KR102393543B1 - Method for collecting and processing face data for training face authentication deep learning model in smartphone device and device performing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 안면 인증 딥러닝 모델을 스마트폰 디바이스 내에서 학습하기 위한 안면 데이터 수집 및 처리 방법과 그 방법을 수행하는 디바이스에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 개인 정보에 해당하는 안면 이미지 데이터가 서버로 수집되지 않고 개별 디바이스에서의 온-디바이스 학습에 활용된 이후 온-디바이스 학습의 결과만이 서버로 취합되는 연합 학습을 수행하기 위한 디바이스, 및 그 디바이스에서의 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a facial data collection and processing method for learning a facial authentication deep learning model in a smartphone device, and a device for performing the method. More specifically, the present invention performs federated learning in which only the results of on-device learning are collected by the server after facial image data corresponding to personal information is not collected by the server but used for on-device learning in individual devices It relates to a device for, and a method in the device for.
인공 신경망 등의 AI 기술이 발전함에 따라 특허문헌 1에서와 같이 안면 인증이 널리 활용되고 있다. 안면 인증을 위해서는 다량의 안면 데이터에 기초하여 딥러닝 모델을 학습시켜야 하고, 이후 학습 완료된 모델을 통해 입력되는 안면 이미지가 등록된 유저의 안면 이미지와 일치하는지 여부가 판단될 수 있다.As AI technologies such as artificial neural networks develop, facial authentication is widely used as in Patent Document 1. For facial authentication, it is necessary to train a deep learning model based on a large amount of facial data, and it may be determined whether or not the facial image inputted through the trained model matches the facial image of the registered user.
딥러닝 모델을 학습시키는 과정에서, 다량의 안면 데이터를 확보하는 것이 문제될 수 있다. 딥러닝 모델을 서비스 도메인에 맞게 학습시키기 위해서는, 즉 안면 인증 서비스의 제공 대상인 유저들의 특성에 맞게 학습시키기 위해서는, 접근 가능한 오픈 데이터가 아닌 해당 서비스 도메인에서의 안면 데이터를 활용하는 것이 바람직할 수 있다.In the process of training a deep learning model, securing a large amount of facial data can be a problem. In order to train the deep learning model according to the service domain, that is, to learn according to the characteristics of users who are the target of providing the facial authentication service, it may be desirable to utilize the facial data in the corresponding service domain rather than the accessible open data.
다만, 서비스 도메인에서 유저들이 각자의 디바이스에서 생성하는 유저 이미지들을 딥러닝 서버로 수집하여 안면 데이터를 준비하는 방식은, 개인 정보의 수집에 해당하게 되어 보안에 관한 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 개인 정보 보안에 관한 문제 없이 딥러닝 모델을 학습시킬 수 있는 개선된 학습 방식이 요구될 수 있다.However, in the service domain, the method of preparing facial data by collecting user images generated by users on their devices with a deep learning server corresponds to the collection of personal information, which may cause security problems. Therefore, an improved learning method that can train a deep learning model without problems regarding personal information security may be required.
본 발명에 의해 해결하고자 하는 기술적 과제는, 딥러닝 모델을 학습시키는 과정에서 이미지 데이터가 서버로 수집되는 것을 방지하여 개인 정보 보안에 관한 문제를 해결할 수 있는 연합 학습 방식을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a federated learning method that can solve the problem of personal information security by preventing image data from being collected to a server in the process of learning a deep learning model.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스는, 명령어들을 저장하는 메모리; 및 상기 명령어들을 실행함으로써: 상기 안면 인증 딥러닝 모델을 관리하는 서버로부터 상기 안면 인증 딥러닝 모델의 가중치들의 최종 업데이트 상태를 수신하고, 상기 디바이스의 유저를 촬영하여 상기 유저의 안면 이미지를 취득하고, 상기 최종 업데이트 상태의 가중치들에 기초하여 상기 안면 이미지로부터 쿼리 안면 특징들을 추출하고, 상기 쿼리 안면 특징들 및 상기 유저를 식별하기 위해 상기 디바이스에 미리 등록되어 있는 등록 안면 특징들에 대한 비교 결과에 기초하여 안면 특징 유사도를 산출하고, 상기 안면 특징 유사도를 임계 유사도와 비교하여 상기 디바이스의 잠금 화면을 해제할지 여부를 결정하고, 상기 안면 이미지에 대한 데이터 적합성 검증을 수행하여 적합한 것으로 판정되는 이미지를 적합 안면 이미지로 설정하고, 상기 적합 안면 이미지에 의한 온-디바이스 학습을 수행하여 상기 안면 인증 딥러닝 모델을 업데이트하기 위한 상기 가중치들의 변화량에 해당하는 모델 파라미터를 산출하고, 상기 모델 파라미터를 상기 서버에 송신하도록 구성되는 프로세서; 를 포함한다.As a means for solving the above-described technical problem, a device for federated learning for a facial authentication deep learning model according to an aspect of the present invention, a memory for storing instructions; and by executing the instructions: receiving the final updated status of the weights of the facial authentication deep learning model from the server managing the facial authentication deep learning model, photographing the user of the device to obtain a facial image of the user, extracting query facial features from the facial image based on the weights of the last updated status, and based on a comparison result for the query facial features and registered facial features pre-registered in the device to identify the user calculates the facial feature similarity, compares the facial feature similarity with a threshold similarity to determine whether to unlock the device lock screen, and performs data suitability verification on the facial image to select a suitable image set as an image, calculate model parameters corresponding to the amount of change of the weights for updating the facial authentication deep learning model by performing on-device learning by the suitable facial image, and transmit the model parameters to the server configured processor; includes
본 발명의 다른 측면에 따른 메모리에 저장되는 명령어들을 실행하는 프로세서에 의해 수행되는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스에서의 방법은, 상기 안면 인증 딥러닝 모델을 관리하는 서버로부터 상기 안면 인증 딥러닝 모델의 가중치들의 최종 업데이트 상태를 수신하는 단계; 상기 디바이스의 유저를 촬영하여 상기 유저의 안면 이미지를 취득하는 단계; 상기 최종 업데이트 상태의 가중치들에 기초하여 상기 안면 이미지로부터 쿼리 안면 특징들을 추출하는 단계; 상기 쿼리 안면 특징들 및 상기 유저를 식별하기 위해 상기 디바이스에 미리 등록되어 있는 등록 안면 특징들에 대한 비교 결과에 기초하여 안면 특징 유사도를 산출하는 단계; 상기 안면 특징 유사도를 임계 유사도와 비교하여 상기 디바이스의 잠금 화면을 해제할지 여부를 결정하는 단계; 상기 안면 이미지에 대한 데이터 적합성 검증을 수행하여 적합한 것으로 판정되는 이미지를 적합 안면 이미지로 설정하는 단계; 상기 적합 안면 이미지에 의한 온-디바이스 학습을 수행하여 상기 안면 인증 딥러닝 모델을 업데이트하기 위한 상기 가중치들의 변화량에 해당하는 모델 파라미터를 산출하는 단계; 및 상기 모델 파라미터를 상기 서버에 송신하는 단계; 를 포함한다.A method in a device for federated learning for a facial authentication deep learning model, performed by a processor executing instructions stored in a memory according to another aspect of the present invention, from the server managing the facial authentication deep learning model receiving a last updated state of weights of the facial authentication deep learning model; acquiring a facial image of the user by photographing the user of the device; extracting query facial features from the facial image based on the weights of the last updated state; calculating a degree of facial feature similarity based on a comparison result of the query facial features and registered facial features pre-registered in the device to identify the user; determining whether to unlock the lock screen of the device by comparing the facial feature similarity with a threshold similarity; performing data suitability verification on the face image to set an image determined to be suitable as a suitable facial image; calculating a model parameter corresponding to a change amount of the weights for updating the facial authentication deep learning model by performing on-device learning based on the fit face image; and sending the model parameters to the server. includes
본 발명에 따른 디바이스 및 방법에 의하면, 잠금 화면의 해제를 위해 취득되는 유저의 안면 이미지가 서버로 직접 전송되는 것이 아니고, 온-디바이스 학습에 의해 생성되는 모델 파라미터만이 서버로 전송될 수 있으므로, 서버에 안면 이미지가 수집되는 일 없이 안면 인증 딥러닝 모델이 연합 학습의 방식으로 학습될 수 있다.According to the device and method according to the present invention, the facial image of the user acquired for unlocking the lock screen is not directly transmitted to the server, but only model parameters generated by on-device learning can be transmitted to the server, A facial authentication deep learning model can be trained by federated learning without collecting facial images on the server.
도 1은 일부 실시예에 따른 안면 인증 딥러닝 모델의 연합 학습 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일부 실시예에 따른 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스를 구성하는 요소들을 나타내는 블록도이다.
도 3은 일부 실시예에 따른 연합 학습 시스템에서 온-디바이스 학습이 수행되는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일부 실시예에 따른 연합 학습 시스템의 기존의 중앙 학습 시스템과의 차이점을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일부 실시예에 따른 연합 학습을 위한 디바이스가 동작하는 구체적인 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일부 실시예에 따른 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스에서의 방법을 구성하는 단계들을 나타내는 흐름도이다.1 is a diagram for explaining a federated learning system of a facial authentication deep learning model according to some embodiments.
2 is a block diagram illustrating elements constituting a device for federated learning for a facial authentication deep learning model according to some embodiments.
3 is a diagram for explaining a method in which on-device learning is performed in the federated learning system according to some embodiments.
4 is a view for explaining the difference between the federated learning system and the existing central learning system according to some embodiments.
5 is a diagram for describing a specific process in which a device for federated learning operates according to some embodiments.
6 is a flowchart illustrating steps of configuring a method in a device for federated learning for a facial authentication deep learning model according to some embodiments.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들이 상세하게 설명될 것이다. 이하에서의 설명은 실시예들을 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명에 따른 권리범위를 제한하거나 한정하기 위한 것은 아니다. 본 발명에 관한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 상세한 설명 및 실시예들로부터 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명에 따른 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The description below is only for specifying the embodiments, and is not intended to limit or limit the scope of rights according to the present invention. What a person of ordinary skill in the art related to the present invention can easily infer from the detailed description and embodiments of the invention should be construed as belonging to the scope of the present invention.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에 관한 기술 분야에서 널리 사용되는 일반적인 용어로 기재되었으나, 본 발명에서 사용되는 용어의 의미는 해당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 새로운 기술의 출현, 심사기준 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 일부 용어는 출원인에 의해 임의로 선정될 수 있고, 이 경우 임의로 선정되는 용어의 의미가 상세하게 설명될 것이다. 본 발명에서 사용되는 용어는 단지 사전적 의미만이 아닌, 명세서의 전반적인 맥락을 반영하는 의미로 해석되어야 한다.The terms used in the present invention have been described as general terms widely used in the technical field related to the present invention, but the meaning of the terms used in the present invention is the intention of a technician in the relevant field, the emergence of new technology, examination standards or precedents. It may vary depending on Some terms may be arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning of the arbitrarily selected terms will be described in detail. Terms used in the present invention should be interpreted as meanings reflecting the overall context of the specification, not just dictionary meanings.
본 발명에서 사용되는 '구성된다' 또는 '포함한다' 와 같은 용어는 명세서에 기재되는 구성 요소들 또는 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 일부 구성 요소들 또는 단계들은 포함되지 않는 경우, 및 추가적인 구성 요소들 또는 단계들이 더 포함되는 경우 또한 해당 용어로부터 의도되는 것으로 해석되어야 한다.Terms such as 'consisting of' or 'comprising' used in the present invention should not be construed as necessarily including all of the components or steps described in the specification, and if some components or steps are not included, And when additional components or steps are further included, it should also be construed as intended from the term.
본 발명에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2' 와 같은 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들 또는 단계들을 설명하기 위해 사용될 수 있으나, 해당 구성 요소들 또는 단계들은 서수에 의해 한정되지 않아야 한다. 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성 요소 또는 단계를 다른 구성 요소들 또는 단계들로부터 구별하기 위한 용도로만 해석되어야 한다.Terms including an ordinal number such as 'first' or 'second' used in the present invention may be used to describe various components or steps, but the components or steps should not be limited by the ordinal number. . Terms containing an ordinal number should only be interpreted for the purpose of distinguishing one element or step from other elements or steps.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들이 상세하게 설명될 것이다. 본 발명에 관한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 대해서는 자세한 설명이 생략된다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Detailed descriptions of matters widely known to those of ordinary skill in the art related to the present invention will be omitted.
도 1은 일부 실시예에 따른 안면 인증 딥러닝 모델의 연합 학습 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a federated learning system of a facial authentication deep learning model according to some embodiments.
도 1을 참조하면, 안면 인증 딥러닝 모델의 연합 학습 시스템(10)은 안면 인증 딥러닝 모델을 관리하는 서버(100) 및 연합 학습을 위한 디바이스(200)로 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 연합 학습 시스템(10)에서는 단일 개수의 서버(100)가 복수 개의 디바이스(200)들과 상호작용할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
연합 학습 시스템(10)에서 운용되는 안면 인증 딥러닝 모델은 딥러닝으로 학습되는 CNN(Convolutional Neural Network)를 의미할 수 있고, CNN을 구성하는 가중치들(weights)은 복수 개의 디바이스(200)들에 의한 연합 학습에 의해 지속적으로 업데이트될 수 있으며, 복수 개의 디바이스(200)들은 다시 업데이트된 가중치들을 활용하여 디바이스 내부에서 안면 인증 딥러닝 모델을 구동함으로써 안면 인증 기능을 유저에게 제공할 수 있다.The facial authentication deep learning model operated in the
안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습(Federated Learning)은, 복수 개의 디바이스(200)들에서 생성되는 학습 데이터, 즉 디바이스(200)의 유저의 안면 이미지가 서버(100)로 수집되어 집중되지 않고, 대신 온-디바이스 학습의 형태로 유저의 안면 이미지에 대한 학습이 각 디바이스(200)에서 수행되어, 그 결과만이 서버(100)로 수집되는 학습 방식을 의미할 수 있다.Federated Learning for the facial authentication deep learning model, the learning data generated in the plurality of
서버(100)가 복수 개의 디바이스(200)들로부터 학습 데이터로서 유저들의 안면 이미지들을 수집하지 않고, 각 디바이스(200)에서의 온-디바이스 학습을 통한 연합 학습이 수행되는 경우, 개인 정보에 해당하여 민감한 취급이 요구되는 안면 이미지들이 각 디바이스(200) 외부로 노출되지 않을 수 있으므로, 연합 학습 시스템(10)의 서비스 도메인에 적합한, 즉 복수 개의 디바이스(200)들의 유저들에 적합한 학습 데이터가 개인 정보의 유출 우려 없이 확보될 수 있다.When the
한편, 연합 학습 시스템(10)은 각 디바이스(200)에 설치되어 연합 학습을 수행하기 위한 애플리케이션에 의해 동작할 수 있다. 각 디바이스(200)는 애플리케이션, 예를 들면 가칭 캐시페이스(cashFace)에 의해 유저가 자신의 안면 이미지를 제공할 유인이 생기고, 유저는 후술할 바와 같이 디바이스(200)에서 캐시페이스(cashFace)를 실행시켜 마일리지 등의 리워드를 제공받으면서 안면 인증 딥러닝 모델을 학습시키기 위한 학습 데이터를 제공할 수 있다.On the other hand, the
도 2는 일부 실시예에 따른 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스를 구성하는 요소들을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating elements constituting a device for federated learning for a facial authentication deep learning model according to some embodiments.
도 2를 참조하면, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스(200)는 메모리(210) 및 프로세서(220)를 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니고, 도 2에 도시되는 요소들 외에 다른 범용적인 요소들이 디바이스(200)에 더 포함될 수 있다. 예를 들면, 디바이스(200)에는 서버(100)와 통신하기 위한 통신 수단 또는 유저의 안면 이미지를 촬영하기 위한 촬영 수단이 더 포함될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
디바이스(200)는 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 컴퓨팅 디바이스일 수 있다. 디바이스(200)는 연합 학습 시스템(10)을 구현하는 모바일/웹 애플리케이션 또는 컴퓨터 프로그램을 실행할 수 있다. 예를 들면, 디바이스(200)는 PC, 스마트폰 및 태블릿 PC 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 디바이스(200)는 프로세싱 성능을 구비하는 다양한 전자 디바이스의 형태로 구현될 수도 있다.The
가칭 캐시페이스(cashFace)와 같은 잠금 해제 앱과 관련하여, 전술한 바와 같이 디바이스(200)는 촬영 수단을 포함할 수 있고, 또한 유저의 슬라이드에 의한 잠금 화면의 해제와 관련하여 터치 스크린을 포함할 수 있다.With respect to a lock unlocking app such as a provisional name CashFace, as described above, the
디바이스(200)는 각종 데이터, 명령어들, 적어도 하나의 프로그램 또는 소프트웨어를 저장하기 위한 수단으로서 메모리(210)를 포함할 수 있고, 명령어들 또는 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써 각종 데이터에 대한 처리를 수행하기 위한 수단으로서 프로세서(220)를 포함할 수 있다.The
메모리(210)는 연합 학습 시스템(10)을 위한 각종 명령어들을 적어도 하나의 프로그램의 형태로 저장할 수 있다. 예를 들면, 메모리(210)는 컴퓨터 프로그램 또는 모바일/웹 애플리케이션과 같은 소프트웨어를 구성하는 명령어들을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(210)는 애플리케이션 또는 프로그램의 실행에 필요한 각종 데이터를 저장할 수 있다.The
메모리(210)는 ROM, PROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리, PRAM, MRAM, RRAM, FRAM 등과 같은 비휘발성 메모리로 구현될 수 있고, 또는 DRAM, SRAM, SDRAM, PRAM, RRAM, FeRAM 등의 휘발성 메모리로 구현될 수 있다. 또한, 메모리(210)는 HDD, SSD, SD, Micro-SD 등으로 구현될 수도 있다.The
프로세서(220)는 메모리(210)에 저장되는 명령어들을 실행함으로써 연합 학습 시스템(10)을 동작시킬 수 있다. 프로세서(220)는 연합 학습 시스템(10)을 구현하기 위한 일련의 처리 과정들을 수행할 수 있다. 또한, 프로세서(220)는 디바이스(200)를 제어하기 위한 전반적인 기능을 수행할 수 있고, 디바이스(200) 내부의 각종 연산들을 처리할 수 있다.The
프로세서(220)는 다수의 논리 게이트들의 어레이 또는 범용적인 마이크로 프로세서로 구현될 수 있다. 프로세서(220)는 단일의 프로세서 또는 복수의 프로세서들로 구성될 수 있다. 프로세서(220)는 명령어들을 저장하는 메모리(210) 와 별개의 구성이 아닌, 메모리(210)와 함께 일체로 구성될 수도 있다. 예를 들면, 프로세서(220)는 디바이스(200) 내에 구비되는 CPU, GPU 및 AP 중 적어도 하나의 형태로 구현될 수 있다.The
프로세서(220)는, 메모리(210)에 저장되는 명령어들을 실행함으로써, 안면 인증 딥러닝 모델을 관리하는 서버(100)로부터 안면 인증 딥러닝 모델의 가중치들의 최종 업데이트 상태를 수신할 수 있다.The
서버(100)는 연합 학습 시스템(10)에서 디바이스(200)에서의 온-디바이스 학습의 결과에 기초하여 안면 인증 딥러닝 모델의 가중치들을 지속적으로 업데이트할 수 있고, 이후 이를 다시 디바이스(200)에 제공할 수 있다.The
프로세서(220)는, 메모리(210)에 저장되는 명령어들을 실행함으로써, 디바이스(200)의 유저를 촬영하여 유저의 안면 이미지를 취득할 수 있다.The
연합 학습 시스템(10)을 구현하는 캐시페이스(cashFace) 앱을 활용하여 디바이스(200)에 잠금 화면이 설정될 수 있고, 디바이스(200)의 유저가 캐시페이스(cashFace) 앱을 통해 잠금 화면을 해제할 때 유저의 안면 이미지가 취득될 수 있다. 이를 위해, 디바이스(200)에 구비 가능한 카메라와 같은 촬영 수단이 활용될 수 있다.A lock screen may be set on the
프로세서(220)는, 메모리(210)에 저장되는 명령어들을 실행함으로써, 최종 업데이트 상태의 가중치들에 기초하여 안면 이미지로부터 쿼리 안면 특징들을 추출할 수 있다.The
최종 업데이트 상태의 가중치들은 서버(100)에 저장되어 있는 안면 인증 딥러닝 모델을 구성하는 것이므로, 해당 가중치들에 의하면 디바이스(200)에서도 안면 인증 딥러닝 모델이 활용될 수 있다. 해당 가중치들에 의한 딥러닝 모델에 의해 안면 이미지로부터 쿼리 안면 특징들이 추출될 수 있다. 쿼리 안면 특징들은 이후 등록 안면 특징들과의 비교를 위한 비교 대상일 수 있다.Since the weights of the last updated state constitute the facial authentication deep learning model stored in the
프로세서(220)는, 메모리(210)에 저장되는 명령어들을 실행함으로써, 쿼리 안면 특징들 및 유저를 식별하기 위해 디바이스(200)에 미리 등록되어 있는 등록 안면 특징들에 대한 비교 결과에 기초하여 안면 특징 유사도를 산출할 수 있다.The
등록 안면 특징들은 디바이스(200)의 유저에 대해 미리 등록되어 있는 것으로서, 예를 들면 캐시페이스(cashFace) 앱에서 안면 인증을 수행하기 위해 유저를 등록하는 과정에서 생성될 수 있다. 쿼리 안면 특징들이 등록 안면 특징들에 가까울수록, 안면 이미지가 유저의 안면에 가까운 것으로 판정될 수 있다.The registered facial features are pre-registered for the user of the
프로세서(220)는, 메모리(210)에 저장되는 명령어들을 실행함으로써, 안면 특징 유사도를 임계 유사도와 비교하여 디바이스(200)의 잠금 화면을 해제할지 여부를 결정할 수 있다.The
쿼리 안면 특징들 및 등록 안면 특징들은 수치적으로 표현될 수 있고, 그에 기반하여 안면 특징 유사도 또한 수치로 산출될 수 있다. 쿼리 안면 특징들 및 등록 안면 특징들이 유사할수록 안면 특징 유사도의 수치가 높아질 수 있고, 해당 수치가 임계치를 넘을 경우 디바이스(200)의 잠금 화면이 해제되어, 안면 인증에 의해 유저가 인증될 수 있다.The query facial features and the registered facial features may be expressed numerically, and facial feature similarity may also be numerically calculated based thereon. As the query facial features and registered facial features are similar, the numerical value of the facial feature similarity may increase, and when the numerical value exceeds the threshold, the lock screen of the
프로세서(220)는, 메모리(210)에 저장되는 명령어들을 실행함으로써, 안면 이미지에 대한 데이터 적합성 검증을 수행하여 적합한 것으로 판정되는 이미지를 적합 안면 이미지로 설정할 수 있다.The
디바이스(200)의 잠금 화면의 해제와는 별개로, 안면 이미지가 연합 학습 시스템(10)에서의 온-디바이스 학습에 적합한 이미지인지 여부가 데이터 적합성 검증에 의해 판정될 수 있다. 적합하지 않은 것으로 판정되는 이미지에 대해서는 온-디바이스 학습이 수행되지 않고, 적합한 것으로 판정되는 이미지만이 적합 안면 이미지로 설정되어, 이후 그에 대한 온-디바이스 학습이 수행될 수 있다.Apart from unlocking the lock screen of the
프로세서(220)는, 메모리(210)에 저장되는 명령어들을 실행함으로써, 적합 안면 이미지에 의한 온-디바이스 학습을 수행하여 안면 인증 딥러닝 모델을 업데이트하기 위한 가중치들의 변화량에 해당하는 모델 파라미터를 산출할 수 있다.The
온-디바이스 학습은 연합 학습 시스템(10)에서 안면 인증 딥러닝 모델을 학습시키는 과정이 서버(100)에 의해서가 아닌, 연합 학습 시스템(10)의 각 디바이스(200)에서 직접 수행된다는 것을 의미할 수 있다. 온-디바이스 학습에 의하면 안면 인증 딥러닝 모델의 CNN을 구성하는 가중치들을 어떻게 업데이트하면 되는지를, 즉 각 가중치를 증가시킬지, 감소시킬지 또는 유지할지를 나타내는 모델 파라미터가 산출될 수 있다.On-device learning means that the process of learning the facial authentication deep learning model in the
프로세서(220)는, 메모리(210)에 저장되는 명령어들을 실행함으로써, 모델 파라미터를 서버(100)에 송신할 수 있다.The
연합 학습 시스템(10)에서 각 디바이스(200)로부터 모델 파라미터가 서버(100)로 송신되는 경우, 서버(100)는 모델 파라미터들에 기초하여 안면 인증 딥러닝 모델, 즉 CNN의 가중치들을 업데이트할 수 있다. 이후, 업데이트된 가중치들은 다시 각 디바이스(200)로 송신되어 유저의 안면 인증에 활용될 수 있다.When the model parameters are transmitted from each
도 3은 일부 실시예에 따른 연합 학습 시스템에서 온-디바이스 학습이 수행되는 방식을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a method in which on-device learning is performed in the federated learning system according to some embodiments.
도 3을 참조하면, 연합 학습 시스템(10)에서 온-디바이스 학습이 수행되는 방식을 설명하기 위한 시나리오(300)가 도시되어 있다. 시나리오(300)는 예를 들면 연합 학습 시스템(10)을 구현하는 캐시페이스(cashFace) 앱의 시나리오를 의미할 수 있다.Referring to FIG. 3 , a
시나리오(300)에는 서버(100) 및 디바이스(200) 외에도, 유저(310) 및 광고 제공자(320)가 도시되어 있다. 시나리오(300)에서 디바이스(200)는 캐시페이스(cashFace) 앱을 통해 유저(310)에게 광고 및 마일리지와 같은 리워드를 제공하여, 유저(310)의 안면 이미지를 획득할 수 있고, 이를 통해 온-디바이스 학습을 수행할 수 있다.In addition to the
시나리오(300)에서 디바이스(200)는 도시된 바와 같이 잠금 화면의 실행 및 해제, 광고 화면의 노출 및 제거할 수 있고, 그 과정에서 유저(310)의 안면 이미지를 취득할 수 있다. 특히, 도시된 바와 같이 유저(310)의 안면 이미지를 취득하고 이를 통해 온-디바이스 학습을 수행하는 과정에서 서버(100)가 전혀 개입하지 않으므로, 서버(100)로의 데이터 수집에 의한 개인 정보 보안 문제가 발생하지 않음이 확인될 수 있다.As shown in the
도 4는 일부 실시예에 따른 연합 학습 시스템의 기존의 중앙 학습 시스템과의 차이점을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining the difference between the federated learning system and the existing central learning system according to some embodiments.
도 4를 참조하면, 기존의 중앙 학습 시스템(20) 및 연합 학습 시스템(10)이 도시되어 있다. 중앙 학습 시스템(20) 및 연합 학습 시스템(10)은 안면 이미지에 기초하는 학습이 어디에서 수행되는지의 관점에서 차이가 있을 수 있다.Referring to FIG. 4 , an existing
중앙 학습 시스템(20)에서는, 디바이스(22)에서 생성되는 안면 이미지가 서버(21)로 전송되어, 서버(21)에서 안면 이미지에 의한 모델 학습이 이루어질 수 있다. 즉, 학습 모듈이 디바이스(22)가 아닌 서버(21)에 존재할 수 있었다. 이와는 달리, 연합 학습 시스템(10)에서는, 전술한 바와 같이 학습 모델이 서버(100)가 아닌 디바이스(200)에 존재할 수 있다.In the
또한, 중앙 학습 시스템(20) 및 연합 학습 시스템(10)은 데이터 정제 프로세스가 수행되는 위치에 관해서도 서로 상이할 수 있다. 중앙 학습 시스템(20)에서는 서버(21)에 데이터 정제를 위한 정제부가 구비되지만, 그와 달리 연합 학습 시스템(10)에서는 도시된 바와 같이 디바이스(200)에 안면정보 추출 데이터 수집부, 즉 데이터 정제를 위한 구성이 구비될 수 있다.Also, the
즉, 연합 학습 시스템(10)에서는 안면 이미지에 대한 데이터 정제 프로세스가 디바이스(200)에서 수행될 수 있고, 또한 데이터 정제 프로세스는 디바이스(200)에서 접근 가능한 다양한 정보, 예를 들면 유저의 터치/슬라이드 패턴, 사진 촬영의 위치나 시간, 배경의 밝기 등에 기초하여 수행될 수 있다. 따라서, 디바이스(200)에서 모델 파라미터 생성의 전처리로서 데이터 정제가 수행될 수 있으므로, 부적절한 데이터에 대한 필터링이 수행되어 연합 학습의 학습 효율이 향상될 수 있다.That is, in the
도 5는 일부 실시예에 따른 연합 학습을 위한 디바이스가 동작하는 구체적인 과정을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining a specific process in which a device for federated learning operates according to some embodiments.
도 5를 참조하면, 연합 학습 시스템(10)에서 디바이스(200) 및 서버(100)에서의 동작 과정이 단계 ① 내지 단계 28로 제시되어 있다. 한편, 단계 ① 내지 단계 28에 관하여 도 5에 기재되어 있는 '...부' 는 해당 기능을 수행하기 위해 프로세서(220)에서 실행되는 명령어들의 집합, 프로그램 또는 소프트웨어 구성을 의미할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the operation process in the
단계 ①에서는 디바이스(200)의 촬영 수단, 예를 들면 카메라에 의해 카메라 뷰가 실행되어 안면 이미지가 취득될 수 있다. 단계 ②에서 안면 데이터 촬영부는 카메라 뷰의 영상을 안면 검출부로 넘겨줄 수 있다. 단계 ③에서 안면 검출부는 CNN 기반의 딥러닝 모델을 사용하여 얼굴의 위치, 랜드마크(눈, 코, 입꼬리 등 총 5개의 점)을 검출하여 안면 특징 추출부로 넘길 수 있다.In step ①, a camera view is executed by a photographing means of the
단계 ③과 관련하여, 프로세서(220)는, 안면 이미지를 취득할 때, 안면 검출 CNN 모델에 기초하여 유저에 대한 촬영 이미지에서 안면 위치 및 안면 랜드마크를 추출함으로써 안면 이미지를 취득할 수 있다.With respect to step ③, the
단계 ④에서 안면 특징 추출부는 안면 인증 딥러닝 모델, 즉 서버(100)로부터 전송된 가중치들을 활용하여 유저 얼굴의 특징을 N차원 벡터로 추출할 수 있다. 이 때 N은 128일 수 있고, 또는 다양한 다른 값일 수 있다. 단계 ⑤에서 진위 판단부는 등록된 유저 얼굴의 특징과 안면 특징 추출부에서 추출된 특징에 대해 코사인 유사도를 계산할 수 있고, 코사인 유사도가 임계치를 넘을 경우 광고 노출부로 전달하여 캐시페이스(cashFace) 앱의 광고를 해제할 수 있다.In step ④, the facial feature extraction unit may extract the features of the user's face as an N-dimensional vector by using the facial authentication deep learning model, that is, the weights transmitted from the
단계 ④ 및 단계 ⑤와 관련하여, 쿼리 안면 특징들 및 등록 안면 특징들 각각은, 128개의 요소들로 구성되는 쿼리 벡터 및 128개의 요소들로 구성되는 등록 벡터의 형태로 구성될 수 있고, 프로세서(200)는, 안면 특징 유사도를 산출할 때, 쿼리 벡터 및 등록 벡터에 대한 코사인 유사도에 기초하여 비교 결과를 산출할 수 있다.With respect to step ④ and
단계 ⑥에서 진위 판단의 결과가 False라면 실패 횟수가 1씩 증가할 수 있다. 단계 ⑦에서 실패 횟수가 기준치보다 작은 경우 안면 데이터 촬영부로 값이 넘겨져 안면 인증이 다시 시작될 수 있다. 단계 ⑧에서 실패 횟수가 또다른 기준치를 넘게 되면 인증을 시도하는 사람이 디바이스(200)에 등록된 유저가 아니라고 판단되어, 카메라 뷰에서 알고리즘이 중지되고 안면 인증이 더 이상 진행되지 않을 수 있다.If the result of the authenticity judgment in step ⑥ is False, the number of failures may increase by 1. In step ⑦, if the number of failures is less than the reference value, the value is passed to the facial data capturing unit, and facial authentication may be restarted. If the number of failures exceeds another threshold in step ⑧, it is determined that the person attempting authentication is not a registered user in the
단계 ⑨에서 진위 판단부의 판단값이 True라면 N차원 벡터의 얼굴 특징이 신원 검증부로 넘겨질 수 있다. 단계 ⑩에서 안면 데이터 촬영부에서 촬영된 사진이 신원 검증부로 넘겨질 수 있고, 이 때 사진 촬영의 시각, GPS 좌표가 함께 넘겨질 수 있다. 단계 ⑪에서 슬라이드부는 슬라이드 알고리즘부를 실행할 수 있고, 단계 ⑫에서 슬라이드 알고리즘부는 유저의 슬라이드 실행 여부를 파악하여 해당 값을 광고 노출부로 전달해 광고를 해제할 수 있다. 단계 ⑬에서 슬라이드 패턴이 진위 검증 모듈로 전달될 수 있다. 단계 ⑭에서 슬라이드 패턴이 딥러닝 알고리즘에 의해 파악되어 신원 검증부로 전달될 수 있다. 단계 ⑮에서 슬라이드 패턴, 유저 얼굴 사진, 사진 촬영 시간, GPS 좌표, N차원의 얼굴 특징 벡터 및 안면 인증 성공 여부에 기초하여 신원 검증이 진행될 수 있고, 신원이 검증되면 데이터 적합 판단부가 실행될 수 있다.If the determination value of the authenticity determination unit is True in step ⑨, the facial feature of the N-dimensional vector may be passed to the identity verification unit. In
단계 ⑨ 내지 단계 ⑮와 관련하여, 프로세서(220)는, 적합 안면 이미지로 설정할 때, 안면 이미지에 대한 신원 검증을 수행하여 안면 이미지가 유저에 의해 취득된 것으로 검증된 이후 데이터 적합성 검증을 수행할 수 있다.In relation to steps ⑨ to ⑮, the
또한, 단계 ⑨ 내지 단계 ⑮와 관련하여, 잠금 화면은, 유저의 슬라이드에 의해 해제될 수 있고, 프로세서(220)는, 데이터 적합성 검증을 수행할 때, 유저가 잠금 화면을 슬라이드하는 슬라이드 패턴, 잠금 화면을 해제할지 여부 및 안면 이미지의 촬영 데이터에 기초하여 신원 검증을 수행할 수 있고, 촬영 데이터는, 안면 이미지가 촬영된 시각 및 GPS 위치를 포함할 수 있다.In addition, in relation to steps ⑨ to ⑮, the lock screen may be released by a user's slide, and the
또한, 단계 ⑨ 내지 단계 ⑮와 관련하여, 유저의 슬라이드에 의해 잠금 화면이 해제될 때마다 유저에게 마일리지가 적립될 수 있고, 잠금 화면에는 광고 이미지가 표시될 수 있다.In addition, in relation to steps ⑨ to ⑮, mileage may be accumulated to the user whenever the lock screen is released by the user's slide, and an advertisement image may be displayed on the lock screen.
단계 16에서 메모리(210)에 저장되어 있는 이미지 학습 환경 정보가 요청될 수 있다. 단계 17에서 이미지 학습 환경 정보와, 단계 ⑮에서의 시각, GPS, N차원 얼굴 특징을 비교하여 데이터 적합 여부가 판단될 수 있다.In step 16, image learning environment information stored in the
단계 16및 단계 17과 관련하여, 프로세서(220)는, 데이터 적합성 검증을 수행할 때, 촬영 데이터 및 쿼리 안면 특징들을 디바이스(200)에 미리 저장되어 있는 이미지 학습 환경 정보와 비교하여 안면 이미지가 적합한지 여부를 판정할 수 있다.In relation to steps 16 and 17 , when performing data suitability verification, the
단계 18에서 데이터 적합성이 높다면 안면 특징 추출 모델 학습부가 실행되어 학습이 시작될 수 있고, 학습의 결과로 딥러닝 모델의 가중치의 미분값에 해당하는 모델 파라미터가 도출될 수 있다.If the data suitability is high in step 18, the facial feature extraction model learning unit is executed to start learning, and as a result of the learning, a model parameter corresponding to the differential value of the weight of the deep learning model may be derived.
단계 18과 관련하여, 프로세서(220)는, 모델 파라미터를 산출할 때, 적합 안면 이미지로부터 추출되는 쿼리 안면 특징들이 등록 안면 특징들에 가까워지는 방향으로 가중치들의 변화량을 결정하여 온-디바이스 학습을 수행할 수 있다. 즉, 쿼리 안면 특징들의 미리 저장되어 있는 등록 안면 특징들과의 차이를 줄이는 방향으로 가중치들의 변화량이 결정될 수 있다. 이 경우, 모델 파라미터는 디바이스(200)의 유저의 안면을 더욱 잘 인식하게 되는 방향으로 가중치들을 변화시킬 수 있다.In relation to step 18, the
단계 19에서 모델 파라미터의 값이 메모리(210)에 저장될 수 있다. 단계 20에서 서버(200)와의 통신이 연결되면 메모리(210)에 저장된 모델 파라미터의 값이 서버(200)의 학습된 모델 수집부에 전달되어, 서버(200)의 버퍼에 저장될 수 있다. 단계 21에서 수신 카운터로서 수집된 모델 파라미터의 개수가 버퍼의 총 크기보다 큰지 또는 작은지가 판단될 수 있다. 단계 22에서 수집된 모델 파라미터의 개수가 버퍼 사이즈보다 작다면 학습된 모델 수집부는 대기하면서 모델 파라미터를 더 수집할 수 있다. 단계 23에서 수집된 모델 파라미터의 개수가 버퍼 사이즈보다 작지 않다면 수신 카운터가 0으로 설정될 수 있다. 단계 24에서 수집된 모델 파라미터의 개수가 버퍼 사이즈보다 작지 않다면 버퍼에 저장되어 있는 모델 파라미터의 값들이 모델 업데이트부로 넘겨질 수 있다.In step 19 , the value of the model parameter may be stored in the
단계 25에서 모델 업데이트부는 모델 파라미터 값들에 대한 평균을 내어 새로운 파라미터 값을 만들어 모델 검증부로 전달할 수 있다. 단계 26에서 검증 DB에 대해 데이터가 요청될 수 있다. 단계 27에서 검증 DB로부터 받은 데이터 및 업데이트된 모델에 기초하여 성능 평가가 수행될 수 있다. 단계 28에서 최고 성능이 갱신되었다면, 업데이트된 모델이 모델 배포부로 전달될 수 있다. 단계 29에서 디바이스(200)와 통신이 된다면 업데이트된 모델이 새로 배포되어 안면 특징 모델이 변경될 수 있다. 단계 30에서 안면 특징 추출부로 최고 성능이 달성된 모델이 전달될 수 있다.In step 25, the model update unit may generate a new parameter value by averaging the model parameter values and transmit it to the model verification unit. In step 26, data may be requested from the verification DB. In step 27, performance evaluation may be performed based on the data received from the verification DB and the updated model. If the best performance has been updated in step 28, the updated model may be delivered to the model distribution unit. If communication is established with the
단계 25 내지 단계 30과 관련하여, 서버(100)는, 복수의 모델 파라미터들에 기초하여 가중치들을 업데이트한 결과로 안면 인증 딥러닝 모델의 최고 성능이 갱신되는 경우 가중치들이 업데이트된 결과를 최종 업데이트 상태로서 디바이스(200)에 송신할 수 있다.In relation to steps 25 to 30, the
한편, 도시된 바와 같이 연합 학습 시스템(10)에서는 디바이스(200) 뿐만 아니라 다른 디바이스들에 의해서도 온-디바이스 학습이 수행될 수 있고, 그 결과에 기초하여 안면 인증 딥러닝 모델을 학습시키는 모델 파라미터가 생성될 수 있다. 즉, 연합 학습은, 디바이스(200)를 포함하는 복수의 디바이스들을 통해 수행될 수 있고, 서버(100)는, 복수의 디바이스들로부터 송신되는, 모델 파라미터를 포함하는 복수의 모델 파라미터들에 기초하여 가중치들을 업데이트할 수 있다.On the other hand, in the
도 6은 일부 실시예에 따른 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스에서의 방법을 구성하는 단계들을 나타내는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating steps of configuring a method in a device for federated learning for a facial authentication deep learning model according to some embodiments.
도 6을 참조하면, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스(200)에서의 방법은 단계 610 내지 단계 680을 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니고, 도 6에 도시되는 단계들 외에 다른 범용적인 단계들이 도 6의 방법에 더 포함될 수도 있다.Referring to FIG. 6 , the method in the
도 6의 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스(200)에서의 방법은, 도 1 내지 도 5를 통해 설명되는 디바이스(200)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성될 수 있다. 따라서, 이하에서 도 6의 방법에 대해 생략되는 내용이라 할지라도, 도 1 내지 도 5의 디바이스(200)에 대해 이상에서 설명되는 내용은 도 6의 방법에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.The method in the
도 6의 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스(200)에서의 방법은 메모리(210)에 저장되는 명령어들을 실행하는 프로세서(220)에 의해 수행될 수 있다.The method in the
단계 610에서, 디바이스(200)는, 안면 인증 딥러닝 모델을 관리하는 서버(100)로부터 안면 인증 딥러닝 모델의 가중치들의 최종 업데이트 상태를 수신할 수 있다.In
단계 620에서, 디바이스(200)는, 디바이스(200)의 유저를 촬영하여 유저의 안면 이미지를 취득할 수 있다.In
디바이스(200)는, 안면 이미지를 취득할 때, 안면 검출 CNN 모델에 기초하여 유저에 대한 촬영 이미지에서 안면 위치 및 안면 랜드마크를 추출함으로써 안면 이미지를 취득할 수 있다.When acquiring the facial image, the
단계 630에서, 디바이스(200)는, 최종 업데이트 상태의 가중치들에 기초하여 안면 이미지로부터 쿼리 안면 특징들을 추출할 수 있다.In
단계 640에서, 디바이스(200)는, 쿼리 안면 특징들 및 유저를 식별하기 위해 디바이스(200)에 미리 등록되어 있는 등록 안면 특징들에 대한 비교 결과에 기초하여 안면 특징 유사도를 산출할 수 있다.In
쿼리 안면 특징들 및 등록 안면 특징들 각각은, 128개의 요소들로 구성되는 쿼리 벡터 및 128개의 요소들로 구성되는 등록 벡터의 형태로 구성될 수 있고, 디바이스(200)는, 안면 특징 유사도를 산출할 때, 쿼리 벡터 및 등록 벡터에 대한 코사인 유사도에 기초하여 비교 결과를 산출할 수 있다.Each of the query facial features and the registered facial features may be configured in the form of a query vector consisting of 128 elements and a registration vector consisting of 128 elements, and the
단계 650에서, 디바이스(200)는, 안면 특징 유사도를 임계 유사도와 비교하여 디바이스(200)의 잠금 화면을 해제할지 여부를 결정할 수 있다.In
단계 660에서, 디바이스(200)는, 안면 이미지에 대한 데이터 적합성 검증을 수행하여 적합한 것으로 판정되는 이미지를 적합 안면 이미지로 설정할 수 있다.In
디바이스(200)는, 적합 안면 이미지로 설정할 때, 안면 이미지에 대한 신원 검증을 수행하여 안면 이미지가 유저에 의해 취득된 것으로 검증된 이후 데이터 적합성 검증을 수행할 수 있다.The
잠금 화면은, 유저의 슬라이드에 의해 해제될 수 있고, 디바이스(200)는, 데이터 적합성 검증을 수행할 때, 유저가 잠금 화면을 슬라이드하는 슬라이드 패턴, 잠금 화면을 해제할지 여부 및 안면 이미지의 촬영 데이터에 기초하여 신원 검증을 수행할 수 있고, 촬영 데이터는, 안면 이미지가 촬영된 시각 및 GPS 위치를 포함할 수 있다.The lock screen may be released by a user's slide, and when the
디바이스(200)는, 데이터 적합성 검증을 수행할 때, 촬영 데이터 및 쿼리 안면 특징들을 디바이스(200)에 미리 저장되어 있는 이미지 학습 환경 정보와 비교하여 안면 이미지가 적합한지 여부를 판정할 수 있다.When performing the data suitability verification, the
유저의 슬라이드에 의해 잠금 화면이 해제될 때마다 유저에게 마일리지가 적립될 수 있고, 잠금 화면에는 광고 이미지가 표시될 수 있다.Each time the lock screen is released by the user's slide, the user may be credited with mileage, and an advertisement image may be displayed on the lock screen.
단계 670에서, 디바이스(200)는, 적합 안면 이미지에 의한 온-디바이스 학습을 수행하여 안면 인증 딥러닝 모델을 업데이트하기 위한 가중치들의 변화량에 해당하는 모델 파라미터를 산출할 수 있다.In
디바이스(200)는, 모델 파라미터를 산출할 때, 적합 안면 이미지로부터 추출되는 쿼리 안면 특징들이 등록 안면 특징들에 가까워지는 방향으로 가중치들의 변화량을 결정하여 온-디바이스 학습을 수행할 수 있다.When calculating the model parameter, the
단계 680에서, 디바이스(200)는, 모델 파라미터를 서버(100)에 송신할 수 있다.In
연합 학습은, 디바이스(200)를 포함하는 복수의 디바이스들을 통해 수행될 수 있고, 서버(100)는, 복수의 디바이스들로부터 송신되는, 모델 파라미터를 포함하는 복수의 모델 파라미터들에 기초하여 가중치들을 업데이트할 수 있다.The federated learning may be performed through a plurality of devices including the
서버(100)는, 복수의 모델 파라미터들에 기초하여 가중치들을 업데이트한 결과로 안면 인증 딥러닝 모델의 최고 성능이 갱신되는 경우 가중치들이 업데이트된 결과를 최종 업데이트 상태로서 디바이스(200)에 송신할 수 있다.
한편, 도 6의 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스(200)에서의 방법은, 그 방법을 실행하는 명령어들을 포함하는 적어도 하나의 프로그램 또는 소프트웨어가 기록되는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.On the other hand, the method in the
컴퓨터로 판독 가능한 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 포함될 수 있다. 프로그램 명령어의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드가 포함될 수 있다.Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like may be included. Examples of program instructions may 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.
이상에서 본 발명의 실시예들이 상세하게 설명되었으나 본 발명에 따른 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에 기재되어 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명에 따른 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the rights according to the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention described in the following claims are also provided. It should be interpreted as being included in the scope of rights according to the
Claims (20)
명령어들을 저장하는 메모리; 및
상기 명령어들을 실행함으로써:
상기 안면 인증 딥러닝 모델을 관리하는 서버로부터 상기 안면 인증 딥러닝 모델의 가중치들의 최종 업데이트 상태를 수신하고,
상기 디바이스의 유저를 촬영하여 상기 유저의 안면 이미지를 취득하고,
상기 최종 업데이트 상태의 가중치들에 기초하여 상기 안면 이미지로부터 쿼리 안면 특징들을 추출하고,
상기 쿼리 안면 특징들 및 상기 유저를 식별하기 위해 상기 디바이스에 미리 등록되어 있는 등록 안면 특징들에 대한 비교 결과에 기초하여 안면 특징 유사도를 산출하고,
상기 안면 특징 유사도를 임계 유사도와 비교하여 상기 디바이스의 잠금 화면을 해제할지 여부를 결정하고,
상기 안면 이미지에 대한 데이터 적합성 검증을 수행하여 적합한 것으로 판정되는 이미지를 적합 안면 이미지로 설정하고,
상기 적합 안면 이미지에 의한 온-디바이스 학습을 수행하여 상기 안면 인증 딥러닝 모델을 업데이트하기 위한 상기 가중치들의 변화량에 해당하는 모델 파라미터를 산출하고,
상기 모델 파라미터를 상기 서버에 송신하도록 구성되는 프로세서; 를 포함하고,
상기 프로세서는, 상기 적합 안면 이미지로 설정할 때, 상기 안면 이미지에 대한 신원 검증을 수행하여 상기 안면 이미지가 상기 유저에 의해 취득된 것으로 검증된 이후 상기 데이터 적합성 검증을 수행하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스.
In a device for federated learning for a facial authentication deep learning model,
a memory storing instructions; and
By executing the above commands:
Receive the final updated state of the weights of the facial authentication deep learning model from the server managing the facial authentication deep learning model,
To obtain a facial image of the user by photographing the user of the device,
extracting query facial features from the facial image based on the weights of the last updated state;
calculating a facial feature similarity based on a comparison result for the query facial features and registered facial features pre-registered in the device to identify the user,
determining whether to unlock the lock screen of the device by comparing the facial feature similarity with a threshold similarity;
Performing data suitability verification on the face image to set the image determined to be suitable as a suitable facial image,
Calculating a model parameter corresponding to the amount of change of the weights for updating the facial authentication deep learning model by performing on-device learning based on the fit face image,
a processor configured to send the model parameters to the server; including,
The processor, when setting as the suitable facial image, performs identity verification on the facial image to perform the data suitability verification after verifying that the facial image has been obtained by the user, facial authentication deep learning model A device for federated learning about
상기 잠금 화면은, 상기 유저의 슬라이드에 의해 해제되고,
상기 프로세서는, 상기 데이터 적합성 검증을 수행할 때, 상기 유저가 상기 잠금 화면을 슬라이드하는 슬라이드 패턴, 상기 잠금 화면을 해제할지 여부 및 상기 안면 이미지의 촬영 데이터에 기초하여 상기 신원 검증을 수행하고,
상기 촬영 데이터는, 상기 안면 이미지가 촬영된 시각 및 GPS 위치를 포함하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스.
The method of claim 1,
The lock screen is released by the user's slide,
When performing the data suitability verification, the processor performs the identity verification based on a slide pattern in which the user slides the lock screen, whether to release the lock screen, and photographing data of the face image,
The photographing data, including the time and GPS location at which the facial image was captured, a device for federated learning for a facial authentication deep learning model.
상기 프로세서는, 상기 데이터 적합성 검증을 수행할 때, 상기 촬영 데이터 및 상기 쿼리 안면 특징들을 상기 디바이스에 미리 저장되어 있는 이미지 학습 환경 정보와 비교하여 상기 안면 이미지가 적합한지 여부를 판정하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스.
4. The method of claim 3,
The processor, when performing the data suitability verification, compares the photographed data and the query facial features with image learning environment information stored in advance in the device to determine whether the facial image is suitable, facial authentication deep A device for federated learning on a learning model.
상기 유저의 슬라이드에 의해 상기 잠금 화면이 해제될 때마다 상기 유저에게 마일리지가 적립되고, 상기 잠금 화면에는 광고 이미지가 표시되는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스.
4. The method of claim 3,
Each time the lock screen is released by the user's slide, mileage is accumulated to the user, and an advertisement image is displayed on the lock screen.
상기 프로세서는, 상기 모델 파라미터를 산출할 때, 상기 적합 안면 이미지로부터 추출되는 상기 쿼리 안면 특징들이 상기 등록 안면 특징들에 가까워지는 방향으로 상기 가중치들의 변화량을 결정하여 상기 온-디바이스 학습을 수행하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스.
The method of claim 1,
The processor performs the on-device learning by determining the amount of change of the weights in a direction in which the query facial features extracted from the fitted facial image approach the registered facial features when calculating the model parameter. A device for federated learning of facial authentication deep learning models.
상기 프로세서는, 상기 안면 이미지를 취득할 때, 안면 검출 CNN 모델에 기초하여 상기 유저에 대한 촬영 이미지에서 안면 위치 및 안면 랜드마크를 추출함으로써 상기 안면 이미지를 취득하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스.
The method of claim 1,
The processor, when acquiring the facial image, acquires the facial image by extracting facial positions and facial landmarks from the photographed image for the user based on a facial detection CNN model A device for learning.
상기 쿼리 안면 특징들 및 상기 등록 안면 특징들 각각은, 128개의 요소들로 구성되는 쿼리 벡터 및 128개의 요소들로 구성되는 등록 벡터의 형태로 구성되고,
상기 프로세서는, 상기 안면 특징 유사도를 산출할 때, 상기 쿼리 벡터 및 상기 등록 벡터에 대한 코사인 유사도에 기초하여 상기 비교 결과를 산출하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스.
The method of claim 1,
Each of the query facial features and the registered facial features is configured in the form of a query vector consisting of 128 elements and a registration vector consisting of 128 elements,
The processor, when calculating the facial feature similarity, calculates the comparison result based on the cosine similarity with respect to the query vector and the registration vector, a device for federated learning for a facial authentication deep learning model.
상기 연합 학습은, 상기 디바이스를 포함하는 복수의 디바이스들을 통해 수행되고,
상기 서버는, 상기 복수의 디바이스들로부터 송신되는, 상기 모델 파라미터를 포함하는 복수의 모델 파라미터들에 기초하여 상기 가중치들을 업데이트하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스.
The method of claim 1,
The federated learning is performed through a plurality of devices including the device,
The server updates the weights based on a plurality of model parameters, including the model parameter, transmitted from the plurality of devices, a device for federated learning for a facial authentication deep learning model.
상기 서버는, 상기 복수의 모델 파라미터들에 기초하여 상기 가중치들을 업데이트한 결과로 상기 안면 인증 딥러닝 모델의 최고 성능이 갱신되는 경우 상기 가중치들이 업데이트된 결과를 상기 최종 업데이트 상태로서 상기 디바이스에 송신하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스.
10. The method of claim 9,
The server, when the highest performance of the facial authentication deep learning model is updated as a result of updating the weights based on the plurality of model parameters, transmits the updated result of the weights to the device as the final updated state , a device for federated learning on facial authentication deep learning models.
상기 안면 인증 딥러닝 모델을 관리하는 서버로부터 상기 안면 인증 딥러닝 모델의 가중치들의 최종 업데이트 상태를 수신하는 단계;
상기 디바이스의 유저를 촬영하여 상기 유저의 안면 이미지를 취득하는 단계;
상기 최종 업데이트 상태의 가중치들에 기초하여 상기 안면 이미지로부터 쿼리 안면 특징들을 추출하는 단계;
상기 쿼리 안면 특징들 및 상기 유저를 식별하기 위해 상기 디바이스에 미리 등록되어 있는 등록 안면 특징들에 대한 비교 결과에 기초하여 안면 특징 유사도를 산출하는 단계;
상기 안면 특징 유사도를 임계 유사도와 비교하여 상기 디바이스의 잠금 화면을 해제할지 여부를 결정하는 단계;
상기 안면 이미지에 대한 데이터 적합성 검증을 수행하여 적합한 것으로 판정되는 이미지를 적합 안면 이미지로 설정하는 단계;
상기 적합 안면 이미지에 의한 온-디바이스 학습을 수행하여 상기 안면 인증 딥러닝 모델을 업데이트하기 위한 상기 가중치들의 변화량에 해당하는 모델 파라미터를 산출하는 단계; 및
상기 모델 파라미터를 상기 서버에 송신하는 단계; 를 포함하고,
상기 적합 안면 이미지로 설정하는 단계는, 상기 안면 이미지에 대한 신원 검증을 수행하여 상기 안면 이미지가 상기 유저에 의해 취득된 것으로 검증된 이후 상기 데이터 적합성 검증을 수행하는 단계를 포함하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스에서의 방법.
A method in a device for federated learning for a facial authentication deep learning model, performed by a processor executing instructions stored in a memory, the method comprising:
Receiving a final updated state of the weights of the facial authentication deep learning model from the server managing the facial authentication deep learning model;
acquiring a facial image of the user by photographing the user of the device;
extracting query facial features from the facial image based on the weights of the last updated state;
calculating a degree of facial feature similarity based on a comparison result of the query facial features and registered facial features pre-registered in the device to identify the user;
determining whether to unlock the lock screen of the device by comparing the facial feature similarity with a threshold similarity;
performing data suitability verification on the face image to set an image determined to be suitable as a suitable facial image;
calculating a model parameter corresponding to a change amount of the weights for updating the facial authentication deep learning model by performing on-device learning based on the fit face image; and
sending the model parameters to the server; including,
The step of setting as the suitable facial image includes performing identity verification on the facial image to verify that the facial image is obtained by the user and then performing the data suitability verification, facial authentication deep learning An on-device method for federated learning of a model.
상기 잠금 화면은, 상기 유저의 슬라이드에 의해 해제되고,
상기 데이터 적합성 검증을 수행하는 단계는, 상기 유저가 상기 잠금 화면을 슬라이드하는 슬라이드 패턴, 상기 잠금 화면을 해제할지 여부 및 상기 안면 이미지의 촬영 데이터에 기초하여 상기 신원 검증을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 촬영 데이터는, 상기 안면 이미지가 촬영된 시각 및 GPS 위치를 포함하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스에서의 방법.
12. The method of claim 11,
The lock screen is released by the user's slide,
The performing of the data suitability verification includes performing the identity verification based on a slide pattern in which the user slides the lock screen, whether to release the lock screen, and photographing data of the face image,
The photographing data is a method in a device for federated learning for a facial authentication deep learning model, including the time and GPS location at which the facial image was photographed.
상기 데이터 적합성 검증을 수행하는 단계는, 상기 촬영 데이터 및 상기 쿼리 안면 특징들을 상기 디바이스에 미리 저장되어 있는 이미지 학습 환경 정보와 비교하여 상기 안면 이미지가 적합한지 여부를 판정하는 단계를 포함하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스에서의 방법.
14. The method of claim 13,
The step of performing the data suitability verification comprises determining whether the facial image is suitable by comparing the photographed data and the query facial features with image learning environment information stored in advance in the device. An on-device method for federated learning of deep learning models.
상기 유저의 슬라이드에 의해 상기 잠금 화면이 해제될 때마다 상기 유저에게 마일리지가 적립되고, 상기 잠금 화면에는 광고 이미지가 표시되는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스에서의 방법.
14. The method of claim 13,
Each time the lock screen is released by the user's slide, mileage is accumulated to the user, and an advertisement image is displayed on the lock screen. Method in a device for federated learning for a facial authentication deep learning model.
상기 모델 파라미터를 산출하는 단계는, 상기 적합 안면 이미지로부터 추출되는 상기 쿼리 안면 특징들이 상기 등록 안면 특징들에 가까워지는 방향으로 상기 가중치들의 변화량을 결정하여 상기 온-디바이스 학습을 수행하는 단계를 포함하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스에서의 방법.
12. The method of claim 11,
Calculating the model parameter includes performing the on-device learning by determining the amount of change of the weights in a direction in which the query facial features extracted from the fitted facial image approach the registered facial features , a method on the device for federated learning of facial authentication deep learning models.
상기 안면 이미지를 취득하는 단계는, 안면 검출 CNN 모델에 기초하여 상기 유저에 대한 촬영 이미지에서 안면 위치 및 안면 랜드마크를 추출함으로써 상기 안면 이미지를 취득하는 단계를 포함하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스에서의 방법.
12. The method of claim 11,
The step of acquiring the facial image includes acquiring the facial image by extracting the facial location and facial landmarks from the photographed image for the user based on the facial detection CNN model, facial authentication for a deep learning model A method on a device for federated learning.
상기 쿼리 안면 특징들 및 상기 등록 안면 특징들 각각은, 128개의 요소들로 구성되는 쿼리 벡터 및 128개의 요소들로 구성되는 등록 벡터의 형태로 구성되고,
상기 안면 특징 유사도를 산출하는 단계는, 상기 쿼리 벡터 및 상기 등록 벡터에 대한 코사인 유사도에 기초하여 상기 비교 결과를 산출하는 단계를 포함하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스에서의 방법.
12. The method of claim 11,
Each of the query facial features and the registered facial features is configured in the form of a query vector consisting of 128 elements and a registration vector consisting of 128 elements,
The calculating of the facial feature similarity includes calculating the comparison result based on the cosine similarity for the query vector and the registration vector. Method in a device for federated learning for a facial authentication deep learning model .
상기 연합 학습은, 상기 디바이스를 포함하는 복수의 디바이스들을 통해 수행되고,
상기 서버는, 상기 복수의 디바이스들로부터 송신되는, 상기 모델 파라미터를 포함하는 복수의 모델 파라미터들에 기초하여 상기 가중치들을 업데이트하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스에서의 방법.
12. The method of claim 11,
The federated learning is performed through a plurality of devices including the device,
wherein the server updates the weights based on a plurality of model parameters including the model parameter transmitted from the plurality of devices.
상기 서버는, 상기 복수의 모델 파라미터들에 기초하여 상기 가중치들을 업데이트한 결과로 상기 안면 인증 딥러닝 모델의 최고 성능이 갱신되는 경우 상기 가중치들이 업데이트된 결과를 상기 최종 업데이트 상태로서 상기 디바이스에 송신하는, 안면 인증 딥러닝 모델에 대한 연합 학습을 위한 디바이스에서의 방법.
20. The method of claim 19,
The server, when the highest performance of the facial authentication deep learning model is updated as a result of updating the weights based on the plurality of model parameters, transmits the updated result of the weights to the device as the final updated state , a method on the device for federated learning of facial authentication deep learning models.
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KR1020200144482A KR102393543B1 (en) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | Method for collecting and processing face data for training face authentication deep learning model in smartphone device and device performing thereof |
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KR1020200144482A KR102393543B1 (en) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | Method for collecting and processing face data for training face authentication deep learning model in smartphone device and device performing thereof |
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KR1020200144482A KR102393543B1 (en) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | Method for collecting and processing face data for training face authentication deep learning model in smartphone device and device performing thereof |
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KR20200079095A (en) * | 2018-12-24 | 2020-07-02 | 주식회사 포스코아이씨티 | Edge Device for Face Recognition |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20200032206A (en) * | 2017-09-07 | 2020-03-25 | 베이징 센스타임 테크놀로지 디벨롭먼트 컴퍼니 리미티드 | Face recognition unlocking method and device, device, medium |
KR20200116138A (en) | 2018-02-26 | 2020-10-08 | 삼성전자주식회사 | Method and system for facial recognition |
KR20200079095A (en) * | 2018-12-24 | 2020-07-02 | 주식회사 포스코아이씨티 | Edge Device for Face Recognition |
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