正妹的祕密－用程式算出正妹的自拍角度

by onews 0 分類圖片, 宅宅, 正妹, 科技

文 / Jia-Bin Huang｜伊利諾大學香檳分校電機工程學系博士候選人

大家都愛自拍，但為什麼有些人自拍出來的照片總是特別地好看？很明顯地自拍時相機與臉之間的相對角度佔了絕大部分的因素。打開網路搜尋，很快地就可以搜尋到非常多相關的擺姿勢技巧教學：

然而這些教學往往太過於抽象而不容易簡單地運用在日常生活中。我們心中不免疑惑，究竟要怎麼樣擺姿勢才是最好看的呢？不同於專家的意見，我們直接試著從資料中找出規律來。我們這裡選了三位網路正妹來做分析：

選擇這三位有兩個主要的原因：第一、她們在臉書上都擁有高人氣，表示大家都相當喜歡他們的狀態更新。第二、我們需要大量的資料進行分析以免得到不可靠的數據，三位正妹在臉書上千張公開自拍照片即成了有用的資料。

資料處理

要分析正妹們自拍時如何擺POSE，我們得先從影像中估算臉與相機間的相對角度。大致上可以分為三個步驟：

首先用現成的軟體批次下載正妹們在facebook上公開的照片。
其次我們用Open CV中的人臉偵測軟體來自動地標示每張照片裡臉部的位置。
有了臉部的偵測，我們接著運用電腦視覺的技術來估算臉部3D的Pose。

在這裡我們使用空氣動力學中的俯仰（Pitch）、扭轉（Yaw）和橫擺（Roll）來表示物體（正妹）與觀測者（相機）間的相對角度。下圖我們借用飛機來解釋。

簡單來說，在人臉的情況下，Pitch指的是鼻尖指向相機下方或是上方。Yaw則是表示左臉或是右臉。Roll用來表示臉傾斜的角度。

Pitch、Yaw and Roll的一維邊際分布（Marginal Distributions）

有了照片中估算的角度，我們可以用Kernel Density Estimation的方法來估計三位正妹各自的Pitch、Yaw and Roll一維的機率分布為何。結果請見下圖左側。

從這些數據我們可以學到甚麼東西呢？

首先，我們可以看到三位正妹在俯仰Pitch （藍線）度的選擇上相當一致，絕大部分的自拍照都選擇將臉朝下約莫15 度左右的姿勢。這和一般人對於自拍的認知相符合，臉朝下自拍往往可以有瘦臉的效果。經由影像分析我們得到15度左右也許是最佳的結果。

第二，我們觀察到扭轉Yaw （綠線）角度上選擇有蠻大的差異。比如說，Julie Chang （張齊郡）習慣性地會將她的右臉面向相機，而張香香則是較喜歡露出她的左臉。然而，不論是傾向左臉或右臉，橫擺的角度大小通常為20度左右。也許在這樣的角度底下，可以讓自拍照片臉部特徵更加立體。至於個人左右臉哪個比較具吸引力，可能需要自己看鏡子練習一下才能得知了。

第三，三位正妹照相時橫擺Roll （紅線）的角度似乎沒有太大的變化，絕大部分的照片都在0度左右。不過還是可以從比較中還是可以觀察出些許不同。比如說Julie Chang （張齊郡）較偏愛在自拍中選擇較大的橫擺角度。

Pitch－Yaw 二維Distributions

雖然上面的一維機率分布較為簡單直覺，但是往往會過於簡化而忽略了資料中各維度相互的影響。我們在上圖右側畫出二維的分布。從中我們發現，Pitch－Yaw－Roll角度之間並不是相互獨立（Independent）或是無關（Uncorrelated）的。這驅使我們去更進一步了解正妹們究竟是如何擺姿勢。我們用了Mean－Shift 演算法從一堆相片之中，找出機率分布中的mode。以下是Mean－Shift做分類的結果。