KR20110090098A - 디지털 영상 처리 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

디지털 영상 처리 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 얼굴 검출을 수행하는 디지털 영상 처리 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 디지털 영상 처리 장치는 리사이즈된 영상 영역 중 얼굴 검출 매칭도가 일정값 이하인 영역에서 임의의 부분을 크롭하고, 상기 크롭된 부분에 일치하는 고 해상도 영상을 불러와 얼굴 검출을 수행하는 디지털 신호 처리수단을 포함한다. 본 발명에 따르면, 이미지 센서의 고속 캡쳐 능력을 활용하여 고해상도 영상의 일부를 사용하여 얼굴을 재 검출함으로써, 기존의 저해상도 영상을 이용할 때 오검출률을 줄일 수 있다.

Description

디지털 영상 처리 장치 및 그 제어 방법{Apparatus for processing digital image and thereof method}
본 발명은 얼굴 검출을 수행하는 디지털 영상 처리 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
디지털 영상 처리 장치에서 영상을 처리할 때 영상의 크기를 변경하여 크기 별로 단계를 달리하여 처리하는 방법은 매우 일반적인 내용이다. 영상을 작은 사이즈로 스케일-다운 한 후에 전체 영상으로부터 경향 등을 파악한 후에 점점 큰 영상을 이용하여 상세한 처리를 수행한다. 이를 얼굴 검출 및 인식에 적용한다면 작은 영상에서 얼굴을 검출한 후에 얼굴이 있을 것으로 예상되는 부분을 확대하여 다시 검출하는 방법으로 적용이 가능하다.
종래의 얼굴 검출 방식에서는, 얼굴 영역이 너무 작은 경우, 특이점을 판별할 수 없거나 단순히 영역이 작기 때문에 무시되어 검출이 안되는 경우가 발생한다. 도 5에 도시된 바와 같이 디지털 영상 처리 장치 등에서 처리되는 크기는 일반적으로 VGA(video graphic array) 크기로, 얼굴 영역의 크기는 20×20 이하가 된다. 이러한 문제는 원본 영상 자체의 사이즈가 크고, 얼굴 영역임을 판단하는 윈도우 사이즈가 크면 해결할 수 있다.
종래의 이미지 센서는 라이브뷰 모드(30fps)에서는 풀 사이즈(12M 또는 14M) 등으로 출력이 불가능하며, 서브 샘플링되어 작은 영상으로만 출력이 가능하다. 따라서 일반적으로 디지털 영상 처리 장치에서는 이미지 센서의 실제 유효 화소 수(풀 사이즈) 보다 스케일 다운된 영상으로 라이브뷰를 수행하고, 이러한 상황에서 얼굴 검출이 수행된다. 이렇게 이미지 센서에서 작게 출력된 이미지는 스케일-업을 하더라도 풀 사이즈 대비 해상도가 매우 낮아 효용성이 떨어진다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제는 이미지 센서의 고속 캡쳐 능력을 활용하여 고해상도 영상의 일부를 사용하여 얼굴 검출에 활용함으로써 얼굴 검출율을 높일 수 있는 디지털 영상 처리 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 디지털 영상 처리 장치는 리사이즈된 영상 영역 중 얼굴 검출 매칭도가 일정값 이하인 영역에서 임의의 부분을 크롭하고, 상기 크롭된 부분에 일치하는 고 해상도 영상을 불러와 얼굴 검출을 수행하는 디지털 신호 처리수단을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 디지털 신호 처리수단은 상기 고해상도 영상을 리사이즈하는 리사이즈부; 얼굴 검출 매칭도와 비교하여 일정값 이상인 영상 영역에 대해 얼굴 검출을 수행하는 얼굴 검출부; 및 상기 얼굴 검출 매칭도가 일정값 이하인 영상의 일부를 크롭하고, 크롭된 부분에 일치하는 상기 고해상도 영상을 불러와 상기 얼굴 검출부로 출력하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 리사이즈된 영상을 소정 개수의 영역으로 분할하여 상기 얼굴 검출부로 출력하는 영역 분할부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 영상 처리부는 상기 얼굴 매칭도가 일정값 이상인 영상 내에서, 상기 매칭도가 일정값 이하인 영상의 일부를 크롭하고 상기 크롭된 부분에 일치하는 상기 고해상도 영상을 불러와 상기 얼굴 검출부로 출력할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 디지털 영상 처리 장치의 제어 방법은 (a) 고해상도의 영상을 리사이즈 하는 단계; (b) 상기 리사이즈된 영상을 얼굴 검출 매칭도와 비교하여 일정값 이상인 영상 영역에 대해 얼굴 검출을 수행하는 단계; 및 (c) 상기 얼굴 검출 매칭도가 일정값 이하인 영상으로부터 임의의 부분을 크롭하고, 상기 크롭된 부분에 일치하는 고 해상도 영상을 불러와 얼굴 검출을 수행하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 (a)단계 이후에 상기 영상을 소정 개수의 영역으로 분할한 후 상기 (b)단계를 수행할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 얼굴 매칭도가 일정값 이상인 영상 내에서, 상기 매칭도가 일정값 이하인 영상의 일부를 크롭하고 상기 크롭된 부분에 일치하는 상기 고해상도 영상을 불러와 얼굴 검출을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 이미지 센서의 고속 캡쳐 능력을 활용하여 고해상도 영상의 일부를 사용하여 얼굴을 재 검출함으로써, 기존의 저해상도 영상을 이용할 때 오검출률을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 디지털 영상 처리 장치의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 2는 도 1 중 디지털 신호 처리부의 상세 블록동이다.
도 3은 도 2 중 얼굴 검출을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 디지털 영상 처리 방법의 동작을 보이는 흐름도 이다.
도 5는 종래 기술에 따른 얼굴 검출을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명한다.
본 발명을 구현할 수 있는 디지털 영상 처리 장치(100)는 광학부(110), 광학 구동부(111), 촬상소자(115), 촬상소자 제어부(116), 조작부(120), 프로그램 저장부(130), 버퍼 저장부(140), 데이터 저장부(150), 디스플레이부(160), 및 디지털 신호 처리부(DSP, 170)를 포함할 수 있다.
광학부(110)는 피사체로부터의 입력된 광학 신호를 촬상 소자(115)로 제공한다. 광학부(110)는 초점 거리(focal length)에 따라 화각이 좁아지거나 또는 넓어지도록 제어하는 줌 렌즈 및 피사체의 초점을 맞추는 포커스 렌즈 등 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 상기 광학부(110)는 광량을 조절하는 조리개를 더 포함할 수 있다.
광학 구동부(111)는 렌즈의 위치, 조리개의 개폐 등을 조절한다. 렌즈의 위치를 이동시켜 초점을 맞출 수 있다. 또한, 조리개의 개폐를 조절하여 광량을 조절할 수 있다. 실시간으로 입력되는 영상 신호에 의해 자동으로 생성되는 제어 신호 또는 사용자의 조작에 의해 수동으로 입력되는 제어 신호에 따라 광학 구동부(111)가 광학부(110)를 제어할 수 있다.
상기 광학부(110)를 투과한 광학 신호는 촬상 소자(115)의 수광면에 이르러 피사체의 상을 결상한다. 상기 촬상 소자(115)는 광학 신호를 전기 신호로 변환하는 CCD(charge coupled device) 또는 CIS(complementary metal oxide semiconductor image sensor) 등을 사용할 수 있다. 이와 같은 촬상소자(115)는 촬상소자 제어부(116)에 의해 감도 등이 조절될 수 있다. 촬상소자 제어부(116)는 실시간으로 입력되는 영상 신호에 의해 자동으로 생성되는 제어 신호 또는 사용자의 조작에 의해 수동으로 입력되는 제어 신호에 따라 촬상 소자(115)를 제어할 수 있다.
조작부(120)는 사용자 등의 외부로부터의 제어 신호를 입력할 수 있는 곳이다. 상기 조작부(120)는 정해진 시간 동안 촬상 소자(115)를 빛에 노출하여 사진을 촬영하는 셔터-릴리즈 신호를 입력하는 셔터-릴리즈 버튼, 전원을 공급하기 위해 입력하는 전원 버튼, 입력에 따라 화각을 넓어지게 하거나 화각을 좁아지게 하는 광각-줌 버튼 및 망원-줌 버튼과, 문자 입력 또는 촬영 모드, 재생 모드 등의 모드 선택, 화이트 밸런스 설정 기능 선택, 노출 설정 기능 선택 등의 다양한 기능 버튼들이 있다. 조작부(120)는 상기와 같이 다양한 버튼의 형태를 가질 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 키보드, 터치 패드, 터치스크린, 원격 제어기 등과 같이 사용자가 입력할 수 있는 어떠한 형태로 구현되어도 무방하다.
또한, 상기 디지털 영상 처리 장치(100)는 상기 디지털 카메라를 구동하는 운영 시스템, 응용 시스템 등의 프로그램을 저장하는 프로그램 저장부(130), 연산 수행 중에 필요한 데이터 또는 결과 데이터들을 임시로 저장하는 버퍼 저장부(140), 영상 신호를 포함하는 이미지 파일을 비롯하여 상기 프로그램에 필요한 다양한 정보들을 저장하는 데이터 저장부(150)를 포함한다.
아울러, 상기 디지털 영상 처리 장치(100)는 이의 동작 상태 또는 상기 디지털 영상 처리 장치(100)에서 촬영한 이미지 정보를 표시하도록 디스플레이부(160)를 포함한다. 상기 디스플레이부(160)는 시각적인 정보 및/또는 청각적인 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 시각적인 정보를 제공하기 위해 상기 디스플레이부(160)는 예를 들면, 액정 디스플레이 패널(LCD), 유기 발광 디스플레이 패널(OLED), 전기 영동 디스플레이 패널(EDD) 등으로 이루어질 수 있다.
그리고 상기 디지털 영상 처리 장치(100)는 입력되는 영상 신호를 처리하고, 이에 따라 또는 외부 입력 신호에 따라 각 구성부들을 제어하는 디지털 신호 처리부(170)를 포함한다. 디지털 신호 처리부(170)는 입력된 영상 데이터에 대해 노이즈를 저감하고, 감마 보정(Gamma Correction), 색필터 배열보간(color filter array interpolation), 색 매트릭스(color matrix), 색보정(color correction), 색 향상(color enhancement) 등의 화질 개선을 위한 영상 신호 처리를 수행할 수 있다. 또한, 화질 개선을 위한 영상 신호 처리를 하여 생성한 영상 데이터를 압축 처리하여 영상 파일을 생성할 수 있으며, 또는 상기 영상 파일로부터 영상 데이터를 복원할 수 있다. 영상의 압축형식은 가역 형식 또는 비가역 형식이어도 된다. 적절한 형식의 예로서, JPEG(Joint Photographic Experts Group)형식이나 JPEG 2000 형식 등으로 변환도 가능하다. 압축한 상기 데이터 저장부(150)에 저장될 수 있다. 또한, 디지털 신호 처리부(170)에서는 기능적으로 불선명 처리, 색체 처리, 블러 처리, 엣지 강조 처리, 영상 해석 처리, 영상 인식 처리, 영상 이펙트 처리 등도 행할 수 있다. 영상 인식 처리로 얼굴 인식, 장면 인식 처리 등을 행할 수 있다. 아울러, 디지털 신호 처리부(170)에서는 디스플레이부(160)에 디스플레이 하기 위한 표시 영상 신호 처리를 행할 수 있다. 예를 들어, 휘도 레벨 조정, 색 보정, 콘트라스트 조정, 윤곽 강조 조정, 화면 분할 처리, 캐릭터 영상 등 생성 및 영상의 합성 처리 등을 행할 수 있다. 상기 디지털 신호 처리부(170)는 외부 모니터와 연결되어, 외부 모니터에 디스플레이 되도록 소정의 영상 신호 처리를 행할 수 있으며, 이렇게 처리된 영상 데이터를 전송하여 상기 외부 모니터에서 해당 영상이 디스플레이 되도록 할 수 있다.
더 나아가 디지털 신호 처리부(170)는 리사이즈된 영상 영역 중 얼굴 검출 매칭도가 일정값 이하인 영역에서 임의의 부분을 크롭하고, 상기 크롭된 부분에 일치하는 고 해상도 영상을 불러와 얼굴 검출을 수행할 수 있다. 이를 위해 디지털 신호 처리부(170)는 리사이즈부(171), 얼굴 검출부(172) 및 영상 처리부(173) 등과 같은 구성요소들을 구비할 수도 있다. 리사이즈부(171), 얼굴 검출부(172) 및 영상 처리부(173) 등은 디지털 신호 처리부(170) 내의 구성요소가 아닌 별도의 구성요소일 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하며, 이들의 작동에 대해서는 후술한다.
이하에서는 도 2 내지 도 3를 참조하여 디지털 신호 처리부(170)의 기능을 설명한다.
디지털 신호 처리부(170)는 리사이즈된 영상 영역 중 얼굴 검출 매칭도가 일정값 이하인 영역에서 임의의 부분을 크롭하고, 상기 크롭된 부분에 일치하는 고 해상도 영상을 불러와 얼굴 검출을 수행한다. 이를 위해 디지털 신호 처리부(170)는 리사이즈부(171), 얼굴 검출부(172) 및 영상 처리부(173)를 포함하고, 얼굴 검출부(172)는 데이터베이스(172-1), 매칭도 판단부(172-2) 및 제어부(172-3)를 포함한다.
디스플레이부(160)에 표시되는 라이브뷰 영상은 예를 들어, 960×240의 크기를 갖는다. 이러한 라이브뷰 영상은 33ms 마다 업데이트 되어 디스플레이부(160)에 표시된다.
리사이즈부(171)는 디스플레이부(160)에 표시되는 라이브뷰 영상의 크기를 더 작은 사이즈로 변환하는데, 예를 들어, 리사이즈된 영상의 크기는 320×240일 수 있다.
얼굴 검출부(172)는 리사이즈된 영상에 매칭 윈도우를 적용하여 얼굴을 검출하는데, 이를 위해서 리사이즈된 영상을 소정 개수의 영역으로 분할하고, 분할된 영역과 데이터베이스(172-1)에 저장되어 있는 적어도 하나 이상의 얼굴 검출 정보를 매칭도 판단부(172-2)에서 비교하여 매칭도를 결과값으로 출력하는데, 매칭도가 일정값 이상이면 얼굴로 판정한다. 도 3a에는 리사이즈된 영상이, 도 3b에는 리사이즈된 영상의 영역을 분할하고, 각 영역에서 매칭도를 분석한 결과가 도시되어 있다.
그러나 실제로 얼굴이지만 이미지의 크기가 작거나 이미지가 구체적이지 않아서 검출이 되지 않는 경우가 있다. 이러한 경우, 매칭도가 일정값에 미치지 못하는 경우가 발생한다. 이처럼, 얼굴일 가능성이 있으나 얼굴 검출 결과가 얼굴이 아닌 것으로 출력된 경우에 대하여, 다시 한 번 얼굴 검출을 수행할 수 있도록 하는 것이 제어부(172-3)와 영상 처리부(173)이다.
영상 처리부(173)는 얼굴 검출부(172)에서 얼굴로 판정 받지 못한 영상의 일부를 크롭(crop)한다. 도 3c에는 매칭도가 일정값(예를 들어 50%이하) 이인 영역을 크롭한 예가 도시되어 있다. 영상 처리부(173)는 크롭된 부분에 대해서만 고 해상도의 영상을 불러와 다시 얼굴 검출부(172)로 출력한다.
얼굴 검출부(172)는 크롭된 부분의 고해상도 영상으로부터 다시 얼굴 검출을 수행하여 매칭도를 출력한다. 도 3d 및 3e에는 크롭된 부분에 해당하는 고해상도 영상을 불러와 매칭도를 재 출력하는 예가 도시되어 있다. 얼굴 재 검출 수행 시에는 기존 얼굴 검출 기능 수행 시에 사용하는 매칭 윈도우를 그대로 사용할 수 없기 때문에 그보다 큰 크기의 윈도우를 사용해야 한다. 윈도우의 크기는 크롭된 영역의 크기에 의존적으로 변화하는 가변형일 수도 있고, 윈도우의 크기를 일정하게 두고 크롭된 영역을 일정 크기로 리사이즈할 수도 있다. 이러한 작업은 단계적으로 수 차례 걸쳐서 수행될 수도 있다. 이러한 모든 작업을 수행하는 곳이 바로 영상 처리부(173)이다.
이와 같이 얼굴 검출 재 수행은 도 3f에 도시된 바와 같이 다음 영역을 포함하여 매칭도가 일정값 이하인 모든 영역에 대해서 수행한다.
더 나아가 매칭도가 일정값 이상인 분할 영역 내에서도 매칭도가 다를 수 있다. 따라서, 이러한 분할 영역 내에서 매칭도가 일정값 이하인 부분을 크롭하고, 크롭된 부분에 고해상도 영상을 불러와 얼굴 검출을 재 수행함으로써 얼굴 검출 인식률을 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 디지털 영상 처리 장치의 제어 방법을 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 디지털 영상 처리 장치의 제어 방법은 도 1에 도시된 바와 같은 디지털 영상 처리 장치의 내부에서 수행될 수 있는데, 실시 예에 따라 동작 방법의 주 알고리즘은 기기 내의 주변 구성 요소들의 도움을 받아 디지털 신호 처리부(170) 내부에서 수행될 수 있다.
촬상소자(115)로부터 풀 사이즈 즉 고해상도의 영상이 입력되면(401단계), 디지털 신호 처리부(170)는 고해상도의 영상을 리사이즈 한다(403단계). 디지털 신호 처리부(170)는 고해상도의 영상을 예를 들어, 320×240 크기로 리사이즈 할 수 있다.
영상이 리사이즈되면, 디지털 신호 처리부(170)는 리사이즈된 영상을 소정 개수의 영역으로 분할한다(405단계). 디지털 신호 처리부(170)는 예를 들어 리사이즈된 영상을 4×4 개수로 분할 할 수 있다.
영역 분할이 완료되면, 디지털 신호 처리부(170)는 분할된 영역내에서 얼굴을 검출을 수행하여 영역별 매칭도를 분석한다(407단계). 디지털 신호 처리부(170)는 분할된 영역과 데이터베이스(172-1)에 저장되어 있는 적어도 하나 이상의 얼굴 검출 정보를 매칭도 판단부(172-2)에서 비교하여 매칭도를 결과값으로 출력한다.
이어서 디지털 신호 처리부(170)는 분석된 매칭도가 일정값(예를 들어 50%) 이상인가를 판단하여(409단계), 일정값 이상인 경우, 해당 영상으로부터 얼굴 검출을 수행한다(411단계).
그러나, 분석된 얼굴 매칭도가 일정값 이하인 경우, 디지털 신호 처리부(170)는 해당 부분 영상의 일부를 크롭(crop)한다(413단계).
이어서, 디지털 신호 처리부(170)는 크롭된 부분에 해당하는 고해상도 영상을 불러와서(415단계), 해당 부분에서 다시 얼굴 검출을 수행한다(471단계).
이와 같이 얼굴 검출 재 수행은 얼굴 검출 매칭도가 일정값 이하인 모든 영역에 대해서 수행한다.
더 나아가 매칭도가 일정값 이상인 분할 영역 내에서도 매칭도가 다를 수 있다. 따라서, 이러한 분할 영역 내에서 매칭도가 일정값 이하인 부분을 크롭하고, 크롭된 부분에 고해상도 영상을 불러와 얼굴 검출을 재 수행함으로써 얼굴 검출 인식률을 향상시킬 수 있게 된다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 리사이즈된 영상 영역 중 얼굴 검출 매칭도가 일정값 이하인 영역에서 임의의 부분을 크롭하고, 상기 크롭된 부분에 일치하는 고 해상도 영상을 불러와 얼굴 검출을 수행하는 디지털 신호 처리수단을 포함하는 디지털 영상 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리수단은
    상기 고해상도 영상을 리사이즈하는 리사이즈부;
    얼굴 검출 매칭도와 비교하여 일정값 이상인 영상 영역에 대해 얼굴 검출을 수행하는 얼굴 검출부; 및
    상기 얼굴 검출 매칭도가 일정값 이하인 영상의 일부를 크롭하고, 크롭된 부분에 일치하는 상기 고해상도 영상을 불러와 상기 얼굴 검출부로 출력하는 영상 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 리사이즈된 영상을 소정 개수의 영역으로 분할하여 상기 얼굴 검출부로 출력하는 영역 분할부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 처리 장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 영상 처리부는
    상기 얼굴 매칭도가 일정값 이상인 영상 내에서, 상기 매칭도가 일정값 이하인 영상의 일부를 크롭하고 상기 크롭된 부분에 일치하는 상기 고해상도 영상을 불러와 상기 얼굴 검출부로 출력하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 처리 장치.
  5. (a) 고해상도의 영상을 리사이즈 하는 단계;
    (b) 상기 리사이즈된 영상을 얼굴 검출 매칭도와 비교하여 일정값 이상인 영상 영역에 대해 얼굴 검출을 수행하는 단계; 및
    (c) 상기 얼굴 검출 매칭도가 일정값 이하인 영상으로부터 임의의 부분을 크롭하고, 상기 크롭된 부분에 일치하는 고 해상도 영상을 불러와 얼굴 검출을 수행하는 단계를 포함하는 디지털 영상 처리 장치의 제어 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 (a)단계 이후에
    상기 영상을 소정 개수의 영역으로 분할한 후 상기 (b)단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 처리 장치의 제어 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 얼굴 매칭도가 일정값 이상인 영상 내에서, 상기 매칭도가 일정값 이하인 영상의 일부를 크롭하고 상기 크롭된 부분에 일치하는 상기 고해상도 영상을 불러와 얼굴 검출을 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 처리 장치의 제어 방법.
KR1020100009683A 2010-02-02 2010-02-02 디지털 영상 처리 장치 및 그 제어 방법 KR20110090098A (ko)

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