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c#结合emgucv进行人脸检测_使用python3.7和opencv4.1来实现人脸识别和人脸特征比对以及模型训练...

c# opencv lbphfacerecognizer

OpenCV4.1已经发布将近一年了,其人脸识别速度和性能有了一定的提高,这里我们使用opencv来做一个实时活体面部识别的demo

首先安装一些依赖的库

  1. pip install opencv-python
  2. pip install opencv-contrib-python
  3. pip install numpy
  4. pip install pillow

需要注意一点,最好将pip设置国内的阿里云的源,否则安装会很慢

win10在用户目录下创建一个pip文件夹,然后在pip文件夹内创建一个pip.ini文件,文件内容如下

  1. [global]
  2. trusted-host = mirrors.aliyun.com
  3. index-url = http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple

这样就可以用国内的源来下载安装包

一开始,我们可以简单的在摄像头中识别人的脸部和眼镜,原来就是用opencv内置的分类器,对直播影像中的每一帧进行扫描

  1. import numpy as np
  2. import cv2
  3. from settings import src
  4. # 人脸识别
  5. faceCascade = cv2.CascadeClassifier(src+'haarcascade_frontalface_default.xml')
  6. # 识别眼睛
  7. eyeCascade = cv2.CascadeClassifier(src+'haarcascade_eye.xml')
  8. # 开启摄像头
  9. cap = cv2.VideoCapture(0)
  10. ok = True
  11. result = []
  12. while ok:
  13. # 读取摄像头中的图像,ok为是否读取成功的判断参数
  14. ok, img = cap.read()
  15. # 转换成灰度图像
  16. gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
  17. # 人脸检测
  18. faces = faceCascade.detectMultiScale(
  19. gray,
  20. scaleFactor=1.2,
  21. minNeighbors=5,
  22. minSize=(32, 32)
  23. )
  24. # 在检测人脸的基础上检测眼睛
  25. for (x, y, w, h) in faces:
  26. fac_gray = gray[y: (y+h), x: (x+w)]
  27. result = []
  28. eyes = eyeCascade.detectMultiScale(fac_gray, 1.3, 2)
  29. # 眼睛坐标的换算,将相对位置换成绝对位置
  30. for (ex, ey, ew, eh) in eyes:
  31. result.append((x+ex, y+ey, ew, eh))
  32. # 画矩形
  33. for (x, y, w, h) in faces:
  34. cv2.rectangle(img, (x, y), (x+w, y+h), (255, 0, 0), 2)
  35. for (ex, ey, ew, eh) in result:
  36. cv2.rectangle(img, (ex, ey), (ex+ew, ey+eh), (0, 255, 0), 2)
  37. cv2.imshow('video', img)
  38. k = cv2.waitKey(1)
  39. if k == 27: #按 'ESC' to quit
  40. break
  41. cap.release()
  42. cv2.destroyAllWindows()

第二步,就是为模型训练收集训练数据,还是通过摄像头逐帧来收集,在脚本运行过程中,会提示输入用户id,请从0开始输入,即第一个人的脸的数据id为0,第二个人的脸的数据id为1,运行一次可收集一张人脸的数据

脚本时间可能会比较长,会将摄像头每一帧的数据进行保存,保存路径在项目目录下的Facedat目录,1200个样本后退出摄像录制

  1. import cv2
  2. import os
  3. # 调用笔记本内置摄像头,所以参数为0,如果有其他的摄像头可以调整参数为12
  4. from settings import src
  5. cap = cv2.VideoCapture(0)
  6. face_detector = cv2.CascadeClassifier(src+'haarcascade_frontalface_default.xml')
  7. face_id = input('n enter user id:')
  8. print('n Initializing face capture. Look at the camera and wait ...')
  9. count = 0
  10. while True:
  11. # 从摄像头读取图片
  12. sucess, img = cap.read()
  13. # 转为灰度图片
  14. gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
  15. # 检测人脸
  16. faces = face_detector.detectMultiScale(gray, 1.3, 5)
  17. for (x, y, w, h) in faces:
  18. cv2.rectangle(img, (x, y), (x+w, y+w), (255, 0, 0))
  19. count += 1
  20. # 保存图像
  21. cv2.imwrite("./Facedata/User." + str(face_id) + '.' + str(count) + '.jpg', gray[y: y + h, x: x + w])
  22. cv2.imshow('image', img)
  23. # 保持画面的持续。
  24. k = cv2.waitKey(1)
  25. if k == 27: # 通过esc键退出摄像
  26. break
  27. elif count >= 1200: # 得到1000个样本后退出摄像
  28. break
  29. # 关闭摄像头
  30. cap.release()
  31. cv2.destroyAllWindows()

第三步,对收集下来的人脸数据进行模型训练,提取特征,训练后,会将特征数据保存在项目目录中的face_trainer文件夹下面

  1. import numpy as np
  2. from PIL import Image
  3. import os
  4. import cv2
  5. from settings import src
  6. # 人脸数据路径
  7. path = 'Facedata'
  8. recognizer = cv2.face.LBPHFaceRecognizer_create()
  9. detector = cv2.CascadeClassifier(src+"haarcascade_frontalface_default.xml")
  10. def getImagesAndLabels(path):
  11. imagePaths = [os.path.join(path, f) for f in os.listdir(path)]
  12. faceSamples = []
  13. ids = []
  14. for imagePath in imagePaths:
  15. PIL_img = Image.open(imagePath).convert('L') # convert it to grayscale
  16. img_numpy = np.array(PIL_img, 'uint8')
  17. id = int(os.path.split(imagePath)[-1].split(".")[1])
  18. faces = detector.detectMultiScale(img_numpy)
  19. for (x, y, w, h) in faces:
  20. faceSamples.append(img_numpy[y:y + h, x: x + w])
  21. ids.append(id)
  22. return faceSamples, ids
  23. print('训练需要一定时间,请耐心等待....')
  24. faces, ids = getImagesAndLabels(path)
  25. recognizer.train(faces, np.array(ids))
  26. recognizer.write(r'./face_trainer/trainer.yml')
  27. print("{0} faces trained. Exiting Program".format(len(np.unique(ids))))

最后一步,人脸测试,我们将摄像头中的人脸和模型中的特征进行比对,用来判断是否为本人

  1. import cv2
  2. from settings import src
  3. recognizer = cv2.face.LBPHFaceRecognizer_create()
  4. recognizer.read('./face_trainer/trainer.yml')
  5. cascadePath = src+"haarcascade_frontalface_default.xml"
  6. faceCascade = cv2.CascadeClassifier(cascadePath)
  7. font = cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX
  8. idnum = 0
  9. names = ['andonghui', 'admin']
  10. cam = cv2.VideoCapture(0)
  11. minW = 0.1*cam.get(3)
  12. minH = 0.1*cam.get(4)
  13. while True:
  14. ret, img = cam.read()
  15. gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
  16. faces = faceCascade.detectMultiScale(
  17. gray,
  18. scaleFactor=1.2,
  19. minNeighbors=5,
  20. minSize=(int(minW), int(minH))
  21. )
  22. for (x, y, w, h) in faces:
  23. cv2.rectangle(img, (x, y), (x+w, y+h), (0, 255, 0), 2)
  24. idnum, confidence = recognizer.predict(gray[y:y+h, x:x+w])
  25. if confidence < 100:
  26. idnum = names[idnum]
  27. confidence = "{0}%".format(round(100 - confidence))
  28. else:
  29. idnum = "unknown"
  30. confidence = "{0}%".format(round(100 - confidence))
  31. cv2.putText(img, str(idnum), (x+5, y-5), font, 1, (0, 0, 255), 1)
  32. cv2.putText(img, str(confidence), (x+5, y+h-5), font, 1, (0, 0, 0), 1)
  33. cv2.imshow('camera', img)
  34. k = cv2.waitKey(10)
  35. if k == 27:
  36. break
  37. cam.release()
  38. cv2.destroyAllWindows()

整个流程并不复杂,可以让opencv初学者感受一下人脸识别底层的逻辑,说明自研应用还是有一定可操作性的,并不是涉及机器学习的技术就动辄使用百度,阿里云等三方支持。

最后,送上人脸识别项目地址:

https://gitee.com/QiHanXiBei/face_get/tree/master

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