KR100296305B1

KR100296305B1 - 홍채인식 시스템의 자동초점 조절 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100296305B1
Application number: KR1019990009844A
Authority: KR
Inventors: 민승기; 채장진
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2001-07-12
Also published as: KR20000061066A

Abstract

본 발명은 홍채인식 시스템에서 거리측정용 센서를 이용하여 사람의 근접여부와 안정화 여부를 파악하고 추출된 홍채 이미지를 분석한 후 조명각도나 위치를 변화시키면서 자동 초점조절 기능을 수행하는 기술에 관한 것으로 이러한 본 발명의 목적은, 거리측정용 센서(106)를 사용하여 일정 주기마다 카메라와 사용자간의 거리를 측정하는 거리 측정부(201)와; 상기 거리 측정부(201)로부터 연속적으로 입력되는 거리값을 근거로 사용자의 동작 특성을 파악하는 동작특성 판단부(202)와; 측정된 거리에 상응되게 카메라(104)의 이동거리를 조정하고 자동초점기능을 수행하는 카메라동작 제어부(203)와; 추출된 홍채 이미지를 분석하여 빛의 반사가 얼마나 생겼는지, 안경을 착용했는지 판단하는 이미지 처리부(204)와; 조명용 발광다이오드부 (107)를 구동함에 있어서, 다수개의 조명용 발광다이오드(107A-107C) 중 주변 상황에 적당한 조명용 발광다이오드를 선택적으로 점등시키는 조명 제어부(205)에 의해 달성된다.

Description

홍채인식 시스템의 자동초점 조절 방법 및 장치{AUTOMATIC FOCUS ADJUSTMENT METHOD AND APPARATUS FOR IRIS RECOGNITION SYSTEM}

본 발명은 홍채인식 시스템에서 홍채 이미지를 자동으로 정확하게 추출하는 기술에 관한 것으로, 특히 거리측정용 센서를 이용하여 사람의 근접여부와 안정화 여부를 파악하고 추출된 홍채 이미지를 분석한 후 조명의 각도나 위치를 변화시키면서 자동 초점조절 기능을 수행하도록한 홍채인식 시스템의 자동초점 조절 방법 및 장치에 관한 것이다.

통상적인 홍채이미지 추출기술에 있어서는 사용자가 직접 화면을 보고 적정 거리로 움직여 초점을 조절하게 되어 있으며, 단일 광원을 사용하므로 안경을 착용했을 때 사용자는 화면을 보면서 안경의 반사를 회피할 수 있도록 움직여 주어야 한다.

이와 같은 사용상의 불편함을 개선하기 위해 제안된 또 다른 종래기술에 있어서는 두 대의 카메라를 사용하여 사람과 눈의 위치를 파악하고, 다른 한 대의 카메라로 눈을 촬영하여 홍채 이미지를 분석하게 되어 있었다. 이와 같은 경우 총 3대의 카메라가 사용되고, 두 대의 카메라로 촬영한 홍채이미지를 분석하기 위해 새로운 처리부를 필요로 한다.

참고로, 종래의 홍채를 이용한 인식 시스템의 다른 예로써, 미국특허 4641349호(명칭:Iris Recognition System),5291560호(명칭: Biometric Personal Identification System based on Iris Analysis),5572596호(Automated, Non-lnvasive Iris Recognition System and Method) 등을 들 수 있다.

그러나, 전자와 같은 종래의 홍채인식 시스템에 있어서는 자동 줌 및 초점기능이 구비되어 있지 않아 사용하는데 많은 불편함이 수반되고, 후자와 같은 홍채인식 시스템에 있어서는 사용상의 편리함은 제공되지만 3대의 카메라나 사용하게 되어 비용이 많이 추가되는 결함이 있었다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 거리측정용 센서를 이용하여 사람의 근접여부와 안정화 여부를 파악하고 추출된 홍채 이미지를 분석하여 안경 착용사실을 미리 인지해서 반사가 발생되지 않도록 해당 위치의 조명용 발광다이오드를 점등시키면서 자동 초점조절 기능을 수행하는 자동초점 조절 방법 및 장치를 제공함에 있다.

도 1a는 본 발명의 자동초점 조절기술이 적용되는 홍채인식 시스템의 외관도.

도 1b는 본 발명의 자동초점 조절기술이 적용되는 홍채인식 시스템의 내부 개략도.

도 2는 본 발명에 의한 자동초점 조절장치의 일실시 예시 블록도.

도 3은 본 발명에서 안경에 의한 반사 회피방법의 설명도.

도 4는 본 발명에 의한 홍채인식 시스템의 자동초점 조절방법의 신호 흐름도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

101 : 외부케이스 102 : 내부케이스

103 : 광학장치 드라이버 104 : 카메라

104A : 콜드미러 104B : 옵티컬 윈도우

105 : 스피커 106 : 거리측정용 센서

107 : 조명용 발광다이오드부 107A-107C : 조명용 발광다이오드

108 : 외부표시부 201 : 거리 측정부

202 : 동작특성 판단부 203 : 카메라 동작 제어부

204 : 이미지 처리부 205 : 조명 제어부

301 : 눈 302 : 안경

본 발명의 목적을 달성하기 위한 홍채인식 시스템의 자동초점 조절방법은 카메라와 사용자와의 거리를 소정 주기로 측정하고 그 거리정보를 근거로 사용자의 동작특성을 판단하는 제1과정과; 사용자의 동작이 안정화 되기 이전에 정위치를 예측하여 카메라의 이동거리를 미리 조정한 다음 줌과 포커스를 조정하는 제2과정과; 홍채이미지를 분석하여 포커스 정도 구하고, 반사되는 이미지의 크기가 일정치 이상일 때 안경에 의한 반사로 판단하여 조명 위치를 변경한 후 미세조정을 실시하는 제3과정으로 이루어진다.

도 2는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 홍채인식 시스템의 자동초점 조절장치의 일실시 예시 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 거리측정용 센서(106)를 사용하여일정 주기마다 카메라와 사용자간의 거리를 측정하는 거리 측정부(201)와; 상기 거리 측정부(201)로부터 연속적으로 입력되는 거리값을 근거로 사용자의 동작 특성을 파악하는 동작특성 판단부(202)와; 측정된 거리에 상응되게 카메라(104)의 이동거리를 조정하고 자동초점기능을 수행하는 카메라동작 제어부(203)와; 추출된 홍채 이미지를 분석하여 빛의 반사가 얼마나 생겼는지, 안경을 착용했는지 판단하는 이미지 처리부(204)와; 조명용 발광다이오드부(107)를 구동함에 있어서, 다수개의 조명용 발광다이오드(107A-107C) 중 주변 상황에 적당한 조명용 발광다이오드를 선택적으로 점등시키는 조명 제어부(205)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 1a 및 도 1b, 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 제안하는 자동초점 방법은 거리측정용 센서(106)와 서로 다른 위치에 있는 조명용 LED로 구성된 Optical Unit[그림1]에 적용된다.

거리 측정부(201)는 적외선을 이용하여 기 설정된 일정시간(예: 50ms)마다 카메라(104)와 사용자간의 거리를 측정하고, 동작특성 판단부(202)는 그 거리 측정부(201)로부터 입력되는 연속적인 거리정보를 이용하여 사용자의 동작 특성을 판단한다.

예로써, 상기 동작특성 판단부(202)는 상기 연속적인 거리정보를 근거로 동작속도를 측정하여, 사용자가 자신의 신분을 확인받기 위해 근접하고 있는 중인지, 멀어지고 있는지, 또는 멈추어 있는지를 알아낸다. 즉, 속도가 양수이면 근접하고 있는 것으로 판단하고, 음수이면 멀어지고 있는 것으로 판단하며, 절대속도가 주어진 값 이내인 경우에는 멈추어 있다고 가정한다.

카메라 동작제어부(203)는 상기 동작특성 판단부(202)로부터 거리, 속도, 가속도 등의 정보를 공급받고, 상기와 같이 사용자가 멈추어 있다고 판단될 때 카메라(104)의 동작을 제어하게 된다.

이와 같이 사용자가 멈추어 있다고 판단될 때 카메라(104)를 이동시키기 시작하면 그 전의 위치에서 현재의 위치로 카메라(104)의 줌과 포커스를 이동시켜야 하므로 그만큼 이동해야 할 거리가 길어져 초점을 맞추는데 많은 시간이 소요된다.

이를 감안하여 사용자의 동작이 안정화되지 않은 상태에서는 미리 사용자가 멈출 위치를 판단하여 그 위치로 카메라(104)를 이동시킴으로써 안정화 되었을 때, 그만큼 이동해야 할 거리가 짧아져 속도의 향상을 꾀할 수 있게 된다.

사용자가 멈출 위치의 판단은 속도와 가속도 등을 구해보면 쉽게 알 수 있으며, 얼마 후에 어느 위치에서 사용자가 멈추는지도 예상이 가능하다.

사용자의 동작이 안정화 되었을 때, 측정된 거리값을 근거로 카메라 동작제어부(203)를 통하여 카메라(104)의 줌과 포커스를 조정하게 된다. 이때, 사용자가 어느 정도 계속 움직이고 있는 상태이고, 측정된 거리값도 실제 눈(301)까지의 거리가 아니며 어느 정도의 측정오차도 존재함으로 미세조정을 수행해야 한다.

이를 위해 상기 카메라 동작제어부(203)는 이미지 처리부(204)로부터 연속적으로 입력되는 홍채 이미지를 분석하여 포커스 정도를 구해 낸다.즉, 포커스 정도가 확인을 수행하기에 알맞을 때까지 렌즈를 이동시키면서 최대값이 나오는 방향으로 계속 추적해 나간다.

상기 홍채 이미지를 항상 같은 크기로 얻기 위해서는 카메라(104)의 포커스 렌즈만을 조작해서 되는 것이 아니라 줌 렌즈도 같이 조작해 주어야 한다. 따라서, 거리에 상응되는 줌 렌즈의 위치와 포커스 렌즈의 위치를 테이블 형태로 작성하여 메모리에 저장시켜 두고, 거리 변화에 따라 그 위치정보를 이용하여 줌 및 포커스를 조정함으로써 사용자 확인을 수행하기에 좋은 홍채 이미지를 얻을 수 있다. 여기서, 거리를 어느정도 세분화하여 처리할 것인지는 카메라(104)의 초점 성능에 의해 좌우된다.

사용자가 안경(302)을 착용한 경우에는 그 안경(302)과 조명용 발광다이오드부 (107)에 설치되어 있는 각 조명용 발광다이오드(107A-107C)와의 각도에 따라서 홍채 이미지에 반사가 일어날 수 있다. 그러면, 홍채 이미지가 흐려져 포커스 정도가 낮아진다. 포커스 정도가 낮아지면 초점을 맞추는데 시간이 많이 소요되고 신분을 확인하는데 어려움이 있다.

따라서, 상기 이미지 처리부(204)는 상기 포커스 정도를 계산하기 전에 미리 반사의 정도를 검출하여 그에 따른 안경반사 정보를 상기 조명 제어부(205)측으로 출력한다. 그리고, 상기 조명 제어부(205)에서는 안경(302)의 반사를 피할 수 있도록 상기 안경반사 정보를 근거로 상기 조명용 발광다이오드(107A-107C)의 점등을 제어하게 된다.

상기 조명 제어부(205)에 의해 조명용 발광다이오드(107A-107C)의 점등,소등 상태가 변경되면 그에 따라서 안경(302)에서 반사되는 위치도 바뀌어야 한다.

이를 위해, 안경면이 카메라(104)와 수직일 때 양쪽 발광다이오드(107A),(107B)에서 반사되는 광이 홍채 이미지에 삽입되지 않도록 그 발광다이오드(107A),(107B)의 간격을 충분히 넓게 설정한다. 그럼에도 불구하고 도 3과 같이 수직상태가 유지되지 않으면 기울어진 각도에 따라서 조명용 발광다이오드(107A)와 같이 안경(302)에 의한 반사광이 카메라(104)로 입사된다.

하지만, 이와 같은 경우 상기 조명용 발광다이오드(107A)를 소등시키고, 조명용 발광다이오드(107B)를 점등시키면 안경면에서 반사되는 위치가 바뀌게 되어 반사광이 카메라(104)로 입사되지 않고, 이에 따라 홍채 이미지의 손상을 방지할 수 있게 된다.

상기 안경(302)에 비하여 눈(301)의 곡률반경이 작기 때문에 안경(302)에 의한 빛의 반사는 이미지에 크게 나타나고, 일반 눈(301)에 의한 빛의 반사는 작게 나타난다. 따라서, 반사되는 이미지의 크기를 검출하면 눈(301)에 의한 반사인지 안경면에 의한 반사인지 구분할 수 있게 된다. 따라서, 안경(302)에 의한 반사를 회피하면서 자동 초점기능을 발휘할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 거리측정용 센서를 이용하여 사람의 근접여부와 안정화 여부를 파악하고 추출된 홍채 이미지를 분석하여 안경 착용사실을 미리 인지해서 반사가 발생되지 않도록 해당 위치의 조명용 발광다이오드를 점등시키면서 자동 초점조절 기능을 수행함으로써, 확인작업이 쉽게 이루어지고 안경에 의한 에러율을 줄이기 위해 안경을 벗어야 하는 불편함이 해소되는 이점이 있다.

Claims

카메라와 사용자와의 거리정보를 근거로 사용자의 동작특성을 판단하는 제1과정과; 사용자의 동작이 안정화 되기 이전에 정위치를 예측하여 카메라의 이동거리를 미리 조정한 다음 줌과 포커스를 조정하는 제2과정과; 홍채이미지를 분석하여 포커스 정도 구하고, 반사되는 이미지의 크기가 일정치 이상일 때 이물질에 의한 반사로 판단하여 조명 위치를 변경한 후 미세조정을 실시하는 제3과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채인식 시스템의 자동초점 조절방법.
제1항에 있어서, 제1과정에서 사용자의 동작특성을 판단할 때 사용자의 주행속도가 양수이면 근접하고 있는 것으로 판단하고, 음수이면 멀어지고 있는 것으로 판단하며, 절대속도가 주어진 값 이내인 경우에는 멈추어 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 홍채인식 시스템의 자동초점 조절방법.
제1항에 있어서, 제3과정은 테이블화 된 줌 및 포커스 렌즈위치를 이용하여 미세조정을 실시함을 특징으로 하는 홍채인식 시스템의 자동초점 조절방법.
연속적으로 입력되는 사용자와 카메라간의 거리측정값을 근거로 사용자의 동작 특성을 파악하는 동작특성 판단수단과; 상기 거리측정값에 상응되게 카메라의 이동거리를 조정하고 자동초점기능을 수행하는 카메라동작 제어수단과; 추출된 홍채 이미지를 분석하여 빛의 반사정도 및 안경의 착용여부를 판단하는 이미지 처리수단과; 주변 상황에 적당한 조명장치를 선택적으로 점등시키는 조명 제어수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 홍채인식 시스템의 자동초점 조절장치.
제4항에 있어서, 사용자와 카메라간의 거리측정값은 거리측정용 적외선센서에 의해 일정 주기로 검출되는 값임을 특징으로 하는 홍채인식 시스템의 자동초점 조절장치.
제4항에 있어서, 이미지 처리수단은 반사의 정도를 검출하는 수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 홍채인식 시스템의 자동초점 조절장치.
제4항에 있어서, 조명장치는 복수개 설치되고, 반사되는 광이 홍채 이미지에 삽입되지 않도록 서로간에 적당한 간격을 유지하는 것을 특징으로 하는 홍채인식 시스템의 자동초점 조절장치.