KR20010006976A - 홍채인식시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 홍채인식시스템에 관한 것으로서, 촬영된 홍채의 영상으로부터 홍채의 섬유조직, 열공과 자율신경환의 형태, 빛에 의해 자연적으로 반응하는 동공과 자율신경환을 이용하여 홍채 인식을 위한 다수의 파라미터를 산출하여 특정 개인을 구별해낼 수 있도록 한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 카드번호 인식 및 개인 식별번호 입력을 위한 카드 판독수단 및 키입력수단; 일정한 규칙에 따라 순차적으로 자동 점멸되는 다수의 광원 및 자동 초점 기능의 카메라로 홍채의 정지영상 및 동영상을 촬영하는 홍채영상 픽업수단; 상기 픽업된 홍채 영상신호를 전처리하는 데이터 처리수단; 홍채섬유구조의 밀도, 동공 및 자율신경환의 반응, 자율신경환의 형태, 열공의 위치와 형태에 따라 다수의 홍채 인식 파라미터를 각 개인별로 구분하여 데이터 베이스를 형성하는 데이터 저장수단; 상기 카드번호 또는 개인 식별번호를 상기 데이터 베이스에서 탐색하여 이용자의 신분을 확인하고, 그 이용자의 개인 정보에 따라 상기 카메라의 위치를 자동 조절하여 홍채의 영상을 취득하여, 그로부터 이용자의 신분 확인을 위한 다수의 홍채 인식 파라미터를 산출하여 이용자의 홍채를 인식하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하여 살아있는 사람의 홍채를 빠르고 명확하게 인식하여 특정 개인을 구별해낼 수 있게 된다.

Description

홍채인식시스템{A system for identifying the iris of persons}

본 발명은 홍채의 영상을 이용하여 홍채 인식을 위한 다수의 파라미터를 산출하여 특정 개인을 구별해낼 수 있도록 함으로써, 살아 있는 사람의 홍채를 빠르고 명확하게 구별할 수 있도록 한 홍채인식시스템에 관한 것이다. 특히, 촬영된 정지영상으로부터 홍채의 섬유 조직에 대한 파라미터를 산출하고, 빛에 의해 자연적으로 반응하는 동공과 자율신경환의 형태 및 열공의 위치와 형태에 따라 홍채 인식을 위한 다수의 파라미터를 산출하여 인식에 사용하도록 한 홍채인식시스템에 관한 것이다.

일반적으로 홍채를 이용하여 특정 개인을 인식하는 방법에 있어서는, 사람의 눈 부분을 촬영한 영상신호에서 홍채부분의 영상신호를 검출하여 그것을 특화하고, 해당 홍채로부터 특화된 정보와 동일한 것을 데이터 베이스에서 탐색하여 비교함으로써, 그 비교결과에 따라 특정 개인임을 인식하여 수용하거나 또는 반대로 거절하도록 처리방법이 이루어져 있다.

그러나 이러한 종래의 홍채 인식방법에서는 아직까지는 인식 에러율이 높아 상품에 적용하기에는 많은 문제점이 있었다.

또한 상기의 홍채인식방법에서는 살아있는 사람의 홍채인지를 명확하게 구분하는 데에는 한계가 있어서, 위조된 홍채 영상에 대해서 잘못 인식할 사고의 위험성이 높기 때문에 금융 시스템이나 전자결제 시스템 등에 쉽게 적용되지 못하는 등의 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명은 홍채영상으로부터 얻을 수 있는 홍채의 섬유조직과, 빛에 의한 동공 및 자율신경환의 반응과, 자율신경환의 형태와, 열공의 위치 및 형태에 따라 홍채 인식을 위한 다수의 인식 파라미터를 산출하고, 그것으로부터 특정 개인을 구별해낼 수 있도록 함으로써, 살아 있는 사람의 홍채를 빠르고 명확하게 구별할 수 있도록 한 홍채인식시스템을 제공함에 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에서는 카드번호를 인식하기 위하여 카드에 기록된 정보를 판독하는 카드 판독수단; 개인 식별번호(Personal Identification Number) 입력을 위한 다수의 키들을 구비하여 하나의 키가 입력될 때마다 각 키에 해당하는 전기적인 신호를 발생하는 키입력수단; 특정한 제어신호가 공급되는 조건에서 미리 지정된 일정한 규칙에 따라 순차적으로 자동 점멸되는 다수의 광원 및 자동 초점 기능의 카메라를 구비하여, 소정 프레임 이상되는 홍채의 정지영상 및 수초 동안에 홍채의 동영상을 촬영하는 홍채영상 픽업수단; 상기 홍채영상 픽업수단에 특정한 제어신호를 제공하여 조명 구동전원 및 카메라의 위치조절을 위한 동력을 공급하는 구동수단; 상기 홍채영상 픽업수단을 통해 촬영되는 영상신호를 입력받아 전처리하는 데이터 처리수단; 각 개인별 홍채의 영상신호로부터 추출될 수 있는 홍채섬유구조의 밀도, 동공 및 자율신경환의 반응, 자율신경환의 형태, 열공의 위치와 형태에 따른 다수의 홍채 인식 파라미터를 각 개인별로 구분하여 데이터 베이스를 형성하는 데이터 저장수단; 상기 카드 판독수단 또는 키입력수단에서 판독 또는 입력되는 카드번호 또는 개인 식별번호를 상기 데이터 베이스에서 탐색하여 이용자의 신분을 확인하고, 그 이용자의 개인 정보에 따라 상기 카메라의 위치를 자동 조절하여 홍채의 정지영상 및 동영상을 취득하여 그 영상들로부터 이용자의 신분 확인을 위한 다수의 홍채 인식 파라미터를 산출하고, 구해진 인식 파라미터들을 사용하여 특정 개인의 홍채를 구별해내는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템을 제공한다.

도 1a는 본 발명에 따른 홍채인식시스템의 한 구성예를 보인 블록도

도 1b는 상기 도 1a의 홍채영상 픽업수단의 한 구현예를 보인 카메라 및 조명시스템의 측면 사시도

도 2는 상기 도 1b의 홍채영상 픽업수단에서 사용되는 비전 포인터를 설명하기 위하여 상기 도 1b의 일부를 발췌하여 도시한 참고도

도 3은 상기 도 2의 비전 포인터의 상세도

도 4는 상기 도 2의 비전 포인터가 이용자의 눈을 향해 시선 유도광원을 반사시키는 동작을 설명하기 위하여 도시한 참고도

도 5는 상기 도 1b의 제 2렌즈의 정면도

도 6은 컴퓨터 제어에 의해 실시되는 홍채영상 픽업수단에서의 영상신호 촬영 예를 보인 동작흐름도

도 7은 상기 도 6의 카메라 높이조절예를 보인 동작 흐름도

도 8은 홍채 분석시에 필요로 하는 입력영상신호의 선택영역(x)을 설명하기 위하여 도시한 홍채영상예도

도 9는 본 발명의 홍채인식과정을 설명하기 위한 전체 동작흐름도

도 10a 내지 도 10c는 상기 도 9의 상세 흐름도

도 11 및 도 12는 일정 각도(θ)에서의 동적인 동공과 자율신경환의 움직임을 설명하기 위한 홍채영상예와, 동공 및 자율신경환의 반경을 시간변화에 따라 1차원 데이터로 변환하여 나타낸 그래프

도 13은 홍채 영상으로부터 에지를 검출하여 표현한 자율신경환과 열공 표시예도

도 14는 상기 도 13을 중심축 변환에 의해 1차원 데이터로 변환하여 표현한 자율신경환과 열공 표시예도

도 15는 Haar변환흐름도의 버터플라이구조를 나타내는 도면

도 16은 가변 다중섹터 스펙트럼변환시스템을 설명하기 위한 홍채영상의 예시도

도 17은 시간에 대한 평균동공반경의 형상도

도 18은 추출될 동공특성정보를 포함하는 동공의 예시도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 눈 11 -13 : 렌즈

12a : 적외선 광원(L2) 12b : 후레쉬광원(L3)

14 : 정면광원(L1) 15a, 15b : 측면광원(L5)

16 : 카메라 17 : 유도광원(L4)

18 : 비전 포인터 18a : 지지수단

18b : 반사수단 20 : 홍채영상 픽업수단

30 : 구동수단 40 : 카드 판독수단

50 : 키입력수단 60 : 데이터 처리수단

70 : 제어수단 80 : 데이터 저장수단

이하에서, 본 발명의 각 실시예들을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1a는 본 발명에 따른 홍채인식시스템이 실현되기 위한 시스템 구성예를 보인 블록도로서, 카드의 정보기록매체를 엑세스하여 카드에 기록된 정보를 판독하고, 그 판독된 정보로부터 개인별 카드번호를 추출하여 인식하는 카드 판독수단(40)과; 또는 개인 식별번호(Personal Identification Number) 입력을 위한 다수의 키들을 구비하여 하나의 키가 입력될 때마다 각 키에 해당하는 전기적인 신호를 발생하는 키입력수단(50)을 구비할 수 있으며; 특정한 제어신호가 공급되는 조건에서 미리 지정된 일정한 규칙에 따라 순차적으로 자동 점멸되는 다수의 광원 및 자동 초점 기능의 카메라를 구비하여, 홍채의 정지영상 및 수초 동안에 홍채의 동영상(1초 동안에 10 프레임 이상)을 촬영하는 홍채영상 픽업수단(20)과; 상기 홍채영상 픽업수단에 모터 등을 이용하여 특정한 제어신호를 제공하여 조명 구동전원 및 카메라 위치조절동력을 공급하는 구동수단(30)과; 상기 홍채영상 픽업수단을 통해 촬영되는 영상신호를 입력받아 전처리하는 데이터 처리수단(60)과; 각 개인별 홍채의 정지영상신호로부터 추출될 수 있는 홍채섬유구조의 밀도와 열공 존재유/무 및 그 열공의 위치와 형태, 자율신경환의 형태, 또는 각 개인별 홍채의 동영상신호로부터 추출될 수 있는 홍채의 빛에 의한 동공 및 자율신경환의 반응, 자율신경환의 움직임 형태에 따른 다수의 홍채 인식 파라미터, 각 이용자의 개인별 카드번호 또는 개인별 인식번호를 각각 개인별로 구분하여 데이터 베이스를 형성하는 데이터 저장수단(80)과; 상기 카드 판독수단 또는 키입력수단에서 판독 또는 입력되는 카드번호 또는 개인 식별번호를 상기 데이터 베이스에서 탐색하여 이용자의 신분을 확인하고, 그 이용자의 개인 정보에 따라 상기 카메라의 위치를 자동 조절하여 홍채의 정지영상 및 동영상을 취득하여, 그 영상신호들로부터 이용자의 신분 확인을 위한 다수의 홍채 인식 파라미터를 산출하여 특정 개인에 대한 홍채를 구별하는 제어수단(70)을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다. 이때 상기 데이터 저장수단(80)에는 특정 개인의 홍채정보 뿐만 아니라 각 개인별로 부가되는 정보(예를 들면 홍채 촬영시 카메라의 높이에 관계되는 개인별 신장 정보, 또는 각 개인에게 가장 적합한 카메라의 높이)를 더 저장하였다가, 이후 그 부가정보를 판독하여 카메라의 높이를 자동으로 조절할 수 있도록 구성할 수 있다.

도 1b는 상기 도 1a의 홍채영상 픽업수단의 한 구현예를 보인 카메라 및 조명시스템의 측면 사시도로서, 상기 홍채영상 픽업수단은, 하나의 카메라(16)와, 다수의 제 1 내지 제 3렌즈(11-13)를 홍채 촬영을 위하여 필요한 위치에 구비한다. 이때 상기 카메라(16)는 자동 초점 조절을 위하여 촬영영역 가변(flex zone) 기능을 가진 카메라를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 다수의 렌즈 중에서 특히 제 2렌즈(12)는 이용자의 눈꺼풀, 속눈썹, 또는 눈 깜박임에 자동초점기능이 저하되는 것을 방지하기 위해 초점깊이(focal depth)가 3[mm] 이상되는 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다.

또한 상기 홍채영상 픽업수단은, 초기 자동 초점조절과 홍채섬유구조(특히 자율신경환의 형상) 촬영을 위한 밝기조절(소정 거리에서 일정한 조도유지)을 위하여, 정면광원(L1) 및 측면광원(L5)으로 사용되는 다수의 백색광원(14, 15a, 15b)을 구비한다.

또한, 상기 홍채영상 픽업수단은 이용자의 시선을 카메라 렌즈의 중앙부분에 고정시켜, 홍채영상이 한쪽으로 치우치지 않도록 유도하는 시선유도수단을 구비한다.

도 2 내지 도 4는 상기 도 1b의 홍채영상 픽업수단에 적용된 시선 유도수단의 구현예를 설명하기 위한 것으로서, 도 2는 비전 포인터를 설명하기 위하여 상기 도 1b의 일부를 발췌하여 도시한 참고도이고, 도 3은 상기 도 2의 비전 포인터의 상세도이고, 도 4는 상기 도 2의 비전 포인터가 이용자의 눈(10)을 향해 시선 유도광원(L4)을 반사시키는 동작을 설명하기 위하여 도시한 참고도이다.

상기 시선 유도수단은 각 도면에서와 같이, 시선 유도를 위하여 약한 청색의 빛을 발하는 유도 광원 L4(17)와; 상기 광원에서 나온 빛을 카메라 렌즈의 중앙부분을 향해 반사시키는 반사수단(18b)과; 상기 반사수단이 카메라 렌즈의 중앙에 위치하도록 지지하는 지지수단(18a)으로 구현될 수 있다. 이때 상기 지지수단(18a)은 투명한 유리재질의 것을 사용하여 렌즈의 중앙부분에 있으면서도 홍채 영상에는 아무런 영향을 미치지 않도록 구현하되, 그 끝부분에는 반사용 거울을 부착하여서 시선 유도광원에 대한 반사가 이용자의 눈을 향해 이루어지도록 일정한 각도의 경사면을 형성하는 것이 바람직하다.

도 5는 상기 도 1b의 제 2렌즈의 정면도로서, 상기 제 2렌즈(12)의 정면 소정위치에는 동공과 자율신경환의 움직임(축소 또는 확장반응)을 유도하는 후레쉬 광원 L3(12b)을 구비하며, 지정된 소프트 웨어에 의해 제어하여 홍채의 영상 및 선명한 동공 영상을 촬영하기 위하여 상기 렌즈(12)의 원주를 따라 링형태로 배열되는 다수개의 적외선광원 L2(12a)를 구비한다. 이때 상기 후레쉬 광원(12b)은 지정된 소프트웨어에 의해 제어되어 짧은 주기로 자동 점등되는 청색 다이오드 등을 이용하여 구현할 수 있다.

도 6은 컴퓨터 제어에 의해 실시되는 홍채영상 픽업수단에서의 영상신호 촬영 예를 보인 동작흐름도로서, 카드번호 또는 개인 식별번호(Personal Identification Number)에 따라 데이터 베이스에서 탐색된 개인정보를 이용하여 카메라의 위치(높이)를 조절하고, 자동 초점 조절 및 이용자의 시선을 맞추기 위한 다수의 광원(14, 15a, 15b, 17)을 동시에 점등하는 단계(S61)와; 상기 점등된 유도광원(17)을 이용하여 이용자의 시선 맞추기를 안내하는 단계(S62)와; 상기 정면광원(14) 및 측면광원(15a, 15b)을 이용하여 카메라의 초점을 자동 조절하는 단계(S63)와; 홍채의 섬유구조 해석을 위하여 수 프레임(3 내지 5프레임)의 정지영상신호를 취득하는 단계(S64)와; 상기 정면광원(14) 및 측면광원(15a, 15b)을 소등하고 홍채의 움직임을 유도하기 위한 적외선 광원(12a)을 점등하는 단계(S65)와; 홍채의 동공 및 자율신경환의 움직임을 유도하기 위한 광원(12b)을 짧은 주기로 점등하면서 수초 동안에 홍채의 동공 및 자율신경환의 영상(동영상)을 취득하는 단계(S66, S67)와; 상기 각 단계가 끝나면 모든 점등된 광원을 소등하는 단계(S68)를 포함하여 구성할 수 있다.

도 7은 상기 도 6의 카메라 높이조절예를 보인 동작 흐름도로서, 카드 번호 또는 개인 식별번호를 입력받는 단계(S71)와, 상기 입력받은 카드번호 또는 개인 식별번호를 데이터베이스에서 탐색하여 해당 개인의 카메라 높이에 관한 정보를 취하는 단계(S72)와, 상기 취해진 카메라 높이정보를 현재 카메라가 위치하고 있는 높이정보와 비교하여 그 차이만큼 구동 모터를 정/역회전시켜 현재의 이용자에 적합하도록 카메라의 높이를 조절하는 단계(S73)로 이루어질 수 있다.

도 8은 홍채 분석시에 필요로 하는 입력영상신호의 선택영역(x)을 설명하기 위하여 도시한 홍채영상예도로서, 홍채를 분석하기 위해 선택되어야 할 영역(x)은 적어도 자율신경환(10b)의 일부와 동공(10a) 전체를 반드시 포함하여야 한다. 그리고 상기 선택영역(x)은 개인별로 눈꺼풀, 속눈썹 등의 영향을 받지 않아 선명하게 보이는 부분으로서, 홍채 직경(d)의 1/3 이상, 1/2 이내로 설정하는 것이 바람직하다.

도 16은 다음에 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 가변 다중섹터 스펙트럼분석시스템을 채용하는 홍채영상분석 예시도이다. 가변 멀티섹터 스펙트럼분석시스템은 간섭에 의해 왜곡되지 않은 홍채의 가시영역을 선택가능케 하여 인식과정의 신뢰도를 증진시킨다. 홍채 돌출부의 해부학적 특성과 눈꺼풀의 종창은 인식할 수도 있고 배척할 수도 있다. 눈의 번득임과 같이 미리 예측할 수 없는 경계부의 결함 또는 간섭은 인식할 수도 있고 배척할 수도 있다.

도 9는 본 발명의 홍채인식방법을 설명하기 위한 전체 동작흐름도이고, 도 10a 내지 도 10c는 상기 도 9의 상세 흐름도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 홍채인식방법은 카드번호 또는 개인 식별번호(Personal Identification Number)가 입력되면, 해당 번호에 따른 개인정보를 데이터 베이스에서 탐색하여 이용자의 신분을 확인하는 카드번호 및 개인식별번호 확인과정(S101-S103)과; 상기 카드번호 및 개인식별번호 확인과정에서 탐색된 이용자의 개인 정보에 따라 카메라의 위치를 조절하고 다수의 광원을 제어하여, 홍채의 정지영상 및 동영상을 취득하는 영상 취득과정(S104-S105)과; 상기 취득된 정지영상의 홍채분석과 관계되는 영역의 영상신호를 웨이블릿 변환하여 신분 확인을 위한 파라미터를 산출하고, 해당 파라미터로 이용자의 신분을 확인하는 홍채섬유조직 확인과정(S106-S110)을 포함할 수 있다.

각 실시예에서, 상기 취득된 홍채의 동영상으로부터 동공 및 자율신경환 영역을 검출하고, 상기 검출된 동영상신호로부터 동공 및 자율신경환의 동적인 반응(축소 및 확장)을 계산하여 신분 확인을 위한 파라미터들을 산출하여, 해당 파라미터로 이용자의 신분을 확인하는 동공 및 자율신경환반응 확인과정(S111-S116)과; 상기 선택된 홍채영상으로부터 자율신경환 영역을 검출하고, 그 검출된 자율신경환의 형태에 따른 파라미터를 산출하여 이용자의 신분을 확인하는 자율신경환 형태 확인과정(S117-S119)과; 상기 취득된 홍채영상으로부터 열공 존재여부를 판단하여, 열공이 존재하는 경우 열공영역을 검출하고, 상기 검출된 열공의 위치와 형태에 따른 파라미터를 산출하여 이용자의 신분을 확인하는 열공 확인과정(S121-S127)을 각각 하나 또는 그 이상 더 포함하여 여러 가지의 방법으로 실시예가 이루어질 수 있다.

웨이블릿변환은 도 8의 영역이나 가변 다중섹터 스펙트럼분석시스템과 관련하여 후술되는 바와 같이 도 16의 개별섹터에 적용가능하다.

또한 본 발명에 따른 홍채인식방법은, 상기 열공 확인과정이 상기 취득된 홍채의 정지영상으로부터 열공 존재여부를 판단하여, 열공이 존재하는 경우 열공영역의 영상신호를 중심축 변환하고, 그 변환 결과로부터 열공의 위치와 형태에 따른 파라미터를 산출하여 이용자의 신분을 확인하는 제 1열공확인과정(S121, S125-S129)과; 상기 제 1열공확인과정에서 열공 존재여부 판단결과, 열공이 존재하지 않는 경우 기준 홍채에 열공이 존재하는지의 여부를 다시 판단하여 기준 홍채에도 열공이 없으면 정당한 이용자로 수용하고, 기준 홍채에 열공이 있으면 부적당한 이용자로 거절하는 제 2열공확인과정(S122-S124)을 적어도 하나 또는 그 이상 포함하여서, 상기 각 실시예에서 적용될 수도 있다.

상기 본 발명의 각 실시예에서, 특히 상기 홍채섬유조직 확인과정은, 상기 홍채의 정지영상신호 및 동영상신호를 전처리하여 그로부터 홍채해석에 관계되는 영역(선택영역 x; 홍채 직경(d)의 1/3 이상, 1/2 이내의 영역으로서, 자율신경환(10b)의 일부와 동공(10a) 전체를 반드시 포함하는 영역)을 선택하는 단계(S106, S107)와; 상기 선택 영역의 정지영상신호를 2차원 웨이블릿 변환(예를 들어, Haar 변환과 같은 웨이블릿 변환)하여 상기 홍채 섬유구조의 밀도에 관한 정보가 특화되어 나타나는 저주파 영역의 웨이블릿 변환계수들을 신분인식을 위한 파라미터로 산출하는 단계(S108)와; 상기 해당 파라미터를 데이터 베이스에서 탐색하여 이용자의 신분을 확인하는 단계(S109, S110)를 포함하여 구현될 수 있다.

또한 상기 본 발명의 각 실시예에서, 상기 동공 및 자율신경환 반응 확인과정은, 상기 취득된 홍채의 동영상으로부터 그 중심부를 계산하여 동공영역을 검출하는 단계(S111, S112)와; 자율신경환 영역을 계산하는 단계(S113)와; 상기 검출영역에서 움직이는 동공 및 자율신경환의 반응(확장 또는 축소반응)시간을 계산하여 살아있는 동공 및 자율신경환 인식을 위한 각각의 파라미터들을 산출하는 단계(S114)와; 상기 해당 파라미터를 데이터 베이스에서 탐색하여 이용자의 신분을 확인하는 단계(S115, S116)를 포함하여 구현될 수 있다.

또한 상기 본 발명의 각 실시예에서, 상기 자율신경환 형태 확인과정은, 상기 선택된 홍채해석 관계영역의 영상신호로부터 자율신경환 영역을 검출하는 단계(S117)와; 상기 검출된 자율신경환 영역의 2차원 영상신호를 중심축 변환하여, 상기 검출영역에서 자율신경환의 형태에 따른 파라미터를 계산하는 단계(S118)와; 상기 해당 파라미터를 데이터 베이스에서 검색하여 이용자의 신분을 확인하는 단계(S119, S120)를 포함하여 구현될 수 있다.

또한 상기 본 발명의 각 실시예에서, 상기 제 1열공확인과정은, 상기 취득된 홍채의 정지영상신호로부터 그 에지를 검출하여 열공이 존재하는지를 판단하는 단계(S121)와; 상기 판단 결과 홍채 영상에 열공이 존재하는 경우, 열공영역을 검출하는 단계(S125)와; 상기 검출된 열공영역의 2차원 영상신호를 중심축 변환하여 열공의 위치와 모양에 따라 신분확인을 위한 파라미터를 계산하는 단계(S126)와; 상기 해당 파라미터를 데이터 베이스에서 검색하여 이용자의 신분을 확인하는 단계(S127-S129)를 포함하여 구현될 수 있다.

또한 상기 본 발명의 각 실시예에서, 상기 제 2열공확인과정은, 입력 영상에 열공 존재하는지를 판단하는 단계(S121)와; 입력영상에 열공이 존재하지 않는 경우 기준 홍채에 열공이 있는지를 다시 판단하는 단계(S122)와; 기준홍채에도 열공이 없으면 즉시 수용하고, 기준 홍채에 열공이 있으면, 거절하는 단계(S123, S124)를 포함하여 구현될 수 있다.

도 11 및 도 12은 일정 각도(θ)에서의 동적인 동공(10a)과 자율신경환(10b)의 움직임을 설명하기 위한 홍채(10c) 영상예와, 평균 동공의 반경(R1)과 일정 각도(θ)에서의 동공의 반경(R2) 및 일정 각도(θ)에서의 자율신경환의 반경(R3)을 시간 변화에 따라 1차원 데이터로 변환하여 나타낸 그래프이다. 상기 그래프 상에 표시된 제 1시각(t1)은 후레쉬 광원 작동시각을 나타내고, 제 2시각(t2)은 수축 시작시각이며, 제 3시각(t3)은 평균 동공반경이 최소인 시각이며, 제 4시각(t4)은 일정각도(θ)에서의 동공반경이 최소이 시각이며, 제 5시각(t5)은 일정각도(θ)에서의 자율신경환 반경이 최소인 시각이다. 따라서 이러한 동영상을 비교한 결과로부터, 빛에 의해 자연적으로 반응하는 동공반응 및 자율신경환의 반응을 통해 얻을 수 있는 신분 인식을 위한 각각의 파라미터(P1=t3-t5 및 P2=t4-t5)를 각각 구할 수 있게 된다.

도 13은 홍채 영상으로부터 에지를 검출하여 표현한 자율신경환(10b)과 열공(10d) 표시예도이고, 도 14는 상기 도 13을 중심축 변환에 의해 1차원 데이터로 변환하여 표현한 자율신경환(10b)과 열공(10d) 표시예도이다.

도 18은 동공 및 홍채의 형상, 위치 및 인식파라미터를 나타내는 예시도이다. 본 발명에서는 공지의 에지검출알고리즘을 이용하여 동공의 형상을 독창적으로 결정한다. 동공의 에지는 일반적으로 도 18에서 참조부호 10a로 표시되어 있다. 또한, 도 18에서 참조부호 10i와 10h로 각각 표시되어 있는 홍채 및 동공의 중심은 기하학적으로 결정되어 인식파라미터로써 이용된다. 참조부호 10j로 표시되어 있는 홍채중심과 동공중심간의 이격 방위와 거리는 인식파라미터로써 이용된다.

또한, 많은 동공들이 완전하게 원형으로 이루어지지 않고 타원의 장축방위에서 변화하는 타원형으로 이루어져 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 타원형 동공의 방위와 크기는 공지의 커브 및 형상고정 알고리즘을 사용하여 독창적으로 결정된다. 도 18에 의하면, 동공타원의 장축과 단축은 각각 참조부호 10m과 10n으로 표시되어 있다. 동공의 타원성은 장축(10m)에 대한 단축(10n)의 비율로 나타낸다. 도 18에서 참조부호 10f로 표시되어있는 동공주변중 평면부위는 동공이 들어가고 나오는 10g와 10e로 표시된 영역과 마찬가지로 인식되어 추가적인 인식파라미터로서 인식품질을 증진시키도록 특성화된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 동작 및 그로부터 파생될 수 있는 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 카드 판독수단(40) 또는 키입력수단(50)을 통해 카드번호가 판독되거나 혹은 개인 식별번호가 키입력되면, 제어수단(70)에서는 상기 카드번호 또는 개인 식별번호를 데이터 저장수단(80)을 통해 탐색하여 해당 번호가 있는지를 찾는 카드번호 및 개인식별번호 확인과정을 수행한다.

만약, 해당 번호가 없으면 인식 불가능한 이용자로 판단하여 인식을 거부한다. 해당 번호가 탐색되면, 제어수단에서는 인식 가능한 이용자로 판단하여, 해당 번호의 개인별 부가정보를 읽어 이용자에 적합한 카메라 높이를 조절하기 위해 모터구동수단(30)으로 제어신호를 내보낸다. 이때의 제어신호는 현재 카메라가 위치하고 있는 높이와 이용자에 맞는 카메라 높이를 비교하여 그 차이에 해당하는 크기의 정방향 또는 역방향으로 모터를 구동하여 카메라의 높이를 자동으로 조절하게 된다.

다음으로 제어수단에서는 상기 홍채영상 픽업수단(20)을 제어하여 백색광을 발하는 정면광원(14)과 측면광원(15a, 15b)을 점등시켜 초기 자동초점 조절을 실행하고, 홍채 영상이 한쪽으로 치우치지 않도록 하기 위해 시선 유도광원(17)을 점등시켜 비전 포인터(18)를 이용하여 이용자를 안내한다. 이로써 홍채 이미지를 촬영할 때 피 촬영자로 하여금 렌즈의 중앙 부분에 보이는 유도광원(17; 즉, 약한 청색광원)에 시선을 고정시키도록 하여, 홍채 이미지가 한쪽으로 치우치지 않게 촬영할 수 있는 상태로 만든후, 소정 프레임( 3 내지 5 프레임)의 정지영상을 취한다.

상기의 작업이 완료되면 정면광원(14)과 측면광원(15a, 15b)을 소등시킨후, 링 형태 적외선 광원(12a)을 점등시켜 선명한 동공영상을 촬영할 준비를 한다. 또한 짧은 주기로 점등되는 후레쉬 광원(12b)을 작동시키면서 수초 동안에 홍채의 동영상을 취한다. 이후 모든 광원을 소등한다.

이 경우, 상기 홍채의 동영상은 짧은 시간동안 소프트 웨어에 의해 제어되는 후레쉬 광원(12b)에 의해서 동공 및 자율신경환의 변화하는 모양을 보여줄 수 있는 것으로 취하여야 한다. 이를 위하여 본 발명에서는 1초에 10 프레임 이상의 홍채 영상 프레임을 촬영한다.

상기와 같이 촬영한 홍채의 정지영상 및 동영상신호는 데이터 처리수단(60)에서 전처리되고, 다음 홍채 분석에 관계되는 영역을 선정하여 해당 영역의 영상신호만을 선택한다. 이때 홍채를 분석하는데 사용할 부분은 동공 전체를 포함하는 도 8의 홍채의 수평띠 구간(x)으로서, 개인별로 눈꺼풀, 눈썹 등의 영향을 받지 않아서 선명하게 보이는 부분을 취한다.

그런데, 일반적으로 홍채의 섬유구조의 밀도가 개인별로 다르며, 상기 밀도에 관한 정보가 주로 저주파수 영역에 포함되어 나타나는 특성의 웨이블릿 변환(특히, Haar 변환과 같은 웨이블릿 변환)을 실시하면, 그 2차원 Haar 변환된 계수들 중에서 특히 저주파 영역의 성분들은 홍채섬유 밀도의 대부분의 정보를 가지고 있게 된다.

따라서 제어수단에서는 상기에서 선택된 홍채의 정지영상신호를 웨이블릿 변환하여, 주파수 특성을 구하고, 주파수 특성을 나타내는 2차원 Haar 변환(다른 형태의 웨이블릿 변환 포함)의 저주파 계수들을 신분 인식을 위한 파라미터로 설정함으로써, 홍채의 섬유밀도의 대부분을 포함하는 저주파 성분들의 계수들만을 인식을 위한 파라미터로 사용하여 이용자의 신분을 확인하는 홍채섬유조직 확인과정을 수행한다.

이상의 본 발명에서 적용한 Haar 변환은 대칭적인(symmetric), 분리 가능한(separable), 단일의(unitary) 변환으로서, 크기(스케일)와 위치에 따라서 변하는 다음과 같은 Haar 함수를 이용한 변환이다.

Haar 함수 ho(x)는 다음과 같다.

여기서, N은 데이터의 차원을 나타내며, k는 인덱스로서이며, 0≤k≤N-1을 나타낸다. p는 크기요소이며, q는 위치를 나타낸다. 8×8 영상을 Haar 변환하는 경우의 Haar 함수 행렬(Hr)은 다음과 같다.

일반적인 퓨리에(Fourier) 변환에 비해서, Haar 변환과 같은 웨이블릿 변환은 위의 형태의 Haar 함수 ho(x)를 사용함으로써, 영상의 라인이나 에지의 특성을 크기와 위치에 따른 특성까지 고려하여 나타낼 수 있다.

본 발명에서는 이와 같은 특성을 이용하여 홍채섬유구조의 밀도를 나타내는 정보를 얻어서, 인식에 사용하고 있다. 실제 Haar 변환을 계산하는 경우는 영상의 크기가 크므로, 방대한 계산이 되지만, 본 발명에서는 변환 흐름 그래프의 버터플라이 구조를 이용함으로써, 그 계산 시간을 상당히 개선할 수 있게 된다.

Haar 변환을 수행한 결과에서는 저주파 스펙트럼 계수가 홍채의 섬유구조 밀도의 정보를 많이 가지고 있기 때문에 저주파 영역의 계수를 인식을 위한 파라미터로 사용된다.

홍채의 기준 이미지( Reference Image로서 데이터 베이스에 저장된 등록 이미지)의 인식을 위해서 사용되는 저주파 성분의 계수들에서 얻어지는 파라미터를 Xij, 입력 이미지의 인식을 위해서 사용되는 저주파 성분의 계수들에서 얻어지는 파라미터를 Yij라고 하면, 인식을 위한 파라미터인 표준 퍼포먼스 J는 다음과 같이 표시된다.

인식 가능하다고 판단하여 이용자를 수용하는 경우는 표준 퍼포먼스 J가 임계값(△)보다 적은 경우이다. 여기서, 임계값(△)은 기준 이미지와 입력 이미지가 같은 사람의 경우의 J를 많은 경우에서 구한 후 J의 가우시안 분포의 4σ에서 6σ 사이에서 정한다.

다음에는 Haar함수를 이용한 가변 다중섹터 스펙트럼변환시스템에 대해 설명한다. 가변 다중섹터 시스템은 도 8에 의거 전술한 바와 같이 영역선택방법에 걸쳐 바람직하다. 어떤 경우에는 눈의 번득임, 눈꺼풀 및 속눈썹에서의 간섭이 홍채영역에서 발생되거나 홍채의 많은 가시부분이 분석에 이용될 수 없다. 홍채부위의 간섭 또는 불용성은 비교에 이용할 섹터의 수를 감소시키므로 그 결과 개인인식에 대한 신뢰성을 저하시킨다.

홍채영상은, 도 16에 도시한 바와 같이, 홍채영상을 외부환(100)과 동공(120)을 포함하는 내부환형영역으로 분할함으로써 시작한다. 상기 내부환형영역으로부터 외측의 내외환(100)을 나누는 경계부는 홍채뿌리로부터 50 화소의 거리에 설정된다. 다른 실시예에서는 50 화소 이상 또는 이하의 값이 적용될 수도 있다. 외부환의 외측경계부는 거의 공막-홍채 경계부에서 시작한다. 외부환의 직경은 개인별로 상이한 홍채크기, 홍채영상의 상이한 취득범위 등과 같은 여러 인자들에 의해 변할 수 있다. 동공(120)과 외부환(100)사이의 외부환(100)과 영역(110)에 해당하는 홍채부위는 상이한 비율로 수축 및 확장하여 상이한 표준인자가 내측환과 외측환에 이용된다.

본 발명의 실시예에 있어서, 각 영역(100)(110)은 16개의 동등크기의 섹터로 방사형으로 분할되어 참조부호 I₀∼I₃₁로 표시된 바와 같이 총 32개의 섹터로 분할된다. 각 32개의 섹터(I₀∼I₃₁)에 대해 상기한 바와 같이 웨이블릿 변환을 이용하여 1024개의 Haar함수계수가 산출되어 32×32행렬을 형성하게 된다. 그런데, 전체 영역에서 (n+p)개의 총 섹터수, 개별영역의 섹터수(n, p), 섹터의 크기 및 Haar함수계수의 수가 변하는 것도 본 발명의 범위내에 있는 것이다. 다시말해서, 각 영역은 서로 다른 섹터의 수(n, P), 즉 영역(110)은 방사형으로 10개의 섹터(P=10)로 분할되고 외부환(100)은 16개의 섹터(n=16)로 분할될 수 있다.

다음에, 하측 눈꺼풀과 상측 눈꺼풀에 대해 각각 참조부호 13A와 13B로 표시되어 있는 눈꺼풀에 의해 가려지거나 또는 속눈썹에 의해 간섭된 섹터는 인접섹터계수비교를 통해 배척된다. 인접섹터 계수비교에 의거 만일 고주파계수의 예변이가 감지되면 그 섹터는 결함이 있는 것으로 간주되어 배척된다. 도 16에 있어서, 섹터비교는 섹터 15로부터 섹터 0 그리고 섹터 8로부터 섹터 7을 분할하는 수평선에서 시작하여 인접섹터를 통해 시계방향 또는 반시계방향으로 진행하는 4그룹의 섹터를 통해 시작한다. 이러한 방법으로 섹터(I₀∼I₃), (I₇∼I₄), (I₈∼I₁₁) 그리고 (I₁₅∼I₁₂)가 비교된다.

예컨대, 섹터(I₀)와 섹터(I₁)에서 고주파계수가 비교되고 만일 그 차가 사전에 설정된 섹터 고주파계수 임계값을 넘지 않는 경우에는 섹터(I₁)는 양호한 것으로 인식된다. 섹터(I₁)는 양호한 것으로 인식되거나, 동공을 분석하는 동안 눈꺼풀이 닫힘으로써 배척될 수 있다. 다음에, 섹터(I₁)와 섹터(I₂)의 계수가 비교되고, 도 16에 도시된 바와 같이, 눈꺼풀경계부가 섹터(I₂)에 위치하고 있다. 섹터(I₂)에서 경계부는 섹터 고주파계수 임계값을 초과하게 하는 원인이 되어 섹터(I₂)는 배척된다. 섹터(I₂)의 배척이후에 섹터(I₃)도 동일한 방법으로 배척된다. 이와 유사한 절차가 나머지 4분할 섹터에 대해 반복된다.

분석과정에서 배척섹터를 제거한 이후 일련의 완전한 1024 Haar계수가 선택된다. 선택된 계수의 수는 몇몇 인자에 의해 결정된다. 과대한 수량의 계수는 불필요하게 데이터베이스의 크기를 증가시키게 되고 과소한 수량의 계수는 인식품질을 저하시킨다. 또한, 어떤 계수들은 심각하게 영상조도가 변하고 어떤 고주파 계수는 과대한 잡음을 포함하고 있기 때문에 선택되지 않는다. 실험결과 본 발명의 바람직한 실시예에서는 32×32행렬의 1024 Haar계수로부터 선택된 31개의 계수를 사용한다. 선택된 계수의 특정 행렬위치는 다음과 같다: (0,1), (1,0), (1,1), (0,2), (0,3), (2,0), (3,0), (1,2), (1,3), (2,1), (3,1), (0,4), (0,5), (0,6), (0,7), (4,0), (5,0), (6,0), (7,0), (1,4), (1,5), (1,6), (1,7), (4,1), (5,1), (6,1), (7,1), (2,2), (3,2), (2,3) 및 (3,3)이다. 다른 실시예에서는 보다 많거나 적은 수의 계수를 이용할 수도 있다.

각각의 31개 섹터(I₀∼I₃₁)로부터 31개의 계수를 선택하는 것은 약 1KB의 홍채기준레코드를 생성한다. 상기 레코드의 첫 번째 32비트는 섹터배척분석결과를 포함하고 있다.

인식하고자 하는 신규 홍채영상은 상기한 기준영상과 동일한 방법으로 진행한다. 취득된 특성 레코드는 데이터베이스에 있는 모든 홍채기준레코드와 비교된다. 입력홍채계수와 기준홍채계수와의 차에 대한 합은 각 섹터별로 차례로 산출된다. 상기 합산값은 계수표준화에 의거 0 내지 2의 범위에 있게 된다. 합산값 1은 절대 회색 영상, 합산값 0은 섹터스펙트럼의 완전일치 그리고 합산값 2는 반대 부호의 스펙트럼이나 동등한 모듈을 각각 나타낸다.

직접적으로 시험한 이후에 다소의 섹터들은 홍채의 연동(다소 홍채영역의 순간적인 무의식적인 움직임)에 기인하여 기준섹터와 달라진다. 때문에, 합산값이 1미만인 섹터들만이 홍채영상분석에 이용되는 것이 바람직하다. 이러한 방법에 있어서, 연동에 의해 손상된 섹터들은 배척섹터에 추가되며 인식에서는 제외된다. 홍채영상분석시 이용되는 최소 섹터수는 각 눈당 10개이다. 이보다 적은 수의 섹터가 인식에 이용될 수 있지만 인식품질을 저하시킨다. 섹터계수의 비교결과는 차이를 강조하기 위해서 적산된다. 그러므로, 인식하고자 하는 영상이 기준영상에 일치하는 경우 결과값은 0에 가깝게 된다. 이와는 달리, 차이가 있는 영상의 결과값은 수백 또는 수천의 범위에 있게 된다.

Haar변환의 결과로부터 실험적으로 선택된 저주파영역 계수는 저주파 스펙트럼계수가 홍채섬유구조의 밀도와 조직형상에 관한 많은 정보를 담고 있기 때문에 인식에 이용된다.

다음으로 제어수단에서는 홍채의 동영상으로부터 동공 및 자율신경환의 반응을 해석하여, 상기 후레쉬 광원(12b)에 의한 동공 및 자율신경환의 동적인 축소 및 확장의 움직임이 있으면 피 촬영자가 살아있는 실체임을 인식하여 수용하고, 움직임이 없으면 피촬영자가 살아있는 실체가 아님을 인식하여 수용을 거부하는 동공 및 자율신경환 반응 확인과정을 실행한다.

이를 위하여 본 발명에서는 동공의 축소시 반경의 움직임이 소정 퍼센트 이상(예를 들어 5% 이상)이면 살아있는 실체로서 간주하도록 그 기준치를 설정하여 둔다. 그리고 상기 동공의 움직임을 관찰하기 위하여 포착한 홍채의 동영상에서부터 동공의 에지를 검출하여야 한다. 이 경우 좌우대칭의 중심 탐색 알고리즘을 사용하여 홍채의 개략적인 중심 위치를 정한 후 동공의 에지를 검출할 수 있게 된다.

이 방법을 사용함으로써, 홍채영상이 중앙에 포착되지 않고, 좌우측으로 어느 정도 치우친 경우에도 에러 없이 인식을 할 수 있다.

이때 만약, 인식을 못할 정도로 홍채 영상이 치우친 경우는 다시 찍도록 할 수 있다. 또한 홍채영상이 아니고 다른 영상이 찍힌 경우도, 많은 경우에 있어서 진짜 영상과 허위 영상간의 식별이 가능하다.

상기의 좌우대칭의 중심점 탐색 알고리즘에서는 영상의 수평라인, 수직라인에 대하여 다음과 같은 함수 F(i)를 구한다.

단,이고, N은 영상라인 x의 길이, x(i)는 수평라인 또는 수직라인의 i번째 화소의 밝기로서, i≤0인 경우는 x(i)=x(0), i≥N인 경우는 x(i)=x(N)이다.

이와 같은 경우에 함수 F(i)의 크기가 최소가 되는 정의역(i)이 좌우 대칭의 중심에 있다. 이와 같은 방법을 수평, 수직 라인에 대하여 구한 후, 최소가 되는 정의역(i)들이 교차하는 점이 좌우대칭의 중심이 된다. 이 경우, 수평 라인과 수직 라인의 최소가 되는 정의역(i)들이 교차하지 않고 흩어져 있을 때 일정 범위를 벗어나면, 홍채 영상이 아니거나 홍채영상이 좌우로 너무 치우쳤다는 것이므로, 인식을 하지 않고 홍채영상을 다시 촬영하도록 한다.

상기 홍채로부터 취한 동영상의 경우, 동공과 자율신경환은 후레쉬 광원(12b)에 의해 수축과 확장이 일어나는데, 자율신경환과 동공의 움직임은 동시에 일어나지 않고, 개인별로 다른 형태의 움직임을 보인다. 이와 같이 동시에 일어나지 않는 움직임에서부터 얻은 도 11 및 도 12의 파라미터들(동공반응 및 자율신경환의 반응을 통해 얻을 수 있는 P1=t3-t5 및 P2=t4-t5)이 인식을 위한 파라미터로 사용된다.

도 17은 시간 T₀에서 광원에 반응하는 동공의 평균적인 수축 및 확장을 나타내는 평균동공반경의 형상도이다. 수직축은 동공의 진폭 또는 반경을 나타내고, 수평축은 T₀또는 광원점등시간에서 시작하는 시간을 나타낸다. T_L은 동공이 광원의 점등에 반응하여 수축하는 시간, T_L-T₀는 동공반응잠재시간을 나타낸다. A_L은 광원점등 이전의 평균동공반경을 나타낸다. T_M은 동공이 최소 반경 A_m으로 수축되었을 때의 시간을 나타낸다. 동공반응잠재시간을 제외한 동공의 수축시간은 T_M-T_L혹은 T_P이다. T₁과 T₂는 각각 동적 홍채영상의 40번째 및 70번째 프레임의 시간이고, A₁과 A₂는 T₁과 T₂에 일치하는 동공의 반경이다. S_P는 T_L과 T_M사이의 동공 수축속도이다. D_AB는 T_M-T_L사이의 동공축소곡선을 따른 직선거리이다. %A₁은 T₁또는 A₁-A_m에서 평균동공수축거리 혹은 A_L-A_m에 대한 동공확장거리비를 나타낸다. %A₂은 T₂또는 A₂-A_m에서 평균동공수축거리 혹은 A_L-A_m에 대한 동공확장거리비를 나타낸다.

마약이나 알콜을 복용하는 사람의 동공형상도는 비마약복용자나 비음주자의 동공형상도와 상이하기 때문에 동공형상도는 개별적으로 사용하는 마약 및/또는 알콜의 감지에 이용될 수 있다. 마약복용자의 동공형상도는 동공이 최소 반경 T_M으로 수축할 때까지의 시간이 정상속도보다 느리다. 음주자의 동공형상도는 비음주자에 비해 보다 평편하다. 즉, D_AB가 음주자보다 작고, %A₁와 %A₂가 음주자보다 작다.

신체내의 마약 및/또는 알콜의 존재를 검출하기 위하여 (좌우측)동공에 대한 파라미터 D_AB, S_P, T₂-T₀, T_M, %A₁, %A₂값은 동공형상도를 이용하여 검출된다. 이러한 파라미터들에 대한 좌측 눈과 우측 눈간의 값의 비율도 산출된다. 이어 검출 및 산출된 값들은 정상적이고 비마약복용자이며 비음주자의 값과 비교되는데, 정상적인 사람의 값은 실험을 통해 추출된다. 만일 검출된 파라미터값이 정상적인 사람의 값에 비해 크게 낮거나 작은 경우 마약 및/또는 알콜의 사용이 감지된다. 만일 검출된 파라미터값이 정상적인 사람의 값과 거의 동일하거나 초과하는 경우 마약 및/또는 알콜을 사용하지 않는 것으로 감지된다. 이는 마약 및/또는 알콜을 사용하는 사람의 동공이 마약 및/또는 알콜을 사용하지 않는 사람의 동공에 비해 반응속도가 느리고 적은 양만이 수축하기 때문이다.

또한, 사람의 좌우측 동공반응속도는 신체에 마약 및/또는 알콜의 존재를 결정하는데 이용될 수 있다. 좌우측 동공에 대해 앞서 정의된 값인 D_AB, S_P, T₂-T₀, T_M, %A₁, %A₂들의 비율은 상기와 같이 산출된 이후 비교된다. 만일 그 비율이 1:1보다 약 15%이상 작은 경우 마약 및/또는 알콜의 사용이 감지되는 것이고, 만일 그 비율이 약 1:1이라면 마약 및/또는 알콜을 사용하고 있지 않는 것으로 감지되는 것이다. 마약 및/또는 알콜을 사용하는 사람은 좌우측 동공반응이 비교적 조화롭지 못하기 때문에 좌우측 동공반응에 큰 차이가 있는 것은 마약 및/또는 알콜을 사용하는 것으로 나타나는 것이다.

다음으로 제어수단에서는 홍채의 정지영상으로부터 각 개인마다 다른 특성을 지닌 2차원적인 자율신경환 영역의 영상신호를 중심축 변환(또는 Grass-Fire 기술)하여 1차원적인 데이터로 변환시켜서, 자율신경환의 형태에 의하여 개인의 신분을 확인하는 자율신경환 형태 확인과정을 수행한다.

예를 들어, 임의의 형태를 가지고 있는 목적물에 대한 중심축 변환은 목적물의 경계에 2개의 점 이상에서 접하고 있는 원중심의 자취(궤적)이라고 할 수 있다. 즉, 목적물의 경계에서부터 최소의 거리에 있는 점의 자취라고 할 수 있다. 그러므로 중심축 변환에 의해 2차원적인 목적물을 1차원적인 데이터로 변환시킬 수 있어서, 자율신경환 모양, 열공의 모양 및 위치 등을 인식하는데 적용할 수 있다.

다음으로 제어수단에서는 열공(Lacuna)의 존재 유/무 및 그 위치와 형태에 의한 인식방법을 이용하여 마지막으로 이용자의 신분을 확인하는 제 1열공확인과정 및 제 2열공확인과정을 수행한다. 즉, 도 13 및 도 14의 홍채의 정지영상으로부터 이미지 처리과정을 거쳐 추출된 자율신경환과 열공을 다시 중심축 변환하여 얻은 결과에서 볼 수 있듯이, 에지 검출에 의해 열공의 형태가 명확히 보이는 경우는 중심축 변환에 의해 열공의 형태와 위치를 1차원적인 데이터로 표시하여 인식을 위한 파라미터로 사용할 수 있게 된다.

따라서 본 발명은 홍채의 정지영상 및 동영상으로부터 취한 홍채의 섬유구조, 열공의 위치와 형태, 동공 및 자율신경환의 반응과 자율신경환의 형태를 이용하여 홍채 인식을 위한 다수의 파라미터를 산출하여 위조되지 않은 살아 있는 사람의 홍채를 빠르고 정확하게 인식하여 특정 개인을 구별해낼 수 있도록 함으로써, 금융 시스템, 전자 결제 시스템 등에 적용되어 금융 사고를 미연에 방지할 수 있으며, 출입 제어 시스템 등에 적용되어 보안 사고의 방지를 꾀할 수 있는 등의 이점이 있다.

Claims (28)

1. 카드번호를 인식하기 위하여 카드에 기록된 정보를 판독하는 카드 판독수단;

   개인 식별번호(Personal Identification Number) 입력을 위한 다수의 키들을 구비하여 하나의 키가 입력될 때마다 각 키에 해당하는 전기적인 신호를 발생하는 키입력수단;

   특정한 제어신호가 공급되는 조건에서 미리 지정된 일정한 규칙에 따라 순차적으로 자동 점멸되는 다수의 광원 및 자동 초점 기능의 카메라를 구비하여, 수 프레임 이상의 홍채의 정지영상 및 수초 동안에 홍채의 동영상을 촬영하는 홍채영상 픽업수단;

   상기 홍채영상 픽업수단에 특정한 제어신호를 제공하여 조명 구동전원 및 카메라 위치조절동력을 공급하는 구동수단;

   상기 홍채영상 픽업수단을 통해 촬영되는 영상신호를 입력받아 전처리하는 데이터 처리수단;

   각 개인별 홍채의 동영상신호로부터 주파수변환방법을 이용하여 추출될 수 있는 홍채섬유구조의 밀도, 동공 및 자율신경환의 반응, 자율신경환의 형태, 열공 존재유/무 및 그 열공의 위치와 형태에 따른 다수의 홍채 인식 파라미터를 각 개인별로 구분하여 데이터 베이스를 형성하는 데이터 저장수단;

   상기 카드 판독수단 또는 키입력수단에서 판독 또는 입력되는 카드번호 또는 개인 식별번호를 상기 데이터 베이스에서 탐색하여 이용자의 신분을 확인하고, 그 이용자의 개인 정보에 따라 상기 카메라의 위치를 자동 조절하여 홍채의 동영상을 취득하여, 그 동영상으로부터 이용자의 신분 확인을 위한 다수의 홍채 인식 파라미터를 산출하여 이용자의 홍채를 인식하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 홍채영상 픽업수단은, 자동 초점 조절을 위하여 플렉스 존 기능의 카메라를 사용하는 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 홍채영상 픽업수단은, 이용자의 눈꺼풀, 속눈썹, 또는 눈 깜박임에 자동초점기능이 저하되는 것을 방지하기 위해 초점깊이가 3mm이상되는 렌즈를 사용하는 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 홍채영상 픽업수단은, 초기 자동초점 조절과 홍채섬유구조의 해석을 위한 선명한 홍채영상을 취득하기 위하여 다수의 백색광원을 구비한 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 홍채영상 픽업수단은, 선명한 동공 촬영을 위하여 카메라 렌즈의 원주를 따라 링형태로 배열된 다수개의 적외선광원을 구비한 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 홍채영상 픽업수단은, 동공과 자율신경환의 움직임(축소 또는 확장반응)을 유도하기 위하여 짧은 주기로 점등되는 후레쉬 광원을 구비한 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 홍채영상 픽업수단은 이용자의 시선을 카메라 렌즈의 중앙부분에 고정시켜, 홍채영상이 한쪽으로 치우치지 않도록 유도하는 시선유도수단을 구비한 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 시선 유도수단은,

   시선 유도를 위한 유도광원;

   상기 유도광원에서 나온 빛을 카메라 렌즈의 중앙부분을 향해 반사시키는 반사수단;

   상기 반사수단이 카메라 렌즈의 중앙에 위치하도록 지지하는 지지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 지지수단은 투명유리로 이루어진 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
10. 제1항에 있어서, 상기 주파수변환방법은 웨이블릿변환을 이용하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템
11. 제10항에 있어서, 사기 주파수변환방법은 Haar변환방법을 이용한 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
12. 제11항에 있어서, 입력영상신호중 선택된 적어도 하나의 영상신호는 Haar변환함수를 이용한 가변 다중섹터 스펙트럼변환시스템으로 분석된 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기 다중섹터 스펙트럼변환시스템은 분석목적을 위해 간섭에 의해 왜곡되지 않은 홍채의 가시부위를 나타내는 홍채섹터의 가변선택을 가능케 하는 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 다중섹터 스펙트럼분석시스템은 경계부의 결함 또는 간섭섹터를 인식되게 하거나 인식분석으로부터 배척하도록 하는 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
15. 제14항에 있어서, 스펙트럼분석을 위해 입력된 홍채영상중 하나는 대략 공막-홍채 경계부에 위치하고 있는 외부 경계부를 갖추고 있는 외부환과, 외부환으로부터 내측으로 배치되어 있는 내부원형부로 분할됨과 아울러 외부환으로부터 내측으로 사전에 설정된 거리만큼 이격된 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
16. 제15항에 있어서, 상기 사전에 설정된 거리는 약 30 내지 80 화소인 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
17. 제16항에 있어서, 상기 외부환과, 외부환과 환형영역의 경계부 그리고 동공외주부 사이의 환형영역은 각각 복수의 섹터(n)(p)로 나누어지되, 여기서 n은 p와 동일하거나 상이하고 총 n+p개의 섹터를 생성하고, 사전에 설정된 Haar계수의 수는 m×m행렬을 형성하는 Haar변환을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
18. 제17항에 있어서, n=16. p=16 및 m은 32이고, 각각의 32개의 섹터에 대해 1024 Haar함수계수가 32×32행렬을 형성하는 Haar변환을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
19. 제18항에 있어서, 눈꺼풀, 속눈썹 등에 의해 덮여지거나 간섭된 섹터는 인접섹터 Haar계수비교를 통해 배척되는 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
20. 제17항에 있어서, 인접섹터 Haar계수비교에 의해 사전에 설정된 고주파계수예변이가 검출되는 섹터는 결함이 있는 것으로 판단되어 배척되는 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
21. 제20항에 있어서, 분석과정에서 배척섹터를 제외시킨 다음, 완전한 m²Haar계수중 일부의 계수가 분석을 위해 선택된 m×m행렬의 m²Haar계수로부터 사전에 설정된 수의 계수를 생성하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
22. 제21항에 있어서, m=32이고 상기 일부의 계수는 32×32행렬의 Haar계수로부터 선택되는 31개의 계수인 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
23. 제21항에 있어서, 상기 사전에 설정된 수의 계수의 선택은 홍채기준레코드를 생성하도록 이용되는 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
24. 제23항에 있어서, 상기 사전에 설정된 계수의 수는 인식에 이용되는 선택 저주파 영역을 나타내는 것을 특징으로 하는 홍채 인식시스템.
25. 이용자의 신분을 확인하기 위한 식별정보를 수신하는 제어수단과, 입력영상 신호를 생성하기 위해 홍채영상을 촬영할 수 있도록 제어수단에 의해 작동되는 카메라를 구비하고 있는 홍채영상픽업수단 그리고 상기 홍채영상픽업수단을 통해 촬영되는 영상신호를 입력받아 전처리하는 데이터 처리수단으로 이루어지고, 상기 제어수단은 상기 입력영상신호의 처리결과로 발생되는 처리데이터를 시간에 따라 광원에 반응하는 홍채동공의 평균 수축 및 확장을 나타내도록 하므로써 동공형상도의 곡선형상이 마약이나 알콜을 복용하는 사람과 복용하지 않는 사람이 상이하기 때문에 처리데이터가 현재 또는 최근 중독상태를 나타내도록 이루어진 마약/알콜 복용확인시스템.
26. 제25항에 있어서, 상기 제어수단은, 우측 홍채동공특성에 대한 좌측 홍채동공특성의 비율이 마약이나 알콜을 복용하는 사람과 비마약복용자나 비음주자와 서로 상이함을 고려하여, 좌우측 홍채동공의 형상도로부터 산출되는 특성을 비교하여 처리데이터가 현재 복용 또는 최근 복용 상태인지 여부를 결정하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 홍채인식시스템.
27. 제26항에 있어서, 상기 마약감지를 위한 특성은 적어도 D_AB, %A₁, %A₂, S_P, T₂-T₀그리고T_M으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 것중 하나인 것을 특징으로 하는 홍채인식시스템.
28. 살아있는 사람의 신분을 확인하기 위한 개인식별정보를 수신하는 제어수단과, 개인식별정보와 비교하기 위해 사전에 설정된 개인식별정보가 데이터베이스화되어 상기 제어수단에 의해 억세스되는 데이터 저장수단, 개인식별정보가 사전에 설정된 정보와 일치할 때 좌우측 눈의 홍채영상을 촬영하여 입력 영상신호를 생성하도록 제어수단에 의해 조작되는 2안 카메라를 구비하고 있는 홍채영상픽업수단, 그리고 입력영상신호를 전처리하는 데이터처리수단으로 이루어진 홍채인식시스템.