OpenCV入门指南----人脸检测

本篇介绍图像处理与模式识别中最热门的一个领域——人脸检测（人脸识别）。人脸检测可以说是学术界的宠儿，在不少EI，SCI高级别论文都能看到它的身影。甚至很多高校学生的毕业设计都会涉及到人脸检测。当然人脸检测的巨大实用价值也让很多公司纷纷关注，很多公司都拥有这方面的专利或是开发商业产品出售。

在OpenCV中，人脸检测也是其热门应用之一。在OpenCV的特征检测专题就详细介绍了人脸检测的原理——通过Haar特征来识别是否为人脸。Haar特征检测原理与Haar特征分类器的训练放到下一篇《【OpenCV入门指南】第十四篇 Haartraining》来讲，本篇主要介绍如何在OpenCV中使用Haar特征分类器来对图像中的人脸进行检测和识别。下面将分成五步来详细示范如何在OpenCV中进行人脸识别：

一．人脸的Haar特征分类器是什么

二．在哪找人脸的Haar特征分类器

三．怎么用人脸的Haar特征分类器

四．人脸识别示例代码

五．人脸识别程序运行结果

一．人脸的Haar特征分类器是什么

人脸的Haar特征分类器就是一个XML文件，该文件中会描述人脸的Haar特征值。当然Haar特征的用途可不止可以用来描述人脸这一种，用来描述眼睛，嘴唇或是其它物体也是可以的。

二．在哪找人脸的Haar特征分类器

OpenCV有已经自带了人脸的Haar特征分类器。OpenCV安装目录中的\data\ haarcascades目录下的haarcascade_frontalface_alt.xml与haarcascade_frontalface_alt2.xml都是用来检测人脸的Haar分类器。这个haarcascades目录下还有人的全身，眼睛，嘴唇的Haar分类器。读者可以仿照本方的例子来试验下效果看看。

三．怎么用人脸的Haar特征分类器

使用人脸的Haar特征分类器非常之简单，直接使用cvHaarDetectObjects。下面来看看这个函数的介绍：

函数功能：检测图像中的目录

函数原型：

CVAPI(CvSeq*) cvHaarDetectObjects(

const CvArr* image,

CvHaarClassifierCascade* cascade,

CvMemStorage* storage,

double scale_factor CV_DEFAULT(1.1),

int min_neighbors CV_DEFAULT(3),

int flags CV_DEFAULT(0),

CvSize min_size CV_DEFAULT(cvSize(0,0)),

CvSize max_size CV_DEFAULT(cvSize(0,0))

);

函数说明：

第一个参数表示输入图像，尽量使用灰度图以加快检测速度。

第二个参数表示Haar特征分类器，可以用cvLoad()函数来从磁盘中加载xml文件作为Haar特征分类器。

第三个参数为CvMemStorage类型，大家应该很熟悉这个CvMemStorage类型了，《OpenCV入门指南》中很多文章都介绍过了。

第四个参数表示在前后两次相继的扫描中，搜索窗口的比例系数。默认为1.1即每次搜索窗口依次扩大10%

第五个参数表示构成检测目标的相邻矩形的最小个数(默认为3个)。如果组成检测目标的小矩形的个数和小于 min_neighbors - 1 都会被排除。如果min_neighbors 为 0, 则函数不做任何操作就返回所有的被检候选矩形框，这种设定值一般用在用户自定义对检测结果的组合程序上。

第六个参数要么使用默认值，要么使用CV_HAAR_DO_CANNY_PRUNING，如果设置为CV_HAAR_DO_CANNY_PRUNING，那么函数将会使用Canny边缘检测来排除边缘过多或过少的区域，因此这些区域通常不会是人脸所在区域。

第七个，第八个参数表示检测窗口的最小值和最大值，一般设置为默认即可。

函数返回值：

函数将返回CvSeq对象，该对象包含一系列CvRect表示检测到的人脸矩形。

四．人脸识别示例代码

下面给出一个完整的示例代码，代码中的GetTickCount可以参阅《Windows 各种计时函数总结》，cvEqualizeHist可以参阅《【OpenCV入门指南】第八篇灰度直方图》。

// FaceDetect.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
// 本文配套博客文章地址： http://blog.csdn.net/morewindows/article/details/8426318  

#include "stdafx.h"

#include <iostream>
#include <opencv2/core/core.hpp>   //cvGetSize  cvCreateImage
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/opencv.hpp>  //cvResize cvInitMatHeader cvGetMinMaxHistValue cvCvtColor
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>

#include <Windows.h>   //DWORD  GetTickCount()

#ifdef _DEBUG
#pragma comment(lib, "opencv_core244d")
#pragma comment(lib, "opencv_highgui244d")
#pragma comment(lib, "opencv_imgproc244d")  //cvResize 
#pragma comment(lib, "opencv_objdetect244d")  //cvHaarDetectObjects
#else
#pragma comment(lib, "opencv_core244")
#pragma comment(lib, "opencv_highgui244")
#pragma comment(lib, "opencv_imgproc244")  //cvResize
#pragma comment(lib, "opencv_objdetect244") //cvHaarDetectObjects
#endif

using namespace std;  
int main()  
{  
    // 加载Haar特征检测分类器  
    // haarcascade_frontalface_alt.xml系OpenCV自带的分类器 下面是我机器上的文件路径  
    const char *pstrCascadeFileName = "G:\\Software\\openCV\\opencv\\data\\haarcascades\\haarcascade_frontalface_alt.xml";  
    CvHaarClassifierCascade *pHaarCascade = NULL;  
    pHaarCascade = (CvHaarClassifierCascade*)cvLoad(pstrCascadeFileName);  
  
    // 载入图像  
    const char *pstrImageName = "./images/linzhiling.jpg";  
    //const char *pstrImageName = "./images/liuyifei.jpg";  
    //const char *pstrImageName = "./images/unknown.jpg";  
    IplImage *pSrcImage = cvLoadImage(pstrImageName, CV_LOAD_IMAGE_UNCHANGED);  
      
    IplImage *pGrayImage = cvCreateImage(cvGetSize(pSrcImage), IPL_DEPTH_8U, 1);  
    cvCvtColor(pSrcImage, pGrayImage, CV_BGR2GRAY);  
  
    // 人脸识别与标记  
    if (pHaarCascade != NULL)  
    {         
        CvScalar FaceCirclecolors[] =   
        {  
            {{0, 0, 255}},  
            {{0, 128, 255}},  
            {{0, 255, 255}},  
            {{0, 255, 0}},  
            {{255, 128, 0}},  
            {{255, 255, 0}},  
            {{255, 0, 0}},  
            {{255, 0, 255}}  
        };  
  
        CvMemStorage *pcvMStorage = cvCreateMemStorage(0);  
        cvClearMemStorage(pcvMStorage);  
        // 识别  
        DWORD dwTimeBegin, dwTimeEnd;  
        dwTimeBegin = GetTickCount();  
        //函数将返回CvSeq对象，该对象包含一系列CvRect表示检测到的人脸矩形
        //第一个参数表示输入图像，尽量使用灰度图以加快检测速度
        //第二个参数表示Haar特征分类器，可以用cvLoad()函数来从磁盘中加载xml文件作为Haar特征分类器
        //第三个参数为CvMemStorage类型
        //第四个参数表示在前后两次相继的扫描中，搜索窗口的比例系数。默认为1.1即每次搜索窗口依次扩大10%
        //第五个参数表示构成检测目标的相邻矩形的最小个数(默认为3个)。如果组成检测目标的小矩形的个数和小于 min_neighbors - 1 都会被排除。
            //如果min_neighbors 为 0, 则函数不做任何操作就返回所有的被检候选矩形框，这种设定值一般用在用户自定义对检测结果的组合程序上
        //第六个参数要么使用默认值，要么使用CV_HAAR_DO_CANNY_PRUNING，如果设置为CV_HAAR_DO_CANNY_PRUNING，那么函数将会使用Canny边缘检测
            //来排除边缘过多或过少的区域，因此这些区域通常不会是人脸所在区域
        //第七个，第八个参数表示检测窗口的最小值和最大值，一般设置为默认即可
        CvSeq *pcvSeqFaces = cvHaarDetectObjects(pGrayImage, pHaarCascade, pcvMStorage);  
        dwTimeEnd = GetTickCount();  
  
        printf("人脸个数: %d   识别用时: %d ms\n", pcvSeqFaces->total, dwTimeEnd - dwTimeBegin);  
          
        // 标记  
        for(int i = 0; i <pcvSeqFaces->total; i++)  
        {  
            CvRect* r = (CvRect*)cvGetSeqElem(pcvSeqFaces, i);  

            //用圆形画出脸部部分
            CvPoint center;  
            int radius;  
            center.x = cvRound((r->x + r->width * 0.5));  
            center.y = cvRound((r->y + r->height * 0.5));  
            radius = cvRound((r->width + r->height) * 0.25);  
            cvCircle(pSrcImage, center, radius, FaceCirclecolors[i % 8], 2); 
            
            //用矩形画出脸部部分
            /*
            CvPoint startPoint,endPoint;
            startPoint.x = cvRound(r->x);
            startPoint.y = cvRound(r->y);
            endPoint.x = cvRound(r->x + r->width);
            endPoint.y = cvRound(r->x + r->height);
            cvRectangle(pSrcImage,startPoint,endPoint,FaceCirclecolors[i % 8]);
            */
        }  
        cvReleaseMemStorage(&pcvMStorage);  
    }  
      
    const char *pstrWindowsTitle = "人脸识别";  
    cvNamedWindow(pstrWindowsTitle, CV_WINDOW_AUTOSIZE);  
    cvShowImage(pstrWindowsTitle, pSrcImage);  
  
    cvWaitKey(0);  
  
    cvDestroyWindow(pstrWindowsTitle);  
    cvReleaseImage(&pSrcImage);   
    cvReleaseImage(&pGrayImage);  
    return 0;  
}