CN110097034A - 一种智能人脸健康程度的识别与评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能人脸健康程度的识别与评估方法,所述方法包括:图像采集阶段。采集人脸图像,用于检测痤疮、色斑,评估人脸健康程度;痤疮、色斑检测阶段。将人脸图像从RGB色域转化为HSV色域,通过最大亮度值图像的二值图像检测出痤疮;将人脸图像通过ISODATA聚类算法,迭代计算出分割色斑病变区域和皮肤区域的阈值,得到人脸色斑的边缘轮廓并检测出色斑;痤疮、色斑定量测量。ROI框选痤疮、计算痤疮个数、测量色斑区域,色斑颜色指标,并通过色斑面积、颜色深度将其分为严重、普通、轻微3个程度;人脸健康程度评估。由痤疮数量、分布情况计算脸部痤疮分数,由色斑数量、程度、分布情况计算脸部色斑分数,并综合得到人脸健康程度分数。本发明实现了通过痤疮和色斑两种指标综合评判人脸健康程度,快速准确检测人脸皮肤缺陷并提供量化指标。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理领域,尤其涉及一种用于人脸健康程度的识别与评估的图像处理方法。
背景技术
随着美容美肤行业的不断发展,人们对皮肤质量的关注度提升,如何检测人脸皮肤存在的缺陷问题及量化皮肤指标成为一项关键技术。目前国内对于人脸皮肤的状态评价多采用由专业医师判断的方法,主观性较强,缺乏客观的分析,同时也缺乏统一的量化指标,且受限于医护资源及其他因素,无法快速准确地提供恰当的诊断。鉴于上述困扰,十分有必要设计一种可以快速准确检测人脸皮肤缺陷并提供量化指标的方法。
在人脸关于健康指标的常见皮肤缺陷中,痤疮和色斑占主要的比重,现有的专利提及的关于人脸健康程度的识别方法并未涉及通过痤疮和色斑两种指标综合评判,如CN108876766A提出了基于深度学习的痤疮判断方法,但并未描述具体检测、框选及计数方法;如CN106529429A提出了一种基于图像识别的面部皮肤分析系统,但描述的方法准确性和精度较低,同时并未提供完全的指标计算方法;如CN106469300A提出的一种色斑检测识别方法则并未将色斑区域边缘识别,同时没有提供将色斑进行严重程度评估的方法。
1)、“基于面部识别的痤疮判断方法、终端及存储介质”,专利号CN108876766A。该发明公开了一种基于面部识别的痤疮判断方法,应用于终端,包括获取训练后的深度学习模型加载所述训练后的深度学习模型采集面部图像根据采集的所述面部图像和所述训练后的深度学习模型进行图像识别获取图像识别结果。该方法提及了一种基于深度学习的痤疮识别方法,但并未描述其具体检测方法及计数评分模式,所述方法不具有可复现性。
2)、“一种基于图像识别的面部皮肤分析系统”,专利号CN106529429A。本发明公开了一种基于图像识别的面部皮肤分析系统。提出了一种图像识别的面部分析系统,能够对皮肤的情况做出一系列的测评并给出总体的评价,主要包括人脸检测分割模块,美白度检测模块,粗糙度检测模块,色斑量检测模块和综合评判模块。首先输入检测图像,通过分类器进行正脸检测、区域定位和分割然后将分割获得的图像进行肤色亮暗和红润情况分析通过灰度共生矩阵,获取特征指标量化检测区域的粗糙度使用类似分水岭的方法和计算区域截面积之和来分析色斑量。该方法提供了色斑面积检测方法,但采取的方法为普通的色域分割,准确性及精度较低,同时并未提供色斑颜色指标测量的方法。
3)、“一种色斑检测识别方法”,专利号CN106469300A,本发明提供一种色斑检测识别方法,采集人脸图片,人脸图片包含所有色斑种类及色斑的变种图片并预先标注色斑区域以及色斑种类,通过对每一种色斑的特征向量一及标注信息进行读取并进行迭代直至获得每一种色斑的颜色特征均值及小波变换特征均值,对每一种色斑的特征向量二及标注信息进行读取并进行迭代直至获得每一种色斑的颜色均值、纹理均值及斑点特征均值,其迭代过程使用最终读取待检测的人脸图片上的色斑信息,与所述颜色特征均值及小波变换特征均值进行匹配获得色斑区域。该方法通过训练分类模型来判别色斑种类,并未将色斑区域边缘识别,同时没有提供将色斑进行严重程度评估的方法。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种智能人脸健康程度的识别与评估方法,以满足快速准确检测人脸皮肤缺陷并提供量化指标的要求,提高测量效率和测量方法的适用性。
本发明的目的通过以下的技术方案来实现:
一种智能人脸健康程度的识别与评估方法,包括:
A图像采集阶段:采集人脸图像,用于检测痤疮、色斑,评估人脸健康程度。
B痤疮、色斑检测阶段:将人脸图像从RGB色域转化为HSV色域,通过最大亮度值图像的二值图像检测出皮肤痤疮;将人脸图像通过ISODATA聚类算法,迭代计算出分割色斑病变区域和皮肤区域的阈值,得到人脸皮肤色斑的边缘轮廓并检测出皮肤色斑。
C痤疮、色斑定量测量:ROI框选皮肤痤疮、计算痤疮个数、测量皮肤色斑病变区域,色斑颜色指标,并通过皮肤色斑病变区域面积、颜色深度将皮肤痤疮分为严重、普通、轻微三个程度。
D人脸健康程度评估:由痤疮数量、分布情况计算脸部痤疮分数,由色斑数量、程度、分布情况计算脸部色斑分数,并综合得到人脸健康程度分数。
与现有技术相比,本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点:
该方法实现了用于人脸健康程度的识别与评估,适用性好,在保证实时性的前提下,提高了测量精度和检测效率,提供了量化人脸缺陷的指标。
附图说明
图1是智能人脸健康程度的识别与评估方法的工作流程图;
图2是智能人脸健康程度的识别与评估方法的算法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1所示,为智能人脸健康程度的识别与评估方法的工作流程,包括如下步骤:
步骤10图像采集阶段:采集人脸图像,用于检测痤疮、色斑,评估人脸健康程度;
步骤20痤疮、色斑检测阶段:将人脸图像从RGB色域转化为HSV色域,通过最大亮度值图像的二值图像检测出皮肤痤疮;将人脸图像通过ISODATA聚类算法,迭代计算出分割色斑病变区域和皮肤区域的阈值,得到人脸皮肤色斑的边缘轮廓并检测出皮肤色斑;
步骤30痤疮、色斑定量测量:ROI框选皮肤痤疮、计算痤疮个数、测量皮肤色斑病变区域,色斑颜色指标,并通过皮肤色斑病变区域面积、颜色深度将皮肤痤疮分为严重、普通、轻微三个程度;
步骤40人脸健康程度评估:由痤疮数量、分布情况计算脸部痤疮分数,由色斑数量、程度、分布情况计算脸部色斑分数,并综合得到人脸健康程度分数。
如图2所示,为智能人脸健康程度的识别与评估方法的算法流程图,包括如下步骤:
步骤110为图像采集阶段;采集人脸图像,用于检测痤疮、色斑,评估人脸健康程度。
步骤120为痤疮检测阶段,方法如下:
(1)将人脸RGB图像转化为灰度图像,将灰度图像记为GGrey;
(2)在灰度图像GGrey中,寻找灰度最大值点,将该点的值记为GMax;
(3)将灰度图像GGrey根据GMax进行按下述公式归一化操作,将归一化灰度图结果记为GNor;
GNor=GGrey/GMax
(4)将人脸RGB图像转化为到HSV色域下,提取亮度通道分量,记为V;
(5)将亮度通道分量V减去归一化灰度GNor,并将得到的结果进行二值化处理,设VMax为最大亮度区域,RS为最大亮度的二值图,TG为设定的二值化阈值,在本例中,取值为TG=0.2;
公式如下:
R=VMax-GNor
RS=R<TG
(6)设置阈值Amax和Amin,以消去消除微小的斑点区域和非痤疮的图像区域,取Amin<RS<Amax为痤疮检测结果,在本例中,取Amax值为700,Amin值为20。
步骤130为色斑检测阶段,方法如下:
(1)对人脸图像进行中值计算,并将图像减去该中值,将结果映射到指数映射函数上,得到人脸色斑预处理图像;
(2)将人脸色斑预处理图像使用具有自适应确定值的尺度大小为3,5,7,9的高斯核进行递归平滑,将滤波后的图像记为I;
(3)应用ISODATA算法来确定图像的最佳阈值,记为T,其迭代公式如下:
式中Ri表示图像的N个区域的第i个,在本例中N取值为2,Ti,k+1表示将区域Ri中的像素与区域Ri+1,μRi,k和NRi,k中的像素分开的最佳阈值,k表示步骤k中的区域Ri的平均像素值和像素数,I(m,n)表示是位置(m,n)处的像素值。基于新生成的阈值重复该过程,直到阈值收敛。
(4)以T作为阈值,分割人脸色斑病变区域和正常皮肤区域,并且通过后处理滤波去除干扰。
步骤140对于皮肤痤疮区域框选并进行计数,方法如下:
由上述痤疮检测方法,最后输出的图像为将痤疮区域分割开来的二值图像,由于痤疮区域多为点状或由多点联结成的小块区域,由二值图像的输出结果,通过bwlabel算法将二值图的各个连通区域标注出来,统计其连通区域个数作为痤疮个数,并计算各个区域图像的最小外接矩形框,通过mask掩模将多个矩形框覆盖在痤疮检测图像上,作为痤疮的ROI框选。
步骤150将色斑病变区域分割出来,计算其相对于输入的人脸图像的皮肤区域的面积占比,公式如下:
式中RaL表示色斑面积占比,AL(x,y)表示分割出来的色斑区域图像,AF(x,y)表示人脸皮肤区域图像
步骤160对色斑颜色指标大小进行计算,将色斑RGB图像转化到HSI色域下,其转换公式如下:
HSI空间的S通道数值表示的是色斑的颜色深浅度,饱和度S越大颜色就越深,其数值为百分数,在本例中,采用S值的大小作为色斑颜色深浅度的指标。
步骤170对色斑进行严重程度评级,由上述步骤计算得出色斑面积占比RaL及色斑颜色深浅度S,根据色斑面积RaL、颜色深浅度S将其分为严重、普通、轻微3个程度:
步骤180为人脸健康程度评估。由痤疮数量、分布情况计算脸部痤疮分数,由色斑数量、程度、分布情况计算脸部色斑分数,并综合得到人脸健康程度分数。
虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (5)
1.一种智能人脸健康程度的识别与评估方法,其特征在于,所述方法包括:图像采集阶段;痤疮、色斑检测阶段;痤疮、色斑定量测量及人脸健康程度评估;具体方法如下:
A采集人脸图像,用于检测痤疮、色斑,评估人脸健康程度;
B将人脸图像从RGB色域转化为HSV色域,通过最大亮度值图像的二值图像检测出皮肤痤疮;将人脸图像通过ISODATA聚类算法,迭代计算出分割色斑病变区域和皮肤区域的阈值,得到人脸皮肤色斑的边缘轮廓并检测出皮肤色斑;
C ROI框选皮肤痤疮、计算痤疮个数、测量皮肤色斑病变区域,色斑颜色指标,并通过皮肤色斑病变区域面积、颜色深度将皮肤痤疮分为严重、普通、轻微三个程度;
D由痤疮数量、分布情况计算脸部痤疮分数,由色斑数量、程度、分布情况计算脸部色斑分数,并综合得到人脸健康程度分数。
2.如权利要求1所述的一种智能人脸健康程度的识别与评估方法,其特征在于,所述步骤B中对于皮肤痤疮检测的方法如下:
(1)将人脸RGB图像转化为灰度图像,将灰度图像记为GGrey;
(2)在灰度图像GGrey中,寻找灰度最大值点,将该点的值记为GMax;
(3)将灰度图像GGrey与GMax按下述公式归一化操作,将归一化灰度图结果记为GNor;
GNor=GGrey/GMax
(4)将人脸RGB图像转化到HSV色域下,提取亮度通道分量,记为V;
(5)将亮度通道分量V减去归一化灰度GNor,并将得到的结果进行二值化处理,设VMax为最大亮度区域,RS为最大亮度的二值图,TG为设定的二值化阈值,在本例中,取值为TG=0.2;
公式如下:
R=VMax-GNor
RS=R<TG
(6)设置阈值Amax和Amin,以消去消除微小的斑点区域和非痤疮的图像区域,取Amin<RS<Amax为痤疮检测结果,在本例中,取Amax值为700,Amin值为20。
3.如权利要求1所述的一种智能人脸健康程度的识别与评估方法,其特征在于,所述步骤B中对于皮肤色斑检测的方法如下:
(1)对人脸图像进行中值计算,并将图像减去该中值,将结果映射到指数映射函数上,得到人脸色斑预处理图像;
(2)将人脸色斑预处理图像使用具有自适应确定值的尺度大小为3,5,7,9的高斯核进行递归平滑,将滤波后的图像记为I;
(3)应用ISODATA算法来确定图像的最佳阈值,记为T,其迭代公式如下:
式中Ri表示图像的N个区域的第i个,在本例中N取值为2,Ti,k+1表示将区域Ri中的像素与区域Ri+1,μRi,k和NRi,k中的像素分开的最佳阈值,k表示步骤k中的区域Ri的平均像素值和像素数,I(m,n)表示是位置(m,n)处的像素值;基于新生成的阈值重复该过程,直到阈值收敛;
(4)以T作为阈值,分割人脸色斑病变区域和正常皮肤区域,并且通过后处理滤波去除干扰。
4.如权利要求1所述的一种智能人脸健康程度的识别与评估方法,其特征在于,所述步骤C中对于皮肤痤疮区域框选并进行计数的方法如下:
通过痤疮检测,输出的图像为将痤疮区域分割开来的二值图像,由于痤疮区域多为点状或由多点联结成的小块区域,由二值图像的输出结果,通过bwlabel算法将二值图的各个连通区域标注出来,统计连通区域个数并作为痤疮个数,计算各个区域图像的最小外接矩形框,通过mask掩模将多个矩形框覆盖在痤疮检测图像上,作为痤疮的ROI框选。
5.如权利要求1所述的一种智能人脸健康程度的识别与评估方法,其特征在于,所述步骤C中对于皮肤色斑病变区域面积大小及色斑颜色指标大小的计算和评级的方法如下:
(1)将色斑病变区域分割出来,计算其相对于输入的人脸图像的皮肤区域的面积占比,公式如下:
式中RaL表示色斑面积占比,AL(x,y)表示分割出来的色斑区域图像,AF(x,y)表示人脸皮肤区域图像;
(2)将色斑RGB图像转化到HSI色域下,其转换公式如下:
HSI空间的S通道数值表示的是色斑的颜色深浅度,饱和度S越大颜色就越深,其数值为百分数,在本例中,采用S值的大小作为色斑颜色深浅度的指标;
(3)如上述步骤计算得出色斑面积占比RaL及色斑颜色深浅度S,根据色斑面积占比RaL、颜色深浅度S将其分为严重、普通、轻微三个程度:
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