計算機視覺應(yīng)用實戰(zhàn)（OpenCV）（微課版） 課件 第9章 人臉跟蹤

人臉跟蹤第9章0學(xué)習(xí)目標(biāo)1.項目介紹2.馬賽克項目原理3.馬賽克項目實現(xiàn)附：計算機視覺應(yīng)用場景學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解人臉識別和檢測的算法原理； 了解人臉跟蹤的算法原理； 掌握OpenCV3.0相關(guān)函數(shù)使用方法，綜合運用實現(xiàn)人臉跟蹤項目。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.項目介紹人臉跟蹤技術(shù)作為計算機視覺的一個重要研究方向，一直以來都是行業(yè)熱點，從人臉對齊、人臉檢測、到人臉識別、再到人臉跟蹤，無不具有廣泛的應(yīng)用前景。本項目主要實現(xiàn)了一個簡單的人臉跟蹤系統(tǒng)，系統(tǒng)主要實現(xiàn)了在人臉檢測的基礎(chǔ)上從人臉檢測模式切換到人臉跟蹤模式進行人臉跟蹤的功能。人臉窗口初始化是人臉跟蹤的前提，通過人臉檢測定位出人臉跟蹤的初始化窗口，人臉跟蹤實現(xiàn)了對從當(dāng)前幀獲取到的人臉進行跟蹤的功能。通過本項目的學(xué)習(xí)，能夠掌握人臉識別和檢測以及人臉跟蹤的算法原理，并能夠綜合運用OpenCV3.0的相關(guān)函數(shù)實現(xiàn)人臉跟蹤功能，提高計算機視覺項目開發(fā)能力。1.項目介紹2.人臉跟蹤原理在視頻中進行人臉跟蹤的關(guān)鍵問題是如何在環(huán)境光線、人體姿態(tài)、遮擋物等諸多變化中對人臉實現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定的跟蹤。跟蹤和檢測是分不開的，跟蹤能夠加快算法的檢測速率，而檢測能夠提高算法的準(zhǔn)確性，人臉跟蹤算法需要結(jié)合著兩者的優(yōu)點，將跟蹤和檢測有機結(jié)合在一起。人臉跟蹤原理基于特征匹配的跟蹤不考慮所跟蹤目標(biāo)的整體特征，即不關(guān)心該目標(biāo)是什么這個問題,僅僅通過目標(biāo)物體的一些個體特征來進行跟蹤。由于圖像序列間的采樣時間間隔通常很短,可以認為這些個體特征在運動形式上具有平滑性,因此可以通過這些個體特征來完成目標(biāo)物體的跟蹤過程,進而充分利用空間位置相對不變的影像特征,提取出該幀圖像和參考圖像的特征量,然后按照一種或幾種相似性度量對二者進行比較。如果該幀圖像的特征集和參考圖像的特征集之間,在給定的約束條件下,滿足距離最小的原則,則該物體為跟蹤的目標(biāo)。2.1基于特征匹配的跟蹤基于區(qū)域匹配的跟蹤,是把圖像中目標(biāo)物體的連通區(qū)域的共有特征信息作為跟蹤檢測值的一種方法。在連續(xù)的圖像中可以采用多種區(qū)域信息,例如紋理信息,顏色信息等等。該方法不需要在序列圖像的下一幀中找到同上一幀圖像中完全相同的特征信息,通常情況下通過計算獲取區(qū)域和原始目標(biāo)物體之間的相關(guān)性來判斷跟蹤物體的位置。如果檢測獲取區(qū)域同上一幀的相關(guān)系數(shù)越大,那么越有可能是同一個區(qū)域?；趨^(qū)域的跟蹤可以選用根據(jù)整個區(qū)域(如運動、紋理特性)提供的單一特征信息來實現(xiàn)跟蹤,由于在實際跟蹤過程中單一的特征往往不太好選擇,也可以采用目標(biāo)物體的多個特征進行跟蹤。2.2基于區(qū)域匹配的跟蹤基于模型匹配的跟蹤算法是通過建立模型的方法來表示需要跟蹤的目標(biāo)物體,然后在序列圖像中跟蹤這個模型來達到跟蹤的目的。早期在這個領(lǐng)域內(nèi)的研究主要集中在剛性物體的模型匹配上,對于剛性物體或者近似于剛性的物體在大多數(shù)情況下,其運動狀態(tài)變換主要是平移、旋轉(zhuǎn)和仿射運動,可以通過采用計算相關(guān)匹配或者是通過Hough變換的方法來獲取圖像在下一幀的位置。2.3基于模型匹配的跟蹤3.基于OpenCV的人臉跟蹤實現(xiàn)人臉窗口初始化是人臉跟蹤的前提，通過人臉檢測定位出人臉跟蹤的初始化窗口，后續(xù)的人臉跟蹤將對該初始化窗口進行跟蹤，在人臉跟蹤的過程中，根據(jù)人臉檢測來修正跟蹤過程中累積的誤差，對跟蹤結(jié)果進行修正。3.1人臉檢測功能實現(xiàn)人臉跟蹤和人臉檢測是相互緊密聯(lián)系的。通過AdaBoost人臉分類器來進行人臉檢測生成人臉初始化窗口，又根據(jù)人臉膚色這一顯著的特征對人臉圖像進行膚色檢測，使檢測結(jié)果更加可靠。3.2檢測模式和跟蹤模式的切換見教材相關(guān)代碼3.3跟蹤器的實現(xiàn)3.4人臉特征點定位實現(xiàn)見教材相關(guān)代碼應(yīng)用場景：自動駕駛汽車自動駕駛汽車自動駕駛汽車依靠人工智能、視覺計算、雷達、監(jiān)控裝置和全球定位系統(tǒng)協(xié)同合作，讓電腦可以在沒有任何人類主動的操作下，自動安全地操作機動車輛。汽車自動駕駛技術(shù)包括視頻攝像頭、雷達傳感器以及激光