간단한 얼굴 방향성 검출방법

A Simple Way to Find Face Direction

최근 급속한 HCI(Human-Computer Interaction) 및 감시 기술의 발달로, 얼굴영상을 처리하는 다양한 시스템들에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 이런 얼굴영상을 처리하는 시스템들에 대한 연구는 주로 얼굴인식이나 얼굴 표정분석과 같은 분야에 집중되었고, 얼굴의 방향성 검출과 같은 분야에는 많은 연구가 수행되지 못하였다. 본 논문은 두 눈썹과 아래 입술로 구성된 얼굴삼각형(Facial Triangle)이라는 특징을 이용하여 얼굴의 방향성을 쉽게 측정하는 방법을 제안한다. 특히, 하나의 이미지만을 사용하여 얼굴의 수평 회전각과 수직 회전각을 구하는 간단한 공식을 소개한다. 수평회전각은 좌 우 얼굴삼각형간의 면적비율을 이용하여 계산하고, 수직회전각은 얼굴삼각형의 밑변과 높이 비율을 이용하여 계산한다. 실험을 통해, 제안하는 방법은 오차범위 ${\pm}1.68^{\circ}$ 내에서 수평회전각을 구할 수 있었고, 수직회전각은 회전각이 증가할수록 오류가 줄어드는 경향을 보여주었다.

The recent rapid development of HCI and surveillance technologies has brought great interests in application systems to process faces. Much of research efforts in these systems has been primarily focused on such areas as face recognition, facial expression analysis and facial feature extraction. However, not many approaches have been reported toward face direction detection. This paper proposes a method to detect the direction of a face using a facial feature called facial triangle, which is formed by two eyebrows and the lower lip. Specifically, based on the single monocular view of the face, the proposed method introduces very simple formulas to estimate the horizontal or vertical rotation angle of the face. The horizontal rotation angle can be calculated by using a ratio between the areas of left and right facial triangles, while the vertical angle can be obtained from a ratio between the base and height of facial triangle. Experimental results showed that our method makes it possible to obtain the horizontal angle within an error tolerance of ${\pm}1.68^{\circ}$, and that it performs better as the magnitude of the vertical rotation angle increases.