KR20000076486A - 안화상 처리장치 - Google Patents

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Abstract

다치화상 특징 추출수단(9)은, CCD 카메라(2)에 의해 입력된 안(face)화상에서, 추출필터를 사용하여 나선형검색으로 비공(nostril)영역을 추출하여 2치화화상메모리(10)에 기억시킨다.
목(eye)검색범위는, 2치화화상메모리(10)에 기억된 2치화 비공영역의 비공중심위치의 중간점인 비공위치를 기준점으로 사용하여 특정된다.
그 다음에, 추출필터는, 안화상에서 안영역을 추출하여 2치화화상메모리(10)에 목영역을 기억시키는데 사용되며, 개폐판정수단(11)은 2치화목영역에서 눈의 개폐를 판정한다.

Description

안화상 처리장치{FACE-IMAGE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 화상처리에 의해 눈의 개폐상태를 판정하는 안화상 처리장치에 관한 것이다.
템플레이트(template)를 사용한 종래의 안화상 처리장치로서는, 예컨데 일본국특개평 8-175218호 공보에 기재된 것이 공지되어있다.
상기 장치는, 촬영된 화상에 대해 미리 설정된 표준안템플레이트를 상하좌우로 순차이동시켜 상관연산을 하여, 그의 검출대상자용의 대상템플레이트를 작성하는 템플레이트작성수단과, 대상템플레이트를 사용하여 상관연산을 하여, 검출대상자의 목영역을 검출하는 목영역 검출수단을 가지고 있다.
도 12는, 일본국특개평8-175218호 공보에 기술되고, 템플레이트 매칭을 사용한 안화상 처리장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 12에서, 1은 검출대상자, 2는 검출대상자(1)를 촬영하는 카메라, 3은 카메라(2)에 접속된 화상처리장치이고, A/D 변환기, 정상화회로 및 상관연산회로를 가진다.
4는 화상처리장치(3)에 접속된 메모리이며, 표준템플레이트 및 눈, 눈썹등의 안요소의 배치데이터가 미리 저장되여있다.
5는 화상처리장치(3)에 접속되여 화상처리장치(3)의 처리결과가 공급되는 전자제어장치인 ECU, 6은 ECU(5)에 접속된 경보장치이다.
상기와 같이 구성된 종래의 안화상 처리장치에는, 카메라(2)가 검출대상자 (1)의 안화상을 화상처리장치(3)에 공급하도록 배치되어있다.
화상처리장치(3)는, 입력된 화상신호를 디지털신호로 변환하고, 뒤를이어 명암정규화처리를 행하고, 처리결과를 ECU(5)에 공급한다.
ECU(5)는, 처리결과에서 검출대상자의 운전상태를 판별하고, 경보장치(6)에 제어신호를 출력하여 경보를 발한다.
템플레이트를 사용한 종래의 안화상 처리장치에서는, 얼굴이 상하방향으로 움직여도 눈과 눈썹이 상하방향의 위치관계는 불변이였음으로, 대상목근방영역을 이용하여 목근방영역이 검출되면은, 그 안의 상방의 흑색부분은 눈썹, 하방의 흑색부분은 눈인 것같이, 목영역을 확실하게 특정할 수 있다.
그러나, 얼굴의 움직임을 고려하면은, 화상의 넓은 범위를 주사하여 템플레이트매칭을 행하여야 되며, 그에 따라 상관연산을 완료하기에 장시간 소요되었다.
본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 처리속도를 향상하여, 목영역을 특정할 수 있으며, 눈의 개폐를 판정할 수 있는 안화상 처리장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 안화상 처리장치에서는, 안화상이 입력되는 화상입력수단과, 이 화상입력수단에 의해 입력된 안화상에서 2치화된 비공영역을 추출하는 비공영역추출수단과, 이 비공영역추출수단에 의해 추출된 2치화된 비공영역을 기준점으로 하여 안화상에서 2치화된 목영역을 추출하는 목영역추출수단 과, 이 목영역추출수단에 의해 추출된 2치화된 목영역에 의거하여, 눈의 개폐를 판정하는 개폐판정수단을 구비한 것이다.
또, 비공영역추출수단은, 검색개시점을 둘러싸고 있는 부분은 순차로 나선형으로 검색함으로 검색을 개시하는 소정점에서 비공영역을 추출한다.
또, 화상입력수단에 의해 입력된 안화상을 1프레임 저장하는 메모리를 구비하며, 1 프레임의 안화상을 사용하여, 비공영역추출수단에 의한 비공영역의 추출및 목영역추출수단에 의한 목영역의 추출 및 개폐판정수단에 의해 눈의 개폐의 판정을 하는 것이다.
또한, 비공영역추출수단의 검색개시점은, 전프레임의 안화상의 비공영역에서 산출된 비공중심위치인 것이다.
또, 비공영역추출수단의 검색개시점은, 안화상의 투영히스토그램의 피크위치에서 안화상의 수평방향으로 좌우등간격인 2개의 위치에 설정되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 비공의 2차원 추출필터를 나타내는 설명도이다.
도 3A 및 3B는 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 다치화상 및 2치화화상을 나타내는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 비공위치를 기준으로 목검색영역설정을 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 비공의 나선형검색을 나타내는 설명도이다. 도 5에서, 17은 좌측비공범위를 나타낸다.
도 6A 및 6B는 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 비공의 나선형검색의 검색조건을 나타내는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 좌우비공영역의 중심 및 비공위치를 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 목·비공추적 알고리즘을 나타내는 플로차트이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 나선형의 목·비공검색 알고리즘을 나타내는 플로차트이다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 의한 안화상 처리장치의 비공의 X축 투영피크위치에서 좌우비공검색 개시점의 기준으로 되는 비공가위치의 설정을 나타내는 설명도이다.
도 11은, 본 발명의 실시예 2에 의한 안화상 처리장치의 비공가위치에서 좌우검색개시점의 설정을 나타내는 설명도이다.
도 12는, 종래의 템플레이트 매칭(template matching)을 사용한 안화상 처리장치의 구조를 나타내는 개략도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1: 검출대상자 2: CCD 카메라
8: 다치화상메모리 9: 다치화상특징 추출수단
10: 2치화화상메모리 11: 개폐판정수단
12: 원화상 13: 2치화화상
14: 비공위치 15: 목검색범위
16: 목2치화영역 17: 좌비공영역
18: 우비공영역 19: 좌비공 중심위치
20: 우비공 중심위치 21: 비공가위치
실시예 1
본 발명의 실시예 1에 대해서, 도에 의거하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 1에서, 1은 검출대상자, 2는 검출대상자(1)의 안화상을 촬영하여 입력하기 위한 촬영수단 또는 화상입력수단으로서의 CCD 카메라이다.
8은 CCD 카메라(2)에서 출력되는 다치화상을 일시적으로 기억하는 다치화상메모리, 9는 다치화상에서 상대적 휘도분포를 사용하여 목·비공영역을 추출하는 다치화상 특징추출수단으로, 비공영역을 추출하는 비공영역추출수단 및 목영역을 추출하는 목영역추출수단으로 구성된다.
10은 다치화상특징 추출결과를 2치화화상으로하여 일시적으로 기억하는 2치화메모리이다.
11은 목2치화영역의 유무에 의해 눈의 개폐판정을 하는 개폐판정수단이다.
여기서, 다치화상특징추출수단(9)및 개폐판정수단(11)은, 마이크로컴퓨터 등에 의해 소프트웨어적으로 실행되는 것이다.
도 2는, 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 비공의 2차원 추출필터를 나타내는 설명도이다.
도 3A 및 3B는, 본 발명의 실시예 1에 의한 화상처리장치의 다치화상 및 2치화화상을 나타내는 설명도이며, 도 3A는 다치화상메모리(8)에 저장된 다치화상이며, 도 3B는 2치화화상메모리에 저장된 2치화화상을 나타낸다.
도 3A 및 3B에서, 1은 검출대상자. 12는 원화상 및 13은 2치화화상이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한, 안화상 처리장치의 비공위치를 기준으로 목검색영역설정을 나타내는 설명도이다.
도 4에서, 14는 비공위치, 15는 목검색범위 및 16은 목2치화영역을 나타낸다.
도 5는, 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 비공의 나선형검색을 나타내는 설명도이다.
도 6A 및 6B는, 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 비공의 나선형검색의 검색조건을 나타내는 설명도이다.
도 6A는 주목화소의 선정방법을 나타내는 도이며, 도 6B는 주목화소에 대한 참조화소를 설정하는 나선형검색테이블이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 좌우비공영역의 중심 및 비공위치를 나타내는 설명도이다.
도 7에서, 14는 도 4에서의 것과 동일하고, 17은 도 5에서의 것과 동일하다.
18은 우비공영역이고, 19는 좌비공의 중심위치이며, 20은 우비공의 중심위치이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 목·비공추적 알고리즘을 나타내는 플로차트이다.
도 9는, 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 나선형의 비공검색 알고리즘을 나타내는 플로차트이다.
다음에, 동작에 대해서, 도 8의 플로차트를 참조하여 설명한다.
스텝 S1에서 촬영된 안화상을, 스텝 S2에서 다치화상메모리(8)에 1프레임분 저장한다.
스텝 S2에서 다치화상메모리(8)로부터 출력된 다치화상에 대해, 스텝 S3에서 비공영역추출수단에 의한 비공검색 및 스텝 S5에서 목영역추출수단에 의한 목검색을 행한다.
도 2는, 스텝 S3에서의 비공검색의 2차원 추출필터의 설명도이다.
주목화소(P)의 휘도치 및 필터참조화소(F)의 휘도치가 조건을 충족하면, 주목화소(P)는 필터를 통과케하여, 2치화화상메모리(10)에 저장된다.
상기의 필터처리를 검색윈도내의 모든 화소에 대해서 행함으로서, 도 3B에 나타난 것같이 2치화화상메모리(10)에 저장된다.
스텝 S4에 있어서, 필터처리후에 2치화화상메모리(10)에서 출력된 2치화화상을 사용하여 비공영역을 선택한다.
스텝 S4에서, 비공영역이 선택되면은, 비공위치(14)에서 X방향편차 및 Y방향편차를 고려하여 목검색범위(15)를 설정한다.
스텝 S5목검색에 있어서, 검색방법은 비공과 동일하게 목형상에 대응한 2차원추출필터를 사용하여 목2치화영역(16)을 추출한다.
목영역이 스텝 S4에서 선택되면, 스텝 S7에서 목2치화영역(16)형상의 직선도 등에 의해, 눈의 개폐상태를 판정한다.
스텝 S7의 개폐판정후, 스텝 S1 안화상 촬영에 되돌아가, 1프레임마다 처리를 반복한다.
스텝 S4의 비공영역선택 및 스텝 S6의 목영역선택에 있어서 영역이 선택안되는 경우에도 스텝 S1에 되돌아간다.
도 9는, 도 8의 스텝 S3에서의 비공검색을 나타내는 플로차트이다.
이하, 도 9의 플로차트를 참조하여 설명한다.
스텝 S11의 2차원 필터처리는, 스텝 S3에서 설명한 것과 동일하다.
여기서, 필터에 의해 추출된 2치화영역을 구성하는 화소를 필터패스화소라고 부르는 것으로 한다.
스텝 S12 에서 전회의 비공중심위치를 비공검출개시점으로서 설정한다.
스텝 S13에서, 도 5에 나타난 것같이 나선형으로 비공영역을 검색하고, 스텝 15에서 나선형검색추출화소의 좌표(X, Y)를 기록한다.
도 6A 및 6B는 스텝 S13∼S15의 나선형검색을 설명하는 도이다.
도 6A에 나타난 것 같이 현재의 주목화소에서 참조화소의 4방향을 검색하여, 어느 방향인가에 필터패스화소가 있으면, 참조화소를 다음의 주목화소로한다.
주목화소에 대한 참조화소는, 도 6B에 나타난 나선형검색테이블에서 설정된다.
이와같이하여, 참조화소의 4방향에 필터패스화소가 없어질때까지 스텝 S13∼S15의 나선형검색을 반복한다.
스텝 S14에 있어서, 참조화소의 4방향에 필터패스화소가 없어지면은, 동작을 종료하고 그 다음 스텝 S16에 나가, 기록된 좌표(X,Y)에서 비공영역의 중심위치를 구한다.
스텝 S17에 있어서, 좌우비공영역의 중심위치가 검출되면은, 스텝S18에서, 도 7과 같이 좌우비공중심위치(19,20)의 중심에서, 비공위치를 설정한다.
이때, 복수의 좌우비공중심위치가 검출되는 경우에는, 얼굴에서의 상대적 위치관계에서 2개의 중심위치를 좌우비공중심위치로서 선택한다.
이 비공위치(14)및 좌우비공중심위치(19,20)는, 프레임마다에 각각 전화면의 추출위치, 중심위치로서 1프레임당 저장된다.
이상에서, 원형에 가까운 형상의 비공의 검색에 있어서, 비공2치화영역을 구성하는 화소전체를 주사하는 것없이, 또, X, Y방향의 주사회수를 저감하여 중심위치를 결정함으로서, 비공검색의 처리속도가 향상된다.
실시예 2
실시예 2는, 실시예 1의 비공영역추출수단의 비공검색개시점설정에 있어서, 전회의 비공중심위치대신에, 2치화영역투형 히스토그램의 피크위치에서 안수평방향으로 좌우등간격으로 좌우검색개시점을 설정함으로서 전회의 비공중심위치에 필터패스화소가 존재않는 경우에도, 나선형검색이 가능한 개시점을 설정할 수 있어, 안정한 비공추출 및 비공추출의 신뢰성향상을 기할 수가 있다.
도 10은, 본 발명의 실시예 2에 의한 안화상 처리장치의 설명도이다.
장치에 의해, X축 투형피크위치에서 좌우비공검색개시점의 기준으로 되는 비공가위치를 설정한다.
도 10에서, 17 및 18은 도 7의 것과 동일하며, 21은 비공잠시위치이다.
도 11은, 본 발명의 실시예 1에 의한 안화상 처리장치의 비공잠시위치에서 좌우비공검색개시점의 설정을 나타내는 설명도이다.
도 11에서, 17, 18 및 21은 도 10의 것과 동일한 것이다.
다음, 2치화영역투형의 히스토그램피크를 사용하여 검색개시점의 설정에 대하여 설명한다.
도 3B에 표시된 2치화영역에 대해서, 도 10에 표시된 것 같이 비공주변에 X축투형을 하고, 투형히스토그램의 피크위치와 전회의 비공중심 Y좌표를 합하여 비공가위치(21)를 설정한다.
도 11에 나타낸 것 같이, 비공가위치(21)에서 좌우등간격으로 좌우비공검색개시점을 설정한다.
나선형검색은 좌우비공검색개시점에서 개시되나, 나선형검색은 일정수의 화소가 검색된 후에는 중단된다.
좌우비공의 화소수가 일정수의 화소보다 작으면, 그 영역은 비공영역으로서 인식안된다.
피크가 복수개 존재하는 경우에는, 좌우비공검색은 각 피크에 대해 행하여진다.
양좌우비공이 나선형검색화소수를 충족할 경우에는, 그 영역은 좌우비공영역으로서 설정되며, 좌우영역의 중심위치에 따라 비공위치가 설정된다.
그에 따라서, 얼굴의 움직임이 커서 전회의 비공중심위치를 비공검색개시점으로서 설정안되는 경우에도, 무효한 중심위치설정을 피함으로서, 비공검색의 처리속도를 향상할 수 있다.
또, 비공추적을 놓쳤을때 복귀에 요하는 시간을 단축할 수 있음으로, 눈의 추적을 빠뜨리는 시간 및 눈의 개폐상태를 판정할 수 없는 시간이 단축된다.
그러므로, 눈의 개폐상태의 빠뜨림을 방지하여 정확히 판정할 수가 있다.
실시예 2와 같이, 전회의 비공중심위치에 비공영역이 존재않은 상태를 가정하면, 나선형검색에서는 실제의 비공2치화영역의 중심위치와의 편차가 크게될 염려가 있다.
그러므로, 나선형검색은, 비공검색개시점에 영역이 존재하는가 어떤가를 판정하는데만 사용하는 복합방식이 있다.
또한, 영역의 중심결정은 통상의 X, Y주사에 의해 행하여진다.
본 발명은, 이상 설명한 바와 같이 구성되여 있음으로, 다음에 기술되는 효과를 얻을 수 있다.
안화상이 입력되는 화상입력수단과, 이 화상입력수단에 의해 입력된 안화상에서 2치화된 비공영역을 추출하는 비공영역추출수단과, 이 비공영역추출수단에 의해 추출된 2치화된 비공영역을 기준점으로하여 안화상에서 2치화된 목영역을 추출하는 목영역추출수단과, 이 목영역추출수단에 의해 추출된 2치화된 목영역에 의거하여 눈의 개폐를 판정하는 개폐판정수단을 구비하였음으로, 눈의 개폐상태를 바르게 판정할 수가 있다.
또, 비공영역 추출수단은, 소정의 검색개시점에서 나선형으로 검색개시점의 주위를 순차검색함으로서 비공영역의 추출을 행함으로 비공영역의 추출의 처리속도가 향산된다.
또, 화상입력수단에 의해 입력된 안화상을 1프레임분 저장하는 메모리를 구비하며, 1프레임의 안화상을 사용하여 비공영역추출수단에 의한 비공영역의 추출 및 개폐판정수단에 의한 눈의 개폐의 판정을 행함으로, 1프레임마다 눈의 개폐를 판정할 수 있다.
또한, 비공영역추출수단의 검색개시점은 전프레임의 안화상의 비공영역에서 산출된 비공중심위치임으로, 효율이 좋은 나선형의 검색에 의한 비공영역의 추출을 할 수가 있다.
또, 비공영역추출수단의 검색개시점은, 안화상의 투형히스토그램의 피크위치에서 안화상의 수평방향으로 좌우등간격인 2개의 위치에 설정됨으로, 초기 추출에서 또는 전프레임의 화상에서 비공영역이 추출안되었을 때에도 나선형으로 검색할 수가 있다.

Claims (3)

  1. 안화상을 입력하는 화상입력수단, 이 화상입력수단에 의해 입력된 안화상에서 2치화된 비공영역을 추출하는 비공영역추출수단, 이 비공영역추출수단에 의해 추출된 2치화된 비공영역을 기준점으로하여 상기 안화상에서 2치화된 목영역을 추출하는 목영역추출수단, 이 목영역추출수단에 의해 추출된 2치화 목영역에 의거하여,눈의 개폐를 판정하는 개폐판정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 안화상 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    비공영역추출수단은, 소정의 검색개시점에서, 나선형으로 검색개시점의 주위를 순차검색함으로서 비공영역의 추출을 하는 것을 특징으로 하는 안화상 처리장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    화상입력수단에 의해 입력된 안화상을 1프레임분 저장하는 메모리를 구비하며,상기 1프레임의 안화상을 사용하여 비공영역추출수단에 의한 비공영역의 추출 및 개폐판정수단에 의한 눈의 개폐를 판정을 하는 것을 특징으로 하는 안화상 처리장치.
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