KR101149385B1

KR101149385B1 - Prevention reflection and hotspot by illumination for face recognition using a convex lens and prism

Info

Publication number: KR101149385B1
Application number: KR1020100069400A
Authority: KR
Inventors: 조전식
Original assignee: 주식회사 샤플라이
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2012-06-01
Also published as: KR20100088120A

Abstract

본 발명은 얼굴인식시스템의 정확성을 높이기 위하여 고안하게 되었다. 얼굴인식시스템은 카메라로부터 입력된 영상중 얼굴부분을 검출하여 기준이 되는 사진등의 얼굴 이미지와 비교하여 동일인 여부를 판단하는 시스템으로 영상의 과다노출, 고른 조명 여부, 빛의 산란(특히 안경에 맺히는 조명의 상)등에 매우 민감하게 영향을 받게 되는데, 이는 절대적으로 최적의 조명시스템이 필요함을 의미한다. 본 발명은 개인의 키 높이와 안경 착용 각도 등의 영향으로 인한 반사광(부분 과다노출의 원인) 및 안경에 맺히는 조명의 상(像)맺힘 현상을 해결하고 전체 광량을 조사 할 방향으로 모아 광효율을 기하기 위한 방안이다.The present invention has been devised to increase the accuracy of the face recognition system. The face recognition system detects the face part of the image input from the camera and compares it with the face image such as the reference picture to determine whether it is the same. Overexposure of the image, whether the lighting is uniform, and light scattering (especially on the glasses) It is very sensitive to lighting conditions, which means that an absolutely optimal lighting system is required. The present invention solves the phenomenon of reflected light (cause of partial overexposure) due to the height of the individual's height and the wearing angle of the glasses and the lighting condensed on the glasses, and collects the light in the direction to irradiate the total amount of light to improve the light efficiency. It's a way to do that.

Description

Prevention reflection and hotspot by illumination for face recognition using a convex lens and prism}

본 발명은 얼굴인식시스템용 조명시스템에서 피촬영자의 안경에 상 맺힘 및 얼굴에 생기는 핫스팟 현상을 해결하고 빛을 피촬영자의 얼굴부분에 집중하여 광효율을 높이는 방법이다.The present invention is a method of improving the light efficiency by solving a hot spot phenomenon occurring on the face and condensation on the glasses of the subject in the illumination system for the face recognition system and focusing the light on the part of the subject.

얼굴인식은 카메라로부터 입력된 얼굴영상을 처리하여 기준이 되는 얼굴이미지와 비교하여 본인여부를 판단하는 기능으로, 카메라로부터 입력된 얼굴영상의 품질이 성능에 지대한 영향을 미친다. 기존에 조명을 사용하지 않는 얼굴인식시스템 (도1)은 설치되는 장소의 조명환경에 따라 설치각, 주변 조도의 변화에 따라 피 대상자의 촬영화상에 각종 반사광, 상맺힘, 과다노출, 부족노출 등의 각종 문제점을 초래하여 생체인식장치로써의 정확성을 크게 떨어뜨리게 되므로 얼굴인식 결과가 일정치 않고, 하나 또는 두개의 면광원을 가로로 배치하는 경우(도3) 광의 조사각을 감안하여 조명간의 거리를 충분히 띄울 수 없기 때문에 각이 쉽게 안경의 반사각에 들어오게 되어 상이 맺히게 되며, 피대상자에게 비춰지는 빛 대비 조명의 광량을 충분히 높여야만 필요한 광량을 얻기 때문에 매우 밝게 조절해야만 하므로 피대상자에게 눈부심 현상을 유발할 수 있다. 또한 하나의 조명만 설치한 경우 그림자 발생의 원인이 된다. 마지막으로 1쌍의 수직선조명(도2)은 상하좌우를 모두 비춰 줌으로써 그림자를 없애고 적절한 조도를 공급하기에 적합하나 광원이 피대상자에게 눈부심 및 거부감을 유발하고 안경 착용자의 안경에 뚜렷한 수직 조명의 상(도5)을 남기게 된다. 또한 같은 원리로 얼굴의 특정 부분에 조명이 집중되는 핫스팟(hot spot) 현상이 일어난다. 이는 결과적으로 얼굴인식의 성능을 저해하는 치명적인 요인이 된다. 따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이러한 얼굴인식 성능저해 요인을 없애고 충분한 광량을 조사할 방향으로 모으기 위하여 사용되는 조명에 관련된 기술 및 방법을 제공함에 있다.Face recognition is a function that determines whether the user is compared with the face image as a reference by processing the face image input from the camera, the quality of the face image input from the camera has a significant effect on the performance. The face recognition system (Fig. 1), which does not use illumination in the past, has various reflected light, image formation, overexposure, underexposure, etc. according to the change of installation angle and ambient illumination according to the lighting environment of the installation place. Since the accuracy of the biometric device is greatly reduced by causing various problems of the face recognition result, the face recognition result is not constant, and when one or two surface light sources are arranged horizontally (FIG. 3), the distance between the lights in consideration of the irradiation angle of light Since the angle can easily enter the reflecting angle of the glasses because it cannot be floated enough to form an image, and the amount of light must be sufficiently increased to obtain the necessary amount of light compared to the light emitted to the subject. May cause Also, if only one light is installed, it causes shadow. Finally, a pair of vertical line illumination (Figure 2) is suitable for eliminating shadows and providing adequate illumination by illuminating both top, bottom, left and right, but the light source causes glare and rejection to the subject and a distinct vertical illumination Figure 5 will be left. In the same way, a hot spot occurs where the light is focused on a specific part of the face. As a result, it becomes a fatal factor that impairs the performance of face recognition. Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique and method related to illumination used to remove such a face recognition deterioration factor and to collect a sufficient amount of light in a direction to be irradiated.

본 발명은 조명을 통하여 광원의 방향과 빛의 조사방향을 다르게 조정하여 피대상자의 얼굴에 나타나는 반사광 및 안경에 비춰지는 상맺힘을 개선하기 위해, 상기 조명이 LED 광원과, 상기 LED 광원의 빛을 전달받아 확산시키는 볼록렌즈와, 상기 확산된 빛을 전달받아 방향을 전환시키는 하나 이상의 프리즘이 배열된 프리즘시트와, 점광원인 상기 LED 광원의 광을 면광원으로 변환시키는 확산부로 구성되되, 상기 확산부는, 확산판과 반사경의 조합으로 구성되며, 광원과 확산부 사이의 프레임 구조물은 광반사처리되고, 상기 조명을 상하로 배치하여 얼굴상의 그림자 발생을 제거한다.The present invention is to adjust the direction of the light source and the irradiation direction of the light through the illumination to improve the reflection of the reflected light and glasses appearing on the subject's face, the illumination is the LED light source and the light of the LED light source A convex lens for receiving and diffusing, a prism sheet having one or more prisms for receiving the diffused light to change directions, and a diffuser for converting light of the LED light source, which is a point light source, into a surface light source, the diffusion The part is composed of a combination of a diffuser plate and a reflector, and the frame structure between the light source and the diffuser is light reflected, and the illumination is disposed up and down to remove shadows on the face.

얼굴인식 시스템의 하드웨어적인 필수요소는 입력장치인 카메라이며, 카메라의 촬상은 빛 없이는 불가능 할뿐 아니라, 빛의 산란에 의한 간섭을 받기도 하며, 너무 강한 빛을 받을 경우 과다노출로 인한 핫스팟(Hot spot)현상이 나타나는 등 빛과의 조화가 매우 중요한 장치이다. 본 발명은 얼굴인식 시스템의 카메라에 최적의 조명상태를 제공하기 위한 장치로써, 주변 보명의 영향으로부터의 간섭을 최소화하고, 조명 자체의 영향으로 생기는 얼굴의 반사광이나 상맺힘을 해결 할 수 있다. 또한, 필요한 부분에 최대한 빛을 집중하여 충분한 광량을 효율적으로 조사하게되며, 광원의 각과 조사각의 방향이 다르기 때문에 눈부심 효과를 최소화 할 수 있다. 결과적으로 카메라가 필요한 광을 적절하게 제공함으로써 시스템이 최적의 인식성능을 발휘하게 하며, 주변 조명의 영향으로 인하여 발생하는 각종 오류를 해결 할 수 있다. 특히 공항, 항만등의 출입국심사, 탑승 및 환승등에서 얼굴인식을 이용한 무인심사대를 구성하는 등의 실내에서 정확도를 요구하는 얼굴인식 분야에서 조명은 필수 사항이 된다. 이에 본 발명은 얼굴인식 성능 저하 요인을 극복하여 보다 효과적인 얼굴인식 시스템의 성능향상에 기여 할 것으로 기대된다.The hardware essential of the face recognition system is the camera which is an input device, and the imaging of the camera is not only possible without light, but also the interference by light scattering, and the hot spot caused by overexposure if it receives too strong light. Harmonization with light is a very important device. The present invention is a device for providing an optimal illumination state to the camera of the face recognition system, it is possible to minimize the interference from the influence of the ambient light, and to solve the reflected light or image of the face caused by the influence of the lighting itself. In addition, by focusing the light to the required portion as much as possible to efficiently irradiate a sufficient amount of light, the direction of the light source and the angle of irradiation is different, so the glare effect can be minimized. As a result, the camera can provide the necessary light properly so that the system can achieve optimal recognition performance and can solve various errors caused by the influence of ambient lighting. In particular, lighting is essential in the face recognition field that requires accuracy indoors, such as the construction of an unmanned inspection unit using face recognition in immigration inspections at airports, harbors, boardings and transfers. Accordingly, the present invention is expected to contribute to the improvement of the performance of the face recognition system by overcoming the face recognition performance deterioration factor.

도1 : 조명을 사용하지 않는 얼굴인식시스템 개요도
도2 : 1쌍의 세로 조명을 사용하는 얼굴인식시스템 개요도
도3 : 1개 혹은 1쌍의 가로 조명을 사용하는 얼굴인식시스템 개요도
도4 : 가로 조명을 사용할 때 안경에 비치는 조명의 상
도5 : 세로 조명을 사용할 때 안경에 비치는 조명의 상
도6 : 발명품의 측면도(동작원리 설명도)
도7 : 발명품의 정면도Figure 1: Overview of facial recognition system without using illumination
Figure 2: Outline of face recognition system using a pair of vertical illumination
Figure 3: Schematic diagram of a face recognition system using one or a pair of landscape lights
Figure 4: The image of the illumination on the glasses when using landscape lighting
Fig. 5: Image of illumination on the glasses when using the vertical illumination
Figure 6: Side view of the invention (description of operation principle)
7: Front view of the invention

LED로부터 제공된 점광원으로부터의 빛을 확산판을 통해 부드럽게 펼쳐 눈부심 및 거부감을 없애고, 볼록렌즈를 사용하여 흩어졌던 광원을 모아 프리즘 또는 프리즘쉬트(이하 프리즘)에 효율적으로 전달하고, 프리즘의 각도 조정을 통해 빛을 필요한 각으로 전달한다. 반사광, 상맺힘 현상을 개선하기 위해 조명장치는 1열의 프리즘 혹은 여러개의 작은 프리즘이 촘촘히 배열된 프리즘시트를 이용하고, 그 각도는 광원과 피사체의 각에 따라 설계한다. 또한 광원과 확산판 사이의 프레임 구조물은 Reflect sheet 접착, 크롬도금, 경면처리등의 방법으로 광반사처리를 하여 빛의 효율을 극대화하고, 확산판을 사용하여 점광원인 LED의 광을 면광원으로 변환시키며,변환된 빛은 볼록렌즈를 통하여 확산된 빛을 프리즘으로 집중적으로 전달하고, 프리즘을 거친 빛은 프리즘의 각도에 따라 의도한 방향으로 굴절 조광된다.(도6 참조) 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나 이상의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.Gently spread the light from the point light source provided from the LED through the diffuser plate to eliminate glare and rejection, collect scattered light sources using the convex lens and efficiently transmit it to the prism or prism sheet (hereinafter referred to as prism), and adjust the prism angle Transmits the light through the required angle. In order to improve reflected light and image formation, the lighting apparatus uses a prism sheet in which one row of prisms or several small prisms are closely arranged, and the angle is designed according to the angle of the light source and the subject. In addition, the frame structure between the light source and the diffuser plate is subjected to light reflection treatment by reflect sheet adhesion, chrome plating, mirror surface treatment, etc. to maximize the light efficiency, and the diffuser plate is used to convert the light of the LED, which is a point light source, into the surface light source. The converted light transmits the light diffused through the convex lens to the prism intensively, and the light passing through the prism is refracted and dimmed in the intended direction according to the prism angle (see FIG. 6). With reference to the configuration and operation of the embodiments of the present invention, the configuration and operation of the present invention shown and described in the drawings are described as at least one or more embodiments, whereby the technical spirit and Key configurations and actions are not limited.

Claims

In order to improve the reflection of reflected light and glasses appearing on the subject's face by adjusting the direction of the light source and the irradiation direction of light through illumination,
The lights are
An LED light source;
A convex lens for receiving and diffusing light from the LED light source;
A prism sheet having one or more prisms arranged to receive the diffused light and change directions;
A diffuser for converting light of the LED light source, which is a point light source, into a surface light source;
Consist of
The diffuser comprises a combination of a diffuser plate and a reflector, and the frame structure between the light source and the diffuser is light reflected, and the illumination is disposed up and down to remove shadows on the face. Face recognition lighting device that solves the image condensation and reflected light using.

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