KR20230127855A - 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템 및 안면 인식 방법 - Google Patents

마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템 및 안면 인식 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템은 마스크를 착용한 신원 확인 대상자의 얼굴을 포함하는 안면 이미지를 획득하는 이미지 획득부; 상기 신원 확인 대상자의 마스크를 착용하지 않은 상태의 얼굴을 포함하는 기준 이미지를 저장하는 데이터 베이스; 및 상기 신원 확인 대상자의 신원을 확인하는 안면 인식 서버를 포함하고, 상기 안면 인식 서버는 상기 안면 이미지에서 상기 신원 확인 대상자의 안면 윤곽선 및 내부 윤곽선의 특징을 추출하는 안면 윤곽선 특징 추출부; 상기 안면 이미지에서 상기 마스크의 윤곽선을 확정하여 마스크 이미지를 추출하는 마스크 윤곽선 특징 추출부; 상기 마스크 이미지를 상기 기준 이미지에 대응하게 회전시키는 마스크 윤곽선 회전부; 상기 기준 이미지와 회전된 상기 마스크 이미지를 합성하여 신원 확인 대상 이미지를 생성하는 안면 마스크 생성부; 및 상기 안면 이미지와 상기 신원 확인 대상 이미지를 비교하는 안면 비교부를 포함하며, 상기 안면 윤곽선은 신원 확인 대상자 안면의 외곽 윤곽선이며, 상기 내부 윤곽선은 신원 확인 대상자의 안면 내부의 윤곽선이고, 상기 마스크에 가린 영역의 내부 윤곽선은 상기 안면 윤곽선 특징 추출부의 예측에 의해 추출될 수 있다.

Description

마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템 및 안면 인식 방법{FACE RECOGNITION SYSTEM AND FACE RECOGNITION METHOD IN WEARING MASK}
본 발명은 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템 및 안면 인식 방법에 관한 것이다.
비밀 번호 또는 신분증과 같은 보안 카드에 의한 보안 방법은 분실, 도난 또는 도용의 경우 문제가 발생할 가능성이 있다. 이러한 비밀 번호 또는 보안 카드에 의한 보안 방법의 문제를 해결하기 위하여, 최근에는 대상자의 생체 정보를 이용하는 생체 인식 기술이 개발되어 널리 이용되고 있다.
생체 인식 기술이란 인체의 일부분을 인식하는 기술을 말한다. 생체 인식 기술에 의한 보안 방법으로는 지문 인식, 홍채 인식 및 얼굴 인식이 있다. 지문 인식을 활용한 보안 방법은 보안 기술이 적용되는 분야에 종사하는 일부의 사람에게서 지문 채취가 불가능하여 보안 방법으로 사용하기 어려울 수 있다. 홍채 인식을 활용한 보안 방법은 장비가 고가이며 출입자에게 인식에 대한 거부감을 줄 수 있다. 평면 얼굴 인식을 활용한 보안 방법은 조명이나 표정에 따른 영향을 많이 받고 도용의 가능성도 높다.
앞선 기술들의 단점을 보완할 수 있는 얼굴 인식으로 접근한 사례가 있으나, 신원 확인의 대상자가 모자, 선글라스, 마스크 등의 악세사리를 착용하여 얼굴 영역의 일부가 가려지면 인식 성능이 크게 저하되는 문제가 있다.
이에, 신원 확인 대상자가 종래의 얼굴 인식 기술을 사용하는 경우, 신원을 확인할 때마다 착용한 모자, 선글라스, 마스크 등의 악세사리를 착용 해제해야 하는 불편이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 신원 확인 대상자가 마스크와 같은 악세사리를 착용하더라도 신원 확인 대사자의 안면을 정확하게 인식할 수 있는 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템 및 안면 인식 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템은 마스크를 착용한 신원 확인 대상자의 얼굴을 포함하는 안면 이미지를 획득하는 이미지 획득부; 상기 신원 확인 대상자의 마스크를 착용하지 않은 상태의 얼굴을 포함하는 기준 이미지를 저장하는 데이터 베이스; 및 상기 신원 확인 대상자의 신원을 확인하는 안면 인식 서버를 포함하고, 상기 안면 인식 서버는 상기 안면 이미지에서 상기 신원 확인 대상자의 안면 윤곽선 및 내부 윤곽선의 특징을 추출하는 안면 윤곽선 특징 추출부; 상기 안면 이미지에서 상기 마스크의 윤곽선을 확정하여 마스크 이미지를 추출하는 마스크 윤곽선 특징 추출부; 상기 마스크 이미지를 상기 기준 이미지에 대응하게 회전시키는 마스크 윤곽선 회전부; 상기 기준 이미지와 회전된 상기 마스크 이미지를 합성하여 신원 확인 대상 이미지를 생성하는 안면 마스크 생성부; 및 상기 안면 이미지와 상기 신원 확인 대상 이미지를 비교하는 안면 비교부를 포함하며, 상기 안면 윤곽선은 신원 확인 대상자 안면의 외곽 윤곽선이며, 상기 내부 윤곽선은 신원 확인 대상자의 안면 내부의 윤곽선이고, 상기 마스크에 가린 영역의 내부 윤곽선은 상기 안면 윤곽선 특징 추출부의 예측에 의해 추출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 안면 비교부는 상기 안면 이미지와 상기 신원 확인 대상 이미지를 비교하여 동일인의 안면 이미지인지를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 마스크 윤곽선은 상기 신원 확인 대상자의 안면과 마스크 사이의 경계에서 복수의 지점을 추출하여 확정되며, 상기 마스크 이미지는 확정된 상기 마스크 윤곽선의 내부 영역에 대응할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 신원 확인 대상 이미지는 상기 데이터 베이스 또는 상기 안면 인식 서버에 임시 저장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템은 상기 안면 이미지와 상기 신원 확인 대상 이미지가 동일인의 안면 이미지임이 확인되면, 상기 신원 확인 대상 이미지의 기준 이미지에 대응하는 신원 정보를 확인하는 신원 확인부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 방법은 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템을 이용한 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 방법에 있어서, 이미지 획득부가 신원 확인 대상자의 안면 이미지를 획득하는 안면 이미지 획득 단계; 신원 확인 대상자가 마스크를 착용하고 있는지 판단하는 마스크 착용 확인 단계; 안면 윤곽선 특징 추출부가 상기 안면 이미지에서 안면 윤곽선 및 내부 윤곽선을 추출하는 안면 윤곽선 특징 추출 단계; 마스크 윤곽선 특징 추출부가 상기 안면 이미지에서 마스크의 윤곽선을 확정하여 마스크 이미지를 추출하는 마스크 윤곽선 특징 추출 단계; 마스크 윤곽선 회전부가 상기 마스크 이미지를 기준 이미지에 대응하게 회전시키는 마스크 윤곽선 회전 단계; 안면 마스크 생성부가 상기 기준 이미지와 회전된 상기 마스크 이미지를 합성하여 신원 대상 이미지를 생성하는 안면 마스크 생성 단계; 및 안면 비교부가 상기 안면 이미지와 상기 신원 대상 이미지를 비교하는 안면 비교 단계를 포함하고, 상기 안면 윤곽선은 신원 확인 대상자 안면의 외곽 윤곽선이며, 상기 내부 윤곽선은 신원 확인 대상자의 안면 내부의 윤곽선이고, 상기 마스크에 가린 영역의 내부 윤곽선은 상기 안면 윤곽선 특징 추출부의 예측에 의해 추출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 안면 비교 단계에서는 상기 안면 이미지와 상기 신원 확인 대상 이미지를 비교하여 동일인의 안면 이미지인지를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 안면 이미지와 상기 신원 확인 대상 이미지가 동일인의 안면 이미지임을 판단하는 동일인 판단 단계; 및 상기 신원 확인 대상 이미지의 기준 이미지에 대응하는 신원 정보를 확인하는 신원 확인 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템 및 안면 인식 방법은 신원 확인 대상자가 마스크와 같은 악세사리를 착용하더라도 신원 확인 대상자의 안면을 정확하게 인식할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템 및 안면 인식 방법은 신원 확인 대상자가 착용한 마스크의 이미지를 추출하여 기준 이미지에 적용하고, 신원 확인 대상자의 안면 이미지와 마스크 및 기준 이미지의 합성 이미지를 비교함으로써, 신원 확인 대상자의 안면을 정확하게 인식할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 안면 인식 서버를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 안면 윤곽선 특징 추출부에 의한 안면 윤곽선을 추출함을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 마스크 윤곽선 특징 추출부에 의한 마스크 윤곽선 및 마스크 이미지를 추출함을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 도 2에 도시된 마스크 윤곽선 회전부에 의한 마스크 이미지의 회전을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 도 2에 도시된 안면 마스크 생성부에 의한 기준 이미지 및 마스크 이미지의 합성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 안면 비교부에 의한 촬영 이미지와 신원 확인 대상 이미지의 비교를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템을 이용한 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 안면 인식 서버를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 안면 윤곽선 특징 추출부에 의한 안면 윤곽선을 추출함을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 2에 도시된 마스크 윤곽선 특징 추출부에 의한 마스크 윤곽선 및 마스크 이미지를 추출함을 설명하기 위한 도면이며, 도 5a 및 도 5b는 도 2에 도시된 마스크 윤곽선 회전부에 의한 마스크 이미지의 회전을 설명하기 위한 도면이며, 도 6a 및 도 6b는 도 2에 도시된 안면 마스크 생성부에 의한 기준 이미지 및 마스크 이미지의 합성을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 2에 도시된 안면 비교부에 의한 촬영 이미지와 신원 확인 대상 이미지의 비교를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)은 유치원, 또는 어린이집과 같은 영유아 보육 시설에 출입하는 사람의 신원을 확인하기 위하여 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)은 영유아 교육 어플리케이션 또는 영유아 교육 사이트에 접근 또는 로그인하는 사람의 신원을 확인하기 위하여 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)이 영유아 보육 시설을 출입하는 사람, 또는 영유아 교육 어플리케이션 및 영유아 교육 사이트에 접근 또는 로그인하는 사람의 신원을 확인하기 위하여 적용됨을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 일 실시예에 따른 발명의 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)은 신원 확인을 위한 다양한 위치, 장소 또는 분야에 적용될 수 있다.
하기에서는 설명의 편의를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)이 유치원, 또는 어린이집과 같은 영유아 보육 시설에 출입하는 사람의 신원을 확인하기 위하여 적용됨을 예로서 설명한다.
상술한 바와 같은 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)은 신원 확인을 위한 대상자가 마스크, 모자, 선글라스 등의 악세사리를 착용하더라도 신원 확인 대상자의 안면을 인식할 수 있다.
이를 위하여, 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)에는 신원 확인 대상자의 안면이 악세사리에 의해 부분적으로 가려지더라도 안면 인식을 수생하기 위한 소프트웨어(어플리케이션)이 설치되어 실행될 수 있다.
마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)은 별도의 단말 또는 단말의 일부 모듈로 구현될 수 있다. 또한, 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)의 구성은 통합 모듈로 형성되거나, 하니 이상의 모듈로 이루어질 수 있다. 또한, 반대로, 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)의 각 구성은 별도의 모듈로 이루어질 수도 있다.
또한, 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)은 구현되는 형태에 따라 이동성을 갖거나 고정될 수 있다. 예를 들면, 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)이 별도의 단말 또는 단말의 일부 모듈로 구현되는 경우, 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)은 이동성을 가질 수 있다. 또한, 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)이 건물의 출입구에 설치되는 경우, 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)은 건물의 출입구에 고정될 가질 수 있다.
상술한 바와 같은 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)은 이미지 획득부(100), 데이터 베이스(200) 및 안면 인식 서버(300)를 포함할 수 있다.
이미지 획득부(100)는 신원 확인 대상자의 얼굴을 포함하는 이미지, 즉 안면 이미지를 획득할 수 있다. 이러한 이미지 획득부(100)는 카메라 또는 폐쇄회로 카메라(CCTV) 등과 같은 이미지 촬영 장치로 구현될 수 있다. 이미지 획득부(100)는 신원 확인 대상자를 촬영하고, 신원 확인 대상자의 안면 이미지를 생성할 수 있다. 안면 이미지는 신원 확인 대상자의 얼굴의 일부가 악세사리, 예를 들면, 마스크에 의해 일부가 가려진 이미지일 수 있다. 하기에서는 설명의 편의를 위하여 악세사리가 마스크인 경우를 예로서 설명한다.
본 발명의 일 실시예에서, 이미지 획득부(100)는 안면 이미지를 임시로 저장할 수 있는 메모리(도시하지 않음)를 구비할 수도 있다. 한편, 상기에서는 안면 이미지가 이미지 획득부(100)의 메모리에 임시 저장됨을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 안면 이미지는 데이터 베이스(200) 또는 안면 인식 서버(300)에 임시로 저장될 수도 있다.
이미지 획득부(100)는 유선 또는 무선 인터페이스를 통해 데이터를 전송하거나 수신하는 모듈을 포함할 수 있다. 따라서, 이미지 획득부(100)는 상술한 유선 또는 무선 인터페이스를 통하여 촬영된 안면 이미지를 데이터 베이스(200) 또는 안면 인식 서버(300)로 전송할 수 있다.
데이터 베이스(200)는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)이 설치된 유치원 또는 어린이집과 같은 영유아 보육 시설에 출입하는 사람, 즉 신원 확인 대상자의 신원을 확인하기 위한 하나 이상의 연관 정보를 저장할 수 있다. 또는
본 발명의 일 실시예에서, 데이터 베이스(200)는 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)은 영유아 교육 어플리케이션 또는 영유아 교육 사이트에 접근 또는 로그인하는 사람의 신원을 확인하기 위하여 적용될 수 있다.
신원 확인 대상자에 연관된 정보는 신원 확인 대상자의 신원 정보, 안면 이미지 및 기준 이미지를 포함할 수 있다.
신원 정보는 신원 확인 대상자의 이름, 출생연도, 성별, 거주 지역, 거주 국가 또는 인종 등의 다양한 정보를 포함할 수도 있다. 즉, 신원 정보는 신원 확인 대상자의 이미지 정보가 아닌 다양한 데이터 정보일 수 있다.
안면 이미지는 이미지 획득부(100)에서 획득한 이미지일 수 있다. 예를 들면, 안면 이미지는 이미지 획득부(100)에서 촬영되어 전송된 신원 확인 대상자가 마스크를 착용한 이미지일 수 있다.
기준 이미지는 신원 확인 대상자의 마스크를 착용하지 않은 이미지일 수 있다. 이러한 기준 이미지는 이미지 획득부(100)를 통해 저장되거나, 별도의 입력을 통하여 저장될 수 있다. 예를 들면, 기준 이미지는 영유아 보육 시설에 출입하는 출입자가 제공한 안면 이미지일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 데이터 베이스(200)는 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000) 내의 하나의 모듈 또는 영역으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 데이터 베이스(200)는 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000) 내에 메모리 형태로 구현될 수 있다. 데이터 베이스(200)가 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000) 내에 메모리 형태로 구현되는 경우, 데이터 베이스(200)는 복수의 영역들로 구분될 수 있다. 상술한 신원 정보, 안면 이미지 및 기준 이미지 각각은 데이터 베이스(200)의 서로 다른 영역에 분리되어 저장될 수 있다.
또한, 데이터 베이스(200)는 외부 클라우드 서버 또는 외부 데이터 모듈 형태로 구현될 수도 있다.
안면 인식 서버(300)는 이미지 획득부(100)에서 획득된 안면 이미지와, 데이터 베이스(200)에 저장된 기준 이미지를 비교하여 통해 신원 확인 대상자의 신원을 확인할 수 있다. 특히, 안면 인식 서버(300)는 안면 이미지에서 마스크 이미지를 추출하고, 추출된 마스크 이미지를 기준 이미지에 합성하여 신원 확인 대상 이미지를 생성하고, 안면 이미지와 신원 확인 대상 이미지를 비교하여 신원 확인 대상자의 신원을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같은 안면 인식 서버(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, 안면 윤곽선 특징 추출부(310), 마스크 윤곽선 특징 추출부(320), 마스크 윤곽선 회전부(330), 안면 마스크 생성부(340), 안면 비교부(350) 및 신원 확인부(360)를 포함할 수 있다.
안면 윤곽선 특징 추출부(310)는 도 3에 도시된 바와 같이, 마스크를 착용한 신원 확인 대상자의 안면 윤곽선의 특징을 추출할 수 있다. 여기서, 안면 윤곽선은 신원 확인 대상자 안면의 외곽 윤곽선일 수 있다.
또한, 안면 윤곽선 특징 추출부(310)는 도 3에 도시된 바와 같이, 마스크를 착용한 신원 확인 대상자의 내부 윤곽선의 특징을 추출할 수도 있다. 여기서, 내부 윤곽선은 안면 윤곽선 내부의 윤곽선일 수 있다. 즉, 내부 윤곽선은 신원 확인 대상자의 눈, 코, 입 및 귀 등의 윤곽선일 수 있다. 여기서, 신원 확인 대상자가 마스크를 착용한 경우, 신원 확인 대상자의 안면에서 마스크에 가려진 영역의 내부 윤곽선은 안면 윤곽선 특징 추출부(310)의 예측에 의해 추출된 것일 수 있다.
상술한 안면 윤곽선 및 내부 윤곽선은 Haar, NN(Neural Network), SVM(Support Vector Machine), Gabor, SIFT(Scale Invariant Feature Transform) 중 적어도 하나를 이용하여 안면 이미지로부터 추출될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 검출 방법을 이용하여 추출될 수 있다.
마스크 윤곽선 특징 추출부(320)는 도 4에 도시된 바와 같이, 신원 확인 대상자의 안면과 마스크 사이의 경계에서 복수의 지점을 추출하여 마스크의 윤곽선을 확정하고, 이에 대응하는 마스크의 이미지를 추출할 수 있다. 즉, 마스크 윤곽선 특징 추출부(320)는 신원 확인 대상자의 안면 이미지 중에서 마스크의 이미지만을 별도로 추출할 수 있다.
상술한 마스크 윤곽선은 Haar, NN(Neural Network), SVM(Support Vector Machine), Gabor, SIFT(Scale Invariant Feature Transform) 중 적어도 하나를 이용하여 안면 이미지로부터 추출될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 검출 방법을 이용하여 추출될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 마스크 윤곽선 특징 추출부(320)에서 마스크 이미지를 추출함을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 마스크와 같은 악세사리 이외의 사물에 의해 신원 확인 대상자의 안면 중 일부가 가려진 경우, 마스크 윤곽선 특징 추출부(320)는 신원 확인 대상자의 안면 중 일부를 가리는 사물의 이미지를 추출할 수도 있다.
마스크 윤곽선 회전부(330)는 마스크 윤곽선 특징 추출부(320)에서 추출된 마스크 이미지를 회전시킬 수 있다. 예를 들면, 마스크 윤곽선 회전부(330)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 신원 확인 대상자로 추정되는 사람의 기준 이미지에 대응하게 마스크의 이미지를 회전시킬 수 있다. 즉, 마스크 윤곽선 회전부(330)는 마스크 윤곽선 특징 추출부(320)에서 추출된 마스크의 윤곽선의 각 지점을 신원 확인 대상자로 추정되는 사람의 기준 이미지에 대응하게 회전시킬 수 있다. 이는 이미지 획득부(100)에서 촬영된 촬영 이미지의 안면, 즉, 신원 확인 대상의 안면 이미지와 데이터 베이스(200)에 저장된 기준 이미지의 안면의 각도가 상이하기 때문이다.
안면 마스크 생성부(340)는 신원 확인 대상 이미지를 생성할 수 있다. 신원 확인 대상 이미지는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 마스크 윤곽선 회전부(330)에 의해 회전된 마스크 이미지를 기준 이미지에 적용하여 생성된 이미지일 수 있다. 예를 들면, 안면 마스크 생성부(340)는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 마스크 윤곽선 회전부(330)에 의해 회전된 마스크 이미지를 기준 이미지에 적용할 수 있다. 즉, 안면 마스크 생성부(340)는 기준 이미지와 회전된 마스크를 합성할 수 있으며, 이에 의해, 기준 이미지에 회전된 마스크 이미지가 합성된 신원 확인 대상 이미지가 생성될 수 있다. 여기서, 신원 확인 대상 이미지는 데이터 베이스(200)에 임시로 저장될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 안면 인식 서버(300)는 메모리(도시하지 않음)를 구비할 수 있으며, 안면 마스크 생성부(340)에서 생성된 신원 확인 대상 이미지는 메모리에 임시로 저장될 수도 있으며, 별도의 저장 매체에 저장될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 안면 마스크 생성부(340)는 하나의 마스크 이미지를 복수의 기준 이미지에 적용하여 복수의 신원 확인 대상 이미지를 생성할 수도 있다.
안면 비교부(350)는 신원 확인 대상 이미지와 안면 이미지를 비교할 수 있다. 예를 들면, 안면 비교부(350)는 도 7에 도시된 바와 같이, 이미지 획득부(100)에서 획득한 안면 이미지와 신원 확인 대상 이미지를 비교하여 신원 확인 대상자의 안면을 예측할 수 있다.
특히, 안면 비교부(350)는 동일한 마스크를 쓰고 있는 신원 확인 대상 이미지와 안면 이미지를 비교하여 신원 확인 대상자가 어떠한 안면인지를 판단할 수 있다. 예를 들면, 안면 비교부(350)는 안면 윤곽선 특징 추출부(310)에서 추출된 안면 윤곽선 및 내부 윤곽선을 비교하여 신원 확인 대상자가 신원 확인 대상 이미지의 인물과 동일인임을 판단할 수 있다. 여기서, 동일인의 안면 이미지임에 대한 판단은, 안면 윤곽선 특징 추출부(310)에서 추출된 안면 윤곽선 및 내부 윤곽선과 신원 확인 대상 이미지의 윤곽선을 비교하여 판단될 수 있다.
신원 확인 대상 이미지의 윤곽선은 대응하는 기준 이미지에서 추출된 안면 윤곽선 및 내부 윤곽선일 수 있으며, 이는 신원 확인 대상 이미지의 생성 이전에 추출될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 신원 확인 대상 이미지의 윤곽선이 신원 확인 대상 이미지의 생성 전에 기준 이미지에서 추출됨을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 신원 확인 대상 이미지의 윤곽선은 신원 확인 대상 이미지가 생성된 이후에, 안면 윤곽선 특징 추출부(310)를 이용하여 신원 확인 대상 이미지에서 추출될 수도 있다.
신원 확인부(360)는 동일한 마스크를 쓰고 있는 신원 확인 대상 이미지와 기준 이미지가 동일인의 안면 이미지임을 확인하면, 신원 확인 대상 이미지의 기준 이미지에 대응하는 신원 정보를 확인할 수 있다.
신원 확인 대상자의 신원 정보가 확인되면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)은 영유아 보육 시설의 출입을 허여할 수 있다. 또한, 신원 확인 대상자의 신원 정보가 확인되면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)은 영유아 교육 어플리케이션 또는 영유아 교육 사이트에 접근 또는 로그인을 허여할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)은 안면 인식 서버(300)의 마스크 윤곽선 특징 추출부(320)에서 추출된 마스크 이미지를 안면 마스크 생성부(340)에서 기준 이미지에 합성하여 신원 확인 대상 이미지를 생성하고, 신원 확인 대상 이미지와 이미지 획득부(100)에서 획득한 안면 이미지를 비교하여 신원 확인 대상자의 안면을 확인할 수 있다. 따라서, 신원 확인 대상자가 마스크와 같은 악세사리를 착용하더라도, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)은 신원 확인 대상자의 안면을 정확하게 인식할 수 있다.
하기에서는 도 8을 참조하여, 도 1에 도시된 마스크 착용 상태에서의 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)을 이용한 안면 인식 방법을 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템을 이용한 안면 인식 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 방법은 안면 이미지 획득 단계(S100), 마스크 착용 확인 단계(S200), 안면 윤곽선 특징 추출 단계(S300), 마스크 윤곽선 특징 추출 단계(S400), 마스크 윤곽선 회전 단계(S500), 안면 마스크 생성 단계(S600), 안면 비교 단계(S700), 동일인 판단 단계(S800) 및 신원 확인 단계(S900)를 포함할 수 있다.
하기에서는 도 1 내지 도 8과 함께 본 발명의 일 실시예에 따른 안면 인식 방법의 각 단계를 보다 상세히 설명한다.
안면 이미지 획득 단계(S100)에서는, 이미지 획득부(100)를 통하여 신원 확인 대상자의 안면 이미지가 획득될 수 있다. 이미지 획득부(100)에서 획득된 안면 이미지는 이미지 획득부(100)의 메모리에 임시 저장될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 이미지 획득부(100)에서 획득된 안면 이미지는 이미지 획득부(100)의 메모리에 임시 저장됨을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 이미지 획득부(100)는 유선 또는 무선 인터페이스를 통하여 신원 확인 대상자의 안면 이미지를 데이터 베이스(200) 또는 안면 인식 서버(300)로 전송하고, 데이터 베이스(200) 또는 안면 인식 서버(300)는 이미지 획득부(100)에서 전송된 안면 이미지를 임지 저장할 수 있다.
마스크 착용 확인 단계(S200)에서는, 안면 인식 서버(300)는 이미지 획득부(100)에서 전송된 안면 이미지를 분석하여, 신원 확인 대상자가 마스크, 모자, 선글라스 등의 악세사리를 착용하고 있는지가 판단할 수 있다. 하기에서는 설명의 편의를 위하여 악세사리가 마스크인 경우를 예로서 설명한다.
신원 확인 대상자가 마스크를 착용하고 있는 것으로 판단되면, 안면 윤곽선 특징 추출 단계(S300)에서는, 안면 윤곽선 특징 추출부(310)를 이용하여 안면 윤곽선이 추출될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 안면 윤곽선 특징 추출부(310)가 안면 이미지에서 신원 확인 대상자의 안면 윤곽선 및 내부 윤곽선을 추출할 수 있다. 여기서, 안면 윤곽선은 신원 확인 대상자 안면의 외곽 윤곽선일 수 있으며, 내부 윤곽선은 안면 윤곽선 내부의 눈, 코, 입 및 귀 등의 윤곽선일 수 있다.
한편, 마스크에 의해 가려진 영역의 대략적인 내부 윤곽선은 안면 윤곽선 특징 추출부(310)의 예측에 의해 추출될 수 있다.
상술한 안면 윤곽선 및 내부 윤곽선은 Haar, NN(Neural Network), SVM(Support Vector Machine), Gabor, SIFT(Scale Invariant Feature Transform) 중 적어도 하나를 이용하여 안면 이미지로부터 추출될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 검출 방법을 이용하여 추출될 수 있다.
마스크 윤곽선 특징 추출 단계(S400)에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 마스크 윤곽선 특징 추출부(320)를 통하여, 마스크의 윤곽선이 확정되고, 이에 대응하는 마스크의 이미지가 추출될 수 있다. 여기서, 마스크의 윤곽선은 신원 확인 대상자의 안면과 마스크 사이의 경계에서 추출된 복수의 지점을 이용하여 확정될 수 있으며, 윤곽선에 의해 둘러싸여진 영역이 마스크 이미지가 될 수 있다. 즉, 마스크 윤곽선 특징 추출 단계(S400)에서는, 신원 확인 대상자가 착용하고 있는 마스크의 이미지가 추출될 수 있다.
상술한 마스크 윤곽선은 Haar, NN(Neural Network), SVM(Support Vector Machine), Gabor, SIFT(Scale Invariant Feature Transform) 중 적어도 하나를 이용하여 안면 이미지로부터 추출될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 검출 방법을 이용하여 추출될 수 있다.
마스크 윤곽선 회전 단계(S500)에서는, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 마스크 윤곽선 회전부(330)를 통하여, 마스크 이미지가 신원 확인 대상자로 추정되는 사람의 기준 이미지에 대응하게 회전될 수 있다. 즉, 마스크 윤곽선 회전부(330)에 의해 마스크 윤곽선 특징 추출부(320)에서 추출된 마스크의 윤곽선의 각 지점이 신원 확인 대상자로 추정되는 사람의 기준 이미지에 대응하게 회전될 수 있다.
안면 마스크 생성 단계(S600)에서는, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 안면 마스크 생성부(340)에 의해 회전된 마스크 이미지가 기준 이미지에 적용될 수 있다. 즉, 안면 마스크 생성 단계(S600)에서는, 기준 이미지와 회전된 마스크 이미지가 합성될 수 있다. 따라서, 기준 이미지와 회전된 마스크 이미지가 합성된 신원 확인 대상 이미지가 생성될 수 있다.
안면 마스크 생성 단계(S600)에서 생성된 신원 확인 대상 이미지는 데이터 베이스(200)에 임시로 저장될 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 신원 확인 대상 이미지가 데이터 베이스(200)에 임시로 저장됨을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 안면 인식 서버(300)는 메모리(도시하지 않음)를 구비할 수 있으며, 안면 마스크 생성부(340)에서 생성된 신원 확인 대상 이미지는 메모리에 임시로 저장될 수도 있으며, 별도의 저장 매체에 저장될 수도 있다.
안면 비교 단계(S700)에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 안면 비교부(350)에 의해 이미지 획득부(100)에서 획득한 안면 이미지와 신원 확인 대상 이미지가 비교될 수 있다. 여기서, 안면 이미지와 신원 확인 대상 이미지의 비교는, 안면 윤곽선 특징 추출부(310)에서 추출된 안면 윤곽선 및 내부 윤곽선과 신원 확인 대상 이미지의 윤곽선을 비교하여 판단될 수 있다.
신원 확인 대상 이미지의 윤곽선은 대응하는 기준 이미지에서 추출된 안면 윤곽선 및 내부 윤곽선일 수 있으며, 이는 신원 확인 대상 이미지의 생성 이전에 추출될 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서는 신원 확인 대상 이미지의 윤곽선이 신원 확인 대상 이미지의 생성 전에 추출됨을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 신원 확인 대상 이미지의 생성 이후에, 안면 윤곽선 특징 추출부(310)를 이용하여 신원 확인 대상 이미지에서 추출될 수 있다.
동일인 판단 단계(S800)에서는, 안면 비교부(350)는 안면 이미지와 신원 확인 대상 이미지의 비교 결과, 이미지 획득부(100)에서 획득한 안면 이미지가 신원 확인 대상 이미지와 동일한지를 판단할 수 있다. 즉, 동일한 마스크가 적용된 신원 확인 대상 이미지와 이미지 획득부(100)에서 획득된 안면 이미지가 동일인의 안면 이미지임이 판단되는 것이다.
한편, 동일인 판단 단계(S800)에서, 신원 확인 대상 이미지와 이미지 획득부(100)에서 획득된 안면 이미지가 동일인의 안면 이미지가 아님이 확인되면, 안면 마스크 생성 단계(S600)로 이동하여, 마스크 이미지 및 다른 기준 이미지를 합성하여 다른 신원 확인 대상 이미지를 생성한다. 그런 다음, 안면 비교 단계(S700)에서, 다른 신원 확인 대상 이미지 및 안면 이미지를 비교하고, 동일인 판단 단계(S800)에서, 안면 이미지가 다른 신원 확인 대상 이미지와 동일한지를 판단할 수 있다.
신원 확인 대상 이미지와 이미지 획득부(100)에서 획득된 안면 이미지가 동일인의 안면 이미지임이 확인되면, 신원 확인 단계(S900)에서는, 신원 확인 대상자의 기준 이미지에 대응하는 신원 정보가 확인될 수 있다. 즉, 신원 확인 대상자의 신원 정보가 확인될 수 있다.
신원 확인 대상자의 신원 정보가 확인되면, 신원 확인 대상자는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)이 설치된 영유아 보육 시설의 출입이 허여될 수 있다.
또한, 신원 확인 대상자의 신원 정보가 확인되면, 신원 확인 대상자는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)이 적용된 영유아 교육 어플리케이션 또는 영유아 교육 사이트에 접근 또는 로그인이 허여될 수 있다.
한편, 이미지 획득부(100)에서 획득된 안면 이미지에서 신원 확인 대상자가 마스크를 착용하지 않은 경우, 안면 윤곽선 특징 추출 단계(S300), 마스크 윤곽선 특징 추출 단계(S400), 마스크 윤곽선 회전 단계(S500) 및 안면 마스크 생성 단계(S600)는 생략될 수 있다. 즉, 이미지 획득부(100)에서 획득된 안면 이미지에서 신원 확인 대상자가 마스크를 착용하지 않은 경우, 안면 이미지 획득 이후에 바로 안면 비교 단계(S700)로 진행될 수 있다.
안면 비교 단계(S700)에서, 이미지 획득부(100)에서 획득된 안면 이미지와 기준 이미지의 비교에 의해 동일인임이 판단되면, 신원 확인 단계(S900)에서 신원 확인 대상자의 신원 정보가 확인되고, 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템(1000)은 신원 확인 대상자가 영유아 보육 시설로 출입하거나, 영유아 교육 어플리케이션 또는 영유아 교육 사이트에 접근 또는 로그인하는 것을 허여할 수 있다.
본 발명은 상기에서 설명된 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들 중 적어도 둘 이상을 조합한 것이나 상기 실시예들 중 적어도 어느 하나와 공지기술을 조합한 것을 새로운 실시예로 포함할 수 있음은 물론이다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1000: 안면 인식 시스템
100: 이미지 획득부
200: 데이터 베이스
300: 안면 인식 서버
310: 안면 윤곽선 특징 추출부
320: 마스크 윤곽선 특징 추출부
330: 마스크 윤곽선 회전부
340: 안면 마스크 생성부
350: 안면 비교부
360: 신원 확인부

Claims (10)

  1. 마스크를 착용한 신원 확인 대상자의 얼굴을 포함하는 안면 이미지를 획득하는 이미지 획득부;
    상기 신원 확인 대상자의 마스크를 착용하지 않은 상태의 얼굴을 포함하는 기준 이미지를 저장하는 데이터 베이스; 및
    상기 신원 확인 대상자의 신원을 확인하는 안면 인식 서버를 포함하고,
    상기 안면 인식 서버는
    상기 안면 이미지에서 상기 신원 확인 대상자의 안면 윤곽선 및 내부 윤곽선의 특징을 추출하는 안면 윤곽선 특징 추출부;
    상기 안면 이미지에서 상기 마스크의 윤곽선을 확정하여 마스크 이미지를 추출하는 마스크 윤곽선 특징 추출부;
    상기 마스크 이미지를 상기 기준 이미지에 대응하게 회전시키는 마스크 윤곽선 회전부;
    상기 기준 이미지와 회전된 상기 마스크 이미지를 합성하여 신원 확인 대상 이미지를 생성하는 안면 마스크 생성부; 및
    상기 안면 이미지와 상기 신원 확인 대상 이미지를 비교하는 안면 비교부를 포함하며,
    상기 안면 윤곽선은 신원 확인 대상자 안면의 외곽 윤곽선이며,
    상기 내부 윤곽선은 신원 확인 대상자의 안면 내부의 윤곽선이고,
    상기 마스크에 가린 영역의 내부 윤곽선은 상기 안면 윤곽선 특징 추출부의 예측에 의해 추출되는 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 안면 비교부는 상기 안면 이미지와 상기 신원 확인 대상 이미지를 비교하여 동일인의 안면 이미지인지를 확인하는 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템.
  3. 제2 항에 잇어서,
    상기 마스크 윤곽선은 상기 신원 확인 대상자의 안면과 마스크 사이의 경계에서 복수의 지점을 추출하여 확정되며,
    상기 마스크 이미지는 확정된 상기 마스크 윤곽선의 내부 영역에 대응하는 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 신원 확인 대상 이미지는 상기 데이터 베이스 또는 상기 안면 인식 서버에 임시 저장되는 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 안면 이미지와 상기 신원 확인 대상 이미지가 동일인의 안면 이미지임이 확인되면, 상기 신원 확인 대상 이미지의 기준 이미지에 대응하는 신원 정보를 확인하는 신원 확인부를 더 포함하는 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템.
  6. 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 시스템을 이용한 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 방법에 있어서,
    이미지 획득부가 신원 확인 대상자의 안면 이미지를 획득하는 안면 이미지 획득 단계;
    신원 확인 대상자가 마스크를 착용하고 있는지 판단하는 마스크 착용 확인 단계;
    안면 윤곽선 특징 추출부가 상기 안면 이미지에서 안면 윤곽선 및 내부 윤곽선을 추출하는 안면 윤곽선 특징 추출 단계;
    마스크 윤곽선 특징 추출부가 상기 안면 이미지에서 마스크의 윤곽선을 확정하여 마스크 이미지를 추출하는 마스크 윤곽선 특징 추출 단계;
    마스크 윤곽선 회전부가 상기 마스크 이미지를 기준 이미지에 대응하게 회전시키는 마스크 윤곽선 회전 단계;
    안면 마스크 생성부가 상기 기준 이미지와 회전된 상기 마스크 이미지를 합성하여 신원 대상 이미지를 생성하는 안면 마스크 생성 단계; 및
    안면 비교부가 상기 안면 이미지와 상기 신원 대상 이미지를 비교하는 안면 비교 단계를 포함하고,
    상기 안면 윤곽선은 신원 확인 대상자 안면의 외곽 윤곽선이며,
    상기 내부 윤곽선은 신원 확인 대상자의 안면 내부의 윤곽선이고,
    상기 마스크에 가린 영역의 내부 윤곽선은 상기 안면 윤곽선 특징 추출부의 예측에 의해 추출되는 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 안면 비교 단계에서는 상기 안면 이미지와 상기 신원 확인 대상 이미지를 비교하여 동일인의 안면 이미지인지를 확인하는 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 마스크 윤곽선은 상기 신원 확인 대상자의 안면과 마스크 사이의 경계에서 복수의 지점을 추출하여 확정되며,
    상기 마스크 이미지는 확정된 상기 마스크 윤곽선의 내부 영역에 대응하는 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 안면 이미지와 상기 신원 확인 대상 이미지는 데이터 베이스에 임시 저장되는 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 안면 이미지와 상기 신원 확인 대상 이미지가 동일인의 안면 이미지임을 판단하는 동일인 판단 단계; 및
    상기 신원 확인 대상 이미지의 기준 이미지에 대응하는 신원 정보를 확인하는 신원 확인 단계를 더 포함하는 마스크 착용 상태에서의 안면 인식 방법.
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