KR20010057718A - The face tracking system and method using 3 dimensional position controller - Google Patents

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KR20010057718A
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KR1019990061107A
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이지형
김상원
박찬종
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오길록
한국전자통신연구원
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    • G06T7/00Image analysis
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N5/00Details of television systems
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    • H04N5/262Studio circuits, e.g. for mixing, switching-over, change of character of image, other special effects ; Cameras specially adapted for the electronic generation of special effects

Abstract

PURPOSE: A face tracing system and method thereof using three dimensional position controller is provided to give a stable and good picture by keeping a position relation with camera and face using facing tracing apparatus. CONSTITUTION: A three dimensional position tracing measure(10) senses and traces motion of head in three dimensional space. A position and angle operator(20) calculates position and angle of user's head motion according to information about head motion of people traced by the three dimensional position tracing measure(10). A three dimensional position controller(30) is responded according to position and angle calculated by the position and angle operator(20), and then controls that a camera(40) adhered to the end of apparatus is positioned where has always a designated distance and angle against user's face. A picture display measure displays pictures which is taken a picture of by the camera(40).

Description

3차원 위치 제어기를 이용한 얼굴 추적 시스템 및 그 방법{The face tracking system and method using 3 dimensional position controller}Face tracking system using 3D position controller and its method {The face tracking system and method using 3 dimensional position controller}

본 발명은 고정된 사용자의 얼굴 영상을 얻기 위한 얼굴 추적 시스템 및 그방법에 관한 것으로, 특히 머리의 움직임에도 불구하고, 얼굴 표정 등의 얼굴 정보는 그대로 유지하면서, 고정적인 얼굴 영상을 얻기 위한 얼굴 추적 시스템 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to a face tracking system and method for obtaining a face image of a fixed user, and in particular, face tracking for obtaining a fixed face image while maintaining face information such as a facial expression in spite of head movement. A system, a method thereof, and a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing the method.

사람의 얼굴은 상호간의 대화에 있어 매우 중요한 의미를 갖는 신체 부위로서, 많은 정보를 내포하고 있다. 즉, 상대방의 얼굴 표정으로부터 감정을 전달받기도 하고, 대화에서는 음성뿐만 아니라 상대방의 입술 모양의 변화도 대화 내용의 이해에 중요한 정보가 된다.A human face is a body part that has a very important meaning in mutual communication, and contains a lot of information. In other words, emotions may be transmitted from the facial expressions of the other party, and in the conversation, not only the voice but also the change in the shape of the other party's lips becomes important information for understanding the content of the conversation.

이러한 중요성 때문에 최근 멀티미디어 기술 분야에서는 얼굴 정보를 이용하기 위한 많은 연구를 하고 있다. 특히, 화상회의와 같은 시스템을 개발하거나, 컴퓨터 그래픽스와 가상현실 시스템 등의 개발시에 이러한 정보를 이용하기 위한 연구가 활발히 진행되어 왔다.Due to this importance, many researches for using face information have recently been conducted in the field of multimedia technology. In particular, studies have been actively conducted to use such information in developing systems such as video conferencing or in developing computer graphics and virtual reality systems.

이때, 카메라를 이용하여 얼굴의 영상을 얻은 후에, 이를 가공하여 얼굴 정보를 얻기 위해서는 영상 내에 얼굴이 고정된 형태로 있는 것이 바람직하다.In this case, after obtaining an image of a face using a camera, it is preferable that the face is fixed in the image to obtain face information by processing the same.

그러나, 인간의 특성상 잦은 머리의 움직임과 회전이 발생한다. 이 때문에 고정된 위치의 카메라로 촬영된 영상은 지속적으로 얼굴이 고정된 영상을 얻기 힘들고, 이로 인해 양질의 얼굴 정보를 추출하기 어려운 문제점이 있다.However, due to human characteristics, frequent head movements and rotations occur. For this reason, the image photographed by the camera of the fixed position is difficult to obtain a fixed image of the face continuously, which is difficult to extract high quality facial information.

한편, 카메라가 부착된 헬멧을 쓰는 종래의 방법도 있으나, 이 경우에는 헬멧이 주는 부담감으로 인해 사용자의 표정이 자연스럽지 못하여 양질의 얼굴 정보를 추출할 수 없는 문제점이 있다.On the other hand, there is also a conventional method of using a helmet with a camera, in this case there is a problem that the facial expression of the user is not natural due to the burden of the helmet can not extract the quality of the face information.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 3차원 위치 제어기를 이용하여 카메라가 항상 얼굴과 일정한 거리와 각도를 유지하도록 하여 고정된 얼굴 영상을 얻기 위한 얼굴 추적 시스템 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, using a three-dimensional position controller to maintain a constant distance and angle with the camera at all times face tracking system and method and method for obtaining a fixed face image It is an object of the present invention to provide a computer-readable recording medium that records a program for realization.

즉, 본 발명은, 3차원 위치 추적기를 이용하여 머리의 움직임을 추적하고, 그 움직임을 기초로 카메라의 위치와 방위각을 구한 후에, 그 위치와 방위각에 따라 3차원 위치 제어기가 카메라를 이동시켜 항상 얼굴과 일정한 거리와 각도를 유지하도록 함으로써 고정된 얼굴 영상을 얻기 위한 얼굴 추적 시스템 및 그 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.That is, the present invention tracks the movement of the head using a three-dimensional position tracker, and after calculating the position and azimuth angle of the camera based on the movement, the three-dimensional position controller moves the camera according to the position and azimuth angle at all times. It is an object of the present invention to provide a face tracking system for obtaining a fixed face image by maintaining a constant distance and angle with a face, and a computer readable recording medium recording the method and a program for realizing the method.

도 1 은 본 발명에 따른 3차원 위치 제어기를 이용한 얼굴 추적 시스템의 일실시예 구성도.1 is a block diagram of an embodiment of a face tracking system using a three-dimensional position controller according to the present invention.

도 2 는 본 발명에 따른 3차원 위치 제어기를 이용한 얼굴 추적 방법에 대한 일실시예 흐름도.2 is a flowchart illustrating a face tracking method using a 3D position controller according to the present invention;

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10 : 3차원 위치 추적기 20 : 위치 및 방위각 연산부10: 3D position tracker 20: position and azimuth calculator

30 : 3차원 위치 제어기 40 : 카메라30: 3D position controller 40: camera

50 : 영상 디스플레이부50: video display unit

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 고정적인 얼굴 영상을 얻기 위한 얼굴 추적 시스템에 있어서, 3차원 공간 상에서 사용자의 머리 움직임을 감지하여 추적하기 위한 3차원 위치 추적 수단; 상기 3차원 위치 추적 수단에서 추적한 사람의 머리 움직임 정보에 따라 상기 사용자의 머리가 움직인 위치와 각도를 구하기 위한 위치 및 각도 연산 수단; 및 상기 위치 및 각도 연산 수단에서 구한 위치와 각도에 따라 반응하여, 자신의 단말(끝점)에 부착된 촬영 수단이 상기 사용자의얼굴과 항상 일정한 거리와 각도를 가진 곳에 위치하도록 하기 위한 3차원 위치 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a face tracking system for obtaining a fixed face image, comprising: three-dimensional position tracking means for detecting and tracking a user's head movement in a three-dimensional space; Position and angle calculating means for obtaining a position and an angle at which the user's head is moved according to the head movement information of the person tracked by the three-dimensional position tracking means; And three-dimensional position control for reacting according to the position and angle obtained by the position and angle calculation means so that the photographing means attached to its terminal (end point) is always at a constant distance and angle with the user's face. It comprises a means.

또한, 상기 본 발명의 장치는, 상기 촬영 수단에서 촬영된 영상을 디스플레이하기 위한 영상 디스플레이 수단; 상기 촬영 수단이 촬영한 영상을 입력받아 얼굴 정보를 추출하기 위한 얼굴 정보 추출 수단; 및 상기 촬영 수단에서 촬영된 영상을 입력받아 화상회의를 진행하기 위한 화상회의 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the apparatus of the present invention, the image display means for displaying an image taken by the photographing means; Face information extracting means for extracting face information by receiving an image photographed by the photographing means; And video conferencing means for receiving a video photographed by the photographing means to conduct a video conference.

한편, 본 발명의 방법은, 고정적인 얼굴 영상을 얻기 위한 얼굴 추적 시스템에 적용되는 얼굴 추적 방법에 있어서, 촬영한 얼굴 영상이 적절하게 디스플레이되도록 사용자 얼굴과 카메라와의 위치 관계를 설정하는 제 1 단계; 상기 사용자의 머리 움직임을 감지하여 추적하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계에서 추적한 움직임에 따라 상기 카메라가 이동할 새로운 위치와 방위각을 구하여 움직임 정보를 생성하는 제 3 단계; 및 상기 제 3 단계에서 생성한 움직임 정보에 따라 반응하여, 상기 사용자 얼굴과 상기 카메라와의 거리 및 방향 관계가 일정하게 유지되도록, 상기 카메라를 이동시키는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the method of the present invention, in the face tracking method applied to the face tracking system for obtaining a fixed face image, the first step of setting the positional relationship between the user face and the camera so that the captured face image is displayed properly ; Detecting and tracking the movement of the user's head; A third step of generating motion information by obtaining a new position and azimuth to be moved by the camera according to the motion tracked in the second step; And a fourth step of moving the camera in response to the motion information generated in the third step so that the distance and the direction relationship between the user face and the camera are kept constant.

또한, 상기 본 발명의 방법은, 상기 카메라가 촬영한 영상을 입력받아 얼굴 정보를 추출하는 제 5 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method of the present invention may further include a fifth step of extracting face information by receiving an image captured by the camera.

한편, 본 발명은, 고정적인 얼굴 영상을 얻기 위하여, 프로세서를 구비한 얼굴 추적 시스템에, 촬영한 얼굴 영상이 적절하게 디스플레이되도록 사용자 얼굴과 카메라와의 위치 관계를 설정하는 제 1 기능; 상기 사용자의 머리 움직임을 감지하여 추적하는 제 2 기능; 상기 제 2 기능에서 추적한 움직임에 따라 상기 카메라가 이동할 새로운 위치와 방위각을 구하여 움직임 정보를 생성하는 제 3 기능; 및 상기 제 3 기능에서 생성한 움직임 정보에 따라 반응하여, 상기 사용자 얼굴과 상기 카메라와의 거리 및 방향 관계가 일정하게 유지되도록, 상기 카메라를 이동시키는 제 4 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.On the other hand, the present invention, in order to obtain a fixed face image, a face tracking system having a processor, the first function for setting the positional relationship between the user face and the camera so that the photographed face image is displayed properly; A second function of detecting and tracking a head movement of the user; A third function of generating motion information by obtaining a new position and azimuth to be moved by the camera according to the motion tracked by the second function; And a program for realizing a fourth function for moving the camera in response to the motion information generated by the third function so that the distance and direction relationship between the user face and the camera is kept constant. Provide a readable recording medium.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 상기와 같은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 본 발명의 개념을 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.First, in order to help the understanding of the present invention as described above look at the concept of the present invention in more detail as follows.

얼굴은 사람을 인식하는 수단일 뿐만아니라 사람들의 커뮤니케이션에서 매우 중요한 역할을 한다. 즉, 말로서 이루어지는 대화 이외에도 얼굴 표정이나 제스츄어와 같은 부수적인 것들이 상당히 중요한 의미를 갖고, 특히 얼굴 표정은 상대방의 감정을 가장 직접적으로 전달하는 수단으로 쓰인다. 이러한 중요성 때문에 최근 발달하고 있는 멀티미디어 분야에서는 화상회의 시스템을 개발하고, 얼굴의 영상을 이용한 커뮤니케이션을 시도하고 있다. 또한, 컴퓨터 그래픽스와 가상현실 시스템이 발달함에 따라 인간형 3차원 캐릭터가 등장하였고, 이 캐릭터에 있어서도 얼굴의 중요성은 그대로 강조되었다. 즉, 인간의 얼굴 구조를 흉내내는 등의 다양한 형태로 얼굴 표정 애니메이션이 발전하여 왔다.Faces are not only a means of recognizing people but they also play a very important role in people's communication. In other words, in addition to verbal conversations, ancillary things such as facial expressions and gestures have a very important meaning. In particular, facial expressions are used as a means of directly communicating the emotions of the other person. Due to this importance, the recently developed multimedia field has developed a video conferencing system and attempts to communicate using images of faces. In addition, with the development of computer graphics and virtual reality systems, humanoid three-dimensional characters appeared, and the importance of faces was emphasized in this character as well. In other words, facial expression animation has been developed in various forms such as mimicking the human facial structure.

그러나, 이러한 애니메이션은 실제 사람의 얼굴 구조 정보만을 이용하기 때문에 표정 생성에서 다소 자연스럽지 못하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 얼굴 애니메이션에 실제 사람의 표정을 반영하기 위한 시도가 진행되었고, 이때 지속적인 얼굴 정보가 필요하게 되었다.However, these animations are only somewhat unnatural in generating facial expressions because they use only real human face structure information. In order to solve this problem, an attempt has been made to reflect the expression of a real person in facial animation, and continuous facial information is needed.

반면, 인간의 특성상 잦은 머리의 움직임과 회전이 발생하고, 이는 지속적인 얼굴 정보 추출에 걸림돌이 된다. 즉, 얼굴 표정의 변화뿐만 아니라 머리의 움직임도 고려해야 하기 때문이다. 이를 위해 컴퓨터 비젼 분야에서는 다양한 연구가 진행되었으나, 머리는 이동뿐만 아니라 회전이 가미된 움직임을 갖고 있기 때문에 카메라의 위치를 고정한 후에 얻어지는 영상 내에서 얼굴 추적은 한계가 있다.On the other hand, due to human characteristics, frequent head movements and rotations occur, which is an obstacle to continuous facial information extraction. That is, not only changes in facial expressions but also head movements should be considered. To this end, various researches have been conducted in the field of computer vision, but since the head has not only the movement but also the rotation, the face tracking is limited in the image obtained after fixing the position of the camera.

따라서, 머리의 이동과 회전으로 발생하는 움직임에 영향을 받지 않고 얼굴 표정과 같은 정보를 지속적으로 얻기 위해서는, 카메라로부터 촬영한 영상에 얼굴이 고정되어 있어야 한다. 이를 위해서는 얼굴과 카메라간의 위치가 고정되고, 이 위치관계가 유지되는 것이 필요하다.Therefore, in order to continuously obtain information such as facial expressions without being affected by the movement caused by the movement and rotation of the head, the face must be fixed to the image taken from the camera. For this purpose, it is necessary to fix the position between the face and the camera and maintain this positional relationship.

따라서, 본 발명에서는 3차원 위치 추적기와 단말(끝점)에 카메라가 부착된 3차원 위치 제어기를 이용하여, 고정된 얼굴 영상을 획득할 수 있는 얼굴 추적 시스템을 제안하고자 한다. 이는 머리의 움직임을 3차원 위치 추적기를 이용하여 얻고, 이것을 기초로 새로운 카메라의 위치와 방위각을 계산하여 3차원 위치 제어기가 단말에 부착된 카메라를 그 위치와 각도로 이동시켜, 고정된 각도와 거리에서 촬영된 얼굴 영상을 얻도록 한다.Accordingly, the present invention proposes a face tracking system that can obtain a fixed face image by using a 3D position tracker and a 3D position controller with a camera attached to a terminal (end point). It obtains head movements using a 3D position tracker, calculates the position and azimuth of the new camera based on this, and the 3D position controller moves the camera attached to the terminal to the position and angle, so that the fixed angle and distance Get a face image taken from.

즉, 머리가 움직이면, 그 이동 및 회전 정보가 3차원 위치 추적기에 의해 감지되고, 위치 및 방위각 연산부에서 이 정보를 이용하여 카메라의 새로운 위치 및 방위각(orientation)을 얻는다. 즉, 이 얻어진 위치와 각도로 3차원 위치 제어기의 단말에 부착된 카메라를 이동시키기 위해, 위치 및 방위각 연산부가 역운동학(Inverse-kinematics)을 이용하여 위치 및 방위각을 구하여, 그 값을 3차원 위치 제어기에 적용한다. 따라서, 새로운 위치 및 각도에서도 카메라는 머리가 움직이기 전의 거리와 각도와 같은 관계를 유지하게 되어, 촬영된 영상에서 고정적인 얼굴의 영상을 얻을 수 있게 된다.That is, when the head moves, the movement and rotation information is sensed by the three-dimensional position tracker, and the position and azimuth calculation unit uses this information to obtain a new position and orientation of the camera. That is, in order to move the camera attached to the terminal of the three-dimensional position controller at the obtained position and angle, the position and azimuth calculation unit obtains the position and azimuth using inverse-kinematics, and the value is three-dimensional position. Applies to the controller. Therefore, even at the new position and angle, the camera maintains the same relationship as the distance and angle before the head moves, thereby obtaining a fixed face image from the captured image.

또한, 3차원 위치 제어기는 헬멧이나 기타 머리에 카메라를 고정할 때 보다 사용자가 더 자연스럽게 움직이도록 도와준다. 이로서 부담이 적은 사용자는 자연스러운 얼굴 표정을 생성하므로, 양질의 얼굴 정보를 얻게 된다.The three-dimensional position controller also helps the user move more naturally than fixing the camera to a helmet or other head. As a result, a user with less burden generates a natural facial expression, thereby obtaining quality facial information.

도 1 은 본 발명에 따른 3차원 위치 제어기를 이용한 얼굴 추적 시스템의 일실시예 구성도로서, 3차원 위치 추적기(10), 위치 및 방위각 연산부(20), 3차원 위치 제어기(30), 3차원 위치 제어기(30)에 부착된 카메라(40)를 구비한다. 여기에 부가적으로 촬영된 영상을 디스플레이하기 위한 영상 디스플레이부(50)를 더 구비할 수 있고, 또한 화상회의를 위한 시스템(도면에 도시되지 않음)을 더 연결할 수도 있다.1 is a configuration diagram of a face tracking system using a three-dimensional position controller according to the present invention, a three-dimensional position tracker 10, a position and azimuth calculator 20, a three-dimensional position controller 30, three-dimensional A camera 40 attached to the position controller 30. In addition to this, an image display unit 50 may be further provided for displaying a captured image, and a system for video conferencing (not shown) may be further connected.

이를 상세히 살펴보면, 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 3차원 공간 상에서 3차원 위치 추적기(10)를 이용하여 사용자의 머리 움직임(이동 및 회전)을 추적한다.Looking at this in detail, as shown in the figure, the present invention tracks the user's head movement (movement and rotation) using the three-dimensional position tracker 10 in the three-dimensional space.

그리고, 위치 및 방위각 연산부(20)에서 상기 3차원 위치 추적기(10)에서 추적한 사람의 머리 움직임 정보에 기초하여 역운동학(Inverse-kinematics)을 이용하여 카메라의 새로운 위치 및 방위각(orientation)을 구한다.Then, the position and azimuth calculation unit 20 calculates a new position and orientation of the camera using inverse-kinematics based on the head movement information of the person tracked by the 3D position tracker 10. .

그리고, 3차원 위치 제어기(30)가 상기 위치 및 방위각 연산부(20)에서 구한 새로운 위치와 방위각에 따라 반응하여, 그 단말(끝점)에 부착된 카메라(40)가 얼굴과 항상 일정한 거리와 각도를 가진 곳에 위치하도록 하여, 상기 카메라(40)가 촬영한 영상으로부터 고정적인 얼굴 정보를 얻을 수 있도록 한다.Then, the 3D position controller 30 reacts according to the new position and azimuth angle obtained by the position and azimuth calculation unit 20, so that the camera 40 attached to the terminal (end point) always maintains a constant distance and angle with the face. Positioned so that the camera 40 can obtain a fixed face information from the image taken by the camera 40.

한편, 카메라(40)가 촬영한 영상을 입력받아 얼굴 정보를 추출하기 위한 얼굴 정보 추출부(도면에 도시되지 않음)를 상기 영상 디스플레이부(50) 대신에 카메라(40)에 연결하거나 상기 영상 디스플레이부(50)와 병렬로 카메라(40)에 연결하여 구성할 수도 있다. 그리고, 여기서 추출된 얼굴 정보를 컴퓨터 그래픽스나 가상현실 시스템 등에 사용되는 인간형 3차원 캐릭터 등에 이용할 수 있다.Meanwhile, a face information extraction unit (not shown) for receiving the image captured by the camera 40 and extracting face information is connected to the camera 40 instead of the image display unit 50 or the image display. It may be configured by connecting to the camera 40 in parallel with the unit 50. The extracted face information can be used for a humanoid three-dimensional character used in computer graphics or a virtual reality system.

도 2 는 본 발명에 따른 3차원 위치 제어기를 이용한 얼굴 추적 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a face tracking method using a 3D position controller according to the present invention.

먼저, 사용자의 머리와 신체 등에 3차원 위치 추적기(10)를 부착하고, 3차원 위치 제어기(30)를 셋팅하여 3차원 위치 제어기(30)의 단말(끝단)에 부착된 카메라(40)가 촬영한 얼굴 영상이 영상 디스플레이부(50)에 적절하게 디스플레이되도록 한다(201). 이 상태에서 사용자가 머리를 움직이면 그 움직임 정보가 3차원 위치 추적기(10)에 의해 감지되어 위치 및 방위각 연산부(20)으로 전송된다(202).First, the 3D position tracker 10 is attached to the user's head and body, and the camera 40 attached to the terminal (end) of the 3D position controller 30 is set by setting the 3D position controller 30. The face image is displayed on the image display unit 50 as appropriate (201). When the user moves his head in this state, the motion information is detected by the 3D position tracker 10 and transmitted to the position and azimuth calculator 20 (202).

그러면, 위치 및 방위각 연산부(20)는 얼굴과 카메라의 거리 및 방향 관계를 일정하게 유지하기 위하여, 카메라의 새로운 위치와 방위각을 구하고(203), 이 위치 및 각도로 실제 카메라를 보내기 위하여, 3차원 위치 제어기(30)의 움직임 정보를 생성하여 3차원 위치 제어기(30)로 전송한다(204).Then, the position and azimuth calculation unit 20 obtains a new position and azimuth of the camera in order to maintain a constant distance and direction relationship between the face and the camera (203), and sends the actual camera at this position and angle, in three dimensions. The motion information of the position controller 30 is generated and transmitted to the 3D position controller 30 (204).

그러면, 3차원 위치 제어기(30)가 위치 및 방위각 연산부(20)로부터 전송받은 움직임 정보에 따라 반응하여 움직이고, 그 결과로서 3차원 위치 제어기(30)의 단말에 부착된 카메라가 새로운 위치 및 각도로 이동하게 된다. 따라서, 영상 디스플레이부(50)에 나타나는 영상에서 얼굴의 위치와 방향은 머리가 움직이기 전과 같게 된다.Then, the 3D position controller 30 moves in response to the motion information received from the position and azimuth calculation unit 20, and as a result, the camera attached to the terminal of the 3D position controller 30 is moved to a new position and angle. Will move. Therefore, the position and direction of the face in the image displayed on the image display unit 50 are the same as before the head moves.

그리고, 얼굴 정보 추출부가 카메라(40)가 촬영한 영상을 입력받아 얼굴 정보를 추출하는 과정(206)을 더 수행할 수도 있다.The face information extracting unit may further perform a process 206 of extracting face information by receiving an image photographed by the camera 40.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.

상기와 같은 본 발명은, 머리의 잦은 움직임에도 불구하고 카메라와 얼굴과의 위치관계가 유지되기 때문에 고정적인 얼굴의 영상을 촬영할 수 있어 보다 많은 얼굴 정보를 추출할 수 있도록 하며, 이러한 화면상에 얼굴이 고정된 영상은 멀티미디어 화상회의나 화상전화시 보다 안정적인 화상을 제공할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above, because the positional relationship between the camera and the face is maintained in spite of frequent movements of the head, it is possible to take a picture of a fixed face to extract more face information, such a face on the screen This fixed image has the effect of providing a more stable image when multimedia video conferencing or video telephony.

또한, 본 발명은 3차원 위치 추적기만이 머리에 부착되어 부담감이 없음으로자연스러운 얼굴 표정을 생성할 수 있어, 보다 양질의 얼굴 표정과 같은 정보를 추출할 수 있으며, 이렇게 추출된 정보가 컴퓨터 그래픽스나 가상현실 시스템에서 사용되는 가상 캐릭터의 얼굴에 적용된다면, 보다 사실적인 애니메이션이 가능한 효과가 있다.In addition, in the present invention, only a three-dimensional position tracker is attached to the head, so there is no burden, so that a natural facial expression can be generated, and information such as a higher quality facial expression can be extracted. If applied to the face of the virtual character used in the virtual reality system, more realistic animation is possible effect.

Claims (8)

고정적인 얼굴 영상을 얻기 위한 얼굴 추적 시스템에 있어서,In the face tracking system for obtaining a fixed face image, 3차원 공간 상에서 사용자의 머리 움직임을 감지하여 추적하기 위한 3차원 위치 추적 수단;Three-dimensional position tracking means for detecting and tracking a user's head movement in a three-dimensional space; 상기 3차원 위치 추적 수단에서 추적한 사람의 머리 움직임 정보에 따라 상기 사용자의 머리가 움직인 위치와 각도를 구하기 위한 위치 및 각도 연산 수단; 및Position and angle calculating means for obtaining a position and an angle at which the user's head is moved according to the head movement information of the person tracked by the three-dimensional position tracking means; And 상기 위치 및 각도 연산 수단에서 구한 위치와 각도에 따라 반응하여, 자신의 단말(끝점)에 부착된 촬영 수단이 상기 사용자의 얼굴과 항상 일정한 거리와 각도를 가진 곳에 위치하도록 하기 위한 3차원 위치 제어 수단3D position control means for reacting according to the position and angle obtained by the position and angle calculation means so that the photographing means attached to its terminal (end point) is always at a constant distance and angle with the face of the user. 을 포함하는 얼굴 추적 시스템.Face tracking system comprising. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 촬영 수단에서 촬영된 영상을 디스플레이하기 위한 영상 디스플레이 수단Image display means for displaying an image photographed by the photographing means 을 더 포함하는 얼굴 추적 시스템.Face tracking system including more. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 촬영 수단이 촬영한 영상을 입력받아 얼굴 정보를 추출하기 위한 얼굴 정보 추출 수단Face information extracting means for extracting face information by receiving an image captured by the photographing means 을 더 포함하는 얼굴 추적 시스템.Face tracking system including more. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 촬영 수단에서 촬영된 영상을 입력받아 화상회의를 진행하기 위한 화상회의 수단Video conferencing means for receiving video captured by the photographing means and conducting a video conference 을 더 포함하는 얼굴 추적 시스템.Face tracking system including more. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 위치 및 각도 연산 수단은,The position and angle calculation means, 상기 3차원 위치 추적 수단에서 추적한 사람의 머리 움직임 정보에 기초하여 역운동학(Inverse-kinematics)을 이용하여 상기 촬영 수단의 새로운 위치 및 방위각(orientation)을 구하는 것을 특징으로 하는 얼굴 추적 시스템.And a new position and an orientation of the photographing means using inverse-kinematics based on the head movement information of the person tracked by the three-dimensional position tracking means. 고정적인 얼굴 영상을 얻기 위한 얼굴 추적 시스템에 적용되는 얼굴 추적 방법에 있어서,In the face tracking method applied to the face tracking system for obtaining a fixed face image, 촬영한 얼굴 영상이 적절하게 디스플레이되도록 사용자 얼굴과 카메라와의 위치 관계를 설정하는 제 1 단계;A first step of setting a positional relationship between the user face and the camera so that the photographed face image is displayed properly; 상기 사용자의 머리 움직임을 감지하여 추적하는 제 2 단계;Detecting and tracking the movement of the user's head; 상기 제 2 단계에서 추적한 움직임에 따라 상기 카메라가 이동할 새로운 위치와 방위각을 구하여 움직임 정보를 생성하는 제 3 단계; 및A third step of generating motion information by obtaining a new position and azimuth to be moved by the camera according to the motion tracked in the second step; And 상기 제 3 단계에서 생성한 움직임 정보에 따라 반응하여, 상기 사용자 얼굴과 상기 카메라와의 거리 및 방향 관계가 일정하게 유지되도록, 상기 카메라를 이동시키는 제 4 단계A fourth step of moving the camera in response to the motion information generated in the third step to maintain a constant distance and direction relationship between the user face and the camera; 를 포함하는 얼굴 추적 방법.Face tracking method comprising a. 상기 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 카메라가 촬영한 영상을 입력받아 얼굴 정보를 추출하는 제 5 단계A fifth step of extracting face information by receiving an image captured by the camera 를 더 포함하는 얼굴 추적 방법.Face tracking method comprising more. 고정적인 얼굴 영상을 얻기 위하여, 프로세서를 구비한 얼굴 추적 시스템에,In order to obtain a fixed face image, in the face tracking system with a processor, 촬영한 얼굴 영상이 적절하게 디스플레이되도록 사용자 얼굴과 카메라와의 위치 관계를 설정하는 제 1 기능;A first function of setting a positional relationship between the user face and the camera so that the photographed face image is displayed properly; 상기 사용자의 머리 움직임을 감지하여 추적하는 제 2 기능;A second function of detecting and tracking a head movement of the user; 상기 제 2 기능에서 추적한 움직임에 따라 상기 카메라가 이동할 새로운 위치와 방위각을 구하여 움직임 정보를 생성하는 제 3 기능; 및A third function of generating motion information by obtaining a new position and azimuth to be moved by the camera according to the motion tracked by the second function; And 상기 제 3 기능에서 생성한 움직임 정보에 따라 반응하여, 상기 사용자 얼굴과 상기 카메라와의 거리 및 방향 관계가 일정하게 유지되도록, 상기 카메라를 이동시키는 제 4 기능A fourth function of moving the camera in response to the motion information generated by the third function to maintain a constant distance and direction relationship between the user face and the camera; 을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing this.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030071102A (en) * 2002-02-27 2003-09-03 한창석 Noncontact type 3-dimensional scanning method using automatic moving apparatus
US7561741B2 (en) 2002-12-16 2009-07-14 Lg Electronics, Inc. Apparatus for operating a mobile communication terminal with integrated photographic apparatus and method thereof
US7616187B2 (en) 2005-04-08 2009-11-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Three-dimensional display device and method using hybrid position-tracking system
KR101311600B1 (en) * 2012-10-26 2013-09-26 동국대학교 산학협력단 Medical position tracking apparatus
KR20220111925A (en) * 2021-02-03 2022-08-10 연세대학교 원주산학협력단 Telescopic and rotatable scanning system for 3-dimension body shape and method for scanning body using the same
KR20220111926A (en) * 2021-02-03 2022-08-10 연세대학교 원주산학협력단 Horizontal and vertical moving type scanning system for 3-dimension body shape and method for scanning body using the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030071102A (en) * 2002-02-27 2003-09-03 한창석 Noncontact type 3-dimensional scanning method using automatic moving apparatus
US7561741B2 (en) 2002-12-16 2009-07-14 Lg Electronics, Inc. Apparatus for operating a mobile communication terminal with integrated photographic apparatus and method thereof
US7616187B2 (en) 2005-04-08 2009-11-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Three-dimensional display device and method using hybrid position-tracking system
KR101311600B1 (en) * 2012-10-26 2013-09-26 동국대학교 산학협력단 Medical position tracking apparatus
KR20220111925A (en) * 2021-02-03 2022-08-10 연세대학교 원주산학협력단 Telescopic and rotatable scanning system for 3-dimension body shape and method for scanning body using the same
KR20220111926A (en) * 2021-02-03 2022-08-10 연세대학교 원주산학협력단 Horizontal and vertical moving type scanning system for 3-dimension body shape and method for scanning body using the same

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