KR101747220B1 - 이미지 피라미드의 적응적 이미지 처리 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 이미지 피라미드의 적응적 이미지 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 이미지 피라미드의 스케일 레벨에 따라 SPARSE하게 표본을 추출하여, 추출된 표본들 중에서 선택된 스케일 레벨 근처에서 해당 이미지 처리 연산에 적합한 스케일 레벨을 찾아, 해당 스케일 레벨에 대하여 이미지 처리 연산을 수행하는 경우에, SIFT나 SURF와 같이 이미지 피라미드 기반의 특징점 추출 기타 이미지 처리 연산의 속도를 현저하게 개선시킬 수 있으며, 고려하지 않아도 되는 스케일 레벨을 효과적으로 필터링할 수 있어 정확도나 오탐율 면에서도 향상된 효과를 도출할 수 있게 된다.
Description
본 발명은, 이미지 피라미드의 적응적 이미지 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 서로 다른 스케일 레벨을 갖는 복수의 이미지들이 각각의 스케일 레벨에 따라 정렬되어 포함된 이미지 피라미드에서 이미지 피라미드의 스케일 레벨에 따라 SPARSE하게 표본을 추출하여, 추출된 표본들 중에서 선택된 스케일 레벨 근처에서 적합한 스케일 레벨을 찾아, 해당 스케일 레벨에 대하여 이미지 처리 연산을 수행하는 적응적 이미지 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
이미지(image), 예컨대 카메라에 기반한 영상으로부터 특징점(feature point)을 추출하는 기술은 개인 인증, 3차원 복원 및 자체추적 등 컴퓨터비전 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 영상의 특징점을 추출하는 대표적인 알고리즘으로는 SIFT(Scale Invariant Feature Transform), SURF(Speed Up Robust Feature) 등이 있으며, 이들 알고리즘들은 모두 이미지의 스케일링에 불변으로 물체를 검출할 수 있으며, 이러한 특징점 추출 알고리즘의 크기 불변 특성을 위해, 이미지 피라미드 기법이 사용될 수 있다.
이미지 피라미드 기법은 매칭하고자 하는 모델과 입력 영상을 다양한 스케일의 이미지로 변환시킨 후 각 특징점 추출 내지 기타 이미지 처리 알고리즘에 맞게 연산하는 것을 가리킨다. 예컨대, 대표적인 크기 불변의 특징점 추출 알고리즘인 SIFT에서는 필터링된 이미지를 다양한 스케일의 분산값을 갖는 가우시안 필터에 통과시키고, 그 결과 이미지들을 인접하는 스케일에 따라서 순차적으로 서로 빼는 과정을 통해 가우시안 타이 이미지를 도출하고, 이를 2:1로 부표본화 하고 다시 다양한 스케일을 갖는 가우시안 필터를 통과시키는 과정을 반복적으로 수행함으로써, 가우시안 차이 이미지들로 구성된 이미지 피라미드를 구성하여 이들 각각에 대하여 일련의 이미지 처리를 위한 연산 과정을 수행하게 등의 방법으로 이러한 이미지 피라미드 기법이 적용될 수 있다.
이러한 이미지 피라미드 기법의 단점은 연산 시간이 너무 오래 소요된다는 점이다. 그 이유는 입력 영상을 여러 스케일 레벨의 이미지로 크기 조정 후, 각각의 이미지마다 화면 전역에 대하여 특징점을 검출하거나 기타 이미지 처리 과정을 반복적으로 수행해야 하기 때문이다. 여러 스케일 레벨의 이미지에 대하여 특징점 검출 내지 기타 이미지 처리 과정을 반복하기 때문에, 연산 시간이 증가될 뿐만 아니라 오탐율까지 증가하게 되는 문제가 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이미지 피라미드에 속하는 모든 스케일 레벨의 이미지에 대하여 이미지 처리 연산을 수행하지 않고, 적응적으로 이미지 처리 연산을 수행할 이미지의 스케일 레벨을 선별함으로써, 연산 속도를 단축시키고, 오탐율을 감소시킬 수 있는 이미지 피라미드의 적응적 이미지 처리 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 이미지 피라미드의 적응적 이미지 처리 장치는 서로 다른 스케일 레벨을 갖는 복수의 이미지들이 각각의 스케일 레벨에 따라 정렬되어 포함된 이미지 피라미드를 입력받는 이미지 입력부; 이미지 피라미드로부터 동일한 간격만큼 이격된 정렬 순서를 갖는 복수의 대표 후보 이미지들을 선택하여, 선택된 대표 후보 이미지들 각각과 대상 모델 간의 매칭 스코어를 각각 계산하는 제1매칭부; 각각 계산된 매칭 스코어를 기초로 대표 후보 이미지들 중 하나의 스케일 레벨을 선택하고, 선택된 스케일 레벨을 중심으로 기정의된 범위 이내의 정렬 순서를 갖는 스케일 레벨들을 포함하는 덴스 스케일 레벨 구간에 속하는 스케일 레벨 각각의 이미지와 대상 모델 간의 매칭 스코어를 각각 계산하는 제2매칭부; 각각 계산된 매칭 스코어를 기초로 덴스 스케일 레벨 구간에 속하는 스케일 레벨들 중 적어도 하나 이상을 대표 스케일 레벨로 선정하는 대표스케일레벨 선정부; 및 선정된 대표 스케일 레벨의 이미지를 기초로 이미지 처리를 수행하는 이미지처리부를 포함한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 이미지 피라미드의 적응적 이미지 처리 방법은 서로 다른 스케일 레벨을 갖는 복수의 이미지들이 각각의 스케일 레벨에 따라 정렬되어 포함된 이미지 피라미드로부터 동일한 간격만큼 이격된 정렬 순서를 갖는 복수의 대표 후보 이미지들을 선택하는 단계; 선택된 대표 후보 이미지들 각각과 대상 모델 간의 매칭 스코어를 각각 계산하는 단계; 각각 계산된 매칭 스코어를 기초로 대표 후보 이미지들 중 하나의 스케일 레벨을 선택하는 단계; 선택된 스케일 레벨을 중심으로 기정의된 간격 이내의 정렬 순서를 갖는 스케일 레벨들을 포함하는 덴스 스케일 레벨 구간에 속하는 스케일 레벨 각각의 이미지와 대상 모델 간의 매칭 스코어를 각각 계산하는 단계; 각각 계산된 매칭 스코어를 기초로 덴스 스케일 레벨 구간에 속하는 스케일 레벨들 중 적어도 하나 이상을 대표 스케일 레벨로 선정하는 단계; 선정된 대표 스케일 레벨의 이미지를 기초로 이미지 처리를 수행하는 이미지 처리 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 종래의 이미지 피라미드 기법을 개선하여, SIFT나 SURF와 같이 이미지 피라미드 기반의 특징점 추출 기타 이미지 처리 알고리즘의 속도를 현저하게 개선시킬 수 있으며, 고려하지 않아도 되는 스케일 레벨을 효과적으로 필터링할 수 있어 정확도나 오탐율 면에서도 향상된 효과를 도출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이미지 피라미드의 적응적 이미지 처리 장치의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 이미지 피라미드의 적응적으로 이미지를 처리하는 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 3b들은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 이미지 피라미드로부터 연산 처리를 수행할 이미지의 스케일 레벨을 선별하는 과정을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 이미지 피라미드의 다양한 스케일 레벨들의 이미지에 대하여 적응적으로 인간 모델과의 매칭을 수행하는 과정을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 이미지 피라미드에 대하여 적응적으로 이미지를 처리한 경우의 효과를 증명하기 위한 실험 결과를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 이미지 피라미드의 적응적으로 이미지를 처리하는 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 3b들은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 이미지 피라미드로부터 연산 처리를 수행할 이미지의 스케일 레벨을 선별하는 과정을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 이미지 피라미드의 다양한 스케일 레벨들의 이미지에 대하여 적응적으로 인간 모델과의 매칭을 수행하는 과정을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 이미지 피라미드에 대하여 적응적으로 이미지를 처리한 경우의 효과를 증명하기 위한 실험 결과를 예시한 도면이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블록을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다. 또한, 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니 되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지 관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하거나 간략하게 설명하는 것으로 한다.
한편 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이미지 피라미드의 적응적 이미지 처리 장치의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 이미지 피라미드의 적응적 이미지 처리 장치(100)는 이미지 입력부(110), 제1매칭부(120), 제2매칭부(130), 대표스케일레벨선정부(140) 및 이미지처리부(150)를 포함한다.
이미지 입력부(110)는 크기 불변 특성을 갖는 이미지 처리 알고리즘의 이미지 처리를 위해 서로 다른 스케일 레벨을 갖는 복수의 이미지들이 포함된 이미지 피라미드를 입력받는다.
여기에서, 본 실시예에 따른 이미지 피라미드는 이러한 복수의 이미지들의 서로 다른 스케일 레벨에 따라 정렬되어 제공받는다.
제1매칭부(120)는 이미지 입력부(110)에서 입력받은 이미지 피라미드로부터 SPASRE 하게 복수의 대표 후보 이미지들을 선택하고, 선택된 대표 후보 이미지들을 대상으로 대상 모델과의 매칭을 수행한다.
여기에서, SPARSE 하게 대표 후보 이미지들을 선택한다는 것은 이미지 피라미드의 정렬 순서 상에서 동일한 간격만큼 이격되도록 이미지들을 선택한다는 것으로, 예컨대, 이미지 피라미드에 45 개의 서로 다른 스케일 레벨의 이미지들이 스케일 레벨에 따라 정렬되어 있는 경우에 이러한 45개의 이미지들 중 4개, 즉, 10번째, 20번째, 30번째, 40번째의 이미지를 선택하는 것을 의미한다. 이는 달리 표현하면, 통계학적 표본 추출 방법 중 계통적(Systematic) 표집방법을 대표 후보 이미지를 선택하는 데에 사용한 것으로도 볼 수 있다.
제1매칭부(120)는 이처럼 선별적으로 선택한 대표 후보 이미지들 각각에 대하여 대상 모델과의 매칭을 수행하여 대표 후보 이미지들 각각과 대상 모델 간의 매칭 스코어를 계산한다. 이때, 주로 사용될 수 있는 매칭 스코어 계산 알고리즘으로는 컨볼루션(convolution)이나, 상관 계수(correlation coefficient) 기반의 연산을 수행하는 알고리즘들이 대표적이나, 이는 설명의 편의를 위한 것에 불과하며, 본 발명 자체가 이에 한정되는 것은 아니다.
제2매칭부(130)는 제1매칭부(120)에서 대표 후보 이미지들 각각에 대하여 계산된 매칭 스코어를 기초로 대표 후보 이미지들 중 하나의 스케일 레벨을 선택한다. 이때에, 대표 후보 이미지들 중 가장 높은 매칭 스코어를 갖는 대표 후보 이미지의 스케일 레벨을 선택하는 것이 바람직하다.
제2매칭부(130)는 선택된 스케일 레벨을 중심으로 하는 덴스 스케일 레벨 구간에 속하는 스케일 레벨 각각의 이미지과 대상 모델 간의 매칭을 각각 수행하여 덴스 스케일 레벨 구간의 스케일 레벨 각각의 이미지와 대상 모델 간의 매칭 스코어를 각각 계산한다.
여기에서 덴스 스케일 레벨 구간은 이미지 피라미드에서 스케일 레벨에 따라 서로 다른 스케일 레벨의 이미지들이 정렬된 순서 상에서, 제2매칭부(130)에서 선택된 스케일 레벨을 중심으로 기정의된 값만큼의 범위에 속하는 스케일 레벨들을 포함하여 형성된다. 45개의 서로 다른 스케일 레벨의 이미지들 중 10번째 레벨의 이미지가 제2매칭부(130)에서 선택되었다면, 10 번째 레벨을 중심으로 앞뒤로 3만큼의 범위에 속하는 7번째 레벨부터 13번째 레벨이 덴스 스케일 레벨 구간이 된다. 이때의 덴스 스케일 레벨 구간의 크기는 기정의된 범위 값에 따라 정해질 수 있으며, 이는 시스템 설정이나 이미지 피라미드에 속한 서로 다른 스케일 레벨의 이미지의 개수, 대표 후보 이미지의 개수 및 대표 후보 이미지들 간의 정렬 순서 상에서의 간격 등에 따라 달리 설정될 수 있으며, 본 발명에서 이를 제한하거나 한정하지는 않는다.
대표스케일레벨선정부(140)는 제2매칭부(130)에서 각각 계산된 매칭 스코어를 기초로 덴스 스케일 레벨 구간에 속하는 스케일 레벨들 중 적어도 하나 이상을 대표 스케일 레벨로 선정한다.
이때, 대표 스케일 레벨로 선정하는 기준은 이후에 수행할 이미지 처리 알고리즘 고유의 threshold 값이 될 수 있다. 또는 가장 높은 매칭 스코어를 갖는 스케일 레벨을 대표 스케일 레벨로 선정하도록 구현될 수도 있을 것이다.
이미지처리부(150)는 대표스케일레벨선정부(140)에서 선정된 대표스케일레벨의 이미지를 기초로 이미지 처리를 수행한다. 이때의 이미지 처리로는, 대표 스케일 레벨의 이미지로부터 대상 모델과 관련된 객체 예컨대, 인간, 비인간동물 및 차량 등을 추출하기 위한 특징점 추출이나 기타 이미지 처리 연산 등이 될 수 있다.
본 실시예에 따른 적응적 이미지 처리 장치는 이미지 피라미드 기법을 활용하는 모든 비디오 프로세싱 시스템 예컨대, 보안, 감시, 이와 관련된 국가 보안 및 반테러리즘(anti-terrorism) 시스템에 이용되는 폐쇄 회로 텔레비젼 시스템(Closed Circuit Television System : CCTV)과 관련하여 또는 그 일부로서 이용되는 지능형 비디오 감시(intelligent video surveilliance : IVS) 시스템과, 시장 조사를 위한 상점 내의 인간 행동 경향(in-store human behavior trend)을 수립하기 위하여 소매 시설(retail establishment) 내의 감시 비디오를 프로세싱하는 IVS 시스템과, 잘못된 방향으로의 통행(wrong-way traffic), 고장 차량, 사고 및 도로 차단물(road blockage)을 검출하기 위하여 차량의 통행을 모니터링하는 IVS 시스템과, 비디오 압축 시스템 등에 탑재되어 활용될 수 있을 것이다.
여기에서, IVS 시스템은, 전경 객체(foreground object)가 동물, 차량 또는 그 밖의 움직이지만 분류되지 않은 객체와 같이 일반적인 부류로서 분류될 수 있고, 또는 인간, 작거나 큰 비인간 동물(non-human animal), 자동차, 항공기, 보트, 트럭, 나무, 플래그(flag) 또는 수변 지역(water region)으로서 보다 구체적인 부류로 분류될 수 있는 객체 분류를 수행하기 위하여 비디오 분할 단계 이후의 비디오를 더 프로세싱하는 시스템이다. IVS 시스템에서, 이러한 비디오 분할 및 분류가 발생하면, 검출된 객체는 그 위치, 움직임 및 행동이 사용자 정의된 가상 비디오 트립와이어(virtual video tripwire) 및 대상의 가상 영역(여기서 대상 영역은 장면(scene) 또는 시야(view)의 전체 필드일 수 있음)에 어떻게 관련되어 있는지를 결정하기 위하여 프로세싱된다. 발생하는 사용자 정의된 이벤트는, 그 후 경호원 또는 전문가(professional)에게 근무 중에 전달될 대상 이벤트로서 플래그(flag)될 것이다. 이러한 이벤트의 예는 가상 비디오 트립와이어를 가로지르는 인간 또는 차량, 장면 또는 대상의 가상 영역에 들어가거나 배회(loiter)하는 사람 또는 차량, 또는 가상 영역 또는 장면에 잔류하거나 그로부터 멀어지는 객체 등을 포함할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 적응적 이미지 처리 장치를 탑재한 비디오 프로세싱 시스템에서는, 이미지 피라미드에 속한 모든 스케일 레벨의 이미지들에 대하여 매칭 혹은 이미지 처리 연산 등을 수행하지 않고, 적응적으로 이미지들을 선택하여 선택된 이미지에 대하여만 매칭 혹은 이미지 처리 연산 등을 수행함으로써, 연산 시간이나 오탐율 면에서 향상된 효과를 도출할 수가 있게 된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 이미지 피라미드의 적응적으로 이미지를 처리하는 방법의 흐름을 도시한 도면으로, 본 실시예에 따른 적응적 이미지 처리 방법은 도 1에 도시된 적응적 이미지 처리 장치(100)에서 수행될 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 적응적 이미지 처리 장치(100)에서와 동일한 사항에 대해서는 이를 참조한다.
먼저, 서로 다른 스케일 레벨을 갖는 복수의 이미지들이 스케일 레벨에 따라 정렬되어 포함된 이미지 피라미드의 정렬 순서 상에서 동일한 표집 간격만큼 이격되도록 복수의 대표 후보 이미지들을 선택한다(S201). 이는 대표 후보 이미지를 선택하는 데에 일종의 계통적(Systematic) 표집방법을 적용한 것으로 볼 수 있다.
S201 단계에서 선택된 복수의 대표 후보 이미지들 각각과 대상 모델 간의 매칭 스코어를 각각 계산한다(S202).
여기에서 대상 모델은 이미지 처리 과정을 통해 추출하고자 하는 객체와 관련된 모델이 될 수 있으며, 일반적으로, 이미지 탐지 대상이 되는 인간, 비인간 동물 및 차량 등의 특징 정보를 통계적으로 학습하여 형성된 모델로, 이러한 대상 모델과 이미지들과의 매칭을 통해 해당 이미지으로부터 대상 모델과 관련된 객체를 추출할 수 있게 한다.
이때, 대표 후보 이미지와 대상 모델 간의 매칭 스코어 계산 알고리즘으로는 컨볼루션(convolution)이나, 상관 계수(correlation coefficient) 기반의 연산을 수행하는 알고리즘들이 대표적이나, 이는 설명의 편의를 위한 것에 불과하며, 본 발명 자체가 이에 한정되는 것은 아니다.
S202 단계에서 각각 계산된 매칭 스코어를 기초로 대표 후보 이미지들 중 하나의 스케일 레벨을 선택한다(S203). 보다 바람직하게는, 대표 후보 이미지들 중 가장 높은 매칭 스코어를 갖는 대표 후보 이미지의 스케일 레벨을 선택할 수 있다.
S203 단계에서 선택된 스케일 레벨을 중심으로 하는 덴스 스케일 레벨 구간에 속하는 스케일 레벨 각각의 이미지와 대상 모델 간의 매칭 스코어를 각각 계산한다(S204). 여기에서 덴스 스케일 레벨 구간은 이미지 피라미드에서 스케일 레벨에 따라 서로 다른 스케일 레벨의 이미지들이 정렬된 순서 상에서, S230 단계에서 선택된 스케일 레벨을 중심으로 기정의된 값만큼의 범위에 속하는 스케일 레벨들을 포함하여 형성될 수 있다. 이때의 덴스 스케일 레벨 구간의 크기는 기정의된 범위 값에 따라 정해질 수 있으며, 이러한 범위값은 시스템 설정이나 이미지 피라미드에 속한 서로 다른 스케일 레벨의 이미지의 개수, 대표 후보 이미지의 개수 및 대표 후보 이미지들 간의 정렬 순서 상에서의 간격 등에 따라 달리 설정될 수 있으며, 본 발명에서 이를 제한하거나 한정하지는 않는다.
S204 단계에서 각각 계산된 매칭 스코어를 기초로 덴스 스케일 레벨 구간에 속하는 스케일 레벨들 중 적어도 하나 이상을 대표 스케일 레벨로 선정한다(S205).
이때, 덴스 스케일 레벨 구간에 속하는 스케일 레벨 중 상기 이미지 처리의 알고리즘에 따라 설정된 임계값 이상의 매칭 스코어를 갖는 스케일 레벨이나, 덴스 스케일 레벨에 속하는 스케일 레벨 중 가장 높은 매칭 스코어를 갖는 스케일 레벨을 대표 스케일 레벨로 선정할 수 있으며, 이러한 기준을 충족하는 스케일 레벨이 복수 개가 있는 경우에 대표 스케일 레벨이 복수 개가 될 수 있다.
S205 단계에서 선정된 대표 스케일 레벨의 이미지를 기초로 이미지 처리를 수행한다(S206). 본 단계에서는, 대표 스케일 레벨의 이미지로부터 대상 모델과 관련된 객체 예컨대, 인간, 비인간동물 및 차량 등을 추출하기 위한 특징점 추출이나 기타 이미지 처리 연산 등이 수행될 수 있다.
도 3a 내지 3b들은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 이미지 피라미드로부터 연산 처리를 수행할 이미지의 스케일 레벨을 선별하는 과정을 예시한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 45개의 서로 다른 스케일 레벨의 이미지들을 갖는 이미지 피라미드를 입력받아, 이들 중 정렬 순서 상에서 10 스케일 레벨 간격으로, 각각 1x, 2x, 3x, 4x의 스케일 레벨을 갖는 4개의 대표 스케일 레벨 이미지들을 SPARSE하게 추출하여, 이들에 대하여 매칭을 수행한 결과, 가장 높은 매칭 스코어를 갖는 것은 1x의 스케일 레벨 이미지가 되어, 4개의 대표 스케일 이미지들 중에서 1x의 스케일 레벨 이미지를 선택한다.
도 3b를 참조하면, 도 3a에 도시된 실시예에서 선택된 1x의 스케일 레벨 이미지의 스케일 레벨(1x)를 중심으로 하는 0.7x의 스케일 레벨에서 1.3x의 스케일 레벨까지의 덴스 스케일 레벨 구간의 이미지들에 대하여 매칭을 수행한 결과 가장 높은 스코어를 갖는 것은 1.3x의 스케일 레벨의 이미지가 되고, 이러한 도 3a 내지 3b에 도시된 일련의 과정을 통해 도출된 1.3x의 스케일 레벨은 실제 입력된 이미지 피라미드의 이미지들로부터 검출하고자 하는 이미지의 크기와 일치하게 된다.
도 4a 내지 4b들은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 따라 이미지 피라미드의 다양한 스케일 레벨들의 이미지에 대하여 적응적으로 인간 모델과의 매칭을 수행하는 실험 과정 및 이에 따른 실험 결과를 예시한 도면들이다.
도 4a를 참조하면, 45 개의 서로 다른 스케일 레벨을 갖는 이미지들로 구성된 피라미드(410 내지 420)로부터, 이미지 피라미드의 정렬 순서 상에서 SPARSE하게 4개의 대표 후보 이미지들(411, 412, 413, 414)를 추출하여, 이를 각각 인간 모델과 컨볼루션 알고리즘을 기반으로 매칭하여 각각의 매칭 스코어를 산출한다.
도 4b를 참조하면, 도 4a에 도시된 실시예에서의 4개의 대표 후보 이미지들의 매칭 스코어를 비교해 보면, 첫번째 대표 후보 이미지의 스케일 레벨인 11이 가장 높은 매칭 스코어를 갖게 된다. 또한, 전체적인 매칭 스코어의 분포 양상을 살펴보면, 이미지 피라미드의 45 개의 서로 다른 스케일 레벨들 중에서 대표 후보 이미지들 중에서 가장 높은 매칭 스코어를 갖는 스케일 레벨 11의 근처에 있는 스케일 레벨인 15이 가장 높은 값을 갖게 된다. 즉, SPARSE하게 샘플링된 표본들 중에서 가장 높은 값를 갖는 표본 근처의 Local Maximum 값이 Global Maximum을 갖게 된다. 특히, 이러한 결론은 도 4b에 도시된 바에 따르면, 매칭 스코어의 경우 Pyramid image 의 Scale Level 에 Linear 한 특성을 보인다는 점을 감안할 때, 수학적으로 증명할 수 있는 명제임을 확인할 수 있다.
도 4a 내지 4b에 도시된 실시예에 따라 실험을 수행한 결과, 45개의 스케일 레벨에 대하여 매칭 스코어를 계산하여 선택된 스케일 레벨에 대해서 이미지 처리를 수행한 경우에, 기존 대비 약 75%의 속도 개선 효과를 획득할 수 있었다.
본 발명에 따라 이미지 피라미드의 스케일 레벨에 따라 SPARSE하게 표본을 추출하여, 추출된 표본들 중에서 선택된 스케일 레벨 근처에서 가장 높은 스코어를 갖는 스케일 레벨을 찾아, 해당 스케일 레벨에 대하여 이미지 처리 연산을 수행하는 경우에, SIFT나 SURF와 같이 이미지 피라미드 기반의 특징점 추출 기타 이미지 처리 연산의 속도를 현저하게 개선시킬 수 있으며, 고려하지 않아도 되는 스케일 레벨을 효과적으로 필터링할 수 있어 정확도나 오탐율 면에서도 향상된 효과를 도출할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 적응적 이미지 처리 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (16)
- 서로 다른 스케일 레벨을 갖는 복수의 이미지들이 각각의 스케일 레벨에 따라 정렬되어 포함된 이미지 피라미드를 입력받는 이미지 입력부;
상기 이미지 피라미드로부터 동일한 간격만큼 이격된 정렬 순서를 갖는 복수의 대표 후보 이미지들을 선택하여, 상기 선택된 대표 후보 이미지들 각각과 대상 모델 간의 매칭 스코어를 각각 계산하는 제1매칭부;
상기 각각 계산된 매칭 스코어를 기초로 상기 대표 후보 이미지들 중 하나의 스케일 레벨을 선택하고, 상기 선택된 스케일 레벨을 중심으로 기정의된 범위 이내의 정렬 순서를 갖는 스케일 레벨들을 포함하는 덴스 스케일 레벨 구간에 속하는 스케일 레벨 각각의 이미지와 상기 대상 모델 간의 매칭 스코어를 각각 계산하는 제2매칭부;
상기 각각 계산된 매칭 스코어를 기초로 상기 덴스 스케일 레벨 구간에 속하는 스케일 레벨들 중 적어도 하나 이상을 대표 스케일 레벨로 선정하는 대표스케일레벨 선정부; 및
상기 선정된 대표 스케일 레벨의 이미지를 기초로 이미지 처리를 수행하는 이미지처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1매칭부는 계통적 표집 방법에 따라 대표 후보 이미지들을 표본 추출하는 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2매칭부는 상기 대표 후보 이미지들 중에서 가장 높은 매칭 스코어를 갖는 대표 후보 이미지의 스케일 레벨을 선택하는 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 장치. - 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제1항에 있어서,
상기 대표스케일레벨 선정부는 상기 덴스 스케일 레벨 구간에 속하는 스케일 레벨 중 상기 이미지 처리의 알고리즘에 따라 설정된 임계값 이상의 매칭 스코어를 갖는 스케일 레벨을 대표 스케일 레벨로 선정하는 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 장치. - 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제1항에 있어서,
상기 대표스케일레벨 선정부는 상기 덴스 스케일 레벨에 속하는 스케일 레벨 중 가장 높은 매칭 스코어를 갖는 스케일 레벨을 대표 스케일 레벨로 선정하는 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 장치. - 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제1항에 있어서,
상기 제1매칭부에 의해, 상기 매칭 스코어는 상기 선택된 대표 후보 이미지들 각각과 상기 대상 모델 간의 컨볼루션 혹은 상관 계수 기반의 연산에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 장치. - 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제1항에 있어서,
상기 이미지 처리부는 상기 대표 스케일 레벨의 이미지로부터 상기 대상 모델과 관련된 객체를 추출하는 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 대상 모델은 인간, 비인간동물 및 차량 중 적어도 하나의 객체의 특징 정보를 통계적으로 학습하여 형성된 모델인 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 장치. - 서로 다른 스케일 레벨을 갖는 복수의 이미지들이 각각의 스케일 레벨에 따라 정렬되어 포함된 이미지 피라미드로부터 동일한 간격만큼 이격된 정렬 순서를 갖는 복수의 대표 후보 이미지들을 선택하는 단계;
상기 선택된 대표 후보 이미지들 각각과 대상 모델 간의 매칭 스코어를 각각 계산하는 단계;
상기 각각 계산된 매칭 스코어를 기초로 상기 대표 후보 이미지들 중 하나의 스케일 레벨을 선택하는 단계;
상기 선택된 스케일 레벨을 중심으로 기정의된 간격 이내의 정렬 순서를 갖는 스케일 레벨들을 포함하는 덴스 스케일 레벨 구간에 속하는 스케일 레벨 각각의 이미지와 상기 대상 모델 간의 매칭 스코어를 각각 계산하는 단계;
상기 각각 계산된 매칭 스코어를 기초로 상기 덴스 스케일 레벨 구간에 속하는 스케일 레벨들 중 적어도 하나 이상을 대표 스케일 레벨로 선정하는 단계;
상기 선정된 대표 스케일 레벨의 이미지를 기초로 이미지 처리를 수행하는 이미지 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 방법. - 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제9항에 있어서,
상기 대표 후보 이미지들은 계통적 표집 방법에 따라 추출된 표본인 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 방법. - 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제9항에 있어서,
상기 선택된 하나의 스케일 레벨은 상기 대표 후보 이미지들 중에서 가장 높은 매칭 스코어를 갖는 대표 후보 이미지의 스케일 레벨인 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 방법. - 제9항에 있어서,
상기 대표 스케일 레벨은 상기 덴스 스케일 레벨에 속하는 스케일 레벨 중 상기 이미지 처리의 알고리즘에 따라 설정된 임계값 이상의 매칭 스코어를 갖는 스케일 레벨인 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 방법. - 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제9항에 있어서,
상기 대표 스케일 레벨은 상기 덴스 스케일 레벨에 속하는 스케일 레벨 중 가장 높은 매칭 스코어를 갖는 스케일 레벨인 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 방법. - 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제9항에 있어서,
상기 선택된 대표 후보 이미지들 각각과 상기 대상 모델 간의 매칭 스코어를 각각 계산하는 단계는, 상기 매칭 스코어가 상기 선택된 대표 후보 이미지들 각각과 상기 대상 모델 간의 컨볼루션 혹은 상관 계수 기반의 연산에 따라 계산되는 단계인 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 방법. - 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제9항에 있어서,
상기 이미지 처리 단계는 상기 대표 스케일 레벨의 이미지로부터 상기 대상 모델과 관련된 객체를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 방법. - 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제9항에 있어서,
상기 대상 모델은 인간, 비인간동물 및 차량 중 적어도 하나의 객체의 특징 정보를 통계적으로 학습하여 형성된 모델인 것을 특징으로 하는 이미지 피라미드 기반의 적응적 이미지 처리 방법.
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