人臉檢測裝置、方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及根據所拍攝到的圖像檢測人臉的位置、朝向的人臉檢測裝置、方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，對所拍攝到的靜態圖像或動態圖像中包括的人臉的位置及朝向、以及眼 睛及嘴等人臉器官（構成人臉的器官）的狀態進行檢測的人臉檢測技術的開發正在進展。 例如，在車輛中，能夠通過進行駕駛員的人臉檢測，來檢知心不在焉地開車、打瞌睡開車，并 進行警告等的規定的動作。
[0003] 在非專利文獻1中公開了如下的人臉檢測技術（ASM :Active Shape Model;主動 形狀模型，AAM:Active Appearance Model;主動外觀模型）：使用最速下降法等使統計性 的人臉形狀模型適合圖像中的人臉、即進行模型擬合，由此生成圖像中的人臉的模型。通過 使用該技術使圖像中的人臉模型化，由此能夠推定人臉的朝向、人臉器官的狀態，另外通過 隨時間推移地更新（追蹤）模型，由此能夠監視人臉及人臉器官的時間變化。
[0004] 非專利文獻
[0005]非專利文獻 1 :Stan Z. Li. Anil K. Jain，"Handbook of Face Recognition，'， Springer. 2011 年，p. 124-133
[0006] 在非專利文獻1所記載的技術中，模型擬合的精度根據模型的初始狀態、即最初 將模型配置在圖像的何處并設定怎樣的角度、形狀而受到較大的影響。模型的初始狀態大 大偏離實際的人臉的狀態時，存在使模型適合實際的人臉所用的模型擬合的計算落入局部 最優解從而模型偏離實際的人臉而收斂的情況。將該情況稱為誤擬合，在發生誤擬合時，人 臉的模型的精度降低。尤其是，容易出現模型的眼睛的位置錯誤地收斂在眼鏡的框或眉毛 的位置的情況。

【發明內容】

[0007] 本發明是為了解決上述的問題點而做出的，目的在于，提供能夠使人臉的模型的 精度提高的人臉檢測裝置、方法。
[0008] 本發明的一個形態是一種檢測裝置，用于根據由拍攝部拍攝的包括人臉的圖像進 行人臉檢測，所述檢測裝置的特征在于，具備：位置檢測部，從所述圖像中檢測所述人臉的 人臉器官的位置；初始狀態決定部，基于所述人臉器官的所述位置而決定模型的初始狀態； 以及模型擬合部，使用所述模型的初始狀態，基于所述圖像而生成所述人臉的模型。
[0009] 本發明的一個形態是人臉檢測方法，其特征在于，具備：從拍攝單元取得包括人臉 的圖像的步驟；位置檢測單元從所述圖像中檢測所述人臉的人臉構成的位置的步驟；初始 狀態決定單元基于所述人臉構成的所述位置而決定模型的初始狀態的步驟；以及模型擬合 單元使用所述模型的初始狀態、基于所述圖像而生成所述人臉的模型的步驟。
[0010] 發明的效果
[0011] 本發明使用從包括人臉的圖像檢測的人臉器官的位置來決定初始狀態，因此能夠 使模型的初始狀態為接近實際的人臉的狀態。并且，使用該初始狀態進行人臉的模型的生 成，因此能夠抑制模型的誤擬合，并且能夠使計算較快遞收斂而縮短處理時間。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發明的一實施方式所涉及的車輛的車廂的示意圖。
[0013] 圖2是本發明的一實施方式所涉及的人臉檢測裝置的概略框圖。
[0014] 圖3是本發明的一實施方式所涉及的人臉檢測裝置的功能框圖。
[0015] 圖4A、4B是用于對模型及模板進行說明的示意圖。
[0016] 圖5A?ro是用于對模型擬合前后的模型的狀態進行說明的示意圖。
[0017] 圖6是對本發明的一實施方式所涉及的人臉檢測處理的流程進行表示的圖。
[0018] 圖7是對本發明的一實施方式所涉及的眼睛位置檢測處理的流程進行表示的圖。
[0019] 圖8A?8C是對本發明的一實施方式所涉及的眼睛位置檢測方法進行表示的示意 圖。
[0020] 圖9是對本發明的一實施方式所涉及的初始狀態決定處理的流程進行表示的圖。
[0021] 圖10是對人臉角度的定義進行表示的示意圖。
[0022] 圖11A?11C是對本發明的一實施方式所涉及的角度算出方法進行表示的示意 圖。
[0023] 圖12A、12B是對本發明的一實施方式所涉及的模型的初始狀態設定方法進行表 示的示意圖。
[0024] 附圖標記說明
[0025] 1 人臉檢測裝置
[0026] 2 拍攝部
[0027] 3 A/D 變換部
[0028] 4 接口（I/F)
[0029] 5 ROM
[0030] 6 RAM
[0031] 7 輸出部
[0032] 8 運算部（CPU)
[0033] 9 存儲部
[0034] 11位置檢測部
[0035] 12初始狀態決定部
[0036] 13模型擬合部
[0037] 14動作部
[0038] 100 車輛
[0039] 101駕駛席（駕駛位置）
【具體實施方式】
[0040] 以下，參照附圖，對本發明的實施方式進行說明，但本發明并不限定于本實施方 式。另外，在以下說明的附圖中，具有相同功能的結構標注相同的附圖標記，有時也省略其 重復的說明。
[0041] 圖1是對具有本實施方式所涉及的人臉檢測裝置1的車輛100的車廂進行表示的 示意圖。車輛100具備具有拍攝部2的人臉檢測裝置1。人臉檢測裝置1可以設置在車輛 100內的任意的場所。人臉檢測裝置1既可以是單獨的裝置，另外也可以裝入到車輛100內 的其他的系統（例如，車載導航系統）。
[0042]拍攝部2在車廂內設置在駕駛席101的前方（S卩，車輛100的行進方向側）。拍攝 部2構成為至少能夠拍攝包括坐在駕駛席101的駕駛員的人臉的區域。在本實施方式中，拍 攝部2設置在儀表板上，但只要能夠從正面方向拍攝駕駛員的臉部，也可以設置在方向盤、 頂棚或車廂內后視鏡上。
[0043] 圖2是本發明的實施方式所涉及的人臉檢測裝置1的概略框圖。人臉檢測裝置1 具備用于拍攝駕駛員的臉部的拍攝部2。拍攝部2具備具有鏡頭23的攝影機21和控制部 22。攝影機21可以是通常的可見光用C⑶攝影機或M0S攝影機，而且也可以是紅外線攝影 機。紅外線攝影機與可見光線用CCD攝影機、M0S攝影機相比較，不受人的個別的膚色所左 右。另外，與可見光用CCD攝影機、M0S攝影機相比，紅外線攝影機能夠使快門速度更快。另 夕卜，攝影機21也可以是JPEG攝影機模塊。JPEG攝影機模塊是拍攝部與A/D變換部成為一 體而獲得的模塊，與所述可見光用CCD攝影機、M0S攝影機相比較，是輕量并且緊湊的，因此 在向車輛等搭載時，就搭載位置而言，具有優越性。
[0044] 控制部22進行攝影機21的控制。控制部22控制鏡頭23自動聚焦于坐在駕駛席 101的駕駛員的臉部，即每隔規定的時間或對來自CPU8的信號做出響應而進行將攝影機21 的快門開閉的控制，將所拍攝到的圖像數據作為幀而記錄在RAM6的幀存儲器61中。即，將 在某些時刻攝到的圖像稱為幀。
[0045] 并且，人臉檢測裝置1具備運算部（CPU) 8、存儲部9、R0M5、RAM6、輸出部7、接口 (I/F) 4及總線41。另外，拍攝部2的攝影機21不是JPEG攝影機的情況下，人臉檢測裝置 1還具備A/D (模擬/數字）變換部3。各部連接成能夠經由總線41收發信號。
[0046] 運算部8包括CPU，具有按照程序對來自拍攝部2的經數字變換后的圖像數據進行 處理并解析，并且進行眼部的檢測和眨眼動作的判斷等的處理的功能。存儲部9由RAM、硬 盤驅動器等構成，能夠保存圖像數據，并且能夠存儲圖像數據的處理結果、解析結果及判斷 結果。
[0047] 輸出部7例如包括揚聲器、顯示器及燈。輸出部7能夠基于本實施方式所涉及的 人臉檢測處理的結果，從揚聲器發出用于提醒或警告的聲音或者從顯示器或燈輸出用于提 醒或警告的消息或光。另外，輸出部7還能夠基于本實施方式所涉及的人臉檢測處理的結 果，對例如車輛2具有的自動制動系統，送出用于使自動制動工作的信號。
[0048]作為輸出部7中包括的揚聲器，也能夠利用車輛2中裝備的揚聲器。另外，作為輸 出部7中包括的顯示器，也能夠利用車輛2中裝備的車載導航系統的顯示器。
[0049] A/D變換部3具有將來自拍攝部2的圖像信號變換為數字信號的圖像數據的功能。 圖像數據向接口（I/F) 4輸出。I/F4與控制部22進行數據及指令的收發并且接收圖像數 據。R0M5是讀取專用存儲器，存儲用于使人臉檢測裝置1啟動的引導程序，而且具備用于存 儲執行的處理、解析及判斷所用的程序（例如，進行后述的圖6、7、9所示的處理的程序）的 程序存儲器51。程序也可以不存在R0M5中也存儲在存儲部9中。
[0050] RAM6作為