This paper describes techniques of camera calibration and artificial landmarks detection for the automatic charging of a mobile robot, equipped with a fish-eye camera in the direction of its operation for movement or surveillance purposes. For its identification from the surrounding environments, three landmarks employed with infrared LEDs, were installed at the charging station. When the robot reaches a certain point, a signal is sent to the LEDs for activation, which allows the robot to easily detect the landmarks using its vision camera. To eliminate the effects of the outside light interference during the process, a difference image was generated by comparing the two images taken when the LEDs are on and off respectively. A fish-eye lens was used for the vision camera of the robot but the wide-angle lens resulted in a significant image distortion. The radial lens distortion was corrected after linear perspective projection transformation based on the pin-hole model. In the experiment, the designed system showed sensing accuracy of ${\pm}10$ mm in position and ${\pm}1^{\circ}$ in orientation at the distance of 550 mm.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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v.48
no.6
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pp.88-95
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2011
An embedded mobile device mostly has lower computation power than a general purpose computer because of its relatively lower system specifications. Consequently, conventional face tracking and face detection methods, requiring complex algorithms for higher recognition rates, are unsuitable in a mobile environment aiming for real time detection. On the other hand, by applying a real-time tracking and detecting algorithm, we would be able to provide a two-way interactive multimedia service between an user and a mobile device thus providing a far better quality of service in comparison to a one-way service. Therefore it is necessary to develop a real-time face and eye tracking technique optimized to a mobile environment. For this reason, in this paper, we proposes a method of tracking horizontal face position of a user on a T-DMB device for enhancing the quality of 3D DMB content. The proposed method uses the orientation of edges to estimate the left and right boundary of the face, and by the color edge information, the horizontal position and size of face is determined finally to decide the horizontal face. The sobel gradient vector is projected vertically and candidates of face boundaries are selected, and we proposed a smoothing method and a peak-detection method for the precise decision. Because general face detection algorithms use multi-scale feature vectors, the detection time is too long on a mobile environment. However the proposed algorithm which uses the single-scale detection method can detect the face more faster than conventional face detection methods.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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v.47
no.5
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pp.175-182
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2010
The paper presents a novel algorithm for face and iris detection with the application for driver iris monitoring. The proposed algorithm consists of the following major steps: Skin-color segmentation, facial features segmentation, and iris positioning. For the skin-segmentation we applied a multi-layer perceptron to approximate the statistical probability of certain skin-colors, and filter out those with low probabilities. The next step segments the face region into the following categories: eye, mouth, eye brow, and remaining facial regions. For this purpose we propose a novel segmentation technique based on estimation of facial class probability density functions (PDF). Each facial class PDF is estimated on the basis of salient features extracted from a corresponding facial image region. Then pixels are classified according to the highest probability selected from four estimated PDFs. The final step applies the circular Hough transform to the detected eye regions to extract the position and radius of the iris. We tested our system on two data sets. The first one is obtained from the Web and contains faces under different illuminations. The second dataset was collected by us. It contains images obtained from video sequences recorded by a CCD camera while a driver was driving a car. The experimental results are presented, showing high detection rates.
Applying face alignment after face detection exerts a heavy influence on face recognition. Many researchers have recently investigated face alignment using databases collected from images taken at close distances and with low magnification. However, in the cases of home-service robots, captured images generally are of low resolution and low quality. Therefore, previous face alignment research, such as eye detection, is not appropriate for robot environments. The main purpose of this paper is to provide a new and effective approach in the alignment of small and blurred faces. We propose a face alignment method using the confidence value of Real-AdaBoost with a modified census transform feature. We also evaluate the face recognition system to compare the proposed face alignment module with those of other systems. Experimental results show that the proposed method has a high recognition rate, higher than face alignment methods using a manually-marked eye position.
In this paper, we could simply compute the user's gaze position based on 2D relations between the pupil center and four corneal specular reflections formed by four IR-illuminators attached on each corner of a monitor, without considering the complex 3D relations among the camera, the monitor, and the pupil coordinates. Therefore, the objectives of our paper are to detect the pupil center and four corneal specular reflections exactly and to compensate for error factors which affect the gaze accuracy. In our method, we compensated for the kappa error between the calculated gaze position through the pupil center and actual gaze vector. We performed one time user calibration to compensate when the system started. Also, we robustly detected four corneal specular reflections that were important to calculate gaze position based on Kalman filter irrespective of the abrupt change of eye movement. Experimental results showed that the gaze detection error was about 1.0 degrees though there was the abrupt change of eye movement.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.8
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pp.868-874
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2014
This paper proposes a novel mapping algorithm in Omni-directional Vision SLAM based on an obstacle's feature extraction using Lucas-Kanade Optical Flow motion detection and images obtained through fish-eye lenses mounted on robots. Omni-directional image sensors have distortion problems because they use a fish-eye lens or mirror, but it is possible in real time image processing for mobile robots because it measured all information around the robot at one time. In previous Omni-Directional Vision SLAM research, feature points in corrected fisheye images were used but the proposed algorithm corrected only the feature point of the obstacle. We obtained faster processing than previous systems through this process. The core of the proposed algorithm may be summarized as follows: First, we capture instantaneous $360^{\circ}$ panoramic images around a robot through fish-eye lenses which are mounted in the bottom direction. Second, we remove the feature points of the floor surface using a histogram filter, and label the candidates of the obstacle extracted. Third, we estimate the location of obstacles based on motion vectors using LKOF. Finally, it estimates the robot position using an Extended Kalman Filter based on the obstacle position obtained by LKOF and creates a map. We will confirm the reliability of the mapping algorithm using motion estimation based on fisheye images through the comparison between maps obtained using the proposed algorithm and real maps.
This paper deals with face detection and recognition using ellipsodal information and wavelet packet analysis. We proposed two methods. First, Face detection method uses general ellipsodal information of human face contour and we find eye position on wavelet transformed face images A novel method for recognition of views of human faces under roughly constant illumination is presented. Second, The proposed Face recognition scheme is based on the analysis of a wavelet packet decomposition of the face images. Each face image is first located and then, described by a subset of band filtered images containing wavelet coefficients. From these wavelet coefficients, which characterize the face texture, the Euclidian distance can be used in order to classify the face feature vectors into person classes. Experimental results are presented using images from the FERET and the MIT FACES databases. The efficiency of the proposed approach is analyzed according to the FERET evaluation procedure and by comparing our results with those obtained using the well-known Eigenfaces method. The proposed system achieved an rate of 97%(MIT data), 95.8%(FERET databace)
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.2
no.3
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pp.53-60
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2009
The vision-based driver fatigue detection is one of the most prospective commercial applications of facial expression recognition technology. The facial feature tracking is the primary technique issue in it. Current facial tracking technology faces three challenges: (1) detection failure of some or all of features due to a variety of lighting conditions and head motions; (2) multiple and non-rigid object tracking; and (3) features occlusion when the head is in oblique angles. In this paper, we propose a new active approach. First, the active IR sensor is used to robustly detect pupils under variable lighting conditions. The detected pupils are then used to predict the head motion. Furthermore, face movement is assumed to be locally smooth so that a facial feature can be tracked with a Kalman filter. The simultaneous use of the pupil constraint and the Kalman filtering greatly increases the prediction accuracy for each feature position. Feature detection is accomplished in the Gabor space with respect to the vicinity of predicted location. Local graphs consisting of identified features are extracted and used to capture the spatial relationship among detected features. Finally, a graph-based reliability propagation is proposed to tackle the occlusion problem and verify the tracking results. The experimental results show validity of our active approach to real-life facial tracking under variable lighting conditions, head orientations, and facial expressions.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2004.05b
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pp.603-607
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2004
The vision-based driver fatigue detection is one of the most prospective commercial applications of facial expression recognition technology. The facial feature tracking is the primary technique issue in it. Current facial tracking technology faces three challenges: (1) detection failure of some or all of features due to a variety of lighting conditions and head motions; (2) multiple and non-rigid object tracking and (3) features occlusion when the head is in oblique angles. In this paper, we propose a new active approach. First, the active IR sensor is used to robustly detect pupils under variable lighting conditions. The detected pupils are then used to predict the head motion. Furthermore, face movement is assumed to be locally smooth so that a facial feature can be tracked with a Kalman filter. The simultaneous use of the pupil constraint and the Kalman filtering greatly increases the prediction accuracy for each feature position. Feature detection is accomplished in the Gabor space with respect to the vicinity of predicted location. Local graphs consisting of identified features are extracted and used to capture the spatial relationship among detected features. Finally, a graph-based reliability propagation is proposed to tackle the occlusion problem and verify the tracking results. The experimental results show validity of our active approach to real-life facial tracking under variable lighting conditions, head orientations, and facial expressions.
In this paper, we have proposed personal multimodal biometric authentication system based on face detection, recognition and speaker verification for smart-phone environment. Proposed system detect the face with Modified Census Transform algorithm then find the eye position in the face by using gabor filter and k-means algorithm. Perform preprocessing on the detected face and eye position, then we recognize with Linear Discriminant Analysis algorithm. Afterward in speaker verification process, we extract the feature from the end point of the speech data and Mel Frequency Cepstral Coefficient. We verified the speaker through Dynamic Time Warping algorithm because the speech feature changes in real-time. The proposed multimodal biometric system is to fuse the face and speech feature (to optimize the internal operation by integer representation) for smart-phone based real-time face detection, recognition and speaker verification. As mentioned the multimodal biometric system could form the reliable system by estimating the reasonable performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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