一、啰嗦两句

本文是圣诞节凌晨写的，才发过来，我懒得改那些，所以时间方面就别纠结了..

这不圣诞节了，看着大家都说怎么做圣诞树，我寻思，这玩意做出来你也只能放到电脑上撒，不开机那不就看不到了，送对象也不行啊，万一对象不玩电脑呢，对吧。

但是圣诞节又要到了，那必须安排，高低得整两手~

于是灵机一动，圣诞老头不是还有顶帽子吗？ 这不得给对象也来一顶圣诞帽。

啊这…这颜色不太对劲

喔 不对，圣诞帽咱应该是红色的
那这个就送给你们吧…

普通人都是PS批图，咱们不一样，作为技术人员，咱们得自己写程序实现，这不比P图有意思？

那今天就探索一下用 Python 来自动给女朋友照片添加圣诞帽吧~

什么？只想要软件？可真刑，直接翻到最后吧，就再讲讲怎么打包成人人都能用的软件，打包好的软件我也放到最后，拿完记得点个赞，点完赞腰好腿好肾也好，女朋友也更爱你了~

二、流程思路

既然是要做成一个软件，那么首先要写界面才能操作。
然后准备一张女朋友和一顶圣诞帽子的图片~
什么 没有女朋友？emmmm…
那用你兄弟的吧，嘿嘿~

要把帽子给女朋友戴上，首先得识别她的面部五官，再把帽子给女朋友戴上。
差不多就这么几个意思吧~

我们主要通过制作图像→界面开发→打包exe可执行文件三部分，附带一下人脸识别啥的~

三、要准备这些

这是咱们要用到的模块和包，安装方法写在注释了。

cv2            # pip install opencv-python 
dlib           # pip install dlib
numpy          # pip install pandas
PySimpleGUI    # pip install PySimpleGui
os             # 系统自带的，不用安装

安装模块慢就加上国内的镜像源，对照我下面的方法即可。

安装这个dlib模块的时候注意下，直接安装是不成功的，不然很坑，首先它缺少Cmake和CBoot这两个包，需要先安装一下。

安装 Cmake

# 正常下载方法
pip install cmake
# 使用镜像源下载方法，这样更快。
pip install cmake -i https://mirror.baidu.com/pypi/simple

安装CBoot

# 正常下载方法
pip install boost
# 使用镜像源下载方法
pip install boost -i https://mirror.baidu.com/pypi/simple

然后再安装dlib ，一般来说正常安装即可，但不一般的是，可能会失败，我这里都列举出来。

# 1、直接pip安装
pip install dlib

# 2、使用镜像源安装
pip install dlib -i https://mirror.baidu.com/pypi/simple

# 3、使用下载好的.whl包安装
# 你下载好的文件放在哪里，就在命令提示符窗口进入到你的那个文件夹下操作，比如下载到C盘了，使用C:命令进入C盘后再执行。
# python3.7 的包安装
pip install dlib-19.17.99-cp37-cp37m-win_amd64.whl
# python3.8 的包安装
pip install dlib-19.19.0-cp38-cp38-win_amd64.whl
# 这两个包左侧扫一下码领，文章拉到最上面左侧就看到了。

# 4、如果还是失败，就试试这个方法，我就是这样安装成功的。
pip instal1 dlib==19.6.1

四、图像制作

关于圣诞帽的设置准备

准备一个PNG格式的圣诞帽图片，png 图片可以直接用 Alpha通道 作为掩膜使用。就算你是 jpg 格式，也要先转换成 png 格式，不要直接重命名改格式，要么你找个图片，截图保存的格式改成png，要么找个软件，比如PS去改一下。

找个差不多这样的

为了能够与 RGB 通道的头像图片进行运算，这里要将帽子图像分离成 RGB 通道图像和 alpha通道图像。

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

分离后得到的 alpha通道图像长这样：

然后来实现人脸识别

为了你们学习，我真的是呕心沥血，都把女朋友照骗用来测试了~

来 ，上照骗…

既然是要做人脸识别，那么照骗就必须要真人正面照，不然你整个侧面的也识别不了撒~

识别不了，那帽子它就会自动变色，越来越绿，飞到了你的头顶…

接下来用 dlib 的正脸检测器进行人脸检测，用 dlib 提供的模型提取人脸的五个关键点。

#  人脸关键点检测器
predictor_path = "shape_predictor_5_face_landmarks.dat"
predictor = dlib.shape_predictor(predictor_path)  

# 正脸检测器
detector = dlib.get_frontal_face_detector()

# 正脸检测
dets = detector(img, 1)

# 如果检测到人脸
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)

        # 关键点检测，5个关键点。
        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()  

图片打印效果

自动调节帽子大小

选取两个眼角的点，求中心作为放置帽子的x方向的参考坐标，y 方向的坐标用人脸框上线的 y 坐标表示。

根据人脸检测得到的人脸的大小调整帽子的大小，使得帽子大小合适。

所以啊，女朋友照片的脸有多正面做出来的效果就有多好。

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

# 求两点中心
eyes_center = ((point1.x+point2.x)//2,(point1.y+point2.y)//2)

#  根据人脸大小调整帽子大小
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

# 根据人脸大小调整帽子大小
resized_hat = cv2.resize(rgb_hat,(resized_hat_w,resized_hat_h))

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帽子区域处理

首先把帽子的 alpha通道 作为 mask掩膜：

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

然后从人像图中去除需要添加帽子的区域：

# 帽子相对与人脸框上线的偏移量
dh = 0
dw = 0
# 原图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)]

# 原图ROI中提取放帽子的区域
bg_roi = bg_roi.astype(float)
mask_inv = cv2.merge((mask_inv,mask_inv,mask_inv))
alpha = mask_inv.astype(float)/255

# 相乘之前保证两者大小一致（可能会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')

提取后效果图

再提取帽子区域

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

效果图

给女朋友戴帽子

帽子处理好了就该给她戴上去了，把提取的圣诞帽区域和图片中提取的区域相加后放到原图中去。
注意：相加之前resize一下保证两者大小一致。

# 相加之前保证两者大小一致（可能会由于四舍五入原因不一致）
hat = cv2.resize(hat,(bg_roi.shape[1],bg_roi.shape[0]))
# 两个ROI区域相加
add_hat = cv2.add(bg,hat)
# cv2.imshow("add_hat",add_hat) 

# 把添加好帽子的区域放回原图
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

最后的效果图

五、软件界面

效果展示

女朋友太多了，这里就选用现女友了，免得这些前女友又回来找我。

GUI界面实现代码

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("图片存放位置"),
        sg.In(size=(25, 1), enable_events=True, key="-FOLDER-"),
        sg.FolderBrowse('选择'),
    ],
    [
        sg.Listbox(
            values=[], enable_events=True, size=(40, 20), key="-FILE LIST-"
        )
    ]
]
image_viewer_column = [
    [sg.Text("从左边女朋友中选择一个:")],
    [sg.Image(key="-IMAGE-")]
]
layout = [
    [
        sg.Column(file_list_column),
        sg.VSeperator(),
        sg.Column(image_viewer_column),
    ]
]
window = sg.Window("给女朋友添加一个圣诞帽", 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！添加失败了！')

        cv2.destroyAllWindows()

界面是用 PySimpleGUI 框架做的，分为左右两部分，左边是确定/取消/文件夹选择/图片文件列表,右边是图片展示栏。

选择好存放照片的文件夹后，你准备好的女朋友照片会在图片文件列表显示出来，这里图片是没限制的，JPG/PNG格式的都可以用。

选择列表里的女朋友点一下，就可以在右边显示出来照片。
你选中哪张，后面就给谁带上了帽子…

那么为什么这里就不限制图片格式了呢？

因为 PySimpleGUI 的图片展示默认只支持 png 格式的，这部分我加了一个判断，如果是 jpg 格式的图片，就用 cv2 转换成 png 格式再进行展示。

关键步骤到这里已经完成了，然后将两部分代码整合。

在 GUI 界面上点一下 “立即戴帽” 按钮时，后台接收到图片的路径，传递给我们的图片处理函数，在处理完后将图片保存在文件夹下，并更新在 GUI 界面右边的展示的图片即可。

最终效果展示

六、打包为exe软件

依然是用常用的 pyinstaller 打包，模块安装我就不讲了吧，前面装了好几个了，再不会拉出去关禁闭~

那我说快点

win+r打开搜索，输入cmd，点击确定打开命令提示符窗口，输入pip install pyinstaller 即可安装模块。

安装成功后不要关闭命令提示符窗口，输入代码存放的盘，比如C盘，输入C: ,把目录切换到你的代码所在的盘。

在输入cd 加上存放代码的文件夹名字

然后在命令提示符窗口输入 pyinstaller + 空格 + -F -w + 你的代码文件名字.py

-F打包程序，-w解决打包运行软件闪黑框，-F一定要用大写F，否则可能会出错。

程序运行有圣诞帽图片和人脸识别训练集这两个依赖文件，需要将这两个文件放入这个 EXE 文件所在的文件夹下。

七、写在后面

不仅仅是圣诞帽，你们想换啥都可以去尝试一下，搞不出来的话，拉到最上面左侧二维码了解一下。
还有软件、包、等等都在那了。

兄弟们，你们看看时间，为了你们赶在女朋友起床之前做出来，我起早贪黑的写出来了，这不得点个赞再走！