基于人機(jī)交互的人臉老化算法研究

1、作者簡(jiǎn)介：胡偉平，男，1979年5月出生，湖北省仙桃市人，講師，西南大學(xué)邏輯與智能研究中心邏輯學(xué)專(zhuān)業(yè)在讀博士，西南大學(xué)育才學(xué)院理工學(xué)院教師?；谌藱C(jī)交互的人臉老化系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)胡偉平1，2鄧輝文3（1西南大學(xué)邏輯與智能研究中心，重慶400715；2西南大學(xué)育才學(xué)院，重慶401524；3.西南大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)院，重慶400715）摘要：設(shè)計(jì)了一個(gè)基于人機(jī)交互的人臉老化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括建模和應(yīng)用兩部分。建模部分將人臉數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行預(yù)處理

2、，建立歸一化的人臉數(shù)據(jù)庫(kù)和不同性別不同年齡段的人臉輪廓庫(kù)；在應(yīng)用部分，輸入圖像經(jīng)過(guò)預(yù)處理、輪廓變換、紋理合成之后得到目標(biāo)圖像。此外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)有人機(jī)交互接口，不僅能融合人類(lèi)智能與機(jī)器智能，實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同工作，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)任一年齡不同生活狀況不同體型下目標(biāo)人臉的定制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)對(duì)于正面人像有較好的老化效果。關(guān)鍵字：人機(jī)交互人臉老化圖形變換紋理合成ResearchImplementationonHumanFaceAgingSystemB

3、asedonHCIHuWeiping12DengHuiwen3(1.InstituteofLogicIntelligenceSouthwestUniversityChongqing4007152.SouthwestUniversityYucaiCollegeChongqing4015243.SchoolofComputerInfmationScienceSouthwestUniversityChongqing400715)Abstrac

4、t:AhumanfaceagingsystembasedonHCIwasdesignedwhichcomprisedtwoparts:themodelingparttheapplicationpart.InthemodelingparttheimagesfromFGagingdatabasewerepretreatedfacecontourdatabaseofdifferentsexesdifferentageswereestablis

5、hed.Intheapplicationpartthetestimagewastransfmedtotargetimageagterpreprocessingcontourtransfmationtexturesynthesis.HCIinterfaceswereaddedinthesystemtoachivemanmachinecooperationuserswereallowedtocustomizetargetfaceofdiff

6、erentlivingconditiondifferentbodytypedifferentagesthroughthoseinterfaces.Experimentalresultsshowthatthesystemcangainbetteragingeffectsfpositiveptraits.Keywds:HCIfaceagingmphtexturesynthesis像與灰度圖像之間的灰度變換映射，公式如式（1）。（1）????

7、?????????????????00)(0)00)(0log(21100)(00s0m0)j)(g0(is1m1m0j)g0(i))(00log(21)(1smjigsmjigsmsmjigmjigmmjig其中g(shù)0(ij)g1(ij)分別是源圖像和目標(biāo)圖像任一點(diǎn)的灰度。以上映射能將源圖像的灰度區(qū)間從[m0m0s0]變換到[m1m1s1]，同時(shí)對(duì)于超出這個(gè)范圍的灰度值，使用log函數(shù)將其快速收縮到該目標(biāo)區(qū)間外的很小范圍內(nèi)。2人臉特征提

8、取人臉特征提取目前主要有基于人臉幾何特征、基于人臉統(tǒng)計(jì)特征和基于人臉頻率域特征等三類(lèi)方法。由于本系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)標(biāo)定了68個(gè)人臉特征點(diǎn)，所以可以在此基礎(chǔ)上使用基于人臉幾何特征的提取方法。FG數(shù)據(jù)庫(kù)自帶的人臉特征點(diǎn)主要集中在人臉五官，考慮到人臉老化過(guò)程中發(fā)際線有明顯變化而且發(fā)型對(duì)于年齡有較大影響，因此已有68個(gè)特征點(diǎn)的基礎(chǔ)上，使用人工標(biāo)點(diǎn)的方式，將特征點(diǎn)增加至90個(gè)，如圖1所示，圖中三角形為原始68個(gè)特征點(diǎn)，圓圈所示為新增的22個(gè)特

9、征點(diǎn)。確定特征點(diǎn)之后，按年齡段和性別分組，計(jì)算算術(shù)平均值，得到不同性別不同年齡段的人臉輪廓模板。圖1人臉特征點(diǎn)對(duì)于測(cè)試圖像，其特征點(diǎn)可以使用手工標(biāo)點(diǎn)方式來(lái)確定，也能先使用主動(dòng)形狀模型[910]（ActiveShapeModel，ASM）來(lái)自動(dòng)標(biāo)注，之后再用手工來(lái)確認(rèn)的方式來(lái)確定。3人臉輪廓變形圖像變形有三種常用方法：基于特征點(diǎn)的圖像變形、基于特征線的圖像變形以及基于塊的圖像變形，本系統(tǒng)采用基于特征線的圖像變形技術(shù)[11]來(lái)實(shí)現(xiàn)人臉輪廓的