Python中提取人脸特征的三种方法详解

1.直接使用dlib

安装dlib方法：

思路：

1、使用dlib.get_frontal_face_detector()方法检测人脸的位置。

2、使用 dlib.shape_predictor()方法得到人脸的关键点。

3、使用dlib.face_recognition_model_v1()方法提取特征。

新建face_embedding1.py，插入代码：

import dlib,numpy
import cv2
# 人脸关键点检测器
predictor_path = "shape_predictor_68_face_landmarks.dat"
# 人脸识别模型、提取特征值
face_rec_model_path = "dlib_face_recognition_resnet_model_v1.dat"

predictor_path是恋人关键点检测器模型的路径。

face_rec_model_path是提取人脸特征的路径。

# 加载模型
detector = dlib.get_frontal_face_detector() #人脸检测
sp = dlib.shape_predictor(predictor_path) #关键点检测
facerec = dlib.face_recognition_model_v1(face_rec_model_path)# 编码

分别初始化人脸检测、关键点检测、特征编码方法。

image_path='train_images/11.jpg'
image = cv2.imread(image_path)
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# 人脸检测
dets = detector(image, 1)
if len(dets)==1:
    print('检测到人脸')
shape = sp(image, dets[0])# 关键点
# 提取特征
face_descriptor = facerec.compute_face_descriptor(image, shape)#获取到128位的编码
v = numpy.array(face_descriptor)
print(v)

读取图片。然后将图片转为RGB格式。

检测人脸。

获取人脸的68个关键点。

获取128位人脸编码。

使用感受：使用dlib.get_frontal_face_detector()检测人脸效果一般，模糊的人脸检测不出来。速度上也是比较慢。

2.使用深度学习方法查找人脸，dlib提取特征

思路：

这种方法使用 cv2自带的dnn.readNetFromCaffe方法，加载深度学习模型实现人脸的检测。然后继续使用dlib提取人脸特征。

新建face_embedding2.py，插入代码：

import dlib,numpy
import cv2

# 人脸关键点检测器
predictor_path = "shape_predictor_68_face_landmarks.dat"
# 人脸识别模型、提取特征值
face_rec_model_path = "dlib_face_recognition_resnet_model_v1.dat"
prototxt_path = 'deploy.proto.txt'
model_path = 'res10_300x300_ssd_iter_140000_fp16.caffemodel'

导入需要的包。

定义模型的路径。

net = cv2.dnn.readNetFromCaffe(prototxt_path, model_path)
sp = dlib.shape_predictor(predictor_path) #关键点检测
facerec = dlib.face_recognition_model_v1(face_rec_model_path)# 编码

初始化人脸检测模型、关键点检测模型、人脸特征提取模型。

image_path='train_images/11.jpg'
image = cv2.imread(image_path)
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
(h, w) = image.shape[:2]
blob = cv2.dnn.blobFromImage(cv2.resize(image, (300, 300)), 1.0,
                             (300, 300), (104.0, 177.0, 123.0))
net.setInput(blob)
detections = net.forward()
startX, startY, endX, endY = 0, 0, 0, 0
for i in range(0, detections.shape[2]):
    # extract the confidence (i.e., probability) associated with the
    # prediction
    confidence = detections[0, 0, i, 2]
    # filter out weak detections by ensuring the `confidence` is
    # greater than the minimum confidence
    if confidence > 0.5:
        # compute the (x, y)-coordinates of the bounding box for the
        # object
        box = detections[0, 0, i, 3:7] * numpy.array([w, h, w, h])
        (startX, startY, endX, endY) = box.astype("int")
        break
rect = dlib.rectangle(startX, startY, endX, endY)

这部分的代码主要是人脸检测逻辑。

读取图片，并将其改为RGB格式。

获取图片的大小。

初始化blob。

net.forward()计算人脸的位置。

遍历检测结果

如果置信度大于0.5，则认为是合格的人脸。
计算出人脸的坐标。

将坐标转为dlib.rectangle对象。

shape = sp(image, rect)
print(shape)
# 提取特征
face_descriptor = facerec.compute_face_descriptor(image, shape)#获取到128位的编码
v = numpy.array(face_descriptor)
print(v)

计算人脸的关键点。

提取人脸的特征。

使用感受：使用深度学习模型提取人脸特征，无论速度还是准确率都有很大的提高，即使很模糊的图像依然能检测到。

3.使用insightface提取人脸特征

InsightFace 是一个开源的 2D&3D 深度人脸分析工具箱，其中高效地实现了丰富多样的人脸识别、人脸检测和人脸对齐算法，并且针对训练和部署进行了优化，在多项算法测评、比赛获得优胜。

安装InsightFace

pip install insightface
pip install onnxruntime-gpu==1.9.0

注意：onnxruntime安装1.9以下的版本。

提取特征

新建face_embedding3.py 插入代码：

import insightface
import cv2

model = insightface.app.FaceAnalysis()
model.prepare(ctx_id=0, det_thresh=0.45)
face_img = cv2.imread('train_images/11.jpg')
res = model.get(face_img)
print('embedding: ', res[0].embedding)

初始化FaceAnalysis()模型。

设置置信度位0.45。

读取图片

使用模型预测。

打印人脸特征res[0].embedding。

除了能人脸特征外，还有一些其他的属性，比如：bbox、kps、landmark_3d_68、landmark_2d_106、age、gender 。可以通过res[0].keys()查看。

使用感受：速度比较慢，精度还行。

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