基于matlab的彩色圖像皮膚區(qū)域分割及人臉檢測(編輯修改稿)
2025-02-12 13:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 GB空間聚類進(jìn)行膚色分割是不可靠的。雖然在RGB空間難于將膚色有效地聚成密集分布的一類，但人體膚色的特征色調(diào)在紅色區(qū)內(nèi)，這一特征表現(xiàn)在圖像中，就是膚色的RGB值符合：R G B膚色的這一特征相當(dāng)穩(wěn)定，無論是人種的變化還是環(huán)境光照的變化，都不足以造成上式變?yōu)镚R或BG膚色的聚類結(jié)果簡單而穩(wěn)定。而且由于我的研究是面向人臉自動識別空間中的人臉檢測環(huán)節(jié)，人臉檢測空間的輸入圖像已經(jīng)過光線補償?shù)阮A(yù)處理，從另一方面避免了光照的影響。通過手工提取圖像中大量膚色像素進(jìn)行實驗分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)果與上式吻合。RGB色彩空間的這種膚色模型雖然簡單，但三個色彩分量沒有很好地和人對色彩判斷的因素相聯(lián)系，冗余信息多，R, G, B相關(guān)性強，不便于處理。而且對三個分量分別處理會帶來顏色信息的丟失和錯亂。故一般處理方法是將RGB空間轉(zhuǎn)換為其他的色彩空間，目的是降低分量之間的相關(guān)性，將亮度與反映色彩本質(zhì)特性的色調(diào)信息分離。 HSV空間這是Munseu提出的色彩空間模型，經(jīng)常為藝術(shù)家所使用，它是一種主觀彩色模型,不采用將某種特定的顏色分解為三原色的方法,而是描述顏色的三種屬性。這三種屬性分別是: 色調(diào)( Hue) 、飽和度(Saturation) 和亮度(Value) ，也有稱為HIS。其中，色調(diào)值表示基本的純色，飽和度值表示顏色中摻入白光的比例，亮度值則表示顏色中摻入黑光的比例。這種格式反映了人類觀察色彩的方式，比較好地反映了人對顏色的感受，同時也有利于圖像處理。在對色彩信息的利用中，這種格式的優(yōu)點在于它將亮度(V)與反映色彩本質(zhì)特性的兩個參數(shù)一一色調(diào)(H)和飽和度(S)分開。我們提取一類物體(比如現(xiàn)在研究的人臉)在色彩方面的特性時，經(jīng)常需要了解其在某一色彩空間的聚類特性，而這一聚類特性往往體現(xiàn)在色彩的本質(zhì)特性上，而又經(jīng)常受到光照明暗等條件的干擾影響。光照明暗給物體顏色帶來的直接影響就是亮度分量(I)，所以若能將亮度分量從色彩中提取出去，而只用反映色彩本質(zhì)特性的色調(diào)、飽和度來進(jìn)行聚類分析，會獲得比較好的效果。這也正是HSV格式在彩色圖像處理和計算機視覺的研究中經(jīng)常被使用的原因。在HSV（也稱HSI）色彩系統(tǒng)中建立膚色模型時，同樣為避免膚色模型對亮度變化的敏感性，主要研究膚色在HS(色調(diào)、飽和度)平面的分布。不過，從選取的大量膚色樣本的統(tǒng)計來看，膚色的亮度V都不會小于40，在HSV色彩系統(tǒng)中，定義膚色為V40，且H、S落在特定的區(qū)域。 YCbCr 色彩空間 YCbCr色彩系統(tǒng)是一種常見的重要的色彩系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)上比比皆是的JPEG圖片采用的色彩系統(tǒng)正是該系統(tǒng)。它由YUV色彩系統(tǒng)衍生而來， Cb=k1U,Cr=k2,其中k1 、k2分別為壓縮系數(shù)，壓縮的目的是防止色差信號對亮度信號的干擾及超過亮度信號的電平，也就是說Cb和Cr則是將U和V做少量調(diào)整而得到的。Y仍為亮度信息。YCbCr色彩系統(tǒng)與RGB色彩系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下: 即：. YCbCr 空間膚色模型由于統(tǒng)計表明不同人種的膚色區(qū)別主要受亮度信息影響，而受色度信息的影響較小，所以直接考慮YCbCr空間的CbCr分量，映射為CbCr空間，在CbCr空間下，受亮度變化的影響少，且是兩維獨立分布。通過實踐，選取大量膚色樣本進(jìn)行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)膚色在CbCr空間的分布呈現(xiàn)良好的聚類特性。統(tǒng)計分布滿足：77Cb127 () 并且滿足：133Cr173 () 不同人種的皮膚雖然相差很大，但在色度上的差異遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于亮度上的差異，其實不同人的膚色在色度上比較接近，但在亮度上的差異很大，在二維色度平面上，膚色的區(qū)域比較集中，可以用高斯分布描述。根據(jù)膚色在色度空間的高斯分布，對根據(jù)膚色在色度空間的高斯分布，對于彩色圖像中每個像素，將其從RGB色彩空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr空間后，就可以計算該點屬于皮膚區(qū)域的概率，即根據(jù)該點離高斯分布中心的遠(yuǎn)近得到和膚色的相似度，將彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，其中每個像素的灰度對應(yīng)該點與膚色的相似度，相似度的計算公式如下： ()其中m為均值，m=E(x)，C為協(xié)方差矩陣，,膚色分
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