KR101335915B1 - 얼굴인식장치 - Google Patents

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Abstract

사람마다 고유한 특성을 가진 얼굴 정보를 이용해 사람을 인식하는 얼굴인식장치에 관한 것이다. 얼굴인식장치는 하우징과, 표시부와, 가시광선 카메라와, 적외선 카메라, 및 적외선 조명기를 포함한다. 표시부는 하우징의 전면으로 화면이 노출되어 하우징에 내장된다. 가시광선 카메라는 하우징의 전면으로 가시광선 렌즈부가 노출되어 하우징에 내장된다. 적외선 카메라는 하우징의 전면으로 적외선 렌즈부가 노출되어 하우징에 내장되며, 가시광선 카메라의 옆쪽에 배치된다. 적외선 조명기는 적외선 광 조사부들이 가시광선 렌즈부와 적외선 렌즈부의 각 둘레를 따라 적어도 일부 배열되고 하우징의 전면으로 노출되어 하우징에 내장된다.

Description

얼굴인식장치{Apparatus for recognizing face}
본 발명은 생체인식장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 얼굴인식장치에 관한 것이다.
출입통제, 근태관리, 빌딩통합시스템, 금융자동화기기, 컴퓨터보안 분야, 전자상거래 인증, 공항정보 시스템 등에 있어서, 지문인식기술에 이어 다른 생체인식기술이 제안되고 있다. 그 중 얼굴인식기술은 사람마다 고유한 특성을 가진 얼굴 정보를 이용해 사람을 인식하는 기술이다. 얼굴인식기술은 촬영한 영상에서 얼굴을 찾아내는 얼굴검출기술과, 검출된 얼굴이 등록된 사용자의 얼굴인지 확인하는 인증기술로 나누어진다.
한편, 얼굴인식장치는 조명 하에 피촬영자를 촬영하도록 구성되기도 하는데, 얼굴인식률을 높이기 위해 피촬영자에게 균일한 조명을 비추도록 할 필요가 있다. 특히, 안경을 착용한 피촬영자의 경우, 조명 빛이 안경에 의해 반사됨으로 인해 촬영한 영상이 왜곡되는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 얼굴인식률이 떨어지는 문제가 있을 수 있으므로, 이에 대한 해결 방안이 요구된다.
본 발명의 과제는 얼굴인식률을 높일 수 있는 얼굴인식장치를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 얼굴인식장치는, 사람마다 고유한 특성을 가진 얼굴 정보를 이용해 사람을 인식하는 얼굴인식장치로서, 하우징; 상기 하우징의 전면으로 화면이 노출되어 상기 하우징에 내장된 표시부; 상기 하우징의 전면으로 가시광선 렌즈부가 노출되어 상기 하우징에 내장된 가시광선 카메라; 상기 하우징의 전면으로 적외선 렌즈부가 노출되어 상기 하우징에 내장되며, 상기 가시광선 카메라의 옆쪽에 배치된 적외선 카메라; 및 적외선 광 조사부들이 상기 가시광선 렌즈부와 적외선 렌즈부의 각 둘레를 따라 적어도 일부 배열되고 상기 하우징의 전면으로 노출되어 상기 하우징에 내장된 적외선 조명기;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 가시광선 렌즈부와 적외선 렌즈부의 주변에 앰비언트 조명효과가 발생되어, 피촬영자의 얼굴에 균일한 밝기의 조명이 비춰질 수 있다. 또한, 안경을 착용한 피촬영자에게서 반사되는 광원 패턴의 검출이 용이하며, 이에 대해 왜곡되는 정보가 수정될 수 있다. 따라서, 얼굴인식률을 높이는 효과가 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 얼굴인식 장치에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1에 대한 정면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 설명되는 얼굴인식장치의 구성은 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 필요한 구성 요소만을 개략적으로 도시한 것이다. 따라서, 얼굴인식장치의 동작을 위하여 필수적인 다른 기능을 수행하기 위한 구성 요소들이 추가로 얼굴인식장치에 포함될 수도 있다. 추가되는 구성 요소들은 얼굴인식장치의 종류나 기능 등에 따라서 달라질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 얼굴인식 장치에 대한 사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 대한 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 얼굴인식장치(100)는 사람마다 고유한 특성을 가진 얼굴 정보를 이용해 사람을 인식하는 장치로서, 출입통제, 근태관리, 빌딩통합시스템, 금융자동화기기, 컴퓨터보안 분야, 전자상거래 인증, 공항정보 시스템 등에 적용 가능하다.
얼굴인식장치(100)는 하우징(110)과, 표시부(120)와, 가시광선 카메라(130)와, 적외선 카메라(140), 및 적외선 조명기(150)를 포함한다.
하우징(110)은 얼굴인식장치(100)의 외관을 형성하고, 내장된 구성요소를 보호하는 역할을 한다. 하우징(110)은 내부에 공간을 갖는다. 하우징(110)의 내부 공간에는 표시부(120)와, 가시광선 카메라(130)와, 적외선 카메라(140), 및 적외선 조명기(150)가 장착된다.
하우징(110)은 하단 면이 상단 면보다 넓은 형태로 이루어질 수 있다. 이 경우, 하우징(110)의 후면이 벽면 등에 고정되면, 하우징(110)의 전면에 마련된 표시부(120)의 화면(121)이 위쪽으로 경사져 위치할 수 있다. 피촬영자가 표시부(120)의 화면(121)을 통해 본인의 얼굴을 확인하면서 인증 과정을 거칠 때, 피촬영자의 키 등과 같은 신체 특성이 다르더라도 보다 편리하게 표시부(120)의 화면(121)에 얼굴을 맞출 수 있다.
하우징(110)의 전면에는 기능 조작 버튼이나 콜(call) 조작 버튼 등과 같은 각종 조작 버튼(101)이 설치될 수 있다. 조작 버튼(101)은 피촬영자의 조작신호를 입력 받아 얼굴인식장치(100)의 제어부(미도시)로 전달하여 조작신호에 대응되는 이벤트를 처리하도록 한다. 여기서, 제어부는 얼굴인식장치(100)의 동작에 필요한 전반적인 관리 및 제어기능을 수행한다.
표시부(120)는 하우징(110)의 전면으로 화면이 노출되어 하우징(110)에 내장된다. 하우징(110)의 전면에는 표시부(120)의 화면(111)과 대응되는 크기의 개구가 형성되며, 이 개구를 통해 표시부(120)의 화면(111)이 노출된 상태로 표시부(120)가 하우징(110)의 내부에 장착될 수 있다. 표시부(120)는 액정표시장치 등의 다양한 표시장치를 포함하여 구성될 수 있다. 표시부(120)는 하우징(110)의 상부 영역에 배치될 수 있다.
표시부(120)는 가시광선 카메라(130)로부터 획득된 영상을 화면(121)을 통해 출력하도록 제어부에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 피촬영자는 화면(121)을 통해 본인의 얼굴을 확인하면서 얼굴의 위치나 표정 등을 조정할 수 있다.
가시광선 카메라(130)는 하우징(110)의 전면으로 가시광선 렌즈부(131)가 노출되어 하우징(110)에 내장된다. 하우징(110)의 전면에는 가시광선 렌즈부(131)와 대응되는 크기의 개구가 형성되고, 이 개구를 통해 가시광선 렌즈부(131)가 노출된 상태로 가시광선 카메라(130)가 하우징(110)의 내부에 장착될 수 있다.
가시광선 카메라(130)는 피촬영자의 얼굴에 대해 가시광선 대역의 영상을 촬영한다. 가시광선 카메라(130)에 의해 촬영된 가시광선 대역의 영상은 제어부로 입력되고, 제어부는 가시광선 대역의 영상을 분석해서 얼굴 영역을 검출하고 검출된 얼굴이 등록된 사용자의 얼굴인지 여부를 판단할 수 있다.
가시광선 카메라(130)는 적외선 차단 필터(Infrared Cut Filter, 미도시)를 내장할 수 있다. 적외선 차단 필터(130)는 적외선 성분이 가시광선 카메라(130)의 센서로 입력되지 않도록 하나. 여기서, 적외선 차단 필터(130)는 일부분이 적외선 성분을 통과시키는 구조로 이루어질 수 있다.
예컨대, 적외선 차단 필터의 가장자리 또는 중앙 부위가 적외선 성분을 통과시키도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 완전히 어두운 곳에서도 표시부(120)의 화면(121)에 가시광선 대역의 영상이 출력될 수 있도록 하여, 피촬영자가 화면(121)을 통해 본인의 얼굴을 확인하면서 얼굴의 위치나 표정 등을 조정할 수 있게 한다.
적외선 카메라(140)는 하우징(110)의 전면으로 적외선 렌즈부(141)가 노출되어 하우징(110)에 내장된다. 하우징(110)의 전면에는 적외선 렌즈부(141)와 대응되는 크기의 개구가 형성되고, 이 개구를 통해 적외선 렌즈부(141)가 노출된 상태로 적외선 카메라(140)가 하우징(110)의 내부에 장착될 수 있다. 적외선 카메라(140)는 가시광선 카메라(130)의 옆쪽에 배치된다.
예컨대, 적외선 카메라(140)는 가시광선 카메라(130)의 오른쪽에 배치될 수 있다. 여기서, 적외선 렌즈부(141)의 중심은 가시광선 렌즈부(131)의 중심과 동일한 수평 선상에 위치할 수 있다. 그리고, 적외선 카메라(140)와 가시광선 카메라(130)는 표시부(120)의 하측에 배치될 수 있다.
적외선 카메라(140)는 적외선 조명기(150)의 조명 하에 피촬영자의 얼굴에 대해 적외선 대역의 영상을 촬영한다. 적외선 카메라(140)에 의해 촬영된 적외선 대역의 영상은 제어부로 입력되고, 제어부는 적외선 대역의 영상을 가시광선 대역의 영상과 함께 분석해서 얼굴 영역을 검출하는데 이용할 수 있다.
예를 들어, 제어부는 가시광선 대역의 영상으로부터 얼굴영역을 검출하지 못하는 경우, 적외선 대역의 영상을 이용하여 가시광선 대역의 영상에서 얼굴영역을 추정하며, 검출 또는 추정된 얼굴 특징을 분석하여 적합성 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 밤과 낮이 연속적으로 바뀌는 환경에서나 실내에서와 같이 외부조명에 영향이 큰 경우에도 피촬영자에 대한 얼굴 인식이 안정적으로 이루어질 수 있다.
적외선 조명기(150)는 적외선 조명 하에 적외선 카메라(140)가 피촬영자에 대한 영상을 획득할 수 있게 한다. 적외선 조명기(150)는 적외선 카메라(140)의 촬영시 제어부에 의해 동작하도록 제어될 수 있다.
적외선 조명기(150)는 적외선 광 조사부(151, 152)들이 가시광선 렌즈부(131)와 적외선 렌즈부(141)의 각 둘레를 따라 적어도 일부 배열되고 하우징(110)의 전면으로 노출되어 하우징(110)에 내장된다. 하우징(110)의 전면에는 적외선 광 조사부(151, 152)들에 대응되는 부위들이 광투과 가능한 투명 창들로 이루어지고, 투명 창들을 통해 적외선 광 조사부(151, 152)들이 노출된 상태로 적외선 조명기(150)가 하우징(110)의 내부에 장착될 수 있다. 따라서, 적외선 광 조사부(151, 152)들은 적외선 카메라(140)의 광축 방향과 일치하는 방향으로 적외선 광을 각각 조사할 수 있게 된다.
일 예로, 적외선 조명기(150)는 제1,2 적외선 광 조사부(151, 152)들을 포함할 수 있다. 제1 적외선 광 조사부(151)들은 가시광선 렌즈부(131)의 둘레를 따라 적어도 일부 배열되고, 가시광선 렌즈부(131)의 중심으로부터 동일한 거리로 각각 이격될 수 있다. 제2 적외선 광 조사부(152)들은 적외선 렌즈부(141)의 둘레를 따라 적어도 일부 배열되고, 적외선 렌즈부(141)의 중심으로부터 동일한 거리로 각각 이격될 수 있다.
즉, 제1,2 적외선 광 조사부(151, 152)들은 가시광선 렌즈부(131)와 적외선 렌즈부(141)의 각 둘레에 부분적인 원형 형태로 배열될 수 있다. 따라서, 가시광선 렌즈부(131)와 적외선 렌즈부(141)의 주변에는 앰비언트(ambient) 조명효과가 발생되어, 피촬영자의 얼굴에 균일한 밝기의 조명이 비춰질 수 있다. 또한, 안경을 착용한 피촬영자에게서 반사되는 광원 패턴의 검출이 용이하며, 이에 대해 왜곡되는 정보가 수정될 수 있다. 즉, 제1,2 적외선 광 조사부(151, 152)들이 가시광선 렌즈부(131)와 적외선 렌즈부(141)의 각 둘레에 부분적인 원형 형태로 배열되면, 가시광선 렌즈부(131)와 적외선 렌즈부(141) 주변에 넓게 배열되는 것에 비해, 렌즈부들(131)(141) 중심으로 얼굴 인식에 필요한 최소한의 균일한 조명을 확보할 수 있으며, 안경에 반사되는 왜곡 검출이 용이할 수 있다. 그 결과, 얼굴인식률을 높이는 효과가 있을 수 있다.
또한, 제1,2 적외선 광 조사부(151, 152)들은 가시광선 렌즈부(131)와 적외선 렌즈부(132) 사이의 공통 영역(111)에 배치되지 않을 수 있다. 여기서, 공통 영역(111)은 가시광선 렌즈부(131)와 적외선 렌즈부(141)의 각 가장자리에서 서로 가장 가깝게 위치한 지점들을 각각 지나는 가상 접선들(L1, L2) 사이에 한정된 영역으로 정의된다.
제1 적외선 광 조사부(151)들은 가시광선 렌즈부(131)의 둘레 영역 중 공통 영역(111)을 벗어난 일부 둘레 영역을 따라 일정 간격으로 배열될 수 있다. 제2 적외선 광 조사부(152)들은 적외선 렌즈부(141)의 둘레 영역 중 공통 영역(111)을 벗어난 둘레 영역을 따라 일정 간격으로 배열될 수 있다. 이에 따라, 제1,2 적외선 광 조사부(151, 152)들로부터 각각 조사된 적외선 광이 공통 영역(111)에서 중첩되지 않게 되므로, 보다 균일한 조명이 발생될 수 있다.
적외선 조명기(150)는 적외선 조명의 파장 정도를 조절하도록 제어될 수 있다. 예를 들면, 적외선 조명기(150)는 700∼1400nm 파장 정도의 근적외선 조명 혹은 1400nm 파장 정도의 장파장 적외선 조명 등과 같이 선택적으로 제어될 수 있다.
한편, 하우징(110)의 전면에는 하우징(110)의 전방으로 피촬영자의 접근 여부를 감지하기 위한 근접센서(160)가 마련될 수 있다. 제어부는 근접센서(160)로부터 출력되는 신호를 토대로 피촬영자의 움직임을 검출함으로써, 하우징(110)의 전방으로 피촬영자의 접근 여부를 판단할 수 있다. 제어부는 피촬영자가 하우징(110)의 전방으로 접근한 것으로 판단되면, 얼굴인식장치(100)를 오토-온(auto-on) 동작시키도록 제어할 수 있다.
근접센서(160)는 가시광선 카메라(130)와 적외선 카메라(140) 사이, 즉 가시광선 렌즈부(131)와 적외선 렌즈부(141) 사이에 배치됨이 바람직하다. 이는 피촬영자가 얼굴 인증을 하기 위해서는 인증 위치가 얼굴까지의 거리로 측정되어야 하며, 그 거리는 렌즈부들(131)(141)과 얼굴 사이의 거리에 가까울수록 좋기 때문이다. 또한, 근접센서(160)는 가시광선 카메라(130)와 적외선 카메라(140)와 같은 방향으로 향하고 가시광선 카메라(130)와 적외선 카메라(140)에 가깝게 위치될 수 있다. 따라서, 피촬영자가 가시광선 카메라(130)와 적외선 카메라(140)의 촬영 영역으로 들어올 때, 근접센서(160)는 보다 정확하게 피촬영자의 접근 여부를 검출할 수 있다.
일 예로, 근접센서(160)는 광학식 근접센서로 구성될 수 있다. 근접센서(160)는 발광부(161)와 수광부(162)를 포함한다. 발광부(161)로부터 발산된 광이 피촬영자에게 반사되어 수광부(162)로 들어오는 광량 변화를 측정함으로써, 피촬영자의 위치를 검출하게 된다. 이 경우, 하우징(110)의 전면에는 발광부(161)와 수광부(162)에 대응되는 부위들이 광투과 가능한 투명 창들로 이루어지고, 투명 창들을 통해 발광부(161)와 수광부(162)가 노출된 상태로 근접센서(160)가 하우징(110)의 내부에 장착될 수 있다.
근접센서(160)는 광학식 이외에 자기식, 초음파, 유도성, 용량성 등과 같이 다양한 유형의 근접센서로 구성될 수 있음은 물론이다. 또한, 피촬영자의 접근 여부를 검출하는 것은 가시광선 카메라(130)를 이용하는 것도 가능하다. 제어부는 가시광선 카메라(130)로부터 촬영된 영상을 통해 피촬영자의 움직임을 검출함으로써, 하우징(110)의 전방으로 피촬영자의 접근 여부를 판단할 수 있다.
조명이 어두운 경우, 가시광선 카메라(130)가 가시광선 조명 하에 가시광선 대역의 영상을 촬영할 수 있도록 가시광선 조명부(170)가 더 마련될 수 있다. 가시광선 조명부(170)는 가시광선 조사부(171)가 가시광선 카메라(130)와 적외선 카메라(140) 사이에 배치되고 하우징(110)의 전면으로 노출되어 하우징(110)에 내장된다.
하우징(110)의 전면에는 가시광선 조사부(171)와 대응되는 부위가 광투과 가능한 투명 창으로 이루어지고, 투명 창을 통해 가시광선 조사부(171)가 노출된 상태로 가시광선 조명부(170)가 하우징(110)의 내부에 장착될 수 있다.
가시광선 조사부(171)는 가시광선 렌즈부(131)와 적외선 렌즈부(141)의 각 중심을 잇는 가상 선 상에 위치할 수 있다. 이에 따라, 얼굴 인식을 위해 피촬영자가 가시광선 카메라(130)와 적외선 카메라(140)를 응시할 때, 피촬영자의 얼굴에 그림자가 발생하거나 왜곡되지 않게 가시광선 조명이 비추어질 수 있다.
가시광선 조명부(170)는 백색 발광소자(LED)를 포함하여 구성될 수 있다. 다른 예로, 가시광선 조명부(170)는 녹색 발광소자 및 기타 모든 가시광선 파장대의 발광소자 등을 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110..하우징 120..표시부
130..가시광선 카메라 131..가시광선 렌즈부
140..적외선 카메라 141..적외선 렌즈부
150..적외선 조명기 151,152..적외선 광 조사부
160..근접센서 170..가시광선 조명부

Claims (6)

  1. 사람마다 고유한 특성을 가진 얼굴 정보를 이용해 사람을 인식하는 얼굴인식장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징의 전면으로 화면이 노출되어 상기 하우징에 내장된 표시부;
    상기 하우징의 전면으로 가시광선 렌즈부가 노출되어 상기 하우징에 내장된 가시광선 카메라;
    상기 하우징의 전면으로 적외선 렌즈부가 노출되어 상기 하우징에 내장되며, 상기 가시광선 카메라의 옆쪽에 배치된 적외선 카메라; 및
    적외선 광 조사부들이 상기 가시광선 렌즈부와 적외선 렌즈부의 각 둘레를 따라 적어도 일부 배열되고 상기 하우징의 전면으로 노출되어 상기 하우징에 내장된 적외선 조명기;를 포함하며,
    상기 적외선 광 조사부들은,
    상기 가시광선 렌즈부의 둘레를 따라 적어도 일부 배열되고 상기 가시광선 렌즈부의 중심으로부터 동일한 거리로 각각 이격된 제1 적외선 광 조사부들, 및
    상기 적외선 렌즈부의 둘레를 따라 적어도 일부 배열되고 상기 적외선 렌즈부의 중심으로부터 동일한 거리로 각각 이격된 제2 적외선 광 조사부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴인식장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가시광선 렌즈부와 적외선 렌즈부의 각 가장자리에서 서로 가장 가깝게 위치한 지점들을 각각 지나는 가상 접선들 사이에 공통 영역이 마련되며;
    상기 제1 적외선 광 조사부들은 상기 가시광선 렌즈부의 둘레 영역 중 상기 공통 영역을 벗어난 일부 둘레 영역을 따라 일정 간격으로 배열되고,
    상기 제2 적외선 광 조사부들은 상기 적외선 렌즈부의 둘레 영역 중 상기 공통 영역을 벗어난 둘레 영역을 따라 일정 간격으로 배열된 것을 특징으로 하는 얼굴인식장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가시광선 카메라와 적외선 카메라 사이에 배치되어 상기 하우징의 전방으로 피촬영자의 접근 여부를 감지하는 근접 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴인식장치.
  5. 제1항에 있어서,
    가시광선 조사부가 상기 가시광선 카메라와 적외선 카메라 사이에 배치되고 상기 하우징의 전면으로 노출되어 상기 하우징에 내장된 가시광선 조명부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얼굴인식장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가시광선 카메라는 적외선 차단 필터를 내장하며;
    상기 적외선 차단 필터는 일부분이 적외선 성분을 통과시키는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 얼굴인식장치.
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