JP4865038B2 - 顔検出と肌の色合いの情報を用いたデジタル画像処理 - Google Patents
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Description
本発明は、自動画像処理方法、および、撮影された写真、および/又は、検出され、デジタル形式で取得し、キャプチャされた画像、若しくは、デジタル形式に変換された画像に対するためのツールを提供し、又は、写真および/若しくは、画像で顔についての情報を用いて、デジタル形式からソフトやハードのコピー媒体に示される、特にそれぞれの顔の検出された肌の色合いに基づいてフィルフラッシュを調節する。
これらの著者は、4つの主なカテゴリに分類され、顔検出の様々な方法について検討する。(i)情報に基づいた方法(ii)特徴の不変的なアプローチ;顔の特徴、質感や肌の色の識別することを含む。(iii)テンプレートの照合方法;修正および変形の両方(iv)方法に基く外観(appearance);ニューラルネットワークのアプローチや方法に基づいた統計的分布や、エイジェンフェイス(eigenface)技術を含む。彼等は、顔検出技術のための、いくつかの主なアプリケーションについて検討している。この先行技術のいずれにも、画像中の顔の検出や情報を用いて、画像の処理や修正のためのツールを生成および/又は使用することについては、開示も示唆もされていない。
人の顔は、アマチュアやプロの写真家にとって、最も写真の被写体とされる。さらに、人の視覚システムは、肌の色合いの色に関して顔にとても敏感である。同様に、被写体の目の動きの追跡によって実験的に実行され、人間を含んでいる画像で、被写体は、最初に真っ先に顔、特に目にフォーカスして、この後に顔の周りの画像のみを探す。デフォルトの段階で、写真が人間の姿、特に顔を含んでいる場合に、顔は、画像の主な被写体となる。
頭は、両目とこの中点で黄金の矩形(golden rectangle)を形成し;口や鼻は、両目やあごの下などの間で黄金分割の(golden sections)距離にそれぞれ位置する。
人の視覚的なシステムは、色バランスの変化に寛容である一方、人の肌の色合いは、寛容さが幾分制限された部分の一部であり、輝度軸の周りでのみ主に受け、それは、異なる人種の人々の顔の肌の色合いや民族的背景との関係で主に変化する要因となる。顔の情報は、画像の全体的な色バランスの示唆、又は、自動補正の方法における重要な利点を提供し、同様に補正後に満足な画像が提供する。
オートフォーカスは、プロとアマチュアの写真家の間でも人気の機能である。フォーカス領域を決める様々な方法がある。あるカメラは、中心に過重なアプローチを用いており、他では、使用者に手動で領域を選択できるようにする。ほとんどの場合、画像中のそれらの位置に関わらず、撮影された顔にフォーカスすることが写真家の目的である。他の優れた技術は、写真家の目で見ている正確な位置を定めて、画像の重要な領域を予測することである。画像中で重要な被写体と考えられるものにフォーカスできる有利なオートフォーカス技術を行うことが所望されている。
特にアマチュア写真家にとって他の有利な特徴は、フィルフラッシュモードである。このモードでは、カメラに近い被写体は、フラッシュのような人工光を用いて露出を高め、一方、フラッシュによる効果が及ばない遠い被写体は、自然光を用いて露光される。画像処理を自動で行うこと、前景に影がある場合に顔に光りを当てるフィルフラッシュを用いたオプションの示唆、又は、バックライトで撮影する有利な技術を有することが所望される。
写真を撮るときに、カメラを垂直や水平に持つと、それぞれ横向きや、縦向きに作られる。画像を表示する場合に、取得時にカメラの方向を前もって決めることで、画像を回転することや自動的に画像を回転させるステップを省略できる。このシステムは、画像を水平で撮影すると、いわゆる横向きフォーマットとなり、横幅は画像の高さ(垂直)よりも広くなる、同様にいわゆる縦向きモードでは、画像の高さは横幅よりも広くなる。技術は、画像の方向を決めるのに用いても良い。これらの主な技術は、カメラの機械的な表示に用いられる取得時にカメラの方向を記録するか、取得後に画像内容を分析することのどちらかを有する。インカメラの方法は、正確ではあるが、カメラの値段を上げる追加的なハードウェアや移動可能なハードウェアを用いて、潜在的な維持の挑戦(potential maintenance challenge)を加える。しかしながら、取得後(post-acquisition)の分析では、一般的に十分な正確さがえられない。写真内における顔の位置、大きさ、方向に関する情報は、コンピュータ制御システムが、このような画像の処理や修正を行ったり、画像の処理や修正のためのオプションを提供したりするための強力な自動ツールを提供する。
自動色補正は、画像、又は、色かぶりを取り除いたり、加えたりすることを含む。フィルムやCCDは、日光のような1つの光源に対して補正されているものの、画像検出時のライトのコンディションは、例えば、クールホワイトの蛍光において、互いに異なるといった多くの理由があるために、上述した色かぶりが発生する。。この例において、画像は、取り除く必要がある緑がかった色を有しやすい。デジタル画像処理を用いた色補正技術を自動的に生成又は提示することが望ましい。
自動トリミングは、画像のより満足な構成を作るために画像上で実行しても良い。トリミングを用いて、より調節された画像構成を生成又は提示するための自動画像処理技術を有することが所望される。
印刷したり、表示したりするために、画像をレンダリングするとき、レンダリング装置の物理的特徴に対応するように、色変換、コントラスト処理、トリミング、および/又は、大きさ調節といった処理が実行される。このような特性は、限られた色域、制限された縦横比、制限された表示方向、修正されたコントラスト比などとしても良い。画像のレンダリングを改善するために自動画像処理技術が所望される。
画像は、ここでは好ましい実施例に従って局所的に圧縮される。このため、特定の領域は、低い圧縮比を含んだ高品質の圧縮を有する。画像中で、低い重要性を持つように決定および/又は選択された領域と比較して、低い圧縮、又は、高い解像度で維持される重要な領域の決定および/又は選択するための有利な技術を有することが好ましい。
“顔検出”は、デジタル画像中で顔を分離することや検出する技術を含む。顔検出は、人の顔が入力画像中にあるかどうかを決める処理を有し、入力画像内で、顔の位置、および/又は、他の特徴、特性、パラメータ値、若しくは、パラメータの値を決めることと組み合わせて用いても良い。“画象処理”又は、“画像補正”は、画質を改善するためのデジタル画像を補正する技術を有する。このような補正は、画像全体に対して適用される“グローバル(global)”であってもよいし、画像の異なる部分に対して異なって適用される“セレクティブ(selective)”であってもよい。主ないくつかのカテゴリは、以下のものを限定的に含む。
(i)コントラストの正規化や画像の鮮鋭化
(ii)画像の集合;ズームと回転
(iii)画像の色:調節と色合いのスケーリング
(iv)デジタル画像に適用された露出の調節とデジタルフィルフラッシュ
(v)色空間マッチング(Color Space Matching)での輝度調節;画像処理でのオートガンマの決定
(vi)自動/バッチ画像処理を決めるために特徴付けられた入力/出力装置
(vii)インカメラでの画像処理
(viii)顔に基づく画像処理
“オートフォーカス”は、撮影対象の被写体を自動的に検出して、被写体をフォーカス状態とする機能を有する。
“フィルフラッシュ”は、被写体がカメラに近いと影ができるようなときに、太陽の光りのような自然光とカメラのフラッシュユニットのような他の光源を組み合わせることを含み、それは、フラッシュユニットを用いた追加的な露出を得る。
“画素”は、写真の要素や、デジタル画像の構成の基本的単位、又は、画像を一緒に構成する小さな別々の要素である。
“デジタルキャプチャイメージ”は、デジタルで位置づけされて、検出器で保持された画像を有する。
“デジタル画像取得”は、例えば、後の検索のために、不変的なファイルでデジタル記憶され、および/又は、多かれ少なかれ不変的なデジタル形式で、格納される画像を有する。
“デジタル検出された画像は、デジタル検出した電磁波を有する画像である。
そして、“デジタルレンダリング装置(Digital Rendering Device)”は、異なる装置で画素のようなデジタル信号化された情報をレンダリングするデジタル装置である。
最も一般的なレンダリング技術では、プリンタ、特にレーザープリンタ、インクジェットプリンタ、サーマルプリンタ、のようなハードコピーにデジタルデータを変換したり、モニタ、テレビ、液晶ディスプレイ、LED、OLEDなどのソフトコピーデバイスにデジタルデータを変換したりする。
デジタル画像内で画素値を調節して、最初の空間的なパラメータを所望の空間的なパラメータに調節するためのオプションを自動的に提供しても良い。
1以上のパラメータ値は、自動的に調節されても良いし、または、この値を提示した値に調節するオプションが提供されても良い。
このツールについて、図6でさらに説明する。
この領域は、デジタル画像を調節すること、キャプチャの後に、画像の鮮鋭度、コントラストを改善し、および/若しくは主な被写体に改善されたフォーカスで潜在的に似た関係となる。画像は、画像の表現を周波数ドメイン表現に変換することによって、そしてスケーリング要素を画像の確かな周波数ドメインの特徴に選択的に適用させることによって鮮鋭化しても良い(例えば、米国特許第6,421,468号(Ratnakar等)参照)。この修正された周波数のドメイン表現は、空間的なドメインに背景変換され、元の画像の鮮鋭化したバージョンを提供しても良い。この画像の鮮鋭化の効果は、全画像に適用しても良い。(参照、特に(Ratnakar 等)、上記) 画像の鮮鋭化は、ここでの具体化に従った画像内で特に空間的な領域を選択することを同じように適用しても良い。
元の画像以上の改善された構造におけるデジタル画像部分の選択は、「トリミング」によって画像処理の形式を再表示する。同じような技術は、元の画像のサブ領域を選択することと、この画素間で挿入することによりこのサブ領域の解像度を上げることを含む。これは、画像のデジタルズーム形式を表示して、正しく適用すれば元の画像の改善を提供できる。画像を空間的に変える三番目の手段は、画像を回転するによって画像の方向を変えることにある。これは、例えば、画像のアスペクトを横長から縦長に変えるために直線に対して90°か270°回転し、逆も同様である、若しくは、例えば、目の線のレベルになるように任意の角度に回転することを含んでも良い。(上記参照)
画像の部分は、比色分析のパラメータに従って緩和しても良い(例えば、米国特許出願公開第2002/0105662号(Patton等)参照)。このような画像補正は、画像で肌の色合いを表した領域を識別すること、肌の色合いのための複数のレンダリングを表示すること、レンダリングのうちの1つの選択、および/若しくは、例えば、使用者による選択、ソフトウェア、および/若しくは、ファームウェアを用いた自動的、若しくは、半自動的な選択として、肌の色合いのレンダリングに従った画像での肌の色合いの領域のレンダリングの1つの選択、および/若しくは、補正することを含んでも良い。画像の特別な領域からの肌の色合いの情報は、この画像を処理するのに用いられても良い。好ましい実施例ににおいて、画像処理が、自動的または半自動的に実行されたものに基づいて、顔の領域は、画像中で検出される。
デジタル写真においてフィルフラッシュに似たシステム、ソフトウェア、ファームウェア、若しくは、方法は、ここでは、好ましい実施例や他の実施例に従って適用されても良い(米国特許出願第2003/0052991号(Stavely等)参照)。デジタルカメラは、様々な焦点距離で一連の写真の場面を撮るのに用いられても良い。これらの画像は、この場面で異なる被写体の距離を決めるのにこの後に分析しても良い。これらの写真の領域は、前述の距離の計算に基づいてそれらの明るさを選択的に調節し、次に、単一の写真の画像を形成するのに組み合わせても良い。好ましい実施例に従って、画像中で顔の存在する領域に関する情報は、例えば、特に選択的に顔の領域の明るさを調節するのに用いられる。さらに、単一の画像での自動処理は、好ましい実施例で有利に実行されても良い。単一の画像で、このような処理を行うことは、カメラが複数の画像をキャプチャするのに必要となる速度を減らす。あるいは、いくつかの画像は、1つを形成するために組み合わせても良い。画像の多様性は、カメラの動き無しで、デジタルカメラによって、この他の実施例でキャプチャされても良いし、一般的には、とても早い画像キャプチャ処理をするカメラを含む。
顔検出と画像処理を含んださらなる好ましい実施例や他の実施例は、色の空間との間で輝度調節や色を一致させることを含んでも良い。例えば、画像データは、色の空間に依存した装置から色の空間に依存しない装置に移動し、再び戻っても良い(例えば、米国特許第6,459,436号(Kumada等)参照)。画像データは、入力装置に依存した色の空間表現で最初にキャプチャされても良く、後に装置の独立した色の空間に変換されても良い。Gamut関数(色の再生)は、装置の独立した色の空間で実行しても良く、この画像データは、次に第2の装置に依存した色空間にもどり、出力装置に送られるように作られても良い。
好ましい実施例と他の実施例において、デジタル画像の改善は、使用者に示唆し、この後、画像が、カメラによって、取得やキャプチャされても良い(例えば、米国特許第6,516,154号(Parulski等)参照)。これらの実施例において、使用者は、写真を保存する前、又は、写真の再保存、若しくは、消去を決める前のいずれかで、トリミング、大きさ再調整、および/若しくは、色バランスを調節しても良い。使用者は、カメラで異なるセッティングを用いて写真を再び撮るように選択しても良い。改良のための提案は、カメラ・ユーザ・インターフェースにより作られても良い。
ここでの好ましい実施例で、デジタル画像で顔の画像のような自動的、および/又は、手動での検出に基づいた画像中で、顔の外観を自動的、又は、半自動的に改善することは、有利な特徴である(米国特許出願公開第2002/0172419号(Lin等)参照)。画像の明るさコントラストと色のレベルの補正は、良い結果を作るために実行されても良い。さらに、方向を検出するためのこのような情報や他の情報を用いること、インカメラの取得処理の一部として補助を提供すること、および/又は、構成中での補助や、このような情報に基づいたスライドショーを提供することは、ここでは、好ましい実施例や他の実施例の特徴となる。このアプリケーションは、自動的に顔を検出することや、使用者によって確認や選択としての顔に対応する画像の部分を示唆し、そして、ソフトウェアやファームウェアが、ソフトウェアの自動的若しくは半自動的な処理によって検出されない顔と対応するように追加的な画像部分を、使用者に選択させるのを可能にしても良い。ここでの好ましい実施例や他の実施例に従った画像処理は、1つ、又は、複数の顔の領域のみに適用され、若しくは、この処理は、全体的な画像に適用され、若しくは、この処理を全体画像に適用しても良く、選択的で特別な補正は、画像中の顔の存在する情報および/又は、青空のような他の画像領域、または、他の検出された特徴に基づいて、背景や前景の領域の両方、特に顔の領域に適用しても良い。
好ましい実施例において、画像中での複数の顔の中で主な顔や顔の検出は、画像処理システムのソフトウェアおよび/又はファームフェアの能力を向上させる。カメラ内部やカメラ外部では、適した被写体に正確なフォーカスができるために有利に使われている。被写体への距離は、判断されても良く、自動的若しくは手動での決定は、主な被写体がどこにあるかに関して作られても良い。
さらなる実施例では、様々な案は、電気的なキャプチャ画像、できるだけ1つの顔や複数の顔を含んだ領域から、1つや複数の関心領域を選択するのに用いられても良い(英国特許出願第GB0031423.7号、タイトル「automatic cropping of electronic images」 参照)。関心領域は、選択信号に応じて画像中で自動的、又は、半自動的に選択されても良い(例えば、米国特許出願公開第2003/0025812号、参照)。画像をパンニングすることは、表示した1つや複数の選択した顔のような選択領域を出来るだけ保持するように実行されても良い。画像の処理システムは、パンニング方法を出来るだけ使用しても良い。他の実施例のビデオカメラシステムは、カメラによって目的物とされた被写体との関係で、追跡、および/若しくは、ズームを実行しても良い(例えば、米国特許第5,812,193号、参照)。例えば、使用者が、カメラに被写体の表示を示すことによって、カメラに知らせても良く、このようなカメラは、次に表示内に被写体が入り続けるようにトラッキングモータを制御して探しても良いし、および/又は、画像全体に関して被写体の大きさのようなズームモータは、カメラが学習した領域に補正する。さらなる実施例では、人の頭のモデルは、カメラが、画像の範囲内で、識別された頭や、他のようなものを補正できるように適用しても良い。このようにして、装置は、ターゲットを固定し続けるように探す。このようなものは、機械的、または、カメラ内で提供されたソフトウェアおよび/又はファームウェアに従って動いても良い。有利に、複数の顔や顔領域のような複数のターゲットを、追跡および/又はズームすることができ、好ましくは、例えば、美的考慮の観点からデジタル処理を行うことができる。
下記のいずれかは、好ましい実施例と組み合わさって、若しくは、他の実施例を提供するための好ましい実施例の要素の代わりとしても良い。1以上の所望の画像処理パラメータを得るための画像内で、顔検出を用いたデジタル画像分析や処理方法が適用されている。このようなパラメータは、取得パラメータ、レンダリングパラメータ、若しくはそれらの組み合わせとなり得る。画素群は、デジタル画像内で顔画像に対応して識別される。デフォルトの値は、少なくともデジタル画像のある部分の1以上のパラメータを決められている。1以上のパラメータ値は、デフォルトの値や顔の画像を含んだデジタル画像分析に従った、デジタル検出画像内で調節される。
Claims (14)
- 所望の輝度の画像を得るための顔検出を用いたデジタル画像の顔内の影を減らす方法であって、
(a)前記デジタル画像内で、顔画像に対応する画素群を識別し、
(b)前記画素群に対して、1以上のデフォルトの色や、色合いの値、又は、これらの組み合わせ、1以上のデフォルトの輝度値をそれぞれ決めることによって前記顔画像の肌の色合いと画素の影付けを検出し、
(c)前記検出された肌の色合いに基いて、前記顔画像に対応する画素群に対して、輝度を調節し、前記検出した肌の色合い及び輝度に基いて、前記顔画像における影付けされた画素に対する算出された輝度の量を選択的に加えることによって、影を減らすフィルフラッシュを適用すること
を特徴とする方法。 - 前記調節において、肌の色合いに基いた量で、前記顔画像に対してフィルフラッシュを適用することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1の顔画像とは異なる肌の色合いを有する第2の顔画像に対して、前記識別、前記検出、前記調節を繰り返し行い、前記調節は、前記色合いに応じた異なる相対量で、前記2つの顔画像にフィルフラッシュを適用することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記調節において、前記肌の色合いに応じて、前記顔画像の輝度を調節することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1の顔画像とは、異なる肌の色合いを有する第2の顔画像に対して、前記識別、前記検出、前記調節を繰り返し行い、前記調節において、異なる肌の色合いに応じた異なる相対量で、前記2つの顔画像の画素の輝度値を調節することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記画素群の色や色合いの値は、1以上の平均的な色や色合いの値であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記色や色合いの値は、前記顔画像における複数の領域に対して決定された複数の色や色合い、若しくは、これらの組み合わせであることを特徴とする請求項6に記載の方法
- 結像光学系、デジタル画像検出器、および、記録媒体を有し、所望の輝度の画像を得るための顔検出を用いたデジタル画像の画素における輝度を調節する方法を、1以上の処理装置に実行させるプログラムが、前記記憶媒体に格納された画像取得装置であって、
前記方法において、
(a)前記デジタル画像内で、顔画像に対応した画素群を識別し、
(b)前記画素群に対して、1以上のデフォルトの色や色合いの値、又は、これらの組み合わせと、1以上のデフォルトの輝度値のそれぞれを決めることによって、前記顔画像の肌の色合いと画素の影付けを検出し、
(c)前記検出した肌の色合いに基づいて、前記顔画像に対応する前記画素群に対して、輝度を調節し、前記検出した肌の色合い及び輝度に基いて、前記顔画像における影付けされた画素に対する算出された輝度の量を選択的に加えることによって、影を減らすフィルフラッシュを適用すること
を特徴とする方法。 - 前記調節において、前記肌の色合いに応じた量で、顔画像にフィルフラッシュを適用することを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 前記方法において、さらに
前記第1の顔画像とは異なる肌の色合いを有する第2の顔画像に対して、前記識別、前記検出、および、前記調節を繰り返し行い、前記調節において、前記異なる肌の色合いに応じた異なる相対量で、前記2つの顔画像にフィルフラッシュを適用することを特徴とする請求項8に記載の装置。 - 前記調節において、前記肌の色合いに応じて、前記顔画像の輝度を調節することを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 前記方法において、さらに、
前記第1の顔画像とは異なる肌の色合いを有する第2の顔画像に対して、前記識別、前記検出、および、前記調節を繰り返し行い、前記調節において、前記異なる肌の色合いに応じた異なる相対量で、前記2つの顔画像の画素の輝度値を調節することを特徴とする請求項8に記載の装置。 - 前記画素群における色や色合いの値は、1以上の平均的な色や色合いであることを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 前記色や色合いの値は、前記顔画像における複数の領域で決定された複数の色や色合い、又は、これらの組み合わせであることを特徴とする請求項13に記載の装置。
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