人脸特征点定位方法DEST, 基于VS2019+OpenCV3.4.6

在之前的博客中，我们已经介绍了基于libfacedetection的人脸定位。该项目也实现了初步的人脸特征点定位（5个点，包括眼睛，鼻尖和嘴角）。在一些应用中，我们需要更加精确的人脸特征点来指导我们实现诸如建模，配准，分区等操作，仅仅五个特征点是不能满足需求的。因此，更加精确的人脸特征点定位算法需要被引入。这里，我门介绍一个经典的，容易配置的人脸特征点定位算法，能够满足大部分特征点定位的应用需求，即DEST(Deformable Shape Tracking)

1. DEST编译

关联Paper：One Millisecond Face Alignment with an Ensemble of Regression Trees

Github：GitHub - cheind/dest: One Millisecond Deformable Shape Tracking Library (DEST)

项目链接：Face Alignment

DEST是一个比较老的方法，我之所以选择DEST做我项目中的人脸特征点提取模块，主要是因为其配置比较简单，且性能不错。接下来我们介绍DEST编译的具体步骤。

首先从github上下载DEST项目，之后使用cmake进行初始配置，注意，这里需要提前安装好opencv，我是用的是3.4.6版本。

 在configuring done之后，我们能看到一些报警信息。这时，我们需要勾选后两个选项，然后把eigen的路径配置好，如下：

 之后点击生成，完成cmake的初始配置。

接下来就是对dest项目进行编译， 打开你在cmake中设定的项目路径，找到deformable-shape-tracking.sln，用VS打开。 

build ALL_BUILD,完成编译 

将dest/core/路径下的config.h文件拷贝到源文件路径dest-master/inc/dest/core下

这里需要下载一个bin文件（dest_tracker_VJ_ibug.bin），用于存储人脸特征点定位的预训练模型。项目作者已经提供了最新的下载：Releases · cheind/dest · GitHub。我存储在dest-master\etc\cv路径下，和classifier_frontalface_alt2.xml放在一起。这两个文件都是用来载入dest人脸检测模型的。

到这里，前期的准备工作基本就完成了。

2. VS配置

到这一步，就是把之前编译好的dest项目配置在你希望使用其功能的VS项目中即可。你需要提前配置好opencv和eigen。

include路径：

dest-master\inc

dest-master\ext

Lib路径：

Lib路径在你编译好的dest项目中的debug文件夹下，如下图：

E:\project\FacialLandmarksDetection\dest\Debug

 Linker Input：

dest.lib

到这里，VS项目的基本配置就完成了。

3. 程序实例

参考examples的代码，我给出一个具体的实现：

pathFaceDetector 用于载入xml。

pathTracker 用于载入在之前我们已经下载的bin文件。

pathImage 载入我们需要探查的图片路径。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main(int argc, char** argv)
{    

    std::string pathFaceDetector = "../dest-master/etc/cv/classifier_frontalface_alt2.xml";
    std::string pathTracker = "../dest-master/etc/cv/dest_tracker_VJ_ibug.bin";
    std::string pathImage = "../Figure/instance.jpg";

    dest::face::FaceDetector fd;
    if (!fd.loadClassifiers(pathFaceDetector)) {
        std::cout << "Failed to load classifiers." << std::endl;
        return 0;
    }

    dest::core::Tracker t;
    if (!t.load(pathTracker)) {
        std::cout << "Failed to load tracker." << std::endl;
        return 0;
    }

    cv::Mat imgCV = cv::imread(pathImage, cv::IMREAD_GRAYSCALE);
    cv::Mat imgCV_show = cv::imread(pathImage);
    if (imgCV.empty()) {
        std::cout << "Failed to load image " << pathImage << std::endl; 
        return 0;
    }

    dest::core::Image img;
    dest::util::toDest(imgCV, img);

    dest::core::Rect r;
    if (!fd.detectSingleFace(img, r)) {
        std::cout << "Failed to detect face" << std::endl;
        return 0;
    }

    // Default inverse shape normalization. Needs to be equivalent to training.
    dest::core::ShapeTransform shapeToImage = dest::core::estimateSimilarityTransform(dest::core::unitRectangle(), r);

    std::vector steps;
    dest::core::Shape s = t.predict(img, shapeToImage, &steps);

    cv::Scalar color = cv::Scalar(0, 255, 0);
    for (dest::core::Shape::Index i = 0; i < s.cols(); ++i) {
        cv::circle(imgCV_show, cv::Point2f(s(0, i), s(1, i)), 2.f, color, -1, CV_AA);
    }

    cv::imshow("prediction", imgCV_show);
    int key = cv::waitKey();    

    return 0;
}

结果：

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