基于FPGA的人脸位置定位的仿真实现
1 概述
在肤色识别算法中，常用的颜色空间为Ycbcr,Y代表亮度，cb代表蓝色分量，cr代表红色分量。
由于肤色在 YCbCr 空间受亮度信息的影响较小，本算法直接考虑 YCbCr 空间的 CbCr 分量，映射为两维独立分布的 CbCr 空间。在 CbCr 空间下，肤色类聚性好，利用人工阈值法将肤色与非肤色区域分开，形成二值图像。
RGB 转 YCbCr 的公式为：
Y =0.257*R 0.564*G 0.098*B 16
Cb=-0.148*R-0.291*G 0.439*B 128
Cr =0.439*R-0.368*G-0.071*B 128
对肤色进行判定的条件常使用如下判定条件:
Cb > 77&& Cb < 127
Cr > 133&& Cr < 173
本节目标：在复杂环境中识别人脸肤色，并且提取肤色，完成人脸位置的定位。
2实验程序
图1 实验原图
由于图1不是800*600的图像，我们使用画图工具将图1转化成800*600。
通过matlab查找人脸肤色范围如图2.
图2 matlab查找人脸肤色范围（cb,cr）
人脸颜色转化为黑色，其他颜色转化为背景白色。
/*
Modulename: face_location.v
Description: face location
Data: 2018/11/21
e-mail: 137194782@qq.com
微信公众号： FPGA开源工作室
*/
`timescale1ns/1ps
moduleface_location(
input pix_clk,
input reset_n,
input [23:0] i_rgb,
input [23:0] i_gray,
input [23:0] i_ycbcr,
input i_h_sync,
input i_v_sync,
input i_de,
output [23:0] skin_binary_image,
output [23:0] skin_rgb_image,
output [23:0] skin_gray_image,
output o_h_sync,
output o_v_sync,
output o_de
);
//*****************************************
// skindetection parameter define
//*****************************************
parameterY_LOW = 8'd35;
parameterY_HIGH = 8'd60;
parameterCB_LOW = 8'd93;
parameterCB_HIGH = 8'd120;
parameterCR_LOW = 8'd135;
parameterCR_HIGH = 8'd165;
wire [7 : 0] y_8b;
wire [7 : 0] cb_8b;
wire [7 : 0] cr_8b;
reg h_sync_delay;
reg v_sync_delay;
reg de_delay;
reg [23:0] skin_binary_r;
reg [23:0] skin_rgb_r;
reg [23:0] skin_gray_r;
assign y_8b =i_ycbcr[23:16];
assign cb_8b = i_ycbcr[15:8];
assign cr_8b = i_ycbcr[7:0];
always@(posedge pix_clk or negedge reset_n) begin
if(!reset_n) begin
skin_binary_r <= 24'h000000;
skin_rgb_r <= 24'h000000;
skin_gray_r <= 24'h000000;
end
else if((cb_8b > CB_LOW && cb_8b< CB_HIGH) && (cr_8b > CR_LOW && cr_8b < CR_HIGH))begin
skin_binary_r <= 24'b000_000;
skin_rgb_r <= i_rgb;
skin_gray_r <= i_gray;
end
else begin
skin_binary_r <= 24'hfff_fff;
skin_rgb_r <= 24'hFFFFFF;
skin_gray_r <= 24'hFFFFFF;
end
end
always@(posedge pix_clk) begin
h_sync_delay <= i_h_sync;
v_sync_delay <= i_v_sync;
de_delay <= i_de;
end
assigno_h_sync = h_sync_delay;
assigno_v_sync = v_sync_delay;
assigno_de = de_delay;
assignskin_binary_image = skin_binary_r;
assignskin_rgb_image = skin_rgb_r;
assignskin_gray_image = skin_gray_r;
endmodule
3 实验结果
图3 实验结果
从图3中可以看出img5提取出了人脸肤色，img6框出了人脸范围。实验成功。
图4 实验结果图
总结：本节实验只是简单的人脸位置定位仿真程序，对于多个人脸，或者有其他类似肤色干扰暂时还不能识别。
