基于人脸识别的图像美化系统设计与实现文档格式.docx

基于人脸识别的图像美化系统设计与实现文档格式.docx

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数字图像处理与人脸识别技术相结合的应用范围越来越广，已经深入到人们的生活之中。

但就目前计算机的应用水平而言，由于计算机对外部的感知能力还比较弱，自动化的处理能力还有待提高，仍然需要投入大量人力、物力来从事数字图像处理与人脸识别相结合的理论和应用的研究。

论文论述了人脸识别技术在图像处理中的一个应用，采用几何特征的方法，包括人脸图像的预处理、人脸轮廓的检测、人脸图像中眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴各部位的自动定位以及人脸图像的识别等几大功能。

其中人脸检测部分，采用了基于haar-like特征的人脸检测算法，该算法在具有较高的检测率的同时也满足了实时检测的要求。

算法利用OpenCV提供的库结合层叠式分类器并使用一系列haar-like特征来描述人脸。

在人脸面部特征定位的研究中，采用了基于主动形状模型（ASM）的方法，能够很快的定位到人脸面部的各个特征部位。

系统为人脸识别技术在数字图像处理方面的应用寻找到了一个新的结合点，也使数字图像处理技术的应用范围更加广泛。

关键词：

人脸识别、ASM、图像美化、haar-like特征

Abstract

Withthedouble-quickdevelopmentofsocietyandsciencetechnology,thefieldincomputerapplicationisalsoexpandingassoonaspossible.Sodigitalimageprocessingtechonologyhasemergedasthetimesrequireasabran-newimageprocessingmethod.Asthesametime,itisalsoappliedtomoreandmoredomains.Digitalimageprocessingisamethodandtechnologywhichusescomputerdevicestoconvertimagetodigitalinformationsinordertosave,process,transmitandrecur,andprocessimageforwipeoffyawp,enhance,recove,partitionandextraction.Facerecognitiontechnologyasaparticularapplicationofpatternrecognitioninimagefieldiswidelyappliedtosurveillanceandsecurity，digitallibraries，videomeeting，andhuman-computerintelligentinteractionandsoon.

Theapplicationareacombiningdigitalimageprocesswithfacerecognitiontechnologyismoreandmoreextensive 

andembeddedtopeople’slifeatpresent.Butasthepresentcomputerlevel,theabilityofcomputerinoutsideapperceptionisstillveryweak,soitneedsmoremanpowerandmorematerialresourcetodoresearchonthetheoriesandapplicationsofcombiningdigitalimageprocessingwithfacerecognition.

Inthispaper,wediscussoneoftheapplicationsoffacerecognitionamongimageprocessingwhichisbasedongeometryfeaturemethod.Thissystemincludesservalfunctionssuchaspre-proeessingoffecialimages、facefigurediction、automaticlocationoftheeyebrow、eye、noseandmouth，andrecognitionoffaceimages.Inthepartoffacediction,themethodusedinthisthesisisfacedictionalgorithmbasedonhaar-likefeature.Itcanprovidewithhighaccurate,meettherequestforrealtimedetection,usethelibraryprovidedbyOpenCVcombiningwithcascadeclassifiertodescriptethefaceusingaserialofhaar-likefeatures.Inourresearehesforfacialfeatureslocalization，themethodofactiveshapemodel（ASM）wasusedinordertolocateeachcharacteristicalpartoffacequickly.

Thissystemwillofferanewcombinablepoint,whichisthatfacerecognitiontechnologyisappliedindigitaliamgeprocessing,andexpandtherangeofdigitalimageprocessingapplication.

Thekeyword：

FaceRecognition、ASM、ImageBeautification、Haar-likeFeature

1绪论

随着计算机应用技术日新月异的发展，人们的生活水平不断的提高，计算机应用技术的广泛应用给人们的生活带来了极大的便利，同时也正在不断的改变着我们的生活。

伴随着人们物质生活的需求不断的得到满足，人们对于精神生活的需求也变得愈加强烈。

随着数码技术的发展，数码相机已经融入到了我们的生活，并且能够非常容易的记录我们生活的点点滴滴。

由于数码相机的不断发展，拍摄的照片质量越来越高，能够很清晰的展现出人脸部的细节，包括斑点、皱纹等一些不受人欢迎的因素。

爱美之心人皆有之，如何能够从这些静态图片中去除这些不受欢迎的因素，又能够使得照片更有意境、更加漂亮已经成为人们追求的热点了。

1.1基于人脸识别的图像美化系统开发背景

随着数字图像处理技术[1]的发展，自动人脸图像美化处理技术也被越来越多的人所关注，并在多媒体视频处理中得到了广泛的应用，并且取得的了不错的成绩。

例如在一些特定型号的柯达相机中，已经使用了相应的自动人脸美化技术来处理人脸皮肤，通过对照片的调整来实现美化人脸的效果，并进行了一些有益的尝试，取得了一定的成果，但是此类美化系统[2,3]对图像的细节信息会出现比较严重的模糊现象，需要进一步的改进。

人脸图像美化处理技术[3]不仅能够保留人脸轮廓和人脸形状，能够较完整的保留人脸的特征，例如睫毛和眉毛的细节部分，眼角和嘴巴的边缘，而且能够在保留这些信息的前提下较好的去除掉人脸皮肤上的斑点、皱纹等的不理想因素。

现在最传统的方法如Photoshop工具，虽然它可以非常理想的处理人脸皮肤，使其达到非常完美的效果，但是使用Photoshop来实现美化的时候处理步骤非常的复杂，对于一个并不是很熟悉该软件的普通用户来说是一个非常繁琐以及枯燥的工作，所有即使该软件提供了很多功能，但是这些功能由于用户不知道怎么操作来实现，就达不到理想的美化效果，也不能达到一个实时性及简洁性的要求。

因此不能达到普遍推广的效果。

1.2基于人脸识别的图像美化系统开发目的

为了探索人脸识别技术在自动人脸图像美化处理技术中的应用，并将这种应用普遍化，避免一些传统的图像处理软件在进行处理时的复杂性，例如Photoshop，DigitalBeauty和EverFine等，并能够实时的所见即所得的功能。

本系统的主要目标是实现人脸识别技术与人脸图像美化处理技术的结合，能够让普通用户对美追求的虚荣心，让大部分用户在对人脸图像美化处理技术不是非常了解的情况下也能够实现自己想要的效果，来完成对照片的美容。

1.3自动人脸图像美化系统国内外现状研究

随着人们审美观念的不断提高，对显示图像的质量和美感[4]的要求也随之越来越高，都希望自己的照片能够显示出比较理想的效果。

因此人脸图像的美化显示技术在如数码相机、手机、视频会议等的多媒体系统中得到了广泛的应用，对人脸图像自动化美化技术的研究也越来越受到研究者的广泛关注。

目前国内外在自动化人脸美化方面有一定的研究，并取得了不错的成果。

例如文献[5]提出了一种基于ε滤波器的CS（componentseparating）-ε非线性滤波算法对图像进行自动的美化。

该算法分别从频域和时域两方面来分析图像的像素信息，能够比较有效地除去图像中表示斑点和皱纹的小幅值中高频率信息，从而可以在一定程度上淡化脸部的斑点和皱纹等一些不受人欢迎的因素，但是这种方法对大范围斑点和皱纹的处理效果不好。

此外随着人们对照片美感的追求，出现了一些图像美化软件系统，国外的Photoshop、DigitalBeauty和EverFine等，国内有可牛影像、光影魔术手和美图秀秀等系统。

DigitalBeauty是一款强大的美化软件，它的产生是将美化功能从照片处理软件TurboPheto中抽取出来，设计了一个更简单易用的用户界面，声称可以在两分钟之内让普通的照片达到一个很完美的美化效果。

EverFine的人脸美化系统主要针对美化效果，可以保留人脸特有的特征。

而国内的可牛影像、光影魔术手和美图秀秀，这三款软件都有很强大的功能，都是能够对图片进行整体美化处理，方便快捷，简单易用，但是都缺少了自动化过程，并且对于脸部的美化效果不理想。

1.4本论文的主要研究工作

在此开发的人脸图像美化系统，旨在探索人脸识别技术在自动人脸图像美化处理技术中的应用，在不改变人脸部轮廓的情况下实现自动化美化处理，并能够让广大用户能够根据自己的需求，方便快捷的对图像进行美化操作，达到所见即所得的效果，满足人们对照片美感的追求。

2人脸图像处理相关关键技术分析

此人脸图像美化系统是基于人脸识别技术，应用ASM方法先提取图像中人脸特征，然后对这些特征部位进行定位，最后根据用户的需求，在特定的特征部位通过梯形