專利名稱：動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割方法和裝置的制作方法
動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割方法和裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明實(shí)施例涉及圖像處理領(lǐng)域，并且更具體地，涉及動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割方法和裝置。
背景技術(shù)：
膚色分割是目前機(jī)器視覺(jué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，在人臉檢測(cè)、手勢(shì)識(shí)別、黃色信息視頻檢測(cè)等領(lǐng)域中，膚色分割都起著十分關(guān)鍵的作用。
膚色分割技術(shù)的依據(jù)是基于膚色的聚類特性。雖然不同人的膚色在亮度上有些差異，但在色度和飽和度上面，膚色都會(huì)聚集在一個(gè)范圍內(nèi)，然后根據(jù)這個(gè)范圍可以分別出膚色和非膚色。在現(xiàn)有的膚色分割方法中，都是將RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr顏色空間或HSV顏色空間中，然后在轉(zhuǎn)換后的空間中，基于膚色的聚類特性，完成膚色分割。
雖然膚色具有聚類特性，但在弱光照、強(qiáng)光照等環(huán)境光照變化劇烈的情況下，膚色的聚類范圍會(huì)有變化。這時(shí)如果還是依據(jù)之前統(tǒng)計(jì)的膚色范圍，會(huì)造成膚色分割不完整、錯(cuò)分等不好的分割結(jié)果。基于此種情況，人們更多的采用了動(dòng)態(tài)膚色分割。
目前動(dòng)態(tài)膚色分割有以下幾種方法:
1、基于光照的非線性色彩變換。由于膚色的聚類特性更多是在強(qiáng)光或弱光情況下遭到破壞，那么就根據(jù)顏色的亮度將膚色分段色彩變換。在正常光照下，色彩不變；在強(qiáng)光或弱光照下，根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，將這些色彩通過(guò)線性變換，轉(zhuǎn)變到正常光照下的色彩值。然后在正常光照下，完成膚色分割。
2、基于膚色樣本表。該方法需要采集大量的膚色樣本，采集不同膚色的人、不同光照下的膚色作為樣本，構(gòu)成一個(gè)膚色樣本表。對(duì)于需要識(shí)別的像素，通過(guò)和膚色樣本表中膚色作比較，如果有近似的樣本，則認(rèn)為該像素屬于膚色；否則判斷為非膚色。
但是，上述動(dòng)態(tài)膚色分割方法在膚色檢測(cè)的準(zhǔn)確性方面仍然較低，并且受到光照變化的影響較大。因此，需要改進(jìn)的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割方法和裝置。發(fā)明內(nèi)容
基于上述目的做出本發(fā)明，且本發(fā)明的目的是提供動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割方法和裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)的膚色分割，實(shí)時(shí)提取膚色樣本，從而準(zhǔn)確地確定膚色分割的閾值，提高膚色檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
并且，本發(fā)明的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割方法和裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)的膚色分割，根據(jù)光照變化來(lái)自適應(yīng)地改變膚色分割閾值，從而提高膚色檢測(cè)對(duì)光照變化的適應(yīng)性。
一方面，提供了動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割方法，其特征在于，包括:獲取紅綠藍(lán)圖像；對(duì)紅綠藍(lán)圖像進(jìn)行顏色空間變換以獲取色度飽和度值圖像；對(duì)色度飽和度值圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)以得到人臉的位置和區(qū)域；從人臉的區(qū)域采集膚色像素點(diǎn)的顏色值作為膚色樣本，并同時(shí)記錄亮度變化劇烈的點(diǎn)的顏色值作為膚色變化樣本；通過(guò)對(duì)所述膚色樣本和所述膚色變化樣本進(jìn)行每一色度值或飽和度值的統(tǒng)計(jì)投票來(lái)計(jì)算所述膚色樣本的直方圖和所述膚色變化樣本的直方圖，并以預(yù)定權(quán)重進(jìn)行合并以獲得色度合并直方圖和飽和度合并直方圖；通過(guò)所述色度合并直方圖的色度或所述飽和度合并直方圖的飽和度閾值范圍內(nèi)像素計(jì)數(shù)占所對(duì)應(yīng)直方圖總計(jì)數(shù)的覆蓋率來(lái)獲得所述色度的分割范圍上下界以及所述飽和度的分割范圍上下界，以將所述色度的分割范圍上下界和所述飽和度的分割范圍上下界作為一組膚色分割閾值；通過(guò)該組膚色分割閾值來(lái)檢測(cè)膚色。
另一方面，提供了一種動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割裝置，其特征在于，包括:圖像獲取單元，用于獲取紅綠藍(lán)圖像；圖像轉(zhuǎn)換單元，與所述圖像獲取單元連接，用于對(duì)所述圖像獲取單元獲取的紅綠藍(lán)圖像進(jìn)行顏色空間變換以獲取色度飽和度值圖像；人臉檢測(cè)單元，與所述圖像轉(zhuǎn)換單元連接，用于對(duì)所述色度飽和度值圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)以得到人臉的位置和區(qū)域；樣本采集單元，與所述人臉檢測(cè)單元連接，用于從人臉的區(qū)域采集膚色像素點(diǎn)的顏色值作為膚色樣本，并同時(shí)記錄亮度變化劇烈的點(diǎn)的顏色值作為膚色變化樣本；直方圖投票單元，與所述樣本采集單元連接，用于通過(guò)對(duì)所述膚色樣本和所述膚色變化樣本進(jìn)行每一色度值或飽和度值的統(tǒng)計(jì)投票來(lái)計(jì)算所述膚色樣本的直方圖和所述膚色變化樣本的直方圖，并以預(yù)定權(quán)重進(jìn)行合并以獲得色度合并直方圖和飽和度合并直方圖；膚色分割閾值獲取單元，與所述直方圖投票單元連接，用于通過(guò)所述色度合并直方圖的色度或所述飽和度合并直方圖的飽和度閾值范圍內(nèi)像素計(jì)數(shù)占所對(duì)應(yīng)直方圖總計(jì)數(shù)的覆蓋率來(lái)獲得所述色度的分割范圍上下界以及所述飽和度的分割范圍上下界，以將所述色度的分割范圍上下界和所述飽和度的分割范圍上下界作為一組膚色分割閾值；膚色檢測(cè)單元，與所述膚色分割閾值獲取單元連接，用于通過(guò)該組膚色分割閾值來(lái)檢測(cè)膚色。
通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割方法和裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)膚色的動(dòng)態(tài)和自適應(yīng)分割，從而實(shí)時(shí)地提取膚色樣本以提高膚色檢測(cè)的準(zhǔn)確性，并自適應(yīng)地改變膚色分割閾值以提高膚色檢測(cè)對(duì)光照變化的適應(yīng)性。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割方法的示意性流程圖2A到圖2D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的直方圖計(jì)算結(jié)果的示意圖。
圖3A和圖3B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的直方圖合并結(jié)果的示意圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割裝置的示意性框圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
如上所述，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割方法。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割方法的示意性流程圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割方法包括步驟:S1，獲取紅綠藍(lán)圖像；S2，對(duì)紅綠藍(lán)圖像進(jìn)行顏色空間變換以獲取色度飽和度值圖像；S3，對(duì)色度飽和度值圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)以得到人臉的位置和區(qū)域；S4，從人臉的區(qū)域采集膚色像素點(diǎn)的顏色值作為膚色樣本，并同時(shí)記錄亮度變化劇烈的點(diǎn)的顏色值作為膚色變化樣本；S5，通過(guò)對(duì)所述膚色樣本和所述膚色變化樣本進(jìn)行每一色度值或飽和度值的統(tǒng)計(jì)投票來(lái)計(jì)算所述膚色樣本的直方圖和所述膚色變化樣本的直方圖，并以預(yù)定權(quán)重進(jìn)行合并以獲得色度合并直方圖和飽和度合并直方圖；S6，通過(guò)所述色度合并直方圖的色度或所述飽和度合并直方圖的飽和度閾值范圍內(nèi)像素計(jì)數(shù)占所對(duì)應(yīng)直方圖總計(jì)數(shù)的覆蓋率來(lái)獲得所述色度的分割范圍上下界以及所述飽和度的分割范圍上下界，以將所述色度的分割范圍上下界和所述飽和度的分割范圍上下界作為一組膚色分割閾值；S7，通過(guò)該組膚色分割閾值來(lái)檢測(cè)膚色。
下面，將對(duì)上述動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割方法的各個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)描述。
在步驟SI，獲取RGB (Red Green Blue:紅綠藍(lán))圖像，例如，可以通過(guò)普通的RGB攝像頭來(lái)獲取RGB圖像。
隨后，在步驟S2，對(duì)所獲得的RGB圖像進(jìn)行顏色空間變換以獲取HSV(HueSaturation Value:色度飽和度值)圖像。這里,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解,可以通過(guò)多種方法對(duì)所獲得的RGB圖像進(jìn)行 顏色空間變換以獲取HSV圖像。在本發(fā)明的實(shí)施例中，利用每個(gè)像素點(diǎn)的RGB值，通過(guò)下面的公式I計(jì)算得出每個(gè)像素點(diǎn)的HSV值。該公式I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的將RGB圖像進(jìn)行顏色空間變換以獲得HSV圖像的公式。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割方法，其特征在于，包括: 獲取紅綠藍(lán)圖像； 對(duì)紅綠藍(lán)圖像進(jìn)行顏色空間變換以獲取色度飽和度值圖像； 對(duì)色度飽和度值圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)以得到人臉的位置和區(qū)域； 從人臉的區(qū)域采集膚色像素點(diǎn)的顏色值作為膚色樣本，并同時(shí)記錄亮度變化劇烈的點(diǎn)的顏色值作為膚色變化樣本； 通過(guò)對(duì)所述膚色樣本和所述膚色變化樣本進(jìn)行每一色度值或飽和度值的統(tǒng)計(jì)投票來(lái)計(jì)算所述膚色樣本的直方圖和所述膚色變化樣本的直方圖，并以預(yù)定權(quán)重進(jìn)行合并以獲得色度合并直方圖和飽和度合并直方圖； 通過(guò)所述色度合并直方圖的色度或所述飽和度合并直方圖的飽和度閾值范圍內(nèi)像素計(jì)數(shù)占所對(duì)應(yīng)直方圖總計(jì)數(shù)的覆蓋率來(lái)獲得所述色度的分割范圍上下界以及所述飽和度的分割范圍上下界，以將所述色度的分割范圍上下界和所述飽和度的分割范圍上下界作為一組膚色分割閾值； 通過(guò)該組膚色分割閾值來(lái)檢測(cè)膚色。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述進(jìn)行人臉檢測(cè)以得到人臉的位置和區(qū)域的步驟具體為: 通過(guò)采用haar類矩形特征和adaboost算法訓(xùn)練人臉?lè)诸惼鲗?duì)色度飽和度值圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)，以得到人臉的位置和區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述從人臉的區(qū)域采集膚色像素點(diǎn)的顏色值作為膚色樣本的步驟具體為: 在位于所述人臉的區(qū)域中的一像素點(diǎn)的色度值和飽和度值處于在一初始閾值范圍內(nèi)的情況下，所述像素點(diǎn)就作為所述膚色樣本。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述記錄亮度變化劇烈的點(diǎn)的顏色值作為膚色變化樣本的步驟具體為: 在相鄰兩幀之間的一像素點(diǎn)的亮`度值之差超過(guò)了一預(yù)定閾值的情況下，所述像素點(diǎn)就作為膚色變化樣本。
5.如權(quán)利要求1到4中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述通過(guò)對(duì)所述膚色樣本和所述膚色變化樣本進(jìn)行每一色度值或飽和度值的統(tǒng)計(jì)投票來(lái)計(jì)算所述膚色樣本的直方圖和所述膚色變化樣本的直方圖，并以預(yù)定權(quán)重進(jìn)行合并以獲得色度合并直方圖和飽和度合并直方圖的步驟具體為: 通過(guò)對(duì)所述膚色樣本和所述膚色變化樣本進(jìn)行每一色度值或飽和度值的投票來(lái)計(jì)算出色度直方圖和飽和度直方圖、變化色度直方圖和變化飽和度直方圖，其中，所述投票對(duì)于色度或飽和度范圍內(nèi)的每一個(gè)色度值或飽和度值而對(duì)像素點(diǎn)樣本進(jìn)行計(jì)數(shù)，以及 將所述色度直方圖和所述飽和度直方圖的每一個(gè)計(jì)數(shù)值以一定的權(quán)值分別與所述變化色度直方圖和所述變化飽和度直方圖對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值進(jìn)行加權(quán)平均，以獲得所述色度合并直方圖和所述飽和度合并直方圖。
6.如權(quán)利要求1到5中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述通過(guò)所述色度合并直方圖的色度或所述飽和度合并直方圖的飽和度閾值范圍內(nèi)像素計(jì)數(shù)占所對(duì)應(yīng)直方圖總計(jì)數(shù)的覆蓋率來(lái)獲得所述色度的分割范圍上下界以及所述飽和度的分割范圍上下界，以將所述色度的分割范圍上下界和所述飽和度的分割范圍上下界作為一組膚色分割閾值的步驟中， 所述色度和飽和度的分割閾值上下界范圍內(nèi)的像素的計(jì)數(shù)占相應(yīng)色度合并直方圖和飽和度合并直方圖總計(jì)數(shù)的比率分別等于預(yù)先設(shè)定的閾值。
7.如權(quán)利要求1到6中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述通過(guò)該組膚色分割閾值來(lái)檢測(cè)膚色的步驟具體為: 對(duì)于任一像素點(diǎn)，在其色度值在色度分割閾值范圍內(nèi)且飽和度值在飽和度分割范圍的情況下，將該像素點(diǎn)檢測(cè)為膚色像素值，將該像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的結(jié)果圖像上的像素值賦為第一像素值，否則，將該像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的結(jié)果圖像上的像素值賦為與第一像素值不同的第二像素值。
8.一種動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割裝置，其特征在于，包括: 圖像獲取單元，用于獲取紅綠藍(lán)圖像； 圖像轉(zhuǎn)換單元，與所述圖像獲取單元連接，用于對(duì)所述圖像獲取單元獲取的紅綠藍(lán)圖像進(jìn)行顏色空間變換以獲取色度飽和度值圖像； 人臉檢測(cè)單元，與所述圖像轉(zhuǎn)換單元連接，用于對(duì)所述色度飽和度值圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)以得到人臉的位置和區(qū)域； 樣本采集單元，與所述人臉檢測(cè)單元連接，用于從人臉的區(qū)域采集膚色像素點(diǎn)的顏色值作為膚色樣本，并同時(shí)記錄亮度變化劇烈的點(diǎn)的顏色值作為膚色變化樣本； 直方圖投票單元，與所述樣本采集單元連接，用于通過(guò)對(duì)所述膚色樣本和所述膚色變化樣本進(jìn)行每一色度值或飽和度值的統(tǒng)計(jì)投票來(lái)計(jì)算所述膚色樣本的直方圖和所述膚色變化樣本的直方圖，并以預(yù)定權(quán)重進(jìn)行合并以獲得色度合并直方圖和飽和度合并直方圖；膚色分割閾值獲取單元，與所述直方圖投票單元連接，用于通過(guò)所述色度合并直方圖的色度或所述飽和度合并直方圖的飽和度閾值范圍內(nèi)像素計(jì)數(shù)占所對(duì)應(yīng)直方圖總計(jì)數(shù)的覆蓋率來(lái)獲得所述色度的分割范圍上下界以及所述飽和度的分割范圍上下界，以將所述色度的分割范圍上下界和所述飽和度的分割范圍上下界作為一組膚色分割閾值； 膚色檢測(cè)單元，與所述膚色分割閾值獲取單元連接，用于通過(guò)該組膚色分割閾值來(lái)檢測(cè)膚色。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述人臉檢測(cè)單元具體用于: 通過(guò)采用haar類矩形特征和adaboost算法訓(xùn)練人臉?lè)诸惼鲗?duì)色度飽和度值圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)，以得到人臉的 位置和區(qū)域。
10.如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其中，所述樣本采集單元具體用于: 在位于所述人臉的區(qū)域中的一像素點(diǎn)的色度值和飽和度值處于在一初始閾值范圍內(nèi)的情況下，所述像素點(diǎn)就作為所述膚色樣本。
11.如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其中，所述樣本采集單元具體用于: 在相鄰兩幀之間的一像素點(diǎn)的亮度值之差超過(guò)了一預(yù)定閾值的情況下，所述像素點(diǎn)就作為膚色變化樣本。
12.如權(quán)利要求8到11中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述直方圖投票單元具體用于: 通過(guò)對(duì)所述膚色樣本和所述膚色變化樣本進(jìn)行每一色度值或飽和度值的投票來(lái)計(jì)算出色度直方圖和飽和度直方圖、變化色度直方圖和變化飽和度直方圖，其中，所述投票對(duì)于色度或飽和度范圍內(nèi)的每一個(gè)色度值或飽和度值而對(duì)像素點(diǎn)樣本進(jìn)行計(jì)數(shù)，以及將所述色度直方圖和所述飽和度直方圖的每一個(gè)計(jì)數(shù)值以一定的權(quán)值分別與所述變化色度直方圖和所述變化飽和度直方圖對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值進(jìn)行加權(quán)平均，以獲得所述色度合并直方圖和所述飽和度合并直方圖。
13.如權(quán)利要求8到12中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述膚色分割閾值獲取單元配置為， 所述色度和飽和度的分割閾值上下界范圍內(nèi)的像素的計(jì)數(shù)占相應(yīng)色度合并直方圖和飽和度合并直方圖總計(jì)數(shù)的比率分別等于預(yù)先設(shè)定的閾值。
14.如權(quán)利要求8到13中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述膚色檢測(cè)單元具體用于: 對(duì)于任一像素點(diǎn)，在其色度值在色度分割閾值范圍內(nèi)且飽和度值在飽和度分割范圍的情況下，將該像素點(diǎn)檢測(cè)為膚色像素值，將該像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的結(jié)果圖像上的像素值賦為第一像素值，否則，將該像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的結(jié)果圖像上的像素值賦為與第一像素值不同的第二像素值。
全文摘要
提供了動(dòng)態(tài)自適應(yīng)膚色分割方法和裝置。該方法包括獲取RGB圖像；對(duì)RGB圖像進(jìn)行顏色空間變換以獲取HSV圖像；進(jìn)行人臉檢測(cè)以得到人臉的位置和區(qū)域；從人臉區(qū)域采集膚色像素點(diǎn)的顏色值作為膚色樣本，并同時(shí)記錄亮度變化劇烈的點(diǎn)的顏色值作為膚色變化樣本；對(duì)所述膚色樣本和所述膚色變化樣本的直方圖進(jìn)行每一色度值或飽和度值的統(tǒng)計(jì)投票，并以預(yù)定權(quán)重進(jìn)行合并；通過(guò)所述直方圖的色度或飽和度閾值范圍內(nèi)像素計(jì)數(shù)占所對(duì)應(yīng)直方圖總計(jì)數(shù)的覆蓋率來(lái)獲得膚色分割閾值；和通過(guò)所述膚色分割閾值來(lái)檢測(cè)膚色。上述方法和裝置能夠?qū)崿F(xiàn)膚色的動(dòng)態(tài)和自適應(yīng)分割，從而提高膚色檢測(cè)的準(zhǔn)確性以及膚色檢測(cè)對(duì)光照變化的適應(yīng)性。
文檔編號(hào)G06K9/46GK103106386SQ20111035525
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者劉宏, 肖蒴, 何云龍, 楊素娟 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司