用Python获取摄像头并实时控制人脸的实现示例


Posted in Python onJuly 11, 2019

实现流程

从摄像头获取视频流,并转换为一帧一帧的图像,然后将图像信息传递给opencv这个工具库处理,返回灰度图像(就像你使用本地静态图片一样)

程序启动后,根据监听器信息,使用一个while循环,不断的加载视频图像,然后返回给opencv工具呈现图像信息。

创建一个键盘事件监听,按下"d"键,则开始执行面部匹配,并进行面具加载(这个过程是动态的,你可以随时移动)。

面部匹配使用Dlib中的人脸检测算法来查看是否有人脸存在。如果有,它将为每个人脸创建一个结束位置,眼镜和烟卷会移动到那里结束。

然后我们需要缩放和旋转我们的眼镜以适合每个人的脸。我们将使用从Dlib的68点模型返回的点集来找到眼睛和嘴巴的中心,并为它们之间的空间旋转。

在我们实时获取眼镜和烟卷的最终位置后,眼镜和烟卷从屏幕顶部进入,开始匹配你的眼镜和嘴巴。

假如没有人脸,程序会直接返回你的视频信息,不会有面具移动的效果。

默认一个周期是4秒钟。然后你可以通过"d"键再次检测。

程序退出使用"q"键。

这里我将这个功能抽象成一个面具加载服务,请跟随我的代码一窥究竟吧。

1.导入对应的工具包

from time import sleep

import cv2
import numpy as np
from PIL import Image
from imutils import face_utils, resize

try:
  from dlib import get_frontal_face_detector, shape_predictor
except ImportError:
  raise

创建面具加载服务类DynamicStreamMaskService及其对应的初始化属性: 

class DynamicStreamMaskService(object):
  """
  动态黏贴面具服务
  """

  def __init__(self, saved=False):
    self.saved = saved # 是否保存图片
    self.listener = True # 启动参数
    self.video_capture = cv2.VideoCapture(0) # 调用本地摄像头
    self.doing = False # 是否进行面部面具
    self.speed = 0.1 # 面具移动速度
    self.detector = get_frontal_face_detector() # 面部识别器
    self.predictor = shape_predictor("shape_predictor_68_face_landmarks.dat") # 面部分析器
    self.fps = 4 # 面具存在时间基础时间
    self.animation_time = 0 # 动画周期初始值
    self.duration = self.fps * 4 # 动画周期最大值
    self.fixed_time = 4 # 画图之后,停留时间
    self.max_width = 500 # 图像大小
    self.deal, self.text, self.cigarette = None, None, None # 面具对象

按照上面介绍,我们先实现读取视频流转换图片的函数: 

def read_data(self):
  """
  从摄像头获取视频流,并转换为一帧一帧的图像
  :return: 返回一帧一帧的图像信息
  """
  _, data = self.video_capture.read()
  return data

接下来我们实现人脸定位函数,及眼镜和烟卷的定位: 

def get_glasses_info(self, face_shape, face_width):
  """
  获取当前面部的眼镜信息
  :param face_shape:
  :param face_width:
  :return:
  """
  left_eye = face_shape[36:42]
  right_eye = face_shape[42:48]

  left_eye_center = left_eye.mean(axis=0).astype("int")
  right_eye_center = right_eye.mean(axis=0).astype("int")

  y = left_eye_center[1] - right_eye_center[1]
  x = left_eye_center[0] - right_eye_center[0]
  eye_angle = np.rad2deg(np.arctan2(y, x))

  deal = self.deal.resize(
    (face_width, int(face_width * self.deal.size[1] / self.deal.size[0])),
    resample=Image.LANCZOS)

  deal = deal.rotate(eye_angle, expand=True)
  deal = deal.transpose(Image.FLIP_TOP_BOTTOM)

  left_eye_x = left_eye[0, 0] - face_width // 4
  left_eye_y = left_eye[0, 1] - face_width // 6

  return {"image": deal, "pos": (left_eye_x, left_eye_y)}

def get_cigarette_info(self, face_shape, face_width):
  """
  获取当前面部的烟卷信息
  :param face_shape:
  :param face_width:
  :return:
  """
  mouth = face_shape[49:68]
  mouth_center = mouth.mean(axis=0).astype("int")
  cigarette = self.cigarette.resize(
    (face_width, int(face_width * self.cigarette.size[1] / self.cigarette.size[0])),
    resample=Image.LANCZOS)
  x = mouth[0, 0] - face_width + int(16 * face_width / self.cigarette.size[0])
  y = mouth_center[1]
  return {"image": cigarette, "pos": (x, y)}

def orientation(self, rects, img_gray):
  """
  人脸定位
  :return:
  """
  faces = []
  for rect in rects:
    face = {}
    face_shades_width = rect.right() - rect.left()
    predictor_shape = self.predictor(img_gray, rect)
    face_shape = face_utils.shape_to_np(predictor_shape)
    face['cigarette'] = self.get_cigarette_info(face_shape, face_shades_width)
    face['glasses'] = self.get_glasses_info(face_shape, face_shades_width)

    faces.append(face)

  return faces

刚才我们提到了键盘监听事件,这里我们实现一下这个函数: 

def listener_keys(self):
  """
  设置键盘监听事件
  :return:
  """
  key = cv2.waitKey(1) & 0xFF
  if key == ord("q"):
    self.listener = False
    self.console("程序退出")
    sleep(1)
    self.exit()

  if key == ord("d"):
    self.doing = not self.doing

接下来我们来实现加载面具信息的函数: 

def init_mask(self):
  """
  加载面具
  :return:
  """
  self.console("加载面具...")
  self.deal, self.text, self.cigarette = (
    Image.open(x) for x in ["images/deals.png", "images/text.png", "images/cigarette.png"]
  )

上面基本的功能都实现了,我们该实现画图函数了,这个函数原理和之前我写的那篇用AI人脸识别技术实现抖音特效实现是一样的,这里我就不赘述了,可以去github或Python中文社区微信公众号查看。

def drawing(self, draw_img, faces):
  """
  画图
  :param draw_img:
  :param faces:
  :return:
  """
  for face in faces:
    if self.animation_time < self.duration - self.fixed_time:
      current_x = int(face["glasses"]["pos"][0])
      current_y = int(face["glasses"]["pos"][1] * self.animation_time / (self.duration - self.fixed_time))
      draw_img.paste(face["glasses"]["image"], (current_x, current_y), face["glasses"]["image"])

      cigarette_x = int(face["cigarette"]["pos"][0])
      cigarette_y = int(face["cigarette"]["pos"][1] * self.animation_time / (self.duration - self.fixed_time))
      draw_img.paste(face["cigarette"]["image"], (cigarette_x, cigarette_y),
              face["cigarette"]["image"])
    else:
      draw_img.paste(face["glasses"]["image"], face["glasses"]["pos"], face["glasses"]["image"])
      draw_img.paste(face["cigarette"]["image"], face["cigarette"]["pos"], face["cigarette"]["image"])
      draw_img.paste(self.text, (75, draw_img.height // 2 + 128), self.text)

既然是一个服务类,那该有启动与退出函数吧,最后我们来写一下吧。

简单介绍一下这个start()函数, 启动后根据初始化监听信息,不断监听视频流,并将流信息通过opencv转换成图像展示出来。
并且调用按键监听函数,不断的监听你是否按下"d"键进行面具加载,如果监听成功,则进行图像人脸检测,并移动面具,
并持续一个周期的时间结束,面具此时会根据你的面部移动而移动。最终呈现文章顶部图片的效果.

def start(self):
  """
  启动程序
  :return:
  """
  self.console("程序启动成功.")
  self.init_mask()
  while self.listener:
    frame = self.read_data()
    frame = resize(frame, width=self.max_width)
    img_gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    rects = self.detector(img_gray, 0)
    faces = self.orientation(rects, img_gray)
    draw_img = Image.fromarray(cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB))
    if self.doing:
      self.drawing(draw_img, faces)
      self.animation_time += self.speed
      self.save_data(draw_img)
      if self.animation_time > self.duration:
        self.doing = False
        self.animation_time = 0
      else:
        frame = cv2.cvtColor(np.asarray(draw_img), cv2.COLOR_RGB2BGR)
    cv2.imshow("hello mask", frame)
    self.listener_keys()

def exit(self):
  """
  程序退出
  :return:
  """
  self.video_capture.release()
  cv2.destroyAllWindows()

最后,让我们试试:

if __name__ == '__main__':
  ms = DynamicStreamMaskService()
  ms.start()

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持三水点靠木。

Python 相关文章推荐
python多线程方式执行多个bat代码
Jun 07 Python
Python之str操作方法(详解)
Jun 19 Python
python 顺时针打印矩阵的超简洁代码
Nov 14 Python
windows7 32、64位下python爬虫框架scrapy环境的搭建方法
Nov 29 Python
使用python进行拆分大文件的方法
Dec 10 Python
利用python numpy+matplotlib绘制股票k线图的方法
Jun 26 Python
python实现人工智能Ai抠图功能
Sep 05 Python
python梯度下降算法的实现
Feb 24 Python
python tkinter实现连连看游戏
Nov 16 Python
python软件测试Jmeter性能测试JDBC Request(结合数据库)的使用详解
Jan 26 Python
Python实现随机爬山算法
Jan 29 Python
python中sys模块的介绍与实例
Apr 17 Python
python实现LBP方法提取图像纹理特征实现分类的步骤
Jul 11 #Python
Python用字典构建多级菜单功能
Jul 11 #Python
Python + OpenCV 实现LBP特征提取的示例代码
Jul 11 #Python
python切片的步进、添加、连接简单操作示例
Jul 11 #Python
python 日期排序的实例代码
Jul 11 #Python
Python qqbot 实现qq机器人的示例代码
Jul 11 #Python
python的一些加密方法及python 加密模块
Jul 11 #Python
You might like
比较好用的PHP防注入漏洞过滤函数代码
2012/04/11 PHP
PHP合并数组函数array_merge用法分析
2017/02/17 PHP
PHP判断是手机端还是PC端 PHP判断是否是微信浏览器
2017/03/15 PHP
javascript实现的像java、c#之类的sleep暂停的函数代码
2010/03/04 Javascript
cloudgamer出品ImageZoom 图片放大效果
2010/04/01 Javascript
在UpdatePanel内jquery easyui效果失效的解决方法
2010/04/11 Javascript
单击按钮显示隐藏子菜单经典案例
2013/01/04 Javascript
window.location.href = window.location.href 跳转无反应 a超链接onclick事件写法
2013/08/21 Javascript
js二维数组排序的简单示例代码
2014/01/24 Javascript
jQuery避免$符和其他JS库冲突的方法对比
2014/02/20 Javascript
JavaScript使用focus()设置焦点失败的解决方法
2014/09/03 Javascript
实例讲解JQuery中this和$(this)区别
2014/12/08 Javascript
JS实现关闭当前页而不弹出提示框的方法
2016/06/22 Javascript
JavaScript类的写法
2016/09/17 Javascript
深究AngularJS中ng-drag、ng-drop的用法
2017/06/12 Javascript
基于JavaScript实现多级菜单效果
2017/07/25 Javascript
AngularJS ionic手势事件的使用总结
2017/08/09 Javascript
关于vue.js发布后路径引用的问题解决
2017/08/15 Javascript
详解extract-text-webpack-plugin 的使用及安装
2018/06/12 Javascript
layui结合form,table的全选、反选v1.0示例讲解
2018/08/15 Javascript
JS实现点击拉拽轮播图pc端移动端适配
2018/09/05 Javascript
vue实现Input输入框模糊查询方法
2021/01/29 Javascript
javascript设计模式 ? 工厂模式原理与应用实例分析
2020/04/09 Javascript
[32:26]EG vs IG 2018国际邀请赛小组赛BO2 第一场 8.16
2018/08/17 DOTA
[39:46]完美世界DOTA2联赛PWL S2 LBZS vs Rebirth 第二场 11.25
2020/11/25 DOTA
Python中的super()方法使用简介
2015/08/14 Python
Python数据类型详解(四)字典:dict
2016/05/12 Python
R语言 vs Python对比:数据分析哪家强?
2017/11/17 Python
将python文件打包exe独立运行程序方法详解
2020/02/12 Python
华润集团网上药店:健一网
2016/09/19 全球购物
常用UNIX 命令(Linux的常用命令)
2013/07/10 面试题
2015元旦晚会主持词(开场白+结束语)
2014/12/14 职场文书
质量保证书格式模板
2015/02/27 职场文书
企业培训简报范文
2015/07/20 职场文书
销售口号霸气押韵
2015/12/24 职场文书
Go各时间字符串使用解析
2021/04/02 Golang