• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2006년도 춘계학술발표대회
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• pp.715-718
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• 2006

아바타를 이용한 얼굴 애니메이션은 가상 현실이나 엔터테인먼트와 같은 분야에서 많이 적용된다. 얼굴 애니메이션을 생성하는 방법에는 크게 3 차원 모델을 직접 변형시키는 기하학적인 변형 방법과 2 차원 이미지의 워핑이나 모핑방법을 이용한 이미지 변형 방법이 있다. 기하학적인 변형 방법 중 3 차원 모델을 변형시키기 위한 방법으로 RBF(Radial Basis Function)을 이용하는 방법이 있다. RBF 함수를 이용하여 모델의 부드러운 변형을 만들 수 있다. 이 방법은 모델의 임의의 한 점을 이동하게 되면 영향을 받는 정점들을 좀 더 자연스럽게 이동시킴으로써 자연스러운 애니메이션을 생성할 수 있다. 본 연구에서는 RBF 를 이용하여 3 차원 얼굴 메쉬 모델의 기하학적 변형을 통해 모델의 얼굴 표정을 생성하는 방법에 대해 제안하고자 한다. 얼굴 모델 변형을 위해 얼굴의 특징인 눈, 입, 턱 부분에 특징점을 정하고 각 특징점에 따라 영향을 받는 영역을 정하기 위해 얼굴 모델을 지역적으로 클러스터링한다. 각 특징점에 따라 영향을 받는 영역에 대해 클러스터링을 적용하고 RBF 를 이용하여 자연스러운 얼굴 표정을 생성하는 방법을 제안한다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.17-25
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• 2002

본 논문에서는 디자이너가 제작한 3차원얼굴 모델을 생성하기 위해 표준 3차원 얼굴 모델을 변형하는 방법을 제시한다. 3차원 얼굴 모델을 변형하는 방법에는 근육에 기반 한 얼굴 변형 방법이 대표적인데, 본 논문에서는 기존의 얼굴 근육에 기반 한 얼굴 변형방법의 비효율적인 면을 개선하고 근육에 기반 한 보다 직관적인 얼굴 변형을 위해 얼굴 근육 운동 예측맵을 정의하고 이를 이용하여 근육을 독립적으로 처리하고 정의 했던 기존의 단점과 근육의 배치와 설정작업을 개선하고자 한다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제42권3호
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• pp.63-72
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• 2005

본 논문에서는 가상성형 시스템에 적합한 Radial Basis Function(RBF) 기반의 변형 기법과 변형된 얼굴 구성 요소를 얼굴 영상에 혼합하는 기법을 제시한다. 가상성형을 위한 변형 기법은 유동적인 얼굴 구성 요소들을 변형함에 있어 부드러움과 정확성을 가져야 하고 변형 부위 이외의 다른 얼굴 구성 요소에는 왜곡을 주지 않는 지역성도 가져야 한다. 이를 위해 제안된 가상성형 시스템은 자유형태 변형 모델을 기반으로 RBF에 의해 격자들의 변형 정도를 계산한다. 성형의 정확성을 위해 변형 오차는 기준곡선 정점들의 목표 위치와 실제 변형된 위치 사이의 오차제곱합을 이용하여 Singular Value Decomposition(SVD)에 의해 반복적으로 RBF 매핑 함수의 계수들을 계산하여 보정한다. 변형된 얼굴 구성 요소는 Euclidean Distance Transform(EDT)에 의해 계산된 혼합 비율을 사용하여 원본 얼굴 영상과 합성된다. 제안된 변형 기법과 합성 기법은 가상성형 결과의 정확도와 왜곡 측면에서 우수한 성능을 보인다는 것을 실험적으로 확인하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 1998년도 하계종합학술대회논문집
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• pp.761-764
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• 1998

본 논문에서는 CCCD 카메라로부터 획득한 영상시퀀스들에서 인접한 두 영상 사이의 차영상과 얼굴이 가지는 컬러정보를 이용하여 분리한 얼굴 영역에서 양쪽 눈과 입의 위치좌표를 특징점으로 이용하여 입력된 얼굴에 자동정합된 변형가능 템플리트(deformable template)를 가지고 연속된 다음 프레임에서 얼굴 전체를 트래킹하는 알고리듬을 제안한다. 실제 입력영상의 얼굴 영역과 변형 가능 템플리트의 차이를 비교하기 위해 텍스쳐 매핑(Texture mapping)을 도입하여 트래킹의 정확도를 살펴본다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제34권5호
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• pp.476-486
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• 2007

본 논문에서는 영역 기반 복원 방법을 통하여 한 장의 저해상도 얼굴 영상으로부터 고해상도 얼굴 영상을 복원하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 예제 기반 복원과 얼굴 영상을 형태 정보와 질감 정보로 나누어 표현하는 변형 가능 얼굴 모형에 기반한다. 먼저, 예제 기반 복원 방법의 성능을 개선하기 위하여, 전역 복원 결과와 국부적 복원 결과를 결합하는 영역 기반 복원 방법을 제안한다. 또한, 변형 가능 얼굴 모형의 장점을 해상도 복원에 적용하기 위하여, 확장된 변형 가능 얼굴 모형을 정의한다. 제안된 모형에서 얼굴 영상은 저해상도 얼굴 영상, 보간법을 통해 개선한 고해상도 얼굴 영상, 그리고 원래의 고해상도 얼굴 영상의 쌍으로 구성되며, 이는 다시 확장된 형태 정보와 확장된 질감 정보로 나뉜다. 다양한 실험을 통하여, 제안된 방법이 저해상도 얼굴 영상으로부터 고해상도 얼굴 영상을 효과적으로 복원함을 입증하였으며, 이 방법을 사용하여 원거리 감시 시스템에서 획득된 저해상도 얼굴 영상을 고해상도 얼굴 영상으로 합성함으로써, 얼굴 인식 시스템의 성능을 높일 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 감성과학
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• 제1권1호
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• pp.25-31
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• 1998

컴퓨터 하드웨어 기술과 멀티미디어 기술의 발달로 멀티미디어 입출력 장치를 이용한 고급 인터메이스의 필요성이 대두되었다. 친근감 있는 사용자 인터페이스를 제공하기 위해 실감 있는 얼굴 애니메이션에 대한 요구가 증대되고 있다. 본 논문에서는 사람의 내적 상태를 잘 표현하는 얼굴의 표정을 3차원 모델을 이용하여 애니메이션을 수행한다. 애니메이션에 실재감을 더하기 위해 실제 얼굴 영상을 사용하여 3차원의 얼굴 모델을 변형하고, 여러 방향에서 얻은 얼굴 영상을 이용하여 텍스터 매핑을 한다. 변형된 3차원 모델을 이용하여 얼굴 표정을 애니메이션 하기 위해서 해부학에 기반한 Waters의 근육 모델을 수정하여 사용한다. 그리고, Ekman이 제안한 대표적인 6가지 표정들을 합성한다.

• 방송공학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.440-451
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• 2019

본 논문에서는 비디오 상의 얼굴을 사용자가 원하는 대로 3차원적으로 변형시켜볼 수 있도록 하는 시스템을 제안한다. 제안된 시스템의 3차원 얼굴 변형은 비디오 프레임의 얼굴 영역에 사용자가 변형을 가한 3차원 얼굴 모델을 덮어 씌우는 방식으로서, 기존의 애플리케이션이나 방법과 달리 비디오 상에서 3차원 변형을 실시간으로 가할 수 있도록 한다. 이를 위해 변형 가능한 3차원 얼굴 모델을 영상과 정합하고, 동시에 사용자가 가한 변형을 정합된 모델에 적용, 프레임 영상을 텍스처 매핑하여 렌더링한다. 이러한 과정은 많은 연산을 요하기 때문에 기능별로 소프트웨어 모듈을 나눠 각각의 쓰레드에서 병렬적으로 처리하도록 구현함으로써 실시간 처리가 가능하도록 하였다. 실험 결과를 통해 비디오 상의 얼굴의 눈 주변, 코, 턱, 볼 등 부위들에 대해, 기존 애플리케이션에 비해 자연스러운 변형을 실시간으로 가할 수 있음을 확인할 수 있다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.65-71
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• 2011

얼굴 변형 기술은 일그러진 영상을 보정하거나 새로운 영상으로 변환하는데 사용되고 있다. 스마트폰은 카메라가 기본적으로 장착되어 있기 때문에 영상을 쉽게 획득할 수 있고 네트워크를 통해 전송이 가능한 장점이 있다. 따라서 스마트폰에서 얼굴을 변형하는 기술을 사용한다면 게임이나 가상 성형분야에 폭넓게 사용될 수 있다. 본 논문에서는 다중 제어선을 이용한 변형 알고리즘과 양선형 보간 기법을 사용하여 얼굴 부위를 변형하는 소프트웨어를 설계하고 실제 스마트폰에서 구현한 결과를 제시한다. 많은 사용자들을 대상으로 실험한 결과, 실시간성과 만족할만한 품질을 제공하는 것으로 평가받았다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2007년도 학술대회 1부
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• pp.1012-1018
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• 2007

본 논문에서는 비전 기반 3차원 얼굴 모델의 자동 표정 생성 시스템을 제안한다. 기존의 3차원 얼굴 애니메이션에 관한 연구는 얼굴의 움직임을 나타내는 모션 추정을 배제한 얼굴 표정 생성에 초점을 맞추고 있으며 얼굴 모션 추정과 표정 제어에 관한 연구는 독립적으로 이루어지고 있다. 제안하는 얼굴 모델의 표정 생성 시스템은 크게 얼굴 검출, 얼굴 모션 추정, 표정 제어로 구성되어 있다. 얼굴 검출 방법으로는 얼굴 후보 영역 검출과 얼굴 영역 검출 과정으로 구성된다. HT 컬러 모델을 이용하며 얼굴의 후보 영역을 검출하며 얼굴 후보 영역으로부터 PCA 변환과 템플릿 매칭을 통해 얼굴 영역을 검출하게 된다. 검출된 얼굴 영역으로부터 얼굴 모션 추정과 얼굴 표정 제어를 수행한다. 3차원 실린더 모델의 투영과 LK 알고리즘을 이용하여 얼굴의 모션을 추정하며 추정된 결과를 3차원 얼굴 모델에 적용한다. 또한 영상 보정을 통해 강인한 모션 추정을 할 수 있다. 얼굴 모델의 표정을 생성하기 위해 특징점 기반의 얼굴 모델 표정 생성 방법을 적용하며 12개의 얼굴 특징점으로부터 얼굴 모델의 표정을 생성한다. 얼굴의 구조적 정보와 템플릿 매칭을 이용하여 눈썹, 눈, 입 주위의 얼굴 특징점을 검출하며 LK 알고리즘을 이용하여 특징점을 추적(Tracking)한다. 추적된 특징점의 위치는 얼굴의 모션 정보와 표정 정보의 조합으로 이루어져있기 때문에 기하학적 변환을 이용하여 얼굴의 방향이 정면이었을 경우의 특징점의 변위인 애니메이션 매개변수를 획득한다. 애니메이션 매개변수로부터 얼굴 모델의 제어점을 이동시키며 주위의 정점들은 RBF 보간법을 통해 변형한다. 변형된 얼굴 모델로부터 얼굴 표정을 생성하며 모션 추정 결과를 모델에 적용함으로써 얼굴 모션 정보가 결합된 3차원 얼굴 모델의 표정을 생성한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2006년도 한국컴퓨터종합학술대회 논문집 Vol.33 No.1 (A)
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• pp.121-123
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• 2006

얼굴의 표정은 얼굴의 구성요소 같은 기하학적 정보와 조명이나 주름 같은 세부적인 정보들로 표현된다. 얼굴 표정은 기하학적 변형만으로는 실감적인 표정을 생성하기 힘들기 때문에 기하학적 변형과 더불어 텍스쳐 같은 세부적인 정보도 함께 변형해야만 실감적인 표현을 할 수 있다. 표정비율이미지 (Expression Ratio Image)같은 얼굴 텍스처의 세부적인 정보를 변형하기 위한 기존 방법들은 조명에 따른 피부색의 변화를 정확히 표현할 수 없는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 서로 다른 조명 조건에서도 실감적인 표정 텍스처 정보를 적용할 수 있는 비선형 피부색 모델 기반의 표정 합성 방법을 제안한다. 제안된 방법은 동적 외양 모델을 이용한 자동적인 얼굴 특징 추출과 와핑을 통한 표정 변형 단계, 비선형 피부색 변화 모델을 이용한 표정 생성 단계, Euclidean Distance Transform (EDT)에 의해 계산된 혼합 비율을 사용한 원본 얼굴 영상과 생성된 표정의 합성 등 총 3 단계로 구성된다. 실험결과는 제안된 방법이 다양한 조명조건에서도 자연스럽고 실감적인 표정을 표현한다는 것을 보인다.