基于opencv和pillow實現(xiàn)人臉識別系統(tǒng)(附demo)
本文不涉及分類器、訓(xùn)練識別器等算法原理，僅包含對其應(yīng)用（未來我也會寫自己對機(jī)器學(xué)習(xí)算法原理的一些觀點(diǎn)和了解）
首先我們需要知道的是利用現(xiàn)有框架做一個人臉識別系統(tǒng)并不難，然后就開始我們的系統(tǒng)開發(fā)吧。
我們的系統(tǒng)主要分為三個部分，然后我還會提出對補(bǔ)獲圖片不能添加中文的解決方案。我們需要完成的任務(wù)：1.人臉檢測和數(shù)據(jù)收集2.訓(xùn)練識別器3.人臉識別和顯示
在讀此篇文章之前我相信你已經(jīng)做了python環(huán)境部署和opencv模塊的下載安裝工作，現(xiàn)在我們還需要的模塊是pillow（樹莓派默認(rèn)帶有此模塊，但如果你用的是win系統(tǒng)可能還需要另外安裝，在終端輸入pip install pillow即可），和opencv-contrib模塊，cv2的face模塊包含在內(nèi)（當(dāng)然我的Linux系統(tǒng)的樹莓派貌似仍然默認(rèn)包含了此模塊，所以如果你是用的pc可能需要另外下載），以及最基本的numpy模塊。
在開始寫代碼之前我們首先需要在當(dāng)前運(yùn)行目錄中添加兩個文件夾，dataset用于存放捕獲到的人臉圖像，方便后面訓(xùn)練識別器，trainer文件夾則存放了訓(xùn)練結(jié)果
一。人臉檢測和數(shù)據(jù)收集
#數(shù)據(jù)采集
cam = cv2.VideoCapture(0)#補(bǔ)獲圖片
cam.set(3, 640) # set video width
cam.set(4, 480) # set video height
face_detector = cv2.CascadeClassifier('haarcascade_frontalface_default.xml')#導(dǎo)入分類器
# For each person, enter one numeric face id
face_id = input('\n 輸入用戶id')
print("\n 數(shù)據(jù)采集中，請正視攝像頭輕微扭轉(zhuǎn)")
# Initialize individual sampling face count
count = 0
while(True):
ret, img = cam.read()#ret為是否成功讀取，是一個布爾值
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)#轉(zhuǎn)化為灰度圖
faces = face_detector.detectMultiScale(gray, 1.3, 5,minSize=(100,100))
for (x,y,w,h) in faces:#此處faces是一個array數(shù)組或空的元組，原因我后面會分析
cv2.rectangle(img, (x,y), (x+w,y+h), (255,0,0), 2)
count += 1
# Save the captured image into the datasets folder
cv2.imwrite("dataset/User." + str(face_id) + '.' + str(count) + ".jpg", gray[y:y+h,x:x+w])
cv2.imshow('image', img)
k = cv2.waitKey(100) & 0xff # Press 'ESC' for exiting video
if k == 27:
break
elif count >= 10: # Take 10 face sample and stop video
break
# Do a bit of cleanup
print("\n [INFO] Exiting Program and cleanup stuff")
cam.release()
cv2.destroyAllWindows()
在這一部分中我們完成了人臉的補(bǔ)獲，并將其保存在了我們建立的dataset文件夾，并將每一個人的數(shù)據(jù)用特定的id表述，這樣我們就能訓(xùn)練能識別不同人臉的識別器。cam.set這一步中第二個參數(shù)是圖像的分辨率，640×480是opencv的默認(rèn)分辨率，但其仍支持800×600且最大支持1280乘1024像素，即使你的攝像頭最大允許分辨率遠(yuǎn)大于這個值，opencv貌似仍不會允許你使用。之后就是haar級聯(lián)分類器的導(dǎo)入，在配置過程中，我們已經(jīng)下載了opencv自帶的分類器，你只需要在文件管理器中查找haarcascade_frontalface_default.xml這個文件即可，在這個文件所在的文件夾中有許多分類器，當(dāng)然如果你要識別例如蘋果香蕉等物體你可能需要訓(xùn)練新的分類器（這也很容易做到），本文討論的是人臉識別，因此這里不再贅述，你可以選擇用其絕對路徑導(dǎo)入，當(dāng)然你也可以像我一樣將其復(fù)制到你當(dāng)前目錄中。然后進(jìn)入循環(huán)，圖片的讀取->轉(zhuǎn)灰度圖，然后是使用你已經(jīng)導(dǎo)入的分類器識別人臉并將其用方框標(biāo)出，然后將方框內(nèi)的圖片儲存入dataset文件夾中。值得一提的是，因為分類器的算法是很慢的，所以分類器本身就有減幀處理（即使這樣我的樹莓派帶人臉識別系統(tǒng)仍然很吃力），所以faces應(yīng)該是大部分時間都是空的元組，小部分時間是讀取到的array數(shù)組，因此你需要特別注意縮進(jìn)問題，不要讓分類器本身的減幀影響你視頻讀取并顯示的幀數(shù)。
二.訓(xùn)練識別器
import cv2
#訓(xùn)練器
import numpy as np
from PIL import Image
import os
# Path for face image database
path = 'dataset'
recognizer = cv2.face.LBPHFaceRecognizer_create()#識別器的導(dǎo)入
detector = cv2.CascadeClassifier("haarcascade_frontalface_default.xml")
# function to get the images and label data
def getImagesAndLabels(path):
imagePaths = [os.path.join(path,f) for f in os.listdir(path)]#在這里os模塊可以幫助我們很好的建立路徑，建議可以先查看一下相關(guān)函數(shù)的使用方法。
faceSamples=[]
ids = []
for imagePath in imagePaths:
PIL_img = Image.open(imagePath).convert('L') #轉(zhuǎn)化為灰度圖
img_numpy = np.array(PIL_img,'uint8')#轉(zhuǎn)化為數(shù)組
id = int(os.path.split(imagePath)[-1].split(".")[1])
faces = detector.detectMultiScale(img_numpy)
for (x,y,w,h) in faces:
faceSamples.append(img_numpy[y:y+h,x:x+w])
ids.append(id)
return faceSamples,ids
print ("\n 訓(xùn)練數(shù)據(jù)中，請稍后")
faces,ids = getImagesAndLabels(path)
recognizer.train(faces, np.array(ids))
# Save the model into trainer/trainer.yml
recognizer.write('trainer/trainer.yml') # recognizer.save() worked on Mac, but not on Pi
# Print the numer of faces trained and end program
print("\n {0} 張臉訓(xùn)練完畢. 程序關(guān)閉".format(len(np.unique(ids))))
在這一步我們需要對識別器按照不同id分別訓(xùn)練并保存結(jié)果，并將結(jié)果匯總寫入trainer文件夾中命名為trainer.yml。這個文件里就是訓(xùn)練好的識別器。
三.人臉識別和顯示
# -*- coding: UTF-8 -*-
#識別器
import cv2
import numpy as np
import os
from PIL import Image, ImageFont, ImageDraw
path_to_ttf = 'C:\Windows\Fonts\Microsoft YaHei UI\msyh.ttc'#ttc文件是支持漢語的字體，稍后我會說明。
font1= ImageFont.truetype(path_to_ttf, size=20)
recognizer = cv2.face.LBPHFaceRecognizer_create()
recognizer.read('trainer/trainer.yml')#讀取識別器
cascadePath = "haarcascade_frontalface_default.xml"
faceCascade = cv2.CascadeClassifier(cascadePath);
font = cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX
#iniciate id counter
id = 0
# names related to ids: example ==> Marcelo: id=1, etc
names = ['None', '段林晨', 'Paula', 'Ilza', 'Z', 'W']#因為我們不會在人臉識別時只顯示你的代號而是要顯示你的具體信息。
cam = cv2.VideoCapture(0)
cam.set(3, 640) # set video widht
cam.set(4, 480) # set video height
#最小識別的臉的大小，在識別過程中，我們不會捕獲到距離你很遠(yuǎn)的街上路人的信息，這會導(dǎo)致很多問題，因此我們只需要識別想?yún)⑴c識別的人，而設(shè)置最小人臉識別大小可以規(guī)避這一點(diǎn)
minW = 0.1*cam.get(3)
minH = 0.1*cam.get(4)
while True:
ret, img =cam.read()
gray = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
faces = faceCascade.detectMultiScale(
gray,
scaleFactor = 1.2,
minNeighbors = 5,
minSize = (int(minW), int(minH)),
)#相關(guān)參數(shù)設(shè)置可以自行搜索
for(x,y,w,h) in faces:
cv2.rectangle(img, (x,y), (x+w,y+h), (0,255,0), 2)
id, confidence = recognizer.predict(gray[y:y+h,x:x+w])
# Check if confidence is less them 100 ==> "0" is perfect match
if (confidence < 100):
id = names[id]
confidence = " {0}%".format(round(100 - confidence))#confidence是置信度指數(shù)，等于100-概率，相信大家的概率統(tǒng)計一定比我優(yōu)秀
else:
id = "未識別"
confidence = " {0}%".format(round(100 - confidence))
img=Image.fromarray(img)
draw = ImageDraw.Draw(img)
draw.text(xy=(x+5,y-5), text=str(id), font=font1,fill=(255,255,255))
img=np.array(img)
cv2.putText(img, str(confidence), (x+5,y+h-5), font, 1, (255,255,0), 1)
cv2.imshow('camera',img)
k = cv2.waitKey(10) & 0xff # Press 'ESC' for exiting video
if k == 27:
break
# Do a bit of cleanup
print("\n [INFO] Exiting Program and cleanup stuff")
cam.release()
cv2.destroyAllWindows()
在這一步中，很遺憾的是cv2.putText函數(shù)并不支持漢語的應(yīng)用，即你不能通過這個函數(shù)將漢語姓名顯示在視頻中，雖然你可能會有英文名或干脆用漢語拼音，但這個問題我們必須要解決。因此我們在這里引入了pillow模塊，我們只需要使用img.draw功能在圖片上先打出你的姓名，再進(jìn)行cv2.putText函數(shù)就能很好的解決這個問題，但是比較麻煩的是這兩個函數(shù)涉及到的圖片類型是不一樣的，因此我在代碼中對img和array圖像進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，最終完成了人臉識別系統(tǒng)。
到此這篇關(guān)于基于opencv和pillow實現(xiàn)人臉識別系統(tǒng)(附demo)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)opencv pillow實現(xiàn)人臉識別內(nèi)容請搜索本站以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持本站！
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