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专利号: 2016100337724
申请人: 电子科技大学中山学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种人脸图像采集的自适应控制装置,其特征在于:包括有机座(100),所述机座(100)上设有至少两根竖直设置的竖向导轨(1),所述机座(100)上设有竖向传动轴(2),所述竖向传动轴(2)上套设有沿竖向导轨(1)竖向滑动的竖向滑块(3),所述竖向滑块(3)之间设有横向导轨(4),所述横向导轨(4)上设有横向传动轴(5),所述横向传动轴(5)上套设有沿横向导轨(4)横向滑动的相机搭载台(6),所述相机搭载台(6)上设有转动电机(7),所述转动电机(7)转轴竖向设置,所述转动电机(7)转轴上设有随转轴转动的相机。

2.根据权利要求1所述的一种人脸图像采集的自适应控制装置,其特征在于:所述竖向传动轴(2)上设有竖向传动轴螺纹,所述竖向传动轴(2)一端设有第一电机(8),所述竖向传动轴(2)随第一电机(8)转轴转动,所述竖向滑块(3)套接处设有与竖向传动轴螺纹配合随竖向传动轴(2)转动而使竖向滑块(3)垂直移动的竖向滑块螺纹。

3.根据权利要求1所述的一种人脸图像采集的自适应控制装置,其特征在于:所述横向传动轴(4)上设有横向传动轴螺纹,所述横向传动轴(4)一端设有第二电机(9),所述横向传动轴(4)随第二电机(9)转轴转动,所述相机搭载台(6)套接处设有与横向传动轴螺纹配合随横向传动轴(4)转动而使相机搭载台(6)横向移动的相机搭载台螺纹。

4.根据权利要求1所述的一种人脸图像采集的自适应控制装置,其特征在于:所述机座(100)上还设有控制器(10),所述控制器(10)连接有第一电机(8)、第二电机(9)、设置于竖向传动轴(2)另一端的第一编码器(11)、设置于横向传动轴(4)另一端的第二编码器(12)、转动电机(7)和相机,所述第一电机(8)与第一编码器(11)连接,所述第二电机(9)与第二编码器(12)连接。

5.一种人脸图像采集的自适应控制方法,其步骤如下:a、控制器(10)控制相机拍摄初始图像,并输入到控制器(10)中,设定以初始图像左上角为原点o′,向右为x′轴正方向,向下为y′轴正方向,建立直角坐标系O′x′y′,在初始图像直角坐标系O′x′y′中建立人脸图像直角坐标系Oxy;

b、基于Adaboost算法的人脸检测,检测训练部分中训练强分类器,设定n个训练样本(x1,y1),...,(xi,yi),..(xn,yn),yi可取0和1,yi=1代表人脸样本,yi=0代表非人脸样本,初始化权重ω:人脸样本的权重

其中m为人脸样本的个数,

非人脸样本的权重

其中l为非人脸样本的个数,

对于t=1:T,

①权重归一化

②筛选出最优的弱分类器ht(xk,pk,fk,θk),其分类错误率为:其中xk代表一个检测子窗口,pk指示不等号的方向,fk为特征,θk为阈值。

③更新权值

其中 代表分类错误占分类正确的比例,其中ei可取0和1。当ei=0时,xi被正确分类;当ei=1时,xi被错误分类,最后的强分类器为:

其中

c、基于分级方案的人脸眼睛和嘴的定位:

基于小波的特征图的特征值的计算,基于小波的特征图中第n个特征值Sal(n)的计算公式为:其中权重ωk是分配给最大的不同尺度的小波系数,又是互惠的标准差系数,权重ωk的计算公式为:其中S为最大的小波系数在k层次的数量, 是在0≤z≤S内的最大系数,基于主成分分析的双眼区域的校对:

由于双眼区域是一个矩形区域,所以双眼区域可以看成是由M个列向量组成,表示为Γ1,Γ2,..,ΓM,双眼区域样本的平均值为:

每个双眼区域与平均值的之间的差值为:

φn=Γn-Ψ   (10)

双眼区域的协方差矩阵为:

其中A=[φ1,φ2,...,φM],

实际中直接计算矩阵C的特征向量的计算量很大,可以通过矩阵AAT的特征向量vn的定义来计算:ATAvn=λnvn   (12)

对公式(13)两边左乘矩阵A可得:

AATAvn=Aλnvn   (13)

由公式(14)式可知,Avn是矩阵C的特征向量,于是,可以用特征向量μn来表示成M个样本的线性组合:其中n=1,2,...,M,

表示为Γ1,Γ2,..,ΓM的双眼区域投影到特征空间中:其中n=1,2,...,M,

双眼区域的每个特征向量的权重组成一个向量:

ΩT={ω1,ω2,...,ωn}   (16)双眼区域与重构图像之间的平方差为:

由公式(18)计算平方差就可求出最小重构误差的双眼区域。

基于眼睛模板的眼睛和嘴的定位:

眼睛模板有三个方块组成,中心的黑块代表了在人眼中黑色的瞳孔,表示为B,这个黑色方块左右两侧为白色方块,分别表示为W1和W2。

用来测量眼睛模板的相似函数SIM的定义为:

其中IW1为区域W1的强度的总和,IW2为区域W2的强度的总和,IB为区域B的强度的总和,β是一个避免分母为零的正数,人脸样本中Q个眼睛模板,最佳的眼睛位置(xbest,ybest)的定义如下:xbest=median(x1,x2,..xQ)   (19)ybest=median(y1,y2,..yQ)   (20)d、人脸图像中偏值的计算:

水平偏距和垂直偏距的计算:设人脸图像直角坐标系O′x′y′的人脸图像窗口宽为width1,高为height1,初始图像的宽为width2,高为height2,坐标系Oxy的原点在坐标系O′x′y′为(facex,facey),坐标系Oxy相对坐标系O′x′y′的水平偏移量为Δw,垂直偏移量为Δh,因此最小的水平偏距Δlevelmin和垂直偏距Δverticalmin分别为:侧面偏转角度的计算:

设左眼中心坐标为(x1,y1),右眼中心坐标为(x2,y2),嘴的中心坐标为(x3,y3),两只眼睛的水平距离为l,垂直距离为d,人脸图像侧面偏转时,鼻子下点水平线与左右两眼睛内点的距离分别为l1和l2,鼻子下点水平线与嘴内点的距离为l3。

人脸图像的平面偏转角度α:

鼻子下点与左右两眼内点的角度差β1:

鼻子下点与嘴内点的角度差β2:

人脸图像的侧面偏转角度β:

e、控制器(10)控制相机搭载台(6)水平移动Δlevel1、垂直移动Δvertical1、转动电机(7)转动角度β,再控制相机拍摄。