KR20010016241A - 자동 눈 영상 획득방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라 등과 같은 촬영수단을 초기화하는 과정에서 사람의 움직임이 없는 배경영상을 통하여 사용자 유무를 판단하기 위한 기준 영상의 특징을 나타내는 영상의 그레이레벨의 분산 값의 변화에 대한 허용범위를 설정하고, 상기 사용자의 접근으로 인하여 그레이 레벨의 분산 값 변화의 허용범위를 벗어나는 영상이 임의의 시간동안 연속으로 입력되면 사용자가 접근한 것으로 판단하며, 사용자로 하여금 촬영수단의 초점 축으로 눈 영상을 입력하도록 유도하는 메시지를 출력하여 사용자의 눈 부분이 입력되도록 유도하는 동시에 입력 영상에 눈이 존재하는지를 판단한 다음 영상 내에 눈이 존재하면 눈 영상의 선명도를 확인하여 확인된 눈 영상을 획득하게 되는 것이다.

Description

자동 눈 영상 획득방법{Automatic eye image acquisition method}

본 발명은 고정초점 카메라를 이용한 자동 눈 영상 획득방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카메라 등과 같은 촬영수단을 자동 초기화시킨 다음 상기 촬영수단의 렌즈로 들어오는 영상을 통하여 사람의 움직이는 변화를 감지하도록 기준 영상의 허용범위를 설정하고, 사용자의 접근으로 인하여 상기 기준 영상의 허용범위를 벗어나는 영상이 임의의 시간동안 입력되면 사용자의 접근으로 판단하며, 사용자로 하여금 촬영수단의 초점 축으로 눈 영상을 유도하는 메시지를 출력하여 사용자의 눈 영상의 입력을 유도하는 동시에 사용자의 눈 영상의 유무를 판단한 다음 눈 영상의 선명도를 확인하여 확인된 눈 영상을 획득하도록 하는 눈 영상 획득방법에 관한 것이다.

최근 기술의 발달로 인하여 개개인의 고유 특성을 이용한 생체인식기술로, 사람의 눈 영상에서 홍채를 인식하는 기술, 사람의 얼굴을 인식하는 기술, 손가락의 지문을 인식하는 기술 및 음성을 인식하는 기술 등이 다양하게 이용되고 있다.

이러한, 생체인식기술 중 홍채인식기술에서의 홍채는 개개인이 갖는 눈 영상을 카메라 등의 촬영수단으로 촬영하고, 촬영된 눈 영상에서 홍채를 검출하여 기 설정된 홍채이미지에 비교 판단하여 개개인을 식별하여 출입을 제한하는 보안시스템이나 개개인을 검색하는 조회시스템으로도 이용되고 있다.

또한, 검출된 홍채이미지의 형상에 따라 그 사람의 체질이나 건강상태를 판단하는 의학분야에서 많이 이용되고 있다.

상기 사용자의 눈 영상을 촬영하여 홍채를 인식하기 위한 기술로서, 대한민국 특허출원번호 제 98-57393(공개번호 2000-41509)호는 렌즈를 통해 들어오는 이미지(image)를 디지털 신호로 변환시키고, 제어 신호에 따라 인식하고자 하는 이미지를 줌 및 포커싱하는 CCD 모듈과; 상기 CCD 모듈로부터 인가되는 디지털 신호로 처리하는 제 1 신호 처리부와; 상기 제 1 신호 처리부에서 처리된 신호로부터 상기 인식하고자 하는 이미지의 크기를 연산하는 제 2 신호 처리부와; 상기 제 2 신호 처리부에서 연산된 신호에 따라 상기 인식하고자 하는 이미지의 방향 및 거리를 연산하여 상기 CCD 모듈의 줌 및 포커싱을 제어하는 제어부로 구성되는 것이다.

상기와 같이, 구성된 홍채인식 시스템은 개개인의 눈 영상을 CCD모듈 등의 영상획득장치를 통하여 얻어지는 홍채의 크기를 연산하고, 상기 CCD모듈로부터 시작하여 출입자가 서있는 위치까지의 거리 및 방향을 연산하여 그 연산 결과에 따라 홍채이미지를 촬영하는 CCD모듈 등의 카메라 줌렌즈를 조절하여 초점을 맞추고, 상기 CCD모듈로 출입자의 홍채를 촬영하여 홍채이미지를 획득하게 된다.

그러나, 이와 같은 홍채인식 시스템은 사용자들이 항상 고정된 위치에 서있지 않기 때문에 사용자마다 홍채 크기를 산출하고, 상기 CCD모듈로부터 시작하여 사용자가 서있는 위치까지의 거리 및 방향 등이 산출한 다음 상기 CCD모듈의 초점을 산출된 결과 값에 해당되는 거리 및 방향으로 조절하여 사용자의 눈 영상을 촬영하여 획득하게 되므로, 사용자는 자신의 위치와 방향 등을 산출한 다음 촬영하여 획득하게 될 때까지 기다려야 하는 불편함을 제공하게 된다.

또한, 획득된 홍채이미지를 상기 홍채인식 시스템에서 인식하지 못하게 되는 경우 사용자는 홍채이미지가 획득될 때까지 기다려야 하게 되므로 그 불편함을 가중시키게 되는 문제점을 갖게 된다.

상기 홍채인식 시스템은 사용자가 특정위치에 고정된 위치에서 사용자의 눈 영상을 촬영하는 것이 아니라 움직이는 사람의 눈 영상을 촬영하고, 촬영된 눈 영상에서 홍채이미지를 검출하게 되므로, 홍채인식 시스템의 인식률이 저하되는 문제점을 갖게 되었다.

상기와 같은 문제를 해소하기 위한 것으로, 본 발명은 카메라 등과 같은 촬영수단을 초기화시킨 다음 상기 촬영수단의 렌즈로 들어오는 영상을 통하여 사람의 움직이는 변화를 감지하도록 기준 영상의 허용범위를 설정하고, 사용자의 접근으로 인하여 상기 기준 영상의 허용범위를 벗어나는 영상이 임의의 시간동안 입력되면 사용자의 접근으로 판단하며, 사용자로 하여금 촬영수단의 초점 축으로 눈 영상을 입력하도록 유도하는 메시지를 출력하여 사용자의 눈 영상의 입력을 유도하는 동시에 사용자의 눈 영상의 유무를 판단한 다음 눈 영상의 선명도를 확인하여 확인된 눈 영상을 획득하도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명을 이루기 위한 방법으로, 촬영수단을 초기화시킨 다음 상기 촬영수단의 렌즈로 들어오는 영상에서 사용자의 접근 유무를 판단하기 위한 영상의 중심에 대하여 기준 영상을 설정하는 단계; 상기 기준 영상 중심의 일부분에 대하여 그레이레벨에 대한 분산 값을 계산하여 기준 영상의 분산 값 변화의 허용범위를 설정하는 단계; 상기 사용자의 접근으로 인하여 촬영수단의 렌즈로 들어오는 영상이 기준 영상이 허용범위를 벗어나는 경우 사용자의 접근으로 판단하는 단계; 상기 사용자로 하여금 촬영수단의 초점 축으로 눈 영상을 맞추도록 유도메시지를 출력하는 단계; 상기 촬영수단의 렌즈로 들어오는 다수의 영상에서 눈 영상이 존재하는지를 판단하는 단계; 상기 사용자의 접근으로 인하여 촬영된 눈 영상에 반사된 글린트의 선명도 및 상기 글린트 영역에서 균등한 간격을 갖는 발광소자의 선명도를 이용하여 눈 영상의 초점을 판단하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 고정초점 카메라를 이용하여 자동으로 눈 영상을 획득하는 방법의 개념을 보인 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 고정초점 카메라를 이용한 자동 눈 영상 획득 방법의 촬영수단을 초기화시킨 다음 초기 영상을 보인 참고도.

도 3은 본 발명에 따른 고정초점 카메라를 이용한 자동 눈 영상 획득 방법으로 사용자의 유무를 판단하기 위한 기준 영상범위를 보인 참고도.

도 4는 본 발명에 따른 고정초점 카메라를 이용한 자동 눈 영상 획득 방법의 초점 값 계산을 위한 참고도.

도 5는 본 발명에 따른 고정초점 카메라를 이용한 자동 눈 영상 획득 방법으로 획득된 선명한 상태의 눈 영상 참고도.

도 6은 본 발명에 따른 고정초점 카메라를 이용한 자동 눈 영상 획득 방법의 흐름을 보인 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 촬영수단 20 : 발광부

30 : 마이크로컴퓨터

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 고정초점 카메라를 이용하여 자동으로 눈 영상을 획득하는 방법의 개념을 보인 블록도 이다.

도 2는 본 발명에 따른 고정초점 카메라를 이용한 자동 눈 영상 획득 방법의 촬영수단을 초기화시킨 다음 초기 영상을 보인 참고도 이다.

도 3은 본 발명에 따른 고정초점 카메라를 이용한 자동 눈 영상 획득 방법으로 사용자의 유무를 판단하기 위한 기준 영상범위를 보인 참고도 이다.

도 4는 본 발명에 따른 고정초점 카메라를 이용한 자동 눈 영상 획득 방법의 초점 값 계산을 위한 참고도 이다.

도 5는 본 발명에 따른 고정초점 카메라를 이용한 자동 눈 영상 획득 방법으로 획득된 선명한 상태의 눈 영상 참고도 이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 참조번호 10은 촬영수단으로, 고정초점 카메라, 디지털 카메라, 화상카메라 및 비디오 카메라 등과 같은 피사체를 실시간 촬영할 수 있는 촬영수단(10)이다.

참조번호 20은 발광부로, 다수의 발광소자들을 균등한 간격으로 배열되어 사용자가 촬영수단(10)으로 접근하게 될 때 주변의 밝기와 상관없이 눈 영상을 촬영하도록 상기 촬영수단(10)의 초점 부위를 비추도록 설치된다.

참조번호 30은 마이크로컴퓨터로서, 상기 촬영수단(10)으로부터 촬영된 영상 등을 저장하는 버퍼 등과 같은 저장수단 및 상기 촬영수단(10)으로 촬영된 영상을 초기화시킬 수 있도록 리셋버튼(미 도시됨)을 포함하여 구성된다. 상기 리셋버튼을 눌러 촬영수단(10)을 초기화시키는 과정에서 사용자가 없는 상태로 렌즈로 들어오는 기준 영상(도면 2 참조)의 중심에 대하여 일정한 크기의 기준 영상을 설정하며, 설정된 영상에 대하여 그레이레벨에 대한 분산 값을 계산하고, 상기 영상의 분산 값의 최소 분산 값과 최대 분산 값으로 사용자가 접근 판단에 사용할 기준 영상의 허용 범위를 결정하도록 설정되어 있다.

상기 기준 영상은 촬영수단의 렌즈로 실시간 촬영되는 영상의 변화를 감지할 수 있는 최소 범위를 설명한 것으로, 본 발명은 영상의 중심에 대하여 픽셀(25*25)을 기준으로 하여 사용자의 접근 유무를 판단하게 된다. (도면 3 참조)

또한, 마이크로컴퓨터(30)는 사용자의 접근으로 인하여 임의의 시간동안 기준 영상의 분산 값이 허용범위를 벗어나게 되는 경우 사용자가 의도적으로 접근하는 것으로 판단하고, 촬영수단(10)의 초점 축으로 눈 영상을 맞추도록 유도메시지를 사용자에게 알린다. 이때, 유도메시지는 스피커 등과 같은 송출수단으로 음성을 송출하거나 LCD 등과 같은 표시수단으로 문자메시지를 출력하여 사용자의 청각이나 육안으로 확인할 수 있도록 출력하게 되는 것이다.

상기 사용자의 접근이 판단되면 촬영수단(10)으로 입력되는 영상 내에 눈 영상의 존재 유무를 판단한다. 상기 눈 영상의 존재 유무를 판단하는 원리는 눈 영상 내에 존재하는 동공을 검출하는 것으로, 상기 눈 영상의 종류와 무관하게 눈 영상이 존재할 경우 동공을 검출할 수 있도록 동적 원형 템플릿을 이용하여 동공과 매칭정도에 따라 동공을 검출하도록 저장수단에 원형 템플릿이 프로그램 되어 있다.

또한, 마이크로컴퓨터(30)는 사용자가 촬영수단(10)에 접근으로 인하여 촬영하게 된 눈 영상에서 발광부(20)의 다수의 발광소자들이 반사된 글린트(Glint)의 선명도를 이용하여 눈 영상의 초점을 판단하게 된다. 즉, 촬영수단(10)에 사용자가 접근으로 인하여 촬영된 눈 영상에 반사된 글린트의 선명도 및 상기 글린트 영역에서 균등한 간격을 갖는 발광소자의 선명도로 눈 영상의 초점을 판단하게 된다.

여기서, 상기 눈 영상에 반사된 글린트의 영역에서 발광소자들은 눈 영상이 흐린 경우 각각의 발광소자들을 확인할 수 없으며, 상기 눈 영상이 선명한 경우 각각의 발광소자들은 선명하게 확인할 수 있는 동시에 균등한 간격으로 눈 영상에 반사되어 맺히게 된다. 또한, 상기 글린트의 밝기에 따라 0∼255까지로 그 밝기의 등급이 지정되어 있으며, 상기 본 발명에서는 글린트의 각 픽셀에 대한 밝기를 대략 253등급 이상 되는 픽셀간의 간격이 어느 정도인가를 영역 전체에 대하여 누적시켜 계산하여 눈 영상의 선명도를 판단하게 된다. (도면 4 참조)

상기 촬영된 눈 영상이 선명한 영상이라고 판단하게 되는 경우 마이크로컴퓨터(30)는 상기 선명한 영상을 획득하게 되는 것이다. (도면 5 참조)

도 6은 본 발명에 따른 고정초점 카메라를 이용한 자동 눈 영상 획득 방법의 흐름을 보인 흐름도 이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 소정 거리 이내의 사용자의 눈 영상을 획득하기 위하여 촬영수단(10)을 초기화(S102)시키고, 상기 촬영수단(10)이 초기화 과정을 통하여 렌즈로 들어오는 기준 영상의 중심에 대하여 마이크로컴퓨터(30)에서 일정한 크기의 영상을 설정한다. 설정된 영상의 여러 프레임의 영상을 히스토그램을 통하여 각각의 영상에 대하여 분산 값을 계산한 다음 상기 분산 값의 최소 값과 최대 값으로 사용자의 접근 유무를 판단하게 될 기준 영상의 허용범위를 결정하게 된다. (S104)

상기 기준 영상의 허용범위가 설정된 다음 사용자의 접근으로 상기 촬영수단(10)의 렌즈로 들어오는 영상이 상기 기준 영상의 허용범위를 임의의 시간동안 벗어나게 되는 경우 상기 마이크로컴퓨터(30)에서는 사용자가 접근하는 것으로 판단한다. (S106)

상기 사용자가 접근이 있는 경우 마이크로컴퓨터(30)는 사용자에게 촬영수단(10)의 초점 축으로 눈 영상을 맞추도록 유도메시지를 스피커 등과 같은 송출수단 및 LCD 등과 같은 표시수단으로 문자메시지를 출력하여 사용자로 하여금 눈 영상을 입력하도록 유도한다. (S108)

또한, 마이크로컴퓨터(30)는 사용자의 접근이 판단되면 촬영수단(10)의 렌즈로 들어오는 영상을 실시간 촬영되어 버퍼 등과 같은 저장수단에 저장된 영상 내에서 사용자의 눈 영상이 존재하는지를 판단하게 된다. (S110)

상기 눈 영상이 존재하지 않는 경우 저장수단에 저장된 다른 영상에서 사용자의 눈 영상이 있는 영상을 찾기 위하여 단계(S110)를 반복 실행하며, 상기 영상에서 눈 영상이 존재하는 경우 마이크로컴퓨터(30)는 사용자의 접근으로 인하여 촬영된 눈 영상에 반사된 글린트의 선명도 및 상기 글린트 영역에서 균등한 간격을 갖는 발광소자의 선명도를 이용하여 눈 영상의 초점을 판단하게 된다. (S112)

상기 눈 영상의 초점이 판단되지 않는 경우 마이크로컴퓨터(30)는 사용자에게 입력된 눈 영상이 인식되지 않았음을 사용자에게 알려주고, 재 입력을 유도하게 되고, 상기 눈 영상의 초점이 판단되는 경우 눈 영상에서 초점이 판단된 영상을 선명한 영상으로 판단하여 상기 영상을 획득하게 되는 것이다. (S114)

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 촬영수단을 초기화시킨 다음 상기 촬영수단의 전방의 피사체가 렌즈로 들어오는 영상을 통하여 사용자의 움직임을 검출하기 위한 기준 영상을 설정하고 상기 기준 영상의 각 픽셀에 대하여 그레이레벨을 산출하며, 상기 기준 영상에 대한 그레이레벨의 분산 값을 계산하여 기준 영상의 최소 분산 값과 최대 분산 값으로 기준 영상의 허용범위를 설정한다. 상기 사용자의 움직임이 있으면 사용자로 하여금 촬영수단의 초점 축으로 눈 영상을 유도하는 메시지를 통하여 눈 영상의 입력을 유도하며, 사용자의 접근으로 인하여 사용자의 눈 영상의 선명도를 확인하여 확인된 눈 영상을 획득하게 되는 것이다. 따라서, 홍채인식 시스템 등과 같이 선명한 홍채를 필요로 하는 장치에서 요구되는 선명한 홍채를 판별할 수 있게 되는 효과를 갖게 된다.

상기와 같은 절차로 눈 영상을 자동 획득하게 되므로, 홍채인식 시스템 등과 같이 선명한 홍채이미지를 획득하는 과정을 단순화시켜 사용자의 편의를 증대시키는 동시에 홍채가 인식될 때까지 기다려야 하는 불편함을 개선시키게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 촬영수단을 초기화시킨 다음 상기 촬영수단의 렌즈로 들어오는 영상에서 사용자의 접근 유무를 판단하기 위하여 사용자가 접근하지 않은 기준 영상의 특징을 나타내는 영상 중심 부분의 그레이레벨의 분산에 대한 변화의 허용범위를 설정하는 단계;

   상기 사용자의 접근으로 인하여 입력 영상의 분산이 기준 영상의 허용범위를 벗어나는 경우 사용자로 하여금 촬영수단의 초점 축으로 눈 영상을 맞추도록 유도메시지를 출력하는 단계;

   상기 메시지를 출력한 후 사용자의 눈 영상에 반사된 글린트의 선명도 및 상기 글린트 영역에서 반사된 발광소자의 균등한 간격으로 눈 영상의 초점을 판단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 눈 영상 획득방법.
2. 제 1항에 있어서, 기준 영상의 특징에 해당하는 픽셀의 그레이레벨에 대한 분산 값의 변화에 대한 허용범위를 설정하는 단계에서는 기준 영상의 중심 일부분에 대하여 픽셀의 그레이레벨의 분산 값을 초기화 시간동안 연속으로 입력되는 영상에 대하여 산출한 후 그 중 분산 값의 최소 값과 최대 값을 결정하여 기준 영상을 나타내는 분산 값의 변화에 대한 허용범위를 설정하도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 눈 영상 획득방법.
3. 제 1항에 있어서, 사용자의 접근을 판단하는 단계에서는 실시간으로 촬영수단의 렌즈로 들어오는 영상의 그레이레벨 대한의 분산 값의 변화가 일정시간 동안 기준 영상의 그레이레벨의 분산 값 변화에 대한 허용 범위를 벗어나는 경우 사용자의 접근이 있음을 판단하는 것을 특징으로 하는 자동 눈 영상 획득방법.
4. 제 1항에 있어서, 눈 영상이 존재하는지를 판단하는 단계에서는 상기 눈 영상의 동공과 원형 템플릿을 비교하여 매칭정도에 따라 상기 영상으로부터 동공을 검출함으로써 눈 영상을 판단하는 것을 특징으로 하는 자동 눈 영상 획득방법.