능동 비젼 시스템을 이용한 립 추적및 명령 인식에 관한 연구 = Study on lip tracking and recognition using active vision system
저자
발행사항
서울 : 연세대학교 대학원, 2003
학위논문사항
학위논문(석사)-- 연세대학교 대학원: 기계공학과 2003. 2
발행연도
2003
작성언어
한국어
주제어
KDC
559.9 판사항(4)
발행국(도시)
서울
형태사항
x, 61p. : 삽도 ; 26 cm.
일반주기명
지도교수: 백윤수
소장기관
본 연구에서는 Active shape model 과 Snake algorithm을 이용하여 사용자의 립 모양으로부터 스피치정보를 표현하는 비주얼 특징을 비젼 시스템을 이용하여 실시간 추정하고 이 정보를 가지고 엑츄에이터를 구동하는 ‘립 커멘더 시스템’을 제시하였다. 시간에 따라 빠르게 변화하는 입 영상으로부터 Active Shape Model 의 Training 기법을 적용하여 입 모양의 변화에 대한 주요 모드를 찾을 수 있고 그 첫번째 모드는 Training image의 80%를 포함하는것으로 립 모양의 수축과 확장을 제어하는 파라메터이고 두 번째 모드는 12%로써 윗입술의 변화를 그리고 세 번째 모드는 8%로써 아랫입술을 제어하며 나머지 모드들은 립 모양의 대칭 및 기타를 표현하게 된다. Active Shape Model 의 Training 기법과 Snake 방법을 결합한 형태인 본 논문의 방법은 립모양의 자세(이동,병진 그리고 스케일의 변화)변화와 조명의 변화에 상당히 강건하게 추출할 수 있을 뿐 아니라 스피치를 인식하기위한 세 개 이상의 비주얼 파라메터를 추출 할 수 있다. 실시간으로 카메라에 획득되는 립 모양 영상으로부터 Snake 알고리즘을 이용하여 바깥 에지영역에 수렴하게 된다. 빠르게 움직이는 입 모양의 윤곽을 놓치지 않고 추적하기 위한 목적과 계산 속도를 줄이기 위한 방법으로 피라미드 이미지 기법을 적용하였고 이로부터 수렴된 윤곽과 수렴전 윤곽으로부터 Training의 결과인 입모양을 제어하는 파라메터를 실시간으로 추정할 수 있다. 이 파라메터는 비주얼 스피치를 인식하기위한 결정적 단서로서 모든 스피치를 표현할 수는 없지만 입모양을 제어하는 주요 파라메터의 형태를 파악할 수 있고 음성 신호 없이, 입 영상으로부터 추출된 비주얼 파라메터를 정규화 과정과 에러분석으로 이루어진 인식방법으로 4방향의 운동이 가능한 2자유도 능동 비젼 시스템을 작동하였다. 고려한 립 명령은 모음자로 구분이 잘되는 단어를 선택하였으며 각각 ‘앞’,‘뒤’,‘좌’,‘우’ 네가지 명령을 고려하여 실험을 수행하였다. 첫 번째 모드만을 고려했을때는 60%의 작동율(인식율)을 가졌고, 첫 번째와 두 번째 모드를 고려했을때는 80%의 작동율을 얻을 수 있었으며 세 개 모드 모두를 고려했을 경우에는 100%의 작동율(인식율)을 얻을 수 있었다. 카메라에 의한 획득시간은 평균 3msec, 영상 처리와 인식 루틴은 20~24msec 그리고 화자가 말하는데 걸리는 시간 은 평균 1.5~1.8sec 로써 한 단어를 인식하여 엑츄에이터에 보내는데 까지 걸린 시간은 총 3sec 이하였다.
제안된 방법의 응용분야로는 청각적 소음이 있는 환경에서 음성 인식기의 보조적 자원으로 사용될 수 있으며 HCI관련하여 스피치를 컴퓨터의 화상글씨로의 변환 그리고 장애인을 위한 휠체어 및 병상침대의 작동 분야등이 있을 수 있다.
In addition to the the acoustic speech signal it has been shown that the robustness and accuracy of automatic speech recognition can be improved by the use of visual information of the speaker's lip movements. But the extraction of visual feature from lips is difficult due to different individuals, varying lighting conditions, 3D pose and others. This paper describes the use of combination of active shape models(ASM) and active contour model(ACM) technique to reduce its effects for lip-reading systems, where the detailed variation of the lip model and image search is based on a priori knowledge learned from a training set. The MR(multiresolution) technique is used so as to reduce search time and sensing area in the image plane. Though the recognizing result by the comparison of sample data, The rightness of a single speech command seeing the working of actuator can be determined. From the experimental results, we can be distinguished among the first 5 vowel and between single vowel and double vowel for han-gul data. As a result, the possibility of a lip command-system without acoustic-signal is proposed.
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