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[국내논문] 실시간 3차원 얼굴 방향 식별
Real Time Discrimination of 3 Dimensional Face Pose 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.3 no.1, 2010년, pp.47 - 52  

김태우 (한국폴리텍III대학 자동차학과)

초록
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본 논문에서는 능동적 적외선 조명을 이용한 3차원 얼굴 방향 식별을 위한 새로운 방법을 제안하고자 한다. 적외선 조명 하에서 밝게 나타나는 동공을 효과적으로 실시간 검출하여 추적할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 다른 방향의 얼굴들에서 동공의 기하학적 왜곡을 탐지하여, 3차원 얼굴 방향과 동공의 기하학적 특성 사이의 관계를 나타낸 학습 데이터를 사용하여 고유한 눈 특징 공간을 구축하였고, 입력된 질의 영상에 대한 3차원 얼굴 방향을 고유한 눈 특징 공간을 사용하여 실시간으로 얼굴 방향을 측정할 수 있었다. 실험결과 카메라에 근접한 실험 대상자들에 대하여 최소 94.67%, 최고 100% 의 식별 결과를 나타내었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we introduce a new approach for real-time 3D face pose discrimination based on active IR illumination from a monocular view of the camera. Under the IR illumination, the pupils appear bright. We develop algorithms for efficient and robust detection and tracking pupils in real time. Ba...

Keyword

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 모델을 이용하여 입력되는 영상에서 얼굴의 3차원 방향을 탐지하는 새로운 방법을 제안하고자 한다. 제안한 방법은 사용자의 눈에 능동적 적외선을 조사하여 밝은 동공 효과를 얻어 동공을 검출하고 Kalman 필터에 의해 동공을 실시간으로 추적한다.
  • 동공의 기하학적 특성에 기초한 얼굴 방향 식별을 위하여 본 논문에서는 Hutchinson[5]의 연구 내용에 따라, 영상 획득을 위하여 880nm 파장의 적외선 LED를 두 개의 고리모양으로 구성한 적외선 조명기를 제작하여 40nm 파장에서 32mW의 파워로 적외선을 조사하였다. 이 적외선 광원은 밝은 동공 영상과 어두운 동공 영상을 생성하였는데, 밝은 동공 영상은 안쪽 고리의 적외선 LED들이 켜졌을 때 생성되었으며, 어두운 영상은 바깥쪽 고리의 적외선 LED들이 켜졌을 때 생성되었다.
  • 본 논문에서는 3차원 얼굴 방향과 동공 크기, 동공 간 거리 및 동공 모양과 같은 동공 특성 사이에 직접적인 상관관계가 있음을 보여주고자 하였다. 그림5는 다른 여러 가지 머리 방향에서의 동공 측정치를 보여준다.
  • 위의 관찰에 기초하여, 본 논문에서는 얼굴 방향과 동공 매개변수들 사이의 관계를 이용하여 얼굴 방향 분류 알고리즘을 개발하였다. 본 논문에서는 동공 특징 공간(Pupil Feature Space: PFS)을 구축하였다. 동공특징공간은 7가지 동공 특징들, 즉 동공 간 거리, 좌우 동공 사이의 거리, 좌우 동공의 명암, 좌우 동공의 타원비율 등을 이용하였다.
  • 본 논문에서는 능동적 적외선 조명 하에서의 동공의 기하학적 특성에 기초한 3차원 얼굴 방향 분류 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 사용자의 눈에 능동적 적외선을 조사하여 밝은 동공 효과를 얻어 동공을 검출하고 Kalman 필터에 의해 동공을 실시간으로 추적하여, 동공의 크기, 동공 간 거리 및 동공 모양과 같은 동공의 기하학적 특징과 3차원 얼굴 방향과의 관계를 나타내는 고유한 특징 공간을 구축하여, 3차원 얼굴 방향 분류를 분류하는데 사용하였다.

가설 설정

  • 두 동공의 평균 명암 비율은 얼굴이 좌우 또는 상하로 회전하는 동안 1보다 커지거나 1보다 작아진다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
얼굴의 방향 식별은 어떤 분야 중 하나로 자리 잡아 가고 있는가? 얼굴의 방향 식별은 인간과 컴퓨터 상호작용 연구의 중요한 분야 중 하나로 자리 잡아 가고 있다. 이는 얼굴의 방향에 따라 그 사람의 주의, 필요, 시선 및 피로 정도와 같은 중요한 정보를 파악 할 수 있기 때문이다.
얼굴의 방향 식별은 인간과 컴퓨터 상호작용 연구의 중요한 분야 중 하나로 자리 잡아 가고 있는 이유는? 얼굴의 방향 식별은 인간과 컴퓨터 상호작용 연구의 중요한 분야 중 하나로 자리 잡아 가고 있다. 이는 얼굴의 방향에 따라 그 사람의 주의, 필요, 시선 및 피로 정도와 같은 중요한 정보를 파악 할 수 있기 때문이다. 얼굴의 방향 측정을 위한 방법은 크게 모델을 이용한 방법, 외관을 이용한 방법 및 특징을 이용한 방법으로 구분 할 수 있다.
얼굴의 방향 측정을 위한 방법은 어떻게 구분 할 수 있는가? 이는 얼굴의 방향에 따라 그 사람의 주의, 필요, 시선 및 피로 정도와 같은 중요한 정보를 파악 할 수 있기 때문이다. 얼굴의 방향 측정을 위한 방법은 크게 모델을 이용한 방법, 외관을 이용한 방법 및 특징을 이용한 방법으로 구분 할 수 있다. 모델을 이용한 방법은 일반적으로 3차원 얼굴 모델과 모델의 2차원 투영도 사이의 관계를 나타냄으로써 얼굴 방향을 탐지하고([2],[4],[8]),외관을 이용한 방법은 시선 보간을 이용하여 외관과 얼굴 방향 사이의 연관성을 계산한다([3],[6],[7]) 외관을 이용한 방법은 모델을 이용한 방법에 비해 정확성은 떨어지지만 보다 간편하기에 주로 일반적인 방향 식별에 사용되어지고 있다.
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