能识别多角度目标的图像检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能识别多角度目标的图像检测装置及方法，所述图像检测装置包括：角度辨识器，用于判断输入图像的角度；检测装置，其根据角度辨识器所判断出的图像角度在输入图像中检测目标图像。本发明专利技术还提供一种角度辨识器以及一种识别多角度目标的方法。本发明专利技术通过一个角度辨识器确定目标图像的角度，然后再用同一个目标分类器进行识别。在候选角度有限且已知的情况下，可以通过结构很简单的分类器区别出不同角度的人脸，因此拥有比传统技术更好的效率。并且，本发明专利技术只需要存储一个目标分类器结构，在检测时通过调整一个参考目标分类器的参数来实现多角度方向的人脸检测，节省了装置的存储空间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理领域，具体来说提供了一种图像检测装置，其能够 自动检测输入图像中的位于不同角度的特定目标，并输出该目标的位置、大 小、角度等信息。
技术介绍
人工智能的发展使得一些智能的目标检测装置在工业中得到了越来越多 的应用。例如人脸的自动检测，已被广泛地应用在智能监控、数码相机等领 域。本专利技术针对多角度情况下的目标检测，尤其是人脸检测，提出了一种新 的实现方式。人脸检测的目的是从图像信号中检测出人脸的位置、尺寸等信 息，在数码相机中，此技术可以用于改善人脸对焦、自动曝光以及白平衡性 能。人脸检测的研究已经有了较长的历史。R Viola等提出了一种基于级联 AdaBoost分类器的人脸检测方法(见P. Viola, M. J. Jones, Robust Real-Time Face Detection, International Journal of Computer Vision, vol. 57, pp. 137-154， May 2004.),该方法基于矩形的Haar小波特征，对于图像噪声具有很好的适 应性，同时具有较快的检测速度。但该方法只能针对特定姿态的人脸检测， 其检测性能随着人脸的角度范围增大将急剧下降。在一些特定的应用中需要检测不同方向的人脸。例如对于数码相机，孑吏 用者可能以多个不同的角度拍照，举例来说，常用的三种拍照方式包括正向 手持相机、逆时针90度旋转相机以及顺时针90度旋转相机，分别如图1A-1C 所示。而在图像处理过程中，坐标的参照点是图像中的某个固定点(如左上 角)的位置，因此相机上的人脸检测系统通常会接收到具有不同角度的人脸 图像，例如，图2A-2C分别示出了通过图1A-1C所示的拍照方式得到的人脸 角度。美国专利申请11/299,504提出了 一种实时的多视角人脸检测方法。该方 法使用了一种金字塔的由粗到细、由简到难的检测器结构。该结构中的每个子层节点以相对于父层节点更为精细的尺寸检测特定视角的人脸。美国专利申请11/285,172同样提出了一种多角度的人脸检测方法。该方 法同样基于一种分层的角度分辨率逐级递增的金字塔结构。其与专利申请 11/299,504的区别在于检测金字塔的内部结构不同。上述两种多角度的人脸检测方法，其问题在于由于金字塔结构中每层节 点的角度分辨率是逐层递减的，因此开始的若干层人脸分类器需要能够检测 出一个较大的角度范围内的人脸。例如，对于第一层的节点，需要能检测所 有可能角度的人脸。这使得位于金字塔顶部的节点的分类器结构较为复杂， 而这几层对于总体检测速度的影响是很大的。这两种方法的另外一个缺点是 每个父节点都有若干子节点，父节点涵盖的角度范围为子节点角度的并集， 因此在检测时，在选择具体的子节点时需要比较同一父亲的所有子节点的输 出值，需要的计算量较大。参考文献专利文献1:美国专利申请文件11/299,504， System and method for multi-view face detection ， 2005年12月，ZiQingLi专利文献2:美国专利申请文件11/285,172, Method and apparatus for detecting multi-view faces ， 2006年7月,Jung Bae Kim非专利文献1: P. Viola, M. J. Jones, Robust Real-Time Face Detection, International Journal of Computer Vision, vol. 57, pp. 137-154, May 2004.
技术实现思路
本专利技术提出了 一种新的多角度目标识别的实现方式。 根据本专利技术的一个方面， 一种多角度目标识别装置包括如下几个方面 a)能识别特定角度目标的参考目标分类器，其分类器参数包括两个部分对 方向敏感的参数以及对方向不敏感的参数；b)角度辨识器，其功能在于从若 干可能出现的目标角度中检测出目标图像的实际角度。从n个候选角度中选 择一个参考角度，构建n-l个关于角度的分类器，通过融合所述n-1个角度分 类器的输出结果来得到最终的角度判决；c)角度相关的目标分类器生成装置， 其根据角度辨识器所检测到的目标角度来调整参考目标分类器中方向敏感的 参数，从而得到针对所检出角度的目标分类器；d)目标检测器，其将调整后 的目标分类器应用到输入图像上，检测是否为目标图像。其中，所述目标图像包括人脸图像。根据本专利技术的另一方面， 一种识别多角度目标的方法包括步骤a)输入图像信号；b)由角度辨识器根据接收到的图像信号判断输入图像的角度e， 并输出该角度e; c)利用所述角度e从输入图像信号中检测特定目标。其中，步骤c)包括cl)由角度相关的目标分类器生成装置接收所述角度辨识器输出的角度e; c2)由角度相关的目标分类器生成装置根据所述角度e调整参考目标分类器的分类器参数，以生成针对所述角度e的目标分类器；c3)由目标检测器应用针对所述角度e的目标分类器从图像信号中检测特定目标。 根据本专利技术的再一个方面， 一种角度辨识器用于在输入图像为目标图像的假设下从n (n为正整数)个候选角度中判断输入图像的角度，其中，所述 角度辨识器包括n-l个角度分类器。根据本专利技术的再一个方面， 一种识别多角度目标的方法包括在输入图 像为目标图像的假设下利用n-l个角度分类器从n (n为正整数)个候选角度 中判断输入图像的角度。本专利技术通过一个角度辨识器确定目标图像，例如人脸图像的角度，然后 再用同一个目标分类器进行识别。在候选角度有限且已知的情况下，可以通 过结构很简单的分类器区别出不同角度的人脸，因此从效率上来讲本专利技术拥 有比
技术介绍
部分所提到的金字塔结构更好的效率。另外，本专利技术只需要存 储一个目标分类器结构，在检测时通过调整一个参考目标分类器的参数来实 现多角度方向的人脸检测，节省了装置的存储空间。本专利技术的应用领域为图像处理和图像识别。附图说明图1A-1C示出了常用的相机拍照方式的例子；图2A-2C分别示出了与图1A-1C所示的相机拍照方式相对应的人脸角度；图3示出了根据本专利技术的多角度目标识别装置的结构框图；图4示出了根据本专利技术的多角度目标识别方法的流程图；图5示出了待检测的人脸图像及其中的检测窗口 ；图6示出了根据本专利技术的角度辨识器的结构图；图7示出了根据本专利技术的角度辨识器的角度检测流程图；图8示出了级联的目标分类器结构；图9示出了根据本专利技术一个实施例的目标分类器所使用的Haar检测特征；图10描述了 Haar矩形特4正的旋转； 图11示出了目标检测器的结构。具体实施方式在目标检测的具体工业应用中，目标检测系统可能缺乏关于检测目标的 角度信息。如图1A-1C所示，数码相机的使用者可能以正向手持相机、逆时 针90度旋转以及顺时针90度旋转这三种角度之一的方式持相机拍照，因此 对数码相机上的人脸检测系统来说，输入图像信号中的人脸的方向可能是图 2A-2C中的任意一种。而数码相机等便携式数字设备并不具备很强的计算能 力，表现为其处理器的时钟频率较低、计算内存较小等等。因此需要一种快 速同时内存占用量较小的目标检测装置。参考图3,本专利技术提出的多角度目标检测装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能识别多角度目标的图像检测装置，包括：　　　　角度辨识器，用于判断输入图像的角度；　　　　检测装置，其根据角度辨识器所判断出的图像角度在输入图像中检测目标图像。

【技术特征摘要】
1. 一种能识别多角度目标的图像检测装置，包括角度辨识器，用于判断输入图像的角度；检测装置，其根据角度辨识器所判断出的图像角度在输入图像中检测目标图像。2、 根据权利要求1所述的图像检测装置，其中，所述检测装置包括 针对第一参考角度而建立的参考目标分类器；角度相关的目标分类器生成装置，其根据角度辨识器所判断出的图像角 度调整参考目标分类器的参数，以得到针对该角度的目标分类器；目标检测器，使用所述针对所述角度的目标分类器在输入图像中检测目 标图像。3、 根据权利要求2所述的图像检测装置，其中，所述参考目标分类器的 参数包括对方向敏感的参数和对方向不敏感的参数。4、 根据权利要求1所述的图像检测装置，其中，所述角度辨识器在输入 图像为目标图像的假设下从n个候选角度中判断输入图像的角度，其中，n 为正整数。5、 根据权利要求4所述的图像检测装置，其中，所述第一参考角度是所 述n个候选角度之一。6、 根据权利要求1所述的图像检测装置，其中，所述角度包括目标在所 在平面内的旋转、或者目标的上下俯仰、或者目标的左右旋转而产生的角度。7、 根据权利要求5所述的图像检测装置，其中，所述角度辨识器包括 n-l个角度分类器，所述n-l个角度分类器分別是通过以作为第二参考角度的 候选角度之一为正例、另一个候选角度为反例而建立的两类分类器，其输出 为两个候选角度之间的判决和判决的置信度，其中，所述n-l个角度分类器 的反例互不相同。8、 根据权利要求7所述的图像检测装置，其中，所述第二参考角度可以 与所述第一参考角度相同或不同。9、 根据权利要求7所述的图像检测装置，其中，所述角度辨识器还包括 分类器融合装置，其接收所述n-l个角度分类器所输出的n-l个角度判决以及 判决的置信度，并选择置信度最大的判决所对应的角度作为输出角度。10、 根据权利要求2所迷的图像检测装置，其中，所述参考目标分类器 是通过如下步骤建立的建立两个样本集，其中一个样本集中仅包含所述参考角度的目标图像作 为正例，另一个样本集中仅包含非目标图像作为反例；在上述正例和反例样本集上选择能有效区别目标的分类特征，确定特征 的位置；确定每个特征输出值之间的权重，并取特征的加权和作为分类器的输出； 确定分类器的输出阈值，当分类器输出大于等于该阈值时判决为目标， 小于该阈值时判决为非目标。11、 根据权利要求10所述的图像检测装置，其中，所述分类特征对应于 具有唯 一 的位置和尺寸的矩形滤波器。12、 根据权利要求3所述的图像检测装置，其中，所述角度相关的目标 分类器生成装置根据角度辨识器所判断出的图像角度调整参考目标分类器的 对方向敏感的参数，并使对方向不敏感的参数保持不变。13、 根据权利要求12所述的图像检测装置，其中，所述对方向敏感的参 数包括目标分类器中矩形滤波器的位置。14、 根据权利要求13所述的图像检测装置，其中，所述调整对方向敏感 的参数包括将参考目标分类器中的矩形滤波器的坐标沿所述角度分类器输出 的角度进行旋转。15、 根据权利要求2所述的图像检测装置，其中，所述目标检测器检测 输入图像中是否存在目标图像，以及目标图像的特征属性。16、 根据权利要求15所述的图像检测装置，其中，所述目标检测器计算 输入图像在调整后的目标分类器的输出，并将目标分类器的输出与目标分类 器的输出阈值进行比较，若大于或等于输出阚值贝'j判断输入图像包括目标图 像，若小于输出阈值则判断输入图像不包括目标图像。17、 一种识别多角度目标的方法，包括步骤a) 输入图像信号；b) 由角度辨识器根据接收到的图像信号判断输入图像的角度e，并输出 该角度e;c) 利用所述角度e从输入图像信号中检测特定目标。18、 根据权利要求17所述的方法，其中，步骤c)包括Cl)由角度相关的目标分类器生成装置接收所述角度辨识器输出的角度c2)由角度相关的目标分类器生成装置根据所述角度e调整参考目标分 类器的分类器参数，以生成针对所述角度e的目标分类器；c3)由目标检测器应用针对所述角度e...

【专利技术属性】
技术研发人员：李滔，关海克，王刚，师忠超，杜成，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：JP[日本]