Python용 얼굴 특징 감지 가이드

MediaPipe 얼굴 랜드마크 도구를 사용하면 이미지 및 동영상에서 얼굴 특징과 얼굴 표정을 감지할 수 있습니다. 이 작업을 통해 사람의 표정을 식별하고 얼굴 필터와 효과를 적용하여 가상 아바타를 만들 수 있습니다. 이 작업에서는 단일 이미지 또는 연속 이미지 스트림으로 작동할 수 있는 머신러닝 (ML) 모델을 사용합니다. 이 작업은 세부적인 얼굴 표면을 실시간으로 추론하는 3차원 얼굴 랜드마크, 혼합형 점수 (표정을 나타내는 계수), 변환 행렬을 출력하여 효과 렌더링에 필요한 변환을 실행합니다.

이 안내에 설명된 코드 샘플은 GitHub에서 제공됩니다. 이 태스크의 기능, 모델, 구성 옵션에 대한 자세한 내용은 개요를 참조하세요.

코드 예시

얼굴 랜드마크 도구의 예시 코드는 참조용으로 Python에서 이 작업을 완전히 구현합니다. 이 코드는 이 작업을 테스트하고 자체 얼굴 랜드마크 빌드를 시작하는 데 도움이 됩니다. 웹브라우저만 사용하여 얼굴 랜드마크러 예시 코드를 보고 실행하고 수정할 수 있습니다.

Raspberry Pi용 얼굴 랜드마크 도구를 구현하는 경우 Raspberry Pi 예시 앱을 참고하세요.

설정

이 섹션에서는 개발 환경을 설정하고 얼굴 랜드마크를 사용하도록 프로젝트를 코딩하는 주요 단계를 설명합니다. 플랫폼 버전 요구사항을 포함하여 MediaPipe 작업을 사용하기 위한 개발 환경 설정에 관한 일반적인 정보는 Python 설정 가이드를 참고하세요.

패키지

MediaPipe 얼굴 랜드마크 도구 작업에는 미디어파이프 PyPI 패키지가 필요합니다. 다음을 사용하여 이러한 종속 항목을 설치하고 가져올 수 있습니다.

$ python -m pip install mediapipe

가져오기

얼굴 랜드마크 도구 작업 함수에 액세스하려면 다음 클래스를 가져오세요.

import mediapipe as mp
from mediapipe.tasks import python
from mediapipe.tasks.python import vision

모델

MediaPipe 얼굴 랜드마크 도구 작업에는 이 작업과 호환되는 학습된 모델이 필요합니다. Face Benchmarker에 사용할 수 있는 학습된 모델에 대한 자세한 내용은 작업 개요 모델 섹션을 참조하세요.

모델을 선택 및 다운로드한 다음 로컬 디렉터리에 저장합니다.

model_path = '/absolute/path/to/face_landmarker.task'

BaseOptions 객체 model_asset_path 매개변수를 사용하여 사용할 모델의 경로를 지정합니다. 코드 예는 다음 섹션을 참고하세요.

할 일 만들기

MediaPipe 얼굴 랜드마크 작업자 작업은 create_from_options 함수를 사용하여 작업을 설정합니다. create_from_options 함수는 처리할 구성 옵션의 값을 허용합니다. 구성 옵션에 대한 자세한 내용은 구성 옵션을 참고하세요.

다음 코드는 이 작업을 빌드하고 구성하는 방법을 보여줍니다.

또한 이 샘플은 이미지, 동영상 파일, 라이브 스트림에 대한 작업 구성의 변형을 보여줍니다.

import mediapipe as mp

BaseOptions = mp.tasks.BaseOptions
FaceLandmarker = mp.tasks.vision.FaceLandmarker
FaceLandmarkerOptions = mp.tasks.vision.FaceLandmarkerOptions
VisionRunningMode = mp.tasks.vision.RunningMode

options = FaceLandmarkerOptions(
    base_options=BaseOptions(model_asset_path=model_path),
    running_mode=VisionRunningMode.IMAGE)

with FaceLandmarker.create_from_options(options) as landmarker:
  # The landmarker is initialized. Use it here.
  # ...
    

import mediapipe as mp

BaseOptions = mp.tasks.BaseOptions
FaceLandmarker = mp.tasks.vision.FaceLandmarker
FaceLandmarkerOptions = mp.tasks.vision.FaceLandmarkerOptions
VisionRunningMode = mp.tasks.vision.RunningMode

# Create a face landmarker instance with the video mode:
options = FaceLandmarkerOptions(
    base_options=BaseOptions(model_asset_path=model_path),
    running_mode=VisionRunningMode.VIDEO)

with FaceLandmarker.create_from_options(options) as landmarker:
  # The landmarker is initialized. Use it here.
  # ...
    

import mediapipe as mp

BaseOptions = mp.tasks.BaseOptions
FaceLandmarker = mp.tasks.vision.FaceLandmarker
FaceLandmarkerOptions = mp.tasks.vision.FaceLandmarkerOptions
FaceLandmarkerResult = mp.tasks.vision.FaceLandmarkerResult
VisionRunningMode = mp.tasks.vision.RunningMode

# Create a face landmarker instance with the live stream mode:
def print_result(result: FaceLandmarkerResult, output_image: mp.Image, timestamp_ms: int):
    print('face landmarker result: {}'.format(result))

options = FaceLandmarkerOptions(
    base_options=BaseOptions(model_asset_path=model_path),
    running_mode=VisionRunningMode.LIVE_STREAM,
    result_callback=print_result)

with FaceLandmarker.create_from_options(options) as landmarker:
  # The landmarker is initialized. Use it here.
  # ...
    

이미지에 사용할 얼굴 랜드마크 도구를 만드는 전체 예는 코드 예를 참고하세요.

구성 옵션

이 태스크에는 다음과 같은 Python 애플리케이션 구성 옵션이 있습니다.

데이터 준비

입력을 이미지 파일 또는 Numpy 배열로 준비한 다음 mediapipe.Image 객체로 변환합니다. 입력이 웹캠의 동영상 파일이나 라이브 스트림인 경우 OpenCV와 같은 외부 라이브러리를 사용하여 입력 프레임을 Numpy 배열로 로드할 수 있습니다.

import mediapipe as mp

# Load the input image from an image file.
mp_image = mp.Image.create_from_file('/path/to/image')

# Load the input image from a numpy array.
mp_image = mp.Image(image_format=mp.ImageFormat.SRGB, data=numpy_image)
    

import mediapipe as mp

# Use OpenCV’s VideoCapture to load the input video.

# Load the frame rate of the video using OpenCV’s CV_CAP_PROP_FPS
# You’ll need it to calculate the timestamp for each frame.

# Loop through each frame in the video using VideoCapture#read()

# Convert the frame received from OpenCV to a MediaPipe’s Image object.
mp_image = mp.Image(image_format=mp.ImageFormat.SRGB, data=numpy_frame_from_opencv)
    

import mediapipe as mp

# Use OpenCV’s VideoCapture to start capturing from the webcam.

# Create a loop to read the latest frame from the camera using VideoCapture#read()

# Convert the frame received from OpenCV to a MediaPipe’s Image object.
mp_image = mp.Image(image_format=mp.ImageFormat.SRGB, data=numpy_frame_from_opencv)
    

작업 실행

얼굴 랜드마크 도구는 detect, detect_for_video, detect_async 함수를 사용하여 추론을 트리거합니다. 얼굴 랜드마크 지정의 경우 여기에는 입력 데이터 사전 처리 및 이미지에서 얼굴 인식이 포함됩니다.

다음 코드는 작업 모델로 처리를 실행하는 방법을 보여줍니다.

# Perform face landmarking on the provided single image.
# The face landmarker must be created with the image mode.
face_landmarker_result = landmarker.detect(mp_image)
    

# Perform face landmarking on the provided single image.
# The face landmarker must be created with the video mode.
face_landmarker_result = landmarker.detect_for_video(mp_image, frame_timestamp_ms)
    

# Send live image data to perform face landmarking.
# The results are accessible via the `result_callback` provided in
# the `FaceLandmarkerOptions` object.
# The face landmarker must be created with the live stream mode.
landmarker.detect_async(mp_image, frame_timestamp_ms)
    

다음에 유의하세요.

• 동영상 모드 또는 라이브 스트림 모드에서 실행하는 경우 얼굴 랜드마크 작업에 입력 프레임의 타임스탬프도 제공합니다.
• 이미지 또는 동영상 모델에서 실행되는 경우 얼굴 랜드마크 도구는 입력 이미지 또는 프레임 처리가 완료될 때까지 현재 스레드를 차단합니다.
• 라이브 스트림 모드에서 실행하면 얼굴 랜드마크 작업자 작업이 즉시 반환되며 현재 스레드를 차단하지 않습니다. 입력 프레임 처리가 완료될 때마다 감지 결과와 함께 결과 리스너를 호출합니다. 얼굴 랜드마크러 작업이 다른 프레임을 처리 중일 때 감지 함수가 호출되면 작업은 새 입력 프레임을 무시합니다.

이미지에서 얼굴 랜드마크 도구를 실행하는 전체 예는 코드 예를 참고하세요.

결과 처리 및 표시

얼굴 랜드마크 도구는 감지가 실행될 때마다 FaceLandmarkerResult 객체를 반환합니다. 결과 객체에는 인식된 각 얼굴의 얼굴 메시와 각 얼굴 랜드마크의 좌표가 포함됩니다. 선택적으로 결과 객체에는 얼굴 표정을 나타내는 혼합 모양과 인식된 랜드마크에 얼굴 효과를 적용하는 얼굴 변환 행렬이 포함될 수도 있습니다.

다음은 이 작업의 출력 데이터 예를 보여줍니다.

FaceLandmarkerResult:
  face_landmarks:
    NormalizedLandmark #0:
      x: 0.5971359014511108
      y: 0.485361784696579
      z: -0.038440968841314316
    NormalizedLandmark #1:
      x: 0.3302789330482483
      y: 0.29289937019348145
      z: -0.09489090740680695
    ... (478 landmarks for each face)
  face_blendshapes:
    browDownLeft: 0.8296722769737244
    browDownRight: 0.8096957206726074
    browInnerUp: 0.00035583582939580083
    browOuterUpLeft: 0.00035752105759456754
    ... (52 blendshapes for each face)
  facial_transformation_matrixes:
    [9.99158978e-01, -1.23036895e-02, 3.91213447e-02, -3.70770246e-01]
    [1.66496094e-02,  9.93480563e-01, -1.12779640e-01, 2.27719707e+01]
    ...

다음 이미지는 작업 출력을 시각화한 것입니다.

얼굴 랜드마크러 예시 코드는 작업에서 반환된 결과를 표시하는 방법을 보여줍니다. 자세한 내용은 코드 예시를 참고하세요.