Multimedia Research

www.aictc.com/dml

DMLآزمايشگاه تحقيقاتي

رسانه ديجيتالدانشکده مهندسي

کامپيوتردانشگاه صنعتي شريف

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

تشخيص پوست در فضاي رنگ مفهوما يکنواخت با استفاده از تشخيص پوست در فضاي رنگ مفهوما يکنواخت با استفاده از مدل بيضوي مسطحمدل بيضوي مسطح

ارائه دهنده:جعفر محمدي

۱۳۸۴پاييز

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

کاربردهاي تشخيص نواحي پوستکاربردهاي تشخيص نواحي پوست

تشخيص، محلي سازي، دنبال کردن و تحليل صورت جهت تحقيقات رفتارشناسي، لب خواني، پردازش گفتار

دونمايي، کنفرانس ويديويي، سنتز گفتار بصري و واسط مفهومي انسان- کامپيوتر

فيلترينگ سايت هاي غيراخالقي بر اساس محتواي تصوير

فشرده سازي ويديدئي بر پايه ي محتواو ...

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

رهيافت هاي موجود براي تشخيص نواحي پوسترهيافت هاي موجود براي تشخيص نواحي پوست

بدست آوردن قوانيني براي لومينانس و کرومينانس پوست

روش هاي غير پارامتريک با استفاده از هيستوگرام هاي look-upشامل جدول هاي

کوانتيزه شده(MAP)کالسه بندهاي بيز

Self Organizing Map ها

روش هاي مدل سازي پارامتريکمدل تک گاوسي

مدل چند گاوسيمدل بيضوي

مدل کرانه هاي بيضوي

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

بدست آوردن قوانيني براي لومينانس و کرومينانس پوست بدست آوردن قوانيني براي لومينانس و کرومينانس پوست

بدست آوردن آستانه ها و محدوديت هاي مناسب براي لومينانس و کرومينانس پوست با آناليز کردن

نمونه هاي آموزشي رنگ پوست هاي مختلفبسيار راحت و سريع

در شرايط نوري مختلف )با لومينانس هاي متفاوت( به درستي عمل نمي کند )زيرا با يک آستانه ي ثابت نمي توان مقادير متغير لومينانس را مدل کرد(.

پيدا کردن قوانين دقيق و متعدد براي اين منظور بسيار مشکل مي باشد.

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

روش هاي غير پارامتريکروش هاي غير پارامتريک

هم مرحله ي تست و هم استفاده از آن ها سريع است.

وابسته به شکل توزيع پوست نيستند.فضاي بسيار زيادي نياز دارند.

قادر به درونيابي و تعميم داده هاي آموزشي نيستند.

شديدا وابسته به مجموعه ي آموزشي هستند.

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

روش هاي مدل سازي پارامتريکروش هاي مدل سازي پارامتريک

استفاده از مدل هاي گاوسيقادر به تعميم داده هاي آموزشي هستند

به جز ذخيره ي چند پارامتر نياز به هيچ حافظه ي ديگري ندارند

استفاده از مدل هاي تک گاوسي، چند گاوسي و کرانه هاي بيضوي

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

روش مدل سازي پارامتريک تک گاوسيروش مدل سازي پارامتريک تک گاوسي

فرض مي شود که تيرگي پوست انسان در زير فضاهاي دوبعدي فضاي رنگ، از يک مدل گاوسي است

سعي در بدست آوردن پارامترهاي اين مدل )ميانگين و کوواريانس( از يک مجموعه ي آموزشي تصاوير پوست

بدست آوردن نواحي صورت با يک آستانه گيري بر روي تصوير خاکستري اي که حاصل از احتمال زير براي هر پيکسل مي باشد:

نيز رنگ پيکسل cکه در آنو پارامترهاي مدل گاوسي )ميانگين و کوواريانس( بوده و مي باشد.

پارامترهاي مدل مي توانند از روي مجموعه ي داده ها بصورت زير تخمين زده شوند:

بسيار سريع و سادهدر شرايط نوري مختلف به خوبي عمل نمي کند

پيدا کردن مقدار آستانه ي مناسب، وقتي که داراي پس زمينه ي پيچيده هستيم، مشکل است.

11 1( | ) exp( ( ) ( ))

22T

s s s

s

p c skin c c

1 1

1 1, ( )( )

1

n n Ts i s i s i si i

c c cn n

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

روش مدل سازي پارامتريک تک گاوسيروش مدل سازي پارامتريک تک گاوسي

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

مدل رنگ پوستمدل رنگ پوست

L*a*b*HSV Kodak YCC

مدل گاوسی

جامعه آماری

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

روش مدل سازي پارامتريک چندگاوسيروش مدل سازي پارامتريک چندگاوسي

يک حالت عمومي تر از مدل تک گاوسي بوده و مجموعه ي چند مدل تک گاوسي مي باشد

بدست آوردن مدل هاي چندگاوسي توسط انجام مي پذيردExpectation – Maximizationالگوريتم

يادگيري مدل مشکل بوده و سرعت آن پائين می باشد.

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

روش مدل سازي بيضويروش مدل سازي بيضوي

معادل منحني هاي تراز فاصله ي ماهاالنوبيس در فواصل مختلف در روش تک گاوسي مي باشد.

باال بردن هر چه بيشتر سرعت در ارائه شده جهتمدل سازي تک گاوسي و حذف مرحله ي آستانه گيري

.شود از همان پارامترهاي مدل گاوسي استفاده مي :مدل بيضوي پوست

نشان دهنده ي اندازه ي شمول داده ها در مدل

بيضوي مي باشد . در داخل بيضي مشخصه X داخل بودن پيکسل شرط

اين است که:

10( ) [ ] [ ]T

X XX X X

0

0( )X

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

روش مدل سازي کرانه هاي بيضويروش مدل سازي کرانه هاي بيضوي

در مدل گاوسي فرکانس تکرار مقادير پيکسل ها، تاثير شديدي بر روي مرکز شکل مدل گاوسي و بالطبع مرکز بيضي

مدل کننده ي پوست مي گذارد.

در اين روش مرکز بيضي را به جاي اينکه منطبق بر نقطه ي پيک مدل گاوسي در نظر بگيرند، آن را منطبق بر ميانگين

داده هاي آموزشي هرس شده، بدون در نظر گرفتن فرکانس تکرار آنها قرار داده اند. ساير پارامترهاي مدل بيضوي از همان مدل گاوسي حاصل از داده هاي هرس شده، مانند روش قبلي

بدست مي آيند.مطالعات و پياده سازي ها قبلي نشان داده اند که مدل کرانه هاي . بيضوي بهتر از مدل هاي تک گاوسي و چند گاوسي عمل مي کند

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

مشکل روش کرانه هاي بيضويمشکل روش کرانه هاي بيضوي

در مدل سازي کرانه هاي بيضوي مرکز بيضي به دليل تغييرات شديد، مورد تصحيح قرار گرفت ولي براي بدست آوردن ساير پارامترهاي

مدل بيضوي از همان ماتريس کوواريانس مدل گاوسي استفاده شد

فرکانس هاي تکرار باال در يک محدوده ي کوچک مي تواند ماتريس کوواريانس را نيز به نحوي تغيير دهد که بدست آوردن قطرهاي

مدل بيضوي از آن دقيق نباشد

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

حل اين مشکل در روش پيشنهادي ماحل اين مشکل در روش پيشنهادي ما

ابتدا داده هاي کم اهميت و نويزي را هرس مي کنيم تا مدل بيضوي بدست آمده به خوبي منعکس کننده ي چگالي اصلي داده هاي

مجموعه ي آموزشي باشدسپس ماتريس کوواريانس داده ها را بدون در نظر گرفتن

فرکانس هاي تکرار بدست مي آوريم.چون از فرکانس تکرار داده ها استفاده نشده است، اين مدل را

مدل بيضوي حاصل از داده هاي مسطح ناميده ايم.

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

ترکيب مدل هاي بيضوي زير فضاهاترکيب مدل هاي بيضوي زير فضاها

اگر براي مدل سازي پوست از زيرفضاي کروماتيک فضاي رنگ استفاده کنيم، يعني اينکه اثرات لوما را ناديده گرفته ايم

از طرفي ناديده گرفتن اثرات لوما کارايي را پائين خواهد آوردبنابراين از مدل هاي بيضوي بدست آمده در هر سه زير فضاي

فضاي رنگ استفاده مي کنيم.نتيجه:

هم اثرات لوما را دخالت داده داده ايم. Falseهم ضمن باالبردن نرخ تشخيص در مدل هاي بيضوي ميزان

Positive.ها را کاهش داده داده ايم

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

پايگاه داده مورد استفادهپايگاه داده مورد استفاده

تصوير شامل تمامي رنگ پوست هاي مختلف۳۰۴ صورت۷۰۰بيش از

پيکسل رنگ پوست۳۲۳۰۰۰حدود تعداد محدودي عکس هاي شخصي و خانوادگي و بقيه، تصاوير بدست آمده

از اينترنت و در شرايط کنترل نشده و عمدتا با کيفيت پائين و همکارانش از افراد با قوميت ها و نژادهاي Jainجمع آوري شده توسط

مختلف و از قسمت هاي مختلف پوست )صورت، دست ها و پاها(تصاوير در محيط هاي داخلي و بيروني بوده و شامل سايه ها و شرايط

نوري مختلف و کنترل نشده

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

نتايجنتايج

داشتيم.*La*bبهترين نتايج را در فضاي رنگ مفهوما يکنواخت ها در روش کرانه هاي بيضوي و روش False Positiveمقايسه ي

درصدي:۹۵ و ۹۰پيشنهادي ما براي نرخ هاي تشخيص

a*b* xy u*v* CbCr IQ

روش کرانه هاي بيضويTP=90% 25% 21% 22% 25% 25%

TP=95% 37% 31% 34% 40% 40%

روش پيشنهادي ما براي زير فضاي *a*bکروماتيک

TP=90% 22%

TP=95% 28%

روش پيشنهادي ما براي ترکيب سه * La*bزير فضاي

TP=90% 16%

TP=95% 25%

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

نتايجنتايج

مقايسه نرخ تشخيص هاي اشتباه در مقايسه با تشخيص هاي درست در هر کدام از زير فضاها و ترکيب

)محور افقي نرخ *La*bزير فضاها در فضاي رنگ تشخيص درست و محور عمودي نرخ تشخيص اشتباه را

نشان مي دهد(:

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

نتايجنتايج

نمونه اي از پوست هاي تشخيص داده شده در *La*bفضاي رنگ

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

نتايجنتايج

نمونه اي از پوست هاي تشخيص داده شده در *La*bفضاي رنگ

Multimedia Research

www.aictc.com/dml

پايانپايان

از همراهی شما سپاسگزارم