JP4092059B2 - Image recognition device - Google Patents
Image recognition device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4092059B2 JP4092059B2 JP2000059502A JP2000059502A JP4092059B2 JP 4092059 B2 JP4092059 B2 JP 4092059B2 JP 2000059502 A JP2000059502 A JP 2000059502A JP 2000059502 A JP2000059502 A JP 2000059502A JP 4092059 B2 JP4092059 B2 JP 4092059B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- feature
- image
- image data
- face
- extracted
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Image Analysis (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画像または静止画像に含まれる顔画像の向きを認識する画像認識装置および記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の画像認識方法が開示されている文献としては、“Face Tracking and Pose Representation”,Stephen MCKENNA,Shaogang GONG,John J.COLLINS,British Machine Vision Conference,Edinburgh,1996が挙げられる。この文献は、画像中の顔の向きを表現することについて述べ、下記の画像認識方法を提案している。
【0003】
(処理1)複数人物の顔それぞれを、垂直軸に対するいくつかの向きで示した画像集合を用意する。この画像集合の各画像の画素について4つの方位を持つガボールウェーブレット計数を計測し、計数の絶対値から特徴ベクトルを構築する。各向きごとにおいて人物全員に対する特徴ベクトルの平均を計算する。平均の特徴ベクトルから向きによる主成分を計算する。処理2の計算では固有値の大きい順に最初のいくつかの主成分のベクトルを利用する。
【0004】
(処理2)画像認識の対象の顔画像を入力し、入力画像の全画素で4つの方位を持つガボールウェーブレットの係数を計測し、係数の絶対値から特徴ベクトルを構築する。上記の処理1で求めた主成分ベクトルに射影し、その結果により入力画像中の顔の垂直軸に対する向きを表現する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記画像認識方法では、顔の向きを少数の変数(すなわち射影係数)により表現することができるが上記提案された方法には次のような欠点があった。
【0006】
(a)各学習画像と入力画像の全画素においてガボールウェーブレット特徴を求め、各画像の全画素の特徴を並べ直すことにより画像の特徴ベクトルを求めるので、特徴ベクトルの次元数が多く、したがって計算量が非常に多くなってしまう。
【0007】
(b)同一座標を持つ画素でも学習画像または入力画像により顔上の位置が異なる。このため顔領域の中心位置やサイズを正規化するにしても、人物による顔の形状の差により顔の向きの表現に好ましくない影響を与える。結果として向きの推定精度が減少する。
【0008】
(c)学習画像や入力画像の全画素でウェーブレット係数を計測するので、画像に背景があればその背景が画像認識に影響を与え、顔の向きの推定精度が減少する。
【0009】
そこで、本発明の目的は、顔の向きの推定精度を損なうことなく、画像認識の計算量を低減することができる画像認識方法および記録媒体を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項1の発明は、顔の向きが予め判明している学習画像データおよび認識対象の顔の画像データからそれぞれ特徴を抽出し、当該抽出した特徴を使用して認識対象の画像データの顔の向きを認識する画像認識装置において、前記学習画像データから顔の特定位置について予め抽出された第1の特徴であって、複数の学習画像データの特定位置からガボールウェーブレット係数を抽出し、顔の向きごとに複数人物の平均特徴ベクトルを計算し、当該計算した平均特徴ベクトルを主成分分析して算出した主成分ベクトルである、第1の特徴を記憶する記憶手段と、認識対象の画像データの前記特定位置に対応する位置を指定する指定手段と、当該指定された位置の第2の特徴であって、認識対象の画像データの前記特定位置に対応する位置から抽出したガボールウェーブレット係数を使用する特徴ベクトルである、第2の特徴を前記認識対象の画像データから抽出する特徴抽出手段とを具え、該特徴抽出手段により抽出された第2の特徴を、前記記憶手段に記憶された第1の特徴である主成分ベクトルに射影して得られる射影係数により認識対象の顔の向きを推定することを特徴とする。
【0011】
請求項2の発明は、請求項1に記載の画像認識装置において、前記学習画像データおよび顔の向きを入力する入力手段と、当該入力された学習画像データから前記特定位置における第1の特徴を抽出して前記記憶手段に記憶する学習画像データ用特徴抽出手段とをさらに具えたことを特徴とする。
【0013】
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の画像認識装置において、前記特定位置は目の両端、眉間、鼻頭頂、唇の両端および唇の中央部上部のいずれかを含むことを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0019】
本実施形態では以下の画像認識方法に基づいて、従来の画像認識方法の欠点を解消する。
【0020】
(1)学習画像又は入力画像の特徴ベクトルとして、上記文献の場合、全画素(128×128=16384点)でガボールウエーブレット係数を四つの方位で計測するが、本実施形態では少数の特徴点(例えば後述の実施形態では目頭、目尻、口の両端等の9点)だけでガボールウエーブレット係数を計測する。このようにして、本実施形態では、顔の中の少数の特徴点のみを使用するので、8つの方位を使用しても、特徴ベクトルの次元数と計算量は本実施形態の方が圧倒的に少ない。
【0021】
(2)従来法では、顔の特徴(例えば目頭)を位置合わせずに画像を処理することにより、サイズなどを正規化するとしても、人物の顔の形状の個人性は向きの表現に好ましくない影響を及ぼして向きの推定の精度を減少させる恐れがある。しかしながら本実施形態では、顔の中の各特徴点毎の位置を特定することで、特徴点はいつも顔の同じ場所(例えば目頭)に位置する。これにより、
(a)学習画像の各向きに対する特徴ベクトルの平均を取るときに異なる顔でも同じ特徴の位置が合わせられ、平均特徴ベクトルとその主成分ベクトルは人物の顔形状の個人性から影響を受けずに顔の向きによる変化だけを表現することが可能になる。
(b)同様に、入力画像より計測した特徴ベクトルを主成分ベクトルに射影するときに、特徴ベクトルの計測場所は画像の同じ場所ではなく、顔の同じ場所であることにより、顔の向きの推定値は人物の顔形状の個人性から影響を受けない。
【0022】
(3)従来の画像認識方法では、学習画像や入力画像の全画素でウエーブレット係数を計測するので、画像に背景があればそれは結果に影響を及ぼす恐れがある。これに対して本実施形態では、各特徴点毎の近傍だけを用いて特徴ベクトルを計測することにより、学習画像や入力画像に背景があるとしてもその背景の影響を最小化する。
【0023】
図1は本発明実施形態の機能構成を示す。図1において、学習画像集合は、複数人物の複数の顔の画像集合であり、顔の向きが異なる画像が画像集合に含まれている。各学習画像が示す顔の向きは予め与えられている。例えば、ある学習画像は「人物ID=n、向き=p」という形態で与えられる。本実施形態では、学習画像集合は−40度〜+40度の間で10度ずつ向きが異なる複数の画像を含む。(正面顔は0度と呼ぶ。)
【0024】
本実施形態で採取した学習画像集合の人数は17人であり、学習画像のサイズは128×128画素である。正規化の詳細は後述する。また、各学習画像毎における、複数の特徴点座標(本実施形態の場合では9点)も与えられているものとする。特徴点の座標は手動又は別の方法により求められるものとする。本実施形態では学習画像を画像処理装置の表示画面に表示させ、マウス等により、操作者が特徴点の位置を指定して、画像処理装置側で学習画像の特徴点の位置を取得する。
【0025】
本実施形態の場合、顔における各特徴点の位置は以下のとおりである。
【0026】
特徴点0:顔の垂直中央線に、鼻の上部における一番深い場所
特徴点1:顔の垂直中央線に、上唇の真中辺における赤色と白色の境界
特徴点2:人物の右の目尻
特徴点3:人物の右の目頭
特徴点4:人物の左の目頭
特徴点5:人物の左の目尻
特徴点6:鼻先(3次元で一番手前の所)
特徴点7:人物の右の口隅
特徴点8:人物の左の口隅
従来の特徴点が全画素の個数であるのに対し、本実施形態では9点であり、このように圧倒的に特徴点が少ないことに留意されたい。与えられた学習画像集合と各学習画像における特徴点の位置を模式的に図2に示す。
【0027】
顔の向きの認識処理の前処理として原学習画像が示す顔の領域を画像の中心に平行移動し、上述特徴点0から特徴点1までの線の長さをほぼ56画素に拡大し、傾きを正面顔の場合に垂直、横顔の場合に10度に回転する正規化の処理(拡大、回転、平行移動)を画像認識装置において行う。このように前処理された後の学習画像および特徴点座標の値を使用して画像認識装置において図1に示す処理を実行する。
【0028】
図1の特徴ベクトル計測部1では各特徴点で、学習画像の近傍といくつかのガボールウェーブレット関数を畳み込み、その結果(ウェーブレット係数)の絶対値を計算する。使用するウエーブレットの定義は以下の文献に基づく。
・Simon CLIPPINGDALE,伊藤崇之,“動画像の顔追跡・認識システム「FAVRET」の特徴選択実験”,電子情報通信学会 PRMU 99−109,1999年11月
なお、最低解像度(上記文献の(1)〜(3)数式における解像度パラメータr=4)のものだけを使用する。本実施形態では、8つのガボールウエーブレット関数を使用しているがこれに限定されることはない。それぞれは22.5度ごとに回転された母関数である。本実施形態で使用している8方位×9特徴点=72係数の絶対値を特徴ベクトルとし、一枚の学習画像を代表する。各学習画像の特徴ベクトルのイメージを図3の上半分で示す。
【0029】
各向きの平均計算部2では各向きで人物全員の特徴ベクトルの平均ベクトルを計算する。このプロセスを図3の太い矢印として示す。
【0030】
主成分分析部3では、平均特徴ベクトルの向きによる主成分ベクトルを求める。この処理は一般的によく知られており、例えば下記の参考文献で説明されている。
・Press,Teukolsky,Vetterling & Flannery,“ニューメリカルレシピ・イン・シー,C言語による数値計算のレシピ”(日本語版),技術評論社,ISBN 4−87408−560−1
・田中豊・脇本和昌,“多変量統計解析法”,現代数学社,京都(1983)の第2章“主成分分析法”
主成分分析部3において求められた主成分ヘクトルは平均特徴ベクトル集合のサンプル共分散行列の単位固有ベクトルである。固有値の大きい順に並べ直したものを図3の下の部分で示す。固有値が最大の二つの主成分ベクトルe0e1だけを画像処理装置内部のメモリに記憶しておく。
(i)入力画像とそこにおける特徴点座標が与えられるとする。実施形態では、下記の参考文献
・特願平11−206764号
・Simon CLIPPINGDALE,伊藤崇之,“動画像の顔検出・追跡・認識への統一されたアプローチ”,電子情報通信学会 PRMU 98−200,1999年1月
に記載された追跡・認識の統一された方法により特徴点座標を求める。上記の学習画像の正規化処理と同じく、入力画像と特徴点座標があらかじめ正規化される(図4の右上参照)。
【0031】
特徴ベクトル計測部4では上述の特徴ベクトル計測部1と同じく、入力画像を代表する特徴ベクトルを求める(図4の左上参照)。射影部5では入力画像から求めた特徴ベクトルを主成分ベクトルe0,e1に射影する。すなわち、主成分ベクトルe0,e1それぞれとの内積を計算し(図4の右上参照)、射影係数u.vを得る。射影係数を主成分空間上の座標とする(図4の右下参照)。
【0032】
ベクトル量子化VQ6では射影係数u,vの値より入力画像に現れる顔の向きの推定を求める。ベクトル量子化V06の入出力関数の例を図5で示す。
【0033】
ベクトル量子化部VQ6の入出力関数を設定するには実際の顔画像から求めたデータを使う。例として、17人分の実際のデータから求めた主成分空間に、同じ17人分の顔画像を入力画像とし、得られた射影係数を図6で示す。図6は17人分の射影係数の平均を示している。このグラフにおける平均値の位置(図中、□で示す)により各向きに対応する領域を図5のように定義することができる。数人分の入力顔画像の向きの変化に伴い本実施形態の画像認識方法により求めた射影係数を線として表している。そのほとんどは同じような形を持つ緩やかな軌跡を見せ、それにより逆に顔の向きを推定することが簡易となる。
【0034】
具体的な画像認識装置のシステム構成の一例を図7に示す。画像認識装置としては、汎用の画像処理装置、パソコンなどを使用することができる。
【0035】
画像認識装置はCPU7、システムメモリ8、ハードディスクドライブ(HDD)9、スキャナーと接続する入出力処理部(I/O)10、キーボード11、マウス12およびディスプレイ13等を有する。不図示の記録媒体からプログラムが読み込まれて、HDD9にインストールされる。プログラムを実行するときには、記録媒体又はHDD9からプログラムが読まれてシステムメモリ8に格納(ローディング)され、CPU7によって実行される。
【0036】
図8を参照して図7の画像認識装置のシステム動作を説明する。
【0037】
プログラムの起動に応じて、ディスプレイ13にメニュー選択画面が表示される。本実施形態では、学習画像の登録モードと顔の向きの認識モードがメニューとして用意されている。ユーザが学習画像の登録モードをキーボード11またはマウス12により選択すると(ステップS10)、選択内容が判別されて、手順はステップS20からステップS100へと移行する。
【0038】
ユーザはスキャナーに入力したい複数の画像原稿をセットし、画像の読み込みを実行させる。読み込まれた画像がシステムメモリ8に記憶され、ディスプレイ13に順次に表示される。ユーザはマウス12を使用して表示画面上の顔の特徴点、すなわち、目の両端や鼻頭頂、眉間、唇の両端、唇の中央の上部を指定する。また、顔の向きおよび画像の識別番号(ID)をキーボード11およびマウス12により入力する。指定された位置に対応する画像データがシステムメモリ8に記憶された入力画像の中から抽出される。抽出された画像データおよび顔の向きが読み込まれた画像単位でシステムメモリ8内の別の領域に記憶される。
【0039】
CPU7は抽出され、記憶された画像データについて同一の顔の向きの画像データ同士で集めた後、これらの画像データを使用して特徴を計算する。ここで図1により説明した処理1〜処理3が行なわれ、計算された特徴(平均特徴ベクトルの主成分)およびその場合の顔の向きがHDD9に記憶される(ステップS100→S110→S120)。以上で学習画像の登録処理が終了する。
【0040】
ユーザが顔の向きの認識を行ないたい場合にはメニュー画面で顔の向きの認識モードをマウス12等により選択する(ステップS10)。この選択処理により手順はステップS10〜S30→S200へと進む。
【0041】
ユーザは認識したい画像原稿をスキャナーにセットしてスキャナーにより画像を読み込ませる。これにより読み込まれた画像はシステムメモリ8に記憶されると共にディスプレイ13にも表示される(ステップS200)。
【0042】
ユーザは表示された画像の顔の特徴点、すなわち、目の両端、鼻頭頂,眉間等学習画像の登録と同じ位置の特徴点を指定する(ステップS210)。CPU7は指定された位置の画像データをシステムメモリ8から抽出し、特徴ベクトルを計算する。この処理が図1の処理4に対応する。HDD9に記憶された平均特徴ベクトルの主成分および向きと認識対象の画像から取得された特徴ベクトルを使用して画像の向きが認識される。この処理は図1の処理5および処理6を通じて行なわれる。認識結果が、たとえば顔の向きの角度の形態でディスプレイ13に表示される。
【0043】
以上説明したように、本実施形態によれば、従来法に比べて計算量が少なく、顔の垂直軸に対する向きを効率的に表現し推定することができる。
【0044】
上述の実施形態の他に次の形態を実施できる。
1)上述の実施形態では認識対象の入力画像および学習画像の特徴点の指定はマウスにより手動で行なったが画像認識装置側で自動で行なうことができる。一例としては画像の輪郭線を抽出するとともに、抽出した輪郭線の部位を判定する。部位の判定は色又は目、鼻、口などの顔部品の画像テンプレートを使用するとよい。色を使用するのであれば、唇は赤成分が多く、目では黒と白の成分が多いことを利用するとよい。また、特徴点は、目、唇、鼻等を選択的に使用すればよく、上述の実施例に限定されることはない。また、目、唇、鼻以外の顔の部位を特徴点の位置(特定位置)として使用することも可能であるが顔の向きが異なるごとに、その位置の変化が明確になる位置が好ましい。
2)上述の実施形態では学習機能、すなわち,学習画像データから特徴を抽出する機能を画像認識装置に持たしているが、予め他の画像処理装置により学習画像データから特徴を抽出し、抽出した特徴およびその向きを携帯用記録媒体や通信を介して、上述の画像処理装置のハードディスクに記憶させるようにしてもよい。
3)顔の認識を行なうためのプログラムを記録する記録媒体としては、ROM、RAM等のICメモリ、ハードディスク、CDROMその他、周知の記憶装置を記憶することができる。また、このプログラムは他の装置から通信により画像認識装置にダウンロードする場合には、他の装置内でプログラムを記憶する記憶装置が本発明の記録媒体となる。
4)上述の形態では静止画像を使用した認識処理を説明したが、認識対象の画像や学習画像は動画像とすることができることは言うまでもない。動画像の場合には、動画像を構成する複数の静止画像が処理の対象となる。
5)以上述べた画像認識方法を使用して顔画像処理(検出、追跡、領域の切り出し、人物認識等)のために顔データベースを構築することができる。下記の参考文献参照。
【0045】
・特願平11−206764号
・Simon CLIPPINGDALE,伊藤崇之,“動画像の顔検出・追跡・認識への統一されたアプローチ”,電子情報通信学会 PRMU 98−200,1999年1月
以上述べた実施形態の他に種々の変形が可能であるが、その変形が特許請求の範囲に記載された技術思想に沿うものである限り、その変形は本発明の技術範囲内となる。
【0046】
【発明の効果】
以上、説明したように、たとえば、目,鼻、唇など、顔の向きがことなるとその位置の変化が明確に現れる顔の特定位置から画像の特徴を抽出するようにしたので、画像データお画素全てから特徴を抽出する従来法に比べて顔の向きの認識処理にかかわる計算量を大幅に低減し、また、認識性能が低下することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施形態の機能構成を示すブロック図である。
【図2】本発明実施形態の特徴点を説明するための説明図である。
【図3】本発明実施形態の情報処理内容を示す説明図である。
【図4】本発明実施形態の情報処理内容を示す説明図である。
【図5】本発明実施形態の情報処理内容を示す説明図である。
【図6】本発明実施形態の射影係数を示す説明図である。
【図7】本発明実施形態のシステム構成を示すブロック図である。
【図8】本発明実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
7 CPU
8 システムメモリ
9 HDD
10 I/O
11 キーボード
12 マウス
13 ディスプレイ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image recognition apparatus and a recording medium for recognizing the orientation of a face image included in a moving image or a still image.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, documents that disclose this type of image recognition method include “Face Tracking and Pose Representation”, Stephen MCKENNA, Shaogang GONG, John J. et al. COLLINS, British Machine Vision Conference, Edinburgh, 1996. This document describes expressing the orientation of a face in an image and proposes the following image recognition method.
[0003]
(Processing 1) An image set is prepared in which faces of a plurality of persons are shown in several orientations with respect to the vertical axis. A Gabor wavelet count having four orientations is measured for each image pixel of this image set, and a feature vector is constructed from the absolute value of the count. Calculate the average of feature vectors for all persons in each orientation. The principal component by direction is calculated from the average feature vector. In the calculation of the process 2, the first several principal component vectors are used in descending order of the eigenvalues.
[0004]
(Process 2) A face image to be recognized is input, the coefficients of Gabor wavelets having four orientations are measured at all pixels of the input image, and a feature vector is constructed from the absolute values of the coefficients. Projection is performed on the principal component vector obtained in the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the image recognition method, the face direction can be expressed by a small number of variables (that is, projection coefficients). However, the proposed method has the following drawbacks.
[0006]
(A) Since the Gabor wavelet feature is obtained in all the pixels of each learning image and the input image and the feature vector of the image is obtained by rearranging the features of all the pixels of each image, the number of dimensions of the feature vector is large, and therefore the amount of calculation Will become very large.
[0007]
(B) Even on pixels having the same coordinates, the position on the face differs depending on the learning image or the input image. For this reason, even if the center position and size of the face area are normalized, a difference in the shape of the face by a person has an unfavorable effect on the expression of the face direction. As a result, the direction estimation accuracy decreases.
[0008]
(C) Since the wavelet coefficients are measured for all the pixels of the learning image and the input image, if there is a background in the image, the background affects the image recognition, and the accuracy of estimating the face orientation decreases.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image recognition method and a recording medium that can reduce the amount of calculation of image recognition without impairing the accuracy of face orientation estimation.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the invention of
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the image recognition apparatus according to the first aspect, an input unit that inputs the learning image data and a face direction, and a first feature at the specific position from the input learning image data. It further comprises learning image data feature extracting means for extracting and storing in the storage means.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the image recognition apparatus according to the first or second aspect , the specific position includes any of both ends of the eye, between the eyebrows, the top of the nasal head, both ends of the lips, and the upper center of the lips. And
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0019]
In the present embodiment, the disadvantages of the conventional image recognition method are eliminated based on the following image recognition method.
[0020]
(1) As a feature vector of a learning image or an input image, in the case of the above-mentioned document, Gabor wavelet coefficients are measured in four directions at all pixels (128 × 128 = 16384 points). The Gabor wavelet coefficient is measured only (for example, in the embodiment described later, nine points such as the corner of the eye, the corner of the eye, and both ends of the mouth). Thus, in this embodiment, only a small number of feature points in the face are used, so even if eight orientations are used, the number of feature vector dimensions and the amount of calculation are overwhelming in this embodiment. Very few.
[0021]
(2) In the conventional method, even if the size or the like is normalized by processing an image without aligning facial features (for example, the eyes), the personality of the shape of the person's face is not preferable for expressing the orientation. This can affect the accuracy of the direction estimation. However, in the present embodiment, by specifying the position of each feature point in the face, the feature points are always located at the same place (for example, the eyes) of the face. This
(A) When the feature vectors for each direction of the learning image are averaged, the positions of the same features are matched even in different faces, and the average feature vector and its principal component vector are not affected by the personality of the human face shape. It is possible to express only changes due to the orientation of the face.
(B) Similarly, when projecting a feature vector measured from an input image onto a principal component vector, the feature vector measurement location is not the same location of the image but the same location of the face, so that the orientation of the face is estimated. The value is not affected by the personality of the person's face shape.
[0022]
(3) In the conventional image recognition method, since the wavelet coefficient is measured for all the pixels of the learning image and the input image, if the image has a background, it may affect the result. On the other hand, in this embodiment, even if there is a background in the learning image or the input image, the influence of the background is minimized by measuring the feature vector using only the neighborhood for each feature point.
[0023]
FIG. 1 shows a functional configuration of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the learning image set is an image set of a plurality of faces of a plurality of persons, and images having different face orientations are included in the image set. The orientation of the face indicated by each learning image is given in advance. For example, a learning image is given in the form of “person ID = n, direction = p”. In the present embodiment, the learning image set includes a plurality of images whose directions are different by 10 degrees between −40 degrees and +40 degrees. (The front face is called 0 degrees.)
[0024]
The number of learning image sets collected in the present embodiment is 17, and the size of the learning image is 128 × 128 pixels. Details of normalization will be described later. It is also assumed that a plurality of feature point coordinates (9 points in the present embodiment) for each learning image are also given. It is assumed that the coordinates of the feature points are obtained manually or by another method. In this embodiment, the learning image is displayed on the display screen of the image processing apparatus, the operator designates the position of the feature point with a mouse or the like, and the position of the feature point of the learning image is acquired on the image processing apparatus side.
[0025]
In the present embodiment, the position of each feature point on the face is as follows.
[0026]
Feature point 0: The vertical center line of the face, the deepest place in the upper part of the nose. Feature point 1: Red and white boundary point in the middle side of the upper lip on the vertical center line of the face. Point 3: Human right eye feature point 4: Human left eye feature point 5: Human left eye feature point 6: Nose tip (frontmost in 3D)
Feature point 7: The right corner of the person's right corner. Feature point 8: The left corner of the person. Whereas the conventional feature point is the number of all pixels, in this embodiment, there are nine points. Note that there are few feature points. FIG. 2 schematically shows a given learning image set and the positions of feature points in each learning image.
[0027]
As a pre-processing of face orientation recognition processing, the face area indicated by the original learning image is translated to the center of the image, the length of the line from the
[0028]
The feature
-Simon CLIPPINGDALE, Takayuki Ito, "Feature selection experiment of moving image face tracking / recognition system" FAVRET "", IEICE PRMU 99-109, November 1999, minimum resolution ((1) to (3) Only those having the resolution parameter r = 4) in the formula are used, although in this embodiment, eight Gabor wavelet functions are used, but the present invention is not limited to this. This is a generating function that is rotated for each learning image.8 features × 9 feature points used in this embodiment = 72 coefficient absolute values are represented as feature vectors, and represents one learning image. Is shown in the upper half of FIG.
[0029]
The average calculation unit 2 for each direction calculates an average vector of feature vectors of all persons in each direction. This process is shown as the thick arrow in FIG.
[0030]
The principal
・ Press, Teukolsky, Vetterling & Flannery, “Numeric Recipe in Sea, Numerical Computation Recipe in C” (Japanese version), Technical Review, ISBN 4-87408-560-1
・ Toyo Tanaka and Kazumasa Wakimoto, “Multivariate Statistical Analysis”, Chapter 2, “Principal Component Analysis” of Contemporary Mathematics Company, Kyoto (1983)
The principal component vector obtained by the principal
(I) Assume that an input image and its feature point coordinates are given. In the embodiment, the following reference, Japanese Patent Application No. 11-206764, Simon CLIPPINGDALE, Takayuki Ito, “A unified approach to face detection / tracking / recognition of moving images”, IEICE PRMU 98-200, The feature point coordinates are obtained by a unified tracking / recognition method described in January 1999. Similar to the learning image normalization process described above, the input image and the feature point coordinates are normalized in advance (see the upper right in FIG. 4).
[0031]
The feature vector measuring unit 4 obtains a feature vector representing the input image as in the above-described feature vector measuring unit 1 (see the upper left in FIG. 4). The
[0032]
In vector quantization VQ6, the direction of the face appearing in the input image is estimated from the values of the projection coefficients u and v. An example of the input / output function of the vector quantization V06 is shown in FIG.
[0033]
In order to set the input / output function of the vector quantization unit VQ6, data obtained from an actual face image is used. As an example, in the principal component space obtained from actual data for 17 persons, the same face image for 17 persons is used as an input image, and the obtained projection coefficients are shown in FIG. FIG. 6 shows the average of the projection coefficients for 17 persons. The region corresponding to each direction can be defined as shown in FIG. 5 by the position of the average value in this graph (indicated by □ in the figure). Projection coefficients obtained by the image recognition method of the present embodiment in accordance with changes in the orientations of input face images for several people are represented as lines. Most of them show a gentle trajectory with a similar shape, which makes it easier to estimate the orientation of the face.
[0034]
An example of a specific system configuration of the image recognition apparatus is shown in FIG. As the image recognition device, a general-purpose image processing device, a personal computer, or the like can be used.
[0035]
The image recognition apparatus includes a
[0036]
The system operation of the image recognition apparatus in FIG. 7 will be described with reference to FIG.
[0037]
A menu selection screen is displayed on the
[0038]
The user sets a plurality of image originals to be input to the scanner and executes image reading. The read image is stored in the
[0039]
The
[0040]
If the user wants to recognize the face orientation, the user selects the face orientation recognition mode on the menu screen with the
[0041]
The user sets an image document to be recognized on the scanner and causes the scanner to read an image. The image thus read is stored in the
[0042]
The user designates feature points of the face of the displayed image, that is, feature points at the same positions as the registration of the learning image, such as both ends of the eyes, the top of the nasal head and the eyebrows (step S210). The
[0043]
As described above, according to the present embodiment, the amount of calculation is small compared to the conventional method, and the orientation of the face with respect to the vertical axis can be efficiently expressed and estimated.
[0044]
In addition to the above embodiment, the following embodiment can be implemented.
1) In the above-described embodiment, the specification of the feature points of the input image to be recognized and the learning image is manually performed with the mouse, but can be automatically performed on the image recognition apparatus side. As an example, the contour line of the image is extracted and the part of the extracted contour line is determined. The part may be determined by using an image template of color or a facial part such as eyes, nose and mouth. If colors are used, it is better to use the fact that lips have a lot of red components and eyes have a lot of black and white components. The feature points may be selectively used such as eyes, lips, and nose, and are not limited to the above-described embodiments. It is also possible to use facial parts other than the eyes, lips, and nose as the position (specific position) of the feature point, but a position where the change of the position becomes clear every time the face direction is different is preferable.
2) In the above-described embodiment, the image recognition apparatus has a learning function, that is, a function for extracting features from learning image data. However, features are extracted from learning image data by another image processing device in advance and extracted. The feature and the direction thereof may be stored in the hard disk of the above-described image processing apparatus via a portable recording medium or communication.
3) As a recording medium for recording a program for recognizing a face, an IC memory such as a ROM and a RAM, a hard disk, a CDROM, and other known storage devices can be stored. When this program is downloaded from another device to the image recognition device by communication, a storage device that stores the program in the other device becomes the recording medium of the present invention.
4) Although the recognition process using a still image has been described in the above embodiment, it goes without saying that an image to be recognized or a learning image can be a moving image. In the case of a moving image, a plurality of still images constituting the moving image are to be processed.
5) A face database can be constructed for face image processing (detection, tracking, area segmentation, person recognition, etc.) using the image recognition method described above. See references below.
[0045]
-Japanese Patent Application No. 11-206764-Simon CLIPPINGDALE, Takayuki Ito, "Unified Approach to Face Detection / Tracking / Recognition of Moving Images", IEICE PRMU 98-200, Implementation mentioned above from January 1999 Various modifications in addition to the forms are possible, but the modifications are within the technical scope of the present invention as long as the modifications are in accordance with the technical idea described in the claims.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, since the feature of the image is extracted from the specific position of the face where the change of the position clearly appears when the face direction is different, such as eyes, nose, lips, etc., the image data pixel Compared with the conventional method of extracting features from all, the amount of calculation related to face orientation recognition processing is greatly reduced, and the recognition performance is not lowered.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a feature point of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing information processing contents according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing information processing contents according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing information processing contents according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a projection coefficient according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a system configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
7 CPU
8 System memory 9 HDD
10 I / O
11
Claims (3)
前記学習画像データから顔の特定位置について予め抽出された第1の特徴であって、複数の学習画像データの特定位置からガボールウェーブレット係数を抽出し、顔の向きごとに複数人物の平均特徴ベクトルを計算し、当該計算した平均特徴ベクトルを主成分分析して算出した主成分ベクトルである、第1の特徴を記憶する記憶手段と、
認識対象の画像データの前記特定位置に対応する位置を指定する指定手段と、
当該指定された位置の第2の特徴であって、認識対象の画像データの前記特定位置に対応する位置から抽出したガボールウェーブレット係数を使用する特徴ベクトルである、第2の特徴を前記認識対象の画像データから抽出する特徴抽出手段とを具え、
該特徴抽出手段により抽出された第2の特徴を、前記記憶手段に記憶された第1の特徴である主成分ベクトルに射影して得られる射影係数により認識対象の顔の向きを推定することを特徴とする画像認識装置。An image recognition device that extracts features from learning image data whose face orientation is known in advance and image data of a face to be recognized, and recognizes the face orientation of the image data to be recognized using the extracted features In
A first feature pre-extracted from the learning image data for a specific position of the face, Gabor wavelet coefficients are extracted from the specific positions of the plurality of learning image data, and an average feature vector of a plurality of persons is obtained for each face orientation. Storage means for storing a first feature that is a principal component vector calculated by performing principal component analysis on the calculated average feature vector ;
Designation means for designating a position corresponding to the specific position of the image data to be recognized;
The second feature of the designated position is a feature vector using a Gabor wavelet coefficient extracted from a position corresponding to the specific position of the image data to be recognized. Comprising feature extraction means for extracting from the image data,
The second feature extracted by said feature extracting means, to estimate the first is characteristic principal component vector direction of the face to be recognized by the projection coefficients obtained by projecting the a stored in the storage means A featured image recognition apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000059502A JP4092059B2 (en) | 2000-03-03 | 2000-03-03 | Image recognition device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000059502A JP4092059B2 (en) | 2000-03-03 | 2000-03-03 | Image recognition device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001250121A JP2001250121A (en) | 2001-09-14 |
| JP4092059B2 true JP4092059B2 (en) | 2008-05-28 |
Family
ID=18579943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000059502A Expired - Fee Related JP4092059B2 (en) | 2000-03-03 | 2000-03-03 | Image recognition device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4092059B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104881635A (en) * | 2015-05-05 | 2015-09-02 | 昆明理工大学 | Image texture extraction and identification method by non-Gauss two-dimension Gabor filter |
| US10964046B2 (en) | 2018-06-07 | 2021-03-30 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Information processing apparatus and non-transitory computer readable medium storing information processing program for estimating face orientation by using an omni-directional camera |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100438303B1 (en) * | 2002-01-17 | 2004-07-01 | 엘지전자 주식회사 | Object detection system |
| AUPS140502A0 (en) * | 2002-03-27 | 2002-05-09 | Seeing Machines Pty Ltd | Method for automatic detection of facial features |
| KR100442834B1 (en) * | 2002-07-19 | 2004-08-02 | 삼성전자주식회사 | Method and system for face detecting using classifier learned decision boundary with face/near-face images |
| EP1565887A4 (en) * | 2002-11-07 | 2009-05-27 | Honda Motor Co Ltd | Video-based face recognition using probabilistic appearance manifolds |
| KR20020089295A (en) * | 2002-11-11 | 2002-11-29 | (주)인소텍 | Face Recognition Algorithm using Garbor filter and Hidden Markov Model |
| KR20040042501A (en) * | 2002-11-14 | 2004-05-20 | 엘지전자 주식회사 | Face detection based on template matching |
| EP3196805A3 (en) | 2003-06-12 | 2017-11-01 | Honda Motor Co., Ltd. | Target orientation estimation using depth sensing |
| CN100342390C (en) * | 2004-04-16 | 2007-10-10 | 中国科学院自动化研究所 | Identity identifying method based on iris plaque |
| JP2006244385A (en) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | Face-discriminating apparatus, program and learning method for the apparatus |
| US7835549B2 (en) | 2005-03-07 | 2010-11-16 | Fujifilm Corporation | Learning method of face classification apparatus, face classification method, apparatus and program |
| JP4595750B2 (en) * | 2005-08-29 | 2010-12-08 | ソニー株式会社 | Image processing apparatus and method, and program |
| CN108022274B (en) * | 2017-11-29 | 2021-10-01 | Oppo广东移动通信有限公司 | Image processing method, apparatus, computer device, and computer-readable storage medium |
-
2000
- 2000-03-03 JP JP2000059502A patent/JP4092059B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104881635A (en) * | 2015-05-05 | 2015-09-02 | 昆明理工大学 | Image texture extraction and identification method by non-Gauss two-dimension Gabor filter |
| CN104881635B (en) * | 2015-05-05 | 2018-03-06 | 昆明理工大学 | Non-gaussian two-dimensional Gabor filter image texture extracts and recognition methods |
| US10964046B2 (en) | 2018-06-07 | 2021-03-30 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Information processing apparatus and non-transitory computer readable medium storing information processing program for estimating face orientation by using an omni-directional camera |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001250121A (en) | 2001-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100682889B1 (en) | Realistic 3D Face Modeling Method and Apparatus Based on Image | |
| US6118887A (en) | Robust multi-modal method for recognizing objects | |
| JP4092059B2 (en) | Image recognition device | |
| US8218862B2 (en) | Automatic mask design and registration and feature detection for computer-aided skin analysis | |
| US7376270B2 (en) | Detecting human faces and detecting red eyes | |
| US6526161B1 (en) | System and method for biometrics-based facial feature extraction | |
| CN110390260B (en) | Picture scanning piece processing method and device, computer equipment and storage medium | |
| JP4830650B2 (en) | Tracking device | |
| EP1260935B1 (en) | Face detection device, face pose detection device, partial image extraction device, and methods for said devices | |
| US6819782B1 (en) | Device and method for recognizing hand shape and position, and recording medium having program for carrying out the method recorded thereon | |
| JP4739355B2 (en) | Fast object detection method using statistical template matching | |
| JP4894741B2 (en) | Information processing apparatus, information processing method, program, and recording medium | |
| US20040161134A1 (en) | Method for extracting face position, program for causing computer to execute the method for extracting face position and apparatus for extracting face position | |
| CN104123749A (en) | Picture processing method and system | |
| JP2000036052A (en) | Robust tracking of human faces when there are multiple people | |
| KR102458615B1 (en) | Skin condition measuring apparatus, skin condition measring system and method thereof | |
| KR20220124593A (en) | How to transform clothes based on the clothes removal image | |
| CN100377164C (en) | Method, device and storage medium for detecting face complexion area in image | |
| JP2000090191A (en) | Face recognition apparatus and method | |
| Vezhnevets et al. | Automatic extraction of frontal facial features | |
| JP2767814B2 (en) | Face image detection method and apparatus | |
| KR102458614B1 (en) | System for diagnosing skin using non-contact type rgb camera and skin diagnosis method thereof | |
| JP2003168113A (en) | System, method and program of image recognition | |
| JP2005242596A (en) | Separation edge detection apparatus and method | |
| CN118898624B (en) | Digital human image processing method, electronic device, and storage medium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050215 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050215 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071115 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071127 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080125 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080222 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080303 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110307 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120307 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130307 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140307 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |