人脸检测装置、方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及根据所拍摄到的图像检测人脸的位置、朝向的人脸检测装置、方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，对所拍摄到的静态图像或动态图像中包括的人脸的位置及朝向、以及眼 睛及嘴等人脸器官（构成人脸的器官）的状态进行检测的人脸检测技术的开发正在进展。 例如，在车辆中，能够通过进行驾驶员的人脸检测，来检知心不在焉地开车、打瞌睡开车，并 进行警告等的规定的动作。
[0003] 在非专利文献1中公开了如下的人脸检测技术（ASM :Active Shape Model;主动 形状模型，AAM:Active Appearance Model;主动外观模型）：使用最速下降法等使统计性 的人脸形状模型适合图像中的人脸、即进行模型拟合，由此生成图像中的人脸的模型。通过 使用该技术使图像中的人脸模型化，由此能够推定人脸的朝向、人脸器官的状态，另外通过 随时间推移地更新（追踪）模型，由此能够监视人脸及人脸器官的时间变化。
[0004] 非专利文献
[0005]非专利文献 1 :Stan Z. Li. Anil K. Jain，"Handbook of Face Recognition，'， Springer. 2011 年，p. 124-133
[0006] 在非专利文献1所记载的技术中，模型拟合的精度根据模型的初始状态、即最初 将模型配置在图像的何处并设定怎样的角度、形状而受到较大的影响。模型的初始状态大 大偏离实际的人脸的状态时，存在使模型适合实际的人脸所用的模型拟合的计算落入局部 最优解从而模型偏离实际的人脸而收敛的情况。将该情况称为误拟合，在发生误拟合时，人 脸的模型的精度降低。尤其是，容易出现模型的眼睛的位置错误地收敛在眼镜的框或眉毛 的位置的情况。
【发明内容】
[0007] 本发明是为了解决上述的问题点而做出的，目的在于，提供能够使人脸的模型的 精度提高的人脸检测装置、方法。
[0008] 本发明的一个形态是一种检测装置，用于根据由拍摄部拍摄的包括人脸的图像进 行人脸检测，所述检测装置的特征在于，具备：位置检测部，从所述图像中检测所述人脸的 人脸器官的位置；初始状态决定部，基于所述人脸器官的所述位置而决定模型的初始状态； 以及模型拟合部，使用所述模型的初始状态，基于所述图像而生成所述人脸的模型。
[0009] 本发明的一个形态是人脸检测方法，其特征在于，具备：从拍摄单元取得包括人脸 的图像的步骤；位置检测单元从所述图像中检测所述人脸的人脸构成的位置的步骤；初始 状态决定单元基于所述人脸构成的所述位置而决定模型的初始状态的步骤；以及模型拟合 单元使用所述模型的初始状态、基于所述图像而生成所述人脸的模型的步骤。
[0010] 发明的效果
[0011] 本发明使用从包括人脸的图像检测的人脸器官的位置来决定初始状态，因此能够 使模型的初始状态为接近实际的人脸的状态。并且，使用该初始状态进行人脸的模型的生 成，因此能够抑制模型的误拟合，并且能够使计算较快递收敛而缩短处理时间。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明的一实施方式所涉及的车辆的车厢的示意图。
[0013] 图2是本发明的一实施方式所涉及的人脸检测装置的概略框图。
[0014] 图3是本发明的一实施方式所涉及的人脸检测装置的功能框图。
[0015] 图4A、4B是用于对模型及模板进行说明的示意图。
[0016] 图5A?ro是用于对模型拟合前后的模型的状态进行说明的示意图。
[0017] 图6是对本发明的一实施方式所涉及的人脸检测处理的流程进行表示的图。
[0018] 图7是对本发明的一实施方式所涉及的眼睛位置检测处理的流程进行表示的图。
[0019] 图8A?8C是对本发明的一实施方式所涉及的眼睛位置检测方法进行表示的示意 图。
[0020] 图9是对本发明的一实施方式所涉及的初始状态决定处理的流程进行表示的图。
[0021] 图10是对人脸角度的定义进行表示的示意图。
[0022] 图11A?11C是对本发明的一实施方式所涉及的角度算出方法进行表示的示意 图。
[0023] 图12A、12B是对本发明的一实施方式所涉及的模型的初始状态设定方法进行表 示的示意图。
[0024] 附图标记说明
[0025] 1 人脸检测装置
[0026] 2 拍摄部
[0027] 3 A/D 变换部
[0028] 4 接口（I/F)
[0029] 5 ROM
[0030] 6 RAM
[0031] 7 输出部
[0032] 8 运算部（CPU)
[0033] 9 存储部
[0034] 11位置检测部
[0035] 12初始状态决定部
[0036] 13模型拟合部
[0037] 14动作部
[0038] 100 车辆
[0039] 101驾驶席（驾驶位置）
【具体实施方式】
[0040] 以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明，但本发明并不限定于本实施方 式。另外，在以下说明的附图中，具有相同功能的结构标注相同的附图标记，有时也省略其 重复的说明。
[0041] 图1是对具有本实施方式所涉及的人脸检测装置1的车辆100的车厢进行表示的 示意图。车辆100具备具有拍摄部2的人脸检测装置1。人脸检测装置1可以设置在车辆 100内的任意的场所。人脸检测装置1既可以是单独的装置，另外也可以装入到车辆100内 的其他的系统（例如，车载导航系统）。
[0042]拍摄部2在车厢内设置在驾驶席101的前方（S卩，车辆100的行进方向侧）。拍摄 部2构成为至少能够拍摄包括坐在驾驶席101的驾驶员的人脸的区域。在本实施方式中，拍 摄部2设置在仪表板上，但只要能够从正面方向拍摄驾驶员的脸部，也可以设置在方向盘、 顶棚或车厢内后视镜上。
[0043] 图2是本发明的实施方式所涉及的人脸检测装置1的概略框图。人脸检测装置1 具备用于拍摄驾驶员的脸部的拍摄部2。拍摄部2具备具有镜头23的摄影机21和控制部 22。摄影机21可以是通常的可见光用C⑶摄影机或M0S摄影机，而且也可以是红外线摄影 机。红外线摄影机与可见光线用CCD摄影机、M0S摄影机相比较，不受人的个别的肤色所左 右。另外，与可见光用CCD摄影机、M0S摄影机相比，红外线摄影机能够使快门速度更快。另 夕卜，摄影机21也可以是JPEG摄影机模块。JPEG摄影机模块是拍摄部与A/D变换部成为一 体而获得的模块，与所述可见光用CCD摄影机、M0S摄影机相比较，是轻量并且紧凑的，因此 在向车辆等搭载时，就搭载位置而言，具有优越性。
[0044] 控制部22进行摄影机21的控制。控制部22控制镜头23自动聚焦于坐在驾驶席 101的驾驶员的脸部，即每隔规定的时间或对来自CPU8的信号做出响应而进行将摄影机21 的快门开闭的控制，将所拍摄到的图像数据作为帧而记录在RAM6的帧存储器61中。即，将 在某些时刻摄到的图像称为帧。
[0045] 并且，人脸检测装置1具备运算部（CPU) 8、存储部9、R0M5、RAM6、输出部7、接口 (I/F) 4及总线41。另外，拍摄部2的摄影机21不是JPEG摄影机的情况下，人脸检测装置 1还具备A/D (模拟/数字）变换部3。各部连接成能够经由总线41收发信号。
[0046] 运算部8包括CPU，具有按照程序对来自拍摄部2的经数字变换后的图像数据进行 处理并解析，并且进行眼部的检测和眨眼动作的判断等的处理的功能。存储部9由RAM、硬 盘驱动器等构成，能够保存图像数据，并且能够存储图像数据的处理结果、解析结果及判断 结果。
[0047] 输出部7例如包括扬声器、显示器及灯。输出部7能够基于本实施方式所涉及的 人脸检测处理的结果，从扬声器发出用于提醒或警告的声音或者从显示器或灯输出用于提 醒或警告的消息或光。另外，输出部7还能够基于本实施方式所涉及的人脸检测处理的结 果，对例如车辆2具有的自动制动系统，送出用于使自动制动工作的信号。
[0048]作为输出部7中包括的扬声器，也能够利用车辆2中装备的扬声器。另外，作为输 出部7中包括的显示器，也能够利用车辆2中装备的车载导航系统的显示器。
[0049] A/D变换部3具有将来自拍摄部2的图像信号变换为数字信号的图像数据的功能。 图像数据向接口（I/F) 4输出。I/F4与控制部22进行数据及指令的收发并且接收图像数 据。R0M5是读取专用存储器，存储用于使人脸检测装置1启动的引导程序，而且具备用于存 储执行的处理、解析及判断所用的程序（例如，进行后述的图6、7、9所示的处理的程序）的 程序存储器51。程序也可以不存在R0M5中也存储在存储部9中。
[0050] RAM6作为