基于Python如何实现人脸自动戴口罩系统

这篇文章主要介绍了基于Python如何实现人脸自动戴口罩系统，具有一定借鉴价值，感兴趣的朋友可以参考下，希望大家阅读完这篇文章之后大有收获，下面让小编带着大家一起了解一下。

1、项目背景

2019年新型冠状病毒感染的肺炎疫情发生以来，牵动人心，举国哀痛，口罩、酒精、消毒液奇货可居。

抢不到口罩，怎么办？作为技术人今天分享如何使用Python实现自动戴口罩系统，来安慰自己，系统效果如下所示：

本系统的实现原理是借助 Dlib模块的Landmark人脸68个关键点检测库轻松识别出人脸五官数据，根据这些数据，确定嘴唇部分的位置数据（48点~67点位置），根据检测到嘴部的尺寸和方向，借助PLL模块调整口罩的尺寸和方向，实现将口罩放在图像的适当位置。

2、页面设计

 基于tkinter模块实现GUI设计，可载入人物图像，选择四种类型口罩（这里的口罩是处理好的图片），展示佩戴好口罩的效果，操作完成退出系统，效果如下所示：

页面布局实现代码如下所示：

def __init__(self):  self.root = tk.Tk()  self.root.title('基于Pyhon的人脸自动戴口罩系统')  self.root.geometry('1200x500')  self.path2_ = None  self.path3_ = None  self.seg_img_path = None  self.mask = None  self.label_Img_seg = None  decoration = PIL.Image.open('./pic/bg.png').resize((1200, 500))  render = ImageTk.PhotoImage(decoration)  img = tk.Label(image=render)  img.image = render  img.place(x=0, y=0)  # 原图1的展示  tk.Button(self.root, text="打开头像", command=self.show_original1_pic).place(x=50, y=120)  tk.Button(self.root, text="退出软件", command=quit).place(x=900, y=40)  tk.Label(self.root, text="头像", font=10).place(x=280, y=120)  self.cv_orinial1 = tk.Canvas(self.root, bg='white', width=270, height=270)  self.cv_orinial1.create_rectangle(8, 8, 260, 260, width=1, outline='red')  self.cv_orinial1.place(x=180, y=150)  self.label_Img_original1 = tk.Label(self.root)  self.label_Img_original1.place(x=180, y=150)  tk.Label(self.root,text="选择口罩",font=10).place(x=600,y=120)  first_pic = Image.open("./pic/Mask.png")  first_pic = first_pic.resize((60, 60), Image.ANTIALIAS)  first_pic = ImageTk.PhotoImage(first_pic)  self.first = tk.Label(self.root, image=first_pic)  self.first.place(x=600,y=160, width=60, height=60)  self.first.bind("<Button-1>", self.mask0)  second_pic = Image.open("./pic/Mask1.png")  second_pic = second_pic.resize((60, 60), Image.ANTIALIAS)  second_pic = ImageTk.PhotoImage(second_pic)  self.second_pic = tk.Label(self.root, image=second_pic)  self.second_pic.place(x=600, y=230, width=60, height=60)  self.second_pic.bind("<Button-1>", self.mask1)  third_pic = Image.open("./pic/Mask3.png")  third_pic = third_pic.resize((60, 60), Image.ANTIALIAS)  third_pic = ImageTk.PhotoImage(third_pic)  self.third_pic = tk.Label(self.root, image=third_pic)  self.third_pic.place(x=600, y=300, width=60, height=60)  self.third_pic.bind("<Button-1>", self.mask3)  forth_pic = Image.open("./pic/Mask4.png")  forth_pic = forth_pic.resize((60, 60), Image.ANTIALIAS)  forth_pic = ImageTk.PhotoImage(forth_pic)  self.forth_pic = tk.Label(self.root, image=forth_pic)  self.forth_pic.place(x=600, y=370, width=60, height=60)  self.forth_pic.bind("<Button-1>", self.mask4)  tk.Label(self.root, text="佩戴效果", font=10).place(x=920, y=120)  self.cv_seg = tk.Canvas(self.root, bg='white', width=270, height=270)  self.cv_seg.create_rectangle(8, 8, 260, 260, width=1, outline='red')  self.cv_seg.place(x=820, y=150)  self.label_Img_seg = tk.Label(self.root)  self.label_Img_seg.place(x=820, y=150)  self.root.mainloop()

载入人物图像，实现代码如下所示：

 # 原图1展示  def show_original1_pic(self):  self.path2_ = askopenfilename(title='选择文件')  print(self.path2_)  self.Img = PIL.Image.open(r'{}'.format(self.path2_))  Img = self.Img.resize((270,270),PIL.Image.ANTIALIAS) # 调整图片大小至256x256  img_png_original = ImageTk.PhotoImage(Img)  self.label_Img_original1.config(image=img_png_original)  self.label_Img_original1.image = img_png_original # keep a reference  self.cv_orinial1.create_image(5, 5,anchor='nw', image=img_png_original)

人脸戴口罩展示，实现代码如下所示

# 人脸戴口罩效果展示  def show_morpher_pic(self):  img1 = cv2.imread(self.path2_)  x_min, x_max, y_min, y_max, size = self.get_mouth(img1)  adding = self.mask.resize(size)  im = Image.fromarray(img1[:, :, ::-1]) # 切换RGB格式  # 在合适位置添加头发图片  im.paste(adding, (int(x_min), int(y_min)), adding)  # im.show()  save_path = self.path2_.split('.')[0]+'_result.jpg'  im.save(save_path)  Img = im.resize((270, 270), PIL.Image.ANTIALIAS) # 调整图片大小至270x270  img_png_seg = ImageTk.PhotoImage(Img)  self.label_Img_seg.config(image=img_png_seg)  self.label_Img_seg.image = img_png_seg # keep a reference

导入四种口罩图像，实现代码如下所示：   

def mask0(self, event):  self.mask = Image.open('pic/mask.png')  self.show_morpher_pic()  def mask1(self, event):  self.mask = Image.open('pic/mask1.png')  self.show_morpher_pic()  def mask3(self, event):  self.mask = Image.open('pic/mask3.png')  self.show_morpher_pic()  def mask4(self, event):  self.mask = Image.open('pic/mask4.png')  self.show_morpher_pic()

3、器官识别

页面功能实现后就是依托Dlib库实现人脸器官关键点的识别，分析出嘴部位置及尺寸，这里为了方便各位直观了解，写了一个测试Demo，将人物脸部关键点都显示出来，代码如下所示：

#coding=utf-8 #图片检测 - Dlib版本 import cv2 import dlib import time t=time.time() path = "./pic/im.jpg" img = cv2.imread(path) gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)   #人脸分类器 detector = dlib.get_frontal_face_detector() # 获取人脸检测器 predictor = dlib.shape_predictor(  "./shape_predictor_68_face_landmarks.dat" ) dets = detector(gray, 1) for face in dets:  shape = predictor(img, face) # 寻找人脸的68个标定点  # 遍历所有点，打印出其坐标，并圈出来  for pt in shape.parts():  pt_pos = (pt.x, pt.y)  cv2.circle(img, pt_pos, 1, (0, 255, 0), 2)  cv2.imshow("image", img) print('所用时间为{}'.format(time.time()-t)) cv2.waitKey(0) #cv2.destroyAllWindows() time.sleep(5)

效果如下所示： 

在本系统中这些关键点无需绘制显示，直接使用就可以，实现代码如下所示：

def get_mouth(self, img):  img_gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)  detector = dlib.get_frontal_face_detector()  predictor = dlib.shape_predictor('./shape_predictor_68_face_landmarks.dat')  faces = detector(img_gray, 0)  for k, d in enumerate(faces):  x = []  y = []  # 人脸大小的高度  height = d.bottom() - d.top()  # 人脸大小的宽度  width = d.right() - d.left()  shape = predictor(img_gray, d)  # 48-67 为嘴唇部分  for i in range(48, 68):  x.append(shape.part(i).x)  y.append(shape.part(i).y)  # 根据人脸的大小扩大嘴唇对应口罩的区域  y_max = (int)(max(y) + height / 3)  y_min = (int)(min(y) - height / 3)  x_max = (int)(max(x) + width / 3)  x_min = (int)(min(x) - width / 3)  size = ((x_max - x_min), (y_max - y_min))  return x_min, x_max, y_min, y_max, size

4、退出系统

退出系统非常简单，一行Demo即可实现，如下所示：

 def quit(self):  self.root.destroy()

感谢你能够认真阅读完这篇文章，希望小编分享的“基于Python如何实现人脸自动戴口罩系统”这篇文章对大家有帮助，同时也希望大家多多支持亿速云，关注亿速云行业资讯频道，更多相关知识等着你来学习!