[논문]YCbCr 컬러 영상 변환을 통한 얼굴 영역 자동 검출

한명희; 김경섭; 윤태호; 신승원; 김인영

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한명희 (건국대학교 의학공학부) , 김경섭 (건국대학교 의학공학부) , 윤태호 (건국대학교 의학공학부) , 신승원 (건국대학교 의학공학부) , 김인영 (한양대학교 의공학교실)

In this study, the automatic face tracking algorithm is proposed by using the color and edge information of a color image. To reduce the effects of variations in the illumination conditions, an acquired CCD color image is first transformed into YCbCr color coordinates, and subsequently the morphological image processing operations, and the elliptical geometric measures are applied to extract the refined facial area.

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문제 정의

PC Camera를 통해 초당 20 프레임(frame)의 속도로 움직이는 사람 얼굴 영역의 중심 위치를 추적하고자 하였다. 매 프레임이 캡쳐 될 때마다 앞에서 제안한 알고리즘을 통해 움직이는 사람의 얼굴 영역을 실시간으로 검출하고 이렇게 검출된 얼굴 영역의 중심 좌표를 추적하게 된다.
그러나 색상 정보를 기반으로 하는 얼굴 인식 방법은 조명의 변화에 민감한 단점이 있고, 모양 정보를 기반으로 하는 얼굴 인식 방법은 복잡한 배경에서 촬영된 영상에서는 얼굴 검출이 어려운 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 YCbCr 컬러 영역에서 Cb와 Cr만을 사용, 다양한 조명변화의 영향을 감소시키어 얼굴 영역을 효과적으로 검출하고, 검출한 얼굴 영역을 실시간으로 추적하는 알고리즘을 제안한다. 그림 1은 얼굴 영역 검출 및 추적 알고리즘의 과정을 보여주고 있다.

제안 방법

본 논문에서는 일반적으로 많이 사용하는 RGB color space를 다양한 조명의 영향을 덜 받는 YCbCr color space 로 변환하여 색차 정보인 Cb와 Cr만을 사용하여 피부색 영역을 분할 한 후 형태학적 필터링과 기하학적 교정을 통해 잡음 요소들을 제거하고, 레이블링과 타원 모양 제한자를 통해 복잡한 배경과 다양한 조명의 영향에서도 정확한 얼굴 영역 올 검출하는 알고리즘을 제안하였다. 인체의 어떤 부위보다 사람의 개성과 감정을 가장 잘 나타내고 있는 얼굴을 정확하게 검출하고 실시간으로 추적함으로서 영상처리나 패턴인식, 표정 인식, 개인 식별 등의 많은 응용 분야에서 활용이가눙 하고, 얼굴 영상을 특별한 기계적 장치의 접촉 없이 일반 영상 획득 장치를 통하여 쉽게 얻을 수 있다는 장점을 이용하여 건강 상태를 간접적으로 판단하고자 하는 Health Monitoring 분야에 활용이 가능 하다고 본다.
있다. 이러한 잡음 요소를 제거하기 위해 형태학적 필터링을 수행한다. 형태학적 필터링온 피부색으로 분할된 얼굴 후보 영상의 윤곽선을 매끄럽게 하고, 돌츨 부분을 제거함으로서얼굴 후보 영상을 단순화 시키고, 얼굴 영역의 탐색을 보다쉽계 한다.
추출된 얼굴 후보 영역들을 각자 분리하기 위해 미세한 영역어 제거된 이친 출력 영상에 8-근방화소를 이용한 레이블링을 수행한다. 레이블링 수행 후에는 서로 연결된 인접 화소 영역은 픽셀들의 값이 동일한 하나의 번호로 레이블링 되어나다나며 다른 인접 영역 성분은 별도의 번호로 나타나게 된다.

후속연구

검출하는 알고리즘을 제안하였다. 인체의 어떤 부위보다 사람의 개성과 감정을 가장 잘 나타내고 있는 얼굴을 정확하게 검출하고 실시간으로 추적함으로서 영상처리나 패턴인식, 표정 인식, 개인 식별 등의 많은 응용 분야에서 활용이가눙 하고, 얼굴 영상을 특별한 기계적 장치의 접촉 없이 일반 영상 획득 장치를 통하여 쉽게 얻을 수 있다는 장점을 이용하여 건강 상태를 간접적으로 판단하고자 하는 Health Monitoring 분야에 활용이 가능 하다고 본다.

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