KR20040013951A - 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치 및 방법과 사용자식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템 - Google Patents

얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치 및 방법과 사용자식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템 Download PDF

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이성환
양희덕
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(주)워치비젼
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    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
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    • G06V40/172—Classification, e.g. identification

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Abstract

본 발명은 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치 및 방법과 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템에 관한 것으로, 사용자의 얼굴영상정보를 기반으로 그 사용자의 성별 및 연령을 식별한 후, 그 식별결과정보에 의거하여 해당 사용자에게 적합한 정보를 제한적으로 제공하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 사용자의 성별 및 연령에 적합한 정보를 보다 효율적으로 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치 및 방법과 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템{Apparatus and method for identifying user based on face recognition and system for restricting offer of information using user identification apparatus}
본 발명은 사용자 식별장치 및 방법과 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력된 얼굴영상정보를 기반으로 사용자의 성별 및 연령을 식별하는 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치 및 방법과, 사용자 식별장치로부터의 식별결과정보를 바탕으로 사용자의 성별 및 연령을 판단하여 해당 사용자에게 적합한 정보를 제한적으로 제공하기 위한 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 컴퓨터 통신망 관련 기술, 특히 WWW(World Wide Web) 기술의 발전에 따라 컴퓨터 통신망(예컨대, 인터넷)의 이용자 수가 급속히 증가하고 있다. 이제 인터넷은 새로운 기술 또는 서비스의 영역이 아니라 실생활의 일부분으로 깊숙이 자리잡고 있다. 쇼핑, 광고, 영화, 만화 등의 다양한 분야가 인터넷을 축으로 새롭게 재편되고 있으며, 인터넷 이용자는 개인용 컴퓨터를 사용하여 인터넷에서 각종 정보를 획득하거나 다양한 경제 활동을 손쉽게 수행하고 있다.
상기와 같이 인터넷 이용자 수가 증가함에 따라 그 인터넷 이용자의 정보 이용 욕구에 부응하여 다양한 분야의 정보를 제공하는 웹사이트들이 급증하고 있는 추세이다. 이러한 웹사이트들은 사용자에게 제공할 정보를 각 컨텐츠별로 데이터베이스화하여 관리하고, 사용자들이 소정 정보를 요청하면 그 데이터베이스를 바탕으로 사용자가 요청한 정보를 검색하여 제공하는 일련의 기본기능을 수행한다.
따라서, 이러한 기존의 웹사이트들은 사용자들에게 제공할 정보를 각 컨텐츠별로 데이터베이스화하여 관리할 뿐만 아니라 각 정보를 분석하여 그 분석결과를 바탕으로 사용자의 성별 및 연령에 따라 정보를 분류하여 관리하고, 또한, 사용자의 성별 및 연령을 식별하기 위한 별도의 장치를 구비한다면, 소정 사용자의 정보 이용 요청시 그 사용자의 성별 및 연령을 식별한 후, 그 사용자에게 적합한 정보를 제공할 수 있을 것이다. 그러나, 기존의 웹사이트들은 사용자의 정보 요청시 모든 사용자에게 동일한 정보를 제공하는 기본 기능만을 수행하고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 사용자의 성별 및 연령에 따라 해당 사용자에게 적합한 정보가 제공될 수 있도록사용자의 얼굴영상정보를 바탕으로 그 사용자의 성별 및 연령을 식별하는 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 사용자 식별장치의 동작결과에 따른 사용자 성별 및 연령정보에 의거하여 해당 사용자에게 적합한 정보를 제한적으로 제공하기 위한 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치의 기능 블록도,
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치에서 추출된 얼굴구성요소 및 각 얼굴구성요소별 특징점을 나타낸 예시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치에서 사용자 성별 식별시 이용한 얼굴구성요소들간 거리비를 나타낸 예시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치에서 사용자 연령 식별시 이용한 얼굴구성요소들간 거리비를 나타낸 예시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별방법의 처리 흐름도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별방법에서 성별식별과정에 대한 처리 흐름도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별방법에서연령식별과정에 대한 처리 흐름도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템을 구비한 서버의 운영방법에 대한 구성도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템에 대한 기능 블록도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 사용자 식별장치 11 : 영상정보 입력부
12 : 영상처리부 121 : 얼굴특징정보 추출부
122 : 성별식별부 123 : 연령식별부
124 : 식별정보 생성부 13 : 저장부
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치는 사용자의 얼굴영상을 입력하기 위한 영상정보 입력부; 사용자의 성별을 식별하기 위한 얼굴구성요소들간 기준 거리비 정보를 기록한 기준 얼굴구성요소 성별식별테이블을 저장하는 저장부; 상기 영상정보 입력부를 통해 입력된 소정 사용자의 얼굴영상정보에서 얼굴영역을 추출하여 정규화한 후, 소정 얼굴구성요소들을 추출함과 동시에 각 얼굴구성요소별 특징점을 추출하는 얼굴특징정보 추출부; 상기 추출된 얼굴구성요소들을 바탕으로 사용자의 성별을 식별하기 위한 얼굴구성요소들간의 거리비를 산출하여 저장부에 저장된 기준 얼굴구성요소 성별식별테이블과 비교함으로써 그 비교결과에 따라 사용자의 성별을 1차 식별하고, 상기 추출된 각 얼굴구성요소별 특징점을 중심으로 특징값을 산출하여 그 특징값을 바탕으로 사용자의 성별을 2차 식별한 후, 각각의 식별결과에 따라 상기 사용자의 성별을 최종 식별하는 성별식별부; 및 상기 성별식별부를 통해 식별된 결과정보를 바탕으로 상기 사용자의 성별식별정보를 생성하는 식별정보 생성부를 포함하여 구성되는데 그 특징이 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치는 사용자의 얼굴영상을 입력하기 위한 영상정보 입력부; 사용자의 연령을 식별하기 위한 얼굴구성요소들간 기준 거리비 정보를 기록한 기준 얼굴구성요소 연령식별테이블을 저장하는 저장부; 상기 영상정보 입력부를 통해 입력된 소정 사용자의 얼굴영상정보에서 얼굴영역을 추출하여 정규화한 후, 소정 얼굴구성요소들을 추출함과 동시에 각 얼굴구성요소별 특징점을 추출하는 얼굴특징정보 추출부; 상기 추출된 얼굴구성요소들을 바탕으로 사용자의 연령을 식별하기 위한 얼굴구성요소들간의 거리비를 산출하여 저장부에 저장된 기준 얼굴구성요소 연령식별테이블과 비교함으로써 그 비교결과에 따라 사용자의 연령을 1차 식별하고, 상기 추출된 각 얼굴구성요소별 특징점을 중심으로 특징값을 산출하여 그 특징값을 바탕으로 사용자의 연령을 2차 식별한 후, 각각의 식별결과에 따라 상기 사용자의 연령을 최종 식별하는 연령식별부; 및 상기 연령식별부를 통해 식별된 결과정보를 바탕으로 상기 사용자의 연령식별정보를 생성하는 식별정보 생성부를 포함하여 구성되는데 그 특징이 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별방법은 (a)소정 사용자의 얼굴영상정보를 입력받아 얼굴영역을 추출한 후 그 얼굴영역을 정규화하는 단계; (b)상기(a)단계에서 정규화된 얼굴영역으로부터 소정 얼굴구성요소들을 추출함과 동시에 그 추출된 얼굴구성요소별로 특징점을 추출하는 단계; (c)상기(b)단계에서 추출된 얼굴구성요소들을 바탕으로 사용자 성별 식별을 위한 얼굴구성요소들간 거리비를 산출하여 기 저장된 기준 얼굴구성요소 성별식별테이블과 비교함으로써 그 비교결과에 따라 상기 사용자의 성별을 식별하고, 상기(b)단계에서 추출된 각 얼굴구성요소별 특징점을 중심으로 특징값을 산출하여 그 특징값을 바탕으로 상기 사용자의 성별을 식별한 후, 각각의 식별결과에 의거하여 상기 사용자의 성별을 최종 식별하는 단계; (d)상기(b)단계에서 추출된 얼굴구성요소들을 바탕으로 사용자 연령 식별을 위한 얼굴구성요소들간 거리비를 산출하여 기 저장된 기준 얼굴구성요소 연령식별테이블과 비교함으로써 그 비교결과에 따라 상기 사용자의 연령을 식별하고, 상기(b)단계에서 추출된 각 얼굴구성요소별 특징점을 중심으로 특징값을 산출하여 그 특징값을 바탕으로 상기 사용자의 연령을 식별한 후, 각각의 식별결과에 의거하여 상기 사용자의 연령을 최종 식별하는 단계; 및 (e)상기(c)단계 및 상기(d)단계에서의 식별결과에 따라 상기 사용자의 식별정보를 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는데 그 특징이 있다.
한편, 상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템은 입력되는 소정 사용자의 얼굴영상정보로부터 얼굴영역을 추출하여 정규화하고, 정규화된 얼굴영역을 바탕으로 소정의 얼굴구성요소들을 추출함과 동시에 각 얼굴구성요소별 특징점을 추출하여 각 얼굴구성요소들간의 거리비 및 각 얼굴구성요소별 특징점에 의거한 특징값을 산출하고, 그 산출결과를 바탕으로 상기 사용자의 식별정보를 생성하여 정보제한장치로 제공하는 사용자 식별장치; 및 정보제한장치를 구비한 서버에서 사용자들에게 제공하는 다양한 정보를 사용자의 성별 및 연령에 따라 분류하여 저장하는 저장부와, 상기 사용자 식별장치로부터 전송되는 소정의 사용자 식별정보를 분석하여 그 분석결과 해당 사용자가 서버의 정보 이용 적합자로 판단되면, 상기 사용자가 서버의 정보를 제공받을 수 있도록 동작하고, 상기 사용자가 서버의 정보 이용 부적합자로 판단되면, 상기 사용자의 서버 이용을 제한하는 정보제한처리부를 구비한 정보제한장치를 포함하여 구성되는데 그 특징이 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치 및 방법과 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치의 기능 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 사용자 식별장치(10)는 영상정보 입력부(11), 영상처리부(12) 및 저장부(13)를 구비한다.
영상정보 입력부(11)는 사용자의 얼굴영상정보를 입력받는 장치로서, 예를 들어, 스캐너 또는 디지털 카메라 등과 같은 장치로서 구현될 수 있다.
영상처리부(12)의 얼굴특징정보 추출부(121)는 영상정보 입력부(11)로부터 소정 사용자의 얼굴영상정보가 전송되면, 그 얼굴영상정보로부터 얼굴영역을 보다 용이하게 추출하기 위해 히스토그램 균일화 작업, 잡음 제거 작업 및 윤곽선 강조 작업등을 수행한 후, 얼굴영역을 추출한다. 여기서 얼굴영상정보로부터 얼굴영역을 추출하는 방법은 이미 공지된 다양한 기술을 적용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 모자이크 영상을 이용하여 얼굴영역을 추출하는 방법, 얼굴 영상의 주성분 분석을 이용한 방법, 모자이크 영상을 사용한 다층 퍼셉트론 방법, 고립영역에 의한 얼굴영역추출방법 등을 적용하는 것이 가능하며, 이러한 방법들을 둘 이상 혼합하여 적용하는 것도 가능하다.
이어서 얼굴특징정보 추출부(121)는 추출된 얼굴영역에 대하여 명도 교정, 기울어짐 교정, 크기 교정 등을 수행하여 상기 얼굴영역을 정규화하고, 그 정규화된 얼굴영역으로부터 얼굴특징정보 즉, 얼굴구성요소들(예컨대, 눈, 코, 입, 얼굴 윤곽선 등) 및 각 얼굴구성요소별 특징점를 추출한다. 이와 같이, 얼굴영역으로부터 얼굴특징정보를 추출하는 방법은 이미 공지된 다양한 기술을 적용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 얼굴구성요소들인 눈, 코, 입, 얼굴 윤곽선 등과 같은 얼굴의 국부적 특징들의 정보를 분석하는 "국부적 특징 분석(LFA : Local Feature Analysis)방법", 국부적인 특징들에 대한 분석이 아닌 전체적인 얼굴상에 대한 통계 정보를 분석하는 "주성분 분석(PCA : Principal Component Analysis)방법", 고차원의 공간상에서 두 클래스를 구별하는 초평면을 찾고 이를 이용하여 동일 영상 여부를 판단하는 "지지 벡터 머신(SVM : Support Vector Machine)방법", 수학적 아이겐 값 계산 방법에 의해 아이겐 페이스라는 고유 얼굴들을 추출해 내고 이 고유 얼굴들과 평균 얼굴과의 차이를 계산하여 특징 정보로 사용하는 "아이겐 페이스 분석 방법"등을 적용하는 하는 것이 가능하며, 이러한 방법들은 둘 이상 혼합하여 적용하는 것도 가능하다. 결국, 상술한 얼굴특징정보 추출방법에 의해 추출되는 얼굴구성요소들은 도 2a에 도시된 바와 같다.
또한, 얼굴특징정보인 각 얼굴구성요소별 특징점을 추출하는 방법으로도 상술한 방법들이 적용될 수 있으며, 그 방법들 중 둘 이상이 혼합되어 적용될 수도 있다. 결국, 상술한 방법들에 의해 추출되는 각 얼굴구성요소별 특징점은 도 2b 및도 2c에 도시된 바와 같다. 도 2b는 23개의 특징점을 나타내며, 도 2c는 35개의 특징점을 나타낸다. 이하, 본 발명에서는 도 2b에 도시된 각 얼굴구성요소별 특징점을 중심으로 사용자의 성별 및 연령을 식별하는 것으로 가정한다.
성별식별부(122)는 상기 얼굴특징정보 추출부(121)에서 추출된 얼굴구성요소들 및 각 얼굴구성요소별 특징점을 바탕으로 사용자의 성별을 식별한다. 먼저, 상기 얼굴구성요소들을 이용하여 사용자의 성별을 식별하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각 얼굴구성요소들간의 거리비들 중 사용자의 성별 식별에 영향을 미치는 얼굴 길이에 대한 얼굴구성요소들간의 거리비만을 산출한다. 아래의 표 1은 사용자의 성별 식별을 위해 산출된 얼굴구성요소들간의 거리비를 나타낸다.
얼굴구성요소 : 얼굴구성요소 얼굴구성요소들간 거리비
1 a : b 1.65
2 a : c 1.0
3 a : d 0.61
4 a : e 0.19
5 b : c 0.57
6 b : d 0.30
7 b : e 0.21
8 c : d 1.5
9 c : e 0.36
10 d : e 0.58
또한, 아래의 표 2는 표 1에 도시된 각 얼굴구성요소들간 거리비의 비교기준이 되는 기준 얼굴구성요소 성별식별테이블을 나타낸다.
얼굴구성요소 : 얼굴구성요소 얼굴구성요소들간 기준값 성별판단기준
1 a : b 1.55 남<기준값<여
2 a : c 0.95 남<기준값<여
3 a : d 0.58 남<기준값<여
4 a : e 0.18 남<기준값<여
5 b : c 0.61 남>기준값>여
6 b : d 0.35 남>기준값>여
7 b : e 0.21 남>기준값>여
8 c : d 1.6 남>기준값>여
9 c : e 0.36 남>기준값>여
10 d : e 0.61 남>기준값>여
여기서 표 1에 기재된 각 얼굴구성요소들간 거리비를 표 2를 기준으로 비교 판단하여 상기 사용자의 성별을 식별한다. 이때, 표 1에 기재된 10개의 얼굴구성요소들간 거리비를 표 2에 기재된 각 얼굴구성요소들간 기준값과 비교한 결과, 8개의 얼굴구성요소들간 거리비가 여성에 적합한 것으로 식별됨을 알 수 있다. 따라서, 성별식별부(122)는 상기 사용자를 여성으로 1차 식별한다.
이어서 성별식별부(122)가 각 얼굴구성요소별 특징점을 바탕으로 특징값을 산출하여 사용자의 성별을 식별하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 각 얼굴구성요소별 특징점들 중 눈 특징값을 산출할 경우, 도 2b에 도시된 2개의 눈 특징점을 중심으로 고차원의 공간상에서 클래스를 구별하는 초평면을 찾고 이를 이용하는 지지 벡터 머신 방법을 통해 눈 특징값을 산출한다. 마찬가지로, 코 특징값, 입 특징값, 얼굴 윤곽선 특징값도 상기의 지지 벡터 머신 방법을 이용하여 산출할 수 있다.
이때, 각 얼굴구성요소별 특징값을 산출하기 위해 지지 벡터 머신 방법에서는 남성을 양의 클래스로 설정하고, 여성을 음의 클래스로 설정하며, 그 결과값(즉, 특징값)이 '-1.0 ~ 1.0' 내에 포함되도록 측정값의 범위를 설정한 후, 각 얼굴구성요소별 특징값을 산출한다. 따라서 지지 벡터 머신 방법을 통해 산출되는 각얼굴구성요소별 특징값은 '-1.0 ~ 1.0' 내에 포함될 것이며, 소정 특징값이 양의 값이면 사용자는 남성으로 식별되고, 특징값이 음의 값이면 사용자는 여성으로 식별됨을 알 수 있다. 여기서 상기 양의 클래스, 음의 클래스, 측정값의 범위는 지지 벡터 머신을 셋팅할 때 선택적으로 적용할 수 있다.
상술한 지지 벡터 머신 방법을 통해 각 얼굴구성요소별 특징값이 산출되면, 각 특징값이 양의 값인지 또는 음의 값인지에 따라 사용자의 성별을 판단한다. 여기서 각 얼굴구성요소별 특징값을 음의 값으로 설정함으로써 성별식별부(122)는 상기 사용자를 여성으로 2차 식별한다.
따라서, 성별식별부(122)는 얼굴구성요소들간 거리비 및 각 얼굴구성요소별 특징값을 바탕으로 사용자의 성별을 여성으로 식별한다. 여기서 각 얼굴구성요소별 특징값을 산출하기 위해 지지 벡터 머신 방법을 이용하였으나 상기에서 상술한 국부적 특징 분석 방법, 주성분 분석 방법, 아이겐 페이스 분석 방법 등이 이용될 수도 있으며, 또한, 이러한 방법들을 둘 이상 혼합하여 이용할 수도 있다.
한편, 연령식별부(123)는 상기 얼굴특징정보 추출부(121)에서 추출된 얼굴구성요소들 및 각 얼굴구성요소별 특징점을 바탕으로 사용자의 연령을 식별한다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 연령식별부(123)는 성별식별부(122)와 달리 상기 추출된 얼굴구성요소들간의 거리비들 중 사용자의 연령 식별에 영향을 미치는 입술-코의 변화에 대한 얼굴구성요소들간의 거리비만을 산출한다. 도 4를 참조하여 사용자 연령 식별을 위해 산출된 얼굴구성요소들간의 거리비는 아래의 표 3과 같다.
얼굴구성요소 : 얼굴구성요소 얼굴구성요소간 거리비
1 A : C 1.81
2 A : B 2.65
3 B : C 0.66
4 C : D 0.88
5 C : E 0.62
6 C : F 0.42
또한, 아래의 표 4는 표 3에 도시된 각 얼굴구성요소들간 거리비의 비교기준이 되는 기준 얼굴구성요소 연령식별테이블을 나타낸다.
얼굴구성요소 : 얼굴구성요소 얼굴구성요소간 기준값 연령판단기준
1 A : C 1.75 미성년>기준값>성년
2 A : B 2.62 미성년>기준값>성년
3 B : C 0.67 미성년>기준값>성년
4 C : D 0.85 미성년>기준값>성년
5 C : E 0.57 미성년>기준값>성년
6 C : F 0.42 미성년>기준값>성년
여기서 표 3과 표 4를 비교한 결과, 6개의 얼굴구성요소간 거리비 중 4개의 얼굴구성요소간 거리비가 미성년에 적합한 것으로 판단됨을 알 수 있다. 따라서, 연령식별부(123)는 사용자를 미성년으로 1차 식별한다.
또한, 연령식별부(123)는 각 얼굴구성요소별 특징점을 바탕으로 특징값(즉, 눈 특징값, 코 특징값, 입 특징값, 얼굴 윤곽선 특징값, 주름 특징값)을 산출하여 사용자의 연령을 식별하는 과정을 수행한다.
이때, 연령식별부(123)는 지지 벡터 머신 방법을 이용하여 성별식별부(122)와 동일하게 동작하여 각 얼굴구성요소별 특징값을 산출하므로 이에 중복되는 설명은 생략한다. 하지만, 사용자의 연령 식별을 위해 지지 벡터 머신에서는 20살 미만을 양의 클래스로 설정하고, 20살 이상을 음의 클래스로 설정하며, 그 결과값(즉,특징값)이 '-1.0 ~ 1.0' 내에 포함되도록 측정값의 범위를 설정한다. 따라서, 연령식별부(123)에서 지지 벡터 머신 방법을 통해 산출되는 특징값은 성별식별부(122)에서 지지 벡터 머신 방법을 통해 산출되는 특징값과 서로 다른 의미를 나타냄을 알 수 있다. 또한, 특징값이 '1.0'의 값에 가까우면 20살 보다 적은 연령을 갖는 사용자일 가능성이 높고, 특징값이 '-1.0'의 값에 가까우면 20살 보다 많은 연령을 갖는 사용자일 가능성이 높음을 알 수 있다.
따라서, 상기 연령 식별을 위해 산출된 각 얼굴구성요소별 특징값이 '1.0'의 값에 가까운 것으로 설정하면, 연령식별부(123)는 사용자를 미성년으로 2차 식별하고, 1차 식별결과와 2차 식별결과에 의거하여 사용자를 미성년으로 최종 식별한다.
또한, 사용자의 연령을 20살을 기준으로 단순히 성년/미성년으로 식별하는 방법 이외에 각 사용자의 연령을 아동/소년/청년/중년/노년으로 식별하거나 또는 10대/20대/30대/40대/50대/60대로 식별할 수도 있다. 이와 같은 방법은 각 얼굴구성요소별 특징값을 보다 세분화하여 분류함으로써 가능하다. 아래의 표 5를 참조하여 사용자의 연령을 보다 세분화하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
기준 특징값 연령식별테이블
연령 노년 중년 청년 소년 아동
기준 특징값 -1.0 ~ -0.71 -0.70 ~ -0.31 -0.3 ~ 0.0 0.1 ~ 0.7 0.71 ~ 1.0
즉, 표 5와 같이 사용자의 연령을 분류하는 기준 특징값 연령식별테이블을 구비한 경우, 지지 벡터 머신 방법을 통해 산출된 소정 얼굴구성요소(예컨대, 눈)의 특징값이 '0.1 ~ 0.7' 기준 특징값 범위에 포함되면, 연령식별부(123)는 해당사용자를 소년으로 식별할 것이다. 마찬가지로 10대/20대/30대/40대/50대/60대에 대해서도 상기와 같은 테이블을 구비함으로써 사용자의 연령을 10대/20대/30대/40대/50대/60대로 식별할 수 있다. 이하, 본 발명에서는 사용자의 연령을 각 얼굴구성요소별 특징값에 따라 미성년/성년으로 식별하는 것으로 가정한다.
식별정보 생성부(124)는 상기 성별식별부(122)에서 식별된 사용자의 성별정보(예컨대, 여성)와 상기 연령식별부(123)에서 식별된 사용자의 연령정보(예컨대, 미성년)를 수신하여 상기 사용자의 식별정보(예컨대, 여성/미성년)를 생성한다.
저장부(13)는 상술한 기준 얼굴구성요소 성별식별테이블, 기준 얼굴구성요소 연령식별테이블, 기준 특징값 연령식별테이블 등을 저장한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별방법의 처리 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 사용자 식별장치(10)는 소정 사용자의 얼굴영상정보를 입력받아 얼굴영역을 추출한 후, 그 얼굴영역을 정규화한다(s10, s20). 여기서 상기 얼굴영상정보로부터 얼굴영역을 추출하는 방법은 이미 서술한 바와 같으므로 이에 중복되는 설명은 생략한다.
그리고 s20단계에서 정규화된 얼굴영역으로부터 얼굴특징정보 즉, 얼굴구성요소들 및 각 얼굴구성요소별 특징점을 추출한다(s30). 여기서 상기 얼굴특징정보를 추출하는 방법은 이미 서술한 바와 같으므로 이에 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이어서 상기 s30단계에서 추출된 얼굴구성요소들 및 각 얼굴구성요소별 특징점을 바탕으로 사용자의 성별을 식별하고(s40), 또한, 상기 s30단계에서 추출된 얼굴구성요소들 및 각 얼굴구성요소별 특징점을 바탕으로 사용자의 연령을 식별한다(s50). 여기서 상기 성별식별과정(s40) 및 연령식별과정(s50)은 각각 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 그리고 상기 s40단계에서 식별된 사용자의 성별정보와 상기 s50단계에서 식별된 사용자의 연령정보에 의거하여 상기 사용자의 식별정보를 생성한다(s60).
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별방법에서 성별식별과정에 대한 처리 흐름도로서, 도 6을 참조하면, 사용자 식별장치(10)는 s30단계에서 추출된 얼굴구성요소들을 바탕으로 사용자의 성별을 식별하기 위한 얼굴구성요소들간 거리비를 산출한다(s41). 여기서 사용자 성별을 식별하기 위해 산출된 얼굴구성요소들간 거리비는 표 1을 참조하여 설명한 바와 같으므로 이에 상세한 설명은 생략한다.
이어서 s30단계에서 추출된 각 얼굴구성요소별 특징점을 중심으로 각 얼굴구성요소별 특징값을 산출한다(s43). 여기서 각 얼굴구성요소별 특징값을 산출하는 방법은 이미 서술한 바와 같으므로 이에 중복된 설명은 생략한다.
상기 s41단계에서 산출된 얼굴구성요소들간 거리비를 저장부(13)에 저장된 기준 얼굴구성요소 성별식별테이블과 비교함으로써 그 비교결과에 따라 사용자의 성별을 1차 식별하고, 상기 s43단계에서 산출된 각 얼굴구성요소별 특징값을 바탕으로 사용자의 성별을 2차 식별한 후, 1차 식별결과 및 2차 식별결과에 의거하여 상기 사용자의 성별을 식별한다(s45).
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별방법에서연령식별과정에 대한 처리 흐름도로서, 도 7을 참조하면, 사용자 식별장치(10)는 상기 s30단계에서 추출된 얼굴구성요소들을 바탕으로 사용자의 연령을 식별하기 위한 얼굴구성요들간의 거리비를 산출하고(s51), 상기 s30단계에서 추출된 각 얼굴구성요소별 특징점을 중심으로 각 얼굴구성요소별 특징값을 산출한다(s53).
그리고 상기 s51단계에서 산출된 얼굴구성요소들간 거리비를 저장부(13)에 저장된 기준 얼굴구성요소 연령식별테이블과 비교함으로써 그 비교결과에 따라 사용자의 연령을 1차 식별하고, 상기 s53단계에서 산출된 각 얼굴구성요소별 특징값을 바탕으로 사용자의 연령을 2차 식별한 후, 각 1차 식별결과 및 2차 식별결과에 의거하여 상기 사용자의 연령을 식별한다(s55).
이하, 상술한 사용자 식별장치에서 생성한 사용자 식별정보를 바탕으로 사용자의 성별 및 연령을 판단한 후, 그 사용자에게 적합한 정보를 제한적으로 제공하는 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템을 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템을 구비한 서버의 운영방법에 대한 구성도이다. 도 1을 참조하면, 다수의 서버(100)는 기존의 서버와 마찬가지로 해당 서버(100)에서 제공하는 다양한 정보를 데이터베이스화하여 관리하고, 다수의 사용자가 자신의 단말기(300)를 이용하여 통신망(예컨대, 인터넷)(200)을 통해 서버(100)에 접속하면 로그인 과정을 수행한 후, 그 사용자가 요구하는 정보를 제공하는 일반적인 동작과정을 수행하는 정보제공장치(120)를 구비한다. 여기서 정보제공장치(120)는 기존의 서버에서 수행하는 일반적인 동작과정을 수행하므로 이하, 상세한 설명은 생략한다.
하지만, 본 발명의 서버(100)는 기존의 서버와 달리, 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템(110)을 구비하여 소정 사용자가 접속하면, 그 사용자의 얼굴영상정보를 입력받아 그 얼굴영상정보를 소정 처리함으로써 상기 사용자의 성별 및 연령을 식별한 후, 그 식별결과에 따라 상기 사용자가 서버(100)에서 제공하는 정보를 이용할 수 있는 사용자인지를 판단하여 상기 사용자에게 적합한 정보가 제공되도록 정보제공장치(120)에 요청하거나 또는 상기 사용자가 서버(100)에서 제공하는 정보를 이용할 수 없도록 정보제공장치(120)에 요청하는 것을 특징으로 한다.
여기서 서버(100)에 기 구비된 정보제공장치(120)는 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템(110)과 연계 동작하여 상기 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템(110)으로부터 사용자로의 정보 제공 요청신호가 전송되면, 해당 사용자에게 적합한 정보를 검색하여 제공하고, 상기 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템(110)으로부터 사용자 정보 이용 제한신호가 전송되면 해당 사용자에게 정보이용불가메시지를 제공하는 것을 특징으로 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템에 대한 기능 블록도이다. 도 9를 참조하면, 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템(110)은 사용자 식별장치(111) 및 정보제한장치(112)를 구비한다. 여기서 사용자 식별장치(111)는 영상정보 입력부(1111), 영상처리부(1112), 저장부(1113) 및 통신처리부(1114)를 구비한다. 이때, 상기 사용자 식별장치(111)의 영상정보 입력부(1111), 영상처리부(1112) 및 저장부(1113)는 도 1에 도시된 본발명의 사용자 식별장치(10)에 구비된 영상정보 입력부(11), 영상처리부(12) 및 저장부(13)와 동일하게 동작하므로 이에 중복되는 설명은 생략한다. 하지만, 도 9에 도시된 사용자 식별장치(111)는 정보제한장치(112)로 소정의 사용자 식별정보를 제공하기 위해 통신처리부(1114)를 더 구비한다.
도 9를 참조하면, 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템(110)의 정보제한장치(112)는 통신처리부(1121), 정보제한처리부(1122) 및 저장부(1123)를 구비한다.
통신처리부(1121)는 정보제한처리부(1122)에 연결되어 사용자 식별장치(111)로부터 전송되는 사용자 식별정보를 수신한다.
저장부(1123)는 해당 서버(100)의 정보제공장치(120)에서 사용자들에게 제공되는 다양한 정보가 사용자의 성별 및 연령에 따라 분류된 정보분류목록을 저장한다. 예를 들어, 상기 서버(100)를 영화관련 정보를 제공하는 웹사이트를 관리하는 웹서버라 할 경우, 그 웹서버의 정보제공장치(120)는 모든 영화에 대한 상세정보(예컨대, 영화제목/영화줄거리/영화등급/감독/주연배우/영화배급사 등)를 각 영화별로 데이터베이스화하여 관리하고, 사용자가 원하는 영화에 대한 상세정보를 제공할 것이다. 이때, 정보제한장치(112)의 저장부(1123)에는 해당 웹서버(100)의 정보제공장치(120)를 통해 제공되는 모든 영화 각각에 대한 상세정보 중 그 영화의 제목/등급정보와, 그 영화에 대한 상세정보를 제공받을 수 있는 사용자의 성별/연령정보를 기재한 정보분류목록이 저장될 수 있다.
정보제한처리부(1122)는 서버(100)에 구비된 정보제공장치(120)를 통해 그서버(100)에서 제공하는 다양한 정보를 사용자의 성별 및 연령에 따라 분류하여 정보분류목록을 생성한 후, 상기 저장부(1123)에 저장한다. 그리고 상기 통신처리부(1121)를 통해 사용자 식별장치(111)로부터 소정의 사용자 식별정보가 전송되면, 그 사용자 식별정보를 분석함으로써 상기 사용자의 성별 및 연령을 식별한 후, 저장부(1123)에 저장된 정보분류목록에 의거하여 상기 사용자가 정보 이용 적합자인지 여부를 판단한다. 이후, 상기 사용자가 해당 서버(100)의 정보를 이용할 수 있는 정보 이용 적합자로 판단되면, 상기 사용자가 원하는 정보를 제공받을 수 있도록 정보제공장치(120)로 요청하고, 한편, 상기 사용자가 정보 이용 부적합자로 판단되면, 해당 사용자의 정보 이용이 제한되도록 정보제공장치(120)로 요청한다. 이때, 상기 정보제공장치(120)는 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템(110)의 정보제한장치(112)로부터의 요청에 따라 상기 사용자에게 원하는 정보를 제공하거나 또는 해당 서버(100)의 정보 이용을 제한하는 정보이용불가메시지를 상기 사용자에게 제공하는 과정을 수행한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 사용자의 성별 및 연령을 바탕으로 해당 사용자에게 적합한 정보를 보다 효율적으로 제공할 수 있는 효과가 있다.
더 나아가 본 발명은 기존의 온라인 또는 오프라인 상에 산재한 상품판매시스템에서 판매하는 상품의 종류를 사용자의 성별 및 연령에 따라 분류하여 데이터베이스를 구축하고, 사용자의 상품 구입 요청시 그 사용자의 성별 및 연령을 식별한 후, 데이터베이스에 의거하여 해당 사용자에게 적합한 최적의 상품정보가 제공되도록 상품판매시스템과 연계 동작 가능함으로써 본 발명의 응용분야를 확장시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 사용자의 얼굴영상을 입력하기 위한 영상정보 입력부;
    사용자의 성별을 식별하기 위한 얼굴구성요소들간 기준 거리비 정보를 기록한 기준 얼굴구성요소 성별식별테이블을 저장하는 저장부;
    상기 영상정보 입력부를 통해 입력된 소정 사용자의 얼굴영상정보에서 얼굴영역을 추출하여 정규화한 후, 소정 얼굴구성요소들을 추출함과 동시에 각 얼굴구성요소별 특징점을 추출하는 얼굴특징정보 추출부;
    상기 추출된 얼굴구성요소들을 바탕으로 사용자의 성별을 식별하기 위한 얼굴구성요소들간의 거리비를 산출하여 저장부에 저장된 기준 얼굴구성요소 성별식별테이블과 비교함으로써 그 비교결과에 따라 사용자의 성별을 1차 식별하고, 상기 추출된 각 얼굴구성요소별 특징점을 중심으로 특징값을 산출하여 그 특징값을 바탕으로 사용자의 성별을 2차 식별한 후, 각각의 식별결과에 따라 상기 사용자의 성별을 최종 식별하는 성별식별부; 및
    상기 성별식별부를 통해 식별된 결과정보를 바탕으로 상기 사용자의 성별식별정보를 생성하는 식별정보 생성부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치.
  2. 사용자의 얼굴영상을 입력하기 위한 영상정보 입력부;
    사용자의 연령을 식별하기 위한 얼굴구성요소들간 기준 거리비 정보를 기록한 기준 얼굴구성요소 연령식별테이블을 저장하는 저장부;
    상기 영상정보 입력부를 통해 입력된 소정 사용자의 얼굴영상정보에서 얼굴영역을 추출하여 정규화한 후, 소정 얼굴구성요소들을 추출함과 동시에 각 얼굴구성요소별 특징점을 추출하는 얼굴특징정보 추출부;
    상기 추출된 얼굴구성요소들을 바탕으로 사용자의 연령을 식별하기 위한 얼굴구성요소들간의 거리비를 산출하여 저장부에 저장된 기준 얼굴구성요소 연령식별테이블과 비교함으로써 그 비교결과에 따라 사용자의 연령을 1차 식별하고, 상기 추출된 각 얼굴구성요소별 특징점을 중심으로 특징값을 산출하여 그 특징값을 바탕으로 사용자의 연령을 2차 식별한 후, 각각의 식별결과에 따라 상기 사용자의 연령을 최종 식별하는 연령식별부; 및
    상기 연령식별부를 통해 식별된 결과정보를 바탕으로 상기 사용자의 연령식별정보를 생성하는 식별정보 생성부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별장치.
  3. (a)소정 사용자의 얼굴영상정보를 입력받아 얼굴영역을 추출한 후 그 얼굴영역을 정규화하는 단계;
    (b)상기(a)단계에서 정규화된 얼굴영역으로부터 소정 얼굴구성요소들을 추출함과 동시에 그 추출된 얼굴구성요소별로 특징점을 추출하는 단계;
    (c)상기(b)단계에서 추출된 얼굴구성요소들을 바탕으로 사용자 성별 식별을 위한 얼굴구성요소들간 거리비를 산출하여 기 저장된 기준 얼굴구성요소 성별식별테이블과 비교함으로써 그 비교결과에 따라 상기 사용자의 성별을 식별하고, 상기(b)단계에서 추출된 각 얼굴구성요소별 특징점을 중심으로 특징값을 산출하여 그 특징값을 바탕으로 상기 사용자의 성별을 식별한 후, 각각의 식별결과에 의거하여 상기 사용자의 성별을 최종 식별하는 단계;
    (d)상기(b)단계에서 추출된 얼굴구성요소들을 바탕으로 사용자 연령 식별을 위한 얼굴구성요소들간 거리비를 산출하여 기 저장된 기준 얼굴구성요소 연령식별테이블과 비교함으로써 그 비교결과에 따라 상기 사용자의 연령을 식별하고, 상기(b)단계에서 추출된 각 얼굴구성요소별 특징점을 중심으로 특징값을 산출하여 그 특징값을 바탕으로 상기 사용자의 연령을 식별한 후, 각각의 식별결과에 의거하여 상기 사용자의 연령을 최종 식별하는 단계; 및
    (e)상기(c)단계 및 상기(d)단계에서의 식별결과에 따라 상기 사용자의 식별정보를 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 얼굴 인식에 기반한 사용자 식별방법.
  4. 소정 사용자의 얼굴영상정보를 입력받아 얼굴영역을 추출하여 정규화하고, 그 정규화된 얼굴영역을 바탕으로 소정의 얼굴구성요소들을 추출함과 동시에 각 얼굴구성요소별 특징점을 추출하여 각 얼굴구성요소들간의 거리비 및 각 얼굴구성요소별 특징점에 의거한 특징값을 산출하고, 그 산출결과를 바탕으로 상기 사용자의 식별정보를 생성하여 정보제한장치로 제공하는 사용자 식별장치; 및
    정보제한장치를 구비한 서버에서 사용자들에게 제공하는 다양한 정보를 사용자의 성별 및 연령에 따라 분류하여 저장하는 저장부와,
    상기 사용자 식별장치로부터 전송되는 소정의 사용자 식별정보를 분석하여 그 분석결과 해당 사용자가 서버의 정보 이용 적합자로 판단되면, 상기 사용자가 서버의 정보를 제공받을 수 있도록 동작하고, 상기 사용자가 서버의 정보 이용 부적합자로 판단되면, 상기 사용자의 서버 이용을 제한하는 정보제한처리부를 구비한 정보제한장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 사용자 식별장치 및 상기 정보제한장치는
    하나의 컴퓨터 시스템에 일체화되어 구현되는 것을 특징으로 하는 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 사용자 식별장치 및 상기 정보제한장치는 각각 별도의 컴퓨터 시스템으로 구현되고,
    상기 사용자 식별장치 및 상기 정보제한장치 사이에서 데이터를 전송하는 통신망을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 사용자 식별장치를 이용한 정보 제공 제한시스템.
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