0、序

  OpenCV是什么？引用度娘的介绍就是“其是一个基于BSD许可（开源）发行的跨平台计算机视觉和机器学习软件库，可以运行在Linux、Windows、Android和Mac OS操作系统上。它轻量级而且高效——由一系列 C 函数和少量 C++ 类构成，同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。”可以说是一个功能强大的用于图像视频等相关处理的一个库。
  查看是否已安装好opencv，check原系统已经安装好opencv，只要是import cv2没问题，那就是安装OK的。

1、Gsteamer获取camera数据流

  在Jetson 中调用CSI摄像头，需要使用Gsteamer获取数据流，需要先进行gstreamer_pipeline的配置。

def gstreamer_pipeline(
         capture_width=640,
         capture_height=480,
         display_width=640,
         display_height=480,
         framerate=60,
         flip_method=0,
):
return (
         "nvarguscamerasrc ! "
         "video/x-raw(memory:NVMM), "
         "width=(int)%d, height=(int)%d, "
         "format=(string)NV12, framerate=(fraction)%d/1 ! "
         "nvvidconv flip-method=%d ! "
         "video/x-raw, width=(int)%d, height=(int)%d, format=(string)BGRx ! "
         "videoconvert ! "
         "video/x-raw, format=(string)BGR ! appsink"
        % (
                capture_width,
                capture_height,
                framerate,
                flip_method,
                display_width,
                display_height,
        )
)

2、人脸检测的实现

2.1、基于haar cascades分类器实现

  参考opencv官方中face detect的介绍，关于使用基于Haar特征的级联分类器进行对象检测是Paul Viola和Michael Jones在其论文“使用简单特征的增强级联进行快速对象检测”中于2001年提出的一种有效的对象检测方法。

  在opencv中常用的人脸检测的分类器有：haarcascade_frontalface_default.xml、haarcascade_frontalface_alt2.xml、lbpcascade_frontalface.xml、haarcascade_frontalface_alt_tree.xml等。

How to use Haar-cascade Detection in OpenCV？
  在opencv中配备了相关的检测器和训练器，可以为你需要检测的对象进行训练，获得自己的适用于特定对象的检测器。使用opencv进行人脸检测，在opencv中已经提供了许多特定对象的分类器，例如说针对人脸的、眼睛等经过预训练的分类器。这些XML分类器文件存储在“你的安装路径/opencv / data / haarcascades /文件夹中。”
  该demo使用的分类器是haarcascade_frontalface_alt2。

def CatchUsbVideo(window_name, camera_idx):
    cv2.namedWindow(window_name)
 
    #视频来源，可以来自一段已存好的视频，也可以直接来自USB摄像头
    cap = cv2.VideoCapture(gstreamer_pipeline(flip_method=camera_idx), cv2.CAP_GSTREAMER)
 
    #告诉OpenCV使用人脸识别分类器
    classfier = cv2.CascadeClassifier("/usr/share/opencv4/haarcascades/haarcascade_frontalface_alt2.xml")
 
    #识别出人脸后要画的边框的颜色，RGB格式
    color = (0, 255, 0)
 
    while cap.isOpened():
        ok, frame = cap.read() #读取一帧数据
        if not ok:
            break
 
        #将当前帧转换成灰度图像
        grey = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
        cv2.imshow("grey pic", grey)

        #人脸检测，1.2和2分别为图片缩放比例和需要检测的有效点数
        faceRects = classfier.detectMultiScale(grey, scaleFactor = 1.2, minNeighbors = 3, minSize = (32, 32))
        if len(faceRects) > 0:               #大于0则检测到人脸
            pic_time = time.strftime('%Y.%m.%d_%H:%M:%S ',time.localtime(time.time()))
            pic_name = "./works/pic_data/" + pic_time + ".png"
            print(pic_name)
            cv2.imwrite(pic_name, frame)		#保存图片
            
            for faceRect in faceRects:       #单独框出每一张人脸
                x, y, w, h = faceRect
                cv2.rectangle(frame, (x, y), (x+w, y+h), color, 2)

        #显示图像
        cv2.imshow(window_name, frame)
        c = cv2.waitKey(10)
        if c & 0xFF == ord('q'):
            break
 
    #释放摄像头并销毁所有窗口
    cap.release()
    cv2.destroyAllWindows()
 
if __name__ == '__main__':
    CatchUsbVideo("Find face", 0)

  效果就引用OpenCV官网的介绍：

Now we find the faces in the image. If faces are found, it returns the positions of detected faces as Rect(x,y,w,h). Once we get these locations, we can create a ROI for the face and apply eye detection on this ROI (since eyes are always on the face !!! ).

2.2、基于预训练的caffe模型

  该模型是基于SSD和ResNet网络来训练的，实现参考@cv小白_jackko
该博主的《opencv_deeplearning实战1：基于深度学习的opencv人脸检测》，模型和相关权重参数的传送门如下：
模型结构文件：https://github.com/opencv/opencv/tree/master/samples/dnn/face_detector
参数文件：https://github.com/JackKoLing/opencv_deeplearning_practice/blob/master/practice1_face_detection/res10_300x300_ssd_iter_140000.caffemodel

import numpy as np
import cv2
import os
import time
import pickle

# 定义相关的路径参数
modelPath = "deploy.prototxt.txt"
weightPath = "res10_300x300_ssd_iter_140000.caffemodel"
confidence = 0.5 # 置信度参数，高于此数才认为是人脸，可调

font=cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX

def resize_auto(height, width):

	image_exchange = cv2.imread("/home/colin/works/face_detect/mark.png")
	
	height_e, width_e = image_exchange.shape[:2]
	h = height/height_e
	if h <= 0:
		h = 1
	
	w = width/width_e
	if w <= 0:
		w = 1

	img_rs = cv2.resize(image_exchange, (int(width_e * h/2), int(width_e * h/2)), interpolation = cv2.INTER_CUBIC)

	return img_rs

	
def image_save(img):
	pic_time = time.strftime('%Y.%m.%d_%H:%M:%S ',time.localtime(time.time()))
	pic_name = "/home/colin/works/pic_data/" + pic_time + ".jpg"
	print(pic_name)
	cv2.imwrite(pic_name, img)

catch_count = 0
def catch_face(startX, endX, startY, endY, image):
	global catch_count
	face_pic = image[startY -50: endY + 50, startX-50 : endX + 50]
	
	if face_pic.size > 0 and catch_count < 50:
		catch_count +=1
		pic_name = "/home/colin/works/pic_data/" + "colin_" + str(catch_count) + ".jpg"
		cv2.imwrite(pic_name, face_pic)
		print("face catch %d\n"%(catch_count))

def face_detector(image, save_switch, catch_switch):
	
	net = cv2.dnn.readNetFromCaffe(modelPath, weightPath)
	net.setPreferableBackend(cv2.dnn.DNN_BACKEND_CUDA)  #使用cuDNN加速
	net.setPreferableTarget(cv2.dnn.DNN_TARGET_CUDA)	#使用cuDNN加速
	
	# 输入图片并重置大小符合模型的输入要求
	(h, w) = image.shape[:2]  #获取图像的高和宽，用于画图
	blob = cv2.dnn.blobFromImage(cv2.resize(image, (300, 300)), 1.0,
		(300, 300), (104.0, 177.0, 123.0))  
	#blobFromImage
	net.setInput(blob)
	detections = net.forward() # 预测结果

	# 可视化：在原图加上标签和框
	for i in range(0, detections.shape[2]):
		# 获得置信度
		res_confidence = detections[0, 0, i, 2]
		# 过滤掉低置信度的像素
		if res_confidence > confidence :
			#save img
			if save_switch == 1:
				image_save(image)
			
			# 获得框的位置
			box = detections[0, 0, i, 3:7] * np.array([w, h, w, h])
			(startX, startY, endX, endY) = box.astype("int")
                        
			#add by colin.tan
			if catch_switch == 1:
				catch_face(startX, endX, startY, endY, image)
				
			# 在图片上写上标签
			text = "{:.2f}%".format(res_confidence * 100)
			# 如果检测脸部在左上角，则把标签放在图片内，否则放在图片上面
			y = startY - 10 if startY - 10 > 10 else startY + 10 
			cv2.rectangle(image, (startX, startY), (endX, endY),(0, 255, 0), 2)
			cv2.putText(image, text, (startX, y),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.45, (0, 0, 255), 2)
				
	resImage = image
	return resImage 

  在原实现的基础上增加了调用cuda进行图像处理加速，减少了程序对于CPU的占用，一定程度上提升了程序性能。

参考附录

1）opencv_deeplearning实战1：基于深度学习的opencv人脸检测
2）算法优化二——如何提高人脸检测正确率