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html5与EmguCV前后端实现——人脸识别篇（一）
上个月因为出差的关系，断更了很久，为了补偿大家长久的等待，送上一个新的系列，之前几个系列也会抽空继续更新。
大概半年多前吧，因为工作需要，我开始研究图像识别技术。OpenCV在这方面已经有了很多技术积累，在html5领域也很早就有了这方面的Demo。但是一番学习下来，我发现基本上这方面的文章大都比较零散片面，而且很多关键的代码可能已经老化不能正常使用了。所以这个系列的文章中，我将对html5与EmguCV的整体开发过程做一个整理，逐步介绍怎么使用html5技术和EmguCV类库实现各种看上去高大上的识别技术。
本文，我会以人脸识别为例，引入html+EmguCV的基本架构(如下图)。
前端没有问题，在浏览器中用html5技术调用摄像头，使用video和canvas标签配合各种dom进行渲染。值得一提的是，因为这里有大量的图像数据交互传递，所以需要建立websocket来与后端服务器进行交互。
后端的话，其实我开始使用的是PHP技术，但是发现openCV的安装略纠结，于是乎转投微软阵营。这里我使用了framework4.5+EmguCV，微软在frameworks4.5中已经集成了websocket的服务端套字，我们可以很方便地使用它，差不多就和之前版本中写Ajax的处理文件一样方便。关于EmguCV,其实就是OpenCV在c#中的再封装，可以访问OpenCV相关网站获取更多信息。
接下来，我们快速地浏览下关键代码。
html部分：
<div> <div id=‘frame‘ style="position:relative;"> <video style=‘position:absolute;top:0px;left:0px;z-index:2;‘ id="live" width="320" height="240" autoplay ></video> <canvas style=‘position:absolute;top:242px;left:0px; z-index:170;‘ width="320" id="canvasFace" height="240" ></canvas> <canvas style=‘position:absolute;top:242px;left:0px; z-index:11;‘ width="320" id="canvas" height="240" ></canvas> </div> </div>
这里主要起作用的DOM是1个video标签和2个Canvas标签。Video标签主要用来获取摄像头的数据流，两个Canvas标签分别用来绘制Video中的内容和计算出来的头像的位置。
Javascript部分：
1 $(function(){ 2 var video = $(‘#live‘).get()[0], 3 canvas = $(‘#canvas‘), 4 ctx=canvas.get()[0].getContext(‘2d‘), 5 canvasFace =$(‘#canvasFace‘), 6 ctx2= canvasFace.get()[0].getContext(‘2d‘), 7 canSend=true; 8 9 ctx2.strokeStyle="#EEEE00"; 10 ctx2.fillStyle=‘rgba(0,0,0,0.0)‘; 11 ctx2.lineWidth=3; 12 13 navigator.webkitGetUserMedia({ "video": true },function(stream){14 video.src =http://www.mamicode.com/ webkitURL.createObjectURL(stream);15 startWS();16 },function(err){17 console.log(‘err‘);18 });19 20 //x,y,w,h21 var _draw =function(pArr){22 var _obj = $.fromJson(pArr);23 24 ctx2.clearRect(0,0,320,240);25 26 if($.isArray(_obj)){27 for(var i=0,l=_obj.length;i<l;i++ ){28 ctx2.strokeRect(_obj[i].X,_obj[i].Y,_obj[i].W,_obj[i].H); 29 }30 }31 };32 33 var startWS=function(){34 var ws = new WebSocket("ws://10.168.1.1/Cloud/WSHandler.ashx");35 ws.onopen = function(){36 console.log(‘Opened WS!‘);37 };38 ws.onmessage=function(msg){39 _draw(msg.data);40 canSend = true;41 };42 ws.onclose=function(msg){43 console.log(‘socket close!‘);44 };45 var timer = setInterval(function(){46 ctx.drawImage(video,0,0,320,240);47 if(ws.readyState == WebSocket.OPEN && canSend){48 canSend = false;49 var data =http://www.mamicode.com/canvas.get()[0].toDataURL(‘image/jpeg‘,1.0),50 newblob = dataURItoBlob(data); 51 ws.send(newblob);52 }53 },60);54 };55 });
这段JS代码中，大家需要注意替换ws文件的地址。至于Canvas绘图，websocket，Camera调用等细节，在后续文章中会有详解。
可以看到websocket在向服务器提交数据时候，需要对DataURL的数据进行封装，下面就附上这个函数（与早期版本不同）。
dataURItoBlob函数：
1 function dataURItoBlob(dataURI) { 2 var byteString = atob(dataURI.split(‘,‘)[1]), 3 mimeString = dataURI.split(‘,‘)[0].split(‘:‘)[1].split(‘;‘)[0], 4 ab = new ArrayBuffer(byteString.length), 5 ia = new Uint8Array(ab); 6 for (var i = 0; i < byteString.length; i++) { 7 ia[i] = byteString.charCodeAt(i); 8 } 9 return new Blob([ab],{type: mimeString});10 }
前端的代码大致就这样了，后端Coding前，先大致说下怎么部署EmguCV。假设我们把解压好的EmguCV文件夹拷贝到了C盘，那么环境变量Path为C:\Emgu\emgucv-windows-universal-cuda 2.9.0.1922\bin;在新建项目的时候，还需要把用到的DLL等文件拷贝到项目的输出目录。
后端代码：
using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Net.WebSockets;using System.Text;using System.Threading;using System.Threading.Tasks;using System.Web;using System.Web.WebSockets;using Emgu.CV;using Emgu.CV.Structure;using Emgu.Util;using Emgu.CV.CvEnum;using Emgu.CV.GPU;using System.IO;using System.Drawing;using System.Drawing.Imaging;namespace Cloud{ public class WSHandler : IHttpHandler { private static HaarCascade haar; private static string hasLocation; private static string phy; private int _maxBufferSize = 256 * 1024; public void ProcessRequest(HttpContext context) { if (context.IsWebSocketRequest) { phy = context.Request.PhysicalApplicationPath; hasLocation = context.Request.PhysicalApplicationPath + "haarcascade_frontalface_alt2.xml"; context.AcceptWebSocketRequest(ProcessWSChat); } } private async Task ProcessWSChat(AspNetWebSocketContext context) { try { WebSocket socket = context.WebSocket; haar = new HaarCascade(hasLocation); byte[] receiveBuffer = new byte[_maxBufferSize]; ArraySegment<byte> buffer = new ArraySegment<byte>(receiveBuffer); while (socket.State == WebSocketState.Open) { WebSocketReceiveResult result = await socket.ReceiveAsync(buffer, CancellationToken.None); //.ConfigureAwait(continueOnCapturedContext: false); if (result.MessageType == WebSocketMessageType.Close) { await socket.CloseAsync( result.CloseStatus.GetValueOrDefault(), result.CloseStatusDescription, CancellationToken.None); break; } int offset = result.Count; while (result.EndOfMessage == false) { result = await socket.ReceiveAsync(new ArraySegment<byte>(receiveBuffer, offset, _maxBufferSize - offset), CancellationToken.None); offset += result.Count; } if (result.MessageType == WebSocketMessageType.Binary && offset!=0) { ArraySegment<byte> newbuff = new ArraySegment<byte>(Encoding.UTF8.GetBytes(FaceDetection(receiveBuffer, offset))); await socket.SendAsync(newbuff, WebSocketMessageType.Text, true, CancellationToken.None); } } } catch (Exception e) { var err = e.Message; } } private static string FaceDetection(byte[] data,int plength) { StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.Append("["); Image<Bgr, byte> nextFrame = new Image<Bgr, byte>(ByteToBitmap(data, plength)); if (nextFrame != null) { Image<Gray, Byte> grayframe = nextFrame.Convert<Gray, Byte>(); var faces = grayframe.DetectHaarCascade( haar, 1.4, 4, HAAR_DETECTION_TYPE.DO_CANNY_PRUNING, new Size(nextFrame.Width / 8, nextFrame.Height / 8) )[0]; foreach (var face in faces) { sb.AppendFormat("{{X:{0},Y:{1},W:{2},H:{3}}},",face.rect.X, face.rect.Y,face.rect.Width,face.rect.Height); } if (sb[sb.Length - 1] == ‘,‘) { sb.Remove(sb.Length-1,1); } } sb.Append("]"); return sb.ToString(); } private int _ii = 0; private static byte[] BitmapToByte(Bitmap b) { MemoryStream ms = new MemoryStream(); //b.Save(ms, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Bmp); byte[] bytes = ms.GetBuffer(); ms.Close(); return bytes; } private static Bitmap ByteToBitmap(byte[] datas,int pLength) { MemoryStream ms1 = new MemoryStream(datas, 0, pLength); Bitmap bm = (Bitmap)Bitmap.FromStream(ms1); // bm.Save(phy + "test", ImageFormat.Bmp); ms1.Close(); return bm; } public bool IsReusable { get { return false; } } }}
这里有几点需要注意：
1）因为我们websocket传输的是图片，数据流较大，一般需要轮训多次接收。
2）如果你用的图片较大，还需要修改接收图片的数组的尺寸。
3）你需要一个xml文件用来人脸识别，EmguCV已经内置，也可以自己去网上找。
人脸识别Demo的关键代码基本就都在这里了，关于各个技术的实现细节，我会在之后的同系列文章中一一阐述。
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