基于肤色模型与粒子滤波的人脸自动检测、跟踪算法_论文

文章 编 号 :1 0 — 1 9 2 1 ) O 0 5 — 3 0 98 1(0 11 -0 70    _{ * {— * *  ? } _剞— H —普 - - { {} H }_ }_ ?—{H } _寺   _{ —{ 基于肤色模型与粒子滤波的  人脸 自动检测 、跟踪算法  张 割  马乔 兵  孙 海 鹏  ( . 京航 空技 术研 究 中心 , 北京 10 7 ; 2 9 6 7 队,杭州 30 2 ) 1: 北   006 .4 3 部 I 10 1    摘 要  首先通过一种 基于亮度 聚类的肤 色模 型,检 测人脸 的初始位置;其次提 出 了一种基于粒子滤  波 的特 征 融A ̄ 踪 算 法 ,用颜 色直 方 图和 方 向梯 度 直 方 图来 描 述 目标 ,在粒 子 滤 波框 架 下将 目标颜 色和梯  …g , - 度 信 息有 机 结 合 ,并 自适应 更新 来跟 踪 人 脸位 置 。实验 表 明 ,该算 法不 仅提 高 了 踪 精度 ,而且 具有 较 强 跟   的 鲁棒 性 。   关键 词 人 脸检 测 ,粒 子滤 波 ,方 向梯 度 直 方 图   An Aut m a i   c   t c i g a   a k n   l o ihm Ba e   n S n Co o   o e   n   r i l  le     o tcFa eDe e t n   nd Tr c i gA g r t s d o   k — l r M d la d Pa tc eFit r i Z a gGe h n    MaQio ig u   ie g   a bn  S nHap n   (. in   rn uia eh oo yR sac   e tr 1Be igAeo a t l c n lg   ee rhC ne ,Be ig1 0 7   j c T in  0 0 6; j 2. h  L NO.4 3  ru s T eP A  9 6 7To p ,Ha g h u 3 0 2 ) n zo  10 1   Ab t a tTh   o i o   ff c swa   rty d t ce   y a s n c l rm o e  a e   n b i h n s — l trn , s r c  e p st n o  a e   sf sl  ee td b    ki— o o   d lb s d o   rg t e scuse i g  i i a dte    l—u sfsn  rc ig ag rtm  ae   np r cef trwa  rsne ,nwhc   be t wee n   namut c e u igt kn  loi h i a h b sdo   at l  l   spee td i  iho jcs r  i ie   r p e e t d b   it g a   fc l r a d h so r m   f o i n e   r d e t . l r a d g a i n  n o ma i n a e f s d e r s n e   y h so r m o   o o   n   it g a o   re t d g a i n s Co o   n   r d e ti f r t   r   u e   o a d u d t d o ln  o  a e ta k n Re u t  fe p rme t h w  a   e a g rt m smo e p e ie a d r b t n   p a e   n i e f rf c — c i g. s lso   x e i n ss o t t h   l o h i  r   r c s   n  o us . r h t i   Ke w o d  F c   e e t P ri l   l r H it g a o  re t d g a i n s y r s a ed t c , a tc e f t , so r m  fo n e   r d e t  i e i 1引 言  人 脸 的检 测 与跟 踪 在 安全 监 控 、人 机 交互 接 口 、基  于 内容 的图像处理 ,以及军 事等领 域有着广 泛的应用 ,是  计 算机视 觉的重要 研究 内容 之一 ,也是动态 人脸信 息处理  的首要环 节 。人脸跟 踪的主 要方法有 轮廓特 征法 、特 征脸  法 、神经 网络法 ̄] d b ot [ a o s法等 。但 是 ,这 些方法运 算复  A 杂 ,很 难兼顾人脸跟 踪的准确性和实时性 。   结 构信 息 ;而颜色 直方 图是 对 目标 的全局描述 ,恰恰缺 少  结 构信 息。本文将 二者在粒 子滤波框 架下相结合 ,并在跟  踪 过程 中自适应 更新颜色和 方向梯度 直方图 ,获得 了鲁棒  的跟踪 效果 。   2 人脸检 测  人脸 检测作为 人脸信 息处理 的首 要工作 ,是人脸跟 踪  的基础 ,对后期 的人脸精确 定位影 响较大 。颜色 是人脸 表  面最为显 著的特征 之一 ,采 用肤色分 割定位人脸 区域 具有  速 度快且对 姿态不敏 感等优 点。但是 ,人脸表面 的颜色 受  个体 差异 、光源颜色 及光照角 度不 同所造成的 高光和 阴影  粒 子滤波为跟 踪算法 提供 了统一的框架 ,算法 的效果  与所 选的特 征密切相 关 。在 粒子滤波 框架下 实现了基 于颜  色特 征的 目标跟踪 ,并自适 应更新颜 色直方 图 ,跟踪 的精  度和 鲁棒性 更好 。颜色 直方 图描述 目标计算 简单 ,便 于实  现 ,但由于 没有考虑 像素的 空间信 息 ,所以在 背景存 在相  似颜 色的情 形下 ,容 易导致跟 踪失败 。梯度

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