질감 필터를 이용한 눈 검출

Abstract

본 논문에서는 눈 영역의 질감 및 구조적 특성을 고려한 두 가지 질감 필터들을 이용하여 눈 영역을 효과적으로 검출하는 방법을 제안한다. 인간의 눈 형태는 외형적으로 수평 방향으로 길고, 원형의 눈동자로 구성된 구조적 특성을 갖고 있다. 이 두 가지 특성을 효율적으로 기술하는 질감 필터(Texture Filters)들로서 가보 필터(Gabor Filter)와 ART 기술자(Descriptor)가 사용된다. 가보 필터는 방향성 정보를 포함하고 있기 때문에, 수평 방향의 눈 형태 특성을 효과적으로 검출할 수 있다. 그리고 ART 기술자는 원형 모양의 특성을 갖는 눈동자를 검출하기 위해 사용되어진다. 본 논문에서는 효과적인 눈 영역을 검출하기 위하여, 첫 번째 단계에서 AdaBoost 분류기를 이용하여 얼굴 영역을 검출한다. 두 번째 단계는 검출된 얼굴 영역에 대해서 지역적인 조명 정규화 과정을 수행한다. 세 번째 단계에서는 두 가지의 질감 필터들을 이용하여 수평 방향과 원형 형태의 구조적 특성을 갖는 눈 후보영역을 검출하고, 마지막 단계에서는 검출된 눈 후보영역들 중에서 얼굴의 구조적인 특성을 가장 잘 표현하는 영역을 최적화된 눈 영역으로 추출한다. 제안한 알고리즘의 성능을 실험적으로 확인한 결과, 제안된 눈 검출 방법은 기존의 방법에 비해 정확률에서 2.9 ~ 4.4%의 향상된 검출 결과를 보인다.; In this paper, we propose a novel method for eye detection using two texture filters considering textural and structural characteristics of eye regions. The human eyes have two characteristics: 1) the eyes are horizontally long and 2) the pupils are of circular shapes. By considering these two characteristics of human eyes, two texture filters are utilized for the eye detection. One is Gabor filter for detecting eye shapes in horizontal direction. The other is ART descriptor for detecting pupils of circular shape. In order to effectively detect eye regions, the proposed method consists of four steps. The first step is to extract facial regions using AdaBoost method. The second step is to normalize the illumination by considering local information. The third step is to estimate candidate regions for eyes, by merging the results from two texture filters. The final step is to locate exact eye regions by using geometric information of the face. As experimental results, the performance of the proposed method has been improved by 2.9 ~ 4.4%, compared to the existing methods.