JP2021507394A - 多特徴検索と変形に基づく人体髪型の生成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1)1枚の写真の髪型に基づいて自動的に分割して対応する髪型マスクを得る。
2)顔特徴点識別アルゴリズムにより入力写真の顔特徴点を識別し、これらの特徴点と髪型データベースの標準顔の特徴点とをマッチングし、対応するワーピング関数を求める。
3)得られたワーピング関数を用い、入力写真の顔と標準顔を位置合わせし、対応する位置合わせした頭髪領域を得る。
4)形状領域の類似性を得るために、位置合わせした後の検索すべき頭髪のマスクと髪型ライブラリーにおける全ての髪型の正面のマスクに対して対応するミンコフスキー距離を計算し、得られた距離を小さい方から大きい方へと並べ替えた後、対応する重みを与える。
5)頭髪の細部特徴を保留するために、ハウスドルフ距離に基づいて頭髪細部の類似度を計算し、4)を繰り返して重みを与える。ステップ4の重みと組み合わせてマッチング髪型を並べ替え、トップ10の最も類似した髪型を取り出す。
6)10個の最も類似した頭髪の流れ方向場を計算し、検出すべき髪型とマッチング計算を行い、5つのより類似した髪型を得る。
7)深層学習ネットワークを訓練し、異なるスケールでの頭髪基本ブロックの髪型を検出し、ここで、真っ直ぐな髪、巻き髪、小巻き髪及び編み髪の4種類の基本的な髪型に分けられる。次いで、検出すべき頭髪写真と5つの候補頭髪とを複数のスケールでヒストグラムマッチングを行い、異なるマッチングスコアを得る。
kは、マスクを1ビットベクトルにプルダウンした後の下付きである。Pは、ミンコフスキー距離のパラメータであり、ここでpは2であってもよく、前記一般式により、現在の入力髪型とデータベースにおける全ての髪型を用いてミンコフスキー距離の比較を行うことができ、小さい方から大きい方へと並べ替えることにより、髪型ライブラリーにおける対応する髪型のスコアランキングベクトルMが得られる。
標準的な頭部の前髪領域がLである場合、顔を位置合わせした後、入力写真のL領域と標準頭部のL領域を比較し、一致しない部分について1.25倍で重みを加え、これらの顕著性領域と前記ミンコフスキー距離とを加算して並び替えることにより、改良されたミ
ンコフスキー距離ベクトルM2が得られる。
Supは最小上界、infは最大下界であり、
前記一般式により、現在の入力髪型とデータベースにおける全ての髪型を用いてハウスドルフ距離の比較を行い、最後に小さい方から大きい方へと並べ替えることにより対応するスコアランキングベクトルHが得られる。
dx(i,j)=[I(i+1,j)−I(i−1,j)]/2
さらに、頭髪の縦方向勾配を求め、
dy(i,j)=[I(i,j+1)−I(i,j−1)]/2
頭髪の流れ方向場Cは、
[Cx,Cy]・[dx,dy]T=0
を満たし、取り込んで流れ方向場Cを求めることができ、Cの類似度を判断標準として並べ替えに追加し、並べ替えベクトルLを得る。
標識された異なるタイプの頭髪データに基づいて、深層学習ネットワーク構築モデルにより訓練して頭髪ネットを得、
入力された頭髪からガウシアンピラミッドにより異なるスケールの入力画像及び髪型ライブラリーにおける標準画像をサンプリングし、
頭髪部分に対してスーパーピクセル分割を行い、これらの頭髪ブロックに対して一致性プルアップを行い、サイズが同じであるパッチを得、
パッチを頭髪ネットに導入する。
F=aM2+bH+cL
Fを小さい方から大きい方に並べ替え、トップNを候補髪型として選択し、
このN個の候補髪型に対しては頭髪の巻き類似度を並べ替え、一番前の頭髪を最後に検索する候補結果として選択する。
1枚の正面顔画像における頭髪の具体的な位置を確定するために、画像を分割して形状があるマスク(mask)を取得し、さらに髪型データベースにおけるマスクと比較する。図1は、マスクを得るための操作説明図である。髪型の分割は、手動又は自動で実現することができる。
S(t+1)=S(t)+rt(I,S(t))
顔を位置合わせする際に、入力された顔の68個の検出された特徴点と標準顔の68個の特徴点をマッチングして位置合わせする必要がある。即ち、二次元アフィン変換を解く。
RTR=I
式中、piは行列の第i行である。行列形式は、
argmins,R,T||sRpT+T−qT||F
RTR=I
である。
式中、||・||Fは、Fノルム(Frobenius)を表す。
M=BAT
svd(M)=UΣVT
R=UVT
対応する位置合わせした2枚の髪型マスクを取り出し、ミンコフスキー距離により2つの髪型マスクの形状類似度を比較することができる。ミンコフスキー距離により重なり合っていない領域の面積を判断する場合が多い。重なり合っていない領域が多ければ多いほど、ミンコフスキー距離の値は大きくなる。検索すべき髪型のマスクをH、髪型データベ
ースにおける1つの髪型のマスクをBiとして定義する場合、対応するミンコフスキー距離は、
検索される髪型が前髪でできるだけ類似するように前髪などの非常に顕著な特徴に対してより高い重みを与える。検索された全ての候補髪型に対して、額部分の25%で重みを加える。例えば、標準的な頭部の前髪領域がLである場合、顔を位置合わせした後、入力写真のL領域と標準頭部のL領域を比較し、一致しない部分について1.25倍で重みを加え、互いに類似度を低くする。これらの顕著性領域と上記ミンコフスキー距離とを加算
して並び替えることにより、改良されたミンコフスキー距離ベクトルM2が得られる。
頭髪のマッチング度合を検索する際に、髪型の細部は非常に重要な指標である。
例えば、両側に非常に細くて長い三つ編みがある髪形である場合、三つ編みとの特徴はマスクの重なり合い面積には大きな影響を与えない可能性があるが、人間の知覚に対しては非常に十分である。
ハウスドルフ距離をここに適用することは、頭髪の細部を適宜に保留するためである。ハウスドルフ距離は、実質的には、2つの髪型の最も違うところの差の大きさを判断するために用いられる。ここで、検索すべき髪型マスクをH、髪型ライブラリーの標準髪型をBとして定義する場合、対応するハウスドルフ距離は、
式中、supは最小上界であり、infは最大下界である。同様に、上記一般式により、現在の入力髪型とデータベースにおける全ての髪型を用いてハウスドルフ距離の比較を行うことができ、小さい方から大きい方へと並べ替えることにより、髪型ライブラリーにおける対応する髪型のスコアランキングベクトルHが得られる。
検索される髪型が流れ方向、巻き程度でできるだけ類似するように、勾配法により頭髪の流れ方向場を求める。通常、頭髪の流れ方向が頭髪の勾配場に直交するため、入力された髪型の写真Iに対して、まず頭髪の横方向勾配を求める。
dx(i,j)=[I(i+1,j)−I(i−1,j)]/2
さらに、頭髪の縦方向勾配を求める。
dy(i,j)=[I(i,j+1)−I(i,j−1)]/2
頭髪の流れ方向場Cは、
[Cx,Cy]・[dx,dy]T=0
を満たす。
取り込んで流れ方向場Cを求めることができる。
大量の標識された4つの異なるタイプの頭髪データ(真っ直ぐな髪、巻き髪、編み髪及び小さな巻き髪)に基づいて、深層学習ネットワーク構築モデルにより訓練して頭髪ネット(Hair Net)を得る。
入力された人物の正面写真に対して髪型分割及び位置合わせを行った後、上記ミンコフ
スキー距離及び頭髪の顕著特徴の融合に基づいて並べ替えM2が得られ、次に、ハウスド
ルフ距離により計算することにより並べ替えHが得られ、さらに、頭髪の流れ方向を組み合わせることにより並べ替えLが得られ、それぞれ重みa:b:cを与え、3つのベクトルを融合することにより総合並べ替えベクトルFが得られる。
F=aM2+bH+cL
Claims (10)
- 1枚の正面顔画像における髪型マスクを取得するステップ1と、
顔の特徴点を識別し、髪型データベースにおける顔とマッチングするステップ2と、
画像と標準顔を位置合わせし、対応する頭髪領域を得るステップ3と、
前記頭髪領域及び髪型データベースにおける全ての正面顔の頭髪マスクのミンコフスキー距離を計算し、小さい方から大きい方へと並べ替え、対応する重みを与えるステップ4と、
複数の最も類似した頭髪の流れ方向場を計算し、検出すべき髪型とマッチング計算を行うステップ5と、
深層学習ネットワークを訓練し、異なるスケールでの頭髪基本ブロックの髪型を検出し、検出すべき頭髪写真と複数の候補頭髪とを複数のスケールでヒストグラムマッチングを行い、異なるマッチングスコアを得るステップ6と、
最後に、最も類似した頭髪写真を取り出すステップと、
を含むことを特徴とする、多特徴検索と変形に基づく人体髪型の生成方法。 - ハウスドルフ距離により頭髪の細部の類似度を計算し、ステップ4を繰り返して重みを与え、ステップ4の重みと組み合わせてマッチング髪型を並べ替え、トップ10の最も類似した髪型を取り出すことを特徴とする、請求項1に記載の多特徴検索と変形に基づく人体髪型の生成方法。
- ステップ3において、入力顔の特徴点と標準顔の特徴点をマッチングして位置合わせし、二次元アフィン変換を解き、
- ステップ4において、まず、ミンコフスキー距離に基づいて髪型マスクを検索し、次に、顕著特徴を加重オーバーレイし、さらに、ハウスドルフ距離に基づいて髪型を再検索し、最後に、頭髪流れの方向情報に基づいて髪型を検索することを特徴とする、請求項2に記載の多特徴検索と変形に基づく人体髪型の生成方法。
- ステップ4において、検索すべき髪型のマスクをH、髪型データベースにおける1つの髪型のマスクをBiとして定義する場合、対応するミンコフスキー距離は、
kは、マスクを1ビットベクトルにプルダウンした後の下付きである。Pは、ミンコフスキー距離のパラメータであり、ここでpは2であってもよく、前記一般式により、現在の入力髪型とデータベースにおける全ての髪型を用いてミンコフスキー距離の比較を行うことができ、小さい方から大きい方へと並べ替えることにより、髪型ライブラリーにおける対応する髪型のスコアランキングベクトルMが得られることを特徴とする、請求項4に記載の多特徴検索と変形に基づく人体髪型の生成方法。 - ステップ4において、の非常に顕著な特徴に対してより高い重みを与え、検索された全ての候補髪型に対して、額部分の25%で重みを加え、
標準的な頭部の前髪領域がLである場合、顔を位置合わせした後、入力写真のL領域と標準頭部のL領域を比較し、一致しない部分について1.25倍で重みを加え、これらの顕著性領域と前記ミンコフスキー距離とを加算して並び替えることにより、改良されたミ
ンコフスキー距離ベクトルM2が得られることを特徴とする、請求項5に記載の多特徴検
索と変形に基づく人体髪型の生成方法。 - ステップ4において、検索すべき髪型マスクをH、髪型ライブラリーにおける標準髪型をBとして定義する場合、対応するハウスドルフ距離は、
Supは最小上界、infは最大下界であり、
前記一般式により、現在の入力髪型とデータベースにおける全ての髪型を用いてハウスドルフ距離の比較を行い、最後に小さい方から大きい方へと並べ替えることにより対応するスコアランキングベクトルHが得られることを特徴とする、請求項6に記載の多特徴検索と変形に基づく人体髪型の生成方法。 - ステップ4において、勾配法により頭髪の流れ方向場を求め、入力された髪型の写真Iに対して、まず頭髪の横方向勾配を求め、
dx(i,j)=[I(i+1,j)−I(i−1,j)]/2
さらに、頭髪の縦方向勾配を求め、
dy(i,j)=[I(i,j+1)−I(i,j−1)]/2
頭髪の流れ方向場Cは、
[Cx,Cy]・[dx,dy]T=0
を満たし、取り込んで流れ方向場Cを求めることができ、Cの類似度を判断標準として並べ替えに追加し、並べ替えベクトルLを得ることを特徴とする、請求項7に記載の多特徴検索と変形に基づく人体髪型の生成方法。 - ステップ5において、頭髪カール基本ブロックに基づいて髪型識別とマッチングを行い、
標識された異なるタイプの頭髪データに基づいて、深層学習ネットワーク構築モデルにより訓練して頭髪ネットを得、
入力された頭髪からガウシアンピラミッドにより異なるスケールの入力画像及び髪型ライブラリーにおける標準画像をサンプリングし、
頭髪部分に対してスーパーピクセル分割を行い、これらの頭髪ブロックに対して一致性プルアップを行い、サイズが同じであるパッチを得、
パッチを頭髪ネットに導入することを特徴とする、請求項8に記載の多特徴検索と変形に基づく人体髪型の生成方法。 - ステップ6において、多特徴融合に基づいて検索し、即ち、M2、H及びLにそれぞれ重みa:b:cを与え、3つのベクトルを融合して総合並べ替えベクトルFを得、
F=aM2+bH+cL
Fを小さい方から大きい方に並べ替え、トップNを候補髪型として選択し、
このN個の候補髪型に対しては頭髪の巻き類似度を並べ替え、一番前の頭髪を最後に検索する候補結果として選択することを特徴とする、請求項9に記載の多特徴検索と変形に基づく人体髪型の生成方法。
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