肖像绘制机器人技术研究

论文摘要

人脸肖像绘制机器人是一种可以自动绘制人脸肖像轮廓图的智能机械系统,它由图像采集模块、图像处理模块、机械控制绘图模块组成,能够自动拍摄人脸照片,提取肖像轮廓,并控制机械臂在画板上画出人脸线条画。人脸肖像绘制机器人是机器视觉的研究方向之一,可广泛用于科普展览,其中提出的基于机器视觉的研究技术在生产和生活等各个方面都有着广泛的应用。本文主要的研究内容和成果有:研究了图像采集系统的硬件和软件算法,通过对CCD摄像机、光学镜头、图像采集卡的选型和拍摄算法的设计,完成自动采集和保存人脸肖像照片的功能。在对基于肤色的图像分割技术研究的基础上,对比目前常用的色彩空间的原理和特点,采用YCbCr色彩空间进行图像分解,并提出了与迭代阈值法相结合的图像分割方法进行肤色分割,研究了图像轮廓提取的一般方法,并使用内部掏空法提取出人脸轮廓。研究了人脸五官特征提取的一般方法,提出一种基于搜索的投影法对眼睛和眉毛进行坐标定位,研究去除噪声提取眼睛和眉毛的搜索算法,优化处理人脸轮廓图,对改善人脸肖像图的整体效果达到较好效果。提出一种基于无干扰八领域搜索的矢量化算法,将人脸轮廓像素点转化为一系列相连的点,再检测每组相连的点中位于一条直线上的点,保存线段首位点坐标到数组中,为与机械臂控制器通信做好准备。研究绘图机械控制系统的硬件选型和控制算法,解决了外部坐标值与控制器内部变量通信的技术难点,在Visual C++ 6.0中实现了外部对机械臂绘图动作的自动控制,设计机械臂绘画动作流程,完成人脸轮廓图的自动绘制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.4 论文结构安排
• 1.5 本章小结
• 第二章 人脸肖像轮廓提取算法研究
• 2.1 人脸轮廓提取方法研究
• 2.2 基于肤色的肖像整体外形轮廓提取算法
• 2.2.1 数字图像的基本概念
• 2.2.2 BMP 图像的结构
• 2.2.3 色彩空间研究和选择
• 2.2.4 YCbCr 色彩空间颜色分量的提取
• 2.2.5 图像分割技术研究
• 2.2.6 基于迭代阈值法的图像分割
• 2.2.7 轮廓提取
• 2.3 肖像肤色外形轮廓提取算法
• 2.3.1 除背景
• 2.3.2 除去肖像衣服算法
• 2.3.3 肤色外形轮廓提取
• 2.4 基于肤色的肖像五官特征提取算法
• 2.4.1 除背景
• 2.4.2 特征提取
• 2.5 完整肖像合成算法
• 2.6 本章小结
• 第三章 人脸肖像轮廓的细节处理算法研究
• 3.1 引言
• 3.2 眼睛的修复处理
• 3.2.1 去除头发算法研究
• 3.2.2 水平投影法求左右坐标
• 3.2.3 垂直投影法求眼睛上下行坐标
• 3.2.4 眼睛的替换
• 3.3 眉毛的修复处理
• 3.3.2 水平投影法求眉毛左右坐标
• 3.3.3 眉毛轮廓提取和图像合成
• 3.4 本章小结
• 第四章 数据采集系统和机械控制系统设计
• 4.1 数据采集系统和机械控制系统选型
• 4.1.1 数据采集系统选型
• 4.1.2 机械控制系统选型
• 4.2 数据采集系统算法设计
• 4.3 机械控制系统算法设计
• 4.3.1 矢量化处理
• 4.3.2 机械臂绘图算法
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学位论文