KR20020082679A - 움직임 인식 시스템을 이용한 홍채 인식 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항상 일정한 크기의 이미지를 촬영할 수 있는 움직임 인식 시스템을 이용한 홍채 인식 시스템에 관한 것이다.

인식하고자 하는 홍채 이미지를 디지털 신호 처리하고, 상기 처리된 신호를 인가받아 인식하고자 하는 홍채 이미지의 크기를 연산한 후, 그 연산된 신호에 따라 인식하고자 하는 홍채 이미지의 방향 및 거리를 연산하고 그 연산결과에 따라 줌 및 포커싱하여 항상 일정한 크기로 촬영하는 카메라부와, 상기 카메라부로부터 촬영된 홍채 이미지를 분석하는 분석부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명은 홍채의 크기로부터 거리를 계산한 후, 줌 모터를 제어함으로써 항상 일정한 홍채 크기를 유지할 수 있고, 홍채의 패턴이 잘 나타나도록 포커싱을 하므로 안정된 홍채 인식 시스템을 구현할 수 있고, 홍채와의 거리를측정하기 위한 거리 센서 등이 필요없으므로 시스템의 구성이 간단해지는 효과가 있다. 또한 줌 기능이 있어 자동차 번호판 인식과 같이 움직이는 물체를 인식할 때, 같은 크기의 이미지를 얻을 수있어 인식시간이 빨라지는 효과가 있다.

Description

움직임 인식 시스템을 이용한 홍채 인식 시스템{Iris cognition system using movement cognition system}

본 발명은 홍채 인식 시스템에 관한 것으로, 특히 항상 일정한 크기의 이미지를 촬영할 수 있는 움직임 인식 시스템을 이용한 홍채 인식 시스템에 관한 것이다.

최근 자동 출입 통제 시스템, 인터넷을 이용한 자동 상거래 시스템 등에서는 인증에 생물학적 특징을 이용하고 있다. 생물학적 특징으로는 지문, 망막, 얼굴, 홍채 등이 다수 존재하는데, 그 중에서 사람마다 다르며 모조의 위험성이 적고 일생동안 잘 변하지 않는 홍채를 이용한 확인이 주목을 받고 있다. 홍채 인식이란 이러한 홍채의 특징을 이용한 것으로, 카메라로 잡은 홍채의 패턴을 이미지 처리 기술로 데이터화한 후, 사전에 등록되어 있는 본인의 홍채 데이터와 대조 확인함으로써 개인을 확인하는 것이다. 일반적으로 홍채 인식 시스템은 홍채 이미지를 추출하는 홍채 이미저(iris imager)와 추출된 홍채 이미지를 분석하는 장치로 구성되는데 홍채 이미저는 도 1과 같이 구성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 홍채 이미저는 조명장치인 할로겐 램프와, 자기 눈의 이미지를 확인하기 위한 LCD와, 눈의 축과 90도로 되어 있는 흑백 CCD 카메라와, 이를 위한 빔 스플리터(beam splitter)로 구성된다.

그러나, 이러한 시스템의 카메라는 자동 줌 및 자동 포커스 기능이 없으므로 사용자가 포커싱하는데 상당한 어려움이 있었다. 즉 홍채의 특징으로 파악하기 위해서는 항상 일정한 크기의 홍채 이미지를 얻어야 하는데, 이 시스템은 자동 줌 및 포커스 기능이 없어 사용자가 눈과 카메라의 광축이 맞는 상황에서 같은 크기의 이미지를 얻기 위해 적절한 위치에 눈을 유지하고 있어야 하며 촛점이 맞도록 몸을 유지해야 하는 불편함이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 2와 같이 스테레오 비젼을 이용하여 자동으로 홍채를 찾는 시스템이 제안되었다. 이 시스템은 사용자의 머리와 눈을 찾기 위한 스테레오 비젼용 카메라 2대와 홍채 이미지 추출용 카메라 1대를 사용하여 스테레오 비젼용 카메라 2대는 도 2와 같이 xy 좌표로 측정물과의 거리를 측정하고 나머지 카메라 1대로 계산된 거리만큼 포커스 및 줌을 조절하여 같은 크기의 이미지를 얻는 방법이다.

그러나, 이 시스템은 전체 3대의 카메라가 필요하여 비용이 많이 들고, 전체 이미지 중에서 눈을 찾는 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다. 이 시스템의 개선 방안으로 스테레오 비젼용 카메라 2대 대신에 측정물에 대한 거리를 측정하기 위하여 거기 센서와 이미지 추출용 카메라 1대만을 사용하는 시스템이 제안되었지만 이 역시도 시스템의 구성이 다소 복잡한 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 움직임 인식 시스템을 갖는 카메라 1대만을 이용하여 구성이 간단하고 항상 같은 크기의 안정된 홍채 이미지를 얻을 수 있는 움직임 인식 시스템을 이용한 홍채 인식 시스템을 제공하는 것이다.

도 1 및 도 2는 종래의 홍채 인식 시스템을 나타내는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 움직임 인식 시스템을 보여주는 블록 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 홍채 인식 시스템의 구성도.

도 5는 홍채의 크기가 계산되기 전의 눈을 보여주는 사진.

도 6은 홍채의 크기가 계산된 후의 눈을 보여주는 사진.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 줌 렌즈2 : CCD

3 : V-드라이버4 : TG부

5 : CDS/AGC부6 : ADC

7 : 제 1 CSP8 : 줌 모터

9 : 포커스 모터10 : 마이콤

11 : 제 2 DSP부20 : 카메라부

21 : 분석부

본 발명에 따른 움직임 인식 시스템을 이용한 홍채 인식 시스템의 특징은 인식하고자 하는 홍채 이미지를 디지털 신호 처리하고, 상기 처리된 신호를 인가받아인식하고자 하는 홍채 이미지의 크기를 연산한 후, 그 연산된 신호에 따라 인식하고자 하는 홍채 이미지의 방향 및 거리를 연산하고 그 연산 결과에 따라 줌 및 포커싱하여 항상 일정한 크기로 촬영하는카메라부와, 카메라부로부터 촬영된 홍채 이미지를 분석하는 분석부로 구성되는데 있다.

본 발명의 다른 특징은 상기 카메라부는 인식하고자 하는 홍채 이미지를 전기신호로 변환시키고 제어 신호에 따라 인식하고자 하는 홍채 이미지를 줌 및 포커싱하는 CCD부와, CCD부에서 출력되는 신호를 이중 샘플링시키고 자동 이득 조절을 수행하는 CDS/AGC부와, CDS/AGC부에서 출력되는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환시키는 ADC부와, ADC부에서 출력되는디지탈 신호를 신호 처리하는 제 1 DSP부와, 제 1 DSP부에서 처리된 신호로부터 인식하고자 하는 홍채 이미지의 크기를연산하는 제 2 DSP부와, 제 2 DSP부에서 연산된 신호에 따라 상기 인식하고자 하는 홍채 이미지의 방향 및 거리를 연산하여 CCD부의 줌 및 포커싱을 제어하는 제어부로 구성되는데 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 움직임 인식 시스템 및 그를 이용한 홍채 인식 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 움직임 인식 시스템을 보여주는 블록 구성도로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 움직임 인식 시스템은 줌(zoom) 렌즈(1), CCD(2), 버티컬 를럭 드라이버(Vertical Clock Drive)인 V-드라이버(3), 타이밍 발생기(TimingGenerator)인 TG부(4), 신호를 이중 샘플링시키고 자동 이득 조절을 수행하는 CDS(Correlated Double Sampling)/AGC(AutoGain Control)부(5), 아날로그신호를 디지털 신호로 변환시켜주는 ADC(Analog Digital Converter)부(6), CCD(2) 출력에대해 시스템의 기능을 높여주도록 디지탈 신호를 처리하는 제 1 DSP(Digital Signal Processor)부(7), 줌 렌즈(1)를 제어하는 줌 모터(Zoom Motor ; ZM)(8), 포커싱을 제어하는 포커스 모터(Focus Motor ; FM)(9), 시스템의 모든 기능을 제어하는 마이콤(MICOM)(10), 제 1 DSP부(7)로부터 디지털 신호를 받아 인식하고자 하는 이미지(image)를 찾아내는 제 2 DSP부(11)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 움직임 인식 시스템의 동작은 다음과 같다.

먼저, CCD(2)는 줌 렌즈(1)를 통해 들어오는 인식하고자 하는 이미지를 전기신호로 변환시키고, CDS/AGC부(5)에서는CCD(2)에서 출력되는 신호를 이중 샘플링시키고 자동 이득 조절을 수행한다. 그리고, CDS/AGC부(5)에서 출력되는 아날로그 신호를 ADC부(6)에서 디지탈 신호로 변환시킨 후, ADC부(6)에서 출력되는디지탈 신호를 제 1 DSP부(7)에서 신호 처리한 다음, 제 1 DSP부(7)에서 처리된 신호로부터 인식하고자 하는 이미지의 크기를 제 2 DSP부(11)에서 연산한다. 이어, 제 2 DSP부(11)에서 연산된 신호에 따라 인식하고자 하는 이미지의 방향 및 거리를 연산하여 줌 모터(8) 및 포커스모터(9)를 조절하면 항상 일정한 크기의 이미지를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은 항상 같은 크기의 이미지를 얻기 위하여 인식하고자 하는 이미지를 DSP에서 신호처리하여 이미지의 크기를계산하고 그 크기를 토대로 마이컴에서 이미지와의 거리 및 방향을 계산하여 줌 모터를 조절함으로써 항상 같은 크기의이미지를 얻도록 한다. 그리고, 같은 크기의 이미지를 갖는 위치에서 이미지가 가장 잘 나타나도록 마이컴에서 포커스 포터를 제어하여 이미지를 포커싱한다. 이와 같은 원리의 움직임 인식 시스템을 자동차 번호판 인식이나 홍채 인식 등에 이용하면 우수한 효과를 얻을 수 있다. 본 발명의 인식 시스템을 갖는 카메라로 자동차 번호판과 같이 움직이는 물체를 인식하면, 줌 기능이 첨가되어 있어 같은크기의 이미지를 얻을 수 있으므로 인식 시간이 빨라지는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 인식 시스템을 갖는 카메라를 홍채 인식 시스템에 적용하면 홍채 인식을 안정되게 구현할 수 있으며 구조적으로 매우 간단해진다.

일반적으로 홍채 인식 시스템에서, 홍채 인식을 수행하기 위해서는 화면상에 나타나는 홍채의 크기가 지름이 약 180 픽셀(pixel)에서 240 픽셀 정도를 유지하여야 홍채 인식이 편리하다. 그러나, 인식하고자 하는 홍채는 항상 일정한 위치에 고정되어 있지 않기 때문에 홍채의 거리 및 위치를 계산하여 항상같은 크기의 홍채가 나타나도록 해야 한다. 이를 위해 종래에는 거리 센서를 사용하거나 여러 대의 카메라를 사용하여 상기 문제를 해결하려 하였지만 구성이 복잡한 단점이 있었다. 하지만 본 발명의 인식 시스템을 홍채 인식 시스템에 적용하면 1대의 카메라로 간단히 해결할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 홍채 인식 시스템을 보여주는 구성도로서, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 움직임 인식 시스템을 사용하여 홍채 이미지를 촬영하는 카메라부(20)와 카메라부(20)로부터 촬영된 홍채 이미지를 분석하는 분석부(21)로구성된다.

이와 같이 구성되는 홍채 인식 시스템의 동작은 다음과 같다.

먼저, 사용자의 눈이 카메라의 CCD와 광축이 맞으면 카메라부(20)의 포커싱은 글로벌 포커싱(global focusing)에 의해서 화면의 전체적인 포커싱을 맞추게 된다. 이때, 사용자의 눈의 이미지는 도 5와 같이 나타난다. 이러한 홍채 이미지는 ADC를 거쳐 CCD용 DSP로 인가되면 CCD용 DSP로부터 디지털 신호 처리된 디지털 이미지 데이터가 홍채 검출용 DSP로 인가된다. 홍채 검출용 DSP는 홍채를 찾는 알고리즘을 이용하여 상기 데이터를 통해 눈의 홍채 크기를 계산한다. 이 홍채는 도 6과 같은 결과가 나타나는데, 이 결과에서 홍채가 원과 같은 모양으로 나타나기 때문에 홍채가 위치하는 라인의 픽셀 수를 계산하여 홍채의 크기를 알 수 있다. 이와 같이 홍채 검출용 DSP에서 홍채의 크기가 계산되면 계산된 데이터는 마이컴으로 인가된다. 마이컴은 홍채 검출용 DSP로부터 인가 받은 홍채의 크기에 관한 데이터를 토대로 줌 모터의 방향과 이동할 거리를 계산하여 줌 모터를 조절함으로써 항상 일정한 크기의 홍채 이미지를 얻을 수 있다. 그리고, 줌 모터를 통해 얻어진 일정한 크기의 홍채 패턴이 잘 보일 수 있도록 상세 포커스 알고리즘에 의해 포커스 모터를 이동하여 미세하게 포커싱한다. 즉, 이 포커싱은 처음에는 전체적인 홍채 이미지에 포커싱을 두고 일정 크기로 홍채의 줌이 이루어지면 그 홍채 패턴이잘 보일 수 있도록 미세한 포커싱을 하는 것이다. 포커싱된 홍채 이미지는 외부의 분석부(21)를 통해 분석되고 사전에 등록된 홍채 데이터와 비교되어 개인을 확인하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 홍채의 크기로부터 거리를 계산한 후, 줌 모터를제어함으로써 항상 일정한 홍채 크기를 유지할 수 있고, 홍채의 패턴이 잘 나타나도록 포커싱을 하므로 안정된 홍채 인식 시스템을 구현할 수 있고, 홍채와의 거리를측정하기 위한 거리 센서 등이 필요없으므로 시스템의 구성이 간단해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 줌 기능이 있어 자동차 번호판 인식과 같이 움직이는 물체를 인식할 때, 같은 크기의 이미지를 얻을 수있어 인식시간이 빨라지는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 인식하고자 하는 홍채 이미지를 디지털 신호 처리하고, 상기 처리된 신호를 인가받아 인식하고자 하는 홍채 이미지의 크기를 연산한 후, 그 연산된 신호에 따라 인식하고자 하는 홍채 이미지의 방향 및 거리를 연산하고 그 연산결과에 따라 줌 및 포커싱하여 항상 일정한 크기로 촬영하는 카메라부와;

   상기 카메라부로부터 촬영된 홍채 이미지를 분석하는 분석부로 구성되는 것을 특징으로 하는 움직임 인식 시스템을 이용한 홍채 인식 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 카메라부는

   인식하고자 하는 홍채 이미지를 전기신호로 변환시키고, 제어 신호에 따라 인식하고자 하는 홍채 이미지를 줌 및 포커싱하는 CCD부와;

   상기 CCD부에서 출력되는 신호를 이중 샘플링시키고 자동 이득 조절을 수행하는 CDS/AGC부와;

   상기 CDS/AGC부에서 출력되는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환시키는 ADC부와;

   상기 ADC부에서 출력되는 디지탈 신호를 신호 처리하는 제 1 DSP부와;

   상기 제 1 DSP부에서 처리된 신호로부터 상기 인식하고자 하는 홍채 이미지의 크기를 연산하는 제 2 DSP부와;

   상기 제 2 DSP부에서 연산된 신호에 따라 상기 인식하고자 하는 홍채 이미지의 방향 및 거리를 연산하여 상기 CCD부의 줌및 포커싱을 제어하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 움직임 인식 시스템을 이용한 홍채 인식 시스템.