CN109918993A - 一种基于人脸区域曝光的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于人脸区域曝光的控制方法，包括人脸区域检测模块、人脸亮度获取模块、人脸权重分配模块和人脸亮度调整模块，具体包括如下步骤：101）获取人脸区域坐标步骤、102）人脸亮度处理步骤、103）权重分配步骤、104）人脸亮度调整步骤；本发明提供解决对于人脸过亮、人脸过暗以及受到环境影响较大的问题，且对于多人脸的场所进行智能曝光的一种基于人脸区域曝光的控制方法。

Description

一种基于人脸区域曝光的控制方法

技术领域

本发明涉及图像曝光处理技术领域，更具体的说，它涉及一种基于人脸区域曝光的控制方法。

背景技术

目前行业内对图像处理中基于人脸曝光方法存在一定的缺点：如人脸检测算法丢失人脸的时候，导致曝光闪烁；特殊光照条件下，人脸区域曝光不正常；画面中存在多人脸区域，无法兼顾到大部分人脸；人脸区域过亮、过暗等问题。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供解决对于人脸过亮、人脸过暗以及受到环境影响较大的问题，且对于多人脸的场所进行智能曝光的一种基于人脸区域曝光的控制方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于人脸区域曝光的控制方法，包括人脸区域检测模块、人脸亮度获取模块、人脸权重分配模块和人脸亮度调整模块；

具体处理包括如下步骤：

101)获取人脸区域坐标步骤：由人脸区域检测模块从采集的当前帧图像中进行人脸检测判断，获得出当前场景是否存在人脸，并获取人脸区域坐标，进行相应处理；人脸检测判断由人脸区域检测模块中嵌入的人脸检测方法进行；

102)人脸亮度处理步骤：人脸亮度模块对步骤101)得到的图像进行处理，对其中人脸所在区域模块进行亮度均值的统计，得到图像中人脸所在区域的亮度情况；对采集到人脸所在区域进行直方图统计，获得直方图，得到当前人脸和人脸所在区域的亮度分布关系；当人脸处于强光、逆光、背光场景进行时，通过对其中人脸所在区域亮度进行二次校正；

103)权重分配步骤：由人脸权重分配模块根据人脸所在区域，进行亮度的权重分配，提高人脸所在区域的权重比例；若图像中无人脸，以默认权重进行分配；若图像中只有单个人脸，则对人脸区域进行权重增加；若图像中有多个人脸，则根据不同人脸大小所占比例，进行人脸权重分配，多个人脸的权重分配公式如下：

其中fd_block_num为人脸占图像分块中的块数，n为图像中总人脸数，k为多人脸的索引，fd_block_weight为多人脸权重；从而根据权重分配、预设权重值，得到人脸所在区域的权重；

104)人脸亮度调整步骤：由人脸亮度调整模块根据当前人脸区域的亮度均值，对人脸所占区域进行权重放大；人脸亮度调整模块中嵌入自动曝光方法，自动曝光方法根据曝光统计进行均值计算，让人脸区域的亮度值趋向于曝光目标值，而调整人脸的亮度。

进一步的，步骤101)中若场景中无人脸，则正常曝光，不进行任何特殊处理；若场景中有人脸，则对图像进行分块，把图像分成15x17的块，并判断人脸在不在15x17的区域中，记录人脸所占区域的范围以及大小；若图像内有多个人脸，则通过人脸检测方法，获得当前图像中的人脸总数，并记录15x17的图像分块中，每个人脸的大小信息、所在区域块信息。

进一步的，在步骤102)中若图像内有多个人脸，则对每个人脸所在的区域块进行统计记录。

进一步的，对步骤104)通过获取人脸亮度模块的直方图统计信息，对自动曝光的目标值进行调整，对于强光、逆光场景，分别调整自动曝光方法的目标值，以适配不同场景，具体如下：

根据统计人脸区域的亮度直方图，对直方图区域划分暗区、普通区域、亮区，并分别统计分暗区、普通区域、亮区的像素个数；如果若暗区或亮区的像素个数大于预设阈值，则满足直方图二次校正条件，进入二次校正；如果暗区的像素个数大于预设阈值，则提高自动曝光目标值；如果亮区的像素个数大于预设阈值，则降低自动曝光目标值；曝光目标值的调节方式如下：

其中亮(暗)区像素数目为由直方图统计得到，人脸区域像素总数为由直方图统计得到，预设权重为预先设定的值，当前自动曝光目标值为可配置参数值。

进一步的，还包括防人脸丢失模块，防止图像中人脸突然丢失造成的曝光调整，导致图像闪烁或人脸识别方法本身识别误差导致人脸识别丢失；具体处理如下：

当画面中人脸丢失时，判断距离上次人脸检测的时间间隔T，当T<Tthreshold，不做处理，等待下一次检测时间间隔T；当T>＝Tthreshold，开始进入权重恢复，其中Tthreshold为设置的防人脸丢失阈值；

人脸区域增加的权重在时间Trenew后完全恢复，Trenew时间内以百分比的形式逐渐变化，其中Trenew为可调节值。

本发明相比现有技术优点在于：本发明可保证人脸检测算法丢失人脸的时候，不会出现曝光闪烁的情况，在判断人脸真的离开相机监控之后，才会线性化恢复初始曝光。可以有效的解决强光、背光、逆光等极端光照场景下的人脸曝光，保证人脸亮度正常。当画面中存在多人脸区域，可以有效的兼顾到大部分人脸，在多个人脸中，找到比较显著的主体人脸，主要对其曝光，并且可以兼顾其他人脸的亮度。

附图说明

图1为本发明的实施例对图像统计人脸区域的亮度直方图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明而不能作为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，一种基于人脸区域曝光的控制方法，包括人脸区域检测模块、人脸亮度获取模块、人脸权重分配模块和人脸亮度调整模块。

具体处理包括如下步骤：

101)获取人脸区域坐标步骤：由人脸区域检测模块从采集的当前帧图像中进行人脸检测判断，获得出当前场景是否存在人脸，并获取人脸区域坐标，进行相应处理；人脸检测判断由人脸区域检测模块中嵌入的人脸检测方法进行。

具体处理为：若场景中无人脸，则正常曝光，不进行任何特殊处理；若场景中有人脸，则对图像进行分块，把图像分成15x17的块，具体图像分割根据图像曝光情况来决定。判断人脸在不在15x17的区域中，人脸所占区域的范围以及大小，都记录下来；接着进入人脸亮度检测模块。若图像内有多个人脸，则通过人脸检测方法，获得当前图像中的人脸总数，以及在15x17的图像分块中，每个人脸的大小信息、人脸所在的区域块的相关信息，并将这些信息记录下来，在权重分配模块进行多人脸曝光处理做准备。

102)人脸亮度处理步骤：人脸亮度模块对步骤101)得到的图像进行处理，对其中人脸所在区域模块进行亮度均值的统计，从而得知图像中人脸区域的亮度情况，是否偏亮或者偏暗。而在得到人脸区域的亮度均值的同时，对采集到人脸的区域进行直方图统计，得到当前人脸和人脸块所在区域的亮度分布。当人脸场景中过曝区域或者暗部区域过多，则对直方图中的人脸所占区域亮度进行二次校正，即进行曝光的二次校正，这将对于强光、逆光、背光场景可以进行有效的识别。其中若图像内有多个人脸，则对每个人脸所在的区域块进行统计，并存储记录下来，为权重分配模块进行处理做准备。

103)权重分配步骤：由人脸权重分配模块根据人脸所在区域，进行亮度权重的分配，提高人脸所在区域的权重比例。若图像中无人脸，以默认权重进行分配；若图像中只有单个人脸，则对人脸区域进行权重增加。具体例如原本曝光权重为下表：

人脸区域进行权重分配，如下表所示：

具体权重分配值将根据情况进行配置设置。

若图像中有多个人脸，则根据不同人脸大小所占比例，进行多人脸进行权重分配，分配公式如下：

其中fd_block_num为人脸占图像分块中的块数，一般以15*17居多；n为图像中总人脸数，k为多人脸的索引，fd_block_weight为多人脸权重。

从而根据权重分配、预设权重值，经过此公式得到人脸所在区域权重。

104)人脸亮度调整步骤：由人脸亮度调整模块根据当前人脸区域的亮度均值，对人脸所占区域进行权重放大，自动曝光方法会根据曝光统计进行均值计算。自动曝光方法嵌入在人脸亮度调整模块中。由于人脸区域权重占比较大，因此自动曝光方法会根据曝光统计的权重，让人脸区域的亮度值趋向于曝光目标值，从而调整人脸的亮度。

通过获取人脸亮度模块的直方图统计信息，对自动曝光的目标值进行调整，对于强光、逆光场景，分别调整自动曝光方法的目标值，以防止人脸区域在特殊光照场景不适配的效果，具体如下：

根据统计人脸区域的亮度直方图，如图1所示，对直方图区域进行划分暗区1、普通区域2、亮区3，并分别统计分暗区1、普通区域2、亮区3的像素个数；如果若暗区1或亮区3的像素个数大于预设阈值，则满足直方图二次校正条件，进入二次校正；具体的若暗区1的像素个数大于预设阈值，则提高自动曝光目标值；若亮区3的像素个数大于预设阈值，则降低自动曝光目标值；曝光目标值的调节方式如下：

其中亮(暗)区像素数目为由直方图统计得到，人脸区域像素总数为由直方图统计得到，预设权重为预先设定的值，当前自动曝光目标值为可配置参数值。

作为优选，还包括防人脸丢失模块，考虑到人脸会在相机成像范围内移动，且为了防止图像中人脸突然丢失造成的曝光调整导致图像闪烁，或人脸识别方法本身识别误差导致人脸识别丢失的问题。具体处理如下：

当画面中人脸丢失时，判断距离上次人脸检测的时间间隔T，当T<Tthreshold，不做处理，等待下一次检测时间间隔T；当T>＝Tthreshold，开始进入权重恢复，其中Tthreshold为设置的防人脸丢失阈值。

人脸区域增加的权重在时间Trenew后完全恢复，Trenew时间内以百分比的形式逐渐变化，其中Trenew为根据当前方法多次测试之后的经验值。

综上所述，本方案可保证人脸检测算法丢失人脸的时候，不会出现曝光闪烁的情况，在判断人脸真的离开相机监控之后，才会线性化恢复初始曝光。可以有效的解决强光、背光、逆光等极端光照场景下的人脸曝光，保证人脸亮度正常。当画面中存在多人脸区域，可以有效的兼顾到大部分人脸，在多个人脸中，找到比较显著的主体人脸，主要对其曝光，并且可以兼顾其他人脸的亮度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于人脸区域曝光的控制方法，其特征在于，包括人脸区域检测模块、人脸亮度获取模块、人脸权重分配模块和人脸亮度调整模块；

具体处理包括如下步骤：

101)获取人脸区域坐标步骤：由人脸区域检测模块从采集的当前帧图像中进行人脸检测判断，获得出当前场景是否存在人脸，并获取人脸区域坐标，进行相应处理；人脸检测判断由人脸区域检测模块中嵌入的人脸检测方法进行；

102)人脸亮度处理步骤：人脸亮度模块对步骤101)得到的图像进行处理，对其中人脸所在区域模块进行亮度均值的统计，得到图像中人脸所在区域的亮度情况；对采集到人脸所在区域进行直方图统计，获得直方图，得到当前人脸和人脸所在区域的亮度分布关系；当人脸处于强光、逆光、背光场景进行时，通过对其中人脸所在区域亮度进行二次校正；

103)权重分配步骤：由人脸权重分配模块根据人脸所在区域，进行亮度的权重分配，提高人脸所在区域的权重比例；若图像中无人脸，以默认权重进行分配；若图像中只有单个人脸，则对人脸区域进行权重增加；若图像中有多个人脸，则根据不同人脸大小所占比例，进行人脸权重分配，多个人脸的权重分配公式如下：

其中fd_block_num为人脸占图像分块中的块数，n为图像中总人脸数，k为多人脸的索引，fd_block_weight为多人脸权重；从而根据权重分配、预设权重值，得到人脸所在区域的权重；

104)人脸亮度调整步骤：由人脸亮度调整模块根据当前人脸区域的亮度均值，对人脸所占区域进行权重放大；人脸亮度调整模块中嵌入自动曝光方法，自动曝光方法根据曝光统计进行均值计算，让人脸区域的亮度值趋向于曝光目标值，而调整人脸的亮度。

2.根据权利要求1所述的一种基于人脸区域曝光的控制方法，其特征在于，步骤101)中若场景中无人脸，则正常曝光，不进行任何特殊处理；若场景中有人脸，则对图像进行分块，把图像分成15x17的块，并判断人脸在不在15x17的区域中，记录人脸所占区域的范围以及大小；若图像内有多个人脸，则通过人脸检测方法，获得当前图像中的人脸总数，并记录15x17的图像分块中，每个人脸的大小信息、所在区域块信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于人脸区域曝光的控制方法，其特征在于，在步骤102)中若图像内有多个人脸，则对每个人脸所在的区域块进行统计记录。

4.根据权利要求1所述的一种基于人脸区域曝光的控制方法，其特征在于，对步骤104)通过获取人脸亮度模块的直方图统计信息，对自动曝光的目标值进行调整，对于强光、逆光场景，分别调整自动曝光方法的目标值，以适配不同场景，具体如下：

根据统计人脸区域的亮度直方图，对直方图区域划分暗区、普通区域、亮区，并分别统计分暗区、普通区域、亮区的像素个数；如果若暗区或亮区的像素个数大于预设阈值，则满足直方图二次校正条件，进入二次校正；如果暗区的像素个数大于预设阈值，则提高自动曝光目标值；如果亮区的像素个数大于预设阈值，则降低自动曝光目标值；曝光目标值的调节方式如下：

其中亮(暗)区像素数目为由直方图统计得到，人脸区域像素总数为由直方图统计得到，预设权重为预先设定的值，当前自动曝光目标值为可配置参数值。

5.根据权利要求1所述的一种基于人脸区域曝光的控制方法，其特征在于，还包括防人脸丢失模块，防止图像中人脸突然丢失造成的曝光调整，导致图像闪烁或人脸识别方法本身识别误差导致人脸识别丢失；具体处理如下：

当画面中人脸丢失时，判断距离上次人脸检测的时间间隔T，当T<Tthreshold，不做处理，等待下一次检测时间间隔T；当T>＝Tthreshold，开始进入权重恢复，其中Tthreshold为设置的防人脸丢失阈值；

人脸区域增加的权重在时间Trenew后完全恢复，Trenew时间内以百分比的形式逐渐变化，其中Trenew为可调节值。