KR20160073866A - 홍채 인식 장치, 이를 포함하는 홍채 인식 시스템 및 상기 홍채 인식 시스템의 동작 방법 - Google Patents

홍채 인식 장치, 이를 포함하는 홍채 인식 시스템 및 상기 홍채 인식 시스템의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 홍채 인식 장치는, 사용자의 홍채 인식을 위한 이미지를 측정하는 제1 및 제2 렌즈; 상기 제1 렌즈를 통해 입력되는 이미지를 필터링하고, 제1 신호를 출력하는 제1 필터; 상기 제2 렌즈를 통해 입력되는 이미지를 필터링하고, 제2 신호를 출력하는 제2 필터; 및 각각이 복수의 픽셀들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 신호를 수신하여 각각에 대응하는 제1 이미지 신호 및 제2 이미지 신호를 출력하는 복수의 서브 픽셀 그룹을 포함하는 이미지 센서를 포함한다.

Description

홍채 인식 장치, 이를 포함하는 홍채 인식 시스템 및 상기 홍채 인식 시스템의 동작 방법{AN IRIS RECOGNITION DEVICE, AN IRIS RECOGNITION SYSTEM INCLUDING THE SAME AND A METHOD OF OPERATING THE IRIS RECOGNITION SYSTEM}
본 발명의 개념에 따른 실시예는 홍채 인식 장치, 이를 포함하는 홍채 인식 시스템 및 상기 홍채 인식 시스템의 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 홍채를 단시간 내에 정확하게 측정할 수 있는 홍채 인식 장치, 이를 포함하는 홍채 인식 시스템 및 상기 홍채 인식 시스템의 동작 방법에 관한 것이다.
홍채 인식 시스템은 사람마다 각기 다른 홍채의 특성을 이용하여 그 사람의 신원을 파악하는 장치로, 복제 또는 위조가 불가능하기 때문에 보안이나 방범, 신분 인증을 위한 시스템으로 사용되고 있다.
홍채 인식 시스템은, 사용자와의 적절한 거리 내에서 이미지 센서를 통해 사용자의 눈을 촬영하고 촬영된 이미지를 처리하여 미리 저장된 이미지와 비교함으로써 홍채 인식 동작을 수행하게 된다.
이를 위해, 홍채 인식 시스템은 거리 측정 센서에 의해 사용자와의 거리를 측정한 결과를 표시해주어 사용자가 동작 범위 내에 위치할 수 있도록 해야한다.
또한, 사용자의 눈을 촬영하기 위한 이미지 센서에서, 다양한 눈의 길이를 만족시키기 위한 광각(wide angle view) 카메라를 사용하거나, 눈의 영역만을 확대하여 취득하기 위한 협각(narrow angle view) 카메라를 사용하고 있다.
상기 광각 카메라를 사용하는 경우, 화각이 크기 때문에 고해상도의 카메라가 요구되고 또한 데이터 처리량이 많아지게 된다. 상기 협각 카메라를 사용하는 경우에는, 사용자가 근접하여 촬영하게 되면 광축을 맞추기가 어렵고 조명에 의한 음영 부분이 발생할 수 있으며, 사용자와 조명과의 각도에 따라 반사가 일어나게 되면 홍채가 가려질 수도 있다.
따라서, 사용자의 홍채를 쉽고 정확하게 취득할 수 있는 방안이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 홍채를 단시간 내에 정확하게 측정할 수 있는 홍채 인식 장치, 이를 포함하는 홍채 인식 시스템 및 상기 홍채 인식 시스템의 동작 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 홍채 인식 장치는, 사용자의 홍채 인식을 위한 이미지를 측정하는 제1 및 제2 렌즈; 상기 제1 렌즈를 통해 입력되는 이미지를 필터링하고, 제1 신호를 출력하는 제1 필터; 상기 제2 렌즈를 통해 입력되는 이미지를 필터링하고, 제2 신호를 출력하는 제2 필터; 및 각각이 복수의 픽셀들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 신호를 수신하여 각각에 대응하는 제1 이미지 신호 및 제2 이미지 신호를 출력하는 복수의 서브 픽셀 그룹을 포함하는 이미지 센서를 포함하며, 상기 제1 이미지 신호는 상기 사용자의 눈에 대하여 측정된 이미지 신호이고, 상기 제2 이미지 신호는 상기 사용자의 얼굴에 대하여 측정된 이미지 신호이다.
실시예에 따라, 상기 복수의 서브 픽셀 그룹은, 상기 제1 신호를 수신하는 제1 및 제2 서브 픽셀 그룹과, 상기 제2 신호를 수신하는 제3 서브 픽셀 그룹을 포함한다.
실시예에 따라, 상기 제1 필터는 적외선 밴드 패스 필터(IR Band Pass Filter)이고, 상기 제2 필터는 적외선 차단 필터(IR Cut Filter)이다.
실시예에 따라, 상기 제1 및 제2 서브 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들과 상기 제3 서브 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들은 서로 다른 노출(exposure) 시간을 갖는다.
실시예에 따라, 상기 제1 렌즈는 두 개의 협각 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈는 하나의 광각 렌즈를 포함하며, 상기 두 개의 협각 렌즈는 각각 상기 제1 및 제2 서브 픽셀 그룹의 상부에 배치되고, 상기 하나의 광각 렌즈는 상기 제3 서브 픽셀 그룹의 상부에 배치된다.
실시예에 따라, 상기 두 개의 협각 렌즈 및 상기 광각 렌즈의 위치는, 마이크로렌즈 시프트(microlens shift) 제어에 의해 각각의 위치가 최적화된다.
본 발명의 실시예에 따른 홍채 인식 시스템은, 사용자의 홍채 인식을 위한 이미지를 측정하고, 상기 측정된 이미지에 기초하여 제1 이미지 신호 및 제2 이미지 신호를 출력하는 홍채 인식 장치; 및 상기 제1 및 제2 이미지 신호에 따라 상기 사용자의 얼굴에 대한 거리 정보 및 공간 정보를 산출하고, 상기 산출된 거리 정보 및 공간 정보에 기초하여 상기 제1 이미지 신호가 소정의 이미지 신호와 동일한지 여부를 판단하는 홍채 이미지 처리부를 포함한다.
실시예에 따라, 상기 홍채 이미지 처리부는, 상기 제1 이미지 신호와 상기 제2 이미지 신호를 매칭하고, 상기 매칭 결과에 기초하여 상기 거리 정보를 산출하는 매칭부; 상기 제2 이미지 신호에 기초하여 상기 공간 정보를 산출하는 얼굴 검출부; 상기 거리 정보 및 상기 공간 정보에 기초하여 상기 사용자의 얼굴이 동작 영역 내에 위치하는지 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 사용자의 얼굴이 동작 영역 내에 위치하는 경우, 상기 제1 이미지 신호가 상기 소정의 이미지 신호와 동일한 신호인지 여부를 판단하고 판단 결과를 출력하는 홍채 검출부를 포함한다.
실시예에 따라, 상기 제2 이미지 신호로부터 루마(luma) 성분을 추출하여 상기 매칭부로 출력하고 RGB 성분을 추출하여 상기 얼굴 검출부로 출력하는 이미지 신호 프로세서를 더 포함하며, 상기 매칭부는, 상기 제1 이미지 신호와 상기 제2 이미지 신호의 루마 성분을 매칭한다.
실시예에 따라, 상기 홍채 인식 장치는, 제1 렌즈를 통해 입력되는 이미지에 대응하는 상기 제1 이미지 신호를 출력하는 제1 및 제2 서브 픽셀 그룹과, 제2 렌즈를 통해 입력되는 이미지에 대응하는 상기 제2 이미지 신호를 출력하는 제3 서브 픽셀 그룹을 구성하는 이미지 센서를 포함한다.
실시예에 따라, 상기 제1 및 제2 서브 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들과 상기 제3 서브 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들은 서로 다른 노출 시간을 갖는다.
실시예에 따라, 상기 제1 렌즈는 두 개의 협각 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈는 하나의 광각 렌즈를 포함하며, 상기 두 개의 협각 렌즈는 각각 상기 제1 및 제2 서브 픽셀 그룹의 상부에 배치되고, 상기 하나의 광각 렌즈는 상기 제3 서브 픽셀 그룹의 상부에 배치된다.
실시예에 따라, 상기 제1 이미지 신호는 상기 사용자의 눈을 촬영하여 측정된 적외선 이미지에 기초한 신호이고, 상기 제2 이미지 신호는 상기 사용자의 얼굴을 촬영하여 측정된 가시광선 이미지에 기초한 신호이다.
실시예에 따라, 상기 제1 서브 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들의 크기가 상기 제2 서브 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들의 크기보다 크다.
실시예에 따라, 상기 제1 서브 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들에는, 적어도 둘 이상의 픽셀에서 검출된 데이터를 하나의 픽셀 데이터로 생성하는 비닝(binning)이 수행된다.
본 발명의 실시예에 따른 홍채 인식 시스템의 동작 방법은, 사용자의 홍채 인식을 위한 이미지를 측정하여 제1 이미지 신호 및 제2 이미지 신호를 출력하는 단계; 상기 제1 이미지 신호 및 상기 제2 이미지 신호를 매칭하여 상기 사용자에 대한 거리 정보를 산출하는 단계; 상기 제2 이미지 신호에 기초하여 상기 사용자의 얼굴에 대한 공간 정보를 산출하는 단계; 및 상기 거리 정보 및 상기 공간 정보에 기초하여 상기 홍채 인식을 수행하는 단계를 포함한다.
실시예에 따라, 상기 홍채 인식을 수행하는 단계는, 상기 거리 정보 및 상기 공간 정보에 기초하여 상기 사용자의 얼굴이 동작 영역 내에 위치하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 얼굴이 동작 영역 내에 위치하는 경우, 상기 제1 이미지 신호가 소정의 이미지 신호와 동일한 신호인지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
실시예에 따라, 상기 제1 이미지 신호는 상기 사용자의 눈을 촬영하여 측정된 적외선 이미지에 대응하는 신호이고, 상기 제2 이미지 신호는 상기 사용자의 얼굴을 촬영하여 측정된 가시광선 이미지에 대응하는 신호이다.
본 발명의 실시예에 따른 홍채 인식 장치, 이를 포함하는 홍채 인식 시스템 및 상기 홍채 인식 시스템의 동작 방법에 의하면, 사용자의 얼굴에 광축을 일치시킴으로써 홍채를 단시간 내에 보다 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홍채 인식 시스템을 포함하는 이미지 처리 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 이미지 처리 시스템의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 홍채 인식 시스템의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 홍채 인식 장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5은 도 4에 도시된 이미지 센서의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5에 도시된 이미지 센서의 픽셀 어레이를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 3에 도시된 홍채 인식 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 3에 도시된 홍채 인식 시스템의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홍채 인식 시스템을 포함하는 이미지 처리 시스템을 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 이미지 처리 시스템의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 이미지 처리 시스템(1)은 휴대용 전자 장치로 구현될 수 있다. 상기 휴대용 전자 장치는 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 이동 전화기, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, PDA(personal digital assistant), EDA (enterprise digital assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP(portable multimedia player), 모바일 인터넷 장치(mobile internet device(MID), 웨어러블 컴퓨터, 사물 인터넷 (internet of things(IoT)) 장치, 또는 만물 인터넷(internet of everything(IoE)) 장치로 구현될 수 있다.
이미지 처리 시스템(1)은 홍채 인식 시스템(10), 조명 장치(20), 디스플레이 유닛(30), 메모리(40) 및 어플리케이션 프로세서(application processor(AP); 50)를 포함한다.
홍채 인식 시스템(10)은 세 개의 렌즈를 통하여 입사된 사용자의 얼굴 및 눈에 대한 이미지를 촬영하여 이미지 신호를 생성하고, 생성된 이미지 신호에 기초하여 사용자의 홍채를 판단하는 동작을 수행할 수 있다.
조명 장치(20)는 AP(50)의 제어에 기초하여 사용자의 눈을 향해 적외선(infrared ray)을 제공할 수 있다.
디스플레이 유닛(30)은 AP(50)의 제어에 기초하여 이미지 처리 시스템(1)의 구동중에 발생하는 이미지 데이터를 디스플레이할 수 있다. 예컨대, 디스플레이 유닛(30)은 LCD(Liquid Crystal Display), LED 디스플레이, OLED 디스플레이, AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes) 디스플레이, 또는 플렉시블 디스플레이(flexible display; IR)로 구현될 수 있다.
메모리(40)는 이미지 처리 시스템(1)의 동작을 제어하기 위한 프로그램을 저장할 수 있다. 예컨대, 메모리(40)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리로 구현될 수 있다.
AP(50)는 이미지 처리 시스템(1)에 포함된 구성 요소들(10, 20 및 30)의 동작을 제어할 수 있다. AP(50)는 메모리(40)에 저장된 프로그램을 실행할 수 있다.
또한, AP(50)는 홍채 인식 시스템(10)이 프론트 카메라 모드(front camera mode) 또는 홍채 인식 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
프론트 카메라 모드(front camera mode)로 동작하는 경우, AP(50)는 가시광선(visible ray) 이미지에 대응하는 데이터만 출력하도록 홍채 인식 시스템(10)을 제어할 수 있다. 홍채 인식 모드로 동작하는 경우, AP(50)는 가시광선 이미지 및 적외선 이미지에 대응하는 데이터를 출력하도록 홍채 인식 시스템(10)을 제어할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 홍채 인식 시스템의 일 실시예를 나타내는 블록도이다. 도 4는 도 3에 도시된 홍채 인식 장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4에서는, 홍채 인식 장치(100)의 측면을 나타낸다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 홍채 인식 시스템(10)은 홍채 인식 장치(100), 이미지 신호 프로세서(image signal processor(ISP); 200), 및 홍채 이미지 처리부(300)를 포함한다.
홍채 인식 장치(100)는 사용자의 홍채 인식을 위한 이미지를 측정하고, 측정된 이미지에 기초하여 제1 이미지 신호(IM1) 및 제2 이미지 신호(IM2)를 출력한다.
홍채 인식 장치(100)는 제1 렌즈(111), 제2 렌즈(113), 제1 필터(121), 제2 필터(123), 및 이미지 센서(130)를 포함한다.
제1 렌즈(111) 및 제2 렌즈(113)는 초점 거리(focal length)에 따라 다른 화각을 갖는 렌즈들을 포함할 수 있다.
제1 렌즈(111)는 사용자의 눈 영역을 확대하여 취득하기 위해 화각이 좁은 두 개의 협각 렌즈를 포함할 수 있다. 제2 렌즈(113)는 사용자의 얼굴을 취득하기 위해 화각이 넓은 하나의 광각 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 제1 렌즈(111)는 줌(zoom) 렌즈이고, 제2 렌즈(113)는 단초점 렌즈일 수도 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 홍채 인식 장치(100)는 세 개의 렌즈를 이용하여 사용자의 홍채 인식을 위한 이미지를 취득할 수 있다.
도 4에 도시되지는 않았지만, 홍채 인식 장치(100)는 입사되는 빛을 집광하기 위한 마이크로 렌즈(microlens)를 제1 렌즈(111) 및 제2 렌즈(113)의 앞 단에 더 포함할 수 있다.
제1 필터(121)는 제1 렌즈(111)를 통해 입력되는 이미지 중 적외선 이미지를 통과시키고, 필터링된 신호를 출력할 수 있다. 제2 필터(123)는 제2 렌즈(113)를 통해 입력되는 이미지 중 가시광선 이미지를 통과시키고, 필터링된 신호를 출력할 수 있다.
이를 위해, 제1 필터(121)는 적외선 이미지를 통과시키는 적외선 밴드 패스 필터(IR Band Pass Filter)일 수 있다. 제2 필터(123)는 적외선 이미지를 차단하고 가시광선 이미지를 통과시키는 적외선 차단 필터(IR Cut Filter)일 수 있다.
이미지 센서(130)는 각각이 복수의 픽셀을 포함하고, 필터링된 신호들을 수신하여 대응하는 이미지 신호를 출력하는 복수의 서브 픽셀 그룹을 포함할 수 있다. 이러한 이미지 센서(130)의 일예가 도 5 내지 도 6에 도시되어 있다.
도 5은 도 4에 도시된 이미지 센서의 일 실시예를 나타내는 블록도이다. 도 6은 도 5에 도시된 이미지 센서의 픽셀 어레이를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 이미지 센서(130)는 픽셀 어레이(131), 컨트롤 유닛(133), 및 리드아웃 블록(135)를 포함한다.
픽셀 어레이(131)는 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 서브 픽셀 그룹들(sub pixel group 1 내지 sub pixel group 3)을 포함할 수 있다. 복수의 서브 픽셀 그룹들(sub pixel group 1 내지 sub pixel group 3) 각각은 컨트롤 유닛(133)의 제어에 의해 구동되어 복수의 서브 픽셀 신호들을 출력할 수 있다.
실시예에 따라 복수의 서브 픽셀 그룹들은, 두 개의 제1 렌즈(111) 각각에 대응하는 제1 서브 픽셀 그룹(sub pixel group 1) 및 제2 서브 픽셀 그룹(sub pixel group 2)과, 하나의 제2 렌즈(113)에 대응하는 제3 서브 픽셀 그룹(sub pixel group 3)을 포함할 수 있다.
컨트롤 유닛(133)은 AP(50)로부터 출력되는 제어 신호(CS)에 응답하여 픽셀 어레이(131) 및 리드아웃 블록(135)의 동작을 제어할 수 있다.
컨트롤 유닛(133)은 제1 및 제2 서브 픽셀 그룹들(sub pixel group 1, sub pixel group 2)에 포함된 픽셀들과, 제3 서브 픽셀 그룹(sub pixel group 3)에 포함된 픽셀들의 노출(exposure) 시간을 다르게 조절할 수 있다. 노출 시간은 조명 장치(20)에 의한 조명 또는 주변 환경 등의 외부 요인에 따라 다르게 조절될 수 있다.
예컨대, 어두운 곳에서 홍채 인식을 수행하게 되는 경우, 컨트롤 유닛(133)은 적외선 이미지에 대응하는 픽셀들보다 가시광선 이미지에 대응하는 픽셀들에 대하여 더 많은 노출 시간을 갖도록 제어할 수 있다.
즉, 제1 렌즈(111)에 대응하는 픽셀들과 제2 렌즈(113)에 대응하는 픽셀들의 노출 시간을 다르게 제어하기 위해, 하나의 이미지 센서(130)에 대한 영역을 분리할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 적외선 이미지에 대한 효율을 높이기 위해, 각 서브 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들의 크기를 다르게 구성하거나, 해당 픽셀들에 대한 비닝(binning) 동작을 수행할 수 있다.
예컨대, 적외선 이미지에 대응하는 픽셀 신호를 출력하기 위한 제1 및 제2 서브 픽셀 그룹(sub pixel group 1, 2)에 포함된 픽셀들의 사이즈를, 가시광선 이미지에 대응하는 픽셀 신호를 출력하기 위한 제3 서브 픽셀 그룹(sub pixel group 3)에 포함된 픽셀들의 사이즈보다 더 크게 구성할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 서브 픽셀 그룹(sub pixel group 1, 2)에 포함된 픽셀들에 대해서는, 적어도 둘 이상의 픽셀에서 검출된 픽셀 신호를 하나의 픽셀 신호로 생성하는 비닝 동작이 수행될 수도 있다.
이러한 홍채 인식 장치(100)를 구성하기 위해서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 픽셀 어레이(131)에 포함된 각 서브 픽셀 그룹(Sub Pixel Group 1 내지 Sub Pixel Group 3)의 상부에는 대응되는 렌즈들이 형성될 수 있다.
두 개의 제1 렌즈(111A, 111B)는 각각 제1 서브 픽셀 그룹(Sub Pixel Group 1) 및 제2 서브 픽셀 그룹(Sub Pixel Group 2)의 상부에 형성되고, 하나의 제2 렌즈(113)는 제3 서브 픽셀 그룹(Sub Pixel Group 3)의 상부에 형성될 수 있다. 도 6에 도시되지는 않았지만, 제1 및 제2 서브 픽셀 그룹(sub pixel group 1, 2)과 제1 렌즈(111A, 111B) 사이에는 제1 필터(121)가 형성되고, 제3 서브 픽셀 그룹(sub pixel group 3)과 제2 렌즈(113) 사이에는 제2 필터(123)가 형성될 수 있다.
이때, 제1 렌즈(111A, 111B) 및 제2 렌즈(113)가 배치되는 위치는 마이크로렌즈 시프트(microlens shift) 제어에 의해 각각의 위치가 최적화될 수 있다.
마이크로렌즈 시프트 제어는, 이미지 센서(130)의 픽셀 높이, 빛의 입사 각도, 제1 렌즈(111A, 111B)와 제2 렌즈(113)의 구조 등의 변화에 따라 실험적으로 렌즈의 위치를 최적화하는 것을 의미한다.
리드아웃 블록(135)은 복수의 서브 픽셀 그룹들(sub pixel group 1 내지 sub pixel group 3)로부터 서브 픽셀 신호들을 수신하고, 이미지 신호(IM)를 생성하여 출력한다.
컨트롤 유닛(133)의 제어에 기초하여, 리드아웃 블록(135)은 제1 및 제2 서브 픽셀 그룹(sub pixel group 1, 2)에 대응하는 제1 이미지 신호(IM1)와 제3 서브 픽셀 그룹(sub pixel group 3)에 대응하는 제2 이미지 신호(IM2)를 생성하여 출력할 수 있다.
즉, 사용자의 눈에 대한 적외선 이미지에 대응하는 제1 이미지 신호(IM1) 및 사용자의 얼굴에 대한 가시광선 이미지에 대응하는 제2 이미지 신호(IM2)가 출력될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, ISP(200)는 홍채 인식 장치(100)로부터 출력된 제2 이미지 신호(IM2)를 처리하고, 제2 이미지 신호(IM2)로부터 제1 성분(IM2a) 및 제2 성분(IM2b)을 추출하여 출력할 수 있다.
즉, ISP(200)는 베이어 신호의 형태인 제2 이미지 신호(IM2)로부터 밝기(luminance; luma, 루마) 성분인 제1 성분(IM2a) 및 RGB 성분인 제2 성분(IM2b)을 추출하여 출력할 수 있다.
홍채 이미지 처리부(300)는 매칭부(310), 얼굴 검출부(330), 판단부(350), 및 홍채 검출부(370)를 포함한다.
매칭부(310)는 제1 이미지 신호(IM1)와 제2 이미지 신호(IM2)의 루마 성분(IM2a)을 매칭하고, 매칭 결과에 기초하여 거리 정보를 산출한다. 거리 정보는, 홍채 인식 장치(100)와 사용자 사이의 거리를 나타내는 정보이다.
즉, 매칭부(310)는 사용자의 눈의 위치와 얼굴의 위치를 매칭함으로써 홍채 인식 장치(100)와 사용자 사이의 거리 정보를 산출할 수 있다.
얼굴 검출부(330)는 제2 이미지 신호(IM2)의 RGB 성분(IM2b)에 기초하여 공간 정보를 산출한다. 공간 정보는, 홍채 인식 장치(100)에 의해 측정된 이미지가 디스플레이 유닛(30)에 디스플레이될 때, 사용자의 얼굴이 화면을 차지하는 공간을 나타내는 정보이다.
즉, 얼굴 검출부(330)는 디스플레이 유닛(30)에 사용자의 얼굴 색이 디스플레이되는 면적을 검출함으로써 공간 정보를 산출할 수 있다.
판단부(350)는 거리 정보 및 공간 정보에 기초하여 사용자의 얼굴이 소정의 동작 영역 내에 위치하는지 여부를 판단하고, 판단 결과를 출력한다. 이때, 동작 영역은, 미리 지정된 거리 정보 및 공간 정보에 대한 값들의 범위를 나타내는 정보이다.
즉, 판단부(350)는 사용자의 얼굴에서 두 눈이 홍채 인식 장치(100)와의 광축을 중심으로 배치되었는지 여부를 판단할 수 있다.
판단부(350)는 사용자의 얼굴이 동작 영역 내에 위치하지 않는 경우 사용자의 이미지를 재측정하기 위한 페일 신호를 AP(50)로 출력할 수 있다. 예컨대, 사용자가 소정의 거리 내에 위치하지 않거나 사용자의 얼굴이 소정의 공간 내에 위치하지 않는 경우, 판단부(350)는 AP(50)로 페일 신호를 출력할 수 있다.
이때, AP(50)는 페일 신호를 수신한 경우 홍채 인식 실패를 나타내기 위한 음성 메시지를 출력하거나 안내 메시지를 디스플레이하도록 이미지 처리 시스템(1)을 제어할 수 있다.
판단부(350)는 사용자의 얼굴이 동작 영역 내에 위치하는 경우 캡쳐 명령 신호를 홍채 검출부(370)로 출력할 수 있다.
홍채 검출부(370)는 캡쳐 명령 신호에 응답하여 홍채 인식 장치(100)로부터 출력되는 제1 이미지 신호(IM1)가 소정의 이미지 신호와 동일한지 여부를 판단하고, 판단 결과를 출력한다. 이때, 소정의 이미지 신호는, 이미지 처리 시스템(1)에 대해 미리 지정된 사용자의 홍채를 나타내는 이미지 신호이다.
홍채 검출부(370)는 제1 이미지 신호(IM1)가 소정의 이미지 신호와 동일한 경우 패스 신호를 AP(50)로 출력하고, 소정의 이미지 신호와 동일하지 않은 경우 페일 신호를 AP(50)로 출력할 수 있다.
이때, AP(50)는 패스 신호를 수신한 경우 이미지 처리 시스템(1)의 동작이 활성화되도록 구성 요소들을 제어할 수 있다. 또한, AP(50)는 페일 신호를 수신한 경우 사용자 인증 실패를 나타내기 위한 음성 메시지를 출력하거나 안내 메시지를 디스플레이하도록 이미지 처리 시스템(1)을 제어할 수 있다.
도 7은 도 3에 도시된 홍채 인식 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 3 및 도 7을 참조하면, 홍채 인식 장치(100)는 하나의 제2 렌즈(113)를 통해 도 7의 (a)에 도시된 바와 같은 사용자의 얼굴에 대한 이미지를 측정하고, 두 개의 제1 렌즈(111)를 통해 도 7의 (b)에 도시된 바와 같은 사용자의 눈에 대한 이미지를 측정할 수 있게 된다.
이때, 사용자의 얼굴에 대한 이미지는 제2 필터(123)에 의한 가시광선 이미지이고, 사용자의 눈에 대한 이미지는 제1 필터(121)에 의한 적외선 이미지일 수 있다.
즉, 홍채 이미지 처리부(300)는 사용자의 얼굴이 (a)에 도시된 바와 같은 동작 영역 내에 위치하는 경우 (b)에 도시된 바와 같은 홍채를 인식할 수 있게 된다.
도 8은 도 3에 도시된 홍채 인식 시스템의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1 내지 도 8을 참조하면, 홍채 인식 장치(100)는 사용자의 홍채 인식을 위한 이미지를 측정하고, 측정된 이미지에 기초하여 제1 이미지 신호(IM1) 및 제2 이미지 신호(IM2)를 출력한다(S10).
매칭부(310)는 제1 이미지 신호(IM1) 및 제2 이미지 신호(IM2)의 루마 성분(IM2a)을 매칭하여 사용자에 대한 거리 정보를 산출한다(S20). 얼굴 검출부(330)는 제2 이미지 신호(IM2)의 RGB 성분(IM2b)에 기초하여 사용자의 얼굴에 대한 공간 정보를 산출한다(S30).
판단부(350)는 거리 정보 및 공간 정보에 기초하여 사용자의 얼굴이 동작 영역 내에 위치하는지 여부를 판단하고(S40), 사용자의 얼굴이 동작 영역 내에 위치하는 경우 캡쳐 명령 신호를 출력한다(S50).
홍채 검출부(370)는 캡쳐 명령 신호에 응답하여 제1 이미지 신호(IM1)가 소정의 이미지 신호와 동일한 신호인지 여부를 판단한다(S60).
홍채 검출부(370)는 제1 이미지 신호(IM1)가 소정의 이미지 신호와 동일한 경우 사용자 인증에 성공한 것으로 판단하고, AP(50)로 패스 신호를 출력한다(S70). 홍채 검출부(370)는 제1 이미지 신호(IM1)가 소정의 이미지 신호와 동일하지 않은 경우 사용자 인증에 실패한 것으로 판단하고, AP(50)로 페일 신호를 출력한다(S80).
상기 S40 단계에서, 판단부(350)는 사용자의 얼굴이 동작 영역 내에 위치하지 않는 경우 홍채 인식에 실패한 것으로 판단하고, AP(50)로 페일 신호를 출력한다(S80). 그러면, AP(50)는, 패스 신호를 수신한 경우 이미지 처리 시스템(1)의 동작을 활성화시키고, 페일 신호를 수신한 경우 사용자의 이미지를 재측정하기 위해 홍채 인식 장치(100)를 제어할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10; 홍채 인식 시스템
100; 홍채 인식 장치
200; ISP
300; 홍채 이미지 처리부
310; 매칭부
330; 얼굴 검출부
350; 판단부
370; 홍채 검출부

Claims (10)

  1. 사용자의 홍채 인식을 위한 이미지를 측정하는 제1 및 제2 렌즈;
    상기 제1 렌즈를 통해 입력되는 이미지를 필터링하고, 제1 신호를 출력하는 제1 필터;
    상기 제2 렌즈를 통해 입력되는 이미지를 필터링하고, 제2 신호를 출력하는 제2 필터; 및
    각각이 복수의 픽셀들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 신호를 수신하여 각각에 대응하는 제1 이미지 신호 및 제2 이미지 신호를 출력하는 복수의 서브 픽셀 그룹을 포함하는 이미지 센서를 포함하며,
    상기 제1 이미지 신호는 상기 사용자의 눈에 대하여 측정된 이미지 신호이고, 상기 제2 이미지 신호는 상기 사용자의 얼굴에 대하여 측정된 이미지 신호인 홍채 인식 장치.
  2. 사용자의 홍채 인식을 위한 이미지를 측정하고, 상기 측정된 이미지에 기초하여 제1 이미지 신호 및 제2 이미지 신호를 출력하는 홍채 인식 장치; 및
    상기 제1 및 제2 이미지 신호에 따라 상기 사용자의 얼굴에 대한 거리 정보 및 공간 정보를 산출하고, 상기 산출된 거리 정보 및 공간 정보에 기초하여 상기 제1 이미지 신호가 소정의 이미지 신호와 동일한지 여부를 판단하는 홍채 이미지 처리부를 포함하는 홍채 인식 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 홍채 이미지 처리부는,
    상기 제1 이미지 신호와 상기 제2 이미지 신호를 매칭하고, 상기 매칭 결과에 기초하여 상기 거리 정보를 산출하는 매칭부;
    상기 제2 이미지 신호에 기초하여 상기 공간 정보를 산출하는 얼굴 검출부;
    상기 거리 정보 및 상기 공간 정보에 기초하여 상기 사용자의 얼굴이 동작 영역 내에 위치하는지 여부를 판단하는 판단부; 및
    상기 사용자의 얼굴이 동작 영역 내에 위치하는 경우, 상기 제1 이미지 신호가 상기 소정의 이미지 신호와 동일한 신호인지 여부를 판단하고 판단 결과를 출력하는 홍채 검출부를 포함하는 홍채 인식 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 이미지 신호로부터 루마(luma) 성분을 추출하여 상기 매칭부로 출력하고 RGB 성분을 추출하여 상기 얼굴 검출부로 출력하는 이미지 신호 프로세서를 더 포함하며,
    상기 매칭부는, 상기 제1 이미지 신호와 상기 제2 이미지 신호의 루마 성분을 매칭하는 홍채 인식 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 홍채 인식 장치는,
    제1 렌즈를 통해 입력되는 이미지에 대응하는 상기 제1 이미지 신호를 출력하는 제1 및 제2 서브 픽셀 그룹과, 제2 렌즈를 통해 입력되는 이미지에 대응하는 상기 제2 이미지 신호를 출력하는 제3 서브 픽셀 그룹을 구성하는 이미지 센서를 포함하는 홍채 인식 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 서브 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들과 상기 제3 서브 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들은 서로 다른 노출 시간을 갖는 홍채 인식 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 두 개의 협각 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈는 하나의 광각 렌즈를 포함하며,
    상기 두 개의 협각 렌즈는 각각 상기 제1 및 제2 서브 픽셀 그룹의 상부에 배치되고, 상기 하나의 광각 렌즈는 상기 제3 서브 픽셀 그룹의 상부에 배치되는 홍채 인식 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 이미지 신호는 상기 사용자의 눈을 촬영하여 측정된 적외선 이미지에 기초한 신호이고, 상기 제2 이미지 신호는 상기 사용자의 얼굴을 촬영하여 측정된 가시광선 이미지에 기초한 신호인 홍채 인식 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 서브 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들의 크기가 상기 제2 서브 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들의 크기보다 큰 홍채 인식 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 서브 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들에는, 적어도 둘 이상의 픽셀에서 검출된 데이터를 하나의 픽셀 데이터로 생성하는 비닝(binning)이 수행되는 홍채 인식 시스템.
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