2.2 色彩平衡

　　實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有色光干擾、色溫偏高等非正常光照會(huì)引起圖像色彩按一定的規(guī)律變化，使得正常膚色可能檢測(cè)不到，同時(shí)許多非膚色呈現(xiàn)膚色狀態(tài)，導(dǎo)致膚色檢測(cè)失效。所以本文使用基于“基準(zhǔn)白色”的色彩平衡技術(shù)歸一化彩色圖像。具體步驟如下：

　?。?） 將圖像像素P 按亮度降序排列{Pl1，Pl2 ……Pln }，n 為像素個(gè)數(shù)， li 為像素對(duì)應(yīng)的亮度值， 其中l(wèi)1》 l2 》 ……》ln;

　　（2） 選取作為基準(zhǔn)白色，即選取亮度降序集的前5%個(gè)；

　?。?） 計(jì)算基準(zhǔn)白色R、G、B 分量各自的均值meanR、menaG和meanB;（4） 采用Gray World 假說(shuō)。計(jì)算R、G、B 分量的調(diào)整系數(shù)。

　　其中meanI 是圖像的平均灰度值；

　?。?） 調(diào)整R、G、B 分量： R’=R*aR，G‘=G*aG ，B’=B*aB;（6） 將R‘ 、G’ 、B‘ 分量值大于255 的調(diào)整為255.

　　圖2 色彩平衡前后膚色檢測(cè)結(jié)果。

　　3 眼睛定位

　　3.1 形態(tài)學(xué)圖像處理

　　色彩平衡后，圖像中仍然存在一些噪聲點(diǎn)（主要在背景中）。噪聲的存在顯然會(huì)使后續(xù)的操作更復(fù)雜。為了既能把圖像中的噪聲點(diǎn)去掉又能保留有用的信息，本文使用形態(tài)學(xué)濾波器對(duì)人臉候選區(qū)域進(jìn)行除噪。通過(guò)形態(tài)學(xué)處理不但可以過(guò)濾掉由于噪聲或者其它原因?qū)е碌囊恍┹^小的非人臉區(qū)域，減少候選區(qū)域和提高檢測(cè)速度，而且可以填補(bǔ)膚色區(qū)域內(nèi)的較小空洞，防止這些空洞被誤認(rèn)為人臉器官。

　　圖3 人臉粗檢測(cè)。

　　圖3（b）為經(jīng)過(guò)色彩平衡后膚色提取的圖像，圖3（c）為形態(tài)學(xué)濾波后的圖像，可以很明顯的看出，形態(tài)學(xué)濾波可以有效去除誤檢為膚色的區(qū)域，提高人臉粗檢測(cè)的準(zhǔn)確度。

　　3.2 人眼精確定位

　　經(jīng)過(guò)以上步驟，可以在很短的時(shí)間內(nèi)初步確定人臉的位置。在給定范圍內(nèi)搜索眼睛等器官的位置，大大降低了定位的錯(cuò)誤率。

　　首先在人臉區(qū)域內(nèi)尋找虹膜的位置。虹膜輪廓與圓類(lèi)似，因此可以使用Hough 變換對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。在獲得兩瞳孔位置的基礎(chǔ)上，以?xún)裳弁诪?a target="_blank">中心劃定眼部區(qū)域，然后對(duì)眼部區(qū)域進(jìn)行處理，定位內(nèi)外眼角點(diǎn)。

　　本文采用自適應(yīng)二值化方法確定門(mén)限閾值，獲得眼部區(qū)域的自動(dòng)二值化圖像，在此基礎(chǔ)上對(duì)眼部區(qū)域圖像使用Susan 算子得到眼睛的邊緣圖像。

　　Susan 算子的原理是：以像素半徑為r（本文實(shí)驗(yàn)中取r=5）的圓形區(qū)域（面積覆蓋π*r 2像素位置）為掩模，考察圖像中的每個(gè)點(diǎn)在該區(qū)域范圍內(nèi)的所有點(diǎn)的像素值與當(dāng)前點(diǎn)的值的一致程度，如式（1）所示。

　　其中t 為像素間差異閾值，一般可設(shè)為27;代表掩模面積值，面積越小邊緣強(qiáng)度越大；g 為幾何門(mén)限，設(shè)定為

　　經(jīng)過(guò)上述算法獲得的眼部區(qū)域邊緣圖像如圖4（b），在此基礎(chǔ)上對(duì)圖像中的黑色邊緣曲線(xiàn)進(jìn)行角點(diǎn)提取即可獲得準(zhǔn)確的兩眼內(nèi)外眼角點(diǎn)位置，如圖4（c）所示。根據(jù)Susan 算子的特性，它既可以用來(lái)檢測(cè)邊緣，又能夠提取角點(diǎn)。因此與Sobel、Canny 等邊緣檢測(cè)算子相比較，Susan 算子更適合進(jìn)行眼部的特征提取，尤其對(duì)兩個(gè)眼角點(diǎn)的自動(dòng)定位。并且通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整Susan 算子的參數(shù)r 或者閾值t 和g 的大小，對(duì)不同質(zhì)量的人臉圖像都可以取得很好的效果。

　　圖4 人眼區(qū)域處理圖。