JPH11185026A - 顔領域抽出装置 - Google Patents

顔領域抽出装置

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JPH11185026A
JPH11185026A JP9365581A JP36558197A JPH11185026A JP H11185026 A JPH11185026 A JP H11185026A JP 9365581 A JP9365581 A JP 9365581A JP 36558197 A JP36558197 A JP 36558197A JP H11185026 A JPH11185026 A JP H11185026A
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JP
Japan
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Pending
Application number
JP9365581A
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English (en)
Inventor
Taro Watanabe
太郎 渡辺
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像から顔領域をリアルタイムで、かつ少な
い演算量で求めることができる顔領域抽出装置を得る。 【解決手段】 入力される画像の現画像と以前画像との
差分に基づいて画像の背景のみの画像を記録する背景画
像記録手段(100、110、120、130、14
0)と、背景のみからなる入力画像を記録した時点と異
なる時点に、入力される画像の肌色領域を抽出する肌色
領域抽出手段(160)と、抽出した肌色領域を残し、
背景部分を除外する背景部分除外手段(150、17
0)と、肌色領域を楕円領域で近似する楕円近似手段
(180、190)と、近似した楕円領域と前記差分領
域に基づいて楕円内の差分領域の割合及び近似した楕円
領域のパラメータに基づいて楕円領域が顔領域か否かを
判断する顔判断手段(200、210)とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、顔画像で人物の識
別を行う上での前処理として、画像から顔領域を抽出す
る顔領域抽出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータと人間のインタフェースを
より自然に行えるようにするための一方法として画像認
識技術を用いてユーザーの識別、表情の認識の研究を行
っているものがある。例えば特開平5−165119号
公報は、人物の顔のデータ抽出方法を開示している。こ
の公報の方法では、入力画像からあらかじめ設定された
肌色と考えられる色相範囲にある領域を求め、次に、色
領域に内接する円又は楕円を想定し、面積の大きい順に
円又は楕円で肌色領域を分割している。次に、求めた円
又は楕円の内少なくとも一つを選択して、短軸長軸の値
から大きさなどの補正を行い、あらかじめ求めた顔の標
準パターンとの相関を求めて、相関が大きければその領
域を顔領域としている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術では次のような問題点があった。 (1)肌色領域全域にわたって円又は楕円近似を行うた
め、計算量が多く、リアルタイム処理に向かない。 (2)顔の領域か否かを、最終的にあらかじめ求めた顔
の標準パターンとの相関に基づき判断するため、判断精
度を上げるためには多量な標準パターンが必要となり、
コストアップになる。
【0004】そこで、本発明は上述した従来例に係る問
題点に鑑みてなされたもので、画像から顔領域をリアル
タイムで、かつ少ない演算量で求めることができる顔領
域抽出装置を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る顔領域抽出装置は、入力される画像の
現画像と以前画像との差分に基づいて入力画像が背景の
みからなるか否かを判断し、背景のみからなる入力画像
を記録する背景画像記録手段と、背景のみからなる入力
画像を記録した時点と異なる時点に、入力される画像に
肌色領域があれば、前記肌色領域を抽出する肌色領域抽
出手段と、抽出した前記肌色領域を残し、前記背景のみ
からなる画像に相当する部分を除外する背景部分除外手
段と、前記肌色領域を楕円領域で近似する楕円近似手段
と、近似した前記楕円領域と前記差分領域に基づいて楕
円内の差分領域の割合及び近似した楕円領域のパラメー
タに基づいて楕円領域が顔領域か否かを判断する顔領域
判断手段とを備えたものである。これらの各手段は、C
PU(中央演算処理装置)やDSP(デジタルシグナル
プロセッサ)とメモリやインタフェースなどを組み合わ
せて構成することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態を図面に従って説明する。図1は本実施の形態に係る
顔領域抽出装置の構成を示すブロック図である。図1に
示す顔領域抽出装置の構成としては、入力される画像の
現画像と以前画像との差分領域に基づいて画像の背景部
分を記録する背景画像記録手段と、この記録の前又は後
に入力される画像の肌色領域を抽出する肌色領域抽出手
段と、抽出した肌色領域を残し、背景のみからなる画像
に相当する部分を除外する背景部分除外手段と、肌色領
域を楕円領域で近似する楕円近似手段と、近似した楕円
領域と前記差分領域に基づいて楕円内の差分領域の割合
及び近似した楕円領域のパラメータに基づいて楕円領域
が顔領域か否かを判断する顔領域判断手段とを備えてい
る。
【0007】ここで、背景画像記録手段は、画像入力部
100、画像記録部110、差分検出部120、背景判
断部130及び背景記録部140を有し、前記画像入力
部100は、ビデオカメラなどから、例えば図2に示す
ような画像を入力して輝度(Y)、色差(B−Y、R−
Y)信号の画像を出力し、その出力された画像信号
(Y、B−Y、R−Y)は前記画像記録部110に記録
される。前記差分検出部120は、画像入力部100か
ら出力される現フレームの画像信号と、画像記録部11
0からの1フレーム前の画像信号を受け、Y、B−Y、
R−Y各信号の対応する座標ごとの差分の絶対値を求め
て、一つでもあらかじめ設定した値よりも大きい絶対値
を持つ画素を差分領域とした2値画像を出力する。
【0008】前記背景判断部130は、差分検出部12
0の出力である差分領域2値画像の2値画像領域の面積
(画素数)を求めて、時間軸方向に図示しないローパス
フィルタ(LPF1)をかけ(ローパスフィルタリン
グ)、そのローパスフィルタLPF1の出力があらかじ
め設定されたしきい値より小さい場合のフレーム数を図
示しないカウンタでカウントし、カウント数があらかじ
め設定されたしきい値より大きいとき現フレームの画像
は背景であると判断する。背景記録部140では、背景
判断部130が背景と判断した場合、現フレームの画像
をメモリに記録する。一例として、今パソコンが机の上
に置いてあり、その前に椅子があるものとする。パソコ
ンのディスプレーの上にはテレビカメラが載置され、パ
ソコンのオペレータが椅子に座ったときに、その人の顔
を撮像するよう設定されているものする。ここで、オペ
レータが席を外している間は、撮像画像は背景のみであ
り、静止画である。この背景のみであることを検出し
て、背景のみの画像が背景記録部140により記録され
る。
【0009】その後、オペレータが座席に着席した後の
撮像画像には肌色部分が含まれているので次に説明する
肌色領域抽出手段により抽出が行われる。すなわち、肌
色領域抽出手段は、肌色検出部160を有し、前記肌色
検出部160では、画像入力部100の色差出力から色
相を求めて、あらかじめ設定した肌色の色相範囲内の領
域を検出し、検出した領域に対して縮小拡大処理を行っ
て孤立点等のノイズ成分を除去するとともに、領域の抜
けの部分の穴埋め処理を行う。
【0010】また、背景部分除外手段は、背景差分領域
検出部150と背景マスク部170を有し、前記背景差
分領域検出部150では、背景画像と現フレーム画像と
の各対応した画素における輝度、色差信号の差分の絶対
値があらかじめ設定したしきい値より大きい領域を検出
し、検出した領域に対して縮小拡大処理をして孤立点等
のノイズ成分を除去するとともに、領域の抜けの部分の
穴埋め処理を行う。そして、背景マスク部170では、
背景差分領域検出部150の出力である非背景領域と肌
色検出部160の出力である肌色領域との積領域として
の肌色領域を求める。図3はこうして求められた肌色領
域を示していて、この例では2つの顔画像A、Bが示さ
れている。
【0011】また、楕円近似手段は、最大面積領域検出
部180と楕円近似部190を有し、前記最大面積領域
検出部180では、背景マスク部170の出力である肌
色領域の各領域の面積を求めて面積が最大となる領域を
求める。図3の例では、顔画像Aの面積が、もう1つの
顔画像の面積より大きいので、顔画像Aが選択される。
図4はこの様子を示している。
【0012】次に、前記楕円近似部190では、最大面
積領域検出部180で求めた面積最大領域を楕円で近似
する。具体的には次の通りである。まず最初に、面積最
大領域の重心の座標を求める。次に、重心を楕円の中心
として、楕円の軸の傾きと短半径と長半径をパラメータ
として、あらかじめ設定した範囲内をあらかじめ設定し
た間隔で変化させて楕円領域を作成する。図5はこの動
作を示す図であり、(a)に示すように面積最大領域M
の重心Oを求め、その後(b)、(c)、(d)に示す
ように楕円のパラメータを変化させ、各種の楕円E1、
E2、E3を作成する。さらに、図6に示すように作成
した楕円領域と最大面積領域との積領域(図6の(a)
中のハッチング部分)と和領域(図6の(b)中のハッ
チング部分)との重ならない領域(図6の(c)中のハ
ッチング部分)、すなわち差の面積を求めて、面積が最
小となる楕円を選択する。この例では、図5(c)に示
した楕円E2が面積最大領域Mに対して最小の差を与え
るものとして選択されている。
【0013】また、顔領域判断手段は、楕円差分検出部
200と顔判断部210を有し、前記楕円差分検出部2
00では、楕円近似部190で求めた楕円領域と差分検
出部120で求めた差分領域の積を取り、積の面積を楕
円の面積で割り、楕円内の差分領域の割合を求める。そ
して、前記顔判断部210では、楕円差分検出部200
で求めた差分領域の割合を時間方向に図示しないローパ
スフィルター(LPF2)を通し、このローパスフィル
タLPF2の出力があらかじめ設定したしきい値よりも
大きいかどうか調べる。また、楕円近似部190で求め
た楕円の長軸の傾きと長半径値、短半径値、及び長半径
と短半径の比の値があらかじめ設定された範囲内に入っ
ているかどうかを調べる。ローパスフィルタLPF2の
出力がしきい値より大きく、かつ楕円のパラメータが所
定の範囲内に入っている場合、楕円領域は顔の領域であ
ると判断する。
【0014】
【発明の効果】したがって、本発明によれば、次のよう
な効果を奏する。 (1)背景の肌色領域を除去した後に肌色領域の楕円近
似を行うため、計算量が少なくて済み、リアルタイム処
理が可能である。 (2)楕円内の差分領域の割合及び近似した楕円領域の
パラメータに基づいて楕円領域が顔領域か否かを判断す
るため、従来例のように顔の標準パターンとの相関に基
づいて顔領域を判断せず、このため、顔の標準パターン
を必要とせず、メモリが少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る顔領域抽出装置の
構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態における入力画像の例を示
す図である。
【図3】本発明の実施の形態における背景マスク部の出
力信号としての肌色領域の例を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態における最大面積領域検出
部により検出、選択された肌色領域の例を示す図であ
る。
【図5】本発明の実施の形態において面積最大領域の重
心を求め、楕円のパラメータを変化させ、各種の楕円を
作成する様子を示図である。
【図6】本発明の実施の形態において楕円領域と最大面
積領域との積領域と和領域との重ならない領域の面積が
最小となる楕円を選択する手順を示す図である。
【符号の説明】
100 画像入力部 110 画像記録部 120 差分検出部 130 背景判断部 140 背景記録部(画像入力部、画像記録部、差分検
出部、背景判断部とともに背景画像記録手段を構成す
る) 150 背景差分領域検出部 160 肌色検出部(肌色領域抽出手段) 170 背景マスク部(背景差分領域検出部とともに背
景部分除外手段を構成する) 180 最大面積領域検出部 190 楕円近似部(最大面積領域検出部とともに楕円
近似手段を構成する) 200 楕円差分検出部 210 顔判断部(楕円差分検出部とともに顔領域判断
手段を構成する) A、B 肌色領域としての顔画像 E1、E2、E3 楕円 M 面積最大領域

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力される画像の現画像と以前画像との
    差分に基づいて入力画像が背景のみからなるか否かを判
    断し、背景のみからなる入力画像を記録する背景画像記
    録手段と、 背景のみからなる入力画像を記録した時点と異なる時点
    に、入力される画像に肌色領域があれば、前記肌色領域
    を抽出する肌色領域抽出手段と、 抽出した前記肌色領域を残し、前記背景のみからなる画
    像に相当する部分を除外する背景部分除外手段と、 前記肌色領域を楕円領域で近似する楕円近似手段と、 近似した前記楕円領域と前記差分領域に基づいて楕円内
    の差分領域の割合及び近似した楕円領域のパラメータに
    基づいて楕円領域が顔領域か否かを判断する顔領域判断
    手段とを、 有する顔領域抽出装置。
  2. 【請求項2】 前記背景部分除外手段にて得られた前記
    肌色領域が複数あるとき、各肌色領域の面積を求める手
    段と、 前記各肌色領域の中で最大の面積を有する肌色領域を決
    定する最大肌色面積決定手段とを更に有し、前記最大の
    面積を有する肌色領域について前記楕円領域での近似を
    行うよう構成された請求項1記載の顔領域抽出装置。
  3. 【請求項3】 前記楕円近似手段が、前記肌色領域の重
    心を求める手段と、 前記重心を中心とする楕円の軸の傾き、短半径、長半径
    の少なくとも1つを変化させ、前記肌色領域と楕円領域
    の和領域から積領域を取り除いた差の領域の面積が最小
    となる楕円を検出する近似楕円検出手段とを有する請求
    項1又は2記載の顔領域抽出装置。
  4. 【請求項4】 前記顔領域判断手段が、近似した前記楕
    円領域と前記差分領域の積を取る手段と、前記積の面積
    を近似した前記楕円領域の面積で除算して前記楕円領域
    内の前記差分領域の割合を求める手段とを有する請求項
    1ないし3のいずれか1つに記載の顔領域抽出装置。
  5. 【請求項5】 前記顔領域判断手段が、前記差分領域の
    割合を時間方向にローパスフィルタリングする手段と、
    前記ローパスフィルタリングする手段の出力信号があら
    かじめ設定した閾値より大きいか否かを判断する手段
    と、前記楕円近似部で求めた楕円のパラメータが所定範
    囲内のものか否かを判断する手段と、前記ローパスフィ
    ルタリングする手段の出力信号があらかじめ設定した閾
    値より大きくて、かつ、前記楕円近似部で求めた楕円の
    パラメータが所定範囲内にあるとき、前記楕円領域は顔
    領域であると判断する判断手段とを有する請求項4記載
    の顔領域抽出装置。
JP9365581A 1997-12-22 1997-12-22 顔領域抽出装置 Pending JPH11185026A (ja)

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