当前位置: 首页 > news >正文

Python实现人脸识别算法并封装为类库

引言

人脸识别技术在现代社会中应用广泛,从安全监控到智能门锁,再到社交媒体中的照片标记功能,都离不开这项技术。本文将详细介绍如何使用Python实现基本的人脸识别算法,并将其封装为一个类库,以便在多个项目中复用。

环境准备

安装依赖

首先,确保你的环境中安装了以下库:

  • OpenCV
  • dlib
  • face_recognition

你可以使用以下命令安装这些库:

pip install opencv-python
pip install dlib
pip install face_recognition

代码实现

1. 创建类库文件

我们将创建一个名为 face_recognition_lib.py 的文件,内容如下:

import cv2
import face_recognition
import numpy as np
from PIL import Image, ImageDrawclass FaceRecognition:def __init__(self, image_paths):"""初始化FaceRecognition类。:param image_paths: 已知人脸图像的路径列表"""self.known_face_encodings, self.known_face_names = self.load_and_encode_faces(image_paths)def load_and_encode_faces(self, image_paths):"""加载并编码已知人脸图像。:param image_paths: 已知人脸图像的路径列表:return: 已知人脸的编码和名称"""known_face_encodings = []known_face_names = []for image_path in image_paths:# 加载图片image = face_recognition.load_image_file(image_path)# 编码人脸face_encoding = face_recognition.face_encodings(image)[0]# 获取文件名作为名字name = image_path.split('/')[-1].split('.')[0]# 添加到已知人脸列表known_face_encodings.append(face_encoding)known_face_names.append(name)return known_face_encodings, known_face_namesdef real_time_face_recognition(self):"""实现实时人脸识别。"""# 打开摄像头video_capture = cv2.VideoCapture(0)while True:# 读取一帧ret, frame = video_capture.read()# 将帧转换为RGBrgb_frame = frame[:, :, ::-1]# 检测人脸位置face_locations = face_recognition.face_locations(rgb_frame)# 编码人脸face_encodings = face_recognition.face_encodings(rgb_frame, face_locations)# 遍历检测到的人脸for (top, right, bottom, left), face_encoding in zip(face_locations, face_encodings):# 匹配已知人脸matches = face_recognition.compare_faces(self.known_face_encodings, face_encoding)name = "Unknown"# 计算欧氏距离face_distances = face_recognition.face_distance(self.known_face_encodings, face_encoding)best_match_index = np.argmin(face_distances)if matches[best_match_index]:name = self.known_face_names[best_match_index]# 在帧上绘制矩形和标签cv2.rectangle(frame, (left, top), (right, bottom), (0, 0, 255), 2)cv2.rectangle(frame, (left, bottom - 35), (right, bottom), (0, 0, 255), cv2.FILLED)font = cv2.FONT_HERSHEY_DUPLEXcv2.putText(frame, name, (left + 6, bottom - 6), font, 1.0, (255, 255, 255), 1)# 显示结果cv2.imshow('Video', frame)# 按q键退出if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):break# 释放摄像头video_capture.release()cv2.destroyAllWindows()# 示例用法
if __name__ == "__main__":# 已知人脸图像路径image_paths = ['path/to/known_face_1.jpg','path/to/known_face_2.jpg',# 添加更多已知人脸图像路径]# 初始化FaceRecognition类face_recognition = FaceRecognition(image_paths)# 启动实时人脸识别face_recognition.real_time_face_recognition()

2. 详细解释

初始化
class FaceRecognition:def __init__(self, image_paths):"""初始化FaceRecognition类。:param image_paths: 已知人脸图像的路径列表"""self.known_face_encodings, self.known_face_names = self.load_and_encode_faces(image_paths)

在类的初始化方法中,我们传入已知人脸图像的路径列表,并调用 load_and_encode_faces 方法来加载和编码这些图像。

加载和编码已知人脸
def load_and_encode_faces(self, image_paths):"""加载并编码已知人脸图像。:param image_paths: 已知人脸图像的路径列表:return: 已知人脸的编码和名称"""known_face_encodings = []known_face_names = []for image_path in image_paths:# 加载图片image = face_recognition.load_image_file(image_path)# 编码人脸face_encoding = face_recognition.face_encodings(image)[0]# 获取文件名作为名字name = image_path.split('/')[-1].split('.')[0]# 添加到已知人脸列表known_face_encodings.append(face_encoding)known_face_names.append(name)return known_face_encodings, known_face_names

load_and_encode_faces 方法遍历传入的图像路径列表,加载每张图像并对其进行编码。编码后的特征向量和对应的名字被存储在两个列表中,分别返回。

实时人脸识别
def real_time_face_recognition(self):"""实现实时人脸识别。"""# 打开摄像头video_capture = cv2.VideoCapture(0)while True:# 读取一帧ret, frame = video_capture.read()# 将帧转换为RGBrgb_frame = frame[:, :, ::-1]# 检测人脸位置face_locations = face_recognition.face_locations(rgb_frame)# 编码人脸face_encodings = face_recognition.face_encodings(rgb_frame, face_locations)# 遍历检测到的人脸for (top, right, bottom, left), face_encoding in zip(face_locations, face_encodings):# 匹配已知人脸matches = face_recognition.compare_faces(self.known_face_encodings, face_encoding)name = "Unknown"# 计算欧氏距离face_distances = face_recognition.face_distance(self.known_face_encodings, face_encoding)best_match_index = np.argmin(face_distances)if matches[best_match_index]:name = self.known_face_names[best_match_index]# 在帧上绘制矩形和标签cv2.rectangle(frame, (left, top), (right, bottom), (0, 0, 255), 2)cv2.rectangle(frame, (left, bottom - 35), (right, bottom), (0, 0, 255), cv2.FILLED)font = cv2.FONT_HERSHEY_DUPLEXcv2.putText(frame, name, (left + 6, bottom - 6), font, 1.0, (255, 255, 255), 1)# 显示结果cv2.imshow('Video', frame)# 按q键退出if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):break# 释放摄像头video_capture.release()cv2.destroyAllWindows()

real_time_face_recognition 方法打开摄像头并读取视频流。对于每一帧,我们将其转换为RGB格式,检测人脸位置并编码。然后,我们将编码后的人脸与已知人脸进行匹配,并在帧上绘制矩形和标签。按 q 键可以退出程序。

3. 使用类库

创建一个名为 main.py 的文件,内容如下:

from face_recognition_lib import FaceRecognition# 已知人脸图像路径
image_paths = ['path/to/known_face_1.jpg','path/to/known_face_2.jpg',# 添加更多已知人脸图像路径
]# 初始化FaceRecognition类
face_recognition = FaceRecognition(image_paths)# 启动实时人脸识别
face_recognition.real_time_face_recognition()

4. 运行示例

确保你的环境中安装了所需的库:

pip install opencv-python
pip install dlib
pip install face_recognition

然后运行 main.py

python main.py

5. 代码运行接口

为了使类库更加通用和易于集成,我们可以添加一些额外的方法和配置选项。以下是改进后的类库文件 face_recognition_lib.py

import cv2
import face_recognition
import numpy as np
from PIL import Image, ImageDrawclass FaceRecognition:def __init__(self, image_paths, tolerance=0.6, model='hog'):"""初始化FaceRecognition类。:param image_paths: 已知人脸图像的路径列表:param tolerance: 人脸匹配的阈值:param model: 人脸检测模型('hog' 或 'cnn')"""self.tolerance = toleranceself.model = modelself.known_face_encodings, self.known_face_names = self.load_and_encode_faces(image_paths)def load_and_encode_faces(self, image_paths):"""加载并编码已知人脸图像。:param image_paths: 已知人脸图像的路径列表:return: 已知人脸的编码和名称"""known_face_encodings = []known_face_names = []for image_path in image_paths:# 加载图片image = face_recognition.load_image_file(image_path)# 编码人脸face_encoding = face_recognition.face_encodings(image)[0]# 获取文件名作为名字name = image_path.split('/')[-1].split('.')[0]# 添加到已知人脸列表known_face_encodings.append(face_encoding)known_face_names.append(name)return known_face_encodings, known_face_namesdef real_time_face_recognition(self, camera_index=0):"""实现实时人脸识别。:param camera_index: 摄像头索引"""# 打开摄像头video_capture = cv2.VideoCapture(camera_index)while True:# 读取一帧ret, frame = video_capture.read()# 将帧转换为RGBrgb_frame = frame[:, :, ::-1]# 检测人脸位置face_locations = face_recognition.face_locations(rgb_frame, model=self.model)# 编码人脸face_encodings = face_recognition.face_encodings(rgb_frame, face_locations)# 遍历检测到的人脸for (top, right, bottom, left), face_encoding in zip(face_locations, face_encodings):# 匹配已知人脸matches = face_recognition.compare_faces(self.known_face_encodings, face_encoding, tolerance=self.tolerance)name = "Unknown"# 计算欧氏距离face_distances = face_recognition.face_distance(self.known_face_encodings, face_encoding)best_match_index = np.argmin(face_distances)if matches[best_match_index]:name = self.known_face_names[best_match_index]# 在帧上绘制矩形和标签cv2.rectangle(frame, (left, top), (right, bottom), (0, 0, 255), 2)cv2.rectangle(frame, (left, bottom - 35), (right, bottom), (0, 0, 255), cv2.FILLED)font = cv2.FONT_HERSHEY_DUPLEXcv2.putText(frame, name, (left + 6, bottom - 6), font, 1.0, (255, 255, 255), 1)# 显示结果cv2.imshow('Video', frame)# 按q键退出if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):break# 释放摄像头video_capture.release()cv2.destroyAllWindows()# 示例用法
if __name__ == "__main__":# 已知人脸图像路径image_paths = ['path/to/known_face_1.jpg','path/to/known_face_2.jpg',# 添加更多已知人脸图像路径]# 初始化FaceRecognition类face_recognition = FaceRecognition(image_paths, tolerance=0.6, model='hog')# 启动实时人脸识别face_recognition.real_time_face_recognition(camera_index=0)

6. 详细说明

初始化
def __init__(self, image_paths, tolerance=0.6, model='hog'):"""初始化FaceRecognition类。:param image_paths: 已知人脸图像的路径列表:param tolerance: 人脸匹配的阈值:param model: 人脸检测模型('hog' 或 'cnn')"""self.tolerance = toleranceself.model = modelself.known_face_encodings, self.known_face_names = self.load_and_encode_faces(image_paths)

我们在初始化方法中增加了 tolerancemodel 参数,以便在实例化类时可以调整人脸匹配的阈值和检测模型。

实时人脸识别
def real_time_face_recognition(self, camera_index=0):"""实现实时人脸识别。:param camera_index: 摄像头索引"""# 打开摄像头video_capture = cv2.VideoCapture(camera_index)while True:# 读取一帧ret, frame = video_capture.read()# 将帧转换为RGBrgb_frame = frame[:, :, ::-1]# 检测人脸位置face_locations = face_recognition.face_locations(rgb_frame, model=self.model)# 编码人脸face_encodings = face_recognition.face_encodings(rgb_frame, face_locations)# 遍历检测到的人脸for (top, right, bottom, left), face_encoding in zip(face_locations, face_encodings):# 匹配已知人脸matches = face_recognition.compare_faces(self.known_face_encodings, face_encoding, tolerance=self.tolerance)name = "Unknown"# 计算欧氏距离face_distances = face_recognition.face_distance(self.known_face_encodings, face_encoding)best_match_index = np.argmin(face_distances)if matches[best_match_index]:name = self.known_face_names[best_match_index]# 在帧上绘制矩形和标签cv2.rectangle(frame, (left, top), (right, bottom), (0, 0, 255), 2)cv2.rectangle(frame, (left, bottom - 35), (right, bottom), (0, 0, 255), cv2.FILLED)font = cv2.FONT_HERSHEY_DUPLEXcv2.putText(frame, name, (left + 6, bottom - 6), font, 1.0, (255, 255, 255), 1)# 显示结果cv2.imshow('Video', frame)# 按q键退出if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):break# 释放摄像头video_capture.release()cv2.destroyAllWindows()

我们在 real_time_face_recognition 方法中增加了 camera_index 参数,以便可以选择不同的摄像头。同时,我们使用了 tolerancemodel 参数来调整人脸匹配的阈值和检测模型。

7. 总结

通过上述步骤,我们成功实现了基于Python的人脸识别算法,并将其封装为一个类库。使用OpenCV和dlib库,我们可以轻松地加载和编码已知人脸,并在实时视频流中检测和识别人脸。希望这篇文章对你有所帮助!

相关文章:

Python实现人脸识别算法并封装为类库

引言 人脸识别技术在现代社会中应用广泛,从安全监控到智能门锁,再到社交媒体中的照片标记功能,都离不开这项技术。本文将详细介绍如何使用Python实现基本的人脸识别算法,并将其封装为一个类库,以便在多个项目中复用。…...

uniapp小程序分享使用canvas自定义绘制 vue3

使用混入结合canvas做小程序的分享 在混入里面定义一个全局共享的分享样式,在遇到特殊页面需要单独处理 utils/share.js import { ref } from vue; export default {onShow() {// 创建时设置统一页面的默认值uni.$mpShare {title: 分享的标题,path: /pages/home/…...

SpringCloud核心组件(四)

文章目录 NacosNacos 配置中心1.起源2.基本概念ProfileData IDGroup 3.基础配置a. bootstrap.ymlb. application.ymlc. nacos 中的配置 DataIDd.测试读取配置中心配置内容 4.配置隔离a.命名空间b.DataIDc.bootstrap.ymld.service 隔离 5.配置拆分a.配置拆分策略b.DataID 配置c.…...

如何把本地docker 镜像下载用到centos系统中呢?

如果需要将镜像下载到本地或在 CentOS 系统上使用该镜像,你可以按照以下步骤操作: 1. 拉取镜像 如果想将镜像从 Docker Hub 或其他镜像仓库下载到本地,可以使用 docker pull 命令。 如果使用的是本地构建的镜像(如 isc:v1.0.0&…...

Godot的开发框架应当是什么样子的?

目录 前言 全局协程还是实例协程? 存档! 全局管理类? UI框架? Godot中的异步(多线程)加载 Godot中的ScriptableObject 游戏流程思考 结语 前言 这是一篇杂谈,主要内容是对我…...

GitHub新手入门 - 从创建仓库到协作管理

GitHub新手入门 - 从创建仓库到协作管理 GitHub 是开发者的社交平台,同时也是代码托管的强大工具。无论是个人项目、开源协作,还是团队开发,GitHub 都能让你轻松管理代码、版本控制和团队协作。今天,我们将从基础开始&#xff0c…...

作业25 深度搜索3

作业&#xff1a; #include <iostream> using namespace std; bool b[100][100]{0}; char map[100][100]{0}; int dx[4]{0,1,0,-1}; int dy[4]{1,0,-1,0}; int n,m; int sx,sy,ex,ey; int mink2147483647; void dfs(int,int,int); int main(){cin>>n>>m;for(…...

ubuntu20.04 colmap 安装2024.11最新

很多教程都很落后了&#xff0c;需要下载压缩包解压编译的很麻烦 现在就只需要apt install就可以了 apt更新 sudo apt update && sudo apt-get upgrade安装依赖 #安装依赖 sudo apt-get install git cmake ninja-build build-essential libboost-program-options-de…...

WebRTC视频 03 - 视频采集类 VideoCaptureDS 上篇

WebRTC视频 01 - 视频采集整体架构 WebRTC视频 02 - 视频采集类 VideoCaptureModule [WebRTC视频 03 - 视频采集类 VideoCaptureDS 上篇]&#xff08;本文&#xff09; WebRTC视频 04 - 视频采集类 VideoCaptureDS 中篇 WebRTC视频 05 - 视频采集类 VideoCaptureDS 下篇 一、前…...

python os.path.basename(获取路径中的文件名部分) 详解

os.path.basename 是 Python 的 os 模块中的一个函数&#xff0c;用于获取路径中的文件名部分。它会去掉路径中的目录部分&#xff0c;只返回最后的文件名或目录名。 以下是 os.path.basename 的详细解释和使用示例&#xff1a; 语法 os.path.basename(path) 参数 path&…...

《FreeRTOS任务基础知识以及任务创建相关函数》

目录 1.FreeRTOS多任务系统与传统单片机单任务系统的区别 2.FreeRTOS中的任务&#xff08;Task&#xff09;介绍 2.1 任务特性 2.2 FreeRTOS中的任务状态 2.3 FreeRTOS中的任务优先级 2.4 在任务函数中退出 2.5 任务控制块和任务堆栈 2.5.1 任务控制块 2.5.2 任务堆栈…...

036集——查询CAD图元属性字段信息:窗体显示(CAD—C#二次开发入门)

提取CAD图元所有属性字段&#xff0c;通过窗体显示&#xff0c;效果如下&#xff1a;&#xff08;curve改为entity&#xff09; 代码如下&#xff1a; public void 属性查询() {List<Curve> ents Z.db.SelectEntities<Curve>();if (ents is null ||ents.Cou…...

Swift从0开始学习 函数和闭包 day2

一、函数 1.1函数定义 使用 func 来声明一个函数&#xff0c;使用名字和参数来调用函数。使用 -> 来指定函数返回值的类型。 示例&#xff1a;拼接字符串 //有参数和返回值的函数 func append1(name : String, description : String) -> String {return "\(name)…...

内网、公网(外网)划分

内网、公网&#xff08;外网&#xff09;划分 声明&#xff01; 学习视频来自B站up主 泷羽sec 有兴趣的师傅可以关注一下&#xff0c;如涉及侵权马上删除文章 笔记只是方便各位师傅的学习和探讨&#xff0c;文章所提到的网站以及内容&#xff0c;只做学习交流&#xff0c;其…...

【linux】centos7 换阿里云源

相关文章 【linux】CentOS 的软件源&#xff08;Repository&#xff09;学习-CSDN博客 查看yum配置文件 yum的配置文件通常位于/etc/yum.repos.d/目录下。你可以使用以下命令查看这些文件&#xff1a; ls /etc/yum.repos.d/ # 或者 ll /etc/yum.repos.d/备份当前的yum配置文…...

用OMS进行 OceanBase 租户间数据迁移的测评

基本概念 OceanBase迁移服务&#xff08;&#xff0c;简称OMS&#xff09;&#xff0c;可以让用户在同构或异构 RDBMS 与OceanBase 数据库之间进行数据交互&#xff0c;支持数据的在线迁移&#xff0c;以及实时增量同步的复制功能。 OMS 提供了可视化的集中管控平台&#xff…...

【因果分析方法】MATLAB计算Liang-Kleeman信息流

【因果分析方法】MATLAB计算Liang-Kleeman信息流 1 Liang-Kleeman信息流2 MATLAB代码2.1 函数代码2.2 案例参考Liang-Kleeman 信息流(Liang-Kleeman Information Flow)是由 Liang 和 Kleeman 提出的基于信息论的因果分析方法。该方法用于量化变量之间的因果关系,通过计算信息…...

【Java基础知识系列】之Java类的初始化顺序

前言 类的初始化顺序 简单场景 代码示例 public class Person {private String name initName();private String initName() {System.out.println("【父类】初始化实例变量name");return "【父类】史蒂夫";}private int age;private static int staticVa…...

Swift 宏(Macro)入门趣谈(二)

概述 苹果在去年 WWDC 23 中就为 Swift 语言新增了“其利断金”的重要小伙伴 Swift 宏&#xff08;Swift Macro&#xff09;。为此&#xff0c;苹果特地用 2 段视频&#xff08;入门和进阶&#xff09;颇为隆重的介绍了它。 那么到底 Swift 宏是什么&#xff1f;有什么用&…...

vue elementui el-dropdown-item设置@click无效的解决方案

如图&#xff0c;直接在el-dropdown-item上面设置click&#xff0c;相应的method并没有被触发&#xff0c;查找资料发现需要在它的上级 el-dropdown 处使用 command 方法触发。 【template】 <el-dropdown placement"bottom-end" command"handleCommand&quo…...

如何用re从第1排第2个位置中找到两个数字返回(0,1)

以下是使用 Python 的re模块从第1班第2个位置这样的字符串中提取出数字并返回类似(0, 1)这种形式的示例代码&#xff0c;假设数字都是一位数的情况&#xff08;如果是多位数可以按照后续介绍稍作调整&#xff09;&#xff1a; import redef extract_numbers(text):numbers re.…...

vue中的keep-alive是什么,有哪些使用场景,使用了什么原理,缓存后如何更新数据

<keep-alive> 是 Vue.js 提供的一个内置组件&#xff0c;用于缓存动态组件&#xff0c;避免频繁的销毁和重建。这在某些场景下可以显著提升性能&#xff0c;特别是在组件频繁切换的情况下。以下是对 keep-alive 的详细讲解&#xff0c;包括它的定义、使用场景、原理分析、…...

LeetCode105.从前序与中序遍历构造二叉树

题目要求 给定两个整数数组 preorder 和 inorder &#xff0c;其中 preorder 是二叉树的先序遍历&#xff0c; inorder 是同一棵树的中序遍历&#xff0c;请构造二叉树并返回其根节点。 提示: 1 < preorder.length < 3000inorder.length preorder.length-3000 < pr…...

LeetCode654.最大二叉树

LeetCode刷题记录 文章目录 &#x1f4dc;题目描述&#x1f4a1;解题思路⌨C代码 &#x1f4dc;题目描述 给定一个不重复的整数数组 nums 。 最大二叉树 可以用下面的算法从 nums 递归地构建: 创建一个根节点&#xff0c;其值为 nums 中的最大值。 递归地在最大值 左边 的 子…...

C# 字段和属性

在 C# 中&#xff0c;字段和属性是定义类和结构体数据的两种方式。 字段用于直接存储数据&#xff0c;而属性提供了对字段的封装和访问控制。 1. 字段&#xff08;Fields&#xff09; 定义 字段是类或结构体中用于存储数据的变量。字段可以是任何数据类型&#xff0c;包括基…...

【leetcode】N皇后 回溯法c++

目录 51.N皇后 52.N皇后II 51.N皇后 51. N 皇后 - 力扣&#xff08;LeetCode&#xff09; 按照国际象棋的规则&#xff0c;皇后可以攻击与之处在同一行或同一列或同一斜线上的棋子。 n 皇后问题 研究的是如何将 n 个皇后放置在 nn 的棋盘上&#xff0c;并且使皇后彼此之间…...

Ubuntu 系统端口查询与管理详细分析

目录 前言1. 查询端口占用情况2. 释放占用的端口3. 修改应用程序的端口 前言 Window的端口被占用&#xff0c;类似的知识点&#xff1a;重装mysql时3306端口被占用解决方法 事情起因是宝塔的CPU负载过大&#xff0c;重启服务进程之后还是爆&#xff0c;后续发现是端口被占用&…...

Unity中使用StartCoroutine协程和Lerp方法,使GameObject缓慢移动

移动方法&#xff08;传入需要移动的instance和目标位置&#xff09; public Transform targetPosition; //目标位置 Vector3 target targetPosition.position;private IEnumerator MoveTowardsTarget(GameObject instance, Vector3 target){// 缓慢移动到目标的方法Vector3 …...

C++根据特定字符截取字符串

前言 在 C 中&#xff0c;如果根据特定字符进行字符串的截取&#xff0c;可以使用 std::string 类的成员函数 find() 来查找字符的位置&#xff0c;然后使用 substr() 来截取字符串。以下是一个示例&#xff0c;展示了如何根据指定字符截取字符串。 示例 #include <iostr…...

【How AI Works】读书笔记3 出发吧! AI纵览 第二部分

目录 1.说明 2.第二部分(P9~P10) 机器学习算法总结(监督学习) 3.单词 4.专业术语 1.说明 书全名:How AI Works From Sorcery to Science 作者 Ronald T.Kneusel 2.第二部分(P9~P10) 总结机器学习算法 作者把机器学习的过程比喻成输入-->黑盒-->输出 这里的标签可…...