JP2005301722A - Face region detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタルカメラ等によって撮影された画像から顔領域を検出する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for detecting a face area from an image taken by a digital camera or the like.
近年、デジタルカメラやカメラ機能付き携帯電話等の急速な普及により、ユーザが簡単に大量の画像を扱う機会が増えている。ユーザは撮りためた画像を後で整理することになるが、画像を1枚ずつ目視して整理していては非常に時間がかかるため、整理・分類を自動化できる手法の開発が期待されている。 In recent years, with the rapid spread of digital cameras, mobile phones with camera functions, and the like, there are increasing opportunities for users to easily handle a large number of images. Users will organize the images they have taken later, but it takes a long time to visually organize the images one by one, so it is expected to develop a method that can automate the organization and classification. .
ユーザが画像を分類する場合、撮影日時、撮影場所、撮影した時の行事名等を記したキーワードなどで分類することが考えられるが、最も自動化が望まれている分類方法として、撮影対象となる被写体ごとに分類する方法が挙げられる。 When a user classifies an image, it is possible to classify it by a keyword describing the shooting date / time, shooting location, event name at the time of shooting, etc., but as a classification method that is most desired to be automated, it is a shooting target. There is a method of classifying by subject.
被写体が人物であれば、その人物が誰であるかまで自動的に特定できればよりユーザの負担を軽減することができる。このためにはまず画像中より顔領域を安定に検出し、その後に人物の認識を行うという過程を踏む必要があるが、現状の技術ではその初期段階となる顔検出手法は確立されておらず、得られた顔候補領域の中には背景などが含まれていることが少なくない。 If the subject is a person, the burden on the user can be further reduced if it is possible to automatically identify who the person is. For this purpose, it is necessary to first detect the face area in the image stably and then perform the process of recognizing the person, but the current technology has not established a face detection method at the initial stage. In many cases, the obtained face candidate area includes a background or the like.
本発明は顔候補領域に含まれる誤検出を除き、より高精度に顔領域を検出する顔領域検出装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a face area detection device that detects a face area with higher accuracy, excluding false detections included in a face candidate area.
図3は従来の顔検出手法の一つであるテンプレートマッチングを用いた手法を示すものである(例えば、特許文献1参照。)。図3において301は画像を読み込む画像入力部、302は画像から顔の特徴を捉えやすくするための情報を抽出する特徴量抽出部、303は予め作成しておいた顔テンプレートを入力するテンプレート入力部、304は画像を走査しながら抽出した特徴量とテンプレートとの類似度を計算する類似度演算部、305は画像中で類似度が一定の基準を満たす領域を検出し、顔領域として定義する顔領域抽出部である。 FIG. 3 shows a technique using template matching, which is one of conventional face detection techniques (see, for example, Patent Document 1). In FIG. 3, 301 is an image input unit for reading an image, 302 is a feature amount extraction unit for extracting information for facilitating capturing facial features from the image, and 303 is a template input unit for inputting a face template created in advance. , 304 is a similarity calculation unit that calculates the similarity between the feature amount extracted while scanning the image and the template, and 305 is a face that detects an area satisfying a certain standard in the image and defines it as a face area It is an area extraction unit.
しかしながら、上記した従来の手法ではデジタルカメラ等によって撮影されたスナップ写真に含まれる顔領域を過不足無く検出することはできない。これは、スナップ写真はセキュリティ用に撮影された人物画像のような制約条件(人物は正面向き、画像中に人物は1人しか写っていない、画像に対する顔の位置・大きさは常に同じなど)が無く、顔領域のパターンとして様々なものが考えられるため、テンプレートあるいは他の特徴量が十分に顔の特徴を模すことが困難であるという点に起因している。 However, the above-described conventional method cannot detect a face area included in a snapshot taken by a digital camera or the like without excess or deficiency. This is because the snapshot is a restriction like a person image taken for security (person is facing front, only one person is in the image, face position / size is always the same) This is because there are various face area patterns, and it is difficult for the template or other feature amount to imitate the facial features sufficiently.
以上のことより、画像特徴のみから顔領域を正確に検出することは困難である。
解決しようとする問題点は、画像特徴のみを用いて原画像に含まれる顔領域を過不足無く検出することが困難な点である。 The problem to be solved is that it is difficult to detect the face area included in the original image using only the image features.
本発明は、画像特徴を用いた顔検出手法の精度を向上させるため、画像撮影時に記録された撮影条件情報を用いることを最も主要な特徴とする。 The most important feature of the present invention is to use shooting condition information recorded at the time of shooting an image in order to improve the accuracy of the face detection method using the image feature.
本発明によれば、既存の顔候補領域検出手法によって検出された顔候補領域に含まれる非顔領域の大部分を除外することができ、残った候補領域に対してのみ顔非顔判定を行うことが可能であるため、余分な領域の拾いすぎを抑止し、顔検出精度を向上させられるという利点がある。 According to the present invention, most of the non-face regions included in the face candidate regions detected by the existing face candidate region detection method can be excluded, and face non-face determination is performed only on the remaining candidate regions. Therefore, there is an advantage that it is possible to prevent the excessive area from being picked up and improve the face detection accuracy.
以下、本発明の実施の形態を、図1〜8を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における顔領域検出装置の構成図である。図1において、101は画像を読み込む画像入力部、102は画像から特徴量を算出し、顔候補領域を検出する顔候補領域検出部、103は画像撮影時に画像に付加された撮影条件を読み込む撮影条件情報入力部、104は顔候補領域検出部102で検出された顔候補領域の中から、撮影条件情報入力部103で入力された条件に適合する領域を選定する顔候補領域選定部、105は顔候補領域選定部104で選定された顔候補領域に対して顔であるか否かを判定し、最終的な顔領域を決定する顔領域決定部、106は顔領域決定部105で決定された顔領域情報を記録媒体に記録する顔領域情報保存部である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a face area detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 101 is an image input unit that reads an image, 102 is a face candidate region detection unit that calculates a feature amount from the image and detects a face candidate region, and 103 is a shooting that reads a shooting condition added to the image at the time of image shooting. A condition
まず、画像入力部101により、デジタルカメラなどの撮影装置にて撮影された画像が読み込まれる。読み込まれた画像から顔候補領域検出部102により顔候補領域が検出される。また、撮影条件情報入力部103により、画像撮影時に画像とともに記録されている撮影条件情報が読み込まれる。次に、顔候補領域選定部104において、顔候補領域検出部102にて検出された一次顔候補領域151のうち、撮影条件情報入力部103にて読み込まれた条件に適合した二次顔候補領域152が選定される。そして顔領域決定部105にて、選定された二次顔候補領域152が顔であるか否かを詳細に判定し、最終的な顔領域が決定される。最後に顔領域情報保存部106で、決定された顔領域情報が記録媒体に記録される。ここで撮影条件情報とは、画像撮影時の状況を記録したシーンタイプ情報や、撮影装置から被写体までの距離を記録した撮影距離情報などのことを指す。
First, the
顔候補領域検出部102にて適用される顔候補領域検出方法の一例を、図7に示すフロー図を用いて説明する。まず画像からエッジ特徴を検出する(S701)。次にエッジ特徴を検出した画像にフーリエ変換を施し(S702)、周波数特徴へと変換する。そして予め作成しておいたテンプレート画像の周波数特徴との積和を計算し(S703)、逆フーリエ変換を施して周波数特徴を二次元座標へと変換する(S704)。最後にS703にて計算した積和が一定の閾値以上を示す領域を顔候補領域として検出する(S705)。周波数特徴を用いる利点は、通常のテンプレートマッチングのように画像の全領域を走査しながら相関を求める処理が簡略化できるため、処理量が大幅に削減できることである。
An example of the face candidate area detection method applied by the face candidate
また、顔領域決定部105にて適用される顔非顔判定方法の一例を、図4に示すフロー図を用いて説明する。顔候補領域選定部104にて出力された二次顔候補領域の情報をもとに該当領域の画像を切り出して顔候補領域画像として入力し(S401)、顔候補領域の大部分が肌色領域であるか(S402)、顔候補領域が目領域を有しているか(S403)を判定し、条件を満たす顔候補領域を最終的な顔領域とする。
An example of the face non-face determination method applied by the face
以下、顔候補領域選定部104の詳細について説明する。図2は顔候補領域選定部104の詳細を示す構成図であり、図5はそのフロー図である。図2において、201は撮影条件情報よりシーンタイプ情報と撮影距離情報とを抽出する情報抽出部、202はシーンタイプ情報をもとに顔領域の存在しない画像を除外する顔画像選定部、203は撮影距離情報に適合しない大きさの顔候補領域を除外する撮影距離適合領域選定部である。
Details of the face candidate
ここでシーンタイプ情報とは、例えば風景モードやマクロ撮影モードなど、画像撮影時に周囲の環境や被写体の状況に合わせて記録されている情報である。また、撮影距離情報とは、例えば焦点距離、撮影倍率、CCDサイズ、画素数、あるいは撮影装置から被写体までの距離そのものの情報などである。撮影装置から被写体までの距離が記録されている場合、直接的に被写体までの距離、あるいは簡易的に被写体までの大まかな距離範囲が記録されている。 Here, the scene type information is information recorded in accordance with the surrounding environment and the state of the subject at the time of image shooting, such as landscape mode and macro shooting mode. The shooting distance information is, for example, information on the focal length, the shooting magnification, the CCD size, the number of pixels, or the distance from the shooting device to the subject itself. When the distance from the photographing apparatus to the subject is recorded, the distance to the subject is directly recorded, or a rough distance range to the subject is simply recorded.
画像選定部202で、シーンタイプ情報が風景モードあるいはマクロ撮影モードに設定されている場合(S502、S503)、画像中には人物が写っていないと仮定し、画像内の全候補領域を除外する(S504)。
次に撮影距離適合領域選定部203で、撮影距離情報に適合しない大きさの顔候補領域を除外する。図6に示すように、顔候補領域サイズは顔候補検出部102にて適用されるテンプレートサイズの種類だけ存在し、大小様々なサイズの顔候補領域が検出されている。図8に示すように、ある解像度・倍率における撮影距離と顔候補領域サイズの対応表は予め求めておくことができる。各距離での顔候補領域サイズの実測値は常に同じであるとする。図9は受光面であるCCD受光素子が像を結ぶモデルを示すものである。図9において、aは焦点距離、bはカメラレンズから被写体までの距離、cは顔候補領域サイズの実測値のうちの一辺であり、xがCCD上での顔候補領域サイズの一辺である。ここでaは距離情報として画像に付加されているので、図8のようにb、cを定義すれば下記の数式によりxを算出ことができる。
When the scene type information is set to landscape mode or macro shooting mode in the image selection unit 202 (S502, S503), it is assumed that no person is captured in the image, and all candidate regions in the image are excluded. (S504).
Next, the shooting distance matching
CCD単位当たりの画素数をもとにxを画素単位に換算すると画像上での顔候補領域サイズを決定することができる(S505)。この対応表と実際の被写体までの距離を比較して顔候補領域を限定していくが、一般的なデジタルカメラなどの撮影装置は単体で正確な距離計測機能を持つものは少ない。しかし、オートフォーカスにより被写体へ焦点を合わせようとする際、簡易的に距離を概算することができる。このとき得られる被写体までの距離情報は、例えばある基準となる距離に対して近距離にあるか、遠距離にあるかという情報で保存される。この基準となる距離は撮影装置によって異なるが、既知の値である。いま、基準となる距離が3m、距離情報が近距離に設定されているとき、被写体は3mより遠くにはいないと見做し(S506)、対応表の3mより遠い距離に該当する小さな領域サイズのものは候補から除く(S507)。逆に遠距離に設定されている場合は 3m より近い距離に該当する大きな領域サイズのものは候補から除くことで顔候補領域を絞り込む(S508)。正確な距離計測が行える撮影装置の場合、対応表から該当する距離付近の範囲内に収まる領域サイズのみを候補領域として検出し、それ以外の領域サイズは候補から除外する。 If x is converted into a pixel unit based on the number of pixels per CCD unit, the face candidate area size on the image can be determined (S505). The face candidate area is limited by comparing the distance to the actual subject with this correspondence table. However, there are few common photographing apparatuses such as a digital camera having an accurate distance measuring function. However, when trying to focus on the subject by autofocus, the distance can be roughly estimated. The distance information to the subject obtained at this time is stored, for example, as information on whether the distance is a short distance or a long distance with respect to a certain reference distance. The reference distance varies depending on the photographing apparatus, but is a known value. Now, when the reference distance is set to 3 m and the distance information is set to a short distance, it is assumed that the subject is not farther than 3 m (S506), and a small area size corresponding to a distance farther than 3 m in the correspondence table. Are excluded from the candidates (S507). On the other hand, when the long distance is set, the face candidate area is narrowed down by removing the large area size corresponding to the distance closer than 3 m from the candidates (S508). In the case of an imaging apparatus capable of accurate distance measurement, only the region sizes that fall within the range near the corresponding distance are detected as candidate regions from the correspondence table, and other region sizes are excluded from the candidates.
以上のように本実施の形態によれば、顔候補領域に含まれる非顔領域の大部分を除去することができるため、顔領域検出装置の精度を高めることができる。 As described above, according to the present embodiment, most of the non-face area included in the face candidate area can be removed, so that the accuracy of the face area detection device can be improved.
本発明にかかる顔領域検出装置は、顔候補領域から非顔領域を除外して顔検出精度を向上させるだけでなく、候補領域数を限定した後に顔非顔判定処理を行う装置構成であるため、顔非顔判定処理時間の短縮にも寄与する。 The face area detection apparatus according to the present invention is an apparatus configuration that not only improves face detection accuracy by excluding non-face areas from face candidate areas, but also performs face non-face determination processing after limiting the number of candidate areas. This also contributes to shortening the face non-face determination processing time.
101 画像入力部
102 顔候補領域検出部
103 撮影条件情報入力部
104 顔候補領域選定部
105 顔領域決定部
106 顔領域情報保存部
151 一次顔候補領域
152 二次顔候補領域
201 情報抽出部
202 顔画像選定部
203 撮影距離適合領域選定部
301 画像入力部
302 特徴量抽出部
303 テンプレート入力部
304 類似度演算部
305 顔領域抽出部
DESCRIPTION OF
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