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C#人脸识别入门篇—静态照片人脸检测(上)

现在人脸识别技术门槛其实不是很高,下载个免费的人脸识别SDK,本人是用的虹软的SDK,开始发现是C++版本的,因为C#可以使用P/Invoke的方式来操作C++的DLL的,而且相当方便。项目目标我们希望先实现从一张照片中检测人脸是否存在,称之为静态人脸检测。打开一张照片,告诉我们这张照片中是否有人脸,如果有,就需要识别并显示出来,如果没有,就提示照片中没有人脸。
工具/原料
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ArcFace人脸识别SDK

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C# 4.0版本

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Visual Studio 2013

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Winform项目

方法/步骤
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建立项目我们打开Visual Studio,选择C#语言,建立Winfrom项目,项目名称为FaceDetectDemo,路径随便选。立项后,项目结构如图所示: 图片中的AFD和dll文件夹我们后面就会用到,刚建项目时是没有这两个文件夹的。

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建立视图通过设计器和工具箱,我们可以建立我们的视图界面,包括一个按钮两个PictureBox. 大的那个我们用来显示完整的图片,小的用来显示识别到的人脸信息。 我们把大PicturesBox的那个命名为pictureBox1,小的命名为pictureBox2,然后设置两个的SizeMode均为Zoom, 以方便我们自动显示照片。

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下载需要的SDK这里我们需要虹软提供的SDK中的DLL,找到WIndows版本,填写基本的资料后就可以下载了。 下载的时候有一个版本选择,1:1,1:N之类的,我们选择默认的就可以了,1:N和1:1在人脸识别上是有差别的,但在人脸检测功能上基本上没有差异。 在下载完成的页面上,会显示你申请的APPID和SDK KEY的信息,如下所示(请确保牢记这些Key,因为接下来的程序中你将需要这些Key)

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我们打开下载的文件,是一个zip格式的压缩包,解压后发现里面还有三个包,我们解压其中名为Face_Detection的包。可以看到下面的目录结构(lib中的dll是要拷贝到你的运行目录中的,doc中的PDF相当重要,是SDK的入门指南。samplecode和inc是供C++调用时候用到的参考源码和头文件。这些都是比较重要的。)

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现在,让我们把dll拖入到我们的应用程序的bin目录.在编辑选项时选择始终复制这个文件到输出目录. 另外我们的SDK是32位系统的,所以我们还需要设置编译选项为x86.

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一步一步,根据人脸识别的SDK代码示例来完善项目现在我们回到上一章节的四个文件夹,我们打开doc文件夹。这里面的pdf文件是我们接下来课程的基础。通读一遍,发现4个函数,3个结构体,然后2个枚举,两个变量类型,还有一段示例代码。我们来一步步定义它们.自定义数据类型C/C++ 可以定义自己的类型,打开SDK文档可以发现,这里面几乎没有我们熟悉的int,long,char*这些类型,取而代之是的Mint以及一些其它AFD开头的类型,SDK文档开篇引入了两个基础类型。typedef MInt32 AFD_FSDK_OrientPriority; typedef MInt32 AFD_FSDK_OrientCode;所有基本类型在平台库中有定义。   定义规则是在ANSIC 中的基本类型前加上字母“M”同时将类型的第一个字母改成大写。例如“long” 被定义成“MLong”具体到上面的代码,它的意思是在项目中遇到AFD_FSDK_OrientPriority就认为是Mint32,对应C#就是int,全部的定义在inc文件夹afdcommdef.h头文件中

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定义结构体由于C并不是面向对象的语言,结构体作为可以自定义的类型,在一定程度的代替了我们C#中的类和对象,我们来一步步定义这些结构体。AFD_FSDK_FACERES这个结构体是用来存储脸部信息的,我们可以从文档中得到它的定义如下:typedef struct{ MRECT * rcFace; MLong nFace; AFD_FSDK_OrientCode * lfaceOrient; } AFD_FSDK_FACERES, * LPAFD_FSDK_FACERES;根据我们上一节中的内容,可以知道这个MLong类似于long,rcFace和lfaceOrient则是两个指针。那么在C#中如何使用指针呢,直接用unsafe code肯定是可以的,不过这里我们使用IntPtr.我们根据刚才所说的定义规则,换算成C#语言的定义如下:public struct AFD_FSDK_FACERES {public int nFace;public IntPtr rcFace;public IntPtr lfaceOrient; }注意:nface虽然C++中是long,但对应到C#中可不long,而是int.在32位程序中int和long占用的内存大小都是4Byte=32bit,其表示的大小都是:-2147483648~2147483647。

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MRECT我们在SDK文档中注意到rcFace的类型是MRect*  这里的* 说明这是一个指针类型,因此我们在定义这个类的时候使用了IntPtr,但是MRect是一个结构体,我们可在inc文件夹下面的amcomdef.h下面找到了它的定义.typedef struct __tag_rect{   MInt32 left;   MInt32 top;   MInt32 right;   MInt32 bottom;} MRECT, *PMRECT;这个类型比较简单,C#版定义如下:public struct MRECT    {        public int left;        public int top;        public int right;        public int bottom;    }

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AFD_FSDK_VERSION这个结构体定义的是我们API的版本信息,同样的我们来查看一下它的SDK的定义typedef struct { MInt32 lCodebase; MInt32 lMajor; MInt32 lMinor; MInt32 lBuild; MPChar Version; MPChar BuildDate; MPChar CopyRight; } AFD_FSDK_Version;根据SDK开始约定,我们可以知道Mint32相当于int,MPChar相当于char*,这些自定义的变量类型可以在inc/comdef.h中查找,因此我们的对应的C#版本如下:   //定义FD的版本号 public struct AFD_FSDK_Version   {        public int lCodebase;        public int lMajor;        public int lMinor;        public int lBuild;        public IntPtr Version;        public IntPtr BuildDate;        public IntPtr CopyRight;   }

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AFD_FSDK_ORIENTCODE接下来我们来定义枚举,这里面用到的枚举有以下两个:AFD_FSDK_OrientPriority和AFD_FSDK_OrientCode,枚举比较简单。我们只需要把十六进制转换为10进制就可以了。 根据SDK文档,我们需要定义的类型如下://定义人脸检查结果中人脸的角度public enum AFD_FSDK_OrientCode    {        AFD_FSDK_FOC_0 = 1,        AFD_FSDK_FOC_90 = 2,        AFD_FSDK_FOC_270 = 3,        AFD_FSDK_FOC_180 = 4,        AFD_FSDK_FOC_30 = 5,        AFD_FSDK_FOC_60 = 6,        AFD_FSDK_FOC_120 = 7,        AFD_FSDK_FOC_150 = 8,        AFD_FSDK_FOC_210 = 9,        AFD_FSDK_FOC_240 = 10,        AFD_FSDK_FOC_300 = 11,        AFD_FSDK_FOC_330 = 12}

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AFD_FSDK_ORIENTPRIORITY定义脸部角度的检测范围   public enum AFD_FSDK_OrientPriority    {        AFD_FSDK_OPF_0_ONLY=1,        AFD_FSDK_OPF_90_ONLY=2,        AFD_FSDK_OPF_270_ONLY=3,        AFD_FSDK_OPF_180_ONLY=4,        AFD_FSDK_OPF_0_HIGHER_EXT=5    }

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ASVLOFFSCREEN这个结构体是用来进行人脸识别的关键结构,我当初就是在定义函数时才发现这个没有。又跑回来重新定义的。这个在SDK文档中没有,但是我们在示例代码中能够看到。我看来看看一下LPASVLOFFSCREEN的定义。在我们SDK的inc文件夹中,我们找到了一个名为asvloffscreen.h的文件。我们把文件打开,可以发现里面的主要定义typedef struct __tag_ASVL_OFFSCREEN{    MUInt32 u32PixelArrayFormat;    MInt32  i32Width;    MInt32  i32Height;    MUInt8* ppu8Plane[4];    MInt32  pi32Pitch[4];}ASVLOFFSCREEN, *LPASVLOFFSCREEN;u32PixelArrayFormat:像素数组的格式 ppu8Plane[4]为一个指针数组 pi32Pitch[4]为一整形数组

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通过P/Invoke Interop Assistant的帮忙,我们可以知道应该这样子定义这个结构体。使用这个工具时,需要注意的是要把我们结构体中的类型转化为标准的C类型,我们可以在inc的amcomdef.h头文件中找到它们的转换定义。我们来看一下最终的这个结构体的定义 public struct ASVLOFFSCREEN   {        public int u32PixelArrayFormat;        public int i32Width;        public int i32Height;       [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 4, ArraySubType = System.Runtime.InteropServices.UnmanagedType.SysUInt)]        public System.IntPtr[] ppu8Plane;       [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 4, ArraySubType = System.Runtime.InteropServices.UnmanagedType.I4)]        public int[] pi32Pitch; }现在你可以用这个工具来定义我们接来所需要用到的所有数据结构,也可以用来定义API函数。

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AFD_FSDK_STILLIMAGEFACEDETECTION这个方法是我们的核心方法,它的功能如我们所料,就是通过读取输入的图像,检测是否存在人脸内容并输出人脸的结果信息。我们来看一下基础定义。MRESULT AFD_FSDK_StillImageFaceDetection( MHandle hEngine, LPASVLOFFSCREEN pImgData, LPAFD_FSDK_FACERES pFaceRes );hEngine     [in]    引擎handle   pImgData    [in]    待检测的图像信息  pFaceRes    [out]   人脸检测结果和初始化类似,第一个参数是hEngine引用,第二个参数pImgData是要检测的图形信息,第三个参数pFaceRes是一个输出参数,获取人脸的检测结果。需要注意的是里面的参数类型,第一个MHandle对应的是引擎的引用,这个没有问题,第二个是LPASVLOFFSCREEN 它是指向ASVLOFFSCREEN的一个结构体指针,同样LPAFD_FSDK_FACERES也是一个指针,我们知道指针对应的都是IntPtr,定义如下:[DllImport('libarcsoft_fsdk_face_detection.dll', CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]public static extern int AFD_FSDK_StillImageFaceDetection(IntPtr pEngine, IntPtr pImgData, ref IntPtr pFaceRes);

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