Abstract
Eye localization means localization of the center of the pupils, and is necessary for face recognition and related applications. Most of eye localization methods reported so far still need to be improved about robustness as well as precision for successful applications. In this paper, we propose a robust eye localization method using multi-scale Gabor feature vectors without big computational burden. The eye localization method using Gabor feature vectors is already employed in fuck as EBGM, but the method employed in EBGM is known not to be robust with respect to initial values, illumination, and pose, and may need extensive search range for achieving the required performance, which may cause big computational burden. The proposed method utilizes multi-scale approach. The proposed method first tries to localize eyes in the lower resolution face image by utilizing Gabor Jet similarity between Gabor feature vector at an estimated initial eye coordinates and the Gabor feature vectors in the eye model of the corresponding scale. Then the method localizes eyes in the next scale resolution face image in the same way but with initial eye points estimated from the eye coordinates localized in the lower resolution images. After repeating this process in the same way recursively, the proposed method funally localizes eyes in the original resolution face image. Also, the proposed method provides an effective illumination normalization to make the proposed multi-scale approach more robust to illumination, and additionally applies the illumination normalization technique in the preprocessing stage of the multi-scale approach so that the proposed method enhances the eye detection success rate. Experiment results verify that the proposed eye localization method improves the precision rate without causing big computational overhead compared to other eye localization methods reported in the previous researches and is robust to the variation of post: and illumination.
눈 검출은 눈 동공의 정 중앙의 위치를 찾아내는 작업을 의미하며, 얼굴 인식 및 관련된 응용 분야 등에서 필요한 작업이다. 현재까지 보고된 대부분의 눈 검출 방법의 경우 성공적인 적용을 위해서는 여전히 정확도 및 검출 속도의 개선을 필요로 한다. 본 논문에서는 큰 계산량의 부담이 없는 다중 해상도 가버 특징 벡터를 이용한 강인한 눈 검출 방법을 제안한다. 가버 특징 벡터를 사용한 눈 검출은 EBGM 등에서 이미 이용되고 있다. 그런데, RBGM 등에서 사용한 눈 검출 방법은 초기값에 민감하고 조명, 자세 등에 강인하지 못하여, 만족할 만한 검출률을 얻기 위해서는 광범위한 탐색 범위가 필요하다. 이는 계산량의 상당한 증가를 초래한다. 본 논문에서 제안한 눈 검출 방법은 다중 해상도 접근 방법을 활용한다. 먼저, 원래 해상도 얼굴 이미지를 다운샘플링하여 얻은 저해상도 얼굴 이미지에서, 초기 추정 눈 위치에서의 가버 특징 벡터와 해당 해상도의 눈에 대한 가버 특징 벡터 모델과의 가버젯 유사도를 이용하여 눈 위치를 검출한다. 이후 검출된 눈 위치를 업스케일링하여 상위 해상도의 얼굴 이미지에서의 눈 위치 초기값으로 취하고 앞 단계에서처럼 가버젯 유사도를 이용하여 눈을 검출한다. 이 과정을 반복하여 최종적으로 원래 해상도 얼굴 이미지에서의 눈 위치를 확정한다. 또한, 본 논문에서는 제안된 다중 해상도 접근 방법이 조명에 대해서도 보다 강인하도록 하는 데 효과적인 조명 정규화 기법을 제안하고, 이를 다중 해상도 접근 방법의 전처리 단계에 추가적으로 적용함으로써 눈 검출 성공률을 더욱 개선하였다. 실험을 통해, 본 논문에서 제안한 다중스케일 가버 특징 벡터 기반 눈 검출 방법은 계산량을 크게 증가 시키지 않으면서 기존 연구들에서 보고된 다른 눈 검출 방법에 비해 정확도가 개선된 검출 방법이며, 자세 및 조명 변화에 대해서도 강인하다는 것을 확인하였다.
