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金子邦彦研究室

顔のランドマーク（68 ランドマーク）の取得（Python，Dlib を使用）

Python のインストール，pip と setuptools の更新，Python 開発環境（JupyterLab, spyder, nteract）のインストール

Windows の場合

1. Python のインストール

   Python の URL: http://www.python.org/

   インストール手順の詳細は： 別ページで説明している．

2. pip と setuptools の更新，Python 開発環境（JupyterLab, spyder, nteract）のインストール（Windows 上）

   コマンドプロンプトを管理者として実行し，次のコマンドを実行．

   Windows での pip の実行では，コマンドプロンプトを管理者として実行することにする。

   

   python -m pip install -U pip setuptools
   python -m pip install -U jupyterlab jupyter jupyter-console jupytext nteract_on_jupyter spyder
   

Ubuntu の場合

システム Python を使用（インストール操作は不要）

1. pip と setuptools の更新，Python 開発環境（JupyterLab, spyder, nteract）のインストール（Ubuntu 上）

   端末で，次のコマンドを実行．

   sudo apt -y install python3-dev python3-pip python3-setuptools python3-venv
   sudo pip3 uninstall ptyprocess sniffio terminado tornado jupyterlab jupyter jupyter-console jupytext nteract_on_jupyter spyder
   sudo apt -y install jupyter jupyter-qtconsole spyder3
   sudo apt -y install python3-ptyprocess python3-sniffio python3-terminado python3-tornado 
   sudo pip3 install -U jupyterlab nteract_on_jupyter
   

Dlib のインストール

• Windows でのインストール手順は、 別ページで説明している．
• Ubuntu でのインストール手順は、 別ページで説明している．

Dlib は C:\pytools\dlib にインストールされているとする

Git のインストール

• Windows での Git のインストールは，別ページで説明している．
• Ubuntu で git をインストールするには， 端末で，次のコマンドを実行

  sudo apt -y install git
  

imutils のインストール

※ ここには，Windows でのインストール手順を示す．Ubuntuでも同様の手順になる．

1. Windows で，コマンドプロンプトを管理者として実行する．
   
2. imutils のインストール

   mkdir c:\pytools
   cd c:\pytools
   rmdir /s /q imutils
   

   

   cd c:\pytools
   git clone https://github.com/jrosebr1/imutils
   cd imutils
   python setup.py build
   python setup.py install 
   

   
   （以下省略）
3. imutils のバージョン確認

   Windows のコマンドプロンプトで、次のコマンドを実行

   python -c "import imutils; print( imutils.__version__ )"
   

   

このページで説明のために使用するビデオ

顔が写ったビデオファイル

ここで使用する mp4 形式ビデオファイル: sample2.mp4 (30秒)

顔が写ったビデオファイル

ここで使用する顔写真: 126.png, 127.png

作業手順

1. C:\face-image のような作業用のディレクトリ（フォルダ）を作る
   
2. このディレクトリに，sample2.mp4, 126.png, 127.png を、C:\face-image の下にダウンロード

学習済みのモデルデータのダウンロードと展開（解凍）

1. 学習済みモデルデータ　shape_predictor_68_face_landmarks.datのダウンロード

   http://dlib.net/files/ を開き、 shape_predictor_68_face_landmarks.dat.bz2をダウンロード

   
2. ダウンロードしたファイルを展開（解凍）する．

   ※ Windows での展開（解凍）のためのソフトには，「7-Zip」などがある．

3. 展開（解凍）してできたファイルを確認する．
   
4. 学習済みデータ　shape_predictor_68_face_landmarks.dat のファイルを C:\pytools\dlib\python_examples に置く

   ※ C:\pytools\dlib が無いときは作る

   

68 ランドマークを調べてみる

Python プログラムを動かす．

1. 顔画像ファイル 126.png を読み込んで、濃淡画像に変換してみる

   import numpy as np
   import dlib
   import cv2
   import imutils
   from imutils import face_utils
   img = cv2.imread("C:/face-image/126.png")
   mono = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
   cv2.imshow("", mono)
   cv2.waitKey(0)
   cv2.destroyAllWindows()
   

   ※ 「import dlib」でエラーメッセージが出るときの対処

   Dlib のインストールを行うこと．（このWebページにある「前準備」も行うこと）

   
   

   画像が表示されるので確認． このあと，ウインドウの右上の「x」をクリックしない．画面の中をクリックしてから，何かのキーを押して閉じる

2. 顔検出

   引き続き，次のプログラムを実行

   detector = dlib.get_frontal_face_detector()
   rects = detector(mono, 1)
   print(rects)
   

   

   結果が数値で表示される

3. 68 ランドマークの結果を表示

   ※ 「C:/pytools/dlib/python_examples」のところには、さきほどファイルを置いた作業用ディレクトリを設定すること

   from imutils import face_utils
   
   def box_label(bgr, x1, y1, x2, y2, label): 
       cv2.rectangle(bgr, (x1, y1), (x2, y2), (255, 0, 0), 1, 1)
       cv2.rectangle(bgr, (int(x1), int(y1-25)), (x2, y1), (255,255,255), -1)
       cv2.putText(bgr, label, (x1, int(y1-5)), cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX, 0.7, (0,0,0), 1)
   
   disp = img.copy()
   predictor = dlib.shape_predictor('C:/pytools/dlib/python_examples/shape_predictor_68_face_landmarks.dat')
   for (i, rect) in enumerate(rects):
       shape = predictor(mono, rect)
       shape = face_utils.shape_to_np(shape)
       (x, y, w, h) = face_utils.rect_to_bb(rect)
       box_label(disp, x, y, x + w, y + h, str(i))
       j = 0    
       for (x, y) in shape:
           j = j + 1
           cv2.putText(disp, str(j), (x, y - 6), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, (0, 255, 0), 1)
           cv2.circle(disp, (x, y), 2, (0, 255, 0), -1)
   
   cv2.imshow("", disp)
   cv2.waitKey(0)
   cv2.destroyAllWindows()
   

   

   画像が表示されるので確認． このあと，ウインドウの右上の「x」をクリックしない．画面の中をクリックしてから，何かのキーを押して閉じる

4. 右目と左目の情報のみを表示

   「if ( j > 36 and j < 49): 」を追加

   from imutils import face_utils
   
   def box_label(bgr, x1, y1, x2, y2, label): 
       cv2.rectangle(bgr, (x1, y1), (x2, y2), (255, 0, 0), 1, 1)
       cv2.rectangle(bgr, (int(x1), int(y1-25)), (x2, y1), (255,255,255), -1)
       cv2.putText(bgr, label, (x1, int(y1-5)), cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX, 0.7, (0,0,0), 1)
   
   disp = img.copy()
   predictor = dlib.shape_predictor('C:/pytools/dlib/python_examples/shape_predictor_68_face_landmarks.dat')
   for (i, rect) in enumerate(rects):
       shape = predictor(mono, rect)
       shape = face_utils.shape_to_np(shape)
       (x, y, w, h) = face_utils.rect_to_bb(rect)
       box_label(disp, x, y, x + w, y + h, str(i))
       j = 0    
       for (x, y) in shape:
           j = j + 1
           if ( j > 36 and j < 49):
               cv2.putText(disp, str(j), (x, y - 6), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, (0, 255, 0), 1)
               cv2.circle(disp, (x, y), 2, (0, 255, 0), -1)
   
   cv2.imshow("", disp)
   cv2.waitKey(0)
   cv2.destroyAllWindows()
   

   

   画像が表示されるので確認． このあと，ウインドウの右上の「x」をクリックしない．画面の中をクリックしてから，何かのキーを押して閉じる

ビデオで行ってみる

import numpy as np
import dlib
import cv2
import imutils
from imutils import face_utils

def box_label(bgr, x1, y1, x2, y2, label): 
    cv2.rectangle(bgr, (x1, y1), (x2, y2), (255, 0, 0), 1, 1)
    cv2.rectangle(bgr, (int(x1), int(y1-25)), (x2, y1), (255,255,255), -1)
    cv2.putText(bgr, label, (x1, int(y1-5)), cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX, 0.7, (0,0,0), 1)

detector = dlib.get_frontal_face_detector()
predictor = dlib.shape_predictor('C:/pytools/dlib/python_examples/shape_predictor_68_face_landmarks.dat')


v = cv2.VideoCapture("C:/face-image/sample2.mp4")
while(v.isOpened()):
    r, disp = v.read()
    if ( r == False ):
        break
    mono = cv2.cvtColor(disp, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    rects = detector(mono, 1)
    for (i, rect) in enumerate(rects):
        shape = predictor(mono, rect)
        shape = face_utils.shape_to_np(shape)
        (x, y, w, h) = face_utils.rect_to_bb(rect)
        box_label(disp, x, y, x + w, y + h, str(i))
        j = 0    
        for (x, y) in shape:
            j = j + 1
            if ( j > 36 and j < 49):
                cv2.putText(disp, str(j), (x, y - 6), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, (0, 255, 0), 1)
                cv2.circle(disp, (x, y), 2, (0, 255, 0), -1)
    cv2.imshow("", disp)
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break

v.release()
cv2.destroyAllWindows()

※ 止めたいとき，右上の「x」をクリックしない．画面の中をクリックしてから，「q」のキーを押して閉じる

ビデオカメラで行ってみる

今度は、USB接続できるビデオカメラを準備し，パソコンに接続しておく．

「v = cv2.VideoCapture(0)」のように設定している．他は前のプログラムと同じ

import numpy as np
import dlib
import cv2
import imutils
from imutils import face_utils

def box_label(bgr, x1, y1, x2, y2, label): 
    cv2.rectangle(bgr, (x1, y1), (x2, y2), (255, 0, 0), 1, 1)
    cv2.rectangle(bgr, (int(x1), int(y1-25)), (x2, y1), (255,255,255), -1)
    cv2.putText(bgr, label, (x1, int(y1-5)), cv2.FONT_HERSHEY_COMPLEX, 0.7, (0,0,0), 1)

detector = dlib.get_frontal_face_detector()
predictor = dlib.shape_predictor('C:/pytools/dlib/python_examples/shape_predictor_68_face_landmarks.dat')


v = cv2.VideoCapture(0)
while(v.isOpened()):
    r, disp = v.read()
    if ( r == False ):
        break
    mono = cv2.cvtColor(disp, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    rects = detector(mono, 1)
    for (i, rect) in enumerate(rects):
        shape = predictor(mono, rect)
        shape = face_utils.shape_to_np(shape)
        (x, y, w, h) = face_utils.rect_to_bb(rect)
        box_label(disp, x, y, x + w, y + h, str(i))
        j = 0    
        for (x, y) in shape:
            j = j + 1
            if ( j > 36 and j < 49):
                cv2.putText(disp, str(j), (x, y - 6), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, (0, 255, 0), 1)
                cv2.circle(disp, (x, y), 2, (0, 255, 0), -1)
    cv2.imshow("", disp)
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break

v.release()
cv2.destroyAllWindows()

※ 止めたいとき，右上の「x」をクリックしない．画面の中をクリックしてから，「q」のキーを押して閉じる