KR101141643B1 - Apparatus and Method for caricature function in mobile terminal using basis of detection feature-point - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가버(Gabor) 웨이브렛과 FCM 군집화 알고리즘을 저장하고 기본 얼굴 모델을 저장하는 메모리부; 입력되는 얼굴 영상으로부터 얼굴 구성요소의 특징을 상기 알고리즘을 통해 추출하고 기본 얼굴 모델에서 추출한 구성 요소 특징으로 변형하여 얼굴 캐리커쳐를 생성하는 캐리커쳐 생성부 및 상기 얼굴 영상을 처리하는 신호 입력을 받아 영상 변환 과정을 제어하는 제어부에 관한 것으로, 얼굴 영상을 입력받아 얼굴 주요 요소의 특징점을 추출하여 기본 얼굴 모델을 변형하여 사용자의 얼굴 캐리커쳐를 생성하는 것으로, 생성된 얼굴 캐리커쳐는 사용자 고유의 아비타 기능으로 단말기에서 자유롭게 사용할 수 있고 다른 통신 단말기로도 전송할 수 있다. The present invention includes a memory unit for storing the Gabor wavelet and the FCM clustering algorithm and a basic face model; Image conversion process by receiving a signal input to process the face image and the caricature generation unit for generating a face caricature by extracting the feature of the face component from the input face image through the algorithm and the feature feature extracted from the basic face model A control unit for controlling a control unit, comprising: receiving a face image, extracting feature points of a main face element, and modifying a basic face model to generate a face caricature of a user. Can be used and transmitted to other communication terminals.
캐리커쳐, 가버(Gabor) 웨이브렛, FCM 군집화 알고리즘, 얼굴 요소 Caricatures, Gabor Wavelets, FCM Clustering Algorithms, Face Elements
Description
도 1은 본 발명에 따른 캐리커쳐 기능을 갖는 이동통신 단말기 내부 구성도.1 is a block diagram of a mobile communication terminal having a caricature function according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 얼굴 영상을 캐리커쳐로 만드는 과정을 나타낸 예시도.2 is an exemplary view showing a process of making a face image a caricature according to the present invention.
도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 캐리커쳐 기능을 갖는 이동통신 단말기의 이용 방법을 나타낸 흐름도.3 is a flowchart illustrating a method of using a mobile communication terminal having a caricature function according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 캐리커쳐 기능을 갖는 이동통신 단말기의 이용 방법을 나타낸 흐름도.4 is a flowchart illustrating a method of using a mobile communication terminal having a caricature function according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 이동통신 단말기에 관한 것으로, 특히 캐리커쳐 기능을 갖는 이동통신 단말기 및 이를 이용한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile communication terminal, and more particularly, to a mobile communication terminal having a caricature function and a method using the same.
일반적으로, 캐리커쳐는 인물 또는 의인화된 동식물을 소재로 익살, 유머, 풍자 등의 효과를 노려서 그린 그림으로, 사용자의 호기심이나 대리 만족, 개인이 요구하는 이상적인 인물 등의 의미를 내포하며, 주로 연예인이나 스포츠 선수들이 홍보수단으로 활용하여 왔으나, 요즘에는 일반인들에게도 널리 이용되고 있는 실정이다. 전통적인 방식으로 캐리커쳐는 전문 캐리커쳐 디자이너의 수작업을 통해 완성되어 왔지만, 일반인의 관심도 증가에 따라 전문가의 손을 빌리지 않고도 캐리커쳐 생성이 가능한 기술들이 개발되고 있다. 일례로, 사용자가 클립아트 데이터베이스로부터 눈, 코, 입 등의 얼굴 윤곽선을 형성하는데 필요한 클립아트들을 선택하여 조합하고 각종 액세서리 또는 옷 등을 입혀 최종 캐리커쳐를 완성하는 것을 들 수 있다. 그러나 이러한 방법은 사용자가 자신의 얼굴 특징과 가장 가까운 클립아트를 선택하기가 매우 어렵다는 문제점 때문에 유사성 부족으로 인한 불만이 많이 제기되고 있다.In general, a caricature is a picture drawn with the effect of humor, humor, satire, etc. on a person or anthropomorphic animals and plants. Sports athletes have been used as a promotional means, but nowadays it is widely used by the general public. In the traditional way, caricatures have been completed by professional caricature designers, but with increasing public interest, technologies are being developed that can create caricatures without the need for professional hands. For example, a user may select and combine clip arts required to form face contours such as eyes, nose, and mouth from a clip art database, and complete a final caricature by applying various accessories or clothes. However, this method has a lot of complaints due to the lack of similarity due to the problem that the user is very difficult to select the clip art closest to their facial features.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용자 얼굴 특징을 나타내는 얼굴 캐리커쳐를 생성하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a method for generating a face caricature representing a user's face feature.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 가버(Gabor) 웨이브렛과 FCM 군집화 알고리즘을 저장하고 기본 얼굴 모델을 저장하는 메모리부; 입력되는 얼굴 영상으로부터 얼굴 구성요소의 특징을 상기 알고리즘을 통해 추출하고 기본 얼굴 모델에서 추출한 구성 요소 특징으로 변형하여 얼굴 캐리커쳐를 생성하는 캐리커쳐 생성부 및 상기 얼굴 영상을 처리하는 신호 입력을 받아 영상 변환 과정을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진다.The present invention for achieving the above object is a memory unit for storing the Gabor wavelet and the FCM clustering algorithm and a basic face model; Image conversion process by receiving a signal input to process the face image and the caricature generation unit for generating a face caricature by extracting the feature of the face component from the input face image through the algorithm and the feature feature extracted from the basic face model It includes a control unit for controlling the.
또한, 본 발명은 캐리커쳐 기능을 갖는 이동통신 단말기의 이용 방법에 있어서, 입력된 얼굴 영상에서 가버(Gabor) 웨이브릿에 의한 얼굴의 주요 요소 경계선을 추출하는 단계; 상기 경계선 정보는 FCM 군집화 알고리즘에 의해 감소한 차원의 얼굴 요소 특징 벡터로 검출하는 단계; 상기 얼굴 요소의 특징 벡터로 기본 얼굴 모델을 변형시켜 캐리커쳐를 생성하는 단계 및 상기 캐리커쳐 이미지를 저장하는 단계를 포함하여 이루어진다.In addition, the present invention provides a method of using a mobile communication terminal having a caricature function, the method comprising: extracting a main element boundary of a face by a Gabor wavelet from an input face image; Detecting the boundary information as a facial element feature vector having a reduced dimension by an FCM clustering algorithm; Transforming a basic face model with a feature vector of the face element to generate a caricature and storing the caricature image.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
도 1은 본 발명에 따른 캐리커쳐 기능을 갖는 이동통신 단말기 내부 구성도이다.1 is an internal configuration diagram of a mobile communication terminal having a caricature function according to the present invention.
키입력부(10)는 다수의 키 버튼으로 이루어진 키패드로 본 발명의 의한 입력 동작시에 키 입력에 의한 신호를 전송한다. 캐리커쳐 생성부(20)는 입력되는 얼굴 영상으로부터 얼굴 구성 요소의 특징을 검출하여 기본 얼굴 모델에 이를 적용하여 얼굴 캐리커쳐를 생성한다. 캐리커쳐 생성부(20)는 얼굴 특징 검출부(21)와 얼굴 특징 적용부(22)로 이루어진다. 얼굴 특징 검출부(21)는 입력받은 얼굴 영상을 가버(Gabor) 웨이브렛 변환을 하여 얼굴 주요 요소들의 경계선을 추출하고 FCM(Fuzzy C-Means) 군집화 알고리즘을 적용하여 얼굴 요소의 특징점들의 위치를 검출한다. 얼굴 특징 적용부(22)는 알고리즘을 통하여 검출된 얼굴 요소의 특징점들의 위치에 기본 얼굴 모델을 변형하여 얼굴 캐리커쳐를 생성한다. 제어부(30)는 본 발명에 따른 전반적인 동작을 제어하고, 소정의 동작 프로그램을 저장하는 롬(ROM)과 상기 동작 프로그램 수행 중에 발생하는 데이터를 임시 저장하는 램(RAM)을 구비하고 있다. 본 발명에서는 특히 상기 얼굴 영상을 처리하는 신호 입력을 받아 영상 변환 과정을 제어한다. 메모리부(40)는 가버(Gabor) 웨이브렛과 FCM(Fuzzy C-Means) 군집화 알고리즘을 저장하며 기본 얼굴 모델을 저장하여 제공하고 완성된 얼굴 캐리커쳐 이미지 파일을 저장한다. 무선 통신부(50)는 얼굴 캐리커쳐 이미지 파일을 멀티미디어 메세지 서비스(MMS)로 외부에 송신하고 얼굴 영상 파일을 수신하기도 한다. 카메라 모듈(60)은 본 발명에 따른 얼굴 영상을 제공하고 일반적인 카메라 기능을 수행한다. 표시부(70)는 LCD, 혹 액정장치로써 본 발명에 따른 얼굴 영상 이미지가 캐리커쳐로 변환하는 과정을 나타낸다.The
도 2는 본 발명에 따른 얼굴 영상을 캐리커쳐로 만드는 과정을 나타낸 예시 도이다.2 is an exemplary view illustrating a process of making a face image into a caricature according to the present invention.
(a)와 (b)는 입력된 얼굴 영상에 이차원 Gabor 웨이브렛 계수 히스토그램을 이용하여 얼굴의 주요 요소들의 경계선을 추출한다. 이때 주요 요소들로 눈썹, 눈, 코, 입, 얼굴 윤곽선으로 이루어진다. 경계선 정보들은 FCM(Fuzzy C-Means) 군집화 알고리즘을 통해 감소한 차원의 특징 벡터로 나타낸다. 이러한 저차원의 특징 벡터들은 얼굴 주요 요소의 대응점 간에 정합을 빠르게 수행한다. 이 알고리즘은 입력 얼굴 영상에 쓰인 직사각형 안에 연결 구조의 교차점의 특징 벡터들 간의 비교를 통하여 유사성을 판단하게 되며, 에지(edge)들의 거리를 비교함으로써 왜곡 정도를 고려한다. (c)는 검출한 얼굴 요소의 특징점들의 위치로 기본 얼굴 모델을 변형하여 얼굴 캐리커쳐를 생성한다. 여기에서 헤어스타일, 악세사리, 소품들을 첨부하여 자신의 아비타로 등록한다. (d)는 완성된 캐리커쳐와 제공되는 배경화면을 합성하여 새로운 이미지 파일로 저장한다. (a) and (b) extract the boundary lines of the main elements of the face using a two-dimensional Gabor wavelet coefficient histogram on the input face image. The main elements consist of eyebrows, eyes, nose, mouth and face contours. Boundary information is represented by feature vectors of reduced dimensions through the Fuzzy C-Means clustering algorithm. These low dimensional feature vectors quickly perform matching between the corresponding points of the main face elements. The algorithm determines similarity by comparing the feature vectors of the intersection points of the connection structures in the rectangle used for the input face image, and considers the degree of distortion by comparing the distances of the edges. (c) creates a face caricature by modifying the basic face model to the positions of the feature points of the detected face elements. Here you register your hairstyle with accessories, accessories and accessories. (d) synthesizes the completed caricature and the provided background and saves it as a new image file.
도 3, 4 는 본 발명의 실시 예에 의한 캐리커쳐 기능을 갖는 이동통신 단말기의 이용 방법을 나타낸 흐름도이다. 동일한 방법 단계의 설명은 도 3에 의해 기술하기로 한다.3 and 4 are flowcharts illustrating a method of using a mobile communication terminal having a caricature function according to an embodiment of the present invention. The description of the same method steps will be described with reference to FIG. 3.
얼굴 영상 파일을 입력받아 얼굴 크기를 정규화하는 전처리 과정을 수행한다(S300). 이때, 입력받는 얼굴 영상 파일은 단말기 카메라 모듈에 의한 사진 영상과 외부로부터 수신한 얼굴 영상 파일을 메모리부(40)로부터 제공받는다. 얼굴 정규화는 저장된 기본 얼굴 모델과 1:1 매핑 될 수 있는 크기로 한다. 얼굴의 특징점을 추출하기 위하여 얼굴의 텍스쳐 정보를 Gabor 웨이브렛 변환한 후 얼굴의 주요 요소 경계선을 추출한다(S301). 이것은 이차원 Gabor 웨이브렛 계수 히스토그램의 평균값을 이용한 것으로 얼굴의 주요 요소로는 눈썹, 눈, 코, 입술, 얼굴의 윤곽선이다. 얼굴의 주요 요소들을 대표할 수 있는 기하학적인 특징점을 보존하기 위해 FCM(Fuzzy C-Means) 군집화 알고리즘을 통해 군집 안에서 대표성 벡터들을 검출한다(S302). FCM 알고리즘은 얼굴 영상의 주요 얼굴 요소(눈썹, 눈, 코, 입)들의 경계선들로부터, 대표적인 특징점을 검출하기 위한 템플릿으로, 벡터 정량화를 기반으로 한 영상 코드를 압축한다. 얼굴의 주요 요소들의 경계선 정보들을 기반으로 얼굴의 기하학적인 특징들을 보유하면서 화소 간의 중복된 계수 값들을 제거하고 대표성 벡터들만을 특징점으로 검출한다. FCM 군집화 알고리즘은 각 데이터의 점 과 각 군집의 중심과의 거리를 염두에 두고 유사도 측정을 기반으로 한 목적 함수이다. 얼굴의 주요 요소들을 대표하는 특징점의 위치벡터를 기본 얼굴 모델에 매핑한후 얼굴 텍스쳐를 변형하여 얼굴 캐리커쳐를 생성한다(S303). 생성한 얼굴 캐리커쳐에 피부색, 눈썹 색, 입술색을 변형 가능하게 하고 헤어스타일, 몸, 안경, 액세서리, 옷, 신발 등의 신체 구성요소를 첨부한다(S304). 완성된 얼굴 캐리커쳐 이미지는 저장하여(S305) 사용자의 아바타 이미지로 등록되거나(S306) 멀티미디어 메세지 서비스(MMS) 이미지 파일로 송신한다(S406).A face image file is input and a preprocessing process for normalizing face size is performed (S300). In this case, the input face image file receives a photo image by the terminal camera module and a face image file received from the outside from the
본 발명은 얼굴 영상을 입력받아 얼굴 주요 요소의 특징점을 추출하여 기본 얼굴 모델을 변형하여 사용자의 얼굴 캐리커쳐를 생성하는 것으로, 생성된 얼굴 캐리커쳐는 사용자 고유의 아비타 기능으로 단말기에서 자유롭게 사용할 수 있고 다른 통신 단말기로도 전송할 수 있다. The present invention generates a face caricature of a user by modifying a basic face model by extracting feature points of a main face element by receiving a face image, and the generated face caricature can be freely used in a terminal as a user's own Avita function and other communication. You can also send to the terminal.
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