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接口 1：四庭七眼测量 — 开发任务书（AI Agent 执行版）

配套技术方案：接口1-四庭七眼测量-技术实现方案.md 执行者：AI coding agent。请严格按阶段顺序执行，每个阶段完成后运行该阶段的「验证方法」，通过后再进入下一阶段。

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0. 背景与目标

把现有 /api/v1/face/measure 接口从 Mock（返回硬编码数据）替换为真实算法实现。

• 输入：单人正面人像图（multipart 上传 / URL / base64，三选一，≤1MB）。
• 输出：四庭（顶/上/中/下庭）、七眼（眼宽/脸宽/两眼间距）的 cm 值与占比，5 个关键点像素坐标，以及一张仅含标注图层、透明底的 PNG。
• 保持现有统一响应结构 {code, message, request_id, data} 与错误码 1001–1008 不变。

核心算法策略（见技术方案 §1.1）：

• 眉心以下（中/下庭、七眼）：MediaPipe Face Mesh 468 点直接实测。
• 眉心以上（上/顶庭，即发际线/头顶）：方案 B（BiSeNet 头发分割，主） → 方案 A（比例推算，兜底）。
• 尺度换算：虹膜直径法（11.7mm）。
• 姿态校验：cv2.solvePnP 解算真实欧拉角。

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1. 总体约束（所有阶段通用）

1. 不破坏现有接口契约：响应外层结构、错误码、三选一图片输入规则、ok()/err() 帮助函数沿用 app.py 现有实现。
2. 新增逻辑全部放在 face_analysis/ 包内，app.py 只做编排（读图→校验→调用→返回），保持单文件 app 的薄控制器风格。
3. 依赖锁版本：numpy<2（用 1.26.4）。torch 用 CPU 版。安装走 pip.conf 里的腾讯云镜像（torch 需用官方 CPU index）。
4. 模型权重不入 git：face_analysis/weights/*.pth 写进 .gitignore，由 §2 的下载脚本拉取。
5. 中文字体：face_analysis/fonts/NotoSansCJKsc-Regular.otf（= 思源黑体，已预下载，见 OFFLINE_ASSETS.md）。
6. 每个模块都要能单独 import 且有 if __name__ == "__main__" 自测入口，方便分阶段验证。
7. 代码风格、注释密度与 app.py 保持一致；注释用中文。
8. 不要 mock 兜底：算法失败时返回对应错误码，不得回退成硬编码示例数据。

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2. 阶段一：环境与依赖

开发步骤

1. 更新 requirements.txt，新增：mediapipe==0.10.14、opencv-python==4.10.0、Pillow==11.0.0、numpy==1.26.4、torch==2.2.2、torchvision==0.17.2。
2. 在 venv 安装依赖。torch 用 CPU index： ./venv/bin/pip install torch==2.2.2 torchvision==0.17.2 --index-url https://download.pytorch.org/whl/cpu 其余走现有 pip.conf 镜像。
3. 创建目录骨架：face_analysis/{__init__.py,fonts/,weights/}、static/annotations/。
4. 权重/字体已预下载到位（内网无需联网，见根目录 OFFLINE_ASSETS.md 的 sha256 清单）：
   • face_analysis/weights/79999_iter.pth（BiSeNet 主权重 ~53MB）
   • face_analysis/weights/resnet18-5c106cde.pth（骨干 ~45MB）
   • face_analysis/fonts/NotoSansCJKsc-Regular.otf（中文字体 ~16MB） 仍需写 scripts/download_weights.sh（供联网环境/生产机重建），但内网执行时跳过此步、直接用已有文件。 ⚠️ resnet18 骨干：BiSeNet 初始化会尝试联网下载骨干，内网会失败——需把 resnet18-5c106cde.pth 拷到 ~/.cache/torch/hub/checkpoints/ 或改 BiSeNet 代码从 weights/ 本地加载。
5. 更新 .gitignore：忽略 face_analysis/weights/*.pth、static/annotations/*（保留 .gitkeep）。

交付物

• 更新后的 requirements.txt、.gitignore
• scripts/download_weights.sh
• 目录骨架

验证方法

./venv/bin/python -c "import mediapipe, cv2, torch, numpy, PIL; \
print('numpy', numpy.__version__); print('mediapipe', mediapipe.__version__)"

• 必须无 import 错误；numpy.__version__ 以 1.26 开头。
• ls face_analysis/weights/79999_iter.pth 存在且 >40MB；resnet18-5c106cde.pth 存在。
• ls face_analysis/fonts/NotoSansCJKsc-Regular.otf 存在。

完成标准：上述命令全部通过，无报错。

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3. 阶段二：MediaPipe 关键点检测封装

开发步骤

1. face_analysis/face_mesh_landmarks.py：定义所有关键点索引常量（见技术方案 §2.3）：眉心 9/151、鼻翼下缘 94、下巴 152、眼角 33/133/263/362、脸颊 234/454、鼻尖 1/4、虹膜 468–477、solvePnP 用的 61/291。
2. face_analysis/detector.py：实现 FaceMeshDetector 单例（技术方案 §8.2），static_image_mode=True, max_num_faces=1, refine_landmarks=True。detect(image_bgr) 返回 landmarks 或 None。

交付物：face_mesh_landmarks.py、detector.py

验证方法

• 准备一张正面人像测试图 tests/fixtures/frontal.jpg（agent 若无素材，用一张公开 CC0 正面人像；记录来源）。
• 自测脚本：加载图 → detector.detect() → 断言返回非 None 且 landmark 数 ≥ 478（含虹膜）。

./venv/bin/python -m face_analysis.detector tests/fixtures/frontal.jpg
# 期望输出：detected landmarks: 478

完成标准：能稳定检测出 478 点。

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4. 阶段三：姿态校验（solvePnP）

开发步骤

1. face_analysis/pose.py：实现 estimate_head_pose(landmarks, w, h) 返回 (yaw, pitch, roll)，check_frontal_face(...) 返回 bool（技术方案 §9）。
2. 阈值用初始值 15°，定义为模块常量便于后续标定。

交付物：pose.py

验证方法

• 用正面图：check_frontal_face 返回 True，三个角绝对值均 < 15。
• hard_longhair.jpg 略带角度，打印其 yaw/pitch/roll，确认角度比 frontal 大（用于观察姿态评分是否合理）。
• 仓库未提供明显侧脸图；若要测 frontal=False 的拒绝路径，agent 自备一张明显侧脸图存为 tests/fixtures/profile.jpg（公开 CC0，记录来源），否则在测试中用 mock landmarks 构造大 yaw 验证阈值逻辑。

./venv/bin/python -m face_analysis.pose tests/fixtures/frontal.jpg        # frontal=True, 三角接近 0
./venv/bin/python -m face_analysis.pose tests/fixtures/hard_longhair.jpg  # 打印角度，观察是否偏大

完成标准：正面图判定为 True 且三角接近 0；阈值拒绝逻辑（大 yaw→False）有测试覆盖。

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5. 阶段四：尺度校准（虹膜直径法）

开发步骤

1. face_analysis/calibration.py：
   • normalized_to_pixel、pixel_distance（技术方案 §3.2）。
   • estimate_scale_factor(landmarks, w, h) 返回 px_per_cm，用虹膜左右边缘点（469/471、474/476）求直径，左右取平均，除以 AVG_IRIS_DIAMETER_CM=1.17（技术方案 §3.3）。
   • 虹膜点缺失时降级用眼宽（外→内眼角，均值 2.85cm）。

交付物：calibration.py

验证方法

• 自测：对正面图算 px_per_cm，断言为正且落在合理范围（例如 1080×1920 的人像，px_per_cm 通常在 20–120 之间，agent 实测后记录实际值作为回归基线）。

./venv/bin/python -m face_analysis.calibration tests/fixtures/frontal.jpg
# 期望输出：px_per_cm: <正数>

完成标准：输出正数且量级合理；故意传一张无虹膜（refine 关闭模拟）能走眼宽降级不报错。

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6. 阶段五：头发分割（方案 B）+ 兜底（方案 A）

开发步骤

1. face_analysis/hair_segmenter.py：
   • 封装 BiSeNet face-parsing：加载 weights/79999_iter.pth，输入 BGR 图，输出 hair_mask（H×W bool，True=头发）。预处理 resize 到 512×512，推理后 resize 回原图尺寸。CPU 推理。单例加载，避免每次请求重载权重。
   • locate_hairline_by_segmentation(hair_mask, brow_center_x, h) 返回 (hairline_y, hair_top_y) 或 None（技术方案 §4.0）。
2. face_analysis/measure.py（先做方案 A 部分）：
   • estimate_vertical_landmarks(...)（方案 A，技术方案 §4.3）作为兜底。
3. 在 measure.py 里实现决策逻辑：先尝试方案 B，合理性校验（头顶在发际线上方、发际线在眉心上方、各庭为正）通过则用 B 并标 hairline_source="segmentation"，否则回退 A 标 "estimated"（技术方案 §4 决策流程）。

交付物：hair_segmenter.py、measure.py（含纵向定位 + 决策）

验证方法

• 自测分割：对 frontal.jpg 输出 hair_mask，断言 hair_mask.sum() > 0；dump 一张 mask 预览 PNG 到 tests/output/，目视确认头发区域正确。
• 自测定位：方案 B 返回的 hairline_y < brow_center_y（发际线在眉心上方，y 向下为正）、hair_top_y < hairline_y。
• 困难样本 hard_longhair.jpg：长发遮挡两侧，确认要么中分缝定位合理、要么合理性校验不过自动回退方案 A（hairline_source=="estimated"），两种都算通过，关键是不报错、不输出离谱坐标。
• 降级路径：把 mask 置空（None）模拟光头/分割失败，断言决策回退方案 A、hairline_source=="estimated"、不报错。

./venv/bin/python -m face_analysis.hair_segmenter tests/fixtures/frontal.jpg
# 期望：hair pixels: <正数>, hairline_y < brow_y, hair_top_y < hairline_y
./venv/bin/python -m face_analysis.hair_segmenter tests/fixtures/hard_longhair.jpg
# 期望：能跑通，输出分割结果或明确的回退标记

完成标准：正常头发图走分割且坐标自洽；长发/无头发图自动降级不报错。

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7. 阶段六：四庭七眼测量计算

开发步骤

1. measure.py 补全：
   • measure_seven_eyes(...)（技术方案 §5）：眼宽（左右均值）、脸宽、两眼间距像素值。
   • 整合主函数 measure_face(landmarks, hair_mask, w, h)：
     • 调 §4 决策得 5 个纵向点 + 各庭像素长。
     • 调七眼测量。
     • 调 estimate_scale_factor 得 px_per_cm，全部像素 → cm。
     • 算占比：四庭各段/全脸高，眼宽/脸宽、间距/脸宽。
     • 返回结构化结果对象（含 cm、ratios、5 点像素坐标、hairline_source、head_pose）。
2. 结果对象提供 to_response() 方法，输出与现有 Mock 的 data 字段完全同构（字段名对齐 docs/接口文档.md）。

交付物：完整 measure.py

验证方法

• 对正面图跑 measure_face，断言：
  • 四庭 ratio 之和 ≈ 1.0（±0.02）。
  • 所有 cm 值为正且量级合理（全脸高度通常 18–24cm）。
  • 眼宽 ratio 在 0.15–0.25 之间（七眼理论 ≈ 0.2）。
  • 返回字段名与 docs/接口文档.md 定义逐一对齐（写一个字段对比断言）。

./venv/bin/python -m face_analysis.measure tests/fixtures/frontal.jpg
# 打印完整 data dict

完成标准：数值自洽、字段对齐文档。

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8. 阶段七：标注图生成

开发步骤

1. face_analysis/annotation.py（技术方案 §6）：
   • 用打包中文字体绝对路径加载（不静默降级，缺字体直接抛错）。
   • draw_gradient_horizontal_line：numpy 向量化实现（技术方案 §6 修订版），全程在 np.zeros((h,w,4)) 缓冲上画，最后 Image.fromarray。
   • 四庭水平分界线（渐变消失）+ 左侧四庭 cm 数值。
   • 七眼标注（上下穿插）。
   • 虚线带箭头 draw_dashed_line_with_arrows。
   • 规格：线/字色 #FFFFFF、字体 10pt、线宽 1pt、透明底 RGBA。
2. create_annotated_image(image_bgr, measure_result) 返回 PIL RGBA Image。

交付物：annotation.py

验证方法

• 对正面图生成标注 PNG，保存到 tests/output/annotated.png，断言：
  • 模式为 RGBA，尺寸 == 原图尺寸。
  • 存在透明像素（A==0）也存在不透明像素（A>0）。
  • 中文渲染正常（人工/agent 目视 dump 图，确认"顶庭/上庭/中庭/下庭"非方块）。
• 性能：生成耗时记录，单张应 < 1s（验证 numpy 渐变线没有退化成逐像素）。

./venv/bin/python -m face_analysis.annotation tests/fixtures/frontal.jpg tests/output/annotated.png

完成标准：PNG 透明底正确、中文正常、生成快。

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9. 阶段八：接入 app.py

开发步骤

1. 在 app.py 替换 /api/v1/face/measure 的 Mock 实现：
   • 解析三选一图片输入（沿用现有 URL/base64/file 处理；URL 需下载，base64 需去前缀解码）。
   • 校验：大小 ≤1MB（1006）、可解码（1008）、分辨率用短边/长边判断（1002，技术方案 §8.3 修订版）。门槛做成可配置：读环境变量 MIN_SHORT_SIDE（默认 1080）、MIN_LONG_SIDE（默认 1920），不要硬编码（见 §14 分辨率门槛说明）。
   • detector.detect → None 则 1001。
   • check_frontal_face → False 则 1003。
   • hair_segmenter 取 mask（失败传 None，由 measure 内部兜底）。
   • measure_face → create_annotated_image → 保存到 static/annotations/{uuid}.png → 拼出 URL（用 SAMPLE_IMAGE_URL 同源的 base，即 https://hair.xiangsilian.com/static/annotations/{uuid}.png）。
   • return ok(result.to_response())，data 内含 annotated_image_url。
2. 模型单例在模块加载时初始化（detector、segmenter），避免每请求重建。
3. 异常兜底：未预期异常返回 err(1007, ...)（按文档错误码定义对齐）。

交付物：更新后的 app.py

验证方法（本地起服务）

默认门槛已是 600/800，frontal.jpg 直接放行，无需绕过校验。

./venv/bin/uvicorn app:app --host 127.0.0.1 --port 8000 &
F=http://127.0.0.1:8000/api/v1/face/measure
# 0) 正常图 → code==0，data 含 four_courts/seven_eyes/annotated_image_url/hairline_source/head_pose
curl -s -X POST $F -F image_file=@tests/fixtures/frontal.jpg | python -m json.tool
# 1002) 低分辨率
curl -s -X POST $F -F image_file=@tests/fixtures/lowres.png
# 1001) 非人脸风景
curl -s -X POST $F -F image_file=@tests/fixtures/landscape.jpg
# 1008) 损坏文件
curl -s -X POST $F -F image_file=@tests/fixtures/corrupt.bin
# 1006) 超大图（>1MB，临时生成不入库）
head -c 1100000 /dev/urandom > /tmp/oversize.bin
curl -s -X POST $F -F image_file=@/tmp/oversize.bin
# 1003) 侧脸：仓库无素材，用 mock 大 yaw 在单测中覆盖

• 访问返回的 annotated_image_url 对应的本地文件存在。
• /docs Swagger 正常加载，该接口 schema 未破坏。

完成标准：0/1002/1001/1008/1006 五类用例返回正确 code（有现成夹具）；1003 用 mock 覆盖；正常用例 data 结构与文档一致。

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10. 阶段九：测试套件与回归

开发步骤

1. tests/test_face_measure.py（pytest）：
   • 各模块单元测试（detector/pose/calibration/segmenter/measure/annotation）。
   • 接口集成测试：用 FastAPI TestClient 跑 §9 的错误码用例。
   • 精度验证：见 §15 三层策略（合成真值 / 缩放不变性 / 可视化）——这是误差验证的核心，必做。
   • 数值回归：把 frontal.jpg 首次跑出的四庭/七眼 cm 值记为基线，断言后续运行偏差 < 1%（防止重构回归）。
2. tests/fixtures/ 素材已就位（见 §14），无需再准备。
3. 在 docs/接口1-四庭七眼测量-技术实现方案.md §11 待确认事项旁，补一份「实测基线数值表」。

交付物：tests/ 目录、pytest.ini（或 pyproject 配置）、基线数值表

验证方法

./venv/bin/python -m pytest tests/ -v

• 全绿。

完成标准：pytest 全部通过。

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11. 阶段十：部署与冒烟

开发步骤

1. 确认 hair.service（systemd）无需改动即可加载新依赖；若新增 torch 导致启动变慢，记录冷启动耗时。
2. 部署脚本补一步 scripts/download_weights.sh（生产机拉权重）。
3. 重启服务，跑线上冒烟。

交付物：更新的部署说明（写进 CLAUDE.md 或 docs/）

验证方法

sudo systemctl restart hair && sudo systemctl status hair
curl -s -X POST https://hair.xiangsilian.com/api/v1/face/measure \
  -F image_file=@tests/fixtures/frontal.jpg | python -m json.tool
# 期望 code==0；annotated_image_url 可公网访问（curl -I 返回 200）
journalctl -u hair -n 50   # 无 ERROR/Traceback

完成标准：线上接口返回真实数据，标注图可访问，日志无异常。

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12. 总交付清单（Definition of Done）

• requirements.txt / .gitignore / scripts/download_weights.sh
• face_analysis/：detector.py、pose.py、calibration.py、hair_segmenter.py、measure.py、annotation.py、face_mesh_landmarks.py、fonts/、weights/
• app.py 中 /api/v1/face/measure 真实实现（移除该接口 Mock）
• tests/：fixtures + 单元 + 集成 + 数值回归，pytest 全绿
• 线上冒烟通过，标注图可公网访问
• 文档：实测基线数值表 + 部署说明更新
• 返回 data 含新增字段 hairline_source、head_pose，其余字段与 docs/接口文档.md 对齐

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13. 风险与降级开关（提醒 agent）

1. torch 装不上 / 太重：若环境受限，先交付「方案 A only」版本（跳过阶段五的分割，hairline_source 恒为 "estimated"），把方案 B 标记为 TODO，但其余阶段照常。在交付说明里明确写出。
2. 数值不合理（如 cm 量级离谱）：优先怀疑 px_per_cm（虹膜点是否检出）和分辨率方向判断，而非盲目调比例常数。
3. 不确定字段命名：以 docs/接口文档.md 为唯一权威，冲突时以文档为准并在 PR 说明里指出。

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14. 测试素材清单（已就位于 tests/fixtures/）

以下夹具已全部创建完毕，agent 直接使用即可，无需再拷贝/生成：

文件	尺寸(W×H)	大小	来源	用途
frontal.jpg	682×811	94KB	真实样本（原 image/test.jpg）	主用例：阶段二~八全部功能验证 + 数值基线
hard_longhair.jpg	864×1152	131KB	真实样本（原 image/qwerqwe.jpg）	困难样本：分割鲁棒性、max_num_faces=1 只取最大脸、姿态
lowres.png	406×571	226KB	真实样本（原 image/image.png，已带标注线）	1002 拒绝用例（短边 406 < 600）；勿当干净输入
landscape.jpg	1000×1200	114KB	程序生成（非人脸风景）	1001 用例：无法识别人像
corrupt.bin	—	2KB	程序生成（伪 PNG 头 + 垃圾字节）	1008 用例：无法解码
(1006 超大图)	—	>1MB	测试时动态生成，不入库	1006 用例：超过 1MB

1006 超大图不提交进 git（避免仓库膨胀，内容是随机噪声无信息量）。在 tests/conftest.py 里用 pytest fixture 临时生成；测 1006 仅看字节数、无需合法图片：

@pytest.fixture
def oversize_file(tmp_path):
    p = tmp_path / "oversize.bin"
    p.write_bytes(b"\x00" * (1_100_000))  # 1.1MB，刚过 1MB 红线
    return p

手动 curl 验证时临时造一个即可：head -c 1100000 /dev/urandom > /tmp/oversize.bin

仍缺：明显侧脸图（测 1003）。无合规素材，agent 用 mock landmarks 构造大 yaw 验证阈值逻辑即可（见 §4 阶段三）。

分辨率门槛（已放宽，可配置）

• 默认门槛下调为：短边 ≥ 600、长边 ≥ 800（环境变量 MIN_SHORT_SIDE=600、MIN_LONG_SIDE=800，技术方案 §8.3 已同步）。
• 该门槛下：frontal.jpg(682×811)、hard_longhair.jpg(864×1152) 放行；lowres.png(406×571) 被 1002 拒绝——正好作拒绝用例，功能测试无需再绕过校验。
• 门槛必须做成可配置，不要硬编码：生产可通过环境变量随时调整，无需改代码。

待确认事项（提交给需求方，不阻塞开发）：

1. 600/800 是否合适？过低会牺牲测量精度（虹膜/关键点像素太少），过高会拒掉大量真实上传图。建议上线后按实际拒绝率/精度反馈再调。
2. hard_longhair.jpg 这类长发遮挡发际线的图，方案 B 大概率只能定位到中分缝；若分割结果不可靠应自动回退方案 A（hairline_source="estimated"）——确认这是可接受行为。

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15. 精度 / 误差验证策略（三层）

核心认知：管线分两层——测量数学（landmarks+尺度→cm）可以构造精确真值验证；MediaPipe 检测（图→landmarks 落点）无法合成真值，只能人工标注或间接验证。绝大多数可控 bug 在数学层，务必重点覆盖。

Tier 1 — 合成真值，精确验证测量数学（必做，核心）

自己构造一组「已知真值」的关键点：坐标和 px_per_cm 都由测试设定，因此每一段的 cm/占比真值已知，算出来必须分毫不差（误差仅来自浮点，断言 < 1e-6）。这能精确验证 calibration / measure_seven_eyes / 方案A 推算 / 占比公式。

# tests/test_geometry_truth.py
import numpy as np

class _LM:                       # 模拟 MediaPipe landmark.x/.y/.z
    def __init__(self, x, y, z=0.0): self.x, self.y, self.z = x, y, z

def build_synthetic_landmarks(px_per_cm=50.0, W=1000, H=1000):
    """按已知 cm 几何摆放关键点，返回 (landmarks_list, ground_truth_dict)"""
    cx = W / 2
    def Y(cm_from_top):                      # cm → 归一化 y
        return (cm_from_top * px_per_cm) / H
    def X(px):
        return px / W

    # 设定真值（cm）：从头顶往下
    gt = {"top_court_cm": 4.0, "upper_court_cm": 5.0,
          "middle_court_cm": 6.0, "lower_court_cm": 5.0,
          "eye_width_cm": 3.0, "inter_eye_cm": 3.4, "face_width_cm": 14.0,
          "px_per_cm": px_per_cm}
    y_hairtop = 2.0
    y_hairline = y_hairtop + gt["top_court_cm"]
    y_brow     = y_hairline + gt["upper_court_cm"]
    y_nose     = y_brow + gt["middle_court_cm"]
    y_chin     = y_nose + gt["lower_court_cm"]

    lm = {i: _LM(X(cx), 0.0) for i in range(478)}   # 占位
    # 纵向中轴点
    lm[9]  = _LM(X(cx), Y(y_brow));  lm[151] = _LM(X(cx), Y(y_brow))
    lm[94] = _LM(X(cx), Y(y_nose))
    lm[152]= _LM(X(cx), Y(y_chin))
    # 七眼横向点（按真值 px 摆位，y 任意取眉下一行）
    ew = gt["eye_width_cm"] * px_per_cm
    ie = gt["inter_eye_cm"] * px_per_cm
    fw = gt["face_width_cm"] * px_per_cm
    eye_y = Y(y_brow + 2.0)
    lm[133] = _LM(X(cx - ie/2), eye_y);      lm[33]  = _LM(X(cx - ie/2 - ew), eye_y)
    lm[362] = _LM(X(cx + ie/2), eye_y);      lm[263] = _LM(X(cx + ie/2 + ew), eye_y)
    lm[234] = _LM(X(cx - fw/2), eye_y);      lm[454] = _LM(X(cx + fw/2), eye_y)
    # 虹膜边缘点：直径 = 1.17cm * px_per_cm，使尺度可被精确反解
    d = 1.17 * px_per_cm
    lm[469] = _LM(X(cx - ie/2 - ew/2 - d/2), eye_y); lm[471] = _LM(X(cx - ie/2 - ew/2 + d/2), eye_y)
    lm[474] = _LM(X(cx + ie/2 + ew/2 - d/2), eye_y); lm[476] = _LM(X(cx + ie/2 + ew/2 + d/2), eye_y)
    return [lm[i] for i in range(478)], gt

def test_scale_factor_exact():
    lm, gt = build_synthetic_landmarks(px_per_cm=50.0)
    from face_analysis.calibration import estimate_scale_factor
    assert abs(estimate_scale_factor(lm, 1000, 1000) - gt["px_per_cm"]) < 1e-6

def test_seven_eyes_exact():
    lm, gt = build_synthetic_landmarks()
    from face_analysis.measure import measure_seven_eyes
    r = measure_seven_eyes(lm, 1000, 1000)
    pc = gt["px_per_cm"]
    assert abs(r["eye_width_px"]/pc  - gt["eye_width_cm"])  < 1e-6
    assert abs(r["face_width_px"]/pc - gt["face_width_cm"]) < 1e-6
    assert abs(r["inter_eye_distance_px"]/pc - gt["inter_eye_cm"]) < 1e-6
# 方案A 推算、四庭占比同理，用 gt 的中/下庭做输入，断言推算的上/顶庭与 gt 关系一致

注意：方案 A 因为是「按比例推算」，它推出的上/顶庭不会等于任意设定的真值——Tier 1 对方案 A 只验证「推算公式按既定比例正确执行」（给定中下庭，输出符合 0.25/0.22 比例关系），而非验证它贴近真实脸。这正是方案 A 循环论证局限的体现，文档已说明。方案 B 的真值验证用合成 mask（已知头发区域上沿）走 locate_hairline_by_segmentation。

Tier 2 — 缩放不变性，真实图上可运行（必做）

用真实 frontal.jpg 跑完整管线，再把图等比放大 2× 重跑。物理量应满足：

• 占比（ratio）完全不变（±0.5%）——放大不改变比例。
• cm 值基本不变（±2%）——因为 px_per_cm 也随之放大，虹膜法自洽。

这用真实 MediaPipe 输出验证尺度处理无 bug，不需要人工真值。若放大后 cm 值漂移大，说明尺度链路有问题。

def test_scale_invariance():
    import cv2
    img = cv2.imread("tests/fixtures/frontal.jpg")
    big = cv2.resize(img, None, fx=2, fy=2, interpolation=cv2.INTER_CUBIC)
    r1 = run_measure(img); r2 = run_measure(big)
    for k in ["top","upper","middle","lower"]:
        assert abs(r1.ratio[k] - r2.ratio[k]) < 0.005      # 占比不变
        assert abs(r1.cm[k] - r2.cm[k]) / r1.cm[k] < 0.02  # cm 近似不变

Tier 3 — 检测落点定性评估（人工真值，抽样）

MediaPipe 落点准不准没有合成真值，只能：

1. 可视化叠加：把 5 个纵向点 + 眼角点画回原图存 PNG，人工/agent 目视确认落点正确（眉心在眉间、下巴在下颌最低点等）。
2. 抽样人工标注：对 2~3 张图手工标注真值关键点像素坐标存 tests/fixtures/*_truth.json，断言 MediaPipe 输出与标注的像素偏差 < 全脸高度的 3%。

def test_landmark_overlay():
    """生成叠加图供人工核验，并断言关键点落在图像合理区域内"""
    # 画点存 tests/output/frontal_landmarks.png，断言各点坐标在 [0,W]/[0,H] 且顺序自上而下

误差预期对照（写进基线表）

误差来源	验证手段	预期
测量数学（尺度/占比/七眼/脸宽）	Tier 1 合成真值	≈ 0（< 1e-6）
尺度链路一致性	Tier 2 缩放不变性	占比 < 0.5%，cm < 2%
MediaPipe 落点	Tier 3 人工标注抽样	< 3% 全脸高
虹膜个体差异 + 透视	无法消除，文档声明	cm ±5~15%（离虹膜平面越远越大）
方案 A 推算上/顶庭	固有局限	真实脸偏差可达 ±15%，故优先方案 B

完成标准（补充到阶段九）：Tier 1 全部断言 < 1e-6；Tier 2 通过；Tier 3 叠加图人工确认 OK。

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任务书版本: v1.3 ｜ 创建日期: 2026-06-13（v1.3：新增 §15 三层精度验证策略 + 合成真值生成器）｜ 配套技术方案 v2.0