깊이정보를 이용한 고속 고정밀 얼굴검출 및 추적 방법

Abstract

본 논문에서는 RGB영상과 깊이영상을 사용하여 얼굴검출 및 추적을 고속으로 수행할 수 있는 방법을 제안한다. 이 방법은 얼굴검출 과정과 얼굴추적 과정으로 구성되며, 얼굴검출 과정은 기본적으로 기존의 Adaboost 방법을 사용하나, 깊이영상을 사용하여 탐색영역을 축소한다. 얼굴추적은 템플릿 매칭방법을 사용하며, 조기종료 기법을 사용하여 수행시간을 줄였다. 이 방법들을 구현하여 실험한 결과, 얼굴검출 방법은 기존의 방법에 비해 약 39%의 수행시간을 보였으며, 얼굴추적 방법은 <TEX>$640{\times}480$</TEX> 해상도의 프레임 당 2.48ms의 추적시간을 보였다. 또한 검출율에 있어서도 제안한 얼굴검출 방법은 기존의 방법에 비해 약간 낮은 검출률을 보였으나, 얼굴로 인식하였지만 실제로는 얼굴이 아닌 경우의 오검출률에 있어서는 기존방법의 약 38% 향상된 성능을 보였다. 또한 얼굴추적 방법은 추적시간과 추적 정확도에 있어서 상보적인 관계를 가지며, 특별한 경우를 제외한 모든 경우에서 약 1%의 낮은 추적오차율을 보였다. 따라서 제안한 얼굴검출 및 추적방법은 각각 또는 결합하여 고속 동작과 높은 정확도를 필요로 하는 응용분야에 사용될 수 있을 것으로 기대된다. This paper proposes a fast face detection and tracking method which uses depth images as well as RGB images. It consists of the face detection procedure and the face tracking procedure. The face detection method basically uses an existing method, Adaboost, but it reduces the size of the search area by using the depth image. The proposed face tracking method uses a template matching technique and incorporates an early-termination scheme to reduce the execution time further. The results from implementing and experimenting the proposed methods showed that the proposed face detection method takes only about 39% of the execution time of the existing method. The proposed tracking method takes only 2.48ms per frame with <TEX>$640{\times}480$</TEX> resolution. For the exactness, the proposed detection method showed a little lower in detection ratio but in the error ratio, which is for the cases when a detected one as a face is not really a face, the proposed method showed only about 38% of that of the previous method. The proposed face tracking method turned out to have a trade-off relationship between the execution time and the exactness. In all the cases except a special one, the tracking error ratio is as low as about 1%. Therefore, we expect the proposed face detection and tracking methods can be used individually or in combined for many applications that need fast execution and exact detection or tracking.