KR20130065604A - 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치 및 방법 - Google Patents

지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치 및 방법 Download PDF

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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 얼굴인식 및 인증 기능이 탑재된 지능형 로봇에 대하여 사용자의 얼굴영상을 변경하여 표시하면서 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 성능을 시험할 수 있는 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치는, 기저장된 사용자의 얼굴영상을 표시하기 위한 영상 출력장치; 및 얼굴인식 및 인증 기능이 탑재된 지능형 로봇을 제어하여 지능형 로봇을 영상 출력장치로부터 일정한 거리에 위치시키고, 영상 출력장치를 제어하여 영상 출력장치가 지능형 로봇에 대해 사용자의 얼굴영상을 변경하면서 표시하도록 하며, 영상 출력장치에 표시되는 얼굴영상에 대해 지능형 로봇이 판정한 얼굴인식 및 인증 결과를 분석함으로써 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 성능을 판단하기 위한 시험 장치 본체를 포함한다.

Description

지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TESTING FACE RECOGNITION FUNCTION OF INTELLIGENT ROBOT}
본 발명은 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 얼굴인식 및 인증 기능이 탑재된 지능형 로봇에 대하여 사용자의 얼굴영상을 변경하여 표시하면서 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 성능을 시험할 수 있는 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.
지능형 로봇이 각 사용자에게 맞춤형 서비스를 능동적으로 제공하려면 우선 사용자가 누구인지를 인식할 수 있어야 한다. 여기에 널리 사용되는 것이 지능형 로봇의 인간-로봇 상호작용(Human-Robot Interaction, HRI)을 위한 대표적인 기능 중 하나로써 사용자와의 직접적인 접촉 없이 사용자를 인식하는 얼굴인식 기능이다. 얼굴인식 기술은 뛰어난 성능 및 편리성 등의 이유로 로봇이 사용자의 신원을 파악하는데 가장 널리 사용되고 있는데, 얼굴인식은 로봇에 장착된 카메라를 통해 취득된 영상정보를 이용하여 화면에 존재하는 사용자가 기등록되어 있는 사용자 중 누구와 유사한가를 판정하는 방식으로 수행된다.
한국공개특허 제2006-0068796호 등은 하드디스크 또는 USB 메모리 형태로 제공되는 피시험 데이터에 의거해서 컴퓨터의 기억장치에 내장된 얼굴인식 프로그램을 이용하여 얼굴인식을 수행하고, 출력되는 정보에 의해 얼굴인식 시스템의 성능을 분석하는 기술을 개시하고 있다. 그러나 상기 한국공개특허 제2006-0068796호 등과 같은 종래의 얼굴인식 시스템의 성능을 분석하기 위한 기술은, 실제 지능형 로봇이 동작하는 환경에서의 조명 정도, 지능형 로봇과 얼굴인식의 대상이 되는 사용자와의 거리 및 사용자의 얼굴 각도 등과 같은 운용 환경적인 요소들을 충분하게 고려하지 못하므로, 결국 시스템의 얼굴인식 평가 결과에 대한 신뢰성이 부족할 수 밖에 없다는 문제가 있다.
따라서, 실환경과 유사하게 사용자와 지능형 로봇이 대면하게 되는 다양한 상황을 재현하여, 그러한 환경에서 지능형 로봇이 얼굴인식 기능을 수행하도록 하고 그 결과를 분석함으로써, 지능형 로봇의 얼굴인식 성능에 대한 평가 신뢰성을 보장할 수 있는 시험 환경의 조성이 필요하다.
본 발명의 목적은 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능의 성능에 대한 평가 시험을 수행함에 있어 지능형 로봇이 인식하도록 하는 시험 대상에 대한 반복성 및 재현성을 만족시키는 동시에, 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 정량적인 성능 평가가 가능하도록 하는 지능형 로봇에 대한 얼굴인식 시험 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치는, 기저장된 사용자의 얼굴영상을 표시하기 위한 영상 출력장치; 및 얼굴인식 및 인증 기능이 탑재된 지능형 로봇을 제어하여 상기 지능형 로봇을 상기 영상 출력장치로부터 일정한 거리에 위치시키고, 상기 영상 출력장치를 제어하여 상기 영상 출력장치가 상기 지능형 로봇에 대해 사용자의 얼굴영상을 변경하면서 표시하도록 하며, 상기 영상 출력장치에 표시되는 얼굴영상에 대해 상기 지능형 로봇이 판정한 얼굴인식 및 인증 결과를 분석함으로써 상기 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 성능을 판단하기 위한 시험 장치 본체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 시험 장치 본체는, 상기 영상 출력장치와 상기 지능형 로봇의 영상 입력부 간의 거리를 기설정된 복수의 시험 거리로 유지되도록 상기 지능형 로봇의 위치를 제어하고, 상기 기설정된 복수의 시험 거리 마다 상기 영상 출력장치의 얼굴영상을 변경시켜 표시하면서 상기 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 성능을 판단할 수 있다.
이때, 상기 시험 장치 본체는, 상기 기설정된 복수의 시험 거리 마다 상기 영상 출력장치가 복수의 조명환경에 따라 조명 별로 구분되어 촬영된 얼굴영상을 변경하면서 표시하도록 제어하여 상기 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 성능을 판단할 수 있다.
이때, 상기 시험 장치 본체는, 상기 기설정된 복수의 시험 거리 마다 상기 영상 출력장치가 상기 사용자의 자세에 따라 각도 별로 구분되어 촬영된 얼굴영상을 변경하면서 표시하도록 제어하여 상기 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 성능을 판단할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 방법은, 시험 장치 본체가 지능형 로봇을 제어하여 영상 출력장치로부터 일정한 거리에 위치하도록 이동시키는 단계; 상기 시험 장치 본체가 상기 영상 출력장치를 제어하여 상기 지능형 로봇에 대해 사용자의 얼굴영상을 변경하면서 표시하는 단계; 및 상기 영상 출력장치에 표시되는 얼굴영상에 대해 상기 지능형 로봇이 판정한 얼굴인식 및 인증 결과를 분석하여 상기 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 성능을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 시험 장치 본체가 지능형 로봇을 제어하여 영상 출력장치로부터 일정한 거리에 위치하도록 이동시키는 단계는, 상기 영상 출력장치와 상기 지능형 로봇의 영상 입력부 간의 거리를 기설정된 복수의 시험 거리로 유지되도록 상기 지능형 로봇의 위치를 이동시킬 수 있다.
이때, 상기 시험 장치 본체가 상기 영상 출력장치를 제어하여 상기 지능형 로봇에 대해 사용자의 얼굴영상을 변경하면서 표시하는 단계는, 상기 기설정된 복수의 시험 거리 마다 상기 영상 출력장치를 제어하여 복수의 조명환경에 따라 조명 별로 구분되어 촬영된 얼굴영상을 변경하면서 표시할 수 있다.
이때, 상기 시험 장치 본체가 상기 영상 출력장치를 제어하여 상기 지능형 로봇에 대해 사용자의 얼굴영상을 변경하면서 표시하는 단계는, 상기 기설정된 복수의 시험 거리 마다 상기 영상 출력장치를 제어하여 상기 사용자의 자세에 따라 각도 별로 구분되어 촬영된 얼굴영상을 변경하면서 표시할 수 있다.
본 발명에 따르면, 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가시험을 수행함에 있어서 기저장된 사용자의 얼굴영상을 이용함으로써 평가 시험의 반복성과 재현성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 정량적인 평가 결과를 산출할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치를 이용하여 시험실 내에서 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 평가 시험을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인증 기능에 대한 시험 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치를 이용하여 시험실 내에서 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 평가 시험을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 평가 시험을 수행하기 위해, 시험실(10) 내부에는 지능형 로봇(100), 조명장치(200) 및 영상 출력장치(300)와 시험 장치 본체(400)를 구비하는 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치가 각각 배치된다.
지능형 로봇(100)은 사용자의 얼굴인식 및 인증 기능이 탑재되어 있는 로봇으로, 본 발명에 따른 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 시험 평가의 대상이 되며 그 이동이 시험 장치 본체(400)에 의해 제어된다.
조명장치(200)는 시험실(10) 내부에 조사되는 빛의 방향과 광량을 조절하기 위한 수단으로, 그 조사 방향 및 광량 정도는 시험 장치 본체(400)에 의해 제어된다.
본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치는 영상 출력장치(300)와 시험 장치 본체(400)를 포함하는데, 상기 영상 출력장치(300)는 지능형 로봇(100)의 얼굴인식 및 인증 기능을 시험하기 위해 기저장된 얼굴영상을 자동으로 변경시키면서 표시할 수 있고, 시험 장치 본체(400)는 지능형 로봇(100)의 이동, 조명(200)의 조사 방향과 광량 정도 및 영상 출력장치(300)의 얼굴영상 변경을 제어할 수 있다. 시험 장치 본체(400)는 도 1에 도시된 바와 같이, 영상 출력장치(300)와 함께 시험실(10) 내부에 배치될 수 있으나, 시험실(10) 외부에 배치되어도 무방하다. 여기서, 시험 장치 본체(400)의 지능형 로봇(100), 조명(200) 및 영상 출력장치(300)에 대한 제어는 페어 케이블, 동축 케이블, 광섬유 케이블 등을 이용한 유선 통신방식과, 지그비(ZigBee), 바이너리 씨디엠에이(B-CDMA) 또는 와이파이(WiFi) 등과 같은 무선 통신방식으로 이루질 수 있다.
이 때, 상기 시험실(10)은 조명장치(200)의 조명에 의한 영상 출력장치(300)에 표시되는 얼굴영상 주변에서의 반사를 제거하기 위해 바닥, 벽지 및 천장재를 무반사의 흑색 재질로 구성한다. 또한, 조명장치(200)로부터의 조명으로 지능형 로봇(100)의 몸체에 의해 반사되는 빛의 영향을 최소화할 수 있도록 지능형 로봇(100)의 몸체 전면에도 무반사의 흑색 래퍼(wrapper)를 씌울 수 있다.
본 발명에 따르면, 지능형 로봇(100)에 대한 얼굴인식 및 인증 기능을 시험하기에 앞서 그 시험 준비 과정으로, 시험 장치 본체(400)의 제어 하에 상기 지능형 로봇(100)을 영상 출력장치(300)로부터 일정한 거리에 위치하도록 이동시키고, 조명장치(200) 또한 영상 출력장치(300)에 표시되는 얼굴영상에 의한 반사의 영향이 최소화되도록 그 광량과 각도를 조절한다.
지능형 로봇(100)에 대한 얼굴인식 및 인증 기능을 시험 준비가 완료되면 영상 출력장치(300)에서 얼굴영상을 변경하면서 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 시험 평가를 수행한다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 지능형 로봇(100)의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 시험을 수행함에 있어서, 먼저 시험 장치 본체(400)의 제어 하에 사용자를 인식하기 위해 지능형 로봇(100)에 탑재되는 카메라 형태의 영상 입력부(미도시)와 영상 출력장치(300)에 표시되는 얼굴영상 간의 거리가 제1 거리(예를 들어, 1m의 거리)로 유지되도록 지능형 로봇(100)을 이동시키고, 영상 출력장치(300)에 표시되는 영상에 의한 반사의 영향이 최소화되도록 조명장치(200)의 조사 방향과 광량 정도를 조절한 후, 영상 출력장치(300)에서 영상을 자동으로 변경시켜 표시하면서 지능형 로봇(100)의 얼굴인식 및 인증 기능을 시험한다. 다음으로, 지능형 로봇(100)의 영상 입력부와 영상 출력장치(300) 간의 거리를 제2 거리(예를 들어, 2m의 거리)로 유지시키고 역시 영상 출력장치(300)에 표시되는 영상에 의한 반사의 영향이 최소화되도록 조명장치(200)의 조사 방향과 광량 정도를 조절한 후, 영상 출력장치(300)에서 영상을 자동으로 변경시켜 표시하면서 지능형 로봇(100)의 얼굴인식 및 인증 기능을 시험한다. 이후, 상기 시험 과정과 유사하게 지능형 로봇(100)의 영상 입력부와 영상 출력장치(300) 간의 거리를 제3 거리(예를 들어, 3m의 거리), 제 4거리(예를 들어, 5m의 거리) 등으로 변경시키고 조명장치(200)의 조사 방향과 광량 정도를 조절한 후, 영상 출력장치(300)에서 영상을 자동으로 변경시켜 표시하면서 지능형 로봇(100)의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 시험을 수행한다. 이때, 영상 출력장치(300)에 의해 자동으로 변경되어 표시되는 얼굴영상은 성별과 나이의 구성 비율을 고려하여 촬영된 영상으로써, 각 얼굴영상은 조명환경에 따라 '균일조명', '국부조명', '역광조명' 등과 같이 조명 별로 구분되어 촬영된 영상이다. 또한, 상기 얼굴영상은 사용자의 촬영 시 자세에 따라 정면에서 바라본 얼굴 각도가 서로 상이하도록 특정한 각도(예를 들어, 얼굴정면을 기준으로 0 내지 45도의 각도) 별로 구분되어 촬영된 영상이다.
상기 설명한 과정을 통해, 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 시험은 '거리', '조명' 및 '각도' 별로 얼굴인식 및 인증 시험을 수행할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2을 참조하면, 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치는, 영상 출력장치(300)와 시험 장치 본체(400)로 구성되고, 상기 시험 장치 본체(400)는 시험환경 제어부(420), 시험 수행부(440) 및 영상 데이터 저장부(460)를 포함한다. 이때, 상기 영상 데이터 저장부(460)로서 시험 장치 본체(400) 외부의 데이터베이스를 활용할 수도 있다.
영상 출력장치(300)는 영상 데이터 저장부(460)로부터 '조명' 및 '각도' 별 영상 데이터를 전송받아 영상 출력장치(300)의 제어에 따라 전송받은 영상을 변경하면서 외부에 표시할 수 있다. 이때, 영상 출력장치(300)의 영상 변경은 일정한 시간 간격으로 자동으로 수행될 수도 있다.
시험환경 제어부(420)는 지능형 로봇(100)의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 본격적인 시험 평가에 앞서 지능형 로봇(100) 및 조명장치(200)를 제어하여 지능형 로봇(100)의 위치 및 조명장치(200)의 조사 방향과 광량 정도를 조절함으로써 시험환경을 조성하고, 지능형 로봇(100)의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 시험 평가 수행 시 영상 출력장치(300)를 제어하여 영상 출력장치(300)에 표시되는 영상을 변경시킨다. 시험환경 제어부(420)는 지능형 로봇(100)의 이동을 유선 또는 무선으로 제어하기 위한 로봇 제어부(422)와, 시험실(10)의 내부의 조명을 담당하는 조명장치(200)의 조사 방향 및 광량 정도를 유선 또는 무선으로 제어하기 위한 조명장치 제어부(424)와, 영상 출력장치(300)의 영상 변경을 제어하기 위한 영상 출력장치 제어부(426)를 포함한다.
시험 수행부(440)는 시험 준비부(442), 시험 관리부(444) 및 시험결과 판단부(446)를 포함한다.
시험 준비부(442)는 시험환경 제어부(420)로 지능형 로봇(100)의 얼굴인식 및 인증 기능 시험에 대한 준비 단계로써 지능형 로봇(100)의 위치와 조명장치(200)의 조명을 제어하여 시험 환경을 조성하도록 하는 제어 명령을 전송하고, 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 시험 수행 시에는 지능형 로봇(100)을 영상 출력장치(300)와 시험 거리(제1 거리, 제2 거리 등)에 위치시키도록 하는 한편, 영상 출력장치(300)가 얼굴영상을 자동으로 변경시키도록 하는 제어 명령을 전송한다.
시험 관리부(444)는 지능형 로봇(100)의 얼굴인식 및 인증 대상인 사용자를 나타내는 타겟(target)의 집합을 등록하는데, 지능형 로봇(100)에 대한 시험 평가가 얼굴인증 기능 평가 시험인 경우, 본 발명에서는 지능형 로봇(100)의 얼굴인식 및 인증 기능 시험 평가를 수행하기 위해 사용되는 얼굴영상들은 임의함수 발생기(arbitrary function generator) 등을 사용하여 총 얼굴영상에서 절반을 선택하고, 선택된 얼굴영상은 선택된 순서에 따라 등록한다. 선택된 얼굴영상의 등록 방법은 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 시험 평가 대상이 되는 지능형 로봇(100)에 탑재된 사용자 등록 시스템의 고유 등록 방법에 따른다. 이때, 얼굴영상의 등록은 각 얼굴영상 별 고유 ID를 사용하여 등록한다. 또한, 얼굴영상의 등록 시간은 얼굴영상 당 특정한 시간(TREGISTRATION)을 초과하지 않도록 설정될 수 있다. 상기 얼굴영상의 등록 비율, 등록 방법 및 등록 제한 시간은 필요에 의해 조정가능하다.
시험결과 판단부(446)는 '거리', '조명' 및 '각도' 별로 영상 출력장치(300)가 변경하여 표시하는 얼굴영상에 대하여 지능형 로봇(100)이 판정한 얼굴인식 및 인증 결과를 분석함으로써, 지능형 로봇(100)의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 성능을 판단하여 출력할 수 있다. 이때, 지능형 로봇(100)이 판정한 얼굴인식 및 인증 결과를 시험결과 판단부(446)에 입력하는 방식은, 영상 출력장치(300)가 변경하여 표시하는 얼굴영상에 대하여 지능형 로봇(100)이 판정한 얼굴인식 및 인증 결과를 시험결과 판단부(446)가 지능형 로봇(100)으로부터 유?무선 통신방식으로 수신하는 방식에 의하거나, 또는 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험을 수행하는 시험자가 지능형 로봇(100)이 얼굴인식 및 인증에 따라 수행한 동작을 파악하여 직접 시험결과 판단부(446)에 입력하는 방식에 의할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 지능형 로봇(100)에 대한 시험은 '인식 시험'과 '인증 시험'의 2 종류의 시험으로 수행될 수 있는데, '인식 시험'은 지능형 로봇(100)이 대면하는 사용자의 얼굴을 인식할 수 있는지 여부를 평가하기 위한 실험이고, '인증 시험'은 고유한 ID가 등록된 권한있는 사용자에 대해 정확히 일치하는 사용자로써 인증하는지 여부를 평가하기 위한 실험이다. 본 발명에서 지능형 로봇(100)의 '인식 시험'에 대한 성능 판단은 그 성능지표로서 하기의 수학식 1과 같이 표현되는 인식 성공률(Successful Identification Rate, SIR)에 따른다.
Figure pat00001
또한, 본 발명에서 지능형 로봇(100)의 '인증 시험'에 대한 성능 판단은 그 성능지표로서 하기의 수학식 2와 같이 표현되는 타인 수락율(False Accept Rate, FAR)과 하기의 수학식 3과 같이 표현되는 본인 거부율(False Reject Rate, FRR)에 따른다. 여기서, FAR은 고유한 ID가 등록되어있지 아니한 권한없는 사용자인 타인에 대해서도 인증이 이루어지는 거짓인증 내지는 인증오류의 비율을 의미하고, FRR은 고유한 ID가 등록되어 있는 권한있는 사용자인 본인임에도 불구하고 그 인증이 거부되는 비율을 나타낸다. 지능형 로봇(100)에 대한 '인증 시험'을 위해, 영상 출력장치(300)에 의해 표시되는 고유한 ID가 부여된 얼굴영상 및 해당 얼굴영상의 ID는 지능형 로봇(100)에도 동일하게 입력된다.
Figure pat00002
Figure pat00003
이때, 1회의 시험에 대하여 지능형 로봇(100)이 얼굴인식 또는 인증을 판정하는 제한 시간(TTEST)을 설정할 수 있다. 만약, 지능형 로봇(100)의 얼굴인식 또는 인증 판정 시간이 설정된 제한 시간을 초과하게 되면, 얼굴인식 또는 인증 실패로 처리될 수 있다.
영상 데이터 저장부(460)는 지능형 로봇(100)에 대한 얼굴인식 및 인증 시험 수행 시에 영상 출력장치(300)에 표시되는 영상을 저장한다. 상기 영상 데이터 저장부(460)에 저장되는 영상은 성별과 나이의 구성 비율을 고려하여 촬영된 사용자의 얼굴영상이다. 상기 얼굴영상은 시험 평가 결과에 대한 신뢰성 향상을 위해 사용자의 성별과 나이의 구성 비율을 고려하여 촬영된 얼굴영상인 것이 바람직하다. 또한, 지능형 로봇(100)에 대한 '조명' 및 '각도' 별 얼굴인식 및 인증 시험 수행을 위해, 상기 얼굴영상은 조명환경에 따라 '균일조명', '국부조명', '역광조명' 등과 같이 조명 별로 구분되어 촬영되고, 사용자의 촬영 시 자세에 따라 정면에서 바라본 얼굴 각도가 서로 상이하도록 특정한 각도(예를 들어, 얼굴정면을 기준으로 0 내지 45도의 각도) 별로 구분되어 촬영된 얼굴영상이 사용된다.
도 3은 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 방법은, 먼저 지능형 로봇(100)의 얼굴인식 기능에 대한 시험 평가를 수행하기 위한 준비 과정으로, 시험 장치 본체(400)의 제어 하에 지능형 로봇(100)을 영상 출력장치(300)로부터 일정한 거리에 위치하도록 이동시키고, 영상 출력장치(300)에 표시되는 얼굴영상에 의한 반사의 영향이 최소화되도록 조명장치(200)에 의해 영상 출력장치(300)로 조사되는 빛의 조사방향과 광량을 조절한다(S100). 이때, 조명장치(200)로부터의 조명으로 지능형 로봇(100)의 몸체에 의해 반사되는 빛의 영향을 최소화할 수 있도록 지능형 로봇(100)의 몸체 전면에도 무반사의 흑색 래퍼를 씌울 수 있다.
상기 S100 단계에서의 지능형 로봇(100)의 얼굴인식 기능에 대한 시험 평가 준비 과정이 완료되면, 지능형 로봇(100)의 '거리' 별 얼굴인식 성능 평가 시험을 수행한다(S110). 상기 S110 단계에서는 시험 장치 본체(400)의 제어 하에 지능형 로봇(100)을 각각의 시험 거리(제1 거리, 제2 거리 등)에 위치시킨 후, 영상 출력장치(300)에 의해 얼굴영상을 변경 표시하면서, 얼굴인식 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행한다.
또한, 지능형 로봇(100)의 '조명' 별 얼굴인식 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행한다(S120). 상기 S120 단계는 조명환경에 따라 '균일조명', '국부조명', '역광조명' 등과 같이 조명 별로 구분되어 촬영된 얼굴영상을 영상 출력장치(300)에 의해 변경 표시하면서 수행하며, 이때 '조명' 별 얼굴인식 기능에 대한 성능 평가 시험은 지능형 로봇(100)을 각각의 시험 거리에 위치시키면서 '거리' 별로 수행될 수 있다.
또한, 지능형 로봇(100)의 '각도' 별 얼굴인식 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행한다(S120). 상기 S120 단계는 사용자의 자세에 따라 얼굴각도가 특정한 각도(예를 들어, 얼굴정면을 기준으로 0 내지 45도의 각도)로 구분되어 촬영된 얼굴영상을 영상 출력장치(300)에 의해 변경 표시하면서 수행하며, 이때 '각도' 별 얼굴인식 기능에 대한 성능 평가 시험 또한 지능형 로봇(100)을 각각의 시험 거리에 위치시키면서 '거리' 별로 수행될 수 있다.
여기서, 상기 S110 단계에 따른 '거리' 별 성능 평가 시험, 상기 S120 단계에 따른 '조명' 별 성능 평가 시험 및 상기 S130 단계에 따른 '각도' 별 성능 평가 시험은 그 순서에 상관없이 순차적으로 수행될 수 있다. 또한, 상기 S110 단계 내지 S130 단계에 따른 성능 평가 시험 중 어느 하나의 성능 평가 시험을 생략하고 다른 두 종류의 성능 평가 시험만을 수행할 수 있으며, 혹은 특정한 어느 하나의 성능 평가 시험만을 수행할 수도 있다.
상기 S110 내지 S130 단계에 의해 '거리', '조명' 및 '각도' 별로 지능형 로봇(100)의 얼굴인식 기능에 대한 성능 평가 시험이 수행되면, 시험결과 판단부(446)는 '거리', '조명' 및 '각도' 별로 지능형 로봇(100)이 판정한 얼굴인식 결과를 분석함으로써 얼굴인식 기능의 성능을 판단하고(S140), 얼굴인식 기능에 대한 성능 판단 결과를 출력한다(S150). 상기 S140 단계에서의 얼굴인식 기능에 대한 성능 판단은 앞서 언급한 바 있는 인식 성공률(Successful Identification Rate, SIR)에 따른다.
도 4는 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인증 기능에 대한 시험 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인증 기능에 대한 시험 방법은, 먼저 지능형 로봇(100)의 얼굴인증 기능에 대한 시험 평가를 수행하기 위한 준비 과정으로, 시험 장치 본체(400)의 제어 하에 지능형 로봇(100)을 영상 출력장치(300)로부터 일정한 거리에 위치하도록 이동시키고, 영상 출력장치(300)에 표시되는 얼굴영상에 의한 반사의 영향이 최소화되도록 조명장치(200)에 의해 영상 출력장치(300)로 조사되는 빛의 조사방향과 광량을 조절한다(S200). 이때, 조명장치(200)로부터의 조명으로 지능형 로봇(100)의 몸체에 의해 반사되는 빛의 영향을 최소화할 수 있도록 지능형 로봇(100)의 몸체 전면에도 무반사의 흑색 래퍼를 씌울 수 있다.
그 다음으로, 시험 관리부(444)는 영상 데이터 저장부(460)에 저장된 사용자의 얼굴영상에서 절반을 선택하고, 선택된 얼굴영상을 각 얼굴영상 별 고유 ID와 함께 등록한다(S210).
상기 S210 단계에서의 영상 및 ID 등록 과정이 완료되면, 지능형 로봇(100)의 '거리' 별 얼굴인증 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행한다(S220). 상기 S220 단계에서는 시험 장치 본체(400)의 제어 하에 지능형 로봇(100)을 각각의 시험 거리(제1 거리, 제2 거리 등)에 위치시킨 후, 영상 출력장치(300)에 의해 얼굴영상을 변경 표시하면서, 얼굴인증 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행한다.
또한, 지능형 로봇(100)의 '조명' 별 얼굴인증 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행한다(S230). 상기 S230 단계는 조명환경에 따라 '균일조명', '국부조명', '역광조명' 등과 같이 조명 별로 구분되어 촬영된 얼굴영상을 영상 출력장치(300)에 의해 변경 표시하면서 수행하며, 이때 '조명' 별 얼굴인증 기능에 대한 성능 평가 시험은 지능형 로봇(100)을 각각의 시험 거리에 위치시키면서 '거리' 별로 수행될 수 있다.
또한, 지능형 로봇(100)의 '각도' 별 얼굴인증 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행한다(S240). 상기 S240 단계는 사용자의 자세에 따라 얼굴각도가 특정한 각도(예를 들어, 얼굴정면을 기준으로 0 내지 45도의 각도)로 구분되어 촬영된 얼굴영상을 영상 출력장치(300)에 의해 변경 표시하면서 수행하며, 이때 '각도' 별 얼굴인증 기능에 대한 성능 평가 시험 또한 지능형 로봇(100)을 각각의 시험 거리에 위치시키면서 '거리' 별로 수행될 수 있다.
여기서, 상기 S220 단계에 따른 '거리' 별 성능 평가 시험, 상기 S230 단계에 따른 '조명' 별 성능 평가 시험 및 상기 S240 단계에 따른 '각도' 별 성능 평가 시험은 그 순서에 상관없이 순차적으로 수행될 수 있다. 또한, 상기 S220 단계 내지 S240 단계에 따른 성능 평가 시험 중 어느 하나의 성능 평가 시험을 생략하고 다른 두 종류의 성능 평가 시험만을 수행할 수 있으며, 혹은 특정한 어느 하나의 성능 평가 시험만을 수행할 수도 있다.
상기 S220 내지 S240 단계에 의해 '거리', '조명' 및 '각도' 별로 지능형 로봇(100)의 얼굴인증 기능에 대한 성능 평가 시험이 수행되면, 시험결과 판단부(446)는 '거리', '조명' 및 '각도' 별로 지능형 로봇(100)이 판정한 얼굴인증 결과를 분석함으로써 얼굴인증 기능에 대한 성능을 판단하고(S250), 얼굴인증 기능에 대한 성능 판단 결과를 출력한다(S260). 상기 S250 단계에서의 얼굴인증 기능에 대한 성능 판단은 앞서 언급한 바 있는 타인 수락율(False Accept Rate, FAR)과 본인 거부율(False Reject Rate, FRR)에 따른다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100; 지능형 로봇
200; 조명장치
300; 영상 출력장치
400; 시험 장치 본체
420; 시험환경 제어부
422; 로봇 제어부
424; 조명장치 제어부
426; 영상 출력장치 제어부
440; 시험 수행부
442; 시험 준비부
444; 시험 관리부
446; 시험결과 판단부
460; 영상 데이터 저장부

Claims (8)

  1. 기저장된 사용자의 얼굴영상을 표시하기 위한 영상 출력장치; 및
    얼굴인식 및 인증 기능이 탑재된 지능형 로봇을 제어하여 상기 지능형 로봇을 상기 영상 출력장치로부터 일정한 거리에 위치시키고, 상기 영상 출력장치를 제어하여 상기 영상 출력장치가 상기 지능형 로봇에 대해 사용자의 얼굴영상을 변경하면서 표시하도록 하며, 상기 영상 출력장치에 표시되는 얼굴영상에 대해 상기 지능형 로봇이 판정한 얼굴인식 및 인증 결과를 분석함으로써 상기 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 성능을 판단하기 위한 시험 장치 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 시험 장치 본체는,
    상기 영상 출력장치와 상기 지능형 로봇의 영상 입력부 간의 거리를 기설정된 복수의 시험 거리로 유지되도록 상기 지능형 로봇의 위치를 제어하고, 상기 기설정된 복수의 시험 거리 마다 상기 영상 출력장치의 얼굴영상을 변경시켜 표시하면서 상기 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 성능을 판단하는 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 시험 장치 본체는,
    상기 기설정된 복수의 시험 거리 마다 상기 영상 출력장치가 복수의 조명환경에 따라 조명 별로 구분되어 촬영된 얼굴영상을 변경하면서 표시하도록 제어하여 상기 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 성능을 판단하는 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 시험 장치 본체는,
    상기 기설정된 복수의 시험 거리 마다 상기 영상 출력장치가 상기 사용자의 자세에 따라 각도 별로 구분되어 촬영된 얼굴영상을 변경하면서 표시하도록 제어하여 상기 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 성능을 판단하는 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 장치.
  5. 시험 장치 본체가 지능형 로봇을 제어하여 영상 출력장치로부터 일정한 거리에 위치하도록 이동시키는 단계;
    상기 시험 장치 본체가 상기 영상 출력장치를 제어하여 상기 지능형 로봇에 대해 사용자의 얼굴영상을 변경하면서 표시하는 단계; 및
    상기 영상 출력장치에 표시되는 얼굴영상에 대해 상기 지능형 로봇이 판정한 얼굴인식 및 인증 결과를 분석하여 상기 지능형 로봇의 얼굴인식 및 인증 기능에 대한 성능을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    시험 장치 본체가 지능형 로봇을 제어하여 영상 출력장치로부터 일정한 거리에 위치하도록 이동시키는 단계는,
    상기 영상 출력장치와 상기 지능형 로봇의 영상 입력부 간의 거리를 기설정된 복수의 시험 거리로 유지되도록 상기 지능형 로봇의 위치를 이동시키는 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 시험 장치 본체가 상기 영상 출력장치를 제어하여 상기 지능형 로봇에 대해 사용자의 얼굴영상을 변경하면서 표시하는 단계는,
    상기 기설정된 복수의 시험 거리 마다 상기 영상 출력장치를 제어하여 복수의 조명환경에 따라 조명 별로 구분되어 촬영된 얼굴영상을 변경하면서 표시하는 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 시험 장치 본체가 상기 영상 출력장치를 제어하여 상기 지능형 로봇에 대해 사용자의 얼굴영상을 변경하면서 표시하는 단계는,
    상기 기설정된 복수의 시험 거리 마다 상기 영상 출력장치를 제어하여 상기 사용자의 자세에 따라 각도 별로 구분되어 촬영된 얼굴영상을 변경하면서 표시하는 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴인식 기능에 대한 시험 방법.
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