权项

1.一种嘴唇轮廓的分割方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：从视频图像中进行人脸检测，获取人脸区域，将人脸垂直区域的下半区域初步确定为嘴唇区域；对嘴唇区域进行粗分割：对嘴唇区域的原始彩色图像转换为灰度图像，对灰度图像进行直方图均衡后再进行二值化处理；将原始彩色图像转换为另两种彩色图像，对第一种彩色图像进行直方图均衡后再进行二值化处理，对第二种彩色图像进行图像分割后再进行二值化处理；对上述三次二值化处理结果进行逻辑与运算得到二值图像；查找左、右嘴角点；以两个嘴角点为基础，提取上、下嘴唇轮廓边缘点，从而完成对嘴唇轮廓的定位；将原始彩色图像转换为HSV彩色图像和Chromatic彩色图像；对HSV彩色图像中的H和S分量进行直方图均衡后再进行二值化处理；根据Chromatic彩色图像中r分量的不同，对图像进行二值化处理；在完成对嘴唇轮廓的定位之后，还包括如下步骤：基于左、右嘴角点和上嘴唇外轮廓边缘点，以左、右嘴角点之间的横坐标中点为对称轴，分别向左和向右对上嘴唇进行三次曲线拟合，得到两条共同表示上嘴唇轮廓的三次拟合曲线Y1和Y2，如下式：Y1＝a1X3+b1X2+c1X+d1；Y2＝a2X3+b2X2+c2X+d2；基于左、右嘴角点和下嘴唇外轮廓边缘点，采用二次曲线进行拟合，得到一条表示下嘴唇外轮廓的二次拟合曲线Y3，如下式：Y3＝a3X2+b3X+c3；基于左、右嘴角点和上、下嘴唇内轮廓边缘点，分别采用二次曲线进行拟合，得到两条分别表示上、下嘴唇内轮廓的二次拟合曲线Y4和Y5，如下式：Y4＝a4X2+b4X+c4；Y5＝a5X2+b5X+c5；上式中，a1—d1、a2—d2、a3—c3、a4—c4、a5—c5为拟合曲线参数，为任意实数；所述的嘴唇轮廓提取方法，还包括：拟合后，通过如下向量表示嘴唇边缘轮廓特征：(a1‑a2,b1‑b2,c1‑c2,a1‑a3,b1‑b3,c1‑c3,a2‑a3,b2‑b3,c2‑c3)上式中，a1‑a2、b1‑b2、c1‑c2共同表示嘴巴收缩程度，即左、右两个嘴角点之间的宽度；a1‑a3、b1‑b3、c1‑c3、a2‑a3、b2‑b3、c2‑c3共同表示嘴巴张开程度，即上、下嘴唇边缘的最大距离；以两个嘴角点为基础，提取上、下嘴唇轮廓边缘点，通过下述方式实现：查找上、下嘴唇外轮廓边缘点；根据嘴唇的开合状态，判断是否需要提取上、下嘴唇内轮廓边缘点；当嘴唇处于闭合状态，则结束边缘点查找，当嘴唇处于张开状态，则继续查找上、下嘴唇内轮廓边缘点；查找上、下嘴唇外轮廓边缘点，通过下述方式实现：选取左、右嘴角点之间的横坐标，该横坐标所在列即为下嘴唇外轮廓边缘点所在列；以横坐标所在列对二值图像从下向上进行列扫描，找到的第一个黑色像素点即为下嘴唇外轮廓边缘点；以下嘴唇外轮廓边缘点所在列对灰度图像从上向下进行列扫描，找到的第一个灰度值小于该列灰度平均值的像素点即为上嘴唇外轮廓边缘点；在查找上、下嘴唇外轮廓边缘点时，选取左、右嘴角点之间的横坐标，通过下述方式实现：取左、右嘴角点的横坐标中点作为嘴唇外轮廓边缘点的横坐标，在该横坐标与左、右嘴角点之间分别选取至少两个等距离分布的横坐标。