Pytorch怎么實現(xiàn)人臉識別
這篇文章主要介紹“Pytorch怎么實現(xiàn)人臉識別”，在日常操作中，相信很多人在Pytorch怎么實現(xiàn)人臉識別問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”Pytorch怎么實現(xiàn)人臉識別”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧！
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一、人臉識別
人臉識別是一門比較成熟的技術(shù)。
它的身影隨處可見，刷臉支付，信息審核，監(jiān)控搜索，人臉打碼等。
更多的時候，它是方便了我們的生活，足不出戶，就可以實現(xiàn)各種 APP 的實名認(rèn)證，信息審核。
一些公司，也都有對內(nèi)部員工開放的刷臉支付系統(tǒng)，不用帶手機，不用帶工卡，帶著一張或美麗或帥氣的臉龐，就可以在公司內(nèi)部「買買買，刷刷刷」。
二、人臉打碼
除了這些常規(guī)操作，還可以對視頻里的特定人物進(jìn)行打碼。
仝卓自爆高考作弊，可謂＂教科書＂級別的＂仝＂歸于盡的坑爹教程。
這「任性」的打碼方式，簡單粗暴。
對于視頻，人工后期的逐幀處理，打碼任務(wù)無疑是個「體力活」。
但如果結(jié)合臉識別技術(shù)，那這個任務(wù)就會簡單很多。
三、人臉識別技術(shù)
人臉識別技術(shù)包涵了多種算法，整個流程大致如下：
使用檢測技術(shù)，檢測出人臉位置。
使用 landmark 技術(shù)，檢測出人臉關(guān)鍵點。
根據(jù)人臉位置和人臉關(guān)鍵點，裁剪出人臉區(qū)域，并根據(jù)關(guān)鍵點將人臉圖片進(jìn)行矯正，得到「標(biāo)準(zhǔn)臉」。
計算「標(biāo)準(zhǔn)臉」的人臉特征向量。
與「人臉庫」的人臉特征向量比對，計算向量的距離，找到最接近的人，輸出人臉識別結(jié)果。
1、人臉檢測
輸入：原始的可能含有人臉的圖像。
輸出：人臉位置的 bounding box。
這一步一般我們稱之為“人臉檢測”（Face Detection），人臉檢測算法，可以使用的庫有很多，例如 OpenCV、dlib、face_recognition、RetianFace、CenterFace 等等。
太多了，數(shù)不過來。
當(dāng)然，自己用 yolo 、ssd 這類經(jīng)典的檢測算法，自己實現(xiàn)一個也是可以的。
2、人臉裁剪及矯正
輸入：原始圖像 + 人臉位置 bounding box。
輸出：“校準(zhǔn)”過的只含有人臉的圖像。
這一步需要使用 landmark 算法，檢測人臉中的關(guān)鍵點，然后根據(jù)這些關(guān)鍵點對人臉做對齊校準(zhǔn)。
所謂的關(guān)鍵點，就是下圖所示的綠色的點，通常是眼角的位置、鼻子的位置、臉的輪廓點等等。
有了這些關(guān)鍵點后，我們就可以把人臉“校準(zhǔn)”，或者說是“對齊”。
解釋就是原先人臉可能比較歪，這里根據(jù)關(guān)鍵點，使用仿射變換將人臉統(tǒng)一“擺正”，盡量去消除姿勢不同帶來的誤差。這一步我們一般叫 Face Alignment 。
3、人臉特征
輸入：校準(zhǔn)后的單張人臉圖像。
輸出：一個向量表示。
這一步就是使用深度卷積網(wǎng)絡(luò)，將輸入的人臉圖像，轉(zhuǎn)換成一個向量的表示。這個向量就是人臉的特征，例如：
這密密麻麻的 128 維的向量，就是一張人臉的特征，你也可以叫做人臉的編碼。
提取特征這種事，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)很在行。
舉個例子，VGG16 是深度學(xué)習(xí)中一個比較簡單的基本模型。
輸入卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的是圖像，經(jīng)過一系列卷積后，全連接分類得到類別概率。
整個過程是這樣的：
其實，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不斷的進(jìn)行卷積，下采樣，這就是一個提取特征的過程，最后通過全鏈接層得到類別概率。
人臉特征提取，我們也可以這么操作。我們可以去掉全連接層，用計算的特征（一般就是卷積層的最后一層，e.g. 圖中的conv5_3）來當(dāng)作提取的特征進(jìn)行計算。
與分類任務(wù)不同的是，最后使用的 loss 損失函數(shù)是不同的。
在理想的狀況下，我們希望“向量表示”之間的距離就可以直接反映人臉的相似度：
對于同一個人的人臉圖像，對應(yīng)的向量的歐幾里得距離應(yīng)該比較小。
對于不同人的人臉圖像，對應(yīng)的向量之間的歐幾里得距離應(yīng)該比較大。
所以，每個人臉的類別中心，應(yīng)該盡可能遠(yuǎn)一些，這樣才能用于區(qū)別不同的人。
人臉常用的 loss 有 center loss 、 arcface loss 等。
人臉識別類似于，細(xì)粒度的分類。
訓(xùn)練過分類任務(wù)的，應(yīng)該都知道。
訓(xùn)練人和豬的二分類，很好訓(xùn)練，因為人和豬的特征差別很明顯。
但訓(xùn)練男人和女人的二分類，就要難一些，因為男人和女人的特征很相近。
為了更好區(qū)分男人和女人，就需要使用類別中心間距大的損失函數(shù)。
人臉識別，更是一種細(xì)粒度的區(qū)分，都是人，但你要區(qū)分出張三、李四、王二麻。
4、人臉識別
人臉識別，一般是需要建立一個「檢索庫」。
簡單解釋一下，我們要識別張三、李四、王二麻。
那么，我們就要選張三、李四、王二麻每個人的 10 張（自己定）圖片。
然后使用我們訓(xùn)練好的人臉特征模型，提取每個人的人臉特征。
這樣每個人，就都有 10 個人臉特征了，這就是一個「檢索庫」。
需要識別的圖片，提取人臉特征后，依次與檢索庫已有的人臉特征去比對，投票選出最接近的人。
四、人臉打碼
人臉識別技術(shù)原理清楚了，我們就可以使用這個技術(shù)，給仝卓打碼。
可以看到，人臉識別技術(shù)涉及到的算法較多，自己依次實現(xiàn)是需要時間的。
但這，難不倒身為優(yōu)秀「調(diào)包俠」的我。
開源的第三方庫有很多，比如 face_recognition。
里面集成了人臉檢測、人臉識別等接口。
使用人臉識別技術(shù)，對這一小段視頻，給仝卓的人臉進(jìn)行打碼。
整理一下思路：
首先，我們使用 opencv 這類的程序處理視頻，只能處理畫面，不能處理聲音。
所以，需要先將音頻保存，再將處理好的視頻和音頻進(jìn)行合成，這樣既保證了畫面打碼，又保證了聲音還在。
這塊可以使用 ffmpeg 實現(xiàn)。
安裝好 ffmpeg 并配置好環(huán)境變量。
編寫如下代碼：
import subprocess
import os
from PIL import Image
def video2mp3(file_name):
"""
將視頻轉(zhuǎn)為音頻
:param file_name: 傳入視頻文件的路徑
:return:
"""
outfile_name = file_name.split('.')[0] + '.mp3'
cmd = 'ffmpeg -i ' + file_name + ' -f mp3 ' + outfile_name
subprocess.call(cmd, shell=True)
def video_add_mp3(file_name, mp3_file):
"""
視頻添加音頻
:param file_name: 傳入視頻文件的路徑
:param mp3_file: 傳入音頻文件的路徑
:return:
"""
outfile_name = file_name.split('.')[0] + '-f.mp4'
subprocess.call('ffmpeg -i ' + file_name
+ ' -i ' + mp3_file + ' -strict -2 -f mp4 '
+ outfile_name, shell=True)視頻轉(zhuǎn)音頻，視頻加音頻的函數(shù)寫好了，接下來，我們寫視頻自動打碼的程序。
首先，安裝 face_recognition。
python -m pip install face_recognition
face_recognition 有詳細(xì)的 API 文檔：
https://face-recognition.readthedocs.io/en/latest/face_recognition.html
我們先將要處理的視頻保存到本地：
https://cuijiahua.com/wp-content/uploads/2020/07/cut.mp4
然后就可以使用 opencv 讀取視頻檢測畫面的每一張人臉。
import cv2
import face_recognition
import matplotlib.pyplot as plt
# %matplotlib inline # 在 jupyter 中使用的時候，去掉注釋
cap = cv2.VideoCapture('cut.mp4')
ret, frame = cap.read()
if ret:
face_locations = face_recognition.face_locations(frame)
for (top_right_y, top_right_x, left_bottom_y,left_bottom_x) in face_locations:
cv2.rectangle(frame, (left_bottom_x,top_right_y), (top_right_x, left_bottom_y), (0, 0, 255), 10)
plt.imshow(cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_RGB2BGR))
plt.show()運行效果：
這樣，對畫面中檢測到的每張人臉，進(jìn)行人臉識別，是仝卓，那就打碼。
打碼圖片，咱也用個簡單粗暴的。
將 mask.jpg 保存到本地。
再截取一張仝卓的人臉圖片，作為對比庫，當(dāng)然多張也是可以的，這里用一張就夠了。
我們選擇這張圖片
將圖片下載到本地，編寫如下代碼，就可以提取人臉的特征。
import face_recognition
known_image = face_recognition.load_image_file("tz.jpg")
biden_encoding = face_recognition.face_encodings(known_image)[0]
print(biden_encoding)運行結(jié)果：
可以看到使用幾行代碼，就可以提取 128 維的人臉特征。
整體流程是：
使用 ffmpeg 保存音頻
處理視頻，給仝卓打碼。
為處理好的視頻添加音頻。
直接看代碼。
# Author : Jack Cui
# Website: https://cuijiahua.com/
import cv2
import face_recognition
import matplotlib.pyplot as plt
# %matplotlib inline # 在 jupyter 中使用的時候，去掉注釋
import subprocess
import os
from PIL import Image
def video2mp3(file_name):
"""
將視頻轉(zhuǎn)為音頻
:param file_name: 傳入視頻文件的路徑
:return:
"""
outfile_name = file_name.split('.')[0] + '.mp3'
cmd = 'ffmpeg -i ' + file_name + ' -f mp3 ' + outfile_name
print(cmd)
subprocess.call(cmd, shell=True)
def video_add_mp3(file_name, mp3_file):
"""
視頻添加音頻
:param file_name: 傳入視頻文件的路徑
:param mp3_file: 傳入音頻文件的路徑
:return:
"""
outfile_name = file_name.split('.')[0] + '-f.mp4'
subprocess.call('ffmpeg -i ' + file_name
+ ' -i ' + mp3_file + ' -strict -2 -f mp4 '
+ outfile_name, shell=True)
def mask_video(input_video, output_video, mask_path='mask.jpg'):
# 打碼圖片
mask = cv2.imread(mask_path)
# 讀取視頻
cap = cv2.VideoCapture(input_video)
# 讀取視頻參數(shù),fps、width、heigth
CV_CAP_PROP_FPS = 5
CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH = 3
CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT = 4
v_fps = cap.get(CV_CAP_PROP_FPS)
v_width = cap.get(CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH)
v_height = cap.get(CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)
# 設(shè)置寫視頻參數(shù)，格式為 mp4
size = (int(v_width), int(v_height))
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc('m', 'p', '4', 'v')
out = cv2.VideoWriter(output_video,fourcc, v_fps, size)
# 已知人臉
known_image = face_recognition.load_image_file("tz.jpg")
biden_encoding = face_recognition.face_encodings(known_image)[0]
# 讀取視頻
cap = cv2.VideoCapture(input_video)
while(cap.isOpened()):
ret, frame = cap.read()
if ret:
# 檢測人臉
face_locations = face_recognition.face_locations(frame)
# 檢測每一個人臉
for (top_right_y, top_right_x, left_bottom_y,left_bottom_x) in face_locations:
unknown_image = frame[top_right_y-50:left_bottom_y+50, left_bottom_x-50:top_right_x+50]
unknown_encoding = face_recognition.face_encodings(unknown_image)[0]
# 對比結(jié)果
results = face_recognition.compare_faces([biden_encoding], unknown_encoding)
# 是仝卓，就將打碼貼圖。
if results[0] == True:
mask = cv2.resize(mask, (top_right_x-left_bottom_x, left_bottom_y-top_right_y))
frame[top_right_y:left_bottom_y, left_bottom_x:top_right_x] = mask
# 寫入視頻
out.write(frame)
else:
break
if __name__ == '__main__':
# 將音頻保存為cut.mp3
video2mp3(file_name='cut.mp4')
# 處理視頻，自動打碼，輸出視頻為output.mp4
mask_video(input_video='cut.mp4', output_video='output.mp4')
# 為 output.mp4 處理好的視頻添加聲音
video_add_mp3(file_name='output.mp4', mp3_file='cut.mp3')到此，關(guān)于“Pytorch怎么實現(xiàn)人臉識別”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識，請繼續(xù)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，小編會繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬嵱玫奈恼拢?/p>
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