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一百二十一、基于QT的OpenCV库实现人脸识别功能
121.1 UI 界面
登录按钮现在没啥实际作用,因为没加功能,可以添加在识别成功后运行的功能代码
121.2 思路
- 显示人脸: 通过 VideoCapture 这个类下面的 open() 方法打开摄像头,对摄像头读取到的图像帧进行处理。调整人脸图像尺寸,将人脸图像放到矩形框容器中,再将这个图像显示到UI界面上
- 录入人脸: 加载或者创建级联分类器文件(有就是加载,没有就是创建)。对当前图形依次进行灰度处理、均衡化处理,然后放到容器里面,每张人脸对应的标签也放进去(虽然都是1),可以自己设定往容器里面放多少张图像帧。当放完之后就可以转化为人脸模型了,存完人脸模型就可以选择进行验证(即人脸检测识别)。顺手将人脸容器和标签容器清空。
- 人脸识别: 打开人脸模型文件,打开成功后将当前视频帧依次进行灰度处理和均衡化处理,然后根据设置的人脸可信度进行识别,识别成功后就提示识别成功。
121.3 代码
main.cpp
#include "faceidentification.h"
#include <QApplication>int main(int argc, char *argv[])
{QApplication a(argc, argv);faceIdentification w;w.show();return a.exec();
}
faceidentification.h
#ifndef FACEIDENTIFICATION_H
#define FACEIDENTIFICATION_H#include <QWidget>#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>
#include <math.h>
#include <opencv2/face.hpp>
#include <vector>
#include <map>
#include <QMessageBox>
#include <QDebug>
#include <QFile>
#include <QTextStream>
#include <QDateTime>
#include <QTimerEvent>
#include <QtSerialPort/QtSerialPort>
#include <QtSerialPort/QSerialPortInfo>
using namespace cv;
using namespace cv::face;
using namespace std;namespace Ui {
class faceIdentification;
}class faceIdentification : public QWidget
{Q_OBJECTpublic:explicit faceIdentification(QWidget *parent = 0);~faceIdentification();signals:// 加载配置文件与保存人脸模型文件 的信号void load_CascadeClassifier_and_create_face_file_SIGNAL();public slots:// 加载配置文件与人脸模型文件 的槽函数声明void load_CascadeClassifier_and_create_face_file_SLOT();private slots:// 打开摄像头对应的槽函数声明void on_openBtn_clicked();// 关闭摄像头对应的槽函数声明void on_closeBtn_clicked();// 开始录入对应的槽函数声明void on_inputBtn_clicked();private:Ui::faceIdentification *ui;// 摄像头相关成员// 视频对象VideoCapture v;// 图像容器,存放图片帧Mat src; // 摄像头直接摄入的图像Mat gray; // 转换成的灰度图Mat dst; // 灰度图转换成的灰度直方图Mat rgb; // 摄像头摄入的BGR转换的RGB图像// 级联分类器对象CascadeClassifier c;// 人脸矩形框容器vector<Rect> faces;// 重写的定时器超时事件处理函数void timerEvent(QTimerEvent *event) override;// 打开摄像头的定时器int camer_timer_id;/*** 人脸录入的相关成员 ***/// 人脸录入的定时器int study_timer_id;// 人脸识别器指针Ptr<LBPHFaceRecognizer> recognizer;// 存储人脸图像帧的容器vector<Mat> study_faces;// 存放人脸图像帧对应的标签vector<int> study_labs;// 保存人脸图像帧的次数int count = 0;// 用于控制是人脸录入还是人脸检测bool input_flag = false;bool check_flag = false;// 人脸检测的定时器int check_timer_id;
};#endif // FACEIDENTIFICATION_H
faceidentification.cpp
#include "faceidentification.h"
#include "ui_faceidentification.h"faceIdentification::faceIdentification(QWidget *parent) :QWidget(parent),ui(new Ui::faceIdentification)
{ui->setupUi(this);// 将自定义的 加载配置文件与保存人脸模型文件 的信号与槽函数进行连接connect(this, &faceIdentification::load_CascadeClassifier_and_create_face_file_SIGNAL,this,&faceIdentification::load_CascadeClassifier_and_create_face_file_SLOT);// 初始化UI界面ui->closeBtn->setEnabled(false);ui->inputBtn->setEnabled(false);ui->loginBtn->setEnabled(false);
}faceIdentification::~faceIdentification()
{delete ui;
}// 加载配置文件与人脸模型文件 的槽函数实现
void faceIdentification::load_CascadeClassifier_and_create_face_file_SLOT()
{// 加载级联分类器配置文件if(!c.load("D:\\opencv\\heads\\haarcascade_frontalface_alt.xml")){QMessageBox::warning(this,"警告","级联分类器加载失败");return ;}// 人脸模型文件QFile faceFile("D:\\opencv\\heads\\my_face.xml");// 如果人脸模型存在,则加载;若不存在,则创建if(faceFile.exists()){recognizer = LBPHFaceRecognizer::load<LBPHFaceRecognizer>("D:\\opencv\\heads\\my_face.xml");}else{recognizer = LBPHFaceRecognizer::create();}
}// 打开摄像头对应的槽函数实现
void faceIdentification::on_openBtn_clicked()
{// 打开摄像头if(!v.open(0)){QMessageBox::warning(this,"警告","摄像头打开失败");return ;}// 发射 加载配置文件与保存人脸模型文件 的信号emit load_CascadeClassifier_and_create_face_file_SIGNAL();// 启动计时器,用于在UI界面上显示人脸camer_timer_id = startTimer(20);// 更改UI按钮可用性ui->closeBtn->setEnabled(true);ui->inputBtn->setEnabled(true);ui->openBtn->setEnabled(false);// 启动人脸检测定时器check_timer_id = startTimer(1000);// 表示只进行人脸检测check_flag = true;// 设置人脸检测可信度,低于100表示检测成功recognizer->setThreshold(100);
}// 关闭摄像头对应的槽函数实现
void faceIdentification::on_closeBtn_clicked()
{// 关闭摄像头v.release();// 关闭定时器killTimer(camer_timer_id);// 更改UI按钮可用性ui->closeBtn->setEnabled(false);ui->inputBtn->setEnabled(false);ui->openBtn->setEnabled(true);ui->label->clear();}// 人脸录入按钮对应的槽函数实现
void faceIdentification::on_inputBtn_clicked()
{// 进行人脸录入,而不是识别input_flag = true;check_flag = false;// 初始化人脸录入次数count = 0;// 启动人脸录入定时器study_timer_id = startTimer(50);// 将人脸录入按钮设置为不可用状态ui->inputBtn->setEnabled(false);
}// 定时器超时事件处理函数
void faceIdentification::timerEvent(QTimerEvent *event)
{// 打开摄像头的定时器超时if(camer_timer_id == event->timerId()){// 从摄像头中读取图像放到src中v.read(src);// 将读取进来的镜像图像进行翻转flip(src, src, 1);// 将opencv的 BGR 图像转换为 RGB 图像cvtColor(src, rgb, CV_BGR2RGB);// 调整 RGB 图像的尺寸,使其能够正好放进UI界面的图像框中cv::resize(rgb, rgb, Size(ui->label->width(), ui->label->height()));// 将 RGB 图像转换为灰度图,再转换为灰度直方图(均衡化处理)cvtColor(rgb, gray, CV_BGR2GRAY);equalizeHist(gray, dst);// 将图像上的人脸放到矩形框容器中c.detectMultiScale(dst, faces);// 将矩形框绘制到人脸上for(int i=0; i<faces.size(); i++){rectangle(rgb, faces[i], Scalar(255, 0, 0), 2);}// 定义一个QImage对象,用于将图像放到UI界面上QImage img(rgb.data, rgb.cols, rgb.rows, rgb.cols*rgb.channels(), QImage::Format_RGB888);ui->label->setPixmap(QPixmap::fromImage(img));}// 人脸录入定时器超时if(study_timer_id == event->timerId()){qDebug() << "正在录入,请正对摄像头";if(input_flag){// 存储当前图像Mat face;// 将从视频中读取来的图像存起来face = src(faces[0]);// 灰度处理cvtColor(face, face, CV_BGR2GRAY);// 灰度直方图(均衡化处理)equalizeHist(face, face);// 保存起来,放到容器中study_faces.push_back(face);study_labs.push_back(1);count++;// 存了五十张if(50 == count){// 将五十张人脸转换为数据模型存起来recognizer->update(study_faces, study_labs);recognizer->save("D:\\opencv\\heads\\my_face.xml");QMessageBox::information(this, "提示", "人脸录入成功");// 可以进行人脸检测,而不是录入了check_flag = true;input_flag = false;// 清空容器及相关变量,以待下次使用study_faces.clear();study_labs.clear();count = 0;// 关闭人脸录入定时器killTimer(study_timer_id);}}}// 人脸检测识别定时器超时if(check_timer_id == event->timerId()){qDebug() << "正在检测";if(check_flag){QFile faceFile("D:\\opencv\\heads\\my_face.xml");if(faceFile.exists()){// 将视频中的一帧人脸图像放到face中Mat face;face = src(faces[0]);// 灰度处理cvtColor(face, face, CV_BGR2GRAY);// 均衡化处理equalizeHist(face, face);// 假设匹配后的结果int lab = -1;double conf = 0.0;// 如果匹配成功,则 lab 不再是 -1;若匹配失败,则 lab 还是 -1recognizer->predict(face, lab, conf);if(lab != -1){// 匹配成功,给出提示,并关闭人脸检测定时器QMessageBox::information(this, "提示", "欢迎回来");ui->loginBtn->setEnabled(true);killTimer(check_timer_id);}}}}
}
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