25. 人脸关键点检测方法详解

1  项目介绍

这个是人脸部的68个关键点

我们可以看到

• 0-16点是下巴
• 16-21点是右眼眉(这里是镜像图像，是图中人的右眼眉)
• 22-26点是左眼眉
• 27-35点是鼻子
• 36-41点是右眼
• 42-47点是左眼
• 48-67点是嘴

我们现在有这样一张人脸

我们提取出人脸的每个部分，之后画出图像的所有器官部分

• 嘴

• 右眼眉，由于图像是镜像的图，现在标注的眼是这个人的右眼

• 左眼眉

• 右眼

• 左眼

• 鼻子

• 下巴

• 整体区域

我们的思路是先检测出图像中人脸的位置，然后使用68关键点对每个器官进行定位

如果找的图片的脸上胡子比较重，它识别嘴部的精度会很差

我们也可以检测一张图中的多个人脸

• 需要是正面脸，不然要改代码

2  代码实现

2.1  导入库

我们这里用到了collections中的OrderedDict，这个功能是创建有序字典，collections是 python  自带的库，dlib中有检测人脸68点的功能，我们直接使用写好的函数

2.2  定义参数

shape_predictor是我们dlib做68人脸 关键点检测  的一个文件(相当于是一个模型),image是我们要预测的图像

2.3  定义点位

定义68点的位置，上面有介绍过对应68点的位置，这里使用到了OrderedDict，它是一个单独的类，我们在这里举个例子

a = {'a':1,'c':2,'b':3}print(type(a))from collections import OrderedDictb = OrderedDict([('a',1),('c',2),('b',3)])print(type(b))#调用的方式与和普通字典调用方式相同print(a['a'])print(b['a'])

除了人脸68点位还有人脸五点位，这个只能检测眼镜和鼻子，它的点位是这样定义的

• 0-1是右眼
• 2-3是左眼
• 4 是鼻子

• 上面这个在代码中没用到

2.4  定义 shape_to_np()

传入的参数shape是一个检测好的人脸关键点对象，我们在这个函数中进行处理，进入函数后我们下面会用到shape.num_parts这个方法，我们提前打印出来看一下

这个值是68，之后我们使用np.zeros创建全0的numpy.ndarry，大小为(68,2),我们打印出来看一下

一共68行，我就截取了头和尾

之后我们遍历68次，然后使用shape.part()取出每个点的坐标，然后赋值给coords对应的位置

现在我们看一下更新后的coords

没截全部，一头一尾

2.5  定义 visualize_facial_landmarks()

这个函数是画多边形用的，我们先看传入的参数

• image 要画的图像
• shape 多边形的点
• colors 颜色，默认为None,在函数中会定义
• alpha 这个是叠加比例，可以理解为多边形的透明度

进入函数后，首先复制两张图像

之后设置颜色，一共七个区域，我们设置为不同的颜色，如果我们之前设置了颜色就按设置的来，设置也必须设置7个

之后遍历七个区域，然后提取字典中的起始点和终止点两个索引值

之后把这些值交给pts

我们七个区域中，唯一不是闭合图形的就是下巴jaw,如果判定是下巴区域，我们就用点给它连起来

当然我们想给它画成多边形也能画，这样它的区域就是整张脸

这里是画在overlay上，一会儿我们要对overlay与output进行图像叠加

其余都是闭合图形，我们首先使用convexHull()计算凸包,参数为多边形点集合，它大致是这个意思

我们原图像是一个手

计算凸包之后画出来

如果想详细了解的话可以看一下这个 OpenCV入门之寻找图像的凸包（convex hull） - 山阴少年 - 博客园

凸包计算完成后我们将他画在overlay上

全部画完之后我们将overlay与output进行 图像融合  ，比例为overlay 0.75，alpha 0.25，将融合后的图像赋值给output,最后返回融合后的图像

2.6  创建 人脸检测 器

dlib中有多种人脸检测的工具，我们使用的是get_frontal_face_detector()，这个是专门检测人的正脸的

2.7  创建人脸68点预测器

2.8  图像预处理

现在我们得到了宽为500，宽高比相同的灰度图像

2.9  人脸检测

这里有两个参数

• gray 要检测的图像
• 1 放大倍数，如果输入0是不放大，输入1是放大一倍，输入2是放大两倍，放的越大可以越好的检测图像中的所有人脸，相应运行的速度也会越慢

我们可以看一下rects

他会返回rectangles这个对象，通过名称我们可以得知，这个对象中都是矩形，那么我们尝试遍历一下其中的内容

发现只有里面只有一个值，这个值是一个矩形的坐标，这个是我们图像中人脸的坐标

2.10  找到关键点

现在我们对着原始图像的rect部分检测68个关键点

我们看一下这个shape

发现返回了一个这个对象

之后我们把这个对象传给上面定义的shape_to_np()

这个函数让我们拿到了大小为(68,2)的numpy.ndarray，其中内容为68个关键点的坐标

2.11  遍历每一部分

FACIAL_LANDMARKS_68_IDXS是我们上面定义的有序字典，一共七个部分

遍历的时候赋值了三个变量，我用mouth举个例子，name='mouth',i=48,j=68

2.11.1  写字

进入循环后，首先我们复制一张原图像，然后在复制图像上把name变量写在图片上

2.11.2  画圆

我们获取从i到j的点坐标，然后以它们为圆心，画半径为3的圆，之后使用红色进行填充

2.11.3  提取ROI

之后将从i-j的点拟合成轮廓，赋值给(x,y,w,h)，之后我们截取这个矩形的地方，然后把它的宽变为250，宽高比与轮廓矩形相同的图像

2.11.4  展示ROI与画好点的图

2.12  展示所有区域

遍历结束后，我们将原图像与shape(大小为68*2的关键点坐标)传给visualize_facial_landmarks()进行多边形绘制，之后展示出来

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