KR101730255B1 - 얼굴 인식 디지털 도어록 - Google Patents

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KR101730255B1
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Abstract

본 발명은 도어의 잠금 및 잠금 해제를 수행하는 잠금장치; 상기 도어를 통해 들어오고자 하는 사람의 얼굴이 포함된 영역을 촬영하는 프론트카메라; 상기 프론트카메라로부터 촬영된 영상으로부터 얼굴의 영상을 검출하여, 미리 등록된 얼굴에 해당하는지 판단하는 얼굴인식처리부; 비밀번호를 입력하도록 설치되는 키패드; 상기 얼굴인식처리부의 얼굴 인식 판단 결과에 따라 상기 잠금장치의 잠금 및 잠금해제를 제어하고, 상기 얼굴 인식이 불가하거나 생략될 경우, 시간변수 또는 임의의 숫자에 대한 설정조건을 만족하는 비밀번호를 상기 키패드를 통해 입력하는지 여부에 따라 상기 잠금장치의 잠금 및 잠금해제를 제어하는 제어부; 및 상기 시간변수 또는 임의의 숫자에 대한 설정조건을 저장하는 메모리부;를 포함하도록 한 얼굴 인식 디지털 도어록에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 얼굴 인식 기술과 함께, 시간변수 또는 임의의 숫자에 대한 설정조건을 만족하는 비밀번호의 도입으로 인해 키의 휴대나 분실에 따른 불편함을 개선함과 동시에 보안성을 크게 향상시키고, 사용자의 출입 관리를 통해 안전성과 편의성을 제공하며, 사용자의 편의 증진을 위한 다양한 기능의 구현을 통해 디지털 도어록의 효용성을 크게 증진시킬 수 있다.

Description

얼굴 인식 디지털 도어록{Face recognition digital door lock}
본 발명은 얼굴 인식 디지털 도어록에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 얼굴 인식 기술과 함께, 시간변수 또는 임의의 숫자에 대한 설정조건을 만족하는 비밀번호의 도입으로 인해 보안성을 크게 향상시킨 얼굴 인식 디지털 도어록에 관한 것이다.
일반적으로, 도어록(Door Lock)은 주택, 오피스텔 및 사무실 등의 출입문에 설치되어, 외부인의 출입을 통제하는 역할을 하는데, 그 예로서 막대식 열쇠를 사용하는 기계식 도어록, 카드나 반도체키를 이용하는 카드/반도체키 도어록, 숫자키 입력 디지털 도어록 등의 다양한 제품이 사용되고 있다.
이러한 도어록 중에서, 기계식 도어록이나 카드/반도체키 도어록은 열쇠나 카드/반도체키의 분실, 도난 또는 복제 등의 우려가 있고, 숫자키 입력 디지털 도어록은 특정 비밀번호의 지속적인 사용으로 인해 특정키의 문자인쇄가 지워지거나 지문이 남는 것에 의해 비밀번호가 유출되는 등의 단점이 있다. 또한 사회가 복잡해짐에 따라 범죄수법이 다양해지고, 지능화됨에 따라 보안기능이 향상된 도어록에 대한 수요가 증가하고 있는 실정이다.
이와 같은 종래의 디지털 도어록에 대한 문제를 해결하기 위하여, 생체인식기술을 접목시킴으로써 편의성과 보안성이 향상된 제품의 개발 및 보급이 이루어지고 있다.
종래의 생체인식기술이 접목된 디지털 도어록에 대한 기술로는 한국공개실용신안 제20-2010-0009347호의 "얼굴인식 디지털 도어록"이 제시된 바 있는데, 이는 출입문 손잡이 위치에 장착되어, 외부 출입자를 감지하는 적외선감지부와, 적외선에 감지된 출입자의 얼굴을 촬영하는 카메라부와, 상기 카메라를 통해서 입력된 얼굴을 검출하는 얼굴인식부와, 사용자의 얼굴인증 안내를 위한 적/녹색 표시등과, 비밀번호의 입력을 위하여 숫자, 기능키로 된 키패드와 문자스크린을 구비한 키패드부와, 도어의 열림/닫힘을 감지하는 감지센서와, 도어록의 동작상태 및 출입문 개폐상태에 대한 음성정보가 출력되는 스피커와, 도어오픈모터를 작동시켜 도어를 열고 닫을 수 있는 도어개폐구동부와, 도어 실내 일측에 위치하여 수동으로 도어록을 잠금상태 또는 열림상태로 전환시키는 개폐작동수단과, 도어록의 구동을 위한 기본 메모리를 저장하는 제1메모리부와, 비밀번호와 사용자의 얼굴인식정보를 저장하는 제2메모리부와, 방문자의 얼굴인식정보를 저장하는 제3메모리부와, 도어 실내 일측에 충전용 배터리가 장착되어 도어록 전체 기기의 구동전원을 공급하는 전원공급장치와, 전반적인 제어를 담당하는 제어부를 포함한다.
그러나, 종래 기술은 얼굴 인식의 처리가 어렵거나, 얼굴 인식을 위한 등록이 이루어지지 않은 사용자의 출입을 위하여, 키패드의 비밀번호 입력에 의한 출입이 이루어지는 경우, 비밀번호의 노출이나 해킹 등에 의해 보안성이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 얼굴 인식 기술과 함께, 시간변수 또는 임의의 숫자에 대한 설정조건을 만족하는 비밀번호의 도입으로 인해 보안성을 크게 향상시키고, 사용자의 출입 관리를 통해 안전성과 편의성을 제공하며, 사용자의 편의 증진을 위한 다양한 기능의 구현을 통해 효용성을 증진시키는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 디지털 도어록에 있어서, 도어의 잠금 및 잠금 해제를 수행하는 잠금장치; 상기 도어를 통해 들어오고자 하는 사람의 얼굴이 포함된 영역을 촬영하는 프론트카메라; 상기 프론트카메라로부터 촬영된 영상으로부터 얼굴의 영상을 검출하여, 미리 등록된 얼굴에 해당하는지 판단하는 얼굴인식처리부; 비밀번호를 입력하도록 설치되는 키패드; 상기 얼굴인식처리부의 얼굴 인식 판단 결과에 따라 상기 잠금장치의 잠금 및 잠금해제를 제어하고, 상기 얼굴 인식이 불가하거나 생략될 경우, 시간변수 또는 임의의 숫자에 대한 설정조건을 만족하는 비밀번호를 상기 키패드를 통해 입력하는지 여부에 따라 상기 잠금장치의 잠금 및 잠금해제를 제어하는 제어부; 및 상기 시간변수 또는 임의의 숫자에 대한 설정조건을 저장하는 메모리부;를 포함하는, 얼굴 인식 디지털 도어록이 제공된다.
상기 제어부의 시간변수 생성에 필요한 클럭 신호를 생성하는 RTC(Real Time Clock)부; 및 상기 얼굴인식처리부에 의한 얼굴 처리 과정을 디스플레이하는 디스플레이부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 키패드 또는 별도의 조작부 조작시, 상기 RTC부를 이용하여 실제 시간을 상기 디스플레이부를 통해 디스플레이함으로써, 상기 실제 시간으로 나타나는 번호와 설정된 번호간의 정해진 연산 과정을 통해 얻어지는 비밀번호가 상기 키패드를 통해 입력되는지 여부에 따라 상기 잠금장치를 제어할 수 있다.
오디오를 출력하는 스피커를 더 포함하고, 상기 메모리부는, 구성원이나 사용자의 사진이나 아바타와 음성을 저장하고, 상기 제어부는, 상기 잠금장치의 잠금 해제시 상기 사진이나 상기 아바타를 설정된 순서 또는 랜덤 방식에 의해 상기 디스플레이부를 통해 디스플레이되도록 하고, 상기 사진이나 상기 아바타에 해당하는 음성을 상기 스피커를 통해서 출력되도록 할 수 있다.
사용자의 건강, 얼굴 상태 및 체중 중 일부 또는 전부를 체크하도록 설치되는 적어도 하나 이상의 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 센서의 감지신호를 수신받아 변환한 데이터를 상기 메모리부에 저장하거나, 무선통신부에 의한 무선통신에 의해 미리 정해진 단말기나 외부 DB서버에 제공할 수 있다.
배터리를 통해서 동작에 필요한 전원을 공급하되, 상기 배터리의 전원이 모두 소모되면, 무선전력전송(wireless power transfer)에 의해 외부전원을 공급받아 동작에 필요한 전원으로 공급하는 전원공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 도어를 통해 나가고자 하는 사람의 얼굴이 포함된 영역을 촬영하여, 상기 얼굴인식처리부에 얼굴 인식을 위해 제공하는 리어카메라를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 프론트카메라 및 상기 리어카메라의 촬영과 상기 얼굴인식처리부의 얼굴 인식을 통해서, 상기 도어를 통한 출입자를 판별하여 실내측에 존재하는 인원에 대한 정보를 상기 메모리부에 저장하거나, 무선통신부에 의한 무선통신에 의해 미리 정해진 단말기나 외부 DB서버에 제공할 수 있다.
상기 제어부는, 미리 정해진 사용자가 상기 얼굴인식처리부의 얼굴 인식에 의해 상기 도어를 통해 들어오는 경우, 상기 사용자의 정보를 무선통신부에 의한 무선통신에 의해 미리 정해진 단말기에 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록에 의하면, 얼굴 인식 기술과 함께, 시간변수 또는 임의의 숫자에 대한 설정조건을 만족하는 비밀번호의 도입으로 인해 키의 휴대나 분실에 따른 불편함을 개선함과 동시에 보안성을 크게 향상시키고, 사용자의 출입 관리를 통해 안전성과 편의성을 제공하며, 사용자의 편의 증진을 위한 다양한 기능의 구현을 통해 디지털 도어록의 효용성을 크게 증진시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록의 프론트본체를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록의 리어본체를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록의 얼굴인식처리부를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록의 얼굴인식 처리과정을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 얼굴검출부에서 LBP 기법의 적용을 나타낸 예시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록을 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록의 프론트본체를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록의 리어본체를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록(10)은 잠금장치(110), 프론트카메라(120), 얼굴인식처리부(130), 키패드(140), 제어부(150) 및 메모리부(160)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시례에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록(10)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 도어에서 실외측과 실내측에 각각 설치되는 프론트본체(310)와 리어본체(320)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 프론트본체(310)와 리어본체(320)는 케이싱 역할을 하는데, 상기한 본 발명의 얼굴 인식 디지털 도어록(10)을 이루는 각 구성은 프론트본체(310)와 리어본체(320) 중 어느 하나 또는 모두에 내장될 수 있다. 또한 프론트본체(310)에는 잠금장치(130)의 개폐동작을 위한 프론트개폐레버(111)와, 각각 조작신호를 입력하기 위한 조작부(190)가 설치될 수 있다. 또한 리어본체(320)에는 잠금장치(130)의 개폐동작을 위한 리어개폐레버(112)와, 잠금장치(130)의 수동 개폐를 위한 수동개폐노브(113)가 각각 설치될 수 있고, 배터리가 수용되는 공간을 개폐시키는 커버(321)가 개폐버튼(322)에 의해 착탈 가능하도록 설치될 수 있다.
조작부(190)는 예컨대 얼굴인식을 동작시키기 위한 얼굴인식조작부(191)와, 마이크로폰(210)과 스피커(240)를 통해서 인터폰의 동작을 수행하도록 하는 인터폰조작부(192)와, 얼굴 인식을 생략하고서 키패드(140)를 통한 비밀번호의 입력에 의해 도어의 개폐를 수행하도록 동작시키는 비밀번호입력조작부(193)를 포함할 수 있다. 인터폰은 인터폰조작부(192)의 조작에 의해 마이크로폰(210)과 스피커(240)를 통해서 도어 외부에 위치하는 사람이 실내에 위치하는 사람과 통화가 가능하도록 하는 기능을 가진다.
본 발명의 일 실시례에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록(10)은 프론트카메라(120)의 동작 등을 제어하기 위하여, 근접센서(170)가 마련될 수 있고, 프론트본체(310)에 전방을 감지하도록 설치될 수 있다. 또한 근접센서는 후술하게 될 리어카메라(290)의 동작을 제어하기 위해서 추가로 리어본체(320)에도 설치될 수 있음은 물론이다.
근접센서(170)는 물체가 근접하는 것을 감지하는 구성으로서, 멀리서 다가오는 사람을 먼저 인식하여 도어의 개폐에 걸리는 시간을 줄여주는 기능을 하게 되는데, 공지된 근접 센싱을 위한 수단으로서, 예컨대 40 ~ 120 cm의 거리로부터 근접하는 사람을 감지하도록 구성될 수 있다. 또한 근접센서(170)는 저소비전력으로 1.2 m 이내의 인체를 자동감지하여, 프론트카메라(120)와 얼굴인식처리부(130) 등과 같이 얼굴 인식 처리에 필요한 구성들을 동작시킬 수도 있다. 한편 리어본체(320)에 설치되는 근접센서는 프론트본체(310)에 설치되는 근접센서(310)와 동일한 방식으로 리어카메라(290)를 동작시킬 수 있다.
잠금장치(110)는 도어의 잠금 및 잠금 해제를 수행하도록 하는데, 도어에 착탈 가능하게 결합되는 록킹부재를 구동시키는 모터가 제어부(150)의 제어에 의해 자동으로 도어를 개폐시킬 수 있는 상태가 되도록 하거나, 일례로 수동개폐노브(113)의 회전 조작에 의해 수동으로 록킹부재를 구동시킴으로써 도어를 개폐시킬 수 있는 상태가 되도록 하며, 도어의 개폐 동작을 위하여 손잡이 역할을 하는 프론트개폐레버(111)와 리어개폐레버(112)가 마련될 수 있다. 이외에도 잠금장치(110)는 공지된 구성의 장치가 사용될 수 있으며, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
프론트카메라(120)는 도어를 통해 들어오고자 하는 사람의 얼굴이 포함된 영역을 촬영하도록 하는데, 프론트본체(310)에 마련될 수 있고, 전술할 바와 같이 근접센서(170)의 감지신호에 따라 동작할 수 있다. 프론트카메라(120)는 수평방향으로부터 상부로 비스듬하게 설치되어, 설정된 영역을 촬영하도록 할 수 있고, 이로 인해, 사용자의 신장차이에 따라 얼굴 높이가 달라지더라도 아래에서부터 위로 비스듬하게 촬영하므로, 다양한 높이의 사람 얼굴을 설정된 영역에 포함시킬 수 있다. 다시 말해, 상기의 설정된 영역은 사람이 구부리지 않고도 얼굴을 검출할 수 있는 최대 영역을 의미한다. 여기서, 프론트카메라(120)는 예컨대 수평방향으로부터 상부로 20도 만큼 비스듬하게 설치될 수 있다. 또한, 프론트카메라(120)는 적외선램프를 탑재하여 저조도에서도 촬영 가능하게 설계될 수 있으며, 이로 인해 조도가 0 룩스인 어두운 공간에서도 촬영이 가능하다
얼굴인식처리부(130)는 프론트카메라(120)로부터 촬영된 영상으로부터 얼굴의 영상을 검출하여, 미리 등록된 얼굴에 해당하는지 판단하게 된다. 즉 얼굴인식처리부(130)는 프론트카메라(120)로부터 촬영된 영상으로부터 사람의 얼굴영상을 검출하고, 검출된 사람의 얼굴영상이 실물인지 확인하며, 확인된 사람의 얼굴영상이 미리 등록된 사람의 얼굴인지 판단한다. 한편, 얼굴인식처리부(130)는 리어카메라(290)의 촬영 영상에 대해서도 상기한 바와 같은 동일한 작용을 할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 얼굴인식처리부(130)는 프론트카메라부(120)로부터 촬영된 영상을 입력받는 영상입력부(131)와, 영상입력부(131)에 입력되는 영상으로부터 사람의 얼굴을 검출하는 얼굴검출부(132)와, 얼굴검출부(132)로부터 검출되는 얼굴영상의 변화를 이용하여 실물인지 여부를 판단하는 실물확인부(133)와, 실물확인부(133)로부터 검출되는 얼굴영상이 실물인 것으로 판단되면 해당 얼굴영상으로부터 특징정보를 검출하는 특징정보 검출부(134)와, 특징정보 검출부(134)의 검출된 특징정보와 데이터베이스부(136)에 미리 등록된 사람의 얼굴영상에 대한 특징정보를 비교하여 촬영된 영상의 얼굴을 인식하는 얼굴인식부(135)와, 미리 등록된 사람의 얼굴영상 및 해당 얼굴영상에 대한 특징정보가 저장된 데이터베이스부(136)와, 영상입력부(131), 얼굴검출부(132), 실물확인부(133), 특징정보 검출부(134), 얼굴인식부(135) 및 데이터베이스부(136)를 제어하는 인식처리제어부(137)로 구성된다.
영상입력부(131)는 실시간으로 입력되는 복수의 입력영상을 각각 단일 채널의 영상으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 입력영상을 그레이 스케일로 변경할 수 있다. 또는 입력영상이 RGB 채널의 다채널 영상인 경우에 이를 하나의 채널값으로 변경할 수 있다. 이에 따라, 입력영상에 대하여 하나의 채널에서의 인텐서티(Intensity)값으로 변환함으로써 입력영상에 대한 밝기 분포를 용이하게 나타낼 수 있다.
얼굴검출부(132)는 복수의 입력영상으로부터 각 얼굴영상을 검출하는 역할을 한다. 다시 말해, 각각의 입력영상으로부터 대략적인 얼굴을 검출한 후에 얼굴 내의 특정 구성요소인 눈, 코, 입 등을 추출하고, 이를 바탕으로 소정의 얼굴 영역을 추출할 수 있다. 예를 들어, 두 눈의 위치가 검출되었다면, 두 눈의 거리를 구할 수 있다. 즉, 두 눈 사이의 거리에 기초하여 입력영상에서 얼굴영역을 얼굴영상으로 검출할 수 있다. 이로 인해 입력영상의 배경 혹은 머리 스타일의 변화 등에 대한 영향을 줄일 수 있다. 이와 함께 얼굴검출부(132)는 검출된 얼굴 영역 정보를 이용하여 얼굴 영역의 크기를 정규화시킬 수 있다. 이렇게 얼굴 영역의 크기를 정규화시킴으로써 얼굴 영역에서의 두 눈과의 거리, 눈과 코 사이의 거리 등의 고유한 특징을 동일한 스케일 레벨로 산출할 수 있다.
다시 말해, 얼굴검출부(132)는 아다부스트(adaboost) 알고리즘을 이용하여 얼굴을 검출하며, 특히, LBP(Local Binary Pattern)기법을 통해 변환 영상을 산출하고, 설정단위로 스캐닝하여 얼굴을 검출할 수 있다. 여기서, 아다부스트 알고리즘은 공지된 기술로서, 기본적인 개념은 약한 분류기(weak classifier)를 선형적으로 결합하여 최종적으로 높은 검출 성능을 가진 강한 분류기(strong classifier)를 생성하는 것이다. 강한 분류기는 계층적인 체계를 이룬다. 이것은 기존의 다른 방법들이 하나의 복잡한 마스크 형태의 분류기를 이용한 것과 달리 간단한 마스크를 여러 개의 층으로 형성한 것이다. 기존의 분류기들은 실제 영상에서 얼굴을 검출하는데 복잡한 마스크와의 계산이 이루어지기 때문에 계산량이 많고 시간이 많이 소요되었다. 그러나, 본 발명은 아다부스트 알고리즘을 이용하여 생성된 계층적 분류기는 앞쪽 부분에 간단하면서도 얼굴을 가장 잘 검출하는 것을 배치하고 뒤쪽 부분에 잘못 검출된 것을 제거하는 형식으로 구성되어 있다. 이는 실시간 검출에 있어서 기존의 방법에 비하여 뛰어난 성능을 보인다.
도 6에서, (a)는 얼굴검출부(132)에서 LBP 기법이 적용되는 예시도로서, 입력되는 영상에서의 소정의 중심 픽셀 M(330)을 중심으로 인접 픽셀들 C1 ~ C8(340)의 픽셀값을 기준으로 LBP 패턴을 획득하는 과정을 보여준다. 예를 들어, 도 6의 (b)에서와 같이, LBP 기법이 3 ×3 크기의 픽셀 영역에 대하여 적용된다면, 얼굴영상의 해당 픽셀영역에서 중심 픽셀값인 28을 기준으로 8개의 주변 픽셀값을 비교하여 1 또는 0의 이진값을 가지는 이진패턴(350)을 얻을 수 있다. 이에 따라, "1,1,0,1,0,0,0,1"와 같은 8개의 이진수로 구성되는 이진패턴(350)이 구해질 수 있고, 이러한 이진패턴(350)은 해당 픽셀의 패턴값(360)이 될 수 있다. 다시 말해, "1,1,0,1,0,0,0,1"의 이진패턴(350)을 하나의 이진수로 파악하여 십진수로 변환하면 209의 패턴값(360)을 중심 픽셀에 대하여 얻을 수 있다. 따라서, 얼굴영상의 각 픽셀마다 이러한 이진패턴(350)을 구하여 각 픽셀마다의 패턴값(360)을 대입함으로써 변환영상을 얻을 수 있다. 여기서, 변환영상은 해당 픽셀과 주변 픽셀들간의 픽셀값 또는 밝기의 관계에 의하여 결정되기 때문에 전체적인 조명이나 간섭에 의한 영향이 감소될 수 있고 이에 따라, 전체적으로 밝은 영상 또는 어두운 영상에 대하여도 얼굴 인식을 안정적으로 수행할 수 있다.
얼굴검출부(132)는 스캐닝된 변환영상이 좌우로 기울어진 경우, - 30도에서부터 + 30도까지 회전시켜 얼굴을 검출할 수 있다.
실물확인부(133)는 검출되는 얼굴영상에서 눈 깜박임의 빈도수 또는 입 여닫음의 빈도수가 설정된 임계치 이상인 경우 실물로 인식한다. 이 때, 실물확인부(133)는 각 얼굴영상에서 감지되는 눈동자의 크기 또는 아이 라인의 상하부 간격을 이용하여 감은 눈 및 뜬 눈을 감지함으로써 눈 깜박임을 검출하며, 또한, 각 얼굴영상에서 감지되는 마우스 라인의 상하부 간격을 이용하여 열린 입 및 닫힌 입을 감지함으로써 입 여닫음을 검출할 수 있다.
특징정보검출부(134)는 PCA(principal component analysis) 기법에 의해 특징정보를 검출할 수 있다. 여기서, 특징정보는 얼굴영상에 포함된 소정 얼굴에 대한 고유한 특성을 나타내는 정보를 말한다.
또한, 본 발명에 따른 얼굴인식 처리과정은 실물확인부(133)에 의한 실물확인 과정을 생략할 수도 있다. 다시 말해, 도 5에 도시된 바와 같이, 영상입력부(131)가 입력영상을 입력받고, 얼굴검출부(132)가 입력영상으로부터 얼굴을 검출한다. 이어서, 특징정보검출부(134)가 특징정보를 검출하게 되면, 얼굴인식부(135)가 검출된 특징정보와 데이터베이스부(136)에 미리 등록된 사람의 얼굴영상에 대한 특징정보를 비교하여 촬영된 영상의 얼굴을 인식하게 된다.
키패드(140)는 비밀번호를 입력하도록 하고, 프론트본체(310)에 설치될 수 있다. 키패드(140)는 후술하게 될 디스플레이부(230)와는 독립적인 조작스위치 내지 버튼 또는 터치패널 등으로 구성될 수 있으며, 이와 달리, 디스플레이부(230)와 함께 터치패널로 구성됨으로써 디스플레이부(230)와 일체로 구성될 수 있음은 물론이다. 또한 키패드(140)는 일반적으로 0 ~ 9까지의 숫자와 '*' 및 '#'의 기호를 포함한다. 이런 키패드(140)는 터치패널 방식이 아닌 경우, 각 키마다 램프를 하나씩 분리하여 개별 라이팅 기술이 적용되도록 설계될 수 있다.
제어부(150)는 얼굴인식처리부(130)의 얼굴 인식 판단 결과에 따라 잠금장치(110)의 잠금 및 잠금해제를 제어하고, 얼굴 인식이 불가하거나 생략될 경우, 시간변수 또는 임의의 숫자에 대한 설정조건을 만족하는 비밀번호를 키패드(140)를 통해 입력하는지 여부에 따라 잠금장치(110)의 잠금 및 잠금해제를 제어한다. 제어부(150)는 일례로 시간변수의 경우 후술하게 될 RTC부(220)를 이용하여 추출할 수 있고, 다른 예로서 임의의 숫자의 경우 랜덤함수를 이용하여 추출할 수 있다. 따라서, 제어부(150)는 얼굴인식처리부(130)에 의해 정상적으로 얼굴 인식을 마치거나, 정확한 비밀번호가 키패드(140)를 통해서 입력되면 잠금장치(110)의 잠금해제를 제어할 수 있고, 그렇지 못한 경우 잠금장치(110)의 잠금을 유지하도록 제어할 수 있다.
제어부(150)는 미리 정해진 사용자가 얼굴인식처리부(130)의 얼굴 인식에 의해 도어를 통해 들어오는 경우, 사용자의 정보를 무선통신부(280)에 의한 무선통신에 의해 미리 정해진 단말기(20)에 제공할 수 있다. 따라서 제어부(150)는 미리 정해진 사용자, 예컨대 유치원을 다녀온 자녀가 얼굴인식처리부(130)의 얼굴 인식에 의해 도어를 통해 들어오는 경우, 무선통신부(280)의 무선 통신에 의해 부모의 단말기(20), 예컨대 스마트폰으로 푸시 메시지를 송출할 수 있다. 여기서 무선통신부(280)는 일례로 와이파이(Wi-Fi)를 비롯하여, LTE, 3G 등을 비롯하여 다양한 방식에 의한 무선 통신을 수행할 수 있다. 또한 제어부(150)는 무선통신 또는 키패드(140)나 입력장치 등의 신호 입력에 의해. 데이터나 메시지 등의 전송을 위한 단말기(20) 등록 절차를 수행할 수 있다. 한편, 단말기(20)는 일례로 스마트폰일 수 있으나, 본 발명에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록(10)과의 정보 송수신 및 제어 동작 수행 등이 가능하도록, 어플리케이션이나 프로그램의 실행 및 통신이 가능한 태블릿 PC, 노트북, 컴퓨터 등을 비롯하여 다양한 정보처리 및 통신기기가 사용될 수 있다.
제어부(150)는 키패드를 이용하여 비밀번호 입력시 소정횟수 이상 오류시 소정시간, 예컨대 3분 동안 번호를 입력할 수 없는 록(lock)기능을 가질 수 있다. 또한, 제어부(150)는 디스플레이부(230)를 통하여 등록번호를 확인하거나 내부 강제잠금기능을 갖거나 배터리 교체시기 알림기능 등을 포함할 수 있다.
메모리부(160)는 제어부(150)가 사용하기 위한 시간변수 또는 임의의 숫자에 대한 설정조건을 저장하고, 이외에도 본 발명에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록(10)의 동작에 필요한 각종 데이터를 저장할 수 있으며, 얼굴인식처리부(130)의 저장부에 해당하는 데이터베이스부(136)와 일체로 이루어지거나, 데이터베이스부(136)와 별개로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록(10)은 제어부(150)의 시간변수 생성에 필요한 클럭 신호를 생성하는 RTC(Real Time Clock)부(220)와, 얼굴인식처리부(130)에 의한 얼굴 처리 과정을 디스플레이하는 디스플레이부(230)를 더 포함할 수 있다. 제어부(150)는 키패드(140) 또는 별도의 조작부(190), 예컨대 비밀번호입력조작부(193)의 조작시, RTC부(220)를 이용하여 실제 시간을 디스플레이부(230)를 통해 디스플레이함으로써, 실제 시간으로 나타나는 번호와 설정된 번호간의 정해진 연산 과정을 통해 얻어지는 비밀번호가 키패드(140)를 통해 입력되는지 여부에 따라 잠금장치(110)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(150)는 키패드(140)는 통해 정해진 비밀번호를 입력시 잠금장치(110)를 도어가 개폐될 수 있도록 잠금 해제되도록 제어할 수 있다.
얼굴 인식이 안되거나, 비밀번호를 입력하여 도어를 열고자 할 때, 비밀번호입력조작부(193)를 누른다. 이는 번호를 입력하여 도어를 통해 들어가겠다는 조작신호로서, 비밀번호입력조작부(193)를 누를 경우, 제어부(150)는 디스플레이부(230)에 RTC부(220)를 이용하여 시간변수의 예로서 누른 시각을 디스플레이하거나, 랜덤함수에 의한 임의의 숫자가 디스플레이되도록 할 수 있다. 제어부(150)는 누를 때의 시각(시간분초)이 디스플레이되도록 하는 경우, 4자리 또는 6자리 등과 같이 그 시간변수의 자릿수를 다양하게 할 수 있다. 또한 시간변수나 임의의 숫자에서 설정조건이 적용되는 숫자는 뒷자리 4개를 채택하든, 앞자리 4자리를 채택하든 아니면 6자리 모두를 선택하여도 무관하며, 시간변수의 경우, 가능하다면 초단위로 변화하는 분과 초, 아니면 초와 이하를 채택하여 설정조건이 적용되도록 할 수 있다.
한편 제어부(150)가 비밀번호의 추출에 필요한 설정조건은 특정숫자와 연산자를 포함할 수 있는데, 특정숫자와 연산자 중 어느 하나만을 원할 때 설정할 수 있고, 나머지는 기설정될 수 있으며, 모두를 원할 때 설정할 수도 있다. 이러한 설정조건은 사용자가 키패드(140)나 조작부(190) 또는 등록된 단말기(20) 등을 통해 본인 인증이나 이와 유사한 보안 절차를 거쳐서 등록할 수 있다. 예컨대 설정조건에 해당하는 특정숫자를 4~6자리의 숫자, 일례로 "0000"으로 설정하고, 연산자를 합(+)으로 등록한 경우, 비밀번호입력조작부(193)를 누를 때, 디스플레이부(230)에 디스플레이되는 숫자가 현재시간인 11시 23분에 해당하는 "1123"이라 하면, 합이 "0000"이 되어야 하므로 비밀번호는 "9987"이 될 수 있다. 이때 연산자에 의한 계산은 간편함을 위하여, 본 예시에서와 같이, 해당 자릿수 각각에 대해 한정해서 수행함으로써 올림이나 내림을 수행하지 않도록 정할 수 있다. 또 다른 사용자가 들어 갈려고 하는 경우, 비밀번호입력조작부(193)를 누를 때의 디스플레이부(230)에 디스플레이되는 숫자가 현재시간인 23시45분에 해당하는 "2345"이면, 비밀번호는 "8765"가 된다. 이와 같이 합의 수를 등록해 놓으면 누르게 되는 비밀번호는 매번 시간 또는 랜덤함수에 의해 변하게 되어 이를 해킹한다고 하더라도 보안성을 항상 만족시키게 된다.
본 발명에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록(10)은 오디오를 출력하는 스피커(240)를 더 포함할 수 있다. 또한 메모리부(160)는 구성원이나 사용자의 사진이나 아바타와 음성을 저장할 수 있다. 제어부(150)는 잠금장치(110)의 잠금 해제시 사진이나 아바타를 설정된 순서 또는 랜덤 방식에 의해 디스플레이부(230)를 통해 디스플레이되도록 할 수 있고, 사진이나 아바타에 해당하는 음성을 스피커(240)를 통해서 출력되도록 할 수 있다. 따라서, 아버지가 들어오는 경우, 설정된 순서나 랜덤 방식에 의해 아들이나 딸 또는 아내에 대한 사진이나 아바타가 디스플레이부(230)를 통해 디스플레이되도록 함과 아울러, 해당하는 사용자의 음성, 예컨대 인사가 스피커(240)를 통해 출력되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록(10)은 사용자의 건강, 얼굴 상태 및 체중 중 일부 또는 전부를 체크하도록 설치되는 적어도 하나 이상의 센서(250,260,270)를 더 포함할 수 있다. 제어부(150)는 센서(250,260,270)의 감지신호를 수신받아 변환한 데이터를 메모리부(160)에 저장하거나, 무선통신부(280)에 의한 무선통신에 의해 미리 정해진 단말기(20)나 외부 DB서버(30)에 저장을 위해 제공할 수 있다. 여기서 센서(250,260,270)는 손잡이 역할을 하는 프론트개폐레버(111)나 리어개폐레버(112)에 설치되어 심박이나 체온 등의 생체신호를 감지하도록 하는 건강체크센서(250)와, 프론트본체(310)나 리어본체(320)에 설치되어 얼굴 상태를 체크하도록 하는 적외선센서(260)와, 현관에 설치되어 체중을 측정하도록 하는 체중센서(270)를 포함할 수 있다. 체중센서(270)는 블루투스나 와이파이 등의 무선 통신에 의해 제어부(150)에 측정값을 감지신호로서 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록(10)은 배터리를 통해서 동작에 필요한 전원을 공급하되, 배터리의 전원이 모두 소모되면, 무선전력전송(wireless power transfer)에 의해 외부전원을 공급받아 동작에 필요한 전원으로 공급하는 전원공급부(180)가 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록(10)은 도어를 통해 나가고자 하는 사람의 얼굴이 포함된 영역을 촬영하여, 얼굴인식처리부(130)에 얼굴 인식을 위해 제공하는 리어카메라(290)가 마련될 수 있다. 제어부(150)는 프론트카메라(120) 및 리어카메라(290)의 촬영과 얼굴인식처리부(130)의 얼굴 인식을 통해서, 도어를 통한 출입자를 판별하여 실내측에 존재하는 인원에 대한 정보를 메모리부(160)에 저장하거나, 무선통신부(280)에 의한 무선통신에 의해 미리 정해진 단말기(20)나 외부 DB서버(30)에 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록(10)은 제어부(150)에 연결되어, 온도를 감지하는 화재감지센서(미도시)를 더 구비할 수 있되, 제어부(150)는 화재감지센서로부터 감지되는 온도가 설정온도를 초과하는 경우, 잠금장치(110)의 잠금상태를 해제하도록 제어할 수 있다. 또한, 이와 함께, 제어부(150)는 스피커(240)를 통해 80 db 이상의 사이렌이 울리도록 제어할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록(10)은 전기충격기를 통한 강제적인 도어 개방을 시도하면 동작이 자동적으로 정지되는 도어열림 방지회로가 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 얼굴 인식 디지털 도어록(10)은 출입자와 연동하여 DB 서버(30)에 출입 기록 및 사용자별 건강과 관련된 데이터가 저장되도록 할 수 있으며, 저장된 값에 대해서 분석툴을 통해 분석하여, 주기마다 등록된 단말기(20)에 서비스되도록 할 수 있으며, 사물 인터넷을 통한 정보수집, 전달과 빅데이터를 통한 분석과 함께 분석된 정보를 등록된 단말기(20) 등에 제공할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
20 : 단말기 30 : DB서버
110 : 잠금장치 111 : 프론트개폐레버
112 : 리어개폐레버 113 : 수동개폐노브
120 : 프론트카메라 130 : 얼굴인식처리부
131 : 영상입력부 132 : 얼굴검출부
133 : 실물확인부 134 : 특징정보검출부
135 : 얼굴인식부 136 : 데이터베이스부
137 : 인식처리제어부 140 : 키패드
150 : 제어부 160 : 메모리부
170 : 근접센서 180 : 전원공급부
190 : 조작부 191 : 얼굴인식조작부
192 : 인터폰조작부 193 : 비밀번호입력조작부
210 : 마이크로폰 220 : RTC부
230 : 디스플레이부 240 : 스피커
250 : 건강체크센서 260 : 적외선센서
270 : 체중센서 280 : 무선통신부
290 : 리어카메라 310 : 프론트본체
320 : 리어본체 321 : 커버
322 : 개폐버튼

Claims (7)

  1. 디지털 도어록에 있어서,
    도어의 잠금 및 잠금 해제를 수행하는 잠금장치;
    상기 도어를 통해 들어오고자 하는 사람의 얼굴이 포함된 영역을 촬영하는 프론트카메라;
    상기 프론트카메라로부터 촬영된 영상으로부터 얼굴의 영상을 검출하여, 미리 등록된 얼굴에 해당하는지 판단하는 얼굴인식처리부;
    비밀번호를 입력하도록 설치되는 키패드;
    상기 얼굴인식처리부의 얼굴 인식 판단 결과에 따라 상기 잠금장치의 잠금 및 잠금해제를 제어하고, 상기 얼굴 인식이 불가하거나 생략될 경우, 시간변수 또는 임의의 숫자에 대한 설정조건을 만족하는 비밀번호를 상기 키패드를 통해 입력하는지 여부에 따라 상기 잠금장치의 잠금 및 잠금해제를 제어하는 제어부;
    상기 시간변수 또는 임의의 숫자에 대한 설정조건을 저장하는 메모리부;
    상기 제어부의 시간변수 생성에 필요한 클럭 신호를 생성하는 RTC(Real Time Clock)부;
    상기 얼굴인식처리부에 의한 얼굴 처리 과정을 디스플레이하는 디스플레이부;
    사용자의 건강, 얼굴 상태 및 체중 중 일부 또는 전부를 체크하도록 설치되는 적어도 하나 이상의 센서;
    배터리를 통해서 동작에 필요한 전원을 공급하되, 상기 배터리의 전원이 모두 소모되면, 무선전력전송(wireless power transfer)에 의해 외부전원을 공급받아 동작에 필요한 전원으로 공급하는 전원공급부;
    상기 도어를 통해 나가고자 하는 사람의 얼굴이 포함된 영역을 촬영하여, 상기 얼굴인식처리부에 얼굴 인식을 위해 제공하는 리어카메라를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 키패드 또는 별도의 조작부 조작시, 상기 RTC부를 이용하여 실제 시간을 상기 디스플레이부를 통해 디스플레이함으로써, 상기 실제 시간으로 나타나는 번호와 설정된 번호간의 정해진 연산 과정을 통해 얻어지는 비밀번호가 상기 키패드를 통해 입력되는지 여부에 따라 상기 잠금장치를 제어하고,
    상기 제어부는,
    상기 센서의 감지신호를 수신받아 변환한 데이터를 상기 메모리부에 저장하거나, 무선통신부에 의한 무선통신에 의해 미리 정해진 단말기나 외부 DB서버에 제공하고,
    상기 제어부는,
    상기 프론트카메라 및 상기 리어카메라의 촬영과 상기 얼굴인식처리부의 얼굴 인식을 통해서, 상기 도어를 통한 출입자를 판별하여 실내측에 존재하는 인원에 대한 정보를 상기 메모리부에 저장하거나, 무선통신부에 의한 무선통신에 의해 미리 정해진 단말기나 외부 DB서버에 제공하고,
    상기 제어부는,
    미리 정해진 사용자가 상기 얼굴인식처리부의 얼굴 인식에 의해 상기 도어를 통해 들어오는 경우, 상기 사용자의 정보를 무선통신부에 의한 무선통신에 의해 미리 정해진 단말기에 제공하는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식 디지털 도어록.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    오디오를 출력하는 스피커를 더 포함하고,
    상기 메모리부는,
    구성원이나 사용자의 사진이나 아바타와 음성을 저장하고,
    상기 제어부는,
    상기 잠금장치의 잠금 해제시 상기 사진이나 상기 아바타를 설정된 순서 또는 랜덤 방식에 의해 상기 디스플레이부를 통해 디스플레이되도록 하고, 상기 사진이나 상기 아바타에 해당하는 음성을 상기 스피커를 통해서 출력되도록 하는, 얼굴 인식 디지털 도어록.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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