一行命令自动戴上口罩

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转载最新推荐文章于 2026-04-12 10:59:33 发布 214 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

基于Keras+YOLOv3的口罩佩戴情况检测系统【超详细！！！保姆级教程】本篇文章介绍的系统是博主在新冠肺炎爆发的社会背景下完成的毕业设计内容，该系统有一个还算好看的UI界面（PyQt5实现），在界面中，上传本地图片、视频或者调用电脑摄像头测试模型，能够识别图像中的人脸是否配戴了口罩。该设计用的是目前比较先进的YOLOv3算法，其实就是基于深度学习的目标检测只不过数据集换成了自己的而已。复现就很简单，算法都是别人设计好的，我们只要等待电脑自己训练就好了。废话不多说啦，接下来就跟着博主一起实现它~ 阅读详情

前言

2019 年底开始蔓延的新型肺炎疫情牵动人心，作为个体，我们力所能及的就是尽量待在家中少出门。

看到一些朋友叫设计同学帮忙给自己的头像戴上口罩，作为技术人，心想一定还有更多人有这样的诉求，不如开发一个简单的程序来实现这个需求，也算是帮助设计姐姐减少工作量。

于是花了些时间，写了一个叫做 face-mask^[1] 的命令行工具，能够轻松的给图片中的人像戴上口罩，而且口罩的方向和大小都是适应人脸的哦~

使用

安装 `face-mask`

确保 Python 版本在 3.6 及以上

pip install face-mask

使用 `face-mask`

直接指定图片路径即可为图片中的人像戴上口罩，并会生成一个新的图片（额外有 -with-mask 后缀）：

face-mask /path/to/face/picture

通过指定 --show 选项，还可以使用默认图片查看器打开新生成的图片：

face-mask /path/to/face/picture --show

效果

给一个人戴上口罩

给多个人戴上口罩

给动漫人物戴上口罩

实现

思路

要想实现上面的效果，我们应该怎么做？不妨这么想：

首先是识别出人的鼻子(nose_bridge)和脸轮廓(chin)
通过脸轮廓确定出脸左点（chin_left_point）、脸底点（chin_bottom_point）和脸右点（chin_right_point）
由鼻子和脸底点确定口罩大小的高度、中心线
将口罩左右平均分为两个部分
- 调整左口罩大小，宽度为脸左点到中心线的距离
- 调整右口罩大小，宽度为脸右点到中心线的距离
- 合并左右口罩为新口罩
旋转新口罩，角度为中心线相对于 y 轴的旋转角
将新口罩放在原图适当位置

关于人脸识别，可以使用 face_recognition^[2] 库进行识别。

关于图像处理，可以使用 Pillow^[3] 库进行处理。

代码

有了思路之后，实现就是件相对轻松的事情。不过对库的熟悉和图片的变换计算可能要花些时间。

详细的代码请阅读 face-mask^[4]。这里仅说明下最核心的步骤。

人脸识别

import face_recognition

face_image_np = face_recognition.load_image_file('/path/to/face/picture')
face_landmarks = face_recognition.face_landmarks(face_image_np)

借助 face_recognition 库可以轻松的识别出人像，最终得到的 face_landmarks 是一个列表，里面的每个 face_landmark 都表示一个人像数据。

face_landmark 是一个字典，其中的键表示人像特征，值表示该特征的点的列表。比如：

键 nose_bridge 表示鼻梁
键 chin 表示脸颊

我们需要根据每个 face_landmark，给对应的头像戴上口罩。

获得鼻子和脸颊的特征点

import numpy as np

nose_bridge = face_landmark['nose_bridge']
nose_point = nose_bridge[len(nose_bridge) * 1 // 4]
nose_v = np.array(nose_point)

chin = face_landmark['chin']
chin_len = len(chin)
chin_bottom_point = chin[chin_len // 2]
chin_bottom_v = np.array(chin_bottom_point)
chin_left_point = chin[chin_len // 8]
chin_right_point = chin[chin_len * 7 // 8]

通过上述代码，我们获得了：

表示上鼻梁的一个点 nose_point
表示脸左点 chin_left_point
表示脸右点 chin_right_point
表示脸底点 chin_bottom_point

拆分、缩放和合并口罩

from PIL import Image

_face_img = Image.fromarray(face_image_np)
_mask_img = Image.open('/path/to/mask/picture')

# split mask and resize
width = _mask_img.width
height = _mask_img.height
width_ratio = 1.2
new_height = int(np.linalg.norm(nose_v - chin_bottom_v))

# left
mask_left_img = _mask_img.crop((0, 0, width // 2, height))
mask_left_width = get_distance_from_point_to_line(chin_left_point, nose_point, chin_bottom_point)
mask_left_width = int(mask_left_width * width_ratio)
mask_left_img = mask_left_img.resize((mask_left_width, new_height))

# right
mask_right_img = _mask_img.crop((width // 2, 0, width, height))
mask_right_width = get_distance_from_point_to_line(chin_right_point, nose_point, chin_bottom_point)
mask_right_width = int(mask_right_width * width_ratio)
mask_right_img = mask_right_img.resize((mask_right_width, new_height))

# merge mask
size = (mask_left_img.width + mask_right_img.width, new_height)
mask_img = Image.new('RGBA', size)
mask_img.paste(mask_left_img, (0, 0), mask_left_img)
mask_img.paste(mask_right_img, (mask_left_img.width, 0), mask_right_img)

上述代码主要做了如下内容：

将口罩左右平均分为两个部分
调整左口罩大小，宽度为脸左点到中心线的距离 * 宽度系数 1.2
调整右口罩大小，宽度为脸右点到中心线的距离 * 宽度系数 1.2
合并左右口罩为新口罩

get_distance_from_point_to_line 用来获取一个点到一条线的距离，具体实现可看源代码。

width_ratio 是宽度系数，用来适当扩大口罩。原因我们是根据脸颊的宽度计算口罩的宽度，但口罩是待在耳朵上的，真实宽度应该要更宽。

旋转口罩、并放到原图适当位置

# rotate mask
angle = np.arctan2(chin_bottom_point[1] - nose_point[1], chin_bottom_point[0] - nose_point[0])
rotated_mask_img = mask_img.rotate(angle, expand=True)

# calculate mask location
center_x = (nose_point[0] + chin_bottom_point[0]) // 2
center_y = (nose_point[1] + chin_bottom_point[1]) // 2

offset = mask_img.width // 2 - mask_left_img.width
radian = angle * np.pi / 180
box_x = center_x + int(offset * np.cos(radian)) - rotated_mask_img.width // 2
box_y = center_y + int(offset * np.sin(radian)) - rotated_mask_img.height // 2

# add mask
_face_img.paste(mask_img, (box_x, box_y), mask_img)

上述代码主要做了如下内容：