CN101478629B - 调整人脸比例的图像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调整人脸比例的图像处理方法，通过数字相机的微处理器执行本方法，以调整图像中人脸部分的比例，微处理器执行人脸检测以找出图像中人脸位置，并根据人脸所在位置的整行(列)设置缩放区块，以进行人脸比例缩放，当人脸比例有所调整时，借助缩放区块的两侧，等比例的增加/删除整行像素，借以修补人脸缩放时更动的像素，使图像整体不致失真，本方法确切的找出人脸位置，并同时调校人脸位置所在像素，因此能有效调校人脸比例、并避免图像的人脸与身体比例有所扭曲。

Description

调整人脸比例的图像处理方法

技术领域

本发明涉及一种图像处理方法，特别是涉及一种调整某一图像中人脸比例的图像处理方法。

背景技术

目前数字相机进行景物拍摄时，除了提供拍摄环境的自动对焦、环境亮度检测、拍摄模式切换等功能外，部分相机还提供对拍摄成像进行数字化处理，例如去红眼、加入图像边框等图像后制功能。少数的数字相机，还提供对拍摄画面的人像进行“变瘦”或“变胖”等特效处理，使拍摄图像中的人看起来不会过胖或过瘦。实际上，这类数字相机进行图像特效处理(人像变瘦或变胖)时，并不是针对图像中的人脸部分进行“放大”或“缩小”的处理。多数使用者拍摄的构图习惯为将人摆在图像的中间部分。因此，针对图像的中间部分的像素进行内缩处理，而将左右两侧的像素进行外扩，即可达到对人脸部分“放大”或“缩小”的功效。

此类图像特效处理却容易产生变形失真的现象。图1A、图1B为公知的调整图像中人脸比例示意图。请同时参考第图1A、图1B，当拍摄图像后，压缩中央部分图像，借以让中央的人脸110产生“变瘦”的感觉。然而，直接压缩图像中间部分(即图1A中两虚线间图像)后，由图1B发现图像中的圆桶120也会产生明显的形变，致使整张图像失真不协调。另外，并非所有人脸都位于图像中央部分，若人脸位于图像中两侧，则经过特效处理后图像中的人脸部分不但没有变瘦，反而会因外扩处理图像两侧的像素，致使人脸看起来更加肥胖。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调整人脸比例的图像处理方法。当要缩放图像中人脸比例时，仅缩放人脸所在的缩放区块，并同时调整缩放区块两侧，以修补缩放区块改变的像素，避免图像变形失真。

为了实现上述目的，本发明提供了一种调整人脸图像的图像处理方法，包括以下步骤：首先，对图像进行人脸检测，并找出图像中的人脸。接着，根据人脸所在位置设置缩放区块。之后，设置一个缩放比例，并依据此缩放比例等比调校此缩放区块。然后，依据此缩放比例，等比调校此缩放区块的两侧，借以维持该图像的像素总和。

依照本发明的较佳实施例所述的调整人脸比例的图像处理方法，其中的人脸检测包括步骤如下：先对图像执行边缘检测以取得边缘图像。之后，在以人脸数据库中的多个人脸特征对比边缘图像，并取出边缘图像中与数据库中人脸特征相符的人脸。然后，在记录此人脸所在位置。

依照本发明的较佳实施例所述的调整人脸比例的图像处理方法，其中所述缩放区块为人脸所在位置的整列。

依照本发明的较佳实施例所述的调整人脸比例的图像处理方法，其中所述缩放区块为人脸所在位置的整行。

依照本发明的较佳实施例所述的调整人脸比例的图像处理方法，其中还包括提供一个人机接口供使用者设置(调整)前述的缩放比例。此缩放比例为调整后的缩放区块所占调整前缩放区块的长度百分比。另外，缩放区块的两侧的缩放比例(即缩放区块的两侧调校前后的关系)，可以如下数学表示如下：

γ’＝γ+γ*X/(γ+δ)；

δ’＝δ+δ*X/(γ+δ)；

其中，上述数学式中的γ所指为缩放区块一侧调校前的像素总行(列)数、γ’所指为缩放区块的一侧调校后的像素总行(列)数、δ所指为缩放区块的另一侧调校前的像素总行(列)数、δ’所指为缩放区块的另一侧调校后的像素总行(列)数、以及X所指为缩放区块所需调校的像素总行(列)数。

由上所述，调整人脸比例的图像处理方法依据人脸所在位置选取出缩放区块，当要缩放图像中人脸比例时，仅调整缩放区块而不需缩放整张图像，并且在缩放区块进行缩放动作后，等比例调整缩放区块两侧借以修补图像，以达到提供调整图像中人脸比例的功能，并确保图像不会因调整人脸比例而造成图像失真的现象。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A、1B为公知的调整图像中人脸比例示意图；

图2为本发明的调整人脸图像的图像处理方法流程图；

图3A、3B为本发明的调整图像中人脸比例示意图。

其中，附图标记：

110       人脸

120       圆桶

α、β    缩放距离

具体实施方式

图2为本发明的调整人脸图像的图像处理方法流程图。在本实施例中，当利用数字相机拍摄图像后，摄得的图像可通过数字相机的微处理器或数字处理(DSP)整拍摄图像中人脸的比例。首先，对图像进行人脸检测，并找出图像中的至少一人脸(步骤S210)；接着，根据人脸所在位置设置缩放区块(步骤S220)；之后，设置缩放比例，并依据此缩放比例等比调校缩放区块(步骤S230)；然后，依据此缩放比例，等比调校缩放区块的两侧，以维持输入图像的像素总和(步骤S240)。

要精确调整图像中人脸比例，则必然需要先找出图像中人脸所在位置，也就是先对图像执行人脸检测以找出图像中人脸。人脸检测包括下列步骤：步骤一、输入图像，并执行边缘检测，以取得边缘图像。在本实施例中例如使用梯度量值(Gradient Magnitude)法来求得边缘图像，将图像的每一个像素所形成的矩阵乘上一个水平方向梯度算值：

$\left[\begin{array}{ccc}-1& 0& 1\\ -2& 0& 2\\ -1& 0& 1\end{array}\right]$

及垂直方向梯度算值：

$\left[\begin{array}{ccc}-1& -2& -1\\ 0& 0& 0\\ 1& 2& 1\end{array}\right]$

之后，即可依据所得的矩阵绘制出边缘图像。其它诸如拉普拉斯(Laplacian)法、最大梯度(Tengengrad)法、及一维水平滤波(1D HorizontalFilter)法皆可用以取得边缘图像，在此不限制其范围。取得边缘图像之后(步骤二)，将此边缘图像与人脸数据库中的多个人脸特征进行对比，以找出图像中的人脸，并记录人脸所在位置信息(步骤三)。

当找出图像中的人脸后，开始对人脸比例进行调校。然而为让图像中的人像不致产生“头重脚轻”、或“头轻脚重”的现象(即人像的身体比例不合常态)，在本实施例中选取出一个缩放区块，并等比例调校此缩放区块，以避免单独调整人脸部分产生的人像身体比例不均的现象。根据图像中人像正向摆放(人像垂直于地平线)或横向摆放(人像水平于地平线)，决定选取人脸所在位置的整行或整列图像作为缩放区块。若图像中的人像为正向摆放，则选取人脸所在位置的整行为缩放区块；反之，图像中的人像为横向摆放，则选取人脸所在位置的整列作为缩放区块。

使用者可通过一个人机接口来设定缩放区块的缩放比例。在一些实施例中，人机接口例如是数字相机上的实体按键或是数字相机屏幕(触碰式屏幕)上的虚拟按键。当数字相机的微处理器(或DSP芯片)接收使用者输入的缩放比例后，即依据此缩放比例调整缩放区块。所述的缩放比例即为调整后缩放区块所占调整前缩放区块的长度百分比；而缩放区块所需调校的像素总行(列)数可以如下的数学表示式呈现：

缩放区块调校的像素总行(列)数＝缩放区块像素总行(列)数*(1-缩放比例)。

值得一提的是，若画面中为直立人像则缩放区块为整行调校，借助增/删整行像素调整画面中人脸的胖瘦；若画面的人像为横向放置，则缩放区块为整列调校，借助增/删整列像素调整画面中人脸的胖瘦。

在一实施例中，画面中的人像直立放置。若设定的缩放区块宽度为100个像素、而使用者设定的缩放比例为80％，则进行缩放区块调校时，会先算出缩放区块所需调校的像素总行数。数字相机的微处理器运算缩放区块需等比例移除20行像素后，即自左而右等距移除多余的像素(即每隔5个像素宽移除一整行像素)，之后即可将剩余的80行像素整合为一个调校后的缩放区块。缩放区块调校后的宽度为80个像素，此时图像中的人脸看起来就会变的比较瘦。由于人像的身体部分也被圈选为缩放区块，故调校人脸比例后，也不会觉得图像中的人像有不自然的观感。承接上述实例，若使用者要让图像的人脸部分看来较为丰润，则可设定缩放比例为120％。调校后的缩放区块的宽度则变为120个像素。

为让图像维持原尺寸以及让图像观感较为自然，当缩放区块缩小(向内压缩)后，缩放区块的两侧图像也需等比例放大，以修补缩放区块调校(向内压缩)后所短缺的像素。就上述实例来说，缩放区块缩小20行像素，则缩放区块两侧就必须补上20行像素。缩放区块两侧的缩放比例的数学表示式为：

γ’＝γ+γ*X/(γ+δ)；

δ’＝δ+δ*X/(γ+δ)；

其中，上述数学式中的γ所指为缩放区块一侧调校前的像素总行数、γ’所指为缩放区块的一侧调校后的像素总行数、δ所指为缩放区块的另一侧调校前的像素总行数、δ’所指为缩放区块的另一侧调校后的像素总行数、以及X所指为缩放区块所需调校的像素总行数。接续前述实例，若缩放区块的左侧的像素宽度为200个像素、缩放区块的右侧的像素宽度为300个像素，则缩放区块的左侧需补上8行像素，缩放区块的左侧需补上12行像素。缩放区块的左侧自左而右每隔25行补上一行像素(填补上的该行像素中的各像素的值，直接取各像素的邻接像素的平均)，而缩放区块的右侧自左而右也每隔25行填补一行像素。如此便可让图像维持原尺寸，并且可使整张图像观感较为自然。

在另一实施例中，画面中的人像横向放置。若要对画面中的人脸的比例进行调校，其执行步骤类似于前述直立人像的画面的调校方式。使用者也需设置缩放比例，再找出画面中人脸所在位置，并设置人脸所在位置的整列为缩放区块，之后再等比例的调校缩放区块的整列像素，以及调校缩放区块的两侧(上下两侧)，借以让图像维持原尺寸。详细的步骤已在前一实施例叙述，在此不再赘述。

为了更清楚说明本实施例，下面段落将以图式说明调整人脸图像的图像处理方法。图3A、图3B为本发明的调整图像中人脸比例示意图。请同时参考图3A、图3B，使用者摄得图像后(如图3A所示)，要对图像中的人脸110进行“变瘦”的图像特效处理。使用者通过数字相机上的人机接口(如相机屏幕旁的实体按键)设定缩放比例为60％。接着，通过数字相机的微处理器(以下简称微处理器)执行人脸检测找出人脸110，以及依据人脸110所在位置设定缩放区块(即图3A中两条虚线围成的区块)。之后，微处理器依据缩放比例计算缩放区块需缩小的宽度，并缩小此缩放区块。同时，也填补缩放区块两侧所需补上的像素。微处理器计算出缩放区块左侧需填补α行像素宽、缩放区块右侧需填补β行像素宽后，即依比例(如前述缩放区块两侧的像素填补方式，等距离间隔填补上整行像素)补上缺少的像素以修补图像如图3B所示。由图3B可发现，通过本发明的调整人脸图像的图像处理方法，能确保人脸图像定在缩放区块内，且人像所持的圆桶120也不会因调整人脸图像而造成形变、扭曲拍摄的实景。

综上所述，本发明通过人脸检测确定人脸所在位置，并设定人脸所在位置的整行或整列为需调校的区块。经由调校此区块，可达到同时对整个人像进行比例调整，进而让人像的身体与脸协调一致。另外，调校人脸所在的缩放区块后，等比例的调整此缩放区块的两侧，则可修补人脸图像调整时更动的像素(加入/移除的整行像素)，以确保图像不致因为人脸比例调整而有失真现象。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种调整人脸比例的图像处理方法，通过数字相机的微处理器或数字处理芯片来调整所拍摄图像中人脸的比例，其特征在于，该图像处理方法包括：

对该图像进行人脸检测，并找出该图像中的至少一人脸；

根据该人脸所在位置设置一缩放区块；

设置一缩放比例，并依据该缩放比例等比调校该缩放区块；及

依据该缩放比例，等比调校该缩放区块的两侧，以维持该图像的像素总和，若对该缩放区块进行缩小时，则将该缩放区块的两侧依照该缩放比例放大，若对该缩放区块进行放大时，则将该缩放区块的两侧依照该缩放比例缩小。

2.根据权利要求1所述的调整人脸比例的图像处理方法，其特征在于，该人脸检测包括以下步骤：

对该图像执行边缘检测以取得一边缘图像；

对比该边缘图像与一人脸数据库中的数个人脸特征，以找出图像中的人脸；及

记录该人脸所在位置。

3.根据权利要求1所述的调整人脸比例的图像处理方法，其特征在于，该缩放区块为该图像中的该人脸所在位置的整行。

4.根据权利要求1所述的调整人脸比例的图像处理方法，其特征在于，该缩放区块为该图像中的该人脸所在位置的整列。

5.根据权利要求1所述的调整人脸比例的图像处理方法，其特征在于，还包括提供一人机接口，用以供使用者设置该缩放比例。

6.根据权利要求1所述的调整人脸比例的图像处理方法，其特征在于，该缩放比例为调整后的该缩放区块所占调整前的该缩放区块的长度百分比。

7.根据权利要求1所述的调整人脸比例的图像处理方法，其特征在于，等比调校该缩放区块包括：

依据该缩放比例计算该缩放区块以及该缩放区块的两侧所需调校的数行像素；

等距的插入/移除该整行的像素到该缩放区块；及

等距的移除/插入该整行的像素到该缩放区块的两侧。

8.根据权利要求1所述的调整人脸比例的图像处理方法，其特征在于，等比调校该缩放区块包括：

依据该缩放比例计算该缩放区块以及该缩放区块的两侧所需调校的数列像素；

等距的插入/移除该整列的像素到该缩放区块；及

等距的移除/插入该整列的像素到该缩放区块的两侧。

9.根据权利要求1所述的调整人脸比例的图像处理方法，其特征在于，该缩放区块两侧的缩放比例的数学表示式为：

γ’＝γ+γ*X/(γ+δ)；

δ’＝δ+δ*X/(γ+δ)；其中

γ为调校前，缩放区块的一侧的像素总行/列数；

γ’为调校后，缩放区块的一侧的像素总行/列数；

δ为调校前，缩放区块的另一侧的像素总行/列数；

δ’为调校后，缩放区块的另一侧的像素总行/列数；及

X为缩放区块调校的像素总行/列数。

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