KR20140084675A - Multiple Human Face Detection Method And Electronic Device supporting the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다중 사용자 얼굴 검출에 관한 것으로, 특히 열화상 카메라와 CCD 카메라의 영상정보를 융합하여 사용자의 얼굴 영역을 신속하게 검출할 있도록 지원하는 다중 사용자 얼굴 검출 방법 및 이를 지원하는 단말 장치에 관한 것이다.The present invention relates to multi-user face detection, and more particularly, to a multi-user face detection method for supporting rapid detection of a face region of a user by fusing image information of a thermal camera and a CCD camera and a terminal device supporting the same .
최근 사용자를 감시하는 시스템에 대한 관심이 고조되면서 동적영상에서 실시간으로 사용자의 얼굴을 검출하는 장비에 관한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다. 특히 사용자를 감시하는 지능형 시스템에서 얼굴영역을 정확하고 빠르게 검출하여야 그 이후에 진행되는 응용범위에서 성능과 안정성을 보장 받을 수 있기 때문에 속도와 정확성이 강조되고 있다.Recently, as the interest in the system for monitoring the user has increased, research and development of a device for detecting a user 's face in a dynamic image in real time has been actively carried out. Especially, in the intelligent system that monitors the user, the face area is accurately and quickly detected, so that speed and accuracy are emphasized because the performance and stability can be ensured in the subsequent application range.
종래의 얼굴영역을 검출하기 위해서는 영상내의 모든 영역에 대해서 검출하였다. 이러한 경우 영상의 텍스처와 배경요소가 복잡할 경우 얼굴이 아닌 영역도 얼굴로 오검출하여 검출율이 저하되는 문제가 있었다. 이러한 문제는 결과적으로 시스템에 대한 신뢰성을 저하시키는 문제로 발전하고 있다. 또한 실시간으로 얼굴을 검출하여 상황을 판단하는 실시간 감시시스템에서 영상 내 모든 영역에 대해서 얼굴의 영역을 판단하는 경우 빠르게 이동하는 사용자에 대한 얼굴 영역 검출과 판단이 정상적으로 수행되지 않는 문제점이 있었다. 특히 사용자의 얼굴, 형상은 환경의 변화와 움직임의 형태, 조명환경에 따라서 색상, 모양, 배경이 왜곡되어 보일 수 있기 때문에 적절한 얼굴 검출에 문제가 많았다.In order to detect the conventional face region, all regions in the image are detected. In such a case, if the texture and the background element of the image are complicated, the area other than the face is also erroneously detected as a face, and the detection rate is deteriorated. This problem has resulted in a problem of lowering the reliability of the system. In addition, in a real-time surveillance system that detects a face in real time to determine a face area, when a face area is determined for all areas in an image, there is a problem that the face area detection and determination are not normally performed for a fast moving user. Particularly, face and shape of user have problems in proper face detection because color, shape and background may be distorted depending on environment change, movement type, and lighting environment.
따라서 본 발명의 목적은 사용자의 얼굴을 정확하게 검출하여 신뢰성이 높은 정보를 제공할 수 있는 다중 사용자 얼굴 검출 방법 및 이를 지원하는 단말 장치를 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a multi-user face detection method and a terminal device supporting the multi-user face detection method that can accurately detect a face of a user and provide highly reliable information.
본 발명의 다른 목적은 사용자의 얼굴을 검출할 때 영상의 모든 영역을 판단하지 않고 열화상영상과 CCD 이미지를 융합하여 후보영역을 선정하여 신속하게 사용자의 얼굴을 검출함으로서 시스템 부하를 저감하고 실시간 얼굴 검출이 가능하도록 지원하는 다중 사용자 얼굴 검출 방법 및 이를 지원하는 단말 장치를 제공함에 있다.It is another object of the present invention to reduce the system load by detecting a face of a user by selecting a candidate region by merging a thermal image and a CCD image without judging all areas of the image when detecting a user's face, And a terminal device supporting the multi-user face detection method.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 열화상 이미지를 수집하는 열화상 카메라, 상기 열화상 카메라가 촬영한 영역과 동일한 영역의 CCD 이미지를 수집하는 CCD 카메라, 상기 열화상 이미지를 상기 CCD 이미지를 기준으로 정합하여 정합 영상을 생성하고, 생성된 정합 영상에서 사전 정의된 기준 온도 이상의 후보 영역들을 산출하고, 후보 영역들에서 사람의 얼굴 검출을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 얼굴 검출을 지원하는 단말 장치의 구성을 개시한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an image processing apparatus including an infrared camera for collecting a thermal image, a CCD camera for collecting CCD images in the same area as the area captured by the thermal camera, And a control unit for controlling the candidate regions to detect a face of a person in the candidate regions by calculating candidate regions that are higher than a predefined reference temperature in the generated matching image, A configuration of a terminal device supporting user face detection is disclosed.
상기 제어부는 상기 CCD 이미지를 기준으로 정합된 정합 영상에서 열화상 이미지에 의해 수집된 모든 화소들의 온도 값들의 평균 온도를 상기 기준 온도로 결정하는 열 영상 후보 영역 생성부, 상기 후보 영역들에 대하여 사전 정의된 패턴을 가지는 Haar like feature 검출을 적용하여 상반신 검출을 수행하도록 제어하는 상반신 검출부, 상기 얼굴 검출을 위해 사전 정의된 패턴을 적용하는 Haar like feature 검출을 적용하는 얼굴 검출부를 포함할 수 있다.Wherein the control unit includes a thermal image candidate region generation unit for determining an average temperature of temperature values of all the pixels collected by the thermal image in the matched image based on the CCD image as the reference temperature, An upper half body detecting unit for performing upper half body detection by applying Haar like feature detection having a defined pattern, and a face detecting unit for applying Haar like feature detection to apply a predefined pattern for face detection.
본 발명은 또한, 일정 영역에 대한 열화상 이미지 및 CCD 이미지를 수집하는 단계, 상기 열화상 이미지를 상기 CCD 이미지를 기준으로 정합하여 정합 영상을 생성하는 단계, 상기 생성된 정합 영상에서 사전 정의된 기준 온도 이상의 후보 영역들을 산출하는 단계, 상기 후보 영역들에서 사람의 얼굴 검출을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 얼굴 검출 방법의 구성을 개시한다.The present invention also relates to a method and system for capturing an image, comprising the steps of: collecting an infrared image and a CCD image for a region, generating a matching image by matching the thermal image with the CCD image, Calculating candidate regions above the temperature, and performing face detection of the person in the candidate regions.
상기 정합 영상을 생성하는 단계는 상기 CCD 이미지를 기준으로 정합된 정합 영상에서 열화상 이미지에 의해 수집된 모든 화소들의 온도 값들의 평균 온도를 상기 기준 온도로 결정하는 단계를 포함한다.The step of generating the matched image includes determining an average temperature of all the temperature values of all the pixels collected by the thermal image in the matched matched image with reference to the CCD image as the reference temperature.
상기 방법은 상기 후보 영역들을 산출하는 단계 이후 상기 후보 영역들에 대하여 사전 정의된 패턴을 가지는 Haar like feature 검출을 적용하여 상반신 검출을 수행하는 단계를 더 포함하며, 상기 얼굴 검출을 수행하는 단계는 상기 얼굴 검출을 위해 사전 정의된 패턴을 적용하는 Haar like feature 검출을 적용하는 단계가 될 수 있다.The method may further include performing upper half detection by applying Haar like feature detection having a predefined pattern to the candidate regions after calculating the candidate regions, And applying Haar like feature detection applying a predefined pattern for face detection.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 얼굴 검출 방법 및 이를 지원하는 단말 장치에 따르면, 본 발명은 열화상 영상과 CCD 영상을 융합하여 다중 사용자의 얼굴을 정확하게 검출할 수 있으며, 배경이 복잡한 영상에서도 다중 사용자의 얼굴을 검출 할 수 있다.According to the multi-user face detection method and the terminal device supporting the multi-user face detection method according to the embodiment of the present invention, it is possible to accurately detect faces of multiple users by merging a thermal image and a CCD image, The user's face can be detected.
또한 본 발명은 얼굴 검출에 있어서 검출 속도가 빠르며, 오검출율이 저하시켜 시스템 신뢰성을 개선할 수 있다.Further, in the present invention, the detection speed is high in the face detection, and the false detection rate is reduced and the system reliability can be improved.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 얼굴 검출 기능을 지원하는 단말 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단말 장치 구성 중 제어부 구성을 보다 상세히 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 다중 사용자 얼굴 검출 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 다중 사용자 얼굴 검출 중 후보 영역 설정을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 다중 사용자 얼굴 검출이 적용된 결과를 설명하기 위한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a terminal device supporting a multi-user face detection function according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a detailed block diagram of a control unit in a terminal device according to an embodiment of the present invention;
3 is a diagram for explaining a multi-user face detection method of the present invention.
4 is a diagram for explaining a candidate region setting during multi-user face detection according to the present invention.
5 is a diagram for explaining a result of applying multi-user face detection of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the embodiment of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to disturb the gist of the present invention.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents It should be understood that water and variations may be present.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 얼굴 검출을 지원하는 단말 장치(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a
도 1을 참조하면, 본 발명의 다중 사용자 얼굴 검출을 지원하는 단말 장치(100)는 열화상 카메라(110), CCD 카메라(120), 표시부(140), 저장부(150) 및 제어부(160)의 구성을 포함할 수 있다. 한편 본 발명의 실시 예에 따른 단말 장치(100)에서는 열화상 이미지 및 CCD 이미지를 수집하기 위하여 각각 열화상 카메라(110) 및 CCD 카메라(120) 구성에 대하여 설명하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 단말 장치(100)에 적용될 수 있는 카메라는 상술한 열화상 이미지 및 CCD 이미지를 수집할 수 있는 Fusion sensor 구조를 채용하여 구현될 수도 있다.Referring to FIG. 1, a
상술한 본 발명의 단말 장치(100)는 열화상 카메라(110) 및 CCD 카메라(120)가 수집한 열화상 이미지와 CCD 이미지를 융합하고 융합된 영상에서 모든 영상 화소에 대한 평균 온도 값을 계산하고, 평균 온도 값 이상의 영역만 후보 영역으로 설정한다. 이후 본 발명의 단말 장치(100)는 설정된 후보 영역 중에서 상반신 검출 및 얼굴 검출을 수행하여 촬영된 영역에서의 실시간 사용자 얼굴 검출을 수행하도록 지원할 수 있다. 특히 본 발명의 단말 장치(100)는 평균 온도 이상의 후보 영역들에 대하여 상반신 검출과 얼굴 검출을 수행하기 때문에 전체 영역 중 일정 영역에만 얼굴 검출을 수행하게 된다. 이에 따라 본 발명의 단말 장치(100)는 실시간 수집된 영상에서의 사용자 얼굴 검출이 가능하도록 지원할 수 있다.The
열화상 카메라(110)는 물체에서 방출되는 적외선 열에너지를 검출해서 화상으로 표시해주는 장치이다. 이러한 열화상 카메라(110)는 다른 카메라에 비해 빛의 조도에 영향이 적은 장점이 있다. 열화상 카메라(110)에는 다양한 방식이 적용될 수 있다. 예컨대 서로 다른 금속 간에 전류가 흐르면 온도차가 발생하는 Peltier효과를 이용한 Thermoelectric Cooling(TE Type) 방식, He Gas를 고압으로 농축하고 저압으로 전환할 때 생기는 압력차를 이용하여 온도차를 발생시키는 Joule-Thomson 효과 기반의 Stirling Cooling (Closed Cycle Cooling) 방식, Stirling Cooling 방식과 유사한 원리로 저압가스를 대기 중에 발산시키는 Argon Gas Cooling 방식, 액체질소가 기화되면서 주위의 온도를 낮추는 현상을 이용한 액체질소냉각(LN2) 방식 등이 적용될 수 있다. 또한 열화상 카메라(110)는 비냉각 방식 센서가 채용될 수도 있다. 즉 본 발명의 열화상 카메라(110)는 광범위한 구역 또는 정해진 일정 구역에 대한 열화상을 수집할 수 있는 적어도 하나의 방식이 적용된 카메라가 될 수 있다. 열화상 카메라(110)가 수집한 열화상 이미지는 제어부(160)에 제공된다. 특히 열화상 카메라(110)가 수집한 열화상 이미지는 사람의 신체 중에서 열을 발산하는 영역이 다른 영역들과 구분될 수 있다. 또한 열화상 카메라(110)는 사람 신체 이외에 별도의 일정 적외선을 방출하는 열원에 대한 영역도 포함할 수 있다.The
CCD 카메라(120)(charge-coupled device camera, CCD camera)는 디지털 카메라의 하나로, 전하 결합 소자(CCD)를 사용하여 영상을 전기 신호로 변환함으로써 디지털 데이터로 플래시 메모리 등의 기억 매체에 저장하는 장치이다. CCD는 디지털 카메라에서 빛을 전기적인 신호로 바꿔주는 광센서 반도체로, 일반 카메라의 필름을 감광시키는 기능을 지원한다. 렌즈와 조리개를 통해 카메라 내부로 전달된 빛은 CCD에 의해 빛의 강약을 통하여 전기적 신호로 변환되고 이 신호는 다시 아날로그 신호를 0과 1의 디지털 신호로 바꿔주는 ADC 변환 장치를 통해 이미지 파일로 변환된 뒤 메모리에 저장된다. 특히 렌즈와 조리개를 통해 유입된 빛의 세기는 CCD에 기록되며, 이때 CCD에 인접되어 배치된 RGB 색필터에 의해 각기 다른 색으로 분리된 후 CCD를 구성하는 수많은 감광소자에서 전기적 신호로 바뀌어 메모리에 저장된다. 제어부(160)는 실시간 영상 처리를 위하여 CCD 카메라(120)에 배치된 메모리에 저장된 CCD 이미지를 실시간으로 수집하도록 제어할 수 있다.A charge coupled device camera (CCD camera) 120 is a digital camera that converts an image into an electric signal by using a charge coupled device (CCD), and stores it as digital data in a storage medium such as a flash memory to be. CCD is an optical sensor semiconductor that converts light into electrical signals from a digital camera. The light transmitted through the lens and diaphragm is converted into an electrical signal by the intensity of the light by the CCD. The signal is converted into an image file through an ADC converter which converts the analog signal into a digital signal of 0 and 1 And stored in memory. In particular, the intensity of light incident through the lens and diaphragm is recorded in the CCD, separated into different colors by the RGB color filters disposed adjacent to the CCD, and then converted into electrical signals in a number of photosensitive elements constituting the CCD, . The
본 발명의 CCD 카메라(120)는 열화상 카메라(110)가 열화상 이미지를 촬영한 영역과 동일한 영역에 대한 CCD 이미지를 실시간으로 수집한다. 이때 CCD 이미지에는 적어도 하나의 사람으로 구분될 수 있는 객체가 배치될 수 있으며, 이러한 객체는 열화상 이미지에서 주변 영역과 다른 온도 이미지로서 제공될 수 있다.The
표시부(140)는 다중 사용자 얼굴 검출 기능을 지원하는 단말 장치(100) 운용과 관련된 다양한 화면을 출력하는 구성이다. 예컨대 표시부(140)는 열화상 카메라(110)가 수집한 열화상 이미지 및 CCD 카메라(120)가 수집한 CCD 이미지를 각각 표시할 수 있다. 또한 표시부(140)는 열화상 이미지 및 CCD 이미지가 융합된 영상을 출력할 수 있다. 특히 표시부(140)가 출력하는 융합 이미지에는 해당 이미지에서의 평균 온도 값 이상의 후보 영역들에 대한 위치 표기, 후보 영역들 중 사용자 상반신에 해당하는 영역들에 대한 위치 표기, 사용자 상반신 중 얼굴에 해당하는 영역들에 대한 위치 표기가 제공될 수 있다. 한편 표시부(140)는 본 발명의 다중 사용자 얼굴 검출 기능 지원을 위한 메뉴 화면, 각 메뉴에 포함된 특정 항목 선택에 따른 항목 실행 화면 등이 출력될 수 있다. The
저장부(150)는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 얼굴 검출 기능을 지원하기 위해 필요한 프로그램이나 알고리즘 및 기타 영상 데이터를 저장하는 구성이다. 예컨대 저장부(150)는 열화상 카메라(110)가 수집하여 제공한 열화상 이미지, CCD 카메라(120)가 수집하여 제공한 CCD 이미지를 일시적으로 그리고 지속적으로 저장할 수 있다. 또한 저장부(150)는 열화상 이미지와 CCD 이미지의 융합 이미지를 저장할 수 있다.The
특히 본 발명의 저장부(150)는 다중 사용자 얼굴 검출 기능 지원을 위한 평균 온도 산출 알고리즘(151) 및 얼굴 인식 알고리즘(153)을 포함할 수 있다.In particular, the
평균 온도 산출 알고리즘(151)은 열화상 이미지 및 CCD 이미지가 수집되면 열화상 이미지의 좌표를 CCD 이미지를 기준으로 정합하는 루틴, 정합된 영상에서 모든 영상 화소의 온도 값을 수집하는 루틴, 수집된 모든 영상 화소의 온도 값에 대한 평균 온도 값을 산출하는 루틴, 산출된 평균 온도 값을 기준으로 모든 영상 화소에서 평균 온도 값 이상의 온도 값이 배치된 후보 영역을 검출하는 루틴, 검출된 후보 영역들에 대한 정보를 제공하는 루틴을 포함할 수 있다. 후보 영역을 검출하는 루틴은 평균 온도 값 이상의 온도를 가지는 화소들 중 사전 정의된 일정 크기 이상의 영역을 가지는 영역들을 후보 영역으로 검출하는 루틴을 포함할 수 있다.The average
얼굴 인식 알고리즘(153)은 평균 온도 산출 알고리즘(151) 운용에 따라 산출된 후보 영역들 중에서 사전 정의된 상반신 Haar like feature를 기반으로 사람의 상반신으로 인정되는 영역을 검출하는 루틴, 상반신 영역들에서 사전 정의된 얼굴 Haar like feature를 이용하여 얼굴을 인식하는 인식 루틴을 포함할 수 있다. The
제어부(160)는 본 발명의 다중 사용자 얼굴 검출 기능을 지원하는 단말 장치(100) 운용에 필요한 다양한 신호의 처리와 제어 신호의 전달, 전원의 공급과 분배, 데이터의 처리와 분석을 지원하는 구성이다. 이러한 제어부(160)는 다중 사용자 얼굴 검출 기능 지원을 위하여 도 2에 도시된 바와 같은 구성을 포함할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단말 장치(100)의 제어부(160) 구성을 보다 상세히 나타낸 도면이다.2 is a detailed block diagram of the
도 2를 참조하면, 본 발명의 단말 장치(100)는 열화상 이미지와 CCD 이미지 간의 상호 좌표를 정합하는 영상 정합처리부(161), 열 영상 후보 영역 생성부(162), 상체 검출부(163), 얼굴 검출부(164)을 포함하여 구성된다. 2, the
영상 정합 처리부(161)는 본 발명의 다중 사용자 얼굴 인식을 위한 기능 활성화가 요청되면, 열화상 카메라(110) 및 CCD 카메라(120)를 활성화하도록 제어한다. 이를 위하여 영상 정합 처리부(161)는 열화상 카메라(110) 및 CCD 카메라(120)의 전원 공급과 초기화 과정을 수행하도록 제어할 수 있다. 그리고 영상 정합 처리부(161)는 열화상 카메라(110) 및 CCD 카메라(120)로부터 각각 열화상 이미지 및 CCD 이미지를 수집하고, 수집된 열화상 이미지 및 CCD 이미지들의 정합을 수행한다. 특히 영상 정합 처리부(161)는 수집된 CCD 이미지와 열화상 이미지의 좌표를 CCD 이미지를 기준으로 정합한다. 이에 따라 정합 영상들은 CCD 이미지를 기준으로 화소별 분류 또는 구분이 가능하다. 정합 영상이 생성되면 영상 정합 처리부(161)는 정합 영상을 열 영상 후보 영역 생성부(162)에 전달한다.The image
열 영상 후보 영역 생성부(162)는 영상 정합 처리부(161)로부터 전달된 정합 영상에서 모든 영상 화소에 대한 평균 온도 값을 계산한다. 이를 위하여 열 영상 후보 영역 생성부(162)는 정합 영상의 모든 영상들에 대한 화소 온도 정보를 수집하고 이들의 합을 전체 영상 화소로 나누어 평균 온도 값을 계산한다. The column image candidate
한편 열 영상 후보 영역 생성부(162)는 특정 프레임의 평균 온도 값 산출이 완료되면 산출된 평균 온도 값을 기반으로 평균 온도 값 이상의 후보 영역들을 산출하도록 지원한다. 이를 위하여 열 영상 후보 영역 생성부(162)는 수학식 1에서와 같이 평균 온도 값 이상의 영역을 검출하고, 검출된 영역들을 이용하여 후보 영역들을 지정한다. On the other hand, the column image candidate
[수학식 1][Equation 1]
열 영상 후보 영역 생성부(162)는 평균 온도 값 이상의 영역들만을 입력 이미지로 제공하며 평균 온도 값 이하의 영역은 "0"처리함으로서 평균 온도 이상의 영역들만을 포함하는 영상을 생성할 수 있다. 이때 평균 온도 이상의 영역들은 사람의 얼굴 인식을 위한 후보 영역들로 선정될 수 있다. 평균 온도 이상의 영역들이 후보 영역들로 선정된 영상은 상체 검출부(163)에 제공된다. The thermal image candidate
상체 검출부(163)는 열 영상 후보 영역 생성부(162)가 제공한 평균 온도 이상의 영역들이 후보 영역으로 제공된 영상을 바탕으로 다중 사용자의 상반신을 ROI(Region Of Interest)로 검출하게 된다. 이때 상체 검출부(163)는 조명에 의한 색상변화에 강인하며 실시간으로 처리가 가능한 Haar-like Feature 검출기를 운용할 수 있다. Haar-like feature 검출기를 운용하는 상체 검출부(163)는 사람의 상반신으로 인정될 수 있는 패턴들을 사전 정의하고 이를 기반으로 열 영상 후보 영역들 중에 사람의 상반신으로 인정되는 영역들을 ROI로서 검출한다. ROI 영역들은 얼굴 검출부(164)에 제공된다.The upper
얼굴 검출부(164)는 상체 검출부(163)가 제공한 ROI 영역들에서 최종 사용자의 얼굴 영역들을 검출한다. 얼굴 검출부(164)에서 사용되는 검출기는 상체 검출부(163)에서 사용되는 검출기와 동일한 Haar-like Feature이다. 특히 얼굴 검출부(164)에서 사용되는 Haar-like feature 검출기는 사전 정의된 얼굴 적용 패턴을 이용하여 얼굴 인식을 수행한다. 얼굴 검출부(164)는 다중 사용자의 얼굴 검출이 완료되면 그 결과를 표시부(140)를 통하여 제공하도록 지원할 수 있다. 또한 얼굴 검출부(164)는 다중 사용자의 얼굴 검출이 완료되면 촬영 중인 영상에 대한 저장을 제어할 수 있다. 예컨대 얼굴 검출부(164)는 열화상 카메라(110) 및 CCD 카메라(120)가 수집한 영상에서 다중 사용자의 얼굴 검출이 인정되면, CCD 카메라(120)가 수집한 영상의 저장을 제어할 수 있으며, 다중 사용자의 얼굴 검출이 없는 경우에는 별도의 영상 저장을 스킵하도록 제어할 수 있다. 즉 얼굴 검출부(164)는 얼굴 검출 이후 사전 정의된 다양한 응용 요소에 따라 검출된 영상 결과를 응용하도록 지원할 수 있다.The
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 얼굴 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a multi-user face detection method according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다중 사용자 얼굴 검출 방법은 먼저 단말 장치(100)의 제어부(160)가 S101 단계에서 열화상 이미지와 CCD 이미지를 수집하도록 지원한다. 이를 위하여 제어부(160)는 다중 사용자 얼굴 검출을 위한 입력 신호가 발생하거나 또는 사전 정의된 스케줄 정보에 따라 열화상 카메라(110) 및 CCD 카메라(120)를 활성화하도록 제어할 수 있다. 그리고 제어부(160)는 열화상 카메라(110) 및 CCD 카메라(120)가 사전 정의된 일정 각도에 영역에 대한 영상을 촬영하도록 제어할 수 있다. 이를 위하여 단말 장치(100)는 열화상 카메라(110) 및 CCD 카메라(120)의 각도 조정을 위한 Tilt 모듈을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the multi-user face detection method of the present invention firstly supports the
한편 제어부(160)는 열화상 이미지 및 CCD 이미지가 수집되면, S103 단계에서 수집된 영상들의 정합을 수행한다. 이때 제어부(160)는 CCD 이미지를 기준으로 열화상 이미지 전체에 대한 화소 구분 매트릭스를 생성할 수 있다. 즉 제어부(160)는 열화상 이미지 전체를 CCD 이미지들의 화소로 구분할 수 있도록 영상을 정합한다.On the other hand, when the thermal image and the CCD image are collected, the
다음으로 제어부(160)는 S105 단계에서 기준 온도 이상의 후보 영역을 검출하도록 지원한다. 특히 제어부(160)는 열화상 이미지 및 CCD 이미지를 정합한 정합 영상들의 모든 영상 화소들의 온도 값들을 합산하고 전체 화소들의 개수로 나누어 평균 온도 값을 산출하고, 산출된 평균 온도 값을 기준으로 평균 온도 이상의 영역들을 후보 영역들로 검출할 수 있다. 여기서 제어부(160)는 평균 온도 값 계산을 생략하고 관리자가 직접 입력한 특정 기준 온도 값을 정합 영상에 적용하도록 지원할 수도 있다. 즉 제어부(160)는 사전 정의된 기준 온도 값이 존재하면, 해당 기준 온도 값 이상의 화소들이 분포된 영역을 열 영상 후보 영역들로 선정할 수 있다. Next, the
이후 제어부(160)는 S107 단계에서 열 영상 후보 영역들 중 상반신 검출을 수행한다. 이를 위하여 제어부(160)는 사람의 상반신으로 인정될 수 있는 사전 정의된 패턴을 가지는 Haar-like feature를 열 영상 후보 영역들에 적용하고, 해당 열 영상 후보 영역들 중 상반신으로 인정되는 영역들만을 ROI 영역으로 검출하도록 지원할 수 있다.In step S107, the
후보 영역들 중 사람의 상반신에 해당하는 적어도 하나의 ROI가 검출되면 제어부(160)는 S109 단계에서 해당 ROI 영역에 대하여 Haar-like feature 검출기를 이용하여 얼굴 인식을 수행할 수 있다. 이때 Haar-like feature 검출기는 사람의 얼굴로 인식할 수 있는 얼굴 패턴을 ROI 영역들에 적용하여 다중 사용자의 얼굴 검출을 수행할 수 있다. If at least one ROI corresponding to a person's upper half of the candidate regions is detected, the
다음으로 제어부(160)는 S111 단계에서 프레임 수집 종료를 위한 입력 이벤트 또는 스케줄이 도래하면 본 발명의 다중 사용자 얼굴 검출을 종료하도록 제어할 수 있다. 그리고 제어부(160)는 S111 단계에서 프레임 수집 종료를 위한 입력 이벤트 발생이 없고 실시간으로 그리고 지속적으로 프레임 수집이 발생하면 S101 단계 이전으로 분기하여 이하 과정을 재수행하도록 지원할 수 있다.In step S111, the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 얼굴 검출 방법 및 이를 지원하는 단말 장치는 특정 영상에 대한 열화상 이미지를 이용하여 사용자 얼굴을 검출할 수 있는 적어도 하나의 후보 영역을 산출하고, 산출된 후보 영역들에만 Haar-like feature 검출을 적용하도록 지원함으로써, 화소 값들의 비교 검출에 적용되는 영역은 비약적으로 감소시킬 수 있다. 이에 따라 본 발명은 다중 사용자의 얼굴 검출을 수행하는데 매우 적은 연산량만을 운용할 수 있으며 이에 따라 실시간 다중 사용자 얼굴 검출이 가능하도록 지원한다. 또한 상대적으로 적은 연산량의 운용은 단말 장치(100)의 하드웨어를 보다 단순화할 수 있도록 지원하기 때문에 다중 사용자 얼굴 검출 기능을 지원하는 단말 장치의 제작과 생산을 보다 용이하고 경제적으로 수행하도록 지원할 수 있다. As described above, the multi-user face detecting method and the terminal supporting the multi-user face detecting method according to the embodiment of the present invention calculate at least one candidate region capable of detecting a user face using a thermal image for a specific image, By applying the Haar-like feature detection to only the candidate regions calculated, it is possible to dramatically reduce the area applied to the comparison detection of the pixel values. Accordingly, the present invention can operate only a very small amount of calculation in performing multi-user face detection, and thus supports real-time multi-user face detection. In addition, since the operation of the relatively small amount of computation enables the hardware of the
도 4은 열화상 이미지 분석을 통한 후보영역 설정 단계의 결과를 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing the result of the candidate region setting step through the thermal image analysis.
도 4에 도시된 바와 같이, 열화상 카메라(110)가 수집한 열화상 이미지에 대하여 CCD 이미지를 기반으로 좌표 정합을 수행하고, 정합 좌표를 기준으로 열화상 이미지에서의 기준 온도 값 이상의 영상만을 산출할 수 있다. 결과적으로 본 발명의 단말 장치(100)는 도시된 바와 같이 다중 사용자에 해당하는 전신 이미지 영역들만을 검출할 수 있다.As shown in Fig. 4, coordinate matching is performed on the thermal image collected by the
도 5는 본 발명의 다중 사용자 얼굴 검출 기능이 적용된 결과를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a result of applying the multi-user face detection function of the present invention.
도 5를 참조하면, 단말 장치(100)는 동일 영역에 대한 열화상 이미지와 CCD 이미지가 수집되면 CCD 이미지를 기준으로 열화상 이미지를 정합한 후, 각 화소들에 대하여 사전 정의된 기준 온도 적용을 통한 필터링 작업을 수행할 수 있다. 결과적으로 단말 장치(100)는 501 화면에서와 같이 일정 온도 이상 예컨대 정합 영상에서의 평균 온도 값 이상의 온도를 가지는 화소들만을 후보 영역들로 검출한 영상을 획득할 수 있다.Referring to FIG. 5, when thermal image and CCD image for the same area are collected, the
그리고 단말 장치(100)는 후보 영역들이 포함된 영상에 Haar-like feature 검출을 적용함으로써 사람의 상반신을 포함하는 상반신 영역(141)들을 검출할 수 있다. 즉 단말 장치(100)는 503 화면에 도시된 바와 같이 중앙에 배치된 두 명의 상반신 영역(141)들을 ROI 영역으로 검출할 수 있다.The
ROI 영역이 검출된 단말 장치(100)는 얼굴 인식을 위해 마련된 Haar-like feature 검출을 적용하여 505 화면에서와 같이 상반신 영역(141)들 내에서 얼굴 영역(143)들을 검출할 수 있다. The
도시된 바와 같이 본 발명의 단말 장치(100)는 배경의 복잡성 등에 관계없이 사람의 얼굴 영역을 검출하기 위한 후보 영역들을 선정하고, 해당 후보 영역들에 대한 얼굴 검출만을 수행하도록 함으로서 다중 사용자 얼굴을 손쉽게 그리고 신속하게 검출하도록 지원할 수 있다.As shown in the figure, the
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 다중 사용자 얼굴 검출 방법 및 이를 지원하는 단말 장치는 CCD 이미지만을 이용한 검출 시스템보다 정확한 검출이 가능하며, 기존 CCD 이미지 기반의 얼굴 검출 기능에서는 불가능했던 배경이 복잡한 영상에서도 다중 사용자의 얼굴을 검출 할 수 있도록 지원하며, 다른 접근방법보다 검출 속도가 빠르며, 오검출율이 저하되어 시스템의 전체적인 안정성을 보장할 수 있다.The multi-user face detection method and the terminal device supporting the same according to the embodiment of the present invention described above can detect more accurately than the detection system using only the CCD image, The detection speed is faster than that of the other approaches, and the erroneous detection rate is lowered, so that the overall stability of the system can be guaranteed.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시 예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다. While the present invention has been described with reference to several preferred embodiments, these embodiments are illustrative and not restrictive. It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit of the invention and the scope of the appended claims.
100 : 단말 장치 110 : 열화상 카메라
120 : CCD 카메라 140 : 표시부
150 : 저장부 160 : 제어부
161 : 영상 정합 처리부 162 : 열 영상 후보 영역 생성부
163 : 상체 검출부 164 : 얼굴 검출부100: terminal device 110: thermal imaging camera
120: CCD camera 140:
150: storage unit 160:
161: image matching processing unit 162: column image candidate area generating unit
163: upper body detection unit 164: face detection unit
Claims (8)
상기 열화상 카메라가 촬영한 영역과 동일한 영역의 CCD 이미지를 수집하는 CCD 카메라;
상기 열화상 이미지를 상기 CCD 이미지를 기준으로 정합하여 정합 영상을 생성하고, 생성된 정합 영상에서 사전 정의된 기준 온도 이상의 후보 영역들을 산출하고, 후보 영역들에서 사람의 얼굴 검출을 수행하도록 제어하는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 얼굴 검출을 지원하는 단말 장치.An infrared camera for collecting infrared images;
A CCD camera for collecting CCD images in the same area as the area photographed by the thermal imaging camera;
A control unit for generating a matching image by matching the thermal image based on the CCD image, calculating candidate regions that are higher than a predefined reference temperature in the generated matching image, and performing detection of a face in a candidate region ;
And detecting the face of the user.
상기 제어부는
상기 CCD 이미지를 기준으로 정합된 정합 영상에서 열화상 이미지에 의해 수집된 모든 화소들의 온도 값들의 평균 온도를 상기 기준 온도로 결정하는 열 영상 후보 영역 생성부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 얼굴 검출을 지원하는 단말 장치.The method according to claim 1,
The control unit
A thermal image candidate region generation unit for determining an average temperature of temperature values of all the pixels collected by the thermal image in the matched image based on the CCD image as the reference temperature;
And detecting the face of the user.
상기 제어부는
상기 후보 영역들에 대하여 사전 정의된 패턴을 가지는 Haar like feature 검출을 적용하여 상반신 검출을 수행하도록 제어하는 상반신 검출부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 얼굴 검출을 지원하는 단말 장치.3. The method of claim 2,
The control unit
An upper half body detecting unit for performing upper half body detection by applying Haar like feature detection having a predefined pattern to the candidate regions;
And detecting the face of the user.
상기 제어부는
상기 얼굴 검출을 위해 사전 정의된 패턴을 적용하는 Haar like feature 검출을 적용하는 얼굴 검출부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 얼굴 검출을 지원하는 단말 장치.The method of claim 3,
The control unit
A face detector for applying Haar like feature detection to apply a predefined pattern for face detection;
And detecting the face of the user.
상기 열화상 이미지를 상기 CCD 이미지를 기준으로 정합하여 정합 영상을 생성하는 단계;
상기 생성된 정합 영상에서 사전 정의된 기준 온도 이상의 후보 영역들을 산출하는 단계;
상기 후보 영역들에서 사람의 얼굴 검출을 수행하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 얼굴 검출 방법.Collecting an infrared image and a CCD image for a predetermined area;
Matching the thermal image based on the CCD image to generate a matching image;
Calculating candidate regions above a predefined reference temperature in the generated matching image;
Performing face detection of a person in the candidate regions;
Wherein the multi-user face detection method comprises:
상기 정합 영상을 생성하는 단계는
상기 CCD 이미지를 기준으로 정합된 정합 영상에서 열화상 이미지에 의해 수집된 모든 화소들의 온도 값들의 평균 온도를 상기 기준 온도로 결정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 얼굴 검출 방법.6. The method of claim 5,
The step of generating the matching image
Determining an average temperature of the temperature values of all pixels collected by the thermal image in the matched matching image based on the CCD image as the reference temperature;
Wherein the multi-user face detection method comprises:
상기 후보 영역들을 산출하는 단계 이후
상기 후보 영역들에 대하여 사전 정의된 패턴을 가지는 Haar like feature 검출을 적용하여 상반신 검출을 수행하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 얼굴 검출 방법.The method according to claim 6,
After the step of calculating the candidate regions
Performing upper body detection by applying Haar like feature detection having a predefined pattern to the candidate regions;
Further comprising the steps of:
상기 얼굴 검출을 수행하는 단계는
상기 얼굴 검출을 위해 사전 정의된 패턴을 적용하는 Haar like feature 검출을 적용하는 단계인 것을 특징으로 하는 다중 사용자 얼굴 검출 방법.8. The method of claim 7,
The step of performing the face detection
And applying Haar like feature detection to apply a predefined pattern to the face detection.
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- 2012-12-27 KR KR1020120154377A patent/KR101427616B1/en active IP Right Grant
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