KR20030005113A

KR20030005113A - 홍채를 이용한 신원 확인 시스템 및 방법과 그 방법에대한 컴퓨터 프로그램 소스를 저장한 기록매체

Info

Publication number: KR20030005113A
Application number: KR1020020076685A
Authority: KR
Inventors: 신성복
Original assignee: 주식회사 큐리텍
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2003-01-15

Abstract

본 발명은 홍채를 이용하여 각 개인별 신원을 확인하는 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 신원 확인이 요청되는 홍채영상을 동공반경에 따른 다수의 원본 홍채영상을 이용하여 비교함으로써, 주위의 환경적 요소에 영향을 받은 상태에서 홍채영상이 추출되었다 할지라도 개인의 신원을 정확하게 확인하기 위한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 주위 광도의 변화에 의해 동공의 반경을 달리하는 다수의 홍채 영상을 각각의 클래스로 구분하여 원본으로 저장하고, 홍채 비교시 입력된 확인요청본이 해당하는 클래스를 상기 다수의 원본에서 찾아내어 일대 일 비교하며, 상기 비교 데이터를 다수의 블록 형태로 구성하여 미리 정해진 우선순위에 따라 블록 비교하여 그 일치정도가 관리자가 지정하는 보안 레벨에 이를 때 본인으로 확인하는 것을 특징으로 홍채를 이용한 신원 확인 시스템 및 그 처리방법을 제공한다.

Description

홍채를 이용한 신원 확인 시스템 및 방법과 그 방법에 대한 컴퓨터 프로그램 소스를 저장한 기록매체{IDENTIFICATION SYSTEM AND METHOD USING IRIS, AND MEDIA THAT CAN RECORD COMPUTER PROGRAM SOURCES THEREOF}

본 발명은 홍채비교에 의한 신원 확인 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 신원확인이 요청되는 홍채영상을 동공반경에 따른 다수의 원본 홍채영상을 이용하여 비교함으로써, 주위의 환경적 요소에 영향을 받은 상태에서 홍채영상이 추출되었다 할지라도 그 추출된 홍채영상으로부터 개인의 신원을 정확하게 확인해낼 수 있도록 한 홍채를 이용한 신원 확인 시스템 및 방법과, 그 방법에 대한 컴퓨터 프로그램 소스를 저장한 기록매체에 관한 것이다.

일반적인 보안의 방법에 있어서 지문이나 음성, 정맥 패턴 등을 이용한 실례가 많이 있으며 근간 고도의 보안으로서 홍채를 통한 보안 방법이 기존의 보안 매체보다 월등한 것으로 알려지고 있다.

종래의 알려진 홍채와 관련한 신원 확인 알고리즘은 여러 가지 종류의 것이 있으나, 특히 국제 공개 번호 WO94/9446의 경우를 보면 우선 홍채의 영상을 캡쳐한 후 그 텍스쳐를 홍채 코드로 인코딩한 후 원본과 XOR 비교 연산하고 그 결과의 해밍 거리를 측정하여 본인일 가능성에 대한 통계적 검사를 적용하여 결과를 출력한다. 이때 홍채 코드의 생성은 홍채 텍스쳐를 특정한 필터로 필터링하여 생성하는데 이 필터는 홍채 데이터의 높낮이를 4부분의 대역으로 나누어주며 이 대역의 정보를 비트 단위의 홍채 코드로 기록하게 된다.

또한 홍채에서의 코드의 위치로서 추출되는 부분은 동공과 홍채 사이를 극좌표 원점을 지정한 후 45도에서 135도까지, 225도에서 315도까지를 범위로 하여 복수의 반고리 형태로 홍채의 가장자리까지 일정한 간격을 지정하여 할당한다.

그러나 상기 원리를 사용하는 신원 확인 시스템의 경우는 서로 상이한 홍채를 오인식할 수 있는 기본적인 요인를 제거하지 못하는데, 그러한 문제점을 지적하면, 첫째, 주위 광도에 따라 동공의 반경이 변화하는 경우의 예를 들 수 있다. 이런 경우 상기 알고리즘은 다음과 같이 적용하고 있다. 즉, 극좌표계의 원점이 원형의 동공 경계에 있고 그의 반경 좌표는 상기 원형의 동공 경계와 홍채 및 공막 사이의 상기 원형의 경계 사이의 거리의 백분율로서 측정되는 극좌표계를 상기 분리된 홍채 영상에 대하여 설정하도록 하고 있다.

그러나, 이러한 백분율에 의한 분할 적용은 생화학적으로 반응하는 동공에 대하여 일괄적으로 적용할 수 없다. 그 이유는 도 1a에 도시된 바와 같이 동공(2)은 홍채(1) 주변의 광도에 따라 그 반경이 변화하게 되는데, 이렇게 동공반경이 변화될 때, 각 개인에 따라 홍채 조직의 구성이나 신축력, 안압 등이 모두 다르기 때문에 도 1b에 도시된 바와 같이 동공반경이 변화되기 이전에 홍채 상에 나타나는 홍채사인(3)의 형태는 동공반경의 변화에 따라 어떤 모양으로 변화될 것인지를 예측할 수 없기 때문이다. 예를 들어 도 1b에 도시된 바와 같이 좌측의 원본 홍채영상이 저장되어 있는 경우 동공반경의 변화에 따라 우측 확인 요청본 중의 어느 하나가 입력되게 되면 그 일치성을 찾을 수 없게 된다.

둘째, 홍채 분석 대역을 45도에서 135도까지, 225도에서 315도의 범위로 지정하여 복수의 반고리 형태로써 설정하는 경우의 예이다. 이런 경우 외부로 노출되는 부분이 적은 동양인의 경우에는 같은 분석 대역을 적용할 경우 그 정확성은 현저히 감소하게 되며 이런 문제를 방지하기 위하여 분석 대역을 좁게 설정하게 되면 전체 보안 레벨의 저하를 가져오게 된다.

셋째, 알고리즘의 기본적 구성이 무생물 매개체의 위조에 의한 오인식 방지를 포함하지 않고 있는 점이다. 이 문제점을 해결하기 위하여는 별도의 추가적인 알고리즘이나 장치가 있어야 한다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 미리 저장된 다수 클래스의 다양한 홍채 이미지를 이용하여 개인식별을 함으로써 종래의 하나의 홍채 이미지를 통한 개인식별 기술보다 더 큰 오거부율, 오인식율을 지닌 개인식별시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 동일한 홍채에 대해, 홍채 입력 시스템 주위의 광도에 따라 상태가 각기 다른 복수의 원본 홍채영상 데이터를 취득 및 등록하였다가 향후 입력된 홍채영상 데이터와 비교시 해당하는 원본에 일대 일 비교하고 그 비교동작을 반복 시행하도록 함으로써, 환경적 요소에 크게 제약받지 않도록 하여 오인식율을 최소화하며, 또한 홍채의 양상 데이터를 블록화하고 각 블록에 우선 순위를 지정하여 그 우선 순위를 따라 조사하도록 함으로써, 오거부율을 최소화하고 노출이 작은 홍채영상에 대해서도 높은 정확성을 얻을 수 있도록 한 홍채를 이용한 신원 확인 시스템 및 방법과 그 방법에 대한 컴퓨터 프로그램 소스를 저장한 기록매체를 제공함에 목적이 있다.

도 1a 및 도 1b는 기존의 대역 스케일링에 따르는 오인식율 증가 가능성을 설명하기 위한 예시도

도 2는 본 발명에 의한 홍채를 이용한 신원 확인 시스템 구성의 일 실시예를 보인 블록도

도 3은 본 발명에서 동공 반경을 달리하는 복수의 원본 홍채영상을 이용하여 확인 요청본을 일대 일 비교하는 경우를 예시한 참고도

도 4a 및 도 4b는 본 발명에서 동공 반경에 따라 구분되는 각 클래스를 정의하는 동작원리를 설명하기 위한 참고도

도 5는 본 발명에서 홍채영역에 설정되는 각 분할대역 및 각 분할대역에 지정되는 우선 순위를 도시한 홍채영상 예시도

도 6은 본 발명에서 상기 도 5의 각 분할대역에 할당된 블록을 도시한 홍채영상 예시도

도 7의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 의해 취득된 임의의 동공영상(a)으로부터 최종 동공 중심을 찾아 설정하는 과정에 대한 동작원리를 설명하기 위한 참고도

도 8의 (a) 내지 (d)는 본 발명에서 임의의 홍채영상으로부터 추출되는 영상 데이터들을 기준 영상광도를 중심으로 하여 분류된 부데이터와 주데이터와 반주데이터 및 상기 부데이터의 레벨적용 상태 예시도

도 9는 본 발명에 의한 홍채를 이용한 신원 확인방법에서 원본 홍채영상 등록과정의 일 실시예를 도시한 동작 흐름도

도 10a 내지 도 10c는 상기 원본 홍채영상 등록과정에서 처리되는 영상 획득 루틴과 영상광도 보정 루틴과 대역 분할 루틴의 각 실시 예를 설명하기 위하여 도시한 동작 흐름도

도 11은 본 발명에 의한 홍채를 이용한 신원 확인방법에서 입력 비교 및 결과 분석에 의한 신원 확인과정의 일 실시예를 도시한 동작 흐름도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 화상 입력수단 11, 11a, 11b, 11c : 홍채

12, 12a, 12b, 12c : 동공 13, 13a, 13b, 13c : 홍채 사인

20 : 기능설정수단 30 : 주처리수단

40 : 원본 저장수단 50 : 프로그램 저장수단

51 : 영상분류 및 등록 제어수단 52 : 입력 비교 및 분석 제어수단

53 : 광도 제어수단

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는, 홍채의 영상을 취득하기 위한 화상입력수단과, 상기 화상입력수단을 통해 입력되는 홍채영상을 원본으로 등록할 것인지 또는 확인 요청본으로 사용할 것인지를 설정하기 위한 기능설정키를 포함하는 기능설정수단과, 상기 화상입력수단을 통해 취득되는 홍채영상을 상기 기능설정수단의 키입력상태에 따라 하나 이상의 클래스로 분류하여 등록 및 저장하거나, 또는 기등록된 홍채영상과의 비교결과로 각 개인의 신원 확인을 실시하는 주처리수단과, 하나 이상의 클래스로 분류된 다수의 홍채영상을 각 개인에 대한 클래스별 원본 홍채영상으로 등록 및 저장하는 원본 저장수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채를 이용한 신원 확인 시스템을 제공한다.

상기 본 발명의 일 실시예에서, 상기 주처리수단은 등록을 위한 다수개의 홍채영상을 취득하여 동공반경에 따라 하나 이상의 클래스로 분류하고 상기 분류된 다수 클래스의 홍채영상을 각 개인에 대한 클래스별 원본 홍채영상으로 등록 및 저장하는 영상분류 및 등록 제어수단과, 신원 확인을 위한 확인 요청본 홍채영상을 취득하여 기등록된 각 클래스별 원본 홍채영상과 비교하고, 그 비교결과를 분석하여 각 개인의 신원 확인을 실시하는 입력비교 및 분석 제어수단과, 및/또는 상기 화상입력수단에서 취득되는 홍채 영상의 광도를 체크하여 홍채영상의 광도가 기설정된 기준 영상광도 이상 혹은 이하인지에 따라 홍채에 조사되는 광도를 조절하는 광도 제어수단을 포함할 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예는, 다수 홍채영상을 각 개인으로부터 취득하여 하나 이상의 클래스로 분류하고 상기 분류된 다수 클래스의 홍채영상을 각 개인에 대한 클래스별 원본 홍채영상으로 각각 등록하는 과정과, 신원 확인을 위해 취득된 확인 요청본 홍채영상을 입력받아 상기 기등록된 각클래스별 원본 홍채영상과 비교하고 그 비교결과를 분석하여 각 개인의 신원 확인을 실시하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채를 이용한 신원 확인방법을 제공한다.

상기 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 원본 홍채영상 등록과정은 등록을 원하는 홍채로부터 각기 서로 다른 동공반경을 가진 홍채영상만을 선별하여 다수의 홍채영상을 취득하는 단계와, 상기 선별 취득된 다수의 홍채영상을 동공반경에 따라 각각 분류하여 미리 정해진 하나 이상의 클래스로 구분하는 단계와, 상기 구분된 각 클래스의 홍채영상을 대역 분할 및 블록 설정하고 데이터 변환하여 원본 데이터를 저장하는 단계를 포함하여 구성할 수 있다.

또한 상기 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 신원 확인과정은 신원 확인을 원하는 개인으로부터 확인 요청본 홍채영상을 취득하는 단계와, 상기 취득된 확인 요청본 홍채영상이 속하는 클래스 및 해당 클래스의 원본 홍채영상을 검색하여 그 존재여부를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과, 원본 홍채영상이 존재하는 확인 요청본 홍채영상에 대해서는 대역 분할 및 블록 설정하고 데이터 변환을 실시한 후, 원본 홍채영상의 데이터와 비교하여, 데이터 일치율 및 대역의존성을 분석하는 단계와, 상기 분석 결과로 상기 확인 요청본 홍채영상이 기설정된 보안레벨의 조건을 만족시키는지를 판단하여 본인 확인 또는 미확인 여부를 출력하는 단계를 포함하여 구성할 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예는, 다수 홍채영상을 각 개인으로부터 취득하여 하나 이상의 클래스로 분류하고 상기 분류된 다수 클래스의 홍채영상을 각 개인에 대한 클래스별 원본 홍채영상으로 각각 등록하는 원본 홍채영상 등록프로세스와, 신원 확인을 위해 취득된 확인 요청본 홍채영상을 입력받아 상기 기등록된 각 클래스별 원본 홍채영상과 비교하고 그 비교결과를 분석하여 각 개인의 신원 확인을 실시하는 신원확인 프로세스를 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채를 이용한 신원 확인 프로그램을 저장한 기록매체를 제공한다.

본 발명의 이들 목적과 특징 및 장점은 첨부 도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

이하에서의 본 발명은 원본 저장수단에 하나 이상의 다수의 홍채 영상에 대한 원본 데이터가 저장되고, 영상분류 및 등록 제어수단 또는 입력비교 및 분석제어수단 또는 광도 제어수단이 소프트웨어로 구현되어 마이크로프로세서(주처리수단)가 엑세스 가능한 프로그램으로 프로그램 저장수단에 저장된 경우를 예로 들어 설명하며, 상기 프로그램 저장수단에 탑재된 영상분류 및 등록 제어수단과 입력 비교 및 분석 제어수단과 광도 제어수단에 의해 신원 확인을 실시하는 시스템과 방법을 바람직한 실시예로서 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시 될 수 있음은 물론이다.

또, 상기 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명 방법을 실행하도록 프로그램된 컴퓨터 시스템 및 컴퓨터 프로그램 제품과 같은 실시예를 포함한다. 컴퓨터 시스템의 실시예에 따르면, 방법을 실행하기 위한 명령어 세트는 하나 또는 그 이상의 메모리(램)에 상주하며, 이들 명령어 세트는 컴퓨터 시스템에서 필요로 할 때까지 예를 들어 디스크 드라이브 내의 다른 컴퓨터 메모리에 컴퓨터 프로그램 제품으로써 저장될 수 있다.

도 2는 본 발명에 의한 홍채를 이용한 신원 확인 시스템 구성의 일 실시예를 보인 블록도로서, 화상입력수단(10)과 기능설정수단(20)과 주처리수단(30)과 원본 저장수단(40)과 프로그램 저장수단(50)을 포함한다.

상기 화상입력수단(10)은 홍채로부터 영상신호를 촬영하기 위한 카메라와, 상기 카메라에서 입력되는 신호를 캡쳐하여 화상처리하는 영상 캡쳐수단으로 구현할 수 있다.

상기 기능설정수단(20)은 상기 화상입력수단을 통해 입력되는 홍채영상을 원본으로 등록할 것인지 또는 확인 요청본으로 사용할 것인지의 여부를 사용자에 의해 선택 가능하도록 하는 기능설정키 및 그 밖의 다른 다수의 키를 포함할 수 있다.

상기 원본 저장수단(40)은 동공반경에 따라 하나 이상의 클래스로 분류된 다수의 홍채영상을 각 개인에 대한 클래스별 원본 홍채영상으로 등록 및 저장한다.

상기 프로그램 저장수단(50)은, 등록을 위한 다수개의 홍채영상을 취득하여 동공반경에 따라 하나 이상의 클래스로 분류하고 상기 분류된 다수 클래스의 홍채영상을 각 개인에 대한 클래스별 원본 홍채영상으로 등록 및 저장하는 영상분류 및 등록 제어수단(51)과, 신원 확인을 위한 확인 요청본 홍채영상을 취득하여 기등록된 각 클래스별 원본 홍채영상과 비교하고 그 비교결과를 분석하여 각 개인의 신원 확인을 실시하는 입력비교 및 분석 제어수단(52)과, 상기 화상입력수단에서 취득되는 홍채 영상의 광도를 체크하여 홍채영상의 광도가 기설정된 기준 영상광도 이상혹은 이하인지에 따라 홍채에 조사되는 광도를 조절하는 광도 제어수단(53)을 저장한다.

상기 주처리수단(30)은 상기 기능설정수단의 키입력상태에 따라 프로그램 저장수단 및 원본 저장수단을 엑세스하여 상기 화상입력수단을 통해 취득되는 홍채영상을 하나 이상의 클래스로 분류하여 등록 및 저장하거나, 또는 기등록된 홍채영상과의 비교결과로 각 개인의 신원 확인을 실시할 수 있다. 또 상기 주처리수단은 상기 프로그램 저장수단의 프로그램을 로딩하여 영상분류 및 등록제어수단 또는 입력비교 및 분석 제어수단 또는 광도 제어수단에 의해 처리되는 동작을 각각 수행할 수 있다. 한편 상기 주처리수단은 상기 각 제어수단들을 자체적으로 포함하여 원본 저장수단에 원본 홍채영상을 저장하거나 읽고, 또는 확인 요청본을 상기 원본과 비교하고, 또는 상기 화상입력수단의 광도를 조절할 수 있다.

상기 광도 제어수단(53)은, 상기 영상분류 및 등록 제어수단 또는 입력비교 및 분석 제어수단에 의해 상기 화상입력수단을 통해 등록 또는 비교를 원하는 홍채영상을 취득할 때, 홍채 주변의 가시광선의 광도를 조절하여 홍채 내의 동공 반경의 크기를 조절하거나, 및/또는 상기 가시광선에 의해 조절된 상기 홍채 주변의 영상 광도가 기준 영상 광도이하일 때 비가시광선을 조사하여 영상 광도를 조절한다.

상기 영상분류 및 등록 제어수단(51)은, 등록을 원하는 홍채로부터 각기 서로 다른 동공반경을 가진 홍채영상만을 선별 취득한다. 그 선별 취득된 다수의 홍채영상은 동공반경에 따라 각각 분류되고, 미리 정해진 하나 이상의 클래스로 구분되어 상기 원본 저장수단에 등록 및 저장된다.

도 3은 상기 영상분류 및 등록 제어수단에서 동공 반경을 달리하는 복수의 원본 홍채영상을 이용하여 확인 요청본을 일대 일 비교하는 경우를 예시한 참고도이고, 도 4a 및 도 4b는 상기 영상분류 및 등록 제어수단에서 동공 반경에 따라 구분되는 각 클래스를 정의하는 동작원리를 설명하기 위한 참고도이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 영상분류 및 등록 제어수단에서는 홍채 반경을 d라 하고 동공 반경을 r이라 할 때(단 d>r), 홍채 반경(d)에 비례하여 동공 반경(r)의 최소 크기에서 최대 크기까지를 일정한 상수값으로 분할하여 다수 클래스를 생성한다. 이때 상기 상수 클래스의 범위 β는 다음과 같다.

(단,, n = 분할 수, x = 각 클래스 범위)

도 5는 상기 영상분류 및 등록 제어수단에서 홍채영역에 설정되는 각 분할대역 및 각 분할대역에 지정되는 우선 순위를 도시한 홍채영상 예시도이고, 도 6은 상기 도 5의 각 분할대역에 할당된 블록을 도시한 홍채영상 예시도이다.

도 5를 참조하면, 상기 영상분류 및 등록 제어수단은 동공 중심을 지나는 축(도면에서는 동공 중심 X축을 예로 들어 도시하고 있음)을 기준하여 그 상하로 일정간격을 갖는 다수 대역으로 홍채영역을 분할하고, 상기 각 분할대역에 동공을 중심으로 미리 정해진 순위에 따라 우선 순위(A1>A2>A3,,,A10>A11>A12)를 부여한다. 여기서 미리 정해진 순위는 필요에 따라 달라질 수 있으며, 본 발명에서는 동공 중심 X축을 기준으로 하여 X축 바로 아래에 접하는 대역에서부터 홍채반경에 접하는 대역까지에 차례로 A1, A2, A4, A5, A7, A10의 순위를 부여하며, X축 바로 위에 접하는 대역에서부터 홍채반경에 접하는 대역까지에 차례로 A3, A6, A8, A9, A11, A12의 순위를 부여한 경우를 예로 든다.

도 6을 참조하면, 상기 각 분할대역은 상기 동공 중심축에 수직하는 또 다른 동공 중심축(도면에서는 동공 중심 Y축을 예로 들어 도시하고 있음)에 의해 다시 두 개의 블록으로 분할되며, 상기 분할된 각 블록은, 홍채 반경(Xa)과 동공 반경(Xd)을 한계로 하여 가변적인 크기를 갖는다.

도 6을 참조하면, 각 블록의 X축 최대길이(maxX)는 홍채반경(Xa)과 동공반경 (Xd)에 대하여,

|X_d|<|maxX|<|X_a|로 되고, (단, |X_a| > |X_d|)

상기 각 블록의 최대크기(maxT)는 단위 대역의 길이(y)에 대하여,

maxT=(|X_d|-|X_a|)y로 된다.

또 상기 영상분류 및 등록 제어수단은, 상기 취득된 홍채영상으로부터 각 화소당 영상광도( I_a, I_b)를 평균하고, 그 평균 영상광도( I_ma,I_mb)를 아래의 수학식 1과 같이 구하여 동공경계를 지정한다.

(단,, N_a, N_b= 반복 시행 횟수, I_min= 영상 광도 최저 한계 상수)

도 7의 (a) 내지 (d)는 상기 영상분류 및 등록 제어수단에서 임의의 동공영상(a)으로부터 최종 동공 중심을 찾아 설정하는 과정에 대한 동작원리를 설명하기 위한 참고도이다.

도 7을 참조하면, 또 상기 영상분류 및 등록 제어수단은, 상기 취득된 동공 영상(a)에 대하여 동공 경계상의 임의의 두 점을 설정(b)하여 그 각각을 S(x₁, y₁)와 E(x₂, y₂)로 명명하고, 상기 두 점 S와 E를 잇는 직선에 대해 수직 2등분선을 그어 원호 SE와 만나는 중점을 C(x₃, y₃)라 하여, 상기 원호 SE의 중점으로 원의 중심 I(x₀, y₀)를 아래의 수학식 2a 같이 구한다.

,

,,

,

그리고, 상기 동공 경계를 따라 다수(n) 원의 중심점들을 추출하고, 그 다수의 원의 중심점들에서 그 반경이 상기 상수 클래스 범위 내에 해당하는 원의 중심점들(x_0i, y_0i; i번째 원의 중심)만을 계산하여 아래의 수학식 2b 같이 동공의 가중심( x_p, y_p)을 결정한다.

다시 2차적으로 상기 동공의 가중심( x_p, y_p)으로부터

를 얻는다.

x_pm=선분 x_px_m, y_pm= 선분 y_py_m,

범위 안에서

를 설정하고,

범위 안에서

를 설정하여 새로운 중심을 결정하고, 상기 수학식 2c부터 수학식 2e까지의계산과정을 수회 반복하여 상기 동공의 경계로부터 최종 동공 중심을 결정한다.

또한 상기 영상분류 및 등록 제어수단은 상기 동공경계를 지정하는 계산식으로부터 홍채 경계를 계산하고, 상기 동공 중심을 결정하는 계산식으로부터 홍채 중심을 계산하여, 그 각각의 계산 결과로 얻은 적합한 홍채 경계 점들에 대해 홍채의 중심으로부터 각 경계점들까지의 거리를 평균하여 홍채반경을 계산한다.

도 8의 (a) 내지 (d)는 임의의 홍채영상으로부터 추출되는 영상 데이터들을 기준 영상광도를 중심으로 하여 분류된 부데이터와 주데이터와 반주데이터 및 상기 부데이터의 레벨적용 상태 예시도이다.

상기 도 8을 참조하면, 상기 영상분류 및 등록 제어수단은, 상기 영상 데이터들을 상기 분할된 각 블록내의 화소 밀도에 따라 주데이터, 부데이터, 반(反)주데이터로 분류하여 원본 저장수단에 저장한다. 이때 상기 원본 데이터는 동공 중심에 대한 절대 좌표값으로 저장된다.

특히 본 발명에서는, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 기설정된 기준 영상 광도보다 어둡게 나타나는 부분(기준 영상광도보다 낮은 영상광도를 갖는 부분)을 부데이터로 설정한다. 상기 주데이터는 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 설정된 부데이터 중에서 같은 범위의 광도를 가진 화소들의 면적당 밀도가 미리 설정한 기준 밀도 이상에 이르는 부분으로 설정한다. 상기 반주데이터는 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 기설정된 기준 영상 광도보다 밝게 나타나는 부분(기준 영상광도보다 높은 영상광도를 갖는 부분)들 중에서 같은 범위의 광도를 가진 화소들의 면적당 밀도가 미리 설정한 기준 밀도 이하에 이르는 부분으로 설정한다.

그리고, 상기 부데이터는 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이, 기설정된 기준 영상광도 이하의 레벨을 소정 레벨을 중심으로 하여 두 영역으로 분할하되, 그 분할레벨을 중심으로 최하위 영상광도에 가까운 레벨을 상위레벨로 설정하고 기준 영상광도에 가까운 레벨을 하위레벨로 설정하여, 어느 하나의 레벨을 사용하여 저장될 수 있게 한다. 또한 상기 부데이터는 상기 상위레벨과 하위레벨을 분할하는 레벨 주변의 소정 영역을 보정레벨로 설정하여, 상기 보정레벨에 대한 논리합 및/또는 논리곱 연산에 의해 흐린 홍채영상의 데이터 레벨을 보정할 수 있게 한다. 상기 부데이터의 정보는 해당 절대 좌표와 함께 중 상기 두 레벨 중 어디에 속하는지에 대한 부울린(Boolean) 정보와, 그 부울린 값의 해당 레벨 종속 의존도를 기록한 보정 레벨의 정보와 함께 저장된다.

예를 들어 본 발명에서는, 상기 보정레벨의 정보는 부울린 값으로서, 해당 부수 부분의 영상 레벨이 상기 두 레벨 사이에 걸쳐 있거나 근접해 있을 때 그 값을 "1"로 설정한다.

즉, 상기 부데이터는 하나의 홍채사인이 갖는 단위 면적당 화소밀도( ρ_m)가 임의 설정된 영상광도의 기준점(ħ)보다 높게 나타나는 영역(ρ_m≥ħ)이다.

상기 부데이터의 상, 하위 레벨(L₁)은,

일 때 L₁= 1,일 때 L₁= 0 의 값을 갖는다.

상기 부데이터가 다음 범위에 있을 때 보정레벨(L₂)은,

일 때 L₂= 1, 아니면 L₂= 0 의 값을 갖는다.

상기 주데이터는 홍채 전체의 화소수(Sp)가 기준 화소수(P_max)보다 많은 영역이다.

즉,

여기에서, 이고,

P_max는 기준 화소수, X_max는 화소로 계산되는 x축 제한 길이, Y_max는 화소로 계산되는 y축 제한 길이, x₀, y₀는 극좌표의 중심 좌표, x₁, y₁는 극좌표의 경계 좌표이다.

이상과 같이 상기 영상분류 및 등록 제어수단에 의해 실행되는 원본 홍채영상 등록과정은 도 9와 도 10a 내지 도 10c의 각 동작 흐름도에 그 일 실시예는 도시하였다.

도 9는 원본 홍채영상 등록과정의 일 실시예를 도시한 동작 흐름도로서, 다수 홍채영상을 각 개인으로부터 취득하여 하나 이상의 클래스로 분류하고 상기 분류된 다수 클래스의 홍채영상을 각 개인에 대한 클래스별 원본 홍채영상으로 각각 등록하는 과정을 예를 들어 도시하고 있다.

도 9를 참조하면, 원본 홍채영상 등록과정은 등록을 원하는 홍채로부터 각기 서로 다른 동공반경을 가진 홍채영상만을 선별 취득하여 동공반경에 따라 각각 하나 이상의 클래스로 구분하는 단계(S110)와, 획득한 영상수(S, 즉 분할대역을 나타내는 상수)를 체크하면서 상기 구분된 각 클래스의 홍채영상 각각을 대역 분할 및 블록 설정하고 데이터 변환하여 원본 데이터를 저장하는 단계(S130, S150, S170, S190, S210, S230, S250, S270, S290)를 포함한다. 특히 S190단계에서 대역분할이 성공적으로 이루어지면 변수 B1은 "TRUE"값을 갖는다.

도 10a는 상기 원본 홍채영상 등록과정에서 처리되는 영상 획득 루틴의 한 실시 예를 설명하기 위하여 도시한 동작 흐름도로서, 광도 조절에 의해 홍채상의 동공반경의 크기가 각기 다른 다수의 홍채영상을 선별 획득하여 각 해당 클래스로 나누어 임시 저장하는 단계를 일 예를 들어 상세히 도시하고 있다.

도 10a를 참조하면, 상기 영상 획득 루틴(S110)은 영상 수를 카운트 하기 위한 변수(S) 및 영상 저장 설정개수(I)와 그 외의 다른 변수(N)들을 초기화시킨 상태에서, 등록을 원하는 홍채 주변의 가시광선의 광도(Q = N ×qi ; 여기서 qi는 영상광도 최대 한계상수(q_max)/I)를 조절하여 홍채 내의 동공 반경의 크기를 변화시키면서 유효한 홍채영상을 캡쳐하는 단계(S111-S117)와, 상기 캡쳐된 영상의 동공반경에 따라 해당 홍채영상이 적용될 클래스를 분류하는 단계(S118-S121)들로 이루어진다.

도 10b는 상기 원본 홍채영상 등록과정에서 처리되는 영상광도 보정 루틴의 한 실시 예를 설명하기 위하여 도시한 동작 흐름도로서, 상기 영상광도 보정루틴(S114)은 상기 홍채영상 취득단계에서 홍채 주변의 현재 영상광도(Q)를 체크(Q < M ; 여기서 M은 기설정된 기준 영상광도)를 체크하여 그 체크결과에 따라가시광선의 광도를 조절하거나, 및/또는 상기 가시광선에 의해 조절된 상기 홍채 주변의 영상 광도가 기준 영상 광도이하일 때 비가시광선을 조사하여 영상 광도를 조절하는 단계들(S114-1 내지 S114-4)로 이루어진다.

도 10c는 상기 원본 홍채영상 등록과정에서 처리되는 대역 분할 루틴의 한 실시 예를 설명하기 위하여 도시한 동작 흐름도로서, 상기 대역 분할루틴(S170)은, 동공 경계를 상기 수학식 1에 의해 설정하는 단계(S171)와, 동공 중심을 상기 수학식 2a 내지 2e에 의해 설정하는 단계(S172)와, 홍채 크기를 상기 수학식 1 및 수학식 2a 내지 2e에 의해 설정하는 단계(S173)와, 대역 분할하는 단계(S174)들로 이루어진다. 이들 각 처리동작은 앞에서 이미 기술한 다수 처리 방법들에 의해 구현되므로 그 상세한 설명을 생략한다.

도 11은 본 발명에 의한 홍채를 이용한 신원 확인방법에서 입력 비교 및 결과 분석에 의한 신원 확인과정의 일 실시예를 도시한 동작 흐름도로서, 신원 확인을 위해 취득된 하나 또는 그 이상의 확인 요청본 홍채영상을 입력받아 상기 기등록된 각 클래스별 원본 홍채영상과 비교하고 그 비교결과를 분석하여 각 개인의 신원 확인을 실시하는 과정을 상세하게 도시하고 있다.

도 11을 참조하면, 상기 신원 확인과정은 신원 확인을 원하는 개인으로부터 하나 또는 필요에 따라 그 이상의 확인 요청본 홍채영상을 취득하는 단계(S410, S420)와, 상기 취득된 확인 요청본 홍채영상이 속하는 클래스 및 해당 클래스의 원본 홍채영상을 검색하여 그 존재여부를 판단하는 단계(S430, S440)와, 상기 판단 결과, 원본 홍채영상이 존재하는 확인 요청본 홍채영상에 대해서는 대역 분할 및블록 설정하고 데이터 변환을 실시한 후, 원본 홍채영상의 각 블록별 주데이터 도는 부데이터 또는 반주데이터와 비교하여, 각각의 데이터들에 대한 비교 일치율(qI = Q ; 영상광도로 표시됨) 및 대역의존성(qx)을 분석하는 단계(S450-S500)와, 상기 분석 결과로 상기 확인 요청본 홍채영상이 기설정된 보안레벨(Min)의 조건(Q > Min)을 만족시키는지를 판단하여 본인 확인 또는 미확인 여부를 출력하는 단계(S510-S530)들로 이루어진다.

이하에서는, 상기 입력비교 및 분석 제어수단(52)에서 처리되는 신원 확인 동작 및 그 동작에 의한 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 입력 비교 및 분석 제어수단(52)에서는 먼저, 확인을 원하는 홍채 주변의 영상 광도에 따라 가시광선 및/또는 비가시광선을 선택적으로 조사하여, 신원 확인을 원하는 개인으로부터 확인 요청본 홍채영상을 취득하게 되는데, 이때 오인식 및 무생물체에 의한 위조 방지를 위해 필요에 따라 동공의 반경을 달리하는 하나 이상의 확인 요청본 홍채영상을 취득한다. 이와 같이 확인 요청본 홍채영상을 취득한 입력비교 및 분석 제어수단은 상기 확인 요청본에 해당하는 클래스를 원본으로부터 검색하여 그 존재여부를 확인한다. 이때 만약 해당 클래스의 원본이 없는 경우는 즉시 본인 미확인 결과를 출력하게 된다. 상기 판단 결과 해당 클래스의 원본 홍채영상이 존재하는 확인 요청본 홍채영상에 대해서는 영상 스케일링을 적용하여, 우선 대역 분할 및 블록 설정하고 데이터 변환을 실시한다. 이후 상기 변환된 확인 요청본 홍채영상의 데이터들을 상기 원본 홍채영상의 주데이터 또는 부데이터 또는 반주데이터와 블록단위로 비교하되, 해당 블록의 대역 우선 순위에 따라 각각 그 절대위치로서 일대일 비교한다. 상기 비교결과에 상기 데이터 블록의 대역 우선순위를 반영하여, 매 블록의 구성 요소인 주데이터, 부데이터(특히 상, 하위 레벨 및/또는 보정레벨), 반(反)주데이터 들과의 비교 일치율을 파악하고, 대역의존성을 분석한다. 이때 비교된 데이터 블록의 대역 우선순위에 따라 데이터 일치율의 의존도를 높게 부여한다. 상기 분석 결과, 상기 확인 요청본 홍채영상이 기설정된 보안레벨의 조건을 만족시키게 되면 본인 확인여부를 결정하는 최종결과를 출력하며, 상기 확인 요청본 홍채영상이 보안레벨의 조건을 만족시키지 못하게 되면 본인 미확인 여부를 결정하는 최종결과를 출력하게 된다. 이때 상기 최종결과에는 절대요소로 지정된 비교 일치율이 적용되며, 상기 부데이터의 보정레벨의 적용 정도가 함께 출력된다.

상기와 같은 본 발명에서 홍채 표면적 축소에 따른 정확성 효율은 다음과 같이 측정할 수 있다.

따라서, 기존의 경우()와 본 발명의 경우에, k = m 일 때 X_a= X_b=1 와 같다.(단, 상기 식들에서 k ≥ m, k=전체대역수, m=실시대역수,= 대역의 k으로 시작하는 우선순위,)

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

이상에서와 같이 본 발명은 미리 동공반경과 홍채 크기에 비례에 근거하여 그 비례차가 일정한 범위 안에서 작은 부분으로부터 큰 부분에 이르까지의 일정한 매 단계를 각각의 상수 클래스로 지정한 후, 원본 저장시 이 각각의 클래스에 해당하는 홍채의 영상 데이터를 획득하여 저장하였다가, 입력 비교시 입력된 홍채에 해당하는 클래스를 원본에서 찾아내어 상호 비교하게 된다.

따라서 본 발명은 이미 저장되어 있는 다수의 원본에 대하여 동일한 홍채가 입력되어도 일단 불일치한 것으로 간주하고, 특히 동공의 반경이 다를 경우 완전히 다른 영상로 간주하여 별도의 보정이나 논리를 적용하지 아니하고 부정의 결과를 바로 출력하게 되므로, 기존의 데이터 변환 논리에 따를 수 있는 오인식 가능성을 제거할 수 있게 된다.

참고로, 본 발명에 의한 예상 오인식율(e)은 Sp =홍채 전체 화소수, A=홍채의 일반적 사인 분포도에 대한 백분율, B=1개의 단위 화소 평균화된 다수 화소 수, C=홍채 노출 정도에 대해 상기 대역 우선순위를 적용한 결과의 백분율에 대하여,로 얻을 수 있다.

Claims

홍채의 영상을 취득하기 위한 화상입력수단;

상기 화상입력수단을 통해 입력되는 홍채영상을 원본으로 등록할 것인지 또는 확인 요청본으로 사용할 것인지를 설정하기 위한 기능설정키를 포함하는 기능설정수단;

상기 화상입력수단을 통해 취득되는 홍채영상을 상기 기능설정수단의 키입력상태에 따라 하나 이상의 클래스로 분류하여 등록 및 저장하거나, 또는 기등록된 홍채영상과의 비교결과로 각 개인의 신원 확인을 실시하는 주처리수단;

하나 이상의 클래스로 분류된 다수의 홍채영상을 각 개인에 대한 클래스별 원본 홍채영상으로 등록 및 저장하는 원본 저장수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채를 이용한 신원 확인 시스템.
각 개인별 홍채를 이용하여 개인의 신원을 확인하는 방법에 있어서,

(a) 다수 홍채영상을 각 개인으로부터 취득하여 하나 이상의 클래스로 분류하고 상기 분류된 다수 클래스의 홍채영상을 각 개인에 대한 클래스별 원본 홍채영상으로 각각 등록하는 과정;

(b) 신원 확인을 위해 취득된 확인 요청본 홍채영상을 입력받아 상기 기등록된 각 클래스별 원본 홍채영상과 비교하고 그 비교결과를 분석하여 각 개인의 신원 확인을 실시하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채를 이용한 신원 확인방법.
다수 홍채영상을 각 개인으로부터 취득하여 하나 이상의 클래스로 분류하고 상기 분류된 다수 클래스의 홍채영상을 각 개인에 대한 클래스별 원본 홍채영상으로 각각 등록하는 원본 홍채영상 등록프로세스;

신원 확인을 위해 취득된 확인 요청본 홍채영상을 입력받아 상기 기등록된 각 클래스별 원본 홍채영상과 비교하고 그 비교결과를 분석하여 각 개인의 신원 확인을 실시하는 신원확인 프로세스를 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채를 이용한 신원 확인 프로그램을 저장한 기록매체.