KR102567183B1 - A Door Control System using Face Recognition based on Continual Learning - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속학습 기반의 얼굴인식을 통한 출입문 관제 시스템에 관한 것으로, 출입문에 설치되어 출입자를 촬영하는 카메라; 내부에 저장된 등록 인원들에 대한 얼굴인식 학습을 통해 상기 카메라를 통해 촬영된 출입자를 식별하는 얼굴 인식부; 및 상기 얼굴 인식부의 인식 결과에 따라 출입문의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 얼굴 인식부는, 상기 카메라에서 전송되는 영상 데이터에서 얼굴 이미지를 검출하는 얼굴 이미지 검출부; 상기 얼굴 이미지 검출부에서 검출된 얼굴 이미지에서 특징들을 추출하는 특징 추출부; 등록 인원에 대한 ID, 각각의 ID 별 얼굴 이미지 데이터 및 상기 얼굴 이미지 데이터에 포함된 특징들이 n(여기서, n은 자연수) 차원 배열로 이루어진 특징 데이터가 룩업 테이블 형태로 저장된 데이터 저장부; 및 상기 데이터 저장부에 저장된 ID 별 얼굴 이미지 및 특징 데이터를 학습하여 상기 특징 추출부로부터 전송되는 추출 데이터를 통해 상기 데이터 저장부에 저장된 ID를 식별하는 식별 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a door control system through continuous learning-based face recognition, comprising: a camera installed at a door to photograph a person entering and exiting the door; a face recognition unit that identifies visitors photographed through the camera through face recognition learning for registered persons stored therein; and a control unit controlling opening and closing of the door according to a recognition result of the face recognition unit, wherein the face recognition unit includes: a face image detector detecting a face image from image data transmitted from the camera; a feature extractor extracting features from the face image detected by the face image detector; a data storage unit storing IDs of registered persons, face image data for each ID, and feature data including n (where n is a natural number) dimensional array of features included in the face image data in the form of a lookup table; and an identification module that learns the face image and feature data for each ID stored in the data storage unit and identifies the ID stored in the data storage unit through the extracted data transmitted from the feature extraction unit.
Description
본 발명은 연속학습 기반의 얼굴인식을 통한 출입문 관제 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 데이터 업데이트 시 보존해야 할 데이터의 공유 속성 망각에 따른 성능 저하를 방지할 수 있는 연속학습 기반의 얼굴인식을 통한 출입문 관제 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a door control system through continuous learning-based face recognition, and more particularly, through continuous learning-based face recognition that can prevent performance degradation due to oblivion of shared attributes of data to be preserved during data update. It is about the door control system.
일반적으로 건물 내 사무실 출입문에는 외부인의 침입을 방지하기 위한 잠금장치를 설치하는데, 출입문에 구비된 잠금장치는 간편한 구조로 인하여 보안이 취약하여 외부의 침입에 손쉽게 노출되는 단점이 있다.In general, a locking device is installed at an office door in a building to prevent intrusion by outsiders. The locking device provided at the door has a disadvantage in that it is easily exposed to outside intrusion due to a weak security due to a simple structure.
이러한 단점을 해결하고자 최근 개인의 신분 확인 시스템에서 주로 사용되는 비밀번호나 PIN(Personal Identification Number)을 이용한 출입 통제 시스템의 단점을 보완하기 위한 대안의 하나로 생체 인식 기술이 폭넓게 연구되고 있다.In order to solve these disadvantages, biometric technology has been widely studied as an alternative to supplement the disadvantages of access control systems using passwords or PINs (Personal Identification Numbers), which are mainly used in personal identification systems.
생체 인식 시스템은 비밀 번호와는 달리 개인의 도용이나 복제에 의하여 이용되기 어려울 뿐 아니라 변경되거나 분실될 위험성이 거의 없고, 이용자에 대한 사후 추적이 가능하므로 시스템의 관리 측면에서도 효율적인 방안 마련이 가능한 장점이 있다.Unlike passwords, the biometric system is difficult to use by personal theft or copying, has little risk of being changed or lost, and enables post-tracking of users, so it has the advantage of being able to come up with an efficient plan in terms of system management. there is.
이 중 얼굴인식은 직관적으로 이해 가능한 방법이기 때문에 컴퓨터 비전과 패턴 인식 분야에서 활발하게 연구되고 있으며, 얼굴인식 시스템의 대표적인 적용 분야는 신용 카드, 운전면허증, 여권과 같은 개인확인 시스템, 출입 통제 및 보안 시스템 등을 들 수 있다.Among them, face recognition is an intuitively understandable method, so it is being actively studied in the field of computer vision and pattern recognition. systems and the like.
일반적으로 얼굴인식은 특징 추출 네트워크를 통해 입력되는 얼굴 이미지에서 특징을 추출하고, 추출된 특징을 사용하여 얼굴을 인식하게 되는데, SNS나 사진 관리 시스템 또는 출입문 관제 시스템 등과 같이 같은 인물의 새로운 얼굴 이미지가 계속 추가되는 경우 데이터베이스, 즉, 저장 장치의 제한된 용량으로 인하여 새로운 얼굴 이미지가 항상 추가되는 것은 아니다.In general, face recognition extracts features from a face image input through a feature extraction network and recognizes a face using the extracted features. In the case of continuous addition, new face images are not always added due to the limited capacity of the database, that is, the storage device.
이러한 문제점을 제거하기 위하여 종래에는 한 사람의 데이터베이스 레코드 수가 한 사람에게 할당된 개수를 초과했을 경우, 가장 오래된 레코드를 삭제하거나 한 사람의 이미지들 중 가장 유사도가 낮은 얼굴 이미지를 삭제하였다.Conventionally, in order to eliminate this problem, when the number of database records for one person exceeds the number assigned to one person, the oldest record is deleted or the face image with the lowest similarity among images of one person is deleted.
그러나, 이와 같이 가장 오래된 레코드나 가장 유사도가 낮은 얼굴 이미지를 삭제한 후 이를 새로운 얼굴 이미지로 변경(즉, 얼굴 이미지 업데이트)할 경우 파괴적 망각(Catastrophic Forgetting)이 발생 되어 보존해야 할 데이터의 공유 속성 망각에 따른 성능 저하가 발생되는 문제가 있다.However, if the oldest record or face image with the lowest similarity is deleted and then changed to a new face image (i.e. face image update), catastrophic forgetting occurs and the shared attributes of the data to be preserved are forgotten. There is a problem that the performance degradation occurs according to.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 데이터 업데이트 시 보존해야 할 데이터의 공유 속성 망각에 따른 성능 저하를 방지할 수 있는 연속학습 기반의 얼굴인식을 통한 출입문 관제 시스템을 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is door control through continuous learning-based face recognition that can prevent performance degradation due to oblivion of shared attributes of data to be preserved during data update. to provide the system.
상술한 목적을 이루기 위해, 본 발명에 따르면, 출입문에 설치되어 출입자를 촬영하는 카메라; 내부에 저장된 등록 인원들에 대한 얼굴인식 학습을 통해 상기 카메라를 통해 촬영된 출입자를 식별하는 얼굴 인식부; 및 상기 얼굴 인식부의 인식 결과에 따라 출입문의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 얼굴 인식부는, 상기 카메라에서 전송되는 영상 데이터에서 얼굴 이미지를 검출하는 얼굴 이미지 검출부; 상기 얼굴 이미지 검출부에서 검출된 얼굴 이미지에서 특징들을 추출하는 특징 추출부; 등록 인원에 대한 ID, 각각의 ID 별 얼굴 이미지 데이터 및 상기 얼굴 이미지 데이터에 포함된 특징들이 n(여기서, n은 자연수) 차원 배열로 이루어진 특징 데이터가 룩업 테이블 형태로 저장된 데이터 저장부; 및 상기 데이터 저장부에 저장된 ID 별 얼굴 이미지 및 특징 데이터를 학습하여 상기 특징 추출부로부터 전송되는 추출 데이터를 통해 상기 데이터 저장부에 저장된 ID를 식별하는 식별 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, the camera is installed on the door to photograph the person entering and exiting; a face recognition unit for identifying visitors photographed through the camera through face recognition learning for registered persons stored therein; and a control unit controlling opening and closing of the door according to a recognition result of the face recognition unit, wherein the face recognition unit includes: a face image detector detecting a face image from image data transmitted from the camera; a feature extractor extracting features from the face image detected by the face image detector; a data storage unit storing IDs of registered persons, face image data for each ID, and feature data including n (where n is a natural number) dimensional array of features included in the face image data in the form of a lookup table; and an identification module that learns face images and feature data for each ID stored in the data storage unit and identifies the ID stored in the data storage unit through the extracted data transmitted from the feature extraction unit.
본 발명에 따르면, 상기 특징 추출부는 아래의 수식 1을 통해 얼굴 이미지에서 특징 데이터를 추출하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the feature extraction unit extracts feature data from a face image through Equation 1 below.
[수식 1][Equation 1]
여기서, vt는 등록된 인원의 특징 데이터, 는 보정계수, x는 얼굴 이미지 데이터를 나타냄.where v t is the characteristic data of the registered personnel, is a correction coefficient, and x represents face image data.
본 발명에 따르면, 상기 식별 모듈은 데이터 식별 시 아래의 수식 2 및 수식 3과 같은 손실을 보상한 후 데이터를 식별하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the identification module is characterized in that data is identified after compensating for losses as shown in Equations 2 and 3 below when identifying data.
[수식 2][Equation 2]
여기서, 는 손실함수, Ex는 기대값, x는 입력되는 얼굴 이미지, pi는 1부터 L까지 ID가 있을 때 i번째 ID의 Softmax Function을 나타냄.here, is the loss function, E x is the expected value, x is the input face image, and pi represents the Softmax Function of the ith ID when there are IDs from 1 to L.
[수식 3][Formula 3]
여기서, v는 등록된 인원의 특징 데이터, T는 전치 벡터, τ는 온도를 나타내고, Q는 등록되지 않은 인원에 대한 최대 허용 가능 데이터 용량, u는 등록되지 않은 인원의 특징 데이터를 나타냄.Here, v is the feature data of the registered person, T is the transposition vector, τ is the temperature, Q is the maximum allowable data capacity for the unregistered person, and u is the feature data of the unregistered person.
본 발명에 따르면, 상기 데이터 저장부는, 내부에 추가적인 데이터 저장이 불가능할 경우 아래의 수식 4를 이용하여 내부 데이터를 새로운 데이터로 업데이트하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the data storage unit is characterized by updating internal data with new data using Equation 4 below when it is impossible to store additional data therein.
[수식 4][Formula 4]
여기서, Wj와 Wj는 데이터 저장부에 저장된 얼굴 이미지 데이터 중 이미지 검출부에서 검출된 얼굴 이미지와 가장 가까운 군집 얼굴 이미지 데이터이고, Ci와 Cj는 i번째와 j번째 위치의 버퍼에 담긴 얼굴 이미지 개수를 나타냄.Here, W j and W j are the cluster face image data closest to the face image detected by the image detector among the face image data stored in the data storage unit, and C i and C j are the faces contained in the i-th and j-th position buffers. Indicates the number of images.
본 발명에 따르면, 기존 데이터를 신규 데이터로 업데이트 시킬 때 업데이트 시키고자 하는 신규 데이터와 가장 가까운 2개의 기존 데이터들을 유클리디안 거리 메트릭을 이용하여 어느 한 곳의 버퍼에 저장하고, 신규 데이터는 나머지 버퍼에 저장하기 때문에 신규 데이터 업데이트 시 기존 데이터가 모두 삭제됨에 따라 발생 되는 파괴적 망각 현상을 방지할 수 있어 데이터 업데이트 시 보존해야 할 데이터의 공유 속성 망각에 따른 성능 저하를 방지할 수 있다.According to the present invention, when updating old data with new data, two existing data closest to the new data to be updated are stored in one buffer using the Euclidean distance metric, and the new data is stored in the other buffer Therefore, it is possible to prevent destructive oblivion caused by the deletion of all existing data when new data is updated, thereby preventing performance degradation due to oblivion of shared attributes of data to be preserved during data update.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연속적 학습 기반의 얼굴인식장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 입력 영상에서 얼굴 이미지를 검출하는 방법을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a face recognition device based on continuous learning according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a method of detecting a face image from an input image.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment in which a person skilled in the art can easily practice the present invention will be described in detail. However, in the detailed description of the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연속학습 기반의 얼굴인식을 통한 출입문 관제 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a door control system through face recognition based on continuous learning according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연속학습 기반의 얼굴인식을 통한 출입문 관제 시스템은 카메라(10), 얼굴 인식부(20) 및 제어부(30)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the door control system through face recognition based on continuous learning according to an embodiment of the present invention includes a
카메라(10)는 출입문에 설치되어 출입자를 촬영한다.The
얼굴 인식부(20)는 등록 인원들에 대한 얼굴인식 학습을 통해 카메라(10)를 통해 촬영되는 출입자를 식별한다.The
이러한, 얼굴 인식부(20)는 이미지 검출부(22), 특징 추출부(24), 데이터 저장부(28) 및 식별 모듈(26)로 이루어진다.The
이미지 검출부(22)는 카메라(10)를 통해 전송되는 입력 영상에서 얼굴의 위치를 찾아 얼굴 이미지를 검출하는 것으로, RetinaNet으로 구성된다.The
특징 추출부(24)는 VGG-16 네트워크로 구성되어 이미지 검출부(22)에서 검출된 얼굴 이미지에서 얼굴인식에 필요한 특징들을 추출한다. 이때, 추출된 특징들은 256차원의 벡터 값을 갖도록 이루어진다.The
데이터 저장부(28)는 등록 인원(또는 학습 인원)별로 설정된 ID, 각각의 ID 별로 획득된 복수 개의 얼굴 이미지 데이터 및 각각의 얼굴 이미지 데이터에서 추출된 특징들이 n(여기서, n은 자연수) 차원 배열로 이루어진 특징 데이터가 룩업 테이블(Lookup Table) 형태로 저장된다.The
이러한, 데이터 저장부(28)에 저장되는 ID, 얼굴 이미지 및 특징 데이터는 후술하는 식별 모듈(26)의 얼굴 인식 학습을 위한 학습 데이터로 이용되고, 식별 모듈(26)에서 식별된 결과에 따라 각 ID 별 얼굴 이미지 및 특징 데이터가 업데이트 된다.The ID, face image, and feature data stored in the
또한, 데이터 저장부(28)에는 등록 인원에 대한 ID, 얼굴 이미지 및 특징 데이터 외에도 등록되지 않은 인원(즉, 외부인)에 대한 얼굴 이미지 및 특징 데이터가 임시로 저장된다.In addition, the
식별 모듈(26)은 데이터 저장부(28)에 저장된 ID 별 얼굴 이미지 및 특징 데이터를 학습하여 특징 추출부(24)로부터 전송되는 추출 데이터를 통해 데이터 저장부(28)에 저장된 ID를 식별한다. 다시 말해, 식별 모듈(26)은 데이터 저장부(28)에 저장된 ID별로 얼굴 이미지와 특징 데이터들을 학습한 상태에서 특징 추출부(24)로부터 추출 데이터가 입력되면, 해당 추출 데이터가 어떤 ID의 얼굴 이미지 및 특징 데이터에 근접 또는 일치하는 지를 판단하여 추출 데이터가 데이터 저장부(28)에 저장된 ID에 속하면 해당 ID를 출력하고, 추출 데이터가 데이터 저장부(28)에 저장된 ID에 속하지 않으면 등록인원(또는 학습인원)이 아닌 것으로 판단하여 외부인으로 출력한다.The
이로 인해, 얼굴인식을 이용하여 출입자를 관리하는 경우 식별 모듈(26)에서 출력되는 식별 결과에 따라 출입 가능 여부를 관리할 수 있게 된다.For this reason, in the case of managing an entrant using face recognition, it is possible to manage access availability according to an identification result output from the
제어부(30)는 얼굴 인식부(20)로부터 전송되는 출입자의 식별 결과에 따라 출입문의 개폐를 제어한다.The
이와 같은 구성으로 이루어진 연속학습 기반의 얼굴인식을 통한 출입문 관제 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the door control system through continuous learning-based face recognition having such a configuration is as follows.
카메라(10)를 통해 실시간 촬영된 영상 데이터가 얼굴 인식부(20)의 이미지 검출부(22)로 입력되면, 이미지 검출부(22)는 RetinaNet을 통해 도 2와 같이 입력 영상 데이터에서 얼굴 이미지를 검출한다.When image data taken in real time by the
이렇게 검출된 얼굴 이미지는 특징 추출부(24)로 전송되고, 특징 추출부(24)는 VGG-16 네트워크를 통해 이미지 검출부(22)에서 검출된 얼굴 이미지로부터 얼굴인식에 필요한 특징들을 추출한다.The detected face image is transmitted to the
예를 들어, 인식할 사람이 모두 L명 이고, 식별 모듈(26)에서의 출력 값(즉, 특징 정보의 배열 구조)이 D라고 할 때, 데이터 저장부(28)에는 개의 유클리드 공간(D)을 갖는 룩업 테이블(V)이 저장되는데, 룩업 테이블의 ID가 L개 이기 때문에 t번째 ID의 얼굴 이미지가 입력될 때마다 아래의 수식 1과 같은 ID 별 최종 특징을 추출하게 된다.For example, when all of the people to be recognized are L, and the output value (ie, the array structure of feature information) from the
[수식 1][Equation 1]
여기서, vt는 등록된 인원의 특징 데이터, 는 보정계수(0.01 값을 가짐), x는 얼굴 이미지 데이터를 나타냄.where v t is the characteristic data of the registered personnel, is a correction coefficient (has a value of 0.01), and x represents face image data.
한편, 특징 추출부(24)에서 추출된 특징 데이터(vt)는 식별 모듈(26)로 전송되고, 식별 모듈(26)은 특징 추출부(24)로부터 전송되는 추출 데이터를 통해 데이터 저장부(28)에 저장된 ID를 식별한다.On the other hand, the feature data (v t ) extracted by the
즉, 식별 모듈(26)은 특징 추출부(24)로부터 전송되는 추출 데이터가 추출 데이터가 데이터 저장부(28)에 저장된 ID에 속하면 해당 ID를 출력하고, 추출 데이터가 데이터 저장부(28)에 저장된 ID에 속하지 않으면 등록인원이 아닌 것으로 판단하여 비등록인원(즉, 외부인)으로 출력한다.That is, if the extracted data transmitted from the
이로 인해, 본원발명과 같은 연속적 학습 기반의 얼굴인식장치가 적용된 출입문 관제 시스템에서는 등록 인원일 때에는 제어부(30)가 출입문을 개방시키고, 등록되지 않은 외부인일 때에는 제어부(30)가 경보음이나 등록되지 않은 인원임을 알리는 알림을 제공하여 외부인이 출입을 원하는 경우 ID 등록을 할 수 있도록 유도할 수 있게 된다.For this reason, in the door control system to which the continuous learning-based face recognition device of the present invention is applied, the
한편, 식별 모듈(26)에서 데이터 식별 시 아래의 수식 2와 같은 손실이 발생 되기 때문에 해당 손실을 보상한 후 데이터를 식별한다.Meanwhile, when data is identified in the
[수식 2][Equation 2]
여기서, 는 손실함수, Ex는 기대값, x는 입력되는 얼굴 이미지, pi는 1부터 L까지 ID가 있을 때 i번째 ID의 Softmax Function을 나타냄.here, is the loss function, E x is the expected value, x is the input face image, and pi represents the Softmax Function of the ith ID when there are IDs from 1 to L.
[수식 3][Formula 3]
여기서, v는 등록된 인원의 특징 데이터, T는 전치 벡터, τ는 온도를 나타내고, Q는 등록되지 않은 인원에 대한 최대 허용 가능 데이터 용량, u는 등록되지 않은 인원의 특징 데이터를 나타냄.Here, v is the feature data of the registered person, T is the transposition vector, τ is the temperature, Q is the maximum allowable data capacity for the unregistered person, and u is the feature data of the unregistered person.
이와 같은 본 발명의 연속학습 기반의 얼굴인식을 통한 출입문 관제 시스템은 데이터 저장부(28)에 데이터들이 꽉 차있어 더이상 새로운 데이터를 저장할 수 없을 때(즉, 내부에 추가적인 데이터 저장이 불가능할 경우)에는 아래의 수식 4와 같이 유클리디안 거리 메트릭(metric)을 이용하여 새로운 데이터로 업데이트 한다.In the door control system through continuous learning-based face recognition of the present invention, when the
[수식 4][Formula 4]
여기서, Wj와 Wj는 데이터 저장부에 저장된 얼굴 이미지 데이터 중 이미지 검출부에서 검출된 얼굴 이미지와 가장 가까운 군집 얼굴 이미지 데이터이고, Ci와 Cj는 i번째와 j번째 위치의 버퍼에 담긴 얼굴 이미지 개수를 나타냄.Here, W j and W j are the cluster face image data closest to the face image detected by the image detector among the face image data stored in the data storage unit, and C i and C j are the faces contained in the i-th and j-th position buffers. Indicates the number of images.
이렇게, i번째 버퍼에 저장된 얼굴 이미지 데이터와 특징 데이터가 변경되고, 새로운 데이터(즉, 얼굴 이미지 데이터 및 특징 데이터)는 j번째 버퍼에 저장된다.In this way, the face image data and feature data stored in the i-th buffer are changed, and new data (ie, face image data and feature data) are stored in the j-th buffer.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 연속학습 기반의 얼굴인식을 통한 출입문 관제 시스템은 기존 데이터를 신규 데이터로 업데이트 시킬 때 업데이트 시키고자 하는 신규 데이터와 가장 가까운 2개의 기존 데이터들을 유클리디안 거리 메트릭을 이용하여 어느 한 곳의 버퍼에 저장하고, 신규 데이터는 나머지 버퍼에 저장하기 때문에 신규 데이터 업데이트 시 기존 데이터가 모두 삭제됨에 따라 발생 되는 파괴적 망각 현상을 방지할 수 있어 데이터 업데이트 시 보존해야 할 데이터의 공유 속성 망각에 따른 성능 저하를 방지할 수 있게 된다.In this way, when the door control system through continuous learning-based face recognition according to an embodiment of the present invention updates existing data with new data, the Euclidean distance metric is used for the two existing data closest to the new data to be updated. Since new data is stored in one buffer and new data is stored in the other buffer, it is possible to prevent destructive oblivion caused by the deletion of all existing data when new data is updated, thus sharing data to be preserved when updating data. It is possible to prevent performance degradation due to property forgetting.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관해서 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 모방이 가능함을 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져선 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, the detailed description of the present invention has been described with respect to the preferred embodiment of the present invention, but this is only an illustrative description of the best embodiment of the present invention, and does not limit the present invention. In addition, it is of course possible for anyone having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, but should be defined by not only the claims to be described later, but also those equivalent thereto.
10: 카메라 20: 얼굴 인식부
22: 이미지 검출부 24: 특징 추출부
26: 식별 모듈 28: 데이터 저장부
30: 제어부10: camera 20: face recognition unit
22: image detection unit 24: feature extraction unit
26: identification module 28: data storage unit
30: control unit
Claims (4)
내부에 저장된 등록 인원들에 대한 얼굴인식 학습을 통해 상기 카메라를 통해 촬영된 출입자를 식별하는 얼굴 인식부; 및
상기 얼굴 인식부의 인식 결과에 따라 출입문의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 얼굴 인식부는,
상기 카메라에서 전송되는 영상 데이터에서 얼굴 이미지를 검출하는 얼굴 이미지 검출부;
아래의 수식 1을 통해 상기 얼굴 이미지에서 특징들을 추출하는 특징 추출부;
등록 인원에 대한 ID, 각각의 ID 별 얼굴 이미지 데이터 및 상기 얼굴 이미지 데이터에 포함된 특징들이 n(여기서, n은 자연수) 차원 배열로 이루어진 특징 데이터가 룩업 테이블 형태로 저장된 데이터 저장부; 및
상기 데이터 저장부에 저장된 ID 별 얼굴 이미지 및 특징 데이터를 학습하여 상기 특징 추출부로부터 전송되는 추출 데이터를 통해 상기 데이터 저장부에 저장된 ID를 식별하는 식별 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속학습 기반의 얼굴인식을 통한 출입문 관제 시스템.
[수식 1]
여기서, vt는 등록된 인원의 특징 데이터, 는 보정계수, x는 얼굴 이미지 데이터를 나타냄.A camera installed at the entrance door to photograph the person entering and exiting the door;
a face recognition unit for identifying visitors photographed through the camera through face recognition learning for registered persons stored therein; and
A control unit for controlling opening and closing of the door according to a recognition result of the face recognition unit,
The face recognition unit,
a face image detector detecting a face image from the image data transmitted from the camera;
a feature extraction unit extracting features from the face image through Equation 1 below;
a data storage unit storing IDs of registered persons, face image data for each ID, and feature data including n (where n is a natural number) dimensional array of features included in the face image data in the form of a lookup table; and
Based on continuous learning, characterized in that it comprises an identification module for learning the face image and feature data for each ID stored in the data storage unit and identifying the ID stored in the data storage unit through the extracted data transmitted from the feature extraction unit. Door control system through face recognition.
[Formula 1]
where v t is the characteristic data of the registered personnel, is a correction coefficient, and x represents face image data.
상기 식별 모듈은 데이터 식별 시 아래의 수식 2 및 수식 3과 같은 손실을 보상한 후 데이터를 식별하는 것을 특징으로 하는 연속학습 기반의 얼굴인식을 통한 출입문 관제 시스템.
[수식 2]
여기서, 는 손실함수, Ex는 기대값, x는 입력되는 얼굴 이미지, pi는 1부터 L까지 ID가 있을 때 i번째 ID의 Softmax Function을 나타냄.
[수식 3]
여기서, v는 등록된 인원의 특징 데이터, T는 전치 벡터, τ는 온도를 나타내고, Q는 등록되지 않은 인원에 대한 최대 허용 가능 데이터 용량, u는 등록되지 않은 인원의 특징 데이터를 나타냄.The method of claim 1,
The identification module identifies data after compensating for losses such as Equations 2 and 3 below when identifying data.
[Equation 2]
here, is the loss function, E x is the expected value, x is the input face image, and pi represents the Softmax Function of the ith ID when there are IDs from 1 to L.
[Formula 3]
Here, v is the feature data of the registered person, T is the transposition vector, τ is the temperature, Q is the maximum allowable data capacity for the unregistered person, and u is the feature data of the unregistered person.
상기 데이터 저장부는, 내부에 추가적인 데이터 저장이 불가능할 경우 아래의 수식 4를 이용하여 내부 데이터를 새로운 데이터로 업데이트하는 것을 특징으로 하는 연속학습 기반의 얼굴인식을 통한 출입문 관제 시스템.
[수식 4]
여기서, Wj와 Wj는 데이터 저장부에 저장된 얼굴 이미지 데이터 중 이미지 검출부에서 검출된 얼굴 이미지와 가장 가까운 군집 얼굴 이미지 데이터이고, Ci와 Cj는 i번째와 j번째 위치의 버퍼에 담긴 얼굴 이미지 개수를 나타냄.
The method of claim 1,
The data storage unit updates the internal data with new data using Equation 4 below when it is impossible to store additional data inside the door control system through continuous learning-based face recognition.
[Formula 4]
Here, W j and W j are the cluster face image data closest to the face image detected by the image detector among the face image data stored in the data storage unit, and C i and C j are the faces contained in the i-th and j-th position buffers. Indicates the number of images.
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KR1020210001850A KR102567183B1 (en) | 2021-01-07 | 2021-01-07 | A Door Control System using Face Recognition based on Continual Learning |
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