웃음 치료 훈련을 위한 웃음 표정 인식 시스템 개발

Abstract

본 논문은 실시간 카메라 영상으로부터 얼굴을 검출하고 얼굴 표정을 인식하여 웃음 치료훈련을 할 수 있는 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 카메라 영상으로부터 Haar-like 특징을 이용하여 얼굴 후보 영역을 검출한 다음, SVM분류기를 이용하여 얼굴 후보 영역이 얼굴 영상인지 아닌지를 검증한다. 그 다음에는 검출된 얼굴 영상에 대해, 조명의 영향을 최소화하기 위한 방법으로 히스토그램 매칭을 이용한 조명 정규화를 수행한다. 표정 인식 단계에서는 PCA를 사용하여 얼굴 특징 벡터를 획득한 후 다층퍼셉트론 인공신경망을 이용해 실시간으로 웃음표정을 인식하였다. 본 논문에서 개발된 시스템은 실시간으로 사용자의 웃음 표정을 인식하여 웃음 양을 화면에 표시해 줌으로써 사용자 스스로 웃음 훈련을 할 수 있게 해 준다. 실험 결과에 따르면, 본 논문에서 제안한 방법은 SVM 분류기를 통한 얼굴 후보 영역 검증과 히스토그램 매칭을 이용한 조명정규화를 이용하여 웃음 표정 인식률을 향상시켰다. In this paper, we proposed a recognition system of smile facial expression for smile treatment training. The proposed system detects face candidate regions by using Haar-like features from camera images. After that, it verifies if the detected face candidate region is a face or non-face by using SVM(Support Vector Machine) classification. For the detected face image, it applies illumination normalization based on histogram matching in order to minimize the effect of illumination change. In the facial expression recognition step, it computes facial feature vector by using PCA(Principal Component Analysis) and recognizes smile expression by using a multilayer perceptron artificial network. The proposed system let the user train smile expression by recognizing the user's smile expression in real-time and displaying the amount of smile expression. Experimental result show that the proposed system improve the correct recognition rate by using face region verification based on SVM and using illumination normalization based on histogram matching.