用Python获取摄像头并实时控制人脸的实现示例

实现流程

从摄像头获取视频流，并转换为一帧一帧的图像，然后将图像信息传递给opencv这个工具库处理，返回灰度图像（就像你使用本地静态图片一样）

程序启动后，根据 * 信息，使用一个while循环，不断的加载视频图像，然后返回给opencv工具呈现图像信息。

创建一个键盘事件监听，按下"d"键，则开始执行面部匹配，并进行面具加载（这个过程是动态的，你可以随时移动）。

面部匹配使用Dlib中的人脸检测算法来查看是否有人脸存在。如果有，它将为每个人脸创建一个结束位置，眼镜和烟卷会移动到那里结束。

然后我们需要缩放和旋转我们的眼镜以适合每个人的脸。我们将使用从Dlib的68点模型返回的点集来找到眼睛和嘴巴的中心，并为它们之间的空间旋转。

在我们实时获取眼镜和烟卷的最终位置后，眼镜和烟卷从屏幕顶部进入，开始匹配你的眼镜和嘴巴。

假如没有人脸，程序会直接返回你的视频信息，不会有面具移动的效果。

默认一个周期是4秒钟。然后你可以通过"d"键再次检测。

程序退出使用"q"键。

这里我将这个功能抽象成一个面具加载服务，请跟随我的代码一窥究竟吧。

1.导入对应的工具包

from time import sleep

import cv2
import numpy as np
from PIL import Image
from imutils import face_utils, resize

try:
 from dlib import get_frontal_face_detector, shape_predictor
except ImportError:
 raise

创建面具加载服务类DynamicStreamMaskService及其对应的初始化属性: 

class DynamicStreamMaskService(object):
 """
 动态黏贴面具服务
 """

def __init__(self, saved=False):
   self.saved = saved # 是否保存图片
   self.listener = True # 启动参数
   self.video_capture = cv2.VideoCapture(0) # 调用本地摄像头
   self.doing = False # 是否进行面部面具
   self.speed = 0.1 # 面具移动速度
   self.detector = get_frontal_face_detector() # 面部识别器
   self.predictor = shape_predictor("shape_predictor_68_face_landmarks.dat") # 面部分析器
   self.fps = 4 # 面具存在时间基础时间
   self.animation_time = 0 # 动画周期初始值
   self.duration = self.fps * 4 # 动画周期最大值
   self.fixed_time = 4 # 画图之后，停留时间
   self.max_width = 500 # 图像大小
   self.deal, self.text, self.cigarette = None, None, None # 面具对象

按照上面介绍，我们先实现读取视频流转换图片的函数： 

def read_data(self):
 """
 从摄像头获取视频流，并转换为一帧一帧的图像
 :return: 返回一帧一帧的图像信息
 """
 _, data = self.video_capture.read()
 return data

接下来我们实现人脸定位函数，及眼镜和烟卷的定位: 

def get_glasses_info(self, face_shape, face_width):
 """
 获取当前面部的眼镜信息
 :param face_shape:
 :param face_width:
 :return:
 """
 left_eye = face_shape[36:42]
 right_eye = face_shape[42:48]

left_eye_center = left_eye.mean(axis=0).astype("int")
 right_eye_center = right_eye.mean(axis=0).astype("int")

y = left_eye_center[1] - right_eye_center[1]
 x = left_eye_center[0] - right_eye_center[0]
 eye_angle = np.rad2deg(np.arctan2(y, x))

deal = self.deal.resize(
   (face_width, int(face_width * self.deal.size[1] / self.deal.size[0])),
   resample=Image.LANCZOS)

deal = deal.rotate(eye_angle, expand=True)
 deal = deal.transpose(Image.FLIP_TOP_BOTTOM)

left_eye_x = left_eye[0, 0] - face_width // 4
 left_eye_y = left_eye[0, 1] - face_width // 6

return {"image": deal, "pos": (left_eye_x, left_eye_y)}

def get_cigarette_info(self, face_shape, face_width):
 """
 获取当前面部的烟卷信息
 :param face_shape:
 :param face_width:
 :return:
 """
 mouth = face_shape[49:68]
 mouth_center = mouth.mean(axis=0).astype("int")
 cigarette = self.cigarette.resize(
   (face_width, int(face_width * self.cigarette.size[1] / self.cigarette.size[0])),
   resample=Image.LANCZOS)
 x = mouth[0, 0] - face_width + int(16 * face_width / self.cigarette.size[0])
 y = mouth_center[1]
 return {"image": cigarette, "pos": (x, y)}

def orientation(self, rects, img_gray):
 """
 人脸定位
 :return:
 """
 faces = []
 for rect in rects:
   face = {}
   face_shades_width = rect.right() - rect.left()
   predictor_shape = self.predictor(img_gray, rect)
   face_shape = face_utils.shape_to_np(predictor_shape)
   face['cigarette'] = self.get_cigarette_info(face_shape, face_shades_width)
   face['glasses'] = self.get_glasses_info(face_shape, face_shades_width)

faces.append(face)

return faces

刚才我们提到了键盘监听事件，这里我们实现一下这个函数： 

def listener_keys(self):
 """
 设置键盘监听事件
 :return:
 """
 key = cv2.waitKey(1) & 0xFF
 if key == ord("q"):
   self.listener = False
   self.console("程序退出")
   sleep(1)
   self.exit()

if key == ord("d"):
   self.doing = not self.doing

接下来我们来实现加载面具信息的函数： 

def init_mask(self):
 """
 加载面具
 :return:
 """
 self.console("加载面具...")
 self.deal, self.text, self.cigarette = (
   Image.open(x) for x in ["images/deals.png", "images/text.png", "images/cigarette.png"]
 )

上面基本的功能都实现了，我们该实现画图函数了，这个函数原理和之前我写的那篇用AI人脸识别技术实现抖音特效实现是一样的，这里我就不赘述了，可以去github或Python中文社区微信公众号查看。

def drawing(self, draw_img, faces):
 """
 画图
 :param draw_img:
 :param faces:
 :return:
 """
 for face in faces:
   if self.animation_time < self.duration - self.fixed_time:
     current_x = int(face["glasses"]["pos"][0])
     current_y = int(face["glasses"]["pos"][1] * self.animation_time / (self.duration - self.fixed_time))
     draw_img.paste(face["glasses"]["image"], (current_x, current_y), face["glasses"]["image"])

cigarette_x = int(face["cigarette"]["pos"][0])
     cigarette_y = int(face["cigarette"]["pos"][1] * self.animation_time / (self.duration - self.fixed_time))
     draw_img.paste(face["cigarette"]["image"], (cigarette_x, cigarette_y),
             face["cigarette"]["image"])
   else:
     draw_img.paste(face["glasses"]["image"], face["glasses"]["pos"], face["glasses"]["image"])
     draw_img.paste(face["cigarette"]["image"], face["cigarette"]["pos"], face["cigarette"]["image"])
     draw_img.paste(self.text, (75, draw_img.height // 2 + 128), self.text)

既然是一个服务类，那该有启动与退出函数吧，最后我们来写一下吧。

简单介绍一下这个start()函数, 启动后根据初始化监听信息，不断监听视频流，并将流信息通过opencv转换成图像展示出来。
并且调用按键监听函数，不断的监听你是否按下"d"键进行面具加载，如果监听成功，则进行图像人脸检测，并移动面具，
并持续一个周期的时间结束，面具此时会根据你的面部移动而移动。最终呈现文章顶部图片的效果.

def start(self):
 """
 启动程序
 :return:
 """
 self.console("程序启动成功.")
 self.init_mask()
 while self.listener:
   frame = self.read_data()
   frame = resize(frame, width=self.max_width)
   img_gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
   rects = self.detector(img_gray, 0)
   faces = self.orientation(rects, img_gray)
   draw_img = Image.fromarray(cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB))
   if self.doing:
     self.drawing(draw_img, faces)
     self.animation_time += self.speed
     self.save_data(draw_img)
     if self.animation_time > self.duration:
       self.doing = False
       self.animation_time = 0
     else:
       frame = cv2.cvtColor(np.asarray(draw_img), cv2.COLOR_RGB2BGR)
   cv2.imshow("hello mask", frame)
   self.listener_keys()

def exit(self):
 """
 程序退出
 :return:
 """
 self.video_capture.release()
 cv2.destroyAllWindows()

最后，让我们试试：

if __name__ == '__main__':
 ms = DynamicStreamMaskService()
 ms.start()

来源：https://www.cnblogs.com/ly570/p/10942301.html