KR101852679B1 - 혀 영상 추출 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들에 따르면, 얼굴 영상으로부터 혀에 대응되는 관심 영역을 추출하는 혀 영상 추출 장치가 제공된다. 혀 영상 추출 장치는 대상자의 혀가 포함된 제1 얼굴 영상과 대상자의 혀가 포함되지 않은 제2 얼굴 영상을 획득하는 영상 획득부, 제1 얼굴 영상과 제2 얼굴 영상의 픽셀 차이에 기초하여 제1 얼굴 영상 중 대상자의 혀에 대응되는 관심 영역을 추출하는 영상 처리부, 및 대상자에게 혀를 내밀도록 유도하거나 입을 다물도록 유도하는 설명 또는 예시를 제공하는 인터페이스를 포함한다.

Description

혀 영상 추출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EXTRACTING TONGUE REGION FROM FACE IMAGE}
혀 영상 추출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 얼굴 영상으로부터 혀 영역을 정확하게 추출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
임의의 영상으로부터 특정 관심 영역만을 추출하기 위해 영상을 분석하는 것은 많은 양의 연산을 필요로 한다. 예를 들어, 어떤 영상에서 영상 내 특정 객체만을 추출하기 위해서는 해당 영상의 모든 정보 즉, 위치, 깊이, 칼라, 재질, 객체 정보, 객체 윤곽선 등을 분석한 후, 분석된 객체 중 특정 객체에 대응되는 것을 결정 및 선택해야 한다.
그러나, 입력 영상이 사람의 얼굴을 포함하는 영상에 한정되고 추출하고자 하는 특정 객체가 모양, 위치 등의 구조 및 색상을 기초로 특징을 가지는 사람의 혀에 대응되는 영역인 경우에도 일반적인 영상 처리 방법을 적용한다면 비용 측면에서 효율적이지 못한 문제점이 있다.
대한민국 특허등록공보 제10-1265849호 (2013.05.20)
실시예들에 따르면, 얼굴 영상으로부터 대상자의 혀 영역만을 간단한 연산을 통해 추출할 수 있다. 입력 대상인 얼굴 영상은 대상자의 혀 영역이 포함되거나 포함되지 않은 복수의 영상이 될 수 있다. 또는 대상자의 눈을 포함하는 얼굴 전체 영역이 포함된 한 개의 얼굴 영상이 될 수 있다.
얼굴을 포함하는 영상의 개수 또는 대상자의 눈을 포함하는지에 적응적으로 혀 영상 추출 방법을 적용함으로써 입력 영상의 개수, 종류에 제한 없이 혀 영역만을 추출하는 것을 목적으로 한다.
일측에 따르면, 대상자의 혀가 포함된 제1 얼굴 영상 및 상기 대상자의 혀가 포함되지 않은 제2 얼굴 영상을 획득하는 영상 획득부; 및 상기 제1 얼굴 영상 및 상기 제2 얼굴 영상의 픽셀 차이에 기초하여 상기 제1 얼굴 영상 중 상기 대상자의 혀에 대응되는 관심 영역을 추출하는 영상 처리부를 포함하는 혀 영상 추출 장치가 제공된다. 상기 픽셀 차이는 상기 제1 얼굴 영상의 제1 픽셀에 대응되는 상기 제2 얼굴 영상의 제2 픽셀 간의 칼라 차이이고, 상기 영상 처리부는 상기 제1 얼굴 영상을 구성하는 픽셀 중에서 상기 칼라 차이가 미리 설정된 임계 값보다 큰 경우, 해당 픽셀을 상기 관심 영역으로 결정할 수 있다.
일실시예에서, 얼굴을 구성하는 피부, 눈, 눈동자, 눈썹, 입술, 입안, 이 및 혀 중 적어도 하나에 해당하는 색상 정보에 기초하여 상기 제1 얼굴 영상 및 상기 제2 얼굴 영상으로부터 얼굴 윤곽 또는 눈동자 위치를 추출하고, 상기 얼굴 윤곽 또는 상기 눈동자 위치를 기준으로 상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀을 대응시킬 수 있다.
상기 실시예에서, 미리 정해진 얼굴 색상 룩업 테이블을 이용하여 상기 제1 얼굴 영상 및 상기 제2 얼굴 영상을 구성하는 RGB 색 정보를 검색하여, 상기 얼굴을 구성하는 피부, 눈, 눈동자, 눈썹, 입술, 입안, 이 및 혀에 대한 색상 정보를 결정할 수 있다. 상기 영상 처리부는, 상기 윤곽에 기초하여 얼굴 내 영역에 대해서 픽셀의 차이를 계산할 수 있다.
일실시예에서, 상기 대상자에게 얼굴 영상 촬영을 유도하는 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 상기 인터페이스는 설명 또는 예시를 통해 혀를 내밀도록 유도하거나, 입을 다물도록 유도할 수 있고, 상기 설명 또는 예시는, 텍스트, 음성, 사진, 동영상, 점자 중 어느 하나 이상의 형태로 상기 대상자에 제공될 수 있다.
다른 일실시예에서, 얼굴 피부색을 기준으로 얼굴 영상에서 윤곽선을 검출하는 단계; 상기 얼굴 영상 중 상기 얼굴 윤곽선 내 범위에서 눈 흰자위 색과 눈 검은자위 색을 이용하여 제1 눈동자 및 제2 눈동자의 위치를 검출하는 단계; 및 상기 제1 눈동자 및 상기 제2 눈동자를 연결하는 직선으로부터 가장 멀리 떨어진 상기 윤곽선 내 제1 지점 방향으로 이동하면서, 입술 색 및 혀 색을 이용하여 혀에 대응하는 관심 영역을 검출하는 단계를 포함하는 혀 영상 추출 방법이 제공된다.
일실시예에서, 상기 제1 눈동자 및 제2눈동자의 위치를 검출하는 단계는, 상기 얼굴 윤곽선 내부 영역 중에서 미리 설정된 눈 예상범위를 우선하여 검색하고, 상기 예상범위 내에서 상기 제1 눈동자 및 상기 제2 눈동자를 모두 검출하지 못한 경우에만 상기 얼굴 윤곽선의 내부 영역을 모두 검색할 수 있다. 또는 상기 입술 색을 이용하여 위 입술을 검출하고, 상기 혀 색을 이용하여 혀 영역을 검출하여, 입술 및 혀를 포함하는 상기 관심 영역으로 결정할 수 있다.
다른 일측에서는, 사용자 인터페이스가 대상자에게 혀를 내밀거나, 입술을 다물도록 유도하는 설명 또는 예시를 제공하는 단계; 상기 대상자로부터 혀를 내민 제1 얼굴 영상을 획득하고, 상기 대상자로부터 입술을 다문 제2 얼굴 영상을 획득하는 단계; 및 상기 제1 얼굴 영상과 상기 제2 얼굴 영상 간의 픽셀 차이에 기초하여, 상기 대상자의 혀에 대응되는 관심 영역을 추출하는 단계를 포함하는 혀 영상 추출 방법이 제공된다.
실시예들에 따르면, 입력 영상인 얼굴 영상의 종류나 개수에 제한 없이 대상자의 혀에 대응되는 관심영역을 정확하게 추출할 수 있다. 얼굴을 구성하는 각 부분에 대응하는 색 정보 및 구조 정보를 이용하여 간단한 연산만으로 얼굴 영상에서 혀 영역만을 추출할 수 있다.
인터페이스를 통해 대상자에 혀를 내밀거나, 입술을 다문 얼굴 영상 촬영을 유도함으로써 입력 영상을 획득하고, 픽셀의 칼라 차이에 기초하여 간단하게 혀 영역을 추출할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 혀 영상 추출 장치의 블록도이다.
도 2a 내지 도 2d는 실시예들에 따라 분석될 수 있는 얼굴 영상의 예시들이다.
도 3은 일실시예에 따라 검출된 얼굴 윤곽 및 눈동자의 위치를 나타낸 그림이다.
도 4는 일실시예에 따라 혀에 대응되는 관심 영역을 검출하는 과정을 설명하기 위한 그림이다.
도 5는 일실시예에 따른 단일 얼굴 영상에 대한 혀 영상 추출 방법의 순서도이다.
도 6은 일실시예에 따른 복수 얼굴 영상에 대한 혀 영상 추출 방법의 순서도이다.
이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예들에 의해 권리범위가 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.
또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
도 1은 일실시예에 따른 혀 영상 추출 장치(100)의 블록도로 인터페이스(110), 영상 획득부(120), 영상 처리부(130)을 포함한다. 혀 영상 추출 장치(100)는 인터페이스(110)를 통해 대상자에게 얼굴 영상 촬영을 유도하고, 영상 획득부(120)가 혀를 포함한 대상자의 얼굴 영상과 혀를 포함하지 않은 대상자의 얼굴 영상을 획득하여, 영상 처리부(130)가 두 개의 얼굴 영상 간 픽셀 차이로부터 대상자의 혀에 대응되는 관심 영역을 추출한다. 이하에서는 각 구성에 대하여 상세히 살펴본다.
인터페이스(110)는 사용자 즉, 얼굴 영상 촬영 대상자에게 얼굴 영상 촬영을 유도한다. 기본적으로 카메라가 대상자의 얼굴이 포함되도록 영상을 촬영하게 하기 위해서, 대상자에 촬영 위치, 촬영 시작, 촬영 정보, 촬영된 사진 피드백 등의 정보를 제공할 수 있고, 나아가 혀를 내밀도록 유도하거나 반대로 입을 다물도록 유도하기 위한 설명 또는 예시를 제공할 수 있다.
인터페이스(110)는 다양한 구현 방법으로 구체화될 수 있으며, 터치 스크린, 스피커, 마이크, 모니터 등을 구비할 수 있다. 인터페이스가 구비한 다양한 모듈을 이용하여 대상자에게 얼굴 영상 촬영을 유도하기 위한 예시 또는 설명으로써 텍스트, 음성, 사진, 동영상, 점자 등을 제공할 수 있다. 예를 들어, 대상자에게 "카메라의 정면에 서서 카메라의 렌즈를 응시하고, 촬영 안내 소리에 따라 입을 다물고 정면 얼굴을 찍으세요"라는 문구를 텍스트 또는 음성으로 제공할 수 있다. 또는 사람이 실시예의 장치를 통해 입을 다문 전체 얼굴 영상을 촬영하고 있는 사진 또는 동영상을 재생함으로써 대상자에게 예시를 제공할 수 있다. 만일 대상자가 앞을 볼 수 없는 장애를 가진 자인 경우, 음성 또는 점자를 이용해 상기 문구를 제공할 수 있다.
나아가 인터페이스(110)는 촬영된 얼굴 영상을 다시 사용자에 피드백하여 보여줌으로써 안내 내용과 부합하지 않는 얼굴 영상이 촬영된 경우, 재촬영을 할 수 있도록 취소 및/또는 재촬영을 선택할 수 있도록 메뉴를 제공할 수 있다. 이때에도 역시 대상자에게 해당 내용을 설명하는 안내 또는 설명 문구를 다양한 방법으로 제공할 수 있다.
인터페이스(110)를 통해 실시예들에서는 혀 영상 추출에 필요한 혀가 포함된 얼굴 영상과 혀가 포함되지 않은 얼굴 영상을 획득하거나, 대상자의 혀와 함께 눈도 포함된 전체 얼굴 영상을 획득할 수 있다. 인터페이스는 두 가지 경우에 대해, 대상자에게 촬영 방법을 선택하게 하는 설명 또는 예시를 제공할 수도 있고, 그에 따라 대상자는 선택을 하고, 선택에 따라 혀를 내민 전체 얼굴 영상을 한번 촬영하거나, 혀를 내밀고 한번 입을 다물고 또 한번 촬영할 수도 있다.
영상 획득부(120)는 영상을 촬영하는 대상자의 혀가 포함된 즉, 혀를 내민 제1 얼굴 영상과 대상자의 혀가 포함되지 않은 즉, 입을 다문 제2 얼굴 영상을 획득한다. 제1 얼굴 영상과 제2 얼굴 영상은 전체 얼굴 영상일 필요는 없으며, 혀 부분이 포함된 영상이면 족하다. 인터페이스(110)가 유도하는 촬영 내용에 따라 제1 얼굴 영상이 촬영되고, 제2 얼굴 영상이 촬영되면 영상 획득부(120)는 카메라(미도시)로부터 두 개의 영상을 입력 받을 수 있다. 입력 받는 순서 또는 촬영 순서는 상관이 없으며, 동일 대상자로부터 시간 상 연속하여 촬영된 얼굴 영상들일 수 있다.
영상 획득부(120)는 두 개의 영상이 입력되는지를 카운트하여 두 개의 영상을 획득할 때까지 카메라로부터 영상을 입력 받을 수 있고, 한 개의 영상만 입력 받고 종료(미리 설정된 시간 경과 등의 이벤트)되는 경우 다른 실시예로써, 한 개 얼굴 영상으로부터 혀 영상을 추출하는 실시예가 적용될 수 있다. 이와 관련해서는 도 5에서 구체적으로 후술한다.
영상 처리부(130)는 얼굴 획득부(120)가 획득한 제1 얼굴 영상과 제2 얼굴 영상을 분석하여, 대상자의 혀에 대응되는 관심 영역을 추출한다. 제1 얼굴 영상과 제2 얼굴 영상 간의 픽셀 차이 즉, 픽셀 간 칼라 값 차이에 따라 관심 영역 여부를 결정할 수 있다. 구체적으로 픽셀 차이란 제1 얼굴 영상의 특정 픽셀(제1 픽셀)에 대응되는 제2 얼굴 영상의 제2 픽셀 간의 칼라 RGB 차이이고, 영상 처리부(130)는 제1 얼굴 영상을 구성하는 픽셀 중에서 칼라 차이가 미리 설정된 임계 값보다 큰 경우 해당 픽셀을 관심 영역으로 결정할 수 있다. 임계 값은 얼굴을 구성하는 피부 색 정보에 기초하여 결정될 수 있고, 예를 들어 동일한 살색 범위 중에서 혀 색, 피부 색을 기준으로 미리 설정될 수 있다. 임계 값은 특정 값이 아닌 범위가 될 수도 있고, 혀가 위치할 수 있는 부분과 맞닿은 입술, 입안, 얼굴 피부, 목 등의 색상 정보에 기초하여 복수 개 값으로 미리 설정될 수도 있다.
영상 처리부(130)는 얼굴을 구성하는 피부, 눈, 눈동자, 눈썹, 입술, 입안, 이 및 혀 중 적어도 하나에 해당하는 색상 정보에 기초하여 얼굴 영상들에 대해 얼굴 윤곽 및/또는 눈동자 위치를 추출하고, 얼굴 윤곽 내에서 눈동자 위치를 기준으로 제1 얼굴 영상과 제2 얼굴 영상의 중심을 맞추고, 제1 얼굴 영상의 특정 픽셀에 대응되는 제2 얼굴 영상의 픽셀을 선택할 수 있다. 예를 들어, 일실시예에 따라 얼굴 윤곽 및 눈동자 위치를 검출하는 과정은 도 3에서 상세히 설명한다.
이때 색상 정보는 얼굴 색상 룩업 테이블로 미리 정의된 것일 수 있고, 사람마다 피부 색 등이 미세하게 다를 수 있기 때문에 입력된 얼굴 영상에 대해 룩업 테이블 내의 색 정보를 검색하여, 각각 피부 색, 눈 흰자위색, 눈동자 색, 눈썹 색, 입술 색, 혀 색 등을 특정 값으로 결정하고 난 후, 영상 처리부(130)가 결정된 색상 정보를 이용하여 얼굴 윤곽이나 눈동자 위치뿐 만 아니라 혀 영역도 추출 할 수 있다.
영상처리부(130)는 입력된 얼굴 영상 중에서 도출된 얼굴 윤곽 정보를 이용하여 윤곽 내 범위에 대해서만 픽셀의 차이를 계산할 수 있다. 얼굴 영상 중 얼굴 윤곽 내에서만 칼라 픽셀 값을 비교함으로써 외부 노이즈를 먼저 제거하는 효과를 가질 수 있다. 보통 얼굴 외 부분에서는 외부 환경에 따라 두 개의 영상을 찍는 과정에서 노이즈(두 개의 영상간 색상 차이)가 발생하기 쉽고, 해당 영역에서 칼라 차이가 있더라도 이 부분이 혀 영역일 수는 없으므로 연산량을 감소시키는 효과도 가진다.
도 2a 내지 도 2d는 실시예들에 따라 분석될 수 있는 얼굴 영상의 예시들이다. 실시예들에서는 단일 얼굴 영상을 분석하여 혀 영역을 추출할 수도 있고, 복수의 얼굴 영상에 대해서도 혀 영역을 추출할 수 있다. 단일 얼굴 영상인 경우, 얼굴 영상 중 눈동자를 먼저 검출하고 눈동자를 기준으로 혀 예상 범위로 이동하면서 혀 영역을 찾을 수 있다. 또는 복수 얼굴 영상인 경우, 혀를 포함한 영상과 혀를 포함하지 않은 영상에 대해서 두 영상의 픽셀 간 칼라 차이를 계산함으로써 간단히 혀 영역을 찾을 수 있다. 따라서, 실시예들에서는 눈을 포함하는지 여부, 혀를 내밀었는지 또는 입을 다물었는지 여부에 따라 다른 종류 및 개수가 상이한 얼굴 영상을 입력 받을 수 있다.
먼저 도 2a는 입을 다물고, 눈이 포함된 전체 얼굴 영상의 예시이다. 도 1의 인터페이스(110)를 통해 대상자에게 얼굴 전체가 보이도록 위치하고, 입을 다문 표정으로 카메라를 응시하여 촬영할 수 있도록 유도함으로써 도 2a 영상을 카메라가 촬영할 수 있을 것이다. 도 2b는 혀를 내밀고, 눈이 포함된 전체 얼굴 영상의 예시이다. 역시 도 1의 인터페이스(110)는 대상자에게 얼굴 전체가 보이도록 위치하고, 혀를 아래로 최대한 내밀어 카메라를 정면으로 바라보게 촬영할 수 있도록 유도할 수 있다.
도 2c는 눈이 포함되지 않은 일부 얼굴 영상으로, 혀를 내민 표정으로 촬영된 것이고, 도 2d는 입을 다문 표정의 일부 얼굴 영상의 예시이다.
실시예들에서, 도 2b 또는 도 2c를 얼굴 영상으로 입력 받는 경우 단일 영상에서 혀 영역을 추출하는 방법(예를 들어, 도 5의 방법)을 적용할 수 있다. 다른 실시예들에서 도 2a와 도 2b, 도 2c와 도 2d, 도 2a와 도 2c 또는 도 2b와 도 2d를 입력 받는 경우 복수 영상에서 혀 영역을 추출하는 방법(예를 들어, 도 6의 방법)을 적용할 수 있다.
일실시예에서는, 입력 영상의 개수나 종류를 판단하여 혀 영상 추출 방법을 적응적으로 적용시켜 입력 얼굴 영상의 개수나 종류에 관계 없이 혀 영상을 추출할 수 있도록 할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따라 검출된 얼굴 윤곽 및 눈동자의 위치를 나타낸 그림이다. 도 1의 영상처리부(130)는 얼굴을 구성하는 구성요소들에 대한 색상 정보를 이용하여 얼굴을 구성하는 구성요소의 위치, 윤곽선 등을 추출할 수 있다. 도 3에서와 같이 전체 얼굴 영상 중에서, 피부 색을 이용해서 얼굴의 윤곽선(310)을 먼저 검출할 수 있다. 얼굴은 배경과 맞닿은 부분, 얼굴 피부색과 유사한 목과 맞닿은 부분, 머리와 맞닿은 부분 등으로 세분화될 수 있고, 얼굴 피부색을 기준으로 색상이 달라지는 경계를 도출함으로써 얼굴 윤곽을 정확하게 도출할 수 있다. 얼굴 윤곽을 도출하는 구체적인 방법은, 세그먼트 분할 방식 등 다양한 객체 추출 방법이 적용될 수 있다.
얼굴 윤곽선(310)을 기준으로 얼굴 내부에서는 눈 위치(321, 322)를 검출 할 수 있다. 눈에 관한 색상, 즉 눈 흰자위 색, 눈 검은자위 색, 동공 색, 눈썹 색 등 다양한 정보를 이용하여 눈의 위치를 손쉽게 도출 할 수 있다. 특히, 얼굴 윤곽선(310)을 기준으로 눈이 위치할 예상범위(예를 들어, 얼굴 범위의 1/3 위치의 일정 범위 등)에서 예를 들어 동공 색을 검색함으로써 간단한 연산만으로 두 개의 눈동자 위치를 찾을 수 있다. 즉, 얼굴 윤곽선(310) 내부 영역 중에서 미리 설정된 눈 예상범위를 우선하여 검색하고, 예상범위 내에서 제1 눈동자(321)와 제2 눈동자(322)를 모두 검출하지 못한 경우에만 얼굴 윤곽선(310) 내부 영역을 모두 검색할 수 있다.
눈동자 위치(321, 322)와 얼굴 윤곽선(310)을 이용해서 얼굴 내 혀 영역의 예상 위치를 찾아 간단하고 정확하게 혀에 대응되는 관심 영역을 추출할 수 있다.
도 4는 일실시예에 따라 혀에 대응되는 관심 영역을 검출하는 과정을 설명하기 위한 그림이다. 도 3과 마찬가지로 얼굴 윤곽선(410)과 눈동자 위치(421, 422)를 먼저 추출하고, 두 개의 눈동자 위치를 연결하는 직선(420)을 기준으로 직선(420)으로부터 가장 멀리 떨어진 얼굴 윤곽선(410) 내 제1 지점(431) 방향으로 이동하면 예상 혀 위치 범위를 검색할 수 있다. 제1 지점 방향으로 이동하면서 입술 색과 혀 색 정보를 기초로 혀 영역인지 판단할 수 있다. 도 4에서는 입술 색을 이용해서 위 입술을 검출하고, 혀 색을 이용해서 혀 영역을 검출함으로써 입술과 혀를 포함하는 관심 영역을 추출할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 단일 얼굴 영상에 대한 혀 영상 추출 방법의 순서도로써, 눈동자를 포함하는 얼굴 영상으로부터 혀 영역을 추출할 수 있다.
510 단계에서, 먼저 얼굴 피부색을 기준으로 입력된 얼굴 영상에서 윤곽선을 검출할 수 있다. 얼굴 피부색이란, 미리 정해진 얼굴에 관한 색상 정보를 포함하는 얼굴 색상 룩업 테이블을 이용할 수 있다. 얼굴 윤곽선을 추출하는 방법은 도 3에서 상술한 내용을 적용할 수 있다.
520 단계에서, 얼굴 영상 중 얼굴 윤곽선 내 범위에서 눈 흰자위 색과 눈 검은자위 색을 이용하여 왼쪽 눈동자 위치, 오른쪽 눈동자 위치를 모두 검출할 수 있다. 눈 흰자위 색과 눈 검은자위 색은, 역시 얼굴 색상 룩업 테이블을 이용할 수 있고, 단일 색상 값이 아닌 범위 값일 수 있다. 실질적으로 눈 흰자위에 대응되는 영역에 한 개의 RGB 값이 대응되는 것은 아니고, 유사한 RGB 값들이 함께 대응될 수 있기 때문이다.
530 단계에서, 왼쪽 눈동자 위치와 오른쪽 눈동자 위치를 연결하는 직선을 먼저 도출하고, 해당 직선으로부터 가장 멀리 떨어진 윤곽선 내 특정 지점 방향으로 이동하면서 입술 색과 혀 색을 이용하여 혀에 대응되는 관심 영역을 검출할 수 있다. 입술 색을 기준으로 먼저 위 입술을 검출하고 난 후, 혀 색을 이용하여 혀 영역인 범위 끝까지 검출함으로써 입술과 혀를 포함하는 혀 영역을 추출할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 복수 얼굴 영상에 대한 혀 영상 추출 방법의 순서도이다. 복수의 얼굴 영상은 적어도 혀를 내민 표정으로 촬영된 일부 얼굴 영상 및 입을 다물어 혀가 포함되지 않게 촬영된 일부 얼굴 영상을 포함한다. 즉, 두 개 이상의 얼굴 영상에 대해서 도 6의 각 단계에 따라 혀 영역을 간단히 도출할 수 있다.
먼저, 610 단계에서는 사용자 인터페이스가 얼굴을 촬영하고자 하는 대상자에게 혀를 내밀거나, 입술을 다물도록 유도하는 설명 또는 예시를 제공한다. 설명 또는 예시란, 텍스트, 음성, 사진, 동영상, 점자 중 어느 하나 이상의 형태로 대상자에게 제공될 수 있다.
620 단계에서, 대상자로부터 혀를 내민 제1 얼굴 영상과 입술을 다문 제2 얼굴 영상을 획득한다. 제1 얼굴 영상과 제2 얼굴 영상은 혀 부분을 포함하는 얼굴 영상이면 족하고, 눈동자를 포함하는 전체 영상일 필요는 없다.
630 단계에서는 제1 얼굴 영상과 제2 얼굴 영상 간의 픽셀 차이에 기초하여 대상자의 혀에 대응되는 관심 영역을 추출할 수 있다. 픽셀 차이는 제1 얼굴 영상의 제1 픽셀에 대응되는 제2 얼굴 영상의 제2 픽셀 사이의 칼라 차이이고, 예를 들어 RGB 값을 비교한 차이 값이 될 수 있다.
구체적으로 제1 얼굴 영상을 구성하는 픽셀 중에서 비교한 칼라 차이가 미리 설정된 임계 값(또는 임계 범위)보다 큰 경우, 해당 픽셀을 관심 영역 즉 혀 영역으로 결정할 수 있다. 실시예에서는 얼굴을 구성하는 피부, 눈, 눈동자, 눈썹, 입술, 입안, 이 및 혀 중에서 적어도 하나에 해당하는 색상 정보에 기초하여 제1 얼굴 영상 및 제2 얼굴 영상으로부터 얼굴 윤곽과 눈동자 위치들을 추출할 수 있고, 추출된 얼굴 윤곽과 눈동자 위치를 기준으로 제1 얼굴 영상과 제2 얼굴 영상의 중심을 대응시킴으로써 제1 픽셀과 제2 픽셀을 대응시킬 수 있다.
또한, 입력 얼굴 영상에서 얼굴에 포함된 각 구성요소의 색을 특정하기 위해서, 미리 정해진 얼굴 색상 룩업 테이블을 이용하여 제1 얼굴 영상 또는 제2 얼굴 영상 각각에 대해서 해당 얼굴 영상을 구성하는 RGB 색 정보를 검색하여, 해당 영상에 대한 피부, 눈, 눈동자, 눈썹, 입술, 입안, 이 및 혀에 대한 색상 정보를 특정할 수 있다.
실시예들에서는, 색상 정보를 이용하여 혀 영역을 추출하기 위한 기준(예를 들어, 눈동자 위치, 얼굴 윤곽선 정보 등)을 먼저 추출하고, 혀 영역의 예상 범위로 이동하면서 입술 색 등을 이용하여 혀 영역을 정확하고 손쉽게 도출할 수 있다.
얼굴 윤곽선 내 범위에서만 혀 영역을 검출함으로써 두 개의 얼굴 영상 중에서 얼굴 외의 범위는 배경 영상으로 두 영상 간의 칼라 차이가 발생할 가능성은 큰 반면 혀 영역에 해당할 가능성은 없으므로 외부 노이즈를 효과적으로 사전에 배제시킨 효과를 가질 수 있다. 나아가, 전체 영상 중에서 얼굴 부분만 픽셀 칼라 차이를 비교함으로써 연산량을 감소시키는 효과도 가진다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 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. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (18)

  1. 대상자의 혀가 포함된 제1 얼굴 영상 및 상기 대상자의 혀가 포함되지 않은 제2 얼굴 영상을 획득하는 영상 획득부; 및
    상기 제1 얼굴 영상 및 상기 제2 얼굴 영상의 픽셀 차이에 기초하여 상기 제1 얼굴 영상 중 상기 대상자의 혀에 대응되는 관심 영역을 추출하는 영상 처리부;
    를 포함하고,
    상기 영상 처리부는,
    얼굴을 구성하는 피부, 눈, 눈동자, 눈썹, 입술, 입안, 이 및 혀 중 적어도 하나에 해당하는 색상 정보에 기초하여 상기 제1 얼굴 영상 및 상기 제2 얼굴 영상으로부터 얼굴 윤곽 또는 눈동자 위치를 추출하고, 상기 얼굴 윤곽 또는 상기 눈동자 위치를 기준으로 상기 제1 얼굴 영상의 제1 픽셀과 상기 제2 얼굴 영상의 제2 픽셀을 대응시켜 상기 대상자의 혀에 대응되는 상기 관심 영역을 추출하며,
    상기 제1 얼굴 영상을 구성하는 픽셀 중에서 상기 픽셀 차이가 미리 설정된 임계 값보다 큰 경우 해당 픽셀을 상기 관심 영역으로 결정하는 혀 영상 추출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 차이는 상기 제1 픽셀에 대응되는 상기 제2 픽셀 간의 칼라 차이인 혀 영상 추출 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    미리 정해진 얼굴 색상 룩업 테이블을 이용하여 상기 제1 얼굴 영상 및 상기 제2 얼굴 영상을 구성하는 RGB 색 정보를 검색하여, 상기 얼굴을 구성하는 피부, 눈, 눈동자, 눈썹, 입술, 입안, 이 및 혀에 대한 색상 정보를 결정하는 혀 영상 추출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리부는, 상기 윤곽에 기초하여 얼굴 내 영역에 대해서 픽셀의 차이를 계산하는 혀 영상 추출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 대상자에게 얼굴 영상 촬영을 유도하는 인터페이스를 더 포함하는 혀 영상 추출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 인터페이스는 설명 또는 예시를 통해 혀를 내밀도록 유도하거나, 입을 다물도록 유도하는 것인 혀 영상 추출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 설명 또는 예시는, 텍스트, 음성, 사진, 동영상, 점자 중 어느 하나 이상의 형태로 상기 대상자에 제공되는 혀 영상 추출 장치.
  9. 얼굴 피부색을 기준으로 얼굴 영상에서 윤곽선을 검출하는 단계;
    상기 얼굴 영상 중 상기 얼굴 윤곽선 내 범위에서 눈 흰자위 색과 눈 검은자위 색을 이용하여 제1 눈동자 및 제2 눈동자의 위치를 검출하는 단계; 및
    상기 제1 눈동자 및 상기 제2 눈동자를 연결하는 직선으로부터 가장 멀리 떨어진 상기 윤곽선 내 제1 지점 방향으로 이동하면서, 입술 색 및 혀 색을 이용하여 혀에 대응하는 관심 영역을 검출하는 단계
    를 포함하는 혀 영상 추출 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 눈동자 및 제2눈동자의 위치를 검출하는 단계는,
    상기 얼굴 윤곽선 내부 영역 중에서 미리 설정된 눈 예상범위를 우선하여 검색하고, 상기 예상범위 내에서 상기 제1 눈동자 및 상기 제2 눈동자를 모두 검출하지 못한 경우에만 상기 얼굴 윤곽선의 내부 영역을 모두 검색하는 혀 영상 추출 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 관심 영역을 검출하는 단계는,
    상기 입술 색을 이용하여 위 입술을 검출하고, 상기 혀 색을 이용하여 혀 영역을 검출하여, 입술 및 혀를 포함하는 상기 관심 영역으로 결정하는 혀 영상 추출 방법.
  12. 사용자 인터페이스가 대상자에게 혀를 내밀거나, 입술을 다물도록 유도하는 설명 또는 예시를 제공하는 단계;
    상기 대상자로부터 혀를 내민 제1 얼굴 영상을 획득하고, 상기 대상자로부터 입술을 다문 제2 얼굴 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 제1 얼굴 영상과 상기 제2 얼굴 영상 간의 픽셀 차이에 기초하여, 상기 대상자의 혀에 대응되는 관심 영역을 추출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 관심 영역을 추출하는 단계는,
    얼굴을 구성하는 피부, 눈, 눈동자, 눈썹, 입술, 입안, 이 및 혀 중 적어도 하나에 해당하는 색상 정보에 기초하여 상기 제1 얼굴 영상 및 상기 제2 얼굴 영상으로부터 얼굴 윤곽 또는 눈동자 위치를 추출하는 단계;
    상기 얼굴 윤곽 또는 상기 눈동자 위치를 기준으로 상기 제1 얼굴 영상의 제1 픽셀과 상기 제2 얼굴 영상의 제2 픽셀을 대응시켜 상기 대상자의 혀에 대응되는 상기 관심 영역을 추출하는 단계; 및
    상기 제1 얼굴 영상을 구성하는 픽셀 중에서 상기 픽셀 차이가 미리 설정된 임계 값보다 큰 경우 해당 픽셀을 상기 관심 영역으로 결정하는 단계
    를 포함하는 혀 영상 추출 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 픽셀 차이는 상기 제1 픽셀에 대응되는 상기 제2 픽셀 간의 칼라 차이인 혀 영상 추출 방법.
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서,
    미리 정해진 얼굴 색상 룩업 테이블을 이용하여 상기 제1 얼굴 영상 및 상기 제2 얼굴 영상을 구성하는 RGB 색 정보를 검색하여, 상기 얼굴을 구성하는 피부, 눈, 눈동자, 눈썹, 입술, 입안, 이 및 혀에 대한 색상 정보를 결정하는 혀 영상 추출 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 관심 영역을 추출하는 단계는,
    상기 윤곽에 기초하여 얼굴 내 영역에 대해서 픽셀의 차이를 계산하는 혀 영상 추출 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 설명 또는 예시는, 텍스트, 음성, 사진, 동영상, 점자 중 어느 하나 이상의 형태로 상기 대상자에 제공되는 혀 영상 추출 방법.
  18. 혀 영상 추출 방법을 실행하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 있어서, 상기 프로그램은:
    대상자에게 혀를 내밀거나, 입술을 다물도록 유도하는 설명 또는 예시를 제공하는 사용자 인터페이스를 통해 상기 대상자가 촬영된 혀를 내민 제1 얼굴 영상 및 입술을 다문 제2 얼굴 영상을 수집하는 명령어 세트;
    상기 제1 얼굴 영상과 상기 제2 얼굴 영상 간의 픽셀 차이에 기초하여, 상기 대상자의 혀에 대응되는 관심 영역을 추출하는 명령어 세트
    를 포함하며,
    상기 관심 영역을 추출하는 명령어 세트는, 얼굴을 구성하는 피부, 눈, 눈동자, 눈썹, 입술, 입안, 이 및 혀 중 적어도 하나에 해당하는 색상 정보에 기초하여 상기 제1 얼굴 영상 및 상기 제2 얼굴 영상으로부터 얼굴 윤곽 또는 눈동자 위치를 추출하고, 상기 얼굴 윤곽 또는 상기 눈동자 위치를 기준으로 상기 제1 얼굴 영상의 제1 픽셀과 상기 제2 얼굴 영상의 제2 픽셀을 대응시켜 상기 대상자의 혀에 대응되는 상기 관심 영역을 추출하며, 상기 제1 얼굴 영상을 구성하는 픽셀 중에서 상기 픽셀 차이가 미리 설정된 임계 값보다 큰 경우 해당 픽셀을 상기 관심 영역으로 결정하는 명령어 세트를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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