KR100876821B1

KR100876821B1 - 촬영 영역 내에서 정확하게 얼굴 영상을 촬영하는 장치

Info

Publication number: KR100876821B1
Application number: KR1020070014349A
Authority: KR
Inventors: 이건학
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-02-12
Filing date: 2007-02-12
Publication date: 2009-01-09
Also published as: US20080193118A1; KR20080075333A

Abstract

본 발명의 요지는, 비교적 원거리에서도 사용자의 얼굴을 촬영 영역 내에 정확히 위치시키도록 하기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명에서 제안하는 얼굴 영상을 촬영하는 장치는 촬영 영역 확인을 위한 빛을 조사(beam)하는 발광소자와 카메라와 최대한 인접한 영역에서 그 발광소자의 빛이 조사될 수 있도록 빛을 유도하는 도광로를 포함하여 구성된다. 이러한 구조의 장치를 이용함으로써, 사용자는 도광로 끝 부분에서 직진하는 빛을 보고 촬영 영역을 확인할 수 있어 비교적 원거리에서 뿐만 아니라 복잡한 알고리즘의 계산없이도 사용자의 얼굴을 정확하게 촬영할 수 있게 된다.

광, 영상, 도광

Description

촬영 영역 내에서 정확하게 얼굴 영상을 촬영하는 장치{APPARATUS FOR PHOTOGRAPHING FACE IMAGE IN PICTURE AREA EXACTLY}

도 1은 종래의 근거리용 인식 장치를 보인 도면,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 얼굴 영상을 촬영하는 장치의 구조도,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 촬영 영역 확인 모듈의 상세 구조도를 보인 도면,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 도광로를 통해 빛이 조사되는 경우를 설명하기 위한 예시도.

본 발명은 얼굴 영상을 촬영하는 장치에 관한 것으로, 특히 촬영 영역 내에서 정확하게 얼굴 영상을 촬영하는 장치에 관한 것이다.

최근에 다양하게 실용화되고 있는 감시카메라 등과 같은 시각 센서의 분야에서, 카메라와 컴퓨터의 결합은 종래의 경우에 사람이 스스로의 눈으로 행해왔던 일을 실행한다.

얼굴 검출은 얼굴 자체가 다양한 크기를 가지고 이미지 내에서 얼굴이 위치 및 그 각도와 조명이 다양하기 때문에 얼굴 검출은 어렵다. 예컨대, 카메라 앵글의 변화로 인한 얼굴 각도의 변화, 얼굴 포즈(정면 얼굴, 45도 기울어진 얼굴, 측면 얼굴)의 변화와 얼굴 가림 현상, 얼굴 표정의 변화, 빛의 변화 등의 원인으로 얼굴 검출은 매우 어려운 작업이다.

종래의 근거리용 인식 장치는 다음과 같은 원리로 동작한다. 도 1에 도시된 바와 같이 일반적으로 단말에 장착되는 카메라와 같은 근거리용 인식 장치는 볼록 거울(10, 20) 등이 카메라 렌즈 부위에 설치된다. 이 볼록 거울(10, 20)에 얼굴이 투영되면 근접한 카메라에도 유사한 범위의 장면이 촬영되도록 하는 방식을 이용하여 얼굴 영상을 촬영하게 된다.

그러나, 이러한 볼록 거울(10, 20)을 이용한 방식은 근거리 즉, 사용자가 볼록 거울을 눈으로 볼 수 있는 거리에서는 얼굴을 중심으로 촬영할 수 있어 얼굴 인식 성능이 높으나, 사용자와 장치와의 거리가 멀어질수록 정확하게 얼굴에 초점을 맞춰 촬영하기 어렵게 된다. 즉, 사용자가 볼록 거울(10, 20)에 투영된 내용을 볼 수 없는 상태에서는 그 볼록 거울(10, 20)을 통해 자신의 얼굴이 어떻게 촬영될 것인지를 알 수 없게 된다. 게다가 로봇 등에 장착되는 근거리용 인식 장치의 경우 사용자와 일정 거리 이상을 두고 위치하게 되는데, 특히 사용자보다 낮은 키의 로봇일 경우 단지 카메라의 방향만 조정할 수 있을 뿐, 서있는 사용자의 얼굴이 촬영 영역 범위 내에 들어오도록 할 방법이 없다. 따라서, 카메라가 얼굴을 향하도록 할지라도 사용자 입장에서는 현재 자신의 얼굴이 촬영 영역 내에 있는지를 알 수 없 어 추측하여 얼굴을 위치시키게 될 뿐이다.

한편, 기존에는 사용자의 얼굴 영상을 자동으로 추적하여 카메라가 장착된 로봇이 직접 이동하거나 카메라의 방향을 회전시키는 방식이 있다. 그러나, 이러한 방법은 기존의 방식에 비해 얼굴이 촬영 내에 자동으로 들어오도록 처리해야하기 때문에 계산량이 현저하게 증가한다는 단점을 가지고 있다. 게다가 사용자의 얼굴을 자동으로 추적하여 인식하기 위해서는 고도의 기술 뿐만 아니라 많은 부품이 필요하게 되어 비용이 증가하는 문제점이 발생하게 된다.

상기한 바와 같이 종래 얼굴 인식 방법의 경우 이동 통신 단말기 및 로봇에서 많은 연산량으로 인해 배터리의 소모가 늘어나 사용시간에 제약이 따르게 될 뿐만 아니라, 많은 부품이 모두 구비되기에는 그 크기의 제약도 있다. 따라서, 근거리용 인식 장치를 이동 통신 단말기 등 여러 분야로 확대시키기 위해서는 적은 비용으로 효율적으로 사용자의 얼굴을 인식하기 위한 방안의 필요성이 대두되고 있다. 또한, 카메라와 사용자 간의 거리가 멀어지더라도 촬영 영역 내에 사용자의 얼굴이 정확하게 들어오도록 하는 방안의 필요성도 함께 요구되는 실정이다.

따라서, 본 발명은 적은 비용으로 사용자의 얼굴이 촬영 영역 내에 정확하게 위치되도록 하는 얼굴 영상을 촬영하는 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 비교적 원거리에서도 사용자의 얼굴이 촬영 영역 내에 정확하게 위치되도록 하는 얼굴 영상을 촬영하는 장치를 제공한다.

상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 카메라 렌즈 모듈이 구비된 단말기에 있어서, 사용자의 영상을 획득하는 상기 카메라 렌즈 모듈과, 상기 카메라 렌즈 모듈의 이웃한 위치에 구비되어 광을 발산하는 발광소자와, 상기 발광소자 상부에 위치하며, 직진형태로 상기 광이 외부로 조사되도록 상기 발광 소자의 광을 유도하는 도광로를 포함함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

우선, 본 발명의 실시 예에 따라 이동 통신 단말기에서 카메라 렌즈 모듈이 장착되는 예를 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 얼굴 영상을 촬영하는 장치의 구조도이다.

도 2는 촬영 장치를 도시하고 있는데, 특히 카메라 렌즈 모듈(210) 및 그 모듈(210)의 이웃의 근접한 위치에는 도광부(light guide unit)(220)가 구비되는 촬영 영역 확인 모듈(200)을 도시하고 있다. 여기서, 도광부(220)는 사용자의 얼굴 영상이 촬영 영역 내에 정확하게 들어올 수 있도록 하는 광을 조사하는 역할을 한다. 이러한 도광부(220)를 촬영 장치의 카메라 렌즈 모듈(210)에 근접시켜 장착함으로써, 도광부(220)로부터의 광이 사용자의 정면 얼굴에 도달했을 때 보다 정확한 얼굴 영상을 얻을 수 있게 한다.

상기한 바와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따르면, 기존에는 사용자의 얼굴이 볼록 거울에 비쳐지지 않아 사용자 입장에서는 얼굴을 정확하게 위치시키기 위해 어느 방향으로 움직여야할지를 정하기 어려웠지만, 사용자가 카메라 렌즈 모듈(210) 옆에서 발산되는 빛을 볼 수 있다면 현재 자신이 촬영 가능한 영역 내에 있음을 정확하게 인식할 수 있게 된다.

이러한 도광부(220)의 세부 구성을 보이면 도 3과 같다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 촬영 영역 확인 모듈의 상세 구조도를 보인 도면이다.

도 3은 촬영 영역 확인 모듈(200)을 도시하고 있는데, 촬영 영역 확인 모듈(200)을 구성하는 구성요소 중에서도 도광부(220)는 발광소자(240)와 그 발광소자(240)를 제어하는 발광제어부(250) 및 발광소자(240)로부터의 광을 유도하는 도광로(230)로 이루어진 것을 예시하고 있다. 그리고 다른 구성요소인 카메라 렌즈 모듈(210)은 사용자의 영상을 획득하는 역할을 하며, 카메라 렌즈(260)와 실제 카 메라 동작을 수행하는 카메라 모듈(270)로 구성된다.

이하, 본 발명이 적용된 도광부(220)의 구성을 구체적으로 살펴보기로 한다. 먼저, 발광소자(240)는 LED 등 광원을 발산하는 소자이며, LED의 휘도가 높을수록 보다 먼거리에서도 사용자는 빛을 볼 수 있게 된다. 도광로(220)는 발광소자(240)의 상부에 구비되어, 그 발광소자(240)로부터의 광원을 유도하는 투명한 유리관을 말한다. 이러한 도광로(220)는 발광소자(240)로부터의 광을 입사받아 카메라 렌즈(260)가 외부와 닿는 지점까지 유도한 후 그 광이 직진형태로 외부로 조사되도록 하는 역할을 한다. 그리고 발광소자(240)가 얼굴 인식 등 사용자가 필요한 경우에만 켜지도록 하기 위해 발광제어부(250)를 추가로 구비된다. 즉, 사용자로부터 발광소자(240)의 온/오프를 위한 키입력 등이 있으면 발광제어부(250)는 그 키입력에 대응하여 발광소자(240)를 제어하게 된다.

이러한 도광로(230)로부터의 빛은 직진형태로 조사하기 때문에 도면부호 300과 같은 광축에 일치하여 사용자의 얼굴이 위치한다면, 사용자는 유도된 광을 볼 수 있게 된다. 이와 같이 사용자가 빛이 보이는 위치로 초점을 맞출 때에 이는 사용자가 촬영 영역 내에 정확하게 위치함을 의미한다.

도 3과 같은 촬영 영역 확인 모듈에 있어서, 사용자의 얼굴이 광축(300)을 따라 위치할 때 도광로(230)를 통해 유도된 빛이 사용자에게 보이게 되며, 이에 따라 촬영 영역 내에 정확하게 사용자의 얼굴이 위치된 상태에서 얼굴 영상을 획득할 수 있게 된다. 그러나, 사용자의 얼굴이 광축(300)과 어긋나 있을 때, 이러한 상태에서는 사용자는 유도된 빛을 볼 수 없게 되며, 이에 따라 정확한 얼굴 영상을 획 득할 수 없게 때문에 사용자의 얼굴 위치는 이동되어야 한다. 이러한 경우, 사용자는 빛이 보이는 방향으로 이동하면 된다.

이와 같이 사용자의 얼굴이 빛의 중심 즉, 광축(300)과 일렬로 위치될 때, 카메라 렌즈(260)와 도광로(230)를 통한 빛이 동축선상에 있기 때문에 사용자의 얼굴도 얼굴 영상 내의 중앙에 위치하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 얼굴 인식 등을 위해 별도의 영상 장치없이 사용자가 정확하게 카메라를 향해 바라볼 수 있도록 하는 방법을 제시하는 것이다. 특히 본 발명에서는 빛의 직진성을 이용하여 원거리에서도 사용자가 정확하게 카메라가 어디에 위치하는지를 알 수 있도록 하여 카메라를 향해 정면으로 쳐다볼 수 있도록 한다.

이하, 본 발명에서 이용되는 빛의 직진 원리에 대해서 간단하게 설명하면 다음과 같다. 이를 본 발명의 실시 예에 따라 도광로를 통해 빛이 조사되는 경우를 설명하기 위한 예시도인 도 4를 참조한다.

도 4를 참조하면, 도광로(230)는 마치 빨대와 같은 모양을 가지는데, 카메라 렌즈 모듈(210)의 중심축과 동축선상에 위치하며, 한쪽면이 발광 소자(240)의 상부에 접하고 다른면은 외부와 접한다. 즉, 이러한 도광로(230)의 한쪽 단면은 발광소자(240)에 접하고, 나머지 다른 단면은 단말기 외벽에 접한다.

이러한 빨대의 단면을 보면 원형으로 보이는데, 사용자가 그 빨대의 구멍을 쳐다보는 각도를 달리하면 빨대 벽면만 보이게 된다. 즉, 빨대와 같은 도광로(230)와 동일선상에서 LED 불빛이 직진하는 원리를 이용한 것이다. 따라서, 카메라 렌 즈(260)와 인접한 위치의 도광로(230)의 끝부분 즉, 빛이 외부로 조사되는 부분을 사용자가 쳐다볼 경우 화면의 중앙에서 매우 근사한 거리 차이로 근접하게 얼굴 영상을 획득할 수 있게 된다. 이때, 카메라 렌즈(260)와 도광로(230) 간의 거리는 매우 근접한 상태이므로 화면 상에 나타나는 거리 차이를 거의 느낄 수 없다.

도 4에 도시된 도광로(230)에서, 그 도광로(230)의 길이가 길수록 빛의 직진성은 더욱 좋아지는데, 이는 빛이 조사되는 끝부분에서 산란되는 빛도 적어지기 때문이다. 이와 같이 발광소자(240)로부터의 광이 사용자의 얼굴에 조사가능한 거리는 LED 종류 및 도광로의 길이에 따라 달라지게 된다. 즉, LED 종류 및 도광로의 길이에 따라 사용자가 카메라가 어디쯤에 있는지를 인식할 수 있는 인식 능력이 향상되는 것이다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 별도의 식별장치가 제공되지 못했던 원거리에서의 카메라 촬영 영역을 사용자에게 알려줌으로써, 사용자가 카메라를 향해 위치를 조정할 수 있어 보다 정확한 얼굴 영상을 얻을 수 있게 된다. 또한, 본 발명에서는 초점이 맞춰지는지를 사용자가 빛이 보이는지에 따라 알 수 있으므로, 사용자가 촬영 화면을 보지 않아도 초점의 조절이 이루어질 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 카메라 렌즈 모듈에 근접한 위치에서 조사되는 유도광에 따라 사용자가 어느 방향으로 위치를 조정해야하는지를 정확히 알 수 있도록 하는 이점이 있으며, 특히 원거리에서 카메라 촬영 영역을 사용자에 게 알려줄 수 있는 이점이 있다. 현재 카메라 렌즈(260) 및 카메라 기술의 발달로 각종 줌 기능의 발달과 영상 알고리즘의 발달로 원거리에서도 선명한 영상을 얻을 수 있기 때문에 향후 본 발명의 적용 범위가 확대될 것이다.

또한, 본 발명은 간단한 빛의 원리를 이용함으로써 별도의 비용이 많이 추가되지 않는 경제성과 복잡한 알고리즘이나 연산량이 필요없어 휴대용 단말기 등 본 발명의 활용 범위를 넓힐 수 있게 된다.

Claims

카메라 렌즈 모듈이 구비된 단말기에 있어서,

사용자의 영상을 획득하는 상기 카메라 렌즈 모듈과,

상기 카메라 렌즈 모듈의 이웃한 위치에 구비되어 광을 발산하는 발광소자와,

상기 발광소자 상부에 위치하며, 직진형태로 상기 광이 외부로 조사되도록 상기 발광 소자의 광을 유도하는 도광로를 포함함을 특징으로 하는 촬영 영역 내에서 정확하게 얼굴 영상을 촬영하는 장치.
제 1항에 있어서,

상기 사용자의 선택에 따라 상기 발광소자의 온/오프를 제어하며, 상기 발광소자에 접하는 발광제어부를 더 포함함을 특징으로 하는 촬영 영역 내에서 정확하게 얼굴 영상을 촬영하는 장치.
제 1항에 있어서, 상기 발광소자는

LED인 것을 특징으로 하는 촬영 영역 내에서 정확하게 얼굴 영상을 촬영하는 장치.
제 1항에 있어서, 상기 도광로는,

상기 카메라 렌즈 모듈의 중심축과 동축선상에 위치하며, 한쪽면이 상기 발광 소자의 상부에 접하고 다른면은 외부와 접함을 특징으로 하는 촬영 영역 내에서 정확하게 얼굴 영상을 촬영하는 장치.