python 使用OpenCV進行簡單的人像分割與合成

通過背景建模的方法，對源圖像中的動態人物前景進行分割，再將目標圖像作為背景，進行合成操作，獲得一個可用的合成影像。

實現步驟如下。

BackgroundSubtractorMOG2是一個以高斯混合模型為基礎的背景前景分割算法，

混合高斯模型

分布概率是K個高斯分布的和，每個高斯分布有屬于自己的 μμ 和 σσ 參數，以及對應的權重參數，權重值必須為正數，所有權重的和必須等于1，以確保公式給出數值是合理的概率密度值。換句話說如果我們把該公式對應的輸入空間合并起來，結果將等于1。

回到原算法，它的一個特點是它為每一個像素選擇一個合適數目的高斯分布?；诟咚鼓Ｐ偷钠谕蜆藴什顏砼袛嗷旌细咚鼓Ｐ湍Ｐ椭械哪膫€高斯模型更有可能對應這個像素點，如果不符合就會被判定為前景。

創建級聯分類器

face_cascade = cv2.CascadeClassifier()face_cascade.load( ’/usr/local/anaconda3/envs/OpenCV/lib/python3.8/site-packages/cv2/data/haarcascade_frontalface_default.xml’)

使用OpenCV自帶的級聯分類器，加載OpenCV的基礎人像識別數據。

識別源圖像中的人像

faces = face_cascade.detectMultiScale(gray, 1.3, 5)使用形態學填充分割出來的前景

# 形態學開運算去噪點fgmask = cv2.morphologyEx(fgmask, cv2.MORPH_OPEN, kernel)for i in range(15): fgmask = cv2.dilate(fgmask, kernel, iterations=1)

通過開操作去掉前景圖像數組中的噪點，然后重復進行膨脹，填充前景輪廓。

def resolve(o_img, mask, faces): if len(faces) == 0: return (x, y, w, h) = faces[0] rgb_mask_front = cv2.cvtColor(mask, cv2.COLOR_GRAY2BGR) rgb_mask_front = cv2.bitwise_not(rgb_mask_front) cv2.circle(rgb_mask_front, (int(x + w / 2), int(y + h / 2)), int((w + h) / 4), (0, 0, 0), thickness=-1) o_img = cv2.subtract(o_img, rgb_mask_front) return o_img

將分割出來的部分取反再與源圖像進行減操作，相當于用一個Mask從原圖中摳出一部分。

再與背景進行加操作

out = resolve(frame, fgmask, faces)out = cv2.add(out, c_frame)代碼實現

import numpy as npimport cv2import os# 經典的測試視頻camera = cv2.VideoCapture(’./source/background_test2.avi’)cap = cv2.VideoCapture(’./source/camera_test2.avi’)face_cascade = cv2.CascadeClassifier()face_cascade.load( os.getcwd()+’/source/haarcascade_frontalface_default.xml’)# 形態學操作需要使用kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_ELLIPSE, (3, 3))# 創建混合高斯模型用于背景建模fgbg = cv2.createBackgroundSubtractorMOG2(detectShadows=False)def resolve(o_img, mask, faces): if len(faces) == 0: return (x, y, w, h) = faces[0] rgb_mask_front = cv2.cvtColor(mask, cv2.COLOR_GRAY2BGR) rgb_mask_front = cv2.bitwise_not(rgb_mask_front) cv2.circle(rgb_mask_front, (int(x + w / 2), int(y + h / 2)), int((w + h) / 4), (0, 0, 0), thickness=-1) o_img = cv2.subtract(o_img, rgb_mask_front) return o_imgwhile True: ret, frame = cap.read() c_ret, c_frame = camera.read() gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY) fgmask = fgbg.apply(frame) # 形態學開運算去噪點 fgmask = cv2.morphologyEx(fgmask, cv2.MORPH_OPEN, kernel) gray_camera = cv2.cvtColor(c_frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY) for i in range(15): fgmask = cv2.dilate(fgmask, kernel, iterations=1) faces = face_cascade.detectMultiScale(gray, 1.3, 5) out = resolve(frame, fgmask, faces) out = cv2.add(out, c_frame) cv2.imshow(’Result’, out) cv2.imshow(’Mask’, fgmask) k = cv2.waitKey(150) & 0xff if k == 27: breakout.release()camera.release()cap.release()cv2.destroyAllWindows()

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