KR20190103787A - Identification method using face recognition and identification system using the same - Google Patents

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하창우
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주식회사 에이유이
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Abstract

According to the present invention, provided is an identification method, which comprises the steps of: measuring the amount of infrared light passing through a filter installed in a camera from the ambient light incident on the camera using a photodiode; photographing a face by adjusting the amount of infrared light emitted for photographing by the camera using the amount of light measured by a photodiode; and identifying the identity using the photographed image.

Description

얼굴 인식을 통한 신원 확인 방법 및 이를 이용한 신원 확인 시스템{Identification method using face recognition and identification system using the same}Identification method using face recognition and identification system using the same

본 발명은 얼굴 인식을 통한 신원 확인 방법 및 이를 이용한 신원 확인 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주변광에 의한 인식율 저하를 방지할 수 있는 얼굴 인식을 통한 신원 확인 방법 및 이를 이용한 신원 확인 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an identity verification method through face recognition and an identity verification system using the same. More particularly, the present invention relates to an identity verification method through face recognition and an identity verification system using the same. will be.

최근 얼굴, 지문, 또는 홍채 등의 바이오 정보를 이용하여 사용자를 인식하고, 이를 인증, 정보 보호 및 신분 확인등에 사용하는 바이오 인식 시스템이 개발되고 있다. Recently, a biometric recognition system using a biometric information such as a face, a fingerprint, or an iris is recognized and used for authentication, information protection, and identification.

이러한 바이오 인식 시스템에서 얼굴 인식 기술은 사용자에게 특별한 행위를 요구할 필요가 없다는 점에서 편리하다. 또한, 비접촉식으로 인식을 수행할 수 있다는 점에서 편리하다. In such a biometric system, face recognition technology is convenient in that it does not require a special action from a user. It is also convenient in that recognition can be performed in a non-contact manner.

얼굴 인식 과정은 크게 영상의 획득, 얼굴 영역 추출, 특징 추출 및 매칭으로 구성된다. The face recognition process consists of image acquisition, face region extraction, feature extraction, and matching.

따라서, 얼굴 영역 추출, 특징 추출 및 매칭을 기반으로 인식률이 높은 얼굴 인식 시스템을 구축하기 위해서는, 정확한 얼굴 영역의 추출이 가능한 이미지의 획들이 중요하며, 이를 위해서는 다양한 환경에서 동일한 영상을 획득하는 것이 중요하다. Therefore, in order to construct a face recognition system with high recognition rate based on face region extraction, feature extraction, and matching, it is important that image strokes capable of extracting accurate face regions are obtained, and for this, it is important to acquire the same image in various environments. Do.

현재, 생체 인식을 대표하는 얼굴 인식 기술은 약 850nm 대역의 적외선을 이용하여 카메라에 들어오는 영상 정보를 통해서 도 1과 같이 얼굴 영역을 추출하고, 도 2와 같이 특징점을 추출한다. 하지만, 영상 정보를 등록하는 환경에 따라 특징점을 추출하는 과정이 차이를 보일 가능성이 있다. Currently, face recognition technology representing biometrics extracts a face region as shown in FIG. 1 and extracts a feature point as shown in FIG. 2 through image information coming into a camera using infrared rays of about 850 nm band. However, there may be a difference in the process of extracting feature points depending on the environment in which the image information is registered.

얼굴 인식 기술은 도 2와 비슷하게 얼굴의 특징점을 찾아 그에 따른 정보를 저장하고, 이를 기준으로 얼굴의 같음과 다름, 유사도를 특정하게 되는데, 빛이 매우 강한 환경에서 얼굴 정보 등록이나 인식 과정을 하게 된다면, 카메라로 들어오게 되는 영상 정보가 너무 뿌옇게 변하여, 도 3은 형태로 나타나 특징점을 추출할 수 없게 된다. The face recognition technology finds a feature point of a face similarly to FIG. 2 and stores the information according to it, and based on this, specifies the similarity and the similarity of the face. , The image information coming into the camera is so cloudy that Fig. 3 appears in shape so that the feature points cannot be extracted.

이러한 문제점은 상용화 되어진 대부분의 얼굴인식 기기들에서도 발견이 되며, 이러한 문제점 때문에, 얼굴인식 기기들은 모두 실내에서 사용을 권장하도록 하고 있다. 하지만, 실내라고 하더라도, 모든 빛을 차단하기에는 한계가 있고, 환경에 따라 빛의 양이 달라지므로, 항상 동일한 조건의 영상 획득이 불가능하다. This problem is found in most of the face recognition devices that are commercially available, and because of these problems, all face recognition devices are recommended to be used indoors. However, even indoors, there is a limit to block all the light, and since the amount of light varies depending on the environment, it is not always possible to acquire images under the same conditions.

결과적으로 특징점 추출 부분에 있어서 항상 동일한 특징점을 추출하기가 불가능하기 때문에, 얼굴 등록 및 인증 부분에서 실패하거나 지연될 확률이 매우 높아진다. As a result, since it is impossible to always extract the same feature point in the feature point extraction part, the probability of failure or delay in the face registration and authentication part becomes very high.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 적외선 필터를 거쳐 들어오는 대략 850nm 대역의 빛에너지에 의한 영향을 제어하여 인식율이 높은 얼굴 인식을 통한 신원 확인 방법을 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide an identification method through face recognition with a high recognition rate by controlling the influence of light energy of approximately 850nm band coming through the infrared filter.

본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 적외선 필터를 거쳐 들어오는 대략 850nm 대역의 빛에너지에 의한 영향을 제어하여 인식율이 높은 얼굴 인식을 통한 신원 확인 시스템을 제공하는 것이다. Another problem to be solved by the present invention is to provide an identification system through face recognition with a high recognition rate by controlling the influence of light energy of approximately 850nm band coming through the infrared filter.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 In order to solve the above problems, the present invention

카메라에 입사되는 주변광에서 카메라에 설치된 필터를 통과하는 적외광의 광량을 포토 다이오드를 이용해서 측정하는 단계; 포토 다이오드에서 측정된 광량을 이용하여 카메라에서 촬영을 위해 방출되는 적외광의 광량을 조절하여 얼굴을 촬영하는 단계; 및 촬영된 이미지를 이용하여 신원을 확인하는 단계;를 포함하는 신원 확인 방법을 제공한다.Measuring an amount of infrared light passing through a filter installed in the camera from the ambient light incident on the camera by using a photo diode; Photographing a face by adjusting an amount of infrared light emitted for photographing by a camera using an amount of light measured by a photodiode; And identifying the identity using the photographed image.

본 발명은 일 측면에서, 주변광에서 카메라에 설치된 필터를 통과하는 파장의 적외광 광량을 측정하는 포토 다이오드; 상기 포토 다이오드에서 측정된 광량을 이용하여 적외광을 방출하는 적외광 방출부; 및 얼굴을 촬영하여 신원을 확인하는 신원 확인부;를 포함하는 신원 확인 시스템을 제공한다.The present invention in one aspect, the photodiode for measuring the amount of infrared light light passing through the filter installed in the camera in the ambient light; An infrared light emitting unit emitting infrared light by using the amount of light measured by the photodiode; It provides an identity verification system comprising; and an identity verification unit for confirming the identity by photographing the face.

본 발명에 있어서, 상기 방출되는 적외광의 광량은, 카메라에 입사되는 적외광의 광량이 일정할 수 있도록, 포토 다이오드에서 출력되는 전류량에 반비례하는 것이 바람직하다. 발명의 실시에 있어서, 포토 다이오드에서 출력되는 전류량을 구간별로 구분하여, 각 구간에 해당하는 적외광 광량을 방출한다. In the present invention, the amount of infrared light emitted is preferably inversely proportional to the amount of current output from the photodiode so that the amount of infrared light incident on the camera can be constant. In the practice of the invention, the amount of current output from the photodiode is divided by section, and emits the infrared light amount corresponding to each section.

본 발명에 있어서, 카메라에서 촬영을 위해 방출되는 적외광은 다수의 적외선 엘이디에서 방출되며, 바람직하게는 카메라의 주변에 다수의 적외선 엘이디를 위치시켜서 촬영시 사용할 수 있다. 얼굴 인식은 소정 부위를 추출해서 이루어지므로, 적외광의 광량을 조절하기 위해서 발광하는 엘이디의 숫자를 조절하는 것은 바람직하지 않으며, 발광하는 엘이디의 숫자는 동일하게 유지한 상태에서 다수의 적외선 엘이디에 공급되는 전류량을 전체적으로 균일하게 감소시키거나 증가시켜 방출되는 적외광이 광량을 조절하는 것이 좋다. In the present invention, the infrared light emitted for shooting in the camera is emitted from a plurality of infrared LEDs, preferably can be used when shooting by placing a plurality of infrared LEDs around the camera. Since the face recognition is performed by extracting a predetermined portion, it is not preferable to adjust the number of LEDs that emit light in order to control the amount of infrared light, and the number of LEDs that emit light is supplied to multiple infrared LEDs while maintaining the same number. It is good to control the amount of light emitted by the infrared light emitted by reducing or increasing the amount of current uniformly as a whole.

본 발명에 있어서, 상기 적외선 밴드 패스 필터는 850±50nm 대역의 적외광을 통과시키고, 다른 대역의 광들은 차단하는 필터이며, 따라서, 적외선 엘이디도 중심파장이 850nm 근방이며, 광폭이 850±50nm인 것이 바람직하다. In the present invention, the infrared band pass filter is a filter for passing infrared light in the 850 ± 50nm band, and blocks the light in the other band, therefore, the infrared LED also has a center wavelength of around 850nm, the width is 850 ± 50nm It is preferable.

본 발명에 의해서 주변광, 특히 주변광에 포함된 적외광에 의해서 얼굴 인식율이 저하되는 것을 극복할 수 있으며, 이를 통해서 인식율이 우수한 신원 확인 방법과 시스템을 제공한다. According to the present invention, the face recognition rate can be overcome by ambient light, particularly the infrared light included in the ambient light, thereby providing an identification method and system having excellent recognition rate.

본 발명은 얼굴 인식을 응용할 수 있는 모든 분야에서 응용 가능하며, 적외선 엘이디의 흐르는 전류를 조절하여, 파장 대역의 빛의 양을 조절하는 모든 것을 포함한다.The present invention is applicable to all fields that can apply the face recognition, and includes everything that controls the amount of light in the wavelength band by adjusting the current flowing in the infrared LED.

도 1은 종래 기술에서 촬영한 영상으로부터 얼굴 부분을 습득하는 것을 보여준다.
도 2는 종래 기술에서 습득한 얼굴 사진에서 특징점을 찾는 것을 보여준다.
도 3은 종래 기술에서 빛이 강하여 사진이 뿌옇게 된 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 신원확인 시스템에서 카메라의 구조 및 촬영 단계를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 신원확인 시스템에서 밴드패스필터가 광을 필터링한 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 신원확인 시스템에서 카메라에서 포토다이오드의 출력을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 신원확인 시스템에서 카메라에서 영상의 처리 과정을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 신원확인 시스템에서 광세기를 조절하여 영상을 습득하는 과정을 설명하는 도면이다.
Figure 1 shows the acquisition of the face portion from the image taken in the prior art.
2 shows finding feature points in a face photograph acquired in the prior art.
3 is a view showing a state in which a photo is clouded due to strong light in the prior art.
4 is a view showing the structure and the photographing step of the camera in the identification system according to the present invention.
5 is a diagram illustrating a state in which the band pass filter filters the light in the identification system according to the present invention.
6 is a view showing the output of the photodiode from the camera in the identification system according to the present invention.
7 is a diagram illustrating a process of processing an image in a camera in the identification system according to the present invention.
8 is a diagram illustrating a process of acquiring an image by adjusting the light intensity in the identification system according to the present invention.

이하, 실시예를 통해서 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.

도 4에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 신원 확인 시스템(10)은 얼굴 영상을 입수하기 위한 촬영장치(100)를 포함한다. 촬영 장치(100)에는 중앙부에 카메라(110)가 위치하고, 카메라(100)의 양쪽에는 다수의 적외선 엘이디들(120)들이 대칭되게 배치된다. 또한, 카메라(100)의 상부에는 포토 다이오드(130)이 배치된다. As shown in FIG. 4, the identification system 10 according to the present invention includes a photographing apparatus 100 for obtaining a face image. The camera 110 is positioned at the center of the photographing apparatus 100, and a plurality of infrared LEDs 120 are symmetrically disposed at both sides of the camera 100. In addition, the photodiode 130 is disposed above the camera 100.

상기 카메라(110)의 내부에는 850±50nm의 밴드패스필터가 내장되어 있어, 도 5에서와 같이, 800nm 이하의 파장을 가지는 입사광과 900nm 이상의 파장을 가지는 광을 필터링하고, 800~900nm 범위의 적외광만을 통과시킨다. A band pass filter of 850 ± 50 nm is built in the camera 110, and as shown in FIG. 5, the incident light having a wavelength of 800 nm or less and the light having a wavelength of 900 nm or more are filtered out, and a red light of 800 to 900 nm ranges. Pass only external light.

상기 적외선 엘이디들(120)은 카메라(110)에 내장된 밴드패스필터를 투과할 수 있는 파장, 즉, 밴드패스필터 파장 범위에 속하는 파장의 적외선을 방출하며, 인가되는 전류량에 의해서 광의 세기가 조절될 수 있는 적외선 엘이디 전구들을 사용한다. The infrared LEDs 120 emit infrared rays of a wavelength that can pass through the bandpass filter built in the camera 110, that is, a wavelength belonging to the bandpass filter wavelength range, and the intensity of light is controlled by the amount of applied current. Use infrared LED bulbs that can be.

상기 포토 다이오드(130)는 적외선 엘이디(120)와 동일한 대역의 포토 다이오드를 사용하여, 주변광에서 적외선 엘이디들(120)과 동일한 대역의 광의 세기를 측정한다. 상기 포토 다이오드(130)는 빛에너지를 감지하는 순간 전류를 출력하며, 일반적으로 역전압을 사용하기 때문에, 도 6a에 도시된 바와 같이, 그래프 아래 부분을 사용하며, 0~1000 Lux범위의 적외광에 대해서 출력되는 전류량이 광량에 따라 증가하는 포토다이오드(130)를 사용한다. The photodiode 130 uses a photodiode of the same band as the infrared LED 120 to measure the intensity of light in the same band as the infrared LEDs 120 in ambient light. The photodiode 130 outputs a current at the time of detecting light energy and generally uses a reverse voltage, so as shown in FIG. 6A, the lower portion of the graph uses an infrared light in the range of 0 to 1000 Lux. The photodiode 130 is used to increase the amount of current output with respect to the amount of light.

상기 카메라(100)는 도 4 및 도 7에서 도시된 바와 같이, 상기 적외선 엘이디들(120)에서 피사체(200)에 적외광(310)을 방출하고, 피사체(200)에 반사된 적외광(320)과 주변광(330)에 포함된 적외광을 이용해서 영상을 촬영한다. 영상을 촬영하면, 촬영된 영상에서 얼굴 부위(210)의 영상을 획득하고, 촬영된 얼굴 부위 영상에서 특징점을 추출하여 이를 등록하거나, 등록된 데이터와 비교하여 신원을 인증하게 된다. As shown in FIGS. 4 and 7, the camera 100 emits infrared light 310 to the subject 200 from the infrared LEDs 120 and reflects the infrared light 320 reflected to the subject 200. ) And the image is taken using the infrared light included in the ambient light 330. When the image is photographed, an image of the face portion 210 is obtained from the captured image, and a feature point is extracted from the photographed face portion image and registered, or the image is authenticated by comparing with the registered data.

도 7 및 도 8에서 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 포토다이오드를 통해, 적외선의 밝기를 조절하여 얼굴 영상을 최대한 동일한 조건으로 기기가 받을 수 있도록 한다. 포토 다이오드에서 출력되는 전기에너지의 세기를 측정하여, 현재 적외선 엘이디 대역의 빛에너지를 알 수 있게 되고, 이를 통해 적외선의 세기를 조절한다. As shown in FIG. 7 and FIG. 8, in the present invention, the device receives the face image under the same conditions as much as possible by adjusting the brightness of the infrared light through the photodiode. By measuring the intensity of the electrical energy output from the photodiode, it is possible to know the light energy of the current infrared LED band, thereby adjusting the intensity of the infrared ray.

도 6b에서와 같이, 0~1000 Lux를 200 Lux씩 분할하고, 각각에 해당하는 ㅈ저전류를 크게 5단계로 나누어, 그에 맞게 적외선 엘이디의 세기를 5단계로 조절한다. 이는 사용하는 포토 다이오드 특성에 맞게 조절될 수 있다. 또한, 출력되는 전류가 없는 0 Lux인 경우는, 적외선 엘이디를 전부 켜도록 하고, 1000 Lux이상에서는 적외선 엘이디를 전체적으로 끄는 것으로 한다. 따라서, 0 Lux~1000 Lux 부분에서는 거의 동일한 영상을 획득할 수 있다.As shown in FIG. 6B, 0 to 1000 Lux are divided by 200 Lux, and the corresponding low current is divided into five steps, and the intensity of the infrared LED is adjusted in five steps accordingly. It can be adjusted to suit the photodiode characteristics used. In the case of 0 Lux having no output current, all of the infrared LEDs are turned on, and at 1000 Lux or higher, the infrared LEDs are turned off as a whole. Therefore, almost the same image can be obtained from 0 Lux to 1000 Lux.

도 8에서와 같이, 850nm 대역의 빛에너지가 매우 높다면, 포토다이오드를 통해 인식을 하고, 현재 조사중인 IR의 세기를 줄이게 되며, 반대로 빛에너지가 매우 낮다면, 포토다이오드를 통해 인식 후, 현재 조사중인 적외선의 세기를 강하게 한다.As shown in Figure 8, if the light energy of the 850nm band is very high, the recognition through the photodiode, and reducing the intensity of IR currently under investigation, on the contrary, if the light energy is very low, after recognition through the photodiode, Intensifies the intensity of infrared radiation under investigation.

특히, IR LED의 개수를 조절하게 되면, 추출되는 특징점이 달라지므로, 적외선의 세기만을 조절해야 한다. In particular, when adjusting the number of IR LED, since the extracted feature point is different, only the intensity of the infrared light should be adjusted.

100: 촬영 장치
110: 카메라
120: 적외선 엘이디
130: 포토 다이오드
100: shooting device
110: camera
120: infrared LED
130: photodiode

Claims (11)

카메라에 입사되는 주변광에서 카메라에 설치된 필터를 통과하는 적외광의 광량을 포토 다이오드를 이용해서 측정하는 단계;
포토 다이오드에서 측정된 광량을 이용하여 카메라에서 촬영을 위해 방출되는 적외광의 광량을 조절하여 얼굴을 촬영하는 단계; 및
촬영된 이미지를 이용하여 신원을 확인하는 단계;를 포함하는 신원 확인 방법.
Measuring an amount of infrared light passing through a filter installed in the camera from the ambient light incident on the camera by using a photo diode;
Photographing a face by adjusting an amount of infrared light emitted for photographing by a camera using an amount of light measured by a photodiode; And
Identifying the identity using the photographed image.
제1항에 있어서,
상기 방출되는 적외광의 광량은 포토 다이오드에서 출력되는 전류량에 반비례하는 것을 특징으로 하는 신원 확인 방법.
The method of claim 1,
The amount of infrared light emitted is inversely proportional to the amount of current output from the photodiode.
제1항 또는 제2항에 있어서,
카메라에서 촬영을 위해 방출되는 적외광은 다수의 적외선 엘이디에서 방출되는 것을 특징으로 하는 신원 확인 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The infrared light emitted by the camera for shooting is emitted from a plurality of infrared LEDs.
제3항에 있어서,
상기 다수의 적외선 엘이디에 공급되는 전류량을 균일하게 감소시키거나 증가시켜 방출되는 적외광이 광량을 조절하는 것을 특징으로 하는 신원 확인 방법.
The method of claim 3,
And uniformly reducing or increasing the amount of current supplied to the plurality of infrared LEDs to control the amount of infrared light emitted.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 필터는 850nm±50nm 대역의 적외광을 통과시키는 필터인 것을 특징으로 하는 신원 확인 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The filter is an identity verification method, characterized in that for passing the infrared light of 850nm ± 50nm band.
제3항에 있어서, 상기 적외선 엘이디는 중심파장이 850nm±50nm인 것을 특징으로 하는 신원 확인 방법.The method of claim 3, wherein the infrared LED has a center wavelength of 850 nm ± 50 nm. 주변광에서 카메라에 설치된 필터를 통과하는 파장의 적외광 광량을 측정하는 포토 다이오드;
상기 포토 다이오드에서 측정된 광량을 이용하여 적외광을 방출하는 적외광 방출부; 및
얼굴을 촬영하여 신원을 확인하는 신원 확인부;를 포함하는 신원 확인 시스템.
Photo diodes for measuring the amount of infrared light of the wavelength passing through the filter installed in the camera from the ambient light;
An infrared light emitting unit emitting infrared light by using the amount of light measured by the photodiode; And
Identity verification system for verifying the identity by taking a face; identification system comprising a.
제7항에 있어서,
상기 적외광 방출부는 다수의 적외광 엘이디로 이루어진 것을 특징으로 하는 신원 확인 시스템.
The method of claim 7, wherein
The infrared light emitting unit identification system, characterized in that consisting of a plurality of infrared LEDs.
제7항 또는 제8항에 있어서,
포토 다이오드에서 출력되는 전류량에 반비례하여 적외광 방출부에서 방출되는 적외선광의 광량을 조절하는 신원확인 시스템.
The method according to claim 7 or 8,
An identification system that controls the amount of infrared light emitted from the infrared light emitter in inverse proportion to the amount of current output from the photodiode.
제8항에 있어서,
상기 포토 다이오드에서 출력되는 전류량을 측정하고, 이를 이용하여 적외광 엘이디에 공급되는 전류량을 균일하게 조절하는 신원 확인 시스템.
The method of claim 8,
An identification system for measuring the amount of current output from the photodiode, by using this to uniformly adjust the amount of current supplied to the infrared LED.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 신원 확인 시스템은 획득된 얼굴 영상에서 특징을 추출하고, 추출된 특징을 등록 정보와 대비하여 신원을 확인하는 것을 특징으로 하는 신원 확인 시스템.
The method according to claim 7 or 8,
The identification system extracts a feature from the acquired face image and verifies the identity by comparing the extracted feature with registration information.
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