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CNN을 적용한 조명변화에 강인한 얼굴인식 연구
Research on Robust Face Recognition against Lighting Variation using CNN 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.12 no.2, 2017년, pp.325 - 330  

김연호 (순천대학교) ,  박성욱 (순천대학교) ,  김도연 (순천대학교 컴퓨터공학과)

초록
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얼굴인식 기술은 지난 수십 년간 연구되어온 분야로서 보안, 엔터테인먼트, 모바일 서비스 등 다양한 영역에서 활용되고 있다. 얼굴인식 기술이 가진 주된 문제점은 밝기, 조명각도, 영상 회전등의 환경적 변화 요소에 따라 인식률이 현저하게 감소된다는 것이다. 따라서 본 논문에서는 최근 많은 계산량을 처리할 수 있는 컴퓨터 하드웨어와 알고리즘의 발전으로 재조명 받고 있는 CNN을 이용해 조명변화에 강인한 얼굴인식 방법을 제안하였다. 이후 성능검증을 위해 기존의 얼굴인식 알고리즘인 PCA, LBP, DCT와 결과 비교를 진행하였으며, 각각 9.82%, 11.6%, 4.54%의 성능 향상을 보였다. 또한 기존 신경망을 적용한 얼굴인식 연구결과 비교에서도 5.24%의 성능 향상을 기록하여 최종 인식률 99.25%를 달성하는 결과를 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Face recognition technology has been studied for decades and is being used in various areas such as security, entertainment, and mobile services. The main problem with face recognition technology is that the recognition rate is significantly reduced depending on the environmental factors such as bri...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 딥러닝을 이용해 조명각도에 따른 얼굴 인식률 저하 문제를 해결하기 위한 연구를 진행하였다. 얼굴인식을 위한 학습모델 구동을 위해 Caffe[5] 프레임워크를 사용했으며, 학습모델은 CNN 모델중 하나인 VGG-16[6] 네트워크 구조를 근간으로 네트워크 제작 및 세부적인 파라미터 조정을 통한 학습 망을 구성하였고, 학습을 위한 데이터베이스는 다양한 조명밝기의 얼굴영상으로 구성된 Yale Face Database B[7]을 사용하여 가변적 요소에 강건한 알고리즘을 제안한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
얼굴인식 기술은 어느 분야에서 활용되고 있는가? 얼굴인식 알고리즘은 지난 수십 년간 인식성능 향상을 위해 연구되어왔다. 이러한 노력을 통해 얼굴인식 기술은 많은 발전을 이루었으며, 보안, 엔터테인먼트, 모바일 서비스 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 하지만 얼굴인식은 밝기, 조명각도, 원본 영상의 회전등의 가변적 요소가 포함된 경우 인식률이 현저하게 저하되는 문제가 발생하게 된다.
얼굴인식의 문제점은 무엇인가? 이러한 노력을 통해 얼굴인식 기술은 많은 발전을 이루었으며, 보안, 엔터테인먼트, 모바일 서비스 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 하지만 얼굴인식은 밝기, 조명각도, 원본 영상의 회전등의 가변적 요소가 포함된 경우 인식률이 현저하게 저하되는 문제가 발생하게 된다. 이에 따라 가변적 요소에 강건한 알고리즘을 개발하기 위한 지속적인 노력이 진행되고 있다.
주성분 분석의 장단점은 무엇인가? 다음으로 전체 데이터를 고유 벡터에 투영해 나온 결과 값을 얼굴 인식을 위한 특징벡터[9]로 사용한다. PCA는 입력되는 데이터의 종류에 구애 받지 않는다는 장점이 있지만 얼굴의 표정, 조명, 대칭 등의 부분적인 요소의 변형에 대해서 대처가 미흡하다는 문제점이 있다.
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참고문헌 (15)

  1. L. Yann, B. Yoshua, and G. Hinton, "Deep leaning," Nature, vol. 521, no. 7553, 2015, pp. 436-444. 

  2. A. Krizhevsky, I. Sutskever, and G. E. Hinton, "Imagenet classification with deep convolutional neural networks," Advances in Neural Information Processing Systems, vol. 21, no. 1, 2012, pp. 1097-1105. 

  3. D. Gowe, "Distinctive image features from scale-invariant key points," Int. J. of Computer Vision. vol. 60, no. 2, 2004, pp. 91-110. 

  4. H. Bay, T. Tuytelaars, and L. Vanl, "Surf: Speeded up robust features," European Conf. on Computer Vision, Heidelberg, Germany, May 2006, pp. 404-417. 

  5. Y. Jia, E. Shelhamer, J. Donahue, S. Karayev, J. Long, R. Girshick, S. Guadarrama, and T. Darrell, "Caffe: An open source convolutional architecture for fast feature embedding," In Proc. the 22nd ACM Int Con. on Multimedia, Orlando, USA, Nov. 2014, pp. 675-678. 

  6. K. Simonyan and A. Zisserman, "Very deep convolutional networks for large-scale image recognition," Proc. of Int. Conf. on Learning Representations, San Diego, USA, Jun, 2015 pp. 1-14, 

  7. A. Georghiades, P. Nelhumeur, and D. Kriegman, "From few to many: Illumination cone models for face recognition under variable lighting and pose," IEEE Trans Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 23, no. 6, 2001, pp. 643-660. 

  8. L. Luo, M. Swamy, and E. Plotkin, "A modified PCA algorithm for face recognition," In Canadian Conf. on Electrical and Computer Engineering, Quebec, Canada, vol. 1, May 2003, pp. 57-60. 

  9. J. Lee, "A Study on Face Recognition System Using LDA and SVM," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 10, no. 11, 2015, pp. 1307-1314. 

  10. A. Petpon and S. Srisuk, "Face Recognition with Local Line Binary Pattern," In Int. Conf. on Image and Graphics, Shanxi, China, vol. 9, Mar. 2009, pp. 533-539. 

  11. T. Ahonen, A. Hadid, and M. Pietikainen, "Face description with local binary patterns: application to face recognition," IEEE Trans Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 28, no. 12, 2006, pp. 2037-2041. 

  12. X. Xiaohua, Z. Wei-shi, L. Jianhuang, and Y. Pong C, "Face illumination normalization on large and small scale features," In IEEE Conf. on Computer Vision and Pattern Recognition, Anchorage, USA, 2008, pp. 1-5. 

  13. H. Lien and A. Jain. "Face modeling for recognition," In Proc. of the Int. Conf. on Image Processing, Thessaloniki, Greece, vol. 2, Oct. 2001, pp. 693-696. 

  14. Y. LeCun, L. Bottou, Y. Bengio, and P. Haffner, "Gradient-based learning applied to document recognition," In Proc the IEEE, vol. 86, no.11, 1998, pp. 2278-2324. 

  15. Y. Lee, "A Comparison and Analysis of Deep Learning Framework," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 12, no. 1, 2017, pp. 115-122. 

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