KR100411344B1 - 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 홍채 인식 시스템에서 홍채 영상을 정확하게 구하기 위한 카메라 촛점 자동 조절방법에 관한 것이다.

본 발명의 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법은, 적어도 2개의 조명수단을 갖는다. 사용자와의 거리를 측정하여 사용자가 시스템에 접근하는 동작 특성을 판단하고, 사용자의 눈 영상 취득을 위한 카메라 포커싱 조명수단을 소정의 시간격으로 번갈아 구동시킨다. 그리고, 사용자의 눈에서 반사되는 상기 조명수단의 반사 영상의 정보를 해독하여, 반사영상의 크기와 그레이 값의 분포를 이용해서 현재 설정된 렌즈 촛점 거리를 기준으로 사용자가 원거리에 있는지, 혹은 촛점 거리에 있는지, 혹은 촛점거리를 지나쳐서 접근하였는지를 판단한다. 이 판단 결과를 기초로 해서 카메라 렌즈를 구동시킴으로써, 보다 빠른 속도로 자동 촛점 조절이 이루어진다. 또한, 실시간 추적으로 구해진 상기 반사영상의 위치 정보를 이용해서 홍채 영역을 보다 빠르게 추출한다.

Description

홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절방법{AUTOMATIC FOCUS ADJUSTMENT METHOD FOR IRIS RECOGNITION SYSTEM}

본 발명은 홍채 인식 시스템에서 홍채 영상을 정확하게 구하기 위하여 카메라의 촛점을 자동적으로 조절해주는 촛점 자동 조절방법에 관한 것이다.

특히 본 발명은 복수개의 조명수단을 이용해서 사용자의 눈에 생기는 반사영상(SR : Specular Reflection)을 실시간 영상 처리방법으로 추출 및 추적하고, 이 반사 영상정보(SR정보)를 기반으로 해서 카메라 렌즈의 움직임 방향 및 거리를 조절함으로써, 홍채 영상을 구하기 위한 촛점 조정 시간을 단축시킬 수 있도록 한 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절방법에 관한 것이다.

알려진 바와같이 보안이나 방범, 신분 인증을 위한 시스템으로 기존의 접촉식 혹은 비접촉식 카드 시스템에서 더 나아가 사람의 지문을 인식하거나, 또는 홍채인식을 통해서 신분을 인증하고 특정 장소의 출입이나 특정 정보에의 접근 등을 허용하거나 거부하는 시스템이 보급되어 왔다.

이 중에서 홍채인식 시스템은 지문인식에 비해서 인식률이 높고, 보다 정확한 인식이 가능하다는 장점이 있다. 홍채 인식 시스템은 비디오 카메라로 촬영한 홍채 영상에서 홍채의 특징적인 패턴을 이미지 처리 기술을 이용해서 데이터화한 후, 사전에 등록되어 있는 홍채 데이터와 대조하여 개인을 인증하는 시스템이다.

도1은 일반적인 홍채 인식 시스템의 구성을 나타낸 도면으로서, 도1을 참조하여 홍채 인식 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

사용자가 홍채 인식 시스템에 접근하면, 거리 측정 센서(109)가 사용자와의 거리를 측정하고, 이렇게 구한 거리 측정값을 드라이버(107)를 통해 제어장치(105)가 받아들여서 상기 거리 측정값이 동작 범위 안에 있는가를 판단한다.

사용자가 동작 범위 안에 있는 경우에 드라이버(107)로 제어신호를 보내서 홍채 이미지를 추출할 준비를 하도록 한다. 드라이버(107)는 외부 지시기(108)에 액티브 신호를 보내서 사용자에게 시스템이 동작함을 알리고, 이에 따라 사용자가 광학 윈도우(101)를 통하여 카메라(103)의 광축에 눈을 위치시키면, 콜드 미러(102)가 가시광선은 차단하고 적외선을 통과시킨다. 그리고 홍채가 위치해야 할 부분을 표시해 주어 사용자가 카메라(103)의 광축에 눈이 위치하는지의 여부를확인할 수 있도록 해준다.

그리고, 제어장치(105)가 거리 측정 센서(109)로부터 사용자 까지의 거리 측정값을 받아들이고, 이 거리 측정값을 이용해서 카메라(103)의 줌 및 포커스 값을 산출하여 줌인/줌아웃 및 포커싱 제어를 수행한다. 이후에 제어장치(105)는 거리 측정값에 따라 드라이버(107)를 통해 조명장치(106)의 세기를 조절한 후, 카메라(103)를 통해 홍채 이미지를 촬영하도록 하며, 촬영된 홍채 이미지는 프레임 그레버(104)에서 홍채 이미지 분석에 맞게 신호처리되고, 처리된 홍채 이미지 정보를 가지고 제어장치(105)에서 홍채 인식을 수행하여 사용자의 인증 여부를 결정하게 되는 것이다.

이와같은 홍채 인식 시스템에서는 얼마나 빠른 시간안에, 얼마나 정확하게 홍채 인식을 해내는가의 여부가 그 성능을 좌우하게 된다.

종래의 홍채 이미지 추출 기술로는 사용자가 직접 화면을 보고 일정한 거리로 움직여서 촛점을 맞춰주는 기술, 또는 여러 대의 카메라를 이용해서 얼굴 및 눈의 위치를 파악하고 홍채 영상을 촬영하는 기술, 또는 거리 측정 센서를 이용해서 사용자와의 거리를 측정하여 자동적으로 카메라 촛점을 맞추고 홍채 영상을 얻는 기술 등이 제안되고 있다.

먼저, 사용자가 직접 화면을 보고 일정한 거리로 움직여서 촛점을 맞춰주는 경우는 사용상 불편함이 따르고, 또한 이 기술에서는 단일 광원을 사용하기 때문에 사용자가 안경을 착용하였을 경우에는 안경에 의한 반사 이미지가 홍채 영상의 정확한 촬영에 방해를 주게되는 문제점을 갖고 있다. 따라서 이 기술에서는 사용자가화면을 직접 보면서 반사가 생기지 않도록 움직여 주어야 하므로 불편함은 더욱 가중될 뿐이다.

한편, 여러 대의 카메라를 이용해서 촛점을 맞추고 홍채 이미지를 구하는 기술은 상기한 불편함을 해소할 수는 있지만, 기구적으로 매우 복잡하고 정교한 제어가 요구되는 단점이 있다. 즉, 2대의 카메라를 사용해서 사용자의 얼굴 및 눈의 위치를 파악하고, 다른 1대의 카메라로 홍채 영상을 취득하는 방식인데, 이러한 방식은 사용자가 홍채 인식을 위해 눈을 맞출 필요없이 시스템 스스로가 자동으로 촛점을 맞추고 홍채 영상을 취득하기 때문에 편리하지만, 여러 대의 카메라를 구비해야 하고 각각의 카메라를 기구적, 전기적으로 구동시켜야 하기 때문에 시스템 구성이 복잡해 진다.

그리고, 거리 측정 센서를 이용해서 자동적으로 카메라의 촛점을 맞추고 홍채를 촬영하는 기술의 경우에는, 거리 측정 센서를 사용해서 사람의 근접 여부를 파악하고, 이 때 취득하고 있는 입력 영상 및 카메라에서 출력되는 촛점값들을 이용해서 촛점을 맞추는 방법을 사용했다.

또한 이 기술에서는, 단일 광원만을 사용하는 경우 안경에 의한 반사 문제가 발생할 수 있기 때문에 이 문제를 해소하기 위해서 좌측,우측,상측의 3개의 LED 조명을 이용해서 안경에 의한 2차 반사를 회피할 수 있도록 조명의 위치를 바꿔가면서 영상을 취득하는 방법을 사용하였다.

도2는 거리 측정 센서를 이용한 자동 촛점 조절장치의 구성을 나타낸 블록도이며, 도3은 카메라와 3개의 조명용 LED를 보여주고 있다.

도2를 참조하면, 거리 측정 센서(201)를 사용해서 거리 측정부(202)가 설정된 일정한 시간 마다 카메라(205)와 사용자 사이의 거리를 측정하여 연속적인 거리 정보를 출력하고, 거리 처리부(203)는 상기 거리 정보를 이용해서 사용자의 동작 특성을 판단한다. 즉, 연속적인 거리 정보를 근거로 해서 사용자의 동작 속도를 측정하여, 속도가 양수(+)이면 접근중인 것으로 판단하고, 음수(-)이면 멀어지고 있는 것으로 판단하고, 절대속도가 주어진 허용값 이내인 경우에는 정지해 있는 것으로 판단한다.

카메라 동작 제어부(204)는 거리 처리부(203)로부터 제공되는 거리와 속도, 가속도 등의 정보를 이용해서 사용자가 정지해 있을 때 카메라(205)의 동작을 제어한다. 이 때 사용자의 동작이 안정화되지 않은 상태에서도 미리 사용자가 멈출 위치를 추정하여 그 위치로 카메라(205)의 렌즈를 구동시켜 줌으로써 촛점을 맞추는데 필요한 시간을 줄여준다.

이와같이 하여 사용자의 동작이 안정화 되었을 때, 측정된 거리값을 근거로 해서 카메라 동작 제어부(204)를 통해 카메라(205)의 줌 및 포커스를 조정한다. 이 때 사용자가 어느 정도 계속 움직이고 있는 상태이고, 측정된 거리 값도 실제 눈 까지의 거리가 아니기 때문에 어느 정도의 측정 오차가 존재한다. 따라서, 미세 조정을 수행하는데, 카메라 동작 제어부(204)는 이미지 처리부(206)로부터 연속적으로 입력되는 홍채 이미지를 분석하여 포커스 정도를 구해내고, 포커스 정도가 확인을 수행하기에 알맞을 때 까지 줌 및 포커스 렌즈를 이동시키면서 최대값이 나오는 방향으로 추적을 계속하여 촛점을 맞춘다.

그런데, 사용자가 안경을 착용한 경우에는 안경과 조명부(208)에 구비되어 있는 LED(208a,208b,208c)와의 각도에 따라서 홍채 이미지에 반사가 일어날 수 있다. 그러므로 이미지 처리부(206)는 포커스 정도를 계산하기 전에 미리 반사 정도를 검출하여 그에 따른 안경 반사 정보를 조명 제어부(207)측으로 출력한다.

조명 제어부(207)는 안경의 반사를 피할 수 있도록 안경 반사 정보를 근거로 해서 조명용 LED(208a,208b,208c)의 점등 여부를 제어하고, 이에 따라서 안경에서 반사되는 위치도 바뀌게 된다. 이렇게 해서 안경에 의한 반사를 회피하고, 카메라(205)에서 얻은 홍채 이미지를 분석하여 인식을 수행하는 것이다.

그러나, 이 시스템의 경우에는 카메라 촛점을 맞추기 위해서 렌즈를 움직일 때 렌즈의 움직임 방향 및 거리를 대부분 거리 측정 센서에 의존하고 있다. 따라서, 거리 측정 센서가 사용자 눈 까지의 정확한 거리 정보를 주지 못하는 경우가 종종 발생하며, 이러한 경우에는 렌즈의 움직임 방향이 잘못 지정되어 촛점을 맞추는 시간이 증가하게 되는 문제점이 초래될 수 있다.

본 발명은 홍채 인식 시스템에서 홍채 이미지를 얻기 위한 카메라의 촛점을 자동적으로 조절해 주는 방법을 제안한다.

본 발명의 홍채 인식을 위한 카메라 촛점 자동 조절방법은 조명장치에 의해서 사용자의 눈에 생기는 반사 이미지(반사 조명 정보)의 특징 정보를 구하고, 이 반사영상의 특징 정보를 이용해서 정확한 촛점 위치의 자동 추적 및 제어를 수행함으로써, 카메라 촛점을 맞추는데 걸리는 시간을 단축시키고, 실시간 홍채 인식의구현을 가능하게 하기 위한 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법을 제안한다.

도1은 일반적인 홍채 인식 시스템의 구성을 나타낸 블록도

도2는 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절장치의 구성을 나타낸 블록도

도3은 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절을 위한 카메라와 조명용 LED의 배치 관계를 나타낸 도면

도4는 본 발명의 촛점 자동 조절방법을 나타낸 플로우차트

도5는 본 발명을 설명하기 위한 반사영상 및 촛점 정도를 나타낸 도면

본 발명의 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법은, 사용자의 눈 영상 취득을 위한 카메라 포커싱 조명수단을 구동시키고 사용자의 눈에서 반사되는 상기 조명수단의 반사 영상의 정보를 해독하는 단계, 상기 반사 영상정보를 기반으로 하여 촛점 정도를 판단한 결과에 따라 카메라 렌즈를 구동시켜 입력 눈 영상의 촛점을 맞추는 단계; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법이다.

또한 본 발명에서 상기 촛점 조절이 상기 반사 영상정보와 함께 사용자와의 거리를 측정한 값을 모두 고려하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법이다.

또한 본 발명에서 상기 반사 영상정보를 기반으로 하는 촛점 정도의 판단이 상기 반사 영상의 크기를 판단하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법이다.

또한 본 발명에서 상기 반사 영상정보를 기반으로 하는 촛점 정도의 판단이 상기 반사 영상의 크기 판단에 의해서 이루어질 때, 반사 영상의 크기가 최소인 경우를 촛점이 맞은 경우로 보고 촛점 조절을 수행하는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법이다.

또한 본 발명에서 상기 반사 영상정보를 기반으로 하는 촛점 정도의 판단이상기 반사 영상의 경계부의 특성을 판단하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법이다.

또한 본 발명에서 상기 반사 영상정보를 기반으로 하는 촛점 정도의 판단이 상기 반사 영상의 경계부의 특성을 판단하여 이루어질 때, 반사 영상의 중심부와 경계부의 그레이 값 분포에 따라서 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법이다.

또한 본 발명에서 상기 반사 영상정보를 기반으로 하는 촛점 정도의 판단이, 반사 영상의 크기를 판단함과 함께 반사 영상의 중심부와 주변의 그레이값을 비교하는 단계, 상기 비교 판단의 결과 반사 영상의 크기가 소정의 기준값 보다 크고 중심부 보다 경계부의 그레이값이 낮은 경우는 촛점 거리에 도달하지 않은 경우로 판단하는 단계, 상기 비교 판단의 결과 반사 영상의 크기가 최소인 경우 촛점 위치에 도달한 경우로 판단하는 단계, 상기 비교 판단의 결과 반사 영상의 크기가 크고 중심부 보다 경계부의 그레이 값이 높은 경우는 촛점 거리를 지나 근접한 경우로 판단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법이다.

또한 본 발명에서 상기 조명수단의 구동 및 이에 따른 반사 영상의 취득이 영상 캡쳐 시간 이하의 시간 간격마다 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법이다.

또한 본 발명에서 상기 캡쳐 시간격이 매 영상 프레임, 매 영상 필드 시간격인 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법이다.

또한 본 발명에서 상기 조명 수단의 구동이 상기 캡쳐 시간격 이하의 간격으로 교번하여 동작하는 복수개의 조명수단에 의해서 번갈아 이루어져서 동기화된 반사 영상이 구해지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법이다.

또한 본 발명에서 상기 입력 영상내에서 상기 포커싱을 위한 조명수단의 반사 영상 검출이, 정지 영상내에서 엣지 검출, 이진화, 라벨링, 템플릿 매칭에 의하거나, 연속 영상내에서 등가속도 에측이나 칼만 필터(Kalman filter)를 이용하여 반사영상의 움직임을 추적하거나, 소정 시간격으로 캡쳐된 영상의 차영상 정보를 이용해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법이다.

또한 본 발명에서 상기 입력 영상내에서 검출한 반사영상의 위치정보를 기반으로 하여 동공과 홍채 영역을 추출하는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법이다.

상기한 바와같이 이루어진 본 발명의 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절 과정을 실시예로서 설명하면 다음과 같다.

도4는 본 발명의 실시예로서, 상기 도2 및 도3의 홍채 인식 시스템에 본 발명의 반사영상을 이용한 카메라 촛점 자동 조절방법을 적용한 경우의 동작 수순을 나타낸 플로우차트이다.

도2 및 도3에서 조명수단으로는 적외선 LED나 할로겐 램프 등이 사용될 수 있고, 적어도 2개 이상의 조명수단을 사용한다. 이 예에서는 사용자의 눈을 기준으로할 때 좌우 각 1개씩 2개의 적외선 LED를 사용하는 것으로 하였으며, 카메라 렌즈는 줌과 포커스 2개의 렌즈를 사용하거나 줌렌즈 1개만 사용할 수도 있다. 그리고, 영상 캡쳐 시간격은 필드(field) 단위로 이루어진다고 가정하였다.

먼저, 거리 측정부는 일정한 시간 간격 마다 적외선 거리 센서를 이용해서 사용자와의 거리를 측정한다(단계 401). 거리 측정부의 측정 정보는 거리 처리부에 입력되고, 거리 처리부는 상기 시간격마다 들어오는 거리 측정값을 가지고 사용자의 동작 특성을 판단한다. 사용자의 동작 특성은 앞에서 설명한 바와같이, 접근 속도가 양수이면 접근하고 있는 경우로 판단하고, 접근 속도가 음수이면 멀어지는 경우로 판단하고, 접근 속도가 소정의 허용 범위 이내인 경우에는 정지한 경우로 판단한다(단계 402).

이 때 이미지 처리부에서는 카메라로부터 사용자의 눈 영상을 실시간으로 입력하고, 입력 눈 영상 내에 존재하는 조명수단(LED)의 반사 영상을 실시간으로 추적한다(단계 403).

즉, 조명수단(LED)을 영상 캡쳐 시간격 이하의 시간격으로 구동시켜서 이 것과 동기화된 영상을 구하고, 입력 눈 영상내에서 상기 조명수단의 반사 영상을 검출하여 추적하는 것이다.

여기서, 입력 영상내의 반사 영상을 검출하는 방법으로는, 반사 영상의 크기가 클 때(후술하겠지만, 촛점이 잘 맞지 않았을 때)에는 영상 내에서 엣지 검출(edge operation), 이진화, 라벨링, 템플릿 매칭(template matching) 등의 방법을 사용할 수 있고, 연속되는 영상내에서의 반사영상의 움직임은 등가속도 예측이나 칼만 필터(Kalman filter)를 이용해서 추적할 수 있고, 사용자가 촛점이 맞는 위치에 근접하여 반사영상의 크기가 작아지면 프레임의 홀수필드와 짝수필드의 차영상 정보를 이용해서 반사영상의 위치를 찾을 수 있다.

그리고, 상기한 바와같이 적어도 2개의 조명수단(LED)을 이용하고 또 이 조명수단의 구동을 영상 캡쳐 시간격 이하의 간격으로 번갈아 구동시켜 동기화된 영상을 취득하게 되는데, 그 이유는 다음과 같다.

즉, 좌측이나 우측의 한쪽 조명수단만을 사용해서 영상을 취득하는 경우에는 눈에서의 반사영상이 안경에 의한 2차 반사에 가려져서 취득 불능 상태가 되는 경우가 발생하는 경우를 회피하기 위함이다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서 매 영상 프레임이나 매 영상 필드 시간격, 또는 그 이하의 시간 간격마다 좌측의 조명용 LED(208a)와 우측의 조명용 LED(208b)을 번갈아 교대로 온/오프시키고, 이와 동기화된 영상을 취득함으로써, 안경을 착용한 사용자의 경우에도 빠르고 정확하게 입력 영상 내의 반사영상과 그 위치를 찾을 수 있도록 한 것이다.

또한, 조명수단의 점등(on)시간을 너무 오래 유지하게 되면, 그 동안에 사용자의 움직임이 크게 발생하였을 때, 입력 영상내의 반사영상이 원(circle)이 아닌 타원의 형태를 나타내어 추출이 어려워지기 때문에, 조명수단의 점등 시간을 영상 캡쳐 시간격(프레임 또는 필드, 이 실시예에서는 NTSC 방식에서의 필드 시간격인 16.7msec) 이하로 유지함으로써, 입력 영상 내의 반사영상이 항상 추출이 용이한 원형태를 유지하도록 한 것이다.

상기한 바와같이 입력 영상 내에 존재하는 반사영상을 실시간으로 추적하고, 동작 특성이 안정화되었는가를 판단한다(단계 404). 동작 특성의 안정화는 사용자가 정지해 있다고 판단되는 경우인데, 이와같이 사용자가 정지해 있다고 판단한 순간 부터 렌즈를 구동시켜 촛점을 맞춘다면 초기에 설정되어 있던 렌즈 위치로부터 시작해서 현재 사용자의 눈 위치로 줌과 포커스 렌즈를 이동시켜야 하기 때문에 그 만큼 촛점을 맞추기 까지의 시간이 길어지게 된다.

그러므로, 현재 사용자가 정지상태에 오기 전이라도 미리 그 접근 속도로부터 사용자가 정지할 위치를 예측해서 그 대략의 위치로 카메라 렌즈를 미리 구동시켜 놓는다(단계 405). 이렇게 하면 그 후에는 촛점 미세 조절만으로도 원하는 촛점 조절이 가능하게 되어 촛점 조절에 걸리는 시간을 단축할 수 있다.

위와같이 하여 동작 특성의 안정화와 카메라 촛점의 예측 조절이 이루어진 후에는, 사용자가 인식을 위해서 카메라 앞에 눈을 맞추고 있는 것으로 판정하고, 상기 측정된 거리값 및 이미지 처리부에서 실시간으로 상기한 바와같이 추적하고 있는 반사영상 정보를 이용해서 카메라 동작 제어부를 통해 카메라의 줌 및 포커스 렌즈의 이동방향과 그 이동 거리를 결정하여 렌즈를 구동시킴으로써 촛점을 맞추게 된다(단계 406).

이 때 입력 영상 내에 나타나는 조명수단의 반사영상의 위치와 특성, 그리고 그에 따른 촛점 정도는 도5에 나타낸 바와 같다.

도5에서 T1은 사용자의 눈 위치가 현재 설정해 놓은 렌즈위치(촛점에 맞는 위치)에 도달하지 않은 경우이고, T2는 사용자의 눈 위치가 설정해 놓은 렌즈위치에 도달한 경우이고, T3는 사용자의 눈 위치가 설정해 놓은 렌즈위치를 지나쳐서 접근한 경우이다.

T1의 경우에는 조명용 LED의 반사영상(SR1)의 크기가 크고, 또한 반사영상(SR1)의 중심부에 비해서 경계부의 그레이 값이 낮은 특성(상대적으로 어두운 특성)을 나타낸다.

T2의 경우는 조명용 LED의 반사영상(SR2)의 크기가 최소가 되는데, 예를 들어 200pixel/cm의 크기로 렌즈 추적곡선(trace curve)이 설정되어 있는 경우에 320 ×240pixel 영상에서 지름이 7∼10 픽셀(pixel) 이하가 된다.

그러므로 이 값을 미리 알고 있다면 촛점이 맞았을 때의 반사영상 크기를 기준으로 해서 그렇지 않은 경우의 반사영상의 크기와의 비교를 통해서 촛점 거리보다 먼 거리에 있는지, 혹은 지나쳐서 근접하였는지를 쉽게 알 수 있다.

T3의 경우는 조명용 LED의 반사영상(SR3)의 크기가 점점 더 커지고, 또한 반사영상(SR3)의 중심부에 비해서 경계부의 그레이 값이 높은 특성(상대적으로 밝은 특성)을 나타낸다.

따라서, 반사영상의 크기와 그레이값 분포 등의 특징정보를 이용해서 어느 방향으로 얼마만큼의 렌즈 구동이 필요할 것인가를 결정할 수 있고, 신속한 촛점 조절이 이루어질 수 있다.

예를 들어, 반사영상의 크기가 소정의 설정값 보다 크고, 또한 그 중심부 보다 경계부의 그레이 값이 낮은 경우라면 현재 렌즈의 촛점 거리 보다 원거리에 사용자(눈)가 위치하고 있다고 판정할 수 있으므로, 이에 맞게 줌 및 포커스 렌즈를구동시킬 거리와 방향을 결정할 수 있을 것이고, 반사영상의 크기가 크고, 또한 그 중심부 보다 경계부의 그레이 값이 높은 경우라면 현재 렌즈의 촛점 거리 보다 근거리에 사용자(눈)가 위치하고 있다고 판정할 수 있으므로, 이에 맞게 줌 및 포커스 렌즈를 구동시킬 거리와 방향을 결정할 수 있을 것이다.

이와같이 해서 자동적으로 신속한 촛점이 맞춰질 것이고, 촛점이 맞은 카메라를 구동시켜서 취득한 눈 영상에서 홍채 이미지를 분석하여 인증을 수행하게 된다. 그런데 이 때 안경 사용자의 경우에 나타나는 안경의 2차 반사에 의한 영향을 제거하는 기법이 요구된다.

이를 위하여 반사 이미지의 크기를 비교 판단한 결과에 따라서 조명위치를 변경한 다음, 포커스 정도 최대값 방향으로 미세 조정을 수행한다.

먼저, 거리 측정값 및 반사영상(SR) 정보를 기반으로 해서 줌 및 포커스 조정을 수행하고(단계 406), 이 때 홍채 이미지를 분석하여 포커스 정도를 계산하고(단계 407), 반사 이미지의 크기가 일정치 이상인가를 판정한다(단계 408).

사용자가 안경을 착용한 경우에는 그 안경과 조명용 LED와의 각도에 따라서 홍채 이미지에 반사가 일어날 수 있고, 이러한 경우에는 홍채 이미지가 흐려져서 포커스 정도가 낮아지므로, 미리 반사 정도를 검출하여 그에 따른 안경 반사정보를 구하는 것이다. 이렇게 해서 구한 안경 반사정보를 근거로 조명용 LED(208a,208b)의 점등을 제어하게 된다(단계 409).

즉, 사람의 눈의 곡률 반경이 안경의 곡률 반경보다 작기 때문에 안경에 의한 빛의 반사는 이미지에 크게 나타나고, 사람의 눈에 의한 빛의 반사는 작게 나타나는 특성을 보이고 있으므로, 반사 이미지의 크기가 일정치 이상이면 안경에 의한 반사로 보고 2개의 조명용 LED 중에서 상기 안경에 의한 반사를 회피할 수 있는 LED를 선택하는 것이다.

이렇게 안경에 의한 2차 반사의 영향을 회피하고 포커스 정도가 최대가 되는 방향으로 줌 및 포커스 렌즈를 미세 조정하여 자동 촛점 조절이 이루어지고, 상기 선택된 조명용 LED의 조명을 사용해서 홍채 영상을 구하고, 홍채 이미지 프로세스를 진행하여 사용자를 인증하게 된다.

이와같이 홍채 인식을 수행할 때에는 눈 영상에서 홍채부분의 영상을 검출해 내는 것이 중요한데, 본 발명에서는 반사영상(SR)의 위치를 이미 알고 있으므로 이 반사영상(SR)의 위치를 기준으로 해서 동공과 홍채 영역을 추출할 수 있고, 따라서 기존의 홍채 인식시간의 대부분을 차지하는 동공 및 홍채 추출시간을 단축하여 보다 빠른 시간내에 홍채 인식을 수행할 수 있게 된다.

본 발명의 홍채 인식 시스템의 카메라 촛점 자동 조절방법은 조명수단을 구동시켜 사용자의 눈에서 반사된 반사영상의 크기와 그레이 값 분포 등의 특징정보를 이용해서 눈과 카메라 사이의 촛점을 자동적으로 맞춰주는 방법이다.

따라서, 홍채 인식에 걸리는 시간을 단축시킬 수 있고, 반사영상(SR)의 위치정보를 이용해서 홍채 영역의 검출을 보다 빠르게 할 수 있으므로, 실시간 홍채 인식 시스템의 구현이 가능하게 된다.

Claims (12)

1. 사용자의 눈 영상 취득을 위한 카메라의 포커싱 조명수단을 구동시키고 사용자의 눈에서 반사되는 상기 조명수단의 반사 영상의 정보를 해독하는 반사영상 추적단계, 상기 추적되는 반사 영상정보를 기반으로 하여 촛점 정도를 판단한 결과에 따라 카메라 렌즈를 구동시켜 입력 눈 영상의 촛점을 맞추는 촛점 조절단계; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 촛점 조절이 상기 반사 영상정보와 함께 사용자와의 거리를 측정한 값을 모두 고려하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 영상정보를 기반으로 하는 촛점 정도의 판단이 상기 반사 영상의 크기를 판단하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 반사 영상정보를 기반으로 하는 촛점 정도의 판단이 상기 반사 영상의 크기 판단에 의해서 이루어질 때, 반사 영상의 크기가 최소인 경우를 촛점이 맞은 경우로 판단하고, 반사 영상의 크기가 소정의 설정값 보다 큰 경우를 촛점이 맞지 않은 경우로 판단하는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 영상정보를 기반으로 하는 촛점 정도의 판단이 상기 반사 영상의 분포 특성을 판단하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 반사 영상정보를 기반으로 하는 촛점 정도의 판단이 상기 반사 영상의 분포 특성을 판단하여 이루어질 때, 반사 영상의 중심부와 경계부의 그레이 값 비교에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 영상정보를 기반으로 하는 촛점 정도의 판단이, 반사 영상의 크기를 판단함과 함께 반사 영상의 중심부와 주변의 그레이값을 비교하는 단계, 상기 비교 판단의 결과 반사 영상의 크기가 크고 중심부 보다 경계부의 그레이값이 낮은 경우는 촛점 거리에 도달하지 않은 경우로 판단하는 단계, 상기 비교 판단의 결과 반사 영상의 크기가 최소인 경우 촛점 위치에 도달한 경우로 판단하는 단계, 상기 비교 판단의 결과 반사 영상의 크기가 크고 중심부 보다 경계부의 그레이 값이 높은 경우는 촛점 거리를 지나 근접한 경우로 판단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 조명 수단의 구동이 상기 영상 캡쳐 시간격 이하의 간격으로 교번하여 동작하는 복수개의 조명수단에 의해서 번갈아 이루어져서 동기화된 반사 영상이 구해지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절방법.
9. 사용자와의 거리를 측정하고 측정된 거리 정보를 근거로 하여 사용자의 동작 특성을 판단하는 동작특성 판별단계, 복수개의 조명수단을 영상 캡쳐 시간격 이하의 간격으로 번갈아 구동시키면서 사용자의 눈에서 반사되는 상기 조명수단의 반사영상을 추적하는 반사영상 추적단계, 상기 동작특성 안정화시 상기 반사영상의 크기와 그레이값 분포특성을 이용해서, 현재 설정된 렌즈 촛점 위치를 기준으로 하는 포커싱 방향 및 거리를 결정하는 촛점정보 확인단계, 상기 결정된 포커싱 방향 및 거리에 따라 렌즈를 구동시켜 촛점을 맞추는 촛점 조절단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 촛점정보 확인단계에서, 반사영상의 크기가 소정의 기준값 보다 크고 그레이값의 분포가 중심부 보다 경계부가 더 낮은 그레이값을 가질 경우에는 현재 촛점 거리보다 원거리로 판정하고, 반사영상의 크기가 소정의 기준값 보다 크고 그레이값의 분포가 중심부 보다 경계부가 더 높은 그레이값을 가질 경우에는 현재 촛점 거리보다 근거리로 판정하고, 반사영상의 크기가 소정의 기준값 이하일 경우에는 현재 촛점 거리에 해당하는 경우로 판정하는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절방법.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 반사영상의 위치 정보를 이용해서 눈 영상내의 홍채 영역을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절방법.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 반사영상 정보 및, 조명수단 구동시 안경 착용자의 안경에 의한 2차 반사영상의 크기 정보에 따라 안경에 의한 2차 반사 여부를 판정하는 단계, 상기 안경에 의한 2차 반사영상 취득으로 판정된 경우 안경에 의한 반사 영향을 덜 받는 조명수단을 선택하고 이 조명수단을 사용해서 홍채 인식을 위한 영상을 구하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 시스템의 촛점 자동 조절방법.