本文利用dlib库进行人脸识别与特征标定，并利用嘴巴的张开比例，眼睛的睁开程度，眉毛的倾斜程度作为表情分析的三个指标。方法较为简单，识别的效率不是很高，可以在此基础上进行改善。
识别规则：
1. 嘴巴张开距离占面部识别框宽度的比例越大，说明情绪越激动，可能是非常开心，也可能是极度愤怒。
2. 眉毛上扬，17-21 或者 22-26 号特征点距离面部识别框顶部与识别框高度的比值越小，说明眉毛上扬越厉害，可表示惊讶、开心。眉毛的倾斜角度，开心时眉毛一般是上扬，愤怒时皱眉，同时眉毛下压的比较厉害。
3. 眯眼睛，人在开怀大笑的时候会不自觉的眯起眼睛，愤怒或者惊讶的时候会瞪大眼睛。
具体步骤：
首先打开摄像头，捕捉人脸。利用dlib中dlib.get_frontal_face_detector()识别人脸，利用dlib.shape_predictor("shape_predictor_68_face_landmarks.dat")预测人脸的68点。之后综合计算，作为每个表情的判断指标。由于人离摄像头距离的远近，导致人脸识别狂的大小不一，故选择比例作为判断指标。指标的判定参考http://www.php.cn/python-tutorials-393748.html
代码实现：
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
从视频中识别人脸，并实时标出面部特征点，简单判断情绪
"""
import dlib #人脸识别的库dlib
import numpy as np #数据处理的库numpy
import cv2 #图像处理的库OpenCv
class face_emotion(): #类
def __init__(self): #类在实例化成对象的时候首先调用的方法
# 使用特征提取器get_frontal_face_detector
self.detector = dlib.get_frontal_face_detector()
# dlib的68点模型，使用训练好的特征预测器
self.predictor = dlib.shape_predictor("shape_predictor_68_face_landmarks.dat")
#使用电脑自带摄像头。
self.cap = cv2.VideoCapture(0)
# 设置视频参数，propId设置的视频参数，value设置的参数值
self.cap.set(3, 480)
def learning_face(self):
# 眉毛直线拟合数据缓冲
line_brow_x = []
line_brow_y = []
# cap.isOpened（） 返回true/false 检查初始化是否成功
while(self.cap.isOpened()):
# cap.read()
# 返回两个值：
# 一个布尔值true/false，用来判断读取视频是否成功/是否到视频末尾
# 图像对象，图像的三维矩阵
flag, im_rd = self.cap.read()
# 每帧数据延时1ms，延时为0读取的是静态帧
k = cv2.waitKey(1)
# 取灰度
img_gray = cv2.cvtColor(im_rd, cv2.COLOR_RGB2GRAY)
# 使用人脸检测器检测每一帧图像中的人脸。并返回人脸数rects
rects = self.detector(img_gray, 0)
# 要显示在屏幕上的字体
font = cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX
# 如果检测到人脸
if(len(rects)!=0):
# 对每个人脸都标出68个特征点
for i in range(len(rects)):
# enumerate方法同时返回数据对象的索引和数据，k为索引，d为faces中的对象
for k, d in enumerate(rects):
# 用红色矩形框出人脸
cv2.rectangle(im_rd, (d.left(), d.top()), (d.right(), d.bottom()), (0, 0, 255))
# 计算人脸热别框边长
self.face_width = d.right() - d.left()
self.face_higth = d.top() - d.bottom()
# 使用预测器得到68点数据的坐标
shape = self.predictor(im_rd, d)
# 圆圈显示每个特征点
for i in range(68):
cv2.circle(im_rd, (shape.part(i).x, shape.part(i).y), 2, (0, 255, 0), -1, 8)
cv2.putText(im_rd, str(i), (shape.part(i).x, shape.part(i).y), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5,
(255, 255, 255))
# 分析点的位置关系来作为表情识别的依据
mouth_width = (shape.part(54).x - shape.part(48).x) / self.face_width # 嘴巴咧开程度
mouth_higth = (shape.part(66).y - shape.part(62).y) / self.face_width # 嘴巴张开程度
# 通过两个眉毛上的10个特征点，分析挑眉程度和皱眉程度
brow_sum = 0 # 高度之和
frown_sum = 0 # 两边眉毛距离之和
for j in range(17, 21):
brow_sum += (shape.part(j).y - d.top()) + (shape.part(j + 5).y - d.top())
frown_sum += shape.part(j + 5).x - shape.part(j).x
line_brow_x.append(shape.part(j).x)
line_brow_y.append(shape.part(j).y)
tempx = np.array(line_brow_x)
tempy = np.array(line_brow_y)
#np.ployfit(x,a,n)拟合点集a得到n级多项式，其中x为横轴长度
z1 = np.polyfit(tempx, tempy, 1) # 拟合成一次直线
#round(x [,n])返回浮点数x的四舍五入值 round(80.23456, 2)返回80.23
self.brow_k = -round(z1[0], 3) # 拟合出曲线的斜率和实际眉毛的倾斜方向是相反的
brow_hight = (brow_sum / 10) / self.face_width # 眉毛高度占比
brow_width = (frown_sum / 5) / self.face_width # 眉毛距离占比
# print("眉毛高度与识别框高度之比：",round(brow_arv/self.face_width,3))
# print("眉毛间距与识别框高度之比：",round(frown_arv/self.face_width,3))
# 眼睛睁开程度
eye_sum = (shape.part(41).y - shape.part(37).y + shape.part(40).y - shape.part(38).y +
shape.part(47).y - shape.part(43).y + shape.part(46).y - shape.part(44).y)
eye_hight = (eye_sum / 4) / self.face_width
# print("眼睛睁开距离与识别框高度之比：",round(eye_open/self.face_width,3))
# 分情况讨论
# 张嘴，可能是开心或者惊讶
if round(mouth_higth >= 0.03):
if eye_hight >= 0.056:
cv2.putText(im_rd, "amazing", (d.left(), d.bottom() + 20), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.8,
(0, 0, 255), 2, 4)
else:
cv2.putText(im_rd, "happy", (d.left(), d.bottom() + 20), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.8,
(0, 0, 255), 2, 4)
# 没有张嘴，可能是正常和生气
else:
if self.brow_k <= -0.3:
cv2.putText(im_rd, "angry", (d.left(), d.bottom() + 20), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.8,
(0, 0, 255), 2, 4)
else:
cv2.putText(im_rd, "nature", (d.left(), d.bottom() + 20), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.8,
(0, 0, 255), 2, 4)
# 标出人脸数
cv2.putText(im_rd, "Faces: "+str(len(rects)), (20,50), font, 1, (0, 0, 255), 1, cv2.LINE_AA)
else:
# 没有检测到人脸
cv2.putText(im_rd, "No Face", (20, 50), font, 1, (0, 0, 255), 1, cv2.LINE_AA)
# 添加说明
#im_rd = cv2.putText(im_rd, "S: screenshot", (20, 400), font, 0.8, (0, 0, 255), 1, cv2.LINE_AA)
#im_rd = cv2.putText(im_rd, "Q: quit", (20, 450), font, 0.8, (0, 0, 255), 1, cv2.LINE_AA)
# 按下ESC键退出
if cv2.waitKey(10) == 27:
break
# 窗口显示
cv2.imshow("camera", im_rd)
# 释放摄像头
self.cap.release()
# 删除建立的窗口
cv2.destroyAllWindows()
if __name__ == "__main__":
my_face = face_emotion()
my_face.learning_face()运行结果就是可以实时标定朝向摄像头的人脸表情啦~