CN101226585B - 脸部端正度的计算方法及其计算机系统 - Google Patents

Abstract

一种脸部端正度的计算方法及其计算机系统，本发明首先经图像处理取得脸部区域与眼睛位置，并将区域划分为左右子区域，再由子区域及其对称的图像共同产生两个参考图像，最后通过对比脸部区域及上述参考图像的特征值以计算出脸部区域的端正度。据此将能更为客观正确地指出图像画面中的脸部是否端正，从而避免拍摄脸部角度偏斜的图像画面的情况。

Description

脸部端正度的计算方法及其计算机系统

技术领域

本发明有关于一种脸部端正度的计算方法，且特别是有关于一种通过特征值的对比，据以计算出图像画面中的脸部区域是否端正的方法。

背景技术

随着因特网的快速发展，各种周边设备也不断地推陈出新，进而成为现代人生活上不可或缺的工具之一。其中，利用网络摄像头进行视频通话能将视频画面即时地传送到通话的另一端，这不但使得人与人的沟通不再受到时间及空间上的限制，更提供了一种十分便利的沟通渠道。而网络摄像头的功能除了提取视频画面的外，还能用以提取静态的图像画面，故能做为一般的拍照工具来使用。

然而，使用者利用网络摄像头进行拍照与去照相馆由专业人士进行拍照所面临的情况并不相同。在照相馆中有专业人士协助决定使用者的脸部角度是否有所偏斜，而使用者在利用网络摄像头自行拍摄时，不但需要边操作拍照按键边注意镜头的位置，更需要通过屏幕上的显示画面来确认自己的姿势是否端正。在这样的情况的下，使用者大多会因为必须在同一时间注视镜头、查看显示画面，以及操作拍摄按键，进而对本身的姿势或表情造成影响。因此利用网络摄像头进行拍照的结果往往无法绝对地令使用者感到满意。

此外，由使用者自行判断所拍摄出来的图像画面是否端正不仅相当的耗时费力，很可能还会受到使用者本身的主观意识及四周环境等影响，而无法客观精确地作出判断。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种脸部端正度的计算方法，通过比较图像画面中脸部区域与参考图像的特征值，计算出脸部区域的端正度，进而能正确客观地计算画面中的脸部端正与否。

本发明提供一种计算机系统，能自动计算图像画面中脸部区域的端正度，据以提高拍摄清楚完整的图像画面的机率。

本发明提出一种脸部端正度的计算方法，此方法包括下列步骤：首先，提取图像画面，并取得此图像画面的脸部区域与眼睛位置。接着，划分脸部区域为第一子区域与第二子区域。产生与第一子区域相对称的第一对称子区域，并综合第一子区域与第一对称子区域为参考图像。接着提取脸部区域的第一特征值及参考图像的第二特征值。根据第一特征值及第二特征值，计算脸部区域的端正度。

依照本发明的较佳实施例所述脸部端正度的计算方法，其中第一子区域与第二子区域分别为脸部区域的左脸部区域与右脸部区域。

依照本发明的较佳实施例所述脸部端正度的计算方法，其中划分脸部区域为第一子区域与第二子区域的步骤还包括取得脸部区域向外扩展所形成面积最小的矩形方块。并由左眼与右眼位置决定分隔线，以分隔线划分矩形方块为第一子区域及第二子区域。

依照本发明的较佳实施例所述脸部端正度的计算方法，其中根据第一特征值与第二特征值，计算脸部区域的端正度的步骤包括以第一特征值及第二特征值的差值做为端正度。

依照本发明的较佳实施例所述脸部端正度的计算方法，其中在根据第一特征值、第二特征值，计算脸部区域的端正度的步骤的后还包括提示使用者脸部区域的端正度。

依照本发明的较佳实施例所述脸部端正度的计算方法，还包括产生与第二子区域相对称的第二对称子区域。综合第二子区域与第二对称子区域为第二参考图像，并提取第二参考图像的第三特征值。根据第一特征值、第二特征值与第三特征值，计算脸部区域的端正度。

依照本发明的较佳实施例所述脸部端正度的计算方法，其中根据第一特征值、第二特征值及第三特征值，计算脸部区域的端正度的步骤还包括计算第一特征值与第二特征值的第一差值，以及计算第一特征值与第三特征值的第二差值。并根据第一差值及第二差值计算端正度。

依照本发明的较佳实施例所述脸部端正度的计算方法，其中根据第一差值及第二差值计算端正度的步骤包括以第一差值及第二差值的平均值做为端正度。

依照本发明的较佳实施例所述脸部端正度的计算方法，其中在根据第一特征值、第二特征值及第三特征值，计算脸部区域的端正度的步骤的后还包括提示使用者脸部区域的端正度。

从另一观点来看，本发明提出一种计算机系统，包括图像提取单元及处理单元。其中图像提取单元，用以提取图像画面。处理单元连接至图像提取单元，用以取得图像画面的脸部区域与眼睛位置，并划分脸部区域为第一子区域与第二子区域，产生与第一子区域相对称的第一对称子区域，以及综合第一子区域与第一对称子区域为参考图像，再分别提取脸部区域的第一特征值及参考图像的第二特征值，以根据第一特征值及第二特征值，计算脸部区域的端正度。

依照本发明的较佳实施例所述的计算机系统，其中第一子区域与第二子区域分别为脸部区域的左脸部区域与右脸部区域。

依照本发明的较佳实施例所述的计算机系统，其中处理单元取得脸部区域向外扩展所形成面积最小的矩形方块。依眼睛位置决定此矩形方块的分隔线，并以分隔线划分矩形方块为第一子区域及第二子区域。

依照本发明的较佳实施例所述的计算机系统，其中处理单元计算第一特征值及第二特征值的差值做为端正度。

依照本发明的较佳实施例所述的计算机系统，其中处理单元产生与第二子区域相对称的第二对称子区域。综合第二子区域与第二对称子区域为第二参考图像，并提取第二参考图像的第三特征值。根据第一特征值、第二特征值与第三特征值，计算脸部区域的端正度。

依照本发明的较佳实施例所述的计算机系统，其中处理单元计算脸部区域的端正度的步骤还包括计算第一特征值与第二特征值的第一差值，以及计算第一特征值与第三特征值的第二差值。并根据第一差值及第二差值计算端正度。

依照本发明的较佳实施例所述的计算机系统，其中处理单元计算第一差值及第二差值的平均值做为端正度

依照本发明的较佳实施例所述的计算机系统，其中还包括显示单元，连接至处理单元，用以显示端正度。

本发明首先将脸部区域划分为两个子区域，并由子区域及其对称图像来产生参考图像，再基于脸部对称的原理，通过对比脸部区域及参考图像的特征值，计算脸部区域的端正度。据此将能更为客观地指出图像画面中脸部区域是否端正，从而避免拍摄到脸部角度偏斜的图像画面的情况产生。

附图说明

根据本发明的一个方面，提出一种脸部端正度的计算方法，该方法包括下列步骤：提取一图像画面；取得该图像画面的一脸部区域与两个眼睛位置；在该图像画面中取得由脸部区域向外扩展所形成面积最小的矩形方块，分别找出上述两个眼睛的位置，求出上述两个眼睛的中点的位置，以经过中点的垂直线为分隔线，以此分隔线将脸部区域划分为第一子区域与第二子区域；产生与该第一子区域相对称的一第一对称子区域；综合该第一子区域与该第一对称子区域为一参考图像；提取该脸部区域的一第一特征值；提取该参考图像的一第二特征值；以及根据该第一特征值、该第二特征值，计算该脸部区域的一端正度。

根据本发明的另一个方面，提出一种脸部端正度的计算方法，该方法包括下列步骤：提取一图像画面；取得该图像画面的一脸部区域与两个眼睛位置；在该图像画面中取得由脸部区域向外扩展所形成面积最小的矩形方块，分别找出上述两个眼睛的位置，求出上述两个眼睛的中点的位置，以经过中点的垂直线为分隔线，以此分隔线将脸部区域划分为第一子区域与第二子区域；产生与该第一子区域相对称的一第一对称子区域；综合该第一子区域与该第一对称子区域为一参考图像；提取该脸部区域的一第一特征值；提取该参考图像的一第二特征值；产生与该第二子区域相对称的一第二对称子区域；综合该第二子区域与该第二对称子区域为一第二参考图像；提取该第二参考图像的一第三特征值；以及根据该第一特征值、该第二特征值与该第三特征值，计算该脸部区域的该端正度。

根据本发明的又一个方面，提出一种计算机系统，包括：一图像提取单元，用以提取一图像画面；以及一处理单元，连接至该图像提取单元，用以取得该图像画面的一脸部区域与两个眼睛位置，在该图像画面中取得由脸部区域向外扩展所形成面积最小的矩形方块，分别找出上述两个眼睛的位置，求出上述两个眼睛的中点的位置，以经过中点的垂直线为分隔线，以此分隔线将脸部区域划分为第一子区域与第二子区域，产生与该第一子区域相对称的一第一对称子区域，以及综合该第一子区域与该第一对称子区域为一参考图像，再分别提取该脸部区域的一第一特征值及该参考图像的一第二特征值，以根据该第一特征值、该第二特征值，计算该脸部区域的一端正度。

根据本发明的再一个方面，提出一种计算机系统，包括：一图像提取单元，用以提取一图像画面；以及一处理单元，连接至该图像提取单元，用以取得该图像画面的一脸部区域与两个眼睛位置，在该图像画面中取得由脸部区域向外扩展所形成面积最小的矩形方块，分别找出上述两个眼睛的位置，求出上述两个眼睛的中点的位置，以经过中点的垂直线为分隔线，以此分隔线将脸部区域划分为第一子区域与第二子区域，产生与该第一子区域相对称的一第一对称子区域，以及综合该第一子区域与该第一对称子区域为一参考图像，再分别提取该脸部区域的一第一特征值及该参考图像的一第二特征值，其中该处理单元产生与该第二子区域相对称的一第二对称子区域，并综合该第二子区域与该第二对称子区域为一第二参考图像，再提取该第二参考图像的一第三特征值，以根据该第一特征值、该第二特征值与该第三特征值，计算该脸部区域的端正度。

附图说明

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

图1是依照本发明较佳实施例所示的计算机系统的示意图。

图2是依照本发明较佳实施例所示的脸部端正度的计算方法的流程图。

图3是依照本发明较佳实施例所示的图像画面的示意图。

图4是依照本发明较佳实施例所示的参考图像的示意图。

图5是依照本发明另一较佳实施例所示的脸部端正度的计算方法的流程图。

图6是依照本发明另一较佳实施例所示的参考图像的示意图。

主要元件符号说明

100：计算机系统

110：图像提取单元

120：处理单元

130：显示单元

210～280：本发明的较佳实施例所述脸部端正度的计算方法的各步骤

300：图像画面

310：矩形方块

320：分隔线

330：第一子区域

340：第二子区域

400：参考图像

420：第一对称子区域

510～540：本发明另一较佳实施例所述脸部端正度的计算方法的各步骤

600：第二参考图像

620：第二对称子区域

C：两眼间的中点位置

L：左眼睛位置

R：右眼睛位置

具体实施方式

为了使本发明的内容更为明了，以下特举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。

图1是依照本发明较佳实施例所示的计算机系统的示意图。请参阅图1，在计算机系统100中包括了图像提取单元110、处理单元120，以及显示单元130。其中，图像提取单元110是用以提取图像画面，而连接至图像提取单元110的处理单元120则会从影响画面中取得脸部区域，并计算脸部区域的端正度。显示单元130则是用以显示处理单元120所计算出的端正度，据以提示使用者脸部区域是否端正。

为了更详细地说明本发明所述的计算机系统判断脸部端正度的各个步骤，以下特举另一实施例来做更进一步的说明。图2是依照本发明较佳实施例所示的脸部端正度的计算方法的流程图。请同时参阅图1与图2，首先如步骤210所示，使用者通过计算机系统100中的图像提取单元110(例如网络摄像头)提取出图像画面。

接着在步骤220中，处理单元120利用脸部检测技术取得图像画面中的脸部区域与两个眼睛的位置。在本实施例中例如是以Haar层迭(Cascade)脸部检测方法，利用一组人脸特征数据表去对比所提取的图像画面，并搜寻图像画面中最接近人脸的区域来找出脸部区域，并可获得其脸部中的眼睛位置。然而，上述检测方法并非用以限定本发明，本领域技术人员可视其实际需要，选用不同的脸部检测方法。

在步骤230中，处理单元120划分脸部区域为第一子区域与第二子区域，其中第一子区域与第二子区域例如分别为脸部区域的左脸部区域与右脸部区域。以下将说明本实施例划分脸部区域的详细步骤。请参阅图3，首先在图像画面300中取得由脸部区域向外扩展所形成面积最小的的矩形方块310。接着，依眼睛位置找出分隔线320。于本实施例中是先找出左眼L与右眼R的位置，然后再求出左眼L与右眼R的中点C的位置。经过中点C的垂直线便是本实施例的分隔线320。以此分隔线320将脸部区域划分为第一子区域330及第二子区域340。本实施例虽以右脸部做为第一子区域330而进行后续步骤，但是本发明不应以此为限。例如，应用本发明者亦可以左脸部做为第一子区域来进行后续步骤。

接下来请同时参阅图2与图4，在脸部区域划分完成后，在步骤240中处理单元120以例如镜射的方式产生与第一子区域330相对称的第一对称子区域420，并如步骤250所示，综合第一子区域330及第一对称子区域420为参考图像400。

在步骤260中，处理单元120通过提取脸部区域的脸部特征(例如五官位置)，做为对应脸部区域的第一特征值。并且在步骤270中提取对应参考图像的第二特征值。值得一提的是，由于脸部区域的端正与否与图像画面的色彩无关，因此在本实施例中，可以先将图像画面转为灰阶图像画面，并以灰阶图像画面的特定一点的亮度值取代其RGB色彩来做为特征值，据此将能减少特征值的大小，进而加快运算的速度。

最后，如步骤280所示，处理单元120根据第一特征值及第二特征值，计算脸部区域的端正度。在本实施例中，计算脸部区域的端正度的方式包括以第一特征值及第二特征值的差值来做为端正度。以下是说明计算此差值的详细步骤：为了方便说明，在此假设第一特征值与第二特征值的大小均为801位组，其中每个位组代表由脸部区域的特定一点所取出的信息。假设第一特征值与第二特征值的第一个位组(即第一个特定点)分别为10000000及00001111，那么两者间第一个位组的位差值即为128-15＝113。由于位差值在本实施例中已被定义在介于0与2之间，因此将113规一化的结果为0.886(即113/255×(2-0))。在分别计算这801个位组的位差值之后，将其加总平均后便可以做为第一特征值与第二特征值的差值。

一般来说，倘若使用者在通过网络摄像头提取图像画面时是以脸部正面朝向镜头，那么在脸部区域的角度几乎没有偏移的情况下，基于脸部的对称性，参考图像应与原始的脸部区域十分相似。也就是说，以上述方法取得的第一特征值与第二特征值之间的差值应该不大，表示脸部区域的端正度越高。反之，倘若脸部区域的角度越偏移(例如侧面角度)，那么所取得的参考图像在外观上会与脸部区域迥然不同，因此第一特征值与第二特征值之间也将产生较大的差值(即端正度较低)。通过上述方法将可计算出脸部区域的端正度，并通过显示单元130提示使用者端正度的大小，以更为客观的方式提示使用者调整脸部角度，据以拍摄出脸部端正的图像画面。

在另一实施例中，从脸部区域所划分出来的第一子区域与第二子区域将同时用来计算脸部区域的端正度。图5是依照本发明另一较佳实施例所示的脸部端正度的计算方法的流程图。请同时参阅图5及图6，延续上述的例子，在本实施例中处理单元120除了取得图像画面的脸部区域、产生第一对称子区域，并分别提取对应脸部区域及参考图像的第一特征值与第二特征值的外，如步骤510所示，处理单元120将产生与第二子区域340相对称的第二对称子区域620。并且在步骤520中，综合第二子区域340与第二对称子区域620为第二参考图像600。接着在步骤530中，根据第二参考图像600取得对应的第三特征值。最后如步骤540所示，根据例如是以上实施例所述的方法所提取的第一特征值、第二特征值，以及第三特征值，计算脸部区域的端正度。并通过显示单元130显示端正度的大小以提示使用者脸部区域的端正程度。

在本实施例中，脸部区域的端正度的计算方式包括先计算出第一特征值与第二特征值之间的第一差值，接着计算第一特征值与第三特征值之间的第二差值。最后再以例如第一差值及第二差值的平均值做为图像画面的端正度。由于计算特征值的差值的方法和上述实施例雷同，故在此不再赘述。

本实施例是利用比较三个特征值之间的差异度来判断脸部区域是否端正。不难想见，当脸部区域的无偏移时，这三个特征值之间的差异程度将会较小，然而当脸部有些许偏移时，其间的差异程度便会巨幅增大。经由上述方法计算所得的端正度可用以提示使用者调整脸部的偏移程度，进而拍摄出更为端正的图像画面。

综上所述，本发明的脸部端正度的计算方法及其计算机系统是基于脸部对称的原理，依眼睛位置划分脸部取得左右两个子区域，并且在以镜射的方式产生对称上述两个子区域的参考图像后，通过对比参考图像及原始脸部区域的特征值，计算出脸部区域的端正度，进而能客观正确地提示使用者脸部区域的端正与否，使得图像画面的拍摄动作变的更为便利有效率，并产生较佳的拍摄结果。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。任何所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种更动与修改。因此，本发明的保护范围以所提出的权利要求的范围为准。

Claims (15)

1.一种脸部端正度的计算方法，该方法包括下列步骤：

提取一图像画面；

取得该图像画面的一脸部区域与两个眼睛位置；

在该图像画面中取得由脸部区域向外扩展所形成面积最小的矩形方块，分别找出上述两个眼睛的位置，求出上述两个眼睛的中点的位置，以经过中点的垂直线为分隔线，以此分隔线将脸部区域划分为第一子区域与第二子区域；

产生与该第一子区域相对称的一第一对称子区域；

综合该第一子区域与该第一对称子区域为一参考图像；

提取该脸部区域的一第一特征值；

提取该参考图像的一第二特征值；以及

根据该第一特征值、该第二特征值，计算该脸部区域的一端正度。

2.如权利要求1所述脸部端正度的计算方法，其中该第一子区域与该第二子区域分别为该脸部区域的左脸部区域与右脸部区域。

3.如权利要求1所述脸部端正度的计算方法，其中根据该第一特征值、该第二特征值，计算该脸部区域的该端正度的步骤包括：

以该第一特征值及该第二特征值的一差值做为该端正度。

4.如权利要求1所述脸部端正度的计算方法，还包括：

提示一使用者该脸部区域的该端正度。

5.一种脸部端正度的计算方法，该方法包括下列步骤：

提取一图像画面；

取得该图像画面的一脸部区域与两个眼睛位置；

在该图像画面中取得由脸部区域向外扩展所形成面积最小的矩形方块，分别找出上述两个眼睛的位置，求出上述两个眼睛的中点的位置，以经过中点的垂直线为分隔线，以此分隔线将脸部区域划分为第一子区域与第二子区域；

产生与该第一子区域相对称的一第一对称子区域；

综合该第一子区域与该第一对称子区域为一参考图像；

提取该脸部区域的一第一特征值；

提取该参考图像的一第二特征值；

产生与该第二子区域相对称的一第二对称子区域；

综合该第二子区域与该第二对称子区域为一第二参考图像；

提取该第二参考图像的一第三特征值；以及

根据该第一特征值、该第二特征值与该第三特征值，计算该脸部区域的该端正度。

6.如权利要求5所述脸部端正度的计算方法，其中根据该第一特征值、该第二特征值及该第三特征值，计算该脸部区域的该端正度的步骤还包括：

计算该第一特征值与该第二特征值的一第一差值；

计算该第一特征值与该第三特征值的一第二差值；以及

根据该第一差值及该第二差值计算该端正度。

7.如权利要求6所述脸部端正度的计算方法，其中根据该第一差值及该第二差值计算该端正度的步骤包括：

以该第一差值及该第二差值的一平均值做为该端正度。

8.如权利要求5所述脸部端正度的计算方法，还包括：

提示一使用者该脸部区域的该端正度。

9.一种计算机系统，包括：

一图像提取单元，用以提取一图像画面；以及

一处理单元，连接至该图像提取单元，用以取得该图像画面的一脸部区域与两个眼睛位置，在该图像画面中取得由脸部区域向外扩展所形成面积最小的矩形方块，分别找出上述两个眼睛的位置，求出上述两个眼睛的中点的位置，以经过中点的垂直线为分隔线，以此分隔线将脸部区域划分为第一子区域与第二子区域，产生与该第一子区域相对称的一第一对称子区域，以及综合该第一子区域与该第一对称子区域为一参考图像，再分别提取该脸部区域的一第一特征值及该参考图像的一第二特征值，以根据该第一特征值、该第二特征值，计算该脸部区域的一端正度。

10.如权利要求9所述的计算机系统，其中该第一子区域与该第二子区域分别为该脸部区域的左脸部区域与右脸部区域。

11.如权利要求9所述的计算机系统，其中该处理单元计算该第一特征值及该第二特征值的一差值做为该端正度。

12.一种计算机系统，包括：

一图像提取单元，用以提取一图像画面；以及

一处理单元，连接至该图像提取单元，用以取得该图像画面的一脸部区域与两个眼睛位置，在该图像画面中取得由脸部区域向外扩展所形成面积最小的矩形方块，分别找出上述两个眼睛的位置，求出上述两个眼睛的中点的位置，以经过中点的垂直线为分隔线，以此分隔线将脸部区域划分为第一子区域与第二子区域，产生与该第一子区域相对称的一第一对称子区域，以及综合该第一子区域与该第一对称子区域为一参考图像，再分别提取该脸部区域的一第一特征值及该参考图像的一第二特征值，其中该处理单元产生与该第二子区域相对称的一第二对称子区域，并综合该第二子区域与该第二对称子区域为一第二参考图像，再提取该第二参考图像的一第三特征值，以根据该第一特征值、该第二特征值与该第三特征值，计算该脸部区域的端正度。

13.如权利要求12所述的计算机系统，其中该处理单元计算该第一特征值与该第二特征值的一第一差值及该第一特征值与该第三特征值的一第二差值，并根据该第一差值及该第二差值计算该端正度。

14.如权利要求13所述的计算机系统，其中该处理单元计算该第一差值及该第二差值的一平均值做为该端正度。

15.如权利要求12所述的计算机系统，还包括：一显示单元，连接至该处理单元，用以显示该端正度。

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