KR20130099642A - Apparatus and method for recongnizing face using adaptive illumination - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 일 양상은 보안 인증기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 얼굴인식 기술에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to a security authentication technology, and more particularly to a face recognition technology.
출입통제, 근태관리, 빌딩통합시스템, 금융자동화기기, 컴퓨터보안 분야, 전자상거래 인증, 공항정보 시스템 등에 있어서, 지문인식기술에 이어 다른 생체인식기술이 제안되고 있다. 그 중 얼굴인식은 사람마다 고유한 특성을 가진 얼굴 정보를 이용해 사람을 인식하는 기술이다.In biometrics, access control, time and attendance management, building integrated systems, financial automation equipment, computer security, electronic commerce authentication, airport information systems, and other biometric technologies have been proposed. Among them, face recognition is a technology for recognizing a person using face information having unique characteristics for each person.
일반적인 얼굴인식 장치는 피촬영자의 영상을 입력받아 이를 화면에 출력하면, 사용자가 출력영상의 얼굴을 확인하면서 피촬영자를 인증하도록 구성된다. 그런데, 영상 획득을 위해 조사되는 조명기가 피촬영자와 너무 가까우면 강한 조명이 비추어지게 되어 포화(saturation)가 발생할 수 있고, 너무 멀면 얼굴 특징이 표현될 수 없을 정도로 약한 조명이 비추어지게 되어 제대로 얼굴을 인식할 수 없다.A general face recognition apparatus receives an image of a subject and outputs it on a screen, and the user is configured to authenticate the subject while checking the face of the output image. However, if the illuminator irradiated for the image acquisition is too close to the subject, strong light may be emitted and saturation may occur, and if too far, the light may be weak enough to express facial features so that the face is properly exposed. I can't recognize it.
일 양상에 따라, 얼굴인식이 가능한 최적의 영상을 획득하기 위해 적응적 조명조절을 이용한 얼굴 인식장치 및 그 방법을 제안한다.According to an aspect, a face recognition apparatus using adaptive lighting control and a method thereof are provided to obtain an optimal image capable of face recognition.
일 양상에 따른 얼굴 인식장치는, 조명 하에서 피촬영자를 촬영하여 영상을 획득하는 영상 획득부와, 획득된 영상으로부터 얼굴영역을 검출하는 얼굴영역 검출부와, 검출된 얼굴영역에 대한 히스토그램을 분석하여 획득된 영상의 유효성을 판별하는 영상 분석부 및 영상 분석부의 판별결과에 따라 조명의 밝기를 조절하여 영상 획득부가 밝기가 조절된 조명을 이용하여 영상을 재획득하도록 제어하는 조명 조절부를 포함한다.According to an aspect, an apparatus for recognizing a face may include: an image acquirer configured to capture an image of a subject under illumination, and to acquire an image, a face region detector to detect a face region from the acquired image, and a histogram of the detected face region The image analyzing unit for determining the validity of the image and the image analysis unit to adjust the brightness of the illumination according to the image acquisition unit includes a lighting control unit for controlling to re-acquire the image using the light with the brightness adjusted.
일 실시예에 따르면, 얼굴인식을 위해 획득하는 영상을 분석하고 분석결과를 토대로 환경에 적응적인 조명조절을 통해 얼굴인식률을 높일 수 있다. 즉, 영상 획득을 위한 주변환경, 예를 들면, 영상획득을 위해 조사되는 조명기가 피촬영자와 너무 가까워서 강한 조명이 비추어지게 되어 saturation이 발생하는 경우나, 너무 멀어서 얼굴 특징이 표현될 수 없을 정도로 약한 조명이 비추어지게 되는 경우에 상관없이 얼굴인식을 위한 최적의 영상을 획득할 수 있다.According to an embodiment, the face recognition rate may be increased by analyzing an image acquired for face recognition and adjusting the lighting adaptively to the environment based on the analysis result. In other words, the surrounding environment for the image acquisition, for example, the illuminator irradiated for the image acquisition is too close to the subject, so that strong light is emitted and saturation occurs or the distance is too weak to express the facial features. It is possible to obtain an optimal image for face recognition regardless of the case where illumination is illuminated.
도 1은 본 발명의 적응적 조명조절이 필요한 환경을 설명하기 위한 참조도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 얼굴 인식장치의 구성도,
도 3은 도 2의 영상 분석부의 세부 구성도,
도 4는 본 발명의 추가 실시예에 따른 얼굴 인식장치의 구성도,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 영상분석을 위한 히스토그램의 예를 도시한 참조도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 조명조절이 필요한 입력영상의 예를 도시한 참조도,
도 7은 영상 분석부의 히스토그램 분석 예를 설명하기 위한 히스토그램을 도시한 참조도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 특징정보가 추출되지 않는 경우 적응적 조명 조절 프로세스를 설명하기 위한 참조도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 적응적 조명조절을 이용한 얼굴 인식방법을 도시한 흐름도이다.1 is a reference diagram for explaining an environment requiring adaptive lighting control of the present invention,
2 is a block diagram of a face recognition apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a detailed configuration diagram of the image analyzer of FIG. 2;
4 is a block diagram of a face recognition apparatus according to a further embodiment of the present invention;
5A to 5C are reference views illustrating examples of histograms for image analysis of the present invention;
6 is a reference diagram illustrating an example of an input image requiring adaptive lighting adjustment according to an embodiment of the present invention;
7 is a reference diagram illustrating a histogram for explaining an histogram analysis example of an image analyzer;
8 is a reference diagram for explaining an adaptive lighting control process when feature information is not extracted according to an embodiment of the present invention;
9 is a flowchart illustrating a face recognition method using adaptive lighting control according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, and this may vary depending on the intention of the user, the operator, or the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 적응적 조명조절이 필요한 환경을 설명하기 위한 참조도이다.1 is a reference diagram for explaining an environment requiring adaptive lighting control of the present invention.
본 발명은 조명을 가지고 피촬영자를 촬영하여 영상을 획득하고, 획득한 영상으로부터 피촬영자의 얼굴을 인식하기 위한 기술이다. 그런데, 조명의 특성상 피촬영자와 조명과의 거리에 따라 비추어지는 광량이 다르다. 이에 따라, 도 1의 (a)와 같이 조명기가 피촬영자와 너무 가까운 경우 포화(saturation)가 발생할 수 있고, 도 1의 (b)와 같이 너무 먼 경우 얼굴 특징이 표현될 수 없을 정도로 약한 조명이 비추어질 수 있다. 전자의 경우는 키가 작은 사람일 때, 후자의 경우는 키가 큰 사람의 경우 자주 발생하게 된다. 따라서, 본 발명은 획득된 영상을 분석하고 분석결과에 따라 조명을 환경 적응적으로 조절함에 따라, 전술한 포화가 발생하거나 얼굴 특징이 표현될 수 없을 정도로 약한 조명이 비추어지게 되는 현상을 방지하고자 제안되었다.The present invention is a technique for acquiring an image by photographing a subject with illumination, and recognizing the subject of the subject from the acquired image. However, due to the nature of the lighting, the amount of light emitted varies depending on the distance between the subject and the lighting. Accordingly, saturation may occur when the illuminator is too close to the subject as shown in FIG. 1 (a), and when the illuminator is too far as in FIG. Can be illuminated. In the former case, a shorter person is often used. In the latter case, a shorter person is often used. Accordingly, the present invention proposes to prevent the phenomenon that the above-mentioned saturation occurs or the light is weak enough that facial features cannot be expressed by analyzing the acquired image and adaptively adjusting the illumination according to the analysis result. It became.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 얼굴 인식장치(1a)의 구성도이다.2 is a block diagram of a face recognition apparatus 1a according to an embodiment of the present invention.
얼굴 인식장치(1a)는 영상 획득부(10), 제어부(12a), 사용자 입력부(14) 및 영상 출력부(16)를 포함한다.The face recognition apparatus 1a includes an
얼굴 인식장치(1a)는 사람 간의 얼굴을 식별하기 위한 장치로, 출입통제, 근태관리, 빌딩통합시스템, 금융자동화기기, 컴퓨터보안 분야, 전자상거래 인증, 공항정보 시스템 등 그 적용 범위가 다양하다. 도 2에 도시된 얼굴 인식장치(1a)의 구성은 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 필요한 구성 요소만을 개략적으로 도시한 것이다. 따라서 얼굴 인식장치(1a)의 동작을 위하여 필수적인 다른 기능을 수행하기 위한 구성 요소들이 추가로 얼굴 인식장치(1a)에 포함될 수도 있다. 이때, 추가되는 구성 요소들은 얼굴 인식장치(1a)의 종류나 기능 등에 따라서 달라질 수 있다.The face recognition device 1a is a device for identifying a face between people, and has various application ranges such as access control, time and attendance management, building integration system, financial automation device, computer security field, electronic commerce authentication, and airport information system. The configuration of the face recognizing apparatus 1a shown in FIG. 2 schematically shows only the components necessary for explaining the embodiment of the present invention. Therefore, components for performing other functions essential for the operation of the face recognizing apparatus 1a may be additionally included in the face recognizing apparatus 1a. In this case, the additional components may vary according to the type or function of the face recognizing apparatus 1a.
본 발명에 따른 얼굴 인식장치(1a)는 영상분석을 통해 적응적으로 조명의 밝기를 조절한다. 이에 따라, 얼굴인식을 위한 다양한 환경, 예를 들면, 영상 획득을 위해 조사되는 조명기가 피촬영자와 너무 가까워서 saturation이 발생하거나 너무 멀어서 얼굴 특징이 표현될 수 없을 정도로 약한 조명이 비추어지게 되는 경우 등에서도 적응적 조명 밝기조절을 통해 환경에 최적화된 영상을 획득하여 얼굴 인식률을 높일 수 있다. 특히, 본 발명은 능동적 조명(active illumination)을 이용한 얼굴인식에 있어서, 환경에 적응적으로 조명을 조절하는 데에 적용될 수 있다. 능동적 조명방식은 스폿(spot) 조명이나 방향성을 갖는 조명 대신 앰비언트(ambient) 조명효과를 나타내기 위해 고안된 방식이다. 앰비언트 조명은 방향성이 없으며, 해당 조명 하에서는 모든 물체가 위치에 상관없이 균일한 밝기의 조명을 받게 되는 방식이다. 이하, 얼굴 인식장치(1a)의 구성에 대해 상세히 후술한다.The face recognition apparatus 1a according to the present invention adaptively adjusts the brightness of the illumination through image analysis. Accordingly, even in various environments for face recognition, for example, when the illuminator irradiated for image acquisition is too close to the subject, saturation occurs or the light is so weak that the facial features cannot be expressed. Adaptive lighting brightness control can improve face recognition rate by acquiring images optimized for the environment. In particular, in the face recognition using active illumination, the present invention can be applied to adjusting the illumination adaptively to the environment. Active lighting is designed to produce ambient lighting instead of spot lighting or directional lighting. Ambient light is not directional, and under that light all objects are illuminated with uniform brightness, regardless of location. The configuration of the face recognizing apparatus 1a will be described later in detail.
영상 획득부(10)는 피촬영자의 얼굴 영상을 획득하는데, 예를 들면 카메라일 수 있다. 영상 획득부(10)는 적외선 광을 조사한 상태에서 피촬영자를 촬영하여 적외선 영상을 획득할 수 있다. 적외선 광을 조사하기 위해서 적외선 조명기를 포함할 수 있는데, 적외선 조명기는 영상 획득부(10)의 외부 또는 내부에 위치할 수 있다. 또한, 적외선 조명기는 적외선 조명의 파장 정도를 조절할 수 있는데, 예를 들면, 700∼1400nm 파장 정도의 근적외선 조명 혹은 1400nm 파장 정도의 장파장 적외선 조명 등을 필요에 따라 선택할 수 있다. 적외선 조명기를 이용하는 영상 획득부(10)는 가시광선 조명기를 이용하여 얼굴 영상을 획득할 때에, 가시광선 영상에서 얼굴을 인식하기 어려운 경우, 적외선 영상을 이용하여 가시광선 영상에서 얼굴영역을 추출하기 위한 보조수단으로 사용될 수도 있다.The
제어부(12a)는 얼굴 인식장치(1a)의 동작에 필요한 전반적인 관리 및 제어기능을 수행한다. 즉, 제어부(12a)는 영상 획득부(10)를 제어하여 영상을 획득하고, 사용자 입력부(14)를 통해 입력받은 사용자 입력신호를 처리하며, 제어부(12a)를 통한 처리결과를 영상 출력부(16)를 통해 출력한다.The
일 실시예에 따르면, 제어부(12a)는 얼굴영역 검출부(120)와 영상 분석부(122) 및 조명 조절부(124)를 포함한다.According to an exemplary embodiment, the
얼굴영역 검출부(120)는 영상 획득부(10)를 통해 획득된 영상으로부터 얼굴영역을 검출한다. 얼굴영역 검출은 공개된 일반적인 기술들을 이용할 수 있다. 예를 들면, 얼굴영역 검출부(120)는 입력 영상으로부터 대략적인 얼굴을 검출한 후에 얼굴 내의 특정 구성요소인 눈, 코, 입 등을 추출하고, 이를 바탕으로 얼굴영역을 추출할 수 있다. 이때, 두 눈의 위치가 검출되었다면, 두 눈의 거리를 구할 수 있다. 얼굴영역 검출부(120)는 두 눈 사이의 거리에 기초하여 입력 영상에서 얼굴영역을 추출할 수도 있다.The
영상 분석부(122)는 얼굴영역 검출부(120)를 통해 검출된 얼굴영역에 대한 히스토그램을 분석하여 영상 획득부(10)를 통해 획득된 영상의 유효성을 판별한다. 영상 분석부(122)의 세부 구성에 대해서는 도 3에서 후술한다.The
조명 조절부(124)는 영상 분석부(122)의 유효성 판별결과에 따라 조명의 밝기를 조절하여, 영상 획득부(10)가 밝기가 조절된 조명을 이용하여 영상을 재획득하도록 제어한다. 조명 조절의 예를 들면, 영상 획득부(10)의 조명기를 통해 조사되는 광의 세기를 높여 조명을 밝게 하거나, 광의 세기를 낮추어 조명을 어둡게 조절할 수 있다. 또는 광을 조사하는 조명기의 개수를 증가시켜 조명을 밝게 하거나, 조명기의 개수를 감소시켜 조명을 어둡게 할 수 있다. 또는 조명기의 파장대를 다르게 하여 조명의 밝기를 조절할 수도 있다.The
사용자 입력부(14)는 사용자로부터 입력신호를 입력받아 이를 제어부(12a)에 전달하여 입력신호에 대응되는 이벤트를 처리하도록 한다. 영상 출력부(16)는 영상 획득부(10)를 통해 획득한 영상을 출력한다. 이때, 영상 출력부(16)는 조명 조절부(124)를 통해 조명의 밝기가 재설정된 상태에서 영상 획득부(10)를 통해 재획득한 영상을 출력할 수 있다. 사용자는 영상 출력부(16)로부터 출력되는 영상을 보면서 피촬영자의 얼굴을 인식할 수 있다.The
도 3은 도 2의 영상 분석부(122)의 세부 구성도이다.3 is a detailed block diagram of the
도 3을 참조하면, 영상 분석부(122)는 히스토그램 생성부(1220)와 제1 히스토그램 분석부(1222) 및 제2 히스토그램 분석부(1224)를 포함한다. 이하, 도 3의 구성에 대해 후술할 때에 설명의 이해를 높이기 위해 도 5a 내지 도 5c에 도시된 참조도를 곁들어 설명한다.Referring to FIG. 3, the
히스토그램 생성부(1220)는 얼굴영역 검출부(120)에 의해 검출된 얼굴영역의 각 명암에 대한 화소수(number of picture elements)를 나타내는 히스토그램을 생성한다. 예를 들면, 도 5a에 도시된 바와 같이, 얼굴영역 중에 A, B, C, D와 같이 하나의 얼굴영역을 밝거나 또는 어두운 서로 다른 영역으로 구분하는데 이를 명암이라 한다. 또한, 히스토그램은 각 명암에 속하는 화소수를 각 명암의 밝기를 기준으로 나타낸 그래프이다. 밝기는 0에서 255의 등급으로 수치화하여 표현할 수 있다. 히스토그램은 예를 들면 도 5b에 도시한 바와 같이 A 영역이 전체 영상의 3/8을 차지하는 히스토그램 a와 같이 그래프화시킬 수 있다. 동일한 방법으로 히스토그램 b, c 및 d 또한 그래프화시킬 수 있다. 이때, 도 5c에 도시한 바와 같이, 각 명암(A, B, C, D)의 히스토그램 (a, b, c, d)을 누적시켜 누적 분포도로 나타내어 보면, 0에서 1까지 1의 기울기를 갖는 것을 볼 수 있다.The
추가 실시예에 따르면, 히스토그램 생성부(1220)는 히스토그램을 이퀄라이제이션(equalization)하는 작업을 수행할 수 있는데, 예를 들면 히스토그램(a, b, c, d)으로 나타낸 얼굴영역의 각 명암(A, B, C, D)을 최대의 밝기를 가진 255 지점까지 표현하는 경우, 획득된 영상의 최대의 밝기를 갖는 명암 D에 해당하는 히스토그램 d를 255 지점으로 위치시키고, 나머지 히스토그램 a, b 및 c는 히스토그램 d의 비율에 맞춰 이동시킬 수 있다.According to a further embodiment, the
제1 히스토그램 분석부(1222)는 히스토그램 생성부(1220)를 통해 생성된 히스토그램으로부터 콘트라스트 값을 계산하여, 계산된 콘트라스트 값이 소정의 임계치보다 작으면 영상이 유효하지 않은 것으로 판별한다. 콘트라스트는 화소값의 최대값과 최소값의 차이로부터 구할 수 있다. 이때, 조명 조절부(124)는 제1 히스토그램 분석부(1222)의 판별결과, 콘트라스트 값이 소정의 임계치보다 작은 경우 조명의 밝기를 높일 수 있다. 이에 대한 실시예는 도 6의 (a) 및 도 7의 (a)를 참조로 후술한다.The
제2 히스토그램 분석부(1224)는 히스토그램 생성부(1220)를 통해 생성된 히스토그램으로부터 화소값 분포도를 계산하여, 화소값의 분포가 집중되면 영상이 유효하지 않은 것으로 판별한다. 이때, 조명 조절부(124)는 제2 히스토그램 분석부(1224)의 판별결과, 미리 설정된 임계치보다 큰 밝기를 갖는 화소가 집중되는 경우 조명의 밝기를 낮추고, 미리 설정된 임계치보다 작은 밝기를 갖는 화소가 집중되는 경우 조명의 밝기를 높일 수 있다. 이에 대한 실시예는 도 6의 (b) 및 도 7의 (b)를 참조로 후술한다.The
도 4는 본 발명의 추가 실시예에 따른 얼굴 인식장치(1b)의 구성도이다.4 is a block diagram of a
도 4의 얼굴 인식장치(1b)와 도 2의 얼굴 인식장치(1a)의 차이점을 설명하자면, 도 4의 얼굴 인식장치(1b)에는 특징정보 추출부(126)가 더 포함되어 있다는 데 있다.Referring to the difference between the
특징정보 추출부(126)는 얼굴영역 검출부(120)를 통해 추출된 얼굴영역으로부터 특징정보를 추출한다. 특징정보는 얼굴영역에 포함된 얼굴에 대한 고유한 특성을 나타내는 정보를 말한다. 특징정보 추출을 위해 국부적인 영상 정보를 이용하여 texture 정보를 표현할 수 있는 LBP(Local Binary Pattern)를 사용할 수 있다. LBP는 조명의 변화에 강인한 특징정보 추출이 가능하며 얼굴 특성 표현을 위해 널리 사용되고 있다. 다른 예로서, PCA(Principal Component Analysis), LDA(Linear Discriminate Analysis) 등이 선택되어 사용될 수 있다. 또 다른 예로서, 2차원의 영상 행렬을 기반으로 얼굴영역의 특징정보를 추출할 수 있는 2D-PCA(2-Dimensional Principal Component Analysis) 기법을 이용할 수 있다. 2D-PCA 기법은 일반적인 PCA 기법에 비하여 프로젝션 행렬의 크기가 작아지므로, 이로 인하여 연산량 및 필요 메모리를 상대적으로 낮출 수 있기에 휴대용 장치, 저사양의 임베디드 시스템 등에 용이하게 적용될 수 있다. 따라서, 짧은 시간 내에 얼굴 인식이 가능하여 실시간으로 얼굴 인식이 이루어질 수 있다.The
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 조명조절이 필요한 입력영상의 예를 도시한 참조도이다.6 is a reference diagram illustrating an example of an input image requiring adaptive lighting adjustment according to an embodiment of the present invention.
도 6의 (a)와 같이, 어두운 조명 환경에서는 충분한 콘트라스트가 확보되지 않아 얼굴을 제대로 인식할 수 없다. 콘트라스트는 화소값의 최대값과 최소값의 차이로부터 구해진다. 또한, 도 6의 (b)와 같이 국부적으로 특정 값 이상의 영상 밝기값을 갖는 화소가 몰려 있는 saturation의 경우에도 얼굴을 제대로 인식할 수 없다.As shown in FIG. 6A, in a dark lighting environment, sufficient contrast is not secured, so that a face cannot be properly recognized. The contrast is obtained from the difference between the maximum value and the minimum value of the pixel value. In addition, even in the case of saturation in which pixels having an image brightness value of a specific value or more are concentrated as shown in FIG. 6B, a face cannot be properly recognized.
도 7은 영상 분석부(122)의 히스토그램 분석 예를 설명하기 위한 히스토그램을 도시한 참조도이다.FIG. 7 is a reference diagram illustrating a histogram for explaining an histogram analysis example of the
영상 분석부(122)의 제1 히스토그램 분석부(1222)는 히스토그램 생성부(1220)를 통해 생성된 히스토그램으로부터 콘트라스트 값을 계산하여, 계산된 콘트라스트 값이 소정의 임계치보다 작으면 입력영상이 유효하지 않은 것으로 판별한다. 이때의 입력영상의 예는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같고, 히스토그램은 도 7의 (a)에 도시된 바와 같다. 이는 어두운 조명으로 인하여 충분한 콘트라스트가 확보되지 않았기 때문이다. 따라서, 조명 조절부(124)는 제1 히스토그램 분석부(1222)의 판별결과에 따라 콘트라스트 값이 소정의 임계치보다 작은 경우 조명의 밝기를 높여, 영상 획득부(10)가 밝기가 조절된 조명을 이용하여 영상을 재획득하도록 제어한다.The
한편, 영상 분석부(122)의 제2 히스토그램 분석부(1224)는 히스토그램 생성부(1220)를 통해 생성된 히스토그램으로부터 화소값 분포도를 계산하여, 화소값의 분포가 집중되면 영상이 유효하지 않은 것으로 판별한다. 화소의 분포가, 높은 밝기영역에 집중된 경우는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같고, 히스토그램은 도 7의 (b)에 도시된 바와 같다. 이는 영상의 밝기가 너무 밝기 때문이다. 따라서, 조명 조절부(124)는 제2 히스토그램 분석부(1224)의 판별결과에 따라 미리 설정된 임계치보다 큰 밝기를 갖는 화소가 집중되는 경우 조명의 밝기를 낮춘다. 이에 비하여, 미리 설정된 임계치보다 작은 밝기를 갖는 화소가 집중되는 경우 조명의 밝기를 높일 수 있다.On the other hand, the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 특징정보가 추출되지 않는 경우 적응적 조명 조절 프로세스를 설명하기 위한 참조도이다.8 is a reference diagram for describing an adaptive lighting control process when feature information is not extracted according to an embodiment of the present invention.
얼굴영역 내에서 급격한 특징 변화가 발생하거나 특징 분포에서 평면의 특징을 갖는 값이 많은 경우는 충분한 특징정보가 추출되지 않은 경우이다. 이 경우, 조명 조절부(124)는 조명의 밝기를 조절한다. 즉, 도 8의 (a)에 도시된 입력영상은 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 히스토그램에 있어서 화소 값 분포는 균일하나 특징정보의 분포가 좋지 않은 경우이다. 이 경우, 조명 조절부(124)는 특징정보를 추출하기 위해 조명의 밝기를 밝게 조절한다.When there is a sudden feature change in the face region or when there are many values having a planar feature in the feature distribution, sufficient feature information is not extracted. In this case, the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 적응적 조명조절을 이용한 얼굴 인식방법을 도시한 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a face recognition method using adaptive lighting control according to an embodiment of the present invention.
일 실시예에 따르면, 얼굴 인식장치(1a,1b)는 조명 하에서 피촬영자를 촬영하여 영상을 획득(900)하고, 획득된 영상으로부터 얼굴영역을 검출한다(910). 이어서, 검출된 얼굴영역에 대한 히스토그램을 분석하여, 획득된 영상의 유효성을 판별(920)하고, 판별결과에 따라 조명의 밝기를 조절(940)하여, 밝기가 조절된 조명을 이용하여 피촬영자 영상을 재획득한다.According to an embodiment, the
일 실시예에 따르면, 얼굴 인식장치(1a,1b)는 검출된 얼굴영역의 각 명암에 대한 화소값과 밝기를 나타내는 히스토그램을 생성하고, 생성된 히스토그램으로부터 콘트라스트 값을 계산하여, 계산된 콘트라스트 값이 소정의 임계치보다 작으면 영상이 유효하지 않은 것으로 판별한다. 이때, 콘트라스트 값이 소정의 임계치보다 작은 경우 조명의 밝기를 높일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the
다른 실시예에 따르면, 얼굴 인식장치(1a,1b)는 검출된 얼굴영역에 대한 히스토그램을 생성하고, 생성된 히스토그램으로부터 화소값 분포도를 계산하여, 화소값의 분포가 집중되면 영상이 유효하지 않은 것으로 판별한다. 이때, 미리 설정된 임계치보다 큰 밝기를 갖는 화소가 집중되는 경우 조명의 밝기를 낮추고, 미리 설정된 임계치보다 작은 밝기를 갖는 화소가 집중되는 경우 조명의 밝기를 높일 수 있다.According to another exemplary embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 얼굴 인식장치(1b)는 검출된 얼굴영역으로부터 특징정보를 추출한다(930). 그리고, 특징정보 추출 결과에 따라 특징정보를 추출하지 못하는 경우 조명의 밝기를 조절한다.According to another embodiment, the
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 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.The embodiments of the present invention have been described above. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
1a,1b : 얼굴 인식장치 10 : 영상 획득부
12a,12b : 제어부 14 : 사용자 입력부
16 : 영상 출력부 120 : 얼굴영역 검출부
122 : 영상 분석부 124 : 조명 조절부
126 : 특징정보 추출부 1220 : 히스토그램 생성부
1222 : 제1 히스토그램 분석부 1224 : 제2 히스토그램 분석부1a, 1b: face recognition device 10: image acquisition unit
12a, 12b: control unit 14: user input unit
16: image output unit 120: face area detection unit
122: image analysis unit 124: lighting control unit
126: feature information extraction unit 1220: histogram generator
1222: first histogram analyzer 1224: second histogram analyzer
Claims (8)
상기 획득된 영상으로부터 얼굴영역을 검출하는 얼굴영역 검출부;
상기 검출된 얼굴영역에 대한 히스토그램을 분석하여 상기 획득된 영상의 유효성을 판별하는 영상 분석부; 및
상기 영상 분석부의 판별결과에 따라 조명의 밝기를 조절하여 상기 영상 획득부가 상기 밝기가 조절된 조명을 이용하여 영상을 재획득하도록 제어하는 조명 조절부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식장치.An image acquisition unit which acquires an image by photographing a subject under illumination;
A face region detector for detecting a face region from the obtained image;
An image analyzer which analyzes the histogram of the detected face region to determine the validity of the acquired image; And
An illumination control unit for controlling the image acquisition unit to re-acquire the image using the light whose brightness is adjusted by adjusting the brightness of the illumination according to the determination result of the image analyzer;
And a face recognition unit for recognizing the face.
상기 검출된 얼굴영역의 각 명암에 대한 화소값과 밝기를 나타내는 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부; 및
상기 생성된 히스토그램으로부터 콘트라스트 값을 계산하여, 상기 계산된 콘트라스트 값이 소정의 임계치보다 작으면 영상이 유효하지 않은 것으로 판별하는 제1 히스토그램 분석부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식장치.The method of claim 1, wherein the image analyzer,
A histogram generator for generating a histogram representing pixel values and brightness of each contrast of the detected face region; And
A first histogram analyzer which calculates a contrast value from the generated histogram and determines that an image is invalid when the calculated contrast value is smaller than a predetermined threshold;
And a face recognition unit for recognizing the face.
상기 제1 히스토그램 분석부의 판별결과에 따라 상기 계산된 콘트라스트 값이 소정의 임계치보다 작은 경우 조명의 밝기를 높이는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식장치.The method of claim 2, wherein the lighting control unit,
And a brightness of the illumination is increased when the calculated contrast value is smaller than a predetermined threshold value according to the determination result of the first histogram analyzer.
상기 검출된 얼굴영역의 각 명암에 대한 화소값과 밝기를 나타내는 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부; 및
상기 생성된 히스토그램으로부터 화소값 분포도를 계산하여, 화소값의 분포가 집중되면 영상이 유효하지 않은 것으로 판별하는 제2 히스토그램 분석부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식장치.3. The method of claim 2,
A histogram generator for generating a histogram representing pixel values and brightness of each contrast of the detected face region; And
A second histogram analyzer which calculates a pixel value distribution from the generated histogram and determines that an image is invalid when the distribution of pixel values is concentrated;
And a face recognition unit for recognizing the face.
상기 제2 히스토그램 분석부의 판별결과에 따라 미리 설정된 임계치보다 큰 밝기를 갖는 화소가 집중되는 경우 조명의 밝기를 낮추고, 미리 설정된 임계치보다 작은 밝기를 갖는 화소가 집중되는 경우 조명의 밝기를 높이는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식장치.The method of claim 4, wherein the lighting control unit,
According to the determination result of the second histogram analyzer, when the pixels having a brightness greater than a predetermined threshold are concentrated, the brightness of the illumination is lowered, and when the pixels having a brightness smaller than the preset threshold are concentrated, the brightness of the illumination is increased. Face recognition device.
상기 검출된 얼굴영역으로부터 특징정보를 추출하는 특징정보 추출부; 를 더 포함하며,
상기 조명 조절부는, 상기 특징정보 추출부의 특징정보 추출 결과에 따라 특징정보를 추출하지 못하는 경우 조명의 밝기를 조절하는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식장치.The method of claim 1,
A feature information extracting unit extracting feature information from the detected face region; More,
And the lighting controller adjusts the brightness of the lighting when the feature information cannot be extracted according to the feature information extraction result of the feature information extractor.
상기 조명은 앰비언트 조명을 형성하는 능동적 조명인 것인 것을 특징으로 하는 얼굴 인식장치.The method of claim 1,
And wherein the illumination is active illumination forming an ambient illumination.
상기 영상 획득부로부터 획득한 영상을 출력하는 영상 출력부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식장치.The method of claim 1,
An image output unit which outputs an image acquired from the image acquisition unit;
Face recognition apparatus further comprises a.
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