KR101511327B1 - 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

홍채 인식기의 홍채 이미지 캡처 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 홍채 이미지 캡처 장치는, 좌안에 상응하는 제1 광원; 우안에 상응하는 제2 광원; 제1 광원에 인접하여 배치되어, 제1 광원의 조사각을 제한하는 제1 덕트; 제2 광원에 인접하여 배치되어, 제2 광원의 조사각을 제한하는 제2 덕트; 제1 광원 및 제2 광원으로부터 조사되는 빛을 투과하여 좌안 및 우안에 조사되도록 하고, 좌안 및 우안의 모습을 반사하는 하프 미러(half mirror); 홍채 인식을 위해 좌안 및 우안을 촬영하는 좌/우측 카메라; 얼굴 인식을 위해 얼굴에 대한 흑백 이미지를 획득하기 위한 흑백 카메라; 및 얼굴 인식을 위해 얼굴에 대한 칼라 이미지를 획득하기 위한 칼라 카메라를 포함한다.

Description

홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치 {DEVICE FOR CAPTURING IMAGE FOR IRIS AND BLACK AND WHITE AND COLOR IMAGE FOR FACE}

본 발명은 신원의 검증이나 특별 허가를 요하는 장소에 대한 접근을 통제하는데 이용되는 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자를 홍채 인식 장치로부터 홍채 이미지 촬영에 적합한 거리로 유도하여 효과적으로 홍채 이미지와 얼굴 이미지를 캡처하는 흑백/칼라 이미지 캡쳐 기술에 관한 것이다.

보안시장에서 생체인식에 대한 관심이 커지면서 시장이 확장되고 있다. 본 발명의 범위는 생체인식 분야 중 홍채 및 얼굴 인식 분야이다. 생체인식 장치들은 사용자들이 접근하는 다양한 방향들에 응답한다. 그러나 사용자의 접근 방향이 주변 환경이나 사용자의 심리 등에 따라 너무나 다르고 다양하기 때문에, 모든 방향들에 대한 응답은 실질적으로 어렵다. 따라서, 사용자들에게 거부감을 주지 않으면서 인식률을 향상시킬 수 있는 사용자 접근 유도 방법 및 장치가 필요하다.

홍채 이미지 캡쳐 장치는, 광원에서 나온 빛이 홍채 인식 대상자의 눈에 반사되어서 카메라에 입사되고, 그 눈의 이미지에서 홍채 이미지를 추출하여, 미리 저장되어 있는 데이터베이스 내의 홍채 데이터와 비교 및 확인을 하는 장치이다.

이 경우에 있어서, 정확한 홍채 이미지 촬영을 위해서는 사용자가 홍채 인식 장치의 정확한 위치에 위치하여야 한다. 즉, 홍채 인식 장치는 사용자를 홍채 인식 장치로부터 적절한 거리의 정확한 위치에 위치하도록 유도하여야 정확한 홍채 이미지 촬영이 가능하다.

홍채를 인식하는 장치들은 반드시 카메라를 통해 사용자의 홍채 이미지를 찍어야 한다. 사용자의 홍채를 찍기 위해서는 사용자에게 어떤 지시기를 보여주고 그 사용자가 그 지시키를 쳐다보면서 적절한 위치로 포지셔닝하도록 해야 한다. 제시될 수 있는 지시기의 종류는 다양하지만 일반적으로 하나의 광원(LED)이 홍채 인식을 위한 지시기로 사용된다. 또한, 사용자가 지시기를 올바르게 보고 있음을 확인시켜 주기 위해 하프 미러가 사용된다.

도 1은 종래의 홍채 이미지 캡쳐 장치의 구조도이다. 종래의 홍채 이미지 캡쳐 장치에서는, 사용자가 하프 미러를 통해 하나의 지시기를 쳐다보면, 양 눈 사이에 지시기가 위치하는 허상을 보게 된다. 이러한 종래의 홍채 이미지 캡쳐 장치는 양 눈의 시각차가 크지 않은 사용자들에는 문제없이 작동된다.

그러나, 양 눈 사이에 시각차가 큰 사용자의 경우, 지시기의 허상이 양 눈 사이에 위치하도록 하기 위해 사용자가 자신을 얼굴을 좌우로 움직여야 한다.

도 2a 및 도 2b는 이러한 현상을 설명한다.

도 2a는 좌측 눈의 시각이 강한 사용자의 경우를 나타내고, 도 2b는 우측 눈의 시각이 강한 사용자의 경우를 나타낸다.

도 2a를 참조하면, 사용자의 좌측 눈의 시각이 우측 눈의 시각에 비해 넓은 것을 알 수 있다. 이 때, 사용자가 홍채 인식 장치(200a)의 하프 미러(204a)를 통해 지시기 LED(201a)가 자신의 양안 사이에 위치했다고 판단했을 때 사실은 좌측 방향으로 치우친 상태일 수 있다. 이 때, 홍채 인식 장치(200a)의 좌측 카메라(203a) 및 우측 카메라(202a)는 사용자의 양안을 정확히 촬영할 수 없다.

도 2b를 참조하면, 사용자의 우측 눈의 시각이 좌측 눈의 시각에 비해 넓은 것을 알 수 있다. 이 때, 사용자가 홍채 인식 장치(200b)의 하프 미러(204b)를 통해 지시기 LED(201b)가 자신의 양안 사이에 위치했다고 판단했을 때 사실은 우측 방향으로 치우친 상태일 수 있다. 이 때, 홍채 인식 장치(200b)의 좌측 카메라(203b) 및 우측 카메라(202b)는 사용자의 양안을 정확히 촬영할 수 없다.

도 2a 및 도 2b의 이런 현상들은 양 눈의 시각 차가 큰 사용자들에서 볼 수 있다. 종래에는 이런 사용자들에게 홍채 이미지 캡쳐 장치가 왜 동작하지 않는지 원인을 알 수 없었다. 실제 생활에서, 인간이 특정 위치에 있는 한 물체를 왼쪽 눈만을 가리고 볼 때와 오른쪽 눈만을 가리고 볼 때, 인간은 그 물체가 좌에서 우로 또는 역으로 이동해 보이는 것을 느낄 수 있다. 이러한 현상은 도 2a 및 도 2b에서처럼 우측 카메라가 우측 눈의 이미지를, 좌측 카메라가 좌측 눈의 이미지를 정확히 촬상하지 못하는 원인이 된다.

상기와 같은 홍채 인식 이외에도, 광원에서 나온 빛이 얼굴 인식 대상자의 얼굴 반사되어서 카메라에 입사되고, 그로부터 얼굴 이미지를 추출하여, 미리 저장되어 있는 데이터베이스 내의 얼굴 데이터와 비교 및 확인하는 얼굴 인식 방법이 있다.

이와 같은 사용자 인식을 통한 액세스 컨트롤 시장은 이미 개방되어 지속적으로 커지고 있다. 이와 같은 액세스 컨트롤 기술은 보안 지역 출입 통제용으로 군, 공항뿐 아니라 고급 아파트, 교도소, 헬스 센터 등의 출입 또는 근태관리 등에 활용되고 있다.

본 발명의 목적은 홍채 인식 장치의 홍채 이미지 캡처 장치가 사용자의 홍채 이미지 촬영에 최적인 위치로 사용자를 유도함으로써 효과적으로 홍채 이미지를 촬영하도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 양안의 시력 차이가 큰 사용자도 홍채 인식 장치로부터 멀리서 조금씩 다가가다가 하프 미러를 통해 보이는 두 개의 광원이 하나가 되는 시점에 그 하나의 광원이 자신의 양안 사이에 위치하도록 움직임으로써 홍채 이미지 촬영에 가장 적합한 위치로 사용자를 유도하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 두 개의 광원을 사용하여 홍채 인식을 위한 최적의 위치로 사용자를 유도하기 위해 두 개의 광원에서 발생하는 빛이 적절한 위치까지 섞이지 않도록 두 개의 광원에서 발생하는 빛의 조사각을 적절히 제한하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 최적의 위치에서 사용자의 홍채를 촬영하여 홍채 인식을 통해 사용자를 인식할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자의 얼굴을 촬영하여 얼굴 인식을 통해 사용자를 보다 정확하게 인식할 수 있는 사용자 인식 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치는, 좌안에 상응하는 제1 광원; 우안에 상응하는 제2 광원; 상기 제1 광원에 인접하여 배치되어, 상기 제1 광원의 조사각을 제한하는 제1 덕트; 상기 제2 광원에 인접하여 배치되어, 상기 제2 광원의 조사각을 제한하는 제2 덕트; 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원으로부터 조사되는 빛을 투과하여 상기 좌안 및 우안에 조사되도록 하고, 상기 좌안 및 우안의 모습을 반사하는 하프 미러(half mirror); 홍채 인식을 위해 상기 좌안 및 우안을 촬영하는 좌/우측 카메라; 얼굴 인식을 위해 얼굴에 대한 흑백 이미지를 획득하기 위한 흑백 카메라; 및 상기 얼굴 인식을 위해 상기 얼굴에 대한 칼라 이미지를 획득하기 위한 칼라 카메라를 포함한다.

이 때, 상기 하프 미러의 중심은 상기 제1 광원 및 제2 광원의 중간 지점에 위치할 수 있다.

이 때, 상기 흑백 카메라는 상기 하프 미러의 중심에 위치할 수 있다.

이 때, 상기 칼라 카메라는 상기 흑백 카메라의 일측면에 인접하여 위치할 수 있다.

이 때, 상기 제1 광원 및 제2 광원 사이의 거리는 상기 좌안 및 우안에 상응하는 사용자의 위치가 상기 하프 미러로부터 기설정된 거리만큼 떨어졌을 때 상기 사용자가 상기 제1 광원 및 제2 광원을 하나의 광원으로 인식하도록 설정될 수 있다.

이 때, 상기 기설정된 거리는 30cm 내지 37cm이고, 상기 제1 광원 및 제2 광원 사이의 거리는 3cm 내지 3.7cm일 수 있다.

이 때, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원과 상기 하프 미러 사이의 거리는 2.5cm 내지 4.5cm일 수 있다.

이 때, 상기 제1 덕트 및 제2 덕트는 각각 상기 제1 광원 및 제2 광원 각각에 밀착된 원통 관이며, 상기 원통 관의 하프 미러측 단면은 60도 내지 80도 사선으로 형성되어 상기 하프 미러의 중심쪽 조사각을 바깥쪽보다 크게 제한할 수 있다.

이 때, 상기 제1 덕트 및 제2 덕트는 각각 상기 하프 미러의 연장 방향에 수직으로 배열될 수 있다.

이 때, 상기 제1 덕트 및 제2 덕트는 각각 원통 내부에 나사산을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 두 눈의 시각 차가 큰 사용자들에게서 발생되는 홍채 인식 오작동 문제의 해결로 사용자의 홍채 인식률이 향상된다.

또한, 사용자가 먼 거리에서부터 두 개의 지시기를 보면서 접근해 오기 때문에 하프 미러를 통해 자신의 위치를 쉽게 파악할 수 있는 시간적 여유를 주어, 특정 영역에 거부감이나 두려움 없이 접근할 수 있게 된다.

그리고, 사용자가 거부감이나 두려움 없이 시간적으로 여유있게 접근하기 때문에 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치가 원하는 자세를 취할 수 있으므로, 홍채 이미지를 정확하고 빠르게 찍을 수 있다.

나아가, 본 발명은 사용자의 홍채 인식 뿐만 아니라 사용자의 얼굴 인식을 통하여도 사용자의 인증이 가능하므로, 안구가 없는 경우, 심한 질병으로 인해 홍채가 파괴된 경우 또는 일시적인 질병이나 미용을 위해 눈을 가린 경우 등과 같이 홍채 인식이 불가능한 사용자에 대해서도 정확한 사용자의 인증이 가능하다.

도 1은 종래의 홍채 이미지 캡쳐 장치의 개념을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 홍채 이미지 캡쳐 장치의 개념을 설명하기 위한 또 다른 구성도이다.
도 3a 및 도 3b는 본원에 따른 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치의 홍채 인식과 관련된 개념을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본원에 따른 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치의 수평단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본원에 따른 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치가 사용자의 얼굴에 대한 흑백 이미지 또는 칼라 이미지를 획득하는 동작을 설명하기 위한 구성도이다.
도 6은 본원에 따른 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치에 의해 획득된 사용자의 홍채 및 얼굴 이미지 캡쳐 화면이다.
도 7은 본원에 따른 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치의 구성도이다.
도 8은 본원에 따른 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치를 이용하여 사용자의 얼굴 이미지를 획득하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

본 발명은 특정 물체를 왼쪽 눈만을 가리고 볼 때와 오른쪽 눈만을 가리고 볼 때, 좌에서 우로 또는 역으로 이동한다는 점에 착안하여 다음과 같은 세 가지 가정을 통해 과제 해결에 접근한다. 첫 번째, 지시기 두 개를 사용한다. 두 번째, 양 눈의 시각 차에 의해 지시광이 이동되는 거리만큼 보상하기 위해, 두 개의 지시기가 하프 미러 중앙을 기준으로 하여 절반씩 떨어진 점에 하프 미러에 수평이 되게 위치한다. 세 번째, 왼쪽 눈에는 왼쪽 지시기만 보이게 하고, 오른쪽 눈에는 오른쪽 지시기만 볼 수 있도록 하는 구성을 구비한다.

위 세 가지 가정에 대한 설명은 도 3a 및 도 3b와 같다. 도 3a 및 도 3b에서 좌우 각 카메라들의 화각에서 벗어난 두 눈의 이미지들이 좌우 각 카메라들의 화각 안에 들어오게 된다. 예를 들자면, 특정 물체를 차례로 왼쪽과 오른쪽 눈을 가리고 볼 때, 좌에서 우로 또는 역으로 움직이는 경우, 다시 두 눈을 가리지 않고 보았을 때 특정 물체가 좌측에 있다면 좌측 눈의 시각이 넓은 것이고, 오른쪽에 있다면 오른쪽 눈의 시각이 넓다는 것이다. 이와 같이, 두 눈의 시각 차가 큰 사용자를 하프 미러를 통해 두 개의 지시기를 보면서 유도 접근시키면, 어느 특정 거리에 도달했을 때, 두 개의 지시기가 보이던 것이 시각이 넓은 쪽 눈에 하나의 지시기만 보이게 된다. 그 거리가 좌우 카메라들의 화각 범위 안이며, 사용자의 두 눈은 좌우 카메라 화각 안에 있게 된다.

본원에 따른 이미지 캡쳐 장치는 좌우측의 지시기, 각 지시기의 화각 조절을 위해 각 지시기와 하프 미러 사이에 빛이 통과하는 원통 관을 각각 구비한다. 각 지시기 고정 부위에 빛이 세어 나오지 않도록 각 지시기와 원통 관이 완전 밀착되는 것이 바람직하다. 원통 관 재질은 불투명하고 빛을 흡수하는 것이 바람직하다. 원통 관의 내부는 나사산을 만들어 원통 관 끝에서 빛의 회절과 산란을 막는 것이 바람직하다. 원통 관의 내부 직경은 지시기의 내부 직경 정도가 바람직하다. 각 지시기가 하프 미러와 수평으로 정렬되어야 하므로, 원통 관을 지시기와 하프 미러에 수직이 되도록 한다. 각 지시기와 하프 미러 사이의 간격은 2.5 내지 4.5 cm 로 하는 것이 바람직하다. 이 때, 좌우측 지시기의 가시 영역을 크게 하기 위해서 원통 관의 하프 미러측 단면은 60도 내지 70도 사선으로 형성되어 하프 미러의 중심쪽 조사각을 바깥쪽보다 크게 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용한 지시기에는 7-color LED가 쓰일 수 있다. 이 경우, 다양한 광원 색을 가지기 때문에, 사용자를 동작 영역으로 유도하거나, 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치에 너무 멀리 또는 가까워졌을 때, 그리고 동작 영역 안에 있을 때 등 여러 가지 경우에 그에 대응하는 각각의 광원 색깔로 표시해 사용자가 상황을 인지할 수 있도록 할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 대한 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치는 다음과 같이 구성될 수 있다. 사용자에게 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치를 응시하고 있는 상황을 보여 주는 하프 미러, 두 개의 지시기, 지시기 화각을 고정하기 위한 두 개의 원통 관, 사용자의 인증을 수행하는 PC 등으로부터 사용자의 얼굴에 대한 흑백 또는 칼라 이미지를 요청하는 흑백/칼라 이미지 획득 모드를 입력받는 모드 입력부, 좌우 홍채 이미지를 찍기 위한 두 개의 카메라 제어부, 모드 입력부로부터 흑백/칼라 이미지 획득 모드를 전달받아 거리를 구하고 물체(얼굴)를 식별하기 위한 흑백/칼라 카메라 제어부, 및 지시기를 구동시키는 지시기 제어부, 좌우 홍채 이미지를 모으는 이미지 모음 제어부, PC 등으로 홍채 이미지를 전송하는 USB 제어부 등으로 구성된다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3a 및 도 3b에서 사용자가 두 개의 지시기(301a, 301b, 306a, 306b)를 보면서 두 개의 지시기가 하나로 보이는 거리까지 와서 그 하나의 지시기가 좌/우 양안 사이에 위치하도록 포지셔닝하면, 좌우 각 카메라(302a, 302b, 303a, 303b)의 화각(점선으로 표시)에서 벗어났던 사용자의 두 눈의 이미지들이 좌우 각 카메라(302a, 302b, 303a, 303b)의 화각 안에 들어오게 된다. 특히, 두 눈의 시각 차가 큰 사용자를 하프 미러(304a)를 통해 두 개의 지시기(301a, 301b, 306a, 306b)를 보면서 유도 접근시키면, 어느 특정 거리에 도달했을 때, 두 개의 지시기(301a, 301b, 306a, 306b)가 보이던 것이 시각이 넓은 쪽 눈에 우측 지시기(306a, 306b) 또는 좌측 지시기(301a, 301b)만 보이게 된다. 그 거리가 좌우 카메라(302a, 302b, 303a, 303b)의 화각 범위 안이며, 사용자의 두 눈은 좌우 카메라(302a, 302b, 303a, 303b) 화각 안에 있게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치(400)의 개략도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치(400)가 사용자의 얼굴에 대한 흑백 이미지 또는 칼라 이미지를 획득하는 동작을 설명하기 위한 구성도이다.

일반 사용자의 양 눈 중심간 간격이 7 내지 9 cm이고, 하프 미러(405)부터 사용자까지 거리 X는 30 내지 37 cm 라고 가정한다. 양 눈의 시각차에 의한 물체 이동 거리는, 물체의 크기 대비 거울 사이즈가 1/2인 관계식을 이용하여 하프 미러(405) 중앙에서 좌우로 1.5 내지 1.85 cm 떨어진 거리에 두 지시기(401, 402)를 하프 미러(405)에 수평되게 위치시킨다. 이 때, 두 지시기(401, 402)(청구항의 제1 광원 및 제2 광원) 사이의 거리가 더 넓거나 좁으면 사용자가 하프 미러(405)로부터 30 내지 37 cm에 위치하기 전이나 후에 두 개의 지시기(401, 402)가 하나로 보이게 된다.

본 발명에 사용한 두 지시기(401, 402)는 바람직하게는 LED를 사용한다. 각 지시기(401, 402)의 화각 조절을 위해 각 지시기(401, 402)와 하프 미러(405) 사이에 빛이 통과하는 원통 관(403, 404)(청구항의 제1 덕트 및 제2 덕트)을 각각 설치한다. 각 지시기(401, 402) 고정 부위에 빛이 세어 나오지 않도록 각 지시기(401, 402)와 원통 관(403, 404)이 완전 밀착되는 것이 바람직하다. 원통 관(403, 404) 재질은 불투명하고 빛을 흡수하는 것이 바람직하다. 원통 관(403, 404)의 내부는 나사산을 만들어 원통 관 끝에서 빛의 회절과 산란을 막는 것이 바람직하다. 원통 관(403, 404)의 내부 직경은 지시기의 내부 직경 정도가 바람직하다. 각 지시기(401, 402)가 하프 미러(405)와 수평으로 정렬되어야 하므로, 원통 관(403, 404)을 지시기(401, 402)와 하프 미러(405)에 수직이 되도록 한다. 각 지시기(401, 402)와 하프 미러(405) 사이의 간격은 2.5 내지 4.5 cm 로 하는 것이 바람직하다. 이 때, 좌우측 지시기(401, 402)의 가시 영역을 크게 하기 위해서 원통 관(403, 404)의 하프 미러(405)측 단면은 60도 내지 80도 사선으로 형성되어 상기 하프 미러(405)의 중심쪽 조사각을 바깥쪽보다 크게 제한하는 것이 바람직하다. 이와 같이 원통 관(403, 404)을 통해 하프 미러(405)의 중심쪽 조사각을 적절히 제한하지 않으면 사용자가 하프 미러(405)로부터 적절한 거리에 도달하기 이전이나 이후에 두 개의 지시기(401, 402)가 하나로 보이게 된다.

홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치(400)의 측면은 두 눈의 시각 차가 큰 사용자들에게서 발생되는 문제들까지 해결하기 위해, 두 개의 지시기(401, 402)를 사용해 영역을 할당해 놓는다. 그리고 두 눈의 시각 차와는 관계없이 사용자가 접근하는 경우, 먼 거리 동작 영역 Y의 밖에서부터 두 개의 지시기(401, 402)로 사용자를 동작 영역(Z) 안으로 유도한다. 사용자는 두 개의 지시기(401, 402)를 쳐다보며 가까이 유도된다. 사용자가 거리 X와 Y 사이의 동작 영역(Z) 안에 들어오게 되면, 사용자의 각 안구에는, 두 개의 지시기(401, 402) 중 하나의 지시기만 보이게 된다.

사용자가 한 개의 지시기만 보이는 순간, 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치(400)의 좌우 각 카메라(406, 407)의 화각 안에 좌우 눈들이 위치하게 되고, 홍채 이미지 캡쳐 장비(도시되지 않음)는 사용자의 홍채 이미지를 찍게 된다.

본 발명이 사용하는 지시기(401, 402)에는 7-color LED가 쓰일 수 있다. 이 경우, 다양한 광원 색을 가지기 때문에, 사용자를 동작 영역으로 유도하거나, 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치(400)에 너무 멀리 또는 가까워졌을 때, 그리고 동작 영역 안에 있을 때 등 여러 가지 경우에 그에 대응하는 각각의 광원 색깔로 표시해 사용자가 상황을 인지할 수 있도록 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치(400)는, 사용자가 동작 영역(Z) 안으로 유도되었을 때, 사용자의 얼굴에 대한 흑백 이미지를 획득하기 위한 흑백 카메라(408)를 포함한다. 상기 흑백 카메라(408)는 좌우 각 카메라(406, 407)를 말단으로 하여 이루어지는 일직선 상에서 하프 미러(405)의 중심에 배치된다. 앞서 설명한 바와 같이, 사용자가 두 개의 지시기(401, 402) 중 하나의 지시기만 보게 되는 동작 영역(Z)으로 들어오게 되면, 도 5a에 도시된 바와 같이 흑백 카메라(408)는 사용자의 얼굴(500)을 촬영하여 상기 사용자의 얼굴(500)에 대한 흑백 이미지를 획득할 수 있도록 한다. 이때, 흑백 카메라(408)의 화각은 동작 영역(Z) 내의 사용자의 얼굴(500) 전면이 모두 촬영될 수 있도록 하기 위해 충분히 넓은 화각을 가져야 한다. 이를 위해, 하프 미러(405)부터 동작 영역(Z) 내로 유도되는 사용자까지 거리 X가 30 내지 37 cm의 범위이고 일반적인 사용자의 얼굴(500) 전면 가로 길이가 30 cm를 넘지 않는다고 가정하였을 때, 동작 영역(Z) 내의 사용자의 얼굴(500) 전면이 모두 촬영될 수 있도록 하기 위한 흑백 카메라(408)의 화각은 60도 이상인 것이 바람직하다. 사용자의 얼굴(500)이 동작 영역(Z)으로 들어오게 되어 흑백 카메라(408)의 화각 안에 사용자의 얼굴(500) 안면이 위치하게 되면, 흑백 카메라(408) 또는 하프 미러(405)의 일면에 설치된 적외선 LED(도시되지 않음)가 온(ON)되어 사용자의 얼굴(500)에 적외선 영역의 광을 조사하게 되고 얼굴 이미지 캡쳐 장비(도시되지 않음)는 흑백 카메라(408)를 통해 사용자의 얼굴에 대한 흑백 이미지를 획득하게 된다. 이때, 흑백 카메라(408)는 한 픽셀의 크기가 3.75㎛²인 1.3 메가(M) 픽셀의 화소 품질을 갖는 것이 바람직하다. 흑백 카메라(408)에 의해 획득된 사용자의 얼굴에 대한 흑백 이미지는 좌우 각 카메라(406, 407)에 의해 획득된 사용자의 홍채 이미지와 함께 이후 PC 등으로 전송될 수 있다. 여기서, 동작 영역(Z)에서 흑백 카메라(408)에 의해 획득된 사용자의 얼굴 이미지는 사용자의 얼굴(500)에 적외선을 조사하여 획득된 흑백 이미지이라 하더라도, 눈썹, 동공, 눈썰미, 콧구멍, 입술 등과 같은 사용자의 주요 얼굴 특징점들이 뚜렷하게 나타나게 되므로, 얼굴 인식을 위한 패턴 해석 및 비교에 적합하다. 본 발명에서 흑백 카메라(408)가 적외선을 이용하여 사용자의 얼굴을 촬영하기 때문에 빛이 없는 어두운 곳에서도 얼굴 인식이 가능하다는 장점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치(400)는, 사용자가 동작 영역(Z) 안으로 유도되었을 때, 사용자의 얼굴에 대한 칼라 이미지를 획득하기 위한 칼라 카메라(409)를 더 포함한다. 상기 칼라 카메라(409)는 흑백 카메라(408)의 상하좌우 중 어느 한측에 대하여 접하거나 또는 근접하여 배치된다. 특히, 상기 칼라 카메라(409)가 흑백 카메라(408)에 근접하여 배치되는 경우, 흑백 카메라(408)와 칼라 카메라(409) 사이의 거리는 0.5cm를 넘지 않는 것이 바람직하다. 앞서 설명한 바와 같이, 사용자가 두 개의 지시기(401, 402) 중 하나의 지시기만 보게 되는 동작 영역(Z)으로 들어오게 되면, 도 5b에 도시된 바와 같이 칼라 카메라(409)는 사용자의 얼굴(500)을 촬영하여 상기 사용자의 얼굴(500)에 대한 칼라 이미지를 획득할 수 있도록 한다. 이때, 칼라 카메라(409)의 화각은 동작 영역(Z) 내의 사용자의 얼굴(500) 전면이 모두 촬영될 수 있도록 하기 위해 충분히 넓은 화각을 가져야 한다. 이를 위해, 하프 미러(405)부터 동작 영역(Z) 내로 유도되는 사용자까지 거리 X가 30 내지 37 cm의 범위이고 일반적인 사용자의 얼굴(500) 전면 가로 길이가 30 cm를 넘지 않는다고 가정하였을 때, 동작 영역(Z) 내의 사용자의 얼굴(500) 전면이 모두 촬영될 수 있도록 하기 위한 칼라 카메라(409)의 화각은 흑백 카메라(408)의 경우와 마찬가지로 60도 이상인 것이 바람직하다. 사용자의 얼굴(500)이 동작 영역(Z)으로 들어오게 되어 칼라 카메라(409)의 화각 안에 사용자의 얼굴(500) 안면이 위치하게 되면, 흑백 카메라(408) 또는 하프 미러(405)의 일면에 설치된 적외선 LED(도시되지 않음)가 오프(OFF)되고 얼굴 이미지 캡쳐 장비(도시되지 않음)는 칼라 카메라(409)를 통해 사용자의 얼굴에 대한 칼라 이미지를 획득하게 된다. 이때, 칼라 카메라(409)는 사용자의 얼굴에 대한 선명한 칼라 이미지를 획득할 수 있도록 하기 위해 5 메가(M) 픽셀의 화소 품질을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 칼라 카메라(409)는 일반적인 휴대폰에서 사용되는 칼라 카메라(409)가 사용될 수 있고, 사용자의 동작을 촬영하여 동영상 데이터를 획득할 수 있는 동영상 촬영 기능이 탑재된 카메라일 수 있다. 칼라 카메라(409)에 의해 획득된 사용자의 얼굴에 대한 칼라 이미지는 좌우 각 카메라(406, 407)에 의해 획득된 사용자의 홍채 이미지와 함께 이후 PC 등으로 전송될 수 있다.

여기서, 동작 영역(Z) 내로 유도된 사용자의 얼굴에 대하여, 흑백 카메라(408)를 이용하여 사용자의 얼굴에 대한 흑백 이미지를 획득할 것인지, 아니면 칼라 카메라(409)를 이용하여 사용자의 얼굴에 대한 칼라 이미지를 획득할 것인지에 대한 여부는, 사용자의 인증을 수행하는 PC 등과 같은 외부의 인증 장치가 요청하는 이미지 형식에 따른다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치에 의해 획득된 동작 영역(Z)에서의 사용자에 대한 흑백/칼라 이미지는 좌우 각 카메라(406, 407)에 의해 획득된 사용자의 홍채 이미지 부분(601)과 흑백 카메라(408) 또는 칼라 카메라(409)에 의해 획득된 얼굴 이미지 부분(604)을 포함한다. 여기서, 홍채 인식 알고리즘을 위한 이미지 부분은 도면부호 602로 표시된 부분에 해당한다. 이때, 동작 영역(Z)에서 획득되는 사용자의 얼굴 이미지 부분(604)의 크기는 실선으로 표시된 얼굴 인식을 위한 국제 규격의 이미지 부분(603)의 크기보다 크고, 얼굴 이미지 캡쳐 장비에서는 동작 영역(Z)에서 획득되는 사용자의 얼굴 이미지 부분(604)에서 실선으로 표시된 얼굴 인식을 위한 국제 규격의 이미지 부분(603)에 해당하는 이미지 영역을 추출하여 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치는 도 7에서 도시되는 바와 같이 구성될 수 있다. 사용자에게 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치를 응시하고 있는 상황을 보여 주는 하프 미러(405), 두 개의 지시기(401, 402), 지시기 화각을 고정하기 위한 두 개의 원통 관(403, 404), 사용자의 인증을 수행하는 PC 등으로부터 사용자의 얼굴에 대한 흑백 또는 칼라 이미지를 요청하는 흑백/칼라 이미지 획득 모드를 입력받는 모드 입력부(708), 좌우 홍채 이미지를 찍기 위한 두 개의 좌우 카메라(406, 407)를 각각 제어하는 카메라 제어부(709, 711), 모드 입력부(708)로부터 흑백/칼라 이미지 획득 모드를 전달받아 흑백 카메라(408) 또는 칼라 카메라(409)를 통해서 거리를 구하고 사용자의 얼굴을 식별하기 위한 흑백/칼라 카메라 제어부(712), 지시기(401, 402)를 구동시키는 지시기 제어부(710), 좌우 홍채 이미지 및 얼굴 이미지를 모으는 이미지 모음 제어부(713), 사용자의 인증을 수행하는 PC 등으로 홍채 이미지 및 얼굴 이미지를 전송하는 USB 제어부(714), 흑백 카메라(408) 또는 칼라 카메라(409)를 통해 사용자의 얼굴 이미지를 획득하고 이를 이미지 모음 제어부(713)에 제공하는 얼굴 이미지 캡쳐 제어부(715) 등으로 구성된다.

도 8은 본 발명에 따른 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치(400)를 이용하여 사용자의 얼굴 이미지를 획득하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치(400)를 이용하여 사용자의 얼굴 이미지를 획득하는 과정은 먼저, 모드 입력부가 사용자의 인증을 수행하는 PC 등으로부터 사용자의 얼굴에 대한 흑백 또는 칼라 이미지를 요청하는 흑백/칼라 이미지 획득 모드를 입력받고(S800), 이를 흑백/칼라 카메라 제어부로 전달한다.

흑백/칼라 카메라 제어부가 모드 입력부를 통해 전달받은 흑백/칼라 이미지 획득 모드가 흑백 이미지 획득 모드인지, 아니면 칼라 이미지 획득 모드인지 여부와 관련하여(S810), 만약 흑백/칼라 이미지 획득 모드가 흑백 이미지 획득 모드에 해당한다면, 적외선 LED가 온(ON)된다(S820). 그리고, 흑백/칼라 카메라 제어부는 흑백 카메라를 제어하여 동작 영역(Z) 내로 유도된 사용자의 얼굴을 촬영하도록 하고, 얼굴 이미지 캡쳐 제어부는 상기 사용자의 얼굴에 대한 흑백 이미지를 획득한다(S830).

반면, 흑백/칼라 이미지 획득 모드가 칼라 이미지 획득 모드에 해당한다면, 적외선 LED가 온(OFF)된다(S840). 그리고, 흑백/칼라 카메라 제어부는 칼라 카메라를 제어하여 동작 영역(Z) 내로 유도된 사용자의 얼굴을 촬영하도록 하고, 얼굴 이미지 캡쳐 제어부는 상기 사용자의 얼굴에 대한 칼라 이미지를 획득한다(S850).

상기 S830 단계 또는 S850 단계에서 동작 영역(Z) 내로 유도된 사용자의 얼굴에 대한 흑백 또는 칼라 이미지가 획득되면, 이미지 모음 제어부가 획득된 사용자 얼굴에 대한 흑백 또는 칼라 이미지를 USB 제어부로 전달하고, USB 제어부는 전달받은 사용자 얼굴에 대한 흑백 또는 칼라 이미지를 USB 통신을 이용하여 사용자의 인증을 수행하는 PC 등으로 전송한다.

400: 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지 캡쳐 장치
401, 402: 지시기
403, 404: 덕트(원통 관)
405: 하프 미러
406, 407: 좌/우측 카메라
408; 흑백 카메라
409; 칼라 카메라

Claims (7)

1. 좌안에 상응하는 제1 광원;
   우안에 상응하는 제2 광원;
   상기 제1 광원에 인접하여 배치되어, 상기 제1 광원의 조사각을 제한하는 제1 덕트;
   상기 제2 광원에 인접하여 배치되어, 상기 제2 광원의 조사각을 제한하는 제2 덕트;
   상기 제1 광원 및 상기 제2 광원으로부터 조사되는 빛을 투과하여 상기 좌안 및 우안에 조사되도록 하고, 상기 좌안 및 우안의 모습을 반사하는 하프 미러(half mirror);
   홍채 인식을 위해 상기 좌안 및 우안을 촬영하는 좌/우측 카메라;
   얼굴 인식을 위해 얼굴에 대한 흑백 이미지를 획득하기 위한 흑백 카메라; 및
   상기 얼굴 인식을 위해 상기 얼굴에 대한 칼라 이미지를 획득하기 위한 칼라 카메라를 포함하고,
   상기 하프 미러의 중심은 상기 제1 광원 및 제2 광원의 중간 지점에 위치하고, 상기 흑백 카메라는 상기 하프 미러의 중심에 위치하며, 상기 칼라 카메라는 상기 흑백 카메라의 일측면에 인접하여 위치하고,
   상기 제1 광원 및 제2 광원 사이의 거리는
   상기 좌안 및 우안에 상응하는 사용자가 상기 하프 미러로부터 기설정된 거리 밖에 있을 때는 상기 제1 광원 및 제2 광원을 두 개의 광원으로 인식하고, 상기 사용자가 상기 하프 미러로부터 상기 기설정된 거리 안으로 접근할 때, 상기 사용자가 상기 제1 광원 및 제2 광원을 하나의 광원으로 인식하도록 설정되고,
   상기 제1 덕트 및 제2 덕트는
   각각 상기 제1 광원 및 제2 광원 각각에 밀착된 원통 관이며,
   각각 상기 하프 미러의 연장 방향에 상기 원통 관의 배열 방향이 수직하도록 배열되면서 상기 원통 관의 하프 미러측 단면이 60도 내지 80도 사선으로 형성되어 상기 하프 미러의 중심쪽 조사각을 바깥쪽보다 크게 제한하고,
   각각 원통 내부에 나사산을 포함하여 상기 원통 관의 하프 미러측 단면에서 발생하는 빛의 회절 및 산란을 감소시키는 것을 특징으로 하는 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 기설정된 거리는 30cm 내지 37cm이고, 상기 제1 광원 및 제2 광원 사이의 거리는 3cm 내지 3.7cm인 것을 특징으로 하는 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1 광원 및 상기 제2 광원과 상기 하프 미러 사이의 거리는 2.5cm 내지 4.5cm인 것을 특징으로 하는 홍채 이미지 및 얼굴에 대한 흑백/칼라 이미지를 캡쳐하기 위한 장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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