使用Mediapipe库进行人脸检测

计算机视觉领域,人脸检测是一项基础且重要的任务。本文将探讨如何利用Mediapipe库来实现人脸检测,并逐步解释代码实现。在开始之前,请注意区分人脸检测和人脸特征点检测的不同:人脸检测旨在识别出整个脸部并绘制边界框,而人脸特征点检测则识别脸部特征,如眼睛、鼻子和嘴巴。尽管本文也会尝试检测一些特征点,但这并非最佳方法,只因Mediapipe的人脸检测算法同时提供了这一功能。

人脸检测的应用

人脸检测技术在多个领域有着广泛的应用,包括但不限于:

  • 人脸识别:人脸检测是人脸识别的前置步骤,只有先检测到人脸,才能进行识别。
  • 情绪识别:通过人脸检测技术,可以进一步分析人脸表情,实现情绪识别。
  • 锁屏功能:在智能手机的锁屏功能中,人脸检测是识别和解锁的第一步。

导入必要的库

首先,需要导入实现人脸检测所需的所有库。以下是Python代码示例:

import cv2 import numpy as np import mediapipe as mp import matplotlib.pyplot as plt

使用Mediapipe库进行人脸检测

将使用Mediapipe的面部检测模型来进行人脸检测。深入了解该模型可以发现,它基于BlazeFace算法,这是一种轻量级且精确的人脸检测算法。BlazeFace算法源自于MobileNetV1/V2,这是一种先进的模型。该模型的帧率(FPS)在200-1000之间,具体取决于设备的规格。

接下来,将初始化Mediapipe库中的面部检测模型。以下是初始化模型的代码示例:

mp_face_detection = mp.solutions.face_detection face_detection = mp_face_detection.FaceDetection(model_selection=0, min_detection_confidence=0.5) mp_drawing = mp.solutions.drawing_utils

代码解析

初始化Mediapipe的面部检测模型后,将调用面部检测函数,并传入相关参数和值。以下是参数的详细说明:

  • model_selection:此参数仅接受0-1范围内的整数值。0型模型用于检测2米范围内的脸部,而1型模型用于检测5米范围内的脸部。默认值为0。
  • min_detection_confidence:此参数接受[0.0,1.0]范围内的整数值,默认值为0.5,即50%的置信度。这意味着模型在检测脸部时,至少需要有50%的把握认为脸部存在,否则不会进行检测。

模型初始化完成后,还需要可视化结果。将使用drawing_utils函数在图像/帧中显示结果。以下是读取图像并应用面部检测模型的代码示例:

sample_img = cv2.imread('media/sample.jpg') plt.figure(figsize=[10, 10]) plt.title("Sample Image") plt.axis('off') plt.imshow(sample_img[:, :, ::-1]) plt.show()

使用Process函数进行人脸检测

已经读取了图像,现在来进行主要任务:使用面部检测模型并将其功能应用于样本图像。将使用FaceDetection类的process()函数。此函数将返回检测到的每个脸部的六个主要坐标点。这些坐标点包括右眼、左眼、鼻尖、嘴中心、右耳垂和左耳垂。得到这些点后,将能够在图像/帧上绘制边界框,但为了输出清晰,只会绘制两个主要关键点。以下是代码示例:

face_detection_results = face_detection.process(sample_img[:, :, ::-1]) if face_detection_results.detections: for face_no, face in enumerate(face_detection_results.detections): print(f'FACE NUMBER: {face_no+1}') print('==============================') print(f'FACE CONFIDENCE: {round(face.score[0], 2)}') face_data = face.location_data print(f'FACE BOUNDING BOX:\n{face_data.relative_bounding_box}') for i in range(2): print(f'{mp_face_detection.FaceKeyPoint(i).name}:') print(f'{face_data.relative_keypoints[mp_face_detection.FaceKeyPoint(i).value]}') img_copy = sample_img[:, :, ::-1].copy() if face_detection_results.detections: for face_no, face in enumerate(face_detection_results.detections): mp_drawing.draw_detection(image=img_copy, detection=face, keypoint_drawing_spec=mp_drawing.DrawingSpec(color=(255, 0, 0), thickness=2, circle_radius=2)) fig = plt.figure(figsize=[10, 10]) plt.title("Resultant Image") plt.axis('off') plt.imshow(img_copy) plt.show()
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