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by 미온 Jun 12. 2019

'아기 얼굴 어플'의 정체

안면인식기술 (Facial Recognition)










내 어렸을 적 얼굴은 어땠을까? 


인스타그램에서 별안간 본인의 아기때의 얼굴을 스토리에 올리는 것이 유행인 적이 있었다. 일명 '애기어플'로도 불렸던 이 어플은 이 한동안 인스타그램 스토리를 도배하듯이 휩쓸고 지나갔다. 이 애기어플의 정체는 얼굴을 여러가지 모습으로 다양하게 바꿔주는 스마트폰 어플리케이션, 스냅챗(Snap Chat)이었다.




동서양 스타들의 아가얼굴. 백종원 아기 얼굴이 제일 인상적이다.


동서양 막론한 톱연예인, 심지어 정치인들도 스냅챗 필터에 빠져 본인들의 사진과 영상들을 SNS와 각종 커뮤니티에 공유하고면서 붐처럼 바짝 끌어올려졌는데, 스냅챗은 5월 22일 기준으로 안드로이드 마켓에서 5억건 이상으로 다운되었다고! 스냅챗은 아기 얼굴로 바뀌는 기능 이외에도, 얼굴을 인식하여 다른사람들의 얼굴을 바꿔주거나 성별을 바꿔주는 익살스러운 기능들을 갖고 있다. 



힐러리 클린턴의 스냅챗



한국에서도 네이버의 자회사 캠프 모바일이 내놓은 '스노우 SNOW'가 새로운 기능들과 다양한 트렌드 반영으로 명맥을 이어나가고 있다. 


개인적으로는 스냅챗보다 스노우가 취향이다.


이처럼 '얼굴 꾸미기 앱'의 인기는 날이갈수록 대중화되고, 스스로 이모티콘이 되는 놀이문화또한 확산되고 있다. 이와 같은 문화확산이 가능한 이유는 바로 얼굴인식 (안면인식, Face Recognition) 기능의 발전 때문이란 거, 이제 제대로 알아보자.







안면인식 기술, 어디까지 왔니?

안면인식기술이란 얼굴의 특징점을 추출한 다음, 저장된 데이터베이스 내 자료와 비교하면서 신원을 확인하는 기술이다. 기능을 사용하는 사용자마다 각기 다른 얼굴형, 눈 크기, 코 높이, 입모양 등이 다 다른데, 이를 정확히 추정해야 다양한 기능(캐릭터 스티커, 얼굴변형 등) 들을 곧바로 합성할 수 있다. 



이를 위해 머신 러닝과 윤곽선 정보 훈련이 필요하다. 얼굴의 입체적 형태를 따라 달라지는 밝기를 감지해 얼굴이라고 인식하는 것이다. 이 과정에서 머신 러닝으로 얼굴패턴과 눈코입 위치를 찾아내는 윤곽선 정보 훈련에 대한 알고리즘이 형성되고, 데이터가 쌓이면 쌓일수록 얼굴인식의 정확성과 속도가 향상된다. 


아래 동영상을 보면 더 자세하게 이해할 수 있을 것이다.




https://youtu.be/Pc2aJxnmzh0

How Snapchat's filters work



사실 컴퓨터는 사진을 픽셀값으로 인식한다. 근데 이 픽셀의 색상값으로 어떻게 얼굴을 찾을 수 있을까?

얼굴이 보인다 보여....



여기서 가장 중요한 단서는 이미지 속의 밝은 부분과 어두운 부분을 찾는 콘트라스트, 즉 대비(Contrast)이다.


안면인식 알고리즘 분야에서 최고라고 꼽히는 'Viola-Jones Algorithm'은 반복적으로 이미지 데이터를 스캔하면서 흰색과 검정 상자 사이의 화소값 차이를 계산하면서 작동한다. 






이처럼 얼굴의 특징들을 대충 훑어서 찾아내는 방법으로 이뤄지는 기술이라고 함축할 수 있다. 이를 통해서 이미지 속에서 충분한 데이터를 찾는다면 사진안에 얼굴이 있다는 결론을 내릴 수 있다고. 벌써 10여년 전이 되어버린 디지털 카메라의 안면 인식 사각형이 바로 이 원리로 작동되었다. 




디카라고도 불렸던 그 먼 옛날이여



하지만 얼굴의 특징을 알기에는 부족함이 있었는데 이런 단점을 커버한 특허 통계모델이 등장했다. 바로 'Active Shape Model'. 이 모델은 사람이 직접 얼굴의 특징들을 이미지에 마킹해서 컴퓨터에게 '이 부분이 얼굴의 이런 특징이야~'라고 가르쳐서 만들어졌다고 한다.


이 알고리즘은 훈련된 데이터에서 많은 얼굴들의 평균을 취해서 카메라에서 얻은 이미지와 비교한다. 또, 크기까지 조정해서 얼굴이라고 파악된 위치에 따라 회전해서 재배열하는 것이다.




얼굴의 평균 점에 딱 맞게! 



이 통계 모델이 얼굴 특징들을 잡는데에 성공하면 그 점들을 이용해서 그물망을 만드는데, 이를 통해 3D 마스크를 구현할 수 있다. 그렇게 되면 얼굴을 바꾸는 것 뿐만 아니라, 입을 열고 눈썹을 움직이면 재미있는 애니메이션이 나올 수 있도록 만들 수 있는 것이다.



효리언니와 상순님의 체인지된 얼굴.. ㅎ



시간이 없는 여러분을 위해 3줄 요약

1. 스냅챗 필터에는 '안면인식 기술'이 있다. 

2. 이 기술은 얼굴을 탐색하고 더 정교하게 데이터를 축적해서 정교해지는 기술이다. 

3. 데이터가 많이 만들어지면 얼굴 마스킹이 가능하다.



덧붙이자면, 이 기술의 핵심은 사실 새로운게 아니라는 거다. (2001년도 기술이라고 한다.. 속닥속닥) 다만, 모바일 기기에서 실시간으로 구동할 수 있는 게 새로운 것이다. 이 정도의 프로세싱 속도는 최근에야 개발되었다고 한다.


5G기술의 발전 이후로 안면인식은 더 정교하고 과감해질 것이다. 스냅챗은 AR 제작, 개발 플랫폼인 '렌즈 스튜디오'를 2017년 하반기에 선보인 바 있다. 자체제작 콘텐츠로 기반을 다져오고 있는 스냅챗은 AR 개발 플랫폼을 출시를 통해 뉴미디어 콘텐츠의 새로운 참가자가 될 것이다.



스냅챗의 AR 개발 플랫폼, '렌즈스튜디오'






들어는 봤어? 판다 얼굴 인식

얼굴인식은 널리널리 발전하고.. 최근 중국에서는 얼굴 인식 기술을 사용해서 개별 팬더를 인식할 수 있는 앱을 개발했다고 한다. 해당 앱은 팬더를 식별하기 위해 자이언트 판다의 12만개의 사진과 1만개의 비디오를 활용해 만들었다고. 추진된다면 중국은 추적하기 어려운 야생 팬더의 수, 분포, 나이, 성별비율 등을 더 정확하고 잘 가공된 정보를 얻게 될 것이다.


뭔가 귀엽다.



동물을 활용한 안면 인식기술은 이게 처음은 아니다. 우리나라에서도 잃어버린 반려동물을 찾아주는 앱이 있다. 2014년부터 개발하고 있지만, 사용자가 많지 않아 효용성에 한계를 보이고 있다고. 더 적극적인 데이터 수집을 통해 이뤄진 동물을 위한 안면인식 소프트웨어의 발전 또한 기대해볼 만 한 것 같다.



Finding Rover










출처

http://www.worlddaily.co.kr/m/page/view.php?no=292&code=20140925141441_2377&d_code=20171026234058_0163&ds_code=

https://qz.com/1623074/china-builds-a-facial-recognition-app-for-pandas/


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