CN101777113A - 肤色模型的建立方法 - Google Patents

Abstract

一种肤色模型的建立方法，包括以下步骤：对输入影像进行人脸侦测程序，并利用选取窗口圈选输入影像中的人脸区域；根据选取窗口中的色彩信息，并将其至套用高斯机率分布函数，用以建立肤色模型；通过前述步骤建立的肤色模型应用于肤色侦测时，可通过肤色模型与马式距离计算程序，即可应用于侦测输入影像中具有肤色的像素。

Description

肤色模型的建立方法

技术领域

一种数字影像的颜色模型建立方法，特别有关于一种数字影像的肤色模型的建立方法。

背景技术

目前肤色侦测，都事先收集大量的影像，将各式人种肤色收集后，利用混合式高斯机率分布函式(Mixture of Gaussian probability distribution function，PDF)建立出肤色模型。再利用此模型，侦测影像中的肤色像素。

利用上述方式所建立的肤色模型进行侦测，因为需额外作色彩空间的转换或作非线性转换使其计算成本较高且较繁杂，而且肤色与非肤色的重迭区域也相当大，所以就容易发生误判。而这些误判的部份往往不利于后续的影像处理。

为能解决上述问题，在美国专利公告第09,457,003号“对不同光源下拍摄的数字影像进行肤色侦测的方法和设备”(A method and apparatus for thedetection of faces in a digital image captured under a variety of lighting conditionsare provided)中揭露了以下技术手段：首先，根据多张不同的数字影像建立相应的颜色分布模型。接着，输入不同光源所拍摄的输入影像。利用上述各种不同的颜色分布模型对输入影像进行分析。这样的作法，除了需要大量的内存空间外，也需要额外的处理运算。

而高复杂度的模型在实作上，需要相当大的计算量，这样就不利于实时处理。若想降低计算量，则必需将模型数据展开后，存放在储存装置，而展开后的数据相当大，所需的储存空间也很惊人。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种数字影像的肤色模型的建立方法，可应用于对输入影像的肌肤颜色的侦测。

为达上述目的，本发明所揭露的一种数字影像的肤色模型的建立方法包括以下步骤：对输入影像进行人脸侦测程序，并利用选取窗口圈选输入影像中的人脸区域；根据选取窗口中的色彩信息，建立肤色模型；以及进行肤色侦测程序，可利用前述步骤建立完成的肤色模型侦测输入影像中其余具有肤色的像素。

本发明提供一种肤色侦测方法，本发明首先利用人脸侦测程序，从输入影像中圈选具有人脸区域的选取窗口。在通过选取窗口中的人脸区域建立肤色模型。并根据上述的肤色模型与肤色侦测程序，用以对输入影像中其余的影像部分进行肤色的侦测。这样一来，本发明不需要大量的内存空间对整张输入影像来建立相应的肤色模型。此外，选取窗口中大部分的影像为人脸区域，所以大幅地提高肤色模型的可靠性。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的架构示意图；

图2为本发明的运作流程示意图；

图3为建立肤色模型的运作流程示意图；

图4为选取窗口的颜色分布表的示意图；

图5为肤色侦测程序的运作流程示意图。

其中，附图标记

110        输入影像

120        人脸侦测程序

130        肤色模型

140        肤色侦测程序

具体实施方式

本发明所揭露的方法可运用于具有影像处理能力的电子装置，例如个人计算机、数字相机、数字相框等电子装置。但需注意的是，本发明非仅限于上述例子，在此先行说明。

请同时参考图1与图2所示，其分别为本发明的架构与运作流程示意图。在本发明中包括以下步骤：

步骤210：对输入影像110进行人脸侦测程序120，并利用选取窗口圈选输入影像110中的人脸区域；

步骤220：根据选取窗口中的色彩信息，建立肤色模型130；以及

步骤230：进行肤色侦测程序140，其根据肤色模型130用以侦测输入影像110中其余具有肤色的像素。

在本发明的步骤210中，人脸侦测程序120并不限定其方法，因此选取窗口的圈选范围则由人脸侦测程序120所决定。此外，选取窗口的数量也可根据人脸侦测程序120所决定，在本发明中至少需要一个以上的选取窗口。

在本发明的步骤220中建立肤色模型130的方法更包括以下步骤，并请配合参考图3所示：

步骤221：将输入影像110转换为亮度影像Y、蓝色色度影像Cb与红色色度影像Cr；

步骤222：将选取窗口所对应的蓝色色度影像Cb与红色色度影像Cr，产生颜色分布表；

步骤223：根据颜色分布表执行高斯机率分布程序(Gaussian probabilitydistribution)，用以分析选取窗口的人脸影像的肤色分布；

步骤224：设定肤色门坎值，从选取窗口中选取出达到肤色门坎值的多个肤色像素；以及

步骤225：根据些肤色像素建立肤色模型130。

在本发明中首先利用人脸侦测程序120，将输入影像110中的人脸区域撷取出来。在人脸区域中，像素的颜色一致性(意即肤色)很高，而且与输入影像110中的其它颜色也有较大的差异。因此，为更凸显选取窗口中的颜色信息。所以将输入影像110更进一步的转换成亮度影像、蓝色色度影像与红色色度影像。将选取窗口位于蓝色色度影像与红色色度影像的区域，更进一步的产生颜色分布表。请参考图4所示，其为选取窗口的颜色分布表的示意图。在图4中将横轴定义为红色色度值；纵轴定义为蓝色色度值。所以，选取窗口的人脸肤色在图4中会集中于某一区域。

接着，在以式1的高斯分布机率进行对颜色分布表进行处理，并从选取窗口中选出大于肤色门坎值的像素。根据上述所选出的像素进行肤色模型130的建制。

$p\left(c\right|\mathrm{Skin})=\frac{1}{2\mathrm{\π}{\left|\mathrm{\Σ}\right|}^{1/2}}{e}^{-\frac{1}{2}(c-u)T{\mathrm{\Σ}}^{-1}(c-u)}$ (式1)

其中，C为一像素颜色值；Skin为肤色；

$u=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Ci}$ $\mathrm{\Σ}=\frac{1}{n-1}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(c_i-u){(c_i-u)}^T$

当给定一个像素颜色C，就可以用上式1量测，C与肤色的相似度。在本发明的步骤230中的肤色侦测程序140更包括以下步骤，并请配合参考图5所示：

步骤231：加载马式距离(mahalanobis distance)处理程序；以及

步骤232：根据肤色模型130与马式距离处理程序，用以侦测输入影像110中其余具有肤色的像素。

其中，马式距离处理程序请参考式2所示：

S(c)＝(c-u)^T∑^-1(c-u)                    (式2)

在步骤230中，其利用步骤220所建立的肤色模型130并且结合马式距离处理程序的计算，分别查找输入影像110中是否还有包含肤色的像素。举例来说，数字影像中更包含两个以上的人脸区域、被摄者的脖子、肢体或躯干等。

本发明提供一种肤色侦测方法，本发明首先利用人脸侦测程序120，从输入影像110中圈选具有人脸区域的选取窗口。在通过选取窗口中的人脸区域建立肤色模型130。并根据上述的肤色模型130与肤色侦测程序140，用以对输入影像110中其余的影像部分进行肤色的侦测。这样一来，本发明不需要大量的内存空间对整张输入影像110来建立相应的肤色模型130。此外，选取窗口中大部分的影像为人脸区域，所以大幅地提高肤色模型130的可靠性。因此，相比于现有技术本发明可以占用较少的内存资源，并且可以提供更为实时的肤色侦测处理速度。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种肤色模型的建立方法，利用一肤色模型对一输入影像进行肌肤颜色的侦测，其特征在于，该方法包括以下步骤：

对该输入影像进行一人脸侦测程序，并利用一选取窗口圈选该输入影像中的人脸区域；

根据该选取窗口中的色彩信息，建立一肤色模型；以及

进行一肤色侦测程序，其根据该肤色模型用以侦测该输入影像中其余具有肤色的像素。

2.根据权利要求1所述的肤色模型的建立方法，其特征在于，在建立该肤色模型中更包括以下步骤：

执行一高斯机率分布程序，用以分析该选取窗口的人脸影像的肤色分布；

设定一肤色门坎值，从该选取窗口中选取出符合该肤色门坎值的多个肤色像素；以及

根据该些肤色像素建立该肤色模型。

3.根据权利要求2所述的肤色模型的建立方法，其特征在于，在执行该高斯机率分布程序前更包括以下步骤：

将该输入影像转换为一亮度影像、一蓝色色度影像与一红色色度影像；以及

将该选取窗口所对应的部分该蓝色色度影像与部分该红色色度影像，产生一颜色分布表。

4.根据权利要求1所述的肤色模型的建立方法，其特征在于，在进行该肤色侦测程序中更包括以下步骤：

加载一马式距离处理程序；以及

根据该肤色模型与该马式距离处理程序，用以侦测该输入影像中其余具有肤色的像素。

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