KR20210101928A - 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템 - Google Patents

홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템 Download PDF

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KR20210101928A
KR20210101928A KR1020200016506A KR20200016506A KR20210101928A KR 20210101928 A KR20210101928 A KR 20210101928A KR 1020200016506 A KR1020200016506 A KR 1020200016506A KR 20200016506 A KR20200016506 A KR 20200016506A KR 20210101928 A KR20210101928 A KR 20210101928A
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고기석
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주식회사 케이티앤씨
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Abstract

개시된 내용은 원거리의 대상자의 홍채 영상을 촬영하기 위한 홍채촬영카메라의 방향, 줌 및 포커싱이 높은 수준의 정보처리 및 연산처리 프로세싱없이 신속용이하게 이루어질 수 있도록 한 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템에 관한 것이다.
개시된 내용은 대상자를 촬영하여 얼굴 및 눈의 위치를 추정할 수 있도록 하는 광각의 얼굴인식카메라와, 줌 렌즈 및 초점 렌즈 조절 기능을 구비하여 대상자의 홍채 영상을 촬영하는 협각의 홍채촬영카메라와, 상기 홍채촬영카메라의 작동시에 상기 홍채촬영카메라의 촬영영역에 근적외선을 발산하는 근적외선엘이디와, 대상자와의 거리를 측정하는 거리센서와, 상기 얼굴인식카메라와 상기 홍채촬영카메라의 거리별 상관관계를 토대로 생성된 기하학적 매핑 정보가 수록저장된 매핑정보 데이터베이스와, 상기 얼굴인식카메라의 획득 영상을 통해 획득된 대상자의 눈 위치 정보와, 상기 얼굴인식카메라, 상기 홍채촬영카메라, 상기 근적외선엘이디 및 상기 거리센서의 작동을 제어하되, 상기 얼굴인식카메라의 획득 영상을 통해 획득된 대상자의 눈 위치 정보와, 상기 거리센서의 센서신호를 통해 획득된 대상자와의 거리 정보와, 상기 거리정보에 매핑되는 상기 매핑정보 데이터베이스의 기하학적 매핑 정보에 따라 상기 홍채촬영카메라의 방향, 줌 및 포커싱을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템을 일 실시예로 제시한다.

Description

홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템{System for acquisiting iris image for enlarging iris acquisition range}
개시된 내용은 원거리에 있는 대상자의 홍채 영상을 신속 정확하게 획득할 수 있도록 한 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 식별항목에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 식별항목에 기재된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
최근 들어 지문, 홍채 영상과 같은 생체정보를 보안 분야에 이용하는 사례가 증대되고 있는 추세이다.
특히 홍채는 홍채란 눈 구조의 일부로서 사진기의 조리개와 같이 빛이 동공을 통해 들어가는 양을 조절하는 역할을 하는 것으로, 인체에서 가장 복잡하고 정교한 섬유 조직으로 형성되어 있다.
이러한 홍채는 유아기에 빗살무늬 형태의 홍채 패턴이 형성되어 평생 변화가 거의 없으며 모든 사람의 홍채 패턴은 서로 다르며, 심지어 쌍둥이, 본인의 오른쪽, 왼쪽 홍채도 다르다. 또한 홍채는 유일하게 외부에서 식별 가능한 인체 내부기관으로, 수정체의 내부에 보호되어 있어 외부의 영향으로 회손될 가능성도 매우 적은것으로 알려져 있다.
이러한 홍채 패턴의 유일성과 영속성은 사람을 식별하기 위한 생체 기관 중 가장 적합한 것으로 알려짐에 따라 홍채 인식은 생체정보 인식을 통한 보안 분야에 만히 적용되고 있다.
홍채 인식을 통한 보안기술이 근접거리 홍채 인식을 필요로 하는 일반 출입문 뿐만 아니라 예를 들어 스피드 게이트, 공항, 항만 시설 등과 같이 많은 사람이 지나가는 출입구 등과 같이 원거리 홍채 인식을 필요로 하는 보안 및 출입통제 분야에도 이용하고자 하는 시도도 이루어지고 있다.
이러한 원거리 홍채 인식에 일반적으로 적용되는 종래의 시스템으로는 사르노프사(Sarnoff Corporation)와 미쯔비시사(Mitsubishi Corporation)에서 개발한 시스템을 들 수 있다.
이 중 사르노프사(Sarnoff Corporation)에서 일명 "Iris On the Move"로 개발한 포털 시스템(Portal system)은 움직임이 없는 2대의 단초점 메가픽셀급 고해상도 카메라를 사용하여, 게이트 통과를 위해 원거리에서 접근하는 사용자를 촬영하여 홍채 영상을 확득하는 시스템으로, 빠른 처리 속도(20 subjects/min)를 나타내는 장점이 있다.
그러나 사르노프사(Sarnoff Corporation)에서 개발한 원거리 홍채 인식 시스템의 경우에는 게이트를 통과하는 사용자의 위치 및 자세의 제약이 있으며, 특히 카메라에서 촬영되는 영역이 게이트 전역이므로 촬영 영역을 전부 비추기 위해서 게이트 전체에 걸쳐 상당한 수의 적외선 조명이 부착되어 전체 시스템 비용이 증가하는 단점이 있다.
또한 미쯔비시사(Mitsubishi Corporation)에서 개발한 원거리 홍채 인식 시스템은 팬틸트(Pan-Tilt) 장치와 1대의 광각(WFOV; Wide-field-ofview) 카메라와 1대의 메가픽셀급 협각(NFOV; narrow-field-of-view) 카메라를 이용하여 비교적 넓은 동작 범위에서 원거리에 있는 사용자의 얼굴 검출 및 추출된 얼굴 특징점 정보를 이용한 거리 예측 기법을 이용하여 홍채 영상을 취득하는 시스템으로, 팬틸트(Pan-Tilt) 기능으로 인해 비교적 넓은 동작 범위를 가지는 장점이 있다.
그러나 미쯔비시사(Mitsubishi Corporation)에서 개발한 원거리 홍채 영상 취득 시스템의 경우에는 메가픽셀급 협각카메라의 촬영 영역을 충분히 비춰줄 만큼 고출력 특성을 나타내는 대규모의 근적외선 조명이 필요하고, 이에 따라 고출력을 내기 위한 대규모 조명들의 제어가 힘들다는 단점이 있다.
또한 종래의 원거리 홍채 영상 획득시스템의 경우에는 홍채카메라의 촬상을 위해 줌 카메라의 포커싱을 공지된 오토포커싱(AF) 기술에 의존해 왔다. 하지만, 줌과 오토포커싱(AF) 기술을 적용한 종래의 시스템의 경우에는 오토포커싱(AF) 알고리즘이 적정 초점의 영상을 찾기 위해 피사체가 일정시간 정지 상태를 유지해야 하며, 사용자가 수초간 멈춰 기다릴 때에 그 성능이 안정적이며, 실제 홍채촬영 시에는 촬영 피사체의 움직임을 강하게 제한시켜야 하는 문제점이 있다.
또한 피사체의 움직임에 대해 빠르게 반응시키기 위해서는 고성능의 오토포커싱(AF) 관련 연산프로세서가 요구되지만, 대부분의 가속 칩의 형태는 가시광 영역에 최적화 되어있어 IR 영역만을 고해상도로 촬영하는 홍채촬영 방식에는 적절하지 않은 문제점이 있다.
이와 같은 이유로 종래의 홍채인식 장치는 근접거리 촬상을 통해 구현되어 있으며, 원거리 촬영이 가능한 시스템의 경우 고가의 부품과 기구물을 사용하며 소량 커스텀 제작 공급하는 방식으로 구현된다. 뿐만 아니라 렌즈의 줌 포커스 제어 렌즈를 비롯하여 IR LED의 광량 제어 등을 영상 분석 등의 기법을 통하여 여러 단계의 높은 자원 소비를 통해 홍채를 촬영해야 한다.
최근에는 홍채의 위치 확인을 위해 얼굴인식 카메라를 도입하고 얼굴인식 위치로 팬틸트(PT) 모터를 제어하여 홍채활영 카메라가 눈을 향하도록 제어하는 원거리 홍채 영상 획득시스템이 개발되기에 이르렀다.
전술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 방안으로, 대한민국 특허등록 제10-0869998호(2008.11.24. 공고)에는 사용자 감지 영상을 촬영하는 광각카메라와; 저조도 카메라 혹은 근적외선 카메라로, 줌 렌즈 및 자동 초점 기능을 구비하여 사용자 홍채 영상을 촬영하는 협각카메라와, 상기 협각카메라의 몸체에 장착되어 상기 협각카메라가 작동할 때만 협각카메라의 촬영 영역을 비추는 근적외선 조명장치와, 광축 근접 평행 구조로 장착되어 있는 상기 광각카메라와 협각카메라를 패닝 혹은 틸팅시키는 PT(Pan-Tilt) 장치와, 상기 광각카메라에 의해 촬영된 사용자 감지 영상으로부터 얼굴이 확인된 후 눈 위치를 검출한 결과에 따라 상기 광각카메라의 촬영 영상의 중심에 눈이 위치하도록 상기 PT 장치를 패닝 혹은 틸팅시킨 다음, 상기 근적외선 조명장치를 작동시키고 상기 협각카메라의 촬영 영상에서 눈이 검출될 때까지 상기 협각카메라를 틸팅시켜 눈을 검출하고 난 후 상기 협각카메라를 패닝 혹은 틸팅시켜 사용자의 눈이 협각카메라의 촬영 영상 중심에 위치하면 상기 협각카메라의 줌 렌즈를 홍채 인식에 적합한 크기의 홍채 영상 획득에 필요한 줌 배율로 가변하고 자동 초점 조절을 하여 홍채 영상을 획득하는 메인 프로세서로 구성되는 것을 특징으로 하는 원거리 홍채 영상 획득 시스템이 개시된다.
또한 대한민국 특허공개 제10-2009-0130696호(2009.12.24. 공개)에는 사용자 감지 영상을 촬영하는 광각카메라와, 줌 렌즈 및 초점 렌즈 조절 기능을 구비하여 사용자 홍채 영상을 촬영하는 협각카메라와, 상기 협각카메라가 작동할 때만 협각카메라의 촬영 영역을 비추는 근적외선 조명장치와, 상기 광각카메라와 협각카메라의 전방에 배치된 상태에서 가시광선을 투과 혹은 반사시키거나 적외선을 투과 혹은 반사시켜 상기 광각카메라와 협각카메라의 광축을 일치시키는 미러 부재와, 전반사 거울을 패닝 혹은 틸팅시켜 상기 미러 부재를 투과하거나 상기 미러 부재에 반사되는 가시광선이나 적외선의 경로를 변경함으로써 광축 일치된 상기 광각카메라와 협각카메라의 촬영방향을 변경하는 거울 PT(Pan-Tilt)장치와, 상기 광각카메라에 의해 촬영된 사용자 감지 영상으로부터 얼굴이 확인된 후 눈 위치를 검출한 결과에 따라 상기 광각카메라의 촬영 영상의 중심에 눈이 위치하도록 상기 거울 PT 장치의 전반사 거울을 패닝 혹은 틸팅시킨 다음, 상기 근적외선 조명장치를 작동시키면서 상기 거울 PT 장치의 전반사 거울을 패닝 혹은 틸팅시켜 사용자의 눈이 협각카메라의 촬영 영상 중심에 위치하면 상기 협각카메라의 줌 렌즈를 홍채 인식에 적합한 크기의 홍채 영상 획득에 필요한 줌 배율로 가변하고 자동 초점 조절을 하여 홍채 영상을 획득하는 메인 프로세서로 구성되는 거울의 패닝과 틸팅을 이용한 원거리 홍채 영상 획득시스템이 개시된다.
그러나 전술한 바와 같은 팬틸트(PT)를 이용한 원거리 홍채 영상 획득시스템 의 경우에는 협각카메라의 줌 렌즈를 홍채 인식에 적합한 크기의 홍채 영상 획득에 필요한 줌 배율로 가변함에 있어 높은 수준의 정보처리 및 연산처리 프로세싱이 요구됨에 따라 실제 원거리 홍채영상 확득에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
1. 대한민국 특허등록 제10-0869998호(2008.11.24. 공고) 2. 대한민국 특허공개 제10-2009-0130696호(2009.12.24. 공개)
사람의 얼굴 및 눈의 위치를 추정할 수 있는 광각의 얼굴인식카메라와 줌-포커스 제어가능한 협각의 홍채촬영카메라의 거리별 상관관계를 토대로 생성된 기하학적 매핑 정보와, 거리센서에 의해 측정된 거리정보에 기초하여 원거리의 대상자의 홍채 영상을 촬영하기 위한 홍채촬영카메라의 방향, 줌 및 포커싱이 높은 수준의 정보처리 및 연산처리 프로세싱없이 신속용이하게 이루어질 수 있도록 한 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템을 제공하고자 한다.
또한 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.
개시된 내용은 대상자를 촬영하여 얼굴 및 눈의 위치를 추정할 수 있도록 하는 광각의 얼굴인식카메라와, 줌 렌즈 및 초점 렌즈 조절 기능을 구비하여 대상자의 홍채 영상을 촬영하는 협각의 홍채촬영카메라와, 상기 홍채촬영카메라의 작동시에 상기 홍채촬영카메라의 촬영영역에 근적외선을 발산하는 근적외선엘이디와, 대상자와의 거리를 측정하는 거리센서와, 상기 얼굴인식카메라와 상기 홍채촬영카메라의 거리별 상관관계를 토대로 생성된 기하학적 매핑 정보가 수록저장된 매핑정보 데이터베이스와, 상기 얼굴인식카메라, 상기 홍채촬영카메라, 상기 근적외선엘이디 및 상기 거리센서의 작동을 제어하되, 상기 얼굴인식카메라의 획득 영상을 통해 획득된 대상자의 눈 위치 정보와, 상기 거리센서의 센서신호를 통해 획득된 대상자와의 거리 정보와, 상기 거리정보에 매핑되는 상기 매핑정보 데이터베이스의 기하학적 매핑 정보에 따라 상기 홍채촬영카메라의 방향, 줌 및 포커싱을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템을 일 실시예로 제시한다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 홍채촬영카메라는 대상자의 키에 관계없이 홍채영상의 획득이 가능하도록 1.3m 높이에 설치되고 상향 30도 및 하향 20도 범위 내에서 상기 컨트롤러의 제어에 의해 자동으로 틸팅가능하다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 매핑정보 데이터베이스의 기하학적 매핑 정보는 상기 얼굴인식카메라와 상기 홍채촬영카메라의 줌 배율별로 달라지는 호모그래피 정보를 공간정보가 반영된 기하학적 호모그래피(Geometrical Homography)로 해석하여 획득된다.
개시된 내용의 일 실시예에 따른 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템에 의하면, 스피드 게이트, 공항, 항만 시설 등과 같이 많은 사람이 지나가는 출입구 등에 설치되어 원거리에서 사람의 홍채 영상을 획득하여 인증이 가능하므로 개인 인증을 위해 카메라에 근접하게 눈을 갖다 대는 기존 상용제품들의 불편함을 해소하고 빠른 속도로 많은 사람들의 출입을 제어할 수 있는 장점이 있다.
또한 개시된 내용의 일 실시예에 따른 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템에 의하면, 사람의 얼굴 및 눈의 위치를 추정할 수 있는 광각의 얼굴인식카메라와 홍채를 정밀하게 촬영할 수 있도록 줌 렌즈 및 초점 렌즈 조절 기능을 구비한 협각의 홍채촬영카메라의 거리별 상관관계를 토대로 생성된 기하학적 매핑 정보와, 거리센서에 의해 측정된 거리정보에 기초하여 홍채촬영카메라의 방향, 줌 및 포커싱이 높은 수준의 정보처리 및 연산처리 프로세싱없이 신속용이하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.
또한 개시된 내용의 일 실시예에 따른 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템에 의하면, 원거리에 있는 대상자의 홍채영상을 확득하는 과정에서 수행되는 오토포커싱(AF) 및 영상 분석 등의 높은 수준의 정보처리 및 연산처리 프로세싱을 줄임으로써 시스템 자원이 제한적인 임베디드 시스템에서도 구현이 가능한 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템의 전체 블럭 구성도.
도 2는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템에 있어서, 얼굴인식카메라와 홍채촬영카메라의 거리별 상관관계를 토대로 기하학적 매핑 정보를 생성하는 일 실시예의 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.
도 1은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템의 전체 블럭 구성도이다.
개시된 내용의 일 실시예에 따른 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템은 홍채 인식을 필요로 하는 일반 출입문 뿐만 아니라 예를 들어 스피드 게이트, 공항, 항만 시설 등과 같이 많은 사람이 지나가는 출입구 등에 설치되어 출입통제를 위한 보안설비의 일환으로 적용되는 것으로, 도 1에 도시되는 바와 같이, 대상자를 촬영하여 얼굴 및 눈의 위치를 추정할 수 있도록 하는 광각의 얼굴인식카메라(10)와, 줌 렌즈 및 초점 렌즈 조절 기능을 구비하여 대상자의 홍채 영상을 촬영하는 협각의 홍채촬영카메라(30)와, 홍채촬영카메라(30)의 작동시에 홍채촬영카메라(30)의 촬영영역에 근적외선을 발산하는 근적외선엘이디(30)와, 대상자와의 거리를 측정하는 거리센서(40)와, 얼굴인식카메라(10)와 홍채촬영카메라(30)의 거리별 상관관계를 토대로 생성된 기하학적 매핑 정보가 수록저장된 매핑정보 데이터베이스(50)와, 얼굴인식카메라(10), 홍채촬영카메라(30), 근적외선엘이디(30) 및 거리센서(40)의 작동을 제어하되, 얼굴인식카메라(10)의 획득 영상을 통해 획득된 대상자의 눈 위치 정보와, 거리센서(40)의 센서신호를 통해 획득된 대상자와의 거리 정보와, 이 거리정보에 매핑되는 매핑정보 데이터베이스(50)의 기하학적 매핑 정보에 따라 홍채촬영카메라(30)의 방향, 줌 및 포커싱을 제어하는 컨트롤러(60)를 포함한다.
여기서, 얼굴인식카메라(10)는 대상자를 촬영하여 얼굴 및 눈의 위치를 추정할 수 있도록 하는 것으로, 가시광선 영상을 촬영하는 카메라로 형성된다.
얼굴인식카메라(10)는 대상자의 감지 영상을 촬영하여 얼굴 및 눈의 위치를 추정을 위한 화상데이터를 제공하는 것으로, 일반 컬러 카메라에 30도이상의 화각을 가진 렌즈가 부착된 광각 카메라인 것이 바람직하며, 통상의 줌 기능과 틸팅 기능을 가지는 것이 바람직하나, 통상의 줌 기능과 틸팅 기능이 없는 고정카메라로 형성될 수도 있다.
얼굴인식카메라(10)는 대상자의 키에 관계없이 얼굴을 포함한 영상의 획득이 가능하도록 1.3m 높이에 설치되고 상향 30도 및 하향 20도 범위 내에서 차후에 설명돨 컨트롤러(60)의 제어에 의해 자동으로 틸팅가능한 것이 바람직하다.
전술한 얼굴인식카메라(10)의 일측, 상부, 또는 하부 중 하나로부터 일정거리만큼 이격되어 홍채촬영카메라(30)가 설치된다. 홍채촬영카메라(30)는 줌 렌즈 및 초점 렌즈 조절 기능을 구비하여 대상자의 홍채 영상을 촬영하는 역할을 한다.
홍채촬영카메라(30)는 소량의 빛을 받을 때 CCD센서에서 생긴 소량의 전기적 신호를 증폭하여 일반 카메라보다 밝은 영상을 얻는 저조도 카메라(예를 들어, VGA급 저조도 카메라)일 수도 있지만, 일반적인 감시용 카메라에 비해서 적외선 파장에 따른 반응도가 높은 근적외선 카메라인 것이 바람직하다. 또한 홍채촬영카메라(30)는 1도∼5도의 화각을 가지는 줌 렌즈가 부착된 협각 카메라인 것이 바람직하다.
또한 홍채촬영카메라(30)는 대상자의 키에 관계없이 홍채영상의 획득이 가능하도록 1.3m 높이에 설치되고 상향 30도 및 하향 20도 범위 내에서 컨트롤러(60)의 제어에 의해 자동으로 틸팅가능한 것이 바람직하다.
또한 얼굴인식카메라(10)와 홍채촬영카메라(30)는 평행한 시선 내지는 촬상하고자 하는 최대거리 밖에서의 교차점을 형성하도록 배열된다.
전술한 홍채촬영카메라(30)에는 근적외선엘이디(30)가 설치된다. 근적외선엘이디(30)는 홍채촬영카메라(30)의 작동시에 홍채촬영카메라(30)의 촬영영역에 근적외선을 발산함으로써 홍채촬영카메라(30)의 촬영영역을 비추는 역할을 한다.
근적외선엘이디(30)는 홍채촬영카메라(30)와 함께 연동하도록 홍채촬영카메라(30) 상에 장착되어 홍채촬영카메라(30)가 작동할 때만 점등된다.
근적외선엘이디(30)는 홍채촬영카메라(30)가 촬영하는 영역을 비출 만큼의 조사각을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어 최대 화각이 5도인 협각의 홍채촬영카메라(30)의 경우에는 5도의 조사각을 갖는 근적외선엘이디(30)가 적용된다.
근적외선엘이디(30)는 홍채촬영카메라(30)의 바디의 상하좌우 중 어느 한 곳에 단일개수로 장착되어 홍채촬영카메라(30)가 작동할 때만 점등될 수도 있는데, 이 경우에는 조명에 의한 반사광이 홍채 인식에 사용하지 않는 홍채 위 혹은 아래에 맺히게 하는 것이 바람직하다.
또한 근적외선엘이디(30)는 홍채촬영카메라(30)의 바디의 상하 또는 좌우에 각각 1개씩 총 2개가 장착되어 홍채촬영카메라(30)가 작동할 때만 점등될 수도 있는데, 이 경우에는 2개의 근적외선엘이디(30)의 조사 방향은 중선선을 기준으로 촬영 영역을 향해 기울어야 하며 거리가 멀어질수록 서로 중첩 영영이 많아짐에 따라 홍채촬영카메라(30)가 촬상하고자 하는 영역을 충분히 포함하도록 설계되는 것이 바람직하다.
일반적으로 더 먼 거리의 근적외선 영상을 촬영하기 위해서는 높은 출력의 에너지가 필요하며 이는 시스템의 출력 성능과 연관되어 거리 증가 따라 높은 비용 상승으로 이어질 수 있다. 이러한 문제점의 해소를 위해 근적외선엘이디(30)는 컨트롤러(60)의 정밀 스트로빙 제어하에 홍채의 위치에 해당하는 영역을 촬상하는 수ms 이하의 시간동안에만 근적외선을 강하게 조사하는 것이 바람직하다.
전술한 얼굴인식카메라(10) 또는 홍채촬영카메라(30)의 바디 상에는 거리센서(40)가 설치된다. 거리센서(40)는 얼굴인식카메라(10) 또는 홍채촬영카메라(30)와 대상자와의 거리를 측정하여 컨트롤러(60)로 거리 정보 산출을 위한 센서신호를 전달하는 것으로, 통상의 초음파 거리센서로 형성 가능하다.
또한 전술한 얼굴인식카메라(10), 홍채촬영카메라(30), 근적외선엘이디(30) 및 거리센서(40)의 작동을 제어하는 컨트롤러(60)에는 매핑정보 데이터베이스(50)가 포함된다.
매핑정보 데이터베이스(50)는 얼굴인식카메라(10)와 홍채촬영카메라(30)의 거리별 상관관계를 토대로 생성된 기하학적 매핑 정보가 수록저장어 형성되는데, 도 2에는 얼굴인식카메라와 홍채촬영카메라의 거리별 상관관계를 토대로 기하학적 매핑 정보를 생성하는 일 실시예가 도시된다.
매핑정보 데이터베이스(50)의 기하학적 매핑 정보는 도 2에 도시되는 바와 같이, 얼굴인식카메라(10)와 홍채촬영카메라(30)의 줌 배율별로 달라지는 호모그래피 정보를 공간정보가 반영된 기하학적 호모그래피(Geometrical Homography)로 해석함에 의해 획득 가능하다.
실제 영상에서 찾고자 하는 대상체가 카메라를 기준으로 실제 얼마나 멀리 떨어져 있고 또 크기는 얼마인지 구할 수 있는 구체적 방법으로 손과 연필을 이용해 기하학적으로 직접 푸는 방법과, 호모그래피(homography)를 이용한 방법과, 3D 변환을 이용한 방법을 들 수 있다.
이 중 호모그래피는 한 평면을 다른 평면에 투영(projection)시켰을 때 투영된 대응점들 사이에는 성립되는 일정한 변환관계를 말한다. 호모그래피(homography)는 통상 3×3 행렬로 표현되며 대응점들의 동차좌표(homogeneous coordinate) 표현에 대해 성립하는 변환관계로 정의된다. 호모그래피(homography)는 직접적인 투영관계에 있는 두 평면 사이에서뿐만 아니라 투영관계에 의해 직·간접적으로 연결되는 모든 평면들 사이에서도 일반적으로 성립한다.
호모그래피(homography)를 이용해서 영상에서 검출된 물체의 실제 위치를 구하는 방법은 다음과 같다:
먼저, 카메라 시야 내에서 바닥에 임의의 네 점을 잡고 이들의 지면좌표를 실측을 통해 측정하고. 지면좌표계의 기준(원점 등)을 설정한다. 설정한 기준(지면좌표계)에 맞춰 네 점의 지면좌표를 측정한 후 해당 점들의 영상좌표(카메라 이미지에서의 픽셀좌표)를 구한다. 픽셀좌표로부터 지면좌표로의 호모그래피 변환행렬 H의 계산은 opencv의 findHomogray함수를 이용하거나 또는 아래 코드를 이용해서 직접 계산한다. 호모그래피 행렬 H가 얻어지면 이후의 과정은 간단하다. 임의의 영상 픽셀좌표 p(x, y)에 대응되는 지면좌표는 p를 동차좌표로 확장한 (x, y, 1)에 H를 곱한 결과를 다시 2d 좌표로 변환하면 얻어진다. 즉, H*(x, y, 1)T = (a, b, c)T라면 구하고자 하는 지면좌표는 (a/c, b/c)가 된다.
이러한 기하학적 호모그래피 해석기법은 당해 기술분야에서 이미 공지되어 있는 바, 여기서는 명세서의 간략화를 위해 더이상의 상세설명은 생략하기로 한다.
전술한 얼굴인식카메라(10), 홍채촬영카메라(30), 근적외선엘이디(30) 및 거리센서(40)는 컨트롤러(60)에 유선 또는 무선통신에 의해 연결된다. 컨트롤러(60)는 얼굴인식카메라(10), 홍채촬영카메라(30), 근적외선엘이디(30) 및 거리센서(40)의 작동을 제어하는 것으로, 전술한 매핑정보 데이터베이스(50)를 포함한다.
특히 컨트롤러(60)는 얼굴인식카메라(10)의 획득 영상을 통해 획득된 대상자의 눈 위치 정보와, 거리센서(40)의 센서신호를 통해 획득된 대상자와의 거리 정보와, 이 거리정보에 매핑되는 매핑정보 데이터베이스(50)의 기하학적 매핑 정보에 따라 홍채촬영카메라(30)의 방향, 줌 및 포커싱을 제어한다.
개시된 내용의 일 실시예에 따른 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템은 얼굴인식카메라(10)와 홍채촬영카메라(30)가 틸팅 가능하게 설치되는 1개의 본체프레임으로 형성되고 이 본체프레임 상에는 매핑정보 데이터베이스(50)를 포함하는 컨트롤러(60)가 탑재될 수도 있고, 실시예에 따라서는 얼굴인식카메라(10)와 홍채촬영카메라(30)가 각각 틸팅 가능하게 이격 배열되고, 매핑정보 데이터베이스(50)를 포함하는 컨트롤러(60)에 유선 또는 무선통신에 의해 연결될 수도 있다.
이상에서와 같은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템의 경우에는, 스피드 게이트, 공항, 항만 시설 등과 같이 많은 사람이 지나가는 출입구 등에 설치되어 원거리에서 사람의 홍채 영상을 획득하여 인증이 가능하므로 개인 인증을 위해 카메라에 근접하게 눈을 갖다 대는 기존 상용제품들의 불편함을 해소하고 빠른 속도로 많은 사람들의 출입을 제어할 수 있다.
또한 개시된 내용의 일 실시예에 따른 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템의 경우에는, 사람의 얼굴 및 눈의 위치를 추정할 수 있는 광각의 얼굴인식카메라(10)와 홍채를 정밀하게 촬영할 수 있도록 줌 렌즈 및 초점 렌즈 조절 기능을 구비한 협각의 홍채촬영카메라(30)의 거리별 상관관계를 토대로 생성된 기하학적 매핑 정보와, 거리센서(40)에 의해 측정된 거리정보에 기초하여 홍채촬영카메라(30)의 방향, 줌 및 포커싱이 높은 수준의 정보처리 및 연산처리 프로세싱없이 신속용이하게 이루어질 수 있다.
또한 개시된 내용의 일 실시예에 따른 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템에 의하면, 원거리에 있는 대상자의 홍채영상을 확득하는 과정에서 수행되는 오토포커싱(AF) 및 영상 분석 등의 높은 수준의 정보처리 및 연산처리 프로세싱을 줄임으로써 시스템 자원이 제한적인 임베디드 시스템에서도 구현이 가능하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 얼굴인식카메라
20 : 홍채촬영카메라
30 : 근적외선엘이디
40 : 거리센서
50 : 매핑정보 데이터베이스
60 : 컨트롤러

Claims (3)

  1. 대상자를 촬영하여 얼굴 및 눈의 위치를 추정할 수 있도록 하는 광각의 얼굴인식카메라;
    줌 렌즈 및 초점 렌즈 조절 기능을 구비하여 대상자의 홍채 영상을 촬영하는 협각의 홍채촬영카메라;
    상기 홍채촬영카메라의 작동시에 상기 홍채촬영카메라의 촬영영역에 근적외선을 발산하는 근적외선엘이디;
    대상자와의 거리를 측정하는 거리센서;
    상기 얼굴인식카메라와 상기 홍채촬영카메라의 거리별 상관관계를 토대로 생성된 기하학적 매핑 정보가 수록저장된 매핑정보 데이터베이스; 및
    상기 얼굴인식카메라, 상기 홍채촬영카메라, 상기 근적외선엘이디 및 상기 거리센서의 작동을 제어하되, 상기 얼굴인식카메라의 획득 영상을 통해 획득된 대상자의 눈 위치 정보와, 상기 거리센서의 센서신호를 통해 획득된 대상자와의 거리 정보와, 상기 거리정보에 매핑되는 상기 매핑정보 데이터베이스의 기하학적 매핑 정보에 따라, 상기 홍채촬영카메라의 방향, 줌 및 포커싱을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 홍채촬영카메라는 대상자의 키에 관계없이 홍채영상의 획득이 가능하도록 1.3m 높이에 설치되고 상향 30도 및 하향 20도 범위 내에서 상기 컨트롤러의 제어에 의해 자동으로 틸팅가능한 것을 특징으로 하는 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 매핑정보 데이터베이스의 기하학적 매핑 정보는 상기 얼굴인식카메라와 상기 홍채촬영카메라의 줌 배율별로 달라지는 호모그래피 정보를 공간정보가 반영된 기하학적 호모그래피(Geometrical Homography)로 해석하여 획득되는 것을 특징으로 하는 홍채인식범위 확장을 위한 홍채 영상 획득시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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