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金子邦彦研究室

顔識別，顔検出，顔のランドマーク（Python，Dlib, ageitgey/face_recognition を使用）

前準備

Python のインストール，pip と setuptools の更新，Python 開発環境

• Windows での Python のインストール，pip と setuptools の更新: 別ページで説明している．（あとのトラブルが起きにくいような手順を定めている）
• Ubuntu の場合:

  システム Python を使うことができる（その場合，Python のインストールは行わない）

  システム Python を用いるときは，pip, setuptools の更新は次のコマンドで行う．

  sudo apt -y update
  sudo apt -y install python3-pip python3-setuptools
  

  Ubuntu で，システム Python 以外の Python をインストールしたい場合は pyenv が便利である: 別ページで説明している．

Python の URL: http://www.python.org/

Python 用 numpy, pillow, opencv-python のインストール

Windows の場合

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．

python -m pip install -U pip setuptools
python -m pip install -U numpy pillow opencv-python keras 

Ubuntu の場合

端末で，次のコマンドを実行．

sudo apt -y update
sudo apt -y install python3-numpy python3-pil python3-opencv python3-keras 

ageitgey/face_recognition のインストール

まだインストールしていない場合には、次の手順でインストールする Windows での手順を示す．Ubuntu の場合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. face_recognition のインストール準備

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

3. face_recognition のインストール

   このとき，Dlib もインストールされる．

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

ageitgey/face_recognition で顔識別を行ってみる

ファイルとディレクトリの準備

1. Windows のコマンドプロンプトを開く
2. 2つのディレクトリ known_people, unknown_pictures を作る

   コマンドプロンプトで次のコマンドを実行

   mkdir c:\pytools\face_recognition\known_people
   mkdir c:\pytools\face_recognition\unknown_pictures
   
3. 顔画像の準備

   c:\pytools\face_recognition\examples にある顔画像のファイル 「biden.jpg」と「obama.jpg」を，先ほど作成した ディレクトリ known_people の下にコピー

   copy c:\pytools\face_recognition\examples\biden.jpg c:\pytools\face_recognition\known_people
   copy c:\pytools\face_recognition\examples\obama.jpg c:\pytools\face_recognition\known_people
   
4. Windows で、ディレクトリ known_people の下に 2つの画像ファイルがあることを確認

5. c:\pytools\face_recognition\examples にある顔画像のファイル 「two_people.jpg」を，先ほど作成した ディレクトリ unknown_pictures の下にコピー

   copy c:\pytools\face_recognition\examples\two_people.jpg c:\pytools\face_recognition\unknown_pictures
   
6. Windows で、ディレクトリ unknown_pictures の下に画像ファイルがあることを確認

顔識別、顔検出のコマンド

顔識別を行ってみる

unknown_pictures の下にある画像ファイルを、 known_people 下の画像ファイルを照合して顔識別を行うコマンド

cd c:\pytools\face_recognition
face_recognition --show-distance true known_people unknown_pictures

顔検出を行ってみる

cd c:\pytools\face_recognition
face_detection --model cnn unknown_pictures

表示される4つの数字は、顔領域の座標値

顔識別、顔検出の Python プログラム

1. Windows で，コマンドプロンプトを管理者として実行する．
2. 顔検出の Python プログラム

   Python プログラムを動かす．

   「C:/pytools/face_recognition/unknown_pictures」のところは、実際に作成したディレクトリに書き換えて実行すること．ディレクトリの切れ目に「\」でなく「/」を使うのは Python の流儀．

   import face_recognition
   image = face_recognition.load_image_file("C:/pytools/face_recognition/unknown_pictures/two_people.jpg")
   face_locations = face_recognition.face_locations(image, model="cnn")
   print(face_locations)
   
3. 画像表示（顔の部分の切り出し表示）

   プログラムは、https://github.com/ageitgey/face_recognition/blob/master/examples/find_faces_in_picture.py　 のものを一部変更したものを掲載している

   「C:/pytools/face_recognition/unknown_pictures」のところは、実際に作成したディレクトリに書き換えて実行すること．ディレクトリの切れ目に「\」でなく「/」を使うのは Python の流儀．

   import face_recognition
   import PIL
   import cv2
   F = "C:/pytools/face_recognition/unknown_pictures/two_people.jpg"
   image = face_recognition.load_image_file(F)
   face_locations = face_recognition.face_locations(image, model="cnn")
   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)
   bgr = cv2.imread(F)
   for face_location in face_locations:
       top, right, bottom, left = face_location
       box_label(bgr, left, top, right, bottom, 'face')
   cv2.imshow('', bgr)
   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. 顔のランドマークの Python プログラム

   chin, left_eyebrow, right_eyebrow, nose_bridge, left_eye, right_eye の情報が表示される

   「face_landmarks_list = face_recognition.face_landmarks(image)」の行を， 次のように書き換えると改善するかどうかは未確認（いずれ確認したい）

   import face_recognition
   image = face_recognition.load_image_file("C:/pytools/face_recognition/unknown_pictures/two_people.jpg")
   face_locations = face_recognition.face_locations(image, model="cnn")
   face_landmarks_list = face_recognition.face_landmarks(image, face_locations=face_locations)
   for i in face_landmarks_list:
       print(i)
   
5. 顔のランドマークについてについて画像表示

   プログラムは、https://github.com/ageitgey/face_recognition/blob/master/examples/find_faces_in_picture.py　 のものを一部変更したものを掲載している

   「C:/pytools/face_recognition/unknown_pictures」のところは、実際に作成したディレクトリに書き換えて実行すること．ディレクトリの切れ目に「\」でなく「/」を使うのは Python の流儀．

   import face_recognition
   import PIL
   import cv2
   F = "C:/pytools/face_recognition/unknown_pictures/two_people.jpg"
   image = face_recognition.load_image_file(F)
   face_locations = face_recognition.face_locations(image, model="cnn")
   face_landmarks_list = face_recognition.face_landmarks(image, face_locations=face_locations)
   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)
   bgr = cv2.imread(F)
   for i in face_landmarks_list:
       for j in i.keys():
           for k in (i[j]):
               cv2.circle(bgr, (k[0], k[1]), 2, (255, 0, 0), -1)
   cv2.imshow('', bgr)
   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

   
   
6. 顔のランドマークの Python プログラムで、左目(lefteye)と左の眉(left_eyrbrow)を表示

   import face_recognition
   image = face_recognition.load_image_file("C:/pytools/face_recognition/unknown_pictures/two_people.jpg")
   face_locations = face_recognition.face_locations(image, model="cnn")
   face_landmarks_list = face_recognition.face_landmarks(image, face_locations=face_locations)
   for i in face_landmarks_list:
       print(i['left_eye'])
       print(i['left_eyebrow'])
   
7. 左目(lefteye)と左の眉(left_eyrbrow)のランドマークについて画像表示

   プログラムは、https://github.com/ageitgey/face_recognition/blob/master/examples/find_faces_in_picture.py　 のものを一部変更したものを掲載している

   「C:/pytools/face_recognition/unknown_pictures」のところは、実際に作成したディレクトリに書き換えて実行すること．ディレクトリの切れ目に「\」でなく「/」を使うのは Python の流儀．

   import face_recognition
   import PIL
   import cv2
   F = "C:/pytools/face_recognition/unknown_pictures/two_people.jpg"
   image = face_recognition.load_image_file(F)
   face_locations = face_recognition.face_locations(image, model="cnn")
   face_landmarks_list = face_recognition.face_landmarks(image, face_locations=face_locations)
   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)
   bgr = cv2.imread(F)
   for i in face_landmarks_list:
       for j in i['left_eye']:
           cv2.circle(bgr, (j[0], j[1]), 2, (0, 255, 0), -1)
       for j in i['left_eyebrow']:
           cv2.circle(bgr, (j[0], j[1]), 2, (0, 0, 255), -1)
   cv2.imshow('', bgr)
   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

   
   
8. ２つの顔画像が同一人物かを識別する Python プログラム

   ２つの顔画像を比べる

   import face_recognition
   picture_of_obama = face_recognition.load_image_file("C:/pytools/face_recognition/known_people/obama.jpg")
   obama_face_encoding = face_recognition.face_encodings(picture_of_obama)[0]
   biden_picture = face_recognition.load_image_file("C:/pytools/face_recognition/known_people/biden.jpg")
   biden_face_encoding = face_recognition.face_encodings(biden_picture)[0]
   results = face_recognition.compare_faces([obama_face_encoding], biden_face_encoding)
   print(results)
   
9. ２つの顔画像が同一人物かを識別する Python プログラム

   https://github.com/ageitgey/face_recognition に掲載の写真から切り取った、次の写真を使ってみる

   上の画像ファイルを、C:/pytools/face_recognition/unknown_pictures の下に，104.png という名前で保存しておく

   今度は True と表示される

   import face_recognition
   picture_of_obama = face_recognition.load_image_file("C:/pytools/face_recognition/known_people/obama.jpg")
   obama_face_encoding = face_recognition.face_encodings(picture_of_obama)[0]
   another_picture = face_recognition.load_image_file("C:/pytools/face_recognition/unknown_pictures/104.png")
   another_face_encoding = face_recognition.face_encodings(another_picture)[0]
   results = face_recognition.compare_faces([obama_face_encoding], another_face_encoding)
   print(results)
   
10. 以上の実験後は，画像ファイルを置いたディレクトリを消去しておく

    rmdir /s /q known_people
    rmdir /s /q unknown_pictures