CN109359626A - 一种图像采集样貌预测装置及其预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像采集样貌预测装置及其预测方法，属于图像处理技术领域。一种图像采集样貌预测装置，包括依次相连的图像获取模块、图像处理模块和显示模块，图像处理模块包括样貌特征处理单元和遗传学合成单元；本发明的图像处理模块在对获取的样貌进行特征处理的基础上，还结合了生物学中显隐性遗传规律，对父母双方的面部特征进行合成，对下一代的样貌进行预测，使得预测结果更具有科学性和准确性。本发明还提供一种图像采集样貌预测方法，对采集的样貌进行图像处理过程中，进一步计算眼睛、鼻子、嘴巴等特征数据，得到各特征的特性，再结合遗传学的显隐性遗传，对下一代的样貌进行预测，预测结果更加准确和科学。

Description

一种图像采集样貌预测装置及其预测方法

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体地说，涉及一种图像采集样貌预测装置及其预测方法。

背景技术

随着图像处理技术的进步，越来越多的照片合成预测样貌的程序出现，使用者可以将自己的照片导入，便可以看到自己“前世”或者孩童时期甚至自已老去的照片。还有一些情侣希望通过自己的照片结合预测下一代的样貌，借此给自已以后的家庭生活做出预判。目前很多的现有技术合成方案都比较粗略，也许就是简单的拼接拟合，没有生物学技术上的支持；所以合成出的照片准确度较低。

针对上述问题，中国专利公开号CN108334886A，公开日2018-07-27的专利文件公开了一种图像预测方法、终端设备及可读存储介质，其中图像预测方法，包括以下步骤：多角度获取父亲人脸图片和母亲人脸图片；读取父亲人脸图片和母亲人脸图片中的脸部轮廓，并提取出相同的轮廓特征点；将提取出的轮廓特征点与预设图像库中的不同图像进行匹配；从预设图像库中，选择匹配度最高的人脸图像进行显示。该发明还公开了一种终端设备及计算机可读存储介质。该发明可以提高未来孩子长相的预测准确度，也能预测未来孩子在不同年龄段的长相，通过与海量数据库中不同性别和不同年龄段的不同图像进行特征匹配，不仅提高了未来孩子长相的预测准确度，也能预测未来孩子在不同年龄段的长相。即便如此，该发明在预测的准确度上仍存在一定的改进空间，通过图像处理和遗传学结合进行预测是我们研究的方向。

从科学原理角度看，在遗传中，基因都是成对组合遗传的，孩子的基因是由父亲一方的一条基因链和母亲一方的一条基因链组合，两条基因链重新组合配对，从而复制发育长大。而在配对过程中，就存在两种情况，一种是杂合子，一种是纯合子。所谓杂合子，就是说由两种不同基因组合而成的，比如从父亲一方得到的是A基因，而从母亲一方得到的是a基因，配对后就是Aa组合，这种组合就是杂合子。而纯合子从父母双方来的基因都是一样的，要么都是A，要么都是a，也就组合成AA或aa，这两种就是纯合子。

基因中又有显性和隐性之分，一般来说，最终能看到的特征是显性基因表达的结果，而看不到的是隐性基因表达的结果。纯合子的基因要么是双显性要么是双隐性，比如用大写表示显性，小写表示隐形，那么AA组合的纯合子就是双显性纯合子，而aa组合就是双隐性的纯合子。而一个大写和一个小写组合的Aa就是杂合子，而在杂合子中，表现出来的是哪种特征就说明哪种基因占上风。一般来说，显性基因是占上风的。比如大眼睛、小眼睛特征，属于杂合子类型，孩子如果是大眼睛，只要父母中有一个人是大眼睛就可以了，不需要父母双方都是大眼睛，因为表现为大眼睛的显性基因A占上风，组合中只要有A就可以是大眼睛，除非孩子遗传到的是双隐性的aa基因，才是小眼睛特征。这就是显性基因的“优先权”。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术样貌预测精确度不高、不够科学的问题，本发明提供一种图像采集样貌预测装置及其预测方法。本发明通过对现有图像处理技术的进一步优化，以及显隐性遗传学的结合，对下一代的样貌进行预测，显著提高预测的准确性和科学性。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种图像采集样貌预测装置，包括依次相连的图像获取模块、图像处理模块和显示模块，所述的图像处理模块包括样貌特征处理单元和遗传学合成单元。

为更加清晰的获取使用者样貌，降低本产品的使用环境要求，优选地，所述的图像获取模块上还设置有补光灯。

为方便本设计的拆装，降低使用环境要求，且增强互动效果，优选地，所述的图像获取模块包括安装壳体，所述的安装壳体上设置有摄像头和触摸屏，所述的安装壳体通过支柱连接在安装底座上；

所述的显示模块包括显示屏，所述的显示屏设置在安装框上，所述的支柱侧面和所述安装框下端通过连接杆相连。

为进一步增大安装空间，并提供舒适的操作环境，优选地，所述的安装壳体为半球形壳体，所述的半球形壳体内还安装有音箱，所述半球形壳体的侧壁面对应音箱处开设有孔。

为进一步提高补光灯的补光效果，避免出现阴影的问题，优选地，所述的补光灯安装在安装壳体上端面，且所述补光灯设置在所述摄像头下方或两侧。

为了对显示屏进行保护，且解决显示屏散热问题，优选地，所述的安装框的前、后端面上分别安装有屏保盖板和固定盖板，所述固定盖板上还开设有孔。

为解决本设计中线路的布置，并增大连接后的力学强度，优选地，所述的连接杆采用“L”形空心管。

为提高人脸识别的速度和准确度，优选地，所述的摄像头为红外摄像头。

一种图像采集样貌预测方法，包括以下步骤：

步骤一、通过图像获取模块获取男、女双方或单方样貌；当仅有单方样貌时，需从图片文件数据库中调取一张机选异性样貌；

步骤二、通过图像处理模块对步骤一获取的样貌分别进行特征处理，所述的特征包括眼睛、鼻子和嘴巴；所述特征处理采用如下方法：

1)将样貌分别通过人脸68特征点进行标定；

2)计算各所述特征数据，所述特征数据具体包括眼睛高度、眼睛长度、鼻子高度和嘴巴长度，其中长度为所述特征两端点的横向坐标差值，高度为所述特征两端点的纵向坐标差值；

3)通过将特征数据和标准值比对，确定特征特性，所述特征特性包括大/小眼睛、大/小鼻子和大/小嘴巴；

步骤三、将两张样貌通过步骤二获得的特征特性进行合成，具体通过显隐性遗传学的遗传规律对下一代的样貌特征特性进行预判；

步骤四：根据预判结果，从图片文件数据库中调取符合所述预判结果的婴儿照片，并通过显示模块展示。

为进一步提高合成的精确度和科学性，优选地，所述步骤二中的特征还包括眼皮，眼皮数据为眼睑高度，眼皮特性包括单眼皮和双眼皮。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种图像采集样貌预测装置，包括依次相连的图像获取模块、图像处理模块和显示模块，图像处理模块包括样貌特征处理单元和遗传学合成单元，本发明的图像处理模块在对获取的样貌进行特征处理的基础上，还结合了生物学中显隐性遗传规律，对父母双方的面部特征进行合成，对下一代的样貌进行预测，使得预测结果更具有科学性和准确性；

(2)本发明的一种图像采集样貌预测装置，图像获取模块上还设置有补光灯，具体的，补光灯安装在安装壳体的上端面，且设置在摄像头的下方或者两侧，以保证摄像头采集使用者样貌时，图像更加清晰，为后续特征的识别提供更准确、科学的依据；

(3)本发明的一种图像采集样貌预测装置，图像获取模块和显示模块均有相应的安装部，使得图像获取模块的摄像头和触摸屏以及显示模块的显示屏均可拆装，且图像获取模块和显示模块之间的安装部通过支柱相连，更加一体化，降低了现有技术中对安装环境的高要求设计合理；

(4)本发明的一种图像采集样貌预测装置，安装壳体设计为半球形，扩大内部安装容积，且半球形壳体的设计也为音箱的播音效果提供一定的扩音作用；

(5)本发明的一种图像采集样貌预测装置，安装框的前、后端面上均设置有保护装置，分别为屏保盖板和固定盖板，保护显示屏不会发生人为损坏，以延长使用寿命，且在固定盖板上还开设有孔，更加方便显示屏的散热；

(6)本发明的一种图像采集样貌预测装置，连接杆设计为“L”形空心管，使得整体装置更符合空间力学要求，提高整个装置的稳定性；

(7)本发明的一种图像采集样貌预测装置，摄像头采用红外摄像头，动态分辨率更高，进一步提高人脸识别的速度和准确度；

(8)本发明的一种图像采集样貌预测方法，对采集的样貌进行图像处理过程中，进一步计算眼睛、鼻子、嘴巴等特征数据，得到各特征的特性，再结合遗传学的显隐性遗传，对下一代的样貌进行预测，预测结果更加准确和科学；

(9)本发明的一种图像采集样貌预测方法，除眼睛、鼻子、嘴巴特征外，再加上对眼皮特性的计算，使得模拟下一代的样貌时，更加准确和科学。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为本发明的爆炸图；

图4为本发明的电路控制流程图；

图5为本发明的操作流程图；

图6为本发明人脸68特征点的示意图。

图中：1、安装底座；2、支柱；3、支柱接头；4、安装壳体；5、触摸屏安装板；6、安装架；7、连接杆；8、安装框；9、显示屏安装架；10、固定盖板；11、屏保盖板；12、补光灯；13、摄像头；14、膨胀螺丝；15、膨胀螺丝盖。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

一种图像采集样貌预测装置，包括依次相连的图像获取模块、图像处理模块和显示模块，图像处理模块包括样貌特征处理单元和遗传学合成单元，具体的，图像获取模块包括获取人物照片的照相机或者摄像机，也可以是从文件存储夹或者云端调取已有图像的手段，显示模块包括电子显示屏或者投影设备，用于将图像处理后的图片或者动画显示出来，本发明的图像处理模块包括样貌特征处理单元和遗传学合成单元，其中样貌特征处理单元是通过处理器判断人脸上各特征，如鼻子、眼睛等的形状大小；遗传学合成单元是一个带有遗传算法的集成电路；本实施例的样貌特征处理单元还在原来的图像处理上加入了特征处理程序，具体的，目前对于人脸图像的处理，一般采用人脸68特征点进行标定，进而进行特征部位的识别，本发明在此基础上，加上了人脸特征部位的处理，包括眼睛的高度还有眼睛长度等，通过对特征部位的进一步处理，可以判定该照片中的人脸其眼睛属于大眼睛还是小眼睛，再通过遗传学合成单元中的人类遗传学中显隐性遗传规律，大眼睛相对小眼睛是显性遗传，那么可以大概率的推算出下一代属于大眼睛还是小眼睛，使得在预测下一代样貌时，更加准确和科学。

实施例2

如图1、图2和图3所示，本实施例的一种图像采集样貌预测装置，包括依次相连的图像获取模块、图像处理模块和显示模块，图像处理模块包括样貌特征处理单元和遗传学合成单元，具体的，本实施例的图像获取模块包括安装壳体4，安装壳体4上设置有摄像头13和触摸屏，摄像头13选择高清红外摄像头，动态分辨率1280*720，进一步提高人脸识别的速度和准确度。摄像头13用于对使用者进行拍照，触摸屏用于使用者控制拍照和选取照片库中的另一半照片，且也可以选择播放文件夹中关于展台的介绍和使用方法；安装时，先将摄像头13安装在安装壳体4内，再将触摸屏盖在安装壳体4上端的触摸屏安装板5上，需要注意的是，触摸屏安装板5上开设有供摄像头13拍摄的摄像口，为便于触摸屏的固定，采用安装架6对触摸屏下端进行固定，安装壳体4通过支柱2连接在安装底座1上，提高整个装置的稳定性，在安装时，安装底座1上设置有安装孔，可以采用膨胀螺丝14将整个装置固定在地面上，进一步提高稳定性，膨胀螺丝14上方的安装孔处盖有膨胀螺丝盖15，大大降低了展台的安装环境要求。

本实施例的显示模块包括显示屏，显示屏设置在安装框8上，再具体安装过程中，在安装框8的前、后端面上分别安装有屏保盖板11和固定盖板10，固定盖板10上还开设有孔，用于显示屏的散热。在安装时，为了便于显示屏的安装，显示模块还包括有显示屏安装架9，设置在显示屏和固定盖板10之间，便于将显示屏固定在安装框8上。上端的显示模块和下方的图像获取模块之间通过连接杆7相连，具体的，连接杆7连接在支柱2侧面和安装框8下端。为配合连接杆7的安装，本实施例的支柱2上还设置有支柱接头3，支柱接头3上设置有与连接杆7适配的安装槽口。连接杆7采用“L”形空心管，空心管便于整个装置线路的布置，“L”形状使得整个装置更加符合空间力学要求，使得整个装置更加稳定；本发明的连接杆7可以采用方管也可以采用圆管。本实施例的图像采集样貌预测装置，方便拆装，可以在任何需要展项的场地上摆放，降低安装环境要求，可以装配好之后直接搬运，方便运输。

实施例3

本实施例的一种图像采集样貌预测装置，其结构和实施例2基本相同，所不同的是，为了提高摄像头13拍摄的清晰度和准确性，本实施例在触摸屏安装板5上安装补光灯12，为进一步提高拍摄效果，可以将补光灯12设置在摄像头13下方或两侧；或者可以在触摸屏安装板5的外圈设置一圈的补光灯12，将摄像头13包围，提高拍摄效果。这样设计也降低了使用场合的安装要求，不需要为满足拍摄效果特意安装灯泡补光。

实施例4

本实施例的一种图像采集样貌预测装置，其结构和实施例2基本相同，更进一步的，安装壳体4设计为半球形壳体，也可以是方形，但是半球形壳体相较于方形，没有尖锐的棱角，更加考虑了小朋友使用者的安全问题。且半球形壳体的设计也更加扩大了内部安装容积。

在本实施例中，半球形壳体内还安装有音箱，半球形的壳体也更加便于声音的扩散，为解决安装壳体4内部设备的散热问题，本实施例在半球形壳体的侧壁面上还设置有散热孔，该孔对应设置在音箱处，也进一步便于音箱中声音的播出。如图4所示，本装置的主机分别对摄像头13、显示屏、触摸屏以及音响进行控制。主机安装在安装壳体4内部。

本实施例还提供一种图像采集样貌预测方法，包括以下步骤：

步骤一、通过图像获取模块获取男、女双方或单方样貌；当仅有单方样貌时，需从图片文件数据库中调取一张机选异性样貌；具体的，在装置待机状态下，使用者在触摸屏上选择“拍照”，即可通过摄像头13拍摄获取到使用者的脸部样貌图片；此时另一异性使用者也可以通过摄像头13拍下脸部的照片，另一异性的人脸照片也可从本装置主机的图片文件数据库中调取；当然也可以仅为游戏目的从图片文件数据库分别选取一张男性照片、一张女性照片，进行后续识别和合成。需要说明的是，若使用周边环境较暗，也可以打开本装置上的补光灯12，尽量保证人脸图片的清晰度。

步骤二、通过图像处理模块对步骤一获取的两个异性的图片样貌分别进行特征处理，特征包括眼睛、鼻子和嘴巴；特征处理采用如下方法：

1)将样貌分别通过人脸68特征点进行标定，该68特征点由开源的OpenCV库和人脸特征点检测器来检测。如图6所示，此时人脸的这68点均拥有自己的横纵坐标；

2)计算各特征数据，特征数据具体包括眼睛高度、眼睛长度、鼻子高度和嘴巴长度，其中长度为特征两端点的横向坐标差值，高度为特征两端点的纵向坐标差值；具体的，如图6所示，左边眼睛高度等于点“39”的纵坐标减去点“41”的纵坐标；左眼长度为点“40”和点“37”的横坐标之差。右眼同理，在此不一一赘述。鼻子高度为点“31”和点“34”的纵坐标之差；嘴巴长度为点“55”的横坐标减去点“49”的横坐标。

3)通过将特征数据和标准值比对，本实施例所述的标准值为经过大量人脸识别的数据而定的标准值，例如，眼睛高度的标准值为17；眼睛宽度的标准值为32；鼻子高度的标准值为14；嘴巴宽度的标准值为66；通过上述计算得到各特征数据与标准值对比，可以确定特征特性，特征特性包括大眼睛或小眼睛、大鼻子或小鼻子以及大嘴巴或小嘴巴。例如2)中算得的嘴巴长度超过66，则为大嘴巴，反之为小嘴巴。

步骤三、在得到上述两位使用者各特征特性后，将两张样貌通过通过显隐性遗传学的遗传规律对下一代的样貌特征特性进行预判，根据遗传学规律，大眼睛相对小眼睛为显性遗传；一般来讲，鼻子大、高而鼻孔宽的人呈显性遗传。父母双方中有一人是挺直的鼻梁，遗传给孩子的可能性就很大；大嘴相对小嘴也是显示遗传，为更准确的确定嘴巴特性，在其他实施例中，也可以确定嘴唇厚度，也就是点“52”和点“58”之间的纵坐标之差，厚嘴唇相对薄嘴唇也是显性遗传；本发明在图像处理模块分为样貌特征处理和遗传学相结合的方式，使得对下一代样貌的预测更加准确和科学。最终将一个合成后样貌的各参数组发送个主机，该参数组包括用数字编号的样貌特性，用“1”代表显性特征特性，包括大眼睛、大鼻子和大嘴巴；用“0”代表隐形特征特性，包括小眼睛、小鼻子和小嘴巴；如101，即大眼睛、小鼻子和大嘴巴特征参数组，此时到步骤四。

步骤四：根据步骤三的参数组预判结果，例如101，此时主机自动从图片文件数据库中调取文件夹为“101”中的符合预判结果的婴儿照片，并通过显示模块展示给使用者，具体显示在显示屏上。需要说明的是，名称为“101”的文件夹中包括比例对等的男婴和女婴照片，使用者可以通过在触摸屏上选择性别选项进行查看。

本发明整个装置的主机中还包括有供使用者观看的“使用说明”视频以及各种育儿科普知识视频，使用者可以在触摸屏上自行选择“观看视频”进行播放，声音从安装壳体4的音响传出，进一步提高了本发明的实用性和科普效果。

实施例5

本实施例的一种图像采集样貌预测方法，其主要步骤和实施例4基本相同，更进一步的，步骤二中的特征还包括眼皮，眼皮数据为眼睑高度，具体的，以左眼为例，样貌特征处理单元会扣出眼睑部分的矩形范围Rect(X,Y,width,heigth)，其中X＝37.x-8，37.x即点“37”的横坐标；Y＝38.y-(38.y-20.y)/2，38.y为点“38”的纵坐标，20.y为点“20”的纵坐标；width＝40.x-37.x+8，其中40.x为点“40”的横坐标，37.x为点“37”的横坐标；heigth＝(38.y-20.y)/2，其中38.y为点“38”的纵坐标，20.y为点“20”的纵坐标。最终可以得到矩形srcImage。通过Rect(X,Y,xLength,yLength)可以绘制出眼睑部分的轮廓图，具体通过OpenCV的findContours函数，从眼睑轮廓图中我们取得所有眼睑点的坐标值，取所有眼睑点坐标的y(纵坐标)值取平均值sum，最后将srcImage.rows-sum可以得到我们需要的眼睑值，需要说明的是，本实施例的眼睑值标准值为8，眼睑值大于眼睑标准值为双眼皮，小于眼睑标准值为单眼皮，通过加上对眼皮特性的计算，使得模拟下一代的样貌时，更加准确和科学。

Claims (10)

1.一种图像采集样貌预测装置，包括依次相连的图像获取模块、图像处理模块和显示模块，其特征在于：所述的图像处理模块包括样貌特征处理单元和遗传学合成单元。

2.根据权利要求1所述的一种图像采集样貌预测装置，其特征在于：所述的图像获取模块上还设置有补光灯(12)。

3.根据权利要求1所述的一种图像采集样貌预测装置，其特征在于：所述的图像获取模块包括安装壳体(4)，所述的安装壳体(4)上设置有摄像头(13)和触摸屏，所述的安装壳体(4)通过支柱(2)连接在安装底座(1)上；

所述的显示模块包括显示屏，所述的显示屏设置在安装框(8)上，所述的支柱(2)侧面和所述安装框(8)下端通过连接杆(7)相连。

4.根据权利要求3所述的一种图像采集样貌预测装置，其特征在于：所述的安装壳体(4)为半球形壳体，所述的半球形壳体内还安装有音箱，所述半球形壳体的侧壁面对应音箱处开设有孔。

5.根据权利要求3或4所述的一种图像采集样貌预测装置，其特征在于：所述的补光灯(12)安装在安装壳体(4)上端面，且所述补光灯(12)设置在所述摄像头(13)下方或两侧。

6.根据权利要求3所述的一种图像采集样貌预测装置，其特征在于：所述的安装框(8)的前、后端面上分别安装有屏保盖板(11)和固定盖板(10)，所述固定盖板(10)上还开设有孔。

7.根据权利要求3所述的一种图像采集样貌预测装置，其特征在于：所述的连接杆(7)采用“L”形空心管。

8.根据权利要求3所述的一种图像采集样貌预测装置，其特征在于：所述的摄像头(13)为红外摄像头。

9.一种图像采集样貌预测方法，包括以下步骤：

步骤一、通过图像获取模块获取男、女双方或单方样貌；当仅有单方样貌时，需从图片文件数据库中调取一张机选异性样貌；

步骤二、通过图像处理模块对步骤一获取的样貌分别进行特征处理，所述的特征包括眼睛、鼻子和嘴巴；所述特征处理采用如下方法：

1)将样貌分别通过人脸68特征点进行标定；

2)计算各所述特征数据，所述特征数据具体包括眼睛高度、眼睛长度、鼻子高度和嘴巴长度，其中长度为所述特征两端点的横向坐标差值，高度为所述特征两端点的纵向坐标差值；

3)通过将特征数据和标准值比对，确定特征特性，所述特征特性包括大/小眼睛、大/小鼻子和大/小嘴巴；

步骤三、将两张样貌通过步骤二获得的特征特性进行合成，具体通过显隐性遗传学的遗传规律对下一代的样貌特征特性进行预判；

步骤四：根据预判结果，从图片文件数据库中调取符合所述预判结果的婴儿照片，并通过显示模块展示。

10.根据权利要求9所述的一种图像采集样貌预测方法，其特征在于：所述步骤二中的特征还包括眼皮，眼皮数据为眼睑高度，眼皮特性包括单眼皮和双眼皮。