KR20160016277A - 홍채인식장치 및 홍채인식방법 - Google Patents

Abstract

홍채인식장치가 개시된다. 본 홍채인식장치는 사용자의 홍채를 가시광선 파장 범위로 촬상하는 제1 촬상부, 적외선 파장 범위로 촬상을 수행하는 제2 촬상부, 제1 촬상부에서 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하는지 판단하는 판단부 및 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하면, 사용자의 홍채를 촬상하도록 제2 촬상부를 제어하고, 적외선 파장 범위로 촬상된 홍채를 이용하여 홍채 인식을 수행하는 제어부를 포함한다.

Description

홍채인식장치 및 홍채인식방법 { IRIS RECOGNITION APPARATUS AND IRIS RECOGNITION METHOD }

본 발명은 홍채인식장치 및 홍채인식방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 홍채 인식 시 사용자 눈의 적외선 노출을 최소화할 수 있는 홍채인식장치 및 그를 이용한 홍채인식방법에 관한 것이다.

현대에 이르러 보안에 대한 의식이 높아지고 있고, 보안과 관련한 다양한 전자 기기들도 보급되고 있다. 예를 들어 현관문 잠금 장치, 금고 등에 보안 관련 전자 기기들이 사용되고 있었다.

이러한 보안 기술 중에서도, 지문, 홍채 등을 이용한 생체 인식 기술이 높은 보안성이 있기 때문에 각광받고 있으며, 개인 정보에 대한 안보 문제가 심각해지면서 휴대 기기에도 이러한 생체 인식 기술이 사용되고 있었다.

생체 인식 기술 중에서도 홍채 인식은, 사람마다 고유한 특성을 가진 안구의 홍채 패턴을 이용한 것으로, 데이터의 정확성 및 안정성, 사용 편리성, 처리 속도 면에서 지문 또는 망막 인식에 비해 가장 진일보한 보안기술형태로 평가받고 있었다. 홍채는 생후 1 ~ 2년 내에 고유한 패턴이 형성돼 평생 변하지 않는 것은 물론, 지문 인식 판단 근거가 30가지인 것에 비해 9배나 많은 266가지 판단 근거가 있어서 개인을 가장 완벽하게 식별할 수 있는 방법이라 할 수 있다. 또한, 8~25cm정도 떨어진 상태에서 카메라로 홍채 패턴을 인식하는 비접촉 방식이기 때문에 사용시 거부감이 없고, 2초 내로 생체 판별이 가능하다.

홍채 인식은 적외선 촬상 장치를 이용한다. 홍채에 적외선을 조사하고, 그로부터 반사되는 적외선을 촬상하여 홍채 영상을 얻어낼 수 있다. 가시 광선과는 다르게 적외선은 각막에서의 반사가 적으므로, 홍채 패턴을 촬영하는데 효과적이다.

하지만, 눈이 적외선에 자주 노출될 경우, 눈이 쉽게 건조해질 수 있으며, 심하게는 백내장을 유발할 수 있다는 문제점이 보고되고 있었다. 특히, 홍채 인식 장치가 휴대 가능한 장치로 구현되어 외부에서 홍채 인식을 수행하고자 하는 경우, 외부 빛의 영향 때문에 적외선 강도를 더 높이게 되면, 눈에 더 큰 악영향을 미칠 수 있다.

이러한 점에서, 홍채 인식 시 적외선 노출을 최소화하기 위한 방안이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 홍채 인식 시 눈의 적외선 노출을 최소화할 수 있는 홍채인식장치 및 그를 이용한 홍채인식방법을 제공하기 위함이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 홍채인식장치는 사용자의 홍채를 가시광선 파장 범위로 촬상하는 제1 촬상부, 적외선 파장 범위로 촬상을 수행하는 제2 촬상부, 상기 제1 촬상부에서 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하는지 판단하는 판단부 및 상기 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하면, 상기 사용자의 홍채를 촬상하도록 상기 제2 촬상부를 제어하고, 적외선 파장 범위로 촬상된 홍채를 이용하여 홍채 인식을 수행하는 제어부를 포함한다.

이 경우, 상기 제2 촬상부는, 상기 홍채에 적외선을 조사하고, 상기 적외선이 조사된 홍채를 촬상할 수 있다.

한편, 상기 제2 촬상부는, 상기 홍채에 적외선을 조사하는 적외선 조사부, 및 상기 홍채로부터 반사된 적외선이 입사되는 렌즈를 구비한 이미지 처리부를 포함하고, 상기 적외선 조사부와 상기 이미지 처리부는 서로 다른 하드웨어일 수 있다.

한편, 상기 제어부는, 상기 제2 촬상부에서 적외선이 기 설정된 시간 동안 조사되면, 적외선 조사를 중단할 수 있다.

한편, 상기 판단부는, 상기 제1 촬상부를 통해 촬상된 홍채의 크기가 기설정된 크기 이상이면, 상기 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

한편, 상기 판단부는, 상기 제1 촬상부를 통해 촬상된 영상에서의 홍채의 위치가 기설정된 영역이면, 상기 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

한편, 상기 제1 촬상부는 동영상을 촬상하고, 상기 판단부는, 상기 촬상된 동영상의 연속된 프레임 중 제1 프레임에서 홍채의 크기가 제1 크기이고, 제2 프레임에서 홍채의 크기가 제1 크기보다 큰 제2 크기인 것으로 감지되면, 상기 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홍채인식장치는, 상기 제1 촬상부에 의해 촬상된 영상과 함께, 홍채 인식 정확도를 향상시키기 위해 사용자의 눈이 위치되어야하는 영역을 알려주는 가이드 오브젝트 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 제1 촬상부, 상기 제2 촬상부 및 상기 디스플레이부는 상기 홍채인식장치에서 동일한 면에 배치될 수 있다.

한편, 상기 홍채인식장치는 스마트폰, 디지털 카메라, 스마트 안경, 스마트 워치 또는 PMP일 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 홍채인식장치는, 사용자의 홍채를 가시광선 파장 범위로 촬상하거나 적외선 파장 범위로 촬상하는 촬상부, 상기 촬상부에서 가시광선 파장 범위로 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하는지 판단하는 판단부 및 상기 가시광선 파장 범위로 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하면, 적외선 파장 범위로 사용자의 홍채가 촬상되도록 상기 촬상부를 제어하고, 적외선 파장 범위로 촬상된 홍채를 이용하여 홍채 인식을 수행하는 제어부를 포함한다.

이 경우, 상기 촬상부는, 가시광선 또는 적외선 중 적어도 하나를 사용자의 홍채에 조사하여, 상기 가시광선 또는 상기 적외선이 조사되는 사용자의 홍채를 촬상할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홍채인식방법은, 사용자의 홍채를 가시광선 파장 범위로 촬상하는 단계, 상기 촬상된 홍채를 이용하여, 상기 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하는지를 판단하는 단계 및 상기 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하면, 상기 사용자의 홍채를 적외선 파장 범위로 촬상하여 홍채 인식을 수행하는 단계를 포함한다.

이 경우, 상기 홍채 인식을 수행하는 단계는, 상기 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하면, 적외선을 상기 사용자의 홍채에 조사하여, 상기 적외선이 조사된 홍채를 촬상할 수 있다.

이 경우, 상기 홍채 인식을 수행하는 단계는, 상기 적외선이 기 설정된 시간 동안 조사되면, 적외선 조사를 중단할 수 있다.

한편, 상기 판단하는 단계는, 상기 촬상된 홍채의 크기가 기설정된 크기 이상이면 상기 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

한편, 상기 판단하는 단계는, 상기 제1 촬상부를 통해 촬상된 영상에서의 홍채의 위치가 기설정된 영역이면, 상기 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

한편, 상기 사용자의 홍채를 가시광선 파장 범위로 촬상하는 단계는, 상기 사용자의 홍채를 동영상으로 촬상하고, 상기 판단하는 단계는, 상기 촬상된 동영상의 연속된 프레임 중 제1 프레임에서 홍채의 크기가 제1 크기이고, 제2 프레임에서 홍채의 크기가 제1 크기보다 큰 제2 크기인 것으로 감지되면, 상기 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

한편, 사용자의 홍채를 가시광선 파장 범위로 촬상하는 단계는, 가시광선 파장 범위로 촬상된 영상과 함께, 홍채 인식 정확도를 향상시키기 위해 사용자의 눈이 위치되어야하는 영역을 알려주는 가이드 오브젝트 표시하는 단계를 포함할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 홍채 인식시 사용자의 눈이 적외선에 노출되는 시간을 줄일 수 있으며, 또한 홍채 인식의 정확도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 홍채인식장치를 설명하기 위한 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홍채인식방법을 설명하기 위한 도면,
도 3 내지 도 4는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 홍채인식장치를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 홍채인식장치에서의 가이드 오브젝트 표시를 설명하기 위한 도면 그리고,
도 6 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시 예에 다른 홍채인식방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하도록 한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 홍채인식장치(100)를 설명하기 위한 블럭도이다.

홍채인식장치(100)는 홍채인식기능에만 특화된 장치이거나, 홍채인식기능을 탑재한 다양한 전자 장치가 될 수 있다. 예를 들어 디지털 카메라, 셀룰러폰, 스마트폰, 스마트 안경, 태블릿 PC, 스마트 워치, PMP 등 다양한 휴대 장치로도 구현 가능하다. 스마트 안경이란, 웨어러블 디바이스로서, 사용자의 머리에 장착되어 사용자의 눈 움직임 등의 변화 감지 또는 음성 인식에 따라 각종 기능을 수행하는 장치이다. 스마트 워치도 역시 웨어러블 디바이스로서 스마트폰의 축소 형태로 이해될 수 있을 것이다.

도 1을 참고하면, 홍채인식장치(100)는 제1 촬상부(110), 제2 촬상부(120), 판단부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.

제1 촬상부(110)와 제2 촬상부(120)는 피사체를 촬상하여 이미지를 생성하는 구성이다. 특히, 제1 촬상부(110)는 피사체에서 반사된 가시광선 파장 범위(약 380 - 800 nm)를 촬상할 수 있고, 제2 촬상부(120)는 피사체에서 반사된 적외선 파장 범위(약 780nm ~ 1㎜ (수백 ㎛))를 촬상할 수 있다.

구체적으로는, 제1 촬상부(110) 또는 제2 촬상부(120)는 셔터, 조리개, 고체 촬상 소자, AFE(Analog Front End), TG(Timing Generator)를 포함할 수 있다.

셔터는 피사체에 반사된 빛이 제1 촬상부(110) 또는 제2 촬상부(120)로 들어오는 시간을 조절하고, 조리개는 빛이 들어오는 개구부의 크기를 기계적으로 증가 또는 감소시켜 렌즈에 입사되는 광량을 조절한다. 고체 촬상 소자는 피사체에 반사된 빛이 광전하로 축적되면, 광전하에 의한 상을 전기 신호로 출력한다. 예로서 CCD(Charge-coupled device)가 있다. TG는 고체 촬상 소자의 픽셀 데이터를 리드아웃 하기 위한 타이밍 신호를 출력하며, AFE는 고체 촬상 소자로부터 출력되는 전기 신호를 샘플링하여 디지털화한다.

제1 촬상부(110)와 제2 촬상부(120)는 홍채인식장치에서 별도의 구성으로 각각 존재할 수 있다. 따라서, 가시광선 파장 범위로 촬상하는 제1 촬상부(110)만을 구비하고 있는 휴대폰과 같은 기존의 휴대 장치에, 적외선 파장 범위로 촬상하는 제2 촬상부(120)를 장착시킴으로써, 홍채인식장치(100)를 구현하는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 제1 촬상부(110)와 제2 촬상부(120)는 동일한 렌즈를 공유하는 하나의 구성으로서 구현될 수도 있다. 이 경우, 렌즈 뒤편에는 적외선 및 자외선을 차단하고 가시광선만을 투과시키는 제1 필터와, 가시광선 및 자외선을 차단하고 적외선만을 투과시키는 제2 필터가 촬상 모드에 따라 교대로 배치될 수 있다.

예컨대, 일반촬영모드인 경우, 제어부(140)는 제1 필터가 렌즈 뒤편에 오도록 배치시킬 수 있고, 적외선 촬영모드인 경우, 제어부(140)는 제2 필터가 렌즈 뒤편에 오도록 배치시킬 수 있다.

한편, 제2 촬상부(120)는 사용자의 홍채에 적외선을 조사하는 적외선 조사부를 포함할 수 있다. 적외선은 홍채 인식을 위하여 필요하지만, 사용자의 눈에 안 좋은 영향을 줄 수도 있다. 하지만 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 사용자 눈을 일단 가시광선 파장 범위로 촬상한 뒤, 홍채 인식에 적합한 눈 상태인 것으로 판단된 경우에만 적외선이 조사되므로, 사용자의 눈이 적외선에 노출되는 시간이 줄어들 수 있게 된다.

이하에선 홍채 인식에 적합한 눈 상태인지 여부를 판단할 수 있는 판단부(130)에 대해 설명하도록 한다.

판단부(130)는 가시광선 파장 범위로 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하는지 판단하는 구성이다. 기설정된 조건이란 홍채인식을 위한 적외선 촬영단계로 진행하기 위한 조건으로, 홍채의 크기, 촬상된 영상에서의 홍채의 위치 등에 대한 조건일 수 있다.

구체적으로, 판단부(130)는 제1 촬상부(110)에서 촬상된 홍채의 크기가 기설정된 크기 이상이면, 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

홍채의 크기를 판별하는 것은, 종래의 다양한 기술에 의할 수 있다. 일 예를 설명하자면, 홍채의 크기는 복수의 단계를 통해 결정될 수 있다. 구체적으로, 제1 촬상부(110)에 의해 촬상된 영상에서 눈의 위치를 검출하는 단계와, 검출된 눈 위치에서 동공 및 홍채 경계를 추출하는 단계를 거쳐 촬상된 영상에서의 홍채의 크기가 결정될 수 있다. 또한 홍채의 크기는 눈이 감긴 정도, 눈에서의 눈 동자의 위치 등 다양한 인자를 통해 결정될 수 있다.

이와 같이 홍채의 크기를 도출하는 것은 제1 촬상부(110)가 사용자의 홍채를 동영상으로 촬상을 하는 동안 실시간으로 수행될 수 있고, 판단부(130)는 촬상된 동영상의 각 프레임을 분석하여, 홍채의 크기가 기 설정된 크기 이상인 경우에 현재 사용자의 눈 상태가 홍채 인식에 적합한 것으로 판단할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 판단부(130)는 제1 촬상부(110)에서 촬상된 홍채의 크기가 특정 크기 미만일 지라도, 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 경우가 있다.

왜냐하면, 제2 촬상부(120)에 의한 적외선 촬상이 되기까지에는 일정 시간이 소요되고, 그 시간 동안 사용자의 홍채의 크기는 시간에 따라 점진적으로 커질 수 있기 때문에, 판단부(130)는 홍채의 크기가 커질 것으로 예상되는 경우라도 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것이다. 즉, 판단부(130)는 제1 촬상부(110)를 통해 촬상된 동영상의 연속된 프레임 중, 제1 프레임에서의 홍채의 크기가 제1 크기이고, 제2 프레임에서의 홍채의 크기가 제1 크기보다 큰 제2 크기인 것으로 감지되면, 기 설정된 조건을 만족한 것으로 판단할 수 있다. 도 2를 통해 본 실시 예에 대해 좀 더 구체적으로 설명하도록 하겠다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홍채인식과정을 설명하기 위한 도면이다.

먼저 도 2의 (a)를 참고하면, 제1 촬상부(110)를 통해 촬상된 제1 프레임의 홍채의 크기보다 제2 프레임에서의 홍채의 크기가 크고, 제2 프레임에서의 홍채의 크기보다 제3 프레임에서의 홍채의 크기가 큰 것으로 감지되면, 판단부(130)는 기 설정된 조건에 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 이 경우는 예컨대 사용자의 눈에 조사되는 빛의 양이 점점 증가하는 경우이거나, 사용자의 눈이 어둠에 적응하여 동공이 점차 작아지는 경우일 수 있다.

또는, 도 2의 (b)를 참고하면, 사용자가 눈을 완전히 뜨고 있지 않은 상태로부터, 제1 프레임, 제2 프레임 및 제3 프레임을 거치는 동안, 사용자가 감고 있던 눈을 뜨게 되면, 제1 프레임의 홍채의 크기보다 제2 프레임에서의 홍채의 크기가 크고, 제2 프레임에서의 홍채의 크기보다 제3 프레임에서의 홍채의 크기가 큰 것으로 감지될 수 있다. 이 경우, 판단부(130)는 기 설정된 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다.

도 2에선 세 개의 프레임으로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 판단부(130)에서 이용될 수 있는 프레임의 개수는 2 개 이상인 어떠한 개수라도 가능하다.

그리고 도 2에서 상술한 것 외에도, 사용자의 눈동자가 눈의 가장자리에 위치하다가 점차 눈의 가운데로 위치하는 경우에도 본 실시 예가 적용될 수 있다. 즉, 홍채의 크기가 점진적으로 증가하는 경우라면 어떠한 경우라도 본 실시 예가 적용될 수 있을 것이다.

또한 판단부(130)는 제1 촬상부(110)를 통해 촬상된 영상에서의 홍채의 위치가 기 설정된 영역이면, 기설정된 조건을 만족한 것으로 판단할 수 있다.

홍채 인식을 위해 적외선이 조사될 때, 적외선은 피사체의 전 영역을 동일한 광량으로 조사하기 보단, 특정 부분에 광량을 집중하여 조사될 수 있다. 즉, 적외선 광량이 집중된 영역에 눈이 위치할 경우, 홍채 인식의 정확도가 높아질 수 있다.

따라서, 본 실시 예에 따르면, 제1 촬상부(110)를 통해 촬상된 영상에서, 적외선을 가장 잘 받을 수 있는 영역이 기 설정되어 있을 수 있고, 판단부(130)는 제1 촬상부(110)를 통해 촬상된 영상에서 눈이 기 설정된 영역으로 들어오면, 홍채 인식에 적합한 것으로 판단할 수 있다.

한편, 제어부(140)는 사용자가 자신의 눈을 홍채 인식의 정확도가 높은 위치에 위치시키는 것을 돕기 위하여, 제1 촬상부(110)를 통해 촬상된 영상과 함께 가이드 오브젝트를 표시할 수 있다. 본 실시 예에 대해선 이하 도 5를 통해 좀 더 자세히 설명하도록 한다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 판단부(140)는 상술한 홍채의 크기 조건 및 홍채의 위치조건을 모두 고려하여, 각 조건이 모두 만족된 경우에만 기 설정된 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 예컨대, 제1 촬상부(110)를 통해 촬상된 영상에서 홍채의 크기가 기 설정된 크기 이상이고(또는 점진적으로 증가하는 추세이고), 영상에서 홍채의 위치가 기 설정된 영역인 조건이 만족된 경우에 한하여, 판단부(130)는 사용자의 눈 상태가 홍채 인식에 적합한 것으로 판단할 수 있다.

제어부(140)는 홍채인식장치(100)의 구성을 전반적으로 제어하는 구성으로, 홍채인식장치(100)에 마련된 메모리에 저장된 O/S(Operating System)나 각종 어플리케이션을 실행시켜, 홍채인식장치(100)에 구비된 각 하드웨어들의 동작을 제어하고, 각종 기능을 지원할 수 있다.

제어부(140)는, 사용자로부터 홍채인식 명령이 입력되면, 가시광선 파장 범위로 홍채를 촬상하도록 제1 촬상부(110)를 제어할 수 있다.

이 경우, 홍채인식장치(100)의 버튼부에 마련된 특정 버튼이 눌러지거나, 홍채인식장치(100)가 터치스크린을 구비한 경우, 터치스크린에 표시되는 특정 버튼이 터치됨으로써 홍채 인식 명령이 입력될 수 있다. 또는 홍채인식장치(100)가 음성 인식기능을 지원하는 경우, 홍채 인식을 위한 음성 명령이 입력되면 제어부(140)는 가시광선 파장 범위로 홍채를 촬상하도록 제1 촬상부(110)를 제어할 수 있다. 즉 홍채인식장치(100)는 이와 같은 다양한 종류의 입력부를 통해 홍채인식 명령을 입력받을 수 있다.

특히 제어부(140)는, 판단부(130)에 의해 제1 촬상부(110)에 의해 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 적외선 파장 범위로 사용자의 홍채를 촬상하도록 제2 촬상부(120)를 제어할 수 있다.

이 경우, 제어부(130)는 제2 촬상부에 포함된 적외선 조사부를 제어하여, 사용자의 홍채에 적외선을 조사함으로써, 제2 촬상부(120)로 하여금 홍채로부터 반사되는 적외선을 촬상하도록할 수 있다.

또는, 상술한바 있듯이 홍채인식장치(100)는 제1 촬상부(110)와 제2 촬상부(120)가 하나의 렌즈를 공유하고, 렌즈 뒤편에는 적외선 및 자외선은 차단하고 가시광선만을 투과시키는 제1 필터 및 가시광선 및 자외선은 차단하고 적외선만을 투과시키는 제2 필터가 교차적으로 배치될 수 있다.

이 경우, 제어부(140)는 사용자로부터 홍채인식명령이 입력되면, 제1 필터가 렌즈 뒤편으로 배치되도록 조절하여 가시광선 파장 범위로 홍채를 촬상할 수 있다. 그리고 촬상된 홍채가 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단부(130)에 의해 판단되면, 제어부(140)는 제2 필터가 렌즈 뒤편으로 배치되도록 조절하여 적외선 파장 범위로 홍채를 촬상할 수 있다.

또한, 상술한 실시 예들에선 적외선을 조사하는 적외선 조사부가 홍채인식장치(100)에서 개별 구성으로 포함되는 것으로 설명하였으나, 홍채인식장치(100)는 가시광선 및 적외선 중 적어도 하나를 발광할 수 있는 하나의 발광부를 포함할 수 있다.

이하 도 3 내지 도 4를 통해선, 홍채인식장치(100)의 다양한 형태를 설명하도록 하겠다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 홍채인식장치(100)를 도시한 것이다. 도 3을 참고하면, 홍채인식장치(100)는 스마트폰과 같은 휴대 장치로 구현될 수 있다.

스마트폰은 일반적으로 후면 카메라와 전면 카메라를 포함할 수 있다. 이 경우 전면 카메라가 제1 촬상부(110)로 사용될 수 있다. 그리고 스마트폰엔 가시광선 영역의 빛을 발광하는 플래시(113)도 함께 포함되어 있을 수 있다.

여기에 적외선 촬상을 수행하는 제2 촬상부(120)가 추가되어 홍체인식장치(100)로 동작할 수 있다. 제2 촬상부(120)는 사용자의 홍채에 적외선을 조사하는 적외선 조사부(123)와 홍채로부터 반사된 적외선을 받아들이는 렌즈(121)를 포함할 수 있다.

구체적으로 제2 촬상부(120)는 적외선 조사부(123)와 홍채로부터 반사된 적외선이 입사되는 렌즈(121)를 구비한 이미지 처리부를 포함할 수 있고, 적외선 조사부(123)와 렌즈(121)가 구비된 이미지 처리부는 서로 다른 하드웨어일 수 있다. 즉, 이와 같이 구성들이 각각의 하드웨어로 구성될 수 있는바, 복수의 하드웨어 구성들을 결합하여 본 홍채인식장치(100)를 구현해낼 수 있다. 제1 촬상부(110)도 마찬가지로 렌즈를 구비한 이미지 처리부와 플래시(113)가 각각 다른 하드웨어로 구현될 수 있다.

디스플레이부(150)는 제1 촬상부(110)와 제2 촬상부(120)와 같은 면에 배치되어, 촬상되고 있는 영상을 실시간으로 보여줄 수 있다. 디스플레이부(150)를 이용한 본 발명의 또 다른 실시 예에 대해선 이하 도 6을 통해 설명하도록 하겠다.

도 4는 또 다른 실시 예에 따른 홍채인식장치(100)를 도시한 것이다.

도 4를 참고하면, 제1 촬상부(110)와 제2 촬상부(120)는 하나의 렌즈(410)를 공유한 형태로 구현될 수 있다. 이 경우, 렌즈 뒤편에는 적외선 및 자외선을 차단하고 가시광선만을 투과시키는 제1 필터와, 가시광선 및 자외선을 차단하고 적외선만을 투과시키는 제2 필터가 촬영 모드에 따라 교대로 배치될 수 있다. 즉, 홍채인식장치(100)는, 일반촬영모드인 경우엔 렌즈(410) 뒤편에 제1 필터를 배치시켜 제1 촬상부(110)로 동작할 수 있고, 적외선 촬영 모드인 경우에는 제2 필터를 렌즈(410) 뒤편에 배치시켜 제2 촬상부(120)로 동작할 수 있다.

이처럼 제1 촬상부(110)와 제2 촬상부(120)가 같은 렌즈를 공유하는 경우엔, 가시광선 파장 영역으로 촬상된 홍채 영상과 적외선 파장 영역으로 촬상된 홍채 영상 간의 거리 오차가 없으므로, 더욱 정확한 홍채인식이 가능할 수 있게 된다.

또한, 홍채인식장치(100)는 일반촬영모드에는 가시광선을 발광하고, 적외선촬영모드에는 적외선을 발광할 수 있는 발광부(420)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 일반촬영모드인 경우엔, 피사체를 밝혀주기 위해 가시광선을 발광하도록 발광부(420)를 제어할 수 있고, 홍채인식모드인 경우엔, 가시광선 파장 범위로 촬상된 홍채가 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단부(130)에 의해 판단되면, 적외선을 발광하도록 발광부(420)를 제어할 수 있다.

도 3 내지 도 4에선 홍채인식장치(100)가 휴대 장치인 것으로 설명하였으나, 홍채인식장치(100)는 현관문에 부착되는 보안 장치의 형태 등으로도 구현될 수 있다.

한편, 홍채인식장치(100)로부터 조사되는 적외선은 피사체 전체로 일정한 강도를 가지고 조사될 수도 있으나, 피사체의 특정 부분에만 홍채 인식에 적합한 강도로 조사될 수 있다. 따라서 사용자는 그 부분에 자신의 눈을 위치시킬 필요가 있다.

하지만 현재 자신의 눈 위치가 홍채 인식에 적합한 위치인지 사용자가 알기는 힘들다. 이러한 점에서, 본 홍채인식장치(100)는 홍채인식의 정확도를 높이기 위해, 사용자의 눈이 위치되어야하는 영역을 알려주는 가이드 오브젝트를 표시하는 디스플레이부(150)를 더 포함할 수 있다. 본 실시 예에 대해선 도 5를 통해 좀 더 자세히 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홍채인식장치(100)의 디스플레이부(150)를 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참고하면, 디스플레이부(150)는 제1 촬상부(110)에 의해 촬상된 영상을 표시하고 있으며, 영상위에 사용자의 눈이 위치되어야하는 영역을 알려주는 가이드 오브젝트(500)를 오버레이(overlay)하여 표시할 수 있다.

이 경우, 홍채인식장치(100)에서 디스플레이부(150)는 제1 촬상부(110)와 제2 촬상부(120)와 동일한 면에 배치되므로, 사용자는 제1 촬상부(110)에 의해 촬상되고 있는 영상에서 자신의 눈의 위치가 홍채인식에 적합한 위치에 있는지를 디스플레이부(150)를 통해 실시간으로 확인할 수 있게 된다.

종래의 장치에선 이러한 가이드 오브젝트를 적외선 촬영 영상과 함께 표시하기도 하였는데, 보안 문제상 적외선 촬영된 사용자의 홍채를 디스플레이하는 것은 금지되어 있었다. 왜냐하면 적외선으로 촬영된 사용자의 홍채에는 홍채 패턴 정보가 고스란히 담겨져 있기 때문이다. 따라서 종래엔 사용자의 실제 눈을 대체할 그래픽 영상을 별도로 표시할 수밖에 없었다. 하지만 본 실시 예에 따르면 가이드 오브젝트와 함께, 가시광선으로 촬영된 홍채가 그대로 이용될 수 있다는 장점이 있다.

한편, 가이드 오브젝트(500)의 위치는, 홍채인식장치(100)에서 적외선 조사부(123)가 배치된 위치에 따라 변경되어야 한다. 즉, 가이드 오브젝트(500)는 적외선을 가장 잘 받기 위한 위치를 가이드하는 것이므로, 렌즈의 위치, 가시광성 플레시의 위치가 아닌, 적외선 조사부(123)의 위치에 따라 가이드 오브젝트(500)의 위치가 영향을 받는 것이다.

상술한 실시 예에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자는 제1 촬상부(110)를 통해 촬상되는 영상과 함께 보여지는 가이드 오브젝트(500)쪽으로 자신의 눈을 용이하게 위치시킬 수 있다.

제어부(140)는 사용자의 눈이 가이드 오브젝트(500)에 위치되고, 제1 촬상부(110)에 의해 촬상된 영상에서 홍채가 기설정된 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 적외선 파장 범위로 홍채를 촬상하도록 제2 촬상부(120)를 제어할 수 있다. 즉, 홍채 크기뿐만 아니라, 촬상 영상에서의 홍채 위치도 고려하여 더욱 홍채인식의 정확도가 높아질 수 있다.

홍채인식장치(100)는 사용자의 홍채인식패턴을 저장하는 저장부(미도시)를 포함하고, 제어부(140)는 제2 촬상부(120)를 통해 촬상된 홍채의 패턴과 기저장된 홍채의 패턴이 매칭되는지 판별하여 홍채인식을 수행할 수 있다.

홍채의 패턴은, 홍채를 적외선으로 촬상한 영상에서, 홍채 부분만을 분리하고, 분리된 홍채 부분을 이진화시켜 형성될 수 있다. 홍채 패턴은 마치 지문 패턴과 같이 사용자마다 각기 다르다. 이러한 홍채 패턴 매칭 과정은, 종래의 다양한 기술에 의할 수 있으므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.

한편, 제어부(140)는 제2 촬상부(120)에 의해 홍채가 적외선으로 촬상되기 시작한 이후로, 기 설정된 시간 동안 매칭되는 홍채 패턴이 검색되지 않으면, 적외선 촬상을 중단할 수 있다. 이 경우, 제어부(140)는 다시 가시광선 파장 범위로 사용자의 홍채를 재촬상하도록 제1 촬상부(110)를 제어할 수 있다. 이후엔 상술한 과정이 반복될 수 있다.

특히 홍채인식장치(100)가 휴대 장치로 구현된 경우에는, 판단부(130)에 의해 사용자의 눈이 홍채인식에 적합한 것으로 판단된 이후에 사용자의 눈 위치는 변동되기 쉽다. 따라서 본 실시 예에 따르면, 제어부(140)는 계속적으로 적외선을 사용자의 눈에 조사하기 보단, 일정 시간 동안 홍채 인식이 이루어지지 않으면 적외선 조사를 중단하고나서 제1 촬상부(110)를 동작시킬 수 있고, 이후 판단부(130)가 다시 사용자의 눈이 홍채인식에 적합한지 여부를 판단할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 홍채인식방법을 이하 도 6 내지 도 7의 흐름도를 통해 설명하도록 한다.

도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홍채인식방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 사용자로부터 홍채인식 명령이 입력되면, 사용자의 홍채를 가시광선 파장 범위로 촬상한다(S610). 이 경우, 충분한 가시광선이 조사되도록 홍채인식장치에 포함된 가시광선 발광부에서 가시광선이 홍채로 조사될 수 있다. 홍채인식장치(100)는 조도 감지 센서를 포함할 수 있고, 조도 감지 센서에서 센싱된 빛의 양이 가시광선 촬상에 충분하지 않은 것으로 판단되면, 제어부(130)는 자동으로 가시광선을 발광하도록 발광부를 제어할 수 있다.

그리고, 가시광선 파장 범위로 촬상된 홍채를 이용하여, 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하는지 판단한다(S620). 여기서 기설정된 조건이란, 홍채의 크기가 기 설정된 크기 이상인 경우이거나, 촬상된 영상을 프레임 단위로 분석한 결과, 연속된 복수의 프레임에서 홍채의 크기가 점진적으로 증가하는 경우일 수 있다.

또는, 홍채의 크기뿐만 아니라, 영상에서의 홍채의 위치가 기 설정된 영역에 존재하는 경우에 기 설정된 조건이 만족된 것으로 판단될 수 있다.

가시광선 파장 범위로 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하면, 사용자의 홍채를 적외선 파장 범위로 촬상하여(S630), 홍채 인식을 수행한다(S640).

이 경우, 제어부(140)는 적외선을 사용자 홍채로 조사하도록 적외선 조사부를 제어할 수 있다. 그리고 제어부(140)는 적외선으로 촬상된 영상에서 홍채 부분을 분리하고, 분리된 부분을 이진화시켜 홍채 패턴을 형성할 수 있다. 형성된 홍채 패턴이 기 저장된 홍채 패턴과 일치하면, 제어부(140)는 해당 사용자인 것으로 인식한다. 홍채인식장치(100)가 휴대 장치로 구현된 경우, 제어부(140)는 홍채가 인식되면, 휴대 장치의 잠금 상태를 해제할 수 있고, 홍채인식장치(100)가 문에 부착된 보안 장치로 구현된 경우, 문을 열 수 있다.

도 7은 또 다른 실시 예에 따른 홍채인식방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 도 6에서 설명한 바와 같이, 사용자로부터 홍채인식 명령이 입력되면, 사용자의 홍채를 가시광선 파장 범위로 촬상한다(S710).

그리고 촬상된 영상에서 홍채의 크기를 도출한다(S720). 홍채의 크기를 구하는 방법은 종래의 다양한 방법에 의할 수 있다. 예컨대, 영상에서 눈을 검출하고, 검출된 눈 영역에서 홍채의 테두리 및 동공을 검출한다. 이를 통해 홍채 영역의 넓이를 구하여 홍채의 크기를 산출할 수 있다.

그리고 나서, 홍채의 크기가 기 설정된 제1 크기 이상인지 판단한다(S730). 기 설정된 크기 이상인 것으로 판단되면, 홍채를 적외선 파장 영역으로 촬상하여(S740), 홍채 인식이 수행된다(S750).

만약 홍채의 크기가 기 설정된 제1 크기 이상이 아닌 경우, 판단부(130)는 현재 촬상된 프레임의 이전의 n개 프레임을 비교하여, 홍채의 크기가 증가하는 경향을 보이는지 판단한다(S731). 예를 들어, n이 2이고, 현재 프레임이 제3 프레임이라고 했을 때, 판단부(130)는 이전의 제1 프레임 및 제2 프레임에서 홍채의 크기가 증가하는 경향을 보이는지 판단한다.

증가하는 경향을 보인 경우, 현재 프레임인 제3 프레임에서 홍채의 크기가 기 설정된 제2 크기 이상인지 판단한다(S732). 이러한 판단 이후, 적외선 촬상까지는 약 수십 미리 초(ms)가 소요될 수 있으므로, 그 시간 동안 제2 크기였던 홍채의 크기가 제1 크기 이상으로 될 것을 예상하여, 미리 적외선 촬상을 위한 준비 단계로 진입하는 것이다.

이 경우, 홍채인식장치(100)의 저장부에는 시간에 다른 홍채의 크기 변화를 예측하기 위한 확률 모델이 저장되어 있을 수 있다. 확률 모델은 홍채 크기의 증가 추세를 예측하기 위해 사용되며, 제1 크기가 결정되면, 확률 모델을 이용하여 제2 크기가 결정될 수 있다.

한편, 위와 같은 판단부(130)의 판단 결과, 홍채의 크기가 증가하는 경향을 보이지 않았거나, 증가하는 경향이었더라도 제2 크기 이상이 아니면, 다시 홍채를 가시광선 파장 범위로 촬상한다.

도 6 또는 도 7에서 설명한 홍채인식방법에는 도 1 내지 도 5에서 설명한 다양한 실시 예로 보충될 수 있다. 따라서 중복되는 범위에서의 반복 설명은 생락하도록 한다.

상술한 다양한 실시 예에 따른 홍채인식장치(100)에 의하면 가시광선에 의한 촬상을 통해 홍채 인식에 적합하지 않은 경우는 필터링 할 수 있으므로, 홍채 인식에 적절할 경우에만 적외선을 조사하여 사용자의 눈이 적외선에 노출되는 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 디스플레이부(150)를 통해 정확한 홍채 인식을 위한 가이드 오브젝트를 표시해줄 수 있으므로, 홍채인식의 정확도가 향상될 수 있다.

한편, 상술한 다양한 실시 예들에 따른, 홍체인식방법은 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory readable medium) 에 저장될 수 있다. 이러한 비일시적 판독 가능 매체는 다양한 장치에 탑재되어 사용될 수 있다.

비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 방법을 수행하기 위한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.

이에 따라, 상술한 프로그램이 기존의 디스플레이 장치에 설치되어, 상술한 바와 같이 다각형 오브젝트를 이용한 다양한 조작이 사용자에게 제공될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

100: 홍채인식장치 110: 제1 촬상부
120: 제2 촬상부 130: 판단부
140: 제어부

Claims (19)

1. 홍채인식장치에 있어서,
   사용자의 홍채를 가시광선 파장 범위로 촬상하는 제1 촬상부;
   적외선 파장 범위로 촬상을 수행하는 제2 촬상부;
   상기 제1 촬상부에서 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하는지 판단하는 판단부; 및
   상기 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하면, 상기 사용자의 홍채를 촬상하도록 상기 제2 촬상부를 제어하고, 적외선 파장 범위로 촬상된 홍채를 이용하여 홍채 인식을 수행하는 제어부;를 포함하는 홍채인식장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 촬상부는,
   상기 홍채에 적외선을 조사하고, 상기 적외선이 조사된 홍채를 촬상하는 것을 특징으로 하는 홍채인식장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 촬상부는,
   상기 홍채에 적외선을 조사하는 적외선 조사부; 및
   상기 홍채로부터 반사된 적외선이 입사되는 렌즈를 구비한 이미지 처리부;를 포함하고, 상기 적외선 조사부와 상기 이미지 처리부는 서로 다른 하드웨어인 것을 특징으로 하는 홍채인식장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제2 촬상부에서 적외선이 기 설정된 시간 동안 조사되면, 적외선 조사를 중단하는 것을 특징으로 하는 홍채인식장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 판단부는,
   상기 제1 촬상부를 통해 촬상된 홍채의 크기가 기설정된 크기 이상이면, 상기 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 홍채인식장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 판단부는,
   상기 제1 촬상부를 통해 촬상된 영상에서의 홍채의 위치가 기설정된 영역이면, 상기 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 홍채인식장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 촬상부는 동영상을 촬상하고,
   상기 판단부는,
   상기 촬상된 동영상의 연속된 프레임 중 제1 프레임에서 홍채의 크기가 제1 크기이고, 제2 프레임에서 홍채의 크기가 제1 크기보다 큰 제2 크기인 것으로 감지되면, 상기 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 홍채인식장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 촬상부에 의해 촬상된 영상과 함께, 홍채 인식 정확도를 향상시키기 위해 사용자의 눈이 위치되어야하는 영역을 알려주는 가이드 오브젝트 표시하는 디스플레이부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인식장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 촬상부, 상기 제2 촬상부 및 상기 디스플레이부는 상기 홍채인식장치에서 동일한 면에 배치된 것을 특징으로 하는 홍채인식장치.
10. 제1항에 있어서
    상기 홍채인식장치는 스마트폰, 디지털 카메라, 스마트 안경, 스마트 워치 또는 PMP인 것을 특징으로 하는 홍채인식장치.
11. 홍채인식장치에 있어서,
    사용자의 홍채를 가시광선 파장 범위로 촬상하거나 적외선 파장 범위로 촬상하는 촬상부;
    상기 촬상부에서 가시광선 파장 범위로 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하는지 판단하는 판단부; 및
    상기 가시광선 파장 범위로 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하면, 적외선 파장 범위로 사용자의 홍채가 촬상되도록 상기 촬상부를 제어하고, 적외선 파장 범위로 촬상된 홍채를 이용하여 홍채 인식을 수행하는 제어부;를 포함하는 홍채인식장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 촬상부는,
    가시광선 또는 적외선 중 적어도 하나를 사용자의 홍채에 조사하여, 상기 가시광선 또는 상기 적외선이 조사되는 사용자의 홍채를 촬상하는 것을 특징으로 하는 홍채인식장치.
13. 홍채인식방법에 있어서,
    사용자의 홍채를 가시광선 파장 범위로 촬상하는 단계;
    상기 촬상된 홍채를 이용하여, 상기 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하는지를 판단하는 단계; 및
    상기 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하면, 상기 사용자의 홍채를 적외선 파장 범위로 촬상하여 홍채 인식을 수행하는 단계;를 포함하는 홍채인식방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 홍채 인식을 수행하는 단계는,
    상기 촬상된 홍채가 기설정된 조건을 만족하면, 적외선을 상기 사용자의 홍채에 조사하여, 상기 적외선이 조사된 홍채를 촬상하는 것을 특징으로 하는 홍채인식방법.
15. 제14항에 있어서
    상기 홍채 인식을 수행하는 단계는,
    상기 적외선이 기 설정된 시간 동안 조사되면, 적외선 조사를 중단하는 것을 특징으로 하는 홍채인식방법.
16. 제13항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 촬상된 홍채의 크기가 기설정된 크기 이상이면 상기 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 홍채인식방법.
17. 제13항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 제1 촬상부를 통해 촬상된 영상에서의 홍채의 위치가 기설정된 영역이면, 상기 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 홍채인식방법.
18. 제13항에 있어서,
    상기 사용자의 홍채를 가시광선 파장 범위로 촬상하는 단계는,
    상기 사용자의 홍채를 동영상으로 촬상하고,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 촬상된 동영상의 연속된 프레임 중 제1 프레임에서 홍채의 크기가 제1 크기이고, 제2 프레임에서 홍채의 크기가 제1 크기보다 큰 제2 크기인 것으로 감지되면, 상기 기 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 홍채인식방법.
19. 제13항에 있어서,
    사용자의 홍채를 가시광선 파장 범위로 촬상하는 단계는,
    가시광선 파장 범위로 촬상된 영상과 함께, 홍채 인식 정확도를 향상시키기 위해 사용자의 눈이 위치되어야하는 영역을 알려주는 가이드 오브젝트 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인식방법.
    

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