KR20060000835A - 얼굴 인식 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 얼굴 화상 획득 및 디스플레이를 통한 사용자 인식에 관한 것으로서, 정당 사용자 얼굴 등록 과정은 사람 얼굴의 일반적 특징 영역을 표시한 마스크를 디스플레이부를 통하여 사용자에게 제공하는 단계와, 상기 마스크의 일반적 특징 영역에 사용자 얼굴의 일반적 특징 영역이 대응되었는지를 판단하는 단계와, 상기 판단 단계에서 마스크와 사용자 얼굴의 일반적 특징 영역이 대응되었다고 판단되면 상기 사용자 얼굴의 화상을 획득하는 단계와, 상기 획득된 화상으로부터 상기 화상 인식 시스템에 저장하는 단계를 포함하며, 정당 사용자의 인증 과정은 사람 얼굴의 특징 영역을 표시한 마스크를 디스플레이부를 통하여 사용자에게 제공하는 단계와, 상기 마스크의 특징 영역에 사용자 얼굴의 특징 영역이 대응되었는지를 판단하는 단계와, 상기 판단 단계에서 마스크와 사용자 얼굴의 특징 영역이 대응되었다고 판단되면 상기 사용자 얼굴의 화상을 획득하는 단계와, 화상으로부터 추출된 사전에 저장된 특징과 비교하는 단계와, 상기 비교 단계에서 상기 획득된 특징과 사전에 저장된 특징이 충분히 유사할 경우, 상기 사용자를 정당 사용자로 판단하는 단계를 포함하는 화상 인식 시스템의 사용자 얼굴 인식 방법을 제공한다.

사용자 인증, 마스크, 얼굴 인식

Description

얼굴 인식 방법 및 시스템{THE METHOD AND SYSTEM FOR RECOGNITION HUMAN FACE}

도 1은 본 발명에 따르는 등록 및 인증용 마스크의 여러 가능한 형태 중 일부를 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따르는 화상 등록 및 인식 시스템의 개략 구조도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 사용자 얼굴 화상 등록 과정을 도시한 흐름도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 사용자 얼굴 화상 인식 과정을 도시한 흐름도.

도 5는 본 발명의 발명이 개인용 휴대폰에 구현된 실시예를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 등록 및 인증용 마스크 110: 얼굴 마스크 관리부

120: 얼굴 화상 획득부 130: 모니터

140: 중앙 제어부 150: 저장부

160: 인식 처리부 161: 얼굴 검출부

162: 특징 검출부 163: 등록 및 판정부

170: 통신부

본 발명은 사용자 등록 및 인증을 위한 얼굴 인식에 관한 것으로서, 구체적으로는 얼굴 인식률 및 처리 속도 향상을 위한 전처리 과정에 관한 것이다.

사용자 인증 및 기타 응용을 위하여 사람의 얼굴 형상이나 홍채를 인식하고 그 특징을 추출하려는 시도가 꾸준히 전개되어왔다. 예컨대 한국 특허공개공보 제2002-0014593호는 휴대 단말기의 정당 사용자 인증을 위하여 단말기 내장 카메라를 이용하여 사용자의 얼굴을 인식하는 구성이 개시되어 있다. 위 공개 특허는 휴대 단말기의 분실 또는 도난시 정당 사용자의 피해를 막기 위한 비밀번호 방식의 보안 장치의 불편함을 해소하기 위하여 정당 사용자 얼굴 영상 및/또는 특징을 사전에 휴대폰에 저장하고, 단말기에 내장된 카메라로써 단말기 사용 희망자의 얼굴을 얼굴 화상 획득하고 이를 인식하여 정당 사용자인지의 여부를 판별하려는 것을 목적으로 하며, 구체적 구성으로서는 영상 포착기, 안면영상 추출부, 안면영상 판단부 및 제어부의 조합으로 이루어진 개인용 휴대 단말기의 정당 사용자 인증모듈을 개시하고 있다. 이때, 영상 포착기는 개인용 휴대 단말기를 사용하는 사용자의 안면을 포착하여 일련의 안면영상을 생성하는 역할을 수행하며, 안면영상 추출부는 안면영상 포착기에 의해 생성된 안면영상의 콘트라스트를 조절함과 아울러, 안면영상의 주요 포인트를 이루는 일련의 특징점들을 추출하고, 이 특징점들을 보정하여 일련의 특징값을 추출하는 역할을 수행한다.

또한, 안면영상 판단부는 안면영상 추출부에 의해 추출된 특징값을 미리 저장된 기준특징값과 비교하여, 개인용 휴대단말기를 사용하는 사용자의 정당성 여부를 판단하는 역할을 수행하며, 제어부는 안면영성 판단부로부터 출력되는 판단결과 신호에 따라 통신모듈의 구동여부를 결정짓는 역할을 수행한다.

위 공개 특허는 정당 사용자의 인증과정이 사용자의 안면영상을 자동으로 비교하는 과정에 의해 진행되기 때문에, 사용자는 별도의 비밀번호 입력과정을 일일이 수작업으로 진행시키지 않고서도, 자신의 정당성 여부를 신속하게 확인받을 수 있으며, 결국 본 발명이 달성되는 경우, 사용자는 종래의 비밀번호 입력에 따른 불편함을 손쉽게 해결할 수 있는 효과를 제시하고 있다.

한편, 대한민국 특허공개공보 제2002-0013190호에서는, 화상인식에 의한 화상통신기 도용 방지장치를 개시하고 있으며, 구체적으로 카메라 등의 화상 입력장치를 통해 얼굴 화상 획득되는 화자의 화상데이터를 수집하여 전처리(preprocessing)한 후 수학적, 구조적, 변환법적 수단 등의 방법을 사용하여 얼굴의 특징을 추출하며, 추출한 특징을 입력으로 하는 수학적, AI, 인공신경망 등의 모델을 사용하여 얼굴을 인식하고, 인식한 얼굴에 대해 적법 화자 여부를 판정하여, 그 판정결과에 따라 통화를 진행 또는 중단시키고, 불법 화자의 화상을 지정번호로 자동 전송하도록 구성된다. 따라서, 본 발명은 화상통신기의 도난이나 분실 등으로 인한 도용을 통화중단으로 방지할 수 있고, 불법 화자의 추적 및 수거를 용이하도록 하는 효과를 제공한다고 기재되어 있다.

이와 같이 사용자의 얼굴을 인식하여 정당 사용자 여부를 판별하는 방식과 유사한 방식으로서 사람의 홍채를 인식하여 휴대용 단말기 사용자의 인증 작업을 수행하는 예가 대한민국 특허공개공보 제2002-0042004호에 개시되어 있다.

전술한 얼굴 또는 홍채 인식 사용자 인증 방식은 기본적으로 얼굴이나 홍채를 카메라를 이용하여 얼굴 화상 획득한 후 이 영상 정보를 적절한 알고리즘을 활용하여 분석하고 사전에 저장된 정당 사용자의 화상 정보와 대비하여 정당 사용자 여부를 판단하고 인증을 결정하는 방식을 취하고 있다. 경우에 따라서 인식 과정에 선행하여 전처리 과정을 거쳐 특징부를 추출하거나 화상 데이터를 보정하는 것을 개시하고 있다.

즉, 전술한 종래의 기술들은 모두 정확한 화상 정보 획득 및 인식에 있어서 인식 알고리즘 및 이를 처리하는 컴퓨터 프로세서에 의존하고 있으며, 종래 기술에서의 전처리 역시 프로세서의 화상 처리의 범주에 속하고 있다.

하지만, 본 발명자가 오랜 연구 활동을 통하여 지득한 바로는, 현재까지의 인식 처리기 또는 인식 처리 알고리즘으로는 인증과 같은 분야에 신뢰성 있게 적용할 정도의 인식률을 충분히 보이고 있지 못하다. 예컨대, 사람이 인식용 카메라에 비추는 얼굴의 각도나 카메라와의 거리, 카메라 프레임에 잡히는 얼굴의 위치에 따라서 현격한 인식률의 차이가 발생할 수 있음은 물론이다.

즉, 얼굴과 같은 3차원 형상을 모든 대상을 2차원 평면만으로 인식할 수밖에 없는 일반 카메라로서 추출하는 데는 명확한 한계가 있는 것이다. 또한, 정당 사용자의 여러 각도 및/또는 여러 위치의 얼굴을 모두 저장하는 것도 현실적으로 어려움이 있으며, 몇몇의 기준 각도 및 위치에서의 정확한 얼굴 데이터를 확보하는 것 자체가 카메라 내장 휴대폰과 같은 비전문적 화상 장치에서는 가능하지 못하다.

결국, 사용자의 개인적 습관(카메라 앞에서의 습관), 인식시의 상황 등에 따라서 예측 불가의 영상이 포착될 수 있으며, 종래 기술에 의할 경우 정당 사용자임에도 비인가 사용자로 판별하거나, 그 와는 정반대로 비인가 사용자를 정당 사용자로 오인식할 가능성이 높다.

그러나, 종래 기술은 사용자가 인식 프로세서가 인식하기에 적합한 위치에 얼굴이나 눈을 정렬할 수 있는 수단을 제시하고 있지 못하며 따라서 종래 기술에서는 얼굴 인식률 정확도의 한계를 내재하고 있다.

뿐만 아니라 종래의 기술은 얼굴의 위치를 파악하는 과정에서 많은 프로세싱 시간을 사용하므로 핸드폰 등과 같은 비전문 영상 장비의 약한 프로세싱 능력으로는 실시간에 원하는 결과를 내기가 어려웠다.

전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 휴대폰 또는 개인용 화상 통신기와 같은 비전문 화상 인식 장치에서도 사용자의 얼굴 인식률을 향상시킴으로써 일반 화상 장치로의 사용자 인식이 현실적으로 구현될 수 있도록 하는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 얼굴 위치 파악 프로세스의 부하를 감소시킴으로써 비전문 및 전문 화상 인식 장치에 있어서의 인식률 및 인식 처리 속도를 향상시킬 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 정당 사용자 얼굴 등록 과정에 있어서 사람 얼굴의 일반적 특징 영역을 표시한 마스크를 디스플레이부를 통하여 사용자에게 제공하는 단계와, 상기 마스크의 일반적 특징 영역에 사용자 얼굴의 일반적 특징 영역이 대응되었는지를 판단하는 단계와, 상기 판단 단계에서 마스크와 사용자 얼굴의 일반적 특징 영역이 대응되었다고 판단되면 상기 사용자 얼굴의 화상을 획득하는 단계와, 상기 획득된 화상으로부터 추출된 특징을 상기 화상 인식 시스템에 저장하는 단계를 포함하는 얼굴 인식용 화상 인식 시스템의 얼굴 인식 방법을 제공한다.

또한 본 발명의 다른 면에 따라, 정당 사용자 인증 과정에 있어서 사람 얼굴의 일반적 특징 영역을 표시한 마스크를 디스플레이부를 통하여 사용자에게 제공하는 단계와, 상기 마스크의 일반적 특징 영역에 사용자 얼굴의 일반적 특징 영역이 대응되었는지를 판단하는 단계와, 상기 판단 단계에서 마스크와 사용자 얼굴의 일반적 특징 영역이 대응되었다고 판단되면 상기 사용자 얼굴의 화상을 획득하는 단계와, 화상으로부터 추출된 특징을 사전에 저장된 특징과 비교하는 단계와, 상기 비교 단계에서 상기 획득된 특징과 사전에 저장된 특징이 충분히 유사할 경우, 상기 사용자를 정당 사용자로 판단하는 단계를 포함하는 화상 인식 시스템의 얼굴 인식 방법을 제공한다.

물론, 본 발명은 사용자 등록을 위한 인식 단계에서 얼굴의 특징을 추출 및 저장하고 이를 인증을 위한 인식 단계에서 추출 및 획득한 얼굴의 특징과 대비하는 구성뿐만 아니라, 사용자 등록을 위한 인식 단계에서 얼굴 화상 자체를 저장하고 이를 인증을 위한 인식 단계에서 획득한 얼굴 화상과 대비하여 그 일치성 여부에 따라 인증을 결정하는 구성을 포함한다.

본 발명의 또 다른 면에 따라, 사람 얼굴의 특징 영역을 표시한 마스크를 생성하고 이를 상기 디스플레이부에 표출하는 수단과, 상기 마스크의 특징 영역에 사용자 얼굴의 특징 영역이 대응되었는지를 판단하는 수단과, 상기 판단 단계에서 마스크와 사용자 얼굴의 특징 영역이 대응되었다고 판단되면 상기 사용자 얼굴의 화상을 저장하는 수단과, 상기 저장 수단에 저장된 화상과 새롭게 획득된 사용자 얼굴 영상을 대비하는 수단을 포함하는 화상 인식 시스템을 제공한다.

본 발명의 기술적 요지는 사용자 얼굴 화상 인식에 있어서 전문 화상 인식 장치는 물론이고 휴대폰 등 일반 용도의 화상 장치라도 정확한 사용자 인식률을 발휘할 수 있도록 화상 획득 단계 이전에 피사체의 위치와 각도, 거리를 맞출 수 있는 수단을 제공하는 것이다.

즉, 화상 인식 장치의 디스플레이부에 사람의 얼굴 특징부 영역(예컨대, 눈, 코, 입, 귀)이 표시된 마스크를 표출하고, 사용자는 인식 시스템에 구비된 카메라에 얼굴 화상 획득되어 디스플레이부에 표출되는 자신의 영상 중 특징부(예컨대, 눈, 코, 입, 귀)를 상기 마스크의 해당 영역에 맞춤으로써, 획득되는 사용자 얼굴의 각도, 위치, 거리를 용이하게 정합시킬 수 있도록 하는 데 본 발명의 기술적 핵심이 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따르는 마스크의 여러 가지 형태를 도시한 도면이다.

전술한 바와 같이 마스크(100)는 인식 시스템의 디스플레이부에 표출되어 사용자가 자신의 얼굴과 카메라와의 위치, 각도, 거리를 용이하게 맞출 수 있도록 지원한다. 마스크(100)는 사람 얼굴의 특징적 영역에 해당하는 얼굴 윤곽, 눈, 코, 입, 귀 중 적어도 하나의 영역을 포함하는데, 이에 제한되지는 않고 일반적으로 귀가 위치하는 영역을 반영한 마스크라던지, 또는 코의 아래선, 눈썹을 경유하는 횡선과 같은 1차원 선분으로 형성될 수도 있다.

다만, 도 1에 도시된 바와 같은 형상의 2차원 마스크는 사용자 얼굴과 카메라와의 거리도 맞출 수 있는 이점이 있으므로 이하의 설명에서는 도 1에 예시된 마스크 형태를 중심으로 설명하도록 한다. 2차원 마스크라고 하더라도 얼굴 형태와 유사한 타원 마스크이외에 직사각형 또는 격자형 마스크도 포함될 수 있음은 물론이다. 직사각형 또는 격자형 마스크는 사람 얼굴의 높이와 폭을 맞추는 데 용이하게 이용될 수 있다.

한편, 사용자 등록시 마스크와 인증시 마스크를 동일한 것을 이용할 수도 있고, 등록시와 인증시를 구별하여 상이한 마스크를 사용할 수도 있는데, 예컨대 등록 과정을 거쳐 사용자의 얼굴 특징부가 추출된 후에는 이러한 특징부를 인증용 마스크에 반영함으로써 인식 처리의 효율성을 더욱 높일 수 있다. 즉, 개인별 얼굴형, 눈, 코, 귀, 입 등의 크기나 위치를 반영한 마스크를 이용할 수 있다. 한편으로는 도 1에 도시된 바와 같이 마스크는 점 영역(101) 또는 눈썹 영역(102)을 포함할 수 있다. 안면에 명백히 구별되는 점이나 흉터가 있는 사용자를 등록한 경우에는 이를 반영하여 그 점이나 흉터의 위치에 해당되는 부분을 인증용 마스크에 반영 할 수 있고, 눈썹에 뚜렷한 특징이 있는 사용자를 등록한 후에는 이를 인증용 마스크에 반영할 수 있다. 또한 보다 정확한 턱 선, 눈 모양, 입술 모양 등도 마스크에 반영할 수 있다.

도 2는 개인용 휴대 단말기에 적용된 화상 인식 시스템의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도 2의 인식 시스템은 얼굴 마스크 관리부(110), 얼굴 화상 획득부(120), 디스플레이부(130), 중앙 제어부(140), 저장부(150), 통신부(170)를 포함하며, 인식 처리를 위한 인식 처리부(160)를 아울러 포함하며, 인식 처리부(160)는 얼굴 검출부(161), 특징 추출부(162)와 등록 및 판정부(163)를 구비한다.

여기서, 휴대 단말기의 고유 기능을 수행하기 위한 통신부(170)는 본 발명과 직접적으로 관련된 부분은 아니므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

얼굴 화상 획득부(120)는 사용자의 얼굴을 얼굴 화상 획득하고 디지털화하며 이를 디지털 화상 정보를 중앙 제어부에게 전달하는 역할을 수행한다. 얼굴 화상 획득부(120)는 CCD를 탑재한 디지털 카메라일 수 있으나 이에 제한되지는 아니하며 피사체를 얼굴 화상 획득하고 디지털화할 수 있는 모든 종류의 얼굴 화상 획득가능 장치를 포함한다.

중앙 제어부(140)는 디스플레이부(130)에 이 화상 정보를 전달하고 표출시켜 사용자에게 시각적으로 제공하며, 기타 인식 시스템을 구성하는 장치를 제어하며 각 장치간의 동작을 조율한다. 본 발명에 따르는 인식 방법과 관련한 중앙 제어부(140)의 구체적 동작은 후술하기로 한다.

디스플레이부(130)는 중앙 제어부로부터 전달되는 디지털 화상 정보를 표출하는 역할을 하는 것으로서, LCD, 유기 EL 등을 포함하나 이에 제한되지 않음은 물론이다.

도 2의 실시예는 개인용 휴대 단말기에 적용된 인식 시스템에 대한 것이나, 본 발명의 인식 시스템은 그 외 가정용 컴퓨터, 각종 문, 기타 방범 장치, 은행용 인식 장치 등에 적용될 수 있으며, 각 실시예에 적합하고 또한 응용 가능한 다양한 형태의 디스플레이 장치(예컨대, CRT, PDP, FED 등)가 채택될 수 있다.

화상 인식 처리를 위한 얼굴 검출부(161), 특징 추출부(162)와 등록 및 판정부(163)는 종래의 화상 인식 시스템 또는 사용자 인증을 위한 얼굴 인식 시스템의 인식 처리부와 유사하다.

얼굴 마스크 관리부(110)는 본 발명의 핵심적 구성 요소로서, 마스크(100)를 생성하고 이를 보정하는 역할을 수행한다. 즉, 얼굴 마스크 관리부(110)는 등록 및 인식 모드에서 사용자 조작 또는 자체 판단으로 본 발명에 따르는 마스크의 여러 형태의 마스크 중 하나를 선택하여 중앙 제어부에 전달하는 역할을 수행한다.

또한, 최초로 제공되는 등록 마스크(100)는 모든 사람에게 보편적으로 적용될 수 있는 얼굴의 일반적 특징 영역으로 표시되지만, 등록된 이후 또는 사용자 인증이 한번이라도 성공적으로 완료된 후에는 정당 사용자의 개인 특성을 반영하도록 마스크(100)를 보정하고 이를 중앙 제어부(140)에 제공하도록 구성될 수 있다.

본 명세서에서 얼굴의 일반적 특징 영역이라함은, 눈, 코, 귀, 입, 눈썹등의 영역을 포함함은 물론이고 두 눈의 위치, 얼굴의 길이와 폭등을 모두 포함하므로, 본 발명에 따라 얼굴의 특징 영역을 표시한 마스크는 전술한 바와 같이 두 눈을 가로지르는 횡선이나, 얼굴의 길이와 폭을 맞출 수 있는 직사각형 또는 격자형 형태를 포함한다.

저장부(150)는 정당 사용자가 등록한 얼굴 화상 정보를 저장하는 역할을 수행한다. 물론, 저장부(150)는 얼굴 인식과 관련한 별도의 메모리일 수 있고, 이와는 달리 장치 고유 업무와 관련된 데이터를 저장하는 메모리의 일정 영역일 수도 있다. 아울러, 저장부(150)는 스마트 카드에 내장되는 칩과 같이 착탈 가능하고 휴대 및 이동 가능한 매체를 포함한다.

본 실시예는 본 발명에 따르는 인식 시스템이 휴대 단말기에 적용된 것이지만, 전술한 바와 같이 본 발명의 인식 시스템 및 인식 방법은 모든 종류의 컴퓨터, 각종 문, 기타 방범 장치, 은행용 인식 장치 등에 용이하게 적용될 수 있음을 유의하여야 한다.

이하, 도 3내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따르는 마스크 이용 사용자 얼굴 인식 방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 사용자 얼굴 등록 과정을 도시한 흐름도이다. 사용자 등록 모드로 진입하면(S100), 중앙 제어부(140)가 디스플레이부(130)에 등록용 마스크(100)를 배경화면으로 표출되도록 제어하며, 이와 동시에 얼굴 화상 획득부(120)를 동작시켜 얼굴 화상 획득되는 사용자 얼굴이 디스플레이부(130)에 표출되도록 한다. 이때 중앙 제어부(140)가 자동으로 사용자 얼굴에 적합한 마스크 유형을 선택하여 표출할 수 있고, 또는 사용자가 표출된 마스크와는 다른 마스크를 선택함으로써 마스크를 조정할 수 있다(S110).

마스크가 결정되면 사용자는 등록용 마스크(100)의 각 특징부 영역(예컨대, 눈, 코, 입, 귀의 위치)과 자신의 얼굴의 각 특징부 영역이 정합될 수 있도록 자신의 얼굴과 얼굴 화상 획득부와의 각도, 위치, 거리를 맞춘다. 이때, 인식 시스템이 안내 음성 또는 안내 메시지로써 사용자에게 안내할 수 있다. 중앙 제어부(140)는 사용자 얼굴과 등록 마스크(100)의 각 특징부 영역이 정합되면 사용자의 얼굴 화상 정보를 획득한다(S120). 화상 정보 획득은 사용자가 수동으로 특정 버튼(예컨대, 얼굴 화상 획득 버튼)을 조작하여 이루어질 수도 있고, 중앙 제어부가 인식 처리부와 공조하여 자동으로 이루어질 수도 있다.

사용자 얼굴 화상 정보를 획득하면 중앙 제어부(140)는 인식 처리부(160)에 전달하여 얼굴을 검출하고(S140), 특징을 추출한 후(S150), 등록 및 판정부(163)에 의해 등록을 한다(160). 등록된 화상 정보는 저장부(150)에 전달하여 향후의 사용자 인증 과정에 기준 데이터로 활용할 수 있도록 저장한다.

이하, 도 4를 참고하여 본 방법에 따라 사용자 인증시에 수행되는 인식 과정을 설명한다.

사용자 인증 모드를 진입하면(S200), 중앙 제어부(140)가 디스플레이부(130)에 인증용 마스크(100)를 배경화면으로 표출되도록 제어하며, 이와 동시에 얼굴 화상 획득부(120)를 동작시켜 얼굴 화상 획득되는 사용자 얼굴이 디스플레이부에 표출되도록 한다. 중앙 제어부(140) 또는 사용자는 현재 표출되는 마스크가 적절하지 않다고 판단할 경우 다른 마스크로 변경할 수 있다(S210).

마스크가 결정되면 사용자는 인증용 마스크(100)의 각 특징부 영역(예컨대, 눈, 코, 입, 귀의 위치)과 자신의 얼굴의 각 특징부 영역이 정합될 수 있도록 자신의 얼굴과 얼굴 화상 획득부와의 각도, 위치, 거리를 맞춘다. 이때, 인식 시스템이 안내 음성 또는 안내 메시지로써 사용자에게 안내할 수 있다. 그 다음, 중앙 제어부(140)는 사용자 얼굴과 인증용 마스크(100)의 각 특징부 영역이 정합되면 사용자의 얼굴 화상 정보를 획득한다(S220). 이 과정은 사용자가 수동으로 특정 버튼을 조작하여 이루어질 수도 있고, 중앙 제어부가 인식 처리부와 공조하여 자동으로 이루어질 수도 있다.

사용자 얼굴 화상 정보를 획득하면 등록 모드시 저장부에 저장된 화상 데이터와 인증 모드시 획득된 화상 데이터를 비교하여 정당 사용자 여부를 판단한다. 이 과정은 얼굴 검출부(161), 특징 추출부(162)와 등록 및 판정부(163)로 구성되는 인식 처리부(160)에서 수행된다.

전술한 방법을 거침으로써, 사용자 얼굴의 등록시나 인증시에 인식 시스템에게 정확한 각도, 위치, 거리의 사용자 얼굴을 제공할 수 있으므로, 인식 시스템의 인식률을 향상 시킬 수 있으며, 얼굴 화상 획득된 얼굴의 위치나 각도 보정 프로세스를 생략할 수 있으므로 인식 처리 속도 향상도 기대할 수 있는 한편, 저가의 인식 시스템에서도 높은 인식률을 이끌어낼 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 있어서, 등록시 얼굴 데이터의 저장과 인증시 얼굴 테이터의 비교는 얼굴 화상의 특징 데이터만을 추출, 저장 및 비교할 수도 있고, 얼굴의 화상 전체를 저장 및 비교하는 것도 포함함은 물론이다.

한편, 등록용 마스크와 인증용 마스크는 서로 동일한 것일 수도 있으나, 인증용 마스크는 정당 사용자의 개인적 특성을 반영하여 등록용 마스크로부터 변형된 형태의 것일 수 있다.

즉, 등록용 마스크는 모든 사람의 얼굴에도 적용될 수 있도록 형성되어야 하므로, 눈, 코, 입 또는 귀가 위치할 수 있는 영역을 가급적 넓게 설정하여야 할 것이다. 하지만, 인증용 마스크는 정당 사용자 여부를 확인하기 위한 인증 절차에 이용될 것이므로 정당 사용자의 개인적 얼굴 특징을 반영하여 마스크의 특징부 영역(즉, 눈, 코, 입, 귀 등의 영역)을 보다 제한하더라도 무방하다. 오히려, 엄격하게 변형된 인증용 마스크는 부정 사용자의 인증 시도를 방지하는 데 더 효과적일 수 있다.

또한 전술한 바와 같이, 등록 과정을 거쳐 사용자의 독특한 얼굴 특징부가 추출된 후에는 이러한 특징부를 인증용 마스크에 반영함으로써 보다 인식 처리의 효율성을 높일 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 마스크(100)는 점 영역(101) 또는 눈썹 영역(102)을 포함할 수 있다. 안면에 명백히 구별되는 점이 있는 사용자를 등록한 경우에는 이를 반영하여 그 점의 위치에 해당되는 부분을 인증용 마스크에 반영할 수 있고, 눈썹에 독특한 특징이 있는 사용자를 등록한 후에는 이를 인증용 마스크에 반영할 수 있다.

마스크의 보정 또는 변형은 얼굴 마스크 관리부가 인식 처리부와 공조하여 수행하며, 보정 또는 변형시기는 등록 직후 또는 최초 인증 성공 직후에 이루어질 수 있다.

한편, 개인용 휴대 단말기의 경우가 아니고 여러 사람이 공용하는 가정용 컴퓨터 또는 방범 문의 경우에는 등록된 모든 사람의 얼굴 특징을 다 반영할 수 있도록 인증용 마스크를 형성하여야 할 것이다.

전술한 바와 같이, 인증용 마스크를 각 등록자별로 복수 개 마련하고 인증을 원하는 자가 복수 개의 인증용 마스크 중에서 선택할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 방법을 휴대폰에 구현한 예를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이 휴대폰에 부착된 카메라가 촬영한 사용자 얼굴이 휴대폰 디스플레이부에 표출되는 동시에 마스크(100)가 함께 표출됨으로써 각 사용자가 자신의 얼굴 윤곽 및 기타 특징 영역(본 실시예에서는 눈 영역)을 용이하게 마스크와 정합시킬 수 있으며, 이에 따라 양호한 얼굴 위치, 각도, 거리 등에서 촬영된 얼굴 화상을 용이하게 획득할 수 있다. 나아가, 인증시 촬영되는 얼굴 위치, 각도, 거리 등을, 등록시에 저장된 얼굴 화상 정보가 획득될 때의 얼굴 위치, 각도, 거리 등과 실질적으로 동일하게 할 수 있으므로, 인식 시스템의 전처리 부하를 현저히 감소시키고 처리 속도 및 인식률을 높일 수 있다.

이상에서, 본 발명의 구성을 첨부 도면과 바람직한 실시예를 통하여 구체적으로 설명하였으나, 이는 예시를 위한 것이며 본 발명의 범위에 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경된 실시예가 안출될 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 각 구성 요소의 기능은 서로 병합될 수 있으며, 하나의 프로세서에서 모두 수행될 수 있다. 또한 본 발명의 인식 방법을 수행하기 위한 별도의 프로세서를 구비할 수도 있고, 휴대 단말기 등 각 장치 고유의 기능을 수행하기 위한 하나 또는 그 이상의 프로세서에서 소프트웨어적으로 본 발명의 인식 방법이 수행될 수 있음도 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정하여져야 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 저가의 개인용 기기나 기타 고유 업무를 수행하는 기기에서도, 매우 높은 정확도로서 사용자 얼굴 화상 정보에 기초한 사용자 인증을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명은 저렴한 비용과 간단한 조작으로 개인용 휴대폰이나 퍼스널 컴퓨터에 얼굴 인식을 통한 사용자 인증이 실질적으로 현실화될 수 있게 하는 효과를 발휘할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따르면 인식 처리시 화상의 위치 또는 각도 보정 프로세스 부하를 현격히 저감할 수 있으므로 고성능의 카메라와 고성능 프로세서를 이용하고 고급 인식 알고리즘을 이용하는 전문 화상 처리 장치에 있어서도 인식률 및 인식 처리 속도 향상에 있어 지대한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (13)

1. 화상 인식 시스템을 통한 사용자 등록 과정에서의 얼굴 인식 방법에 있어서,

   사람 얼굴의 특징 영역을 표시한 마스크를 디스플레이부를 통하여 사용자에게 제공하는 단계와,

   상기 마스크의 특징 영역에 사용자 얼굴의 특징 영역이 대응되었는지를 판단하는 단계와,

   상기 판단 단계에서 마스크와 사용자 얼굴의 특징 영역이 대응되었다고 판단되면 상기 사용자 얼굴의 화상 정보를 획득하는 단계와,

   상기 화상 정보를 소정의 저장 매체에 저장하는 단계

   를 포함하는 얼굴 인식 방법.
2. 화상 인식 시스템을 통한 사용자 인증 과정에서의 얼굴 인식 방법에 있어서,

   사람 얼굴의 특징 영역을 표시한 마스크를 디스플레이부를 통하여 사용자에게 제공하는 단계와,

   상기 마스크의 특징 영역에 사용자 얼굴의 특징 영역이 대응되었는지를 판단하는 단계와,

   상기 판단 단계에서 마스크와 사용자 얼굴의 특징 영역이 대응되었다고 판단되면 상기 사용자 얼굴의 화상 정보를 획득하는 단계와,

   등록시 저장된 화상 정보와 상기 화상 정보를 비교하는 단계와,

   상기 비교 단계에서 상기 획득된 화상 정보와 사전에 저장된 화상 정보가 소정 범위내에서 유사할 경우, 상기 사용자를 정당 사용자로 판단하는 단계

   를 포함하는 얼굴 인식 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 화상 정보는 상기 획득된 얼굴 화상으로부터 추출된 특징 데이터인 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 특징 영역은 사람의 눈, 코, 입, 및 귀가 위치할 수 있는 범위의 영역 중 적어도 하나를 포함하는 것인 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 마스크 영역과 사용자 얼굴 영역이 대응되지 않았다고 판단하면, 사용자가 자신의 얼굴을 상기 마스크 영역에 대응시킬 수 있도록 안내하는 단계를 더 포함하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 안내 단계는

   안내 음성을 제공하는 단계와 안내 문자를 제공하는 단계 중 적어도 하나를 수행하는 것인 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   정당 사용자 얼굴의 개인적 특징 영역을 추출하고 이를 반영하여 마스크의 형상을 보정하는 단계를 더 포함하는 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 보정된 마스크 형상의 특징 영역은 상기 마스크의 최초로 형성된 특징 영역에 비하여 적은 면적을 가지는 것인 방법.
9. 제7항에 있어서, 사용자 얼굴 인식 과정에 있어서는, 상기 보정된 마스크 형상을 상기 화상 인식 시스템의 디스플레이부에 제공하는 것인 방법.
10. 카메라와 디스플레이부를 구비한 사람 얼굴 인식용 화상 인식 시스템에 있어서,

    사람 얼굴의 특징 영역을 표시한 마스크를 생성하고 이를 상기 디스플레이부에 표출하는 수단과,

    상기 마스크의 특징 영역에 사용자 얼굴의 특징 영역이 대응되었는지를 판단하는 수단과,

    상기 판단 단계에서 마스크와 사용자 얼굴의 특징 영역이 대응되었다고 판단되면 상기 사용자 얼굴의 화상 정보를 저장하는 수단과,

    상기 저장 수단에 저장된 화상 정보와 새롭게 획득된 사용자 얼굴의 화상 정보를 대비하는 수단

    을 포함하는 화상 인식 시스템.
11. 제10항에 있어서,

    상기 화상 정보는 사용자 얼굴 화상으로부터 추출된 특징 데이터인 화상 인식 시스템.
12. 제10항에 있어서,

    획득된 사용자 얼굴 영상의 특징에 따라 상기 마스크를 보정하는 수단을 더 포함하는 화상 인식 시스템.
13. 제10항에 있어서,

    상기 마스크 영역과 사용자 얼굴 영역이 대응되지 않았다고 판단하면, 사용자가 자신의 얼굴을 상기 마스크 영역에 대응시킬 수 있도록 안내하는 수단을 더 포함하는 화상 인식 시스템.

Images