Day 12: OpenCV —— Java开发者的人脸检测

简介: 今天我准备学习如何用Java来进行人脸检测。人脸检测有助于在任何数字图像上识别人脸,在做了一些研究后,我发现OpenCV的库可以帮我检测图像中的人脸。不过,我没能找到一个完整的通过Java使用OpenCV库的初学者教程,所以这篇文章可能会是他人在这方面学习的资料。

编者注:我们发现了比较有趣的系列文章《30天学习30种新技术》,准备翻译,一天一篇更新,年终礼包。下面是第十二天的内容。


今天我准备学习如何用Java来进行人脸检测。人脸检测有助于在任何数字图像上识别人脸,在做了一些研究后,我发现OpenCV的库可以帮我检测图像中的人脸。不过,我没能找到一个完整的通过Java使用OpenCV库的初学者教程,所以这篇文章可能会是他人在这方面学习的资料。

image.png

什么是OpenCV?

OpenCV(Open Source Computer Vision) 是一个开源的计算机视觉算法库。是用C/C++写的,旨在发挥多核心的优势。它提供C++、C、Python和Java的接口,并支持所有主流操作系统平台,包括Windows、Linux、Mac OS、iOS及Android。


Github库

今天的演示应用程序的代码在GitHub上有:day12-face-detection


OpenCV入门

开始学习OpenCV,第一步就是去它官网下载支持你目前操作系统的最新版本OpenCV包,文中使用的是2.4.7版。

程序包下载完成后,使用tar命令解压:

$ tar xvf opencv-2.4.7.tar.gz

切换目录到opencv-2.4.7

$cd opencv-2.4.7


构建OpenCV jar

我花了很多时间来了解如何获得OpenCV的jar文件。文档中的Java教程假设OpenCV jar文件是在生成文件夹中,适用于Windows用户的OpenCV包(包括jar文件),但并不适用于Linux和Mac OS用户。为了构建OpenCV jar,请执行如下命令:

$ cd opencv-2.4.7

$ mkdir build

$ cd build/

$ cmake -G "Unix Makefiles" -D CMAKE_CXX_COMPILER=/usr/bin/g++ -D CMAKE_C_COMPILER=/usr/bin/gcc -D WITH_CUDA=ON ..

$ make -j4

$ make install

上面的命令会在 opencv-2.4.7/build/bin 的目录下创建opencv-247.jar 文件,这是Java绑定到本地OpenCV的安装方法。


下载Eclipse

如果你系统里没有安装eclipse,可以去Eclipse官网下载最新版,就目前而言eclipse最新版的代号是Kepler。

image.png

Eclipse的安装很容易,只需要解压下载下来的包即可。如果是在Linux或者Mac机器上,开个命令行窗口,输入如下命令:

$ tar -xzvf eclipse-jee-kepler-R-*.tar.gz

Windows下,你解压到哪里,那里就会有一个eclipse文件夹,这样就可以直接操作了,当然你也可以创建执行文件的快捷方式到桌面。


添加用户库

打开Eclipse IDE,然后到项目工作区,转到目录 Windows > Preferences > Java > Build Path > User Libraries 下,选择添加一个新的库。

image.png

给这个库命名为OpenCV-2.4.7之类的名字,然后点击“确定”。

image.png

点击Add External Jars,然后添加 OpenCV-2.4.7 文件。

image.png

选择Native library location,然后点击“编辑(Edit)”。

image.png

点击 External Folder

image.png

opencv-2.4.7/build/lib 文件夹下给出库目录(lib)的路径。

image.png

现在,点击“确定”,我们已经把 OpenCV 作为用户库(user library)添加进去了。


创建新的Java项目

一步一步在File > New > Other > Java Project下创建新的Java项目,完成后,右键单击该项目配置构建路径。

image.png

转到Libraries选项卡,然后点击“添加库(Add Library)”。

image.png

选择“用户库(User Library)

image.png

选择我们最后一步添加进去的OpenCV-2.4.7用户库,点击“完成”。

image.png

最后,你会看见这个Java项目里已经包含了OpenCV-2.4.7用户库。

image.png


写人脸检测器(FaceDetector)

在上面创建的Java项目里创建一个类(class),并添加下面的代码:

package com.shekhar.facedetection;

import org.opencv.core.Core;

import org.opencv.core.Mat;

import org.opencv.core.MatOfRect;

import org.opencv.core.Point;

import org.opencv.core.Rect;

import org.opencv.core.Scalar;

import org.opencv.highgui.Highgui;

import org.opencv.objdetect.CascadeClassifier;

public class FaceDetector {

   public static void main(String[] args) {

       System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME);

       System.out.println("\nRunning FaceDetector");

       CascadeClassifier faceDetector = newCascadeClassifier(FaceDetector.class.getResource("haarcascade_frontalface_alt.xml").getPath());

       Mat image = Highgui

               .imread(FaceDetector.class.getResource("shekhar.JPG").getPath());

       MatOfRect faceDetections = newMatOfRect();

       faceDetector.detectMultiScale(image, faceDetections);

       System.out.println(String.format("Detected %s faces", faceDetections.toArray().length));

       for (Rect rect : faceDetections.toArray()) {

           Core.rectangle(image, newPoint(rect.x, rect.y), newPoint(rect.x + rect.width, rect.y + rect.height),

                   newScalar(0, 255, 0));

       }

       String filename = "ouput.png";

       System.out.println(String.format("Writing %s", filename));

       Highgui.imwrite(filename, image);

   }

}

上面的这些代码可以:

  1. 加载本地的OpenCV库,这样就可以用它来调用Java API。
  2. 创建实例CascadeClassifier,将已加载的分类器的文件名传递给它。
  3. 接下来我们将图片转化成Java API能够接受使用Highui类的格式,铺垫在OpenCV C++的n维密集数组类上边。
  4. 然后,调用分类器上的detectMultiScale方法传递给它图象和MatOfRect对象。这个过程之后,MatOfRect将有面部检测。
  5. 我们遍历所有的脸部检测并用矩形标记图像。
  6. 最后,将图像写入输出的 .png 文件里。

这个程序的输出展示如下,这是在人脸检测之前和之后的图片:

image.png

今天就这些,欢迎反馈。

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