KR20070095112A - 윤곽선 추출을 통한 캐리커쳐 생성 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이미지 데이터로부터 얼굴 윤곽선을 추출하고 이를 이용하여 캐리커쳐를 생성하는 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자로부터 이미지 데이터를 입력 받아 상기 이미지 데이터로부터 눈동자의 위치 정보 및 입술 위치 정보를 식별하고, 상기 눈동자의 위치 정보 및 상기 입술 위치 정보를 이용하여 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정하고, 상기 가로 길이 및 상기 세로 길이를 이용하여 예측한 얼굴 범위 내에서 얼굴 영역과 배경 영역을 구분하여 얼굴 윤곽선 정보를 추출하고, 상기 추출된 윤곽선 정보를 기초로 얼굴 형태를 만들고 상기 얼굴 형태에 이목구비 이미지를 합성하여 캐리커쳐를 생성하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 캐리커쳐를 생성하는데 있어서 추정된 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 이용하여, 보다 정확하게 얼굴의 윤곽선을 추출함으로써, 보다 실제 인물과 유사한 캐리커쳐를 생성할 수 있다.
캐리커쳐, 이미지, 사진, 얼굴 윤곽선

Description

윤곽선 추출을 통한 캐리커쳐 생성 시스템 및 방법 {THE SYSTEM AND METHOD FOR MAKING CARICATURE USING OUTLINE EXTRACTION}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 캐리커쳐 생성 시스템의 개략적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 캐리커쳐 생성 시스템의 내부 구성도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예로 눈동자 및 입술의 위치를 기초로 얼굴 길이를 추정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 여성의 눈 사이의 거리와 얼굴의 가로 길이 사이의 상관관계 및 여성의 눈과 입술 사이의 거리와 얼굴의 세로 길이의 상관관계를 구하기 위한 실험 데이터를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 남성의 눈 사이의 거리와 얼굴의 가로 길이 사이의 상관관계 및 남성의 눈과 입술 사이의 거리와 얼굴의 세로 길이의 상관관계를 구하기 위한 실험 데이터를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 일실시예로 얼굴 범위 내에서 얼굴 영역과 배경 영역을 구분하는 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 캐리커쳐 생성 방법의 흐름을 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210: 얼굴 구성요소 위치 식별부
220: 얼굴 길이 추정부
230: 얼굴 윤곽선 정보 추출부
240: 캐리커쳐 생성부
본 발명은 이미지 데이터로부터 얼굴 윤곽선을 추출하고 이를 이용하여 캐리커쳐를 생성하는 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자로부터 입력 받은 이미지 데이터로부터 눈동자의 위치 정보 및 입술 위치 정보를 식별하고, 이에 기초하여 얼굴 범위를 예측하여 그 범위 내에서 얼굴 윤곽선 정보를 추출하고, 상기 추출된 윤곽선 정보에 따라서 캐리커쳐를 생성하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 인터넷 커뮤니티 사이트, 인터넷 쇼핑몰 사이트, 인터넷 게임 사이트를 이용하는 사용자가 늘어나면서, 아바타, 게임 캐릭터 등 인터넷 상에서 자신을 나타낼 수 있는 캐릭터를 자신과 동일시하는 경향이 일반화되고 있다. 인터넷 사이트들도 사용자들의 이러한 요구를 충족시키기 위하여, 사용자들이 각각의 구성요소를 조합하여 자신의 모습과 유사한 캐릭터를 생성할 수 있도록 다양한 얼굴 모양, 머리 모양, 이목구비 모양, 표정 등을 제공하고 있다.
하지만, 이와 같이 주어진 구성요소들을 조합하여 캐릭터를 생성하는 방법은 아무리 구성요소가 다양하게 제공된다고 해도 사용자의 욕구를 모두 충족시킬 수 없고, 사용자들의 캐릭터들이 서로 비슷하게 되는 경우가 많아, 개성 있는 캐릭터를 사용자에게 제공하는 것에는 한계가 있다. 또한, 인터넷 사이트의 입장에서도 최대한 다양한 구성요소들을 제공하기 위해서는 디자인, 이미지 제작 등의 작업에 많은 인력과 시간을 투입할 수 밖에 없다.
따라서 최근에는 사진 등의 이미지 데이터를 이용하여 자동으로 캐리커쳐를 생성하여, 이를 이용하여 사용자와 유사한 캐릭터를 생성할 수 있도록 하는 방법들이 소개되고 있다. 이와 같은 방법을 이용하면, 사용자가 자신의 사진을 이미지 데이터로 입력하는 것만으로, 자신의 모습과 유사한 캐릭터를 쉽게 생성할 수 있는 효과가 있다. 하지만, 기존의 캐리커쳐 자동 생성 방법은 사진에서 실제 얼굴의 위치 및 범위를 정확히 판단하지 못하는 경우가 많아서, 얼굴의 윤곽선을 정확하게 파악하기 어려웠고, 특히, 이미지 데이터에서 얼굴의 턱 선 부분은 보통 목과 턱이 같은 색이므로 그 경계를 정확히 파악하기 어렵다는 문제점이 있었다.
그러므로, 얼굴이 이미지 데이터 내에서 어떤 범위에 존재하고 있는지에 대한 정보를 파악할 수 있다면 상기 정보를 이용하여 이미지 데이터로부터 얼굴 윤곽선을 정확하게 파악하여 실제 인물과 유사한 캐리커쳐를 생성할 수 있을 것이다. 이에, 본 발명에서는 눈동자 및 입술 등의 얼굴 구성요소의 위치를 이용하여 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정하고, 추정된 가로 길이 및 세로 길이를 이용하여 얼굴 범위를 예측하여, 예측된 얼굴 범위 내에서 얼굴 윤곽선을 추출하도록 함 으로써, 보다 정확하게 얼굴 윤곽선을 추출하여 실제 인물과 유사한 캐리커쳐를 생성할 수 있도록 하는 시스템 및 방법에 관한 새로운 기술을 제안하고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 사용자가 자신의 사진을 이미지 데이터로 입력하는 것만으로 간단하게 캐리커쳐를 생성할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 캐리커쳐를 생성하는데 있어서, 얼굴 윤곽선을 정확하게 추출할 수 있도록 함으로써, 보다 실제 사용자와 유사한 캐리커쳐를 생성할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 자동으로 추출한 윤곽선을 사용자가 간단한 마우스 클릭으로 수정할 수 있도록 함으로써, 사용자가 원하는 캐리커쳐를 생성할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 캐리커쳐를 생성하는데 있어서 얼굴 영역과 배경 영역의 색상 차이를 이용하여 얼굴 윤곽선을 추출하도록 함으로써 실제 사용자와 유사한 캐리커쳐를 생성할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 캐리커쳐를 생성하기 위하여 얼굴 윤곽선을 추출하는데 있어서, 눈동자의 위치 및 입술의 위치를 이용하여 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정할 수 있도록 함으로써, 이를 참고로 실제 사용자의 얼굴 윤곽선과 거의 유사한 윤곽선을 추출할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 캐리커쳐를 생성하기 위하여 얼굴 윤곽선을 추출 하는데 있어서, 얼굴 범위 내에서 윤곽선을 추출하도록 함으로써, 턱 선과 같이 배경 영역과 얼굴 영역의 색상이 유사한 윤곽선을 추출할 수 있도록 하는 것이다.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 사용자로부터 입력 받은 이미지 데이터를 이용하여 캐리커쳐를 생성하는 시스템은 상기 이미지 데이터로부터 눈동자 위치 정보 및 입술 위치 정보를 식별하는 얼굴 구성요소 위치 식별부, 상기 식별된 눈동자 위치 및 입술 위치를 기초로 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정하는 얼굴 길이 추정부, 상기 추정된 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 이용하여 예측한 얼굴 범위 내에서 얼굴 영역과 배경 영역을 구분하여 얼굴 윤곽선 정보를 추출하는 얼굴 윤곽선 정보 추출부 및 상기 추출된 얼굴 윤곽선 정보를 기초로 얼굴 형태를 만들고, 상기 이미지 데이터의 눈, 눈썹, 코, 입 또는 귀 모양에 대응하는 이목구비 이미지를 생성하여, 상기 얼굴 형태에 상기 이목구비 이미지를 합성하여 캐리커쳐를 생성하는 캐리커쳐 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 사용자로부터 입력 받은 이미지 데이터를 이용하여 캐리커쳐를 생성하는 방법은 상기 이미지 데이터로부터 눈동자 위치 정보 및 입술 위치 정보를 식별하는 단계, 상기 식별된 눈동자 위치 및 입술 위치를 기초로 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정하는 단계, 상기 추정된 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 이용하여 예측한 얼굴 범위 내에서 얼굴 영역과 배경 영역을 구분하여 얼굴 윤곽선 정보를 추출하는 단계 및 상기 추출된 얼굴 윤곽선 정보를 기초로 얼굴 형 태를 만들고 상기 얼굴 형태에 이목구비 이미지를 합성하여 캐리커쳐를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 캐리커쳐 생성 시스템 및 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 캐리커쳐 생성 시스템의 개략적인 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 캐리커쳐 생성 시스템(120)은 사용자로부터 이미지 데이터(110)를 입력 받아 이를 이용하여 캐리커쳐(130)를 생성한다.
이미지 데이터(110)는 정지 영상을 나타내는 모든 데이터를 포함할 수 있으며 일례로, JPEG, GIF, TIFF 또는 BMP 등의 형식을 가지는 디지털 데이터이거나, 인화된 사진과 같이 아날로그 데이터일 수도 있다. 디지털 데이터인 경우에는 플로피 디스크, CD-ROM, USB-Memory, 통신망 등의 디지털 매체를 이용하여 입력될 수 있으며, 아날로그 데이터인 경우에는 스캐너 등의 변환 장치를 통하여 디지털 데이터로 변환된 후에 입력될 수 있다. 또한 동영상의 경우에도 정지 영상을 캡쳐하여 이미지 데이터(110)로 사용할 수 있다.
캐리커쳐 생성 시스템(120)은 사용자의 단말기에 설치되어 동작할 수도 있고, 서버에 설치되어 통신망을 통해 상기 서버와 연결된 사용자의 단말기를 통하여 이미지 데이터(110)를 입력 받고, 캐리커쳐(130)를 생성한 후에 상기 캐리커쳐(130)를 통신망을 통해 상기 사용자의 단말기로 전송하거나 상기 서버 내부의 저장장치에 저장하여 사용자가 필요한 때에 사용자 단말기로 전송 받도록 할 수 있다.
캐리커쳐(130)는 "과장된 것, 왜곡된 것"을 의미하는 이탈리아어 'caricatura' 에서 유래된 말로, 풍자화, 만화 식으로 그린 그림 등을 의미한다. 예전에는 연예인, 정치인, 운동 선수 등의 유명 인사의 모습을 재미있고 과장되게 묘사하는 데에 주로 사용되었으나, 최근에는 인터넷에서 사용자의 특징을 나타내는 이미지로 널리 사용되고 있다. 본 명세서의 "캐리커쳐"는 특정인의 얼굴의 특징을 이용하여 특정인의 실제 모습과 유사하게 그린 얼굴 이미지를 의미하는 것으로, 구체적인 형태, 구성 요소의 개수 및 표현 형식에 구애 받지 않는 것으로 넓게 해석할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 캐리커쳐 생성 시스템의 내부 구성도를 도시한 블록도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 캐리커쳐 생성 시스템(120)은 얼굴 구성요소 위치 식별부(210), 얼굴 길이 추정부(220), 얼굴 윤곽선 정보 추출부(230) 및 캐리커쳐 생성부(240)를 포함한다. 이하, 각 구성요소 별로 그 기능을 상술하기로 한다.
얼굴 구성요소 위치 식별부(210)는 이미지 데이터로부터 눈동자 위치 정보 및 입술 위치 정보를 식별한다.
상기 이미지 데이터는 사용자가 입력한 데이터를 얼굴 구성요소 위치 식별부(210)에서 사용할 수 있는 형식으로 변환한 것일 수도 있다. 일례로, 사용자가 JPEG(joint photographic coding experts group), GIF(graphics interchange format) 등의 압축된 형식의 이미지 데이터를 입력한 경우에 BMP(bit map)형식과 같이 모든 픽셀(pixel)의 색상 데이터를 포함하는 이미지 형식으로 변환하여 사용 할 수도 있고, 사용자가 실제 사진과 같이 아날로그 데이터를 입력한 경우에는 스캐너 등의 변환 장치를 이용하여 디지털 데이터로 변환하여 사용할 수도 있다.
얼굴 구성요소 위치 식별부(210)에서 식별하는 눈동자 위치 정보 및 입술 위치 정보는 이미지 데이터 내에서 눈동자 중앙의 위치에 대응되는 픽셀의 좌표 및 입술 중앙의 위치에 대응되는 픽셀의 좌표를 포함할 수 있다. 눈동자 위치 정보 및 입술 위치 정보는 눈동자의 위치 및 입술의 위치에 대응되는 픽셀의 색상과 눈동자 및 입술의 주변 피부의 색상의 차이를 이용하여 식별할 수도 있고, 사용자에게 이미지 데이터를 제공하고 사용자로부터 눈동자 및 입술의 위치를 클릭 입력 받아 클릭된 픽셀의 좌표를 식별할 수도 있다.
얼굴 길이 추정부(220)는 얼굴 구성요소 위치 식별부(210)에서 식별된 눈동자 위치 및 입술 위치를 기초로 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정한다. 상기 추정을 위해서는 복수의 이미지 데이터 샘플에서 추출한 눈동자 위치 및 입술 위치와 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이의 상관관계를 이용할 수 있으며, 상기 상관관계는 이미지 데이터 샘플 속 인물의 성별에 따라 각각 따로 구하여, 사용자로부터 입력 받은 이미지 데이터 속 인물의 성별에 따라 대응되는 상관관계를 이용하여 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정할 수 있다.
일례로, 얼굴 길이 추정부(220)는 두 눈동자 사이의 거리를 기초로 얼굴의 가로 길이를 추정하고, 눈동자와 입술 사이의 거리를 기초로 얼굴의 세로 길이를 추정할 수 있다. 상기 추정을 위해서 복수의 이미지 데이터에서 두 눈동자 사이의 거리와 얼굴의 가로 길이를 각각 추출하고 이를 이용하여 통계적으로 두 눈동자 사 이의 거리와 얼굴의 가로 길이의 상관관계를 구할 수 있다. 얼굴 길이 추정부(220)는 이처럼 구해진 상관관계를 별도의 저장장치에 저장해 두고, 사용자가 이미지 데이터를 입력하는 경우에 입력 받은 이미지 데이터에서 추출한 두 눈동자 사이의 거리를 기초로 상기 저장해 둔 상관관계를 이용하여 얼굴의 가로 길이를 추정할 수 있다. 얼굴의 세로 길이의 경우도 눈동자와 입술 사이의 상관관계를 이용하여 같은 방법으로 추정할 수 있다.
얼굴 윤곽선 정보 추출부(230)는 얼굴 길이 추정부(220)에서 추정한 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 이용하여 상기 이미지 데이터 내에서의 얼굴 범위를 예측한다. 얼굴 범위는 얼굴이 포함되는 최소 크기의 직사각형 모양의 범위가 될 수 있으며, 상기 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 각각 상기 직사각형의 가로 길이 및 세로 길이가 되도록 할 수 있으며 상기 직사각형의 위치는 얼굴 구성요소 위치 식별부(210)에서 식별한 눈동자 및 입술의 위치 정보를 이용하여 예측할 수 있다.
또한, 얼굴 윤곽선 정보 추출부(230)는 상기 얼굴 범위 내에서 얼굴 영역과 배경 영역을 구분하여 얼굴 윤곽선 정보를 추출한다. 얼굴 영역과 배경 영역은 얼굴 영역에 대응되는 픽셀의 색상 데이터와 배경 영역에 대응되는 픽셀의 색상 데이터의 차이를 이용하여 구분할 수 있으며, 상기 구분된 영역의 경계선에 대한 정보가 얼굴 윤곽선 정보가 될 수 있다. 하지만, 턱 선과 같이 얼굴 영역의 색상과 배경 영역의 색상이 구분되지 않는 경우에는 색상 데이터의 차이만을 이용해서는 명확하게 영역을 구분해 낼 수 없다. 따라서 상기 얼굴 범위 내에서 영역을 구분하도록 함으로써 기존의 방법보다 정확하게 영역을 구분할 수 있고, 이에 따라 더욱 정확한 얼굴 윤곽선 정보를 추출하여 보다 실제 인물과 유사한 캐리커쳐를 생성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 얼굴 윤곽선 정보 추출부(230)는 추출한 얼굴 윤곽선 정보를 사용자에게 제공하고 사용자로부터 윤곽선 변경 정보를 수신하여 상기 윤곽선 변경 정보를 기초로 윤곽선 정보를 수정할 수도 있다. 얼굴 길이 추정부(220)에서 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정하는 방법은 통계적인 방법을 이용하고 있고, 얼굴 윤곽선 정보 추출부(230)는 상기 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 이용하여 얼굴 범위를 예측하고 상기 얼굴 범위에서 윤곽선 정보를 추출하므로, 통계에 대한 예외가 발생하는 경우에는 실제 얼굴 윤곽선과 다른 윤곽선 정보를 추출하는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우에 사용자가 간단한 마우스 클릭으로 추출된 얼굴 윤곽선을 수정하여 실제 윤곽선과 일치시키도록 함으로써, 보다 실제 사진에 가까운 캐리커쳐를 생성할 수 있도록 할 수 있다.
캐리커쳐 생성부(240)는 얼굴 윤곽선 정보 추출부(230)에서 추출한 얼굴 윤곽선 정보를 기초로 얼굴 형태를 만든다. 얼굴 형태는 얼굴 윤곽선 정보 추출부(230)에서 추출한 얼굴 윤곽선의 내부에 실제 얼굴의 색상과 유사한 색상을 입혀 만들거나, 사용자가 입력한 이미지 데이터에서 얼굴 윤곽선 내부의 부분을 추출하여 소정의 처리 과정을 거쳐 만들 수도 있다.
또한, 캐리커쳐 생성부(240)는 상기 얼굴 형태에 이목구비 이미지를 합성하여 캐리커쳐를 생성한다. 상기 이목구비 이미지는 얼굴의 구성요소인 눈, 눈썹, 코, 입술, 귀 등의 모양을 나타내는 이미지를 포함 할 수 있으며, 복수의 이목구비 이미지를 소정의 저장 장치에 저장해 두었다가, 사용자에게 목록을 제공하고 사용자로부터 원하는 이미지를 선택 입력 받을 수도 있고, 사용자가 입력한 이미지 데이터에서 얼굴 구성요소를 식별하여 식별한 구성요소와 유사한 이목구비 이미지를 상기 저장 장소에서 추출할 수도 있다.
또한, 캐리커쳐 생성부(240)는 얼굴 형태에 이목구비 이미지를 합성하는데 있어서 얼굴 구성요소 위치 식별부(210)에서 식별한 눈동자 위치 및 입술 위치를 기초로 이목구비 이미지가 합성될 위치를 결정할 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예로 눈동자 및 입술의 위치를 기초로 얼굴 길이를 추정하는 방법을 도시한 도면이다. 도면 부호 (310)은 실제 사진에서 눈동자 및 입술의 위치를 기초로 얼굴 길이를 추정하는 방법을 도시한 것이며, 도면 부호 (320)은 동일한 도면을 사진 대신 그림으로 알아보기 쉽게 표현한 것이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 캐리커쳐 생성 시스템은 이미지 데이터에서 눈동자 위치 및 입술 위치를 식별하여, 두 눈동자 사이의 거리(width_eyes) 및 눈동자와 입술 사이의 거리(height_eyemouse)를 측정하고, 이를 이용하여 얼굴의 가로 길이(width_face) 및 얼굴의 세로 길이(height_face)를 추정한다. 상기 추정을 위해서 두 눈동자 사이의 거리(width_eyes)와 얼굴의 가로 길이(width_face) 사이의 상관관계 및 눈동자와 입술 사이의 거리(height_eyemouse)와 얼굴의 세로 길이(height_face) 사이의 상관관계가 사용될 수 있다.
일례로, 본 발명에 따른 캐리커쳐 생성 시스템은 복수의 이미지 데이터들에서 두 눈동자 사이의 거리(width_eyes), 눈동자와 입술 사이의 거리 (height_eyemouse), 얼굴의 가로 길이(width_face) 및 얼굴의 세로 길이(height_face)를 측정하고, 상기 측정한 값들의 상관관계를 구하여 소정의 저장장치에 저장해 둔다. 사용자가 이미지 데이터를 입력하여 캐리커쳐를 생성하고자 하는 때에, 캐리커쳐 생성 시스템은 사용자가 입력한 이미지 데이터로부터 두 눈동자 사이의 거리(width_eyes) 및 눈동자와 입술 사이의 거리(height_eyemouse)를 측정하고, 저장해 둔 상관관계에 상기 측정된 값들을 대입하여 얼굴의 가로 길이(width_face) 및 얼굴의 세로 길이(height_face)를 추정할 수 있다. 이 때, 상기 상관관계는 성별에 따라서 다르게 구하여 따로 저장하고, 입력 받은 이미지 데이터 주인공의 성별에 대응되는 상관관계를 적용할 수도 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 눈 사이의 거리와 얼굴의 가로 길이 사이의 상관관계 및 눈과 입술 사이의 거리와 얼굴의 세로 길이의 상관관계를 구하기 위한 실험 데이터를 도시한 도면이다. 도 4는 여성에 대한 실험 데이터를 도시한 것이고 도 5는 남성에 대한 실험 데이터를 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 캐리커쳐 생성 시스템은 복수의 샘플 이미지 데이터로부터 두 눈동자 사이의 거리(eye width), 눈동자와 입술 사이의 거리(eye-mouse height), 얼굴의 가로 길이(face width) 및 얼굴의 세로 길이(face height)를 측정하여 각각의 샘플 이미지 데이터 별로 두 눈동자 사이의 거리(eye width)와 얼굴의 가로 길이(face width)의 비율(ratio eye/face) 및 눈동자와 입술 사이의 거리(eye-mouse height)와 얼굴의 세로 길이(face height)의 비율(ratio height/face)을 계산한다.
도시된 실험 데이터에 의하면 상기 ratio eye/face 및 ratio height/face는 샘플 이미지 데이터 별로 거의 일정한 값을 가지는 것을 알 수 있으므로 두 눈동자 사이의 거리(eye width)와 얼굴의 가로 길이(face width), 눈동자와 입술 사이의 거리(eye-mouse height)와 얼굴의 세로 길이(face height)는 선형적인 1차의 상관관계를 가지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 두 눈동자 사이의 거리 및 눈동자와 입술 사이의 거리를 측정할 수 있으면 상기 측정한 비율을 적용하여 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정할 수 있다.
또한, 도 4의 데이터와 도 5의 데이터를 비교해 보면, 남성과 여성은 ratio eye/face 및 ratio height/face에서 차이가 있음을 알 수 있다. 데이터에 의하면, 남성의 경우에는 ratio eye/face가 0.4에서 0.5 사이의 범위에 존재한 반면, 여성의 경우는 0.3에서 0.35 사이의 범위에 존재하며, 남성의 경우에는 ratio height/face가 0.3에서 0.4 사이의 범위에 존재하는 반면, 여성의 경우에는 0.4에서 0.5 사이의 범위에 존재한다. 이처럼 성별에 따라 상관관계가 달라지는 특징이 있기 때문에, 두 눈동자 사이의 거리, 눈동자와 입술 사이의 거리를 이용하여 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정하는데 있어서 이미지 데이터 주인공의 성별에 대한 정보를 이용하면, 보다 정확하게 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 일실시예로 얼굴 범위 내에서 얼굴 영역과 배경 영역을 구분하는 방법을 도시한 도면이다.
도면 부호 (601)에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 캐리커쳐 생성 시스템 은 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 이용하여 얼굴 범위(610)를 예측한다. 상기 얼굴 범위는 얼굴이 포함되는 최소한의 직사각형이 될 수 있으며, 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이는 각각 상기 직사각형의 가로 길이 및 세로 길이가 될 수 있다.
도면 부호 (602)에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 캐리커쳐 생성 시스템은 상기 얼굴 범위(610) 안에서 얼굴 영역(620)과 배경 영역(630)을 구분하여 얼굴 윤곽선(640)을 추출한다. 상기 얼굴 영역(620)과 배경 영역(630)은 각각 그 색상의 차이를 이용하여 구분할 수 있으며, 턱 선과 같이 얼굴 윤곽선(640)이 명확하게 구분되지 않는 부분은 얼굴 범위의 경계가 얼굴 윤곽선이 될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 캐리커쳐 생성 방법의 흐름을 도시한 흐름도이다.
단계(S701)에서는 사용자로부터 입력 받은 이미지 데이터로부터 눈동자 위치 정보 및 입술 위치 정보를 식별한다. 식별하는 눈동자 위치 정보 및 입술 위치 정보는 이미지 데이터 내에서 눈동자 중앙의 위치에 대응되는 픽셀의 좌표 및 입술 중앙의 위치에 대응되는 픽셀의 좌표를 포함할 수 있다. 눈동자 위치 정보 및 입술 위치 정보는 눈동자의 위치 및 입술의 위치에 대응되는 픽셀의 색상과 눈동자 및 입술의 주변 피부의 색상의 차이를 이용하여 식별할 수도 있고, 사용자에게 이미지 데이터를 제공하고 사용자로부터 눈동자 및 입술의 위치를 클릭 입력 받아 클릭된 픽셀의 좌표를 식별할 수도 있다.
단계(S702)에서는 단계(S701)에서 식별된 눈동자 위치 및 입술 위치를 기초로 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정한다. 상기 추정을 위해서는 복수의 이미지 데이터 샘플에서 추출한 눈동자 위치 및 입술 위치와 얼굴의 가로 길이 및 세 로 길이의 상관관계를 이용할 수 있으며, 상기 상관관계는 이미지 데이터 샘플 속 인물의 성별에 따라 각각 따로 구하여, 사용자로부터 입력 받은 이미지 데이터 속 인물의 성별에 따라 대응되는 상관관계를 이용하여 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정할 수 있다.
단계(S703)에서는 단계(S702)에서 추정한 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 이용하여 상기 이미지 데이터 내에서의 얼굴 범위를 예측한다. 얼굴 범위는 얼굴이 포함되는 최소 크기의 직사각형 모양의 범위가 될 수 있으며, 상기 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 각각 상기 직사각형의 가로 길이 및 세로 길이가 되도록 할 수 있으며 상기 직사각형의 위치는 단계(S701)에서 식별한 눈동자 및 입술의 위치 정보를 이용하여 예측할 수 있다.
또한 단계(S703)에서는 상기 얼굴 범위 내에서 얼굴 영역과 배경 영역을 구분하여 얼굴 윤곽선 정보를 추출한다. 얼굴 영역과 배경 영역은 얼굴 영역에 대응되는 픽셀의 색상 데이터와 배경 영역에 대응되는 픽셀의 색상 데이터의 차이를 이용하여 구분할 수 있으며, 상기 구분된 영역의 경계선에 대한 정보가 얼굴 윤곽선 정보가 될 수 있다. 하지만, 턱 선과 같이 얼굴 영역의 색상과 배경 영역의 색상이 구분되지 않는 경우에는 색상 데이터의 차이만을 이용해서는 명확하게 영역을 구분해 낼 수 없다. 따라서 상기 얼굴 범위 내에서 영역을 구분하도록 함으로써 기존의 방법보다 정확하게 영역을 구분할 수 있고, 이에 따라 더욱 정확한 얼굴 윤곽선 정보를 추출하여 보다 실제 인물과 유사한 캐리커쳐를 생성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 단계(S703)에서는 추출한 얼굴 윤곽선 정보를 사용자에게 제공하고 사용자로부터 윤곽선 변경 정보를 수신하여 상기 윤곽선 변경 정보를 기초로 윤곽선 정보를 수정할 수도 있다.
단계(S704)에서는 단계(S703)에서 추출한 얼굴 윤곽선 정보를 기초로 얼굴 형태를 만든다. 얼굴 형태는 단계(S703)에서 추출한 얼굴 윤곽선의 내부에 실제 얼굴의 색상과 유사한 색상을 입혀 만들거나, 사용자가 입력한 이미지 데이터에서 얼굴 윤곽선 내부의 부분을 추출하여 소정의 처리 과정을 거쳐 만들 수도 있다.
또한, 단계(S704)에서는 상기 얼굴 형태에 이목구비 이미지를 합성하여 캐리커쳐를 생성한다. 상기 이목구비 이미지는 얼굴의 구성요소인 눈, 눈썹, 코, 입술, 귀 등의 모양을 나타내는 이미지를 포함 할 수 있으며, 복수의 이목구비 이미지를 소정의 저장 장치에 저장해 두었다가, 사용자에게 목록을 제공하고 사용자로부터 원하는 이미지를 선택 입력 받을 수도 있고, 사용자가 입력한 이미지 데이터에서 얼굴 구성요소를 식별하여 식별한 구성요소와 유사한 이목구비 이미지를 상기 저장 장소에서 추출할 수도 있다. 상기 합성에는 단계(S701)에서 식별한 눈동자 위치 및 입술 위치를 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 캐리커쳐 생성 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 본 발명을 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. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 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 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허 청구 범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
본 발명에 따르면, 사용자가 자신의 사진을 이미지 데이터로 입력하는 것만으로 간단하게 캐리커쳐를 생성할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 캐리커쳐를 생성하는데 있어서, 얼굴 윤곽선을 정확하게 추출할 수 있도록 함으로써, 보다 실제 사용자와 유사한 캐리커쳐를 생성할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 자동으로 추출한 윤곽선을 사용자가 간단한 마우스 클릭으로 수정할 수 있도록 함으로써, 사용자가 원하는 캐리커쳐를 생성할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 캐리커쳐를 생성하는데 있어서 얼굴 영역과 배경 영역의 색상 차이를 이용하여 얼굴 윤곽선을 추출하도록 함으로써 실제 사용자와 유사한 캐리커쳐를 생성할 수 있도록 할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 캐리커쳐를 생성하기 위하여 얼굴 윤곽선을 추출하는데 있어서, 눈동자의 위치 및 입술의 위치를 이용하여 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정할 수 있도록 함으로써, 이를 참고로 실제 사용자의 얼굴 윤곽선과 거의 유사한 윤곽선을 추출할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 캐리커쳐를 생성하기 위하여 얼굴 윤곽선을 추출하는데 있어서, 얼굴 범위 내에서 윤곽선을 추출하도록 함으로써, 턱 선과 같이 배경 영역과 얼굴 영역의 색상이 유사한 윤곽선을 추출할 수 있도록 할 수 있다.

Claims (10)

  1. 사용자로부터 입력 받은 이미지 데이터를 이용하여 캐리커쳐를 생성하는 시스템에 있어서,
    상기 이미지 데이터로부터 눈동자 위치 정보 및 입술 위치 정보를 식별하는 얼굴 구성요소 위치 식별부;
    상기 식별된 눈동자 위치 및 입술 위치를 기초로 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정하는 얼굴 길이 추정부;
    상기 추정된 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 이용하여 예측한 얼굴 범위 내에서 얼굴 영역과 배경 영역을 구분하여 얼굴 윤곽선 정보를 추출하는 얼굴 윤곽선 정보 추출부; 및
    상기 추출된 얼굴 윤곽선 정보를 기초로 얼굴 형태를 만들고, 상기 이미지 데이터의 눈, 눈썹, 코, 입 또는 귀 모양에 대응하는 이목구비 이미지를 생성하여, 상기 얼굴 형태에 상기 이목구비 이미지를 합성하여 캐리커쳐를 생성하는 캐리커쳐 생성부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리커쳐 생성 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 얼굴 윤곽선 정보 추출부는 상기 얼굴 영역 색상과 상기 배경 영역 색상 차이를 이용하여 영역을 구분하는 것을 특징으로 하는 캐리커쳐 생성 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 얼굴 길이 추정부는 두 눈동자 사이의 거리를 이용하여 상기 가로 길이를 추정하고, 눈동자와 입술 사이의 거리를 이용하여 상기 세로 길이를 추정하는 것을 특징으로 하는 캐리커쳐 생성 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 얼굴 길이 추정부는 복수의 샘플 이미지 데이터로부터 두 눈동자 사이의 거리와 얼굴 가로 길이 사이의 상관관계 및 눈동자와 입술 사이의 거리와 얼굴 세로 길이 사이의 상관관계를 추출하고, 상기 상관관계를 이용하여 상기 가로 길이 및 상기 세로 길이를 추정하는 것을 특징으로 하는 캐리커쳐 생성 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 얼굴 길이 추정부는 상기 가로 길이 및 상기 세로 길이를 추정함에 있어서 상기 이미지 데이터의 성별 정보를 더 고려하는 것을 특징으로 하는 캐리커쳐 생성 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    성별 정보를 포함하는 사용자 정보를 저장하는 사용자 정보 데이터베이스를 더 포함하고,
    상기 얼굴 길이 추정부는 상기 데이터베이스를 참고하여 상기 사용자의 성별 정보를 추출하고, 상기 추출된 성별 정보를 더 고려하여 상기 가로 길이 및 상기 세로 길이를 추정하는 것을 특징으로 하는 캐리커쳐 생성 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 얼굴 윤곽선 정보 추출부는 상기 추출한 윤곽선 정보를 사용자에게 제공하고 상기 사용자로부터 윤곽선 변경 정보를 수신하여, 상기 윤곽선 변경 정보를 기초로 윤곽선 정보를 수정하는 것을 특징으로 하는 캐리커쳐 생성 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 캐리커쳐 생성부는 상기 식별된 눈동자 위치 및 입술 위치를 기초로 상기 이목구비 이미지를 합성할 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 캐리커쳐 생성 시스템.
  9. 사용자로부터 입력 받은 이미지 데이터를 이용하여 캐리커쳐를 생성하는 방법에 있어서,
    상기 이미지 데이터로부터 눈동자 위치 정보 및 입술 위치 정보를 식별하는 단계;
    상기 식별된 눈동자 위치 및 입술 위치를 기초로 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 추정하는 단계;
    상기 추정된 얼굴의 가로 길이 및 세로 길이를 이용하여 예측한 얼굴 범위 내에서 얼굴 영역과 배경 영역을 구분하여 얼굴 윤곽선 정보를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 얼굴 윤곽선 정보를 기초로 얼굴 형태를 만들고, 상기 이미지 데이터의 눈, 눈썹, 코, 입 또는 귀 모양에 대응하는 이목구비 이미지를 생성하여, 상기 얼굴 형태에 상기 이목구비 이미지를 합성하여 캐리커쳐를 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리커쳐 생성 방법.
  10. 제9항의 방법을 실행 시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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