International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.13
no.1
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pp.50-58
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2013
Estimating a driver's head pose is an important task in driver-assistance systems because it can provide information about where a driver is looking, thereby giving useful cues about the status of the driver (i.e., paying proper attention, fatigued, etc.). This study proposes a system for estimating the head pose using monocular images, which includes a novel use of backprojection. The system can use a single image to estimate a driver's head pose at a particular time stamp, or an image sequence to support the analysis of a driver's status. Using our proposed system, we compared two previous pose estimation approaches. We introduced an approach for providing ground-truth reference data using a mannequin model. Our experimental results demonstrate that the proposed system provides relatively accurate estimations of the yaw, tilt, and roll angle. The results also show that one of the pose estimation approaches (perspective-n-point, PnP) provided a consistently better estimate compared to the other (pose from orthography and scaling with iterations, POSIT) using our proposed system.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.2
no.2
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pp.120-133
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2008
This paper presents a novel approach for facial motion tracking and facial expression cloning to create a realistic facial animation of a 3D avatar. The exact head pose estimation and facial expression tracking are critical issues that must be solved when developing vision-based computer animation. In this paper, we deal with these two problems. The proposed approach consists of two phases: dynamic head pose estimation and facial expression cloning. The dynamic head pose estimation can robustly estimate a 3D head pose from input video images. Given an initial reference template of a face image and the corresponding 3D head pose, the full head motion is recovered by projecting a cylindrical head model onto the face image. It is possible to recover the head pose regardless of light variations and self-occlusion by updating the template dynamically. In the phase of synthesizing the facial expression, the variations of the major facial feature points of the face images are tracked by using optical flow and the variations are retargeted to the 3D face model. At the same time, we exploit the RBF (Radial Basis Function) to deform the local area of the face model around the major feature points. Consequently, facial expression synthesis is done by directly tracking the variations of the major feature points and indirectly estimating the variations of the regional feature points. From the experiments, we can prove that the proposed vision-based facial expression cloning method automatically estimates the 3D head pose and produces realistic 3D facial expressions in real time.
One of the most frequently performed tasks in human-robot interaction (HRI), intelligent vehicles, and security systems is face related applications such as face recognition, facial expression recognition, driver state monitoring, and gaze estimation. In these applications, accurate head pose estimation is an important issue. However, conventional methods have been lacking in accuracy, robustness or processing speed in practical use. In this paper, we propose a novel method for estimating head pose with a monocular camera. The proposed algorithm is based on a deep neural network for multi-task learning using a small grayscale image. This network jointly detects multi-view faces and estimates head pose in hard environmental conditions such as illumination change and large pose change. The proposed framework quantitatively and qualitatively outperforms the state-of-the-art method with an average head pose mean error of less than $4.5^{\circ}$ in real-time.
Journal of the Korea Institute of Information Security & Cryptology
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v.24
no.4
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pp.607-616
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2014
Face recognition is a big challenge in surveillance system since different rotation angles of the face make the difficulty to recognize the face of the same person. This paper proposes a novel method to recognize face with different head poses by using 3D information of the face. Firstly, head pose estimation (estimation of different head pose angles) is accomplished by the POSIT algorithm. Then, 3D face image data is constructed by using head pose estimation. After that, 2D image and the constructed 3D face matching is performed. Face verification is accomplished by using commercial face recognition SDK. Performance evaluation of the proposed method indicates that the error range of head pose estimation is below 10 degree and the matching rate is about 95%.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.7
no.7
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pp.267-274
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2018
This paper describes a head pose estimation method using PTZ(Pan-Tilt-Zoom) camera. When the external parameters of a camera is changed by rotation and translation, the estimated face pose for the same head also varies. In this paper, we propose a new method to estimate the head pose independently on varying the parameters of PTZ camera. The proposed method consists of 3 steps: face detection, feature extraction, and pose estimation. For each step, we respectively use MCT(Modified Census Transform) feature, the facial regression tree method, and the POSIT(Pose from Orthography and Scaling with ITeration) algorithm. The existing POSIT algorithm does not consider the rotation of a camera, but this paper improves the POSIT based on perspective projection in order to estimate the head pose robustly even when the external parameters of a camera are changed. Through experiments, we confirmed that RMSE(Root Mean Square Error) of the proposed method improve $0.6^{\circ}$ less then the conventional method.
This paper presents a three-dimensional (3D) head pose estimation algorithm using the stereo image. Given a pair of stereo image, we automatically extract several important facial feature points using the disparity map, the gabor filter and the canny edge detector. To detect the facial feature region , we propose a region dividing method using the disparity map. On the indoor head & shoulder stereo image, a face region has a larger disparity than a background. So we separate a face region from a background by a divergence of disparity. To estimate 3D head pose, we propose a 2D-3D Error Compensated-SVD (EC-SVD) algorithm. We estimate the 3D coordinates of the facial features using the correspondence of a stereo image. We can estimate the head pose of an input image using Error Compensated-SVD (EC-SVD) method. Experimental results show that the proposed method is capable of estimating pose accurately.
This paper presents a new system to estimate the head pose of human in interactive indoor environment that has dynamic illumination change and large working space. The main idea of this system is to suggest a new morphological feature for estimating head angle from stereo disparity map. When a disparity map is obtained from stereo camera, the matching confidence value can be derived by measurements of correlation of the stereo images. Applying a threshold to the confidence value, we also obtain the specific morphology of the disparity map. Therefore, we can obtain the morphological shape of disparity map. Through the analysis of this morphological property, the head pose can be estimated. It is simple and fast algorithm in comparison with other algorithm which apply facial template, 2D, 3D models and optical flow method. Our system can automatically segment and estimate head pose in a wide range of head motion without manual initialization like other optical flow system. As the result of experiments, we obtained the reliable head orientation data under the real-time performance.
Hyeon-Beom Heo;Hye-Ri Yang;Sung-Uk Jung;Kyung-Jae Lee
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.19
no.1
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pp.309-316
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2024
Facial recognition technology is widely used in various fields but faces challenges due to its vulnerability to fraudulent activities such as photo spoofing. Extensive research has been conducted to overcome this challenge. Most of them, however, require the use of specialized equipment like multi-modal cameras or operation in high-performance environments. In this paper, we introduce LH-FAS v2 (: Lightweight Head-pose-based Face Anti-Spoofing v2), a system designed to operate on a commercial webcam without any specialized equipment, to address the issue of facial recognition spoofing. LH-FAS v2 utilizes FSA-Net for head pose estimation and ArcFace for facial recognition, effectively assessing changes in head pose and verifying facial identity. We developed the VD4PS dataset, incorporating photo spoofing scenarios to evaluate the model's performance. The experimental results show the model's balanced accuracy and speed, indicating that head pose estimation-based facial anti-spoofing technology can be effectively used to counteract photo spoofing.
Due to the coronavirus pandemic, the wearing of a mask has been increasing worldwide; thus, the importance of image analysis on masked face images has become essential. Although head pose estimation can be applied to various face-related applications including driver attention, face frontalization, and gaze detection, few studies have been conducted to address the performance degradation caused by masked faces. This study proposes a new data augmentation that synthesizes the masked face, depending on the face image size and poses, which shows robust performance on BIWI benchmark dataset regardless of mask-wearing. Since the proposed scheme is not limited to the specific model, it can be utilized in various head pose estimation models.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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v.40
no.6
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pp.31-40
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2003
Most face recognition systems are based on 2D images and applied in many applications. However, it is difficult to recognize a face when the pose varies severely. Therefore, head pose estimation is an inevitable procedure to improve recognition rate when a face is not frontal. In this paper, we propose a novel head pose estimation algorithm for 3D face recognition. Given the 3D range image of an unknown face as an input, we automatically extract facial feature points based on the face curvature. We propose an Error Compensated Singular Value Decomposition (EC-SVD) method based on the extracted facial feature points. We obtain the initial rotation angle based on the SVD method, and perform a refinement procedure to compensate for remained errors. The proposed algorithm is performed by exploiting the extracted facial features in the normaized 3D face space. In addition, we propose a 3D nearest neighbor classifier in order to select face candidates for 3D face recognition. From simulation results, we proved the efficiency and validity of the proposed algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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