일반 카메라 영상에서의 얼굴 인식률 향상을 위한 얼굴 특징 영역 추출 방법
A Facial Feature Area Extraction Method for Improving Face Recognition Rate in Camera Image
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초록
얼굴 인식은 얼굴 영상에서 특징을 추출하고, 이를 다양한 알고리즘을 통해 학습하여 학습된 데이터와 새로운 얼굴 영상에서의 특징과 비교하여 사람을 인식하는 기술로 인식률을 향상시키기 위해서 다양한 방법들이 요구되는 기술이다. 얼굴 인식을 위해 학습 단계에서는 얼굴 영상들로 부터 특징 성분을 추출해야하며, 이를 위한 기존 얼굴 특징 성분 추출 방법에는 선형판별분석(Linear Discriminant Analysis, LDA)이 있다. 이 방법은 얼굴 영상들을 고차원의 공간에서 점들로 표현하고, 클래스 정보와 점의 분포를 분석하여 사람을 판별하기 위한 특징들을 추출하는데, 점의 위치가 얼굴 영상의 화소값에 의해 결정되므로 얼굴 영상에서 불필요한 영역 또는 변화가 자주 발생하는 영역이 포함되는 경우잘못된 얼굴 특징이 추출될 수 있으며, 특히 일반 카메라 영상을 사용하여 얼굴인식을 수행하는 경우 얼굴과 카메라간의 거리에 따라 얼굴 크기가 다르게 나타나 최종적으로 얼굴 인식률이 저하된다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 일반 카메라를 이용하여 얼굴영역을 검출하고, 검출된 얼굴 영역에서 Gabor Filter를 이용하여 계산된 얼굴 외곽선을 통해 불필요한 영역을 제거한 후 일정 크기로 얼굴 영역 크기를 정규화하였다. 정규화된 얼굴 영상을 선형 판별 분석을 통해 얼굴 특징 성분을 추출하고, 인공 신경망을 통해 학습하여 얼굴 인식을수행한 결과 기존의 불필요 영역이 포함된 얼굴 인식 방법보다 약 13% 정도의 인식률 향상이 가능하였다.
Abstract
Face recognition is a technology to extract feature from a facial image, learn the features through various algorithms, and recognize a person by comparing the learned data with feature of a new facial image. Especially, in order to improve the rate of face recognition, face recognition requires various processing methods. In the training stage of face recognition, feature should be extracted from a facial image. As for the existing method of extracting facial feature, linear discriminant analysis (LDA) is being mainly used. The LDA method is to express a facial image with dots on the high-dimensional space, and extract facial feature to distinguish a person by analyzing the class information and the distribution of dots. As the position of a dot is determined by pixel values of a facial image on the high-dimensional space, if unnecessary areas or frequently changing areas are included on a facial image, incorrect facial feature could be extracted by LDA. Especially, if a camera image is used for face recognition, the size of a face could vary with the distance between the face and the camera, deteriorating the rate of face recognition. Thus, in order to solve this problem, this paper detected a facial area by using a camera, removed unnecessary areas using the facial feature area calculated via a Gabor filter, and normalized the size of the facial area. Facial feature were extracted through LDA using the normalized facial image and were learned through the artificial neural network for face recognition. As a result, it was possible to improve the rate of face recognition by approx. 13% compared to the existing face recognition method including unnecessary areas.
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