KR100967379B1 - 그래프 컷의 초기값을 설정하는 방법, 단말 장치, 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

그래프 컷의 초기값을 설정하는 방법, 단말 장치, 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 그래프 컷(graph cut)의 초기값을 설정하는 방법, 단말 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다. 본 발명의 일 태양에 따르면, 이미지에서 인물 영역과 배경 영역을 구분하기 위하여 그래프 컷(graph cuts)의 초기값을 설정하는 방법으로서, (a) 입력 이미지로부터 얼굴 영역을 검출하는 단계, (b) 기저장된 복수의 인물 영역 패턴 중 상기 검출된 얼굴 영역과의 유사도가 기설정된 값 이상인 얼굴 영역을 포함하는 기준 인물 영역 패턴을 결정하는 단계, 및 (c) 상기 검출된 얼굴 영역을 기준으로 하여 입력 이미지 상에 상기 기준 인물 영역 패턴을 정렬시키는 경우, 상기 입력 이미지 중 상기 정렬된 기준 인물 영역 패턴 중 어느 하나에 의해서도 커버되지 않는 제1 영역에 배경용 초기값을 부여하고, 상기 입력 이미지 중 상기 정렬된 기준 인물 영역 패턴 모두에 의하여 커버되는 제2 영역에 인물용 초기값을 부여하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 본 발명에 의하면, 휴대용 단말 장치 상에서 그래프 컷을 이용한 이미지 편집이 보다 정확하고도 효과적으로 수행될 수 있게 되는 효과를 달성할 수 있다.
그래프 컷, 초기값, 전경, 배경, 인물

Description

그래프 컷의 초기값을 설정하는 방법, 단말 장치, 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{METHOD, SYSTEM, AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM FOR SETTING INITIAL VALUE FOR GRAPH CUT}
본 발명은 그래프 컷(graph cut)의 초기값을 설정하는 방법, 단말 장치, 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 기저장된 복수의 인물 영역 패턴을 이용하여 그래프 컷을 위한 초기값을 획득함으로써, 그래프 컷을 이용한 이미지 편집이 보다 정확하고도 효과적으로 수행될 수 있도록 하기 위한 방법, 단말 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
최근 상대방의 얼굴을 보면서 통화할 수 있는 휴대폰이나 화상 채팅에 사용되는 웹 카메라, 사람의 얼굴을 촬영할 수 있는 디지털 카메라 등의 디지털 기기가 널리 보급되면서, 일상 생활에서 인물 이미지를 촬영 및 편집하고자 하는 사용자의 수가 크게 증가하게 되었다.
이와 관련하여, 최근 인물 이미지에서 인물 영역을 제외한 배경 영역을 다른 흥미로운 배경으로 교체함으로써 사용자의 흥미를 유발시키는 인물 이미지 편집 방법이 소개된 바 있다. 위와 같은 인물 이미지 편집 방법을 수행하기 위해서는, 인 물 이미지에 포함된 인물 영역과 배경 영역을 구분하는 기술이 필수적으로 요구되는데, 이러한 기술로서 그래프 컷(graph cut)을 일 예로 들 수 있다. 그래프 컷은 이미지의 임의의 영역에 부여된 초기값을 기초로 하여 해당 이미지에 포함된 서로 다른 객체를 구분해내는 기술로서, 소정의 이미지에서 전경(foreground) 영역(즉, 인물 영역)과 배경(background) 영역을 구분하는 데에 유용하게 활용될 수 있다.
한편, 그래프 컷의 초기값을 설정하기 위한 종래 기술로서, 사용자의 수동적인 입력에 기초하여 그래프 컷의 초기값을 설정하는 기술이 있는데, 이에 따르면, 사용자가 자신이 편집하고자 하는 인물 이미지마다 인물 영역에 해당하는 부분을 직접 설정해 주어야 하기 때문에 사용자 입력이 지나치게 많이 요구되어 사용자 편의성이 떨어진다는 문제점이 있다. 또한, 그래프 컷의 초기값을 설정하기 위한 다른 종래 기술로서, 가우시안 혼합 모델(GMM: Gaussian Mixture Model) 등의 수치 모델을 이용하는 기술이 있는데, 이에 따르면, 과도하게 많은 연산량이 요구되고 연산 속도도 느리기 때문에 PC와 같은 고성능 프로세서가 탑재되기 어려운 휴대용 단말 장치 상에서 실행되기에는 부적합하다는 문제점이 있다.
따라서, 휴대용 단말 장치 상에서 인물 이미지 편집 서비스를 실시간으로 정확하게 제공할 수 있도록 그래프 컷의 초기값을 효과적으로 설정하는 기술의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기저장된 복수의 인물 영역 패턴을 이용하여 입력 이미지 상에서 초기 얼굴 영역 및 초기 배경 영역을 설정하고 이들 영역에 대하여 그래프 컷을 위한 초기값을 각각 부여함으로써, 그래프 컷을 이용한 이미지 편집이 보다 정확하고도 효과적으로 수행될 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 이미지에서 인물 영역과 배경 영역을 구분하기 위하여 그래프 컷(graph cuts)의 초기값을 설정하는 방법으로서, (a) 입력 이미지로부터 얼굴 영역을 검출하는 단계, (b) 기저장된 복수의 인물 영역 패턴 중 상기 검출된 얼굴 영역과의 유사도가 기설정된 값 이상인 얼굴 영역을 포함하는 기준 인물 영역 패턴을 결정하는 단계, 및 (c) 상기 검출된 얼굴 영역을 기준으로 하여 입력 이미지 상에 상기 기준 인물 영역 패턴을 정렬시키는 경우, 상기 입력 이미지 중 상기 정렬된 기준 인물 영역 패턴 중 어느 하나에 의해서도 커버되지 않는 제1 영역에 배경용 초기값을 부여하고, 상기 입력 이미지 중 상기 정렬된 기준 인물 영역 패턴 모두에 의하여 커버되는 제2 영역에 인물용 초기값을 부여하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 이미지에서 인물 영역과 배경 영역을 구분하 기 위하여 그래프 컷(graph cuts)의 초기값을 설정하는 단말 장치로서, 입력 이미지로부터 얼굴 영역을 검출하는 얼굴 영역 검출부, 및 기저장된 복수의 인물 영역 패턴 중 상기 검출된 얼굴 영역과의 유사도가 기설정된 값 이상인 얼굴 영역을 포함하는 기준 인물 영역 패턴을 결정하고, 상기 검출된 얼굴 영역을 기준으로 하여 입력 이미지 상에 상기 기준 인물 영역 패턴을 정렬시키는 경우, 상기 입력 이미지 중 상기 정렬된 기준 인물 영역 패턴 중 어느 하나에 의해서도 커버되지 않는 제1 영역에 배경용 초기값을 부여하고, 상기 입력 이미지 중 상기 정렬된 기준 인물 영역 패턴 모두에 의하여 커버되는 제2 영역에 인물용 초기값을 부여하는 초기값 설정부를 포함하는 단말 장치가 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 단말 장치 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
본 발명에 의하면, 기저장된 복수의 인물 영역 패턴을 이용하여 입력 이미지 상에서 초기 얼굴 영역 및 초기 배경 영역을 설정하고 이들 영역에 대하여 그래프 컷을 위한 초기값을 각각 부여하여 그래프 컷을 이용한 이미지 편집이 보다 정확하고도 효과적으로 수행되도록 할 수 있으므로, 휴대용 단말 장치 상에서 인물 이미지 편집 서비스를 실시간으로 제공할 수 있게 되는 효과를 달성할 수 있다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실 시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
단말 장치의 구성
이하에서는, 본 발명의 구현을 위하여 중요한 기능을 수행하는 단말 장치(100)의 내부 구성 및 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 개인용 컴퓨터(예를 들어, 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터 등), 워크스테이션, PDA, 웹 패드, 이동 전화기 등과 같이 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 기기라면 얼마든지 본 발명의 단말 장치(100)로서 채택될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(100)의 내부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(100)는, 얼굴 영역 검출부(110), 초기값 설정부(120), 그래프 컷 수행부(130), 이미지 합성부(140), 통신부(150) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 얼굴 영역 검출부(110), 초기값 설정부(120), 그래프 컷 수행부(130), 이미지 합성부(140), 통신부(150) 및 제어부(160)는 그 중 적어도 일부가 외부 시스템(미도시됨)과 통신하는 프로그램 모듈들일 수 있다. 이러한 프로그램 모듈들은 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 및 기타 프로그램 모듈의 형태로 단말 장치(100)에 포함될 수 있으며, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치 상에 저장될 수 있다. 또한, 이러한 프로그램 모듈들은 단말 장치(100)와 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다. 한편, 이러한 프로그램 모듈들은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 얼굴 영역 검출부(110)는 소정의 얼굴 검출 기술을 사용하여 입력 이미지에 포함되어 있는 인물의 얼굴 영역을 검출하는 기능을 수행한다. 얼굴 영역 검출부(110)에 의하여 검출된 얼굴 영역은 후술할 초기값 설정부(120)가 그래프 컷의 초기값을 설정하는 과정에서 활용될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 얼굴 영역 검출부(110)에서 입력 이미지에 포함되 어 있는 인물의 얼굴 영역을 검출하기 위해서는 소정의 얼굴 검출 기술을 사용해야 하는데, 이러한 얼굴 검출 기술로서, Chang HUANG 외 3인이 공동으로 저술하고 2005년 ICCV(International Conference on Computer Vision)에서 발표된 "Vector Boosting for Rotation Invariant Multi-View Face Detection"이라는 논문을 참조할 수 있을 것이다(상기 논문의 내용은 그 전체가 본 명세서에 병합되어 있는 것으로 고려되어야 한다). 상기 논문에는 이미지에 포함된 다양한 객체의 각도를 구별해 낼 수 있는 vector boosting 알고리즘을 사용하여 이미지에 포함된 얼굴이 특정 각도로 틀어져 있더라도 얼굴 영역을 정확하게 검출하는 방법에 대하여 기재되어 있다. 물론, 본 발명에 적용 가능한 얼굴 검출 기술이 상기 논문에 기재된 방법에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예를 적용하여 본 발명을 구현할 수 있을 것이다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 초기값 설정부(120)는 입력 이미지에서 인물 영역과 배경 영역을 구분시키는 그래프 컷이 수행될 수 있도록 하기 위하여 입력 이미지의 적어도 일부를 초기 인물 영역 및 초기 배경 영역으로 각각 설정하고 상기 초기 인물 영역 및 초기 배경 영역에 대하여 각각 초기값을 부여하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 초기값 설정부(120)는 입력 이미지에서 검출된 얼굴 영역과 기저장된 복수의 인물 영역 패턴에 포함된 얼굴 영역을 비교하여, 기저장된 복수의 인물 영역 패턴 중 상기 검출된 얼굴 영역과의 유사도가 기설정된 값 이상인 얼굴 영역을 포함하는 적어도 하나의 인물 영역 패턴을 기준 인물 영역 패턴으로 결정하는 기능을 수행할 수 있다.
이하에서는, 적어도 두 개의 인물 영역 패턴을 기준 인물 영역 패턴으로 결정하는 실시예에 대하여 주로 서술되어 있지만, 본 발명의 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 단 하나의 인물 패턴 영역만을 기준 인물 패턴 영역으로 결정하는 실시예를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서, 기저장된 인물 영역 패턴은, 사용자가 카메라, 휴대폰 등의 단말 장치(100)를 이용하여 인물을 촬영하는 경우에 얻어질 수 있는 다양한 이미지에 포함된 인물 영역을 미리 패턴화하여 놓은 것으로서, 소정의 메모리 수단(미도시됨) 또는 데이터베이스(미도시됨)에 미리 저장되어 있을 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 인물 영역 패턴은 해당 인물 영역 패턴에 포함된 얼굴 영역에 대한 정보(얼굴 영역의 위치, 크기 등)와 연계되어 저장되어 있을 수 있으며, 상기 얼굴 영역에 대한 정보는 입력 이미지에서 검출된 얼굴 영역과 복수의 인물 영역 패턴에 포함된 얼굴 영역의 유사도를 산출함에 있어서 활용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인물 영역 패턴을 예시적으로 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 인물 영역 패턴(210, 220, 230)은 다양한 상황에서 촬영된 인물 이미지로부터 추출되어 저장될 수 있으며, 상술한 바와 같이 각 인물 영역 패턴에 포함되는 얼굴 영역(215, 225, 235)에 대한 정보가 함께 저장될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입력 이미지에서 검출된 얼굴 영역과 복수의 인물 영역 패턴에 포함된 얼굴 영역 사이의 유사도는 양 얼굴 영역이 서로 겹쳐지는 영역의 크기 또는 비율을 기준으로 하여 결정될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 입력 이미지에 포함된 인물의 얼굴 영역과 유사한 얼굴 영역을 포함하고 있는 적어도 두 개의 인물 영역 패턴을 후술할 그래프 컷의 초기값 설정의 기준이 되는 기준 인물 영역 패턴으로 선택함으로써, 입력 이미지에서 인물 영역을 보다 정확하게 구분할 수 있도록 하는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 초기값 설정부(120)는 입력 이미지의 얼굴 영역과 기준 인물 영역 패턴의 얼굴 영역이 서로 겹쳐지도록 입력 이미지 상에 적어도 두 개의 기준 인물 영역 패턴을 정렬시킨 상태에서, 입력 이미지 중 적어도 두 개의 기준 인물 영역 패턴 중 어느 하나에 의해서도 커버되지 않는 영역을 초기 배경 영역으로 설정하고, 입력 이미지 중 적어도 두 개의 기준 인물 영역 패턴 모두에 의하여 커버되는 영역을 초기 인물 영역으로 설정할 수 있다. 다시 말하면, 입력 이미지 중 n개의 기준 인물 영역 패턴에 의하여 커버되는 영역을 각각 A1, A2, ..., An이라고 할 때, 초기 배경 영역은 (A1 ∪ A2 ∪ ... ∪ An)C에 해당하는 영역으로 설정될 수 있고, 초기 인물 영역은 (A1 ∩ A2 ∩ ... ∩ An)에 해당하는 영역으로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 초기값 설정부(120)는 초기 배경 영역 및 초기 인물 영역에 대하여 배경용 초기값 및 인물용 초기값을 각각 부여할 수 있으며, 상기 배경용 초기값은 해당 영역이 배경 영역일 확률을 나타내고, 상기 인물용 초기값은 해당 영역이 인물 영역일 확률을 나타낸다.
위와 같이, 본 발명에 따르면, 기준 인물 영역 패턴을 이용하여 입력 이미지 중 인물에 해당할 확률이 높은 영역과 배경에 해당할 확률이 높은 영역을 통계적으로 구분할 수 있으며, 이는 후술할 그래프 컷의 초기값으로 활용될 수 있게 된다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 초기 배경 영역 및 초기 인물 영역을 설정하는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 초기 배경 영역은 얼굴 영역(310)을 기준으로 하여 입력 이미지 상에 정렬된 적어도 두 개의 기준 인물 영역 패턴 중 어느 하나에 의해서도 커버되지 않은 영역(320)으로 설정될 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 초기 인물 영역은 얼굴 영역(410)을 기준으로 하여 입력 이미지 상에 정렬된 적어도 두 개의 기준 인물 영역 패턴 모두에 의하여 커버되는 영역(420)으로 설정될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 초기값 설정부(120)는, 기준 인물 영역 패턴을 이용하여 초기 인물 영역 및 초기 배경 영역을 설정하는 방법 외에도, 인물의 얼굴 부분에 대한 그래프 컷의 초기값을 보다 정확하게 설정하기 위하여 입력 이미지 상에서 검출된 얼굴 영역에 외접하는 타원의 내부에 해당하는 영역을 추가적으로 초기 인물 영역으로 설정할 수 있고, 타원의 내부에 해당하는 초기 인물 영역에 인물용 초기값을 부여할 수 있다. 이때, 타원의 장축과 단축의 길이는 검출된 얼굴 영역의 크기와 모양에 따라 적응적으로 설정될 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 입력 이미지에서 검출된 얼굴 영역에 외접하는 타원 내부의 영역을 그래프 컷에 대한 초기 인물 영역으로 추가적으로 설정함으로써 당 초 기준 인물 영역 패턴만을 기초로 하여 설정된 초기 인물 영역을 보완할 수 있으므로, 인물의 얼굴 부분에서의 그래프 컷이 보다 정확하게 수행될 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 얼굴 영역에 외접하는 타원을 기준으로 하여 초기 인물 영역을 보완하는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 입력 이미지 상에서 추출된 얼굴 영역(510)에 외접하는 타원(520)의 내부 영역을 추가적으로 초기 인물 영역으로 설정함으로써 초기 인물 영역을 보완할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 그래프 컷의 초기값이 설정되는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 초기 배경 영역(620)에는 배경용 초기값이 부여될 수 있고, 초기 인물 영역(630)에는 인물용 초기값이 부여될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 그래프 컷 수행부(130)는 초기값 설정부(120)에 의하여 설정된 초기값을 기초로 하여 그래프 컷을 수행함으로써 입력 이미지에서 인물 영역과 배경 영역을 구분시키는 기능을 수행한다.
위에서 언급한 바와 같이, 그래프 컷 수행부(130)에서 소정의 초기값을 기초로 하여 입력 이미지에서 인물 영역과 배경 영역을 구분시키기 위해서는 소정의 그래프 컷 기술을 사용해야 하는데, 이러한 그래프 컷 기술로서, Yuri Boykov 외 2인이 공동으로 저술하고 2001년 11월 "IEEE TRANSACTIONS ON PATTERN ANALYSIS AND MACHINE INTELLIGENCE, VOL. 23, NO. 11"에 게재된 "Fast Approximate Energy Minimization via Graph Cuts"이라는 논문을 참조할 수 있을 것이다(상기 논문의 내용은 그 전체가 본 명세서에 병합되어 있는 것으로 고려되어야 한다). 상기 논문에는 그래프 컷을 수행함에 있어서 근사화된 에너지 최소화 알고리즘을 사용하여 이미지에 포함된 불연속성을 검출하는 방법에 대하여 기재되어 있다. 물론, 본 발명에 적용 가능한 그래프 컷 기술이 상기 논문에 기재된 방법에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예를 적용하여 본 발명을 구현할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 그래프 컷 수행부(130)는 그래프 컷을 수행한 결과 도출된 인물 영역과 배경 영역의 컬러 히스토그램을 비교함으로써 그래프 컷에 의하여 인물 영역과 배경 영역의 구분이 성공적으로 이루어졌는지 여부를 판단함으로써 그래프 컷에 의하여 수행되는 인물 영역 및 배경 영역 구분의 신뢰도를 높이는 기능을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래프 컷 수행부(130)는 소정의 그래프 컷을 수행한 결과 도출된 인물 영역 및 배경 영역의 컬러 히스토그램 분포 사이의 이질성 정도(예를 들면, 카이 제곱 거리(chi square distance))가 기설정된 임계값 이상인 경우에만 상기 소정의 그래프 컷 수행 결과를 유효한 것으로 인정할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 그래프 컷 수행부(130)에서 인물 영역 및 배경 영역의 컬러 히스토그램 분포 사이의 이질성 정도를 산출하기 위해서는 소정의 컬러 히스토그램 분석 기술을 사용해야 하는데, 이러한 기술로서, Gagunashvili, N. D.가 저술하고 2009년 5월에 간행된 "Chi-Square Tests for Comparing Weighted Histograms"이라는 논문을 참조할 수 있을 것이다(상기 논문의 내용은 그 전체가 본 명세서에 병합되어 있는 것으로 고려되어야 한다). 상기 논문에는 카이 제곱 검정을 이용하여 히스토그램 사이의 동질성 여부를 판단하는 방법에 대하여 기재되어 있다. 물론, 본 발명에 적용 가능한 컬러 히스토그램 분석 기술이 상기 논문에 기재된 방법에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예를 적용하여 본 발명을 구현할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 그래프 컷 수행부(130)는 다양한 조건에서 그래프 컷을 반복적으로 수행하고 이에 따라 도출된 다양한 인물 영역(또는 배경 영역) 중 가장 신뢰도가 높은 인물 영역(또는 배경 영역)을 최종 인물 영역(또는 배경 영역)으로 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래프 컷 수행부(130)는 그래프 컷을 n회 반복 수행함에 있어서 각 회차에서의 기준 인물 영역 패턴의 조합이 모두 다르게 결정되도록 함으로써, n회의 그래프 컷에 의하여 서로 다른 n개의 인물 영역(또는 배경 영역)이 도출되도록 할 수 있으며, 이와 같이 도출된 서로 다른 n개의 인물 영역(또는 배경 영역) 중 가장 신뢰도가 높은 인물 영역(또는 배경 영역)을 최종 인물 영역(또는 최종 배경 영역)으로 결정할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 기준 인물 영역 패턴의 조합은 그래프 컷에 대한 초기 인물 영역 및 초기 배경 영역을 결정하는 주요한 기준이 되는 것으로서, 각 회차에서의 기준 인물 영역 패턴의 조합은 앞서 언급한 얼굴 영역의 유사도에 대한 기설정된 값을 적절히 변경함으로써 다양하게 결정될 수 있다. 예를 들면, 총 3회에 걸쳐 그래프 컷을 반복 수행하는 경우를 가정할 때, 1회차 내지 3회차 그래프 컷 수행에 대한 기준 인물 영역 패턴으로서 인물 영역 패턴 A 및 B, 인물 영역 패 턴 A, B 및 C, 인물 영역 패턴 A, B, C 및 D가 각각 결정될 수 있고, 이에 따라 1회차 내지 3회차 그래프 컷에 대한 각 초기 인물 영역(또는 각 초기 배경 영역)이 모두 다르게 결정될 수 있고 1회차 내지 3회차 그래프 컷을 수행한 결과 도출되는 각 인물 영역(또는 배경 영역)이 모두 다르게 결정될 수 있을 것이다.
또한, 예를 들면, 인물 영역의 신뢰도는 그래프 컷에 의하여 도출된 인물 영역 및 배경 영역의 컬러 히스토그램 사이의 카이 제곱 거리를 기준으로 하여 산출될 수 있는데, 상기 카이 제곱 거리가 클수록 해당 인물 영역의 신뢰도가 높은 것으로 판단할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이미지 합성부(140)는 그래프 컷을 수행한 결과 도출된 인물 영역을 다른 배경 이미지와 합성하는 기능을 수행한다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 합성부(140)는 보다 자연스러운 이미지 합성을 위하여 알파 블렌딩(alpha blending) 등의 이미지 처리 기술을 사용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 그래프 컷을 수행하여 입력 이미지에서 얼굴 영역과 배경 영역을 구분시키고 상기 구분된 얼굴 영역을 다른 배경 이미지와 합성하는 구성을 순차적으로 나타내는 흐름도이다. 참고로, 도 7은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나를 예시적으로 나타낸 것으로서 본 발명의 구성이 도 7에 도시된 것에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(100)는 입력 이미지로부터 얼굴 영역을 검출할 수 있고(S710), 검출된 얼굴 영역이 입력 이미지 내 에서 유효한 영역에 위치하는지 여부를 판단할 수 있다(S720). 만약, 입력 이미지로부터 검출된 얼굴 영역이 해당 입력 이미지의 가장자리 부분 등에 위치하는 경우에는 그래프 컷의 정확도를 보장할 수 없기 때문에 그래프 컷을 수행하지 않을 수 있다.
다음으로, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(100)는 그래프 컷을 수행하기 위한 초기값을 설정할 수 있다(S730). 보다 구체적으로, 단말 장치(100)는 데이터베이스에 저장된 적어도 두 개의 인물 영역 패턴을 입력 이미지 상에 정렬시킬 수 있고(S731), 정렬된 적어도 두 개의 인물 영역 패턴을 기준을 하여 초기 인물 영역 및 초기 배경 영역을 설정할 수 있고(S732, S733), 입력 이미지로부터 검출된 얼굴 영역에 외접하는 타원을 기준으로 하여 초기 인물 영역을 보완할 수 있다(S734). 그래프 컷의 초기값 설정하는 구체적인 방법에 대하여는 상술한 초기값 설정부(120) 부분에서 자세하게 언급되었으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(100)는 이전 단계에서 설정된 초기값을 기초로 하여 그래프 컷을 수행할 수 있으며, 이에 따라 입력 이미지에서 인물 영역과 배경 영역을 구분시킬 수 있게 된다(S740). 또한, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(100)는 서로 다른 조건에서 그래프 컷을 n회 반복하여 수행할 수 있는데, 특히, n회 반복 수행된 그래프 컷에서 도출된 n개의 인물 영역과 배경 영역의 컬러 히스토그램 사이의 카이 제곱 거리를 각각 산출하고(S750), n회의 그래프 컷에 의하여 도출된 n쌍의 인물 영 역 및 배경 영역 중 상기 카이 제곱 거리가 가장 크게 산출된 인물 영역 및 배경 영역을 최적의 인물 영역 및 배경 영역으로 결정할 수 있다(S760). 참고로, 인물 영역 및 배경 영역의 컬러 히스토그램 사이의 카이 제곱 거리가 클수록 해당 인물 영역과 해당 배경 영역의 색상 분포가 상이함을 의미할 수 있다.
다음으로, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(100)는 최적의 인물 영역 및 배경 영역에 대하여 산출된 카이 제곱 거리를 기설정된 임계값과 비교함으로써 최적의 인물 영역 및 배경 영역이 신뢰할 만한지 여부를 판단할 수 있다(S780).
마지막으로, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(100)는 신뢰할 만한 것으로 판단된 인물 영역 및 배경 영역을 기준으로 하여 입력 이미지의 인물 영역을 다른 흥미로운 배경 이미지와 합성할 수 있다(S790).
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터베이스(미도시됨)에는 각 복수의 인물 영역 패턴이 해당 인물 영역 패턴에 포함된 얼굴 영역에 대한 정보(얼굴 영역의 위치, 크기 등)와 연계되어 저장되어 있을 수 있다. 본 발명에 있어서 데이터베이스(미도시됨)는, 협의의 데이터베이스뿐만 아니라, 컴퓨터 파일 시스템에 기반한 데이터 기록 등을 포함하는 넓은 의미의 데이터베이스까지도 포함하는 개념으로서, 단순한 연산 처리 로그의 집합이라도 이를 검색하여 소정의 데이터를 추출할 수 있다면 본 발명에서 말하는 데이터베이스에 포함될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터베이스(미도시됨)는 본 발명을 구현하는 당업자의 필요에 따라 단말 장치(100)에 포함되어 구성되거나 단말 장치(100) 와 별개로 구성될 수도 있을 것이다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(150)는 단말 장치(100)가 이동 통신 서버(미도시됨), 웹 서버(미도시됨) 등의 외부 장치와 통신할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(160)는 얼굴 영역 검출부(110), 초기값 설정부(120), 그래프 컷 수행부(130), 이미지 합성부(140) 및 통신부(150) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행한다. 즉, 제어부(160)는 외부로부터의 또는 단말 장치(100)의 각 구성요소 간의 데이터의 흐름을 제어함으로써, 얼굴 영역 검출부(110), 초기값 설정부(120), 그래프 컷 수행부(130), 이미지 합성부(140) 및 통신부(150)에서 각각 고유 기능을 수행하도록 제어한다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특 별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(100)의 내부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인물 영역 패턴을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 초기 배경 영역 및 초기 인물 영역을 설정하는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 얼굴 영역에 외접하는 타원을 기준으로 하여 초기 인물 영역을 보완하는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 그래프 컷의 초기값이 설정되는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 그래프 컷을 수행하여 입력 이미지에서 얼굴 영역과 배경 영역을 구분시키고 상기 구분된 얼굴 영역을 다른 배경 이미지와 합성하는 구성을 순차적으로 나타내는 도면이다.
<주요 도면부호에 관한 간단한 설명>
100: 단말 장치
110: 얼굴 영역 검출부
120: 초기값 설정부
130: 그래프 컷 수행부
140: 이미지 합성부
150: 통신부
160: 제어부

Claims (21)

  1. 이미지에서 인물 영역과 배경 영역을 구분하기 위하여 그래프 컷(graph cuts)의 초기값을 설정하는 방법으로서,
    (a) 입력 이미지로부터 얼굴 영역을 검출하는 단계,
    (b) 기저장된 복수의 인물 영역 패턴 중 상기 검출된 얼굴 영역과의 유사도가 기설정된 값 이상인 얼굴 영역을 포함하는 기준 인물 영역 패턴을 결정하는 단계, 및
    (c) 상기 검출된 얼굴 영역을 기준으로 하여 입력 이미지 상에 상기 기준 인물 영역 패턴을 정렬시키는 경우, 상기 입력 이미지 중 상기 정렬된 기준 인물 영역 패턴 중 어느 하나에 의해서도 커버되지 않는 제1 영역에 배경용 초기값을 부여하고, 상기 입력 이미지 중 상기 정렬된 기준 인물 영역 패턴 모두에 의하여 커버되는 제2 영역에 인물용 초기값을 부여하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기저장된 복수의 인물 영역 패턴은, 상기 기저장된 복수의 인물 영역 패턴에 포함된 얼굴 영역에 대한 정보와 연계되어 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 유사도는, 상기 입력 이미지로부터 검출된 얼굴 영역과 상기 기저장된 복수의 인물 영역 패턴에 포함되는 얼굴 영역이 서로 공통되는 면적을 참조로 하여 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 배경용 초기값은 해당 영역이 배경 영역일 확률을 나타내고, 상기 인물용 초기값은 해당 영역이 인물 영역일 확률을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 제2 영역 이외에, 상기 입력 이미지로부터 검출된 얼굴 영역에 외접하는 타원의 내부에 해당하는 영역에도 상기 인물용 초기값을 부여하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    (d) 상기 인물용 초기값 및 상기 배경용 초기값 중 적어도 하나를 기초로 하여 그래프 컷을 수행함으로써 상기 입력 이미지에서 인물 영역 및 배경 영역을 구분하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서,
    상기 구분된 인물 영역의 컬러 히스토그램과 상기 구분된 배경 영역의 컬러 히스토그램 사이의 카이 제곱 거리(chi square distance)가 임계값보다 크면, 상기 구분된 인물 영역 및 상기 구분된 배경 영역을 각각 최종 인물 영역 및 최종 배경 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 (b), (c) 및 (d) 단계를 n회 반복 수행하고 - 상기 (b) 단계의 상기 기설정된 값을 모두 다르게 설정함으로써 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역이 상기 n회의 반복 수행마다 모두 다르게 설정되도록 함 -, 상기 n회의 반복 수행 결과 도출된 n개의 인물 영역 및 배경 영역 중 컬러 히스토그램 사이의 카이 제곱 거리가 가장 큰 인물 영역 및 배경 영역을 최종 인물 영역 및 최종 배경 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    (e) 상기 입력 이미지 중 상기 구분된 인물 영역에 해당하는 부분을 임의의 다른 이미지와 합성함으로써 출력 이미지를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서,
    알파 블렌딩(alpha blending) 기술을 이용하여 상기 출력 이미지를 블렌딩 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 이미지에서 인물 영역과 배경 영역을 구분하기 위하여 그래프 컷(graph cuts)의 초기값을 설정하는 단말 장치로서,
    입력 이미지로부터 얼굴 영역을 검출하는 얼굴 영역 검출부, 및
    기저장된 복수의 인물 영역 패턴 중 상기 검출된 얼굴 영역과의 유사도가 기설정된 값 이상인 얼굴 영역을 포함하는 기준 인물 영역 패턴을 결정하고, 상기 검출된 얼굴 영역을 기준으로 하여 입력 이미지 상에 상기 기준 인물 영역 패턴을 정렬시키는 경우, 상기 입력 이미지 중 상기 정렬된 기준 인물 영역 패턴 중 어느 하나에 의해서도 커버되지 않는 제1 영역에 배경용 초기값을 부여하고, 상기 입력 이미지 중 상기 정렬된 기준 인물 영역 패턴 모두에 의하여 커버되는 제2 영역에 인물용 초기값을 부여하는 초기값 설정부
    를 포함하는 단말 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기저장된 복수의 인물 영역 패턴이 상기 기저장된 복수의 인물 영역 패턴에 포함된 얼굴 영역에 대한 정보와 연계되어 저장되어 있는 데이터베이스를 더 포함하는 단말 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 유사도는, 상기 입력 이미지로부터 검출된 얼굴 영역과 상기 기저장된 복수의 인물 영역 패턴에 포함되는 얼굴 영역이 서로 공통되는 면적을 참조로 하여 산출되는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 배경용 초기값은 해당 영역이 배경 영역일 확률을 나타내고, 상기 인물용 초기값은 해당 영역이 인물 영역일 확률을 나타내는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 초기값 설정부는,
    상기 제2 영역 이외에, 상기 입력 이미지로부터 검출된 얼굴 영역에 외접하는 타원의 내부에 해당하는 영역에도 상기 인물용 초기값을 부여하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 인물용 초기값 및 상기 배경용 초기값 중 적어도 하나를 기초로 하여 그래프 컷을 수행함으로써 상기 입력 이미지에서 인물 영역 및 배경 영역을 구분하 는 그래프 컷 수행부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 그래프 컷 수행부는,
    상기 구분된 인물 영역의 컬러 히스토그램과 상기 구분된 배경 영역의 컬러 히스토그램 사이의 카이 제곱 거리(chi square distance)가 임계값보다 크면, 상기 구분된 인물 영역 및 상기 구분된 배경 영역을 최종 인물 영역 및 최종 배경 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 초기값 설정 및 상기 그래프 컷 수행을 n회 반복 수행하고 - 상기 초기값 설정부의 상기 기설정된 값을 모두 다르게 설정함으로써 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역이 상기 n회의 반복 수행마다 모두 다르게 설정되도록 함 -, 상기 n회의 반복 수행 결과 도출된 n개의 인물 영역 및 배경 영역 중 컬러 히스토그램 사이의 카이 제곱 거리가 가장 큰 인물 영역 및 배경 영역을 최종 인물 영역 및 최종 배경 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 입력 이미지 중 상기 구분된 인물 영역에 해당하는 부분을 임의의 다른 이미지와 합성함으로써 출력 이미지를 생성하는 이미지 합성부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 이미지 합성부는,
    알파 블렌딩(alpha blending) 기술을 이용하여 상기 출력 이미지를 블렌딩 처리하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  21. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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