KR20040034342A - Method and apparatus for extracting feature vector for use in face recognition and retrieval - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method and a device for extracting a characteristic vector for recognizing/retrieving a face are provided to support a retrieval limitation for the characteristic vector generated from a frequency area and a spatial area by respectively generating a Fourier characteristic vector and an intensity characteristic vector for a normalized face image. CONSTITUTION: A Fourier characteristic generator(121) generates the first and the second normalized vector as the frequency characteristic vector for the entire face area of the normalized entire face image, and the third and the fourth normalized vector as the frequency characteristic vector for the central face area of the normalized entire face image. An entire Fourier characteristic vector generator(123) generates an entire Fourier characteristic vector by combining the first and the second normalized vector, and projecting it to the first linear discriminating space. A central Fourier characteristic vector generator(125) generates a central Fourier characteristic vector by combining the third and the fourth normalized vector, and projecting it to the second linear discriminating space.

Description

얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법 및 장치{Method and apparatus for extracting feature vector for use in face recognition and retrieval}Method and apparatus for extracting feature vector for use in face recognition and retrieval

본 발명은 얼굴 인식 및 검색시스템에 관한 것으로서, 특히 정규화된 얼굴영상에 대하여 퓨리에특징벡터와 인텐서티특징벡터를 별도로 생성하여 머지시킴으로써 주파수 영역상에서 생성된 특징벡터에 의한 검색한계와 공간 영역상에서 생성된 특징벡터의 검색한계를 보완하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법 및 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a face recognition and retrieval system. In particular, the present invention relates to a face recognition and retrieval system, and specifically generates and merges a Fourier feature vector and an intensity feature vector for a normalized face image. A feature vector extraction method and apparatus for face recognition and retrieval that complements a search limit of feature vectors.

21세기 정보화 사회로 이행되는 과정에서 개인은 물론 특정 단체의 정보는 어느 자산보다도 중요한 가치를 지니게 되었다. 이렇게 중요한 정보를 보호하기 위해서 각종 패스워드가 사용되고, 기타 신분을 확인할 수 있는 기술이 절실히 요구되고 있다. 이 가운데 얼굴인식기술은 사용자가 특별한 동작이나 행위를 취하지 않고, 심지어는 사용자 자신이 인지하지 못하는 동안 신분확인을 할 수 있다는 장점이 있기 때문에 가장 편리하고, 경쟁력 있는 신분확인 방법으로 평가되고 있다.In the transition to the 21st century information society, the information of individuals as well as certain organizations has become more important than any asset. In order to protect such important information, various passwords are used, and other technologies that can verify identity are urgently required. Among them, face recognition technology is evaluated as the most convenient and competitive identification method because it has the advantage that the user can perform identification without taking special actions or actions, or even without the user's own recognition.

한편, 정보보호 차원을 넘어서 신용카드, 현금카드, 전자 주민등록증 등 신분 확인을 필요로 하는 사회적 요구는 계속 확대되고 있으나, 현재까지는 비밀번호 이외의 보조적인 신분확인 방법이 없기 때문에 컴퓨터를 사용한 범죄 등 많은 사회적 문제점을 안고 있다. 이러한 사회적 문제를 해결할 수 있는 방법으로 얼굴인식기술이 각광을 받고 있다. 이외에도, 얼굴인식기술은 단말기 접근제어, 공공장소 관제시스템, 전자 사진첩, 범죄자 얼굴인식 등 많은 응용분야를 가지고 있어 정보화 사회에서 매우 유용한 기술이라고 평가된다.On the other hand, beyond the protection of information, social demands for identity verification such as credit cards, cash cards, and electronic social security cards continue to expand. I have a problem. Face recognition technology is in the limelight as a way to solve these social problems. In addition, face recognition technology has many application fields such as terminal access control, public place control system, electronic photo album, criminal face recognition, and is considered very useful technology in information society.

현재 많이 이용되고 있는 얼굴인식기술로서, 얼굴 영상에 주성분 분석법(Principal Component Analysis: 이하, PCA라 약칭함)을 적용하여 얼굴을 인식하는 기술이 있다. 주성분 분석법은 영상 데이터를 영상 자체의 고유정보의 손실을 최소화하면서 저차원 고유벡터 공간으로 투영시켜 정보를 축소시키는 기법이다. 주성분 분석법을 이용한 얼굴인식방법으로는 얼굴의 주요 특징 벡터를 추출한 후, 미리 등록된 영상으로부터 추출된 주성분 벡터로 학습된 패턴 분류기를 이용하여 얼굴을 인식하는 방법이 많이 사용되었다. 그러나, 이러한 방법은 대용량의 얼굴인식에 있어서, 인식 속도와 신뢰성이 낮고, PCA 기저벡터를 선택함에 따라서 조명에는 강인한 특징을 얻을 수 있으나, 얼굴의 표정 또는 포즈의 변화에는 만족할 만한 얼굴 인식 결과를 얻을 수 없는 문제점이 있다.As a face recognition technique that is widely used at present, there is a technique of recognizing a face by applying a principal component analysis (hereinafter, abbreviated as PCA) to a face image. Principal component analysis is a technique to reduce the information by projecting the image data into a low dimensional eigenvector space while minimizing the loss of the unique information of the image itself. As a face recognition method using principal component analysis, a method of recognizing a face using a pattern classifier learned from a principal component vector extracted from a pre-registered image after extraction of a principal feature vector of a face has been widely used. However, this method has low recognition speed and reliability in large-capacity face recognition, and it is possible to obtain robust features for lighting by selecting PCA basis vector, but obtains satisfactory face recognition results for facial expression or pose change. There is no problem.

상기 방법을 보완하기 위하여 최근에는 Toshio kamei 등이 "Report of Core Experiment on Fourier Spectral PCA based Face Description"(NEC_MM_TR_2002_330, July 2002)에서 퓨리에 PCLDA 개념을 도입하여 주파수 영역상에서 얼굴영상에 대한 특징벡터들을 추출하는 방법을 제안하였으며, Tae-Kyun Kim 등이 "Component-based LDA face Descriptor for image retrieval"(British Machine Vision Conference 2002, September 2002)에서 LDA를적용하여 공간 영역상에서 성분별 특징벡터를 추출하는 방법을 제안하였다.To complement the method, Toshio kamei et al. Recently introduced the Fourier PCLDA concept in "Report of Core Experiment on Fourier Spectral PCA based Face Description" (NEC_MM_TR_2002_330, July 2002) to extract feature vectors for face images in the frequency domain. Tae-Kyun Kim et al. Proposed a method to extract feature vectors for each component in spatial domain by applying LDA at "Component-based LDA face Descriptor for image retrieval" (British Machine Vision Conference 2002, September 2002). It was.

그러나, 상기 방법들에 의해 추출되는 주파수 영역상의 특징벡터들과 공간 영역상의 특징벡터들은 각각 일정 정도의 인식 및 검색 한계를 가지고 있다.However, the feature vectors on the frequency domain and the feature vectors on the spatial domain, which are extracted by the above methods, have a certain recognition and search limit, respectively.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 정규화된 얼굴영상에 대하여 퓨리에 특징벡터와 인텐서티 특징벡터를 별도로 생성한 다음, 적절하게 머지시킴으로써 주파수 영역상에서 생성된 특징벡터에 의한 검색한계와 공간 영역상에서 생성된 특징벡터의 검색한계를 보완하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법을 제공하는데 있다.The technical problem of the present invention is to generate a Fourier feature vector and an intensity feature vector separately for a normalized face image, and then merge them appropriately to generate a search limit based on a feature vector generated in a frequency domain and a space generated in a spatial domain. The present invention provides a feature vector extraction method for face recognition and retrieval that complements a search limit of feature vectors.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법을 실현하는데 가장 적합한 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a feature vector extraction apparatus for face recognition and retrieval most suitable for realizing the feature vector extraction method for face recognition and retrieval.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법은 (a) 정규화된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제1 및 제2 정규화벡터를 이용하여 전체퓨리에 특징벡터를 생성하고, 중심얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제3 및 제4 정규화벡터를 이용하여 중심퓨리에 특징벡터를 생성하는 단계; 및 (b) 상기 정규화된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 인텐서티특징벡터와 소정 갯수의 얼굴성분별 인텐서티특징벡터를 생성하고, 상기 제1 및 제2 정규화벡터와 상기 전체얼굴영역에 대한 인텐서티특징벡터를 결합하여 전체복합특징벡터를 생성하고, 상기 제3 및 제4 정규화벡터와 상기 얼굴성분별 인텐서티특징벡터를 결합하여 중심복합 특징벡터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, the feature vector extraction method for face recognition and retrieval according to the present invention is (a) a full Fourier using the first and second normalized vectors as frequency feature vectors for the entire face region of the normalized face image. Generating a feature vector and generating a feature vector in the central Fourier using the third and fourth normalized vectors as frequency feature vectors for the central face region; And (b) generating an intensity feature vector for the entire face region of the normalized face image and an intensity feature vector for each predetermined number of face components, and intensifying the first and second normalized vectors and the whole face region. And combining a third feature vector to generate a total complex feature vector, and generating a center composite feature vector by combining the third and fourth normalized vectors and the intensity feature vector for each facial component.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출장치는 정규화된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제1 및 제2 정규화벡터를 이용하여 전체퓨리에 특징벡터를 생성하고, 중심얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제3 및 제4 정규화벡터를 이용하여 중심퓨리에 특징벡터를 생성하는 제1 유니트; 및 상기 정규화된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 인텐서티특징벡터와 소정 갯수의 얼굴성분별 인텐서티특징벡터를 생성하고, 상기 제1 및 제2 정규화벡터와 상기 전체얼굴영역에 대한 인텐서티특징벡터를 결합하여 전체복합특징벡터를 생성하고, 상기 제3 및 제4 정규화벡터와 상기 얼굴성분별 인텐서티특징벡터를 결합하여 중심복합 특징벡터를 생성하는 제2 유니트를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the feature vector extraction apparatus for face recognition and retrieval according to the present invention uses the first and second normalized vectors as a frequency feature vector for the entire face region of the normalized face image. A first unit generating a feature vector in the central Fourier using the third and fourth normalized vectors as a frequency feature vector for the central face region; And generating an intensity feature vector for the entire face region of the normalized face image and an intensity feature vector for each predetermined number of face components, and generating the first and second normalized vectors and the intensity feature vector for the entire face region. And a second unit for generating a total complex feature vector and combining the third and fourth normalized vectors with the intensity feature vector for each facial component to generate a center complex feature vector.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a computer-readable recording medium recording a program for executing the method on a computer.

도 1은 본 발명에 따른 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출장치의 일실시예의 구성을 나타낸 블럭도,1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a feature vector extraction apparatus for face recognition and search according to the present invention;

도 2는 도 1에 도시된 퓨리에특징 생성부의 세부적인 구성을 나타낸 블록도,FIG. 2 is a block diagram showing the detailed configuration of the Fourier feature generation unit shown in FIG. 1; FIG.

도 3a 및 도3b는 도 2에 도시된 블록분할 얼굴영역의 세부적인 구성을 나타낸 블럭도,3A and 3B are block diagrams showing the detailed configuration of the block divisional face area shown in FIG. 2;

도 4는 도 1에 도시된 전체퓨리에 특징벡터 생성부의 세부적인 구성을 나타낸 블록도,4 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a full Fourier feature vector generator shown in FIG. 1;

도 5는 도 1에 도시된 중심퓨리에 특징벡터 생성부의 세부적인 구성을 나타낸 블록도,FIG. 5 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a central Fourier feature vector generator shown in FIG. 1;

도 6은 도 1에 도시된 인텐서티특징 생성부의 세부적인 구성을 나타낸 블록도,6 is a block diagram showing a detailed configuration of the intensity feature generation unit shown in FIG.

도 7는 도 6에 도시된 포즈 추정/보상부의 세부적인 구성을 나타낸 블럭도,FIG. 7 is a block diagram showing a detailed configuration of a pose estimation / compensation unit shown in FIG. 6;

도 8은 도 1에 도시된 전체복합 특징벡터 생성부의 세부적인 구성을 나타낸 블록도,FIG. 8 is a block diagram showing the detailed configuration of the full complex feature vector generator shown in FIG. 1; FIG.

도 9은 도 1에 도시된 중심복합 특징벡터 생성부의 세부적인 구성을 나타낸블록도, 및9 is a block diagram showing the detailed configuration of the center complex feature vector generator shown in FIG.

도 10은 도 1에 도시된 퓨리에특징 생성부에서 적용되는 라스터 스캔을 설명하는 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating a raster scan applied to the Fourier feature generation unit shown in FIG. 1.

이어서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출장치의 일실시예의 구성을 나타낸 블록도로서, 주파수 특징벡터 생성유니트(120)와 복합 특징벡터 생성유니트(130)로 이루어진다. 여기서, 주파수 특징벡터 생성유니트(121)는 퓨리에특징 생성부(121), 전체퓨리에 특징벡터 생성부(123)와 중심퓨리에 특징벡터 생성부(125)로 이루어지고, 복합 특징벡터 생성유니트(130)는 퓨리에특징 생성부(121), 인텐서티특징 생성부(131), 전체 복합특징벡터 생성부(133) 및 중심 복합특징벡터 생성부(135)로 이루어진다.1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a feature vector extraction apparatus for face recognition and retrieval according to the present invention, which comprises a frequency feature vector generation unit 120 and a complex feature vector generation unit 130. Here, the frequency feature vector generation unit 121 includes a Fourier feature generation unit 121, a full Fourier feature vector generation unit 123, and a central Fourier feature vector generation unit 125, and a complex feature vector generation unit 130. Is composed of a Fourier feature generating unit 121, an intensity feature generating unit 131, an entire complex feature vector generating unit 133 and a central compound feature vector generating unit 135.

도 1을 참조하면, 정규화된 얼굴영상(110)은 원영상을 예를 들면, 56 라인으로 스케일링함으로써 얻어지는데, 이때 각 라인은 예를 들면 46 픽셀로 이루어진다. 정규화된 얼굴영상(110)에서 오른쪽 눈과 왼쪽 눈의 각 중심은 24번째 행에서 16번째 열과 31 번째 열에 위치한다.Referring to FIG. 1, a normalized face image 110 is obtained by scaling an original image, for example, with 56 lines, where each line consists of 46 pixels, for example. In the normalized face image 110, each center of the right eye and the left eye is located in the 16th and 31st columns of the 24th row.

주파수 특징벡터 생성유니트(120)에 있어서, 퓨리에특징 생성부(121)는 정규화된 얼굴영상(110) 즉, 전체 얼굴영역과 중심 얼굴영역에 대하여 각각 퓨리에변환을 수행하여 퓨리에 스펙트럼과 퓨리에 진폭을 얻고, 전체 얼굴영역에 대한 퓨리에 스펙트럼과 퓨리에 진폭으로부터 제1 및 제2 특징벡터를 정의하고, 중심 얼굴영역에 대한 퓨리에 스펙트럼과 퓨리에 진폭으로부터 제3 및 제4 특징벡터를 정의한다. 제1 내지 제4 특징벡터는 각각 PCLDA(Linear Discriminant Analysis of Principal Components) 부공간으로 투사된 다음, 단위벡터로 정규화된다. 제1 및 제2 정규화벡터는 전체 얼굴영역에 대한 특징벡터가 되고, 제3 및 제4 정규화벡터는 중심 얼굴영역에 대한 특징벡터가 된다. 여기서, 퓨리에 특징벡터들은 얼굴영상을 구성하는 픽셀들 사이의 공간적인 관계를 부호화한 것이다.In the frequency feature vector generation unit 120, the Fourier feature generation unit 121 performs Fourier transform on the normalized face image 110, that is, the entire face region and the center face region, to obtain a Fourier spectrum and a Fourier amplitude. First and second feature vectors are defined from the Fourier spectrum and the Fourier amplitudes for the entire face region, and third and fourth feature vectors are defined from the Fourier spectrum and the Fourier amplitudes for the central face region. Each of the first to fourth feature vectors is projected into a linear discriminant analysis of principal components (PCLDA) subspace, and then normalized to a unit vector. The first and second normalized vectors become feature vectors for the entire face region, and the third and fourth normalized vectors become feature vectors for the center face region. Here, the Fourier feature vectors encode a spatial relationship between the pixels constituting the face image.

전체퓨리에 특징벡터 생성부(123)는 퓨리에특징 생성부(121)로부터 제공되는 제1 및 제2 정규화벡터를 결합하고, 이를 소정의 베이시스 행렬에 의해 정의되는판별공간으로 프로젝션시킨 다음, 프로젝션된 벡터의 각 성분을 소정의 방식으로 양자화시켜 전체퓨리에 특징벡터로서 저장한다.The whole Fourier feature vector generator 123 combines the first and second normalized vectors provided from the Fourier feature generator 121, projects it into a discrimination space defined by a predetermined basis matrix, and then projects the vector. Each component of is quantized in a predetermined manner and stored as a feature vector in the entire Fourier.

중심퓨리에 특징벡터 생성부(125)는 퓨리에특징 생성부(121)로부터 제공되는 제3 및 제4 정규화벡터를 결합하고, 이를 소정의 베이시스 행렬에 의해 정의되는 판별공간으로 프로젝션시킨 다음, 프로젝션된 벡터의 각 성분을 소정의 방식으로 양자화시켜 중심퓨리에 특징벡터로서 저장한다.The central Fourier feature vector generation unit 125 combines the third and fourth normalization vectors provided from the Fourier feature generation unit 121, projects them into a discrimination space defined by a predetermined basis matrix, and then projects the vector. Each component of is quantized in a predetermined manner and stored as a feature vector in the central Fourier.

다음, 복합 특징벡터 생성유니트(130)에 있어서, 인텐서티특징 생성부(131)는 정규화된 얼굴영상(110)에 대하여 포즈 추정 및 보상을 수행하고, 포즈 보상된 얼굴영상 중 전체 얼굴영역과 복수개, 예를 들면 5개의 부분영상을 PCLDA 부공간으로 투사시킨 다음, 각각 제5 및 제6 단위벡터로 정규화시킨다. 전체 얼굴영역에 대한 전체인턴서티 특징벡터는 제5 단위벡터로 정규화된 제5 특징벡터로부터, 부분 얼굴영상에 대한 부분인텐서티 특징벡터는 제6 단위벡터로 정규화된 제6 내지 제10 특징벡터로부터 생성된다. 여기서, 인텐서티 특징벡터는 대응하는 얼굴영상을 구성하는 픽셀들의 인텐서티 변화를 부호화한 것이다.Next, in the complex feature vector generation unit 130, the intensity feature generation unit 131 performs pose estimation and compensation on the normalized face image 110, and the entire face region and a plurality of face-compensated face images 110. For example, five partial images are projected onto the PCLDA subspace, and then normalized to fifth and sixth unit vectors, respectively. The entire internity feature vector for the entire face region is from the fifth feature vector normalized to the fifth unit vector, and the partial intension feature vector for the partial face image is the sixth to tenth feature vectors normalized to the sixth unit vector. Is generated from Here, the intensity feature vector is a coded intensity change of pixels constituting a corresponding face image.

전체복합 특징벡터 생성부(133)는 퓨리에특징 생성부(121)로부터 제공되는 제1 및 제2 정규화벡터와 인텐서티특징 생성부(131)로부터 제공되는 전체인텐서티 특징벡터를 결합하고, 이를 소정의 베이시스 행렬에 의해 정의되는 판별공간으로 프로젝션시킨 다음, 프로젝션된 벡터의 각 성분을 소정의 방식으로 양자화시켜 전체 복합특징벡터로서 저장한다.The global complex feature vector generator 133 combines the first and second normalized vectors provided from the Fourier feature generator 121 and the global intensity feature vectors provided from the intensity feature generator 131. After projecting to a discrimination space defined by a given basis matrix, each component of the projected vector is quantized in a predetermined manner and stored as an overall complex feature vector.

중심 복합특징벡터 생성부(135)는 퓨리에특징 생성부(121)로부터 제공되는제3 및 제4 정규화벡터와 인텐서티특징 생성부(131)로부터 제공되는 부분인텐서티 특징벡터를 결합하고, 이를 소정의 베이시스 행렬에 의해 정의되는 판별공간으로 프로젝션시킨 다음, 프로젝션된 벡터의 각 성분을 소정의 방식으로 양자화시켜 중심 복합특징벡터로서 저장한다.The central composite feature vector generator 135 combines the third and fourth normalized vectors provided from the Fourier feature generator 121 with the partial intensity feature vectors provided from the intensity feature generator 131, and After projecting to a discrimination space defined by a given basis matrix, each component of the projected vector is quantized in a predetermined manner and stored as a central complex feature vector.

도 2는 도 1에 도시된 퓨리에특징 생성부(121)의 세부적인 구성을 나타낸 블록도로서, 제1 영상분할부(210), 전체퓨리에 특징벡터 생성부(220) 및 중심퓨리에 특징벡터 생성부(230)로 이루어진다. 전체퓨리에 특징벡터 생성부(220)는 제1 및 제2 퓨리에변환부(222,225), 제1 및 제2 PCLDA 프로젝션부(223,226) 및 제1 벡터 정규화부(227)로 이루어지고, 중심퓨리에 특징벡터 생성부(230)는 제3 퓨리에변환부(231), 제3 및 제4 PCLDA 프로젝션부(233,234) 및 제2 벡터 정규화부(235)로 이루어진다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the Fourier feature generator 121 shown in FIG. 1. The first image splitter 210, the entire Fourier feature vector generator 220, and a central Fourier feature vector generator are illustrated in FIG. 1. 230. The whole Fourier feature vector generator 220 includes first and second Fourier transform units 222 and 225, first and second PCLDA projection units 223 and 226, and a first vector normalization unit 227, and a central Fourier feature vector. The generation unit 230 includes a third Fourier transform unit 231, third and fourth PCLDA projection units 233 and 234, and a second vector normalization unit 235.

도 2를 참조하면, 제1 영상분할부(210)는 정규화된 얼굴영상(210)을 전체 얼굴영역(221), 블록분할 얼굴영역(224)과 중심 얼굴영역(231)으로 분할한다.Referring to FIG. 2, the first image splitter 210 divides the normalized face image 210 into the entire face region 221, the block divided face region 224, and the central face region 231.

전체퓨리에 특징벡터 생성부(220)는 전체 얼굴영역(221)에 대하여 퓨리에 스펙트럼을, 블록분할 얼굴영역(224)에 대하여 퓨리에진폭을 생성하고, 퓨리에 스펙트럼과 퓨리에진폭을 이용하여 전체퓨리에 특징벡터를 생성한다. 이를 좀 더 세부적으로 설명하면 다음과 같다.The full Fourier feature vector generator 220 generates a Fourier spectrum for the entire face region 221 and a Fourier amplitude for the block division face region 224, and generates a Fourier feature vector using the Fourier spectrum and the Fourier amplitude. Create If this is explained in more detail as follows.

제1 퓨리에변환부(222)에서는 전체 얼굴영역(221)에 대해 퓨리에변환을 수행하여 주파수영역으로 변환시킨다. 전체 얼굴영역(221)을 f(x,y)라 한 경우, 그 퓨리에 스펙트럼 F(u,v)는 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.The first Fourier transform unit 222 performs a Fourier transform on the entire face region 221 and converts it to a frequency domain. In the case where the entire face region 221 is f (x, y), the Fourier spectrum F (u, v) may be expressed by Equation 1 below.

여기서, M=46, N=56, u=0.1,2,...,45, v=0,1,2,...,55, F(0,0)는 DC 성분이다. 퓨리에 스펙트럼(F(u,v))는 각 성분들이 퓨리에 스펙트럼의 라스터 스캐닝 결과 실수부(Re[F(u,v)])와 허수부(Im[F(u,v)])로 정의되는 제1 특징벡터(x 1 f)를 얻는데 사용된다. 여기서, 라스터 스캐닝은 다음 표 1에 정의된 바와 같이 u=12,13,...,34의 고주파성분을 제외한 스캔영역 A 및 B에 대하여 수행된다. 표 1은 퓨리에 도메인에서 특징벡터를 추출하기 위한 라스터 스캔 파라미터를 나타낸다.Here, M = 46, N = 56, u = 0.1, 2, ..., 45, v = 0, 1, 2, ..., 55, F (0, 0) is a DC component. The Fourier Spectrum (F (u, v)) is defined by each component as the real part Re [F (u, v)] and the imaginary part Im [F (u, v)] as a result of raster scanning of the Fourier spectrum. Used to obtain a first feature vector x 1 f . Here, raster scanning is performed for scan areas A and B excluding high frequency components of u = 12, 13, ..., 34 as defined in Table 1 below. Table 1 shows raster scan parameters for extracting feature vectors from the Fourier domain.

여기서, SA및 SB는 스캔영역 A 및 B에서 시작 포인트에 해당하고, EA및 EB는 스캔영역 A 및 B에서 종료 포인트에 해당한다. 라스터 스캔 및 스캔영역의 일예는 도 10에 도시된 바와 같다. 도 10에 도시된 바와 같이, 퓨리에성분들은 u 방향 스캔에 의해 스캔영역 A 및 B로부터 추출된다.Here, S A and S B correspond to start points in scan areas A and B, and E A and E B correspond to end points in scan areas A and B. FIG. An example of the raster scan and the scan area is shown in FIG. As shown in Fig. 10, the Fourier components are extracted from the scan areas A and B by u-direction scanning.

라스터 스캐닝 결과, 제1 특징벡터(x 1 f)는 다음 수학식 2에서와 같이 표현될 수 있으며, 이때 제1 특징벡터(x 1 f)의 차원은 644가 된다.As a result of raster scanning, the first feature vector x 1 f may be expressed as in Equation 2 below, wherein the dimension of the first feature vector x 1 f is 644.

제1 PCLDA 프로젝션부(223)에서는 제1 퓨리에 변환부(222)에 의해 추출된 제1 특징벡터(x 1 f)를 제1 특징벡터(x 1 f)에 대한 PCLDA(Linear Discriminant Analysis of Principal Components)에 의해 얻어지는 판별공간으로 프로젝션시킨다. 판별공간은 기학습된 제1 베이시스 행렬(Ψ 1 f)에 의해 정의된다.In the first PCLDA projection unit 223, the first feature vector x 1 f extracted by the first Fourier transform unit 222 is a PCLDA (Linear Discriminant Analysis of Principal Components) for the first feature vector x 1 f . Project to the discrimination space obtained by The discrimination space is defined by the pre -learned first basis matrix Ψ 1 f .

한편, 제2 퓨리에 변환부(225)에서는 블럭분할 얼굴영역(224)에 대해 퓨리에변환을 수행하여 주파수영역으로 변환시킨다. 블록분할 얼굴영역(224)은 도 3에도시된 바와 같이 전체영역(311), 4 블록분할영역(312) 및 16 블록분할영역(313)을 포함하며, 각 영역에 대하여 별도로 퓨리에변환을 수행한다. 여기서, 전체영역(f1 0(x,y), 311)은 정규화된 얼굴영상(110)으로부터 양 측면의 경계열을 제거하면서 44×56 영상사이즈로 클리핑함으로써 얻어지며, 다음 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.On the other hand, the second Fourier transform unit 225 performs a Fourier transform on the block division face area 224 to convert to a frequency domain. As shown in FIG. 3, the block division face area 224 includes an entire area 311, four block division areas 312, and 16 block division areas 313, and performs Fourier transform on each area separately. . Here, the entire area (f 1 0 (x, y), 311) is obtained by clipping at 44 × 56 image size while removing boundary rows on both sides from the normalized face image 110, as shown in Equation 3 below. Can be represented.

여기서, x=0,1,2,...,43, y=0,1,2,...,55이다.Where x = 0,1,2, ..., 43, y = 0,1,2, ..., 55.

4 블록분할영역(fk 1(x,y), 312) 및 16 블록분할영역(fk 2(x,y), 313)은 전체영역(f1 0(x,y), 311)으로부터 얻어지는데, 4 블록분할영역(fk 1(x,y), 312)은 전체영역(f1 0(x,y), 311)을 균등하게 그 사이즈가 22×28인 4개의 블록으로 분할함으로써 얻어지며, 다음 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.The four block division regions f k 1 (x, y) and 312 and the 16 block division regions f k 2 (x, y) and 313 are obtained from the entire region f 1 0 (x, y) and 311. makin, obtained by dividing into four block partition (f k 1 (x, y ), 312) is the total area (f 1 0 (x, y ), 311) evenly, its size is 22 × 28 in four blocks It can be expressed as Equation 4 below.

여기서, k=1,2,3,4, x=0,1,2,...,21, y=0,1,2,...,27, sk 1=(k-1)mod2,tk 1=round((k-1)/2)이다.Where k = 1,2,3,4, x = 0,1,2, ..., 21, y = 0,1,2, ..., 27, s k 1 = (k-1) mod2 , t k 1 = round ((k-1) / 2).

한편, 16 블록분할영역(fk 2(x,y), 313)은 전체영역(f1 0(x,y), 311)을 균등하게 그 사이즈가 11×14인 16개의 블록으로 분할함으로써 얻어지며, 다음 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.On the other hand, obtained by dividing the 16-block partition (f k 2 (x, y ), 313) is the total area (f 1 0 (x, y ), 311) evenly, its size is 11 × 14, 16 of blocks It may be expressed as Equation 5 below.

여기서, k=1,2,3,...,16, x=0,1,2,...,10, y=0,1,2,...,13, sk 2=(k-1)mod4, tk 2=round((k-1)/4)이다.Where k = 1,2,3, ..., 16, x = 0,1,2, ..., 10, y = 0,1,2, ..., 13, s k 2 = (k -1) mod4, t k 2 = round ((k-1) / 4)

제2 퓨리에 변환부(225)에 있어서, 전체영역(311), 4 블록분할영역(312) 및 16 블록분할영역(313)에 대한 퓨리에변환 수행 결과, 퓨리에 스펙트럼(Fk j(u,v)) 및 퓨리에 진폭(|Fk j(u,v)|)은 다음 수학식 6 및 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.In the second Fourier transform unit 225, the Fourier transform of the entire region 311, the 4 block division region 312, and the 16 block division region 313 results in a Fourier spectrum F k j (u, v). ) And Fourier amplitude (| F k j (u, v) |) may be expressed as in Equations 6 and 7 below.

여기서 ,Re(z) 및 Im(z)는 복소수 z의 실수부와 허수부를 각각 나타낸다. Mj는 전체영역(311) 또는 4 블록분할영역(312) 및 16 블록분할영역(313)의 서브블럭들의 폭을 나타내며, 예를 들면 M0=44, M1=22, M2=11이 된다. Nj는 전체영역(311) 또는 4 블록분할영역(312) 및 16 블록분할영역(313)의 서브블럭들의 높이를 나타내며, 예를 들면 N0=56, N1=28, N2=14가 된다.Here, Re (z) and Im (z) represent the real part and the imaginary part of complex z respectively. M j represents the width of the subblocks of the whole area 311 or the 4 block division area 312 and the 16 block division area 313, for example, M 0 = 44, M 1 = 22, and M 2 = 11. do. N j represents the height of the subblocks of the entire area 311 or the 4 block division area 312 and the 16 block division area 313, for example, N 0 = 56, N 1 = 28, and N 2 = 14. do.

상기 수학식 8로 표현되는 각 퓨리에 진폭(|Fk j(u,v)|)을 상기 표 1에 정의된 바와 같이 고주파성분을 제외하고 라스터 스캐닝하여 제2 특징벡터(x 2 f)를 생성한다. 이때, 라스터 스캔의 순서는 전체 퓨리에진폭(|F1 0(u,v)|), 4 블록분할 퓨리에진폭(|F1 1(u,v)|, |F2 1(u,v)|, |F3 1(u,v)|, |F4 1(u,v)|), 16 블록분할 퓨리에진폭(|F1 2(u,v)|, |F2 2(u,v)|,..., |F16 2(u,v)|)이다.Each Fourier amplitude (| F k j (u, v) |) represented by Equation 8 is subjected to raster scanning excluding high frequency components to define a second feature vector ( x 2 f ) as defined in Table 1 above. Create At this time, the order of the raster scan is the total Fourier amplitude (| F 1 0 (u, v) |), the four block division Fourier amplitude (| F 1 1 (u, v) |, | F 2 1 (u, v) |, | F 3 1 (u, v) |, | F 4 1 (u, v) |), 16 block division Fourier amplitude (| F 1 2 (u, v) |, | F 2 2 (u, v ), ..., | F 16 2 (u, v) |).

라스터 스캐닝 결과, 제2 특징벡터(x 2 f)는 다음 수학식 8에서와 같이 표현될 수 있으며, 이때 제2 특징벡터(x 2 f)의 차원은 856이 된다.As a result of raster scanning, the second feature vector x 2 f may be expressed as in Equation 8, wherein the dimension of the second feature vector x 2 f is 856.

제2 PCLDA 프로젝션부(226)에서는 제2 퓨리에 변환부(225)에 의해 추출된 제2 특징벡터(x 2 f)를 제2 특징벡터(x 2 f)에 대한 PCLDA에 의해 얻어지는 판별공간으로 프로젝션시킨다. 판별공간은 기학습된 제2 베이시스 행렬(Ψ 2 f)에 의해 정의된다.The second PCLDA projection unit 226 projects the second feature vector x 2 f extracted by the second Fourier transform unit 225 into a discriminating space obtained by the PCLDA with respect to the second feature vector x 2 f . Let's do it. The discrimination space is defined by the pre -learned second basis matrix Ψ 2 f .

제1 벡터 정규화부(227)는 제1 PCLDA 프로젝션부(223)에서 프로젝션된 벡터를 단위벡터로 생성하기 위하여 정규화하여 다음 수학식 9와 같이 주어지는 제1 정규화벡터(y 1 f)를 생성하고, 제2 PCLDA 프로젝션부(226)에서 프로젝션된 벡터를 단위벡터로 생성하기 위하여 정규화하여 다음 수학식 10과 같이 주어지는 제2 정규화벡터(y 2 f)를 생성한다.The first vector normalizer 227 normalizes the vector projected by the first PCLDA projection unit 223 as a unit vector, and generates a first normalized vector y 1 f given by Equation 9 below. The second PCLDA projection unit 226 normalizes the projected vector as a unit vector to generate a second normalized vector y 2 f given by Equation 10 below.

여기서,m 1 fm 2 f는 기학습된 프로젝션된 벡터의 평균을 나타내며,y 1 fy 2 f의 차원은 각각 70 및 80이다.Where m 1 f and m 2 f represent the mean of the previously learned projected vectors, and the dimensions of y 1 f and y 2 f are 70 and 80, respectively.

중심퓨리에 특징벡터 생성부(230)는 중심 얼굴영역(231)에 대하여 퓨리에 스펙트럼과 퓨리에진폭을 생성하고, 퓨리에 스펙트럼과 퓨리에진폭을 이용하여 중심퓨리에 특징벡터를 생성한다. 중심퓨리에 특징벡터 생성부(230)는 전체퓨리에 특징벡터 생성부(220)와 유사한 방법으로 동작하며, 이를 좀 더 세부적으로 설명하면 다음과 같다.The central Fourier feature vector generator 230 generates a Fourier spectrum and a Fourier amplitude with respect to the central face region 231, and generates a central Fourier feature vector using the Fourier spectrum and the Fourier amplitude. The central Fourier feature vector generator 230 operates in a similar manner to the entire Fourier feature vector generator 220, which will be described in more detail as follows.

먼저, 중심 얼굴영역(231)은 정규화된 얼굴영상(f(x,y), 110)을 (7,12)에서 시작하여 (38,43)에서 종료하는 32×32 영상사이즈로 클리핑함으로써 얻어진다.First, the central face region 231 is obtained by clipping the normalized face image f (x, y), 110 to a 32x32 image size starting at (7, 12) and ending at (38,43). .

제3 퓨리에 변환부(232)에서는 중심 얼굴영역(g(x,y), 231)에 대해 퓨리에변환을 수행하여 주파수영역으로 변환시켜 퓨리에 스펙트럼(G(u,v))을 얻고, 퓨리에스펙트럼(G(u,v))을 라스터 스캐닝하여 제3 특징벡터(x 1 g)를 얻는다. 여기서, 라스터 스캐닝은 상기 표 1에 정의된 바와 같은 스캔영역 A 및 B에 대하여 수행되며, 라스터 스캐닝 결과 제3 특징벡터(x 1 g)의 차원은 256이 된다.The third Fourier transform unit 232 performs a Fourier transform on the center face regions g (x, y) and 231 to convert them into a frequency domain to obtain a Fourier spectrum G (u, v) and obtain a Fourier spectrum Raster scanning G (u, v)) yields a third feature vector x 1 g . In this case, raster scanning is performed on the scan areas A and B as defined in Table 1 above, and the dimension of the third feature vector x 1 g is 256 as a result of the raster scanning.

제3 PCLDA 프로젝션부(233)에서는 제3 퓨리에 변환부(232)에 의해 추출된 제3 특징벡터(x 1 g)를 제3 특징벡터(x 1 g)에 대한 PCLDA에 의해 얻어지는 판별공간으로 프로젝션시킨다. 판별공간은 기학습된 제3 베이시스 행렬(Ψ 1 g)에 의해 정의된다.The third PCLDA projection unit 233 projects the third feature vector x 1 g extracted by the third Fourier transform unit 232 into a discriminating space obtained by the PCLDA with respect to the third feature vector x 1 g . Let's do it. The discriminant space is defined by the pre -learned third basis matrix Ψ 1 g .

한편, 제4 퓨리에 변환부(235)에서는 블럭분할 얼굴영역(234)에 대해 퓨리에변환을 수행하여 주파수영역으로 변환시킨다. 블록분할 얼굴영역(234)은 32×32 영상사이즈의 중심영역(g(x,y), 321), 각각 16×16 영상사이즈를 갖는 4 블록분할영역(gk 1(x,y),322) 및 각각 8×8 영상사이즈를 갖는 16 블록분할영역(gk 2(x,y),323)을 포함하며, 각 영역에 대하여 별도로 퓨리에변환을 수행한다. 중심영역(g(x,y),321)에 대한 퓨리에진폭은 |G(u,v)|로 얻어지며, 4 블록분할영역(gk 1(x,y),322) 및 16 블록분할영역(gk 2(x,y),323)의 각 서브블럭(gk j(x,y))에 대한 퓨리에진폭은 |Gk j(u,v)|로 얻어진다. 이들 퓨리에 진폭들은 제4 특징벡터(x 2 g)를 생성하기 위하여 라스터 스캐닝된다. 여기서, 라스터 스캐닝은 상기 표 1에 정의된 바와 같은 스캔영역 A 및 B에 대하여 수행되며, 라스터 스캐닝 결과, 제4 특징벡터(x 2 g)의 차원은 384가 된다.On the other hand, the fourth Fourier transform unit 235 performs a Fourier transform on the block division face region 234 and converts it to a frequency domain. The block division face area 234 is a center area (g (x, y), 321) of 32 × 32 image size, and 4 block division areas (g k 1 (x, y), 322 each having a 16 × 16 image size. And 16 block division regions (g k 2 (x, y), 323) each having an 8 × 8 image size, and Fourier transform is performed separately for each region. The Fourier amplitude for the central region g (x, y), 321 is obtained by | G (u, v) |, and the four block divisions (g k 1 (x, y), 322) and 16 block divisions are obtained. The Fourier amplitude for each subblock g k j (x, y) of (g k 2 (x, y), 323) is obtained by | G k j (u, v) |. These Fourier amplitudes are raster scanned to produce a fourth feature vector x 2 g . In this case, raster scanning is performed on the scan areas A and B as defined in Table 1 above. As a result of raster scanning, the dimension of the fourth feature vector x 2 g is 384.

제4 PCLDA 프로젝션부(236)에서는 제4 퓨리에 변환부(235)에 의해 추출된 제4 특징벡터(x 2 g)를 제4 특징벡터(x 2 g)에 대한 PCLDA에 의해 얻어지는 판별공간으로 프로젝션시킨다. 판별공간은 기학습된 제4 베이시스 행렬(Ψ 2 g)에 의해 정의된다.The fourth PCLDA projection unit 236 projects the fourth feature vector x 2 g extracted by the fourth Fourier transform unit 235 into the discriminating space obtained by the PCLDA with respect to the fourth feature vector x 2 g . Let's do it. The discrimination space is defined by the fourth learned matrix Ψ 2 g .

제2 벡터 정규화부(237)는 제3 PCLDA 프로젝션부(233)에서 프로젝션된 벡터를 기학습된 평균벡터(m 1 g)를 사용하여 단위벡터로 생성하기 위하여 정규화하여 제3 정규화벡터(y 1 g)를 생성하고, 제4 PCLDA 프로젝션부(236)에서 프로젝션된 벡터를 기학습된 평균벡터(m 2 g)를 사용하여 단위벡터로 생성하기 위하여 정규화하여 제4 정규화벡터(y 2 g)를 생성한다. 이때, 제3 정규화벡터(y 1 g)와 제4 정규화벡터(y 2 g)의 차원은 각각 70과 80이다.The second vector normalization unit 237 normalizes the vector projected by the third PCLDA projection unit 233 to generate a unit vector using the previously learned average vector m 1 g to generate a third normalized vector y 1. g ) and normalized to generate the vector projected by the fourth PCLDA projection unit 236 as a unit vector using the previously learned average vector ( m 2 g ) to generate a fourth normalized vector ( y 2 g ). Create In this case, the dimensions of the third normalization vector y 1 g and the fourth normalization vector y 2 g are 70 and 80, respectively.

도 4는 도 1에 도시된 전체퓨리에 특징벡터 생성부(123)의 세부적인 구성을 나타낸 블록도로서, 제1 결합부(410), 제1 LDA 프로젝션부(420) 및 제1 양자화부(430)으로 이루어진다.FIG. 4 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the entire Fourier feature vector generator 123 illustrated in FIG. 1. The first combiner 410, the first LDA projection unit 420, and the first quantizer 430 are illustrated in FIG. )

도 4를 참조하면, 제1 결합부(410)에서는 퓨리에특징 생성부(121)내의 제1및 제2 정규화벡터 생성부(220)로부터 제공되는 제1 및 제2 정규화벡터(y 1 f,y 2 f)를 결합하여 그 차원이 예를 들면, 150인 결합벡터를 형성한다.Referring to FIG. 4, in the first combiner 410, the first and second normalized vectors y 1 f and y provided from the first and second normalized vector generators 220 in the Fourier feature generator 121. 2 f ) are combined to form a join vector whose dimension is 150, for example.

제1 LDA 프로젝션부(420)에서는 제1 결합부(410)로부터 제공되는 결합벡터를 기학습된 제5 베이시스 행렬(Ψ 3 f)에 의해 정의한 선형판별공간으로 프로젝션시킨다. 프로젝션된 벡터(z f)는 다음 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.The first LDA projection unit 420 projects the coupling vector provided from the first coupling unit 410 into the linear discrimination space defined by the fifth learned matrix Ψ 3 f . The projected vector z f can be expressed as Equation 11 below.

제1 양자화부(430)에서는 제1 LDA 프로젝션부(420)로부터 제공되는 프로젝션된 벡터(z f)의 각 성분을 다음 수학식 12를 사용하여 5 비트 부호없는 정수로 클리핑하여 양자화시킨 다음, 전체퓨리에 특징벡터(wi f)로서 저장한다.In the first quantization unit 430, each component of the projected vector z f provided from the first LDA projection unit 420 is quantized by clipping to a 5-bit unsigned integer using Equation 12, Stored as a Fourier feature vector w i f .

도 5는 도 1에 도시된 중심퓨리에 특징벡터 생성부(125)의 세부적인 구성을 나타낸 블록도로서, 제2 결합부(510), 제2 LDA 프로젝션부(520) 및 제2 양자화부(530)으로 이루어진다.FIG. 5 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the central Fourier feature vector generation unit 125 illustrated in FIG. 1, and includes a second coupling unit 510, a second LDA projection unit 520, and a second quantization unit 530. )

도 5를 참조하면, 제2 결합부(510)에서는 퓨리에특징 생성부(121)내의 제3 및 제4 정규화벡터 생성부(230)로부터 제공되는 제3 및 제4 정규화벡터(y 1 g,y 2 g)를 결합하여 그 차원이 예를 들면, 150인 결합벡터를 형성한다.Referring to FIG. 5, in the second combiner 510, the third and fourth normalized vectors y 1 g and y provided from the third and fourth normalized vector generators 230 in the Fourier feature generator 121. 2 g ) are combined to form a join vector whose dimension is 150, for example.

제2 LDA 프로젝션부(520)에서는 제2 결합부(510)로부터 제공되는 결합벡터를 기학습된 제6 베이시스 행렬(Ψ 3 g)에 의해 정의한 판별공간으로 프로젝션시켜서 프로젝션된 벡터(z g)를 생성한다.The second LDA projection unit 520 projects the combined vector provided from the second combiner 510 into the discrimination space defined by the sixth basis matrix Ψ 3 g that has been previously learned to produce the projected vector z g . Create

제2 양자화부(530)에서는 제2 LDA 프로젝션부(520)로부터 제공되는 프로젝션된 벡터(z g)의 각 성분을 다음 수학식 13을 사용하여 5 비트 부호없는 정수로 클리핑하여 양자화시킨 다음, 중심 복합특징벡터(wi g)로서 저장한다.In the second quantization unit 530, each component of the projected vector z g provided from the second LDA projection unit 520 is quantized by clipping to a 5-bit unsigned integer using Equation 13, and then centered. Stored as a composite feature vector (w i g ).

도 6은 도 2에 도시된 인텐서티특징벡터 생성부(230)의 세부적인 구성을 나타낸 블록도로서, 포즈추정/보상부(610), 제2 영상분할부(620), 전체인텐서티 특징벡터 생성부(630), 및 부분인텐서티 특징벡터 생성부(640)로 이루어진다.FIG. 6 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the intensity feature vector generator 230 shown in FIG. 2. The pose estimator / compensator 610, the second image splitter 620, and the entire intensity feature are illustrated in FIG. 2. A vector generator 630 and a partial intensity feature vector generator 640.

도 6을 참조하면, 포즈추정/보상부(610)에서는 정규화된 얼굴영상(110)의 포즈를 추정하고, 추정결과에 따라서 포즈를 보상하여 정면 얼굴 영상을 출력한다. 포즈추정/보상부(610)는 포즈 변화에 따른 미스매칭을 조정함으로써 동일한 픽셀로부터 가능한 한 많은 인텐서티 특징벡터들이 추출될 수 있도록 한다.Referring to FIG. 6, the pose estimator / compensator 610 estimates a pose of the normalized face image 110 and outputs a front face image by compensating the pose according to the estimation result. The pose estimation / compensator 610 adjusts mismatching according to the change of the pose so that as many intensity feature vectors as possible can be extracted from the same pixel.

제2 영상분할부(620)에서는 포즈추정/보상부(610)에서 포즈보상된 얼굴영상을 다음 표 2에 도시된 바와 같은 라스터 스캔의 영역을 갖는 전체얼굴영역, 얼굴성분 1 내지 5를 갖는 제1 내지 제5 부분영상으로 분할한다. 즉, 전체얼굴영역은 (0,0)에서 시작하여 46×56 영상사이즈를 가지고, 제1 내지 제5 부분영상은 각각 (9,4), (6,16), (17,16), (7,25), (16,25)에서 시작하여 29×27, 24×21, 24×21, 24×24, 24×24 영상사이즈를 갖는다.In the second image splitter 620, the face image pose-compensated by the pose estimator / compensator 610 has an entire face region having a raster scan region and face components 1 to 5 as shown in Table 2 below. The image is divided into first to fifth partial images. That is, the entire face region has a 46 × 56 image size starting from (0,0), and the first to fifth partial images are (9,4), (6,16), (17,16), ( 7,25) and (16,25) to have 29 × 27, 24 × 21, 24 × 21, 24 × 24, and 24 × 24 image sizes.

다음 표 2는 얼굴성분별 영역들(component-wise regions)의 라스터 스캔 및 벡터 차원을 나타낸 것으로서, 여기서 라스터 스캔의 영역과 부분 얼굴영상 즉, 얼굴성분의 수는 고정된 것이 아니라 가변적이다.Table 2 below shows raster scan and vector dimensions of component-wise regions, where the number of regions and partial facial images of the raster scan, that is, the number of facial components, is not fixed but variable.

전체인텐서티 특징벡터 생성부(630)에 있어서, 제1 라스터스캔부(631)에서는 포즈보상된 전체 얼굴영역에 대하여 상좌측 코너(0,0)에서 시작하여 하우측 코너(46,56)에서 종료하는 행방향 라스터 스캔을 수행하여 전체 얼굴영역의 인텐서티 값으로 이루어지는 제5 특징벡터(x h)를 생성한다. 여기서, 제5 특징벡터(x h)의 차원은 예를 들면 2576이다.In the whole intensity feature vector generating unit 630, the first raster scan unit 631 starts at the upper left corner (0,0) with respect to the entire face region that is pose-compensated, and the lower right corners (46,56). Row fifth raster scan is performed to generate a fifth feature vector x h consisting of intensity values of the entire face region. Here, the dimension of the fifth feature vector x h is 2576, for example.

제5 PCLDA 프로젝션부(632)에서는 제1 라스터스캔부(631)로부터 제공되는 제5 특징벡터(x h)를 기학습된 제7 베이시스 행렬(Ψ 1 h)에 의해 정의한 판별공간으로 프로젝션시킨다.The fifth PCLDA projection unit 632 projects the fifth feature vector x h provided from the first raster scan unit 631 into the discrimination space defined by the seventh basis matrix Ψ 1 h previously learned. .

제5 벡터정규화부(633)에서는 제5 PCLDA 프로젝션부(632)에서 프로젝션된 벡터를 다음 수학식 14과 같이 주어지는 단위벡터(y h)로 정규화하여, 전체인텐서티 특징벡터로 생성한다.The fifth vector normalization unit 633 normalizes the vector projected by the fifth PCLDA projection unit 632 to a unit vector y h given by Equation 14 to generate the entire intensity feature vector.

여기서,m h는 기학습된 프로젝션된 벡터의 평균을 나타내며, 그 차원은 40이다.Where m h represents the mean of the previously learned projected vectors, the dimension of which is 40.

부분인텐서티 특징벡터 생성부(640)에 있어서, 제2 내지 제6 라스터스캔부(641a~645a)에서는 포즈보상된 제1 내지 제5 부분영상에 대하여 각 영상사이즈의 상좌측 코너에서 시작하여 하우측 코너에서 종료하는 행방향 라스터 스캔을 수행하여 각 부분 얼굴영역의 인텐서티 값으로 이루어지는 제6 특징벡터(x k c,k=1,...,5)를 생성한다. 여기서, 제6 특징벡터(x k c, k=1,...,5)의 차원은 각 라스터 스캔 영역에 대하여 각각 783,504,504,576,576이다.In the partial intensity feature vector generator 640, the second to sixth raster scan units 641a to 645a start at the upper left corner of each image size with respect to the first to fifth partial images that are pose-compensated. A row raster scan is performed at the lower right corner to generate a sixth feature vector ( x k c , k = 1, ..., 5) consisting of intensity values of each partial face region. Here, the dimensions of the sixth feature vector ( x k c , k = 1, ..., 5) are 783, 504, 504, 576, 576 for each raster scan area, respectively.

제6 내지 제10 PCLDA 프로젝션부(641b~645b)에서는 제2 내지 제6 라스터스캔부(641a~645a)로부터 제공되는 제6 특징벡터(x k c, k=1,...,5)를 기학습된 제6 베이시스 행렬(Ψ k c, k=1,...,5)에 의해 정의한 판별공간으로 프로젝션시킨다.In the sixth to tenth PCLDA projection units 641b to 645b, the sixth feature vectors x k c , k = 1, ..., 5 provided from the second to sixth raster scan units 641a to 645a. a group learning the sixth basis matrix (Ψ k c, k = 1 , ..., 5) thereby to determine the projection space defined by the.

제6 내지 제10 벡터정규화부(641c~645c)에서는 제6 내지 제10 PCLDA 프로젝션부(641b~645b)에서 프로젝션된 벡터를 다음 수학식 15와 같이 주어지는 단위벡터(y k c, k=1,...,5)로 정규화하여, 부분인텐서티 특징벡터로 생성한다.In the sixth to tenth vector normalizers 641c to 645c, the unit vectors y k c and k = 1, which are given by the sixth to tenth PCLDA projection units 641b to 645b, are given by Equation 15 below. Normalized by ..., 5), it generates a partial intensity feature vector.

여기서,m k c는 기학습된 프로젝션된 벡터의 평균을 나타내며, 각 벡터의 차원은 40이다.Where m k c represents the mean of the previously learned projected vectors, with a dimension of 40 for each vector.

도 7은 도 6에 도시된 포즈추정/보상부(610)의 세부적인 구성을 나타낸 블록도로서, n개의 PCA/DFFS 블록(711,712,713)과 최소치 검출부(714)로 이루어지는 포즈추정부(710)와, 어핀 변환부(721)와 역맵핑부(722)로 이루어지는포즈보상부(720)으로 구성된다.FIG. 7 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the pose estimator / compensator 610 of FIG. 6, and includes a pose estimator 710 including n PCA / DFFS blocks 711, 712, 713, and a minimum value detector 714. And a compensating portion 720 including an affine transforming unit 721 and an inverse mapping unit 722.

포즈추정부(710)는 PCA/DFFS(Principal Component Analysis/Distance From Face Space) 방법을 사용하여 정규화된 얼굴영상(110)을 예를 들어 다음 표 3에서와 같이 미리 정의된 9개의 포즈 클래스 중 하나로 추정하기 위한 것으로서, 이를 위하여 제1 내지 제n PCA 프로젝션부(711a,712a,713a, 여기서 n=9)에서는 정규화된 얼굴영상(110)을 서로 다른 9개의 포즈 클래스에 대한 프로젝션 행렬(P i, i=1,2,,...,9)의 PCA 부공간으로 프로젝션시킨다. 이때, 각 포즈 클래스의 PCA 모델은 트레이닝 얼굴영상들로부터 수집된 예제 영상들로 학습되고, 포즈 클래스와 유사한 포즈를 갖는 얼굴영상들을 PCA 베이시스 영상으로 나타낼 수 있다.The pose estimator 710 uses the Principal Component Analysis / Distance From Face Space (PCA / DFFS) method as one of nine predefined pose classes as shown in Table 3 below. For this purpose, the first to n-th PCA projection units 711a, 712a, 713a, where n = 9, use the projection matrix P i , for the nine different pose classes, for the normalized face image 110. project into the PCA subspace of i = 1,2, ... In this case, the PCA model of each pose class is trained with example images collected from training face images, and face images having poses similar to the pose class may be represented as PCA basis images.

제1 내지 제n DFFS 산출부(711b,712b,713b, 여기서 n=9)에서는 각 포즈 클래스에 대하여 영상의 거리(di(x))를 다음 수학식 16을 이용하여 산출한다. 영상의 거리는 정규화된 얼굴영상(110)이 특정 포즈 클래스에 대한 PCA 부공간에 의해 표현되는 정도를 나타낸다.In the first to nth DFFS calculators 711b, 712b, 713b, where n = 9, the distance d i ( x ) of the image for each pose class is calculated by using Equation 16 below. The distance of the image indicates the degree to which the normalized face image 110 is represented by the PCA subspace for a specific pose class.

여기서,xM i는 각각 정규화된 얼굴영상(110)의 열방향 라스터 스캔과 포즈 클래스(i)에 대한 PCA 부공간의 평균벡터를 나타낸다. 상기 프로젝션 행렬(P i, i=1,2,,...,9) 및 평균벡터(M i)는 기학습된 것을 사용한다.Here, x and M i represent the mean vector of the PCA subspace for the thermal raster scan and pose class (i) of the normalized face image 110, respectively. The projection matrix P i , i = 1, 2,..., 9, and the mean vector M i are previously learned.

최소치 검출부(714)에서는 제1 내지 제n DFFS 산출부(711b,712b,713b, 여기서 n=9)로부터 제공되는 영상의 거리(di(x)) 중 다음 수학식 17에서와 같이 최소치를 갖는 포즈 클래스를 정규화된 얼굴영상(110)의 포즈 클래스로 추정한다.The minimum value detector 714 has a minimum value among the distances d i ( x ) of the image provided from the first to nth DFFS calculators 711b, 712b, 713b, where n = 9, as shown in Equation 17 below. The pose class is estimated as the pose class of the normalized face image 110.

상기한 PCA/DFFS 방법은 B.Moghaddam 와 A.Pentland 가 발표한 『"Face Recognition using View-Based and Modular Eigenspaces," Automatic Systems for the Identification and Inspection of Humans, SPIE Vol.2277, July 1994』에 자세히 기재되어 있다.The PCA / DFFS method is described in detail in "Face Recognition using View-Based and Modular Eigenspaces," Automatic Systems for the Identification and Inspection of Humans, SPIE Vol. 2277, July 1994, published by B. Moghaddam and A.Pentland. It is described.

다음, 포즈보상부(720)는 포즈추정부(710)에서 추정된 포즈 클래스에 따라서, 정규화된 얼굴영상(110)을 정면 얼굴영상으로 보상하기 위한 것으로서, 이를 위하여 어핀변환부(721)에서는 포즈추정부(710)에서 추정된 포즈 클래스에 대응하는 정면 포즈 클래스로의 어핀변환(Affine transformation) 행렬을 로드한다. 각 포즈 클래스로부터 정면 포즈 클래스로의 어핀변환은 정면 포즈 클래스와 각 포즈 클래스 사이의 대응 포인트들에 의해 결정된다. 각 포즈 클래스의 대응 포인트들은 예를 들면 15개의 구분가능한 얼굴특징에 대한 평균위치로 산출되고, 15개의 구분가능한 얼굴특징은 포즈 클래스에 할당되는 트래이닝 영상으로부터 수동으로 선택될 수 있다.Next, the pose compensator 720 compensates the normalized face image 110 to the front face image according to the pose class estimated by the pose estimator 710, and for this purpose, the pose transform unit 721 poses. The estimation unit 710 loads an Affine transformation matrix into the front pose class corresponding to the estimated pose class. The affine transformation from each pose class to the front pose class is determined by the corresponding points between the front pose class and each pose class. Corresponding points of each pose class are calculated, for example, as an average position for 15 distinguishable face features, and the 15 distinguishable face features may be manually selected from training images assigned to the pose class.

역매핑부(722)에서는 어핀변환부(721)에서 로딩된 어핀변환 행렬을 사용하여 정규화된 얼굴영상(110)을 정면 얼굴영상으로 기하학적으로 역매핑시켜 포즈보상된 얼굴영상을 제공한다. 포즈 클래스(j)의 변환은 다음 표 4에 규정된 바와 같은 6 차원 벡터(Aj={a,b,c,d,e,f})로 표현된다.The inverse mapping unit 722 geometrically demaps the normalized face image 110 into the front face image using the affine transformation matrix loaded from the affine transformation unit 721 to provide a pose-compensated face image. The transformation of the pause class j is represented by a six-dimensional vector A j = {a, b, c, d, e, f} as defined in Table 4 below.

한편, 역매핑된 얼굴영상의 위치(x,y)에서의 인텐서티는 다음 수학식 18과같이 산출된다.Meanwhile, the intensity at the position (x, y) of the demapped face image is calculated as in Equation 18 below.

여기서, x'=ceil(a·x + b·y + c), y'=ceil(d·x + e·y + f), dx=(a·x + b·y + c) - x', dy=(d·x + e·y + f) - y'을 나타내며, f(x',y')는 위치 (x',y')에서의 정규화된 얼굴영상의 인텐서티를 나타낸다.Where x '= ceil (a x + b y + c), y' = ceil (d x + e y + f), dx = (a x x b y + c)-x ' , dy = (d · x + e · y + f) −y ', and f (x', y ') represents the intensity of the normalized face image at position (x', y ').

도 8은 도 1에 도시된 전체 복합특징벡터 생성부(133)의 세부적인 구성을 나타낸 블록도로서, 제3 결합부(810), 제3 LDA 프로젝션부(820) 및 제3 양자화부(830)으로 이루어진다.FIG. 8 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the entire composite feature vector generator 133 illustrated in FIG. 1, and includes a third combiner 810, a third LDA projection unit 820, and a third quantizer 830. )

도 8을 참조하면, 제3 결합부(810)에서는 퓨리에특징 생성부(121)내의 제1 및 제2 정규화벡터 생성부(220)로부터 제공되는 제1 및 제2 정규화벡터(y 1 f,y 2 f)와 전체인텐서티 특징벡터 생성부(630)로부터 제공되는 전체인텐서티 특징벡터(y h)를 결합하여 그 차원이 예를 들면, 190인 결합벡터를 형성한다.Referring to FIG. 8, in the third combiner 810, the first and second normalized vectors y 1 f and y provided from the first and second normalized vector generators 220 in the Fourier feature generator 121. 2 f ) and the whole intensity feature vector y h provided from the whole intensity feature vector generator 630 are combined to form a join vector having a dimension of, for example, 190.

제3 LDA 프로젝션부(820)에서는 제3 결합부(810)로부터 제공되는 결합벡터를 기학습된 제9 베이시스 행렬(Ψ 2 h)에 의해 정의한 선형판별공간으로 프로젝션시킨다. 프로젝션된 벡터(z h)는 다음 수학식 19와 같이 나타낼 수 있다.The third LDA projection unit 820 projects the coupling vector provided from the third coupling unit 810 into a linear discrimination space defined by a previously learned ninth basis matrix Ψ 2 h . The projected vector z h can be expressed as Equation 19 below.

제3 양자화부(830)에서는 제3 LDA 프로젝션부(820)로부터 제공되는 프로젝션된 벡터(z h)의 각 성분을 다음 수학식 20을 사용하여 5 비트 부호없는 정수로 클리핑하여 양자화시킨 다음, 전체 복합특징벡터(wi h)로서 저장한다.In the third quantization unit 830, each component of the projected vector z h provided from the third LDA projection unit 820 is quantized by clipping to a 5-bit unsigned integer using Equation 20, and then Stored as a composite feature vector (w i h ).

도 9는 도 1에 도시된 중심 복합특징벡터 생성부(135)의 세부적인 구성을 나타낸 블록도로서, 제4 결합부(910), 제4 LDA 프로젝션부(920) 및 제4 양자화부(730)으로 이루어진다.FIG. 9 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the central composite feature vector generator 135 illustrated in FIG. 1, and includes a fourth coupling unit 910, a fourth LDA projection unit 920, and a fourth quantization unit 730. )

도 9를 참조하면, 제4 결합부(910)에서는 퓨리에특징 생성부(121)내의 제3 및 제4 정규화벡터 생성부(230)로부터 제공되는 제3 및 제4 정규화벡터(y 1 g,y 2 g)와 부분인텐서티 특징벡터 생성부(640)로부터 제공되는 부분인텐서티 특징벡터(y k c)를 결합하여 그 차원이 예를 들면, 350인 결합벡터를 형성한다.Referring to FIG. 9, in the fourth combiner 910, the third and fourth normalized vectors y 1 g and y provided from the third and fourth normalized vector generators 230 in the Fourier feature generator 121. 2 g ) and the partial intensity feature vector y k c provided from the partial intensity feature vector generator 640 to form a combined vector having a dimension of 350, for example.

제4 LDA 프로젝션부(920)에서는 제4 결합부(910)로부터 제공되는 결합벡터를 기학습된 제10 베이시스 행렬(Ψ 6 c)에 의해 정의한 판별공간으로 프로젝션시킨다. 프로젝션된 벡터(z c)는 다음 수학식 21과 같이 나타낼 수 있다.The fourth LDA projection unit 920 projects the coupling vector provided from the fourth coupling unit 910 into the discrimination space defined by the previously learned tenth basis matrix Ψ 6 c . The projected vector z c can be expressed as Equation 21 below.

제4 양자화부(930)에서는 제4 LDA 프로젝션부(920)로부터 제공되는 프로젝션된 벡터(z c)의 각 성분을 다음 수학식 22를 사용하여 5 비트 부호없는 정수로 클리핑하여 양자화시킨 다음, 중심 복합특징벡터(wi c)로서 저장한다.In the fourth quantization unit 930, each component of the projected vector z c provided from the fourth LDA projection unit 920 is quantized by clipping to a 5-bit unsigned integer using Equation 22, and then centered. Stored as a composite feature vector (w i c ).

다음, 본 발명에 따른 특징벡터 추출방법을 얼굴 영상 검색에 적용한 예를 통해 검색성능의 향상 정도를 살펴보기로 한다.Next, the degree of improvement of the search performance will be described through an example in which the feature vector extraction method according to the present invention is applied to face image search.

실험을 위하여 데이터세트로 5개의 데이터베이스로 이루어지는 MPEG-7 얼굴 데이타세트가 사용되었다. 5개의 데이터베이스는 각각 확장버젼 1 MPEG-7 얼굴 데이터베이스(E1), Altkom 데이터베이스(A2), XM2VTS 데이터베이스에 있는 MPEG-7 테스트세트(M3), FERET 데이터베이스(F4), 및 Banca 데이터베이스에 있는 MPEG-7 테스트세트(B5)이다. 전체 영상수는 11845개로서, 이중 3655개의 영상은 LDA(Linear Discriminant Analysis) 프로젝션 학습을 위한 트레이닝 이미지로만 사용되고, 8190개의 영상은 성능평가를 위한 테스트 이미지로만 사용되었다. 테스트 이미지 중 4190개의 영상은 얼굴 특징벡터를 추출하기 위한 베이시스 영상으로 사용되고, F4에 얻어지는 4000개의 영상은 얼굴검색을 위한 영상으로 사용되었다. 표 5는 트레이닝 이미지 및 테스트 이미지에 대한 세부적인 리스트를 나타낸 것이며, 본 발명을 적용한 영상 검색 알고리즘의 성능을 평가하기 위하여 각 영상에 대한 사전정보(ground truth)를 알고 있는 상태이다.For the experiment, an MPEG-7 facial dataset consisting of five databases was used as the dataset. The five databases are MPEG-1 Testset (M3) in the Extended Version 1 MPEG-7 Face Database (E1), Altkom Database (A2), XM2VTS Database (M3), FERET Database (F4), and Banca Database respectively. Test set B5. The total number of images was 11,845, of which 3,655 were used as training images for linear discriminant analysis (LDA) projection learning, and 8,190 images were used as test images for performance evaluation. Of the test images, 4190 images were used as basis images for extracting facial feature vectors, and 4000 images obtained in F4 were used as images for face searching. Table 5 shows a detailed list of training images and test images, and knows the ground truth of each image in order to evaluate the performance of the image retrieval algorithm to which the present invention is applied.

트레이닝 이미지 I (50 vs 50)Training Image I (50 vs 50) DBDB 사람수People 영상수Number of images 총계sum A2A2 4040 1515 600600 B5B5 -- -- -- M1M1 317317 55 1,5851,585 M3M3 147147 1010 1,4701,470 F4F4 -- -- -- 총계sum 504504 3,6553,655 테스트 이미지I (50 vs 50)Test Image I (50 vs 50) DBDB 사람수People 영상수Number of images 총계sum A2A2 4040 1515 600600 B5B5 5252 1010 520520 M1M1 318318 55 1,5901,590 M3M3 148148 1010 1,4801,480 F4F4 -- -- 4,0004,000 총계sum 558558 8,1908,190

한편, 검색의 정확도는 ANMRR(Average Normalized Modified Retrieval Rate)로 평가되었다. ANMRR에 대하여 세부적인 사항은 B. S. Manjunath, Philippe Salembier 및 Thomas Sikora에 의한 『"Introuction to MPEG-7: Multimedia Content Description Interface," John Wiley & Sons Ltd., 2002』에 자세히 기재되어 있다.On the other hand, the accuracy of the search was evaluated by the Average Normalized Modified Retrieval Rate (ANMRR). Details of ANMRR are described in detail in "Introuction to MPEG-7: Multimedia Content Description Interface," John Wiley & Sons Ltd., 2002, by B. S. Manjunath, Philippe Salembier and Thomas Sikora.

시뮬레이션한 결과 검색의 정확도를 ANMRR로 나타내면, 퓨리에 특징벡터만 사용할 경우 0.354, 인텐서티 특징벡터만 사용할 경우 0.390이었다. 그러나, 본 발명에서와 같이 퓨리에 특징벡터와 인텐서티 특징벡터를 머지시켜 사용하는 경우 0.266이었다. 기존에 사용된 퓨리에 특징벡터의 사이즈는 250(=48×5) 비트이고, 본 발명에서 사용된 퓨리에 특징벡터의 사이즈는 320(=64×5) 비트이다. 검색의 정확도는 LDA 프로젝션의 차원에 따라 달라진다. 예를 들어, 차원이 48(즉, 240 비트)인 경우 ANMRR은 0.280, 차원이 64(즉, 320 비트)인 경우 ANMRR은 0.266, 차원이 128(즉, 640 비트)인 경우 ANMRR은 0.249가 된다. 이와 같이, 본 발명에서와 같이 퓨리에 특징벡터와 인텐서티 특징벡터를 머지시켜 사용할 경우 우수한 검색의 정확도 및 식별결과를 제공할 수 있음이 입증되었다.Simulation results show that the accuracy of the search is ANMRR, which is 0.354 using only the Fourier feature vectors and 0.390 using only the intensity feature vectors. However, when the Fourier feature vector and the intensity feature vector were merged and used as in the present invention, it was 0.266. The size of a conventional Fourier feature vector is 250 (= 48 x 5) bits, and the size of the Fourier feature vector used in the present invention is 320 (= 64 x 5) bits. The accuracy of the search depends on the dimensions of the LDA projection. For example, if the dimension is 48 (i.e. 240 bits), the ANMRR is 0.280; if the dimension is 64 (i.e. 320 bits), the ANMRR is 0.266; if the dimension is 128 (i.e. 640 bits), the ANMRR is 0.249. . As described above, when the Fourier feature vector and the intensity feature vector are merged and used as in the present invention, it has been proved that the accuracy of the search and the identification result can be provided.

상술한 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention described above can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 정규화된 얼굴영상에 대하여 퓨리에 특징벡터와 인텐서티 특징벡터를 별도로 생성한 다음 머지시킴으로써 주파수 영역상에서 생성된 특징벡터에 의한 검색한계와 공간 영역상에서 생성된 특징벡터의 검색한계를 보완하여 검색의 정확도를 대폭 향상시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, by generating a Fourier feature vector and an intensity feature vector separately for a normalized face image and merging them, the search limit of the feature vector generated in the frequency domain and the feature vector generated in the spatial domain are obtained. Complementing the search limit has the advantage of significantly improving the accuracy of the search.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

Claims (20)

(a) 정규화된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제1 및 제2 정규화벡터를 이용하여 전체퓨리에 특징벡터를 생성하고, 중심얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제3 및 제4 정규화벡터를 이용하여 중심퓨리에 특징벡터를 생성하는 단계; 및(a) A feature vector is generated in the entire Fourier using the first and second normalization vectors as frequency feature vectors for the entire face region of the normalized face image, and third and fourth normalization as frequency feature vectors for the central face region. Generating a feature vector in the central Fourier using the vector; And (b) 상기 정규화된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 인텐서티특징벡터와 소정 갯수의 얼굴성분별 인텐서티특징벡터를 생성하고, 상기 제1 및 제2 정규화벡터와 상기 전체얼굴영역에 대한 인텐서티특징벡터를 결합하여 전체복합특징벡터를 생성하고, 상기 제3 및 제4 정규화벡터와 상기 얼굴성분별 인텐서티특징벡터를 결합하여 중심복합 특징벡터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법.(b) generating an intensity feature vector for the entire face region of the normalized face image and an intensity feature vector for each predetermined number of face components, and intensities for the first and second normalized vectors and the whole face region; Combining the feature vectors to generate a full complex feature vector, and combining the third and fourth normalized vectors with the intensity feature vectors for each face component to generate a center feature vector. And feature vector extraction method for retrieval. 제1 항에 있어서, 상기 (a) 단계는The method of claim 1, wherein step (a) (a1) 상기 전체얼굴영역에 대하여 퓨리에변환을 수행하여 퓨리에 스펙트럼과 퓨리에진폭을 획득하고, 획득된 퓨리에 스펙트럼과 퓨리에진폭을 이용하여 제1 및 제2 특징벡터를 정의하는 단계;performing a Fourier transform on the entire face region to obtain a Fourier spectrum and a Fourier amplitude, and defining first and second feature vectors using the obtained Fourier spectrum and Fourier amplitude; (a2) 상기 중심얼굴영역에 대하여 퓨리에변환을 수행하여 퓨리에 스펙트럼과 퓨리에진폭을 획득하고, 획득된 퓨리에 스펙트럼과 퓨리에진폭을 이용하여 제3 및 제4 특징벡터를 정의하는 단계;(a2) performing a Fourier transform on the central face region to obtain a Fourier spectrum and a Fourier amplitude, and defining third and fourth feature vectors using the obtained Fourier spectrum and Fourier amplitude; (a3) 상기 제1 및 제2 특징벡터를 제1 PCLDA 부공간으로 프로젝션시킨 다음 정규화시켜 제1 및 제2 정규화벡터를 생성하고, 이들을 결합하여 제1 소정의 선형판별공간으로 프로젝션시켜 전체퓨리에 특징벡터를 생성하는 단계; 및(a3) The first and second feature vectors are projected into the first PCLDA subspace and then normalized to generate the first and second normalized vectors, which are then combined and projected into the first predetermined linear discrimination space to characterize the entire Fourier. Generating a vector; And (a4) 상기 제3 및 제4 특징벡터를 제2 PCLDA 부공간으로 프로젝션시킨 다음 정규화시켜 제3 및 제4 정규화벡터를 생성하고, 이들을 결합하여 제2 소정의 선형판별공간으로 프로젝션시켜 중심퓨리에 특징벡터를 생성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법.(a4) The third and fourth feature vectors are projected into the second PCLDA subspace and then normalized to generate the third and fourth normalized vectors, which are then combined and projected into a second predetermined linear discriminant space to characterize the central fury. A feature vector extraction method for face recognition and retrieval, characterized by generating a vector. 제2 항에 있어서, 상기 (a1) 단계에서 상기 퓨리에 스펙트럼은 전체얼굴영역으로부터, 상기 퓨리에진폭은 제1 블럭분할 얼굴영역으로부터 각각 얻어지는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법.3. The method of claim 2, wherein in the step (a1), the Fourier spectrum is obtained from an entire face region and the Fourier amplitude is obtained from a first block division face region. 제3 항에 있어서, 상기 제1 블록분할 얼굴영역은 상기 전체얼굴영역을 소정 사이즈로 클리핑하여 얻어지는 전체영역, 상기 전체영역의 4 블록분할영역 및 16 블록분할영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법.The face recognition of claim 3, wherein the first block division face area comprises an entire area obtained by clipping the entire face area to a predetermined size, a four block division area, and a 16 block division area of the entire area. And feature vector extraction method for retrieval. 제2 항에 있어서, 상기 (a2) 단계에서 상기 퓨리에 스펙트럼은 중심얼굴영역으로부터, 상기 퓨리에진폭은 제2 블럭분할 얼굴영역으로부터 각각 얻어지는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법.3. The method of claim 2, wherein in the step (a2), the Fourier spectrum is obtained from a central face region, and the Fourier amplitude is obtained from a second block division face region. 제5 항에 있어서, 상기 제2 블록분할 얼굴영역은 상기 중심얼굴영역에 해당하는 중심영역, 상기 중심영역의 4 블록분할영역 및 16 블록분할영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법.The face recognition and retrieval feature of claim 5, wherein the second block divisional face area comprises a central area corresponding to the central face area, a four block division area of the central area, and a sixteen block division area. Vector extraction method. 제1 항에 있어서, 상기 (b) 단계는The method of claim 1, wherein step (b) (b1) 상기 정규화된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제1 및 제2 정규화벡터와, 중심얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제3 및 제4 정규화벡터를 생성하는 단계;(b1) generating first and second normalized vectors as frequency feature vectors for the entire face region of the normalized face image and third and fourth normalized vectors as frequency feature vectors for the central face region; (b2) 상기 정규화된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 인텐서티특징벡터와 소정 갯수의 얼굴성분별 인텐서티특징벡터를 생성하는 단계;(b2) generating an intensity feature vector and a predetermined number of intensity feature vectors for each face component of the entire face region of the normalized face image; (b3) 상기 전체얼굴영역에 대한 퓨리에특징벡터와 상기 전체얼굴영역에 대한 인텐서티특징벡터를 결합하여 제3 소정의 선형판별공간으로 프로젝션시켜 전체복합특징벡터를 생성하는 단계; 및(b3) combining the Fourier feature vector for the entire face region and the intensity feature vector for the whole face region and projecting them into a third predetermined linear discrimination space to generate a total complex feature vector; And (b4) 상기 중심얼굴영역에 대한 퓨리에특징벡터와 상기 얼굴성분별 인텐서티특징벡터를 결합하여 제4 소정의 선형판별공간으로 프로젝션시켜 중심복합 특징벡터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법.and (b4) combining the Fourier feature vector for the central face region and the intensity feature vector for each facial component to project into a fourth predetermined linear discrimination space to generate a center complex feature vector. Feature Vector Extraction Method for Recognition and Retrieval. 제7 항에 있어서, 상기 (b2) 단계는The method of claim 7, wherein step (b2) (b21) 상기 정규화된 얼굴영상에 대하여 포즈 추정 및 보상을 수행하여 정면 얼굴영상으로 변환하는 단계;(b21) converting the normalized face image into a front face image by performing pose estimation and compensation; (b22) 상기 포즈보상된 얼굴영상의 전체얼굴영역을 라스터 스캔하여 제5 특징벡터를 정의하는 단계;(b22) defining a fifth feature vector by raster scanning the entire face area of the pose compensated face image; (b23) 상기 포즈보상된 얼굴영상에 대한 복수개의 얼굴성분별 영역을 라스터스캔하여 제6 특징벡터를 정의하는 단계;(b23) defining a sixth feature vector by raster scanning a plurality of face component regions of the pose compensated face image; (b24) 상기 제5 특징벡터를 제3 PCLDA 부공간으로 프로젝션시킨 다음, 제5 단위벡터로 정규화시켜 전체인텐서티 특징벡터로 생성하는 단계; 및(b24) projecting the fifth feature vector into a third PCLDA subspace and then normalizing the fifth feature vector to a fifth unit vector to generate a full intensity feature vector; And (b25) 상기 제6 특징벡터를 제4 PCLDA 부공간으로 프로젝션시킨 다음, 제6 단위벡터로 정규화시켜 부분인텐서티 특징벡터로 생성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법.(b25) extracting the feature vector for face recognition and retrieval comprising projecting the sixth feature vector into a fourth PCLDA subspace and then normalizing the sixth feature vector into a sixth unit vector to generate a partial intensity feature vector. Way. 제8 항에 있어서, 상기 (b21) 단계에서는 상기 정규화된 얼굴영상의 포즈를 PCA-DFFS 방법에 의해 추정하는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법.The method of claim 8, wherein in step (b21), a pose of the normalized face image is estimated by a PCA-DFFS method. 제7 항에 있어서, 상기 (b3) 단계는The method of claim 7, wherein step (b3) (b31) 상기 (b1) 단계에서 생성되는 제1 및 제2 정규화벡터와 상기 (b2) 단계에서 생성되는 전체인텐서티 특징벡터를 결합시키는 단계;(b31) combining the first and second normalization vectors generated in step (b1) with the entire intensity feature vector generated in step (b2); (b32) 상기 결합된 특징벡터를 상기 제3 소정의 선형판별공간으로 프로젝션시키는 단계; 및(b32) projecting the combined feature vectors into the third predetermined linear discrimination space; And (b33) 상기 프로젝션된 벡터의 각 성분을 양자화시켜 전체복합 특징벡터로서 저장하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법.and (b33) quantizing each component of the projected vector and storing them as a total complex feature vector. 제7항에 있어서, 상기 (b4) 단계는The method of claim 7, wherein step (b4) (b41) 상기 (b1) 단계에서 생성되는 제3 및 제4 정규화벡터와 상기 (b2) 단계에서 생성되는 부분인텐서티 특징벡터를 결합시키는 단계;(b41) combining the third and fourth normalized vectors generated in step (b1) with the partial intensity feature vectors generated in step (b2); (b42) 상기 결합된 특징벡터를 상기 제4 소정의 선형판별공간으로 프로젝션시키는 단계; 및(b42) projecting the combined feature vectors into the fourth predetermined linear discrimination space; And (b43) 상기 프로젝션된 벡터의 각 성분을 양자화시켜 중심 복합특징벡터로서 저장하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법.and (b43) quantizing each component of the projected vector and storing them as a central complex feature vector. (a) 정규화된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제1 및 제2 정규화벡터와, 중심얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제3 및 제4 정규화벡터를 생성하는 단계;(a) generating first and second normalized vectors as frequency feature vectors for the entire face region of the normalized face image and third and fourth normalized vectors as frequency feature vectors for the central face region; (b) 상기 정규화된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 인텐서티특징벡터와 소정 갯수의 얼굴성분별 인텐서티특징벡터를 생성하는 단계;(b) generating an intensity feature vector for the entire face region of the normalized face image and an intensity feature vector for each predetermined number of face components; (c) 상기 전체얼굴영역에 대한 퓨리에특징벡터와 상기 전체얼굴영역에 대한 인텐서티특징벡터를 결합하여 제1 소정의 선형판별공간으로 프로젝션시켜 전체복합특징벡터를 생성하는 단계; 및(c) combining the Fourier feature vector for the entire face region and the intensity feature vector for the whole face region and projecting them into a first predetermined linear discrimination space to generate a total complex feature vector; And (d) 상기 중심얼굴영역에 대한 퓨리에특징벡터와 상기 얼굴성분별 인텐서티특징벡터를 결합하여 제2 소정의 선형판별공간으로 프로젝션시켜 중심복합 특징벡터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터추출방법.and (d) combining the Fourier feature vector for the central face region and the intensity feature vector for each facial component to project to a second predetermined linear discrimination space to generate a center complex feature vector. Feature vector extraction method for recognition and retrieval. 제1 내지 제12 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행할 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program capable of executing the method according to any one of claims 1 to 12. 정규화된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제1 및 제2 정규화벡터를 이용하여 전체퓨리에 특징벡터를 생성하고, 중심얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제3 및 제4 정규화벡터를 이용하여 중심퓨리에 특징벡터를 생성하는 제1 유니트; 및A feature vector is generated in the entire Fourier using the first and second normalized vectors as the frequency feature vectors for the entire face region of the normalized face image, and the third and fourth normalized vectors are used as the frequency feature vectors for the central face region. A first unit for generating a feature vector at the central Fourier; And 상기 정규화된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 인텐서티특징벡터와 소정 갯수의 얼굴성분별 인텐서티특징벡터를 생성하고, 상기 제1 및 제2 정규화벡터와 상기 전체얼굴영역에 대한 인텐서티특징벡터를 결합하여 전체복합특징벡터를 생성하고, 상기 제3 및 제4 정규화벡터와 상기 얼굴성분별 인텐서티특징벡터를 결합하여 중심복합 특징벡터를 생성하는 제2 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출방법.An intensity feature vector for the entire face region of the normalized face image and an intensity feature vector for each predetermined number of face components are generated, and the intensity feature vectors for the first and second normalized vectors and the entire face region are generated. And combining the third and fourth normalized vectors with the intensity feature vectors for each face component to generate a center composite feature vector. Feature vector extraction method for searching. 제14 항에 있어서, 상기 제1 유니트는The method of claim 14, wherein the first unit 상기 정규화된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제1 및 제2 정규화벡터와, 중심얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제3 및 제4 정규화벡터를 생성하는 퓨리에특징 생성부;A Fourier feature generator for generating first and second normalized vectors as frequency feature vectors for the entire face region of the normalized face image and third and fourth normalized vectors as frequency feature vectors for the central face region; 상기 제1 및 제2 정규화벡터를 결합하여 제1 소정의 선형판별공간으로 프로젝션시켜 전체퓨리에 특징벡터를 생성하는 전체퓨리에 특징벡터 생성부; 및A total Fourier feature vector generator for combining the first and second normalized vectors and projecting the first and second normalized vectors into a first predetermined linear discriminating space to generate a feature vector in all Fourier; And 상기 제3 및 제4 정규화벡터를 결합하여 제2 소정의 선형판별공간으로 프로젝션시켜 중심퓨리에 특징벡터를 생성하는 중심퓨리에 특징벡터 생성부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출장치.And a central Fourier feature vector generator for combining the third and fourth normalized vectors to project the second predetermined linear discrimination space to generate a feature vector in the central Fourier. 제14 항에 있어서, 상기 제2 유니트는The method of claim 14, wherein the second unit 상기 정규화된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제1 및 제2 정규화벡터와, 중심얼굴영역에 대한 주파수 특징벡터로서 제3 및 제4 정규화벡터를 생성하는 퓨리에특징 생성부;A Fourier feature generator for generating first and second normalized vectors as frequency feature vectors for the entire face region of the normalized face image and third and fourth normalized vectors as frequency feature vectors for the central face region; 상기 정규화된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 인텐서티특징벡터와 소정 갯수의 얼굴성분별 인텐서티특징벡터를 생성하는 인텐서티특징 생성부;An intensity feature generation unit for generating an intensity feature vector for the entire face region of the normalized face image and an intensity feature vector for each predetermined number of face components; 상기 전체얼굴영역에 대한 제1 및 제2 정규화벡터와 상기 전체얼굴영역에 대한 인텐서티특징벡터를 결합하여 전체복합특징벡터를 생성하는 전체복합 특징벡터 생성부; 및A total complex feature vector generator for generating a total complex feature vector by combining the first and second normalized vectors for the full face region and the intensity feature vector for the full face region; And 상기 중심얼굴영역에 대한 제3 및 제4 정규화벡터와 상기 얼굴성분별 인텐서티특징벡터를 결합하여 중심복합 특징벡터를 생성하는 중심복합 특징벡터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출장치.And a center complex feature vector generator for generating a center complex feature vector by combining the third and fourth normalized vectors of the center face region with the intensity feature vectors for each face component. Vector Extractor. 제16 항에 있어서, 상기 퓨리에특징 생성부는The method of claim 16, wherein the Fourier feature generation unit 상기 전체얼굴영역에 대한 퓨리에변환결과 얻어지는 퓨리에 스펙트럼과 퓨리에진폭으로부터 정의되는 제1 및 제2 특징벡터를 제1 PCLDA 부공간으로 프로젝션시킨 다음 정규화시켜 상기 제1 및 제2 정규화벡터를 생성하는 전체퓨리에 특징벡터 생성부; 및A total Fourier that projects the first and second feature vectors defined from the Fourier spectrum and the Fourier amplitude obtained as a result of Fourier transform of the entire face region into the first PCLDA subspace and then normalizes to generate the first and second normalized vectors. Feature vector generator; And 상기 중심얼굴영역에 대한 퓨리에변환결과 얻어지는 퓨리에 스펙트럼과 퓨리에진폭으로부터 정의되는 제3 및 제4 특징벡터를 제2 PCLDA 부공간으로 프로젝션시킨 다음 정규화시켜 상기 제3 및 제4 정규화벡터를 생성하는 중심퓨리에 특징벡터 생성부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출장치.A central Fourier which projects the third and fourth feature vectors defined from the Fourier spectrum and the Fourier amplitude obtained from the Fourier transform of the central face region into the second PCLDA subspace and then normalizes to generate the third and fourth normalized vectors. A feature vector extractor for face recognition and retrieval, comprising a feature vector generator. 제17 항에 있어서, 상기 전체퓨리에 특징벡터 생성부에서 상기 퓨리에 스펙트럼은 전체얼굴영역으로부터, 상기 퓨리에진폭은 상기 전체얼굴영역을 소정 사이즈로 클리핑하여 얻어지는 전체영역, 상기 전체영역의 4 블록분할영역 및 16 블록분할영역으로부터 각각 얻어지는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출장치.18. The apparatus of claim 17, wherein the Fourier spectrum is generated by the Fourier feature vector generating unit from an entire face region, and the Fourier amplitude is an entire region obtained by clipping the entire face region to a predetermined size, a four block division region of the entire region, and A feature vector extraction apparatus for face recognition and retrieval, characterized in that each is obtained from 16 block division areas. 제17 항에 있어서, 상기 중심퓨리에 특징벡터 생성부에서 상기 퓨리에 스펙트럼은 중심얼굴영역으로부터, 상기 퓨리에진폭은 상기 중심영역, 상기 중심영역의 4 블록분할영역 및 16 블록분할영역으로부터 각각 얻어지는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출장치.18. The apparatus of claim 17, wherein the Fourier spectrum is obtained from the central face region and the Fourier amplitude is obtained from the central region, the four block division region and the sixteen block division region, respectively. Feature vector extraction device for face recognition and search. 제16 항에 있어서, 인텐서티특징 생성부는The method of claim 16, wherein the intensity feature generation unit 상기 정규화된 얼굴영상의 포즈를 추정하여 정면 얼굴영상으로 변환하는 포즈추정/보상부;A pose estimator / compensator for estimating a pose of the normalized face image and converting the pose to a front face image; 상기 포즈추정된 얼굴영상의 전체얼굴영역에 대한 라스터 스캔결과 얻어지는 제5 특징벡터를 제3 PCLDA 부공간으로 프로젝션시킨 다음, 제5 단위벡터로 정규화시켜 전체인텐서티 특징벡터로 생성하는 전체인텐서티 특징벡터 생성부; 및A fifth feature vector obtained as a result of raster scanning of the entire face region of the pose estimated face image is projected into a third PCLDA subspace, and then normalized to a fifth unit vector to generate a full intensity feature vector. A tensory feature vector generator; And 상기 포즈추정된 얼굴영상의 복수개의 얼굴성분별 영역에 대한 라스터 스캔결과 얻어지는 제6 특징벡터를 제4 PCLDA 부공간으로 프로젝션시킨 다음, 제6 단위벡터로 정규화시켜 부분인텐서티 특징벡터로 생성하는 부분인텐서티 특징벡터 생성부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 및 검색용 특징벡터 추출장치.A sixth feature vector obtained as a result of raster scanning of the plurality of face component regions of the pose estimated face image is projected into a fourth PCLDA subspace, and then normalized to a sixth unit vector to generate a partial intensity feature vector. A feature vector extraction apparatus for face recognition and retrieval comprising a partial intensity feature vector generator.
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