JP4798042B2 - Face detection device, face detection method, and face detection program - Google Patents
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Description
本発明は、画像から顔を検出する顔検出装置に関する。 The present invention relates to a face detection apparatus that detects a face from an image.
画像から顔を検出する顔検出装置は、顔を精度よく検出することが望まれている。 A face detection device that detects a face from an image is desired to detect the face with high accuracy.
このような課題に鑑みた従来技術として、入力画像から算出した顔との想定距離と距離センサにより測定した測定距離とを比較して顔か非顔かの判定を行う対象物検出装置がある(特許文献1参照)。 As a conventional technique in view of such a problem, there is an object detection device that compares an estimated distance with a face calculated from an input image and a measured distance measured by a distance sensor to determine whether it is a face or a non-face ( Patent Document 1).
しかし、この装置は顔検出部の他に距離センサを必要とするため、装置構成が大掛かりになり、装置コストも増加する。 However, since this apparatus requires a distance sensor in addition to the face detection unit, the apparatus configuration becomes large and the apparatus cost also increases.
一方、2台のカメラで撮影された画像を三次元復元する画像処理装置がある(特許文献2参照)。この装置は、前記画像の三次元情報を用いて顔を検出する。 On the other hand, there is an image processing apparatus that three-dimensionally restores images taken by two cameras (see Patent Document 2). This apparatus detects a face using the three-dimensional information of the image.
しかし、この装置は2台のカメラを必要とするため、装置構成が大掛かりになり、装置コストも増加する。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、簡易な構成で、高精度な顔検出処理を実行するための技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for executing highly accurate face detection processing with a simple configuration.
上記目的を達成するために本発明では、以下の構成を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
本発明にかかる顔検出装置は、撮像手段と、前記撮像手段で撮影された画像から顔候補を検出する顔候補検出手段と、前記画像内の位置座標ごとに異ならせることが可能な判定基準であって、前記顔候補が顔であるか非顔であるかを判定するための前記判定基準を記憶する判定基準記憶手段と、前記顔候補が顔であるか非顔であるかを該顔候補の検出位置に対応する判定基準を用いて判定し、非顔を除いた顔候補を顔として出力する非顔排除手段と、を備える。 The face detection apparatus according to the present invention includes an imaging unit, a face candidate detection unit that detects a face candidate from an image captured by the imaging unit, and a determination criterion that can be different for each position coordinate in the image. And a criterion storage means for storing the criterion for determining whether the face candidate is a face or a non-face, and whether the face candidate is a face or a non-face And non-face exclusion means for outputting a face candidate excluding the non-face as a face.
本発明で予め設定される判定基準は、前記画像内の位置座標ごとに異ならせることが可能である。本発明の非顔排除手段は、位置座標ごとに適した判定基準を用いて顔候補が顔であるか非顔であるかを判定することができるので、画像全体を同一基準で行う顔検出処理よりも精度の向上が図れる。また、従来技術は距離センサや2台目のカメラが必要であったのに対し、本発明は付加機器を必要としないため、簡易な構成である。 The determination criterion set in advance in the present invention can be different for each position coordinate in the image. Since the non-face exclusion unit of the present invention can determine whether a face candidate is a face or a non-face using a determination criterion suitable for each position coordinate, a face detection process in which the entire image is performed with the same reference Accuracy can be improved. Further, while the conventional technique requires a distance sensor and a second camera, the present invention does not require an additional device, and thus has a simple configuration.
前記判定基準は、顔と判定すべき顔サイズの範囲を規定するための情報を含み、前記非顔排除手段は、前記判定基準と前記顔候補の顔サイズとを比較することによって、前記顔候補が顔であるか非顔であるかを判定するとよい。これにより、位置座標ごとに適切な顔サイズの顔候補のみが顔として検出されるため、誤検出の低減及び精度の向上が図れる。 The determination criterion includes information for defining a range of a face size to be determined as a face, and the non-face exclusion unit compares the determination criterion with the face size of the face candidate to thereby determine the face candidate. It is good to determine whether is a face or a non-face. As a result, only face candidates having an appropriate face size for each position coordinate are detected as faces, so that false detection can be reduced and accuracy can be improved.
前記顔候補検出手段は、異なる顔向きに対応する複数の顔検出器を有しており、前記顔検出器は、顔候補と共に、該顔候補の顔らしさを表すスコアを出力し、前記判定基準は、顔向きごとに顔と判定すべきスコアの範囲を規定するための情報を含み、前記非顔排除手段は、前記顔候補の顔向きに対応する判定基準と前記顔候補のスコアとを比較することによって、前記顔候補が顔であるか非顔であるかを判定するとよい。これにより、位置座標ごとに適切な向きの顔候補のみが顔として検出されるため、誤検出の低減及び精度の向上が図れる。 The face candidate detection means has a plurality of face detectors corresponding to different face orientations, and the face detector outputs a score representing the face-likeness of the face candidate together with the face candidate, and the determination criterion Includes information for defining a score range to be determined as a face for each face orientation, and the non-face exclusion means compares the determination criterion corresponding to the face orientation of the face candidate with the score of the face candidate. By doing so, it may be determined whether the face candidate is a face or a non-face. As a result, only face candidates in an appropriate direction for each position coordinate are detected as faces, so that false detection can be reduced and accuracy can be improved.
前記判定基準記憶手段は、前記撮像手段で撮影された画像を複数の部分領域に区分するための部分領域情報と前記部分領域ごとの照明情報とを更に記憶し、前記顔候補検出手段は、前記画像から顔候補を検出する前に、部分領域ごとに前記照明情報に基づいて照明補正を施すとよい。これにより、部分領域ごとに照明環境が異なっている場合でも、前処理として上記照明補正を施すことにより、画像全体の照明環境をそろえることができるので、誤検出の低減及び精度の向上が図れる。 The determination criterion storage unit further stores partial region information for dividing an image captured by the imaging unit into a plurality of partial regions and illumination information for each partial region, and the face candidate detection unit includes the face candidate detection unit, Before detecting a face candidate from an image, it is preferable to perform illumination correction based on the illumination information for each partial region. As a result, even when the illumination environment is different for each partial region, the illumination environment of the entire image can be made uniform by performing the illumination correction as a preprocessing, so that false detection can be reduced and accuracy can be improved.
前記判定基準記憶手段は、時間帯ごとに異なる照明情報を記憶可能であり、前記顔候補検出手段は、前記画像の撮影時刻に基づいて照明補正に用いる照明情報を決定するとよい。これにより、時間帯ごとの照明環境の変化に対応できるため、誤検出の低減及び精度の向上が図れる。 The determination criterion storage unit may store different illumination information for each time zone, and the face candidate detection unit may determine illumination information used for illumination correction based on the shooting time of the image. Thereby, since it can respond to the change of the illumination environment for every time slot | zone, reduction of false detection and improvement of accuracy can be aimed at.
また、本発明は、上記手段の少なくとも一部を有する顔検出装置として捉えてもよいし、上記処理の少なくとも一部を含む顔検出方法、または、かかる方法を実現するための顔検出プログラムやそのプログラムを記憶した記憶媒体として捉えることもできる。なお、上記手段及び処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。 Further, the present invention may be regarded as a face detection device having at least a part of the above means, a face detection method including at least a part of the above process, a face detection program for realizing such a method, and It can also be understood as a storage medium storing a program. Each of the above means and processes can be combined with each other as much as possible to constitute the present invention.
本発明によれば、顔検出処理を実行する際に、画像内の位置座標ごとに異ならせることが可能な判定基準を予め設定することができ、付加機器を必要としないため、簡易な構成で、高精度な顔検出処理を実行することが可能である。 According to the present invention, when executing the face detection process, a determination criterion that can be changed for each position coordinate in the image can be set in advance, and an additional device is not required. It is possible to perform highly accurate face detection processing.
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
第1の実施形態では、本発明を通行人や侵入者などを監視するための監視装置に適用した例を挙げる。この種の監視装置では図1のように撮像部11が人の頭より高い位置の天井や壁などに固定されており、監視エリアを俯瞰するような撮影画像を得ることが多い。この状況下で、撮像部11が撮影する画像は図2のように画像上部の顔は小さく写り、画像下部の顔は大きく写る傾向にある。このような傾向に着目し、本実施形態では、顔と判定すべき顔サイズの範囲を画像内の位置に応じて変える。なお、本発明は本実施形態の監視装置のような固定カメラに好ましく適用することができるが、本発明は固定カメラに限らず、あらゆる撮影装置に適用することが可能である。
<First Embodiment>
In the first embodiment, an example in which the present invention is applied to a monitoring device for monitoring a passerby or an intruder is given. In this type of monitoring apparatus, as shown in FIG. 1, the
<装置構成>
図3は本発明の実施形態に係る顔検出装置の機能構成を示すブロック図である。顔検出装置は、概略、撮像部11、画像記憶部12、顔候補検出部13、非顔判定部14、表示部15、結果記憶部16、判定基準記憶部17を備えている。本実施形態では、これらの機能要素は、コンピュータの演算処理装置がソフトウエア(プログラム)を実行し、必要に応じてカメラ、メモリ、ディスプレイなどのハードウエア資源を制御することで実現さ
れる。ただし、これらの機能要素を専用のチップで構成しても構わない。
<Device configuration>
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the face detection apparatus according to the embodiment of the present invention. The face detection apparatus includes an outline, an
撮像部11としては、光学系と撮像素子(CCD、CMOSセンサなど)を備えるデジタルカメラを好ましく適用できる。
As the
画像記憶部12は、処理対象となる画像を一時的に記憶する記憶装置である。この記憶装置としては、揮発性メモリや不揮発性メモリなど、どのような具体的技術が適用されてもよい。
The
顔候補検出部13は、画像処理によって画像から顔候補を検出する機能である。また、顔候補検出部13は、検出結果として、顔候補の顔サイズ(顔幅)及び画像内の位置座標のデータを出力する。顔候補検出部13による顔候補検出処理は、既存の顔検出処理のどのような技術が適用されてもよい。一例を挙げると、顔全体の輪郭に対応した基準テンプレートを用いたテンプレートマッチングによって顔を検出する手法、顔の器官(目、鼻、耳など)に基づくテンプレートマッチングによって顔を検出する手法、クロマキー処理によって頭部などの頂点を検出し、この頂点に基づいて顔を検出する手法、肌の色に近い領域を検出し、その領域を顔として検出する手法、ニューラルネットワークを使って教師信号による学習を行い、顔らしい領域を顔として検出する手法、などがある。
The face
非顔判定部14は、顔候補検出部13で検出された顔候補が顔であるか非顔であるかを該顔候補の検出位置に対応する判定基準を用いて判定し、非顔を除いた顔候補を顔として出力する機能である。
The
表示部15としては、液晶ディスプレイなど、どのような具体的技術が適用されてもよい。
As the
結果記憶部16は、非顔判定部14から顔として出力された結果を記憶する記憶装置である。この記憶装置としては、不揮発性メモリやハードディスクなど、どのような具体的技術が適用されてもよい。
The
判定基準記憶部17は、判定基準を記憶する記憶装置である。この記憶装置としては、不揮発性メモリやハードディスクなど、どのような具体的技術が適用されてもよい。
The determination
判定基準とは、顔候補検出部13で検出された顔候補が顔であるか非顔であるかを判定するためのものである。また、本実施形態における判定基準は画像内の位置座標ごとに異ならせることができる。
The determination criterion is for determining whether the face candidate detected by the face
本実施形態における判定基準の一例を図4に示す。上述したように、本実施形態の撮像部11で撮影される画像は図2のように画像上部の顔は小さく写り、画像下部の顔は大きく写る傾向にある。そこで、図4の例では、画像内の位置座標に関する情報として、画像全体を「画像上部」、「画像中部」、「画像下部」という3つの部分領域21〜23に区分するための部分領域情報を設定する。ここでは四角形の部分領域を設定しており、部分領域は四角形の対角に位置する頂点の始点座標と終点座標の2つの座標で定義される。なお、部分領域の形は四角形でなく、多角形や円形などでもよい。部分領域情報は、部分領域の形状・位置・大きさを定義できれば、どのような形式でもよい。また、判定基準として、顔と判定すべき顔サイズの範囲を規定するための情報を設定する。図4の例では、画像上部の部分領域21に「5〜20」、画像中部の部分領域22に「20〜35」、画像下部の部分領域23に「35〜50」という顔サイズの範囲が設定されている。なお、顔サイズの範囲は、顔サイズに対応する数値(顔サイズの上限に対応する数値と下限に対応する数値など)ではなく、「大」、「中」、「小」のような属性で規定されてもよい。
An example of the determination criterion in the present embodiment is shown in FIG. As described above, the image photographed by the
<顔検出機能>
図5及び図6のフローチャートに沿って、本実施形態の顔検出装置の機能及び処理の流れを説明する。
<Face detection function>
The function and processing flow of the face detection apparatus of this embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
本実施形態の顔検出装置は一定の時間間隔で顔検出機能を実行する。顔検出機能が起動すると、撮像部11で撮影された画像が、顔検出処理に用いるために取り込まれる(ステップS11)。入力された画像は画像記憶部12に撮影時刻情報と共に格納される。なお、必要に応じて、ユーザは、顔検出処理用の画像を表示部15で確認することができる。
The face detection apparatus according to the present embodiment executes the face detection function at regular time intervals. When the face detection function is activated, an image captured by the
次に、顔候補検出部13が顔候補の検出を行う(ステップS12)。本実施形態では図2に示す顔候補24a〜24fの6つが検出された場合について述べる。ここで、顔候補24a及び24bの検出位置は部分領域21に属し、顔候補24c及び24dの検出位置は部分領域22に属し、顔候補24e及び24fの検出位置は部分領域23に属する。また、顔候補24aの顔サイズは「44」であり、顔候補24bの顔サイズは「12」であり、顔候補24cは「25」であり、顔候補24dは「45」であり、顔候補24eは「7」であり、顔候補24fは「48」である。また、顔候補24b、24c、24fは顔であるが、顔候補24a、24d、24eは非顔(誤検出)である。
Next, the face
そして、非顔判定部14が判定基準記憶部17から部分領域情報と部分領域ごとに予め設定された判定基準とを読み込み(ステップS13)、顔候補が顔であるか非顔であるかを該顔候補の検出位置に対応する判定基準を用いて判定し、非顔を除いた顔候補を顔として出力する(ステップS14)。図2の例では、画像の傾向から夫々の位置座標において顔候補24a、24d、24eのようなサイズの顔はあり得ない。このようなあり得ないサイズの顔候補をステップS14の処理で排除することにより、本実施形態では誤検出の低減、ひいては、高精度な顔検出処理が図れる。
Then, the
図6は、ステップS14の処理の一具体例を示している。 FIG. 6 shows a specific example of the process of step S14.
まず、非顔判定部14がステップS12の結果(本実施形態では、顔候補の位置座標データ及び顔サイズデータ)を取り込む(ステップS21)。本実施形態における顔サイズデータは顔サイズを表すデータであり、大きい顔ほど大きな値となる。
First, the
次に、非顔判定部14がステップS12で検出された顔候補のうち一つを選択し(ステップS22)、顔候補の位置座標データから顔候補の検出位置が属する部分領域を特定する(ステップS23)。
Next, the
そして、部分領域ごとに設定されている判定基準と顔候補の顔サイズとを比較することによって当該顔候補が顔であるか非顔であるかを判定する(ステップS24)。具体的には、非顔判定部14は顔候補の顔サイズが顔候補の属する部分領域内に設定された判定基準内にある場合、該顔候補を顔とし、それ以外を非顔とする。例えば、顔候補24aの検出位置は部分領域21に属し、顔サイズは「44」である。しかし、判定基準では部分領域21に「5〜20」と設定されており、24aの顔サイズ「44」は、判定基準の範囲外であるため非顔とされる(24d、24eも同様の理由から非顔とされる)。一方、24cの検出位置は部分領域22に属し、顔サイズは「25」である。また、判定基準では部分領域22に「20〜35」と設定されており、24cの顔サイズ「25」は、判定基準の範囲内であるため顔とされる(24b、24fも同様の理由から顔とされる)。
Then, it is determined whether the face candidate is a face or a non-face by comparing the determination criterion set for each partial region with the face size of the face candidate (step S24). Specifically, when the face size of the face candidate is within the determination criterion set in the partial region to which the face candidate belongs, the
顔候補が顔とされた場合(ステップS24;YES)、ステップS26に進み、非顔とされた場合(ステップS24;NO)、該顔候補をステップS12で検出された顔候補か
ら排除し(ステップS25)、ステップS26に進む。
If the face candidate is a face (step S24; YES), the process proceeds to step S26. If the face candidate is a non-face (step S24; NO), the face candidate is excluded from the face candidates detected in step S12 (step S25), the process proceeds to step S26.
ステップS26では、非顔判定部14がステップS12で検出された顔候補のうち、顔であるか非顔であるかの判定に用いられていない顔候補があるかどうかを判断する。他の顔候補があるとされた場合(ステップS26;YES)、その顔候補を選択し、該顔候補が顔であるか非顔であるかを判定する(ステップS22〜S24)。ステップS12で検出された全ての顔候補について顔であるか非顔であるかの判定が行われたら、ステップS14の処理を終了し、ステップS15に進む。
In step S <b> 26, the
ステップS15では、非顔判定部14の判定結果が顔検出処理結果として結果記憶部16に格納される。結果記憶部16に格納される顔検出処理結果の情報は、顔検出処理に用いた画像及びその撮影時刻と、検出された顔の数とその検出位置の情報が好ましい。ユーザは、目的に応じた撮影時刻と顔検出処理結果の表示方法とを入力することで、顔検出処理結果を表示部15で確認することができる。前記表示方法は入力された撮影時刻の総顔検出数であってもよいし、前記撮影時刻に撮影された画像を表示し、前記検出位置に印を付けるなどであってもよい。
In step S15, the determination result of the
以上述べたように、本実施形態ではまず、顔候補検出部13が画像から顔候補を検出し、非顔判定部14が顔であるか非顔であるかの判定を行う。また、本実施形態の判定基準として、顔候補のうち画像上部では小さい顔サイズの顔候補を顔として判定し、画像下部では大きい顔サイズの顔候補を顔として判定するような判定基準が設定されている。これにより、画像内の部分領域ごとに適切な顔サイズの顔候補のみが顔として検出されるため、同一基準で非顔判定を行うよりも、高精度な顔検出処理が実行できる。
As described above, in this embodiment, first, the face
なお、本実施形態では顔サイズとして顔の幅を用いているが、顔の長さ、面積、もしくはそれらを組み合わせることで得られる別のパラメータを用いてもよい。 In this embodiment, the face width is used as the face size, but the face length, area, or another parameter obtained by combining them may be used.
なお、本実施形態では判定基準記憶部17に部分領域情報と部分領域ごとの判定基準が設定されている場合について述べたが、図7のように関数によって判定基準を設定するなど、様々な手法が適用できる。図7において、縦軸は画像の縦方向の位置座標に対応し、横軸は顔サイズに対応する。例えば、顔候補が位置座標Y11で検出された場合、顔候補は顔サイズが、
Z11≦顔サイズ<Z12
のときに顔として判定される。
In the present embodiment, the case where the partial region information and the determination criterion for each partial region are set in the determination
Z11 ≦ face size <Z12
Is determined as a face.
<第2の実施形態>
第2の実施形態では、T字型の通路の交差位置に撮像部11があり、撮像部11の前方向と左右方向には通路があるという状況下での顔検出装置について述べる(図8)。この状況下で、撮像部11が撮影する画像は、第1の実施形態と同様に画像下部ほど大きい顔が写る傾向にある。更に、画像上部では前方の通路を通る人が写るため、正面向きの顔が多く写り、画像中部では前方の通路と左右の通路との交差位置付近を通る人が写るため、左右斜め向きの顔が多く写り、画像下部では左右の通路を通る人が写るため、左右向きの顔が多く写る傾向にある(図9)。このような傾向に着目し、本実施形態では、顔と判定すべき顔サイズの範囲と顔向きを画像内の位置に応じて変える。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, a face detection apparatus will be described in a situation where the
以下、第1の実施形態と異なる構成及び処理を中心に説明する。 Hereinafter, the configuration and processing different from those of the first embodiment will be mainly described.
<装置構成>
本実施形態の顔候補検出部13は異なる顔向きに対応する複数の顔検出器(例えば、正面、左、右、左斜め、右斜めの5つ)を有する。また、顔候補検出部13は、1つの位置
座標で全ての顔検出器を用いて顔候補検出処理を行い、夫々の顔検出器は顔候補を検出した際に、顔候補と共に、該顔候補のスコアを出力する。本実施形態におけるスコアとは、顔らしさを表す値であり、より顔らしい顔候補ほど高い値となる。
<Device configuration>
The face
次に、本実施形態における判定基準の一例を図10に示す。上述したように、本実施形態の撮像部11で撮影される画像は図9のように画像下部ほど大きい顔が写る傾向にあり、更に、画像上部では前方の通路を通る人が写るため、正面向きの顔が多く写り、画像中部では前方の通路と左右の通路との交差位置付近を通る人が写るため、左右斜め向きの顔が多く写り、画像下部では左右の通路を通る人が写るため、左右向きの顔が多く写る傾向にある。そこで、図10の例では、画像内の位置座標に関する情報として、判定基準記憶部17に画像全体を「画像上部」、「画像中部」、「画像下部」という3つの部分領域31〜33に区分するための部分領域情報を設定する(ここでの部分領域の定義は第1の実施形態と同様である)。また、判定基準として、顔サイズの範囲と、顔向きごとの顔と判定すべきスコアの範囲と、を規定するための情報を設定する。図10の例では、画像上部の部分領域31に「5〜20」と「正面;60、左右斜め;80、左右;100」、画像中部の部分領域32に「20〜35」と「正面;80、左右斜め;60、左右;80」、画像下部の部分領域33に「35〜50」と「正面;100、左右斜め;80、左右;60」という顔サイズの範囲と顔向きごとの閾値が設定されている。非顔判定部14は、顔検出器から出力されたスコアが、予め設定されている閾値より大きいときに該顔候補を顔と判定する。そのため、部分領域31では、正面顔の閾値が低いので、正面顔が顔として判定され易い。同様に、部分領域32では、左右斜め顔が顔として判定され易く、部分領域33では、左右顔が顔として判定され易い。なお、顔向きは、「正面」、「左右斜め」、「左右」のような属性ではなく、顔の向きに対応する数値や、顔検出器の識別子で規定されてもよい。
Next, an example of the determination criterion in the present embodiment is shown in FIG. As described above, the image photographed by the
<顔検出機能>
本実施形態の顔検出装置の機能はステップS14の処理を除いて第1の実施形態と同様であるため、その記述を省略し、ここでは図6のフローチャートに沿って、本実施形態におけるステップS14の処理について詳しく説明する。なお、本実施形態ではステップS12によって図9に示す顔候補34a〜34cの3つが検出された場合について述べる。ここで、顔候補34a及び34cは顔であるが、顔候補34bは非顔(誤検出)である。
<Face detection function>
Since the functions of the face detection apparatus of this embodiment are the same as those of the first embodiment except for the processing of step S14, the description thereof is omitted, and here, step S14 of this embodiment is performed according to the flowchart of FIG. The process will be described in detail. In the present embodiment, a case will be described in which three
まず、非顔判定部14がステップS12の結果(本実施形態では、顔候補の位置座標データ、顔サイズデータ、顔候補の顔向き及びそのスコア)を取り込む(ステップS21)。
First, the
次に、非顔判定部14がステップS12で検出された顔候補のうち一つを選択し(ステップS22)、顔候補の位置座標データから顔候補の検出位置が属する部分領域を特定する(ステップS23)。図9の例では、顔候補34aの検出位置は部分領域31に属し、顔候補34bの検出位置は部分領域32に属し、顔候補34cの検出位置は部分領域33に属する。
Next, the
そして、部分領域ごとに設定されている判定基準と顔候補の顔サイズ、顔向き及びそのスコアとから顔候補が顔であるか非顔であるかを判定する(ステップS24)。例えば、顔候補34aの顔向き及びそのスコアは「正面;90、左斜め;70、右斜め;40、左;−、右;−」であり、顔候補34bは「正面;40、左斜め;50、右斜め;30、左;70、右;30」であり、顔候補34cは「正面;−、左斜め;−、右斜め;−、左;100、右;−」である(ここで、「−」は顔候補として検出されなかったことを意味する。)。ステップS24において、顔候補34aの検出位置は部分領域31に属するので、「正面;60、左右斜め;80、左右;100」と比較され、「正面」のスコアが閾値
を上回っているので「顔」とされる(同様に、34bは「非顔」とされ、34cは「顔」とされる。)。顔候補34a〜34cの顔サイズは夫々の属する部分領域に設定された顔サイズの範囲内であるため、顔サイズの範囲のみの判定基準(第1の実施形態)では顔候補34bを非顔と判定することはできない。しかし、本実施形態では、判定基準として顔向きごとの閾値を設定することで、顔候補34bを非顔と判定することができる。
Then, it is determined whether the face candidate is a face or a non-face from the determination criteria set for each partial region, the face size, face orientation, and score of the face candidate (step S24). For example, the face direction of the
顔候補が顔とされた場合(ステップS24;YES)、ステップS26に進み、非顔とされた場合(ステップS24;NO)、該顔候補を複数の顔候補から排除し(ステップS25)、ステップS26に進む。 When the face candidate is a face (step S24; YES), the process proceeds to step S26. When the face candidate is a non-face (step S24; NO), the face candidate is excluded from a plurality of face candidates (step S25), and step Proceed to S26.
ステップS26では、非顔判定部14がステップS12で検出された複数の顔候補のうち、判定に用いられていない顔候補があるかどうかを判断する。他の顔候補があるとされた場合(ステップS26;YES)、その顔候補を選択し、該顔候補が顔であるか非顔であるかを判定する(ステップS22〜S24)。ステップS12で検出された全ての顔候補について顔であるか非顔であるかの判定が行われたら、ステップS14の処理を終了し、ステップS15に進む。
In step S <b> 26, the
ステップS15では、非顔判定部14の判定結果が顔検出処理結果として結果記憶部16に格納される。結果記憶部16に格納される顔検出処理結果の情報は、顔検出処理に用いた画像及びその撮影時刻と、検出された顔の数とその検出位置の情報が好ましい。ユーザは、目的に応じた撮影時刻と顔検出処理結果の表示方法とを入力することで、顔検出処理結果を表示部15で確認することができる。前記表示方法は入力された撮影時刻の総顔検出数であってもよいし、前記撮影時刻に撮影された画像を表示し、前記検出位置に印を付けるなどであってもよい。
In step S15, the determination result of the
以上述べたように、本実施形態ではまず、顔候補検出部13が画像から顔候補を検出し、非顔判定部14が顔であるか非顔であるかの判定を行う。また、本実施形態の判定基準として、顔候補のうち画像上部では小さい顔サイズ且つ正面向きの顔候補を顔と判定し易くし、画像下部では大きい顔サイズ且つ左右向きの顔候補を顔と判定し易くするような判定基準が設定されている。これにより、画像内の部分領域ごとに適切な顔サイズ及び顔向きの顔候補のみが顔として検出されるため、同一基準で非顔判定を行うよりも、高精度な顔検出処理が実行できる。
As described above, in this embodiment, first, the face
なお、本実施形態では判定基準記憶部17に部分領域情報と部分領域ごとの判定基準が設定されている場合について述べたが、図7及び図11のような関数によって判定基準を設定するなど、様々な手法が適用できる。図11において、縦軸は画像の縦方向の位置に対応し、横軸は閾値に対応する。また、顔検出器ごとに関数が設定される。そして、図11は、位置座標Y21で顔候補が検出された場合、正面顔の閾値はZ22となり、左右斜め顔の閾値はZ21となり、左右顔の閾値はZ23となることを意味する。また、本実施形態では同じ部分領域に顔サイズの範囲を規定する情報と顔向きごとの顔と判定すべきスコアの範囲を規定する情報とを設定しているが、種々の情報ごとに部分領域を設定してもよい。
In the present embodiment, the case where the partial area information and the determination standard for each partial area are set in the determination
なお、本実施形態ではステップS12で顔候補であるか否かを判定するための手法について具体的に述べていないが、ステップS12でもステップS14のスコアと同じ定義のスコアを用いてもよい。その場合、顔候補であるか否かの判定に用いられる閾値は顔であるか否かの判定に用いられる閾値より低く設定しておくとよい。これにより、顔の検出漏れを防ぐことができる。 In the present embodiment, the method for determining whether or not the face candidate is determined in step S12 is not specifically described, but a score having the same definition as the score in step S14 may be used in step S12. In that case, the threshold used for determining whether or not the face is a candidate may be set lower than the threshold used for determining whether or not the face is a candidate. Thereby, it is possible to prevent face detection omission.
<第3の実施形態>
第3の実施形態では、撮像部11が屋内から屋外を向くように設置してあり、撮像部11で撮影される画像には屋内と屋外の両方が写るという状況下での顔検出装置について述べる(図12)。この状況下で、撮像部11が撮影する画像は、第1の実施形態と同様に画像下部ほど大きい顔が写る傾向にある。更に、図13のように、屋内にある顔と屋外にある顔とで照明環境が異なる傾向にある(例えば、屋外が屋内より明るい場合、屋外の顔は明るく写り、屋内の顔は逆光により暗く写るなど)。このような照明環境の違いは顔検出処理に悪影響を及ぼす。このような傾向に着目し、本実施形態では、顔と判定すべき顔サイズの範囲を画像内の位置に応じて変える。更に、画像全体を複数の部分領域に区分し、顔候補検出処理の前処理として画像全体の照明環境をそろえるために部分領域ごとに照明補正をする。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, a face detection apparatus will be described in a situation where the
以下、第1の実施形態と異なる構成及び処理を中心に説明する。 Hereinafter, the configuration and processing different from those of the first embodiment will be mainly described.
本実施形態における顔候補検出部13は、画像処理によって画像から顔候補を検出する機能のほかに、前処理として照明補正を施す機能を有する。
The face
本実施形態における判定基準記憶部17は、判定基準のほかに、画像を複数の部分領域に区分するための部分領域情報と部分領域ごとの照明情報とを更に記憶する記憶装置である。
The determination
次に、本実施形態における判定基準、部分領域情報及び部分領域ごとの照明情報の一例を図14に示す。上述したように、本実施形態の撮像部11で撮影される画像は図13のように画像下部ほど大きい顔が写る傾向にあり、更に、屋内にある顔と屋外にある顔とで照明環境が異なる傾向にある。そこで、図14の例では、部分領域情報として、判定基準記憶部17に画像全体を「画像上部」、「画像中部」、「画像下部」という3つの部分領域41〜43に区分するための情報を設定する(ここでの部分領域の定義は第1の実施形態と同様である)。また、判定基準(顔サイズの範囲を規定するための情報)及び照明情報として、画像上部の部分領域41に「5〜20」と「朝;明るい、昼;明るい、夜;暗い」、画像中部の部分領域42に「20〜35」と「朝;暗い、昼;暗い、夜;明るい」、画像下部の部分領域43に「35〜50」と「朝;暗い、昼;暗い、夜;明るい」とが設定されている。なお、照明情報は、「明るい」、「暗い」のような属性ではなく、照明環境に対応する数値や、照明補正に用いられるパラメータで規定されてもよい。
Next, FIG. 14 shows an example of determination criteria, partial area information, and illumination information for each partial area in the present embodiment. As described above, the image captured by the
<顔検出機能>
図15のフローチャートに沿って、本実施形態の顔検出装置の機能及び処理の流れを説明する。
<Face detection function>
The function and processing flow of the face detection apparatus of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
本実施形態の顔検出装置は一定の時間間隔で顔検出機能を実行する。顔検出機能が起動すると、撮像部11で撮影された画像が、顔検出処理に用いるために取り込まれる(ステップS31)。入力された画像は画像記憶部12に撮影時刻情報と共に格納される。なお、必要に応じて、ユーザは、顔検出処理用の画像を表示部15で確認することができる。
The face detection apparatus according to the present embodiment executes the face detection function at regular time intervals. When the face detection function is activated, an image captured by the
次に、顔候補検出部13が判定基準記憶部17から部分領域情報と部分領域ごとに予め設定された照明情報とを読み込み(ステップS32)、部分領域ごとに照明情報に基づいて照明補正を施す(ステップS33)。ここで、顔候補検出部13は、照明情報として「暗い」と設定されている場合、画像を明るくするように明るさやコントラストなどを調節し、「明るい」と設定されている場合、画像を暗くするように明るさやコントラストなどを調節して画像全体を同程度の明るさにする。つまり、顔候補検出部13が部分領域ごとに照明補正を施すことにより、図13の画像は、図16のような画像になる。
Next, the face
そして、顔候補検出部13は照明補正が施された画像から顔候補の検出を行う(ステップS34)。
Then, the face
次に、非顔判定部14が判定基準記憶部17から部分領域情報と部分領域ごとに予め設定された判定基準とを読み込み(ステップS35)、顔候補が顔であるか非顔であるかを該顔候補の検出位置に対応する判定基準を用いて判定し、非顔を除いた顔候補を顔として出力する(ステップS36)。
Next, the
そして、ステップS37では、非顔判定部14の判定結果が顔検出処理結果として結果記憶部16に格納される。結果記憶部16に格納される顔検出処理結果の情報は、顔検出処理に用いた画像及びその撮影時刻と、検出された顔の数とその検出位置の情報が好ましい。ユーザは、目的に応じた撮影時刻と顔検出処理結果の表示方法とを入力することで、顔検出処理結果を表示部15で確認することができる。前記表示方法は入力された撮影時刻の総顔検出数であってもよいし、前記撮影時刻に撮影された画像を表示し、前記検出位置に印を付けるなどであってもよい。
In step S37, the determination result of the
以上述べたように、本実施形態では、顔候補検出部13が画像から顔候補を検出する前に、部分領域ごとに照明補正を施す。これにより、画像全体の照明環境をそろえることができるので、照明補正を施さない顔検出処理よりも、高精度な顔検出処理が実行できる。
As described above, in this embodiment, before the face
なお、本実施形態では同じ部分領域に顔サイズの範囲を規定するための情報と照明情報を設定しているが、種々の情報ごとに部分領域を設定してもよい。顔サイズの範囲を規定するための情報は、第1の実施形態で述べたように関数でもよい。 In this embodiment, the information for defining the face size range and the illumination information are set in the same partial area, but the partial area may be set for each of various types of information. The information for defining the face size range may be a function as described in the first embodiment.
なお、当該照明情報はユーザが設定してもよいし、インターネットなどを介して自動的に照明情報(天気情報など)を取得・設定するなどしてもよい。例えば、本実施形態では、部分領域ごとに時間帯ごとの照明情報が設定してある。しかし、天気などによって時間帯ごとの照明状態が変化する場合には(例えば、晴れの日は屋外が明るいが、曇りの日は暗いなど)、そのつど照明情報の設定が必要になる。そのような場合に、インターネットなどを介して自動的に照明情報(天気情報)を取得し、それに応じて画像の明るさ補正を行うことによって、そのつど照明情報の設定をしなくても時間帯ごとに適切な照明情報を設定することができる。 The lighting information may be set by the user, or the lighting information (such as weather information) may be automatically acquired and set via the Internet or the like. For example, in this embodiment, illumination information for each time zone is set for each partial region. However, when the lighting state varies depending on the time zone depending on the weather (for example, the outdoors is bright on a clear day but dark on a cloudy day), it is necessary to set illumination information each time. In such a case, the lighting information (weather information) is automatically acquired via the Internet, and the brightness of the image is corrected accordingly. Appropriate lighting information can be set for each.
なお、第1〜3の実施形態は、夫々、画像の部分領域ごとに予め検出される顔の大きさが決まっている場合、予め検出される顔の向きが決まっている場合、予め検出される顔の照明環境が決まっている場合に好ましく適用できる。例えば、第3の実施形態では屋内と屋外の照明環境の違いを想定した例を挙げているが、画像の一部が照明で照らされている場合などにも好ましく適用できる。 In the first to third embodiments, the size of the face detected in advance is determined for each partial region of the image, and the direction of the face detected in advance is determined in advance. This can be preferably applied when the lighting environment of the face is determined. For example, in the third embodiment, an example in which a difference between indoor and outdoor illumination environments is assumed is described, but the present invention can be preferably applied to a case where a part of an image is illuminated with illumination.
11 撮像部
12 画像記憶部
13 顔候補検出部
14 非顔判定部
15 表示部
16 結果記憶部
17 判定基準記憶部
21〜23,31〜33,41〜43 部分領域
24a〜24f,34a〜34c 顔候補
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記撮像手段で撮影された画像から顔候補を検出する顔候補検出手段と、
前記撮影された画像内にある顔候補の顔サイズの値により顔か非顔かを判定する判定基準であって、前記撮影された画像内の縦方向の位置座標が上方になるにつれて顔と判定すべき顔サイズの上限値および下限値が共に小さくなるような判定基準を記憶する判定基準記憶手段と、
前記顔候補が顔であるか非顔であるかを、前記判定基準と前記顔候補の顔サイズとを比較することによって判定する非顔判定手段と、
非顔と判定された顔候補を除いた顔候補を顔として出力する非顔排除手段と、
を備える顔検出装置。 Imaging means;
Face candidate detection means for detecting a face candidate from an image taken by the imaging means;
A determination criterion for determining whether a face is a face or a non-face based on a face size value of a face candidate in the photographed image, and the face is determined as the vertical position coordinates in the photographed image are upward. Determination criterion storage means for storing determination criteria such that both the upper limit value and the lower limit value of the face size to be reduced are reduced ;
Non-face determination means for determining whether the face candidate is a face or a non-face by comparing the determination criterion and the face size of the face candidate;
Non-face removing means for outputting face candidates excluding face candidates determined as non-faces as faces,
A face detection apparatus comprising:
前記顔候補検出手段は、前記画像から顔候補を検出する前に、部分領域ごとに前記照明情報に基づいて照明補正を施す
請求項1に記載の顔検出装置。 The determination criterion storage means further stores partial area information for dividing an image photographed by the imaging means into a plurality of partial areas and illumination information for each partial area,
The face candidate detection means performs illumination correction based on the illumination information for each partial area before detecting a face candidate from the image.
The face detection apparatus according to claim 1 .
前記顔候補検出手段は、前記画像の撮影時刻に基づいて照明補正に用いる照明情報を決定する
請求項2に記載の顔検出装置。 The determination criterion storage means can store different illumination information for each time zone,
The face detection apparatus according to claim 2 , wherein the face candidate detection unit determines illumination information used for illumination correction based on a shooting time of the image.
前記撮像手段で撮影された画像から顔候補を検出し、
前記撮影された画像内にある顔候補の顔サイズの値により顔か非顔かを判定する判定基準であって、前記撮影された画像内の縦方向の位置座標が上方になるにつれて顔と判定すべき顔サイズの上限値および下限値が共に小さくなるような判定基準を記憶しており、
前記顔候補が顔であるか非顔であるかを、前記判定基準と前記顔候補の顔サイズとを比較することによって判定し、
非顔と判定された顔候補を除いた顔候補を顔として出力する
顔検出方法。 A computer that performs face detection processing for detecting a face from an image captured by an imaging unit,
Detecting a face candidate from the image taken by the imaging means;
A determination criterion for determining whether a face is a face or a non-face based on a face size value of a face candidate in the photographed image, and the face is determined as the vertical position coordinates in the photographed image are upward. Judgment criteria are stored so that the upper and lower limits of the face size to be reduced are both small ,
Determining whether the face candidate is a face or a non-face by comparing the criterion and the face size of the face candidate ;
A face detection method of outputting face candidates excluding face candidates determined as non-faces as faces.
前記撮像手段で撮影された画像から顔候補を検出するステップと、
前記撮影された画像内にある顔候補の顔サイズの値により顔か非顔かを判定する判定基準であって、前記撮影された画像内の縦方向の位置座標が上方になるにつれて顔と判定すべき顔サイズの上限値および下限値が共に小さくなるような判定基準を記憶するステップと、
前記顔候補が顔であるか非顔であるかを、前記判定基準と前記顔候補の顔サイズとを比較することによって判定するステップと、
非顔と判定された顔候補を除いた顔候補を顔として出力するステップと、
を実行させるための顔検出プログラム。 To a computer that performs face detection processing for detecting a face from an image taken by an imaging means,
Detecting a face candidate from an image photographed by the imaging means;
A determination criterion for determining whether a face is a face or a non-face based on a face size value of a face candidate in the photographed image, and the face is determined as the vertical position coordinates in the photographed image are upward. Storing a determination criterion such that both the upper limit value and the lower limit value of the face size to be reduced are reduced ;
A step of determining by the face candidate whether a non-face or a face, and compares the face size of the face candidate and the criterion,
Outputting face candidates excluding face candidates determined as non-faces as faces;
Face detection program for running.
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