KR20140105279A - Ｌｅｄ 모니터를 이용한 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템 및 방법 - Google Patents

Ｌｅｄ 모니터를 이용한 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템 및 방법 Download PDF

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조미영
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Abstract

본 발명은 암실 환경이 구현된 시험 챔버 내에서 LED 모니터를 통해 사용자의 얼굴 이미지 또는 영상을 변경하여 표시하면서 지능형 로봇의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 시험을 수행하는 LED 모니터를 이용한 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템 및 방법을 개시한다.

Description

ＬＥＤ 모니터를 이용한 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템 및 방법{PERFORMANCE EVALUATION SYSTEM AND METHOD FOR FACE RECOGNITION FUNCTION OF INTELLIGENT ROBOT USING LED MONITOR}
본 발명은 LED 모니터를 이용한 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 암실 환경이 구현된 시험 챔버(Chamber) 내에서 LED 모니터를 통해 사용자의 얼굴 이미지 또는 영상을 변경하여 표시하면서 얼굴 인식 및 인증 기능이 탑재된 지능형 로봇의 성능 시험을 수행하는 LED 모니터를 이용한 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템 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 얼굴 인식 기능이다. 얼굴 인식 기술은 뛰어난 성능 및 편리성 등의 이유로 로봇이 사용자의 신원을 파악하는데 가장 널리 사용되고 있으며, 얼굴 인식은 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 얼굴 인식 프로그램을 이용하여 얼굴 인식을 수행하고, 출력되는 정보에 의해 얼굴 인식 시스템의 성능을 분석하는 기술을 개시하고 있다. 그러나 상기 한국공개특허 제2006-0068796호 등과 같은 종래의 얼굴 인식 시스템의 성능을 분석하기 위한 기술은, 실제 지능형 로봇이 동작하는 환경에서의 조명 정도, 지능형 로봇과 얼굴 인식의 대상이 되는 사용자와의 거리 및 사용자의 얼굴 각도 등과 같은 운용 환경적인 요소들을 충분하게 고려하지 못하므로, 결국 시스템의 얼굴 인식 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 얼굴 인식 기능을 수행하도록 하고 인식 결과를 분석함으로써, 지능형 로봇의 얼굴 인식 성능에 대한 평가 신뢰성을 보장할 수 있는 성능 평가 시험 환경의 조성이 필요하다.
본 발명의 목적은 지능형 로봇의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행함에 있어 시험 대상에 대한 반복성 및 재현성을 만족시키는 동시에, 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 정량적인 성능 평가가 가능하도록 하는 지능형 로봇의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 암실 환경이 조성된 시험 챔버 내에서 백라이트(Back-light)에 의해 자체 발광되는 LED 모니터를 이용하여 지능형 로봇의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가를 수행하여, LED 모니터의 화면 상에 나타날 수 있는 주변 광에 의한 간섭을 방지하고, 주변 배경이 모니터 화면에 반사되어 형성되는 노이즈 형상을 제거함으로써, 지능형 로봇의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 보다 정확한 성능 평가 결과를 산출하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템은, 암실 환경이 구현되는 시험 챔버; 얼굴 인식 기능 성능 평가의 대상이 되는 지능형 로봇과 함께 상기 시험 챔버의 내부에 위치되며, 상기 지능형 로봇으로 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상을 디스플레이하기 위한 모니터; 및 상기 지능형 로봇의 이동을 제어하여 상기 모니터로부터 기설정된 시험 거리에 위치시키고, 상기 모니터의 화상 출력을 제어하여 상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상이 상기 모니터를 통해 디스플레이되도록 하며, 상기 모니터에 디스플레이되는 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상에 대해 상기 지능형 로봇이 판정한 얼굴 인식 결과를 분석하여 성능 평가를 수행하는 성능 평가 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 성능 평가 장치는, 상기 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 거리 별 성능 평가를 수행하기 위해, 상기 지능형 로봇이 상기 모니터와 기설정된 복수의 시험 거리들 각각에 위치하도록 상기 지능형 로봇의 이동을 제어하는 로봇 제어부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 성능 평가 장치는, 상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상을 저장하는 데이터베이스부; 및 상기 데이터베이스부에 저장된 상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상을 상기 모니터로 출력하는 모니터 제어부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상은, 상기 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 얼굴 각도 별 성능 평가를 수행하기 위해, 상기 사용자의 안면을 각도 별로 구분하여 촬영한 이미지 또는 영상일 수 있다.
이때, 상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상은, 상기 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 조명 별 성능 평가를 수행하기 위해, 복수의 조명 환경에 따라 상기 사용자의 안면을 조명 별로 구분하여 촬영한 이미지 또는 영상일 수 있다.
이때, 상기 성능 평가 장치는, 상기 지능형 로봇이 판정한 얼굴 인식 결과에 대해 인식 성공률(Successful Identification Rate, SIR)에 기초하여 성능 평가를 수행하는 시험 수행부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 모니터는, LED(Light Emitting Diode) 모니터일 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 방법은, 암실 환경이 구현되는 시험 챔버 내부에서 지능형 로봇을 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상을 디스플레이하기 위한 모니터로부터 기설정된 시험 거리에 위치하도록 이동시키는 단계; 상기 모니터의 화상 출력을 제어하여 상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상을 상기 지능형 로봇에게 디스플레이하는 단계; 및 상기 모니터에 디스플레이되는 상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상에 대해 상기 지능형 로봇이 판정한 얼굴 인식 결과를 분석하여 성능 평가를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 지능형 로봇을 모니터로부터 기설정된 시험 거리에 위치하도록 이동시키는 단계에서는, 상기 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 거리 별 성능 평가를 수행하기 위해, 상기 지능형 로봇을 상기 모니터로부터 기설정된 복수의 시험 거리들 각각에 위치하도록 이동시킬 수 있다.
이때, 상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상은, 상기 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 얼굴 각도 별 성능 평가를 수행하기 위해, 상기 사용자의 안면을 각도 별로 구분하여 촬영한 이미지 또는 영상일 수 있다.
이때, 상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상은, 상기 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 조명 별 성능 평가를 수행하기 위해, 복수의 조명 환경에 따라 상기 사용자의 안면을 조명 별로 구분하여 촬영한 이미지 또는 영상일 수 있다.
이때, 상기 지능형 로봇이 판정한 얼굴 인식 결과를 분석하여 성능 평가를 수행하는 단계에서는, 상기 지능형 로봇이 판정한 얼굴 인식 결과에 대해 인식 성공률(SIR)에 기초하여 성능 평가를 수행할 수 있다.
이때, 상기 모니터는, LED 모니터일 수 있다.
본 발명에 따르면, 지능형 로봇의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가시험을 수행함에 있어서 기저장된 사용자의 얼굴 이미지 또는 영상을 이용함으로써 평가 시험의 반복성과 재현성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 정량적인 평가 결과를 산출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 암실 환경이 조성된 시험 챔버 내에서 LED 모니터를 이용하여 지능형 로봇의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가를 수행함에 따라, 로봇의 실사용 환경에서 발생할 수 있는 사용자의 입술 모양의 변화, 고개의 움직임 등 얼굴의 미세한 움직임을 반영한 영상으로 평가가 가능하므로 로봇 제품의 정확한 얼굴 인식 성능 평가 결과를 산출할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 모니터를 이용한 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 성능 평가 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴 인증 기능에 대한 성능 평가 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 LED 모니터를 이용한 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템(10)은, 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가의 대상이 되는 지능형 로봇(20)을 위치시키는 공간으로써 암실 환경이 구현되는 시험 챔버(100), 지능형 로봇(20)과 함께 상기 시험 챔버(100) 내에 배치되는 모니터(200) 및 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행하는 성능 평가 장치(300)를 포함한다. 이때, 지능형 로봇(20)은 사용자의 얼굴 인식 및 인증 기능이 탑재되어 있는 로봇으로, 본 발명에 따른 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가의 대상이 되며 그 이동이 성능 평가 장치(300)에 의해 제어된다.
시험 챔버(100)는 암실 환경이 구현되는 시험 공간으로써, 내부에 성능 평가의 대상이 되는 지능형 로봇(20)과 모니터(200)가 각각 배치된다. 도 1에서는 성능 평가 장치(300)가 시험 챔버(100) 외부에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 경우에 따라서는 성능 평가 장치(300)가 지능형 로봇(20) 및 모니터(200)와 함께 시험 챔버(100) 내부에 위치할 수 있다. 본 발명에서 수행되는 지능형 로봇(20)에 대한 얼굴 인식 및 인증 기능의 성능 평가 시험이 암실 환경이 구현된 시험 챔버(100) 내에서 수행됨에 따라, 사용자 얼굴의 이미지 또는 영상을 디스플레이하는 모니터(200)의 표면 상에서 해당 모니터(200)의 디스플레이 광 이외의 주변 광에 의한 간섭을 방지할 수 있고, 시험 챔버(100) 내의 주변 배경이 모니터 표면에 반사되어 형성되는 노이즈 형상을 제거할 수 있는 이점을 얻을 수 있게 된다.
모니터(200)는 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가의 대상이 되는 지능형 로봇(20)과 함께 시험 챔버(100)의 내부에 배치되며, 지능형 로봇(20)으로 사용자의 안면을 촬영한 얼굴 이미지 또는 영상을 디스플레이한다. 모니터(200)는 성능 평가 장치(300)의 제어에 따라 기저장된 사용자의 얼굴 이미지 또는 영상을 자동으로 변경시키면서 표시함으로써, 성능 평가 장치(300)가 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가를 수행할 수 있도록 한다. 이때, 모니터(200)는 LED(Light Emitting Diode) 모니터로 구성되고, LED 모니터의 백라이트(Back-light)에서 자체 발광되는 디스플레이 광을 이용함으로써, 암실 환경이 구현된 시험 챔버(100) 내에서 지능형 로봇(20)에 대한 얼굴 인식 및 인증 기능의 성능 평가 시험이 수행될 수 있다. 한편, 지능형 로봇(20)은 시험 챔버(100) 내에서 모니터(200)의 화면에 대면하도록 위치한다. 이때, 지능형 로봇(20)의 영상 입력 수단(카메라)과 대응되는 높이에 모니터(200)의 화면이 위치되도록 하기 위해, 모니터(200)의 하부에는 모니터(200)의 높이를 조절할 수 있도록 하는 높이 조절 수단(미도시)이 구비될 수 있다.
성능 평가 장치(300)는 지능형 로봇(20)의 이동을 제어하여 모니터(200)로부터 기설정된 시험 거리에 위치시키고, 모니터(200)의 화상 출력을 제어하여 기저장된 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상이 모니터(200)를 통해 지능형 로봇(20)으로 디스플레이되도록 한다. 또한, 성능 평가 장치(300)는 모니터(200)에 디스플레이되는 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상에 대하여 지능형 로봇(20)이 판정한 얼굴 인식 결과를 분석함으로써, 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행한다. 성능 평가 장치(300)는 도 1에 도시된 바와 같이, 시험 챔버(100) 외부에 위치될 수 있으나, 지능형 로봇(20) 및 모니터(200)와 함께 시험 챔버(100) 내부에 위치하여도 무방하다. 여기서, 성능 평가 장치(300)의 지능형 로봇(20) 및 모니터(200)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.
본 발명에 따르면, 지능형 로봇(20)에 대한 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가를 수행하기에 앞서, 그 시험 준비 과정으로, 성능 평가 장치(300)의 제어 하에 상기 지능형 로봇(20)을 모니터(200)로부터 일정한 시험 거리에 위치하도록 이동시킨다.
상기와 같은, 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 시험 준비가 완료되면, 성능 평가 장치(300)는 모니터(200)를 통해 기저장된 사용자의 안면을 촬영한 얼굴 이미지 또는 영상을 변경하면서 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가를 수행한다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가를 수행함에 있어서, 먼저 성능 평가 장치(300)의 제어 하에 사용자를 인식하기 위해 지능형 로봇(20)에 탑재되는 카메라 형태의 영상 입력 수단(미도시)과 모니터(200)에 디스플레이되는 얼굴 이미지 또는 영상 간의 거리가 제1 거리(예를 들어, 1m의 거리)로 유지되도록 지능형 로봇(20)을 이동시키고, 모니터(200)에 표시되는 얼굴 이미지 또는 영상을 자동으로 변경시켜 표시하면서 지능형 로봇(200)의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가를 수행한다. 다음으로, 지능형 로봇(20)의 영상 입력 수단과 모니터(200) 간의 거리를 제2 거리(예를 들어, 2m의 거리)로 유지시키고, 모니터(300)에 표시되는 얼굴 이미지 또는 영상을 자동으로 변경시켜 표시하면서 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가를 수행한다. 이후, 상기 평가 과정과 유사하게, 지능형 로봇(20)의 영상 입력 수단과 모니터(200) 간의 거리를 제3 거리(예를 들어, 3m의 거리), 제 4거리(예를 들어, 5m의 거리) 등으로 변경시키고, 모니터(300)에 표시되는 얼굴 이미지 또는 영상을 자동으로 변경시켜 표시하면서 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가를 수행한다. 이때, 모니터(200)를 통해 자동으로 변경되어 표시되는 사용자의 얼굴 이미지 또는 영상은 다수의 사용자들의 성별과 나이의 구성 비율을 고려하여 촬영된 얼굴 이미지 또는 영상으로써, 각 얼굴 이미지 또는 영상은 조명환경에 따라 '균일조명', '국부조명', '역광조명' 등과 같이 조명 별로 구분되어 촬영된 얼굴 이미지 또는 영상에 해당할 수 있다. 또한, 상기 얼굴 이미지 또는 영상은 사용자들의 촬영 시 자세에 따라 얼굴 각도가 서로 상이하도록 특정한 각도(예를 들어, 얼굴정면을 기준으로 0도 내지 45도의 각도) 별로 구분되어 촬영된 얼굴 이미지 또는 영상에 해당할 수 있다.
상기 설명한 성능 평가 과정을 통해, 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가 시험은 '거리', '조명' 및 '각도' 별로 얼굴 인식 및 인증 시험을 수행할 수 있게 된다.
도 2는 도 1에 도시된 성능 평가 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2을 참조하면, 성능 평가 장치(300)는, 로봇 제어부(320), 모니터 제어부(340), 시험 수행부(360) 및 데이터베이스부(380)를 포함한다.
로봇 제어부(320)는 지능형 로봇(20)이 모니터(200)로부터 기설정된 시험 거리들(제1 거리, 제2 거리, 제3 거리, 제4 거리 등)에 위치하도록 지능형 로봇(20)의 이동을 제어한다.
모니터 제어부(340)는 모니터(340)가 데이터베이스부(380)로부터 '조명' 및 '각도' 별 사용자의 얼굴 이미지 또는 영상 데이터를 전송받아 해당 얼굴 이미지 또는 영상을 디스플레이하도록 모니터(340)를 제어한다. 이때, 모니터 제어부(340)는 모니터(340)가 '조명' 및 '각도' 별 사용자의 얼굴 이미지 또는 영상을 일정한 시간 간격으로 자동으로 변경하며 디스플레이하도록 모니터(340)를 제어할 수 있다.
시험 수행부(360)는 모니터(200)에 디스플레이되는 사용자의 얼굴 이미지 또는 영상에 대해 지능형 로봇(20)이 판정한 얼굴 인식 또는 인증 결과를 분석하여 성능 평가를 수행한다. 이때, 시험 수행부(360)는 시험 준비부(362), 시험 관리부(364) 및 시험결과 판단부(366)를 포함한다.
시험 준비부(362)는, 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가 시험 수행 시, 로봇 제어부(320)로 지능형 로봇(20)을 모니터(200)로부터 기설정된 시험 거리(제1 거리, 제2 거리, 제3 거리, 제4 거리 등)에 위치시키도록 하는 제어 명령을 전송하는 한편, 모니터 제어부(340)로 모니터(200)가 데이터베이스부(380)에 기저장된 얼굴 이미지 또는 영상을 자동으로 변경시키도록 하는 제어 명령을 전송한다.
시험 관리부(364)는 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 및 인증 대상인 사용자를 나타내는 타겟(target) 집합을 등록하는데, 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가를 수행하기 위해 사용되는 얼굴 이미지 또는 영상들은 임의 함수 발생기(arbitrary function generator) 등을 사용하여 총 얼굴 이미지 또는 영상들에서 절반을 선택하고, 선택된 얼굴 이미지 또는 영상들은 선택된 순서에 따라 등록한다. 선택된 얼굴 이미지 또는 영상들의 등록 방법은 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능 평가 대상이 되는 지능형 로봇(20)에 탑재된 사용자 등록 시스템의 고유 등록 방법에 따른다. 이때, 얼굴 이미지 또는 영상들의 등록은 각 얼굴 이미지 또는 영상 별 고유 ID를 사용하여 등록한다. 또한, 얼굴 이미지 또는 영상의 등록 시간은 얼굴 이미지 또는 영상 당 특정한 제한 시간(TREGISTRATION)을 초과하지 않도록 설정될 수 있다. 상기 얼굴 이미지 또는 영상의 등록 비율, 등록 방법 및 등록 제한 시간은 필요에 의해 조정가능하다.
시험결과 판단부(366)는 '거리', '조명' 및 '각도' 별로 모니터(300)에 변경되어 디스플레이되는 얼굴 이미지 또는 영상에 대하여 지능형 로봇(20)이 판정한 얼굴 인식 및 인증 결과를 분석함으로써, 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 및 인증 기능에 대한 성능을 판단하여 출력할 수 있다. 이때, 지능형 로봇(20)이 판정한 얼굴 인식 및 인증 결과가 시험결과 판단부(366)에 입력되는 방식은, 모니터(200)에 변경되어 디스플레이되는 얼굴 이미지 또는 영상에 대하여 지능형 로봇(20)이 판정한 얼굴 인식 및 인증 결과를 시험결과 판단부(366)가 지능형 로봇(20)으로부터 유?무선 통신방식으로 수신하는 방식에 의하거나, 또는 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 시험을 수행하는 시험자가 지능형 로봇(20)이 얼굴 인식 및 인증에 따라 수행한 동작을 파악하여 직접 시험결과 판단부(366)에 입력하는 방식에 의할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에서의 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 또는 인증 기능에 대한 성능 평가 시험은 '인식 시험'과 '인증 시험'의 2 종류의 시험으로 수행될 수 있는데, '인식 시험'은 지능형 로봇(20)이 대면하는 사용자의 얼굴을 인식할 수 있는지 여부를 평가하기 위한 시험이고, '인증 시험'은 고유한 ID가 등록된 권한있는 사용자에 대해 정확히 일치하는 사용자로써 인증하는지 여부를 평가하기 위한 시험이다. 본 발명에서 지능형 로봇(20)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(20)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(20)에 대한 '인증 시험'을 위해, 모니터(200)에 의해 디스플레이되는 고유한 ID가 부여된 얼굴 이미지 또는 영상과 해당 얼굴 이미지 또는 영상의 ID는 지능형 로봇(20)에도 동일하게 입력된다.
Figure pat00002
Figure pat00003
이때, 1회의 시험에 대하여 지능형 로봇(20)이 얼굴 인식 또는 인증을 판정하는 제한 시간(TTEST)을 설정할 수 있다. 만약, 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 또는 인증 판정 시간이 설정된 제한 시간을 초과하게 되면, 얼굴 인식 또는 인증 실패로 처리한다.
데이터베이스부(380)는 지능형 로봇(20)에 대한 얼굴 인식 및 인증 시험 수행 시에 모니터(200)에 디스플레이되는 얼굴 이미지 또는 영상을 저장한다. 데이터베이스부(380)에 저장되는 얼굴 이미지 또는 영상은 성별과 나이의 구성 비율을 고려하여 촬영된 사용자의 얼굴 이미지 또는 영상에 해당한다. 상기 얼굴 이미지 또는 영상은 성능 평가 결과에 대한 신뢰성 향상을 위해 사용자의 성별과 나이의 구성 비율을 고려하여 촬영된 얼굴 이미지 또는 영상인 것이 바람직하다. 또한, 지능형 로봇(20)에 대한 '조명' 및 '각도' 별 얼굴 인식 및 인증 성능 평가 시험 수행을 위해, 데이터베이스부(380)에 저장되는 얼굴 이미지 또는 영상은 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 0도 내지 45도의 각도) 별로 구분되어 촬영된 얼굴 이미지 또는 영상에 해당할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 방법은, 먼저 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 기능에 대한 시험 평가를 수행하기 위한 준비 과정으로, 성능 평가 장치(300)의 제어 하에 암실 환경이 구현된 시험 챔버(100) 내부에서 지능형 로봇(20)을 모니터(200)의 화면에 대면하여 일정한 거리에 위치하도록 이동시킨다(S100). 이때, 암실 환경이 구현된 시험 챔버(100) 내부에서 지능형 로봇(20)이 대면하는 모니터(200)는 LED 모니터인 것이 바람직하다.
상기 S100 단계에서의 지능형 로봇(20)의 얼굴 인식 기능에 대한 시험 평가 준비 과정이 완료되면, 지능형 로봇(20)의 '거리' 별 얼굴 인식 성능 평가 시험을 수행한다(S110). 상기 S110 단계에서는 성능 평가 장치(300)의 제어 하에 암실 환경이 구현된 시험 챔버(100) 내부에서 지능형 로봇(20)을 모니터(200)로부터 각각의 시험 거리(제1 거리, 제2 거리, 제3 거리, 제4 거리 등)에 위치시킨 후, 모니터(200)에 의해 얼굴 이미지 또는 영상을 변경 표시하면서, 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행한다.
또한, 지능형 로봇(20)의 '조명' 별 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행한다(S120). 상기 S120 단계는 조명환경에 따라 '균일조명', '국부조명', '역광조명' 등과 같이 조명 별로 구분되어 촬영된 얼굴 이미지 또는 영상을 모니터(200)에 의해 변경 표시하면서 수행하며, 이때 '조명' 별 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시험은 지능형 로봇(20)을 각각의 시험 거리에 위치시키면서 '거리' 별로 수행될 수 있다.
또한, 지능형 로봇(20)의 '각도' 별 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행한다(S130). 상기 S130 단계는 사용자의 자세에 따라 얼굴 각도가 특정한 각도(예를 들어, 얼굴정면을 기준으로 0도 내지 45도의 각도)로 구분되어 촬영된 얼굴 이미지 또는 영상을 모니터(200)에 의해 변경 표시하면서 수행하며, 이때 '각도' 별 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시험 또한 지능형 로봇(20)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(20)의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시험이 수행되면, 시험결과 판단부(366)는 '거리', '조명' 및 '각도' 별로 지능형 로봇(20)이 판정한 얼굴 인식 결과를 분석함으로써 얼굴 인식 기능에 대한 성능을 판단하고(S140), 얼굴 인식 기능에 대한 성능 판단 결과를 출력한다(S150). 상기 S140 단계에서의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 판단은 앞서 언급한 바 있는 인식 성공률(Successful Identification Rate, SIR)에 따른다.
도 4는 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴 인증 기능에 대한 성능 평가 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 지능형 로봇의 얼굴 인증 기능에 대한 성능 평가 방법은, 먼저 지능형 로봇(20)의 얼굴 인증 기능에 대한 시험 평가를 수행하기 위한 준비 과정으로, 성능 평가 장치(300)의 제어 하에 암실 환경이 구현된 시험 챔버(100) 내부에서 지능형 로봇(20)을 모니터(200)의 화면에 대면하여 일정한 거리에 위치하도록 이동시킨다(S200). 이때, 암실 환경이 구현된 시험 챔버(100) 내부에서 지능형 로봇(20)이 대면하는 모니터(200)는 LED 모니터인 것이 바람직하다.
그 다음으로, 시험 관리부(364)는 데이터베이스부(380)에 저장된 다수의 사용자의 얼굴 이미지 또는 영상들에서 절반을 선택하고, 선택된 얼굴 이미지 또는 영상들을 각 얼굴 이미지 또는 영상 별 고유 ID와 함께 등록한다(S210).
상기 S210 단계에서의 얼굴 이미지 또는 영상과 해당 얼굴 이미지 또는 영상에 대한 ID 등록 과정이 완료되면, 지능형 로봇(20)의 '거리' 별 얼굴 인증 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행한다(S220). 상기 S220 단계에서는 성능 평가 장치(300)의 제어 하에 암실 환경이 구현된 시험 챔버(100) 내부에서 지능형 로봇(20)을 모니터(200)로부터 각각의 시험 거리(제1 거리, 제2 거리, 제3거리, 제4 거리 등)에 위치시킨 후, 모니터(200)에 의해 얼굴 이미지 또는 영상을 변경 표시하면서, 얼굴 인증 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행한다.
또한, 지능형 로봇(20)의 '조명' 별 얼굴 인증 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행한다(S230). 상기 S230 단계는 조명환경에 따라 '균일조명', '국부조명', '역광조명' 등과 같이 조명 별로 구분되어 촬영된 얼굴 이미지 또는 영상을 모니터(200)에 의해 변경 표시하면서 수행하며, 이때 '조명' 별 얼굴 인증 기능에 대한 성능 평가 시험은 지능형 로봇(20)을 각각의 시험 거리에 위치시키면서 '거리' 별로 수행될 수 있다.
또한, 지능형 로봇(20)의 '각도' 별 얼굴 인증 기능에 대한 성능 평가 시험을 수행한다(S240). 상기 S240 단계는 사용자의 자세에 따라 얼굴 각도가 특정한 각도(예를 들어, 얼굴정면을 기준으로 0도 내지 45도의 각도)로 구분되어 촬영된 얼굴 이미지 또는 영상을 모니터(200)에 의해 변경 표시하면서 수행하며, 이때 '각도' 별 얼굴 인증 기능에 대한 성능 평가 시험 또한 지능형 로봇(20)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 얼굴 인증 기능에 대한 성능 평가 시험이 수행되면, 시험결과 판단부(366)는 '거리', '조명' 및 '각도' 별로 지능형 로봇(20)이 판정한 얼굴 인증 결과를 분석함으로써 얼굴 인증 기능에 대한 성능을 판단하고(S250), 얼굴 인증 기능에 대한 성능 판단 결과를 출력한다(S260). 상기 S250 단계에서의 얼굴 인증 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 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10; 성능 평가 시스템
20; 지능형 로봇
100; 시험 챔버
200; 모니터
300; 성능 평가 장치
320; 로봇 제어부
340; 모니터 제어부
360; 시험 수행부
380; 데이터베이스부

Claims (13)

  1. 암실 환경이 구현되는 시험 챔버;
    얼굴 인식 기능 성능 평가의 대상이 되는 지능형 로봇과 함께 상기 시험 챔버의 내부에 위치되며, 상기 지능형 로봇으로 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상을 디스플레이하기 위한 모니터; 및
    상기 지능형 로봇의 이동을 제어하여 상기 지능형 로봇을 상기 모니터로부터 기설정된 시험 거리에 위치시키고, 상기 모니터의 화상 출력을 제어하여 상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상이 상기 모니터를 통해 디스플레이되도록 하며, 상기 모니터에 디스플레이되는 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상에 대해 상기 지능형 로봇이 판정한 얼굴 인식 결과를 분석하여 성능 평가를 수행하는 성능 평가 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 성능 평가 장치는,
    상기 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 거리 별 성능 평가를 수행하기 위해, 상기 지능형 로봇이 상기 모니터와 기설정된 복수의 시험 거리들 각각에 위치하도록 상기 지능형 로봇의 이동을 제어하는 로봇 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 성능 평가 장치는,
    상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상을 저장하는 데이터베이스부; 및
    상기 데이터베이스부에 저장된 상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상을 상기 모니터로 출력하는 모니터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상은,
    상기 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 얼굴 각도 별 성능 평가를 수행하기 위해, 상기 사용자의 안면을 각도 별로 구분하여 촬영한 이미지 또는 영상인 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상은,
    상기 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 조명 별 성능 평가를 수행하기 위해, 복수의 조명 환경에 따라 상기 사용자의 안면을 조명 별로 구분하여 촬영한 이미지 또는 영상인 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 성능 평가 장치는,
    상기 지능형 로봇이 판정한 얼굴 인식 결과에 대해 인식 성공률(Successful Identification Rate, SIR)에 기초하여 성능 평가를 수행하는 시험 수행부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 모니터는, LED(Light Emitting Diode) 모니터인 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 시스템.
  8. 암실 환경이 구현되는 시험 챔버 내부에서 지능형 로봇을 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상을 디스플레이하기 위한 모니터로부터 기설정된 시험 거리에 위치하도록 이동시키는 단계;
    상기 모니터의 화상 출력을 제어하여 상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상을 상기 지능형 로봇에게 디스플레이하는 단계; 및
    상기 모니터에 디스플레이되는 상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상에 대해 상기 지능형 로봇이 판정한 얼굴 인식 결과를 분석하여 성능 평가를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 지능형 로봇을 모니터로부터 기설정된 시험 거리에 위치하도록 이동시키는 단계는,
    상기 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 거리 별 성능 평가를 수행하기 위해, 상기 지능형 로봇을 상기 모니터로부터 기설정된 복수의 시험 거리들 각각에 위치하도록 이동시키는 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상은,
    상기 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 얼굴 각도 별 성능 평가를 수행하기 위해, 상기 사용자의 안면을 각도 별로 구분하여 촬영한 이미지 또는 영상인 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 사용자의 안면을 촬영한 이미지 또는 영상은,
    상기 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 조명 별 성능 평가를 수행하기 위해, 복수의 조명 환경에 따라 상기 사용자의 안면을 조명 별로 구분하여 촬영한 이미지 또는 영상인 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 지능형 로봇이 판정한 얼굴 인식 결과를 분석하여 성능 평가를 수행하는 단계는,
    상기 지능형 로봇이 판정한 얼굴 인식 결과에 대해 인식 성공률(SIR)에 기초하여 성능 평가를 수행하는 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 모니터는, LED 모니터인 것을 특징으로 하는, 지능형 로봇의 얼굴 인식 기능에 대한 성능 평가 방법.
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