KR100901272B1 - System and method for generating an initial template - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 초기 템플릿 생성 장치는, 로봇에 장착된 영상 촬영 수단을 이용하여 영상을 획득하는 영상 입력부와, 로봇을 회전 이동시키며, 이동 중에 기 설정된 간격으로 영상 입력부로부터 영상을 제공받아 등록 영상을 수집하는 등록 영상 수집부와, 수집된 등록 영상에서 얼굴 영역에 대해 정규화한 후 특징 부분을 검출하여 사용자의 초기 템플릿을 생성하는 얼굴정보 등록부를 포함한다.The initial template generating device according to the present invention, the image input unit for acquiring the image using the image capturing means mounted on the robot, and rotates the robot, and receives the image from the image input unit at a predetermined interval during the movement to register the image And a face information register to generate a user's initial template by detecting a feature part after normalizing the face region in the collected registered image.
이와 같이, 본 발명은 로봇을 회전 이동시키면서 영상을 입력받고, 입력받은 영상을 토대로 등록 영상을 수집한 후 이를 토대로 초기 템플릿을 구성함으로서, 조명 및 자세 등의 다양한 환경에서 얼굴 형상 변화가 포함된 영상들을 이용하여 초기 템플릿을 구성할 수 있어 열악한 환경에서의 얼굴 인식을 요구하는 로봇에서 얼굴 인식의 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention receives an image while rotating the robot, collects a registered image based on the received image, and then configures an initial template based on the received image, thereby including an image including a face shape change in various environments such as lighting and posture. Initial templates can be used to improve the performance of face recognition in robots that require face recognition in harsh environments.
로봇, 사용자 인식, 얼굴 인식, 얼굴 등록, 초기 템플릿 Robot, user recognition, face recognition, face registration, initial template
Description
본 발명은 로봇이 사용자의 얼굴을 인식하기 위해서 필요한 얼굴 등록 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 조명 및 자세 등의 다양한 얼굴 형성 변환가 포함된 영상으로부터 추출된 특징 벡터들을 이용하여 사용자의 초기 템플릿을 생성하여 저장하는 초기 템플릿 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a face registration device and a method required for a robot to recognize a user's face. In particular, an initial template of a user is generated by using feature vectors extracted from an image including various face-forming transformations such as lighting and posture. An apparatus and a method for generating an initial template are described.
본 발명은 정보 통신부의 IT 신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호:2005-S-033-03, 과제명: URC를 위한 내장형 컴포넌트 기술개발 및 표준화].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT new growth engine core technology development project of the Ministry of Information and Communication [Task management number: 2005-S-033-03, Task name: Development and standardization of embedded component technology for URC].
얼굴 인식 기술은 새로운 기술이 아니며, 지금까지 수많은 연구가 수행되어 왔으며, 일부 응용에 상용화되고 있다. 그러나, 많은 연구에서 밝혀진 바와 같이 얼굴 인식의 문제점은 조명 및 자세 등의 변화에 취약하다는 점이다. 특히, 로봇에서의 얼굴 인식은 보안의 관점에서 주로 연구되어 온 기존의 얼굴 인식과는 다르게 매우 열악한 환경에서의 인식을 요구한다.Face recognition technology is not a new technology, numerous studies have been conducted so far, and it is commercialized in some applications. However, as many studies have revealed, the problem of face recognition is that it is vulnerable to changes in lighting and posture. In particular, face recognition in robots requires recognition in very poor environments, unlike conventional face recognition, which has been mainly studied in terms of security.
로봇과 사용자가 임의의 장소에서 자유롭게 움직이면서 서로 상호 작용하는 상황이 빈번하게 발생하기 때문에, 조명 및 사용자의 자세가 매우 다양하다.Since the robot and the user move freely in any place and interact with each other frequently, the lighting and the user's posture vary widely.
이러한 환경에서 얼굴 인식 엔진의 성능 보장을 위해서는 다양한 얼굴 영상으로부터 추출된 특징 벡터로 초기 등록 템플릿을 구성하고 생성하는 방법이 요구된다. 초기 템플릿의 다양성을 확보하지 못할 경우 현존하는 얼굴 인식기로 만족할 만한 성능을 확보하기에는 한계가 있다.In order to guarantee the performance of the face recognition engine in such an environment, a method of constructing and generating an initial registration template using feature vectors extracted from various face images is required. If the diversity of the initial template is not secured, there is a limit to achieving satisfactory performance with existing face recognizers.
물론 초기에 생성된 사용자 템플릿만을 이용하여 조명 및 자세의 변화에 따른 얼굴 형상 변화를 대처하기 위한 기술이 존재하며, 그 예로서 "A.S. Georghiades, P.N. Belhumeur, and D.J. Kriegman, "From Few to Many: Illumination Cone Models for Face Recognition under Variable Lighting and Pose," IEEE Trans. on PAMI, vol. 23, no. 6, Jun. 2001."의 논문이 발표된 바가 있다.Of course, there is a technology for coping with the shape of the face according to the change of lighting and posture using only the user template generated initially. For example, "AS Georghiades, PN Belhumeur, and DJ Kriegman," From Few to Many: Illumination Cone Models for Face Recognition under Variable Lighting and Pose, "IEEE Trans. On PAMI, vol. 23, no. 6, Jun. 2001."
다른 방법으로 학습을 통해 다양한 템플릿을 수집하는 방법이 있으며, 그 예로 "W. Huang, B. Lee, M. Rajapakse, and L. Li, "Face Recognition by Incremental Learning for Robotic Interaction," IEEE workshop on Multimedia Signal Processing, pp. 280-283, Dec. 2002."의 논문이 발표된 바가 있다.Another method is to collect various templates through learning, such as "W. Huang, B. Lee, M. Rajapakse, and L. Li," Face Recognition by Incremental Learning for Robotic Interaction, "IEEE workshop on Multimedia Signal Processing, pp. 280-283, Dec. 2002. "
종래의 대부분의 얼굴 인식 방법은 초기에 생성된 사용자 템플릿만을 이용하여 조명 및 자세의 변화에 따른 얼굴 형상 변화를 대처하기 때문에 제약 조건이 있을 뿐만 아니라, 처리 과정이 복잡하여 실시간으로 처리하기 어려운 문제점이 있다.Most conventional face recognition methods use only user templates generated initially to deal with face shape changes due to changes in lighting and posture, and thus have limitations and are difficult to process in real time due to complex processing. have.
또한, 종래의 인식 중에 학습을 통한 다양한 템플릿을 수집하는 방법은 학습을 통해 다양한 템플릿을 수집할 수 있으나, 초기 템플릿이 다양하지 못한 경우 설정한 검증 조건을 통과하지 못하여 학습 자체가 발생하지 않은 문제점이 있을 뿐만 아니라 잘못된 학습으로 시스템이 붕괴될 위험이 매우 크며, 학습이 정상적으로 이루어지는 경우에도 주로 간단한 클러스터링 기술을 통해 대표 패턴만을 선정함으로 실제 얼굴 인식 성능 향상에 크게 기여하지 못하는 문제점이 있다.In addition, the method of collecting various templates through learning during the conventional recognition may collect various templates through learning, but if the initial template is not diverse, the learning does not occur due to the failure to pass the set verification condition. In addition, there is a high risk that the system collapses due to incorrect learning, and even when the learning is normally performed, there is a problem in that it does not contribute significantly to the improvement of the actual face recognition performance by selecting only the representative pattern through the simple clustering technique.
이와 같이, 다양한 얼굴 형상 변화가 포함된 초기 템플릿의 구성이 형상 기반 얼굴 인식 시스템의 성능을 좌우하는 매우 중요한 요소임에도 불구하고, 초기 템플릿의 구성 방법에 대한 연구가 전무한 상태이다.As described above, although the configuration of the initial template including various face shape changes is a very important factor that determines the performance of the shape-based face recognition system, there is no research on how to construct the initial template.
따라서, 본 발명에서는 조명 및 자세 등의 다양한 얼굴 형상 변화가 포함된 영상을 수집하여 초기 템플릿을 구성하는 방법을 제안한다.Accordingly, the present invention proposes a method of constructing an initial template by collecting images including various face shape changes such as lighting and posture.
본 발명의 제 1 관점으로서 초기 템플릿 생성 장치는, 로봇에 장착된 영상 촬영 수단을 이용하여 영상을 획득하는 영상 입력부와, 상기 로봇을 회전 이동시키 며, 상기 이동 중에 기 설정된 간격으로 상기 영상 입력부로부터 영상을 제공받아 등록 영상을 수집하는 등록 영상 수집부와, 상기 수집된 등록 영상에서 얼굴 영역에 대해 정규한 후 특징 부분을 검출하여 사용자의 초기 템플릿을 생성하는 얼굴정보 등록부를 포함한다.In accordance with a first aspect of the present invention, an initial template generating apparatus includes an image input unit for acquiring an image by using an image capturing means mounted on a robot, and rotationally moving the robot from the image input unit at a predetermined interval during the movement. A registration image collecting unit receiving an image and collecting a registration image, and a face information registration unit for generating a user's initial template by detecting a feature part after normalizing the face area in the collected registration image.
본 발명의 제 2 관점으로서 초기 템플릿 생성 방법은, (a) 임의의 위치에서 기 설정된 최종 위치로 로봇을 회전 이동시키면서 상기 로봇의 이동 중 기 설정된 간격으로 상기 로봇에 장착된 영상 촬영 수단을 이용하여 영상을 획득하는 단계와, (b) 상기 획득된 영상에서의 얼굴 영역 검출을 통해 다수의 등록 영상을 수집하는 단계와, (c) 상기 각각의 등록 영상의 얼굴 영역에 대해 정규화하는 단계와, (d) 상기 정규화된 얼굴 영역에서의 특징 부분을 검출하고, 상기 검출된 각각의 특징 부분을 토대로 사용자의 초기 템플릿을 생성하는 단계를 포함한다.As a second aspect of the present invention, the initial template generation method comprises: (a) using an image photographing means mounted on the robot at a predetermined interval during the movement of the robot while rotating the robot from an arbitrary position to a preset final position; Acquiring an image, (b) collecting a plurality of registered images by detecting a face region in the acquired image, (c) normalizing the face region of each of the registered images; d) detecting feature portions in the normalized face region and generating an initial template of the user based on each detected feature portion.
본 발명에서는 조명 및 자세 등의 다양한 환경에서 얼굴 형상 변화가 포함된 초기 템플릿을 구성할 수 있다.In the present invention, an initial template including a face shape change in various environments such as lighting and posture may be configured.
본 발명은 로봇을 회전 이동시키면서 영상을 입력받고, 입력받은 영상을 토대로 등록 영상을 수집한 후 이를 토대로 초기 템플릿을 구성함으로서, 조명 및 자세 등의 다양한 환경에서 얼굴 형상 변화가 포함된 영상들을 이용하여 초기 템플릿을 구성할 수 있어 열악한 환경에서의 얼굴 인식을 요구하는 로봇에서 얼굴 인식의 성능을 향상시킬 수 있다.The present invention receives an image while rotating the robot, collects a registered image based on the received image, and then configures an initial template based on the received image, by using images including face shape changes in various environments such as lighting and posture. Initial templates can be configured to improve the performance of face recognition in robots that require face recognition in harsh environments.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 발명에 따른 초기 템플릿 생성 장치는 로봇간의 거리 측정을 통해 로봇을 지정된 위치로 이동시키면서 얼굴이 포함된 연속된 영상을 획득하여 얼굴을 검출한 후 이를 토대로 사용자의 초기 템플릿을 생성한다는 것으로, 로봇의 고신뢰도의 얼굴 인식 장치를 구성한다는 것이다.The initial template generating apparatus according to the present invention generates a user's initial template on the basis of detecting a face by acquiring a continuous image including a face while moving the robot to a specified position by measuring the distance between the robots. It is to configure a high reliability face recognition device.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 로봇의 초기 템플릿 생성 장치를 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an initial template generating device of a robot according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 초기 템플릿 생성 장치는 영상 입력부(100), 등록 영상 수집부(120), 등록 영상 수집 버퍼부(135), 얼굴 정보 등록부(140) 및 사용자 데이터베이스(160)를 포함한다. 여기서, 등록 영상 수집부(120)는 얼굴 검출부(122), 거리 측정부(124), 위치 제어부(126) 및 로봇 제어부(128)를 포함하고, 얼굴 정보 등록부(140)는 얼굴 정규화(142), 특징 추출부(144) 및 템플릿 생성부(146)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the initial template generating apparatus includes an
영상 입력부(100)는 로봇의 소정 위치, 예를 들면 머리 부분에 장착된 영상 촬영 수단, 예컨대 카메라를 이용하여 연속된 영상 시퀀스를 획득하여 등록 영상 수집부(120)에 제공한다.The
등록 영상 수집부(120)는 영상 입력부(100)로부터 제공받은 연속된 영상 시퀀스에서 사용자의 얼굴 영역을 검출하는 얼굴 검출부(122)와, 로봇과 사용자간의 거리를 측정하는 거리 측정부(124)와, 검출된 얼굴 영역의 위치에 의거하여 영상 촬영 수단인 카메라의 위치를 제어하는 위치 제어부(126) 및 거리 측정부(124)에서 측정된 거리를 토대로 로봇의 이동을 제어하는 로봇 제어부(128) 등으로 구성된다.The registered
얼굴 검출부(122)는 영상 입력부(100)로부터 각각의 영상을 입력받아 얼굴이 검출되는지를 각각 판단하며, 얼굴이 검출된 영상에서 얼굴 영역이 화면의 중앙에 위치되었는지를 판단한 후 화면의 중앙에 얼굴 영역이 위치한 영상 데이터를 등록 영상 수집 버퍼부(135)에 저장시킨다.The
한편, 화면의 중앙에 얼굴 영역이 존재하지 않을 경우에는 위치 제어부(126)의 제어를 통해 영상 촬영 수단이 장착된 부분, 예컨대 로봇의 머리 부분을 제어한다.On the other hand, when the face area does not exist in the center of the screen, the
얼굴 영역을 영상의 중앙에 위치시키는 과정은 이후에 수행될 사용자와의 거리 측정 단계에서 안정적인 거리 측정을 수행하기 위한 것이다.The process of locating the face area in the center of the image is to perform stable distance measurement in a distance measuring step with a user to be performed later.
거리 측정부(124)는 사용자의 임의의 위치, 예컨대 얼굴의 아래 위치(가슴부)에 구동하여 사용자와 로봇간의 거리를 측정하는 초음파 또는 레이저 센서를 예로 들 수 있으며, 이러한 거리 측정을 토대로 로봇 제어부(128)는 로봇의 이동 궤도를 실시간으로 수정할 수 있다.The
상기와 같은 구성을 갖는 등록 영상 수집부(120)가 영상을 수집하는 과정 중 로봇에 장착된 영상 촬영 수단인 카메라로 영상을 촬영하는 방법, 즉 얼굴 등록 모 드에 대해 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다.2 to 5 for a method of capturing an image with a camera, which is an image capturing means mounted on a robot, during the process of collecting the image by the registered
도 2a 내지 도 2c는 사용자의 얼굴 등록 모드를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2a의 사용자 등록 모드로 사용자 얼굴 영상의 예를 도시한 도면이며, 도 4는 도 2b의 사용자 등록 모드로 사용자 얼굴 영상의 예를 도시한 도면이며, 도 5는 도 2c의 사용자 등록 모드로 사용자 얼굴 영상의 예를 도시한 도면이다.2A to 2C are diagrams illustrating a face registration mode of a user, FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a user face image in the user registration mode of FIG. 2A, and FIG. 4 is a user face in the user registration mode of FIG. 2B. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an image, and FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a user face image in the user registration mode of FIG. 2C.
먼저, 얼굴 등록 모드 중 첫 번째는 사용자의 편의성이 가장 높은 모드로서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 사용자가 고정 위치에 있으며, 로봇이 이동하는 모드이다. 즉, 사용자에게 요구되는 행동은 고정된 위치에서 카메라를 바라보는 것이며, 카메라가 장착된 로봇은 다양한 환경에서의 영상 수집을 위해 사용자와의 거리를 자동으로 계산하고, 지정된 위치로 이동하면서 변화된 조명, 자세 등이 반영된 영상들을 수집한다.First, among the face registration modes, the first mode is the user's convenience. As shown in FIG. 2A, the user is in a fixed position and the robot moves. In other words, the user's required action is to look at the camera from a fixed position, and the robot equipped with the camera automatically calculates the distance to the user for collecting images in various environments, and changes the lighting while moving to the designated position, Collect images reflecting posture.
다양한 환경에서 등록 영상을 수집하기 위해 로봇은 거리 측정부(124)를 이용하여 자신과 사용자의 거리를 자동적으로 계산하고, 계산된 거리를 토대로 로봇 제어부(128)를 제어하여 기 지정된 위치로 이동한다.In order to collect the registered image in various environments, the robot automatically calculates the distance between the user and the user using the
기 지정된 위치로 이동하면서 얼굴 검출부(122)는 변화된 조명, 자세 등이 반영된 영상들을 추출하여 등록 영상 수집 버퍼부(135)에 저장시킨다. 한편, 거리에 따른 얼굴 해상도의 변화도 얼굴인식 성능에 큰 영향을 미치기 때문에, 로봇은 로봇 제어부(128)의 제어를 통해 원거리(3m)에서 근거리(1m)로 사용자에게 다가가면서 영상 입력부(100)의 영상 촬영 수단에서 촬영된 영상을 입력받으며, 얼굴 검출부(122)는 입력받은 영상들 중 얼굴 영역이 영상의 중앙에 위치한 영상을 추출하 여 등록 영상 수집 버퍼부(135)에 저장시킨다.While moving to a predetermined position, the
즉, 도 2a와 같이 로봇이 이동하면서, 수집한 영상은 도 3에 도시된 바와 같다.That is, as the robot moves as shown in FIG. 2A, the collected image is as shown in FIG. 3.
이와 같이 도 2a의 얼굴 등록 모드는 사용자의 협조를 거의 요구하지 않는 반면에, 도 2b의 경우에는 사용자의 협조를 요구하는 모드로서, 즉 사용자와 일정 거리에 떨어져 위치하는 로봇이 로봇 제어부(128)를 통해 회전하면서 영상을 수집하는 얼굴 등록 모드이다.As described above, the face registration mode of FIG. 2A requires little cooperation of the user, whereas in the case of FIG. 2B, the
사용자는 로봇이 회전할 때, 제자리에서 같은 방향으로 회전하면서 로봇의 영상 촬영 수단인 카메라를 응시하면 되며, 이와 같은 과정으로 수집된 영상의 예는 도 4에 도시된 바와 같다.When the robot rotates, the user may stare at the camera, which is an image capturing means of the robot, while rotating in the same direction in place, and an example of the image collected by the process is illustrated in FIG. 4.
도 2c의 경우에는 로봇이 제자리에서 회전하고 사용자가 로봇을 중심으로 360도 회전하여 영상을 수집하는 얼굴 등록 모드로서, 사용자에게 매우 적극적인 협조를 요구하는 방법이다. 도 2c와 같은 얼굴 등록 모드는 사용자가 이동하기 때문에 다양한 조명의 변화가 반영된 영상을 수집할 수 있는 장점이 있으며, 로봇이 제자리에서 회전하기 때문에 도 2a 및 도 2b의 등록 모드에 비해 영상 수집이 용이하다. 도 2c의 모드로 수집된 영상의 예로는 도 5에 도시된 바와 같다.In the case of Figure 2c is a face registration mode in which the robot rotates in place and the user rotates 360 degrees around the robot to collect images, a method that requires very active cooperation from the user. The face registration mode as shown in FIG. 2C has an advantage of collecting images reflecting various lighting changes because the user moves, and easier to collect images than the registration modes of FIGS. 2A and 2B because the robot rotates in place. Do. An example of the image collected in the mode of FIG. 2C is as shown in FIG. 5.
본 발명에서는 상기와 같은 얼굴 등록 모드들 중 적절한 모드를 선택하여 사용하거나 복수개의 등록 모드를 조합하여 사용할 수 있다. 예컨대, 세 가지의 모든 모드를 사용할 경우에 매우 높은 신뢰성을 갖는 초기 템플릿을 생성할 수 있다.In the present invention, an appropriate mode may be selected from among the above-described face registration modes or a combination of a plurality of registration modes may be used. For example, an initial template with very high reliability can be created when all three modes are used.
상기와 같은 얼굴 등록 모드 중 도 2c를 제외한 도 2a 및 도 2b의 등록 모드 는 등록 영상 수집부(120)를 통해 이루어지며, 영상 등록 과정에 대해 도 6을 참조하여 설명한다.Among the face registration modes as described above, the registration modes of FIGS. 2A and 2B except for FIG. 2C are performed through the registered
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 영상 등록 과정을 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an image registration process according to an exemplary embodiment of the present invention.
사용자의 요청에 의해 얼굴 등록 모드가 구동되면, 로봇은 로봇 제어부(128)에 의해 시작 위치에서 천천히 이동한다. 이동 중에 영상 입력부(100)에서는 로봇에 탑재된 영상 촬영 수단인 카메라를 통해 영상을 획득하고, 이를 등록 영상 수집부(120)에 제공한다(S600).When the face registration mode is driven at the user's request, the robot moves slowly from the start position by the
등록 영상 수집부(120)의 얼굴 검출부(122)는 입력받은 영상에서 얼굴 검출을 수행한 후 입력받은 영상에 얼굴이 존재하는지를 판단한다(S602, S604).The
본 발명에서의 얼굴 검출은 아다부스팅(adaboosting) 기법에 의해 구현 된다.Face detection in the present invention is implemented by an adaboosting technique.
S604의 판단 결과, 얼굴이 검출되지 않으면, S600으로 진행하여 영상 입력부(100)로부터 다음 영상을 입력받은 후 S602 및 S604를 수행한다.As a result of the determination in S604, if no face is detected, the process proceeds to S600 and after receiving the next image from the
한편, S604의 판단 결과, 얼굴이 검출되는 경우 얼굴 검출부(122)는 얼굴 영역이 화면의 중앙 부분에 위치하는지를 판단한다(S606).On the other hand, when the face is detected as a result of the determination in S604, the
S606의 판단 결과, 얼굴 영역이 화면의 중앙 부분에 위치하지 않을 경우 위치 제어부(126)는 얼굴 영역이 화면의 중앙 부분에 위치되도록 로봇의 머리 부분에 장착된 영상 촬영 수단의 위치를 조정한 후(S608), S600으로 진행하여 이후 단계를 수행한다.As a result of the determination in S606, when the face area is not located at the center of the screen, the
한편, S606의 판단 결과, 얼굴 영역이 화면의 중앙 부분에 위치하는 얼굴 검출부(122)는 해당 영상을 등록 영상 수집 버퍼부(135)에 저장시킨다(S610).On the other hand, as a result of the determination in S606, the
이후, 이동 중인 로봇은 자신의 이동 궤도를 실시간으로 수정하기 위해 거리 측정부(124)는 사용자와의 거리를 측정한다(S612). 즉, 로봇의 거리 측정부(124)는 카메라와 같은 구동축을 갖는 초음파 또는 레이저 센서 등의 거리 측정 센서를 통해 검출된 얼굴의 아래 위치(가슴부)에 구동하여 거리 측정 정보를 획득하며, 획득한 거리 측정 정보를 토대로 사용자와 로봇간의 거리를 측정한다. 여기서, 거리 측정부(124)인 거리 측정용 초음파 센서가 장착된 로봇의 예로 도 7에 도시된 바와 같다.Thereafter, the moving robot measures the distance to the user in order to correct his moving trajectory in real time (S612). That is, the
그리고 나서, 로봇 제어부(128)는 측정된 거리 정보를 토대로 로봇의 이동 궤도를 유지하면서 로봇을 이동시킨다(S614).Then, the
로봇 제어부(128)는 로봇이 이동한 위치가 최종 위치인지를 판단한 후(S616), S616의 판단 결과 최종 위치에 도달하면, 얼굴 정보 등록부(140)의 구동을 통해 사용자의 초기 템플릿을 생성하는 단계로 진행(S618)하며, 그렇지 않을 경우 S600으로 진행하여 이후 단계를 수행한다.The
얼굴 정보 등록부(140)는 등록 영상 수집 버퍼부(135)에 저장된 각각의 영상에 대해 정규한 후 특징 부분을 각각 검출하고, 검출된 각각의 특징 부분을 토대로 사용자의 초기 템플릿을 생성하여 데이터베이스(160)에 저장시키는데, 그 구성으로는 얼굴 정규화부(142), 특징 추출부(144) 및 템플릿 생성부(146)를 포함한다.The face
얼굴 정보 등록부(140)가 등록 영상 수집 버퍼부(135)에 저장된 각각의 영상 을 이용하여 초기 템플릿을 생성하는 과정에 대해 도 8을 참조하여 설명한다.A process of generating an initial template by using each image stored in the registered image
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 초기 템플릿 생성 과정을 도시한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating an initial template generation process according to a preferred embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 등록 영상 수집 버퍼부(135)에 저장된 각 영상이 입력되면(S800), 얼굴 정규화부(142)는 영상에 대해 아다부스팅 방법으로 얼굴 검출을 수행한 후 검출된 얼굴 영상을 정규화하기 위해 눈동자의 위치를 검출한다(S802, S804).Referring to FIG. 8, when each image stored in the registered image
얼굴 정규화부(142)는 검출된 양쪽 눈동자의 위치 정보를 이용하여 기울기 보정(rotation)과 크기 보정(scaling)을 수행한 후 양쪽 눈동자를 기준으로 일정 범위를 잘라냄으로서, 검출된 얼굴 영역은 특정 위치에 눈동자가 존재하도록 정렬된다(S806).The
그런 다음, 얼굴 정규화부(142)는 정규화된 얼굴 영상이 정확하게 얼굴 영역을 포함하고 있는지를 검증한다(S808). 즉, 얼굴 영상 정규화가 양쪽 눈동자를 기준으로 이루지기 때문에 양쪽 눈동자가 잘못 검출되었을 경우 정규화된 얼굴 영상은 얼굴 영역을 정확하게 포함하지 않게 되어 검증을 통과하지 못한다.Then, the
S808의 검증 결과, 검증을 통과하는 경우 얼굴 정규화부(142)는 얼굴 영역에 대해 화질을 개선시키는데, 즉 배경의 간섭을 제거하기 위해 획득된 얼굴 영상에 마스크를 씌운 후에 조명의 간섭을 제거하기 위해 마스크 이외의 얼굴 영상 부분에 대하여 히스토그램 평활화를 수행한다(S810).As a result of the verification of S808, when the verification passes, the
그리고 나서, 특징 추출부(144)는 설정된 얼굴 영역으로 다중 주성분 분 석(PCA : Principal Component Analysis)을 수행하여 다중 주성분 분석 벡터(multiple PCA vector)를 추출하고, 얼굴 영상의 에지 분포를 분석하여 에지 분포 벡터(edge distribution vector)를 추출함으로서, 해당 얼굴 영역에 대해 특징을 추출한다(S812). Then, the
등록 영상 수집 버퍼부(135)의 저장된 모든 영상에 대하여 S800부터 S812까지 수행하면, 즉 등록 영상 수집 버퍼부(135)에 더 이상의 영상이 존재하지 않을 경우 템플릿 생성부(146)는 각각의 영상에 대한 얼굴 영역의 특징을 결합하여 초기 템플릿을 생성한 후 이를 데이터베이스(160)에 저장시킨다(S814, S816).When all the stored images of the registered image collecting
본 발명에서 제시한 방법을 통해 초기 템플릿 생성 장치를 구현하여, 가정환경에서 총 10명을 대상으로 1370회의 얼굴인식을 수행한 결과. 통상적인 카메라 고정형 등록 모드로 초기 템플릿을 구성한 경우에 78.4%의 인식률을 보였고, 본 발명의 도 2(c)의 등록 모드로 초기 템플릿을 구성한 경우에 92.8%의 우수한 인식률을 얻어 본 발명이 실제 가정용 로봇의 얼굴인식기의 성능을 향상시킬 수 있음이 확인되었다.Implementing the initial template generating device through the method proposed in the present invention, the result of 1370 times face recognition for a total of 10 people in the home environment. The recognition rate was 78.4% when the initial template was configured in the conventional camera fixed registration mode, and the excellent recognition rate of 92.8% was obtained when the initial template was configured in the registration mode of FIG. 2 (c) of the present invention. It has been confirmed that the performance of the robot's face recognizer can be improved.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.It has been described so far limited to one embodiment of the present invention, it is obvious that the technology of the present invention can be easily modified by those skilled in the art. Such modified embodiments should be included in the technical spirit described in the claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 로봇에서의 초기 템플릿 생성 장치를 도시한 블록도이며,1 is a block diagram showing an initial template generating device in a robot according to an embodiment of the present invention,
도 2a는 사용자는 고정위치에서 로봇을 바라보고 로봇은 이동하면서 사용자의 얼굴을 등록하는 모드를 설명하기 위한 도면이며, 2A is a view for explaining a mode in which a user looks at a robot in a fixed position and registers a user's face while the robot moves.
도 2b는 사용자는 제자리에서 회전하면서 로봇을 바라보고 로봇은 사용자를 중심으로 회전하면서 사용자의 얼굴을 등록하는 모드를 설명하기 위한 도면이며,2B is a view for explaining a mode in which the user rotates in place and looks at the robot and the robot registers the user's face while rotating about the user.
도 2(c)는 로봇은 제자리에서 회전하고 사용자는 로봇을 중심으로 회전하면서 사용자의 얼굴을 등록하는 모드를 설명하기 위한 도면이며,FIG. 2 (c) is a view for explaining a mode in which the robot rotates in place and the user rotates around the robot to register a face of the user.
도 3은 도 2a의 사용자 등록모드로 획득한 사용자 얼굴영상의 예를 나타내는 도면이며,FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a user face image acquired in the user registration mode of FIG. 2A.
도 4는 도 2b의 사용자 등록모드로 획득한 사용자 얼굴영상의 예를 나타내는 도면이며,4 is a diagram illustrating an example of a user face image acquired in the user registration mode of FIG. 2B.
도 5는 도 2c의 사용자 등록모드로 획득한 사용자 얼굴영상의 예를 나타내는 도면이며,FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a user face image acquired in the user registration mode of FIG. 2C.
도 6은 본 발명의 등록 영상 수집부가 동작하는 과정을 도시한 흐름도이며,6 is a flowchart illustrating a process of operating a registered image collector of the present invention;
도 7은 거리 측정용 초음파 센서가 탑재된 로봇의 예를 나타내는 도면이며,7 is a diagram illustrating an example of a robot equipped with an ultrasonic sensor for distance measurement.
도 8은 본 발명의 얼굴정보 등록부가 동작하여 초기 템플릿을 생성하는 과정을 도시한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a process of generating an initial template by operating the face information register of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
100 : 영상 입력부 120 : 등록 영상 수집부100: image input unit 120: registered image collection unit
135 : 등록 영상 수집 버퍼부 140 : 얼굴 정보 등록부135: registration image acquisition buffer 140: face information registration unit
160 : 데이터베이스160: database
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---|---|---|---|---|
JP2002157596A (en) | 2000-11-17 | 2002-05-31 | Sony Corp | Robot unit and face identifying method |
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JP2004030629A (en) | 2002-05-10 | 2004-01-29 | Sony Corp | Face detection apparatus, face detection method, robotic device, program, and recording medium |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002157596A (en) | 2000-11-17 | 2002-05-31 | Sony Corp | Robot unit and face identifying method |
JP2002304629A (en) | 2001-01-30 | 2002-10-18 | Nec Corp | Robot device, and method and program for deciding matching environment |
JP2004030629A (en) | 2002-05-10 | 2004-01-29 | Sony Corp | Face detection apparatus, face detection method, robotic device, program, and recording medium |
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