KR102380426B1 - Method and apparatus for verifying face - Google Patents
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Abstract
얼굴 인증 방법 및 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 얼굴 인증 방법은 입력 영상에서 얼굴 영역을 검출하는 단계, 상기 얼굴 영역에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정하는 단계, 입력 얼굴이 부분 얼굴이라는 결정에 응답하여, 기준 영상과 상기 얼굴 영역의 얼굴 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하는 단계 및 합성 영상에 기초하여 인증 성공 여부를 결정하는 단계를 포함한다.A face authentication method and apparatus are disclosed. A face authentication method according to an embodiment includes detecting a face region from an input image, determining whether an input face displayed in the face region is a partial face, and in response to determining that the input face is a partial face, a reference image and generating a synthesized image by synthesizing the face image of the face region; and determining whether authentication succeeds based on the synthesized image.
Description
아래의 설명은 얼굴 인증 기술에 관한 것이다.The description below relates to face authentication technology.
생체 인증 기술 중 하나인 얼굴 인증 기술은 정지 영상이나 동영상에 나타난 얼굴에 기초하여 사용자가 정당한 사용자인지 여부를 결정하는 인증 기술이다. 얼굴 인증 기술은 인증 대상자를 비접촉식으로 확인 가능하다는 이점을 가지고 있다. 최근에는, 얼굴 인증 기술의 편리함 및 효율성 때문에 보안 시스템, 모바일 인증 및 멀티미디어 데이터 검색 등의 다양한 응용 분야에서 얼굴 인증 기술이 널리 활용되고 있다.Face authentication technology, which is one of biometric authentication technologies, is an authentication technology that determines whether a user is a legitimate user based on a face displayed in a still image or video. The face authentication technology has the advantage of being able to confirm the authentication target in a contactless manner. Recently, because of the convenience and efficiency of the face authentication technology, the face authentication technology has been widely used in various application fields such as security systems, mobile authentication, and multimedia data search.
일 실시예에 따른 얼굴 인증 방법은, 입력 영상에서 얼굴 영역을 검출하는 단계; 상기 얼굴 영역에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정하는 단계; 상기 입력 얼굴이 부분 얼굴이라는 결정에 응답하여, 기준 영상과 상기 얼굴 영역의 얼굴 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하는 단계; 및 상기 합성 영상에 기초하여 인증 성공 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.A face authentication method according to an embodiment may include detecting a face region in an input image; determining whether the input face displayed in the face region is a partial face; generating a synthesized image by synthesizing a reference image and a face image of the face region in response to determining that the input face is a partial face; and determining whether authentication succeeds based on the synthesized image.
일 실시예에 따른 얼굴 인증 방법에서, 상기 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정하는 단계는, 상기 입력 영상에서 검출된 상기 얼굴 영역의 위치에 기초하여 상기 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정할 수 있다.In the face authentication method according to an embodiment, the determining whether the input face is a partial face may include determining whether the input face is a partial face based on a position of the face region detected in the input image. .
일 실시예에 따른 얼굴 인증 방법에서, 상기 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정하는 단계는, 상기 검출된 얼굴 영역이 상기 입력 영상의 경계 중 일 부분을 포함하는 경우, 상기 입력 얼굴이 부분 얼굴이라고 결정할 수 있다.In the face authentication method according to an embodiment, the determining whether the input face is a partial face may include determining whether the input face is a partial face when the detected face region includes a part of a boundary of the input image. can decide
일 실시예에 따른 얼굴 인증 방법에서, 상기 합성 영상을 생성하는 단계는, 상기 검출된 얼굴 영역에 기초하여 상기 기준 영상의 영상 정보와 상기 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 상기 합성 영상을 생성할 수 있고, 상기 기준 영상의 영상 정보는, 전체 얼굴에 대응하는 얼굴 영역에서 상기 검출된 얼굴 영역을 제외한 나머지 얼굴 영역에 대응하는 영역의 영상 정보일 수 있다.In the face authentication method according to an embodiment, the generating of the synthesized image includes generating the synthesized image by synthesizing image information of the reference image and image information of the face image based on the detected face region. The image information of the reference image may be image information of a region corresponding to the rest of the face region excluding the detected face region in the face region corresponding to the entire face.
일 실시예에 따른 얼굴 인증 방법에서, 상기 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정하는 단계는, 상기 얼굴 영역에서 얼굴의 랜드마크들을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 얼굴 영역에서, 미리 정의된 얼굴 부위 영역들 중 적어도 하나에 대응하는 랜드마크들이 검출되지 않은 경우, 상기 입력 얼굴이 부분 얼굴이라고 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In the face authentication method according to an embodiment, determining whether the input face is a partial face may include: detecting landmarks of the face in the face region; and determining that the input face is a partial face when landmarks corresponding to at least one of predefined face region regions are not detected in the detected face region.
일 실시예에 따른 얼굴 인증 방법에서, 상기 합성 영상을 생성하는 단계는, 상기 랜드마크들이 검출되지 않은 얼굴 영역에 대응하는 상기 기준 영상의 대응 영역의 영상 정보와 상기 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 상기 합성 영상을 생성할 수 있다.In the face authentication method according to an embodiment, the generating of the synthesized image comprises synthesizing image information of a corresponding region of the reference image corresponding to a facial region in which the landmarks are not detected and image information of the face image. Thus, the composite image can be generated.
일 실시예에 따른 얼굴 인증 방법에서, 상기 얼굴 영상에 기초하여 인증 성공 여부를 결정하는 단계는, 상기 얼굴 영상과 상기 기준 영상 간의 차분 영상에 기초하여 상기 입력 얼굴에 대한 특징을 추출하는 단계; 및 상기 추출된 특징과 등록 특징들 중 전체 얼굴에 대응하는 등록 특징 간의 비교 결과에 기초하여 인증 성공 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In the face authentication method according to an embodiment, determining whether authentication succeeds based on the face image may include: extracting a feature of the input face based on a difference image between the face image and the reference image; and determining whether authentication succeeds based on a comparison result between the extracted features and registered features corresponding to all faces among the registered features.
일 실시예에 따른 얼굴 인증 방법은, 상기 얼굴 영상에 나타난 입력 얼굴에 폐색 영역이 존재하는지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 폐색 영역이 존재한다는 결정에 응답하여, 상기 기준 영상에서 상기 폐색 영역에 대응하는 대응 영역의 영상 정보와 상기 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 합성 영상을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.A face authentication method according to an embodiment may include: determining whether an occlusion area exists in an input face displayed in the face image; and in response to determining that the occlusion region exists, generating a synthesized image by synthesizing image information of a corresponding region corresponding to the occlusion region in the reference image and image information of the face image. there is.
일 실시예에 따른 얼굴 인증 장치는, 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 입력 영상에서 얼굴 영역을 검출하고, 상기 얼굴 영역에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정하고, 상기 입력 얼굴이 부분 얼굴이라는 결정에 응답하여, 기준 영상과 상기 얼굴 영역의 얼굴 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하고, 상기 합성 영상에 기초하여 인증 성공 여부를 결정할 수 있다.A face authentication apparatus according to an embodiment includes a processor, wherein the processor detects a face region from an input image, determines whether an input face displayed in the face region is a partial face, and wherein the input face is a partial face In response to the determination, a synthesized image may be generated by synthesizing the reference image and the face image of the face region, and whether authentication succeeds may be determined based on the synthesized image.
일 실시예에 따른 뉴럴 네트워크 모델이 포함된 장치는, 얼굴 영상을 입력 받아 중간 특징을 출력하는 공통 특징 추출기; 상기 공통 특징 추출기와 연결되고, 상기 얼굴 영상이 사용자의 전체 얼굴 정보를 포함하는 경우에 상기 중간 특징을 입력 받아 얼굴 인증에 사용될 특징을 추출하는 제1 특징 추출기; 및 상기 공통 특징 추출기와 연결되고, 상기 얼굴 영상이 사용자의 부분 얼굴 정보를 포함하는 경우에 상기 중간 특징을 입력 받아 얼굴 인증에 사용될 특징을 추출하는 제2 특징 추출기를 포함할 수 있다.According to an embodiment, an apparatus including a neural network model includes: a common feature extractor that receives a face image and outputs an intermediate feature; a first feature extractor connected to the common feature extractor and configured to receive the intermediate feature and extract a feature to be used for face authentication when the face image includes full face information of the user; and a second feature extractor connected to the common feature extractor and configured to receive the intermediate feature when the face image includes partial face information of the user and extract a feature to be used for face authentication.
일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치는, 사용자의 얼굴 영상을 획득하는 카메라; 및 상기 획득된 얼굴 영상과 등록된 얼굴 영상을 비교하여 얼굴 인증을 수행하는 프로세서를 포함하고, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 얼굴 인증이 수행되는 동안 상기 사용자가 볼 수 있는 상기 컴퓨팅 장치의 디스플레이 스크린에 상기 획득된 얼굴 영상을 표시하지 않을 수 있다.A computing device according to an embodiment includes: a camera for acquiring a face image of a user; and a processor for performing face authentication by comparing the acquired face image with a registered face image, wherein the computing device is configured to display the face on a display screen of the computing device that the user can see while the face authentication is performed. The acquired face image may not be displayed.
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 따른 얼굴 인증을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2a 내지 도 2d는 부분 얼굴이 촬영된 영상들의 일례를 도시하는 도면들이다.
도 3 내지 도 5는 일 실시예에 따른 얼굴 인증 방법을 설명하기 위한 흐름도들이다.
도 6은 일 실시예에 따른 얼굴 등록 과정과 얼굴 인증 과정의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7d는 일 실시예에 따른 얼굴 등록 과정에서 등록 특징들을 추출하는 일례들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8a 및 도 8b는 일 실시예에 따른 얼굴 인증 과정에서 합성 영상을 생성하는 일례를 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 일 실시예에 따른 부분 얼굴의 타입에 따른 합성 영상들의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 얼굴 인증 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 입력 영상에 폐색 영역이 존재하는 경우에 합성 영상을 생성하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 얼굴 인증 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 학습 장치의 구성을 도시하는 도면이다.1A and 1B are diagrams for explaining face authentication according to an embodiment.
2A to 2D are diagrams illustrating examples of images in which a partial face is captured.
3 to 5 are flowcharts illustrating a face authentication method according to an embodiment.
6 is a view for explaining an example of a face registration process and a face authentication process according to an embodiment.
7A to 7D are diagrams for explaining examples of extracting registered features in a face registration process according to an embodiment.
8A and 8B are diagrams for explaining an example of generating a composite image in a face authentication process according to an embodiment.
9 is a diagram illustrating an example of synthesized images according to a partial face type according to an exemplary embodiment.
10 is a flowchart illustrating a face authentication method according to another embodiment.
11 is a diagram for describing an example of generating a synthesized image when an occlusion region exists in an input image, according to an exemplary embodiment.
12 is a diagram illustrating a configuration of a face authentication apparatus according to an embodiment.
13 is a diagram illustrating a configuration of a computing device according to an embodiment.
14 is a diagram illustrating a configuration of a learning apparatus according to an embodiment.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시 형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments are disclosed for purposes of illustration only, and may be changed and implemented in various forms. Accordingly, the embodiments are not limited to the specific disclosed form, and the scope of the present specification includes changes, equivalents, or substitutes included in the technical spirit.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다. 또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Although terms such as first or second may be used to describe various elements, these terms should be interpreted only for the purpose of distinguishing one element from another. For example, a first component may be termed a second component, and similarly, a second component may also be termed a first component. In addition, when it is said that a certain element is "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but it should be understood that another element may exist in between.
단수의 표현은 달리 명시되지 않는 한 일반적으로 "하나 이상의"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Expressions in the singular are generally to be construed to mean "one or more" unless otherwise specified. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, and includes one or more other features or numbers, It should be understood that the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. does not
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description with reference to the accompanying drawings, the same components are assigned the same reference numerals regardless of the reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted.
도 1a는 일 실시예에 따른 얼굴 인증을 설명하기 위한 도면이다.1A is a diagram for describing face authentication according to an exemplary embodiment.
얼굴 인증은 인증을 시도한 사용자의 얼굴 정보에 기초하여 해당 사용자가 유효한(valid) 사용자인지 여부를 판단하는 인증 방법으로, 사용자 로그인, 결제 서비스 또는 출입 통제 등에서 유효한 사용자를 인증하는데 이용될 수 있다. 도 1a를 참조하면, 얼굴 인증을 수행하는 장치인 얼굴 인증 장치는 컴퓨팅 장치(120)에 포함되어 동작할 수 있다. 컴퓨팅 장치(120)는 예를 들어, 스마트폰, 웨어러블 기기(wearable device), 태블릿 컴퓨터, 넷북, 랩탑, 데스크탑, PDA(personal digital assistant), 셋탑 박스, 가전 기기, 생체 도어락, 보안 장치 또는 차량 시동 장치일 수 있다.Face authentication is an authentication method for determining whether a corresponding user is a valid user based on face information of a user who has attempted authentication, and may be used to authenticate a valid user in user login, payment service, or access control. Referring to FIG. 1A , a face authentication device, which is a device for performing face authentication, may be included in the
컴퓨팅 장치(120)는 얼굴 인증을 통해 컴퓨팅 장치(120)에 액세스하려는 사용자(110)에 대한 인증 과정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 사용자(110)가 컴퓨팅 장치(120)의 잠금 상태를 해제하고자 컴퓨팅 장치(120)에 사용자 인증을 시도하는 경우, 컴퓨팅 장치(120)는 카메라(130)와 같은 영상 획득 장치를 이용하여 사용자(110)의 얼굴 영상을 획득하고, 획득된 얼굴 영상을 분석하여 컴퓨팅 장치(100)의 잠금 상태를 해제할지 여부를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자(110)가 얼굴 인증을 위해 카메라(130)를 통해 촬영하는 얼굴 영상은 컴퓨팅 장치(120)의 스크린을 통해 제공될 수 있다. 해당 얼굴 영상은 프리뷰 영상(preview image)으로서 기능한다. 사용자(110)는 프리뷰 영상을 참고하여 얼굴 인증을 위해 입력하고자 하는 얼굴의 형태를 조정할 수 있다.The
일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(120)는 획득한 얼굴 영상에서 얼굴 영역(140)을 검출하고, 특징 추출기를 이용하여 얼굴 영역(140)에서 특징을 추출할 수 있다. 컴퓨팅 장치(120)는 추출된 특징과 유효한 사용자에 대한 등록 특징 간의 비교 결과에 기초하여 사용자 인증의 성공 여부를 결정할 수 있다. 특징 추출기는 입력된 정보에 기초하여 특징 정보를 출력하는 모델로서, 일례로 학습 데이터(training data)에 의해 미리 학습된 뉴럴 네트워크 모델일 수 있다. 뉴럴 네트워크 모델은 인간의 생물학적 신경 세포의 특성을 수학적 표현에 의해 모델링한 모델이다. 사용자 인증이 성공한 것으로 결정된 경우, 사용자(110)는 컴퓨팅 장치(120)의 잠금 모드를 성공적으로 해제시킬 수 있다. 반대로, 사용자 인증이 실패한 것으로 결정된 경우, 컴퓨팅 장치(120)는 계속적으로 잠금 모드에서 동작하게 된다. 유효한 사용자는 얼굴 등록 과정을 통해 자신의 얼굴을 컴퓨팅 장치(120)에 미리 등록할 수 있고, 컴퓨팅 장치(120)는 저장 장치 또는 클라우드 저장매체(cloud storage)에 해당 유효한 사용자를 식별하기 위한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 유효한 사용자의 얼굴 영상 또는 해당 얼굴 영상으로부터 추출된 특징이 유효한 사용자의 등록 정보로서 저장될 수 있다.In an embodiment, the
얼굴 인증을 시도하기 위해, 사용자(110)는 카메라(130)를 통해 자신의 얼굴을 촬영한다. 이 때, 카메라(130)의 시야(field of view; FoV)를 벗어나 얼굴이 촬영되는 경우, 전체 얼굴(full face)이 아닌 부분 얼굴(partial face)이 촬영될 수 있다. 도 1b에 도시된 것과 같이, 사용자(110)는 컴퓨팅 장치(120)를 비스듬히 든 상태에서 얼굴 인증을 시도할 수 있고, 이 경우 카메라(130)의 시야에 전체 얼굴이 포함되지 않아 부분 얼굴이 촬영될 수 있다. 도 1a에서와 다르게, 얼굴 인증 과정에서 카메라(130)에 의해 촬영된 프리뷰 영상이 사용자가 볼 수 있는 스크린(150)에 나타나지 않는 경우, 얼굴 인증 과정에서 부분 얼굴이 촬영되는 경우가 상대적으로 많을 것이다. 사용자(110)는 얼굴 인증을 위해 부분 얼굴보다는 전체 얼굴을 촬영하고자 하는 경향이 있을 텐데, 프리뷰 영상이 사용자(110)에게 제공되지 않는 경우에는, 사용자(110)가 전체 얼굴이 촬영되는지 아니면 부분 얼굴이 촬영되는지를 알 수가 없고, 이에 따라 사용자(110)가 전체 얼굴이 촬영되도록 조정하기가 어렵기 때문이다.In order to attempt face authentication, the
도 2a 내지 도 2d는 부분 얼굴이 촬영된 영상들의 일례를 도시한다. 도 2a 내지 도 2d의 각 영상들에는 일부의 얼굴 부위(facial part)가 누락된 부분 얼굴이 촬영되어 있다. 부분 얼굴에는 전체 얼굴보다 사용자를 식별하기 위한 특징이 적게 포함될 수 있기 때문에, 일반적으로 부분 얼굴에 기초하여 얼굴 인증이 수행되면 전체 얼굴에 기초하여 얼굴 인증이 수행되는 경우보다 얼굴 인증의 정확도가 낮아질 수 있다. 하지만, 얼굴 인증을 위해 항상 전체 얼굴이 입력되는 것을 기대할 수는 없기에, 부분 얼굴이 입력되더라도 얼굴 인증의 정확도를 높이는 것이 요구될 수 있다. 특히, 도 1b의 실시예와 같이, 얼굴 인증 과정에서 프리뷰 영상이 제공되지 않는 경우, 얼굴 인증을 위해 부분 얼굴이 촬영되는 경우가 잦을 텐데, 이렇게 촬영된 부분 얼굴에 대한 얼굴 인증 가능성 및 얼굴 인증의 정확도를 높이는 것이 요구될 수 있다. 이하에서 설명될 실시예들은 얼굴 촬영을 위한 프리뷰 영상이 제공되지 않더라도 얼굴 인증을 가능하게 하고, 또한 부분 얼굴에 기반하여 얼굴 인증이 수행되더라도 얼굴 인증을 보다 정확하게 수행하게 하는 해결책을 제시한다.2A to 2D show examples of images in which a partial face is captured. In each of the images of FIGS. 2A to 2D , a partial face in which a partial facial part is omitted is photographed. Since a partial face may contain fewer features for identifying a user than a full face, in general, when face authentication is performed based on a partial face, the accuracy of face authentication may be lower than when face authentication is performed based on a full face. there is. However, since it is not always expected that the entire face is input for face authentication, it may be required to increase the accuracy of face authentication even if a partial face is input. In particular, as in the embodiment of FIG. 1B , when a preview image is not provided in the face authentication process, a partial face is often photographed for face authentication. Increasing the accuracy may be desired. Embodiments to be described below provide a solution that enables face authentication even when a preview image for photographing a face is not provided, and more accurately performs face authentication even when face authentication is performed based on a partial face.
도 3 내지 도 5는 일 실시예에 따른 얼굴 인증 방법을 설명하기 위한 흐름도들이다. 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 단계의 기능 또는 동작이 순서도와 다르게 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 3 내지 도 5에서 연속하는 두 단계들이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 해당 단계들의 순서가 뒤바뀌어 수행될 수도 있다.3 to 5 are flowcharts illustrating a face authentication method according to an embodiment. In cases where certain embodiments may be implemented otherwise, certain steps of functions or operations may be performed differently from the flowchart. For example, two consecutive steps in FIGS. 3 to 5 may be performed substantially simultaneously, or the order of the steps may be reversed depending on a related function or operation.
도 3을 참조하면, 단계(310)에서 얼굴 인증 장치는 입력 영상을 수신한다. 입력 영상은 얼굴 인증 장치에 입력되는 영상으로, 얼굴 인증의 대상이 되는 영상이다. 입력 영상은 예를 들어, 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라와 같은 영상 획득 장치에 의해 획득될 수 있다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 실시예에 따라 얼굴 인증 장치는 수신한 입력 영상에 대한 전처리를 수행할 수 있다. 전처리 과정은 입력 영상을 얼굴 인증에 보다 적합한 형태로 처리하는 하나 이상의 과정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전처리 과정은 입력 영상에 포함된 노이즈를 제거하는 과정, 입력 영상의 컨트라스트(contrast)를 증가시키는 과정, 입력 영상에 포함된 블러(blur)를 제거하는 디블러링(deblurring) 과정, 배경 영역(background region)을 제거하는 과정, 입력 영상에 포함된 왜곡(distortion)을 보정하는 와핑(warping) 과정 및 입력 영상을 이진화(binarization)하는 과정 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , in
단계(320)에서, 얼굴 인증 장치는 입력 영상에서 얼굴 영역을 검출한다. 예를 들어, 얼굴 인증 장치는 입력 영상에서 Haar 기반의 캐스케이드 에이다부스트 분류기(Haar-based cascade adaboost classifier)를 이용하여 얼굴 영역을 검출할 수 있다. 다만, 실시예의 범위가 이에 한정되는 것은 아니고, 얼굴 인증 장치는 다양한 얼굴 영역 검출 기법을 이용하여 입력 영상에서 얼굴 영역을 검출할 수 있다. 일 예에서, 입력 영상에서 추출된 얼굴 영역의 얼굴 영상은 패치(patch) 영상의 형태를 가질 수 있다In
단계(330)에서, 얼굴 인증 장치는 얼굴 영역의 얼굴 영상을 선택적으로 정규화(normalization)할 수 있다. 일 실시예에서, 얼굴 인증 장치는 검출된 얼굴 영역에서 얼굴의 랜드마크들(facial landmarks)을 검출하고, 검출된 랜드마크들에 기초하여 입력 영상을 정규화할 수 있다. 정규화는 예를 들어, 입력 영상에서 얼굴 영상을 추출하는 영상 크롭핑(image cropping) 과정, 얼굴 영상에 나타난 랜드마크들의 위치를 미리 정의된 기준 위치에 매칭시키는 과정 및 얼굴 영상의 크기를 조정하는 과정 등을 포함할 수 있다. In
얼굴 인증 장치는 예를 들어, ACM(Active Contour Model), ASM(Active Shape Model), AAM(Active Appearance model), SDM(Supervised Descent Method) 또는 뉴럴 네트워크 모델 등에 기초한 랜드마크 검출 기법을 이용하여 얼굴 영역에서 얼굴의 랜드마크들을 검출할 수 있다. 얼굴의 랜드마크들은 주요 얼굴 부위에 대한 특징점들로서, 예를 들어 눈썹, 눈, 코, 입술, 턱, 귀 또는 얼굴의 윤곽 등을 식별하기 위한 특징점들이다. 얼굴 인증 장치는 검출된 랜드마크들의 위치에 기초하여 얼굴 영역에 대해 아핀 변환(affine transformation)을 수행하는 것에 의해 랜드마크들의 위치를 기준 위치에 매칭시킬 수 있다. 여기서, 아핀 변환은 랜드마크들의 위치가 나타내는 벡터 공간을 다른 벡터 공간에 대응시키는 역할을 한다.The face authentication apparatus uses, for example, a landmark detection technique based on an Active Contour Model (ACM), an Active Shape Model (ASM), an Active Appearance model (AAM), a Supervised Descent Method (SDM), or a neural network model, such as a facial region can detect facial landmarks. The landmarks of the face are feature points for a major facial region, and are, for example, feature points for identifying eyebrows, eyes, nose, lips, chin, ears, or contours of a face. The face authentication apparatus may match the positions of the landmarks to the reference positions by performing affine transformation on the face region based on the positions of the detected landmarks. Here, the affine transformation serves to correspond the vector space indicated by the positions of the landmarks to another vector space.
단계(330)의 정규화 과정이 수행되는 경우, 아래 단계(340) 내지 단계(370) 에서의 얼굴 영상은 정규화 과정이 수행된 얼굴 영상으로 대체될 수 있다.When the normalization process of
단계(340)에서, 얼굴 인증 장치는 얼굴 영상에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정한다. 일 실시예에서, 얼굴 인증 장치는 얼굴 영역의 검출 결과(예를 들어, 검출된 얼굴 영역의 위치)에 기초하여 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정할 수 있다. 얼굴 인증 장치는 예를 들어, 검출된 얼굴 영역이 입력 영상의 경계 중 일 부분을 포함하는 경우 또는 검출된 얼굴 영역이 입력 영상을 벗어나는 경우, 입력 얼굴이 부분 얼굴이라고 결정할 수 있다. 얼굴 인증 장치는 검출된 얼굴 영역이 입력 영상의 경계를 포함하지 않거나 또는 검출된 얼굴 영역이 입력 영상을 벗어나지 않고 입력 영상의 내부에 포함되는 경우에는, 입력 얼굴이 전체 얼굴인 것으로 결정할 수 있다.In
일 실시예에서, 얼굴 인증 장치는 검출된 얼굴 영역이 입력 영상의 경계들 중 어느 경계를 포함하는지 여부 또는 검출된 얼굴 영역이 입력 영상을 벗어난 부분이 어느 부분인지 여부에 기초하여 부분 얼굴의 타입을 결정할 수 있다. 예를 들어, 얼굴 인증 장치는 입력 영상을 벗어난 부분이 위쪽인 경우에는 부분 얼굴의 타입을 제1 타입으로 결정하고, 입력 영상을 벗어난 부분이 아래쪽인 경우에는 부분 얼굴의 타입을 제1 타입과 구별되는 제2 타입으로 결정할 수 있다. 부분 얼굴의 타입에 따라 아래에서 설명될 합성 영상의 합성 형태가 달라질 수 있다. In an embodiment, the face authentication device determines the type of the partial face based on whether the detected face region includes any of the boundaries of the input image or whether the detected face region deviates from the input image. can decide For example, the face authentication apparatus determines the partial face type as the first type when the portion deviating from the input image is the upper side, and distinguishes the partial face type from the first type when the portion deviating from the input image is the lower side It can be determined as the second type to be According to the type of the partial face, the synthesis form of the synthesized image to be described below may vary.
다른 실시예에서, 부분 얼굴인지 여부에 대한 판단은 랜드마크들의 검출 결과에 기초할 수 있다. 예를 들어, 얼굴 인증 장치는 검출된 얼굴 영역에서 얼굴의 랜드마크들을 검출하고, 미리 정의된 얼굴 부위 영역들(facial part regions) 중 하나 이상에 대응하는 랜드마크들이 검출되지 않은 경우, 얼굴 영상에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴이라고 결정할 수 있다. 이와 반대로, 얼굴 영상에 나타난 얼굴 영역에서 미리 정의된 얼굴 부위 영역들에 대한 랜드마크들이 모두 검출되었다면, 얼굴 인증 장치는 입력 얼굴이 부분 얼굴이 아니라 전체 얼굴이라고 결정할 수 있다. 입력 얼굴이 부분 얼굴이라고 결정된 경우, 얼굴 인증 장치는 검출된 랜드마크들에 기초하여 부분 얼굴의 타입도 결정할 수 있다. 예를 들어, 얼굴 인증 장치는 눈썹과 눈에 대응하는 랜드마크들이 검출되지 않은 경우에는 부분 얼굴의 타입을 제1 타입으로 결정하고, 턱과 입술에 대응하는 랜드마크들이 검출되지 않은 경우에는 부분 얼굴의 타입을 제2 타입으로 결정할 수 있다.In another embodiment, the determination of whether the face is a partial face may be based on a detection result of landmarks. For example, the face authentication apparatus detects facial landmarks in the detected face region, and when landmarks corresponding to one or more of predefined facial part regions are not detected, It may be determined that the displayed input face is a partial face. Conversely, if landmarks for predefined face region regions are all detected from the face region displayed in the face image, the face authentication apparatus may determine that the input face is a full face rather than a partial face. When it is determined that the input face is a partial face, the face authentication apparatus may also determine the type of the partial face based on the detected landmarks. For example, the face authentication apparatus determines the partial face type as the first type when landmarks corresponding to the eyebrows and eyes are not detected, and when landmarks corresponding to the chin and lips are not detected, the partial face The type of may be determined as the second type.
위 실시예들에서, 부분 얼굴에 대해 정의된 타입을 제1 타입 및 제2 타입으로 가정하여 설명하였지만, 실시예에 따라 부분 얼굴의 타입은 하나만이 존재하거나 또는 3개 이상 존재할 수도 있다.In the above embodiments, it is assumed that the types defined for the partial face are the first type and the second type. However, depending on the embodiment, only one partial face type or three or more types may exist.
단계(340)에서 입력 얼굴이 부분 얼굴인 것으로 결정된 경우, 얼굴 인증 장치는 단계(350)에서, 위 결정에 응답하여 기준 영상과 얼굴 영상을 합성하여 합성 영상을 생성한다. 일 실시예에서, 얼굴 인증 장치는 검출된 얼굴 영역에 기초하여 기준 영상의 영상 정보와 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 합성 영상을 생성한다. 여기서, 합성 영상의 생성에 이용되는 기준 영상의 영상 정보는 부분 얼굴이 포함하지 않는 정보이다. 다시 말해, 얼굴 인증 장치는 전체 얼굴에 대응하는 얼굴 영역에서, 단계(320)에서 검출된 얼굴 영역을 제외한 나머지 얼굴 영역에 대응하는 영상 정보를 기준 영상에서 가져온다. 다른 실시예에서, 얼굴 인증 장치는 기준 영상에서 랜드마크들이 검출되지 않은 얼굴 영역에 대응하는 대응 영역의 영상 정보와 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 합성 영상을 생성할 수 있다. 합성 영상은, 따라서 얼굴 영상과 기준 영상 각각의 영상 정보를 포함하며 카메라의 시야를 벗어나서 촬영되어 입력 영상에 나타나지 않은 얼굴 영역에 대한 영상 정보는 기준 영상의 영상 정보에 의해 채워질 수 있다. 위 실시예들에서, 영상 정보는 영상에 포함된 픽셀의 픽셀 값을 나타낸다.When it is determined in
일 실시예에서, 입력 얼굴에 나타나지 않은 얼굴 영역에 따라 합성에 이용할 기준 영상의 영역이 결정될 수 있다. 얼굴 인증 장치는 랜드마크들의 검출 결과에 기초하여 부분 얼굴의 타입을 결정하고, 결정된 타입에 따라 합성에 이용할 기준 영상의 영역을 결정할 수 있다. 예를 들어, 부분 얼굴의 타입이 제1 타입으로 결정된 경우, 얼굴 인증 장치는 기준 영상에서 제1 타입의 결정에 대응하는 제1 대응 영역의 영상 정보와 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하여 합성 영상을 생성할 수 있다. 다른 예로, 부분 얼굴의 타입이 제2 타입으로 결정된 경우, 얼굴 인증 장치는 기준 영상에서 제2 타입의 결정에 대응하는 제2 대응 영역의 영상 정보와 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하여 합성 영상을 생성할 수 있다. 여기서, 제1 대응 영역과 제2 대응 영역은 서로 다를 수 있다.In an embodiment, a region of a reference image to be used for synthesis may be determined according to a face region that does not appear in the input face. The face authentication apparatus may determine the type of the partial face based on the detection result of the landmarks, and may determine the area of the reference image to be used for synthesis according to the determined type. For example, when the type of the partial face is determined as the first type, the face authentication apparatus synthesizes image information of the face image and image information of the first corresponding region corresponding to the determination of the first type in the reference image to generate a synthesized image. can create As another example, when the partial face type is determined as the second type, the face authentication apparatus generates a composite image by synthesizing image information of the face image and image information of the second corresponding region corresponding to the second type determination in the reference image. can do. Here, the first correspondence area and the second correspondence area may be different from each other.
기준 영상은 합성 영상을 생성하는데 이용되는 미리 정의된 영상이다. 얼굴 등록 과정에서도 동일한 기준 영상이 합성 영상을 생성하는데 이용된다. 일 실시예에서, 기준 영상은 특징 추출기를 학습시키는데 이용되는 학습 영상들에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 기준 영상은 학습 영상들의 평균 영상 또는 평균 값 영상일 수 있다. 평균 영상은 학습 영상들 사이에서 서로 대응되는 위치에서 가지는 픽셀 값들을 평균하는 것에 의해 생성될 수 있다. 평균 값 영상은 학습 영상들에 포함된 전체 픽셀의 픽셀 값들을 평균하고, 평균 픽셀 값을 전체 픽셀들에 할당하는 것에 의해 생성될 수 있다. 평균 영상에서는 각 픽셀 위치에 따라 픽셀 값이 달라질 수 있어 형태가 나타날 수 있지만, 평균 값 영상에서는 전체 픽셀들이 모두 동일한 픽셀 값을 가지므로 형태가 나타나지 않는다. 다만, 기준 영상의 예가 위 실시예에 한정되지 않으며, 기준 영상의 형태는 다양할 수 있다. 예를 들어, 기준 영상은 학습 영상에 관계 없이 단색의 컬러 영상일 수도 있다.The reference image is a predefined image used to generate a composite image. In the face registration process, the same reference image is used to generate a composite image. In an embodiment, the reference image may be determined based on training images used to train the feature extractor. For example, the reference image may be an average image or an average value image of training images. The average image may be generated by averaging pixel values at positions corresponding to each other among the training images. The average value image may be generated by averaging pixel values of all pixels included in the training images and allocating the average pixel value to all pixels. In the average image, the shape may appear because pixel values may vary depending on the position of each pixel, but in the average image, since all pixels have the same pixel value, the shape does not appear. However, the example of the reference image is not limited to the above embodiment, and the shape of the reference image may vary. For example, the reference image may be a monochromatic color image regardless of the training image.
단계(360)에서, 얼굴 인증 장치는 합성 영상에 기초하여 인증 성공 여부를 결정한다. 단계(360)은 도 4를 참조하여 이하에서 설명한다. 도 4를 참조하면, 단계(410)에서, 얼굴 인증 장치는 합성 영상과 기준 영상 간의 차분 영상(difference image)을 생성한다. 차분 영상은 합성 영상과 기준 영상 사이에서 서로 대응되는 위치에서의 픽셀 값 차이 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 얼굴 인증 장치는 합성 영상의 각 픽셀 값에서 기준 영상의 대응되는 위치의 픽셀 값을 빼는 것에 의해 차분 영상을 생성할 수 있다.In
단계(420)에서, 얼굴 인증 장치는 특징 추출기를 이용하여 입력 얼굴에 대한 특징을 추출한다. 특징 추출기에는 차분 영상의 영상 정보가 입력될 수 있고, 특징 추출기는 차분 영상의 영상 정보에 대응하는 특징 벡터를 출력할 수 있다. 일 예에서, 특징 추출기는 부분 얼굴의 타입들 각각에 대응하는 출력 레이어들을 포함하는 뉴럴 네트워크 모델일 수 있다. 일 예에서, 특징 추출기의 최상단 레이어인 출력 레이어에서 출력된 특징 벡터 또는 특징 추출기의 히든 레이어(hidden layer)에서 추출된 값과 출력 레이어에서 추출된 값에 기초하여 결정된 특징 벡터가 입력 얼굴에 대한 특징으로서 추출될 수 있다. 특징 추출기는 학습 과정을 통해 학습될 수 있는데, 이에 대해서는 도 14에서 상세히 설명한다.In
단계(430)에서, 얼굴 인증 장치는 특징 추출기에 의해 추출된 특징과 등록 특징 간의 비교 결과에 기초하여 인증 성공 여부를 결정한다. 등록 특징은 얼굴 등록 과정에서 등록된 유효한 사용자에 대한 특징을 나타낸다. 얼굴 등록 과정에서 전체 얼굴에 대응하는 등록 특징 및 미리 정의된 부분 얼굴의 각 타입들에 대응하는 등록 특징들이 등록될 수 있다. 일 실시예에서, 얼굴 인증 장치는 미리 등록된 여러 등록 특징들 중 부분 얼굴의 타입에 대응하는 등록 특징과 추출된 특징을 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여 입력 얼굴에 대한 인증 성공 여부를 결정할 수 있다.In
일 예에서, 얼굴 인증 장치는 추출된 특징과 등록 특징 간의 유사도를 결정하고, 유사도에 기초하여 입력 얼굴에 나타난 사용자가 유효한 사용자인지 여부를 결정할 수 있다. 추출된 특징과 등록 특징 간의 차이가 클수록 유사도는 작아지고, 해당 차이가 작을수록 유사도는 커질 수 있다. 얼굴 인증 장치는 유사도가 임계 값보다 큰 경우에 인증이 성공한 것으로 결정하고, 유사도가 임계 값 이하인 경우에는 인증이 실패한 것으로 결정할 수 있다.In an example, the face authentication apparatus may determine a degree of similarity between the extracted feature and the registered feature, and determine whether the user appearing in the input face is a valid user based on the similarity. The greater the difference between the extracted feature and the registered feature, the smaller the similarity, and the smaller the difference, the greater the similarity. The face authentication apparatus may determine that authentication is successful when the similarity is greater than a threshold value, and determine that authentication has failed when the similarity is less than or equal to the threshold.
다시 도 3으로 돌아오면, 단계(340)에서 입력 얼굴이 부분 얼굴이 아닌 것으로 결정된 경우, 단계(370)에서 얼굴 인증 장치는 얼굴 영상에 기초하여 인증 성공 여부를 결정한다. 부분 얼굴이 아니라는 것은, 입력 얼굴이 전체 얼굴이라는 것을 의미한다. 단계(370)은 도 5를 참조하여 이하에서 설명한다. 도 5를 참조하면, 단계(510)에서 얼굴 인증 장치는 얼굴 영상과 기준 영상 간의 차분 영상을 생성한다. 차분 영상은 얼굴 영상과 기준 영상 사이에서 서로 대응되는 위치에서의 픽셀 값 차이 정보를 포함할 수 있다.Referring back to FIG. 3 , if it is determined in
단계(520)에서, 얼굴 인증 장치는 특징 추출기를 이용하여 입력 얼굴에 대한 특징을 추출한다. 특징 추출기에는 단계(510)에서 생성된 차분 영상의 영상 정보가 입력될 수 있고, 특징 추출기는 차분 영상의 영상 정보에 대응하는 특징 벡터를 출력할 수 있다. 도 4의 단계(420)에서와 유사한 방식으로 차분 영상에서 입력 얼굴에 대한 특징이 추출될 수 있다.In
단계(530)에서, 얼굴 인증 장치는 추출된 특징과 등록 특징 간의 비교 결과에 기초하여 인증 성공 여부를 결정한다. 얼굴 인증 장치는 등록 특징들 중 전체 얼굴에 대응하는 등록 특징과 추출된 특징을 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여 입력 얼굴에 대한 인증 성공 여부를 결정할 수 있다. 도 4의 단계(430)에서와 유사한 방식으로, 위 추출된 특징과 등록 특징 간의 유사도가 결정되고, 유사도에 기초하여 인증 성공 여부가 결정될 수 있다.In
도 6은 일 실시예에 따른 얼굴 등록 과정과 얼굴 인증 과정의 일례를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining an example of a face registration process and a face authentication process according to an embodiment.
도 6을 참조하면, 얼굴 등록 과정(610)에서는 등록 영상(615)으로부터 특징이 추출되고, 추출된 특징이 등록 특징으로서 저장된다. 일 실시예에서, 사용자가 얼굴 등록을 위해 카메라를 이용하여 자신의 얼굴을 촬영하는 것에 의해 등록 영상(615)이 획득된다. 얼굴 등록 과정(610)에서는 전체 얼굴이 촬영된 등록 영상(615)이 이용될 수 있다.Referring to FIG. 6 , in the
도 3의 단계(310) 내지 단계(330)와 유사한 과정에 따라, 등록 영상(615)으로부터 전체 얼굴에 대응하는 정규화된 등록 영상(625)이 획득될 수 있다. 단계(310) 내지 단계(330)의 과정에서 '입력 영상'이 '등록 영상(615)'으로 바뀌는 것을 제외하고는, 단계(310) 내지 단계(330)의 처리 과정이 여기에 그대로 적용될 수 있다.According to a process similar to
또한, 정규화된 등록 영상(625)과 기준 영상(620)에 기초하여 하나 이상의 합성 영상(630)이 생성된다. 실시예에 따라 합성 영상(630)은 하나만 생성될 수도 있고, 각 부분 얼굴의 타입들에 대응하는 합성 영상(630)들이 생성될 수도 있다. 합성 영상(630)은 부분 얼굴의 각 타입에 따라 등록 영상(625)에서 일부 영역이 기준 영상의 영상 정보로 대체된 합성 영상일 수 있다. 일 예에서, 기준 영상(620)은 특징 추출기를 학습하는데 이용된 학습 영상들의 평균 영상 또는 평균 값일 수 있다. 특징 추출기를 이용하여 정규화된 등록 영상(625) 및 합성 영상(630)(합성 영상이 복수 개인 경우 각 합성 영상들)에 대응하는 특징이 추출(635)되고, 추출된 각 특징들은 등록 특징들로서 저장(640)된다. 이 때, 등록 영상(625)에 대응하는 특징 및 합성 영상(630)에 대응하는 특징이 서로 구별되어 저장될 수 있다.In addition, one or more
얼굴 인증 과정(650)에서는 입력 영상(660)으로부터 추출된 특징과 얼굴 등록 과정(610)에서 등록된 특징 간의 비교 결과에 기초하여 얼굴 인증이 수행된다. 일 실시예에서, 얼굴 인증 장치가 얼굴 인증의 대상인 입력 영상(660)을 수신하면, 얼굴 인증 장치는 입력 영상(660)에서 얼굴 영역을 검출하고, 얼굴 영역에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정할 수 있다. 도 6에서는 입력 영상에 나타난 얼굴 영역에서 입 영역이 누락되어 있으므로, 입력 얼굴이 부분 얼굴인 것으로 결정된다. 이 경우, 얼굴 인증 장치는 검출된 얼굴 영역의 얼굴 영상과 얼굴 등록 과정(610)에서 이용된 기준 영상(620)에 기초하여 합성 영상(670)을 생성한다. 입력 영상(660)으로부터 합성 영상(670)이 생성되는 과정은 도 3의 단계(310) 내지 단계(350)의 과정을 참조할 수 있다.In the
얼굴 인증 장치는 얼굴 등록 과정(610)에서 이용된 특징 추출기를 이용하여 합성 영상(670)으로부터 입력 얼굴에 대한 특징을 추출(680)한다. 그 후, 얼굴 인증 장치는 추출된 특징과 등록 특징을 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여 인증 성공 여부를 판단(685)할 수 있다. 일 실시예에서, 추출된 특징과 비교되는 등록 특징은 입력 영상(660)에 나타난 입력 얼굴의 형태에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 입력 영상(660)에서와 같이 입 영역이 누락된 경우에는, 얼굴 등록 과정(610)에서 합성 영상들(630) 중 첫 번째 합성 영상(입 영역이 기준 영상(620)의 영상 정보로 대체된 합성 영상)에 기초하여 추출된 등록 특징이 입력 영상(660)에서 추출된 특징과 비교된다.The face authentication apparatus extracts ( 680 ) features of the input face from the
다른 실시예에서, 얼굴 등록 과정(610)에서 하나의 합성 영상(630)만이 생성되고, 해당 합성 영상(630)으로부터 추출된 특징이 부분 얼굴에 대응하는 특징으로서 등록된 경우, 입력 영상(660)에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴이라고 결정되면 위 합성 영상(630)과 동일한 합성 형태로 얼굴 인증을 위한 합성 영상(670)이 생성될 수 있다. 예를 들어, 얼굴 등록 과정(610)의 합성 영상(630)이 얼굴의 아래 부분(예를 들어, 입 영역을 포함하는 부분)을 기준 영상(620)의 영상 정보로 대체하는 것에 의해 생성된 것이라면, 얼굴 인증 과정(650)에서 생성되는 합성 영상(670)도 얼굴의 아래 부분이 기준 영상(620)의 영상 정보로 대체되는 합성 형태를 가진다.In another embodiment, when only one
도 7a 내지 도 7d는 일 실시예에 따른 얼굴 등록 과정에서 등록 특징들을 추출하는 일례들을 설명하기 위한 도면들이다.7A to 7D are diagrams for explaining examples of extracting registered features in a face registration process according to an embodiment.
도 7a를 참조하면, 얼굴 등록 과정에서 등록 영상(615)에 나타난 얼굴을 등록하기 위해 특징 추출기(740)를 이용하여 등록 영상(615)으로부터 등록 특징들이 추출된다. 이 때, 등록 영상(615)으로부터 전체 얼굴에 대응하는 정규화된 영상(705), 및 등록 영상(615)(또는 영상(705))과 기준 영상(620)에 기초하여 합성 영상들(710, 715, 720, 725, 730)이 생성될 수 있다. 합성 영상들(710, 715, 720, 725, 730) 각각은 부분 얼굴의 각 타입에 대응할 수 있다.Referring to FIG. 7A , registered features are extracted from a registered
특징 추출기(740)에는 영상(705)과 기준 영상(620) 간의 차분 영상이 입력되고, 특징 추출기(740)는 영상(705)에 대응하는 제1 특징을 출력할 수 있다. 또한, 특징 추출기(740)에는 각 합성 영상들(710, 715, 720, 725, 730)과 기준 영상(620) 간의 차분 영상들이 개별적으로 또는 동시에 입력되고, 특징 추출기(740)는 각 합성 영상들(710, 715, 720, 725, 730)에 대응하는 특징을 출력할 수 있다. 예를 들어, 합성 영상(710)과 기준 영상(620) 간의 차분 영상이 특징 추출기(740)에 입력되면, 특징 추출기(740)로부터 합성 영상(710)의 부분 얼굴의 타입에 대응하는 제2 특징이 출력될 수 있다. 제1 특징은 전체 얼굴에 대응하는 특징이고, 제2 특징 내지 제6 특징은 부분 얼굴의 각 타입에 대응하는 특징들이다.A difference image between the
합성 영상들(720, 725, 730)의 경우, 얼굴의 왼쪽 영역이 기준 영상(620)의 영상 정보로 합성되어 있다. 본 실시예에서는, 위 합성 영상들(720, 725, 730)의 합성 형태와 좌우 대칭적인 합성 형태를 가지는 합성 영상들로부터는 특징을 추출하지는 않는다. 예를 들어, 합성 영상(720)은 얼굴의 왼쪽 영역이 기준 영상(620)의 영상 정보로 합성되는데, 얼굴의 오른쪽 영역이 기준 영상(620)의 영상 정보로 합성되는 합성 영상을 생성하고 해당 합성 영상으로부터 특징을 추출하지는 않는다. 얼굴 인증의 대상인 입력 얼굴이 얼굴의 오른쪽 영역이 나타나지 않는 부분 얼굴이라고 하더라도, 영상 처리를 통하여 입력 얼굴을 얼굴의 왼쪽 영역이 나타나지 않는 부분 얼굴로 변형시킬 수 있기 때문이다. 예를 들어, 입력 얼굴을 좌우 반전시키는 것에 위와 같은 변형된 부분 얼굴이 획득될 수 있다. 이것은 얼굴의 형태가 거의 좌우 대칭이라는 점에 기인한다. 좌우 반전된 부분 얼굴의 영상으로부터 특징이 추출되고, 추출된 특징을 합성 영상(720)으로부터 추출된 등록 특징과 비교하는 것에 의해 동일 타입의 부분 얼굴에 대한 특징 비교가 가능해 진다. 물론, 실시예에 따라 합성 영상들(720, 725, 730)의 합성 형태와 좌우 대칭적인 합성 형태를 가지는 추가적인 합성 영상들을 더 생성하고, 생성된 합성 영상들로부터 얼굴 등록을 위한 특징을 추출하는 것도 가능하다.In the case of the synthesized
다른 실시예에 따르면, 특징 추출기는 도 7b에 도시된 바와 같이 전체 얼굴과 부분 얼굴의 각 타입에 따라 서로 개별적으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 영상(705)에 기초하여 전체 얼굴에 대응하는 특징을 추출하는 제1 특징 추출기(750)와 합성 영상(710, 715, 720, 725, 730)에 기초하여 부분 얼굴의 각 타입에 대응하는 특징을 추출하는 특징 추출기들(752, 754, 756, 758, 760)이 개별적으로 존재할 수 있다.According to another embodiment, as shown in FIG. 7B , the feature extractor may exist separately from each other according to each type of a full face and a partial face. For example, based on the
또 다른 실시예에 따르면, 특징 추출기는 도 7c에 도시된 바와 같이 공통 특징 추출기(762)와 개별적인 특징 추출기들(764, 766, 768, 770, 772, 774)로 구성될 수 있다. 공통 특징 추출기(762)와 특징 추출기들(764, 766, 768, 770, 772, 774)은 서로 연결되어 있다. 공통 특징 추출기(762)로부터 출력된 중간 특징이 특징 추출기들(764, 766, 768, 770, 772, 774)에 전달되고, 각 특징 추출기들(764, 766, 768, 770, 772, 774)로부터는 전체 얼굴 또는 부분 얼굴의 각 타입에 대응하는 특징이 출력된다. 예를 들어, 영상(705)과 기준 영상(620) 간의 차분 영상이 공통 특징 추출기(762)에 입력되면, 공통 특징 추출기(762)로부터 해당 차분 영상에 대응하는 중간 특징이 출력되고, 출력된 중간 특징은 제1 특징 추출기(764)에 전달된다. 제1 특징 추출기(764)는 공통 특징 추출기(762)로부터 전달받은 중간 특징에 기초하여 영상(705)에 대응하는 제1 특징을 출력한다. According to another embodiment, the feature extractor may include a
다른 예로, 합성 영상(710)과 기준 영상(620) 간의 차분 영상이 공통 특징 추출기(762)에 입력되면, 공통 특징 추출기(762)로부터 해당 차분 영상에 대응하는 중간 특징이 출력되고, 출력된 중간 특징은 제2 특징 추출기(766)에 전달된다. 제2 특징 추출기(766)는 공통 특징 추출기(762)로부터 전달받은 중간 특징에 기초하여 합성 영상(710)에 대응하는 제2 특징을 출력한다. 일 실시예에서, 공통 특징 추출기(762)와 개별적인 특징 추출기들(764, 766, 768, 770, 772, 774)은 하나의 뉴럴 네트워크 모델로 구현될 수 있다. 이 때, 공통 특징 추출기(762)는 컨볼루션 레이어(convolutional layer) 및 완전 연결 레이어(fully connected layer) 중 하나 이상을 포함하고, 특징 추출기들(764, 766, 768, 770, 772, 774) 각각은 완전 연결 레이어를 포함할 수 있다.As another example, when a difference image between the
도 7a 내지 도 7c에서 부분 얼굴의 타입의 개수는 도면에 도시된 것에 의해 한정되지 않으며, 실시예에 따라 부분 얼굴의 타입은 하나 이상일 수 있다. 부분 얼굴의 타입이 하나인 실시예가 도 7d에 도시되어 있다.The number of types of partial faces in FIGS. 7A to 7C is not limited to those shown in the drawings, and according to embodiments, there may be one or more types of partial faces. An embodiment in which there is one type of partial face is shown in FIG. 7D .
도 7d를 참조하면, 얼굴 등록 과정에서 등록 영상(615)에 나타난 얼굴을 등록하기 위한 특징이 추출된다. 등록 영상(615)으로부터 전체 얼굴에 대응하는 정규화된 영상(705)과 등록 영상(615)(또는 영상(705))과 기준 영상(620)에 기초하여 합성 영상(710)이 생성된다. 본 실시예에서는 합성 영상(710)에서 얼굴의 아래 부분이 기준 영상(620)의 영상 정보로 합성되어 있다. 영상(705)과 기준 영상(620) 간의 차분 영상이 공통 특징 추출기(780)에 입력되고, 공통 특징 추출기(780)로부터 영상(705)에 대응하는 중간 특징이 출력된다. 출력된 중간 특징은 제1 특징 추출기(782)에 입력되고, 제1 특징 추출기(782)는 입력된 중간 특징에 기초하여 전체 얼굴에 대응하는 제1 특징을 출력한다. 또한, 합성 영상(710)과 기준 영상(620) 간의 차분 영상이 공통 특징 추출기(780)에 입력되고, 공통 특징 추출기(780)로부터 합성 영상(710)에 대응하는 중간 특징이 출력된다. 출력된 중간 특징은 제2 특징 추출기(784)에 입력되고, 제2 특징 추출기(784)는 입력된 중간 특징에 기초하여 부분 얼굴에 대응하는 제2 특징을 출력한다. 도 7c의 실시예와 유사하게, 공통 특징 추출기(780)와 개별적인 특징 추출기들(782, 784)은 하나의 뉴럴 네트워크 모델로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 7D , in the face registration process, features for registering a face appearing in a
도 7a 내지 도 7d에서 설명된 특징 추출기의 구조는 얼굴 인증 과정에서도 이용될 수 있다. 여기서, 특징 추출기의 구조는 하나 이상의 뉴럴 네트워크 모델로 구현될 수 있으며, 특징 추출기는 얼굴 인증을 수행하기 위한 컴퓨팅 장치에 포함될 수 있다.The structure of the feature extractor described in FIGS. 7A to 7D may also be used in the face authentication process. Here, the structure of the feature extractor may be implemented as one or more neural network models, and the feature extractor may be included in a computing device for performing face authentication.
만약, 얼굴 등록 과정에서 등록 특징을 추출하는데 도 7a에 도시된 특징 추출기(740)가 이용되었다면, 해당 특징 추출기(740)에 기초하여 얼굴 인증 과정이 수행될 수 있다. 또는, 얼굴 등록 과정에서 도 7b에 도시된 특징 추출기들(750, 752, 754, 756, 758, 760)이 이용되었다면, 얼굴 인증 과정에서도 해당 특징 추출기들(750, 752, 754, 756, 758, 760)이 동일하게 이용될 수 있다. 얼굴 영상에 나타난 입력 얼굴이 전체 얼굴 정보를 포함하는 경우, 얼굴 영상에 대한 영상 정보는 제1 특징 추출기(750)에 입력되고, 제1 특징 추출기(750)로부터 추출된 특징에 기초하여 얼굴 인증이 수행된다. 얼굴 영상에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴 정보를 포함하는 경우, 부분 얼굴의 타입에 따라 제2 내지 제6 특징 추출기들(752, 754, 756, 758, 760) 중 이용될 특징 추출기가 선택될 수 있다. 이후에, 선택된 특징 추출기에 얼굴 영상의 영상 정보가 전달되고, 해당 특징 추출기로부터 추출된 특징에 기초하여 얼굴 인증이 수행된다.If the
등록 특징을 추출하는데 도 7d에 도시된 공통 특징 추출기(780)와 제1 및 제2 특징 추출기들(782, 784)이 이용되었다면, 해당 공통 특징 추출기(780)와 제1 및 제2 특징 추출기들(782, 784)에 기초하여 얼굴 인증 과정이 수행될 수 있다. 공통 특징 추출기(780)는 얼굴 영상을 입력 받아 중간 특징을 출력할 수 있고, 제1 및 제2 특징 추출기들(782, 784)와 연결될 수 있다. 제1 특징 추출기(782)는 전체 얼굴에 대응하는 특징을 추출하고, 제2 특징 추출기(784)는 부분 얼굴에 대응하는 특징을 추출한다. 제1 특징 추출기(782)는 얼굴 영상이 사용자의 전체 얼굴 정보를 포함하는 경우, 공통 특징 추출기(780)로부터 중간 특징을 입력 받아 얼굴 인증에 사용될 특징을 추출할 수 있다. 제2 특징 추출기(784)는 얼굴 영상이 사용자의 부분 얼굴 정보를 포함하는 경우, 공통 특징 추출기(780)로부터 중간 특징을 입력 받아 얼굴 인증에 사용될 특징을 추출할 수 있다. 공통 특징 추출기(780)는 예를 들어, 컨볼루션 레이어 및 완전 연결 레이어 중 하나 이상을 포함하고, 제1 및 제2 특징 추출기들(782, 784) 각각은 완전 연결 레이어를 포함할 수 있다. 부분 얼굴에 대응하는 특징을 추출하는 제2 특징 추출기(784)는 도 7c에 도시된 일례와 같이 복수 개의 특징 추출기들(766, 768, 770, 772, 774)로 구성될 수도 있다. 여기서, 특징 추출기들(766, 768, 770, 772, 774) 각각은 서로 다른 타입의 부분 얼굴 영상에 대하여 얼굴 인증에 사용될 특징을 추출할 수 있다.If the
도 8a 및 도 8b는 일 실시예에 따른 얼굴 인증 과정에서 합성 영상을 생성하는 일례를 설명하기 위한 도면들이다.8A and 8B are diagrams for explaining an example of generating a composite image in a face authentication process according to an embodiment.
도 8a를 참조하면, 입력 영상(810)이 얼굴 인증 장치에 입력되면, 얼굴 인증 장치는 입력 영상(810)에서 얼굴 영역(815)을 검출한다. Referring to FIG. 8A , when an
일 실시예에서, 얼굴 인증 장치는 얼굴 영역(815)이 입력 영상(810)의 경계 중 일 부분을 포함하는지 여부 또는 얼굴 영역(815)이 입력 영상(810)을 벗어나는지 여부에 기초하여 입력 영상(810)에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정할 수 있다. 본 실시예에서는, 얼굴 영역(815)이 입력 영상(810)의 경계를 포함하고, 또한 검출된 얼굴 영역(815)을 정의하기 위한 위치 값들 중 일부 위치 값들이 입력 영상(810)을 벗어나서 존재하기 때문에, 입력 얼굴이 부분 얼굴로 결정된다. 다른 실시예에서, 얼굴 인증 장치는 얼굴 영역(815) 내에서 얼굴의 랜드마크(820)들을 검출하고, 랜드마크(820)들의 검출 결과에 기초하여 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정할 수도 있다. 본 실시예에서, 얼굴 인증 장치는 얼굴 영역(815) 내에서 입 영역에 대응하는 랜드마크가 검출되지 않았기 때문에, 입력 얼굴이 부분 얼굴인 것으로 결정할 수 있다.In an embodiment, the face authentication apparatus determines whether the
얼굴 인증 장치는 검출된 랜드마크(820)들의 위치에 기초하여 입력 영상(810)을 정규화할 수 있다. 정규화 과정은 입력 영상(810)에서 얼굴 영역을 추출하고, 랜드마크(820)들의 위치를 미리 정의된 기준 위치에 매칭시키는 과정을 포함할 수 있다.The face authentication apparatus may normalize the
얼굴 영상(840)에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴이라고 판단된 경우, 얼굴 인증 장치는 기준 영상(850)을 이용하여 합성 영상(860)을 생성하는 과정(830)을 수행한다. 여기서, 기준 영상(850)은 특징 추출기를 학습하는데 이용된 학습 영상들의 평균 영상일 수 있다. 일 실시예에서, 얼굴 인증 장치는 검출된 얼굴 영역(815)의 위치 또는 랜드마크(820)들의 검출 결과에 기초하여, 검출된 얼굴 영역을 나타내는 얼굴 영상(840)에 나타난 부분 얼굴의 타입을 결정할 수 있다. 결정된 부분 얼굴의 타입에 따라 기준 영상(850)에서 얼굴 영상(840)과 합성될 영역이 결정될 수 있다. 얼굴 인증 장치는 기준 영상(850)에서 얼굴 영상(840)에 나타나지 않은 얼굴 영역(845)에 대응하는 대응 영역(855)의 영상 정보와 얼굴 영상(840)의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 합성 영상(860)을 생성한다. 이 때, 합성이 이루어지는 경계는 반드시 직선일 필요는 없으며, 실시예에 따라 해당 경계의 형태는 곡선이나 다각형일 수도 있다. 합성 영상(860)은 얼굴 영상(840)의 영상 정보를 나타내는 영역(865)과 기준 영상(850)의 영상 정보를 나타내는 영역(870)을 포함한다.When it is determined that the input face displayed in the
합성 영상(860)이 생성된 이후에, 합성 영상(860)과 기준 영상(850) 간의 차분 영상이 특징 추출을 위한 특징 추출기에 입력된다. 합성 영상(860)이 아닌, 부분 얼굴이 나타난 얼굴 영상(840)과 기준 영상(850) 간의 차분 영상이 특징 추출에 이용되는 경우, 해당 차분 영상에서 얼굴 영역(845)에 대응하는 영역은 기준 영상(850)의 영상 정보에 의해 노이즈로 작용할 수 있고, 이는 얼굴 인증의 정확도를 낮추는 요인이 될 수 있다. 하지만, 본 실시예와 같이, 합성 영상(860)과 기준 영상(850) 간의 차분 영상을 이용하는 경우에는, 차분 영상에서 얼굴 영역(845)에 대응하는 영역의 영상 정보가 합성 영상(860)과 기준 영상(850) 간의 차분 과정에 의해 상쇄되어 노이즈가 발생하지 않는다. 따라서, 얼굴 인증 장치는 부분 얼굴이 입력되더라도 얼굴 인증의 정확도를 높게 유지할 수 있다.After the
일 실시예에서, 기준 영상(850)은 도 8a에 도시된 것처럼 학습 영상들의 평균 영상이거나, 또는 도 8b에 도시된 것처럼 학습 영상들의 평균 값 영상 또는 전체 픽셀들이 동일한 픽셀 값을 가지는 영상일 수 있다. 도 8b를 참조하면, 평균 값 영상인 기준 영상(880)에 기초하여 합성 영상(890)이 생성되는 일례가 도시된다. 기준 영상(880)은 학습 영상들의 전체 픽셀들이 가지는 픽셀 값들을 평균한 평균 값을 전체 픽셀에 할당하는 것에 의해 생성된 영상일 수 있다. 얼굴 인증 장치는 기준 영상(880)에서 얼굴 영상(840)에 나타나지 얼굴 영역(845)에 대응하는 대응 영역(885)의 영상 정보와 얼굴 영상(840)의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 합성 영상(890)을 생성한다.In an embodiment, the
도 9는 일 실시예에 따른 부분 얼굴의 타입에 따른 합성 영상들의 일례를 도시하는 도면이다.9 is a diagram illustrating an example of synthesized images according to a partial face type according to an exemplary embodiment.
도 9를 참조하면, 입력 영상에 나타난 부분 얼굴의 타입에 따라 서로 다른 형태로 합성 영상이 생성될 수 있다. 입력 영상들(912, 914, 916, 918, 920)에서와 같이, 부분 얼굴의 형태는 다양할 수 있다. 예를 들어, 입력 영상(912)과 같이 입력 얼굴에 입 영역이 나타나지 않거나 또는 입력 영상(914)과 같이 입력 얼굴에 눈썹 위의 얼굴 영역이 나타나지 않을 수 있다. 얼굴 인증 장치는 이러한 부분 얼굴의 타입을 구별하고, 부분 얼굴의 타입에 기초하여 기준 영상(910)과 각 입력 영상들(912, 914, 916, 918, 920)을 합성하여 합성 영상들(922, 924, 926, 928, 930)을 생성할 수 있다. 부분 얼굴의 타입에 따라 각 합성 영상들(922, 924, 926, 928, 930)에 반영될 기준 영상(910)의 영역이 결정될 수 있다.Referring to FIG. 9 , a synthesized image may be generated in a different form according to the type of a partial face displayed in the input image. As in the
다만, 얼굴 인증에서 부분 얼굴에 대응되는 합성 영상의 합성 형태는 도 9의 실시예에 한정되지 아니하며, 합성 영상의 합성 형태는 하나일 수도 있고 복수 개일 수 있다. 예를 들어, 합성 영상의 합성 형태가 합성 영상(922)과 같이 얼굴의 아래 부분을 기준 영상의 영상 정보로 합성하는 것만 존재한다고 가정하면, 입력 영상에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴이라고 결정되는 경우 얼굴 인증 장치는 부분 얼굴의 형태에 관계 없이 입력 영상에 나타난 입력 얼굴의 아래 부분을 기준 영상의 영상 정보로 합성하는 합성 형태로 합성 영상을 생성한다.However, the synthesis form of the synthesized image corresponding to the partial face in face authentication is not limited to the embodiment of FIG. 9 , and the synthesis form of the synthesized image may be one or plural. For example, if it is assumed that the synthesis form of the synthesized image exists only by synthesizing the lower part of the face with image information of the reference image as in the
도 10은 다른 실시예에 따른 얼굴 인증 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a face authentication method according to another embodiment.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 단계의 기능 또는 동작이 순서도와 다르게 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 10에서 연속하는 두 단계들이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 해당 단계들의 순서가 뒤바뀌어 수행될 수도 있다.In cases where certain embodiments may be implemented otherwise, certain steps of functions or operations may be performed differently from the flowchart. For example, two consecutive steps in FIG. 10 may be performed substantially simultaneously, or the order of the steps may be reversed according to a related function or operation.
일 실시예에 따르면, 얼굴 인증 장치는 얼굴 인증 과정에서 입력 영상에 나타난 폐색 영역(occlusion region)을 더 고려할 수 있다. 폐색 영역은 예를 들어, 안경, 선글라스, 마스크 또는 헤어 밴드 등으로 인하여 입력 얼굴에서 가려진 영역이다. 이러한 폐색 영역은 입력 영상에 나타난 입력 얼굴로부터 사용자의 고유한 특징을 추출하는 것을 방해하며, 얼굴 인증의 정확도를 저하시키는 요인이 된다. 얼굴 인증 장치는 입력 영상에 폐색 영역이 존재하는지 여부를 판단하고, 폐색 영역이 존재하는 경우에는 해당 폐색 영역의 영상 정보를 기준 영상의 영상 정보로 대체하고 얼굴 인증을 수행할 수 있다. 본 실시예를 위한 얼굴 인증 방법을 이하에서 설명한다.According to an embodiment, the face authentication apparatus may further consider an occlusion region appearing in the input image in the face authentication process. The occlusion area is an area covered by the input face due to, for example, glasses, sunglasses, a mask, or a hair band. Such an occluded area prevents extracting of the user's unique features from the input face shown in the input image, and is a factor that reduces the accuracy of face authentication. The face authentication apparatus may determine whether an occluded area exists in the input image, and if there is an occluded area, replace image information of the occluded area with image information of the reference image and perform face authentication. A face authentication method for the present embodiment will be described below.
도 10을 참조하면, 단계(340)에서 얼굴 인증 장치는 얼굴 영상에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정한다. 도 3의 단계(310)부터 단계(340)까지의 내용은 여기에 그대로 포함된다. 입력 얼굴이 부분 얼굴인 것으로 결정된 경우, 단계(1010)에서 얼굴 인증 장치는 얼굴 영상에 나타난 입력 얼굴에 폐색 영역이 존재하는지 여부를 결정한다.Referring to FIG. 10 , in
폐색 영역이 존재하는 것으로 결정된 경우, 단계(1020)에서 얼굴 인증 장치는 기준 영상에서 부분 얼굴의 타입에 대응하는 제1 대응 영역의 영상 정보, 폐색 영역에 대응하는 제2 대응 영역의 영상 정보 및 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 합성 영상을 생성한다. 일 예에서, 얼굴 인증 장치는 얼굴 영상에 기준 영상의 제1 대응 영역의 영상 정보를 결합시키고, 얼굴 영상에서 검출된 폐색 영역의 영상 정보를 기준 영상의 제2 대응 영역의 영상 정보로 대체하는 것에 의해 합성 영상을 생성할 수 있다. 실시예에 따라 제1 대응 영역과 제2 대응 영역은 서로 중첩될 수도 있다.When it is determined that the occluded area exists, in
단계(1010)에서 폐색 영역이 존재하지 않는 것으로 결정된 경우, 단계(1030)에서 얼굴 인증 장치는 기준 영상에서 부분 얼굴의 타입에 대응하는 제1 대응 영역의 영상 정보와 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 합성 영상을 생성한다. 이 과정은 도 3의 단계(350), 도 8a, 도 8b 및 도 9 등의 실시예들에서 설명한 합성 영상을 생성하는 과정과 동일하다.When it is determined in
단계(340)에서 입력 얼굴이 부분 얼굴이 아닌 것으로 결정된 경우, 단계(1040)에서 얼굴 인증 장치는 얼굴 영상에 나타난 입력 얼굴에 폐색 영역이 존재하는지 여부를 결정한다. 폐색 영역이 존재하는 것으로 결정된 경우, 단계(1050)에서 얼굴 인증 장치는 기준 영상에서 폐색 영역에 대응하는 제2 대응 영역의 영상 정보와 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 합성 영상을 생성한다. 얼굴 인증 장치는 얼굴 영상에서 폐색 영역의 영상 정보를 기준 영상의 제2 대응 영역의 영상 정보로 대체하는 것에 의해 합성 영상을 생성할 수 있다.If it is determined in
위 단계(1020), 단계(1030) 또는 단계(1050)에서 합성 영상이 생성되면, 단계(1060)에서 얼굴 인증 장치는 합성 영상에 기초하여 인증 성공 여부를 결정한다. 이 과정은 도 3의 단계(360)의 과정과 동일하다.When the synthesized image is generated in
단계(1040)에서 폐색 영역이 존재하지 않는 것으로 결정된 경우, 단계(1070)에서 얼굴 인증 장치는 얼굴 영상에 기초하여 인증 성공 여부를 결정한다. 이 경우는 입력 영상에 폐색 영역의 존재 없이 전체 얼굴이 나타난 것으로, 단계(1070)은 도 3의 단계(370)의 과정과 동일하다.If it is determined in
위와 같이 얼굴 인증 방법을 실시하는 경우, 폐색 영역의 유무에 따른 인식률의 저하를 방지할 수 있다. 본 실시예의 경우, 얼굴 등록 과정에서도 등록 영상에서 폐색 영역을 검출하고, 폐색 영역이 존재하는 경우에는 폐색 영역을 기준 영상의 영상 정보로 대체하여 합성 영상을 생성한 후 해당 합성 영상으로부터 등록 특징이 추출된다. 실시예에 따라, 등록 영상에 실제로 폐색 영역이 존재하지 않더라도, 등록 영상에 다양한 형태의 폐색 영역이 존재하는 것으로 가정하여 각 폐색 영역의 타입에 대응하는 합성 영상들을 생성한 후, 해당 합성 영상들로부터 등록 특징을 추출할 수도 있다.When the face authentication method is implemented as described above, it is possible to prevent a decrease in the recognition rate according to the presence or absence of an occluded area. In the present embodiment, the occlusion area is detected in the registration image even in the face registration process, and when there is an occlusion area, a composite image is generated by replacing the occlusion area with image information of the reference image, and then the registered features are extracted from the synthesized image. do. According to an embodiment, even if an occlusion region does not actually exist in the registered image, it is assumed that various types of occlusion regions exist in the registered image, and synthesized images corresponding to the types of each occlusion region are generated, and then synthesized images are obtained from the synthesized images. It is also possible to extract registered features.
도 11은 일 실시예에 따른 입력 영상에 폐색 영역이 존재하는 경우에 합성 영상을 생성하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.11 is a diagram for describing an example of generating a synthesized image when an occlusion region exists in an input image, according to an exemplary embodiment.
도 11을 참조하면, 얼굴 인증 장치는 얼굴 영상(1110)에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴인 경우, 얼굴 영상(1110)에 나타나지 않은 얼굴 영역(1114)에 대응하는 기준 영상(1120)의 제1 대응 영역(1124)의 영상 정보를 얼굴 영상(1110)에 부가할 수 있다. 한편, 얼굴 영상(1110)에 안경(1112)의 폐색 영역이 존재하고 있다. 얼굴 인증 장치는 얼굴 영상(1110)에서 안경(1112)을 검출한 경우, 안경(1112)이 나타난 영역에 대응되는 기준 영상(1120)의 제2 대응 영역(1122)의 영상 정보로 대체할 수 있다. 이러한 과정을 통해 생성된 합성 영상(1130)은 얼굴 영상(1110)의 영상 정보(1135), 기준 영상(1120)의 제1 대응 영역의 영상 정보(1145) 및 기준 영상(1120)의 제2 대응 영역의 영상 정보(1140)로 구성된다.Referring to FIG. 11 , when the input face shown in the
도 12는 일 실시예에 따른 얼굴 인증 장치의 구성을 도시하는 도면이다.12 is a diagram illustrating a configuration of a face authentication apparatus according to an embodiment.
도 12를 참조하면, 얼굴 인증 장치(1200)는 얼굴 인증을 위한 입력 영상을 수신한다. 얼굴 인증 장치(1200)는 입력 영상으로부터 추출된 특징과 데이터베이스(1230)에 미리 저장된 등록 특징 간의 비교 결과에 기초하여 인증 성공 여부를 결정할 수 있다. 유효한 사용자는 얼굴 등록 과정을 통해 자신의 얼굴에 대한 특징 또는 영상을 미리 등록할 수 있고, 이렇게 등록된 정보는 데이터베이스(1230)에 저장될 수 있다Referring to FIG. 12 , the
얼굴 인증 장치(1200)는 얼굴 인증 방법과 관련하여 본 명세서에 기술되거나 또는 도시된 하나 이상의 동작을 수행할 수 있고, 얼굴 인증의 결과를 사용자에게 제공할 수 있다. 얼굴 인증 장치(1200)는 얼굴 인증의 결과를 음성, 진동, 글자, 그림 또는 동영상 등의 형태로 출력할 수 있으나, 실시에의 범위가 이에 한정되지는 않으며, 얼굴 인증 장치(1200)는 다양한 형태로 인증 결과를 출력할 수 있다.The
얼굴 인증 장치(1200)는 하나 이상의 프로세서(1210) 및 메모리(1220)를 포함할 수 있다. 메모리(1220)는 프로세서(1210)에 연결되고, 프로세서(1210)에 의해 실행가능한 인스트럭션들, 프로세서(1210)가 연산할 데이터 또는 프로세서(1210)에 의해 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(1220)는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체, 예컨대 고속 랜덤 액세스 메모리 및/또는 비휘발성 컴퓨터 판독가능 저장 매체(예컨대, 하나 이상의 디스크 저장 장치, 플래쉬 메모리 장치, 또는 기타 비휘발성 솔리드 스테이트 메모리 장치)를 포함할 수 있다.The
프로세서(1210)는 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명된 하나 이상의 동작을 실행하기 위한 인스트럭션들을 실행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1210)는 입력 영상에서 얼굴 영역을 검출하고, 검출된 얼굴 영역에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 아니면 전체 얼굴인지 여부를 결정한다. 예를 들어, 프로세서(1210)는 검출된 얼굴 영역이 입력 영상의 경계 중 일 부분을 포함하는 경우 또는 검출된 얼굴 영역이 입력 영상을 벗어나는 경우, 입력 얼굴이 부분 얼굴이라고 결정할 수 있다. 프로세서(1210)는 검출된 얼굴 영역이 입력 영상의 경계를 포함하지 않거나 또는 검출된 얼굴 영역이 입력 영상을 벗어나지 않고 입력 영상의 내부에 포함되는 경우에는, 입력 얼굴이 전체 얼굴인 것으로 결정할 수 있다. 다른 예로, 프로세서(1210)는 미리 정의된 얼굴 부위 영역들 중 하나 이상에 대응하는 랜드마크들이 검출되지 않은 경우, 입력 얼굴이 부분 얼굴인 것으로 결정할 수 있다. 이와 반대로, 프로세서(1210)는 미리 정의된 얼굴 부위 영역들 모두에 대응하는 랜드마크들이 검출된 경우에는, 입력 얼굴이 전체 얼굴인 것으로 결정할 수 있다.The
입력 얼굴이 부분 얼굴인 것으로 결정된 경우, 프로세서(1210)는 기준 영상과 얼굴 영상을 합성하여 합성 영상을 생성한다. 일 예에서, 프로세서(1210)는 위 랜드마크들이 검출되지 않은 얼굴 영역에 대응하는 기준 영상의 대응 영역의 영상 정보와 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 합성 영상을 생성할 수 있다. 다른 실시예에서, 프로세서(1210)는 얼굴 영상에 나타난 입력 얼굴에 폐색 영역이 존재하는지 여부를 결정하고, 폐색 영역이 존재하는 것으로 결정된 경우, 기준 영상에서 해당 폐색 영역에 대응하는 대응 영역의 영상 정보와 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 합성 영상을 생성할 수 있다. 프로세서(1210)는 특징 추출기를 이용하여 합성 영상으로부터 입력 얼굴에 대한 특징을 추출하고, 추출된 특징과 등록 특징을 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여 인증 성공 여부를 결정한다. 프로세서(1210)는 입력 얼굴이 부분 얼굴이 아니라는 결정(즉, 입력 얼굴이 전체 얼굴이라는 결정)에 응답하여, 특징 추출기를 이용하여 얼굴 영상으로부터 입력 얼굴에 대한 특징을 추출하고, 추출된 특징과 등록 특징을 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여 인증 성공 여부를 결정한다.When it is determined that the input face is a partial face, the
도 13은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 구성을 도시하는 도면이다.13 is a diagram illustrating a configuration of a computing device according to an embodiment.
도 13을 참조하면, 컴퓨팅 장치(1300)는 사용자의 얼굴이 나타난 영상을 획득하고, 획득된 영상에서 추출한 특징을 미리 저장된 등록 특징과 비교하는 과정을 통해 얼굴 인증 과정을 수행할 수 있다. 컴퓨팅 장치(1300)는 도 1의 컴퓨팅 장치(120)에 대응할 수 있고, 기능적으로 도 12의 얼굴 인증 장치(1200)의 기능을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 13 , the
컴퓨팅 장치(1300)는 프로세서(1310), 메모리(1320), 카메라(1330), 저장 장치(1340), 입력 장치(1350), 출력 장치(1360) 및 네트워크 인터페이스(1370)를 포함할 수 있다. 프로세서(1310), 메모리(1320), 카메라(1330), 저장 장치(1340), 입력 장치(1350), 출력 장치(1360) 및 네트워크 인터페이스(1370)는 통신 버스(1380)를 통해 서로 통신할 수 있다.The
카메라(1330)는 정지 영상, 비디오 영상, 또는 이들 모두를 캡쳐할 수 있다. 카메라(1330)는 사용자가 얼굴 인증을 시도하기 위해 입력하는 얼굴 영역을 캡쳐하여 사용자의 얼굴 영상을 획득할 수 있다.The
프로세서(1310)는 컴퓨팅 장치(1300) 내에서 실행하기 위한 기능 및 인스트럭션들을 실행한다. 예를 들어, 프로세서(1310)는 메모리(1320) 또는 저장 장치(1340)에 저장된 인스트럭션들을 처리할 수 있다. 프로세서(1310)는 도 1 내지 도 12를 통하여 전술한 하나 이상의 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1310)는 카메라(1330)에 의해 획득된 얼굴 영상과 등록된 얼굴 영상을 비교하여 얼굴 인증을 수행할 수 있다. 프로세서(1310)는 획득된 얼굴 영상이 사용자의 전체 얼굴 정보를 포함하지 않아도 얼굴 인증을 수행할 수 있다. 프로세서(1310)는 획득된 얼굴 영상이 사용자의 부분 얼굴 정보를 포함하는 경우, 부분 얼굴 정보의 타입에 기초하여, 얼굴 영상과 미리 정의된 기준 영상 간의 합성 영상을 생성하고, 생성된 합성 영상에 기초하여 얼굴 인증을 수행할 수 있다.The
메모리(1320)는 얼굴 인증 과정을 위한 정보를 저장한다. 메모리(1320)는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 또는 컴퓨터 판독가능한 저장 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1320)는 RAM(random access memories), DRAM(dynamic random access memories), SRAM(static random access memories) 또는 이 기술 분야에서 알려진 다른 형태의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(1320)는 프로세서(1310)에 의해 실행하기 위한 인스트럭션들을 저장할 수 있고, 컴퓨팅 장치(1300)에 의해 소프트웨어 또는 애플리케이션이 실행되는 동안 관련 정보를 저장할 수 있다.The
저장 장치(1340)는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 또는 컴퓨터 판독가능한 저장 장치를 포함한다. 저장 장치(1340)는 등록 특징들 또는 등록 영상을 포함하는 데이터베이스를 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 저장 장치(1340)는 메모리(1320)보다 더 많은 양의 정보를 저장하고, 정보를 장기간 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장 장치(1340)는 자기 하드 디스크, 광 디스크, 플래쉬 메모리, 전기적으로 프로그래밍가능한 메모리(EPROM), 플로피 디스크 또는 이 기술 분야에서 알려진 다른 형태의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.The
입력 장치(1350)는 촉각, 비디오, 오디오 또는 터치 입력을 통해 사용자로부터 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 입력 장치(1350)는 키보드, 마우스, 터치 스크린, 마이크로폰, 또는 사용자로부터 입력을 검출하고, 검출된 입력을 컴퓨팅 장치(1300)에 전달할 수 있는 임의의 다른 장치를 포함할 수 있다.The
출력 장치(1360)는 시각적, 청각적 또는 촉각적인 채널을 통해 사용자에게 컴퓨팅 장치(1300)의 출력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 출력 장치(1360)는 얼굴 인증과 관련된 정보를 시각화하여 사용자에게 제공할 수 있다. 출력 장치(1360)는 예를 들어, 액정 디스플레이, LED(light emitting diode) 디스플레이, 터치 스크린, 스피커, 진동 발생 장치 또는 사용자에게 출력을 제공할 수 있는 임의의 다른 장치를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(1300)는 얼굴 인증이 수행되는 동안, 사용자가 볼 수 있는 디스플레이 스크린에 카메라(1330)에 의해 획득된 얼굴 영상(프리뷰 영상)을 표시할 수도 있고, 해당 얼굴 영상을 표시하지 않을 수도 있다. The
네트워크 인터페이스(1370)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 외부 장치와 통신할 수 있다. 예를 들어, 네트워크 인터페이스(1370)는 이더넷(Ethernet) 카드, 광학 트랜시버, 무선 주파수 트랜시버 또는 정보를 송수신할 수 있는 임의의 다른 네트워크 인터페이스 카드를 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스(1370)는 블루투스(Bluetooth), 와이파이(WiFi), 3G 또는 4G 등의 통신 방식을 이용하여 외부 장치와 무선으로 통신할 수 있다.The
도 14는 일 실시예에 따른 학습 장치의 구성을 도시하는 도면이다.14 is a diagram illustrating a configuration of a learning apparatus according to an embodiment.
도 14를 참조하면, 학습 장치(1400)는 얼굴 인증에서 이용되는 특징 추출기(1430)를 학습시키는 장치이다. 일례에서, 특징 추출기(1430)는 입력 값에 대응하는 결과 값을 출력하는 뉴럴 네트워크 모델로, 학습 영상과 기준 영상에 기초하여 학습될 수 있다. 여기서, 기준 영상은 위 얼굴 등록 과정 및 얼굴 인증 과정에서 설명된 기준 영상과 동일하다.Referring to FIG. 14 , a
학습 장치(1400)는 하나 이상의 프로세서(1410) 및 메모리(1420)를 포함할 수 있다. 메모리(1420)는 프로세서(1410)에 연결되고, 프로세서(1410)에 의해 실행가능한 인스트럭션들, 프로세서(1410)가 연산할 데이터 또는 프로세서(1410)에 의해 처리된 데이터를 저장할 수 있다.The
학습 영상이 학습 장치(1400)에 입력되면, 프로세서(1410)는 학습 영상에서 얼굴 영역을 검출하고, 검출된 얼굴 영역에 나타난 얼굴이 부분 얼굴 또는 전체 얼굴인지 여부를 판단할 수 있다. 학습 영상에 나타난 얼굴이 부분 얼굴로 판단된 경우, 프로세서(1410)는 부분 얼굴에 타입에 기초하여 학습 영상의 영상 정보에 기준 영상의 영상 정보를 합성하여 합성 영상을 생성하고, 특징 추출기(1430)를 이용하여 합성 영상으로부터 특징을 추출한다. 이 과정들에는 본 명세서에서 설명된 얼굴 인증 과정에 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있다. 일 예에서, 프로세서(1410)는 특징 추출기(1430)에 의해 추출된 특징과 의도한 특징 간의 차이로 인한 손실(loss)를 계산하고, 계산된 손실이 줄어들도록 특징 추출기(1430)를 구성하는 파라미터들을 조정하는 것에 의해 특징 추출기(1430)를 학습시킬 수 있다. When the learning image is input to the
학습 장치(1400)는 많은 수의 학습 영상들 각각에 대해 위 과정을 반복적으로 수행하여 특징 추출기(1430)의 파라미터들을 점차 바람직한 방향으로 조정할 수 있다.The
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented by a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, the apparatus, methods, and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate (FPGA) array), a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. A processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that can include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the computer-readable medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
Claims (33)
상기 얼굴 영역에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴(partial face)인지 여부를 결정하는 단계;
상기 입력 얼굴이 부분 얼굴이라는 결정에 응답하여, 기준 영상과 상기 얼굴 영역의 얼굴 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하는 단계; 및
상기 합성 영상에 기초하여 인증 성공 여부를 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 기준 영상은,
상기 합성 영상으로부터 특징을 추출하는데 이용되는 특징 추출기를 트레이닝(training)하는데 이용된 학습 영상들에 기초하여 결정된 영상인,
얼굴 인증 방법.detecting a face region in the input image;
determining whether the input face displayed in the face region is a partial face;
generating a synthesized image by synthesizing a reference image and a face image of the face region in response to determining that the input face is a partial face; and
Determining whether authentication is successful based on the composite image
including,
The reference image is
An image determined based on learning images used to train a feature extractor used to extract features from the synthesized image,
Face authentication method.
상기 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정하는 단계는,
상기 입력 영상에서 검출된 상기 얼굴 영역의 위치에 기초하여 상기 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정하는, 얼굴 인증 방법.According to claim 1,
Determining whether the input face is a partial face comprises:
and determining whether the input face is a partial face based on a position of the face region detected in the input image.
상기 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정하는 단계는,
상기 검출된 얼굴 영역이 상기 입력 영상의 경계 중 일 부분을 포함하는 경우, 상기 입력 얼굴이 부분 얼굴이라고 결정하는, 얼굴 인증 방법.3. The method of claim 2,
Determining whether the input face is a partial face comprises:
and determining that the input face is a partial face when the detected face region includes a part of a boundary of the input image.
상기 합성 영상을 생성하는 단계는,
상기 검출된 얼굴 영역에 기초하여 상기 기준 영상의 영상 정보와 상기 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 상기 합성 영상을 생성하고,
상기 기준 영상의 영상 정보는, 전체 얼굴에 대응하는 얼굴 영역에서 상기 검출된 얼굴 영역을 제외한 나머지 얼굴 영역에 대응하는 영역의 영상 정보인, 얼굴 인증 방법.3. The method of claim 2,
The step of generating the composite image includes:
generating the synthesized image by synthesizing image information of the reference image and image information of the face image based on the detected face region;
The image information of the reference image is image information of a region corresponding to the rest of the face region excluding the detected face region in the face region corresponding to the entire face.
상기 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정하는 단계는,
상기 얼굴 영역에서 얼굴의 랜드마크들을 검출하는 단계; 및
상기 검출된 얼굴 영역에서, 미리 정의된 얼굴 부위 영역들(facial part regions) 중 적어도 하나에 대응하는 랜드마크들이 검출되지 않은 경우, 상기 입력 얼굴이 부분 얼굴이라고 결정하는 단계
를 포함하는 얼굴 인증 방법.According to claim 1,
Determining whether the input face is a partial face comprises:
detecting landmarks of a face in the face region; and
determining that the input face is a partial face when, in the detected face region, landmarks corresponding to at least one of predefined facial part regions are not detected;
A face authentication method comprising a.
상기 합성 영상을 생성하는 단계는,
상기 랜드마크들이 검출되지 않은 얼굴 영역에 대응하는 상기 기준 영상의 대응 영역의 영상 정보와 상기 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 상기 합성 영상을 생성하는, 얼굴 인증 방법.6. The method of claim 5,
The step of generating the composite image includes:
and generating the synthesized image by synthesizing image information of a corresponding region of the reference image corresponding to a facial region in which the landmarks are not detected and image information of the face image.
상기 랜드마크들이 검출되지 않은 얼굴 부위 영역에 기초하여 상기 대응 영역의 위치 및 형태가 결정되는, 얼굴 인증 방법.7. The method of claim 6,
The method of claim 1, wherein the location and shape of the corresponding area are determined based on the area of the face in which the landmarks are not detected.
상기 인증 성공 여부를 결정하는 단계는,
특징 추출기를 이용하여 상기 입력 얼굴에 대한 특징을 추출하는 단계; 및
등록 특징들 중 상기 부분 얼굴의 타입에 대응하는 등록 특징과 상기 추출된 특징 간의 비교 결과에 기초하여 인증 성공 여부를 결정하는 단계
를 포함하는 얼굴 인증 방법.According to claim 1,
The step of determining whether the authentication succeeds,
extracting features for the input face using a feature extractor; and
Determining whether authentication succeeds based on a comparison result between the extracted feature and a registered feature corresponding to the partial face type among the registered features
A face authentication method comprising a.
상기 부분 얼굴의 타입은,
미리 정의된 얼굴 부위 영역들 중 적어도 하나에 대응하는 랜드마크들의 검출 결과에 기초하여 결정되는, 얼굴 인증 방법.9. The method of claim 8,
The type of the partial face is,
The face authentication method is determined based on a detection result of landmarks corresponding to at least one of the predefined facial region regions.
상기 특징 추출기에는,
상기 합성 영상과 상기 기준 영상 간의 차분 영상(difference image)의 영상 정보가 입력되는, 얼굴 인증 방법.9. The method of claim 8,
In the feature extractor,
A face authentication method in which image information of a difference image between the synthesized image and the reference image is input.
상기 특징 추출기는,
상기 부분 얼굴의 타입들 각각에 대응하는 출력 레이어들을 포함하는 뉴럴 네트워크 모델인, 얼굴 인증 방법.9. The method of claim 8,
The feature extractor is
a neural network model including output layers corresponding to each of the types of partial faces.
상기 등록 특징들은,
미리 정의된 부분 얼굴의 타입들 각각에 대응하는 등록 특징을 포함하는, 얼굴 인증 방법.9. The method of claim 8,
The registration features are:
and a registration feature corresponding to each of the predefined partial face types.
상기 입력 얼굴이 부분 얼굴이 아니라는 결정에 응답하여, 상기 얼굴 영상에 기초하여 인증 성공 여부를 결정하는 단계
를 더 포함하는 얼굴 인증 방법.According to claim 1,
in response to determining that the input face is not a partial face, determining whether authentication is successful based on the face image
A face authentication method further comprising a.
상기 얼굴 영상에 기초하여 인증 성공 여부를 결정하는 단계는,
상기 얼굴 영상과 상기 기준 영상 간의 차분 영상에 기초하여 상기 입력 얼굴에 대한 특징을 추출하는 단계; 및
상기 추출된 특징과 등록 특징들 중 전체 얼굴에 대응하는 등록 특징 간의 비교 결과에 기초하여 인증 성공 여부를 결정하는 단계
포함하는 얼굴 인증 방법.15. The method of claim 14,
The step of determining whether authentication succeeds based on the face image,
extracting a feature of the input face based on a difference image between the face image and the reference image; and
determining whether authentication succeeds or not based on a comparison result between the extracted features and registered features corresponding to the entire face among the registered features
Including face authentication methods.
상기 얼굴 영상에 나타난 입력 얼굴에 폐색 영역(occlusion region)이 존재하는지 여부를 결정하는 단계; 및
상기 폐색 영역이 존재한다는 결정에 응답하여, 상기 기준 영상에서 상기 폐색 영역에 대응하는 대응 영역의 영상 정보와 상기 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 합성 영상을 생성하는 단계
를 더 포함하는 얼굴 인증 방법.According to claim 1,
determining whether an occlusion region exists in the input face displayed in the face image; and
generating a synthesized image by synthesizing image information of a corresponding region corresponding to the occlusion region in the reference image and image information of the face image in response to determining that the occlusion region exists;
A face authentication method further comprising a.
상기 얼굴 영역에서 얼굴의 랜드마크들을 검출하는 단계; 및
상기 검출된 랜드마크들의 위치에 기초하여 상기 입력 영상에 나타난 얼굴 영역을 조정하는 단계
를 더 포함하는 얼굴 인증 방법.According to claim 1,
detecting landmarks of a face in the face region; and
adjusting the face region displayed in the input image based on the positions of the detected landmarks
A face authentication method further comprising a.
상기 프로세서는,
입력 영상에서 얼굴 영역을 검출하고,
상기 얼굴 영역에 나타난 입력 얼굴이 부분 얼굴인지 여부를 결정하고,
상기 입력 얼굴이 부분 얼굴이라는 결정에 응답하여, 기준 영상과 상기 얼굴 영역의 얼굴 영상을 합성하여 합성 영상을 생성하고,
상기 합성 영상에 기초하여 인증 성공 여부를 결정하며,
상기 기준 영상은,
상기 합성 영상으로부터 특징을 추출하는데 이용되는 특징 추출기를 트레이닝(training)하는데 이용된 학습 영상들에 기초하여 결정된 영상인,
얼굴 인증 장치.including a processor;
The processor is
Detects a face region in the input image,
determining whether the input face displayed in the face region is a partial face;
In response to determining that the input face is a partial face, a reference image and a face image of the face region are synthesized to generate a synthesized image;
Determining whether or not authentication succeeds based on the synthesized image,
The reference image is
An image determined based on learning images used to train a feature extractor used to extract features from the synthesized image,
face authentication device.
상기 프로세서는,
상기 검출된 얼굴 영역이 상기 입력 영상의 경계 중 일 부분을 포함하는 경우, 상기 입력 얼굴이 부분 얼굴이라고 결정하는, 얼굴 인증 장치.20. The method of claim 19,
The processor is
and determining that the input face is a partial face when the detected face region includes a part of a boundary of the input image.
상기 프로세서는,
상기 검출된 얼굴 영역에 기초하여 상기 기준 영상의 영상 정보와 상기 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 상기 합성 영상을 생성하고,
상기 기준 영상의 영상 정보는, 전체 얼굴에 대응하는 얼굴 영역에서 상기 검출된 얼굴 영역을 제외한 나머지 얼굴 영역에 대응하는 영역의 영상 정보인, 얼굴 인증 장치.20. The method of claim 19,
The processor is
generating the synthesized image by synthesizing image information of the reference image and image information of the face image based on the detected face region;
The image information of the reference image is image information of a region corresponding to the rest of the face region excluding the detected face region from the face region corresponding to the entire face.
상기 프로세서는,
상기 얼굴 영역에서 얼굴의 랜드마크들을 검출하고,
상기 검출된 얼굴 영역에서, 미리 정의된 얼굴 부위 영역들 중 적어도 하나에 대응하는 랜드마크들이 검출되지 않은 경우, 상기 입력 얼굴이 부분 얼굴이라고 결정하는, 얼굴 인증 장치.20. The method of claim 19,
The processor is
detecting landmarks of the face in the face region;
and determining that the input face is a partial face when landmarks corresponding to at least one of predefined face region regions are not detected in the detected face region.
상기 프로세서는,
상기 랜드마크들이 검출되지 않은 얼굴 영역에 대응하는 상기 기준 영상의 대응 영역의 영상 정보와 상기 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 상기 합성 영상을 생성하는, 얼굴 인증 장치.23. The method of claim 22,
The processor is
and generating the synthesized image by synthesizing image information of a corresponding region of the reference image corresponding to a facial region in which the landmarks are not detected and image information of the face image.
상기 프로세서는,
특징 추출기를 이용하여 상기 입력 얼굴에 대한 특징을 추출하고,
등록 특징들 중 상기 부분 얼굴의 타입에 대응하는 등록 특징과 상기 추출된 특징 간의 비교 결과에 기초하여 인증 성공 여부를 결정하는, 얼굴 인증 장치.20. The method of claim 19,
The processor is
extracting features for the input face using a feature extractor,
and determining whether or not authentication succeeds based on a comparison result between a registered feature corresponding to the type of the partial face among registered features and the extracted feature.
상기 프로세서는,
상기 얼굴 영상에 나타난 입력 얼굴에 폐색 영역이 존재하는지 여부를 결정하고,
상기 폐색 영역이 존재한다는 결정에 응답하여, 상기 기준 영상에서 상기 폐색 영역에 대응하는 대응 영역의 영상 정보와 상기 얼굴 영상의 영상 정보를 합성하는 것에 의해 합성 영상을 생성하는, 얼굴 인증 장치. 20. The method of claim 19,
The processor is
determining whether an occlusion area exists in the input face displayed in the face image;
and generating a synthesized image by synthesizing image information of a corresponding region corresponding to the occlusion region and image information of the face image in the reference image in response to determining that the occlusion region exists.
상기 공통 특징 추출기와 연결되고, 상기 얼굴 영상이 사용자의 전체 얼굴 정보를 포함하는 경우에 전체 얼굴에 대응하는 중간 특징을 상기 공통 특징 추출기로부터 입력 받아 얼굴 인증에 사용될 특징을 추출하는 제1 특징 추출기; 및
상기 공통 특징 추출기와 연결되고, 상기 얼굴 영상이 사용자의 부분 얼굴 정보를 포함하는 경우에 기준 영상과 상기 얼굴 영역의 얼굴 영상을 합성하여 생성된 합성 영상에 대응하는 중간 특징을 상기 공통 특징 추출기로부터 입력 받아 얼굴 인증에 사용될 특징을 추출하는 제2 특징 추출기
를 포함하고,
상기 기준 영상은,
상기 합성 영상으로부터 특징을 추출하는데 이용되는 상기 제2 특징 추출기를 트레이닝(training)하는데 이용된 학습 영상들에 기초하여 결정된 영상인,
뉴럴 네트워크 모델이 포함된 장치.a common feature extractor that receives a face image and outputs intermediate features;
a first feature extractor connected to the common feature extractor and configured to receive intermediate features corresponding to the entire face from the common feature extractor and extract features to be used for face authentication when the face image includes full face information of the user; and
It is connected to the common feature extractor, and when the face image includes partial face information of a user, an intermediate feature corresponding to a synthesized image generated by synthesizing a reference image and a face image of the face region is input from the common feature extractor A second feature extractor that receives and extracts features to be used for face authentication
including,
The reference image is
An image determined based on learning images used to train the second feature extractor used to extract features from the synthesized image,
A device with a neural network model.
상기 공통 특징 추출기는, 컨볼루션 레이어(convolutional layer)를 포함하는, 뉴럴 네트워크 모델이 포함된 장치27. The method of claim 26,
The common feature extractor is a device including a neural network model, including a convolutional layer
상기 공통 특징 추출기는, 완전 연결 레이어(fully-connected layer)를 포함하는, 뉴럴 네트워크 모델이 포함된 장치.27. The method of claim 26,
The common feature extractor includes a neural network model including a fully-connected layer.
상기 제1 특징 추출기 및 상기 제2 특징 추출기는, 완전 연결 레이어를 포함하는, 뉴럴 네트워크 모델이 포함된 장치.27. The method of claim 26,
The apparatus including a neural network model, wherein the first feature extractor and the second feature extractor include a fully connected layer.
상기 장치는, 복수의 제2 특징 추출기들을 포함하고,
상기 제2 특징 추출기들 각각은, 서로 다른 타입의 부분 얼굴 영상에 대하여 얼굴 인증에 사용될 특징을 추출하는, 뉴럴 네트워크 모델이 포함된 장치. 27. The method of claim 26,
The apparatus comprises a plurality of second feature extractors;
The apparatus including a neural network model, wherein each of the second feature extractors extracts features to be used for face authentication with respect to different types of partial face images.
사용자의 얼굴 영상을 획득하는 카메라; 및
상기 얼굴 영상을 획득하는 동안 사용자가 볼 수 있는 디스플레이;
미리 정의된 기준 영상에서 상기 획득된 얼굴 영상에서 누락된 부분들에 대응하는 영상 정보 및 상기 획득된 얼굴 영상의 영상 정보를 결합함으로써 합성 영상을 생성하고, 잠금 상태의 상기 컴퓨팅 장치에 액세스하려는 상기 사용자에 대해 상기 합성 영상에 기초한 얼굴 인증을 수행하는 프로세서
를 포함하고,
상기 잠금 상태의 상기 컴퓨팅 장치는, 얼굴 인증을 위한 뉴럴 네트워크를 이용하여 상기 얼굴 인증이 수행되는 동안 상기 디스플레이 상에 상기 사용자에게 상기 획득된 얼굴 영상을 표시하지 않으며,
상기 얼굴 인증에서 상기 합성 영상 및 유효한 사용자의 등록된 얼굴 영상 간의 인증이 성공한 것으로 결정되는 경우에 응답하여, 상기 컴퓨팅 장치는 상기 사용자가 상기 컴퓨팅 장치에 액세스하도록 상기 잠금 상태를 해제하고,
상기 합성 영상은 전체 얼굴 중 검출된 부분 얼굴에 대해서는 상기 획득된 얼굴 영상의 영상 정보를 포함하고 상기 누락된 부분들에 대해서는 상기 기준 영상의 영상 정보를 포함하는,
컴퓨팅 장치. A computing device comprising:
a camera for acquiring a user's face image; and
a display that a user can see while acquiring the face image;
The user who wants to access the computing device in a locked state to generate a composite image by combining image information of the acquired face image and image information corresponding to parts missing from the acquired face image in a predefined reference image A processor that performs face authentication based on the synthesized image for
including,
the computing device in the locked state does not display the acquired face image to the user on the display while the face authentication is performed using a neural network for face authentication;
In response to determining that authentication between the composite image and the registered face image of a valid user in the face authentication is successful, the computing device releases the lock state to allow the user to access the computing device,
The synthesized image includes image information of the acquired face image for a detected partial face among all faces and includes image information of the reference image for the missing parts,
computing device.
상기 프로세서는,
상기 획득된 얼굴 영상이 상기 사용자의 전체 얼굴 정보를 포함하지 않아도 상기 얼굴 인증을 수행하는, 컴퓨팅 장치.32. The method of claim 31,
The processor is
and performing the face authentication even if the acquired face image does not include the entire face information of the user.
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