人脸检测的5种实现方法

众所周知，人脸识别是计算机视觉应用的一个重大领域，在学习人脸识别之前，我们先来简单学习下人脸检测的几种用法。

常见的人脸检测方法大致有5种，Haar、Hog、CNN、SSD、MTCNN：

相关构造检测器的文件：opencv/data at master · opencv/opencv · GitHub

基本步骤

读入图片
构造检测器
获取检测结果
解析检测结果

一、Haar

# 调整参数
img = cv2.imread('./images/001.jpg')
cv_show('img',img)# 构造harr检测器
face_detector = cv2.CascadeClassifier('./weights/haarcascade_frontalface_default.xml')# 转为灰度图
img_gray = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
plt.imshow(img_gray,'gray')# 检测结果 上图4个人脸所以4个方框坐标
# image  
# scaleFactor控制人脸尺寸  默认1.1 
detections = face_detector.detectMultiScale(img_gray,scaleFactor=1.3)# 解析
for x,y,w,h in detections:cv2.rectangle(img,(x,y),(x+w,y+h),(0,255,0))
plt.imshow(cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2RGB))

在这里插入图片描述

# 调整参数
img = cv2.imread('./images/004.jpeg')
cv_show('img',img)# 构造harr检测器
face_detector = cv2.CascadeClassifier('./weights/haarcascade_frontalface_default.xml')# 转为灰度图
img_gray = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
plt.imshow(img_gray,'gray')# 检测结果 上图4个人脸所以4个方框坐标
# image  
# scaleFactor控制人脸尺寸  默认1.1 
# minNeighbors 确定一个人脸框至少要有n个候选值 越高 质量越好
# [, flags[, 
# minSize  maxSize 人脸框的最大最小尺寸 如minSize=(40,40) 
detections = face_detector.detectMultiScale(img_gray,scaleFactor=1.2, minNeighbors=10)# 在质量和数量上平衡# 解析
for x,y,w,h in detections:cv2.rectangle(img,(x,y),(x+w,y+h),(0,255,0))
plt.imshow(cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2RGB))

在这里插入图片描述

上述过程中：

scaleFactor参数：用来控制人脸框的大小，可以用它来排除一些错误检测；
minNeighbors参数：我们给人脸框起来的时候，一般一张脸会框许多的框，假如这张脸框得越多，说明质量越好，越是一张正确的“脸”。

二、Hog

对于第一次使用这个功能的同学，要提前下载一下dlib

import dlib# 构造HOG人脸检测器 不需要参数
hog_face_detetor = dlib.get_frontal_face_detector()# 检测人脸获取数据
# img 
# scale类似haar的scalFactor
detections = hog_face_detetor(img,1)# 解析获取的数据
for face in detections:# 左上角x = face.left()y = face.top()# 右下角r = face.right()b = face.bottom()cv2.rectangle(img,(x,y),(r,b),(0,255,0))
plt.imshow(cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2RGB))

在这里插入图片描述

三、CNN

import dlib# 构造CNN人脸检测器
cnn_face_detector = dlib.cnn_face_detection_model_v1("./weights/mmod_human_face_detector.dat")# 检测人脸  参数与上一种相似
detections = cnn_face_detector(img,1)for face in detections:# 左上角x = face.rect.left()y = face.rect.top()# 右下角r = face.rect.right()b = face.rect.bottom()# 置信度c = face.confidenceprint(c)cv2.rectangle(img,(x,y),(r,b),(0,255,0))plt.imshow(cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2RGB))

通过神经网络完成，这个过程中我们还可以查看每张脸检测时的置信度。

在这里插入图片描述

四、SSD

# 加载模型
face_detector = cv2.dnn.readNetFromCaffe('./weights/deploy.prototxt.txt','./weights/res10_300x300_ssd_iter_140000.caffemodel')# 原图尺寸
img_height = img.shape[0]
img_width = img.shape[1]# 放缩至输入尺寸
img_resized = cv2.resize(img,(500,300)) # 转为2进制
img_blob = cv2.dnn.blobFromImage(img_resized,1.0,(500,300),(104.0,177.0,123.0))# 输入
face_detector.setInput(img_blob)# 推理
detections = face_detector.forward()

此时

detections.shape # (1, 1, 200, 7)

说明有200个结果，后面的7则是我们做需要的一些数据，继续如下：

# 查看人脸数量
num_of_detections = detections.shape[2]img_copy = img.copy()for index in range(num_of_detections):# 置信度detections_confidence = detections[0,0,index,2]# 通过置信度筛选if detections_confidence > 0.15:# 位置  乘以宽高恢复大小locations = detections[0,0,index,3:7] * np.array([img_width,img_height,img_width,img_height])# 打印print(detections_confidence)lx,ly,rx,ry = locations.astype('int')# 绘制cv2.rectangle(img_copy,(lx,ly),(rx,ry),(0,255,0),2)plt.imshow(cv2.cvtColor(img_copy,cv2.COLOR_BGR2RGB))

在这里插入图片描述

五、MTCNN

# 导入MTCNN
from mtcnn.mtcnn import MTCNN# 记载模型
face_detetor = MTCNN()# 检测人脸
detections = face_detetor.detect_faces(img_cvt)
for face in detections:x,y,w,h = face['box']cv2.rectangle(img_cvt,(x,y),(x+w,y+h),(0,255,0),2)
plt.imshow(img_cvt)

在这里插入图片描述

对比

	优势	劣势
Haar	速度最快、清凉、适合算力较小的设备	准确度低、偶尔误报、无旋转不变性
HOG+Dlib	比Haar准确率高	速度比Haar低，计算量大、无旋转不变性、Dlib兼容性问题
SSD	比Haar和hog准确率高、深度学习、大小一般	低光照片准确率低，受肤色影响。
CNN	最准确、误报率低、轻量	相对于其他方法慢、计算量大、Dlib兼容性问题