JP2015005281A - Face image analysis method and face image analyzer - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To use a face image to accurately analyze an evaluation index of the whole face.SOLUTION: A face image analysis method includes steps of: separating a shape-standardized face image into a low-frequency component image excluding high frequency components and a high-frequency component image including the high frequency components; acquiring multidimensional base vectors to be obtained from multiple sample face images, and acquiring multiple weighting factors for the base vectors concerning a target face image through a principal component analysis to the low-frequency and high-frequency component images separated from the target face image included in the face image; and selecting multiple analysis target weighting factors in at least some analysis target base dimensions out of base dimensions owned by the base vectors, from the acquired weighting factors, and analyzing the target face image using the selected analysis target weighting factors for the target face image and a face image index equation calculated through a multiple regression analysis using the analysis target weighting factors and multiple index values concerning the sample face images.

Description

本発明は、顔画像の分析技術に関する。   The present invention relates to a technique for analyzing a face image.

顔画像又は顔の一部の画像に対して画像解析を行うことにより、肌の状態や顔の見た目年齢等の評価や、或る目標の顔画像への顔画像操作等が行われている。   By performing image analysis on a face image or a part of a face, evaluation of the skin state, the appearance age of the face, etc., and a face image operation on a certain target face image are performed.

例えば、下記特許文献1は、規格化された顔画像に対して主成分分析(PCA(Principal Component Analysis))及び重回帰分析を行うことにより、顔画像の立体感及び肌色の明るさに寄与する基底を抽出し、抽出された基底の係数を変化させて或る目標の顔画像を生成する手法を提案する。また、下記特許文献2は、顔の一部の偏光画像に対して独立成分分析(ICA(Independent Component Analysis))を行うことにより、メラニン成分画像とヘモグロビン成分画像とを抽出し、これらのヒストグラム分布に基づいて、テクスチャのみを目標画像に近づけた被験者のシミュレーション画像を生成する手法を提案する。なお、非特許文献1については、参考文献として後述する。   For example, Patent Document 1 described below contributes to the stereoscopic effect of the face image and the brightness of the skin color by performing principal component analysis (PCA (Principal Component Analysis)) and multiple regression analysis on the standardized face image. A method is proposed in which a base is extracted and a face image of a certain target is generated by changing a coefficient of the extracted base. Further, Patent Document 2 below extracts a melanin component image and a hemoglobin component image by performing independent component analysis (ICA (Independent Component Analysis)) on a polarized image of a part of the face, and the histogram distribution thereof. Based on the above, we propose a method for generating a simulation image of a subject in which only the texture is close to the target image. Non-patent document 1 will be described later as a reference document.

特開2008−276405号公報JP 2008-276405 A 特開2009−82736号公報JP 2009-82736 A

Norimichi Tsumura, etc., "Image-based skin color and texture analysis/synthesis by extracting hemoglobin and melanin information in the skin", acm Transactions on Graphics, Vol.22, No.3.pp.770-779(2003), Proceedings of ACM SIGGRAPH 2003Norimichi Tsumura, etc., "Image-based skin color and texture analysis / synthesis by extracting hemoglobin and melanin information in the skin", acm Transactions on Graphics, Vol.22, No.3.pp.770-779 (2003), Proceedings of ACM SIGGRAPH 2003

上述の特許文献2のような、顔の部分的な肌画像を用いる顔分析方法では、部分的な情報のみを用いているため、顔全体についての何らかの評価指標を得ることには向かない。   In the face analysis method using the partial skin image of the face as in Patent Document 2 described above, since only partial information is used, it is not suitable for obtaining some evaluation index for the entire face.

一方、顔画像の特徴解析及び操作のためには、上記特許文献1のように、PCAがよく用いられる。PCAは、分散の大きな固有成分(基底)を求めるため、複数人に共通した顔特徴を効率的に取得及び操作することができる。ところが、PCAは、局所的な空間周波数を考慮した解析ではないため、その基底に、空間周波数の種々異なる成分が混在していまい、空間周波数的に大域性を有する基底となる。色ムラ成分、凹凸ムラ成分、テカリ成分等のような顔全体の評価指標に影響を与える因子は、その大きさ、空間周波数、位置等に応じて、顔全体に対して異なった評価指標を与える。よって、PCAを用いた顔画像の特徴解析及び操作では、局所的な空間周波数が埋もれてしまい、顔画像の評価指標を精度よく分析することができない場合がある。   On the other hand, PCA is often used for the feature analysis and manipulation of face images, as in Patent Document 1 above. Since PCA obtains an eigen component (base) having a large variance, it can efficiently acquire and manipulate facial features common to a plurality of people. However, since PCA is not an analysis considering local spatial frequency, various base components having different spatial frequencies are mixed in the base, and the base has a global characteristic in terms of spatial frequency. Factors that affect the evaluation index of the entire face, such as color unevenness component, uneven unevenness component, and glossy component, give different evaluation indexes to the entire face depending on its size, spatial frequency, position, etc. . Therefore, in the face image feature analysis and operation using PCA, the local spatial frequency is buried, and the evaluation index of the face image may not be analyzed accurately.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、顔画像を用いて、顔全体の評価指標を高精度に分析する技術を提供する。ここで、顔全体の評価指標とは、肌年齢等のような定量的な指標、及び、見た目年齢、若々しさ、美肌感等のような顔全体の見た目の印象の指標を含む。   The present invention has been made in view of such problems, and provides a technique for analyzing an evaluation index of the entire face with high accuracy using a face image. Here, the evaluation index for the entire face includes a quantitative index such as skin age and the like, and an index of the appearance impression of the entire face such as appearance age, youthfulness, and skin feeling.

本発明の各側面では、上述した課題を解決するために、それぞれ以下の構成を採用する。   Each aspect of the present invention employs the following configurations in order to solve the above-described problems.

第1の側面に係る顔画像分析方法は、形状が規格化された顔画像を高周波成分が除去された低周波成分画像及び該高周波成分のみを含む高周波成分画像に分離する周波数成分分離工程と、複数のサンプル顔画像から求められる複数次の基底ベクトルを取得し、上記顔画像に含まれる対象顔画像から周波数成分分離工程により分離された低周波成分画像及び高周波成分画像の各々に対する主成分分析により、対象顔画像に関する、当該基底ベクトルの複数の重み係数を取得する対象係数取得工程と、対象係数取得工程により取得された複数の重み係数から、基底ベクトルが持つ基底次数の中の少なくとも一部の分析対象基底次数における複数の分析対象重み係数を選択し、選択された対象顔画像のための複数の分析対象重み係数と、複数のサンプル顔画像に関する複数の分析対象重み係数及び複数の指標値を用いた重回帰分析により算出される顔画像指標式とを用いて、対象顔画像を分析する分析工程と、を含む。   The face image analysis method according to the first aspect includes a frequency component separation step of separating a face image whose shape is standardized into a low frequency component image from which a high frequency component has been removed and a high frequency component image including only the high frequency component; By obtaining a multi-order basis vector obtained from a plurality of sample face images and performing principal component analysis on each of the low-frequency component image and the high-frequency component image separated from the target face image included in the face image by the frequency component separation step. A target coefficient acquisition step for acquiring a plurality of weight coefficients of the base vector for the target face image, and a plurality of weight coefficients acquired by the target coefficient acquisition step, at least a part of the basis orders of the base vector A plurality of analysis target weight coefficients in the analysis target base order are selected, a plurality of analysis target weight coefficients for the selected target face image, and a plurality of samples are selected. By using the face image index formula calculated by multiple regression analysis using a plurality of analytes weighting coefficients and the plurality of index values regarding Le face image, it comprises an analysis step of analyzing a target face image.

なお、本発明の他の側面としては、上記第1側面に係る顔画像分析方法を実行する顔画像分析装置であってもよいし、上記第1側面に係る顔画像分析方法を少なくとも1つのコンピュータに実行させるプログラムであってもよいし、このようなプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であってもよい。   As another aspect of the present invention, a face image analysis apparatus that executes the face image analysis method according to the first aspect may be used, or the face image analysis method according to the first aspect may be performed by at least one computer. The program may be executed by the computer, or may be a computer-readable storage medium storing such a program.

上記各側面によれば、顔画像を用いて、顔全体の評価指標を高精度に分析する技術を提供することができる。   According to each aspect described above, it is possible to provide a technique for analyzing an evaluation index of the entire face with high accuracy using a face image.

第1実施形態における顔画像分析装置のハードウェア構成例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the hardware structural example of the face image analyzer in 1st Embodiment. 第1実施形態における顔画像分析装置の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the face image analyzer in 1st Embodiment. 第1実施形態における顔画像分析装置の処理構成例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the process structural example of the face image analyzer in 1st Embodiment. 第2実施形態における顔画像分析装置における、サンプル顔画像を分析する動作の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the operation | movement which analyzes a sample face image in the face image analysis apparatus in 2nd Embodiment. 第2実施形態における顔画像分析装置における、対象顔画像を分析する動作の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the operation | movement which analyzes the object face image in the face image analysis apparatus in 2nd Embodiment. 第2実施形態における顔画像分析装置の処理構成例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the process structural example of the face image analyzer in 2nd Embodiment. 第3実施形態における顔画像分析装置における、対象顔画像を分析する動作の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the operation | movement which analyzes the object face image in the face image analysis apparatus in 3rd Embodiment. 第3実施形態における顔画像分析装置の処理構成例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the process structural example of the face image analyzer in 3rd Embodiment. 2次元離散ウェーブレット変換を用いた周波数成分分離処理の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the frequency component isolation | separation process using a two-dimensional discrete wavelet transform. 3段階の2次元離散ウェーブレット変換(多重解像度解析)の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of 3 steps | paragraphs of two-dimensional discrete wavelet transforms (multi-resolution analysis). 1段階の2次元離散ウェーブレット変換(多重解像度解析)の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of 2 steps | paragraphs of two-dimensional discrete wavelet transforms (multiresolution analysis). 低周波成分画像に対する主成分分析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the principal component analysis with respect to a low frequency component image. 高周波成分画像に対する主成分分析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the principal component analysis with respect to a high frequency component image. メラニン色素画像の低周波成分画像のみを変調させた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having modulated only the low frequency component image of a melanin pigment image. メラニン色素画像の高周波成分画像のみを変調させた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having modulated only the high frequency component image of a melanin pigment image. 実施例2における顔画像分析装置の、サンプル顔画像を分析する動作の例を示すフローチャートである。14 is a flowchart illustrating an example of an operation of analyzing a sample face image of the face image analysis apparatus according to the second embodiment. 実施例2における2次元離散ウェーブレット変換の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the two-dimensional discrete wavelet transform in Example 2. FIG. 実施例2における周波数成分分離処理の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the frequency component separation process in Example 2. FIG. 実施例2の顔画像分析装置における、対象顔画像を分析する動作の例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of an operation of analyzing a target face image in the face image analysis apparatus according to the second embodiment. 実施例2における主成分分析の結果の一部を示す図である。10 is a diagram illustrating a part of the result of principal component analysis in Example 2. FIG. 実施例2における顔画像分析装置の処理構成例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the process structural example of the face image analyzer in Example 2. FIG.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に挙げる各実施形態はそれぞれ例示であり、本発明は以下の各実施形態の構成に限定されない。   Embodiments of the present invention will be described below. In addition, each embodiment given below is an illustration, respectively, and this invention is not limited to the structure of each following embodiment.

[第1実施形態]
〔ハードウェア構成〕
図1は、第1実施形態における顔画像分析装置(以降、単に分析装置とも表記する)10のハードウェア構成例を概念的に示す図である。第1実施形態における分析装置10は、いわゆるコンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)2、メモリ3、入出力インタフェース(I/F)4等を有する。メモリ3は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、ハードディスク、可搬型記憶媒体等である。
[First Embodiment]
[Hardware configuration]
FIG. 1 is a diagram conceptually illustrating a hardware configuration example of a face image analysis apparatus (hereinafter simply referred to as an analysis apparatus) 10 according to the first embodiment. The analysis apparatus 10 in the first embodiment is a so-called computer, and includes a CPU (Central Processing Unit) 2, a memory 3, an input / output interface (I / F) 4, and the like. The memory 3 is a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a hard disk, a portable storage medium, or the like.

入出力I/F4は、入力部7、出力部9、他のコンピュータや他の装置と通信を行う通信装置等と接続される。入力部7は、キーボード、マウス等のようなユーザ操作の入力を受け付ける装置である。出力部9は、ディスプレイ装置やプリンタ等のようなユーザに情報を提供する装置である。なお、分析装置10のハードウェア構成は制限されない。   The input / output I / F 4 is connected to the input unit 7, the output unit 9, a communication device that communicates with other computers and other devices, and the like. The input unit 7 is a device that receives input of a user operation such as a keyboard and a mouse. The output unit 9 is a device that provides information to a user, such as a display device or a printer. Note that the hardware configuration of the analyzer 10 is not limited.

〔動作例(顔画像分析方法)〕
図2は、第1実施形態における顔画像分析装置10の動作例を示すフローチャートである。以下、図2を用いて、第1実施形態における顔画像分析方法を説明する。
顔画像分析装置10により実行される顔画像分析方法は、図2に示されるように、周波数成分分離工程(S21)、対象係数取得工程(S22)及び分析工程(S23)を含む。
[Operation example (Face image analysis method)]
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation example of the face image analysis apparatus 10 according to the first embodiment. Hereinafter, the face image analysis method according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
The face image analysis method executed by the face image analysis apparatus 10 includes a frequency component separation step (S21), a target coefficient acquisition step (S22), and an analysis step (S23), as shown in FIG.

周波数成分分離工程(S21)は、形状が規格化された顔画像を、高周波成分が除去された低周波成分画像及びその高周波成分のみを含む高周波成分画像に分離する。顔画像の規格化には、アフィン変換を用いたワーピング処理やモーフィング処理等が行われる。顔画像の規格化の詳細については、第2実施形態以降で説明する。第1実施形態において、周波数成分分離が行われる前の、形状が規格化された顔画像は、後述のような内部反射光画像でなくてもよく、後述のような独立成分分析により分離されるヘモグロビン色素画像、メラニン色素画像及び陰影画像でなくてもよい。   The frequency component separation step (S21) separates the face image whose shape is standardized into a low-frequency component image from which the high-frequency component has been removed and a high-frequency component image that includes only the high-frequency component. For normalization of the face image, warping processing, morphing processing, or the like using affine transformation is performed. Details of the standardization of the face image will be described in the second and subsequent embodiments. In the first embodiment, the face image whose shape is standardized before the frequency component separation is performed may not be an internal reflection image as described later, and is separated by an independent component analysis as described later. It does not have to be a hemoglobin pigment image, a melanin pigment image, or a shadow image.

顔画像分析装置10は、周波数分解、多重解像度解析等と呼ばれる周知の画像処理技術を用いて、当該顔画像から、低周波成分画像及び高周波成分画像を抽出する。例えば、顔画像分析装置10は、当該顔画像を2次元フーリエ変換して得られる空間周波数成分の情報に、所定の高周波成分及び所定の低周波成分を除去するフィルタを掛け、このフィルタリングされた空間周波数成分情報を逆2次元フーリエ変換することで、低周波成分画像及び高周波成分画像を取得することができる。また、顔画像分析装置10は、2次元離散ウェーブレット変換のような多重解像度解析を用いて、当該顔画像から、低周波成分画像及び高周波成分画像を抽出することもできる。2次元離散ウェーブレット変換の詳細については後述する。本実施形態は、当該顔画像から低周波成分画像及び高周波成分画像を抽出する手法を制限しない。更に、本実施形態は、分離される低周波成分画像及び高周波成分画像の数を制限しない。   The face image analysis apparatus 10 extracts a low-frequency component image and a high-frequency component image from the face image using a well-known image processing technique called frequency decomposition, multiresolution analysis, or the like. For example, the face image analysis apparatus 10 applies a filter that removes a predetermined high frequency component and a predetermined low frequency component to information on a spatial frequency component obtained by performing two-dimensional Fourier transform on the face image, and this filtered space. A low-frequency component image and a high-frequency component image can be acquired by performing inverse two-dimensional Fourier transform on the frequency component information. The face image analysis apparatus 10 can also extract a low-frequency component image and a high-frequency component image from the face image using multi-resolution analysis such as two-dimensional discrete wavelet transform. Details of the two-dimensional discrete wavelet transform will be described later. The present embodiment does not limit the method of extracting the low frequency component image and the high frequency component image from the face image. Furthermore, this embodiment does not limit the number of low-frequency component images and high-frequency component images that are separated.

ここで、形状が規格化された顔画像には、分析対象となる顔画像(以降、対象顔画像とも表記する)、サンプル顔画像等が含まれる。対象顔画像は、サンプル顔画像に含まれてもよい。このため、(S21)では、顔画像分析装置10は、形状が規格化された対象顔画像を当該低周波成分画像及び当該高周波成分画像に分離してもよいし、形状が規格化された複数のサンプル顔画像を当該低周波成分画像及び当該高周波成分画像に分離してもよい。   Here, the face image whose shape is standardized includes a face image to be analyzed (hereinafter also referred to as a target face image), a sample face image, and the like. The target face image may be included in the sample face image. Therefore, in (S21), the face image analysis apparatus 10 may separate the target face image whose shape is standardized into the low frequency component image and the high frequency component image, or a plurality of shapes whose shapes are standardized. The sample face image may be separated into the low-frequency component image and the high-frequency component image.

対象係数取得工程(S22)は、複数のサンプル顔画像から求められる複数次の基底ベクトルを取得し、形状が規格化された対象顔画像から周波数成分分離工程(S21)で分離された低周波成分画像及び高周波成分画像の各々に対する主成分分析(PCA)により、対象顔画像に関する、当該基底ベクトルの複数の重み係数を取得する。具体的には、顔画像分析装置10は、複数次の基底ベクトルの元となる複数のサンプル顔画像の平均顔と対象顔画像との差分情報を取得し、この差分情報と複数次の基底ベクトルとの内積を計算することにより、対象顔画像に関する、当該複数次の基底ベクトルの重み係数を取得することができる。ここで取得される複数の重み係数は、当該基底ベクトルの各基底次数の重み係数の集まりである。よって、顔画像分析装置10は、(S21)での分離単位ごとに、複数の重み係数をそれぞれ取得する。   The target coefficient acquisition step (S22) acquires a multi-order basis vector obtained from a plurality of sample face images, and the low frequency component separated in the frequency component separation step (S21) from the target face image whose shape is normalized. A plurality of weighting factors of the base vector regarding the target face image are acquired by principal component analysis (PCA) for each of the image and the high-frequency component image. Specifically, the face image analysis apparatus 10 acquires difference information between the average face of the plurality of sample face images and the target face image that is the basis of the plurality of basis vectors, and the difference information and the plurality of basis vectors. Can be obtained for the target face image. The plurality of weighting factors acquired here are a collection of weighting factors of each base order of the base vector. Therefore, the face image analyzing apparatus 10 acquires a plurality of weighting coefficients for each separation unit in (S21).

分析工程(S23)は、(S22)で取得された複数の重み係数から複数の分析対象重み係数を選択し、選択された複数の分析対象重み係数と顔画像指標式とを用いて、対象顔画像を分析する。分析対象重み係数とは、基底ベクトルが持つ基底次数の中の少なくとも一部の分析対象基底次数における重み係数を意味する。分析対象重み係数は、基底ベクトルが持つ全基底次数の全重み係数であってもよいし、一部の基底次数の重み係数であってもよい。また、顔画像指標式とは、当該基底ベクトルの元となる複数のサンプル顔画像から求められる複数の分析対象重み係数及び複数の指標値を用いた重回帰分析により、算出される重回帰式を意味する。この顔画像指標式の取得方法の詳細については第2実施形態以降で説明する。   The analysis step (S23) selects a plurality of analysis target weight coefficients from the plurality of weight coefficients acquired in (S22), and uses the selected plurality of analysis target weight coefficients and the face image index formula to Analyze the image. The analysis target weight coefficient means a weight coefficient in at least a part of the analysis target base orders among the base orders of the basis vectors. The analysis target weighting factor may be a full weighting factor of all base orders of the base vector, or may be a weighting factor of some base orders. Further, the face image index formula is a multiple regression formula calculated by multiple regression analysis using a plurality of analysis object weight coefficients and a plurality of index values obtained from a plurality of sample face images that are the basis of the basis vector. means. Details of the method of acquiring the face image index formula will be described in the second and subsequent embodiments.

顔画像分析装置10は、対象顔画像の分析として、顔画像指標式で用いられる指標に関する、対象顔画像のあてはまり程度を示す指標値を算出してもよいし、その指標に基づいて対象顔画像を変調してもよい。指標値は、上述したように、定量的な指標の値であってもよいし、顔全体の印象を定量化した値であってもよい。本実施形態は、対象顔画像の分析対象重み係数と顔画像指標式とを用いた分析であれば、分析工程における対象顔画像の分析内容を制限しないし、評価指標についても制限しない。   The face image analysis apparatus 10 may calculate an index value indicating the degree of fit of the target face image regarding the index used in the face image index formula as the analysis of the target face image, and based on the index, the target face image May be modulated. As described above, the index value may be a quantitative index value or a value obtained by quantifying the impression of the entire face. In the present embodiment, if the analysis is performed using the analysis target weighting coefficient of the target face image and the face image index formula, the analysis content of the target face image in the analysis process is not limited, and the evaluation index is not limited.

〔処理構成〕
図3は、第1実施形態における顔画像分析装置10の処理構成例を概念的に示す図である。第1実施形態における顔画像分析装置10は、周波数成分分離部12、対象係数取得部14、分析部18等を有する。これら各処理部は、例えば、CPU2によりメモリ3に格納されるプログラムが実行されることにより実現される。また、当該プログラムは、例えば、CD(Compact Disc)、メモリカード等のような可搬型記録媒体やネットワーク上の他のコンピュータから入出力I/F4を介してインストールされ、メモリ3に格納されてもよい。
[Processing configuration]
FIG. 3 is a diagram conceptually illustrating a processing configuration example of the face image analysis apparatus 10 in the first embodiment. The face image analysis apparatus 10 according to the first embodiment includes a frequency component separation unit 12, a target coefficient acquisition unit 14, an analysis unit 18, and the like. Each of these processing units is realized, for example, by executing a program stored in the memory 3 by the CPU 2. Further, the program may be installed from a portable recording medium such as a CD (Compact Disc) or a memory card or another computer on the network via the input / output I / F 4 and stored in the memory 3. Good.

顔画像分析装置10は、図3に示される各処理部を用いて、図2に示される顔画像分析方法を実行することができる。この場合、周波数成分分離部12は、上述の周波数成分分離工程(S21)を実行し、対象係数取得部14は、上述の対象係数取得工程(S22)を実行し、分析部18は、上述の分析工程(S23)を実行する。   The face image analyzing apparatus 10 can execute the face image analyzing method shown in FIG. 2 by using each processing unit shown in FIG. In this case, the frequency component separation unit 12 executes the above-described frequency component separation step (S21), the target coefficient acquisition unit 14 executes the above-described target coefficient acquisition step (S22), and the analysis unit 18 performs the above-described analysis. An analysis process (S23) is performed.

顔画像分析装置10は、形状が規格化された対象顔画像及びサンプル顔画像、並びに、当該複数次の基底ベクトル及び当該顔画像指標式を、顔画像分析装置10自身で予め保持していてもよいし、顔画像分析装置10自身で生成してもよいし、他のコンピュータや可搬型記録媒体等から入出力I/F4を介して取得してもよい。   Even if the face image analysis apparatus 10 holds the target face image and sample face image whose shape is standardized, and the plurality of basis vectors and the face image index formula in advance by the face image analysis apparatus 10 itself. Alternatively, it may be generated by the face image analyzing apparatus 10 itself, or may be acquired from another computer or a portable recording medium via the input / output I / F 4.

〔第1実施形態における作用及び効果〕
上述のように、第1実施形態では、対象顔画像から、高周波成分が除去された低周波成分画像及びその高周波成分のみを含む高周波成分画像が抽出され、低周波成分画像及び高周波成分画像に対してそれぞれ、複数のサンプル顔画像から得られた複数次の基底ベクトルを用いた主成分分析(PCA)が行われる。これにより、対象顔画像に関する複数次の基底ベクトルの重み係数が、空間周波数成分の分離単位毎にそれぞれ算出される。
[Operation and Effect in First Embodiment]
As described above, in the first embodiment, the low-frequency component image from which the high-frequency component is removed and the high-frequency component image including only the high-frequency component are extracted from the target face image, and the low-frequency component image and the high-frequency component image are extracted. Then, principal component analysis (PCA) using a plurality of order basis vectors obtained from a plurality of sample face images is performed. As a result, the weighting coefficients of the multi-dimensional basis vectors related to the target face image are calculated for each spatial frequency component separation unit.

ここで、対象顔画像に含まれる低周波成分は、顔全体又は顔の部位全体にわたる広範囲の色素濃度分布と定義することができ、顔の肌全体の色素濃度に関係する成分を示す。一方、高周波成分は、局所的な色素濃度分布と定義することができ、顔に含まれる微細な色素濃度に関係する成分を示す。第1実施形態では、このように特徴の異なった各色素濃度分布(高周波成分画像及び低周波成分画像)に対しPCAを行うことで、特徴の異なった各色素濃度分布の特徴量を取得することができる。具体的には、低周波成分画像から得られる基底ベクトルは、顔全体の色素ムラを表現し、高周波成分画像から得られる基底ベクトルは、顔の微細な色素ムラや個人の特徴を表現する。従って、第1実施形態によれば、先行技術では考慮することが困難であった特徴量(狭帯域の空間周波数特性)を利用することができる。このような作用効果は、実施例の項において更に詳述する。   Here, the low-frequency component included in the target face image can be defined as a wide range of pigment concentration distribution over the entire face or the entire facial region, and indicates a component related to the pigment concentration of the entire skin of the face. On the other hand, the high frequency component can be defined as a local pigment concentration distribution, and indicates a component related to a fine pigment concentration contained in the face. In the first embodiment, by performing PCA on each dye density distribution (high-frequency component image and low-frequency component image) having different characteristics as described above, the feature amount of each dye density distribution having different characteristics is acquired. Can do. Specifically, the basis vector obtained from the low-frequency component image represents the pigment unevenness of the entire face, and the basis vector obtained from the high-frequency component image represents the fine pigment unevenness of the face and individual characteristics. Therefore, according to the first embodiment, it is possible to use feature quantities (narrowband spatial frequency characteristics) that were difficult to consider in the prior art. Such an effect will be described in more detail in the section of the embodiment.

第1実施形態では、このような複数の重み係数の中から選択された複数の分析対象重み係数と、複数のサンプル顔画像に基づく顔画像指標式とに基づいて、対象顔画像が分析される。従って、第1実施形態によれば、顔全体に広がる特徴、顔の微細な特徴及び個人的な特徴を網羅的に考慮して顔画像分析を行うことができる。結果、第1実施形態によれば、顔画像を用いて、顔全体の評価指標を高精度に分析することができる。   In the first embodiment, a target face image is analyzed based on a plurality of analysis target weight coefficients selected from such a plurality of weight coefficients and a face image index formula based on a plurality of sample face images. . Therefore, according to the first embodiment, it is possible to perform face image analysis in a comprehensive manner taking into account the features spreading over the entire face, the fine features of the face, and the personal features. As a result, according to the first embodiment, the evaluation index of the entire face can be analyzed with high accuracy using the face image.

[第2実施形態]
以下、第2実施形態における顔画像分析装置10及び顔画像分析方法について、第1実施形態と異なる内容を中心に説明する。第1実施形態と同じ内容の説明は、適宜省略される。第2実施形態における顔画像分析装置10のハードウェア構成は、図1に示される第1実施形態と同じである。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the face image analysis device 10 and the face image analysis method according to the second embodiment will be described focusing on the contents different from the first embodiment. The description of the same content as in the first embodiment is omitted as appropriate. The hardware configuration of the face image analyzing apparatus 10 in the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG.

〔動作例(顔画像分析方法)〕
以下、第2実施形態における顔画像分析方法を説明する。
顔画像分析装置10により実行される第2実施形態における顔画像分析方法は、サンプル顔画像を分析する第1工程と、対象顔画像を分析する第2工程とを含む。当該第1工程は、基底ベクトルや顔画像指標式を更新する場合を除き、1度実行されればよい。当該第2工程は、当該第1工程の後に実行され、対象顔画像の分析が要求されるタイミングで実行されればよい。
[Operation example (Face image analysis method)]
Hereinafter, a face image analysis method according to the second embodiment will be described.
The face image analysis method according to the second embodiment executed by the face image analysis apparatus 10 includes a first step of analyzing a sample face image and a second step of analyzing the target face image. The said 1st process should just be performed once except the case where a base vector and a face image parameter | index formula are updated. The second step may be executed after the first step and at a timing at which analysis of the target face image is required.

図4は、第2実施形態における顔画像分析装置10における、サンプル顔画像を分析する動作の例を示すフローチャートである。以下、図4を用いて、第2実施形態における顔画像分析方法に含まれる上記第1工程について説明する。   FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of an operation of analyzing a sample face image in the face image analysis apparatus 10 according to the second embodiment. Hereinafter, the first step included in the face image analysis method according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

画像取得工程(S41)は、各サンプル提供者の顔全体がそれぞれ写る複数の内部反射光画像を取得する。内部反射光画像とは、顔の肌表面での反射光成分が除外された、サンプル提供者の顔画像である。顔画像分析装置10が、入出力I/F4を介して接続される撮像装置(図示せず)を有している場合には、例えば、次のような方法で内部反射光画像を取得することができる。光源の前(光源とサンプル提供者との間)にs偏光のみを通す偏光板Sが設置され、p偏光のみを通する偏光板Pが撮像装置の前(撮像装置とそのサンプル提供者との間)に設置された環境において、撮像装置は、偏光板Pを介して、サンプル提供者の顔全体を撮像する。顔画像分析装置10は、撮像装置で撮像された各サンプル提供者の顔画像を入出力I/F4を介してそれぞれ取得する。   The image acquisition step (S41) acquires a plurality of internally reflected light images in which the entire face of each sample provider is captured. The internally reflected light image is a face image of the sample provider from which the reflected light component on the skin surface of the face is excluded. When the face image analyzer 10 has an imaging device (not shown) connected via the input / output I / F 4, for example, an internal reflected light image is acquired by the following method. Can do. A polarizing plate S that passes only s-polarized light is installed in front of the light source (between the light source and the sample provider), and a polarizing plate P that passes only p-polarized light is in front of the imaging device (the imaging device and its sample provider). In the environment installed in the middle, the imaging device images the entire face of the sample provider via the polarizing plate P. The face image analysis device 10 acquires the face images of each sample provider imaged by the imaging device via the input / output I / F 4.

顔画像分析装置10は、複数の内部反射光画像を、可搬型記録媒体、他のコンピュータ等から入出力I/F4を経由して取得してもよい。なお、本実施形態では、内部反射光画像のデータ形式は制限されない。当該画像データは、例えば、JPEG(Joint Photographic Experts Group)形式、GIF(Graphic Interchange Format)形式等のファイルとして取得される。   The face image analyzing apparatus 10 may acquire a plurality of internally reflected light images from a portable recording medium, another computer, or the like via the input / output I / F 4. In the present embodiment, the data format of the internally reflected light image is not limited. The image data is acquired, for example, as a file in JPEG (Joint Photographic Experts Group) format, GIF (Graphic Interchange Format) format, or the like.

また、取得される内部反射光画像には、顔全体が写っていればよく、背景や頭部以外の部位が写っていてもよい。また、評価指標に応じて、サンプル提供者の顔は、素顔でも化粧を施した顔(化粧顔)でもよい。サンプル提供者は、分析対象の年齢層及び性別をカバーするように、決められることが望ましい。以降、(S41)で取得された内部反射光画像は、単に、顔画像と表記される。   Further, the acquired internal reflection light image only needs to include the entire face, and may include portions other than the background and the head. Depending on the evaluation index, the sample provider's face may be a natural face or a face with makeup (makeup face). The sample provider is preferably determined to cover the age group and sex to be analyzed. Hereinafter, the internally reflected light image acquired in (S41) is simply referred to as a face image.

規格化工程(S42)は、(S41)で取得された各顔画像から、形状が規格化された複数のサンプル顔画像及び平均顔画像を生成する。本実施形態は、顔画像の形状の規格化手法を制限しない。例えば、顔画像分析装置10は、次のように、規格化工程を実行する。顔画像分析装置10は、元の顔画像から複数の特徴点を検出し、検出された特徴点の外縁に基づいて顔領域を抽出し、抽出された顔領域の正規化(ワーピング処理)を行う。顔領域の正規化により、顔の向き、大きさ、画像内の位置が統一される。更に、顔画像分析装置10は、正規化された各サンプル提供者の顔画像を合成することで、複数のサンプル提供者の平均顔を生成し、正規化された各顔画像の形状をその平均顔の形状に標準化する。このような顔画像の操作は、例えば、FUTON(foolproof utilities for facial image manipulation system)と呼ばれる周知の顔画像合成システムを用いて実施される。顔画像分析装置10は、標準化された各顔画像から分析対象外領域(肌色の部分以外の領域(目、唇、眉等))を除外することで、当該複数のサンプル顔画像を生成する。   In the normalization step (S42), a plurality of sample face images and average face images whose shapes are normalized are generated from each face image acquired in (S41). This embodiment does not limit the standardization method of the shape of the face image. For example, the face image analysis apparatus 10 performs the normalization process as follows. The face image analyzer 10 detects a plurality of feature points from the original face image, extracts a face region based on the outer edges of the detected feature points, and normalizes the extracted face region (warping process). . By normalizing the face area, the face direction, size, and position in the image are unified. Further, the face image analyzing apparatus 10 generates an average face of a plurality of sample providers by synthesizing the normalized face images of the sample providers, and averages the shapes of the normalized face images. Standardize to face shape. Such face image manipulation is performed using, for example, a known face image synthesis system called FUTON (foolproof utilities for facial image manipulation system). The face image analysis apparatus 10 generates the plurality of sample face images by excluding non-analysis regions (regions other than the skin color portion (eyes, lips, eyebrows, etc.)) from each standardized face image.

独立成分分析工程(S43)は、平均顔画像及び形状が規格化された複数のサンプル顔画像に対して独立成分分析を行うことで、平均顔画像及び各サンプル顔画像から、ヘモグロビン色素画像、メラニン色素画像及び陰影画像をそれぞれ抽出する。以降、(S43)で抽出されるヘモグロビン色素画像、メラニン色素画像及び陰影画像をそれぞれ色素成分画像と表記する場合もある。ここで、独立成分分析を用いて、顔画像から3タイプの色素成分画像を抽出する手法には、上記非特許文献1に記載される色素成分分解法を用いることができる。   The independent component analysis step (S43) performs independent component analysis on the average face image and a plurality of sample face images whose shapes are standardized, so that a hemoglobin pigment image, melanin is obtained from the average face image and each sample face image. A pigment image and a shadow image are extracted. Hereinafter, the hemoglobin pigment image, melanin pigment image, and shadow image extracted in (S43) may be referred to as pigment component images, respectively. Here, the pigment component decomposition method described in Non-Patent Document 1 can be used as a method of extracting three types of pigment component images from a face image using independent component analysis.

周波数成分分離工程(S44)は、(S43)で抽出されたヘモグロビン色素画像、メラニン色素画像及び陰影画像をそれぞれ、高周波成分が除去された低周波成分画像及びその高周波成分のみを含む高周波成分画像に分離する。(S44)における空間周波数成分を分離する手法は、第1実施形態における(S21)と同様である。ここまでの工程により、平均顔画像及び形状が規格化された各サンプル顔画像から、次のような低周波成分画像及び高周波成分画像がそれぞれ取得される。
−ヘモグロビン色素画像の高周波成分画像
−ヘモグロビン色素画像の低周波成分画像
−メラニン色素画像の高周波成分画像
−メラニン色素画像の低周波成分画像
−陰影画像の高周波成分画像
−陰影画像の低周波成分画像
In the frequency component separation step (S44), the hemoglobin pigment image, the melanin pigment image, and the shadow image extracted in (S43) are respectively converted into a low frequency component image from which the high frequency component has been removed and a high frequency component image including only the high frequency component. To separate. The method of separating the spatial frequency component in (S44) is the same as (S21) in the first embodiment. Through the steps so far, the following low-frequency component image and high-frequency component image are acquired from the average face image and each sample face image whose shape is standardized.
-High frequency component image of hemoglobin dye image-Low frequency component image of hemoglobin dye image-High frequency component image of melanin dye image-Low frequency component image of melanin dye image-High frequency component image of shadow image-Low frequency component image of shadow image

基底ベクトル取得工程(S45)は、(S44)で分離された、低周波成分画像及び高周波成分画像のそれぞれを主成分分析することにより、各低周波成分画像及び各高周波成分画像に関し、複数次の基底ベクトルをそれぞれ取得する。言い換えれば、顔画像分析装置10は、平均顔画像及び全サンプル顔画像の各々から(S44)の分離で得られる上述の6つの画像タイプの各々に対して主成分分析をそれぞれ行う。この主成分分析では、各サンプル顔と平均顔との各差分情報から固有ベクトル及び固有値がそれぞれ算出され、算出された固有ベクトル及び固有値から複数次の基底ベクトルが取得される。これにより、顔画像分析装置10は、上述の6つの画像タイプに対応する6つの複数次の基底ベクトルを取得する。基底ベクトルの次数は、例えば、サンプル提供者の数に対応する。   The basis vector acquisition step (S45) performs principal component analysis on each of the low-frequency component image and the high-frequency component image separated in (S44). Get each basis vector. In other words, the face image analyzing apparatus 10 performs principal component analysis on each of the above-described six image types obtained by the separation of (S44) from each of the average face image and all sample face images. In this principal component analysis, eigenvectors and eigenvalues are calculated from the difference information between each sample face and average face, and a multi-order basis vector is obtained from the calculated eigenvectors and eigenvalues. As a result, the face image analyzing apparatus 10 acquires six multi-order basis vectors corresponding to the six image types described above. The order of the basis vectors corresponds to, for example, the number of sample providers.

サンプル係数取得工程(S46)は、(S45)での主成分分析により、複数のサンプル顔画像の各々についての、複数次の基底ベクトルの重み係数をそれぞれ取得する。具体的には、顔画像分析装置10は、各サンプル顔画像に関し、上述の6つの画像タイプに対応する6つの複数次の基底ベクトルの重み係数をそれぞれ取得する。   In the sample coefficient acquisition step (S46), the weighting coefficients of the multi-order basis vectors for each of the plurality of sample face images are respectively acquired by the principal component analysis in (S45). Specifically, the face image analysis apparatus 10 acquires, for each sample face image, the weight coefficients of six multi-order basis vectors corresponding to the six image types described above.

分析対象基底次数選択工程(S47)は、基底ベクトルの基底次数の中から分析対象となる基底次数(分析対象基底次数)を選択する。顔画像分析装置10は、全ての基底次数を分析対象基底次数に設定してもよいし、次のように一部の基底次数を分析対象基底次数に設定してもよい。顔画像分析装置10は、(S46)で取得された、複数のサンプル顔画像の各々についての重み係数群と、各サンプル顔画像に関する指標値との関係を重回帰分析し、決定係数(R)に基づいて、基底ベクトルが持つ全基底次数の中から、分析対象基底次数を選択する。例えば、決定係数が所定値より大きい基底次数が分析対象基底次数に選択されてもよいし、決定係数の大きい基底次数から所定数の基底次数が分析対象基底次数に選択されてもよい。分析対象基底次数は、上述のように算出された6つの複数次の基底ベクトルの各々について別々に選択されてもよいし、共通に選択されてもよい。また、各サンプル顔画像に関する指標値は、サンプル提供者へのヒアリングや所定評価者による官能評価に基づいて予め収集され、内部反射光画像と共に顔画像分析装置10により取得される。 The analysis target base order selection step (S47) selects a base order (analysis target base order) to be analyzed from the base orders of the basis vectors. The face image analysis apparatus 10 may set all the base orders as the analysis target base orders, or may set some base orders as the analysis base orders. The face image analyzing apparatus 10 performs multiple regression analysis on the relationship between the weighting coefficient group for each of the plurality of sample face images acquired in (S46) and the index value for each sample face image, and determines the determination coefficient (R 2). ), The analysis base order is selected from all the base orders of the base vector. For example, a base order having a determination coefficient larger than a predetermined value may be selected as the analysis target base order, or a predetermined number of base orders from a base order having a large determination coefficient may be selected as the analysis base order. The analysis base order may be selected separately for each of the six multi-order base vectors calculated as described above, or may be selected in common. In addition, index values relating to each sample face image are collected in advance based on interviews with the sample provider and sensory evaluation by a predetermined evaluator, and are acquired by the face image analyzer 10 together with the internally reflected light image.

指標式算出工程(S48)は、(S47)で選択された分析対象基底次数に基づいて、(S46)で取得された複数の重み係数の中から、複数の分析対象重み係数を選択し、選択された複数の分析対象重み係数と、複数のサンプル顔画像に関する複数の指標値との関係を重回帰分析することにより、重回帰式である顔画像指標式を推定する。即ち、顔画像指標式は、分析対象重み係数を説明変数とし、指標値を目的変数とする重回帰式である。(S48)により、顔画像分析装置10は、上述の6つの画像タイプに対応する6つの顔画像指標式を推定する。   The index formula calculation step (S48) selects and selects a plurality of analysis target weight coefficients from the plurality of weight coefficients acquired in (S46) based on the analysis target base order selected in (S47). A multiple regression analysis is performed on the relationship between the plurality of analysis target weighting coefficients and the plurality of index values related to the plurality of sample face images, thereby estimating a face image index formula that is a multiple regression formula. That is, the face image index formula is a multiple regression formula with the analysis target weight coefficient as an explanatory variable and the index value as an objective variable. By (S48), the face image analysis apparatus 10 estimates six face image index formulas corresponding to the above six image types.

図5は、第2実施形態の顔画像分析装置10における、対象顔画像を分析する動作の例を示すフローチャートである。以下、図5を用いて、第2実施形態における顔画像分析方法に含まれる上記第2工程について説明する。   FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of an operation of analyzing the target face image in the face image analysis apparatus 10 of the second embodiment. Hereinafter, the second step included in the face image analysis method according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

画像取得工程(S51)は、被験者の顔全体が写る内部反射光画像を取得する。内部反射光画像の取得方法については図4の(S41)と同様である。ここで取得される内部反射光画像には、被験者の顔全体が写っていればよく、背景や頭部以外の部位が写っていてもよく、分析の指標に応じて、内部反射光画像に写る被験者の顔は、素顔でも化粧を施した顔(化粧顔)でもよい。以降、(S51)で取得された内部反射光画像は、(S51)で取得された顔画像と表記される。   In the image acquisition step (S51), an internally reflected light image that captures the entire face of the subject is acquired. The method for acquiring the internally reflected light image is the same as (S41) in FIG. The internal reflected light image acquired here only needs to show the entire face of the subject, may include a part other than the background and the head, and is reflected in the internally reflected light image according to the analysis index. The face of the subject may be a natural face or a face with makeup (makeup face). Hereinafter, the internally reflected light image acquired in (S51) is referred to as the face image acquired in (S51).

規格化工程(S52)は、(S51)で取得された顔画像から、形状が規格化された対象顔画像を生成する。顔画像の形状の規格化手法は、基本的には、(S42)と同様である。但し、(S52)では、顔画像分析装置10は、正規化された顔画像の形状を、(S42)で生成された平均顔の形状に標準化する。   In the normalization step (S52), a target face image whose shape is normalized is generated from the face image acquired in (S51). The standardization method of the shape of the face image is basically the same as (S42). However, in (S52), the face image analysis apparatus 10 standardizes the normalized face image shape to the average face shape generated in (S42).

独立成分分析工程(S53)は、形状が規格化された対象顔画像に対して独立成分分析を行うことで、対象顔画像から、ヘモグロビン色素画像、メラニン色素画像及び陰影画像をそれぞれ抽出する。独立成分分析の手法については(S43)と同様である。   The independent component analysis step (S53) extracts a hemoglobin pigment image, a melanin pigment image, and a shadow image from the target face image by performing independent component analysis on the target face image whose shape is standardized. The method of independent component analysis is the same as (S43).

周波数成分分離工程(S54)は、処理対象となる画像が対象顔画像である点以外、(S44)と同様である。ここまでの工程により、形状が規格化された対象顔画像から、次のような低周波成分画像及び高周波成分画像がそれぞれ取得される。
−ヘモグロビン色素画像の高周波成分画像
−ヘモグロビン色素画像の低周波成分画像
−メラニン色素画像の高周波成分画像
−メラニン色素画像の低周波成分画像
−陰影画像の高周波成分画像
−陰影画像の低周波成分画像
The frequency component separation step (S54) is the same as (S44) except that the image to be processed is the target face image. Through the steps so far, the following low-frequency component image and high-frequency component image are respectively acquired from the target face image whose shape is standardized.
-High frequency component image of hemoglobin dye image-Low frequency component image of hemoglobin dye image-High frequency component image of melanin dye image-Low frequency component image of melanin dye image-High frequency component image of shadow image-Low frequency component image of shadow image

対数係数取得工程(S55)は、(S54)で分離された、低周波成分画像及び高周波成分画像に対する主成分分析により、対象顔画像に関する、複数次の基底ベクトルの重み係数を取得する。このとき、顔画像分析装置10は、(S45)で取得された上述の6つの画像タイプに対応する6つの複数次の基底ベクトルを用いて、主成分分析を行う。具体的には、顔画像分析装置10は、(S42)で生成された平均顔と対象顔画像との差分情報を取得し、この差分情報と(S45)で取得された複数次の基底ベクトルとの内積を計算することにより、対象顔画像に関する、当該複数次の基底ベクトルの重み係数を取得することができる。これにより、顔画像分析装置10は、対象顔画像に関し、上述の6つの画像タイプに対応する6つの複数次の基底ベクトルの重み係数をそれぞれ取得する。   In the logarithmic coefficient acquisition step (S55), weighting coefficients of a plurality of base vectors related to the target face image are acquired by principal component analysis on the low-frequency component image and the high-frequency component image separated in (S54). At this time, the face image analysis apparatus 10 performs principal component analysis using the six multi-order basis vectors corresponding to the above-described six image types acquired in (S45). Specifically, the face image analysis device 10 acquires difference information between the average face generated in (S42) and the target face image, and the difference information and the multi-order basis vectors acquired in (S45). By calculating the inner product of, it is possible to obtain the weight coefficient of the multi-dimensional basis vector regarding the target face image. Thereby, the face image analysis apparatus 10 acquires the weight coefficients of the six multi-order basis vectors corresponding to the above-described six image types, respectively, regarding the target face image.

分析工程(S56)は、(S47)で選択された分析対象基底次数に基づいて、(S55)で取得された複数の重み係数の中から複数の分析対象重み係数を選択し、選択された複数の分析対象重み係数と、(S48)で算出された顔画像指標式とを用いて、上述の6つの画像タイプに対応する、対象顔画像の6つの指標値を推定する。具体的には、顔画像分析装置10は、各画像タイプに対応する複数の分析対象重み係数を、各画像タイプに対応する顔画像指標式にそれぞれ適用することで、各画像タイプに対応する対象顔画像の指標値をそれぞれ推定する。   The analysis step (S56) selects a plurality of analysis object weight coefficients from the plurality of weight coefficients acquired in (S55) based on the analysis object base order selected in (S47), and selects the selected plurality of analysis object weight coefficients. The six index values of the target face image corresponding to the six image types described above are estimated using the analysis target weighting coefficient and the face image index formula calculated in (S48). Specifically, the face image analysis device 10 applies a plurality of analysis target weighting factors corresponding to each image type to the face image index formula corresponding to each image type, thereby providing a target corresponding to each image type. Each index value of the face image is estimated.

図4及び図5では、サンプル提供者と被験者とが異なることが想定されたが、サンプル提供者の中に被験者が含まれていてもよい。即ち、複数のサンプル顔画像の中に対象顔画像が含まれてもよい。この場合、図5に示される(S51)から(S55)は、図4に示される(S41)から(S44)及び(S46)に代替されるため、実行されなくてもよい。
〔装置構成〕
図6は、第2実施形態における顔画像分析装置10の処理構成例を概念的に示す図である。第2実施形態における顔画像分析装置10は、画像取得部21、規格化処理部22、独立成分分析部23、周波数成分分離部24、主成分分析部25、回帰分析部26、顔画像分析部27等を有する。これら各処理部は、例えば、CPU2によりメモリ3に格納されるプログラムが実行されることにより実現される。また、当該プログラムは、例えば、CD、メモリカード等のような可搬型記録媒体やネットワーク上の他のコンピュータから入出力I/F4を介してインストールされ、メモリ3に格納されてもよい。
4 and 5, it is assumed that the sample provider is different from the subject. However, the sample provider may include the subject. That is, the target face image may be included in the plurality of sample face images. In this case, (S51) to (S55) shown in FIG. 5 are replaced with (S41) to (S44) and (S46) shown in FIG.
〔Device configuration〕
FIG. 6 is a diagram conceptually illustrating a processing configuration example of the face image analysis apparatus 10 according to the second embodiment. The face image analysis apparatus 10 according to the second embodiment includes an image acquisition unit 21, a normalization processing unit 22, an independent component analysis unit 23, a frequency component separation unit 24, a principal component analysis unit 25, a regression analysis unit 26, and a face image analysis unit. 27 etc. Each of these processing units is realized, for example, by executing a program stored in the memory 3 by the CPU 2. Further, the program may be installed from a portable recording medium such as a CD or a memory card or another computer on the network via the input / output I / F 4 and stored in the memory 3.

顔画像分析装置10は、図6に示される各処理部を用いて、次のように、図4及び図5に示される顔画像分析方法を実行することができる。画像取得部21は、画像取得工程(S41)及び(S51)を実行する。規格化処理部22は、規格化工程(S42)及び(S52)を実行する。独立成分分析部23は、独立成分分析工程(S43)及び(S53)を実行する。周波数成分分離部24は、周波数分離工程(S44)及び(S54)を実行する。主成分分析部25は、基底ベクトル取得工程(S45)、サンプル係数取得工程(S46)及び対象係数取得工程(S55)を実行する。回帰分析部26は、分析対象基底次数選択工程(S47)及び指標式算出工程(S48)を実行する。顔画像分析部27は、分析工程(S56)を実行する。周波数成分分離部24は、第1実施形態における周波数成分分離部12に相当し、主成分分析部25は、第1実施形態における対象係数取得部14に相当し、顔画像分析部27は、第1実施形態における分析部18に相当する。   The face image analyzing apparatus 10 can execute the face image analyzing method shown in FIGS. 4 and 5 as follows using each processing unit shown in FIG. The image acquisition unit 21 executes image acquisition steps (S41) and (S51). The standardization processing unit 22 executes standardization steps (S42) and (S52). The independent component analysis unit 23 performs the independent component analysis steps (S43) and (S53). The frequency component separation unit 24 executes frequency separation steps (S44) and (S54). The principal component analysis unit 25 executes a basis vector acquisition step (S45), a sample coefficient acquisition step (S46), and a target coefficient acquisition step (S55). The regression analysis unit 26 executes an analysis target base order selection step (S47) and an index formula calculation step (S48). The face image analysis unit 27 performs an analysis process (S56). The frequency component separation unit 24 corresponds to the frequency component separation unit 12 in the first embodiment, the principal component analysis unit 25 corresponds to the target coefficient acquisition unit 14 in the first embodiment, and the face image analysis unit 27 This corresponds to the analysis unit 18 in one embodiment.

〔第2実施形態における作用及び効果〕
顔全体の評価指標に影響を与える色ムラには、ソバカス、ホクロ、シミ(色素沈着)等のメラニン色素を要因とする色ムラと、ニキビ、頬の赤身等のヘモグロビン色素を要因とする色ムラとがある。よって、色ムラに関する指標を高精度に分析するためには、異なる要因毎に分析することが望ましい。例えば、顔の加齢変化を考えた場合、メラニン色素を要因とする色ムラと、ヘモグロビン色素を要因とする色ムラとでは、要因となる要素が異なるため、それぞれ異なる変化を示す可能性が高い。更に、顔全体の評価指標に影響を与える他の因子として、目元のしわ、ほうれい線、頬や顎のたるみ、頬のこけ等のような凹凸ムラがある。凹凸ムラは、陰影として顔画像に表われる。よって、凹凸ムラに関する指標を高精度に分析するためには、顔画像内において、上述のような色素成分とは分けて陰影成分を分析することが望ましい。
[Operations and effects in the second embodiment]
Color unevenness that affects the evaluation index of the entire face includes color unevenness caused by melanin pigments such as buckwheat, mole, and stain (pigmentation), and color unevenness caused by hemoglobin pigments such as acne and cheek redness. There is. Therefore, in order to analyze the index regarding color unevenness with high accuracy, it is desirable to analyze for each different factor. For example, when considering age-related changes in the face, color unevenness caused by melanin pigments and color unevenness caused by hemoglobin pigments are likely to show different changes due to different factors. . Further, as other factors that affect the evaluation index of the entire face, there are irregularities such as wrinkles of the eyes, constriction lines, sagging of the cheeks and chin, cheek dandruff, and the like. Unevenness unevenness appears on the face image as a shadow. Therefore, in order to analyze the index related to uneven unevenness with high accuracy, it is desirable to analyze the shadow component separately from the above-described pigment component in the face image.

そこで、上述のように第2実施形態では、平均顔画像及び形状が規格化された複数のサンプル顔画像並びに形状が規格化された対象顔画像に対して独立成分分析が適用され、平均顔画像及び各サンプル顔画像並びに対象顔画像から、ヘモグロビン色素画像、メラニン色素画像及び陰影画像がそれぞれ抽出される。更に、これら分離された各成分画像に対して、周波数成分分離が行われる。これにより、第2実施形態によれば、ヘモグロビン色素画像、メラニン色素画像及び陰影画像の抽出が行われない形態に比べて、顔全体における色素ムラ及び凹凸ムラを高精度に分析することができる。   Thus, as described above, in the second embodiment, the independent face analysis is applied to the average face image and the plurality of sample face images whose shapes are normalized and the target face image whose shapes are normalized, and the average face image A hemoglobin pigment image, a melanin pigment image, and a shadow image are extracted from each sample face image and target face image. Further, frequency component separation is performed on the separated component images. Thereby, according to 2nd Embodiment, compared with the form where extraction of a hemoglobin pigment image, a melanin pigment image, and a shadow image is not performed, pigment irregularity and unevenness irregularity in the whole face can be analyzed with high accuracy.

更に、第2実施形態では、分析の元となる顔画像として、内部反射光画像が利用される。これにより、処理対象となる顔画像に、表面反射光成分等の、色ムラ及び凹凸ムラの分析にとってのノイズ成分が含まれるのを防ぐことができ、結果として、内部反射光画像でない通常の顔画像が利用される形態に比べて、色ムラ及び凹凸ムラに関する分析精度を向上させることができる。   Furthermore, in the second embodiment, an internally reflected light image is used as a face image that is a source of analysis. As a result, it is possible to prevent the face image to be processed from containing noise components such as surface reflection light components for the analysis of color unevenness and unevenness, and as a result, a normal face that is not an internally reflected light image. Compared to a form in which an image is used, analysis accuracy regarding color unevenness and unevenness unevenness can be improved.

また、第2実施形態では、上述のように得られるヘモグロビン色素画像、メラニン色素画像及び陰影画像に対して、主成分分析が適用されて、複数のサンプル顔画像に対する複数次の基底ベクトルが取得される。この基底ベクトルが利用されて、複数のサンプル顔画像の各々及び対象顔画像に関する、当該基底ベクトルの複数の重み係数がそれぞれ取得される。これにより、第2実施形態によれば、顔画像における、広帯域の空間周波数特性のみでなく、狭帯域の空間周波数特性を考慮することができ、ひいては、顔全体に広がる特徴、顔の微細な特徴及び個人的な特徴を網羅的に考慮して顔画像分析を行うことができる。   In the second embodiment, principal component analysis is applied to the hemoglobin pigment image, the melanin pigment image, and the shadow image obtained as described above, and a plurality of base vectors for a plurality of sample face images are acquired. The By using this basis vector, a plurality of weight coefficients of the basis vector are obtained for each of the plurality of sample face images and the target face image. As a result, according to the second embodiment, not only a wide-band spatial frequency characteristic but also a narrow-band spatial frequency characteristic can be taken into account in the face image. In addition, it is possible to perform face image analysis in consideration of exhaustive personal characteristics.

更に、第2実施形態では、複数のサンプル顔画像の各々についての重み係数群と、各サンプル顔画像に関する指標値との関係の重回帰分析により、基底ベクトルが持つ全基底次数の中から、顔全体の評価指標に与える影響の大きい基底次数が、分析対象基底次数として選択される。そして、選択された分析対象基底次数の重み係数と、複数のサンプル顔画像に関する複数の指標値との関係を重回帰分析することにより、重回帰式である顔画像指標式が推定される。これにより、全ての基底次数を用いて顔画像指標式を得るのに比べて、効率的に顔画像指標式を得ることができる。   Furthermore, in the second embodiment, a face is extracted from all the base orders of the basis vector by multiple regression analysis of the relationship between the weight coefficient group for each of the plurality of sample face images and the index value for each sample face image. A base order having a large influence on the overall evaluation index is selected as the analysis base order. Then, the face image index formula, which is a multiple regression formula, is estimated by performing multiple regression analysis on the relationship between the selected weighting factor of the analysis target base order and the plurality of index values related to the plurality of sample face images. Thereby, it is possible to obtain the face image index formula more efficiently than to obtain the face image index formula using all the base orders.

第2実施形態では、複数のサンプル顔画像からこのように得られた基底ベクトル及び顔画像指標式、並びに、対象顔画像からこのように得られた重み係数群を用いて、各画像タイプ(ヘモグロビン色素画像、メラニン色素画像及び陰影画像と、高周波成分画像及び低周波成分画像との各ペア)に対応する対象顔画像の指標値がそれぞれ推定される。従って、第2実施形態によれば、顔全体の評価指標に影響与え得る色ムラ及び凹凸ムラの要因ごとの、顔全体に広がる特徴、顔の微細な特徴及び個人的な特徴が網羅的に反映された指標値を得ることができ、結果として、顔画像を用いて、顔全体の評価指標を高精度に分析することができる。   In the second embodiment, each image type (hemoglobin) is obtained by using the basis vector and the face image index formula thus obtained from a plurality of sample face images and the weight coefficient group thus obtained from the target face image. Each index value of the target face image corresponding to each of a pigment image, a melanin pigment image, a shadow image, and a high frequency component image and a low frequency component image) is estimated. Therefore, according to the second embodiment, the features spreading over the entire face, the fine features of the face, and the personal features are comprehensively reflected for each factor of color unevenness and unevenness that can affect the evaluation index of the entire face. The obtained index value can be obtained, and as a result, the evaluation index of the entire face can be analyzed with high accuracy using the face image.

[第3実施形態]
以下、第3実施形態における顔画像分析装置10及び顔画像分析方法について、第1実施形態及び第2実施形態と異なる内容を中心に説明する。第1実施形態及び第2実施形態と同じ内容の説明は、適宜省略される。第3実施形態における顔画像分析装置10のハードウェア構成は、図1に示される第1実施形態と同じである。
[Third Embodiment]
Hereinafter, the face image analysis device 10 and the face image analysis method according to the third embodiment will be described focusing on the contents different from the first embodiment and the second embodiment. The description of the same content as the first embodiment and the second embodiment is omitted as appropriate. The hardware configuration of the face image analyzing apparatus 10 in the third embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG.

〔動作例(顔画像分析方法)〕
以下、第3実施形態における顔画像分析方法を説明する。
第3実施形態における顔画像分析方法は、対象顔画像を分析する第2工程に含まれる分析工程において、対象顔画像を変調する点で、第2実施形態と異なる。
[Operation example (Face image analysis method)]
Hereinafter, a face image analysis method according to the third embodiment will be described.
The face image analysis method according to the third embodiment is different from the second embodiment in that the target face image is modulated in the analysis step included in the second step of analyzing the target face image.

図7は、第3実施形態における顔画像分析装置10における、対象顔画像を分析する動作の例を示すフローチャートである。以下、図7を用いて、第3実施形態における顔画像分析方法に含まれる上記第2工程について説明する。但し、図7において、図5と同じ符号が付された工程(S51)から工程(S56)は、第2実施形態と同様である。第3実施形態における顔画像分析方法は、分析工程(S56)に、目標取得工程(S71)及び顔画像変調工程(S72)を含む。   FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of an operation of analyzing the target face image in the face image analysis apparatus 10 according to the third embodiment. Hereinafter, the second step included in the face image analysis method according to the third embodiment will be described with reference to FIG. However, in FIG. 7, steps (S51) to (S56) denoted by the same reference numerals as those in FIG. 5 are the same as those in the second embodiment. The face image analysis method in the third embodiment includes a target acquisition step (S71) and a face image modulation step (S72) in the analysis step (S56).

目標取得工程(S71)では、顔画像分析装置10は、目標指標値を取得する。顔画像分析装置10は、目標指標値を、可搬型記録媒体、他のコンピュータ等から入出力I/F4を経由して取得してもよいし、入力部7を用いてユーザにより入力されたデータとして取得してもよいし、予め保持していてもよい。目標指標値とは、対象顔画像を変化させる目標となる指標値であり、例えば、被験者の実年齢30歳に対して、40歳が目標指標値に設定される。また、分析工程(S56)で対象顔画像の見た目年齢25歳が指標値として推定された場合、目標指標値として見た目年齢45歳が取得される。取得される目標指標値は任意である。   In the target acquisition step (S71), the face image analyzer 10 acquires a target index value. The face image analysis apparatus 10 may acquire the target index value from a portable recording medium, another computer, or the like via the input / output I / F 4 or data input by the user using the input unit 7. Or may be stored in advance. The target index value is an index value that is a target for changing the target face image. For example, 40 years of age is set as the target index value for a subject's actual age of 30 years. When the apparent age of 25 years of the target face image is estimated as the index value in the analysis step (S56), the apparent age of 45 years is acquired as the target index value. The acquired target index value is arbitrary.

顔画像変調工程(S72)では、顔画像分析装置10は、当該顔画像指標式を用いて、目標指標値と対象顔画像の現指標値との差分に対応する複数の分析対象重み係数を算出し、かつ、算出された複数の分析対象重み係数により、対象顔画像のための複数の分析対象重み係数を更新することで、対象顔画像を変調し、変調顔画像を生成する。ここで、対象顔画像の現指標値には、評価指標が定量的指標である場合には、対象顔画像に写る被験者の定量的な指標値(例えば、実年齢)が利用されてよく、評価指標が顔印象のような定性的指標である場合には、分析工程(図5のS56)で推定された指標値が利用されてもよい。また、対象顔画像の現指標値は、可搬型記録媒体、他のコンピュータ等から入出力I/F4を経由して取得されてもよいし、入力部7を用いてユーザにより入力されてもよい。   In the face image modulation step (S72), the face image analysis apparatus 10 uses the face image index formula to calculate a plurality of analysis target weight coefficients corresponding to the difference between the target index value and the current index value of the target face image. In addition, the target face image is modulated by updating the plurality of analysis target weight coefficients for the target face image with the calculated plurality of analysis target weight coefficients, thereby generating a modulated face image. Here, as the current index value of the target face image, when the evaluation index is a quantitative index, a quantitative index value (for example, real age) of the subject shown in the target face image may be used. When the index is a qualitative index such as a face impression, the index value estimated in the analysis step (S56 in FIG. 5) may be used. Further, the current index value of the target face image may be acquired from a portable recording medium, another computer, or the like via the input / output I / F 4 or may be input by the user using the input unit 7. .

当該差分に対応する分析対象重み係数は、第2実施形態で説明した6つの画像タイプの各々の顔画像指標式に基づき、当該各画像タイプについてそれぞれ取得される。顔画像分析装置10は、当該差分に対応する分析対象重み係数を、分析工程(S56)で用いられる対象顔画像のための分析対象重み係数に加算又は減算し、更新された分析対象重み係数、及び、対象係数取得工程(S55)で取得された分析対象基底次数以外の基底次数の重み係数と、当該複数次の基底ベクトルと、平均顔との線形和により、当該6つの画像タイプに対応する変調画像を生成する。続いて、顔画像分析装置10は、その変調画像の中の、(S54)で分離された周波数成分画像どうしをそれぞれ再合成する。この再合成は、例えば、(S54)の分離処理の逆の処理を行うことで実現される。これにより、変調されたヘモグロビン色素画像、変調されたメラニン色素画像及び変調された陰影画像が得られる。   The analysis target weighting coefficient corresponding to the difference is acquired for each image type based on the face image index formula of each of the six image types described in the second embodiment. The face image analysis device 10 adds or subtracts the analysis target weight coefficient corresponding to the difference to the analysis target weight coefficient for the target face image used in the analysis step (S56), and updates the analysis target weight coefficient, And it corresponds to the six image types by the linear sum of the weight coefficient of the base order other than the analysis target base order acquired in the target coefficient acquisition step (S55), the multi-order base vector, and the average face. A modulated image is generated. Subsequently, the face image analyzing apparatus 10 recombines the frequency component images separated in (S54) in the modulated image. This recombination is realized, for example, by performing the reverse process of the separation process of (S54). Thereby, a modulated hemoglobin dye image, a modulated melanin dye image, and a modulated shadow image are obtained.

顔画像分析装置10は、上記再合成により得られた、変調されたヘモグロビン色素画像、変調されたメラニン色素画像及び変調された陰影画像を、再統合する。この再統合には、例えば、上記非特許文献1に記載される手法が利用される。具体的には、上記非特許文献1に記載される(式10)におけるρ(x,y)、ρ(x,y)及びplog(x,y)に、変調されたヘモグロビン色素画像、変調されたメラニン色素画像及び変調された陰影画像を適用することにより、変調後の画像に対応するclog(x,y)が取得され、exp(clog(x,y))×255を算出することにより、RGB画像である変調後の顔画像が取得される。ここで得られる変調後の顔画像は、形状が規格化された内部反射光画像を変調した画像である。 The face image analysis apparatus 10 reintegrates the modulated hemoglobin dye image, the modulated melanin dye image, and the modulated shadow image obtained by the above recombination. For this reintegration, for example, the technique described in Non-Patent Document 1 is used. Specifically, the hemoglobin dye image modulated by ρ m (x, y), ρ h (x, y), and p log (x, y) in (Equation 10) described in Non-Patent Document 1 above. Then, by applying the modulated melanin image and the modulated shadow image, c log (x, y) corresponding to the modulated image is obtained, and exp (c log (x, y)) × 255 is obtained. By calculating, a modulated face image that is an RGB image is acquired. The modulated face image obtained here is an image obtained by modulating an internally reflected light image whose shape is standardized.

顔画像分析装置10は、その変調後の顔画像に対して、規格化工程(S52)の逆の処理を適用することにより、規格化される前の形状を持つ変調後の内部反射光画像を取得する。具体的には、顔画像分析装置10は、除外された分析対象外領域(目、唇、眉等)を復元し、平均顔の形状から元の形状に復元する。   The face image analyzing apparatus 10 applies a reverse process of the normalization step (S52) to the modulated face image, thereby obtaining a modulated internal reflection light image having a shape before normalization. get. Specifically, the face image analysis apparatus 10 restores the excluded non-analysis regions (eyes, lips, eyebrows, etc.), and restores the average face shape to the original shape.

図7の例では、目標取得工程(S71)で1つの目標指標値が得られることが例示されたが、複数の目標指標値が取得され(S71)、各目標指標値に対する変調後の顔画像がそれぞれ取得されてもよい(S72)。   In the example of FIG. 7, it is exemplified that one target index value is obtained in the target acquisition step (S71), but a plurality of target index values are acquired (S71), and a face image after modulation for each target index value is obtained. May be acquired (S72).

〔装置構成〕
図8は、第3実施形態における顔画像分析装置10の処理構成例を概念的に示す図である。第3実施形態における顔画像分析装置10は、第2実施形態の構成に加えて、顔画像変調部28を更に有する。顔画像変調部28についても、他の処理部と同様に実現される。
〔Device configuration〕
FIG. 8 is a diagram conceptually illustrating a processing configuration example of the face image analysis device 10 according to the third exemplary embodiment. The face image analysis apparatus 10 according to the third embodiment further includes a face image modulation unit 28 in addition to the configuration of the second embodiment. The face image modulation unit 28 is also realized in the same manner as other processing units.

顔画像分析装置10は、図8に示される各処理部を用いて、図4及び図7に示される顔画像分析方法を実行することができる。顔画像変調部28は、目標取得工程(S71)及び顔画像変調工程(S72)を実行する。他の処理部については第2実施形態と同様である。   The face image analyzing apparatus 10 can execute the face image analyzing method shown in FIGS. 4 and 7 by using each processing unit shown in FIG. The face image modulation unit 28 executes a target acquisition step (S71) and a face image modulation step (S72). Other processing units are the same as those in the second embodiment.

第3実施形態では、第2実施形態における顔画像分析方法に、対象顔画像の変調が追加されたが、その分析工程(分析処理)における対象顔画像の指標値の推定を行うことなく、対象顔画像の変調が行われるようにしてもよい。この形態では、図8の顔画像分析部27が不要となる。   In the third embodiment, the modulation of the target face image is added to the face image analysis method in the second embodiment, but the target face image is not estimated in the analysis process (analysis process), and the target value is not estimated. The face image may be modulated. In this embodiment, the face image analysis unit 27 in FIG. 8 is not necessary.

〔第3実施形態における作用及び効果〕
上述のように、第3実施形態では、目標指標値が取得され、元の対象顔画像が、この目標指標値に対応する顔画像に変調される。この顔画像変調では、サンプル顔画像を分析する第1工程で取得される顔画像指標式、基底ベクトル及び平均顔が利用され、当該第2工程の逆の手順が順次実行されることで、変調された対象顔画像が生成される。
[Operations and effects in the third embodiment]
As described above, in the third embodiment, a target index value is acquired, and the original target face image is modulated into a face image corresponding to the target index value. In this face image modulation, the face image index formula, the basis vector, and the average face acquired in the first step of analyzing the sample face image are used, and the reverse procedure of the second step is sequentially executed to modulate the face image. A target face image is generated.

従って、第3実施形態によれば、第2実施形態で述べたような高精度な分析により得られる分析情報(基底ベクトル、顔画像指標式等)を用いて、対象顔画像を変調するため、目標指標値に対応する顔画像を高精度に生成することができる。即ち、第3実施形態によれば、現指標値から目標指標値への顔画像の変化を高精度に再現することができる。   Therefore, according to the third embodiment, in order to modulate the target face image using analysis information (basis vectors, face image index formulas, etc.) obtained by high-precision analysis as described in the second embodiment, A face image corresponding to the target index value can be generated with high accuracy. That is, according to the third embodiment, the change of the face image from the current index value to the target index value can be reproduced with high accuracy.

[上述の各実施形態の補足]
上述の各実施形態では、周波数成分分離処理において、顔画像から高周波成分画像と低周波成分画像とを抽出する例が示されたが、抽出される高周波成分画像及び低周波成分画像の数及び空間周波数の分離境界は制限されない。
[Supplement to the above embodiments]
In each of the above-described embodiments, an example in which a high-frequency component image and a low-frequency component image are extracted from a face image in the frequency component separation processing has been described. However, the number and space of the extracted high-frequency component images and low-frequency component images The frequency separation boundary is not limited.

例えば、上記周波数成分分離工程(S54)において、顔画像分析装置10が、顔画像に対して、複数段階の2次元離散ウェーブレット変換を行うことにより、各段階について、対角低周波成分画像、対角高周波成分画像、水平方向高周波成分画像及び垂直方向高周波成分画像をそれぞれ生成するようにしてもよい。この場合、上記対象係数取得工程(S55)において、顔画像分析装置10は、対象顔画像のための複数の重み係数を、当該各段階の、対角低周波成分画像、対角高周波成分画像、水平方向高周波成分画像及び垂直方向高周波成分画像の各々について取得する。   For example, in the frequency component separation step (S54), the face image analyzing apparatus 10 performs a two-dimensional discrete wavelet transform on the face image in a plurality of stages, so that the diagonal low frequency component image and the pair An angular high-frequency component image, a horizontal high-frequency component image, and a vertical high-frequency component image may be generated. In this case, in the target coefficient acquisition step (S55), the face image analysis apparatus 10 determines a plurality of weighting coefficients for the target face image as a diagonal low-frequency component image, a diagonal high-frequency component image at each stage, It acquires about each of a horizontal direction high frequency component image and a vertical direction high frequency component image.

図9は、2次元離散ウェーブレット変換を用いた周波数成分分離処理の概念を示す図である。図9の例によれば、顔画像分析装置10(周波数成分分離部24)は、独立成分分析により抽出されるヘモグロビン色素画像、メラニン色素画像及び陰影画像を処理前の顔画像として、この処理前の顔画像に対して2次元離散ウェーブレット変換を行うことにより低周波成分画像及び高周波成分画像を生成する。2次元離散ウェーブレット変換では、画像の横方向(各行)に対して離散ウェーブレット変換が行われることにより、画像が横方向における高周波成分Hと低周波成分Lとに分離される。次に、分離された画像に対して、縦方向(各列)に離散ウェーブレット変換が行われることにより、画像が横方向及び縦方向においてそれぞれ分離される。1段階の2次元離散ウェーブレット変換により、処理前の顔画像は、対角低周波成分画像LL、対角高周波成分画像HH、水平方向高周波成分画像HL及び垂直方向高周波成分画像LHに分離される。   FIG. 9 is a diagram showing the concept of frequency component separation processing using two-dimensional discrete wavelet transform. According to the example of FIG. 9, the face image analysis device 10 (frequency component separation unit 24) uses the hemoglobin pigment image, the melanin pigment image, and the shadow image extracted by the independent component analysis as face images before processing, before this processing. A low-frequency component image and a high-frequency component image are generated by performing two-dimensional discrete wavelet transform on the face image. In the two-dimensional discrete wavelet transform, the discrete wavelet transform is performed in the horizontal direction (each row) of the image, so that the image is separated into a high frequency component H and a low frequency component L in the horizontal direction. Next, discrete wavelet transform is performed on the separated images in the vertical direction (each column), whereby the images are separated in the horizontal direction and the vertical direction, respectively. The face image before processing is separated into a diagonal low-frequency component image LL, a diagonal high-frequency component image HH, a horizontal high-frequency component image HL, and a vertical high-frequency component image LH by one-stage two-dimensional discrete wavelet transform.

周波数成分分離処理において1段階の2次元離散ウェーブレット変換が行われる場合には、当該低周波成分画像として図9に示される画像LLが抽出され、当該高周波成分画像として図9に示される画像HL、LH及びHHが抽出される。更に、周波数成分分離処理では、複数段階の2次元離散ウェーブレット変換が行われてもよい。2段階の2次元離散ウェーブレット変換によれば、当該低周波成分画像として図9に示される画像LL及びLLLLが抽出され、当該高周波成分画像として図9に示される画像HH、HL、LH、LLHH、LLHL及びLLLHが抽出される。   When one-stage two-dimensional discrete wavelet transform is performed in the frequency component separation process, the image LL shown in FIG. 9 is extracted as the low-frequency component image, and the image HL shown in FIG. LH and HH are extracted. Furthermore, in the frequency component separation process, a two-dimensional two-dimensional discrete wavelet transform may be performed. According to the two-stage two-dimensional discrete wavelet transform, the images LL and LLLL shown in FIG. 9 are extracted as the low-frequency component images, and the images HH, HL, LH, LLHH shown in FIG. LLHL and LLLH are extracted.

上述の第2実施形態及び第3実施形態に置いて、2段階の2次元離散ウェーブレット変換が行われる場合、顔画像分析装置10(主成分分析部25)は、次のような24個のタイプの各画像に対してそれぞれ主成分分析を行うことができる。但し、この場合でも、顔画像分析装置10は、低周波成分画像LLLL、及び、高周波成分画像HHに対してのみ、主成分分析を行うようにしてもよい。
−ヘモグロビン色素画像の低周波成分画像LLLL
−ヘモグロビン色素画像の低周波成分画像LL
−ヘモグロビン色素画像の高周波成分画像LLLH
−ヘモグロビン色素画像の高周波成分画像LLHL
−ヘモグロビン色素画像の高周波成分画像LLHH
−ヘモグロビン色素画像の高周波成分画像HL
−ヘモグロビン色素画像の高周波成分画像LH
−ヘモグロビン色素画像の高周波成分画像HH
−メラニン色素画像について8つの画像
−陰影画像について8つの画像
When the two-dimensional two-dimensional discrete wavelet transform is performed in the second and third embodiments described above, the face image analysis device 10 (principal component analysis unit 25) has the following 24 types: The principal component analysis can be performed on each of the images. However, even in this case, the face image analysis apparatus 10 may perform principal component analysis only on the low-frequency component image LLLL and the high-frequency component image HH.
-Low frequency component image LLLL of hemoglobin dye image
-Low frequency component image LL of hemoglobin dye image
-High-frequency component image LLLH of hemoglobin dye image
-High frequency component image LLHL of hemoglobin dye image
-High frequency component image LLHH of hemoglobin dye image
-High-frequency component image HL of hemoglobin dye image
-High frequency component image LH of hemoglobin dye image
-High frequency component image HH of hemoglobin dye image
-8 images for melanin images-8 images for shadow images

ここで、2次元離散ウェーブレット変換の多重解像度解析によれば、元信号である画像(色素濃度分布)の次元(画素数)は、1段階あたり4分の1に減少する。即ち、処理前の顔画像の画素数が262144(=512×512)である場合、1段階変換後の低周波成分画像LLの画素数は、65536(=256×256)であり、2段階変換後の低周波成分画像LLLLの画素数は、16384(=128×128)であり、3段階変換後の低周波成分画像LLLLLLの画素数は、4096(=64×64)である。ここで、低周波成分画像の一画素で表わされる肌領域が約4mm(ミリメートル)程度となる段階までの多重解像度解析が行われることが望ましい。更に多くの段階まで多重解像度解析を行ってもよいが、分解能が低下するため、処理効率が悪くなるからである。例えば、262144画素の画像に顔全体(15から25cm程度)が写っている場合、その画像は、画素当たり約0.5mmの分解能を持ち、3段階変換後の画像は、約4mm程度の分解能を持つ。また、(1024×1024)画素の画像に顔全体が写っている場合には、4段階の2次元離散ウェーブレット変換を行えばよい。   Here, according to the multi-resolution analysis of the two-dimensional discrete wavelet transform, the dimension (number of pixels) of the image (pigment density distribution) which is the original signal is reduced to a quarter per stage. That is, when the number of pixels of the face image before processing is 262144 (= 512 × 512), the number of pixels of the low-frequency component image LL after one-step conversion is 65536 (= 256 × 256), and two-step conversion is performed. The number of pixels of the subsequent low-frequency component image LLLL is 16384 (= 128 × 128), and the number of pixels of the low-frequency component image LLLLLLL after the three-stage conversion is 4096 (= 64 × 64). Here, it is desirable to perform multi-resolution analysis up to a stage where the skin area represented by one pixel of the low-frequency component image is about 4 mm (millimeters). The multi-resolution analysis may be performed up to many stages, but the resolution is lowered, so that the processing efficiency is deteriorated. For example, when the entire face (about 15 to 25 cm) is reflected in an image of 262144 pixels, the image has a resolution of about 0.5 mm per pixel, and the image after three-stage conversion has a resolution of about 4 mm. Have. In addition, when the entire face is shown in an image of (1024 × 1024) pixels, four-stage two-dimensional discrete wavelet transform may be performed.

従って、顔画像分析装置10(周波数成分分離部24)は、顔画像の解像度(画素数)に基づいて、2次元離散ウェーブレット変換を行う段階数を決定するようにしてもよい。   Therefore, the face image analysis apparatus 10 (frequency component separation unit 24) may determine the number of stages for performing the two-dimensional discrete wavelet transform based on the resolution (number of pixels) of the face image.

[変形例]
上述の第2実施形態及び第3実施形態では、内部反射光画像が取得され、形状が規格化された内部反射光画像に対して独立成分分析が行われ、独立成分分析により分離されたヘモグロビン色素画像、メラニン色素画像及び陰影画像に対して周波数成分分離処理が行われた。しかしながら、内部反射光ではなく、一般的な顔画像が取得され、形状が規格化された一般的な顔画像に対して独立成分分析が行われてもよいし、独立成分分析を行うことなく、形状が規格化された内部反射光画像に対して周波数成分分離処理を行うようにしてもよい。このような変形例では、第2実施形態及び第3実施形態に比べ、分析精度は落ちるものの、先行技術に比較しては有意な効果を得ることができる。
[Modification]
In the second embodiment and the third embodiment described above, the internal reflection light image is acquired, the independent component analysis is performed on the internal reflection light image whose shape is standardized, and the hemoglobin dye separated by the independent component analysis is obtained. Frequency component separation processing was performed on the image, the melanin pigment image, and the shadow image. However, instead of internally reflected light, a general face image is acquired, and independent component analysis may be performed on a general face image whose shape is standardized, or without performing independent component analysis, Frequency component separation processing may be performed on the internally reflected light image whose shape is standardized. In such a modification, although the analysis accuracy is lower than in the second and third embodiments, a significant effect can be obtained as compared with the prior art.

また、評価指標が、テカリ成分等のような表面反射光で表わされる顔の特徴に由来するものである場合、内部反射光画像に代え、又は、内部反射光画像に加えて、表面反射光画像が取得され、形状が規格化された表面反射光画像に対して、上述のような処理が施されるようにしてもよい。この変形例によれば、テカリ成分等の他の成分を考慮して、顔全体の特徴解析及び顔画像操作を行うことができる。   Further, when the evaluation index is derived from a facial feature represented by surface reflected light such as a shine component, the surface reflected light image is used instead of or in addition to the internally reflected light image. May be obtained, and the above-described processing may be performed on the surface reflected light image whose shape is standardized. According to this modification, it is possible to perform the feature analysis and face image operation of the entire face in consideration of other components such as the shine component.

更に、上述の第2実施形態及び第3実施形態では、分析対象基底次数が選択されたが、処理速度は落ちるものの、全ての基底次数の重み係数を用いて重回帰分析を行うようにしてもよい。   Furthermore, in the second and third embodiments described above, the analysis target base order is selected. However, although the processing speed is reduced, multiple regression analysis may be performed using the weight coefficients of all base orders. Good.

また、上述の第2実施形態及び第3実施形態では、当該6つの各画像タイプに対応する対象顔画像の指標値がそれぞれ推定されたが、対象顔画像の指標値が、或る統合された単位で推定されるようにしてもよい。例えば、顔画像分析装置10は、高周波成分画像及び低周波成分画像に関する各指標値を統合して、メラニン色素画像、ヘモグロビン色素画像及び陰影画像の3タイプについて、対象顔画像の指標値をそれぞれ推定するようにしてもよい。更に、顔画像分析装置10は、対象顔画像の1つの指標値を推定するようにしてもよい。   In the second and third embodiments described above, the target face image index values corresponding to the six image types are estimated, but the target face image index values are integrated. It may be estimated in units. For example, the face image analyzing apparatus 10 integrates the index values related to the high-frequency component image and the low-frequency component image, and estimates the index values of the target face image for three types of melanin pigment image, hemoglobin pigment image, and shadow image, respectively. You may make it do. Furthermore, the face image analyzing apparatus 10 may estimate one index value of the target face image.

以下に実施例を挙げ、上述の各実施形態を更に詳細に説明する。但し、上述の各実施形態は、以下の各実施例から限定を受けない。以下の各実施例により、上述の各実施形態の作用及び効果の正当性が証明される。   Examples will be given below to describe the above-described embodiments in more detail. However, the above-described embodiments are not limited by the following examples. The following examples prove the validity of the operations and effects of the above-described embodiments.

図10は、3段階の2次元離散ウェーブレット変換(多重解像度解析)の結果を示す図である。図11は、1段階の2次元離散ウェーブレット変換(多重解像度解析)の結果を示す図である。図10及び図11における元信号となる処理前の顔画像の画素数は、262144(=512×512)である。但し、図10及び図11では、顔領域を明確に判断できるように、各周波数成分の画像に対してマスキング処理が施されている。   FIG. 10 is a diagram showing the results of three-stage two-dimensional discrete wavelet transform (multi-resolution analysis). FIG. 11 is a diagram illustrating a result of one-stage two-dimensional discrete wavelet transform (multi-resolution analysis). The number of pixels of the face image before processing that is the original signal in FIGS. 10 and 11 is 262144 (= 512 × 512). However, in FIGS. 10 and 11, a masking process is performed on the image of each frequency component so that the face region can be clearly determined.

図10及び図11に示すように、多重解像度解析により、顔画像が、高周波成分画像と低周波成分画像とに分離されている。図11(a)で示されるように、低周波成分画像は、色素濃度分布の大局的な情報を表しており、図11(b)、(d)及び(e)に示されるように、高周波成分画像は、色素濃度分布の差分であるため、顔の局所的な色素濃度の変化を表している。即ち、高周波成分画像には、ほくろやそばかすといった微細な色ムラが含まれている。また、図10に示されるように、多重解像度解析を多段階行うことで、より顕著に特徴量が分離され、低周波成分画像には、顔の色素濃度分布の微細な変化は含まれず、そのほとんどが高周波成分画像に含まれている。このように、図10及び図11によれば、3段階の多重解像度解析により、色素濃度分布の広範囲の変化と微細な変化の分離が可能であることが明らかとなる。   As shown in FIGS. 10 and 11, the face image is separated into a high-frequency component image and a low-frequency component image by multi-resolution analysis. As shown in FIG. 11 (a), the low-frequency component image represents the global information of the dye density distribution, and as shown in FIGS. 11 (b), (d) and (e), the high-frequency component image. Since the component image is a difference in the pigment concentration distribution, it represents a local pigment concentration change in the face. That is, the high-frequency component image includes fine color unevenness such as moles and freckles. Further, as shown in FIG. 10, by performing multi-resolution analysis in multiple stages, feature amounts are more remarkably separated, and the low-frequency component image does not include minute changes in facial pigment density distribution. Most of them are included in the high-frequency component image. As described above, according to FIGS. 10 and 11, it is clear that a wide range change and a fine change in the dye density distribution can be separated by the multi-resolution analysis in three stages.

図12は、低周波成分画像に対する主成分分析の結果を示す図であり、図13は、高周波成分画像に対する主成分分析の結果を示す図である。図12及び図13では、17枚のサンプル顔画像が用いられたため、16個の主成分(16次の基底ベクトル)が得られた。   FIG. 12 is a diagram illustrating a result of principal component analysis for a low-frequency component image, and FIG. 13 is a diagram illustrating a result of principal component analysis for a high-frequency component image. In FIG. 12 and FIG. 13, since 17 sample face images were used, 16 principal components (16th order basis vectors) were obtained.

図12によれば、低周波成分の主成分では、顔全体又は顔の部位全体にわたる色ムラの特徴量が表現されている。図13によれば、高周波成分での主成分では、微細な色ムラや個人の特徴が表現されている。例えば、図13(a)の第1主成分のほくろ部分や、図13(d)の第4主成分の頬の部分等である。図12及び図13によれば、高周波成分の各主成分は、顔の微細な色ムラや個人独特の色ムラの特徴量を表現しているとみなすことができる。これにより、各周波数成分に対する主成分分析により、異なった種類の色素ムラの特徴量を得ることが可能であることが明らかとなり、更に、低周波数成分に対する主成分分析により、顔全体又は顔の部位全体にわたる色ムラの特徴量がより顕著に表現された主成分を得ることができることが明らかとなる。   According to FIG. 12, the characteristic amount of color unevenness over the entire face or the entire face part is expressed in the main component of the low frequency component. According to FIG. 13, fine color unevenness and personal characteristics are expressed in the main component of the high-frequency component. For example, the mole portion of the first main component in FIG. 13A and the cheek portion of the fourth main component in FIG. According to FIG. 12 and FIG. 13, each main component of the high frequency component can be regarded as expressing a feature amount of fine color unevenness of the face or unique color unevenness of the individual. As a result, it is clear that it is possible to obtain different types of characteristic features of pigment unevenness by principal component analysis for each frequency component, and further, the entire face or facial part can be obtained by principal component analysis for low frequency components. It becomes clear that a main component in which the feature amount of color unevenness over the whole is expressed more prominently can be obtained.

図14は、メラニン色素画像の低周波成分画像のみを変調させた結果を示す図であり、図15は、メラニン色素画像の高周波成分画像のみを変調させた結果を示す図である。図14及び図15の例では、実年齢が評価指標とされ、対象顔画像の現指標値が24歳であり、20歳、30歳、40歳及び50歳の4つの目標指標値が設定され、各目標指標値に対応する変調顔画像がそれぞれ生成された。具体的には、3段階の離散ウェーブレット変換により得られる低周波成分画像を用いた重回帰分析により、実年齢を指標値とする顔画像指標式が取得され、この顔画像指標式を用いて、現指標値と各目標指標値との各差分に対応する分析対象重み係数がそれぞれ取得された。そして、各差分に対応する分析対象重み係数で更新された重み係数により、各目標指標値に対応する、変調された低周波成分画像がそれぞれ生成され、その変調された画像に対して逆2次元離散ウェーブレット変換を適用することで、各目標指標値に対応する、変調されたメラニン色素画像がそれぞれ生成された。その後、その再構成されたメラニン色素画像と、元のヘモグロビン色素画像及び元の陰影画像とを再合成することで、各年齢に対応する変調顔画像が生成された。   FIG. 14 is a diagram illustrating a result of modulating only a low-frequency component image of a melanin pigment image, and FIG. 15 is a diagram illustrating a result of modulating only a high-frequency component image of a melanin pigment image. In the example of FIGS. 14 and 15, the actual age is used as the evaluation index, the current index value of the target face image is 24 years, and four target index values of 20, 30, 40, and 50 years are set. A modulated face image corresponding to each target index value is generated. Specifically, by multiple regression analysis using a low-frequency component image obtained by a three-stage discrete wavelet transform, a face image index formula having an actual age as an index value is acquired, and using this face image index formula, The analysis target weighting coefficient corresponding to each difference between the current index value and each target index value was acquired. Then, each of the modulated low-frequency component images corresponding to each target index value is generated by the weighting factor updated with the analysis target weighting factor corresponding to each difference, and the two-dimensional inverse of the modulated image is generated. By applying the discrete wavelet transform, a modulated melanin image corresponding to each target index value was generated. Thereafter, the reconstructed melanin image, the original hemoglobin dye image, and the original shadow image were recombined to generate a modulated face image corresponding to each age.

図14に示されるように、低周波成分のみを加齢変調させた結果、顔全体の肌色が黒く変色していく結果が得られた。つまり、顔全体のメラニン濃度の増加とみなせる結果が得られた。一方、図15に示されるように、高周波成分のみを年齢変調させた結果、そばかすのような微細な色ムラが徐々に発生していく結果が得られた。つまり、局所的なメラニン濃度の増加とみなせる結果が得られた。これらの結果は、主成分分析で取得された各周波数成分の色ムラの特徴量の特性に依存し、その特性を変調により強調した結果に相当し、この変調結果は、十分に加齢変調とみなすことができる。このように、周波数成分分離工程(周波数成分分離処理)により、顔全体の色素ムラの特徴量を低周波成分に、顔の微細な色素ムラの特徴量を高周波成分に分離することが可能であることが明らかとなった。そして、各周波数成分で主成分分析及び重回帰分析を行うことで、各周波数成分の特徴を有した顔の見えの変化の再現が可能であることが明らかとなった。   As shown in FIG. 14, as a result of age-modulating only the low-frequency component, the result was that the skin color of the entire face changed to black. That is, a result that can be regarded as an increase in the melanin concentration of the entire face was obtained. On the other hand, as shown in FIG. 15, as a result of age-modulating only the high-frequency component, a result of gradually generating fine color unevenness such as freckles was obtained. That is, a result that can be regarded as an increase in local melanin concentration was obtained. These results depend on the characteristics of the color unevenness feature quantity of each frequency component obtained by principal component analysis, and correspond to the results of emphasizing the characteristics by modulation. Can be considered. As described above, the frequency component separation step (frequency component separation process) can separate the feature amount of the pigment unevenness of the entire face into the low frequency component and the feature amount of the fine pigment unevenness of the face into the high frequency component. It became clear. Then, it has become clear that by performing principal component analysis and multiple regression analysis on each frequency component, it is possible to reproduce changes in the appearance of the face having the characteristics of each frequency component.

以下、上述の第2実施形態及び第3実施形態と同様の手法で、20代から80代の203名(女性:201名、男性:2名)のサンプル顔画像が分析された結果が示される。以下には、分析結果として、選択された分析対象基底次数が例示される。この例では、各色素成分画像に対して3段階の2次元離散ウェーブレット変換が行われ、各周波数成分画像に対する主成分分析により複数次の基底ベクトルの重み係数が算出された。そして、算出された各サンプル顔画像の重み係数群と指標値との関係の重回帰分析の結果に基づいて、決定係数(R)の大きい基底次数から順に、分析対象基底次数が選択された。以下には、実年齢が評価指標とされた場合と、若々しさの印象が評価指標とされた場合との結果が示される。 Hereinafter, the results of analyzing the sample face images of 203 people (female: 201 people, male: 2 people) in their 20s to 80s by the same method as the second embodiment and the third embodiment described above are shown. . In the following, the selected analysis target base order is exemplified as the analysis result. In this example, a three-dimensional two-dimensional discrete wavelet transform is performed on each pigment component image, and a weight coefficient of a multi-order basis vector is calculated by principal component analysis on each frequency component image. Then, based on the result of the multiple regression analysis of the relationship between the calculated weight coefficient group of each sample face image and the index value, the analysis target base order is selected in order from the base order having the largest determination coefficient (R 2 ). . In the following, results are shown for the case where the actual age is used as the evaluation index and the case where the impression of youthfulness is used as the evaluation index.

ここでは、上述の結果の一部を抜粋して例示する。具体的には、メラニン色素画像に関し分離される下記の各周波数成分画像の中の、(タイプ1)、(タイプ2)、(タイプ3)、(タイプ4)及び(タイプ5)について、選択された分析対象基底次数が抜粋される。
(タイプ1)メラニン色素画像の低周波成分画像LLLLLL
(タイプ2)メラニン色素画像の低周波成分画像LLLL
(タイプ3)メラニン色素画像の高周波成分画像LLLLLH
(タイプ4)メラニン色素画像の高周波成分画像LLHL
(タイプ5)メラニン色素画像の高周波成分画像LH
Here, a part of the above results are extracted and illustrated. Specifically, (Type 1), (Type 2), (Type 3), (Type 4) and (Type 5) are selected from the following frequency component images separated for the melanin pigment image. The analysis base order is extracted.
(Type 1) Low frequency component image LLLLLLL of melanin pigment image
(Type 2) Low frequency component image LLLL of melanin pigment image
(Type 3) High frequency component image LLLLLLH of melanin pigment image
(Type 4) High frequency component image LLHL of melanin pigment image
(Type 5) High frequency component image LH of melanin pigment image

以下、抜粋された各タイプについて、決定係数が大きい順に、分析対象基底次数が列挙される。
評価指数(指標値)が実年齢の場合:
(タイプ1)1、6、3、14、5、13、19、7、46、148、4、181
(タイプ2)1、6、3、13、5、14、19、126、7、20、4、81、9、37
(タイプ3)3、4、9、10、20、22、38、47、17、124、61、35、1、156、84、93
(タイプ4)1、3、4、5、17、81、50、12、15、59、27、65、124、94、40、181、191、74、103、37、61、13、187、153、9
(タイプ5)3、6、7、2、30、25、79、126、178、70、14、110、49、36、101、23、193、5、84、29、189、153、47、9、31、156、162、53、123、91、26、58、90、44、100、87
Hereinafter, for each type extracted, the analysis target base orders are listed in descending order of the coefficient of determination.
When the evaluation index (index value) is real age:
(Type 1) 1, 6, 3, 14, 5, 13, 19, 7, 46, 148, 4, 181
(Type 2) 1, 6, 3, 13, 5, 14, 19, 126, 7, 20, 4, 81, 9, 37
(Type 3) 3, 4, 9, 10, 20, 22, 38, 47, 17, 124, 61, 35, 1, 156, 84, 93
(Type 4) 1, 3, 4, 5, 17, 81, 50, 12, 15, 59, 27, 65, 124, 94, 40, 181, 191, 74, 103, 37, 61, 13, 187, 153, 9
(Type 5) 3, 6, 7, 2, 30, 25, 79, 126, 178, 70, 14, 110, 49, 36, 101, 23, 193, 5, 84, 29, 189, 153, 47, 9, 31, 156, 162, 53, 123, 91, 26, 58, 90, 44, 100, 87

評価指数が若々しさの場合の分析結果の例としては、指標式算出工程(指標式算出処理)で得られた顔画像指標式の一部が抜粋され、示される。なお、以下に示す各タイプは、上述の評価指数(指標値)が実年齢の場合と同様である。
As an example of the analysis result when the evaluation index is youthfulness, a part of the face image index formula obtained in the index formula calculation step (index formula calculation processing) is extracted and shown. In addition, each type shown below is the same as that when the above-mentioned evaluation index (index value) is real age.

次に、表面反射光画像を用いる具体例を実施例2として、以下に説明する。   Next, a specific example using the surface reflected light image will be described below as a second embodiment.

以下、実施例2における顔画像分析装置10及び顔画像分析方法について、上述の内容とは異なる内容を中心に説明する。上述と同じ内容の説明は、適宜省略される。実施例2における顔画像分析装置10のハードウェア構成は、図1に示される第1実施形態と同じである。   Hereinafter, the face image analysis apparatus 10 and the face image analysis method according to the second embodiment will be described focusing on contents different from the above contents. The description of the same content as above is omitted as appropriate. The hardware configuration of the face image analyzing apparatus 10 in Example 2 is the same as that of the first embodiment shown in FIG.

〔動作例(顔画像分析方法)〕
以下、実施例2における顔画像分析方法を説明する。
図16は、実施例2における顔画像分析装置10の、サンプル顔画像を分析する動作の例を示すフローチャートである。以下、図16を用いて、実施例2における顔画像分析方法に含まれる上記第1工程について説明する。
[Operation example (Face image analysis method)]
Hereinafter, a face image analysis method according to the second embodiment will be described.
FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of an operation of analyzing the sample face image of the face image analysis apparatus 10 according to the second embodiment. Hereinafter, the first step included in the face image analysis method according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

画像取得工程(S161)は、各サンプル提供者の顔全体がそれぞれ写る複数の表面反射光画像を取得する。表面反射光画像とは、顔の肌表面での反射光成分を含む、サンプル提供者の顔画像である。表面反射光画像は、当該反射光成分のみを含んでもよいし、当該反射光成分と他の成分とを含んでもよい。顔画像分析装置10は、上述の複数の表面反射光画像を、可搬型記録媒体、他のコンピュータ等から入出力I/F4を経由して取得してもよい。また、顔画像分析装置10は、撮像装置(図示せず)を有する場合には、例えば、次のような方法で表面反射光画像を取得することができる。   The image acquisition step (S161) acquires a plurality of surface reflected light images in which the entire face of each sample provider is captured. A surface reflected light image is a face image of a sample provider including a reflected light component on the skin surface of the face. The surface reflected light image may include only the reflected light component, or may include the reflected light component and other components. The face image analyzing apparatus 10 may acquire the plurality of surface reflected light images described above from a portable recording medium, another computer, or the like via the input / output I / F 4. Further, when the face image analyzing apparatus 10 includes an imaging device (not shown), for example, the surface reflected light image can be acquired by the following method.

顔画像分析装置10は、被験者の肌にS偏光を投射しS偏光及びP偏光を撮像して得られる各偏光画像から表面反射光画像を取得する。具体的には、顔画像分析装置10は、S偏光を投射しS偏光を撮像して得られる偏光画像(S−S偏光画像)と、S偏光を投射しP偏光を撮像して得られる偏光画像(S−P偏光画像)との差分を取る。S−S偏光画像は、被験者の肌の表面反射光成分が強く、内部反射光成分が少ない画像であり、S−P偏光画像は、被験者の肌の内部反射光成分が強い画像である。よって、S−S偏光画像とS−P偏光画像との差分を得ることにより、表面反射光成分以外のノイズを更に抑えた表面反射光画像を取得することができる。また、顔画像分析装置10は、P偏光を投射しS偏光を撮像して得られるP−S偏光画像と、P偏光を投射しP偏光を撮像して得られるP−P偏光画像とを更に用いて、表面反射光画像を取得するようにしてもよい。これにより、表面反射光成分以外のノイズを更に抑えた表面反射光画像を取得することができる。   The face image analysis apparatus 10 acquires a surface reflected light image from each polarization image obtained by projecting S-polarized light on the subject's skin and imaging S-polarized light and P-polarized light. Specifically, the face image analyzing apparatus 10 projects a polarized image obtained by projecting S-polarized light and imaging S-polarized light (SS polarized image), and polarized light obtained by projecting S-polarized light and imaging P-polarized light. The difference from the image (SP polarization image) is taken. The SS polarization image is an image having a strong surface reflection light component on the subject's skin and a small amount of the internal reflection light component, and the SP polarization image is an image having a strong internal reflection light component on the subject's skin. Therefore, by obtaining the difference between the SS polarized image and the SP polarized image, a surface reflected light image in which noise other than the surface reflected light component is further suppressed can be acquired. Further, the face image analysis apparatus 10 further generates a PS polarized image obtained by projecting P polarized light and imaging S polarized light, and a PP polarized image obtained by projecting P polarized light and imaging P polarized light. The surface reflected light image may be acquired. Thereby, the surface reflected light image which further suppressed noises other than the surface reflected light component can be acquired.

取得される表面反射光画像に写るものは、上述の内部反射光画像と同様である。以降、(S161)で取得された表面反射光画像は、単に、顔画像と表記される。   What is shown in the acquired surface reflected light image is the same as the above-described internally reflected light image. Henceforth, the surface reflected light image acquired by (S161) is only described with a face image.

規格化工程(S162)は、(S161)で取得された各顔画像から、形状が規格化された複数のサンプル顔画像及び平均顔画像を生成する。(S162)の処理内容は、処理対象が表面反射光画像となる点を除き、上述の(S42)と同様である。   In the normalization step (S162), a plurality of sample face images and average face images whose shapes are normalized are generated from each face image acquired in (S161). The processing content of (S162) is the same as (S42) described above except that the processing target is a surface reflected light image.

周波数成分分離工程(S163)は、(S162)で生成された平均顔画像及び形状が規格化された複数のサンプル画像をそれぞれ、高周波成分が除去された低周波成分画像及びその高周波成分のみを含む高周波成分画像に分離する。実施例2では、(S163)の分離手法として、2次元離散ウェーブレット変換が用いられる。この変換には、例えば、Haarウェーブレットが利用される。但し、利用されるウェーブレットは制限されない。以降、2次元離散ウェーブレット変換は、ウェーブレット変換と略称される場合もある。   The frequency component separation step (S163) includes only the low-frequency component image from which the high-frequency component is removed and the high-frequency component of the average face image generated in (S162) and the plurality of sample images whose shapes are normalized. Separate into high frequency component images. In the second embodiment, two-dimensional discrete wavelet transform is used as the separation method in (S163). For this conversion, for example, a Haar wavelet is used. However, the wavelet used is not limited. Hereinafter, the two-dimensional discrete wavelet transform may be abbreviated as wavelet transform.

表面反射光画像は、顔全体の光沢(テカリ)と、毛穴やシワ等の凹凸ムラを表現するところ、高空間周波数成分に出現する凹凸ムラの特徴は、個人差が大き過ぎるため、主成分分析での抽出が難しい可能性がある。そこで、実施例2は、高周波成分画像の解像度を下げ、個人差を吸収したうえで、主成分分析で当該特徴を抽出する。具体的には、(S163)において、対角低周波成分画像(LL、LLLL等)だけでなく、高周波成分画像に対してもウェーブレット変換が適用される。高周波成分画像に対しても2次元離散ウェーブレット変換を適用することは新たな発想である。2次元離散ウェーブレット変換を用いた空間周波数成分の分離手法では、通常、図9に示されるように、対角低周波成分画像(LL、LLLL等)のみが2段階目以降の変換の対象とされるからである。   The surface reflected light image expresses the gloss of the entire face and uneven unevenness such as pores and wrinkles. Since the uneven unevenness that appears in high spatial frequency components is too individual-specific, the principal component analysis May be difficult to extract. Therefore, in the second embodiment, the resolution of the high-frequency component image is reduced and individual differences are absorbed, and then the feature is extracted by principal component analysis. Specifically, in (S163), wavelet transform is applied not only to diagonal low-frequency component images (LL, LLLL, etc.) but also to high-frequency component images. It is a new idea to apply the two-dimensional discrete wavelet transform to the high-frequency component image. In the spatial frequency component separation method using the two-dimensional discrete wavelet transform, as shown in FIG. 9, only diagonal low-frequency component images (LL, LLLL, etc.) are normally subject to transformation in the second and subsequent stages. This is because that.

図17は、実施例2における2次元離散ウェーブレット変換の概念を示す図である。図17の例では、2段階目のウェーブレット変換が、対角低周波成分画像LLだけでなく、対角高周波成分画像HH、水平方向高周波成分画像HL及び垂直方向高周波成分画像LHに対しても適用される。これにより、(S163)は、各高周波成分(HL、HH、LH)における各対角低周波成分画像(CH、CD、CV)をそれぞれ生成する。但し、(S163)は、各対角低周波成分画像(CH、CD、CV)の中のいずれか1つ又はいずれか2つを生成してもよい。   FIG. 17 is a diagram illustrating the concept of the two-dimensional discrete wavelet transform in the second embodiment. In the example of FIG. 17, the second-stage wavelet transform is applied not only to the diagonal low-frequency component image LL but also to the diagonal high-frequency component image HH, the horizontal high-frequency component image HL, and the vertical high-frequency component image LH. Is done. Thereby, (S163) generates each diagonal low frequency component image (CH, CD, CV) in each high frequency component (HL, HH, LH). However, (S163) may generate any one or any two of the diagonal low-frequency component images (CH, CD, CV).

ところが、各高周波成分における各対角低周波成分画像において、テカリや凹凸ムラの特徴情報が大幅に減少してしまう恐れがある。ウェーブレット変換で高周波成分画像の解像度を下げる過程において、隣接画素で正負情報として現れるエッジ情報が、正負の打ち消しあいにより、大幅に減少してしまう可能性があるからである。そこで、実施例2では、周波数成分分離工程(S163)において、絶対値計算(S164)が行われる。具体的には、(S164)は、1段階目の変換で得られる高周波成分画像に対して絶対値計算を行う。   However, in each diagonal low-frequency component image in each high-frequency component, there is a risk that the feature information on the shine and unevenness of the unevenness is greatly reduced. This is because, in the process of reducing the resolution of the high-frequency component image by the wavelet transform, the edge information that appears as the positive / negative information in the adjacent pixels may be significantly reduced due to the cancellation of the positive / negative. Therefore, in the second embodiment, absolute value calculation (S164) is performed in the frequency component separation step (S163). Specifically, in (S164), an absolute value calculation is performed on the high-frequency component image obtained by the first-stage conversion.

図18は、実施例2における周波数成分分離処理の概念を示す図である。1段階目のウェーブレット変換により取得される各高周波成分画像では、図18の折れ線グラフに示されるように、テカリや凹凸ムラが隣接画素の正負情報として出現する。このような各高周波成分画像に対してそのまま2段階目のウェーブレット変換を適用した場合、エッジ情報が、正負の打ち消しあいにより、大幅に減少してしまう可能性がある。そこで、実施例2は、1段階目の変換で得られた各高周波成分画像に対して絶対値計算(S164)を行う。このとき、符号が逆転した画素の符号情報を保持してもよい。(S163)は、その絶対値計算により得られる各高周波成分絶対値画像に対して2段階目のウェーブレット変換をそれぞれ適用することにより、高周波成分における各対角低周波成分画像を生成する。これにより、解像度低下の過程におけるテカリや凹凸ムラの特徴情報の減少を防ぐことができる。更に、その絶対値計算により符号が逆転した画素の符号情報を保持していれば、画像の再合成を行う際に、元の符号に回復させることができる。画像の再合成の詳細は後述する。   FIG. 18 is a diagram illustrating the concept of frequency component separation processing according to the second embodiment. In each high-frequency component image acquired by the first-stage wavelet transform, as shown by the line graph in FIG. 18, shine and unevenness appear as positive / negative information of adjacent pixels. When the second-stage wavelet transform is applied to each high-frequency component image as it is, the edge information may be greatly reduced due to the cancellation of the positive and negative. Therefore, in the second embodiment, the absolute value calculation (S164) is performed on each high-frequency component image obtained by the first-stage conversion. At this time, the code information of the pixel whose code is reversed may be held. (S163) generates each diagonal low-frequency component image in the high-frequency component by applying the second-stage wavelet transform to each high-frequency component absolute value image obtained by the absolute value calculation. As a result, it is possible to prevent a decrease in the feature information of the shine and unevenness in the process of reducing the resolution. Further, if the code information of the pixel whose code is reversed by the absolute value calculation is held, the original code can be restored when the image is recombined. Details of image recombination will be described later.

(S163)で2段階のウェーブレット変換が行われる場合には、平均顔画像及び形状が規格化された各サンプル顔画像から、例えば、次のような低周波成分画像及び高周波成分画像がそれぞれ分離される。
−低周波成分画像=低周波成分における対角低周波成分画像LL及びLLLL
−高周波成分画像=高周波成分における対角低周波成分画像CH、CD及びCV
但し、画像HL、HH及びLHも高周波成分画像として利用することもできる。更に、図17に示される画像LLHL、LLHH及びLLLH、並びに、高周波成分における画像CH、CH及びCV以外の高周波成分画像も高周波成分画像として利用してもよい。この場合、各高周波成分画像には絶対値計算が適用されることが望ましい。
When the two-stage wavelet transform is performed in (S163), for example, the following low-frequency component image and high-frequency component image are separated from the average face image and each sample face image whose shape is standardized, respectively. The
Low frequency component image = diagonal low frequency component image LL and LLLL in the low frequency component
High frequency component image = diagonal low frequency component image CH, CD and CV in the high frequency component
However, the images HL, HH, and LH can also be used as high-frequency component images. Furthermore, the images LLHL, LLHH, and LLLH shown in FIG. 17 and high-frequency component images other than the images CH, CH, and CV in the high-frequency component may also be used as the high-frequency component image. In this case, it is desirable to apply absolute value calculation to each high-frequency component image.

基底ベクトル取得工程(S165)は、(S163)で分離された、低周波成分画像及び高周波成分画像のそれぞれを主成分分析することにより、各低周波成分画像及び各高周波成分画像に関し、複数次の基底ベクトルをそれぞれ取得する。(S165)の処理内容は、上述の(S45)と同様である。
以降、(S166)、(S167)及び(S168)の各処理内容は、上述の(S46)、(S47)及び(S48)と同様である。
In the basis vector acquisition step (S165), by performing principal component analysis on each of the low frequency component image and the high frequency component image separated in (S163), for each low frequency component image and each high frequency component image, a plurality of orders Get each basis vector. The processing content of (S165) is the same as (S45) described above.
Thereafter, the processing contents of (S166), (S167), and (S168) are the same as (S46), (S47), and (S48) described above.

図19は、実施例2の顔画像分析装置10における、対象顔画像を分析する動作の例を示すフローチャートである。以下、図19を用いて、実施例2における顔画像分析方法に含まれる上記第2工程について説明する。   FIG. 19 is a flowchart illustrating an example of an operation of analyzing the target face image in the face image analysis apparatus 10 according to the second embodiment. Hereinafter, the second step included in the face image analysis method according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

画像取得工程(S191)は、被験者の顔全体が写る表面反射光画像を取得する。表面反射光画像の取得方法については図16の(S161)と同様である。また、取得される表面反射光画像に写るものは、図5の(S51)で取得された内部反射光画像と同様である。以降、(S191)で取得された表面反射光画像は、単に、顔画像と表記される。   In the image acquisition step (S191), a surface reflected light image in which the entire face of the subject is captured is acquired. The method of acquiring the surface reflected light image is the same as (S161) in FIG. Further, what is shown in the acquired surface reflected light image is the same as the internally reflected light image acquired in (S51) of FIG. Henceforth, the surface reflected light image acquired by (S191) is only described with a face image.

規格化工程(S192)は、(S191)で取得された顔画像から、形状が規格化された対象顔画像を生成する。顔画像の形状の規格化手法は、図5の(S52)と同様である。   In the normalization step (S192), a target face image whose shape is normalized is generated from the face image acquired in (S191). The method for normalizing the shape of the face image is the same as (S52) in FIG.

周波数成分分離工程(S193)は、処理対象となる画像が対象顔画像である点以外、上述の(S163)と同様である。(S193)は、絶対値計算(S194)と共に、絶対値計算により符号が反転した画素の情報を保持すること(S195)を含む。(S195)で保持される情報は、符号が反転した画素の位置を示す情報のみであってもよいし、当該画素の位置と反転する前の符号を示す情報であってもよい。但し、後述の再合成を行わない場合には、(S195)は不要である。   The frequency component separation step (S193) is the same as (S163) described above except that the image to be processed is the target face image. (S193) includes holding the information of the pixel whose sign is inverted by the absolute value calculation (S195) together with the absolute value calculation (S194). The information held in (S195) may be only information indicating the position of the pixel whose code is inverted, or may be information indicating the position of the pixel before being inverted. However, (S195) is unnecessary when recombination described later is not performed.

(S196)は、図5の(S55)と同様である。
(S197)は、図5の(S56)の処理内容に加えて、目標取得工程(S198)及び顔画像変調工程(S199)を含む。目標取得工程(S198)は、図7の(S71)と同様である。
(S196) is the same as (S55) in FIG.
(S197) includes a target acquisition step (S198) and a face image modulation step (S199) in addition to the processing content of (S56) in FIG. The target acquisition step (S198) is the same as (S71) in FIG.

顔画像変調工程(S199)では、顔画像分析装置10は、(S198)で取得された目標指標値に応じて変調された対象顔画像を生成する。但し、実施例2では、顔画像分析装置10は、更新された複数の分析対象重み係数を用いて対象顔画像を変調する際に、(S195)で保持された画素情報に基づいて、(S194)での絶対値計算により反転された符号を回復させて、変調顔画像を生成する。   In the face image modulation step (S199), the face image analysis device 10 generates a target face image modulated according to the target index value acquired in (S198). However, in the second embodiment, the face image analyzing apparatus 10 modulates the target face image using the plurality of updated analysis target weight coefficients based on the pixel information held in (S195) (S194). ) To restore the sign inverted by the absolute value calculation in (1) to generate a modulated face image.

具体的には、顔画像分析装置10は、図7の(S72)と同様に、対象顔画像のための複数の分析対象重み係数を更新する。顔画像分析装置10は、更新された分析対象重み係数、及び、対象係数取得工程(S196)で取得された分析対象基底次数以外の基底次数の重み係数と、当該複数次の基底ベクトルと、平均顔との線形和により、高周波成分及び低周波成分に関し、変調画像をそれぞれ生成する。顔画像分析装置10は、2次元離散ウェーブレットの逆変換を行うことで、生成された変調画像を再合成する。当該逆変換の際に、顔画像分析装置10は、(S194)での絶対値計算により反転された符号を回復させる。顔画像分析装置10は、その変調後の顔画像に対して、規格化工程(S192)の逆の処理を適用することにより、規格化される前の形状を持つ変調後の表面反射光画像を取得する。具体的には、顔画像分析装置10は、除外された分析対象外領域(目、唇、眉等)を復元し、平均顔の形状から元の形状に復元する。   Specifically, the face image analysis apparatus 10 updates a plurality of analysis target weight coefficients for the target face image, similarly to (S72) of FIG. The face image analysis apparatus 10 includes the updated analysis target weight coefficient, the weight coefficient of the base order other than the analysis target base order acquired in the target coefficient acquisition step (S196), the multi-order basis vector, the average Modulated images are generated for high-frequency components and low-frequency components by linear summation with the face. The face image analysis device 10 re-synthesizes the generated modulated image by performing inverse transformation of the two-dimensional discrete wavelet. At the time of the inverse transformation, the face image analyzing apparatus 10 recovers the sign inverted by the absolute value calculation in (S194). The face image analyzing apparatus 10 applies a reverse process of the normalization step (S192) to the modulated face image, thereby obtaining a modulated surface reflected light image having a shape before normalization. get. Specifically, the face image analysis apparatus 10 restores the excluded non-analysis regions (eyes, lips, eyebrows, etc.), and restores the average face shape to the original shape.

図16及び図19では、サンプル提供者と被験者とが異なることが想定されたが、サンプル提供者の中に被験者が含まれていてもよい。即ち、複数のサンプル顔画像の中に対象顔画像が含まれてもよい。この場合、図19に示される(S191)から(S196)は、図16に示される(S161)から(S164)及び(S166)に代替されるため、実行されなくてもよい。   In FIGS. 16 and 19, it is assumed that the sample provider and the subject are different from each other, but the sample provider may include the subject. That is, the target face image may be included in the plurality of sample face images. In this case, (S191) to (S196) shown in FIG. 19 are replaced with (S161) to (S164) and (S166) shown in FIG.

図20は、実施例2における主成分分析の結果の一部を示す図である。図20の例によれば、(S193)において、3段階の2次元離散ウェーブレット変換が行われる。具体的には、1段階目のウェーブレット変換により得られる対角高周波成分画像HH、水平方向高周波成分画像HL及び垂直方向高周波成分画像LHに対して絶対値計算が行われた後、2段階目のウェーブレット変換は、その絶対値計算により得られるHH、HL及びLH、並びに、対角低周波成分画像LLに対してそれぞれ適用される。3段階目のウェーブレット変換は、低周波成分における対角低周波成分画像LLLL、高周波成分における対角低周波成分画像HHLL、HLLL、LHLLにそれぞれ適用される。図20の例によれば、3段階のウェーブレット変換により、高周波成分画像として、画像CH、CD及びCVが原画像から分離される。但し、他の画像を高周波成分画像として利用することもできる。   FIG. 20 is a diagram illustrating a part of the result of the principal component analysis in the second embodiment. According to the example of FIG. 20, in step S193, three-stage two-dimensional discrete wavelet transform is performed. Specifically, after absolute value calculation is performed on the diagonal high-frequency component image HH, the horizontal high-frequency component image HL, and the vertical high-frequency component image LH obtained by the first-stage wavelet transform, the second-stage high-frequency component image HH is calculated. The wavelet transform is applied to HH, HL, and LH obtained by the absolute value calculation, and the diagonal low frequency component image LL, respectively. The third-stage wavelet transform is applied to the diagonal low frequency component image LLLL in the low frequency component and the diagonal low frequency component image HHLL, HLLL, and LHLL in the high frequency component, respectively. According to the example of FIG. 20, the images CH, CD, and CV are separated from the original image as high-frequency component images by three-stage wavelet transform. However, other images can also be used as the high frequency component image.

図20には、分離された高周波成分画像CH、CD及びCVに対する主成分分析で得られた上位4つの主成分の画像がそれぞれ表されている。図20に表される画像により、実施例2によれば、表面反射光画像の高周波成分からもテカリや凹凸ムラの特徴情報が抽出可能であることが示される。更に、当該画像を見ると、CH画像、CV画像及びCD画像の各主成分により、次のような特徴情報がそれぞれ抽出可能なことが明らかとなった。水平方向の成分を含むCH画像の主成分からは、主に、額のシワのような横方向の特徴情報が抽出可能である。垂直方向の成分を含むCV画像の主成分からは、主に、顎や眉間のシワや頬の毛穴のような縦方向の特徴情報が抽出可能である。対角方向の成分を含むCD画像の主成分からは、頬付近のシワのような斜め方向の特徴情報が抽出可能である。   FIG. 20 shows images of the top four principal components obtained by principal component analysis on the separated high-frequency component images CH, CD, and CV. The image shown in FIG. 20 indicates that according to the second embodiment, the feature information of the shine and unevenness can be extracted from the high frequency component of the surface reflected light image. Further, when the image is viewed, it has become clear that the following feature information can be extracted from the main components of the CH image, the CV image, and the CD image. From the main component of the CH image including the horizontal component, it is possible to extract mainly horizontal feature information such as forehead wrinkles. From the main components of the CV image including the vertical component, vertical feature information such as wrinkles between the jaws and eyebrows and cheek pores can be extracted. Feature information in an oblique direction such as wrinkles near the cheeks can be extracted from the main component of the CD image including diagonal components.

〔装置構成〕
図21は、実施例2における顔画像分析装置10の処理構成例を概念的に示す図である。実施例2における顔画像分析装置10は、画像取得部31、規格化処理部32、周波数成分分離部33、主成分分析部34、回帰分析部35、絶対値計算部36、画素情報保持部37、顔画像分析部38、顔画像変調部39等を有する。これら各処理部は、例えば、CPU2によりメモリ3に格納されるプログラムが実行されることにより実現される。また、当該プログラムは、例えば、CD、メモリカード等のような可搬型記録媒体やネットワーク上の他のコンピュータから入出力I/F4を介してインストールされ、メモリ3に格納されてもよい。
〔Device configuration〕
FIG. 21 is a diagram conceptually illustrating a processing configuration example of the face image analysis apparatus 10 according to the second embodiment. The face image analysis apparatus 10 according to the second embodiment includes an image acquisition unit 31, a normalization processing unit 32, a frequency component separation unit 33, a principal component analysis unit 34, a regression analysis unit 35, an absolute value calculation unit 36, and a pixel information holding unit 37. A face image analysis unit 38, a face image modulation unit 39, and the like. Each of these processing units is realized, for example, by executing a program stored in the memory 3 by the CPU 2. Further, the program may be installed from a portable recording medium such as a CD or a memory card or another computer on the network via the input / output I / F 4 and stored in the memory 3.

顔画像分析装置10は、図21に示される各処理部を用いて、次のように、図16及び図19に示される顔画像分析方法を実行することができる。画像取得部31は、画像取得工程(S161)及び(S191)を実行する。規格化処理部32は、規格化工程(S162)及び(S192)を実行する。周波数成分分離部33は、2次元離散ウェーブレット変換を実行する。絶対値計算部36は、1段階目のウェーブレット変換で得られる高周波成分画像に対して絶対値計算を行う。即ち、絶対値計算部36は、(S164)及び(S194)を実行する。画素情報保持部37は、絶対値計算部36による絶対値計算で符号が反転した画素の情報を保持する(S195)。周波数成分分離部33、絶対値計算部36及び画素情報保持部37は、(S163)及び(S193)を実行する。   The face image analyzing apparatus 10 can execute the face image analyzing method shown in FIGS. 16 and 19 as follows using each processing unit shown in FIG. The image acquisition unit 31 executes image acquisition steps (S161) and (S191). The normalization processing unit 32 executes normalization steps (S162) and (S192). The frequency component separation unit 33 performs a two-dimensional discrete wavelet transform. The absolute value calculator 36 performs absolute value calculation on the high frequency component image obtained by the first-stage wavelet transform. That is, the absolute value calculation unit 36 executes (S164) and (S194). The pixel information holding unit 37 holds information on the pixel whose sign is inverted in the absolute value calculation by the absolute value calculation unit 36 (S195). The frequency component separation unit 33, the absolute value calculation unit 36, and the pixel information holding unit 37 execute (S163) and (S193).

主成分分析部34は、基底ベクトル取得工程(S165)、サンプル係数取得工程(S166)及び対象係数取得工程(S196)を実行する。回帰分析部35は、分析対象基底次数選択工程(S167)及び指標式算出工程(S168)を実行する。顔画像分析部38は、分析工程(S197)を実行する。顔画像変調部39は、目標取得工程(S198)及び顔画像変調工程(S199)を実行する。   The principal component analysis unit 34 executes a basis vector acquisition step (S165), a sample coefficient acquisition step (S166), and a target coefficient acquisition step (S196). The regression analysis unit 35 executes an analysis target base order selection step (S167) and an index formula calculation step (S168). The face image analysis unit 38 executes an analysis process (S197). The face image modulation unit 39 executes a target acquisition step (S198) and a face image modulation step (S199).

上述のように、実施例2では、1段階目のウェーブレット変換により得られる高周波成分画像に対しても、2段階目以降のウェーブレット変換が適用される。実施例2は、このようにして高周波成分画像の解像度を下げることで、高空間周波数成分に出現するテカリ及び凹凸ムラの個人差を縮め、結果として、高周波成分画像からも、被験者の皮膚の表面の特徴情報を抽出可能とした。更に、実施例2では、高周波成分画像に対して絶対値計算が適用された高周波成分画像に対して、ウェーブレット変換が適用される。これにより、ウェーブレット変換を適用することでの、テカリ及び凹凸ムラの特徴情報の減少を抑制する。実施例2によれば、テカリ及び凹凸ムラ等の成分を考慮して、顔全体の特徴解析及び顔画像操作を行うことができる。   As described above, in the second embodiment, the second-stage wavelet transform is applied to the high-frequency component image obtained by the first-stage wavelet transform. In the second embodiment, by reducing the resolution of the high-frequency component image in this way, the individual difference between the shine and unevenness appearing in the high spatial frequency component is reduced. The feature information can be extracted. Further, in the second embodiment, wavelet transform is applied to a high frequency component image in which absolute value calculation is applied to the high frequency component image. This suppresses a decrease in the feature information of the shine and unevenness due to the application of the wavelet transform. According to the second embodiment, it is possible to perform feature analysis and face image manipulation of the entire face in consideration of components such as shine and uneven unevenness.

更に、実施例2によれば、ウェーブレット変換により得られる方向別(水平方向、垂直方向及び対角方向)の高周波成分から、方向毎の特徴成分を抽出することもできる。これにより、実施例2によれば、テカリや凹凸ムラといった被験者の肌表面の特徴量を方向別に区別した状態で利用して、顔全体の評価指標を高精度に分析することができ、かつ、目標指標値に対応する顔画像を高精度に生成することができる。   Furthermore, according to the second embodiment, a feature component for each direction can be extracted from high-frequency components for each direction (horizontal direction, vertical direction, and diagonal direction) obtained by wavelet transform. Thereby, according to Example 2, it is possible to analyze the evaluation index of the entire face with high accuracy by using the feature amount of the subject's skin surface such as shine and uneven unevenness in a state that is distinguished by direction, and A face image corresponding to the target index value can be generated with high accuracy.

上述の実施例2では、分析工程(S197)に、目標取得工程(S198)及び顔画像変調工程(S199)を含めなくてもよい。この場合、分析工程(S197)は、低周波成分画像及び高周波成分画像の各々に対応する対象顔画像の指標値をそれぞれ推定することのみを行えばよい。この場合、顔画像分析装置10は、顔画像変調部39を持たなくてもよい。   In Example 2 described above, the analysis step (S197) may not include the target acquisition step (S198) and the face image modulation step (S199). In this case, the analysis step (S197) only needs to estimate the index value of the target face image corresponding to each of the low frequency component image and the high frequency component image. In this case, the face image analysis device 10 may not have the face image modulation unit 39.

また、周波数成分分離工程(S163)及び(S193)で実行されるウェーブレット変換の段階数は、1段階のみであってもよい。この場合には、サンプル係数取得工程(S166)及び対象係数取得工程(S196)では、低周波成分画像LL、並びに、絶対値計算が適用された高周波成分画像HH、HL及びLHに対して、主成分分析が実行されることが望ましい。また、複数段階のウェーブレット変換が実行される場合で、かつ、高周波成分画像として、高周波成分における対角低周波成分画像以外の画像(HHHL、HHLH、HLHL等)が利用される場合には、その画像に絶対値計算を適用して得られた画像に対して主成分分析が実行されることが望ましい。   Further, the number of wavelet transform steps executed in the frequency component separation steps (S163) and (S193) may be only one step. In this case, in the sample coefficient acquisition step (S166) and the target coefficient acquisition step (S196), the low frequency component image LL and the high frequency component images HH, HL, and LH to which the absolute value calculation is applied are mainly used. It is desirable to perform component analysis. Further, when a multi-stage wavelet transform is executed and an image other than the diagonal low frequency component image in the high frequency component (HHHL, HHLH, HLHL, etc.) is used as the high frequency component image, It is desirable to perform principal component analysis on an image obtained by applying absolute value calculation to the image.

なお、上述の説明で用いた複数のフローチャートでは、複数の工程(処理)が順番に記載されているが、工程の実行順序は、その記載の順番に制限されない。図示される工程の順番を内容的に支障のない範囲で変更することができる。また、上述の各実施形態、各変形例及び各実施例は、内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。   In addition, in the several flowchart used by the above-mentioned description, although several process (process) is described in order, the execution order of a process is not restrict | limited to the order of the description. The order of the steps shown in the figure can be changed within a range that does not hinder the contents. Moreover, each above-mentioned embodiment, each modification, and each Example can be combined in the range with which the content does not conflict.

2 CPU
3 メモリ
10 顔画像分析装置(分析装置)
12 周波数成分分離部
14 対象係数取得部
18 分析部
21、31 画像取得部
22、32 規格化処理部
23 独立成分分析部
24、33 周波数成分分離部
25、34 主成分分析部
26、35 回帰分析部
27、38 顔画像分析部
28、39 顔画像変調部
36 絶対値計算部
37 画素情報保持部
2 CPU
3 Memory 10 Face image analyzer (analyzer)
12 frequency component separation unit 14 target coefficient acquisition unit 18 analysis unit 21, 31 image acquisition unit 22, 32 normalization processing unit 23 independent component analysis unit 24, 33 frequency component separation unit 25, 34 principal component analysis unit 26, 35 regression analysis Unit 27, 38 Face image analysis unit 28, 39 Face image modulation unit 36 Absolute value calculation unit 37 Pixel information holding unit

Claims (14)

形状が規格化された顔画像を高周波成分が除去された低周波成分画像及び該高周波成分のみを含む高周波成分画像に分離する周波数成分分離工程と、
複数のサンプル顔画像から求められる複数次の基底ベクトルを取得し、前記顔画像に含まれる対象顔画像から前記周波数成分分離工程により分離された前記低周波成分画像及び前記高周波成分画像の各々に対する主成分分析により、該対象顔画像に関する、該基底ベクトルの複数の重み係数を取得する対象係数取得工程と、
前記対象係数取得工程により取得された前記複数の重み係数から、前記基底ベクトルが持つ基底次数の中の少なくとも一部の分析対象基底次数における複数の分析対象重み係数を選択し、該選択された前記対象顔画像のための複数の分析対象重み係数と、前記複数のサンプル顔画像に関する複数の分析対象重み係数及び複数の指標値を用いた重回帰分析により算出される顔画像指標式とを用いて、前記対象顔画像を分析する分析工程と、
を含む顔画像分析方法。
A frequency component separation step of separating the face image whose shape is standardized into a low frequency component image from which a high frequency component has been removed and a high frequency component image including only the high frequency component;
A plurality of basis vectors obtained from a plurality of sample face images are obtained, and main components for each of the low-frequency component image and the high-frequency component image separated from the target face image included in the face image by the frequency component separation step are obtained. A target coefficient acquisition step of acquiring a plurality of weighting coefficients of the base vector for the target face image by component analysis;
From the plurality of weight coefficients acquired in the target coefficient acquisition step, select a plurality of analysis target weight coefficients in at least a part of the analysis target base orders among the base orders possessed by the base vector, and the selected Using a plurality of analysis target weight coefficients for a target face image and a face image index formula calculated by multiple regression analysis using a plurality of analysis target weight coefficients and a plurality of index values for the plurality of sample face images An analysis step of analyzing the target face image;
A face image analysis method including:
前記周波数成分分離工程は、更に、前記顔画像に含まれる、形状が規格化された前記複数のサンプル顔画像を、高周波成分が除去された低周波成分画像及び該高周波成分のみを含む高周波成分画像に分離し、
前記複数のサンプル顔画像から前記周波数成分分離工程により分離された、前記低周波成分画像及び前記高周波成分画像の各々に対する主成分分析により、前記低周波成分画像及び前記高周波成分画像に関し、前記基底ベクトルをそれぞれ取得する基底ベクトル取得工程と、
前記基底ベクトル取得工程での前記主成分分析により、前記複数のサンプル顔画像の各々に関する、前記基底ベクトルの複数の重み係数をそれぞれ取得するサンプル係数取得工程と、
前記サンプル係数取得工程により取得された前記複数の重み係数の中の前記複数の分析対象重み係数と、前記複数のサンプル顔画像に関する複数の指標値とを用いた重回帰分析により、前記顔画像指標式を推定する指標式算出工程と、
を更に含む請求項1に記載の顔画像分析方法。
The frequency component separation step further includes a low-frequency component image from which the high-frequency component is removed, and a high-frequency component image including only the high-frequency component of the plurality of sample face images whose shapes are standardized included in the face image. Separated into
The basis vectors for the low frequency component image and the high frequency component image by principal component analysis for each of the low frequency component image and the high frequency component image separated from the plurality of sample face images by the frequency component separation step. Each obtaining a basis vector, and
A sample coefficient acquisition step of acquiring a plurality of weight coefficients of the basis vector for each of the plurality of sample face images by the principal component analysis in the basis vector acquisition step;
The face image index is obtained by multiple regression analysis using the plurality of analysis object weight coefficients among the plurality of weight coefficients acquired by the sample coefficient acquisition step and a plurality of index values related to the plurality of sample face images. An index formula calculation step for estimating the formula;
The face image analysis method according to claim 1, further comprising:
前記顔画像指標式は、前記周波数成分分離工程での各分離単位に対応する、第1の顔画像指標式と第2の顔画像指標式とを少なくとも含み、
前記分析工程は、前記低周波成分画像に対する主成分分析により得られた、前記対象顔画像のための前記複数の分析対象重み係数を、前記第1の顔画像指標式に適用し、かつ、前記高周波成分画像に対する主成分分析により得られた、前記対象顔画像のための前記複数の分析対象重み係数を、前記第2の顔画像指標式に適用して、前記対象顔画像に対する指標値を、前記周波数成分分離工程での分離単位毎に、それぞれ推定する、
請求項1又は2に記載の顔画像分析方法。
The face image index formula includes at least a first face image index formula and a second face image index formula corresponding to each separation unit in the frequency component separation step,
The analyzing step applies the plurality of analysis target weighting factors for the target face image obtained by principal component analysis on the low frequency component image to the first face image index formula, and Applying the plurality of analysis target weighting factors for the target face image obtained by principal component analysis on the high frequency component image to the second face image index formula, an index value for the target face image is obtained, Estimate for each separation unit in the frequency component separation step,
The face image analysis method according to claim 1 or 2.
前記分析工程は、
目標指標値を取得する目標取得工程と、
前記顔画像指標式を用いて、前記目標指標値と前記対象顔画像の現指標値との差分に対応する複数の分析対象重み係数を算出し、かつ、該算出された複数の分析対象重み係数により、前記対象顔画像のための前記複数の分析対象重み係数を更新することで、前記対象顔画像を変調し、変調顔画像を生成する変調工程と、
を含む請求項1から3のいずれか1項に記載の顔画像分析方法。
The analysis step includes
A target acquisition process for acquiring target index values;
Using the face image index formula, calculate a plurality of analysis target weight coefficients corresponding to the difference between the target index value and the current index value of the target face image, and calculate the plurality of analysis target weight coefficients A modulation step of modulating the target face image by updating the plurality of analysis target weight coefficients for the target face image, and generating a modulated face image;
The face image analysis method according to claim 1, comprising:
前記周波数成分分離工程は、前記顔画像に対して、複数段階の2次元離散ウェーブレット変換を行うことにより、各段階について、対角低周波成分画像、対角高周波成分画像、水平方向高周波成分画像及び垂直方向高周波成分画像をそれぞれ生成し、
前記対象係数取得工程は、前記対象顔画像のための前記複数の重み係数を、前記各段階の、前記対角低周波成分画像、前記対角高周波成分画像、前記水平方向高周波成分画像及び前記垂直方向高周波成分画像の各々について取得する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の顔画像分析方法。
The frequency component separation step performs a plurality of stages of two-dimensional discrete wavelet transform on the face image, so that for each stage, a diagonal low frequency component image, a diagonal high frequency component image, a horizontal high frequency component image, and Generate vertical high-frequency component images,
In the target coefficient acquisition step, the plurality of weight coefficients for the target face image are obtained by using the diagonal low frequency component image, the diagonal high frequency component image, the horizontal high frequency component image, and the vertical at each stage. Acquired for each of the directional high-frequency component images,
The face image analysis method according to any one of claims 1 to 4.
前記周波数成分分離工程は、前記顔画像の解像度に基づいて、2次元離散ウェーブレット変換を行う段階数を決定する、
請求項5に記載の顔画像分析方法。
The frequency component separation step determines the number of steps for performing a two-dimensional discrete wavelet transform based on the resolution of the face image.
The face image analysis method according to claim 5.
前記顔画像から、ヘモグロビン色素画像、メラニン色素画像及び陰影画像をそれぞれ抽出する独立成分分析工程、
を更に含み、
前記周波数成分分離工程は、前記独立成分分析工程により抽出された、前記ヘモグロビン色素画像、前記メラニン色素画像及び前記陰影画像の各々を、前記低周波成分画像及び前記高周波成分画像に分離する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の顔画像分析方法。
Independent component analysis step for extracting a hemoglobin pigment image, a melanin pigment image and a shadow image from the face image,
Further including
The frequency component separation step separates each of the hemoglobin pigment image, the melanin pigment image, and the shadow image extracted by the independent component analysis step into the low-frequency component image and the high-frequency component image.
The face image analysis method according to any one of claims 1 to 6.
被験者の内部反射光画像を取得する画像取得工程と、
前記画像取得工程で取得された前記内部反射光画像から、形状が規格化された前記顔画像を生成する規格化工程と、
を更に含む請求項1から7のいずれか1項に記載の顔画像分析方法。
An image acquisition step of acquiring an internally reflected light image of the subject;
From the internally reflected light image acquired in the image acquisition step, a normalization step of generating the face image with a normalized shape,
The face image analysis method according to claim 1, further comprising:
被験者の表面反射光画像を取得する画像取得工程と、
前記画像取得工程で取得された前記表面反射光画像から、形状が規格化された前記顔画像を生成する規格化工程と、
を更に含み、
前記周波数成分分離工程は、
2次元離散ウェーブレット変換により、前記顔画像を前記低周波成分画像及び前記高周波成分画像に分離し、
2次元離散ウェーブレット変換により得られる高周波成分画像に対して絶対値計算を行う、
ことを含む、
請求項1から4のいずれか1項に記載の顔画像分析方法。
An image acquisition step of acquiring a surface reflected light image of the subject;
From the surface reflected light image acquired in the image acquisition step, a normalization step of generating the face image with a normalized shape,
Further including
The frequency component separation step includes
The face image is separated into the low-frequency component image and the high-frequency component image by two-dimensional discrete wavelet transform,
Absolute value calculation is performed on the high-frequency component image obtained by the two-dimensional discrete wavelet transform.
Including that,
The face image analysis method according to any one of claims 1 to 4.
前記周波数成分分離工程は、前記絶対値計算により得られる高周波成分絶対値画像に対して更なる2次元離散ウェーブレット変換を行う、
請求項9に記載の顔画像分析方法。
The frequency component separation step performs further two-dimensional discrete wavelet transform on the high frequency component absolute value image obtained by the absolute value calculation.
The face image analysis method according to claim 9.
前記周波数成分分離工程は、前記絶対値計算により得られる高周波成分絶対値画像を分離後の高周波成分画像として生成する、
請求項9又は10に記載の顔画像分析方法。
The frequency component separation step generates a high frequency component absolute value image obtained by the absolute value calculation as a high frequency component image after separation,
The face image analysis method according to claim 9 or 10.
前記絶対値計算により符号が反転した画素の情報を保持する工程、
を更に含み、
前記分析工程は、
目標指標値を取得する目標取得工程と、
前記顔画像指標式を用いて、前記目標指標値と前記対象顔画像の現指標値との差分に対応する複数の分析対象重み係数を算出し、かつ、該算出された複数の分析対象重み係数により、前記対象顔画像のための前記複数の分析対象重み係数を更新することで、前記対象顔画像を変調し、変調顔画像を生成する変調工程と、
を含み、
前記変調工程は、前記更新された複数の分析対象重み係数を用いて前記対象顔画像を変調する際に、前記保持される画素情報に基づいて、前記絶対値計算により反転された符号を回復させて、前記変調顔画像を生成する、
請求項9から11のいずれか1項に記載の顔画像分析方法。
Holding information of pixels whose sign is inverted by the absolute value calculation,
Further including
The analysis step includes
A target acquisition process for acquiring target index values;
Using the face image index formula, calculate a plurality of analysis target weight coefficients corresponding to the difference between the target index value and the current index value of the target face image, and calculate the plurality of analysis target weight coefficients A modulation step of modulating the target face image by updating the plurality of analysis target weight coefficients for the target face image, and generating a modulated face image;
Including
The modulation step recovers the code inverted by the absolute value calculation based on the held pixel information when the target face image is modulated using the updated plurality of analysis target weight coefficients. Generating the modulated face image,
The face image analysis method according to claim 9.
請求項1から12のいずれか1項に記載の顔画像分析方法を実行する顔画像分析装置。   A face image analysis apparatus that executes the face image analysis method according to claim 1. 請求項1から12のいずれか1項に記載の顔画像分析方法を少なくとも1つのコンピュータに実行させるプログラム。   A program causing a face image analysis method according to any one of claims 1 to 12 to be executed by at least one computer.
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