KR101143555B1 - Face Detection System using Skin Color Filtering and Morphology Process and Method Therefor - Google Patents

Face Detection System using Skin Color Filtering and Morphology Process and Method Therefor Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 컬러 영상에 있어서 후보 얼굴 영역 선정을 위한 얼굴 검출 전처리 단계에서 영상을 얼굴 색상 필터링(Filtering) 및 모폴로지 연산을 수행하는 것에 의해 불필요한 영역에서의 얼굴 검출을 위한 계산 소모량과 배경에 의한 얼굴 오검출을 감소시킬 수 있다. 또한 입력 영상을 시계 방향, 반시계 방향으로 회전시키고, 각각의 회전 영상에 대하여 얼굴 검출을 수행함으로써, 영상 내에 존재하는 기울어진 얼굴 영역도 검출할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 얼굴 검출 방법은, (a) 입력된 영상의 크기 및 조명에 의한 왜곡을 보정하기 위한 전처리 단계; (b) 색상 모델이 YCbCr이 아닌 경우, YCbCr 색상 모델로 변환하는 단계; (c) Cb 및 Cr의 색차 정보를 이용하여 얼굴 색상 필터링을 수행하는 단계; (d) 색상 필터링이 수행된 영상의 잡음을 제거하기 위한 모폴로지(Morphology) 연산 단계; (e) 상기 (d) 단계의 결과로부터 검은색이 아닌 영역을 후보 얼굴 영상을 선정하는 단계; 및 (f) 얼굴 후보 탐색 윈도우를 이용하여 상기 후보 얼굴 영상으로부터 정면 얼굴을 검출하는 단계;를 포함한다.
According to the present invention, by performing face color filtering and morphology calculation on an image in a face detection preprocessing step for selecting a candidate face region in a color image, a calculation consumption and background for detecting a face in an unnecessary region are determined. Face false detection can be reduced. In addition, by rotating the input image in a clockwise or counterclockwise direction and performing face detection on each of the rotated images, the inclined face region existing in the image can be detected.
According to an aspect of the present invention, there is provided a face detection method comprising: (a) a preprocessing step of correcting distortion of an input image by size and illumination; (b) if the color model is not YCbCr, converting to a YCbCr color model; (c) performing face color filtering using color difference information of Cb and Cr; (d) a morphology calculation step of removing noise of an image on which color filtering is performed; (e) selecting a candidate face image in a non-black region from the result of step (d); And (f) detecting a front face from the candidate face image by using a face candidate search window.

Description

얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 시스템 및 방법{Face Detection System using Skin Color Filtering and Morphology Process and Method Therefor}Face Detection System using Skin Color Filtering and Morphology Process and Method Therefor}

본 발명은 얼굴 검출 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a face detection system and method, and more particularly, to a face detection system and method using face color filtering and morphology calculation.

영상 처리 분야에서 얼굴 검출이란 영상 데이터에 존재하는 얼굴의 위치와 크기를 찾아내는 것으로 정의된다. 얼굴 검출 기술은 얼굴 인식 기술과도 큰 연관성이 있으며 다양한 응응 분야와 깊은 연관이 있다. 그러나 영상 데이터에 존재하는 사람의 얼굴은 배경, 자세, 표정 및 조명 변화 등과 같은 요인으로 인하여 다양한 형태로 나타나기 때문에 영상으로부터 정확하게 사람의 얼굴만을 검출하는 것에는 어려움이 따르고 있다.In the field of image processing, face detection is defined as finding the position and size of a face existing in image data. Face detection technology is closely related to face recognition technology and deeply related to various applications. However, since the face of a person present in the image data appears in various forms due to factors such as background, posture, facial expression, and lighting change, it is difficult to accurately detect only the face of the person from the image.

현재까지 연구되고 있는 얼굴 검출의 방법들을 크게 정리하면 다음과 같은 형태로 구분할 수 있다. The face detection methods that have been studied so far can be classified into the following forms.

첫째, 지식에 기반한 방법이다. 이는 사람의 얼굴에는 각각의 구성 요소(눈, 코, 입 등)가 존재하고, 각각의 요소들은 일정한 위치와 거리 관계를 가지고 있다는 가정을 이용하여 얼굴을 검출하는 방법이다. 이와 같은 방법은 정면으로 구성된 정규화된 영상에서는 얼굴의 구성 요소들을 이용하여 비교적 쉽게 얼굴을 찾을 수 있으나, 얼굴의 기울기, 각도, 표정 등의 다양한 변화에 대해서는 얼굴 검출이 어려운 문제점이 있다.First is a knowledge-based method. This is a method of detecting a face using the assumption that each component (eye, nose, mouth, etc.) exists on a face of a person, and each element has a certain position and distance relationship. Such a method is relatively easy to find a face by using the components of the face in the normalized image composed of the front, but face detection is difficult for various changes, such as the tilt, angle, facial expression of the face.

둘째, 얼굴 특징 성분들의 정보를 이용하는 방법이다. 이는 얼굴 특징 성분들이 가지는 크기, 모양, 색상 및 각 구성 요소의 상호 연관성 등의 혼합된 정보를 이용하여 얼굴을 검출하는 방법이다. 이는 다양한 정보를 활용함으로써 얼굴 검출이 쉽고, 처리 시간이 빠르다는 장점을 가질 수 있으나, 조명 변화, 얼굴의 기울어짐 정도, 자세 및 복잡한 배경 등에 기인하는 잡음에 대해 민감한 문제점이 있다. The second method is to use information of facial feature components. This is a method of detecting a face by using mixed information such as size, shape, color, and correlation of each component of facial feature components. This may have the advantage of easy face detection and fast processing time by utilizing a variety of information, but there is a problem that is sensitive to noise due to changes in illumination, degree of tilt of the face, posture, and complex background.

셋째, 템플릿 매칭을 이용한 방법이다. 템플릿 매칭이란 검출 대상이 되는 모든 얼굴에 대한 표준 템플릿을 생성한 후, 이를 입력 영상과 비교하여 영상으로부터 얼굴을 검출하는 방법이다. 이와 같은 방법은 앞에서 소개한 방법 등과 같이 얼굴을 검출하기 위한 특징 구성 요소의 존재와 그 특징을 추출할 필요가 없기 때문에 배경과 조명 등에는 좀 더 강인한 장점이 있다. 그러나 영상 내에 존재하는 얼굴 영상의 크기 변화, 시선 방향에 따른 얼굴 기울기 및 회전 등의 왜곡에 민감하다. 또한 다양한 표정과 자세, 생김새를 가지는 사람들의 얼굴에 대한 표준 템플릿을 생성하는데 많은 노력이 필요하다는 단점이 있다. Third, the method uses template matching. Template matching is a method of detecting a face from an image by generating a standard template for all the faces to be detected and comparing it with an input image. Such a method has a more robust advantage in the background and lighting because there is no need to extract the presence of a feature component for detecting a face and its features as in the aforementioned method. However, it is sensitive to distortions such as the change in the size of the face image present in the image, the tilt and rotation of the face according to the direction of the gaze. In addition, it requires a lot of effort to create a standard template for the faces of people with various expressions, postures, and appearances.

넷째, 외형 기반 방법이다. 외형 기반 방법이란 학습 영상 집합에 의해 학습된 모델을 이용해서 얼굴을 검출하는 방법이다. 이를 위하여 얼굴과 비얼굴 영상 등으로 구성된 학습 영상 집합을 이용하여 얼굴과 비얼굴을 분류해 낼 수 있는 분류기 혹은 분류 모델을 생성하고 이를 이용하여 영상에서 얼굴을 찾아내는 방법이다. PCA, LDA, SVM등의 다양한 방법 등이 존재하며 이러한 방법들은 모델 학습을 통하여 앞에서 소개한 다른 검출 방법들이 가지는 여러 제약 조건들을 극복할 수 있기 때문에 비교적 좋은 성능을 나타낸다. 그러나 분류기의 학습에 많은 시간이 소요되고, 분류기가 학습 데이터에 영향을 많이 받기 때문에 데이터베이스가 변하게 되면 모델을 다시 학습시켜야 하는 단점이 있다.Fourth, it is an appearance-based method. The appearance-based method is a method of detecting a face using a model trained by a set of training images. To do this, we create a classifier or classification model that can classify faces and non-faces using a training image set composed of face and non-face images, and find a face in the image. Various methods such as PCA, LDA and SVM exist, and these methods show relatively good performance because they can overcome various constraints of the other detection methods introduced above through model training. However, the training of the classifier takes a lot of time, and since the classifier is affected by the training data, the model has to be retrained when the database changes.

그리고 기존의 얼굴 검출과 관련한 연구들은 대부분 그레이스케일 영상만을 이용하고 있으며, 색상 정보는 이용하지 않고 있다. 그러나 색상 특징은 얼굴과 비얼굴을 구분함에 있어 중요한 특징 중 하나이며, 이러한 색상 정보를 이용하여 얼굴과 비얼굴을 구분할 수 있다면 보다 효율적인 얼굴 검출 수행이 가능할 것이다. 또한 위에서 설명한 방법들은 영상의 크기가 커지는 경우나, 영상 내에 다수의 사람이 존재하는 경우 검출 정확도를 높이기 위하여 많은 계산이 소요될 뿐만 아니라, 오검출율도 함께 높아지는 문제점들이 있다.Most studies on face detection use only grayscale images and do not use color information. However, the color feature is one of important features in distinguishing the face from the non-face, and if the face and the non-face can be distinguished using the color information, more efficient face detection can be performed. In addition, the above-described methods have a problem in that a large amount of calculation is required to increase the detection accuracy when the size of an image is large or there are a large number of people in the image, as well as a false detection rate.

본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 컬러 영상에 있어서 후보 얼굴 영역 선정을 위한 얼굴 검출 전처리 단계에서 얼굴 색상 필터링(Filtering) 및 모폴로지 연산을 수행하는 것에 의해 불필요한 영역에서의 얼굴 검출을 위한 계산 소모량과 배경에 의한 얼굴 오검출을 감소시키는 것에 그 목적이 있다.Disclosure of Invention The present invention has an object to solve the above technical problem, and is an unnecessary area by performing face color filtering and morphology calculation in a face detection preprocessing step for selecting a candidate face area in a color image. The purpose of the present invention is to reduce the computational consumption for face detection and the detection of face false detection by background.

또한 입력 영상을 시계 방향, 반시계 방향으로 회전시키고, 각각의 회전 영상에 대하여 얼굴 검출을 수행함으로써, 영상 내에 존재하는 기울어진 얼굴 영역도 검출하는 것에도 그 목적이 있다.It is also an object to detect the inclined face region existing in the image by rotating the input image clockwise and counterclockwise, and performing face detection on each rotated image.

본 발명의 바람직한 일실시예의 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 방법은, (a) 입력된 영상의 크기 및 조명에 의한 왜곡을 보정하기 위한 전처리 단계; (b) 색상 모델이 YCbCr이 아닌 경우, YCbCr 색상 모델로 변환하는 단계; (c) Cb 및 Cr의 색차 정보를 이용하여 얼굴 색상 필터링을 수행하는 단계; (d) 색상 필터링이 수행된 영상의 잡음을 제거하기 위한 모폴로지(Morphology) 연산 단계; (e) 상기 (d) 단계의 결과로부터 검은색이 아닌 영역을 후보 얼굴 영상으로 선정하는 단계; 및 (f) 얼굴 후보 탐색 윈도우를 이용하여 상기 후보 얼굴 영상으로부터 얼굴을 검출하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a face detection method using face color filtering and morphology calculation, the method comprising: (a) a preprocessing step of correcting distortion of an input image by size and illumination; (b) if the color model is not YCbCr, converting to a YCbCr color model; (c) performing face color filtering using color difference information of Cb and Cr; (d) a morphology calculation step of removing noise of an image on which color filtering is performed; (e) selecting a non-black region as a candidate face image from the result of step (d); And (f) detecting a face from the candidate face image using a face candidate search window.

또한, 상기 (a) 단계는 입력 영상의 크기가 미리 설정된 해상도 보다 크다면, 입력 영상의 크기를 설정된 해상도의 크기로 줄이는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the step (a) preferably comprises reducing the size of the input image to the size of the set resolution, if the size of the input image is larger than the preset resolution.

구체적으로 상기 (a) 단계는 입력 영상의 조명 변화에 의한 왜곡을 줄이기 위한 감마 보정과 히스토그램 균등화 중 적어도 한 가지를 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the step (a) further comprises performing at least one of gamma correction and histogram equalization to reduce distortion caused by changes in illumination of the input image.

구체적으로 상기 (d) 단계의 모폴로지(Morphology) 연산은, 색상 필터링이 수행된 영상을 수축(Erosion)과 확장(Dilation) 연산을 수행함으로써 윤곽선을 부드럽게 하고, 색상 필터링 과정에서 생긴 홀(Hole)을 메우는 역할을 하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the morphology operation of the step (d) performs smoothing and dilation of the color-filtered image and smoothes the contours, and removes the hole generated in the color filtering process. Infill is characterized by a role.

상기 수축과 확장 연산을 수행하는 방법은, 수축 연산 후 확장 연산을 수행함으로써, 배경에 속한 작은 영역들이 제거되는 열림(opening) 연산인 것을 특징으로 한다.The method of performing the contraction and expansion operation is an opening operation in which small areas belonging to the background are removed by performing the expansion operation after the shrinkage operation.

또한, 상기 수축과 확장 연산을 수행하는 다른 일실시예에 따른 방법은, 확장 연산 후 수축 연산을 수행함으로써, 얼굴 영역 안에 고립되어 있는 잡음을 제거하는 닫힘(closing) 연산인 것을 특징으로 한다.
In addition, the method according to another embodiment of performing the contraction and expansion operation is characterized in that the closing operation to remove the noise isolated in the face area by performing the contraction operation after the expansion operation.

상기 (f) 단계에서 상기 얼굴 후보 탐색 윈도우가 얼굴 검출을 위하여 탐색하는 방법은, 색상 필터링과 모폴로지 연산을 거쳐 후보 얼굴 영상으로 선정된 부분에 대하여 영상 내에 일정한 크기의 부영역을 스캐닝하면서 부영역내에 얼굴이 존재하는지를 판단하는 것에 의해 수행하는 것을 특징으로 한다.
In the method (f), the face candidate search window searches for face detection by scanning a subregion having a constant size in the image with respect to a portion selected as the candidate face image through color filtering and morphology calculation. And by determining if a face exists.

아울러, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 (f) 단계 이후에, (g) 상기 (f) 단계에서 검출된 얼굴 영역을 시계 방향 탐색 후보에서 제외시키는 단계; (h) 후보 얼굴 영상을 시계 방향으로 회전시키는 단계; (i) 영상 내에서 회전된 얼굴을 검출하기 위한 탐색을 재시작하여, 얼굴을 검출하는 단계; (j) 상기 (i) 단계에서 검출된 얼굴 영역을 반시계 방향 탐색 후보에서 제외시키는 단계; (k) 후보 얼굴 영상을 반시계 방향으로 회전시키는 단계; (l) 영상 내에서 회전된 얼굴을 검출하기 위한 탐색을 재시작하여, 얼굴을 검출하는 단계; 및 (m) 상기 (f) 단계, (i) 단계 및 (l) 단계에서 검출된 얼굴을 합치는 것에 의해 최종 얼굴을 검출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, according to an embodiment of the present invention, after the step (f), (g) excluding the face area detected in the step (f) from the clockwise search candidate; (h) rotating the candidate face image in a clockwise direction; (i) resuming the search for detecting the rotated face in the image to detect the face; (j) excluding a face region detected in step (i) from a counterclockwise search candidate; (k) rotating the candidate face image counterclockwise; (l) resuming the search for detecting the rotated face in the image to detect the face; And (m) detecting the final face by combining the faces detected in steps (f), (i) and (l).

본 발명의 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 방법에 따르면, 컬러 영상에 있어서 후보 얼굴 영역 선정을 위한 얼굴 검출 전처리 단계에서 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 수행하는 것에 의해 불필요한 영역에서의 얼굴 검출을 위한 계산 소모량과 배경에 의한 얼굴 오검출을 감소시킬 수 있다.According to the face detection method using the face color filtering and the morphology operation of the present invention, the face detection in the unnecessary area is performed by performing the face color filtering and the morphology operation in the face detection preprocessing step for selecting the candidate face area in the color image. It is possible to reduce the amount of computation required and false detection of the face by the background.

또한 입력 영상을 시계 방향, 반시계 방향으로 회전시키고, 각각의 회전 영상에 대하여 얼굴 검출을 수행함으로써, 영상 내에 존재하는 기울어진 얼굴 영역도 검출할 수 있다.In addition, by rotating the input image in a clockwise or counterclockwise direction and performing face detection on each of the rotated images, the inclined face region existing in the image can be detected.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 얼굴 검출 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 얼굴 검출 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일실시예를 위해 사용된 입력 영상을 나타낸다.
도 4 및 도 5는 도 2의 흐름도의 각 단계의 실시에 따른 입력 영상의 처리 결과를 나타낸다.
도 6은 감마값에 의한 영상 데이터의 변환 정도 나타낸다.
도 7은 히스토그램 균등화의 일실시예를 나타낸다.
도 8은 침식 연산과 팽창 연산의 일실시예를 나타낸다.
1 shows a face detection system according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a face detection method according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 illustrates an input image used for an embodiment of the present invention.
4 and 5 illustrate processing results of an input image according to execution of each step of the flowchart of FIG. 2.
6 shows the degree of conversion of the image data by the gamma value.
7 shows one embodiment of histogram equalization.
8 illustrates one embodiment of erosion and expansion operations.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일실시예에 따른 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 시스템 및 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a face detection system and method using face color filtering and morphology calculation according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.
The following examples of the present invention are intended to embody the present invention, but not to limit or limit the scope of the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 얼굴 검출 시스템을 나타낸다.1 shows a face detection system according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 얼굴 검출 시스템(100)은 영상 입력부(10), 영상 처리부(20) 및 영상 출력부(30)로 구성된다.As can be seen from FIG. 1, the face detection system 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes an image input unit 10, an image processing unit 20, and an image output unit 30.

상기 영상 처리부(20)는 영상 전처리부(21), 색상 모델 변환부(22), 필터링부(23), 모폴로지 연산부(24), 후보 얼굴 영상 선정부(25), 얼굴 검출부(26), 얼굴 저장부(27) 및 영상 회전부(28)를 포함한다.The image processor 20 may include an image preprocessor 21, a color model converter 22, a filter 23, a morphology calculator 24, a candidate face image selector 25, a face detector 26, and a face. The storage unit 27 and the image rotating unit 28 is included.

본 시스템에 사용될 영상은 디지털 카메라, 캠코더 등의 상기 영상 입력부(10)를 이용하여 입력되며, 상기 입력된 영상은 상기 얼굴 저장부(27)에 저장되어 본 시스템에서의 처리를 가능하게 한다. An image to be used in the system is input using the image input unit 10 such as a digital camera or a camcorder, and the input image is stored in the face storage unit 27 to enable processing in the system.

즉, 상기 영상 입력부(10)로 입력된 영상을 상기 영상 처리부(20)에서 영상의 처리 및 얼굴을 검출하여, 상기 영상 출력부(30)가 검출된 영상을 디스플레이, 프린터 및 외부 기기에의 저장을 통해 출력하는 역할을 한다.
That is, the image processing unit 20 detects an image and the face of the image input to the image input unit 10, and stores the image detected by the image output unit 30 to a display, a printer, and an external device. It serves to output through.

도 2의 흐름도에 의해 본 발명의 얼굴 검출 시스템을 이용한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 얼굴 검출 방법에 대해 보다 설명하기로 한다. 2, a face detection method according to an exemplary embodiment of the present invention using the face detection system of the present invention will be described in more detail.

먼저, 도 3에 본 발명의 일실시예를 위해 사용된 입력 영상을 나타내었다. First, FIG. 3 shows an input image used for an embodiment of the present invention.

또한, 도 4 및 도 5는 도 2의 흐름도 상의 각 단계의 실시에 따른 입력 영상의 처리 결과를 나타낸다. 4 and 5 show the processing result of the input image according to the execution of each step on the flowchart of FIG. 2.

상기 영상 전처리부(21)가 입력된 영상의 크기 및 조명에 의한 왜곡 보정을 위한 전처리(S5)를 실시한다. The image preprocessor 21 performs preprocessing S5 to correct distortion of the input image by size and illumination.

상기 S5 단계는 입력 영상의 크기가 미리 설정된 해상도 보다 크다면, 입력 영상의 크기를 설정된 해상도의 크기로 줄이는 단계를 포함한다. The step S5 includes reducing the size of the input image to the size of the set resolution if the size of the input image is larger than the preset resolution.

또한, 입력 영상의 조명 변화에 의한 왜곡을 줄이기 위한 감마 보정과 히스토그램 균등화 중 적어도 한 가지를 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include performing at least one of gamma correction and histogram equalization to reduce distortion caused by a change in illumination of the input image.

입력 영상의 크기가 시스템이 설정한 임의의 크기의 해상도 보다 큰 경우에 입력 영상의 크기를 1/N의 크기로 줄임으로써, 계산량 감소의 효과와 더불어 잡음 제거 효과를 갖는다.
When the size of the input image is larger than the resolution of any size set by the system, the size of the input image is reduced to 1 / N, thereby reducing the amount of computation and reducing noise.

또한, 감마 보정에 대해 보다 자세히 설명하기로 한다.In addition, the gamma correction will be described in more detail.

일반적으로 영상 저장 장치로 받아들인 영상 데이터를 다시 출력을 해 주는 디스플레이는 차이가 발생하게 된다. 이러한 변화는 영상의 밝기가 밝고 어두움에 따라 달라지게 되어서 실제 영상과 차이가 나게 된다. 따라서 밝기의 차이를 보정해 주는 방법이 감마 보정이며, 감마 보정 비선형 전달 함수는 보통 다음 수학식 1의 감마(

Figure 112010041597157-pat00001
, gamma) 값으로 그 특성이 결정된다. In general, there is a difference in the display for outputting the image data received by the image storage device again. This change is different from the actual image because the brightness of the image is changed to bright and dark. Therefore, the method of compensating for the difference in brightness is gamma correction, and the gamma correction nonlinear transfer function is generally gamma (1)
Figure 112010041597157-pat00001
, the characteristic is determined by the value gamma).

Figure 112010041597157-pat00002
Figure 112010041597157-pat00002

여기서 Ci는 입력 영상에서의 칼라 픽셀, C는 감마 보정된 영상에서의 칼라 픽셀을 의미한다. 감마값에 의한 데이터의 변환 정도를 보면 도 6과 같다. 즉, 도 6으로부터 감마값을 1보다 작게 하면 위의 수식에 의해서 영상의 색상이 좀 더 선명해지며, 감마값이 1보다 크게 되면 영상이 밝아지게 된다.
here Ci means color pixels in the input image, and C means color pixels in the gamma corrected image. The conversion degree of data by the gamma value is shown in FIG. 6. That is, when the gamma value is smaller than 1 from FIG. 6, the color of the image becomes clearer by the above equation, and when the gamma value is larger than 1, the image becomes brighter.

하기에 히스토그램 균등화에 대해 보다 자세히 설명하기로 한다.The histogram equalization is described in more detail below.

사람의 눈은 절대 밝기보다 상대 밝기에 더 민감하다. 따라서 같은 영상이라도 히스토그램 상에서 좁게 모여 있는 이미지보다 넓게 퍼져있는 이미지가 사람의 눈에 훨씬 선명하고 뚜렷하게 보인다. 사람 눈의 이러한 특성을 이용한 것이 히스토그램 균등화 알고리즘이며 이는 밝기 범위가 좁은 영상의 밝기 범위를 최대한으로 늘림으로써 보다 선명한 영상을 생성해내는 알고리즘이라고 할 수 있다. 어떠한 이미지의 히스토그램은 범위 [0,L-1]을 갖는 이산 함수(discrete function)라고 할 수 있으며 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 L은 각 색상 채널에서의 2B의 값으로, B는 픽셀당 비트(bit) 수를 의미한다.The human eye is more sensitive to relative brightness than absolute brightness. Therefore, even if the same image is wider than the narrowly gathered image on the histogram, the image is much clearer and more visible to the human eye. The histogram equalization algorithm using this characteristic of the human eye is an algorithm that produces a clearer image by increasing the brightness range of an image having a narrow brightness range to the maximum. A histogram of an image may be referred to as a discrete function having a range [0, L-1] and may be represented by Equation 2. Where L is the value of 2 B in each color channel, and B is the number of bits per pixel.

Figure 112010041597157-pat00003
Figure 112010041597157-pat00003

여기서 rk는 각 색상 채널에서의 k번째 그레이 레벨을 의미하고, nk는 영상에서 그레이 레벨 rk 를 가지는 픽셀의 개수를 의미 한다. 그레이 레벨 rk 의 발생 확률이 근사적으로 수학식 3과 같이 나타낸다면, Discrete version cdf는 수학식 4와 같이 된다.Here, r k denotes the kth gray level in each color channel, and n k denotes the number of pixels having the gray level r k in the image. If the probability of occurrence of the gray level r k is approximately represented by Equation 3, the Discrete version cdf is expressed by Equation 4.

Figure 112010041597157-pat00004
Figure 112010041597157-pat00004

Figure 112010041597157-pat00005
Figure 112010041597157-pat00005

히스토그램 균등화는, 수학식 4를 이용해서 원본 영상에서 rk 레벨을 갖는 픽셀들을 그에 맞는 상기의 sk 레벨×(L-1)의 값으로 맵핑 시켜주는 함수를 통해 이루어지며 결과적으로 히스토그램 균등화 이후의 히스토그램 cdf는 직선 모양을 이루게 된다. 히스토그램 균등화를 통해 앞서 살펴보았던 어두운 이미지, 밝은 이미지, 회색 톤의 뿌연 이미지 등이 명암비가 선명한 이미지로 바뀌며, 결과적으로 사람 눈으로 더 보기 좋은, 즉 명암비가 뚜렷하여 세밀한 구분을 할 수 있는 범위가 늘어나는 이미지를 얻을 수 있다.Histogram equalization is performed through a function that maps pixels with r k levels in the original image to the values of s k level × (L-1) according to Equation 4 and consequently after histogram equalization. The histogram cdf is straight. The histogram equalization changes the dark, bright, and gray-colored blurry images we saw earlier into sharper contrasts, resulting in better viewing of the human eye, which increases the range of finer contrast. You can get an image.

본 시스템에서는 감마 보정과 히스토그램 균등화 과정에서 감마(

Figure 112010041597157-pat00006
, gamma) 값을 1로 선택하거나, 히스토그램 균등화 과정에서 수학식 3 대신
Figure 112010041597157-pat00007
로 선택하고, 그에 맞는 상기의 ((sk 레벨×L)-1)의 값으로 맵핑함으로써, 감마 보정 및 히스토그램 균등화 과정의 수행 여부를 결정할 수 있다. In this system, gamma correction is performed during gamma correction and histogram equalization.
Figure 112010041597157-pat00006
, gamma) as 1, or instead of Equation 3 during histogram equalization
Figure 112010041597157-pat00007
It is possible to determine whether to perform a gamma correction and histogram equalization process by selecting and by mapping to the value of ((s k level × L) −1).

즉, 본 시스템에서는 감마 보정 및 히스토그램 균등화의 필요 유무를 판단하여 각각 선택적으로 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다.In other words, in the present system, it is possible to selectively perform gamma correction and histogram equalization, respectively.

도 7에 원본 영상과 히스토그램 균등화에 의한 예시를 나타내었다.7 shows an example of the original image and histogram equalization.

상기 S5 단계의 전처리 과정을 거친 후 상기 색상 모델 변환부(22)에 의해 RGB 색상 모델의 입력 영상은 YCbCr 색상 모델을 가지는 영상으로 변환된다(S10).After the preprocessing process of step S5, the input image of the RGB color model is converted by the color model converter 22 into an image having a YCbCr color model (S10).

영상 처리 분야 등에서 사용하는 일반적인 RGB 색상 모델의 경우 조명의 변화에 민감하다. 따라서 외부 조명 변화 등의 영향으로 인하여 색의 분포가 변하게 된다. 따라서 본 발명에서는 다양한 조명의 변화에 대하여 비교적 강인한 특성을 가지는 YCbCr 모델을 이용하여 얼굴 색상 필터링을 수행한다. 여기서 Y는 휘도 성분을, Cb와 Cr은 색차 성분을 나타낸다. YCbCr 색상 모델을 이용하는 경우의 장점은 색상 정보에서 휘도 값의 영향이 제거된 색상 특징 정보를 이용할 수 있게 되어, 비교적 조명 변화에 강인한 특징을 추출할 수 있게 되기 때문이다. The general RGB color model used in the image processing field is sensitive to light changes. Therefore, the distribution of color is changed due to the influence of external lighting change. Accordingly, in the present invention, face color filtering is performed using a YCbCr model having a relatively strong characteristic against various lighting changes. Where Y represents a luminance component and Cb and Cr represent a color difference component. The advantage of using the YCbCr color model is that it is possible to use color feature information from which the influence of the luminance value is removed from the color information, thereby being able to extract a feature that is relatively robust to lighting changes.

다음의 수학식 5를 이용하여 입력 영상의 RGB 색상을 YCbCr의 색상 공간의 모델로 변환시킨다.Equation 5 below is used to convert the RGB color of the input image into a model of the color space of YCbCr.

Figure 112010041597157-pat00008
Figure 112010041597157-pat00008

YCbCr로 변환된 공간에서의 I(x,y)가 가지는 Cb와 Cr의 색차 정보를 이용하여 수학식 6을 이용하여 상기 필터링부(23)에 의해 얼굴 색상 필터링을 수행한다(S15). 즉, 얼굴 색상의 범위 안에 들어오는 영역은 '255'로 그렇지 않은 영역은 '0'으로 매핑함으로써, 입력 영상으로부터 얼굴 색상 영역을 포함하지 않는 비얼굴 영역에 대한 제거 효과를 수행한다. 이때 T는 Cb와 Cr에 대한 얼굴 색상의 범위 영역에 해당하고, T는 다양한 인종의 얼굴 색상에 강인한 얼굴 후보 경계 색상을 이용하기 위해

Figure 112010041597157-pat00009
로 설정하였고, 이때
Figure 112010041597157-pat00010
는 각각 임의의 상수 값으로 학습 데이터로부터 사용자가 실험 환경에 의하여 임의로 설정할 수 있다.Face color filtering is performed by the filtering unit 23 using Equation 6 using color difference information of Cb and Cr of I (x, y) in the space converted to YCbCr (S15). In other words, the area that falls within the range of the face color is mapped to '255', and the area that is not within the range of the color is mapped to '0', thereby removing the non-face area that does not include the face color area from the input image. In this case, T corresponds to the range of face colors for Cb and Cr, and T is used to use the face candidate boundary color that is robust to face colors of various races.
Figure 112010041597157-pat00009
, Where
Figure 112010041597157-pat00010
Each can be arbitrarily set by the user in the experiment environment from the learning data as arbitrary constant values.

Figure 112010041597157-pat00011
Figure 112010041597157-pat00011

다음 단계로, 얼굴 색상 필터링을 거친 이진 영상에는 많은 잡음들이 포함되어 있고, 이러한 잡음을 제거하기 위해서는 상기 모폴로지 연산부(24)에 의한 모폴로지(Morphology) 연산이 필요하다(S20). 색상 필터링을 통하여 필터링된 후보 얼굴 영역에 대해 수축(Erosion)과 확장(Dilation) 연산을 수행함으로써 윤곽선을 부드럽게 하고, 색상 필터링 과정에서 생긴 홀(Hole)을 메우는 역할을 수행한다. 즉, 모폴로지 연산을 통하여 얼굴 후보 영상으로 필터링된 영역에 대해 얼굴 색상 영역 내에 포함된 픽셀(Pixel)에서 발생한 소실 정보는 채우고, 배경 영역 등에서 발생하는 잡음 성분은 제거하는 효과를 기대할 수 있다. As a next step, a binary image subjected to face color filtering includes a lot of noises, and in order to remove such noises, a morphology calculation by the morphology operator 24 is required (S20). It performs the role of smoothing the contour and filling the hole generated in the color filtering process by performing the shrink and dilation operation on the filtered candidate face region through color filtering. In other words, the loss information generated in the pixels included in the face color region is filled with respect to the region filtered by the face candidate image through the morphology operation, and noise components generated in the background region may be removed.

도 8에 수축 연산과 확장 연산의 일실시예를 도시하였다.
8 illustrates an embodiment of a contraction operation and an expansion operation.

모폴로지 연산에 일반적으로 사용되는 열림(opening) 연산은 수축 연산 후 확장 연산을 수행함으로써, 배경에 속한 작은 영역들이 제거되게 된다. 반면, 닫힘(Closing) 연산은 확장 후에 수축 연산을 수행함으로써, 객체 안에 고립되어 있는 잡음을 제거하는 효과가 있다. 본 발명에서는 얼굴 영역이 상기 객체에 해당된다. The opening operation, which is generally used in the morphology operation, is performed by the expansion operation after the shrink operation, so that small areas belonging to the background are removed. Closing operations, on the other hand, have the effect of eliminating noise that is isolated in the object by performing shrink operations after expansion. In the present invention, the face area corresponds to the object.

잡음 제거의 과정을 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다. 색상 필터링을 하게 되는 경우 얼굴 영역 내에서 눈, 코, 입 등의 검은 색 영역 부분이 사라지게 되는 데, 이 부분을 모폴로지 연산을 통해서 채워 주게 된다. 즉, 색상 필터링을 통해서 소실된 영역에 대한 정보를 모폴로지 연산을 통해서 보상해 주는 것이다.The process of noise cancellation will be described in more detail. When color filtering is performed, black areas such as eyes, nose and mouth disappear in the face area, which are filled by morphology calculation. That is, morphology calculation is used to compensate for the information lost through color filtering.

상기와 같은 모폴로지 연산의 수행을 위해, 색상 필터링을 수행하는 영상 파일은 별도로 생성되고, 모폴로지 연산을 수행 후 채워져야 하는 해당 위치의 픽셀값은 상기 얼굴 저장부(27)의 원본 영상으로부터 다시 가져오게 된다.In order to perform the morphology operation as described above, an image file for performing color filtering is generated separately, and the pixel value of the corresponding position to be filled after the morphology operation is brought back from the original image of the face storage unit 27. do.

상기의 모폴로지 연산을 본 발명에 추가하는 것에 의해 눈, 코, 입 등의 영역이 얼굴 영역에서 제외되는 것을 방지하여 보다 정확한 얼굴 영역의 검출이 가능하게 된다.
By adding the above morphology calculation to the present invention, it is possible to prevent the areas such as the eyes, the nose, the mouth, etc. from being excluded from the face area, thereby making it possible to detect the face area more accurately.

상기 후보 얼굴 영상 선정부(25)가 상기 모폴로지 연산의 결과로부터 검은 색이 아닌 영역을 후보 얼굴 영상으로 선정한다(S25). The candidate face image selecting unit 25 selects a non-black region as a candidate face image from the result of the morphology calculation (S25).

다음으로 상기 얼굴 검출부(26)가 얼굴 후보 탐색 윈도우를 이용하여 영상 내에 일정한 크기의 부영역을 스캐닝하면서 부영역내에 얼굴이 존재하는지를 판단한다. 상기 부영역의 크기는 미리 설정된 작은 크기로부터 일정 간격을 두고 점진적으로 큰 크기로 설정이 가능하다.Next, the face detection unit 26 determines whether a face exists in the subregion while scanning a subregion having a predetermined size in the image using the face candidate search window. The size of the subregion may be gradually set to a large size at a predetermined interval from a predetermined small size.

이때 상기 얼굴 후보 탐색 윈도우가 얼굴 검출을 위하여 탐색하는 영역은, 색상 필터링과 모폴로지 연산을 거쳐 상기 후보 얼굴 영상 선정부(25)에 의해 선정된 상기 후보 얼굴 영상에 제한된다. 이러한 탐색 영역의 제한을 통하여 입력 영상의 전체 영역에 대한 스캐닝 과정에 따른 계산 복잡도를 감소시킬 수 있고, 배경 영역 등에서 얼굴을 잘못 검출하는 오검출 발생 빈도를 줄일 수 있다. 이와 같은 과정으로 상기 얼굴 검출부(26)에 의해 얼굴 영역이 검출된다(S30). 검출된 영상은 상기 얼굴 저장부(27)에 저장된다.In this case, an area searched by the face candidate search window for face detection is limited to the candidate face image selected by the candidate face image selecting unit 25 through color filtering and morphology calculation. By limiting the search area, the computational complexity of the scanning process of the entire area of the input image can be reduced, and the frequency of false detection in which a face is incorrectly detected in the background area can be reduced. In this manner, the face area is detected by the face detector 26 (S30). The detected image is stored in the face storage unit 27.

S30 단계에서 검출된 얼굴 영역은 상기 얼굴 검출부(26)에 의해 시계 방향 얼굴 탐색 후보 영역에서 제외된다(S35). 이를 통하여 얼굴 후보 영역에 대한 중복 검출을 방지할 수 있다.The face area detected in step S30 is excluded from the clockwise face search candidate area by the face detector 26 (S35). By doing so, it is possible to prevent duplicate detection of the face candidate region.

다음으로 상기 영상 회전부(28)가 상기 얼굴 후보 영상을 시계 방향으로 회전시킨 후 상기 얼굴 검출부(26)가 탐색을 재시작하여 영상 내에서 얼굴을 검출한다(S40, S45). 검출된 얼굴 영상을 상기 얼굴 저장부(27)가 또 저장한다.Next, after the image rotating unit 28 rotates the face candidate image clockwise, the face detecting unit 26 restarts the search to detect a face in the image (S40 and S45). The face storage unit 27 also stores the detected face image.

상기 얼굴 검출부(26)가 시계 방향 회전 영역에서 검출한 얼굴 영역을 제외한다(S50). 다음으로, 상기 얼굴 회전부(28)가 상기 얼굴 후보 영상을 반시계 방향으로 회전시킨 후 상기 얼굴 검출부(26)가 탐색을 다시 시작하여, 영상 내에서 얼굴을 검출한다(S55, S60). 검출된 얼굴 영상을 상기 얼굴 저장부(27)가 또 저장한다.The face detector 26 excludes the face region detected by the clockwise rotation region (S50). Next, after the face rotating unit 28 rotates the face candidate image counterclockwise, the face detecting unit 26 starts searching again to detect a face in the image (S55 and S60). The face storage unit 27 also stores the detected face image.

이와 같이 정면, 시계 방향 그리고 반시계 방향으로 회전된 얼굴 후보 영상으로부터 추출된 얼굴 영역들을 상기 얼굴 저장부(27)가 저장하고, 상기 얼굴 저장부(27)가 저장된 영상을 결합하는 것에 의해 최종 얼굴 검출 영역으로 추출한다(S65).
As such, the face storage unit 27 stores the face regions extracted from the face candidate images rotated in the front, clockwise, and counterclockwise directions, and the final face is combined by the face storage unit 27. It extracts to a detection area (S65).

상기에서 설명한 바와 같이 S35 단계 및 S50 단계에서 기 검출된 영역을 제외하는 이유는, 상기 얼굴 탐색 윈도우가 이미 찾은 영역을 다시 찾지 않게 하기 위함이다. 검출 영역을 제외하는 방법은 영상의 해당 부분을 검은 색으로 지워버리는 것에 의한다.
As described above, the reason for excluding the areas previously detected in the steps S35 and S50 is to prevent the face search window from searching for the area already found. The method of excluding the detection area is by erasing the corresponding part of the image in black.

아울러 상기 시계 방향 및 반시계 방향의 회전에 의한 얼굴의 검출에 의해 기존 정면 얼굴 검출에 대해서 뿐 만 아니라, 기울어지거나 회전된 일상 생활에서 발생할 수 있는 다양한 각도의 얼굴 영상에 대해서도 얼굴의 검출율을 높이는 것이 가능하다. 또한, 상기 시계 방향 및 반시계 방향의 회전 각도 및 회전 횟수의 설정은 임의 또는 자동 설정이 가능하다. 상기의 회전 각도 및 회전 횟수의 설정에 의해 일정 각도 간격으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하도록 설정하여, 360도 모든 영역으로 회전된 얼굴에 대해서도 검출을 실시 가능하다.
In addition, by detecting the face by the clockwise and counterclockwise rotation, the detection rate of the face is increased not only for the existing front face detection but also for the face images of various angles that may occur in tilted or rotated daily life. It is possible. In addition, the clock angle and the counterclockwise rotation angle and the number of rotations can be set arbitrarily or automatically. By setting the rotation angle and the number of rotations described above, a face can be rotated clockwise or counterclockwise at regular angular intervals, and detection can be performed even for a face rotated in all 360 degrees.

10 : 영상 입력부 20 : 영상 처리부
30 : 영상 출력부
21 : 영상 전처리부 22 : 색상 모델 변환부
23 : 필터링부 24 : 모폴로지 연산부
25 : 후보 얼굴 영상 선정부 26 : 얼굴 검출부
27 : 얼굴 저장부 28 : 영상 회전부
10: image input unit 20: image processing unit
30: video output unit
21: image preprocessor 22: color model conversion unit
23: filtering unit 24: morphology calculator
25: candidate face image selection unit 26: face detection unit
27: face storage unit 28: the image rotating unit

Claims (12)

얼굴 검출 시스템을 이용한 얼굴 검출 방법에 있어서,
(a) 입력된 영상의 크기 및 조명에 의한 왜곡을 보정하기 위한 전처리 단계;
(b) 색상 모델이 YCbCr이 아닌 경우, YCbCr 색상 모델로 변환하는 단계;
(c) Cb 및 Cr의 색차 정보를 이용하여 얼굴 색상 필터링을 수행하는 단계;
(d) 색상 필터링이 수행된 영상의 잡음을 제거하기 위한 모폴로지(Morphology) 연산 단계;
(e) 상기 (d) 단계의 결과로부터 검은색이 아닌 영역을 후보 얼굴 영상으로 선정하는 단계; 및
(f) 얼굴 후보 탐색 윈도우를 이용하여 상기 후보 얼굴 영상으로부터 얼굴을 검출하는 단계; 를 포함하되,
상기 (b) 단계에서 입력 영상의 색상 모델이 RGB인 경우, YCbCr 색상 모델로 변환하는 것은 다음의 수학식에 의하는 것을 특징으로 하는 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 방법.
Figure 112011095853534-pat00024

In the face detection method using a face detection system,
(a) a preprocessing step for correcting distortion caused by the size and illumination of the input image;
(b) if the color model is not YCbCr, converting to a YCbCr color model;
(c) performing face color filtering using color difference information of Cb and Cr;
(d) a morphology calculation step of removing noise of an image on which color filtering is performed;
(e) selecting a non-black region as a candidate face image from the result of step (d); And
(f) detecting a face from the candidate face image using a face candidate search window; Including,
When the color model of the input image is RGB in the step (b), converting to the YCbCr color model is a face detection method using the face color filtering and morphology calculation, characterized in that the following equation.
Figure 112011095853534-pat00024

제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
입력 영상의 크기가 미리 설정된 해상도 보다 크다면, 입력 영상의 크기를 설정된 해상도의 크기로 줄이는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 방법.
According to claim 1, wherein the step (a),
If the size of the input image is larger than the preset resolution, reducing the size of the input image to the size of the set resolution; Face detection using the face color filtering and morphology calculations comprising a.
제2항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
입력 영상의 조명 변화에 의한 왜곡을 줄이기 위한 감마 보정과 히스토그램 균등화 중 적어도 한 가지를 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 방법.
The method of claim 2, wherein step (a) comprises:
And performing at least one of gamma correction and histogram equalization to reduce distortion caused by a change in the illumination of the input image.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계의 색상 필터링 방법은 다음의 수학식에 의하는 것을 특징으로 하는 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 방법.
Figure 112010041597157-pat00013

(상기 수학식에서 I'(x,y)는 색상 필터링 후의 영상의 픽셀값, I(x,y)는 색상 필터링 전의 영상의 픽셀값, T는 다양한 인종의 얼굴 색상에 강인한 얼굴 후보 경계 색상을 이용하기 위해
Figure 112010041597157-pat00014
로 설정하였고, 이때
Figure 112010041597157-pat00015
는 각각 임의로 설정 가능하다.)
The face detection method according to claim 1, wherein the color filtering method of step (c) is based on the following equation.
Figure 112010041597157-pat00013

(I '(x, y) is a pixel value of an image after color filtering, I (x, y) is a pixel value of an image before color filtering, and T is a face candidate boundary color that is robust to face colors of various races. In order to
Figure 112010041597157-pat00014
, Where
Figure 112010041597157-pat00015
Can be set arbitrarily.)
제1항에 있어서, 상기 (d) 단계의 모폴로지(Morphology) 연산은,
색상 필터링이 수행된 영상을 수축(Erosion)과 확장(Dilation) 연산을 수행함으로써 윤곽선을 부드럽게 하고, 색상 필터링 과정에서 생긴 홀(Hole)을 메우는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 방법.
The method of claim 1, wherein the morphology operation of the step (d),
Face color filtering and morphology calculation is performed by smoothing the contours by filling the color-filtered image by performing shrink and expansion operations, and filling the holes generated in the color filtering process. Face detection method used.
제6항에 있어서, 상기 수축과 확장 연산을 수행하는 방법은,
수축 연산 후 확장 연산을 수행함으로써, 배경에 속한 작은 영역들이 제거되는 열림(opening) 연산인 것을 특징으로 하는 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 방법.
The method of claim 6, wherein the contracting and expanding operation is performed.
A face detection method using face color filtering and morphology calculation, which is an opening operation in which small areas belonging to a background are removed by performing an expansion operation after a contraction operation.
제6항에 있어서, 상기 수축과 확장 연산을 수행하는 방법은,
확장 연산 후 수축 연산을 수행함으로써, 얼굴 영역 안에 고립되어 있는 잡음을 제거하는 닫힘(closing) 연산인 것을 특징으로 하는 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 방법.
The method of claim 6, wherein the contracting and expanding operation is performed.
A face detection method using face color filtering and morphology calculation, which is a closing operation to remove noise isolated in a face region by performing a contraction operation after an expansion operation.
제1항에 있어서,
상기 (f) 단계에서 상기 얼굴 후보 탐색 윈도우가 얼굴 검출을 위하여 탐색하는 방법은, 색상 필터링과 모폴로지 연산을 거쳐 후보 얼굴 영상으로 선정된 부분에 대하여 영상 내에 일정한 크기의 부영역을 스캐닝하면서 부영역내에 얼굴이 존재하는지를 판단하는 것에 의해 수행하는 것을 특징으로 하는 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 방법.
The method of claim 1,
In the method (f), the face candidate search window searches for face detection by scanning a subregion having a constant size in the image with respect to a portion selected as the candidate face image through color filtering and morphology calculation. A face detection method using face color filtering and morphology calculation, which is performed by determining whether a face exists.
제1항에 있어서, 상기 (f) 단계 이후에,
(g) 상기 (f) 단계에서 검출된 얼굴 영역을 시계 방향 탐색 후보에서 제외시키는 단계;
(h) 후보 얼굴 영상을 시계 방향으로 회전시키는 단계; 및
(i) 영상 내에서 회전된 얼굴을 검출하기 위한 탐색을 재시작하여, 얼굴을 검출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 방법.
The method of claim 1, wherein after step (f),
(g) excluding the face region detected in step (f) from the clockwise search candidate;
(h) rotating the candidate face image in a clockwise direction; And
(i) resuming the search for detecting the rotated face in the image to detect the face; the face detection method using face color filtering and morphology calculation.
제10항에 있어서, 상기 (i) 단계 이후에,
(j) 상기 (i) 단계에서 검출된 얼굴 영역을 반시계 방향 탐색 후보에서 제외시키는 단계;
(k) 후보 얼굴 영상을 반시계 방향으로 회전시키는 단계; 및
(l) 영상 내에서 회전된 얼굴을 검출하기 위한 탐색을 재시작하여, 얼굴을 검출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 방법.
The method of claim 10, wherein after step (i),
(j) excluding a face region detected in step (i) from a counterclockwise search candidate;
(k) rotating the candidate face image counterclockwise; And
(l) resuming the search for detecting the rotated face in the image to detect the face; the face detection method using face color filtering and morphology calculation, further comprising: detecting the face.
제11항에 있어서, 상기 (l) 단계 이후에,
(m) 상기 (f) 단계, (i) 단계 및 (l) 단계에서 검출된 얼굴을 합치는 것에 의해 최종 얼굴을 검출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 색상 필터링 및 모폴로지 연산을 이용한 얼굴 검출 방법.
The method of claim 11, wherein after step (l),
(m) detecting the final face by combining the faces detected in steps (f), (i), and (l); and using face color filtering and morphology calculations. Face detection method.
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