高精确度的脸形追踪方法
【专利摘要】一种高精确度的脸形追踪方法，包括下列步骤：依据一输入影像中之所检测的脸部区域以及一学习数据库产生一初始脸部形状，其中该初始脸部形状包括一初始内部形状和一初始外部形状；依据该输入影像以及该学习数据库来精确化该初始内部形状，以产生一精确化内部形状；以及通过从该初始外部形状朝向外部形状之界线来搜寻一精确化外部形状的边缘，以产生该精确化外部形状。
【专利说明】高精确度的脸形追踪方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种计算机视觉技术，特别是关于一种高精确度的脸形追踪方法。【背景技术】
[0002]一般而言，脸部追踪技术是指用以撷取任一数字影像(digital images)之脸部形状的计算机视觉技术，其可检测脸部特征，并忽略周围的部分，这些周围的部分例如是数字影像中之家具或是动物。相关技艺中，有许多传统的脸形追踪方法，这些传统的脸形追踪方法例如是 snake (Active Contours,主动轮廓线)、AAM (Active Appearance Models)、CLM(Constrained Local Models)等。这些传统的脸形追踪方法是依据脸部检测作业来检测脸部区域，以在该区域内设定初始脸部形状(由多个特征点所构成)，并撷取影像之脸部区域中的给定部分，以获取特征，进而再微调脸部形状，以符合影像中之脸部特征。
[0003]然而，这些方法可能会因上/下脸部区域检测或是相近的背景噪声干扰而产生失败的脸部形状撷取，而依据脸部检测结果所进行之后续步骤(例如是节能应用程序或摄像头应用程序)会受到失败的脸部形状撷取所影响。因此，需要创新的脸部追踪计划以能准确地撷取人脸部形状。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种高精确性之脸形追踪方法。该脸形追踪方法包括下列步骤:依据一输入影像中之一检测矩形脸部区域以及一学习数据库产生一初始脸部形状。其中，初始脸部形状包括一初始内部形状和一初始外部形状。依据输入影像中之脸部特征以及学习数据库来精确化该初始内部形状，以产生一精确化内部形状。通过从该初始外部形状向外至可能被定义之界线来搜寻脸部特征，以产生一精确化之外部形状，该些脸部特征由精确化之外部形状其边缘所构成。
[0005]为让本发明之上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，以下配合所附图式进行详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1绘示本发明较佳实施例之一种高精确度之脸形追踪方法的流程图。
[0007]图2 (a)绘示本发明较佳实施例之一种高精确度之脸形追踪方法其脸部检测结果的脸部区域以及初始内部形状的示意图。
[0008]图2(b)绘示本发明较佳实施例之一种高精确度之脸形追踪方法其精确化内部形状的示意图。
[0009]图3绘示本发明较佳实施例之一种高精确度之脸形追踪方法其从初始外部形状向外至可能被定义之界线来搜寻由精确化之外部形状其边缘的示意图。
[0010]图4绘示本发明较佳实施例之一种高精确度之脸形追踪方法其一直接搜寻作业的示意图。[0011]图5绘示本发明较佳实施例之一种高精确度之脸形追踪方法其一二维定向搜寻作业的示意图。
【具体实施方式】
[0012]本发明主要是用以改善脸部追踪技术的精确度，特别是在影像的背景复杂或混乱时。在这种情况下，一般的脸形追踪方法将失效，尤其是在脸部的边缘。然而，本发明提出一种由脸部的内侧向外分析一预设距离之影像(脸部形状边缘检测)的脸形追踪方法，以避免背景噪声干扰，进而改善脸形追踪精确度。
[0013]请参考图1、图2(a)与图2(b)，图1绘示本发明较佳实施例之一种高精确度之脸形追踪方法的流程图，图2(a)绘示本发明较佳实施例之一种高精确度之脸形追踪方法其脸部检测结果的脸部区域以及初始内部形状的示意图，图2(b)绘示本发明较佳实施例之一种高精确度之脸形追踪方法其精确化内部形状的示意图。其中。在图1的多个步骤中，本发明在此并不限 制步骤间的顺序，且可依各种实施情况来省略部分步骤，同样能达到本发明之相同的结果。本实施例之脸形追踪方法包括下列步骤:
[0014]步骤101:接收一输入影像202 (请参考图2)；
[0015]步骤102:依据输入影像202中之所检测的脸部区域(如图2(a)中之矩形虚线区域)以及一学习数据库来产生一初始脸部形状，其中初始脸部形状包括至少一初始内部形状204和一初始外部形状(定义于如图3之‘初始形状’)；
[0016]步骤103:依据输入影像202以及学习数据库来精确化初始内部形状204，以产生一精确化内部形状208 ；
[0017]步骤104:通过从初始外部形状朝向外部形状之界线来搜寻一精确化外部形状的边缘，以产生该精确化外部形状。
[0018]在步骤101中，输入影像202可以是一视频之一画面或是一照片，但并不做任何限制。在完成步骤101之接收输入影像202之后，执行步骤102，依据一学习数据库，于输入影像202进行一脸部检测，获取一脸部区域(如图2(a)之矩形虚线区域)，以得到一初始内部形状204以及一初始外部形状。请参考图2(a)，其绘示本发明较佳实施例之一种高精确度之脸形追踪方法其脸部检测的脸部区域以及初始内部形状的示意图。所检测之脸部区域之一初始脸部形状可通过具多种不同人脸的学习数据库的协助来进行调整。更特别的是，在步骤102中，一般具有η个特征位置的脸形模型是依据学习数据库来建立，其中初始脸部形状的生成形状为Si(Q), i = 1，..，n，Si(0)可以下列方程式(1)来表示:
[0019]
【权利要求】
1.一高精确度的脸部追踪方法，包括: 依据一输入影像中之所检测的脸部区域以及一学习数据库产生一初始脸部形状，其中该初始脸部形状包括一初始内部形状和一初始外部形状； 依据该输入影像以及该学习数据库来精确化该初始内部形状，以产生一精确化内部形状；以及 通过从该初始外部形状朝向外部形状之界线来搜寻一精确化外部形状的边缘，以产生该精确化外部形状。
2.如权利要求1所述的高精确度的脸形追踪方法，其中产生该精确化内部形状的步骤包括: 产生该精确化内部形状以及多个几何因子，该些几何因子用以描述该精确化内部形状的一姿势，其中该些几何因子包括一比例因子、一旋转矩阵以及一转换因子。
3.如权利要求1所述的高精确度的脸形追踪方法，其中通过从该初始外部形状朝向外部形状之界线来搜寻一精确化外部形状的边界的步骤包括: 设置自该初始外部形状之一位置起始之至少一扫描线段； 沿着各该扫描线段，搜寻具最大值的至少一边缘位置；以及 通过最佳化具最大值之各该边缘位置，来产生该精确化外部形状。
4.如权利要求3所述的高精确度的脸形追踪方法，其中设置自该初始外部形状之该位置起始之的各该扫描线段的步骤包括: 对各该扫描线段分别设置至少一角度；以及 对各该扫描线段分别设置至少一长度。
5.如权利要求4所述的高精确度的脸形追踪方法，其中对各该扫描线段分别设置各该角度之步骤是依据该精确化内部形状以及该学习数据库。
6.如权利要求4所述的高精确度的脸形追踪方法，其中对各该扫描线段分别设置各该长度之步骤依据该精确化内部形状以及该学习数据库。
7.如权利要求3所述的高精确度的脸形追踪方法，其中沿各该扫描线段来搜寻具最大值之各该边缘位置的步骤包括: 执行于该输入影像之一边缘检测作业以获取该输入影像之多个边缘；以及 通过沿各该扫描线段来执行一一维边缘检测作业，以获取具最大值之各该边缘位置。
8.如权利要求7所述的高精确度的脸形追踪方法，其中该边缘检测作业为一索贝尔边缘检测作业。
9.如权利要求3所述的高精确度的脸形追踪方法，其中沿各该扫描线段来搜寻各该具最大值之各该边缘位置的步骤更包括: 通过沿各该扫描线段来执行一二维边缘检测作业，以获取具最大值之各该边缘位置。
10.如权利要求3所述的高精确度的脸形追踪方法，其中通过最佳化具最大值之各该边缘位置，来产生该精确化外部形状的步骤包括: 依据该初始形状以及该些几何因子来最佳化具最大值之各该边缘位置；以及 依据一变形因子以及一反射对称限制来最佳化具最大值之各该边缘位置。
【文档编号】G06K9/64GK103729616SQ201310117970
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年4月7日 优先权日:2012年10月11日
【发明者】叶舟, 吕英阁, 郑胜文 申请人:英属维京群岛速位互动股份有限公司