KR20150112635A - 사람의 얼굴 정보를 이용한 얼굴인식 도어락 시스템 - Google Patents

Abstract

우리 모두는 자신을 인증하는 ID카드, 비밀 번호를 여러 개씩 가지고 있으며, 이러한 것들은 잃어버리거나 잊어버리게 되면 매우 큰 스트레스를 받게 될 수 있다.
따라서 본 발명의 사람의　얼굴　정보를 이용한 얼굴인식 도어락 시스템을 출입문에 설치하여 출입통제, 근태관리,출입문　개폐여부 판단, 무인경비시스템 작동, 해제 등 과 출입이력을 원격 PC에 전하여 출입자의 확인이 용이하고　과거　출입　기록도 제공하여 출입통제 용도로 다양하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

사람의　얼굴　정보를 이용한 얼굴인식 도어락 시스템{DOORLOCK SYSTEM}

본 발명은 사람의 얼굴 정보를 이용하여 개폐를 결정하는 얼굴인식 도어락 시스템에 관한 기술이다.

출입 보안은 사람들이 가장 걱정하는 기능 중 하나이며,　사람 및 물체의 안전의 중요성은 자명하다.　 신뢰할 수있는 액세스 제어 시스템이없는 기업, 기관, 오피스 빌딩, 쇼핑몰, 호텔은 종종 인해 다수의 외부 직원에게 재산 손실에서 고통을 받을 수 있다.　

직원은 종종 불편하고 종종 손실되는 카드를 가지고 잊어 때문에 기존 카드 액세스 제어 보안 위험이 있으며,　지문 액세스 제어는, 인구의 5 %가 정확하게 확인 될 수없고, 많은 사람들은 동일한 장비와 접촉하기 때문에 비위생적이라는 문제점이 존재한다.　

또한, 종래 출입통제 시스템에서는 도어에 설치되어 사용자의 지문을 입력받고 이를 인식하는 지문인식 장치에서 직접 해당 도어의 개폐를 제어하였고, 이러한 시스템은 처리 속도가 빠른 장점있으나 사용자에게는 심리적거부감이 생기며, 지문입력 시 습기 , 온도 , 압력 등에 취약한　문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 얼굴 인식을 기술을 도어락 기능을 가진 출입통제 솔루션이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로 높은 정밀도, 안전하고 신뢰할 수 있는 첨단의 얼굴 인식 알고리즘을 개발하여 다양한 환경에서 정확한 인식 기능 보장하고 높은 수준의 얼굴인식 도어락 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

이를 위해 본 발병은 얼굴 인식 도어 락에 관한 것으로 더 상쇄하게는 신경회로망을 이용한 지능형 자율 학습 기능 기하학적　특징 추출 등 첨단 영상 처리 알고리즘을 독립적 운영이 가능한 스탠드 얼론 기반의 하드웨어 장치에 탑재하여 각 도어에 설치하여 얼굴 인식기능을 통해 출입자의 얼굴 정보를 판독하여 출입이　인가된 사람과 비 인가된 사람을 구별 하고 도어락 장치와 연동하여 출입제어 기능을 수행하는 장비로 사용자의 편의성 측면에서 가장 탁월한 도어 출입제어 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 얼굴크기에 상관없이 얼굴을 검출하기 위해 촬영된 영상을 일정 비율로 축소하며, 조명의 간섭을 최소화하기 위해 흑백 평면부조와 같은 영상으로 변환을 시켜준 후 얼굴의 구성요소를 바탕으로 얼굴을 찾는 과정을 거치게 된다. 이에 의하여,얼굴 위치를 확인 후 본래 영상으로 복원을 하는 과정으로 얼굴 검출 과정을 제공한다.

얼굴 인식은 최근 컴퓨터 비전 및 패턴 인식의 도전과 유망한 분야 중 하나로서 상당한 관심을 받고 있다. 그런 실시간 비디오 감시 시스템에서 액세스 제어 시스템 및 개인 식별을 입은 사람 인증과 같은 다양한 보안 및 법 의학적 응용에 중요한 역할을 할 것이며, 스마트폰으로 얼굴을 촬영해 이를 토대로 지적 장애자 또는 실종 신고된 이들의 얼굴 사진과 대조해 빠른 시간 내에 찾아내는 분야에 활용될 수 있는 효과가 존재한다.

도 1은 본 발명의 얼굴인식 도어락 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면,
도 2는 시스템의 전체 구성을 나타내는 구성도,
도 3은 얼굴인식 도어락 시스템을 이용한 출입자 출입통제 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다

도 1은 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 얼굴인식 도어락 전체 시스템 구성도이다.

얼굴인식 도어락은 영상 입력부, Arm 프로세서기반의 제어부, 유/무선 전송장치, 이미지 메모리부, 디스플레이부 및 도어 개폐 제어부를 포함한다.

영상 입력 부는 출입자의 얼굴이 포함된 연속된 영상을 내장된 CAMERA을 통해 획득하여 제어부로 전달한다.

제어 부에서는 ARM 프로세서 기반의 CPU 장치로 임베디드 리눅스를 이용한 독립 형 영상처리모듈로 구현되어 내장되어 있어 실시간으로 얼굴 영상 데이터를 받아 전처리, 얼굴 검출, 얼굴 표준화, 얼굴인식 등의 영상처리 알고 리듬을 수행하는 장치이다

처리 프로세서는 초고성능 Arm 기반 CPU로 높은 성능을 제공하며 시스템 비용 절감 효과와 높은 신뢰성을 달성할 수 있는 다양한 코어와 버스가 포함되어 있다.

그림2는 내부 처리 모듈의 구성 및 처리 순서를 나타내는 도면이다.

원격 관리 서버는 실시간 얼굴 녹화 및 조회하고 영상을　자체 내장 하드디스크에 저장하여 차후에 있을지 모를 불상사에　대비하고 사용자 친화적인 메뉴를 통해서 출입자 영상 및 로그파일을 확인할 수 있다.

실시간 원격 모니터링 및 경보를 통해, 시스템이 실제 필요에 따라 실시간 원격 모니터링 및 출입 도어 액세스 및 경보를 발생 할 수 있다.

네트워크 부는 네트워크를 통해서 얼굴인식도어락 시스템과 원격 클라이언트 PC와 원격으로 되어있어 Log데이터 와 얼굴 영상이 실시간 전송한다.

도어 컨트롤 부는 우선 몸체 부분의 내부에는 제어회로가 구성되어 있고 출입문의 도어락(데드볼트,이엠락 등)과 연동되어 인식결과를 전송 받아 출입문의 개폐를 수행한다.

도 2는 본 발명의 프로세서 모듈의 구성 및 처리 흐름 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명에서는 다른 센서를 이용한 시스템에 비해서 시각 시스템은 많은 양의 데이터를 처리해야 하며 이로 인하여 처리 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 이의 극복을 위하여 시각 처리 단계를 하드웨어 처리 단계와 소프트웨어 처리 단계로 나누어 영상의 필터 링(filtering), 이진화(binarization), 경계 추출(edge detection), 얼굴 검출(facedetection) 등의 영상의 전 처리 단계에서는 신뢰도가 높고 고속의 시각처리를 수행할 수 있는 적절한 하드웨어를 사용하고 처리 시간을 줄였다. 그리고 얼굴 특징 점 추출 및 인식 등의 복잡한 알고리즘이 요구되는 처리는 소프트웨어로 처리함으로써 전체적인 시스템을 효과적으로 구성하여 실시간으로 인식알고리즘을 구현한다.

주요 처리 모듈의 기능은

1.이미지 획득 단계로 카메라가 자동으로 검색하여 출입자가 LCD 모니터 창에 사각형 형태의 촬영 범위 내에 있을 때 얼굴의 이미지를 캡처하는 구성.

2. 전처리 단계로 검출 결과에 기초하여, 얼굴 이미지는 피쳐 추출 요건을 충족하도록 미리 처리된다. 때문에 다양한 인간과 환경의 불일치에 직접 촬영 한 이미지는 직접 사용할 수도 있지만, 감마 보정, 노이즈 필터링, 다른 사전 처리 대책이 필요하다. 얼굴 화상 사전 처리는 광 보정, 계조 변환, 히스토그램 등화, 정규화, 기하학 보정 표면파 필터를 사용하여보다 용이하게 실행할 수 있는 이미지를 생성하기 위해 선명 화에 의해 이러한 문제를 해결하기 위한 처리를 한다.

3 특징 추출 단계로 얼굴의 화상을 캡쳐하고 사전 처리되면, 얼굴의 특징은 화상 및 디지털화로부터 추출된다. 얼굴 인식 시스템에 의해 감지 기능은 시각 기능, 픽셀 통계 기능, 얼굴 이미지 변환 비율 기능 및 얼굴 이미지 대수의 기능이 포함되어 있다. 지식 기반 방식, 또는 대수 피쳐 기반 방법: 얼굴 특징 추출 방법은 두 가지로 분류 될 수 있다.

4. 얼굴 매칭 및 인식 단계는 얼굴 이미지를 사전에 구축된 인물 정보 데이터베이스에서 현재　입력된　영상과　대응 저장된 얼굴의 특징 정보를 비교하여 현재 입력된 영상과 등록된 모든 영상 각각의 유사도를 출력하여 준다. 이렇게 출력된 유사도를 임계 값과 비교하여 최종 인식 결과를 판단한다.

최종 인식결과가 인증에 실패하면 출입자에게 통지하기 위해 음성 메시지 또는 특정 사운드와 같은 응답으로 사용자에게 제공한다.

추출 된 얼굴 특징 데이터는 데이터베이스에 저장된 템플릿과 일치된다. 임계 값이 설정되고, 추출 된 데이터와 템플릿 데이터 간의 유사성이 임계치를 초과하면, 매칭 결과가 출력된다. 얼굴 인식은 데이터베이스 템플릿을 식별 할 얼굴 특징과 일치하고, 얼굴의 유사도에 기초하여 개인의 신원을 결정한다. 두 개의 서로 다른 인식 프로세스가 있다: 하나는 (a 일대일 매칭 처리)를 확인하는 것이고, 다른 하나는 (a 일대 매칭 처리)를 식별하는 것이다.

5. 도어 문 개폐는 그 다음 얼굴 인식에 의해 얻어진 결과에 따라 사용자를 인증할지 여부를 결정한다. 출입자가 인증에 성공하면 제어 시스템의 동작을 조작하여 도어 문이 열린다. 출입자가 인증에 실패하면 음성으로 출입자에게 알리게 된다.

한편, 상기의 도어락 제어는 스마트폰 등의 무선 단말을 통해서도 다양한 부가 기능이 활용될 수 있음은 물론이다. 스마트폰 등의 무선 단말과 본 발명에 의한 시스템은 무선으로 연동될 수 있으며, 이러한 경우 스마트폰을 이용하여 거리의 제약 없이 본 시스템을 활용할 수 있다.

예를 들어, 외부에서 도어락을 개폐하여야 하는 상황이 생기는 경우, 스마트폰과 시스템의 연동을 통하여 편리하게 시스템을 제어할 수 있는 효과가 가능하다.

Claims (1)

1. 사람의　얼굴　정보를 이용한 얼굴인식 도어락 시스템에 있어서,
   영상 입력부, Arm 프로세서기반의 제어부, 유/무선 전송장치, 이미지 메모리부, 디스플레이부 및 도어 개폐 제어부를 포함하는 것
   을 특징으로 하는 도어락 시스템.

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