一、啰嗦兩句

本文是圣誕節凌晨寫的，才發過來，我懶得改那些，所以時間方面就別糾結了..

這不圣誕節了，看著大家都說怎么做圣誕樹，我尋思，這玩意做出來你也只能放到電腦上撒，不開機那不就看不到了，送物件也不行啊，萬一物件不玩電腦呢，對吧，

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但是圣誕節又要到了，那必須安排，高低得整兩手~

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于是靈機一動，圣誕老頭不是還有頂帽子嗎？這不得給物件也來一頂圣誕帽，
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啊這…這顏色不太對勁

喔不對，圣誕帽咱應該是紅色的
那這個就送給你們吧…

普通人都是PS批圖，咱們不一樣，作為技術人員，咱們得自己寫程式實作，這不比P圖有意思？

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那今天就探索一下用 Python 來自動給女朋友照片添加圣誕帽吧~

什么？只想要軟體？可真刑，直接翻到最后吧，就再講講怎么打包成人人都能用的軟體，打包好的軟體我也放到最后，拿完記得點個贊，點完贊腰好腿好腎也好，女朋友也更愛你了~

二、流程思路

既然是要做成一個軟體，那么首先要寫界面才能操作，
然后準備一張女朋友和一頂圣誕帽子的圖片~
什么沒有女朋友？emmmm…
那用你兄弟的吧，嘿嘿~
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要把帽子給女朋友戴上，首先得識別她的面部五官，再把帽子給女朋友戴上，
差不多就這么幾個意思吧~
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我們主要通過制作影像→界面開發→打包exe可執行檔案三部分，附帶一下人臉識別啥的~

三、要準備這些

這是咱們要用到的模塊和包，安裝方法寫在注釋了，

cv2            # pip install opencv-python 
dlib           # pip install dlib
numpy          # pip install pandas
PySimpleGUI    # pip install PySimpleGui
os             # 系統自帶的，不用安裝

安裝模塊慢就加上國內的鏡像源，對照我下面的方法即可，

安裝這個dlib模塊的時候注意下，直接安裝是不成功的，不然很坑，首先它缺少Cmake和CBoot這兩個包，需要先安裝一下，

安裝 Cmake

# 正常下載方法
pip install cmake
# 使用鏡像源下載方法，這樣更快，
pip install cmake -i https://mirror.baidu.com/pypi/simple

安裝CBoot

# 正常下載方法
pip install boost
# 使用鏡像源下載方法
pip install boost -i https://mirror.baidu.com/pypi/simple

然后再安裝dlib ，一般來說正常安裝即可，但不一般的是，可能會失敗，我這里都列舉出來，

# 1、直接pip安裝
pip install dlib

# 2、使用鏡像源安裝
pip install dlib -i https://mirror.baidu.com/pypi/simple

# 3、使用下載好的.whl包安裝
# 你下載好的檔案放在哪里，就在命令提示符視窗進入到你的那個檔案夾下操作，比如下載到C盤了，使用C:命令進入C盤后再執行，
# python3.7 的包安裝
pip install dlib-19.17.99-cp37-cp37m-win_amd64.whl
# python3.8 的包安裝
pip install dlib-19.19.0-cp38-cp38-win_amd64.whl
# 這兩個包左側掃一下碼領，文章拉到最上面左側就看到了，

# 4、如果還是失敗，就試試這個方法，我就是這樣安裝成功的，
pip instal1 dlib==19.6.1

四、影像制作

關于圣誕帽的設定準備

準備一個PNG格式的圣誕帽圖片，png 圖片可以直接用 Alpha通道作為掩膜使用，就算你是 jpg 格式，也要先轉換成 png 格式，不要直接重命名改格式，要么你找個圖片，截圖保存的格式改成png，要么找個軟體，比如PS去改一下，

找個差不多這樣的
在這里插入圖片描述

為了能夠與 RGB 通道的頭像圖片進行運算，這里要將帽子影像分離成 RGB 通道影像和 alpha通道影像，

r,g,b,a = cv2.split(hat_img)
rgb_hat = cv2.merge((r,g,b))
cv2.imwrite("hat_alpha.jpg",a)

分離后得到的 alpha通道影像長這樣：
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然后來實作人臉識別

為了你們學習，我真的是嘔心瀝血，都把女朋友照騙用來測驗了~

來，上照騙…

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既然是要做人臉識別，那么照騙就必須要真人正面照，不然你整個側面的也識別不了撒~

識別不了，那帽子它就會自動變色，越來越綠，飛到了你的頭頂…
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接下來用 dlib 的正臉檢測器進行人臉檢測，用 dlib 提供的模型提取人臉的五個關鍵點，

#  人臉關鍵點檢測器
predictor_path = "shape_predictor_5_face_landmarks.dat"
predictor = dlib.shape_predictor(predictor_path)  

# 正臉檢測器
detector = dlib.get_frontal_face_detector()

# 正臉檢測
dets = detector(img, 1)

# 如果檢測到人臉
if len(dets)>0:  
    for d in dets:
        x,y,w,h = d.left(),d.top(), d.right()-d.left(), d.bottom()-d.top()
        # x,y,w,h = faceRect  
        cv2.rectangle(img,(x,y),(x+w,y+h),(255,0,0),2,8,0)

        # 關鍵點檢測，5個關鍵點，
        shape = predictor(img, d)
        for point in shape.parts():
            cv2.circle(img,(point.x,point.y),3,color=(0,255,0))

        cv2.imshow("image",img)
        cv2.waitKey()

圖片列印效果
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自動調節帽子大小

選取兩個眼角的點，求中心作為放置帽子的x方向的參考坐標，y 方向的坐標用人臉框上線的 y 坐標表示，

根據人臉檢測得到的人臉的大小調整帽子的大小，使得帽子大小合適，

所以啊，女朋友照片的臉有多正面做出來的效果就有多好，

# 選取左右眼眼角的點
point1 = shape.part(0)
point2 = shape.part(2)

# 求兩點中心
eyes_center = ((point1.x+point2.x)//2,(point1.y+point2.y)//2)

#  根據人臉大小調整帽子大小
factor = 1.5
resized_hat_h = int(round(rgb_hat.shape[0]*w/rgb_hat.shape[1]*factor))
resized_hat_w = int(round(rgb_hat.shape[1]*w/rgb_hat.shape[1]*factor))

if resized_hat_h > y:
    resized_hat_h = y-1

# 根據人臉大小調整帽子大小
resized_hat = cv2.resize(rgb_hat,(resized_hat_w,resized_hat_h))

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帽子區域處理

首先把帽子的 alpha通道作為 mask掩膜：

mask = cv2.resize(a,(resized_hat_w,resized_hat_h))
mask_inv =  cv2.bitwise_not(mask)

然后從人像圖中去除需要添加帽子的區域：

# 帽子相對與人臉框上線的偏移量
dh = 0
dw = 0
# 原圖ROI
# bg_roi = img[y+dh-resized_hat_h:y+dh, x+dw:x+dw+resized_hat_w]
bg_roi = img[y+dh-resized_hat_h:y+dh,(eyes_center[0]-resized_hat_w//3):(eyes_center[0]+resized_hat_w//3*2)]

# 原圖ROI中提取放帽子的區域
bg_roi = bg_roi.astype(float)
mask_inv = cv2.merge((mask_inv,mask_inv,mask_inv))
alpha = mask_inv.astype(float)/255

# 相乘之前保證兩者大小一致（可能會由于四舍五入原因不一致）
alpha = cv2.resize(alpha,(bg_roi.shape[1],bg_roi.shape[0]))
# print("alpha size: ",alpha.shape)
# print("bg_roi size: ",bg_roi.shape)
bg = cv2.multiply(alpha, bg_roi)
bg = bg.astype('uint8')

提取后效果圖
在這里插入圖片描述

再提取帽子區域

hat = cv2.bitwise_and(resized_hat,resized_hat,mask = mask)

效果圖
在這里插入圖片描述

給女朋友戴帽子

帽子處理好了就該給她戴上去了，把提取的圣誕帽區域和圖片中提取的區域相加后放到原圖中去，
注意：相加之前resize一下保證兩者大小一致，

# 相加之前保證兩者大小一致（可能會由于四舍五入原因不一致）
hat = cv2.resize(hat,(bg_roi.shape[1],bg_roi.shape[0]))
# 兩個ROI區域相加
add_hat = cv2.add(bg,hat)
# cv2.imshow("add_hat",add_hat) 

# 把添加好帽子的區域放回原圖
img[y+dh-resized_hat_h:y+dh,(eyes_center[0]-resized_hat_w//3):(eyes_center[0]+resized_hat_w//3*2)] = add_hat

最后的效果圖
在這里插入圖片描述

五、軟體界面

效果展示

女朋友太多了，這里就選用現女友了，免得這些前女友又回來找我，
在這里插入圖片描述

GUI界面實作代碼

import PySimpleGUI as sg
import os.path
import cv2

file_list_column = [
    [sg.Submit('立即戴帽', key='Go', size=(15, 1)), sg.Cancel('溜了溜了', key='Cancel', size=(15, 1))],
    [
        sg.Text("圖片存放位置"),
        sg.In(size=(25, 1), enable_events=True, key="-FOLDER-"),
        sg.FolderBrowse('選擇'),
    ],
    [
        sg.Listbox(
            values=[], enable_events=True, size=(40, 20), key="-FILE LIST-"
        )
    ]
]
image_viewer_column = [
    [sg.Text("從左邊女朋友中選擇一個:")],
    [sg.Image(key="-IMAGE-")]
]
layout = [
    [
        sg.Column(file_list_column),
        sg.VSeperator(),
        sg.Column(image_viewer_column),
    ]
]
window = sg.Window("給女朋友添加一個圣誕帽", layout)
filename = ''
while True:
    event, values = window.read()
    if event == "Cancel" or event == sg.WIN_CLOSED:
        break
    if event == "-FOLDER-":
        folder = values["-FOLDER-"]
        try:
            file_list = os.listdir(folder)
        except:
            file_list = []
        fnames = [
            f
            for f in file_list
            if os.path.isfile(os.path.join(folder, f))
               and f.lower().endswith((".jpg", ".png"))
        ]
        window["-FILE LIST-"].update(fnames)
    elif event == "-FILE LIST-":
        try:
            filename = os.path.join(values["-FOLDER-"], values["-FILE LIST-"][0])
            if filename.endswith('.jpg'):
                im = cv2.imread(filename)
                cv2.imwrite(filename.replace('jpg', 'png'), im)
            window["-IMAGE-"].update(filename=filename.replace('jpg', 'png'))
        except Exception as e:
            print(e)
    elif event == "Go":
        try:
            # output = add_hat(filename)
            # 展示效果
            # cv2.imshow("output",output)
            # cv2.waitKey(0)
            # cv2.imwrite("output.png",output)
            # print(output)
            window["-IMAGE-"].update(filename='output.png')
        except:
            print('OMG！添加失敗了！')

        cv2.destroyAllWindows()