WO2011076098A1

WO2011076098A1 - 模拟雷达扫描的人脸检测方法

Info

Publication number: WO2011076098A1
Application number: PCT/CN2010/080035
Authority: WO
Inventors: 金友芝; 熊中柱
Original assignee: 汉王科技股份有限公司
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2011-06-30
Also published as: CN101706721B; CN101706721A

Description

模拟雷达扫描的人脸检测方法技术领域

本发明属于应用软件的界面设计领域，尤其涉及一种能够从屏幕窗口中搜索任意目标的用户界面。背景技术

人脸识别作为一种常用的生物识别方式，具有简便、用户接受性良好、非接触、非侵扰、安全卫生等优点，被广泛应用于安全验证、监控、身份认证、电子商务信息系统、安全设施、追捕犯罪嫌疑人和反恐等众多领域。

常见的人脸识别应用模式如下-

1： N 验证：快速提取目标的人脸数据，与系统数据库中的数据进行比对，快速找到相似度较高的人员。

1： 1 验证：用固定目标的数据与系统数据库中的固定数据比对，当相似度达到某一个域值时比对成功，身份确认。

监视：在一定范围内发现人脸，与背景分割，并实现连续跟踪。

目前的人脸识别产品多为摄像头直接采集图像信息然后投射到显示屏上，依靠用户通过接近调整来把自己的信息反映到设备里面去，与普通的视频监控是一样的效果，设备处于被动接收信息状态，且不能让用户实时了解检测的状态。因此需要提供更智能化和人性化的界面，让设备主动获取用户的信息，用户实时了解自己的状态并相应调整，从而与设备产生互动，改善用户体验。发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种模拟雷达扫描的人脸检测方法，本方法调用基本图形绘制方法对检测界面采用雷达扫描和垂直扫描相结合的形式形象、直观地表现了整个目标检测的过程，为用户提供一个很好的使用感受。

为实现上述目的，提供了一种模拟雷达扫描的人脸检测方法，包括步骤：创建用于显示界面的窗体区域；

创建雷达扫描对象；

创建垂直扫描对象；在窗体区域中调用雷达扫描对象和垂直扫描对象以绘制扫描图像；

调整垂直扫描对象所在区域。

进一步地，所述绘制扫描图像步骤包括：当没有检测到任何人脸目标时，调用雷达扫描对象进行扇扫；当窗体中检测到人脸目标时，停止扇扫并调用垂直扫描对象进行垂直方向上的扫描。

进一步地，该方法还包括初始化步骤，所述初始化步骤包括：

创建査询表；

创建基本图形绘制方法。

所述查询表包括一个正弦函数查询表和一个余弦函数查询表。

所述基本图形绘制方法包括：点绘制、直线绘制、矩形绘制、圆绘制、圆弧绘制、扇形区域绘制和透明算法。

进一步地，所述创建雷达扫描对象时，调用基本图形绘制方法绘制出一个圆和在该圆内同圆心同半径的扇形区域。

进一步地，所述创建垂直扫描对象时，调用基本图形绘制方法绘制一个矩形框和在矩形框内由多条直线组成的渐变区域。

进一步地，所述垂直扫描对象绘制的矩形框的中心和人脸目标中心重合，且所述矩形框外接于人脸目标。

进一步地，所述渐变区域由透明算法处理形成。

进一步地，所述调整垂直扫描对象所在区域时，垂直扫描对象绘制的矩形框随着人脸目标的移动而移动。

一种模拟雷达扫描的人脸检测系统，包括- 窗体区域创建模块,创建用于显示界面的窗体区域；

雷达扫描对象创建模块，创建雷达扫描对象；

垂直扫描对象创建模块，创建垂直扫描对象；

调用模块，在窗体区域中调用雷达扫描对象和垂直扫描对象以绘制扫描图像；调整模块，调整垂直扫描对象所在区域。

利用本发明所提供的方法开发出了一种的人脸目标检测界面，调用基本图形绘制方法对检测界面釆用雷达扫描和垂直扫描相结合的形式形象、直观地表现了整个目标检测的过程，为用户提供一个很好的使用感受。使应用于该检测方法的设备处于主动接收信息状态，让用户实时了解检测的状态。更加人性化和智能化，使用户实时了解自己的状态并相应调整，从而与设备产生互动，改善用户体验。附图说明

图 1是本发明的方法流程图；

图 2是本发明雷达扫描图像的示意图；

图 3是本发明矩形扫描图像的示意图。具体实施方式

所有的界面程序设计都是在一个窗体中绘制需要的图形。窗体可以看做是显示器，绘制的图形可以是各种形状或图片，绘制的单位为像素。本实施方式为了通用性及可移植性，因此需要全部重新搭建所有的功能模块。

如图 1，示出本发明的方法的具体实施步骤，包括：

第零步：创建查询表，包括一个正弦函数査询表和一个佘弦函数査询表。

图形绘制时常常会运用到各种三角函数，尤其是正余弦函数，因此 c语言运行库一般会提供一个 math, h 的库函数接口。但是，三角函数为浮点运算，在浮点处理器上能够很好的支持这种运算。而定点处理器只能模拟浮点运算，这会极大增加定点处理器的运算量。因此，使用定点处理器实现三角函数运算效率很低，一般的解决方法是创建函数的査询表，表结构越大，查询的精度也就越高。

将查询表实现为一个一维数组，当查询的精度为单位一度时，数组大小需要为 360 项。因为正余弦函数具有周期性， sin (t) =~sin (360-t) , sin (t+180) =- sin (t) , sin (t+90) =sin (90-t) , 因此 90项数值即可表示全部角度。

查询时，输入的角度值就是数组的索引值，得到的数组项即是此三角函数运算结果的放大后的值。

本实施例中，利用运行库建立这个査询表。

创建基本图形绘制方法，包括：运用透明算法函数进行点绘制、直线绘制、矩形绘制、圆绘制、圆弧绘制和 /或扇形区域绘制方式绘制基本图形。

本实施例中，透明算法实现：

当两个图片重叠时，仍然可以看到重叠部分被遮挡的部分，这就是透明的效果。透明算法的实现方法的原理是将每个像素的 RGB分量进行混合：

R = Rl * Alpha + R2 * (1-Alpha)

G = Gl * Alpha + G2 * (1 - Alpha)

B = Bl * Alpha + B2 Alpha)

其中（R1, G1, B1)表示图像 1中的像素的红、绿、蓝颜色分量， (R2，G2, B2)表示图像 2中的像素的红、绿、蓝颜色分量， Alpha为透明度，当 Alpha为 1时，显示图像 1中的像素，当 Alpha为 0时，显示图像 2中的像素。当 0<Alpha〈l时，能够同时显示图像 1和图像 2中的像素，实现透明效果。

为使透明算法在定点处理器和浮点处理器上通用，需要将透明算法定点化，将其修改为- R = (Rl * Alpha + R2 * (256-Alpha) ) »8

G = (Gl * Alpha + G2 * (256 Alpha) )》8

B = (Bl * Alpha + B2 * (256- Alpha) )》8

其中 Alpha的取值范围是 [0, 256]。

函数接口设计如下：

Void MixColor (Color colorl, Color color2, uintl6_t alpha)

其中： colorl代表图像 1中像素点的颜色值； color2代表图像 2中的像素点的颜色值； alpha代表透明度。

点绘制：

本实施例中，点绘制为修改内存中既定位置的值，在内存中的数组中对计算出的索引的对应位置进行赋值，其余位置调用透明算法重新赋值。

直线绘制：

直线的绘制方法有多种算法，其最经典的实现为 DDA算法和 Bresenham算法，在本实施中，只需要画出垂直直线和水平直线两种。函数接口如下：

void glDrawHorLine (Color color, uint8_t size, Coord* pointl, Coord* point2, uintl6_t Alpha)

void glDrawVerLine (Color color, uint8_t size, Coord* pointl, Coord* point2, uintl6— t Alpha)

其中： Color代表直线的颜色值； Size 代表直线的宽度； Pointl代表直线的起始点坐标值； Point2 代表直线终止点坐标值； Alpha代表直线的透明度。内部实现时，直线绘制实际上是在一系列计算得到的坐标上绘制点。

矩形绘制：

矩形框的绘制方法是实现两条垂直直线和两条水平直线。本实施例中，函数接口如下：

void glDrawRect (Rect* prect, Color color, uint8_t size, uintl6_t Alpha ) 其中： Prect代表矩形框的坐标点； Color代表矩形框的颜色值； Size 代表矩形框直线的宽度； Alpha代表矩形框直线的透明度。圆绘制：

圆绘制的方法主要是利用第零步产生的查询表计算所有的坐标点，并画出此点。函数接口如下：

void glDrawCircle (Coord *point, uintl6__t radius , Color color, uint 16— ΐ alpha)

其中： Point代表圆点坐标值； Radius代表圆的半径长度； Color代表圆的圆弧颜色； Alpha代表圆的圆弧透明度。

圆弧绘制：

圆弧的绘制与圆类似，同样利用产生的查询表计算圆弧的坐标点并进行绘制。同时，圆弧的颜色需要从起始角度开始渐变。本实施例中，实现一个角度为 64度渐变的圆弧。

实现颜色渐变时，圆弧起始点（xl, yl)和原点（xO，yO) 之间的连线 Ll，圆弧上任意一点 (x2, y2)与圆弧原点 (xO, yO)之间的连线 L2. L1和 L2之间形成的夹角为 A度时，点（x2, y2)得透明度为 4A。因此，圆弧起始点的透明度为 0，而终止点的透明度为 64 X 4=256. 函数接口如下：

Void glDrawArc (Coord *point, uintl6_t radius, uintl6— t angleStart, uintl6_t clockwise, Color color)

其中： Point代表圆弧的同心圆的坐标值； Radius代表圆弧的同心圆的半径长度； angleStart 代表圆弧的起始角度值，取值范围为 [ 0, 360 )； clockwise代表圆弧颜色渐变的方向， clockwise为 1时，颜色渐变为顺时针反向，为 0时为逆时针方向； color代表扇形区域颜色值。

扇形区域的绘制- 本实施例中，绘制一个同心圆半径为 R，起始角度为 A1 , 圆弧角度为 A2的扇形区域时，调用圆弧绘制方法，绘制 R条起始角度为 Al，圆弧角度为 A2的圆弧，这 R 条圆弧的同心圆半径长度分别为 1到 1^。由于圆弧的颜色渐变，扇形区域也实现了颜色渐变。函数接口如下：

Void glDrawSector (Coord *point， uintl6_t radius, uintl6_t angleStart, uintl6_t clockwise , Color color)

其中： Point 为扇形区域的圆点坐标值； Radius 代表扇形区域半径长度； angleStart 代表扇形区域起始点角度值； colockwise 代表扇形区域颜色渐变方向， clockwise为 1时，颜色渐变为顺时针反向，为 0时为逆时针方向； color代表扇形区域颜色值。

第一步：创建用于显示界面的窗体区域。使第二步、第三歩中显示的图像在该窗体区域中显示。

本实施例中，建立一窗体区域的对象，对该对象添加长、宽、色彩等窗体属性，并添加方法使窗体能够被拖拽，且能调用雷达扫描对象和垂直扫描对象，为雷达扫描对象和垂直扫描对象提供显示区域。该窗体区域可被封装为控件进行调用。

第二步：调用基本图形绘制方法，生成各种基本图形以创建雷达扫描对象。实现雷达效果时，需要画出一个圆，代表雷达搜索的范围；一个在该圆内同圆心同半径的扇形区域，并使该扇形区域以圆心为轴进行转动，代表雷达波向四周发射时呈扇形扫描。为了使界面效果更佳，在圆的圆心处以画直线的方式画出一个十字架，并十字架上分别标注刻度，比喻为一个瞄准镜。

雷达扫描对象封装的接口如下- Typedef struct _RadarScaner Int Step ;

Int Angle；

Int (InitRadar*) (Coord pointer, int radius, int step, Color color)；

Int (RadarStart*) (void)；

} RadarScaner；

其中

Step代表每次调用控件雷达扫描的转动的角度，

Angle代表当前雷达波发射的方向的角度。

InitRadar函数接口的功能是初始化雷达扫描控件，主要实现第零步的查询表，并初始化雷达扫描转动的速度和雷达发射初始角度。

RadarStart函数接口的功能是实现绘制雷达。

RadarStart函数接口的实现过程：

绘制圆点为 pointer , 半径为 radius 的圆。即调用第一步中的接口 glDrawCircle (pointer, radius ， color, 0)

绘制经过 pointer的十字架，绘制十字架上的代表刻度的直线，即调用第一步中的直线绘制接口函数。

绘制起始角度为 Angle的颜色渐变扇区区域。即第一步中的扇形区域绘制接口函数，注意：当 Step<0时，扇形渐变方向为逆时针， Step>0时，扇形渐变方向为顺时针。

函数每调用一次， Angle增加 Step度，当 Angle>=360或 Angle<0度时， Angle 恢复为 0度。

如图 2所示的雷达扫描示意图，当窗体中没有检测到任何人脸目标时，通过调用雷达扫描对象，绘制雷达状形式的扫描图像，表示正在搜索目标。每次调用雷达扫描对象时，扇形区域发生 Step 角度的转动。当周期性连续调用雷达扫描对象时，雷达波就不停的转动。调整雷达扫描对象中的 Step参数，可以控制雷达转动的速度。

第三步：调用基本图形绘制方法，生成各种基本图形创建垂直扫描对象。

实现垂直扫描的效果时，调用基本图形绘制方法中的直线绘制方法绘制 -个矩形，代表人脸目标的大小，矩形框的中心和人脸目标中心重合，且外接于人脸目标。本实施例中，人脸目标移动时，矩形框跟随人脸目标移动，人脸目标由于调整与镜头的距离而变大或变小时，矩形框跟随人脸目标相应变大或变小，始终保持外接与人脸目标的状态。

再在矩形框内绘制一个由多条直线组成的渐变区域，本实施例中，矩形框为 128

X 128px, 在此矩形框中的垂直方向上，以 0. 5Hz 的频率逐像素地平行于矩形框的底边绘制 16条直线。起始直线的透明度为 0，即为完全不透明的直线，终止直线的透明度为 256，即完全透明的直线，每条直线相差 4个透明度。这些直线形成的渐变区域垂直方向上为 16个像素，占整个矩形区域的 16/128=1/8，形成了垂直扫描的效果。

垂直扫描对象封装的接口如下：

Typedef struct _VerticalScaner

Int Step ;

Int verticalPosition ;

Int (VerticalStart*) (Rect *pRect)；其中， Step表示垂直扫描的速度， verticalPosition表示当前垂直扫描线与矩形顶部的距离； VerticalStart函数接口的功能是实现绘制垂直扫描。

如图 3所示，创建垂直扫描对象来象征正在进行人脸检测。每次调用垂直扫描对象时，矩形框中的直线发生移动，实现垂直扫描的效果。

在其他实施例中，本实施例中的第一步、第二步和第三步的顺序可以进行颠倒和调换。

第四步：在窗体区域中调用雷达扫描对象和垂直扫描对象以绘制扫描图像，象征目标搜索和人脸检测的过程。

在窗体区域中，当没有检测到任何人脸目标时，调用雷达扫描对象进行扇扫，表示正在搜索目标；当窗体中检测到人脸目标时，停止调用雷达扫描对象扇扫，并调用垂直扫描对象进行垂直方向上的扫描，表示进行人脸检测的过程。

第五步：调整垂直扫描对象所在区域。

垂直扫描对象绘制的矩形框随着人脸目标的移动而移动，由于垂直扫描对象绘制的矩形框外接与人脸目标，当人脸目标移动时，外接与人脸目标的矩形框也跟着人脸目标移动，表示对人脸目标进行跟踪性的检测，不会因人脸目标移动造成待检测目标的丢失。

一种模拟雷达扫描的人脸检测系统,包括：

窗体区域创建模块,创建用于显示界面的窗体区域；

雷达扫描对象创建模块，创建雷达扫描对象；

垂直扫描对象创建模块，创建垂直扫描对象；

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1 . 一种模拟雷达扫描的人脸检测方法，其特征在于，包括：

创建显示界面的窗体区域；

创建模拟雷达扫描，用于扫描窗体区域；

创建垂直扫描，用于绘制人脸图像。

2. 根据权利要求 1所述的方权法，其特征在于，

当没有检测到任何人脸目标时，调用模拟雷达扫描在窗体区域进行扇扫；当窗体区域中检测到人脸目标时，停止扇扫并调用垂直扫描进行垂直方向上的扫描。

3. 根据权利要求 1所述的方法，其特征在于求，该方法还包括初始化步骤，所述初始化步骤包括：

创建查询表；

创建基本图形绘制方法。

4. 根据权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述查询表包括一个正弦函数查询表和一个余弦函数査询表。

5. 根据权利要求 3或 4所述的方法，其特征在于，所述基本图形绘制方法包括：运用透明算法绘制基本图像。

6.根据权利要求 5所述的方法，其特征在于，所述运用透明算法绘制基本图像包括运用透明算法通过点绘制、直线绘制、矩形绘制、圆绘制、圆弧绘制和 /或扇形区域绘制基本图像。

7. 根据权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述创建模拟雷达扫描时，调用基本图形绘制方法绘制出一个圆和在该圆内同圆心同半径的扇形区域。

8. 根据权利要求 5所述的方法，其特征在于，所述创建垂直扫描时，调用基本图形绘制方法绘制一个矩形框和在矩形框内由多条直线组成的渐变区域。

9. 根据权利要求 8所述的方法，其特征在于，所述垂直扫描绘制的矩形框的中心和人脸目标中心重合，且所述矩形框外接于人脸目标。

10. 根据权利要求 8或 9所述的方法，其特征在于，所述渐变区域由透明算法处理形成。

11.根据权利要求 8所述的方法，其特征在于，所述调整垂直扫描所在区域时，垂直扫描绘制的矩形框随着人脸目标的移动而移动。

12. 一种模拟雷达扫描的人脸检测系统,其特征在于，包括: 窗体区域创建模块，创建显示界面的窗体区域；

模拟雷达扫描创建模块，用于扫描窗体区域；

垂直扫描创建模块，用于绘制人脸图像。