lipstick-digital
Lipstick Digital
Descrição
O Lipstick Digital é um projeto desenvolvido na disciplina de Processamento Digital de Imagens da Universidade Federal do Rio Grande do Norte(UFRN), foi inspirado no canal Murtaza’s Workshop.
Introdução
A proposta do projeto é simular a cor de um batom através de um arquivo de imagem ou em tempo real com auxílio de uma webcam. É utilizado uma Machine learning treinada que detecta o rosto na imagem e atribui pontos de coordenadas para cada parte dele. Além disso, é possível selecionar um efeito em escala de cinza na imagem exceto na região dos lábios.
Instalação
- Instale o Python Versão 3.8.
- Instale a biblioteca OpenCV.
- Instale a biblioteca dlib para a Machine Learning.
- Garanta que seu ambiente tenha as bibliotecas tkinter e numpy.
- Baixe o arquivo: shape_predictor_68_face_landmarks.dat.
- Execute na sua IDE favorita.
Manual do Usuário
Ao executar o programa, o usuário será solicitado a inserir uma imagem que será logo exibida. Depois isso, ele deverá digitar CTRL + P para abrir o menu de opções. Entre as opções estão as cores disponíveis: Aphrodite, Athena e Hera, o efeito Gray Effect, a opção com cores, o botão para capturar a imagem da câmera, a opção de salvar a imagem, o botão de cancelar a cor do batom e a opção sair.
Figura 1: Interface Gráfica.
Código
import cv2
import dlib
import numpy as np
from tkinter import Tk
from tkinter.filedialog import askopenfilename
root = Tk()
root.withdraw()
webcam = False
setgray = False
detector = dlib.get_frontal_face_detector()
predictor = dlib.shape_predictor("shape_predictor_68_face_landmarks.dat")
path = askopenfilename()
color = 0,0,0
def aphrodite_color(*args):
global color
color =153,0,157
return color
def athena_color(*args):
global color
color = 255,20,80
return color
def hera_color(*args):
global color
color = 0,0,150
return color
def gray_color(*args):
global setgray
setgray = True
def colors(*args):
global set
set = False
def cam(*args):
global webcam
webcam = True
def save_color(*args):
cv2.imwrite('result.png',ImgColor)
return color
def cancel_color(*args):
global color
color = 0,0,0
return color
def button_exit(*args):
exit()
cv2.namedWindow("Lipstick Digital")
cv2.createButton("Aphrodite",aphrodite_color)
cv2.createButton("Athena",athena_color)
cv2.createButton("Hera",hera_color)
cv2.createButton("Gray Effect",gray_color)
cv2.createButton("Colors",colors)
cv2.createButton("Câmera",cam)
cv2.createButton("Save Image",save_color)
cv2.createButton("Cancel",cancel_color)
cv2.createButton("Exit",button_exit)
cap = cv2.VideoCapture(0)
def gray(img,setgray=False):
if setgray:
ImgOG = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
ImgOG = cv2.cvtColor(ImgOG,cv2.COLOR_GRAY2BGR)
img = cv2.addWeighted(ImgOG,1,ImgColor,0.4,0)
return img
else:
img = cv2.addWeighted(ImgO,1,ImgColor,0.4,0)
return img
def createBox(img,points,scale=5,masked=False,cropped = True):
if masked:
mask = np.zeros_like(img)
mask = cv2.fillPoly(mask,[points],(255,255,255))
img = cv2.bitwise_and(img,mask)
if cropped:
bbox = cv2.boundingRect(points)
x,y,w,h = bbox
imgCrop = img[y:y+h,x:x+w]
imgCrop = cv2.resize(imgCrop,(0,0),None,scale,scale)
return imgCrop
else:
return mask
while True:
if webcam: success ,img = cap.read()
else: img = cv2.imread(path)
img = cv2.resize(img,(0,0),None,0.5,0.5)
ImgO = img.copy()
imgGray = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
faces = detector(imgGray)
for face in faces:
x1 , y1 = face.left(), face.top()
x2 , y2 = face.right(), face.bottom()
landmarks = predictor (imgGray,face)
myPoints = []
for n in range(68):
x = landmarks.part(n).x
y = landmarks.part(n).y
myPoints.append([x,y])
#cv2.circle(ImgO,(x,y),2,(0,255,0),cv2.FILLED)
myPoints = np.array(myPoints)
imgLips = createBox(img,myPoints[48:61],3,True,False)
ImgColor = np.zeros_like(imgLips)
ImgColor [:] = color
ImgColor = cv2.bitwise_and(imgLips,ImgColor)
ImgColor = cv2.GaussianBlur(ImgColor,(7,7),10)
ImgColor = gray(ImgO,setgray)
cv2.imshow('Lipstick Digital',ImgColor)
cv2.waitKey(30)
## Funcionamento
A seguir teremos um breve explicação dos conceitos e ferramentas utilizadas no projeto.
detector = dlib.get_frontal_face_detector()
predictor = dlib.shape_predictor("shape_predictor_68_face_landmarks.dat")
Nas linhas de código acima, temos a parte responsável por instanciar os elementos da biblioteca. O método detector irá nos retornar os rostos encontrados na imagem e o predictor irá retornar os pontos de referência do rosto em questão com o arquivo “shape_predictor_68_face_landmarks.dat” teremos a rede neural treinada para detectar 68 pontos.
for face in faces:
landmarks = predictor (imgGray,face)
myPoints = []
for n in range(68):
x = landmarks.part(n).x
y = landmarks.part(n).y
myPoints.append([x,y])
#cv2.circle(ImgO,(x,y),2,(0,255,0),cv2.FILLED)
Neste trecho de código, atribuímos os pontos do rosto na variável landmarks, logo em seguida colocamos todos eles em uma lista myPoints. Por fim, temos a opção de ativar a linha comentada para ver os pontos marcados na imagem com o método circle.
myPoints = np.array(myPoints)
imgLips = createBox(img,myPoints[48:61],3,True,False)
ImgColor = np.zeros_like(imgLips)
ImgColor [:] = color
ImgColor = cv2.bitwise_and(imgLips,ImgColor)
ImgColor = cv2.GaussianBlur(ImgColor,(7,7),10)
ImgColor = gray(ImgO,setgray)
cv2.imshow('Lipstick Digital',ImgColor)
Nessa parte, temos o núcleo do sistema, transformamos em um myPoints em np.array para que seja posssível passar os pontos do rosto para a função createBox (será explicava) que retornará nossa região alvo que são os lábios. Com o retorno dela setado em imgLips podemos fazer uma operação bitwise_and para colorir nosso lábio com a cor que está em ImgColor.
Observe que todas as imagens citadas até agora, contém as mesmas dimensões da imagem de entrada. Isto é fundamental para que nosso “merge” de imagens tenha sucesso.
Além disso, teremos que desfocar a imagem ImgColor que contém a forma do lábio já pintado. Para isso, utilizamos o método GaussianBlur do OpenCV que irá desfocar as bordas do nosso lábio tornando mais natural seu contorno.
def gray(img,setgray=False):
if setgray:
ImgOG = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
ImgOG = cv2.cvtColor(ImgOG,cv2.COLOR_GRAY2BGR)
img = cv2.addWeighted(ImgOG,1,ImgColor,0.4,0)
return img
else:
img = cv2.addWeighted(ImgO,1,ImgColor,0.4,0)
return img
Por fim, nosso ponto mais importante: devemos juntar a imagem que contém nosso lábio colorido com a imagem de entrada. Isso é possível com a função gray(), com ela fizemos uso do método addWeighted do OpenCV, para somar essas imagens com os respectivos pesos escolhidos. Também ela nós dá a oportunidade de setar o efeito Gray Effect que irá transforma a imagem em tons de cinza, exceto o lábio.
def createBox(img,points,scale=5,masked=False,cropped = True):
if masked:
mask = np.zeros_like(img)
mask = cv2.fillPoly(mask,[points],(255,255,255))
img = cv2.bitwise_and(img,mask)
if cropped:
bbox = cv2.boundingRect(points)
x,y,w,h = bbox
imgCrop = img[y:y+h,x:x+w]
imgCrop = cv2.resize(imgCrop,(0,0),None,scale,scale)
return imgCrop
else:
return mask
A idéia da função createBox é capturar a região do lábio. Para isso, passamos nossa imagem de entrada e os pontos referentes a região do lábio. No corpo da função, criamos uma máscara que terá as mesmas dimenções da imagem de entrada e na cor preta, isso é necessário para desenharmos os pontos desejados na mesma posição da imagem de entrada. A função fillPoly do OpenCV irá desenhar o contorno do lábio de forma poligonal com o preenchimento na cor branca, de forma a torna a aproximação da região mais precisa. Com a opção masked = True e crooped = false, a função retorna a máscara com lábio branco e o fundo preto.
A linha que consta um novo bitwise_and dá a possibilidade de termos a região do lábio a cores como na imagem de entrada. Já opção com cropped = True servirá para pŕóximas versões do projeto, com ela podemos fazer o recorte do lábio diretamente da imagem de entrada. Ambas linhas, serão aproveitadas em uma nova versão do programa que implementará mais requisitos.
Programa em execução e Resultados
O passa a passo do processo pode ser visto nas imagens abaixo:
