.NET做人脸识别并分类

在游乐场、玻璃天桥、滑雪场等娱乐场所，经常能看到有摄影师在拍照片，令这些经营者发愁的一件事就是照片太多了，客户在成千上万张照片中找到自己可不是件容易的事。在一次游玩等活动或家庭聚会也同理，太多了照片导致挑选十分困难。

还好有.NET，只需少量代码，即可轻松找到人脸并完成分类。

本文将使用Microsoft Azure云提供的认知服务（Cognitive Services）API来识别并进行人脸分类，可以免费使用，注册地址是：https://portal.azure.com。注册完成后，会得到两个密钥，通过这个密钥即可完成本文中的所有代码，这个密钥长这个样子（非真实密钥）：

fa3a7bfd807ccd6b17cf559ad584cbaa

使用方法

首先安装NuGet包Microsoft.Azure.CognitiveServices.Vision.Face，目前最新版是2.5.0-preview.1，然后创建一个FaceClient：

string key = "fa3a7bfd807ccd6b17cf559ad584cbaa"; // 替换为你的key
using var fc = new FaceClient(new ApiKeyServiceClientCredentials(key))
{
    Endpoint = "https://southeastasia.api.cognitive.microsoft.com",
};

然后识别一张照片：

using var file = File.OpenRead(@"C:\Photos\DSC_996ICU.JPG");
IList<DetectedFace> faces = await fc.Face.DetectWithStreamAsync(file);

其中返回的faces是一个IList结构，很显然一次可以识别出多个人脸，其中一个示例返回结果如下（已转换为JSON）：

[
    {
      "FaceId": "9997b64e-6e62-4424-88b5-f4780d3767c6",
      "RecognitionModel": null,
      "FaceRectangle": {
        "Width": 174,
        "Height": 174,
        "Left": 62,
        "Top": 559
      },
      "FaceLandmarks": null,
      "FaceAttributes": null
    },
    {
      "FaceId": "8793b251-8cc8-45c5-ab68-e7c9064c4cfd",
      "RecognitionModel": null,
      "FaceRectangle": {
        "Width": 152,
        "Height": 152,
        "Left": 775,
        "Top": 580
      },
      "FaceLandmarks": null,
      "FaceAttributes": null
    }
  ]

可见，该照片返回了两个DetectedFace对象，它用FaceId保存了其Id，用于后续的识别，用FaceRectangle保存了其人脸的位置信息，可供对其做进一步操作。RecognitionModel、FaceLandmarks、FaceAttributes是一些额外属性，包括识别性别、年龄、表情等信息，默认不识别，如下图API所示，可以通过各种参数配置，非常好玩，有兴趣的可以试试：

最后，通过.GroupAsync来将之前识别出的多个faceId进行分类：

var faceIds = faces.Select(x => x.FaceId.Value).ToList();
GroupResult reslut = await fc.Face.GroupAsync(faceIds);

返回了一个GroupResult，其对象定义如下：

public class GroupResult
{
    public IList<IList<Guid>> Groups
    {
        get;
        set;
    }

    public IList<Guid> MessyGroup
    {
        get;
        set;
    }

    // ...
}

包含了一个Groups对象和一个MessyGroup对象，其中Groups是一个数据的数据，用于存放人脸的分组，MessyGroup用于保存未能找到分组的FaceId。

有了这个，就可以通过一小段简短的代码，将不同的人脸组，分别复制对应的文件夹中：

void CopyGroup(string outputPath, GroupResult result, Dictionary<Guid, (string file, DetectedFace face)> faces)
{
    foreach (var item in result.Groups
        .SelectMany((group, index) => group.Select(v => (faceId: v, index)))
        .Select(x => (info: faces[x.faceId], i: x.index + 1)).Dump())
    {
        string dir = Path.Combine(outputPath, item.i.ToString());
        Directory.CreateDirectory(dir);
        File.Copy(item.info.file, Path.Combine(dir, Path.GetFileName(item.info.file)), overwrite: true);
    }

    string messyFolder = Path.Combine(outputPath, "messy");
    Directory.CreateDirectory(messyFolder);
    foreach (var file in result.MessyGroup.Select(x => faces[x].file).Distinct())
    {
        File.Copy(file, Path.Combine(messyFolder, Path.GetFileName(file)), overwrite: true);
    }
}

然后就能得到运行结果，如图，我传入了102张照片，输出了15个分组和一个“未找到队友”的分组：

还能有什么问题？

就两个API调用而已，代码一把梭，感觉太简单了？其实不然，还会有很多问题。

图片太大，需要压缩

毕竟要把图片上传到云服务中，如果上传网速不佳，流量会挺大，而且现在的手机、单反、微单都能轻松达到好几千万像素，jpg大小轻松上10MB，如果不压缩就上传，一来流量和速度遭不住。

二来……其实Azure也不支持，文档(https://docs.microsoft.com/en-us/rest/api/cognitiveservices/face/face/detectwithstream)显示，最大仅支持6MB的图片，且图片大小应不大于1920x1080的分辨率：

因此，如果图片太大，必须进行一定的压缩（当然如果图片太小，显然也没必要进行压缩了），使用.NET的Bitmap，并结合C# 8.0的switch expression，这个判断逻辑以及压缩代码可以一气呵成：

byte[] CompressImage(string image, int edgeLimit = 1920)
{
    using var bmp = Bitmap.FromFile(image);

    using var resized = (1.0 * Math.Max(bmp.Width, bmp.Height) / edgeLimit) switch
    {
        var x when x > 1 => new Bitmap(bmp, new Size((int)(bmp.Size.Width / x), (int)(bmp.Size.Height / x))),
        _ => bmp,
    };

    using var ms = new MemoryStream();
    resized.Save(ms, ImageFormat.Jpeg);
    return ms.ToArray();
}

竖立的照片

相机一般都是3:2的传感器，拍出来的照片一般都是横向的。但偶尔寻求一些构图的时候，我们也会选择纵向构图。虽然现在许多API都支持正负30度的侧脸，但竖着的脸API基本都是不支持的，如下图（实在找不到可以授权使用照片的模特了