KR101412369B1 - Method and apparatus for decting object in image - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 영상의 객체 검출 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전 변화에 무관한 영상의 객체 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
영상의 객체 검출 방법 중 얼굴검출 알고리즘은 얼굴에 대한 사람의 지식을 규칙으로 만들어 검출하는 지식기반 방법, 얼굴의 변하지 않는 특징들을 찾아 얼굴을 검출하는 특징기반 방법, 미리 준비된 표준 얼굴 패턴을 이용하여 입력영상과 비교하여 검출하는 방법, 훈련 영상 집합으로부터 특징을 추출한 후 검출기를 훈련하여 검출하는 외양 기반 방법 등이 있다. Among the object detection methods of images, the face detection algorithm is based on a knowledge-based method that detects and creates human knowledge of faces by using rules, a feature-based method that detects faces by finding unchanging features of faces, A method of detecting compared with an image, an appearance-based method of extracting features from a training image set and then training the detector to detect it.
기존의 외양 기반 방법 훈련 알고리즘은 다양한 방향으로 회전되어 있는 얼굴이 입력되는 경우, 각 방향별 검출기를 별도로 훈련하는 과정을 거쳐야 하며, 검출과정에서도 다수의 검출기를 복수로 구성하게 되어 검출 속도가 저하되는 문제가 발생한다.In the conventional appearance-based method training algorithm, when a face rotated in various directions is input, a detector for each direction must be separately trained. In the detection process, a plurality of detectors are constituted to constitute a plurality of detectors, A problem arises.
대한민국 등록특허 제10-0729268호는 서브윈도우 회전이 적용된 아다부스팅 알고리즘을 이용하여 실시간으로 기울어진 얼굴을 검출하는 방법이 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-0729268 discloses a method of detecting an inclined face in real time using an ADOBOSTING algorithm with subwindow rotation.
하지만 상기 등록특허 제10-0729268호는 영상의 회전과 무관하게 얼굴을 검출하는 방법에 대해서는 개시하고 있지 않다.However, the above-mentioned Patent No. 10-0729268 does not disclose a method of detecting a face irrespective of the rotation of the image.
따라서 영상의 회전과 무관하게 특정 객체를 정밀하게 검출하는 기술에 대한 연구가 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to study a technique for precisely detecting a specific object regardless of the rotation of the image.
본 발명의 목적은 영상의 회전과 무관하게 특정 객체를 검출할 수 있는 영상의 객체 검출 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting an object of an image that can detect a specific object irrespective of the rotation of the image.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 의하면, 영상의 사이노 그램(sinogram)에서 추출한 히스토그램을 이용하여 추출된 제 1 객체 영상의 제 1 특징값과 제 2 객체 영상의 제 2 특징값이 구분되어 저장된 데이터베이스를 유지하는 단계; 입력 영상을 수신하는 단계; 상기 입력 영상을 라돈 변환(Radon Transform)하고, 상기 라돈 변환의 결과에서 히스토그램을 추출하여 상기 입력 영상의 특징값을 추출하는 단계; 및 상기 입력 영상의 특징값을 상기 데이터베이스에 저장된 상기 제 1 특징값 및 상기 제 2 특징값과 비교하여, 상기 입력 영상에서 특정 객체를 검출하는 단계를 포함하는 영상의 객체 검출 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a histogram analyzing method for analyzing a histogram of a first feature value of a first object image extracted using a histogram extracted from a sinogram of an image, Maintaining the separately stored database; Receiving an input image; Extracting a feature value of the input image by radon transforming the input image, extracting a histogram from the result of the radon transformation, And comparing the feature value of the input image with the first feature value and the second feature value stored in the database to detect a specific object in the input image.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 의하면, 영상의 사이노 그램(sinogram)에서 추출한 히스토그램을 이용하여 추출된 제 1 객체 영상의 제 1 특징값과 제 2 객체 영상의 제 2 특징값이 구분되어 저장된 데이터베이스; 입력 영상을 수신하는 수신부; 상기 입력 영상을 라돈 변환(Radon Transform)하고, 상기 라돈 변환의 결과에서 히스토그램을 추출하여 상기 입력 영상의 특징값을 추출하는 특징값 추출부; 상기 입력 영상의 특징값을 상기 데이터베이스에 저장된 상기 제 1 특징값 및 상기 제 2 특징값과 비교하여, 상기 입력 영상에서 특정 객체를 검출하는 검출부; 및 상기 데이터베이스, 상기 수신부, 상기 특징값 추출부, 및 상기 검출부를 제어하는 제어부를 포함하는 영상의 객체 검출 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a histogram analyzing method for analyzing a histogram of a first feature value of a first object image extracted using a histogram extracted from a sinogram of an image, This separately stored database; A receiving unit for receiving an input image; A feature value extracting unit for radon-transforming the input image, extracting a histogram from the result of the radon transformation, and extracting a feature value of the input image; A detector for comparing a feature value of the input image with the first feature value and the second feature value stored in the database and detecting a specific object in the input image; And a control unit for controlling the database, the receiving unit, the feature value extracting unit, and the detecting unit.
본 발명의 일실시예에 의한 영상의 객체 검출 방법 및 장치는 영상의 회전과 무관하게 입력 영상에서 특정 객체를 검출할 수 있다.A method and apparatus for detecting an image object according to an embodiment of the present invention can detect a specific object in an input image irrespective of rotation of the image.
본 발명의 일실시예에 의하면, 영상의 라돈 변환 결과를 이용하여 영상의 특징을 추출하기 때문에, 회전 각도마다 훈련 영상을 구비하지 않아도 되는 장점이 있다.According to an embodiment of the present invention, since features of an image are extracted using a radon conversion result of an image, there is an advantage that training images are not provided for each rotation angle.
도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 영상의 객체 검출 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예와 관련된 영상의 객체 검출 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예와 관련된 영상의 라돈 변환 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예와 관련된 회전 영상의 라돈 변환 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예와 관련된 회전 영상의 라돈 변환의 역투영 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예와 관련된 라돈 변환 결과인 사이노그램에서 히스토그램을 추출하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예와 관련된 사이노그램에서 추출된 히스토그램을 비교하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예와 관련된 영상의 객체 검출 방법을 수행하기 위해 데이터베이스에 수집되는 영상의 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예와 관련된 영상의 객체 검출 방법의 성능 평가를 나타낸 도면이다.1 is a block diagram of an apparatus for detecting an object of an image according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an object detection method of an image according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a radon conversion process of an image according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a result of radon transformation of a rotated image according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a reverse projection method of radon transformation of a rotated image according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a method for extracting a histogram in a sinogram that is a result of radon transformation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for comparing histograms extracted from a sinogram associated with an embodiment of the present invention. FIG.
8 is a diagram illustrating an example of an image collected in a database to perform an object detection method according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a performance evaluation of an object detection method of an image according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일실시예와 관련된 영상의 객체 검출 방법 및 장치에 대해 도면을 참조하여 설명하도록 하겠다.Hereinafter, a method and an apparatus for detecting an object of an image according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "~ 부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprising ", or" comprising "and the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps. Also, the terms "module "," module "and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or by a combination of hardware and software.
도 1은 본 발명의 일실시예와 관련된 영상의 객체 검출 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of an apparatus for detecting an object of an image according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 영상의 객체 검출 장치(100)는 데이터베이스(110), 수신부(120), 특징값 추출부(130), 검출부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.The
데이터베이스(110)는 다양한 영상 및 상기 영상에 대한 특징값이 저장될 수 있다. 상기 데이터베이스(110)는 특정 훈련 알고리즘을 통해 추출된 영상의 특징값이 저장될 수 있다. 또한, 데이터베이스(110)는 특정 객체 검출을 위해 객체별로 그룹핑된 특징값이 분류될 수 있다. The
예를 들어, 제 1 객체 영상의 특징값(편의상, '제 1 특징값'이라 함)과 제 2 객체 영상에 대한 특징값(편의상, '제 2 특징값'이라 함)이 구분되어 데이터베이스(110)에 저장될 수 있다. 상기 제 1 객체 영상은 사람의 얼굴 영상이고, 상기 제 2 객체 영상은 배경 영상일 수 있다.For example, a feature value (referred to as 'first feature value' for the sake of simplicity) and a feature value (referred to as 'second feature value' for convenience) ). ≪ / RTI > The first object image may be a human face image, and the second object image may be a background image.
상기 데이터베이스(110)에 저장된 특징값은 훈련 영상의 라돈 히스토그램(Radon Histogram)을 이용하여 추출될 수 있다. 라돈 히스토그램이란 라돈 변환의 결과인 사이노그램(sinogram)에서 추출된 히스토그램이다. The feature values stored in the
상기 제 1 특징값 및 상기 제 2 특징값은 훈련된 검출기를 이용하여 구분될 수 있다. 예를 들어, MIT-CMU DB 또는 인터넷을 통해 수집된 다수(예: 20,000장)의 얼굴 영상 및 배경 영상이 훈련용 데이터베이스(미도시)에 저장될 수 있다. 그리고 상기 훈련용 데이터베이스에 저장된 얼굴 영상 및 배경 영상의 각각 특징을 추출하여 이진 검출기(미도시)를 구성하고, 상기 이진 검출기의 훈련을 통해 얼굴 영상의 특징과 배경 영상의 특징을 구분하는 기준이 마련할 수 있다. 즉, 상기 제 1 특징값 및 상기 제 2 특징값은 상기 훈련된 이진 검출기의 기준에 의해 구분된 값일 수 있다.The first feature value and the second feature value may be distinguished using a trained detector. For example, a plurality of (e.g., 20,000) face images and background images collected via the MIT-CMU DB or the Internet may be stored in a training database (not shown). A binary detector (not shown) is constructed by extracting the features of the face image and the background image stored in the training database, and a criterion for distinguishing the characteristics of the face image and the features of the background image is provided through training of the binary detector can do. That is, the first feature value and the second feature value may be values separated by the reference of the trained binary detector.
라돈 변환, 사이노그램, 및 사이노그램에서 히스토그램을 추출하는 방법은 후술하도록 하겠다.Methods for extracting histograms from radon transforms, sinograms, and sinograms will be described later.
수신부(120)는 입력 영상을 수신할 수 있다. 상기 입력 영상에는 복수의 객체가 포함될 수 있다.The
특징값 추출부(130)는 입력 영상의 라돈 변환 결과를 이용하여 입력 영상의 특징값을 추출할 수 있다. 이 경우, 특징값 추출부(130)는 입력 영상을 복수의 영역으로 분할하여, 분할된 영역마다 특징값을 추출할 수 있다. 특징값 추출부(130)는 분할된 영역마다 라돈 변환을 수행하고, 상기 라돈 변환의 결과인 사이노그램에서 히스토그램을 추출할 수 있다. 특징값 추출부(130)는 상기 히스토그램을 이용하여 분할된 영역마다 입력 영상의 특징값을 추출할 수 있다.The feature
검출부(140)는 상기 추출된 입력 영상의 특징값과 데이터베이스(110)에 저장된 훈련 영상의 특징값을 비교하여 입력 영상에서 특정 객체를 검출할 수 있다. 상기 특정 객체는 입력 영상에 포함된 사람의 얼굴 영역일 수 있다.The
제어부(150)는 상기 데이터베이스(110), 상기 수신부(120), 상기 특징값 추출부(130), 및 상기 검출부(140)를 전반적으로 제어할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일실시예와 관련된 영상의 객체 검출 방법을 나타내는 흐름도이다. 이하, 실시예에서는 입력 영상에서 추출하고자 하는 객체가 사람의 얼굴인 경우에 대해 설명하도록 하겠다. 하지만, 본 발명이 얼굴의 검출에만 한정되는 것은 아니다.2 is a flowchart illustrating an object detection method of an image according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the case where the object to be extracted from the input image is a human face will be described. However, the present invention is not limited to the detection of the face.
데이터베이스(110)는 제 1 객체 영상에 대한 제 1 특징값 및 제 2 객체 영상에 대한 제 2 특징값을 저장할 수 있다(S210). 이하, 실시예에서는 제 1 객체 영상이 사람의 얼굴 영상이고, 제 2 객체 영상이 배경 영상인 경우를 예로 설명하도록 하겠다.The
데이터베이스(110)에는 복수(예: 수천장)의 얼굴 영상에 대한 제 1 특징값 및 복수(예: 수천장)의 배경 영상에 대한 제 2 특징값이 저장될 수 있다. 상기 제 1 특징값이 및 상기 제 2 특징값은 라돈 히스토그램을 이용하여 추출한 값일 수 있다.The
본 발명의 이해를 위해 라돈 변환에 대해 먼저 설명하도록 하겠다.To understand the present invention, the radon conversion will be described first.
라돈 변환은 CT(computational tomography)영상을 해석하는 과정에 사용되며, 투과된 x-ray 대상체의 물성을 적분하는 수학식으로 표현될 수 있다. 라돈 변환의 결과는 사이노그램으로 나타나며, 사이노그램의 역변환 과정을 거치면 단층영상을 얻을 수 있다. 라돈 역변환 과정을 응용한 특징을 설명하기에 앞서 라돈 변환과정과 역변환 과정을 정의하고, 변환과정의 특징을 기술한다.The radon conversion is used in a process of analyzing a CT (computational tomography) image, and can be expressed by a mathematical expression that integrates physical properties of a transmitted x-ray object. The result of the radon transformation appears as a sinogram, and a tomogram can be obtained by inverse transformation of the sinogram. Before describing the features applying the radon inversion process, we define the radon conversion process and the inverse conversion process and describe the characteristics of the conversion process.
라돈 변환은 직각좌표계의 영상 f(x,y)를 투영 각도 θ에 대해 선적분하여 라돈 공간에 누적하는 과정이다. 이는 하기 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.The radon transformation is a process in which the image f (x, y) of the rectangular coordinate system is linearly divided with respect to the projection angle θ and accumulated in the radon space. This can be expressed by the following equation (1).
여기서 P(ρ,θ)는 영상 f(x,y)를 선적분한 결과이고, ρ는 원점을 통과라는 법선의 길이, θ는 법선과 x축이 이루는 각도를 나타낸다. 그리고 δ는 디락 델타 함수를 나타낸다. 각도 θ에서 영상 f(x,y)는 회전된 좌표계에서 다음과 같이 표현되므로, 영상 좌표 x 및 y는 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.Where P (ρ, θ) is the result of line segmentation of the image f (x, y), ρ is the length of the normal line through the origin and θ is the angle between the normal and the x axis. And [delta] denotes the Dirac delta function. Since the image f (x, y) at the angle? Is expressed as follows in the rotated coordinate system, the image coordinates x and y can be expressed by the following equation (2).
그리고 최종적으로 라돈 변환은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.Finally, the radon transformation can be expressed as shown in Equation (3).
도 3은 본 발명의 일실시예와 관련된 영상의 라돈 변환 과정을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a radon conversion process of an image according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 라돈 변환은 2차원 직각좌표계에서 영상 f(x,y)를 선적분 하여 Radon transform space(sinogram)에 누적시키는 것을 의미한다. 영상은 2차원 data로서 x,y 라는 두 좌표값에 의해 표현되는 2차원 함수로 나타낼 수 있고, 영상을 선적분을 하면 1차원 함수로 나타낸다. 오른쪽 sinogram에서 붉은 선은 θ0 사선 방향으로 선적분 1차원 data이며, 영상에서 각 점선 위에 존재하는 pixel값을 누적시킨 값을 의미한다.As shown, the radon transformation means that the image f (x, y) is linearly distributed in the two-dimensional rectangular coordinate system and is accumulated in the radon transform space (sinogram). An image can be represented as a two-dimensional function expressed by two coordinate values x and y as two-dimensional data, and a linear function is expressed as a linear function of the image. In the right sinogram, the red line is one-dimensional data of the line segment in the oblique direction of θ 0 , which is a cumulative value of pixel values existing on each dotted line in the image.
도 4는 본 발명의 일실시예와 관련된 회전 영상의 라돈 변환 결과를 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing a result of radon transformation of a rotated image according to an embodiment of the present invention.
라돈 변환의 결과 주기는 2π의 주기를 가지며, 영상을 θ0만큼 회전시켰을 때, 평행이동의 성질을 갖는다. 예를 들어, 정면 영상에 대해서 0~180도까지 1도 간격으로 선적분하여 사이노그램을 생성한다면, 30도 회전된 영상에서는 30~210도까지 1도 간격으로 선적분하여 sinogram을 생성시켰을 때, 정면영상과 동일한 사이노그램을 가진다. 즉 영상 회전에 의한 사이노그램의 평행 이동은 가로방향으로 이루어진다.The resultant period of the radon transformation has a period of 2?, And when the image is rotated by? 0 , it has a property of translational movement. For example, if a sinogram is generated by linearly interpolating the frontal image from 0 to 180 degrees at an interval of 1 degree, when the sinogram is generated by linearly interpolating at 30 degrees to 1 degree intervals from 30 degrees to 30 degrees, It has the same sinogram as the image. That is, the parallel movement of the sinogram by the image rotation is performed in the horizontal direction.
라돈 변환의 역변환 과정은 central slice theorem을 이용하여 2차원 푸리에 변환을 구한 후 역 푸리에 변환을 통해 역변환 할 수 있고, 하기 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.The inverse transformation process of the radon transformation can be inversely transformed by inverse Fourier transform after obtaining the two-dimensional Fourier transform using the central slice theorem, and can be expressed as shown in Equation (4).
하지만 좌표계 변환 과정이 있고, 오차가 많기 때문에 역투영(back-projection)방법을 이용할 수 있다. 이는 하기 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.However, since there is a coordinate transformation process and there are many errors, a back-projection method can be used. This can be expressed by the following equation (5).
도 5는 본 발명의 일실시예와 관련된 회전 영상의 라돈 변환의 역투영 방법을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a reverse projection method of radon transformation of a rotated image according to an embodiment of the present invention.
역투영 방법을 사용하여 영상의 한 화소를 복원시키는 라돈 도메인(Radon domain)의 정보는 사이노그램에서 사선으로 나타날 수 있다. 도 5의 사이노그램에서 적색 점선의 데이터를 누적한 값이 역투명 방법을 통해 복원된 영상의 적색 화소값에 해당되며, y축에 평행한 녹색 점선이 복원된 영상의 중심 화소값에 해당한다.The information of the radon domain that reconstructs one pixel of an image using a back projection method can be shown as an oblique line in the sinogram. The value obtained by accumulating the data of the red dotted line in the sinogram of FIG. 5 corresponds to the red pixel value of the image reconstructed through the inverse transparent method, and the dotted green line parallel to the y axis corresponds to the center pixel value of the reconstructed image .
이상 설명한 바와 같이, 회전에 강인한 특징값을 추출하기 위해 본 발명의 일실예에서는 라돈 변환의 결과인 사이노그램을 이용한다.As described above, in order to extract characteristic values robust to rotation, a sinogram that is a result of radon transformation is used in the example of the present invention.
이하에서는 사이노그램을 이용하여 입력 영상의 특징값을 추출하는 방법에 대해 설명하도록 하겠다.Hereinafter, a method of extracting feature values of an input image using a sinogram will be described.
수신부(120)는 입력 영상을 수신할 수 있다(S220). 상기 입력 영상에는 복수의 객체가 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 입력 영상에는 사람 얼굴 및 배경이 포함될 수 있다.The receiving
특징값 추출부(130)는 상기 수신된 입력 영상의 특징값 추출을 위해 영상을 복수의 영역으로 분할하고, 분할된 영역마다 라돈 변환의 결과인 사이노그램을 이용하여 특징값을 추출할 수 있다(S230, S240). 특징값 추출부(130)는 상기 사이노 그램에서 라돈 히스토그램을 추출하고, 추출된 라돈 히스토그램을 이용하여 입력 영상의 특징값을 추출할 수 있다.The feature
도 6은 본 발명의 일실시예와 관련된 라돈 변환 결과인 사이노그램에서 히스토그램을 추출하는 방법을 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a method for extracting a histogram in a sinogram that is a result of radon transformation according to an embodiment of the present invention.
영상에서의 θ도 회전은 라돈 공간에서 θ축 방향의 평행이동으로 나타난다. 임의의 ρ0값에 대응하는 각 방향별 투영데이터의 히스토그램 ψρ0은 회전에 무관하게 동일한 값을 가지게 된다.The rotation of θ in the image appears as a parallel movement in the θ-axis direction in the radon space. The histogram ψρ 0 of the projection data for each direction corresponding to an arbitrary ρ 0 value has the same value irrespective of the rotation.
각 투영데이터의 히스토그램은 영상의 중심으로 한 원의 외각 영역의 정보를 표현하게 된다. 따라서 각 히스토그램의 차는 영상영역에서 링 형태의 화소 정보를 보존하고 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The histogram of each projection data represents the information of the outer region of the circle centered at the image. Therefore, the difference of each histogram preserves ring-shaped pixel information in the image area. More specifically, it is as follows.
각 각도별 선적분의 값을 고려해보면, 사이노그램(오른쪽 그림)의 가로축의 한 data 집합은 영상(왼쪽 그림)의 점선의 합으로 나타난다. 이때, 각 각도별 선적분 data의 좌표를 고려해보면, 히스토그램을 구성하는 사이노그램 상의 data는 영상에서 붉은 색 원 외각에 위치한 pixel의 정보가 포함되어 있음을 알 수 있다. 따라서 사이노그램(오른쪽 그림)의 가로축의 한 data 집합을 이용하여 생성한 히스토그램의 차는 다음과 같이 링 형태의 구간의 데이터를 포함하고 있다. Considering the values of the cutoffs for each angle, a data set on the horizontal axis of the sinogram (right) appears as the sum of the dotted lines in the image (left figure). In this case, considering the coordinates of the data of the line segments for each angle, the data on the sinograms constituting the histogram can be seen to contain the information of the pixels located in the outer circle of the red circle in the image. Therefore, the histogram difference generated by using a data set on the horizontal axis of the sineogram (right figure) contains the data of the ring-shaped section as follows.
즉, 본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 입력 영상의 특징값은 사이노그램에서 추출된 적어도 2개 히스토그램을 이용하여 추출될 수 있다. 본 실시예에서는 추출된 2 개의 히스토그램의 차를 이용하여 특징값을 추출하는 예를 나타내고 있다.That is, according to an embodiment of the present invention, the feature value of the input image can be extracted using at least two histograms extracted from the sinogram. In this embodiment, an example of extracting a feature value using the difference of two extracted histograms is shown.
M x M 크기의 영상을 1도 단위로 180까지 회전시켜 라돈 변환하게 되면 M√2 x 180크기의 사이노그램을 생성할 수 있다. 즉 영상의 크기가 24 x 24 라면 총 35개의 히스토그램을 생성할 수 있다. 24x24 크기의 영상을 선적분 한다면 24x1의 vector가 생성된다. 사이노그램(sonogram)을 생성하는 과정에서 각도별 선적분을 계산하므로, 45도, 135도 등 45도로 회전된 영상의 선적분이 가질 수 있는 vector의 최대크기는 24√2x1, 즉 35x1의 벡터가 산출되므로, 이를 누적시켜 사이노그램(sonogram)을 생성하면 35개의의 히스토그램이 생성될 수 있다.If a radon conversion is performed by rotating an image of M x M size by 180 degrees in units of 1 degree, a monogram of M√2 x 180 size can be generated. That is, if the image size is 24 x 24, a total of 35 histograms can be generated. If a 24x24 image is linearized, a 24x1 vector is generated. In the process of generating a sonogram, the angles are calculated by angles. Therefore, the maximum size of a vector having a stroke of an image rotated 45 degrees, such as 45 degrees and 135 degrees, is 24√2x1, ie, a vector of 35x1 is calculated Thus, when a sonogram is generated by accumulating the histogram, 35 histograms can be generated.
도 7은 본 발명의 일실시예와 관련된 사이노그램에서 추출된 히스토그램을 비교하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a diagram for comparing histograms extracted from a sinogram associated with an embodiment of the present invention. FIG.
도 7(a)를 통해 얼굴 영상을 회전시킨 후 각 영상에 대해 히스토그램을 추출한 결과 회전에 따른 히스토그램 집합의 변화가 없음을 알 수 있다. 또한, 도 7(b)는 얼굴 영상과 배경 영상의 히스토그램을 비교함으로써, 얼굴과 배경을 구분할 수 있는 특징으로 사용될 수 있음을 나타낸다. 즉, 우리는 도 7을 통해 얼굴 영상이 회전되더라도 동일한 히스토그램을 나타내는 것을 알 수 있음과 더불어 히스토그램을 통해 얼굴 영상과 배경 영상을 구분할 수 있다는 것을 알 수 있다.7 (a), the histogram is extracted for each image. As a result, there is no change in the histogram set according to the rotation. In addition, FIG. 7B shows that a histogram of a face image and a background image can be compared with each other to distinguish a face and a background. That is, we can see that the same histogram is displayed even if the facial image is rotated through FIG. 7, and it can be seen that the facial image and the background image can be distinguished through the histogram.
최종적으로 라돈 공간에서 추출된 2개의 히스토그램을 선택하여 각 bin(계급)에 대한 특징값을 하기 수학식 6과 같이 정의될 수 있다.Finally, two histograms extracted from the radon space can be selected and the feature values for each bin (rank) can be defined as shown in Equation (6).
F는 특징 값, ψr r번째 히스토그램을 나타내며, b는 히스토그램의 bin(계급), B는 히스토그램의 bin(계급)의 수, ε은 식의 분모가 0이 되지는 경우를 방지하기 위한 임의의 작은 값이다. F is the feature value, ψ r denotes the rth histogram, b is the bin of the histogram, B is the number of bin (rank) of the histogram, ε is an arbitrary value to prevent the denominator of the equation from becoming zero It is a small value.
여기서 B는 각 히스토그램의 bin의 수이다. 수학식 6을 이용하여 라돈 히스토그램 집합에서 선택 가능한 모든 경우에 대해서 특징값이 추출될 수 있다. M x M 크기의 영상에서 라돈 변환 과정을 통해 총 M√2개의 bin이 B개인 히스토그램을 계산한다면, 총(Mv2C2 x BC2)개의 특징값을 추출할 수 있다. Where B is the number of bin in each histogram. Using Equation (6), feature values can be extracted for all possible cases in a radon histogram set. If we calculate the histogram of M √ 2 bin B by Radon transformation process on M × M size images, we can extract total ( Mv 2 C 2 × B 2 ) feature values.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 의한 영상의 객체 검출 장치를 이용하여 얼굴 영상을 검출하는 방법의 성능을 실험예를 통해 설명하도록 하겠다.Hereinafter, the performance of a method of detecting a face image using an image object detecting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to experimental examples.
도 8은 본 발명의 일실시예와 관련된 영상의 객체 검출 방법을 수행하기 위해 데이터베이스에 수집되는 영상의 예를 나타내는 도면이다.8 is a diagram illustrating an example of an image collected in a database to perform an object detection method according to an embodiment of the present invention.
얼굴검출 알고리즘의 성능을 측정하기 위해 MIT-CMU DB 및 인터넷을 통해 수집한 정면 얼굴/배경 영상 5000장을 임의의 각도로 회전시켜 사용하였다. 실험에 사용된 검출기는 각 단계별 정면 얼굴 영상 20,000장과 얼굴이 포함되지 않은 배경 영상에서 임의의 위치에서 비얼굴 영상 20,000장을 이용하여 훈련하였다.In order to measure the performance of the face detection algorithm, 5000 front face / background images collected through the MIT-CMU DB and the Internet were rotated at an arbitrary angle. Detectors used in the experiment were trained using 20,000 frontal facial images at each step and 20,000 non - facial images at arbitrary positions in background images not including facial images.
회전 각도별 검출률(DR) 및 오검출률(FP)은 표 1과 같다.Table 1 shows the detection rate (DR) and false detection rate (FP) for each rotation angle.
도 9는 표 1의 결과를 이용하여 회전 영상의 얼굴 검출의 성능 평가를 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating performance evaluation of face detection of a rotated image using the results of Table 1. FIG.
실험 결과 훈련 영상에 대해 95% 이상의 검출률과 10% 미만의 오검출률을 나타냄을 알 수 있으며, 회전각도에 따른 성능의 변화가 없으므로 검출기가 회전변환에 무관하게 동일한 성능을 가짐을 알 수 있다. Experimental results show that the detection rate is more than 95% and less than 10% for the training image, and since the performance is not changed according to the rotation angle, the detector has the same performance irrespective of the rotation conversion.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예와 관련된 영상의 객체 검출 방법 및 장치는 영상의 라돈 변환 결과를 이용하여 영상의 특징을 추출하기 때문에, 영상의 회전과 무관하게 입력 영상에서 특정 객체를 검출할 수 있다.As described above, the method and apparatus for detecting an object of an image related to an embodiment of the present invention extracts characteristics of an image using the radon conversion result of the image, can do.
상술한 영상의 객체 검출 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 이때, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 한편, 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.The above-described method of detecting an object of an image may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable recording medium. At this time, the computer-readable recording medium may include program commands, data files, data structures, and the like, alone or in combination. On the other hand, the program instructions recorded on the recording medium may be those specially designed and configured for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software.
컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. The computer-readable recording medium includes a magnetic recording medium such as a magnetic medium such as a hard disk, a floppy disk and a magnetic tape, an optical medium such as a CD-ROM and a DVD, a magnetic disk such as a floppy disk, A magneto-optical media, and a hardware device specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
한편, 이러한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다.The recording medium may be a transmission medium, such as a light or metal line, a wave guide, or the like, including a carrier wave for transmitting a signal designating a program command, a data structure, and the like.
또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The program instructions also include machine language code, such as those generated by the compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
상기와 같이 설명된 영상의 객체 검출 방법 및 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The method and apparatus for detecting an object of an image as described above can be applied to a case where the configuration and method of the embodiments described above are not limitedly applied. As shown in FIG.
100: 영상의 객체 검출 장치
110: 데이터베이스
120: 수신부
130: 특징값 추출부
140: 검출부
150: 제어부100: object detection device of an image
110: Database
120: Receiver
130: Feature value extraction unit
140:
150:
Claims (10)
입력 영상을 수신하는 단계;
상기 입력 영상을 라돈 변환(Radon Transform)하고, 상기 라돈 변환의 결과에서 히스토그램을 추출하여 상기 입력 영상의 특징값을 추출하는 단계; 및
상기 입력 영상의 특징값을 상기 데이터베이스에 저장된 상기 제 1 특징값 및 상기 제 2 특징값과 비교하여, 상기 입력 영상에서 특정 객체를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 객체 검출 방법.Maintaining a database in which a first feature value of the first object image extracted using the histogram extracted from the sinogram of the image and a second feature value of the second object image are distinguished from each other;
Receiving an input image;
Extracting a feature value of the input image by radon transforming the input image, extracting a histogram from the result of the radon transformation, And
And comparing the feature value of the input image with the first feature value and the second feature value stored in the database to detect a specific object in the input image.
상기 수신된 입력 영상을 복수의 영역으로 분할하는 단계; 및
상기 분할된 복수의 영역마다 라돈 변환을 수행하고, 상기 라돈 변환의 결과에서 히스토그램을 추출하여 상기 복수의 영역별로 상기 입력 영상의 특징값을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 객체 검출 방법.The method of claim 1, wherein the step of extracting feature values of the input image
Dividing the received input image into a plurality of regions; And
And extracting a histogram from the result of the radon transformation and extracting a feature value of the input image for each of the plurality of regions by performing a radon transformation for each of the plurality of divided regions, .
상기 제 1 객체 영상은 사람의 얼굴 영상이고,
상기 제 2 객체 영상은 배경 영상이고,
상기 검출되는 특정 객체는 사람 얼굴인 것을 특징으로 하는 영상의 객체 검출 방법.The method according to claim 1,
Wherein the first object image is a human face image,
The second object image is a background image,
Wherein the specific object to be detected is a human face.
상기 라돈 변환의 결과에서 추출된 적어도 두 개의 히스토그램 이용하여 상기 입력 영상의 특징값을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 객체 검출 방법.The method of claim 1, wherein the step of extracting feature values of the input image comprises:
And extracting feature values of the input image using at least two histograms extracted from the result of the radon transformation.
상기 라돈 변환의 결과에서 추출된 두 개의 히스토그램 이용하여 상기 입력 영상의 특징값을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 객체 검출 방법.The method of claim 1, wherein the step of extracting feature values of the input image comprises:
And extracting characteristic values of the input image using two histograms extracted from the result of the radon transformation.
입력 영상을 수신하는 수신부;
상기 입력 영상을 라돈 변환(Radon Transform)하고, 상기 라돈 변환의 결과에서 히스토그램을 추출하여 상기 입력 영상의 특징값을 추출하는 특징값 추출부;
상기 입력 영상의 특징값을 상기 데이터베이스에 저장된 상기 제 1 특징값 및 상기 제 2 특징값과 비교하여, 상기 입력 영상에서 특정 객체를 검출하는 검출부; 및
상기 데이터베이스, 상기 수신부, 상기 특징값 추출부, 및 상기 검출부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 객체 검출 장치.A database storing a first feature value of a first object image extracted using a histogram extracted from a sinogram of the image and a second feature value of the second object image;
A receiving unit for receiving an input image;
A feature value extracting unit for radon-transforming the input image, extracting a histogram from the result of the radon transformation, and extracting a feature value of the input image;
A detector for comparing a feature value of the input image with the first feature value and the second feature value stored in the database and detecting a specific object in the input image; And
And a control unit for controlling the database, the receiving unit, the feature value extracting unit, and the detecting unit.
상기 수신된 입력 영상을 복수의 영역으로 분할하고, 상기 분할된 복수의 영역마다 라돈 변환을 수행하고, 상기 라돈 변환의 결과에서 히스토그램을 추출하여 상기 복수의 영역별로 상기 입력 영상의 특징값을 추출하는 것을 특징으로 하는 영상의 객체 검출 장치.7. The apparatus of claim 6, wherein the feature value extractor
Extracting a histogram from the result of the radon transformation, and extracting a feature value of the input image for each of the plurality of regions by performing a radon transformation for each of the plurality of regions, The object detecting apparatus comprising:
상기 제 1 객체 영상은 사람의 얼굴 영상이고,
상기 제 2 객체 영상은 배경 영상이고,
상기 검출되는 특정 객체는 사람 얼굴인 것을 특징으로 하는 영상의 객체 검출 장치.The method according to claim 6,
Wherein the first object image is a human face image,
The second object image is a background image,
Wherein the specific object to be detected is a human face.
상기 라돈 변환의 결과에서 추출된 적어도 두 개의 히스토그램 이용하여 상기 입력 영상의 특징값을 추출하는 것을 특징으로 하는 영상의 객체 검출 장치.7. The apparatus of claim 6, wherein the feature value extractor
And extracts feature values of the input image using at least two histograms extracted from the result of the radon transformation.
상기 라돈 변환의 결과에서 추출된 두 개의 히스토그램 이용하여 상기 입력 영상의 특징값을 추출하는 것을 특징으로 하는 영상의 객체 검출 장치.
7. The apparatus of claim 6, wherein the feature value extractor
And extracts feature values of the input image using two histograms extracted from the result of the radon transformation.
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