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PCA와 LDA를 이용한 실시간 얼굴 검출 및 검증 기법
Real-time Face Detection and Verification Method using PCA and LDA 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 소프트웨어 및 응용, v.31 no.2, 2004년, pp.213 - 223  

홍은혜 (LG전자 Mobile Multimedia 연구소) ,  고병철 (연세대학교 컴퓨터과학) ,  변혜란 (연세대학교 컴퓨터과학과)

초록
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본 논문에서는 실시간 응용을 위해 형판 정합 방법을 기반으로 하면서 동시에 외형 기반 (appearance_based) 방법에서 제시하는 학습 모델을 이용한 새로운 얼굴 검출 방법을 제안한다. 우선, 빛이나 조명의 영향에 의한 오류를 방지하기 위한 효과적인 전처리 과정으로 최소-최대 정규화(Min-max Normalization) 방법과 히스토그램 정규화 방법을 적용시킨다. 그런 뒤에 입력 영상과 형판을 PCA 변환하여 각각의 주성분(PC : Principal Component)을 생성하고 이를 LDA 변환한다. PCA 및 LDA 변환된 형판을 이용하여 입력 영상과의 거리 값을 구한 후 거리 값이 가장 작은 영역을 얼굴 영역으로 선택하고, 선택된 영역은 SVM을 이용하여 얼굴인지 아닌지를 검증하는 과정을 거친다. 또한, 본 논문에서는 실시간 얼굴 검출 방법을 위해 전체 영역이 아닌 $\pm$12 화소 크기의 탐색 윈도우를 이용하여 시스템의 속도 및 정확도를 고려하도록 하였다. 실제 환경과 같은 6개 부류의 동영상을 중심으로 실험한 결과, 본 논문에서 제안하는 방법이 기존의 PCA 변환만을 이용한 방법보다 좋은 성능을 보여줌을 알 수 있었고, 또한 SVM을 이용한 얼굴 검증 과정을 추가한 방법이 PCA 변환과 LDA 변환을 사용한 방법보다 좋은 성능을 보여줌을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose a new face detection method for real-time applications. It is based on the template-matching and appearance-based method. At first, we apply Min-max normalization with histogram equalization to the input image according to the variation of intensity. By applying the PCA tra...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • PCA 변환에서 고유 벡터 개수는 얼굴 검출 성능에 영향을 미치기 때문에, 본 연구에서는 실험을 통해서 가장 좋은 성능을 보여주는 값으로 고유 벡터 개수를 설정하도록 하였다. 표 2에서 보면 영상의 밝기 평균값이 70이하인 어두운 영상에서는 고유 벡터 개수가 전체 고유 벡터의 40%를 가질 때, 얼굴 검출 정확 율이 가장 높다는 것을 알 수 있다.
  • 따라서, 본 논문에서는 얼굴 검출 방법의 성능을 향상시키기 위해서 위와 같은 오류를 없애기 위해 SVM을 이용한 얼굴 검증 부분을 추가하였다.
  • 결과적인 얼굴은 잘못 찾을 수 있다. 따라서, 본연구에서는 얼굴 검출 시스템의 성능을 향상시키기 위해 SVM을 이용한 얼굴 검증 과정을 추가하였다.
  • 본 논문에서는 기존의 얼굴 관련 연구에서 혼히 쓰이는 방법인 PCA, LDA, SVM을 이용하여 실시간 입력영상의 얼굴 검출 및 검증에 적합하면서도 다양한 외부환경에 민감하지 않은 새로운 얼굴 검출 알고리즘을 제안하였다.
  • 본 논문에서는 얼굴 검출 연구에서 가장 혼히 쓰이는 형판 정합 방법을 기반으로 하면서 외형 기반 방법에서 제시하는 학습 모델을 사용한 얼굴 검출 시스템을 제안한다. 이는 각각의 방법이 가지는 근본적인 문제점을 상호보완하여, 얼굴 검출 시 문제가 되는 몇 가지 조건에 대해 민감하지 않은 얼굴 검출 시스템을 제안하기 위함이다.

가설 설정

  • .두 눈 혹은 두 눈썹은 수직 방향 길이 값보다 수평방향 길이 값이 크다
  • 최소, 최대 밝기 값이다. 최소-최대 정규화를 위해, 본 연구에서는 영상에서 빛 성분의 상위 약 1L7%를 reference white(226-256)로 가정하고, 반대로 하위 약 11.7%까지를 reference black(0-30)으로 간주하였다. 여기에서 사용한 11.
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참고문헌 (15)

  1. Ming-Hsuan Yang; Kriegman, D.J.; Ahuja, N., 'Detecting faces in images a survey,' IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Volume: 24 Issue: 1, pp.34-58, Jan. 2002 

  2. Refael C. Gonzalez, Richard E. Woods, 'Digital Image Processing,' pp.148-156, Addison-Wesley, 1992 

  3. http://bi.snu.ac.kr/Courses/g-slt99/TermPrj 

  4. http://www.cis.hut.fi/-aapo/papers/NCS99web/node5.html 

  5. http://cherup.yonsei.ac.kr/leftmenu/news/biometricstudy/biometric/study5_3.htm 

  6. http://www.isip.msstate.edu/publications/reports/isip_internal/1998/linear_discrim_analysis/lda_theory.pdf/technical report 

  7. Ming-Hsuan Yang, 'Kernel Eigenfaces vs. Kernel Fisherfaces : Face Recognition Using Kernel Methods,' 2002 Proceeding of Fourth IEEE International Conference on Automatic Face and Gesture Recognition, pp.208-213, 2002 

  8. W. Zhao, R. Chellappa, 'Discriminant Analysis of Principal Components for Face Recognition,' Automatic Face and Gesture Recognition, 1998 

  9. J. Ross Beveridge and Kai She, 'Fall 2001 Update to CSU PCA Versus PCA+LDA Comparison,' http://www.cs.colostate/edu/evalfacerec/papers.html, December, 2001 /technical report 

  10. Jian Yang, Jing-yu Yang, 'Why can LDA be performed in PCA transformed space?,' Pattern Recognition 36, pp.563-566, 2003 

  11. 고재필, '고유얼굴 기반의 얼굴 형판을 이용한 얼굴영역 추출,' 연세대학교 컴퓨터과학과 석사학위 논문, 1998 

  12. Nello Cristianini, John Shawe-Taylor, An Introduction to Support Vector Machines, pp.93-124, Cambridge University Press, 2000 

  13. Simon Haykin, Neural Networks, pp.318-340, Prentice Hall, 1999 

  14. http://home.postech.ac.kr/~lovegod/cs499/list/6.html 

  15. Haizhou Ai; Luhong Liang; Guangyou Xu, 'Face Detection Based on Template matching and Support Vector Machines,' Proceedings of International Conference on, Image Processing, Volume: 1, pp.1006-1009, 2001 

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