KR20240003944A - Method and apparatus for facial symmetry analysis through registration of 3d facial landmark - Google Patents

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KR20240003944A
KR20240003944A KR1020220081843A KR20220081843A KR20240003944A KR 20240003944 A KR20240003944 A KR 20240003944A KR 1020220081843 A KR1020220081843 A KR 1020220081843A KR 20220081843 A KR20220081843 A KR 20220081843A KR 20240003944 A KR20240003944 A KR 20240003944A
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김준식
권순철
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광운대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 안면 대칭성 분석 장치에서 수행되는 안면 대칭성 분석 방법에 있어서, 서로 다른 시점에 촬영되거나 서로 다른 표정으로 촬영된 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터를 획득하는 단계, 상기 제1 얼굴 이미지 데이터에 대한 제1 랜드마크를 검출하고 상기 제2 얼굴 이미지 데이터에 대한 제2 랜드마크를 검출하는 단계, 상기 제1 및 제2 랜드마크에 대해 스케일 변환(scale matching), 글로벌 정합(global registration), 및 점 대 평면(point-to-plane) ICP 알고리즘을 적용하여 상기 제1 및 제2 랜드마크를 정합하는 단계, 및 상기 정합한 제1 및 제2 랜드마크를 기초로 안면 대칭성을 분석하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a facial symmetry analysis method performed in a facial symmetry analysis device, comprising: acquiring first and second facial image data taken at different viewpoints or with different expressions; Detecting a first landmark and detecting a second landmark for the second facial image data, scale matching, global registration, and point for the first and second landmarks Applying a point-to-plane ICP algorithm to match the first and second landmarks, and analyzing facial symmetry based on the registered first and second landmarks. .

Description

3D 얼굴 랜드마크의 정합을 통한 안면 대칭성 분석 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FACIAL SYMMETRY ANALYSIS THROUGH REGISTRATION OF 3D FACIAL LANDMARK}Facial symmetry analysis method and device through registration of 3D facial landmarks {METHOD AND APPARATUS FOR FACIAL SYMMETRY ANALYSIS THROUGH REGISTRATION OF 3D FACIAL LANDMARK}

본 발명은 안면 대칭성 분석 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게, 서로 다른 얼굴 이미지 데이터에서 검출한 3D 얼굴 랜드마크를 정합하여 안면 대칭성을 분석하는 안면 대칭성 분석 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to facial symmetry analysis technology, and more specifically, to a facial symmetry analysis method and device for analyzing facial symmetry by matching 3D facial landmarks detected from different facial image data.

안면마비는 얼굴 근육이 움직이는 안면 신경의 기능에 문제가 생겨 얼굴에 마비가 발생하는 것으로서 입과 눈 주변의 한쪽 근육이 영향을 받아 얼굴이 비틀어지는 질환을 말한다. 안면마비에 대한 초기 치료가 제대로 이루어지지 않으면 심각한 후유증을 가질 수 있고 외관상의 불편함과 심리적 불안 또는 우울증 등을 유발할 수 있으므로 안면마비의 정확한 진단이 필요하며 안면마비의 진행정도를 정확하게 아는 것이 중요하다.Facial paralysis is a disease that causes paralysis of the face due to problems with the function of the facial nerve, which moves facial muscles. It is a disease that affects the muscles on one side of the mouth and eyes, causing the face to become distorted. If the initial treatment for facial paralysis is not done properly, it can have serious aftereffects and cause external discomfort, psychological anxiety or depression, so an accurate diagnosis of facial paralysis is necessary and it is important to accurately know the progress of facial paralysis. .

안면마비의 정확한 진단을 위해 사용되는 정량적 평가 방법 중 하나는 광학 마커(marker) 또는 센서(sensor)를 사용하는 방법으로서 얼굴에 마커를 부착하거나 레이저를 사용하여 안면마비의 정도가 측정될 수 있다. 이 방법은 얼굴의 특징이 정확하게 파악될 수 있으나, 추가적인 장비가 필요하고 제한적인 환경에서만 적용 가능하며 환자가 사용할 때 불편함을 느낀다는 단점이 있다. 다른 방법으로는, 이미지 정보와 깊이 정보를 이용하는 방법으로서 깊이 카메라(depth camera)를 이용하여 얼굴을 촬영하고 얼굴의 랜드마크(landmark)를 추출하는 방법이다. 이 방법은 상대적으로 정확한 평가가 가능하지만 깊이 정보를 획득할 수 있는 깊이 카메라가 필수로 구비되어야 하고 카메라와 사용자의 거리가 일정 거리 이상이 되어야 하므로 장비와 환경에 대한 제약이 있다는 단점이 있다.One of the quantitative evaluation methods used to accurately diagnose facial paralysis is a method using an optical marker or sensor. The degree of facial paralysis can be measured by attaching a marker to the face or using a laser. This method can accurately identify facial features, but has the disadvantage of requiring additional equipment, being applicable only in limited environments, and patients feeling uncomfortable when using it. Another method is to use image information and depth information to photograph a face using a depth camera and extract landmarks on the face. This method allows for relatively accurate evaluation, but it has the disadvantage of having limitations on equipment and environment because it must be equipped with a depth camera capable of acquiring depth information and the distance between the camera and the user must be a certain distance or more.

한국공개특허 제10-2021-0156796호Korean Patent Publication No. 10-2021-0156796

본 발명의 목적은 2차원인 RGB 얼굴 이미지 데이터로부터 3차원 얼굴 랜드마크를 검출하고 3차원 얼굴 랜드마크를 이용하여 서로 다른 얼굴 이미지 데이터를 정합하는 안면 대칭성 분석 방법 및 장치를 제공하는데 있다.The purpose of the present invention is to provide a facial symmetry analysis method and device for detecting three-dimensional facial landmarks from two-dimensional RGB facial image data and matching different facial image data using the three-dimensional facial landmarks.

본 발명의 목적은 정합한 얼굴 이미지 데이터에서 랜드마크의 이동 거리, 거리 대칭성, 또는 각도 대칭성을 계산하여 표정에 따른 안면 대칭성의 변화 또는 시간에 따른 안면 대칭성의 변화를 분석하는 안면 대칭성 분석 방법 및 장치를 제공하는데 있다.The object of the present invention is to provide a facial symmetry analysis method and device for analyzing changes in facial symmetry according to facial expressions or changes in facial symmetry over time by calculating the moving distance, distance symmetry, or angular symmetry of landmarks in registered facial image data. is to provide.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면은, 안면 대칭성 분석 장치에서 수행되는 안면 대칭성 분석 방법으로서, (a) 서로 다른 시점에 촬영되거나 서로 다른 표정으로 촬영된 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터를 획득하는 단계, (b) 상기 제1 얼굴 이미지 데이터에 대한 제1 랜드마크를 검출하고 상기 제2 얼굴 이미지 데이터에 대한 제2 랜드마크를 검출하는 단계, (c) 상기 제1 및 제2 랜드마크에 대해 스케일 변환(scale matching), 글로벌 정합(global registration), 및 점 대 평면(point-to-plane) ICP 알고리즘을 적용하여 상기 제1 및 제2 랜드마크를 정합하는 단계, 및 (d) 상기 정합한 제1 및 제2 랜드마크를 기초로 안면 대칭성을 분석하는 단계를 포함한다.The first aspect of the present invention for achieving the above object is a facial symmetry analysis method performed in a facial symmetry analysis device, comprising: (a) first and second facial image data taken at different times or with different expressions; Obtaining, (b) detecting a first landmark for the first face image data and detecting a second landmark for the second face image data, (c) the first and second lands registering the first and second landmarks by applying scale matching, global registration, and point-to-plane ICP algorithms to the marks, and (d) and analyzing facial symmetry based on the matched first and second landmarks.

바람직하게, 상기 (b) 단계는, 상기 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터에 HR-net, CNN-CRF, 또는 Mediapipe에 해당하는 딥러닝 알고리즘을 적용하여 상기 제1 얼굴 이미지 데이터에 대한 제1 랜드마크 및 상기 제2 얼굴 이미지 데이터에 대한 제2 랜드마크를 검출하는 단계를 포함하되, 상기 제1 및 제2 랜드마크는 각각 복수의 얼굴 랜드마크들 및 눈 랜드마크들을 포함하고, 랜드마크들 간에는 일련의 번호가 부여되어 관리되고, 상기 제1 및 제2 랜드마크에서 상호 대응되는 랜드마크는 동일한 번호가 부여될 수 있다.Preferably, step (b) applies a deep learning algorithm corresponding to HR-net, CNN-CRF, or Mediapipe to the first and second face image data to determine the first land for the first face image data. Detecting a mark and a second landmark for the second facial image data, wherein the first and second landmarks each include a plurality of facial landmarks and eye landmarks, and between the landmarks A series of numbers are assigned and managed, and landmarks that correspond to each other in the first and second landmarks may be assigned the same number.

바람직하게, 상기 (c) 단계는, (c-1) 상기 제1 및 제2 랜드마크에서 상호 대응되는 한 쌍의 랜드마크의 좌표와 원점 좌표를 기초로 스케일 팩터(scale factor)를 산출하는 단계, 및 (c-2) 상기 스케일 팩터를 이용하여 상기 제2 랜드마크를 스케일 변환하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step (c) includes (c-1) calculating a scale factor based on the coordinates of a pair of landmarks and the origin coordinates corresponding to each other in the first and second landmarks. , and (c-2) may include the step of converting the scale of the second landmark using the scale factor.

바람직하게, 상기 (c) 단계는, (c-3) 상기 제1 랜드마크와 스케일 변환한 제2 랜드마크를 글로벌 정합하는 단계, (c-4) 상기 글로벌 정합을 통해 획득된 1차 변환 행렬을 이용하여 상기 제1 랜드마크와 스케일 변환한 제2 랜드마크에 대해 점 대 평면 ICP 알고리즘을 수행하는 단계, 및 (c-5) 상기 점 대 평면 ICP 알고리즘의 수행을 통해 2차 변환 행렬을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, step (c) includes: (c-3) globally registering the first landmark and the scale-transformed second landmark; (c-4) a first-order transformation matrix obtained through the global registration; performing a point-to-plane ICP algorithm on the first landmark and a scale-converted second landmark using , and (c-5) obtaining a secondary transformation matrix through performing the point-to-plane ICP algorithm Additional steps may be included.

바람직하게, 상기 (c) 단계는, 상기 제1 및 제2 랜드마크에서 상호 대응되는 각 쌍의 랜드마크에 대해 상기 (c-1) 단계 내지 (c-5) 단계를 수행하여 모든 쌍의 랜드마크 각각에 대한 2차 변환 행렬을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, step (c) is performed by performing steps (c-1) to (c-5) for each pair of landmarks corresponding to each other in the first and second landmarks, so that all pairs of lands It may include obtaining a secondary transformation matrix for each mark.

바람직하게, 상기 (c) 단계는, 상기 모든 쌍의 랜드마크 각각에 대해 획득한 2차 변환 행렬 중에서 가장 작은 평균 제곱근 편차를 가지는 2차 변환 행렬을 최종 변환 행렬로 결정하는 단계, 및 상기 최종 변환 행렬을 이용하여 상기 제1 및 제2 랜드마크를 정합하는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, the step (c) includes determining, as the final transformation matrix, a secondary transformation matrix with the smallest root mean square deviation among the secondary transformation matrices obtained for each of all pairs of landmarks, and the final transformation The method may further include matching the first and second landmarks using a matrix.

바람직하게, 상기 (d) 단계는, 상기 정합한 제1 및 제2 랜드마크 중 홍채를 나타내는 랜드마크를 기초로 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터의 정중면을 설정하는 단계, 상기 제1 및 제2 랜드마크 각각에 대해 정중면을 기준으로 일측의 랜드마크를 타측으로 반전하는 단계, 및 상기 반전한 랜드마크와 타측에 있던 랜드마크 간의 거리를 기초로 상기 제1 및 제2 랜드마크 각각에 대한 거리 대칭성을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step (d) includes setting the midplane of the first and second facial image data based on a landmark representing the iris among the registered first and second landmarks, the first and second facial image data 2 A step of inverting one landmark to the other side based on the midplane for each landmark, and for each of the first and second landmarks based on the distance between the inverted landmark and the landmark on the other side. It may include calculating distance symmetry.

바람직하게, 상기 (d) 단계는, 상기 정중면을 기준으로 양측의 대응하는 랜드마크를 나타내는 벡터와 상기 정중면의 법선 벡터에 대한 코사인 유사도(cosine similarity)를 이용하여 상기 제1 및 제2 랜드마크 각각에 대한 각도 대칭성을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, step (d) uses vectors representing corresponding landmarks on both sides based on the midplane and cosine similarity for the normal vector of the midplane to connect the first and second lands. A step of calculating angular symmetry for each mark may be further included.

바람직하게, 상기 (d) 단계는, 상기 제1 및 제2 랜드마크 각각에 대해 산출한 거리 대칭성 또는 각도 대칭성을 기초로 상기 제1 얼굴 이미지 데이터를 획득한 시점과 제2 얼굴 이미지 데이터를 획득한 시점 동안의 안면 대칭성 변화 정도를 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, the step (d) is performed based on the distance symmetry or angle symmetry calculated for each of the first and second landmarks. The time point at which the first face image data is acquired and the second face image data are acquired A step of analyzing the degree of change in facial symmetry during the time point may be further included.

바람직하게, 상기 (d) 단계는, 상기 제1 및 제2 랜드마크에 대해 우측 안면의 랜드마크 이동량과 해당 우측 안면의 랜드마크에 대응되는 좌측 안면의 랜드마크의 이동량을 산출하는 단계, 및 상기 우측 안면 및 좌측 안면의 모든 랜드마크의 각 쌍에 대해 산출된 랜드마크 이동량을 기초로, 상기 제1 얼굴 이미지 데이터 및 제2 얼굴 이미지 데이터에서의 표정 변화에 따른 좌우측의 안면 대칭성을 산출하는 단계를 포함하되, 상기 랜드마크의 이동량은 상기 제1 얼굴 이미지 데이터의 랜드마크와 상기 제1 얼굴 이미지 데이터의 랜드마크에 대응되는 제2 얼굴 이미지 데이터의 랜드 마크 간의 이동량에 해당할 수 있다.Preferably, the step (d) includes calculating a right facial landmark movement amount and a left facial landmark movement amount corresponding to the right facial landmark with respect to the first and second landmarks, and Calculating left and right facial symmetry according to expression changes in the first face image data and the second face image data, based on the landmark movement amount calculated for each pair of landmarks on the right face and left face. Including, the movement amount of the landmark may correspond to the movement amount between the landmark of the first face image data and the landmark of the second face image data corresponding to the landmark of the first face image data.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 측면은 안면 대칭성 분석 장치로서, 서로 다른 시점에 촬영되거나 서로 다른 표정으로 촬영된 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터를 획득하는 이미지 데이터 획득부, 상기 제1 얼굴 이미지 데이터에 대한 제1 랜드마크를 검출하고 상기 제2 얼굴 이미지 데이터에 대한 제2 랜드마크를 검출하는 랜드마크 검출부, 상기 제1 및 제2 랜드마크에 대해 스케일 변환(scale matching), 글로벌 정합(global registration), 및 점 대 평면(point-to-plane) ICP 알고리즘을 적용하여 상기 제1 및 제2 랜드마크를 정합하는 랜드마크 정합부, 및 상기 정합한 제1 및 제2 랜드마크를 기초로 안면 대칭성을 분석하는 안면 대칭성 분석부를 포함한다.A second aspect of the present invention for achieving the above object is a facial symmetry analysis device, comprising: an image data acquisition unit for acquiring first and second facial image data taken at different viewpoints or with different expressions; A landmark detection unit that detects a first landmark for face image data and a second landmark for the second face image data, scale matching, and global registration for the first and second landmarks (global registration), and a landmark registration unit that applies the point-to-plane ICP algorithm to register the first and second landmarks, and based on the registered first and second landmarks It includes a facial symmetry analysis unit that analyzes facial symmetry.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 측면은 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램의 명령이 실행될 경우, 데이터 정합 방법이 수행되는 것을 특징으로 한다.A third aspect of the present invention for achieving the above object is characterized in that, in a computer program stored in a computer-readable medium, when an instruction of the computer program is executed, a data matching method is performed.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 센서나 깊이 카메라와 같은 별도의 장치 또는 환경적 제약없이 얼굴 이미지 데이터 만으로 안면 대칭성을 분석하고, 분석 결과를 수치적으로 얻을 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, facial symmetry can be analyzed using only facial image data without a separate device such as a sensor or depth camera or environmental constraints, and the analysis results can be obtained numerically.

또한, 서로 다른 표정에서의 랜드마크 이동량에 따라 좌우측의 대칭성을 수치적으로 얻을 수 있고, 서로 다른 시점에서의 거리 대칭성 또는 각도 대칭성에 따라 시간의 흐름에 따른 안면 대칭성의 변화 정도를 수치적으로 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, the symmetry of the left and right sides can be obtained numerically according to the amount of landmark movement in different facial expressions, and the degree of change in facial symmetry over time can be obtained numerically according to the distance symmetry or angle symmetry at different viewpoints. There is a possible effect.

또한, 이와 같은 안면 대칭성의 수치적 분석을 통해 안면마비 또는 노화진단에 대한 평가에 도움될 수 있는 효과가 있다.In addition, this numerical analysis of facial symmetry can be helpful in the evaluation of facial paralysis or aging diagnosis.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안면 대칭성 분석 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 안면 대칭성 분석 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3는 일 실시예에 따른 랜드마크를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 랜드마크의 정합 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 랜드마크의 그룹화를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 정중면을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7 내지 도 9는 일 실시예에 따른 안면 대칭성의 수치적 분석을 설명하기 위한 예시도이다.
1 is a block diagram showing a facial symmetry analysis device according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flowchart showing a facial symmetry analysis method according to one embodiment.
Figure 3 is an example diagram for explaining a landmark according to an embodiment.
Figure 4 is an example diagram for explaining a landmark matching process according to an embodiment.
Figure 5 is an example diagram for explaining grouping of landmarks according to an embodiment.
Figure 6 is an exemplary diagram for explaining the median plane according to one embodiment.
Figures 7 to 9 are exemplary diagrams for explaining numerical analysis of facial symmetry according to one embodiment.

이하, 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.Hereinafter, the advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear with reference to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. The present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and that common knowledge in the technical field to which the present invention pertains is not limited. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. “And/or” includes each and every combination of one or more of the mentioned items.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.Although first, second, etc. are used to describe various elements, elements and/or sections, it is understood that these elements, elements and/or sections are not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one element, element, or section from other elements, elements, or sections. Therefore, it goes without saying that the first element, first element, or first section mentioned below may also be a second element, second element, or second section within the technical spirit of the present invention.

또한, 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In addition, identification codes (e.g., a, b, c, etc.) for each step are used for convenience of explanation. The identification codes do not explain the order of each step, and each step is clearly specified in the context. Unless the order is specified, it may occur differently from the specified order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the opposite order.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함한다(comprises)" 및/또는 “포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. or does not rule out addition.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings that can be commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.

또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 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.Additionally, in describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. The terms described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안면 대칭성 분석 장치를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a facial symmetry analysis device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 안면 대칭성 분석 장치(100)는 이미지 데이터 획득부(110), 랜드마크 검출부(120), 랜드마크 정합부(130), 안면 대칭성 분석부(140), 및 제어부(150)를 포함한다. 여기에서, 제어부(150)는 이미지 데이터 획득부(110), 랜드마크 검출부(120), 랜드마크 정합부(130), 및 안면 대칭성 분석부(140)의 동작 및 데이터의 흐름을 제어한다.Referring to FIG. 1, the facial symmetry analysis device 100 includes an image data acquisition unit 110, a landmark detection unit 120, a landmark matching unit 130, a facial symmetry analysis unit 140, and a control unit 150. Includes. Here, the control unit 150 controls the operations and data flow of the image data acquisition unit 110, the landmark detection unit 120, the landmark matching unit 130, and the facial symmetry analysis unit 140.

안면 대칭성 분석 장치(100)는 복수의 얼굴 이미지 데이터를 획득하여 안면 대칭성을 분석하는 장치이다. 바람직하게, 안면 대칭성 분석 장치(100)는 컴퓨터로서 안면 대칭성 분석 방법을 수행하기 위한 어플리케이션 또는 프로그램을 설치하여 실행할 수 있고, 사용자 인터페이스(User Interface)를 구비하여 데이터의 입출력이 제어될 수 있다. 여기에서, 컴퓨터는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 하드웨어 장치를 의미하는 것이고, 실시예에 따라 해당 하드웨어 장치에서 동작하는 소프트웨어적 구성도 포괄하는 의미로서 이해될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크톱, 노트북 및 각 장치에서 구동되는 사용자 클라이언트 및 애플리케이션을 모두 포함하는 의미로서 이해될 수 있으며, 또한 이에 제한되는 것은 아니다.The facial symmetry analysis device 100 is a device that acquires a plurality of facial image data and analyzes facial symmetry. Preferably, the facial symmetry analysis device 100 is a computer that can install and execute an application or program for performing a facial symmetry analysis method, and is provided with a user interface to control input and output of data. Here, a computer refers to all types of hardware devices including at least one processor, and depending on the embodiment, it may be understood as encompassing software configurations that operate on the hardware device. For example, a computer can be understood to include, but is not limited to, a smartphone, tablet PC, desktop, laptop, and user clients and applications running on each device.

이미지 데이터 획득부(110)는 서로 다른 시점에 촬영되거나 서로 다른 표정으로 촬영된 복수의 얼굴 이미지 데이터를 획득한다. 여기에서, 얼굴 이미지 데이터는 RGB 이미지로서 일반 촬영 장치를 통해 획득될 수 있다. 바람직하게, 획득된 얼굴 이미지 데이터는 촬영 대상자, 촬영 시점 또는 표정에 따라 구분되어 관리될 수 있고 촬영 시점의 경과에 따른 안면 대칭성 분석이 수행되는 경우에는 기저장된 얼굴 이미지 데이터와 새롭게 촬영되어 획득된 얼굴 이미지 데이터가 이용될 수 있다.The image data acquisition unit 110 acquires a plurality of facial image data taken at different viewpoints or with different facial expressions. Here, the face image data is an RGB image and can be acquired through a general photographing device. Preferably, the acquired facial image data can be managed separately according to the subject, shooting time, or expression, and when facial symmetry analysis is performed according to the elapse of the shooting time, the previously stored facial image data and the newly captured face Image data may be used.

랜드마크 검출부(120)는 얼굴 이미지 데이터에서 얼굴의 특징이 될 수 있는 키포인트(keypoint), 즉 랜드마크(landmark)를 검출하는 딥러닝 알고리즘을 통해 각 얼굴 이미지 데이터에 대한 랜드마크를 검출한다. 여기에서, 랜드마크는 3차원 얼굴 랜드마크에 해당할 수 있다.The landmark detection unit 120 detects landmarks for each face image data through a deep learning algorithm that detects keypoints, that is, landmarks, that can be features of the face in the face image data. Here, the landmark may correspond to a 3D facial landmark.

랜드마크 정합부(130)는 서로 다른 좌표계에서 얻어진 복수의 얼굴 이미지 데이터를 하나의 좌표계로 정렬하는 정합을 수행한다. 이미지 데이터 획득부(110)를 통해 획득된 복수의 얼굴 이미지 데이터는 서로 다른 시점에 촬영된 것으로서 시점이 다른 얼굴 이미지 데이터로부터 검출된 랜드마크는 스케일, 이동, 또는 회전이 서로 달라 비교를 통한 안면 대칭성 분석이 불가하므로, 랜드마크 정합부(130)는 복수의 얼굴 이미지 데이터의 랜드마크 정합을 통해 좌표계를 정렬하는 것이다.The landmark registration unit 130 performs registration by aligning a plurality of face image data obtained from different coordinate systems into one coordinate system. The plurality of facial image data acquired through the image data acquisition unit 110 are captured at different viewpoints, and the landmarks detected from the facial image data from different viewpoints have different scales, movements, or rotations, so facial symmetry is achieved through comparison. Since analysis is not possible, the landmark registration unit 130 aligns the coordinate system through landmark registration of a plurality of face image data.

안면 대칭성 분석부(140)는 랜드마크 정합부(130)를 통해 정합된 복수의 얼굴 이미지 데이터의 랜드마크들을 상호 비교하여 표정 변화시 안면 좌우측의 대칭성을 분석하거나 시간의 흐름에 따른 안면 좌우측 대칭성의 변화 정도를 분석한다.The facial symmetry analysis unit 140 compares the landmarks of the plurality of facial image data registered through the landmark matching unit 130 to analyze the symmetry of the left and right sides of the face when the facial expression changes or to analyze the symmetry of the left and right sides of the face over time. Analyze the degree of change.

도 1에 도시된 안면 대칭성 분석 장치(100)의 각 구성을 통하여 수행되는 동작은 이하 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다. 도 2를 참조하여 설명될 각 단계는 서로 다른 구성에 의하여 수행되는 것으로 기재하였으나 이에 제한되는 것은 아니며, 실시예에 따라 각 단계들의 적어도 일부는 서로 동일하거나 다른 구성에서 수행될 수도 있다.Operations performed through each component of the facial symmetry analysis device 100 shown in FIG. 1 will be described in detail below with reference to FIG. 2. Each step to be described with reference to FIG. 2 is described as being performed by a different configuration, but is not limited thereto, and depending on the embodiment, at least some of the steps may be performed by the same or different configuration.

도 2는 일 실시예에 따른 안면 대칭성 분석 방법을 나타내는 흐름도이다.Figure 2 is a flowchart showing a facial symmetry analysis method according to one embodiment.

도 2를 참조하면, 이미지 데이터 획득부(110)는 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터를 획득한다(단계 S210). 바람직하게, 이미지 데이터 획득부(110)는 서로 다른 시점에 촬영되거나 서로 다른 표정으로 촬영된 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 이미지 데이터 획득부(110)는 분석하고자 하는 목적에 따라 안면 대칭성 분석 장치(100)에 기저장되거나 별도의 저장장치에 기저장되어 관리되고 있는 얼굴 이미지 데이터를 획득할 수 있고 실시간으로 촬영된 얼굴 이미지 데이터를 획득할 수도 있다. 예를 들어, 시간의 흐름에 따른 안면 대칭성의 변화 정도를 분석하기 위해서 이미지 데이터 획득부(110)는 기저장된 이전 시점의 제1 얼굴 이미지 데이터와 실시간으로 촬영된 제2 얼굴 이미지 데이터를 획득할 수 있고, 표정 변화에 따른 안면 대칭성을 분석하기 위해서 이미지 데이터 획득부(110)는 특정 시점에 서로 다른 표정으로 촬영되어 기저장된 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터를 획득하거나 실시간으로 서로 다른 표정으로 촬영된 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 2, the image data acquisition unit 110 acquires first and second facial image data (step S210). Preferably, the image data acquisition unit 110 may acquire first and second facial image data taken at different viewpoints or with different facial expressions. The image data acquisition unit 110 can acquire facial image data pre-stored in the facial symmetry analysis device 100 or pre-stored and managed in a separate storage device depending on the purpose of analysis, and facial images captured in real time. Data can also be obtained. For example, in order to analyze the degree of change in facial symmetry over time, the image data acquisition unit 110 may acquire pre-stored first facial image data from a previous point in time and second facial image data captured in real time. In order to analyze facial symmetry according to changes in facial expression, the image data acquisition unit 110 acquires first and second facial image data taken with different facial expressions at a specific time and stored in advance, or photographed with different facial expressions in real time. First and second facial image data may be acquired.

랜드마크 검출부(120)는 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터에 대한 제1 및 제2 랜드마크를 검출한다(단계 S220). 바람직하게, 랜드마크 검출부(120)는 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터에 HR-net, CNN-CRF, 또는 Mediapipe에 해당하는 딥러닝 알고리즘을 적용하여 제1 얼굴 이미지 데이터에 대한 제1 랜드마크 및 제2 얼굴 이미지 데이터에 대한 제2 랜드마크를 검출할 수 있다. 제1 및 제2 랜드마크는 모두 3차원 얼굴 랜드마크에 해당할 수 있고 랜드마크를 검출하는 알고리즘에는 실시간 동작이 가능한 네크워크가 모두 적용될 수 있다.The landmark detection unit 120 detects first and second landmarks for the first and second face image data (step S220). Preferably, the landmark detection unit 120 applies a deep learning algorithm corresponding to HR-net, CNN-CRF, or Mediapipe to the first and second face image data to detect the first landmark and the first face image data. A second landmark for the second face image data may be detected. Both the first and second landmarks may correspond to 3D facial landmarks, and any network capable of real-time operation may be applied to the algorithm for detecting the landmark.

바람직하게, 제1 및 제2 랜드마크는 각각 복수의 얼굴 랜드마크들 및 눈 랜드마크들을 포함하고, 랜드마크들 간에는 일련의 번호가 부여되어 관리되고, 제1 및 제2 랜드마크에서 상호 대응되는 랜드마크는 동일한 번호가 부여될 수 있다. 예를 들어, 랜드마크 검출부(120)는 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터 각각에 대해 478개의 랜드마크를 추출할 수 있고 468개의 얼굴 랜드마크와 10개의 눈 랜드마크로 구성될 수 있으며, 얼굴 이미지 데이터에 대한 랜드마크는 도 3에 도시된 연두색 점과 같이 검출될 수 있다.Preferably, the first and second landmarks each include a plurality of facial landmarks and eye landmarks, the landmarks are managed by assigning a series of numbers, and the first and second landmarks correspond to each other. Landmarks may be assigned the same number. For example, the landmark detection unit 120 may extract 478 landmarks for each of the first and second face image data and may be composed of 468 face landmarks and 10 eye landmarks, and the face image data A landmark for can be detected as a light green dot shown in FIG. 3.

일 실시예에서, 제1 얼굴 이미지 데이터에 대해 검출된 제1 랜드마크(A)와 제2 얼굴 이미지 데이터에 대해 검출된 제2 랜드마크(B)는 아래의 [식 1]과 같이 구성될 수 있다. 여기에서, n은 랜드마크의 수이다.In one embodiment, the first landmark (A) detected for the first face image data and the second landmark (B) detected for the second face image data may be configured as in [Equation 1] below: there is. Here, n is the number of landmarks.

[식 1] [Equation 1]

랜드마크 정합부(130)는 제1 및 제2 랜드마크를 정합한다(단계 S230). 바람직하게, 랜드마크 정합부(130)는 제1 및 제2 랜드마크에 대해 스케일 변환(scale matching), 글로벌 정합(global registration), 및 점 대 평면(point-to-plane) ICP 알고리즘을 적용하여 제1 및 제2 랜드마크를 정합할 수 있다.The landmark matching unit 130 matches the first and second landmarks (step S230). Preferably, the landmark matching unit 130 applies scale matching, global registration, and point-to-plane ICP algorithms to the first and second landmarks. The first and second landmarks can be registered.

도 4를 참조하면, (a)는 단계 S220을 통해 획득된 제1 및 제2 랜드마크로서 연두색이 제1 랜드마크이고 빨간색이 제2 랜드마크에 해당한다. (a)를 참조하면, 서로 다른 시점에 촬영된 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터로부터 획득된 제1 및 제2 랜드마크로서 스케일이 정렬되지 않은 것을 볼 수 있다. 이하에서 설명할 글로벌 정합에서는 스케일에 대해 정렬을 하지 않으므로 스케일 매칭(scale matching)이 먼저 수행되어야 한다.Referring to FIG. 4, (a) shows the first and second landmarks obtained through step S220, where light green corresponds to the first landmark and red corresponds to the second landmark. Referring to (a), it can be seen that the scales of the first and second landmarks obtained from the first and second face image data captured at different viewpoints are not aligned. In the global matching described below, scale matching is not performed, so scale matching must be performed first.

스케일 매칭을 하기 위해 랜드마크 정합부(130)는 제1 및 제2 랜드마크에서 상호 대응되는 한 쌍의 랜드마크의 좌표와 원점 좌표를 기초로 스케일 팩터(scale factor)를 산출하고, 스케일 팩터를 이용하여 제2 랜드마크를 스케일 변환한다. 도 4의 (b)를 참조하면 (a)로부터 스케일 변환을 하여 제1 및 제2 랜드마크의 스케일이 매칭된 것을 볼 수 있다. 일 실시예에서, 스케일 변환을 위한 i번째 스케일 팩터는 [식 2]와 같이 산출된다. 여기에서, O는 원점 좌표이고, Ai는 제1 랜드마크의 i번째 랜드마크이고 Bi는 제2 랜드마크의 i번째 랜드마크이다.In order to perform scale matching, the landmark matching unit 130 calculates a scale factor based on the coordinates and origin coordinates of a pair of landmarks corresponding to each other in the first and second landmarks, and calculates the scale factor The scale of the second landmark is converted using . Referring to (b) of FIG. 4, it can be seen that the scales of the first and second landmarks are matched by scale conversion from (a). In one embodiment, the i-th scale factor for scale conversion is calculated as [Equation 2]. Here, O is the origin coordinate, A i is the i-th landmark of the first landmark, and B i is the i-th landmark of the second landmark.

[식 2] [Equation 2]

그 다음, 랜드마크 정합부(130)는 제1 랜드마크와 스케일 변환한 제2 랜드마크를 글로벌 정합한다. 글로벌 정합은 초기 변환 행렬이 필요하지 않으므로 글로벌 정합을 통해 대략적인 변환 행렬을 찾는 것이다. 랜드마크 정합부(130)는 글로벌 정합을 통해 획득된 1차 변환 행렬을 이용하여 제1 랜드마크와 스케일 변환한 제2 랜드마크에 대해 점 대 평면 ICP 알고리즘을 수행하고, 점 대 평면 ICP 알고리즘의 수행을 통해 2차 변환 행렬을 획득한다. 점 대 평면 ICP 알고리즘은 제1 랜드마크와 제2 랜드마크의 법선 벡터가 가지는 평면과의 거리를 최소화하는 변환 행렬을 찾는 방법이다. 여기에서, 글로벌 정합(global registration)과 점 대 평면 ICP(point-to-plane ICP) 알고리즘은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에 의하여 용이하게 이해되고 적용될 수 있으므로 상세하게 설명하지 않는다.Next, the landmark registration unit 130 globally registers the first landmark and the scale-converted second landmark. Since global registration does not require an initial transformation matrix, an approximate transformation matrix is found through global registration. The landmark registration unit 130 performs a point-to-plane ICP algorithm on the first landmark and the scale-transformed second landmark using the first-order transformation matrix obtained through global registration, and performs the point-to-plane ICP algorithm. Obtain the second-order transformation matrix through execution. The point-to-plane ICP algorithm is a method of finding a transformation matrix that minimizes the distance from the plane of the normal vectors of the first landmark and the second landmark. Here, global registration and point-to-plane ICP algorithms can be easily understood and applied by those skilled in the art to which the present invention pertains, so they will not be described in detail.

바람직하게, 랜드마크 정합부(130)는 제1 및 제2 랜드마크에서 상호 대응되는 각 쌍의 랜드마크에 대해 스케일 팩터를 산출하여 제2 랜드마크의 스케일을 변환하고 글로벌 정합 및 점 대 평면 ICP 알고리즘을 수행하는 과정을 반복하여 모든 쌍의 랜드마크 각각에 대한 2차 변환 행렬을 획득할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 스케일 변환과 글로벌 정합 및 점 대 평면 ICP 알고리즘이 제1 및 제2 랜드마크의 모든 쌍에 대해 반복 수행되어 모든 스케일 팩터로부터 [식 3]과 같이 구성된 2차 변환 행렬(T)이 획득될 수 있다. 여기에서, Ti는 i번째 랜드마크로 획득한 스케일 팩터로 제2 랜드마크의 스케일을 변환한 후, 글로벌 정합 및 점 대 평면 ICP 알고리즘을 수행하여 획득된 변환행렬이다.Preferably, the landmark registration unit 130 calculates a scale factor for each pair of landmarks that correspond to each other in the first and second landmarks, converts the scale of the second landmark, and performs global registration and point-to-plane ICP. By repeating the process of performing the algorithm, a secondary transformation matrix for each pair of landmarks can be obtained. As shown in Figure 4, the scale transformation, global registration, and point-to-plane ICP algorithm are repeatedly performed for all pairs of the first and second landmarks to obtain a secondary transformation matrix ( T) can be obtained. Here, T i is a transformation matrix obtained by converting the scale of the second landmark with the scale factor obtained as the ith landmark and then performing global registration and point-to-plane ICP algorithms.

[식 3] [Equation 3]

즉, 제1 및 제2 랜드마크의 1번째 랜드마크에 대해 [식 2]를 이용하여 1번째 스케일 팩터가 산출되고 1번째 스케일 팩터를 이용하여 제2 랜드마크에 대해 스케일 변환을 수행한 후 글로벌 정합 및 점 대 평면 ICP 알고리즘을 수행하여 T1에 해당하는 2차 변환 행렬을 획득하고, 제1 및 제2 랜드마크의 2번째 랜드마크에 대해 [식 2]를 이용하여 2번째 스케일 팩터가 산출되고 2번째 스케일 팩터를 이용하여 제2 랜드마크에 대해 스케일 변환을 수행한 후 글로벌 정합 및 점 대 평면 ICP 알고리즘을 수행하여 T2에 해당하는 2차 변환 행렬을 획득하고, 이와 동일한 방식으로 제1 및 제2 랜드마크의 n개에 해당하는 랜드마크 각각에 대해 스케일 팩터 산출, 스케일 변환, 글로벌 정합, 및 점 대 평면 ICP 알고리즘이 수행되어 [식 3]과 같은 2차 변환 행렬이 획득되는 것이다.That is, the first scale factor is calculated for the first landmark of the first and second landmarks using [Equation 2], scale conversion is performed on the second landmark using the first scale factor, and then the global By performing registration and point-to-plane ICP algorithm, the second transformation matrix corresponding to T 1 is obtained, and the second scale factor is calculated using [Equation 2] for the second landmark of the first and second landmarks. After performing scale transformation on the second landmark using the second scale factor, global registration and point-to-plane ICP algorithm are performed to obtain a secondary transformation matrix corresponding to T2, and in the same manner, the first and Scale factor calculation, scale transformation, global registration, and point-to-plane ICP algorithms are performed for each of the n landmarks corresponding to the second landmark, and a secondary transformation matrix as shown in [Equation 3] is obtained.

제1 및 제2 랜드마크의 모든 쌍 각각에 대한 2차 변환 행렬이 획득되면, 랜드마크 정합부(130)는 획득한 모든 2차 변환 행렬 중에서 가장 작은 평균 제곱근 편차(Root Mean Square Error; RMSE)를 가지는 2차 변환 행렬을 최종 변환 행렬로 결정하고, 최종 변환 행렬을 이용하여 제1 및 제2 랜드마크를 정합한다. 즉, 최종 변환 행렬로 제1 및 제2 랜드마크를 이동 및 회전하여 제1 및 제2 랜드마크가 하나의 좌표계로 통일되는 것이다. 예를 들어, 최종 변환 행렬을 제2 랜드마크에 적용하여 제1 랜드마크의 좌표계로 정렬할 수 있다. 바람직하게, RMSE를 구하는 식은 [식 4]와 [식 5]로 구성될 수 있다.When secondary transformation matrices for each pair of first and second landmarks are obtained, the landmark registration unit 130 determines the smallest root mean square error (RMSE) among all acquired secondary transformation matrices. A secondary transformation matrix having is determined as the final transformation matrix, and the first and second landmarks are matched using the final transformation matrix. That is, the first and second landmarks are unified into one coordinate system by moving and rotating the first and second landmarks using the final transformation matrix. For example, the final transformation matrix can be applied to the second landmark to align it with the coordinate system of the first landmark. Preferably, the equation for calculating RMSE may be composed of [Equation 4] and [Equation 5].

[식 4] [Equation 4]

[식 5] [Equation 5]

여기에서, n은 랜드마크의 수이고, i는 i번째 랜드마크를 의미하고, ei는 2차 변환 행렬(T)로 변환한 후의 제1차 랜드마크와 제2차 랜드마크의 i번째 랜드마크의 유클리드 거리로 정의된다. 예를 들어, T1으로 제1 및 제2 랜드마크를 변환한 후, 제1 및 제2 랜드마크에서 각 대응하는 랜드마크(A1 및 B1, A2 및 B2, … An 및 Bn)에 대해 [식 5]로부터 e1, e2, …en의 값을 구하고, 이를 기초로 [식 4]를 통해 T1에 대한 RMSE가 산출될 수 있다. 이와 같은 방식으로 T2 내지 Tn 각각에 대해 RMSE가 산출되고 랜드마크 정합부(130)는 가장 작은 RMSE를 가지는 2차 변환 행렬을 최종 변환 행렬로 결정하는 것이다.Here, n is the number of landmarks, i means the i-th landmark, and e i is the i-th land of the first and second landmarks after conversion to the second-order transformation matrix (T). It is defined as the Euclidean distance of the mark. For example, after transforming the first and second landmarks into T 1 , each corresponding landmark (A 1 and B 1 , A 2 and B 2 , … A n and B n ) From [Equation 5], e 1 , e 2 , … The value of e n can be obtained, and based on this, the RMSE for T 1 can be calculated through [Equation 4]. In this way, RMSE is calculated for each of T 2 to T n , and the landmark matching unit 130 determines the secondary transformation matrix with the smallest RMSE as the final transformation matrix.

결과적으로 위와 같이 최종 변환 행렬을 결정하여 제1 및 제2 랜드마크를 정합하게 되면 가장 작은 에러를 가지도록 좌표계가 정렬될 수 있고, 도 4를 참조하면, (a)로부터 각 랜드마크에 대해 스케일 변환, 글로벌 정합, 및 점 대 평면 ICP를 반복 수행하여 결정된 최종 변환 행렬을 통해 (c)와 같이 제1 및 제2 랜드마크가 정합된 것을 볼 수 있다. 제1 및 제2 랜드마크가 정합된 후에는 안면 대칭성 분석을 통해 안면마비의 재활 정도, 노화 정도, 등을 정량적으로 측정하는 것이 가능해진다.As a result, when the final transformation matrix is determined as above and the first and second landmarks are matched, the coordinate system can be aligned to have the smallest error. Referring to FIG. 4, the scale for each landmark from (a) It can be seen that the first and second landmarks are registered as shown in (c) through the final transformation matrix determined by repeatedly performing transformation, global registration, and point-to-plane ICP. After the first and second landmarks are aligned, it becomes possible to quantitatively measure the degree of rehabilitation of facial paralysis, degree of aging, etc. through facial symmetry analysis.

안면 대칭성 분석부(140)는 단계 S230에서 정합한 제1 및 제2 랜드마크를 기초로 안면 대칭성을 분석한다(단계 S240).The facial symmetry analysis unit 140 analyzes facial symmetry based on the first and second landmarks matched in step S230 (step S240).

바람직하게, 제1 및 제2 랜드마크가 정합되면, 안면 대칭성 분석부(140)는 얼굴 근육에 따른 랜드마크를 그룹화할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 안면은 17개의 부위로 구별될 수 있고 각 부위에 포함되는 랜드마크의 수는 표와 같이 분류될 수 있다. 랜드마크를 그룹화하는 방식은 다양하게 변형 가능하다. 이하에서 설명할 거리 대칭성, 각도 대칭성, 및 랜드마크 이동량은 각 부위로 그룹화된 랜드마크에 대한 값들의 평균값으로 산출될 수 있고, 이를 통해 안면 대칭성이 종합적으로 분석될 수 있다.Preferably, when the first and second landmarks are matched, the facial symmetry analysis unit 140 may group the landmarks according to facial muscles. For example, referring to Figure 5, the face can be divided into 17 regions and the number of landmarks included in each region can be classified as shown in the table. The method of grouping landmarks can be modified in various ways. Distance symmetry, angle symmetry, and landmark movement amount, which will be explained below, can be calculated as the average value of the values for landmarks grouped in each region, and through this, facial symmetry can be comprehensively analyzed.

일 실시예에서, 안면 대칭성 분석부(140)는 동일한 표정에서 좌우 대칭성을 분석하기 위해 거리 대칭성 및 각도 대칭성을 산출할 수 있다.In one embodiment, the facial symmetry analysis unit 140 may calculate distance symmetry and angle symmetry to analyze left-right symmetry in the same facial expression.

먼저, 거리 대칭성 및 각도 대칭성이 산출되기 위해서는 정준면이 설정되어야 한다. 바람직하게, 안면 대칭성 분석부(140)는 제1 및 제2 랜드마크 중 홍채를 나타내는 랜드마크를 기초로 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터의 정중면을 설정할 수 있다. 도 6을 참조하면, 정중면(mid-sagittal plane)은 홍채(iris)와 홍채를 잇는 선의 수직이등분선으로 정의될 수 있으며, 3차원으로 확장시키면 홍채를 나타내는 랜드마크를 잇는 벡터를 법선 벡터로 가지며 홍채를 나타내는 랜드마크의 중점을 지나는 평면이 정중면으로 정의될 수 있다.First, in order to calculate distance symmetry and angle symmetry, a regular plane must be set. Preferably, the facial symmetry analysis unit 140 may set the midplane of the first and second facial image data based on a landmark representing the iris among the first and second landmarks. Referring to Figure 6, the mid-sagittal plane can be defined as the perpendicular bisector of the iris and the line connecting the iris, and when expanded in three dimensions, the vector connecting the landmark representing the iris is the normal vector. The plane passing through the midpoint of the landmark representing the iris may be defined as the median plane.

바람직하게, 안면 대칭성 분석부(140)는 제1 및 제2 랜드마크 각각에 대해 정중면을 기준으로 일측의 랜드마크를 타측으로 반전하고, 반전한 랜드마크와 타측에 있던 랜드마크 간의 거리를 기초로 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터 각각에 대한 거리 대칭성(distance symmetry)을 산출할 수 있다. 예를 들어, 도 7을 참조하면, 정중면을 기준으로 좌측의 랜드마크가 우측으로 반전되고, 우측으로 반전된 랜드마크(reversed keypoint)와 우측의 랜드마크(original keypoint) 간의 거리 대칭성은 아래의 [식 6]으로 산출될 수 있고, 그 값이 작을수록 완전 대칭을 의미한다.Preferably, the facial symmetry analysis unit 140 inverts the landmark on one side to the other side based on the midplane for each of the first and second landmarks, and based on the distance between the inverted landmark and the landmark on the other side. Distance symmetry for each of the first and second face image data can be calculated. For example, referring to Figure 7, the landmark on the left is reversed to the right based on the midplane, and the distance symmetry between the landmark reversed to the right (reversed keypoint) and the landmark on the right (original keypoint) is as follows. It can be calculated using [Equation 6], and the smaller the value, the more complete symmetry it means.

[식 6] [Equation 6]

여기에서, pi R은 오른쪽 얼굴의 i번째 랜드마크이고, pi rL은 정중면에 반전된 왼쪽 얼굴의 i번째 랜드마크로서, 오른쪽 얼굴과 반전된 왼쪽 얼굴의 대응되는 모든 랜드마크 각각에 대해 산출된 거리 대칭성을 기초로 안면 대칭성이 분석될 수 있다.Here, p i R is the ith landmark of the right face, and p i rL is the ith landmark of the inverted left face in the midplane, for all corresponding landmarks of the right face and the inverted left face, respectively. Facial symmetry can be analyzed based on the calculated distance symmetry.

바람직하게, 안면 대칭성 분석부(140)는 정중면을 기준으로 양측의 대응하는 랜드마크를 나타내는 벡터와 정중면의 법선 벡터에 대한 코사인 유사도(cosine similarity)를 이용하여 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터 각각에 대한 각도 대칭성(angle symmetry)을 산출할 수 있다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 각도 대칭성은 아래의 [식 7]로 산출되고, 양측의 대응하는 랜드마크 한 쌍의 벡터가 같을 수록 완전 대칭을 의미하고, 각도 대칭성의 값이 0인 경우는 완전 비대칭, 1인 경우는 완전 대칭을 의미한다.Preferably, the facial symmetry analysis unit 140 uses vectors representing corresponding landmarks on both sides based on the midplane and cosine similarity for the normal vector of the midplane to analyze the first and second facial image data. The angle symmetry for each can be calculated. For example, referring to Figure 8, angular symmetry is calculated using [Equation 7] below, and the more the vectors of a pair of corresponding landmarks on both sides are the same, it means complete symmetry, and when the value of angular symmetry is 0, means complete asymmetry, and 1 means complete symmetry.

[식 7] [Equation 7]

여기에서, A는 정중면의 법선 벡터이고, B는 i번째 랜드마크 한 쌍의 벡터이고, i번째 랜드마크 한 쌍의 벡터는 아래의 [식 8]로 산출된다.Here, A is the normal vector of the midplane, B is the vector of the i-th landmark pair, and the vector of the i-th landmark pair is calculated as [Equation 8] below.

[식 8] [Equation 8]

여기에서, pi R ,x는 오른쪽 얼굴의 i번째 랜드마크의 x 좌표이고, pi L ,x는 왼쪽 얼굴의 i번째 랜드마크의 x 좌표이다.Here, p i R ,x is the x coordinate of the ith landmark of the right face, and p i L ,x is the x coordinate of the ith landmark of the left face.

바람직하게, 안면 대칭성 분석부(140)는 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터 각각에 대해 산출한 거리 대칭성 또는 각도 대칭성을 기초로 제1 얼굴 이미지 데이터를 획득한 시점과 제2 얼굴 이미지 데이터를 획득한 시점 동안의 안면 대칭성 변화 정도를 분석할 수 있다. 여기에서, 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터에서의 표정은 동일한 것으로 가정한다.Preferably, the facial symmetry analysis unit 140 is configured to obtain the first facial image data and the second facial image data based on the distance symmetry or angle symmetry calculated for each of the first and second facial image data. The degree of change in facial symmetry over a period of time can be analyzed. Here, it is assumed that the facial expressions in the first and second facial image data are the same.

다른 실시예에서, 동일한 시점의 다른 표정, 예를 들어, 무표정과 웃는 표정에서의 좌우 대칭성을 분석하기 위해 랜드마크의 이동량이 산출될 수 있고, 표정 변화에 대해 같은 위치의 좌우 얼굴의 랜드마크가 얼마나 균일하게 움직일 수 있는지를 확인하여 안면의 좌우 대칭성이 분석될 수 있다.In another embodiment, the amount of movement of the landmark may be calculated to analyze left-right symmetry in different facial expressions at the same time, for example, a blank expression and a smiling expression, and the landmarks of the left and right faces at the same location may be calculated for changes in expression. The left-right symmetry of the face can be analyzed by checking how uniformly it can move.

바람직하게, 안면 대칭성 분석부(140)는 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터의 랜드마크에 대해 우측 안면의 랜드마크 이동량과 해당 우측 안면의 랜드마크에 대응되는 좌측 안면의 랜드마크의 이동량을 산출할 수 있다. 랜드마크의 이동량은 제1 얼굴 이미지 데이터의 랜드마크와 제1 얼굴 이미지 데이터의 랜드마크에 대응되는 제2 얼굴 이미지 데이터의 랜드마크 간의 이동량에 해당한다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, 무표정(Neutral expression)의 얼굴 이미지가 제1 얼굴 이미지 데이터 이고 웃는 표정(Smile expression)의 얼굴 이미지가 제2 얼굴 이미지에 해당하는 경우, 제1 및 제2 랜드마크에서 i번째 랜드마크에 해당하는 왼쪽과 오른쪽의 랜드마크 이동량은 아래의 [식 9]로 산출될 수 있다.Preferably, the facial symmetry analysis unit 140 calculates the movement amount of the landmark of the right face and the movement amount of the landmark of the left face corresponding to the landmark of the right face with respect to the landmarks of the first and second facial image data. You can. The movement amount of the landmark corresponds to the movement amount between the landmark of the first face image data and the landmark of the second face image data corresponding to the landmark of the first face image data. For example, referring to FIG. 9, when the face image with a neutral expression is the first face image data and the face image with a smiling expression is the second face image, the first and second lands The left and right landmark movement amounts corresponding to the ith landmark in the mark can be calculated using [Equation 9] below.

[식 9] [Equation 9]

여기에서, si L는 웃는 표정인 제2 랜드마크에서 좌측 얼굴의 i번째 랜드마크 위치이고(도 9에서 smile ith L keypoint로 표시됨), ni L는 무표정인 제1 랜드마크에서 좌측 얼굴의 i번째 랜드마크의 위치(도 9에서 neutral ith L keypoint로 표시됨)이다.Here, s i L is the ith landmark position of the left face in the second landmark with a smiling expression (indicated as the smile i th L keypoint in FIG. 9), and n i L is the left face in the first landmark with an expressionless expression. is the location of the ith landmark (indicated as neutral i th L keypoint in Figure 9).

[식 9]에서 산출한 왼쪽과 오른쪽 각각의 랜드마크 이동량을 기초로, i번째 랜드마크의 이동량은 아래의 [식 10]으로 산출될 수 있고, 랜드마크 이동량은 0에서 완전 대칭을 의미한다.Based on the left and right landmark movement amounts calculated in [Equation 9], the movement amount of the ith landmark can be calculated using [Equation 10] below, and the landmark movement amount means complete symmetry at 0.

[식 10] [Equation 10]

우측 안면 및 좌측 안면의 모든 랜드마크의 각 쌍에 대해 산출된 랜드마크 이동량을 기초로, 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터에서의 표정 변화에 따른 좌우측의 안면 대칭성을 산출할 수 있다. Based on the landmark movement amount calculated for each pair of landmarks on the right face and left face, left and right facial symmetry according to expression changes in the first and second facial image data can be calculated.

일 실시예에서, 안면 대칭성 분석부(140)를 통해 산출되는 거리 대칭성, 각도 대칭성, 및 랜드마크 이동량은 안면 대칭성을 분석할 때 마다 산출될 수 있고, 또는 거리 대칭성, 각도 대칭성, 및 랜드마크 이동량 중 분석하고자 하는 대상 또는 목적에 따라 선택적으로 일부만 산출하여 안면 대칭성이 분석될 수도 있다.In one embodiment, the distance symmetry, angular symmetry, and landmark movement amount calculated through the facial symmetry analysis unit 140 may be calculated each time facial symmetry is analyzed, or the distance symmetry, angular symmetry, and landmark movement amount may be calculated each time facial symmetry is analyzed. Depending on the object or purpose to be analyzed, facial symmetry may be analyzed by selectively calculating a portion.

상기 설명에서는 얼굴에 대한 대칭성의 분석을 기준으로 설명하였으나, 특정 면을 기준으로 좌우가 대칭인 다른 대상에 대해서도 본 발명에 따른 안면 대칭성 분석 방법이 적용될 수 있고, 이는 본 발명의 기술분야에 속하는 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있다.In the above description, the explanation was made based on the analysis of symmetry of the face, but the facial symmetry analysis method according to the present invention can also be applied to other objects whose left and right sides are symmetrical with respect to a specific face, and this is in accordance with the general technical field of the present invention. It can be easily understood by technicians.

한편, 본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다. Meanwhile, the steps of the method or algorithm described in relation to the embodiment of the present invention may be implemented directly in hardware, implemented as a software module executed by hardware, or a combination thereof. The software module may be RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), Flash Memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside on any type of computer-readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.

본 발명의 구성 요소들은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 애플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시예는 데이터구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다.The components of the present invention may be implemented as a program (or application) and stored in a medium in order to be executed in conjunction with a hardware computer. Components of the invention may be implemented as software programming or software elements, and similarly, embodiments may include various algorithms implemented as combinations of data structures, processes, routines or other programming constructs, such as C, C++, , may be implemented in a programming or scripting language such as Java, assembler, etc. Functional aspects may be implemented as algorithms running on one or more processors.

전술한 본 발명에 따른 안면 대칭성 분석 장치 및 방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.Although preferred embodiments of the facial symmetry analysis device and method according to the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto and may be implemented with various modifications within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings. It is possible and this also belongs to the present invention.

100: 안면 대칭성 분석 장치
110: 이미지 데이터 획득부
120: 랜드마크 검출부
130: 랜드마크 정합부
140: 안면 대칭성 분석부
150: 제어부
100: Facial symmetry analysis device
110: Image data acquisition unit
120: Landmark detection unit
130: Landmark matching unit
140: Facial symmetry analysis unit
150: control unit

Claims (12)

안면 대칭성 분석 장치에서 수행되는 안면 대칭성 분석 방법에 있어서,
(a) 서로 다른 시점에 촬영되거나 서로 다른 표정으로 촬영된 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터를 획득하는 단계;
(b) 상기 제1 얼굴 이미지 데이터에 대한 제1 랜드마크를 검출하고 상기 제2 얼굴 이미지 데이터에 대한 제2 랜드마크를 검출하는 단계;
(c) 상기 제1 및 제2 랜드마크에 대해 스케일 변환(scale matching), 글로벌 정합(global registration), 및 점 대 평면(point-to-plane) ICP 알고리즘을 적용하여 상기 제1 및 제2 랜드마크를 정합하는 단계; 및
(d) 상기 정합한 제1 및 제2 랜드마크를 기초로 안면 대칭성을 분석하는 단계를 포함하는 안면 대칭성 분석 방법.
In the facial symmetry analysis method performed in a facial symmetry analysis device,
(a) acquiring first and second facial image data taken at different times or with different expressions;
(b) detecting a first landmark for the first facial image data and detecting a second landmark for the second facial image data;
(c) Applying scale matching, global registration, and point-to-plane ICP algorithms to the first and second landmarks to determine the first and second lands. registering marks; and
(d) Facial symmetry analysis method comprising the step of analyzing facial symmetry based on the matched first and second landmarks.
제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
상기 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터에 HR-net, CNN-CRF, 또는 Mediapipe에 해당하는 딥러닝 알고리즘을 적용하여 상기 제1 얼굴 이미지 데이터에 대한 제1 랜드마크 및 상기 제2 얼굴 이미지 데이터에 대한 제2 랜드마크를 검출하는 단계를 포함하되,
상기 제1 및 제2 랜드마크는 각각 복수의 얼굴 랜드마크들 및 눈 랜드마크들을 포함하고, 랜드마크들 간에는 일련의 번호가 부여되어 관리되고, 상기 제1 및 제2 랜드마크에서 상호 대응되는 랜드마크는 동일한 번호가 부여되는 것을 특징으로 하는 안면 대칭성 분석 방법.
The method of claim 1, wherein step (b) is:
Apply a deep learning algorithm corresponding to HR-net, CNN-CRF, or Mediapipe to the first and second face image data to determine the first landmark for the first face image data and the second face image data. Including detecting a second landmark,
The first and second landmarks each include a plurality of face landmarks and eye landmarks, the landmarks are managed by assigning a series of numbers, and the first and second landmarks correspond to each other. A facial symmetry analysis method characterized in that marks are given the same number.
제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
(c-1) 상기 제1 및 제2 랜드마크에서 상호 대응되는 한 쌍의 랜드마크의 좌표와 원점 좌표를 기초로 스케일 팩터(scale factor)를 산출하는 단계; 및
(c-2) 상기 스케일 팩터를 이용하여 상기 제2 랜드마크를 스케일 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안면 대칭성 분석 방법.
The method of claim 1, wherein step (c) is:
(c-1) calculating a scale factor based on the coordinates of a pair of landmarks and the origin coordinates corresponding to each other in the first and second landmarks; and
(c-2) A facial symmetry analysis method comprising the step of converting the scale of the second landmark using the scale factor.
제3항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
(c-3) 상기 제1 랜드마크와 스케일 변환한 제2 랜드마크를 글로벌 정합하는 단계;
(c-4) 상기 글로벌 정합을 통해 획득된 1차 변환 행렬을 이용하여 상기 제1 랜드마크와 스케일 변환한 제2 랜드마크에 대해 점 대 평면 ICP 알고리즘을 수행하는 단계; 및
(c-5) 상기 점 대 평면 ICP 알고리즘의 수행을 통해 2차 변환 행렬을 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안면 대칭성 분석 방법.
The method of claim 3, wherein step (c) is,
(c-3) globally matching the first landmark and the scale-converted second landmark;
(c-4) performing a point-to-plane ICP algorithm on the first landmark and the scale-transformed second landmark using the first-order transformation matrix obtained through the global registration; and
(c-5) A facial symmetry analysis method further comprising the step of obtaining a second-order transformation matrix by performing the point-to-plane ICP algorithm.
제4항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
상기 제1 및 제2 랜드마크에서 상호 대응되는 각 쌍의 랜드마크에 대해 상기 (c-1) 단계 내지 (c-5) 단계를 반복 수행하여 모든 쌍의 랜드마크 각각에 대한 2차 변환 행렬을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안면 대칭성 분석 방법.
The method of claim 4, wherein step (c) is,
Steps (c-1) to (c-5) are repeatedly performed for each pair of landmarks corresponding to each other in the first and second landmarks to obtain a secondary transformation matrix for each pair of landmarks. A facial symmetry analysis method comprising the step of obtaining.
제5항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
상기 모든 쌍의 랜드마크 각각에 대해 획득한 2차 변환 행렬 중에서 가장 작은 평균 제곱근 편차를 가지는 2차 변환 행렬을 최종 변환 행렬로 결정하는 단계; 및
상기 최종 변환 행렬을 이용하여 상기 제1 및 제2 랜드마크를 정합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안면 대칭성 분석 방법.
The method of claim 5, wherein step (c) is,
determining a secondary transformation matrix with the smallest root mean square deviation among secondary transformation matrices obtained for each of the pairs of landmarks as a final transformation matrix; and
Facial symmetry analysis method further comprising the step of matching the first and second landmarks using the final transformation matrix.
제1항에 있어서, 상기 (d) 단계는,
상기 정합한 제1 및 제2 랜드마크 중 홍채를 나타내는 랜드마크를 기초로 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터의 정중면을 설정하는 단계;
상기 제1 및 제2 랜드마크 각각에 대해 정중면을 기준으로 일측의 랜드마크를 타측으로 반전하는 단계; 및
상기 반전한 랜드마크와 타측에 있던 랜드마크 간의 거리를 기초로 상기 제1 및 제2 랜드마크 각각에 대한 거리 대칭성을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안면 대칭성 분석 방법.
The method of claim 1, wherein step (d) is,
setting the median plane of the first and second facial image data based on a landmark representing an iris among the matched first and second landmarks;
For each of the first and second landmarks, inverting one landmark to the other with respect to the midplane; and
A facial symmetry analysis method comprising calculating distance symmetry for each of the first and second landmarks based on the distance between the inverted landmark and the landmark on the other side.
제7항에 있어서, 상기 (d) 단계는,
상기 정중면을 기준으로 양측의 대응하는 랜드마크를 나타내는 벡터와 상기 정중면의 법선 벡터에 대한 코사인 유사도(cosine similarity)를 이용하여 상기 제1 및 제2 랜드마크 각각에 대한 각도 대칭성을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안면 대칭성 분석 방법.
The method of claim 7, wherein step (d) is,
Calculating angular symmetry for each of the first and second landmarks using vectors representing corresponding landmarks on both sides of the median plane and cosine similarity for the normal vector of the median plane. A facial symmetry analysis method further comprising:
제8항에 있어서, 상기 (d) 단계는,
상기 제1 및 제2 랜드마크 각각에 대해 산출한 거리 대칭성 또는 각도 대칭성을 기초로 상기 제1 얼굴 이미지 데이터를 획득한 시점과 제2 얼굴 이미지 데이터를 획득한 시점 동안의 안면 대칭성 변화 정도를 분석하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안면 대칭성 분석 방법.
The method of claim 8, wherein step (d) is,
Analyzing the degree of change in facial symmetry between the time of acquiring the first facial image data and the time of acquiring the second facial image data based on the distance symmetry or angular symmetry calculated for each of the first and second landmarks. A facial symmetry analysis method characterized by further comprising steps.
제1항에 있어서, 상기 (d) 단계는,
상기 제1 및 제2 랜드마크에 대해 우측 안면의 랜드마크 이동량과 해당 우측 안면의 랜드마크에 대응되는 좌측 안면의 랜드마크의 이동량을 산출하는 단계; 및
상기 우측 안면 및 좌측 안면의 모든 랜드마크의 각 쌍에 대해 산출된 랜드마크 이동량을 기초로, 상기 제1 얼굴 이미지 데이터 및 제2 얼굴 이미지 데이터에서의 표정 변화에 따른 좌우측의 안면 대칭성을 산출하는 단계를 포함하되,
상기 랜드마크의 이동량은 상기 제1 얼굴 이미지 데이터의 랜드마크와 상기 제1 얼굴 이미지 데이터의 랜드마크에 대응되는 제2 얼굴 이미지 데이터의 랜드 마크 간의 이동량에 해당하는 것을 특징으로 하는 안면 대칭성 분석 방법.
The method of claim 1, wherein step (d) is,
Calculating a right facial landmark movement amount and a left facial landmark movement amount corresponding to the right facial landmark with respect to the first and second landmarks; and
Calculating left and right facial symmetry according to expression changes in the first face image data and the second face image data, based on the landmark movement amount calculated for each pair of landmarks of the right face and left face. Including,
Facial symmetry analysis method, characterized in that the movement amount of the landmark corresponds to the movement amount between the landmark of the first face image data and the landmark of the second face image data corresponding to the landmark of the first face image data.
서로 다른 시점에 촬영되거나 서로 다른 표정으로 촬영된 제1 및 제2 얼굴 이미지 데이터를 획득하는 이미지 데이터 획득부;
상기 제1 얼굴 이미지 데이터에 대한 제1 랜드마크를 검출하고 상기 제2 얼굴 이미지 데이터에 대한 제2 랜드마크를 검출하는 랜드마크 검출부;
상기 제1 및 제2 랜드마크에 대해 스케일 변환(scale matching), 글로벌 정합(global registration), 및 점 대 평면(point-to-plane) ICP 알고리즘을 적용하여 상기 제1 및 제2 랜드마크를 정합하는 랜드마크 정합부; 및
상기 정합한 제1 및 제2 랜드마크를 기초로 안면 대칭성을 분석하는 안면 대칭성 분석부를 포함하는 안면 대칭성 분석 장치.
an image data acquisition unit that acquires first and second facial image data taken at different times or with different expressions;
a landmark detection unit that detects a first landmark for the first face image data and a second landmark for the second face image data;
Registering the first and second landmarks by applying scale matching, global registration, and point-to-plane ICP algorithms to the first and second landmarks. a landmark matching unit; and
A facial symmetry analysis device comprising a facial symmetry analysis unit that analyzes facial symmetry based on the matched first and second landmarks.
컴퓨터 판독 가능 매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램에 있어서,
상기 컴퓨터 프로그램의 명령이 실행될 경우, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법이 수행되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램.
In a computer program stored on a computer-readable medium,
A computer program stored in a computer-readable medium, wherein when the command of the computer program is executed, the method according to any one of claims 1 to 10 is performed.
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