KR101046459B1

KR101046459B1 - 다수의 홍채템플릿을 이용한 홍채인식장치 및 방법

Info

Publication number: KR101046459B1
Application number: KR1020100044974A
Authority: KR
Inventors: 김대훈; 최형인; 위남숙; 이두석; 손정교; 볼로디아
Original assignee: 아이리텍 잉크
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2011-07-04
Also published as: US20130194407A1; CN102834837A; CN102834837B; EP2570969A4; JP2013522754A; CA2794659A1; EP2570969A1; WO2011142495A1

Abstract

본 발명은 등록 대상자에 대하여 단수 또는 다수의 눈 영상을 획득하는 단계를 거쳐서, 상기 획득된 단수 또는 다수의 눈 영상으로부터 등록 홍채템플릿 집합을 생성하고 데이터베이스에 등록하는 단계를 거치고, 인증을 위한 눈 영상을 카메라로 다수 촬영 획득되는 단계를 거치며, 상기 인증을 위하여 촬영 획득한 다수의 눈 영상으로부터 다수의 인증용 홍채템플릿을 생성하여 인증용 홍채템플릿 집합을 구성하는 단계를 거쳐서, 상기 데이터베이스에 저장된 각 등록자에 대한 등록 홍채템플릿 집합과 인증용 홍채템플릿 집합을 서로 비교하는 단계를 거치고, 상기 비교에 대한 결과로부터 인증 또는 신원확인을 수행하는 단계로 이루어진 개인별로 등록된 다수의 홍채템플릿을 이용한 홍채 인식 방법 및 이 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.

Description

다수의 홍채템플릿을 이용한 홍채인식장치 및 방법{An Iris Recognition Apparatus and a Method using Multiple Iris Templates}

일반적으로 홍채 인식 방법은 카메라가 촬영한 눈 영상에서 추출된 홍채영역을 다른 눈 영상에서 추출된 홍채영역과 서로 비교함으로써 인증 또는 신원확인을 수행한다. 카메라로 눈을 촬영할 때의 주변 환경 조건이 좋지 않다면 획득된 눈 영상의 초점이 맞지 않거나, 홍채 영역에 노이즈가 끼어 있거나, 속눈썹, 눈꺼풀, 빛 반사 등이 홍채 영역을 가리거나 홍채의 한쪽 영역만 찍히는 등 결함이 있는 눈 영상을 획득할 수가 있다.

Sarnoff 사의 홍채 촬영 카메라의 경우, 카메라로부터 멀리 떨어져 있는 대상자의 눈을 촬영하기 위하여 강한 조명을 사용하는데 이때 획득된 눈 영상에서 홍채 부분에 이 조명에 의한 반사가 일어나 결과적으로 이것이 홍채 인식의 정확도가 떨어뜨리는 원인이 되었다.

따라서, 눈 영상에 존재하는 결함은 눈 영상에서 홍채영역 추출 오류의 한 원인이며, 홍채영역이 제대로 추출되더라도 경우에 따라 홍채인식의 정확도가 떨어지게 하는 원인이 된다. 기존의 홍채 인식 방법들은 대상자로 하여금 다시 촬영하게 하여 결함이 크지 않은 눈 영상을 다시 얻거나 결함이 있는 영상을 그대로 또는 복원을 통하여 홍채 인식에 사용하였다.

획득한 눈 영상에 대한 복원을 수행하여 홍채 인식에 활용하는 기존의 방법은 많이 있으며, 대표적으로 획득한 눈 영상에 노이즈가 존재하는 경우 이를 제거하는 작업을 수행하는 방법, 초점이 맞지 않는 경우 샤프닝 기법을 적용하는 방법 등이 있다.

상기 방법들과 다른 기존의 방법 중의 하나는 일종의 영상정합(image registration) 기법을 사용하여 다수의 조명을 선택적으로 점등시켜 다수의 얼굴 영상을 얻은 다음 안경 렌즈에 의한 거울 반사가 없는 얼굴 영상을 얻는 방법을 제공하고 있는데, 이 방법을 홍채 영상에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있으나, 상기와 같이 다른 조건에서 촬영한 다수의 영상을 사용하여 지그소 퍼즐처럼 하나의 완결된 영상으로 구성하는 것은 매우 어려운 일이다. 특히 홍채 인식에 있어서 상기와 같이 동일한 대상자에 대하여 다수의 홍채 영상을 획득하고 영상정합 기법을 적용하여 하나의 완결된 홍채 영상을 얻은 후에, 이로부터 홍채의 특징을 추출하고자 할 경우 상기 완결된 홍채 영상에서 상이한 홍채 영상들의 결합 과정에서 발생하는 어긋나 있는 영역 때문에 정확한 홍채의 특징을 추출하기가 용이하지 않은 문제점이 있다.
또한, 종래의 홍채인식에서는 안경을 착용한 사람의 경우 촬영시의 조명에 의하여 카메라로 촬영한 눈 영상에 안경 렌즈에 반사된 부분이 나타날 수 있고, 이러한 반사부분이 홍채 영역에 나타날 경우에 홍채인식의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 홍채 인식 장치로 인증을 할 때 인증 대상자의 홍채를 다수의 조명군으로부터 하나 이상의 눈 영상을 촬영 획득하여 인증용 홍채템플릿 집합을 생성하여 홍채인식에 사용하므로 홍채인식률을 높이는데 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 홍채의 인식을 위하여 등록 및 인증을 위한 홍채템플릿을 생성할 때, 홍채의 가림이 적은 홍채의 좌측 및 우측을 포함하거나 둘 중 하나를 포함한 두 개 이상의 가용영역에서 홍채 정보가 담긴 홍채템플릿을 만들고, 이를 이용하여 홍채 인식을 수행하므로 메모리의 저장 용량을 줄이고, 인식에 필요한 데이터처리시간을 줄이는데 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 홍채 인식을 위하여 두개 이상의 가용영역으로 구분하여 등록 홍채템플릿 집합을 생성하여 데이터베이스에 저장하고, 인증 시에 등록 및 인증용 홍채템플릿 집합을 식별하여 비교할 때 사용하기 위하여 식별테그를 부가하여 생성하고, 다수의 인증용 홍채템플릿과의 비교단계에서 서로 혼동없이 두개 이상의 영역 중에서 선명한 가용영역의 홍채템플릿으로 신속하게 비교 인식할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 본 발명의 출원인이 특허 출원하여 등록된 등록특허공보 제10-0786204호에 개시된 기술적 구성으로 인증을 위하여 거리를 구하고자 하는 두 소영역들의 각 위치를 상하좌우로 하나 이상의 픽셀씩 움직여가며 거리를 구하고, 그 중에서 작은 값을 선택하여 인증에 사용하므로 홍채 부위와 다른 부위의 경계를 설정할 때 발생하는 에러 또는 홍채의 변형으로 인하여 발생하는 에러에 의하여 인식률 저하를 방지할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 앞서 기술한 둘 이상의 등록 홍채템플릿으로 구성된 등록 홍채템플릿 집합과 다수의 눈 영상으로부터 인증용 홍채템플릿 집합을 사용함으로써, 안경을 착용한 사람에 대한 인증이나 신원확인을 수행할 때 안경 렌즈의 반사 부분이 홍채영역에 나타나더라도 홍채 인식률이 저하되지 않도록 하는데 있다.

본 발명 과제의 해결 수단은 등록 대상자에 대하여 하나 또는 둘 이상의 눈 영상을 획득하는 단계를 거쳐서, 상기 획득한 하나 또는 둘 이상의 눈 영상에 대하여 등록 홍채템플릿 집합을 생성하여 데이터베이스에 등록하는 단계를 거치고, 인증을 위한 다수의 눈 영상을 홍채인식장치 전면에 설치된 카메라로 다수 촬영 획득되는 단계를 거치며, 상기 인증을 위하여 촬영 획득한 다수의 눈 영상으로부터 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플 집합을 생성하는 단계를 거쳐서, 상기 데이터베이스에 저장된 각 등록자에 대한 등록 홍채템플릿 집합과 인증용 홍채템플릿 집합을 서로 비교하는 단계를 거치고, 상기 비교에 대한 결과로부터 인증 또는 신원확인을 수행하는 단계로 이루어진 홍채 인식 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 등록 대상자에 대하여 다수의 눈 영상을 촬영 획득하기 위한 카메라를 구비하고, 상기 카메라로 획득한 다수의 눈 영상에 대하여 하나 또는 둘 이상 등록 홍채템플릿으로 구성된 등록 홍채템플릿 집합을 생성하여 저장 등록하기 위한 데이터베이스를 구비하며, 인증을 위한 눈 영상을 다양한 조명군을 이용하여 다수의 눈 영상을 촬영 획득하기 위하여 홍채인식장치의 전면에 부착 설치되는 카메라와 다양한 조명군을 구비한 조명장치를 구비하고, 상기 인증을 위하여 촬영 획득한 다수의 눈 영상으로부터 인증용 홍채템플릿 집합을 생성하는 수단을 구비하며, 상기 데이터베이스에 저장 등록된 등록 홍채템플릿 집합과 인증을 위하여 촬영 획득한 인증용 홍채템플릿 집합을 서로 비교하는 수단을 구비하고, 상기 비교에 대한 결과로부터 인증 또는 신원확인을 수행하는 수단을 구비한 홍채 인식 장치를 제공하는 것이다.

본 발명 과제의 또 다른 해결 수단은 하나 또는 둘 이상으로 구성된 등록 홍채템플릿집합을 생성하여 데이터베이스에 저장 등록하며, 상기 인증용 홍채템플릿을 생성하는 단계에서는 조명군을 달리하여 카메라로 눈 영상을 촬영 획득하고, 획득한 다수의 눈 영상으로부터 인증용 홍채템플릿 집합을 생성한 후, 인증용 홍채템플릿 집합 중에서 홍채정보가 비교적 많이 담긴 가용영역의 인증용 홍채템플릿을 이용하여 인증 시 사용하므로 인식율을 높일 수 있는 홍채 인식 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명 과제의 또 다른 해결 수단은 홍채 인식을 위하여 두 개 이상의 가용영역으로 구분하여 등록 홍채템플릿 집합을 데이터베이스에 저장 등록하고, 이를 식별하기 위하여 식별테그를 부가하여 등록 홍채템플릿을 생성하고, 서로 다른 조명군을 이용하여 카메라로 촬영 획득한 다수의 인증용 홍채템플릿 집합과의 비교단계에서 서로 혼돈없이 선명한 인증용 홍채템플릿과 식별테그를 이용하여 신속하게 비교할 수 있도록 구성된 홍채 인식 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명 과제의 또 다른 해결 수단은 본 발명의 출원인이 특허 출원하여 등록된 등록특허공보 제10-0786204호에 개시된 기술적 구성으로 인증을 위하여 거리를 구하고자 하는 두 소영역들의 각 위치를 상하좌우로 하나 이상의 픽셀씩 움직여가면서 서로 간의 거리를 구하고, 그 중에서 작은 값을 선택하여 인증에 사용하므로 경계를 설정할 때 발생하는 에러 또는 홍채의 변형으로 인하여 발생하는 에러에 의하여 인식률 저하를 방지할 수 있는 홍채 인식 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 홍채 인식 장치로 인증을 할 때 인증 대상자의 홍채를 다수의 조명군으로부터 하나 이상의 눈 영상을 촬영 획득하여 인증용 홍채템플릿 집합을 생성하여 홍채인식에 사용하므로 홍채인식률을 높이는 작용효과가 있다.

본 발명 또 다른 효과는 홍채의 인식을 위하여 등록 및 인증을 위한 홍채템플릿을 생성할 때, 홍채의 가림이 적은 홍채의 좌측 및 우측을 포함하거나 둘 중 하나를 포함한 두 개 이상의 가용영역에서 홍채 정보가 담긴 홍채템플릿을 만들고, 이를 이용하여 홍채 인식을 수행하므로 메모리의 저장 용량을 줄이고, 인식에 필요한 데이터처리시간을 줄이는데 있다.

본 발명 또 다른 효과는 홍채 인식을 위하여 두개 이상의 가용영역으로 구분하여 등록 및 인증용 홍채템플릿 집합을 생성하여 데이터베이스에 저장하고, 인증 시에 등록 및 인증용 홍채템플릿을 식별하여 사용하기 위하여 식별테그를 부가하여 생성하고, 비교단계에서 다수의 인증용 홍채템플릿과의 서로 혼동없이 두개 이상의 영역 중에서 선명한 가용영역의 홍채템플릿으로 신속하게 비교 인식할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명 또 다른 효과는 본 발명의 출원인이 특허 출원하여 등록된 등록특허공보 제10-0786204호에 개시된 기술적 구성으로 인증을 위하여 거리를 구하고자 하는 두 소영역들의 각 위치를 상하좌우로 하나 이상의 픽셀씩 움직여가면서 서로 간의 거리를 구하고, 그 중에서 작은 값을 선택하여 인증에 사용하므로 경계를 설정할 때 발생하는 에러 또는 홍채의 변형으로 인하여 발생하는 에러에 의하여 인식률 저하를 방지할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명 또 다른 효과는 앞서 기술한 둘 이상의 등록 홍채템플릿으로 구성된 등록 홍채템플릿 집합과 다수의 눈 영상으로부터 인증용 홍채템플릿 집합을 사용함으로써, 안경을 착용한 사람에 대한 인증이나 신원확인을 수행할 때 안경 렌즈의 반사 부분이 홍채영역에 나타나더라도 홍채 인식률이 저하되지 않도록 하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다수의 홍채템플릿을 이용한 홍채인식방법의 흐름도이다.
도 2는 조명장치의 조명군에 의하여 조명이 반사되어 홍채에 나타난 경우를 촬영한 사진(우측) 및 (좌측)이다.
도 3은 도2에서 촬영한 홍채를 이용하여 홍채의 가림이 거의 없는 2개의 가용영역으로 나누어 도시한 도면이다.
도 4는 도3에서 홍채의 가림이 거의 없는 2개의 가용영역 각각을 8개 영역으로 나누어 도시한 도면이다.
도 5는 카메라와 조명장치, 제어부의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 하나의 등록 홍채템플릿(오른쪽)과 동일인에 대한 두 개의 인증용 홍채템플릿(왼쪽 두 개)과의 비교를 도시한 도면이다.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 살펴본다. 본 발명은 한 개인에 대하여 다수의 눈 영상 또는 홍채 영상을 생성하여 홍채템플릿 집합을 등록하고, 이를 인증을 위하여 촬영 획득한 눈 영상 내용을 통하여 인증 또는 신원확인을 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 등록 대상자에 대하여 하나 또는 둘 이상의 눈 영상을 획득하는 단계를 거쳐서, 상기 획득한 하나 또는 둘 이상의 눈 영상에 대하여 등록 홍채템플릿 집합을 생성하여 데이터베이스에 등록하는 단계를 거치고, 인증을 위한 다수의 눈 영상을 홍채인식장치 전면에 설치된 카메라로 촬영 획득되는 단계를 거치며, 상기 인증을 위하여 촬영 획득한 다수의 눈 영상으로부터 다수의 인증용 홍채템플릿으로 이루어진 인증용 홍채템플 집합을 생성하는 단계를 거쳐서, 상기 데이터베이스에 저장된 각 등록자에 대한 등록 홍채템플릿 집합과 인증용 홍채템플릿 집합을 서로 비교하는 단계를 거치고, 상기 비교에 대한 결과로부터 인증 또는 신원확인을 수행하는 단계로 이루어진 홍채 인식 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 등록 대상자에 대하여 하나 또는 둘이상의 눈 영상을 촬영 획득하기 위한 카메라를 구비하고, 상기 카메라로 획득한 하나 또는 둘 이상의 눈 영상에 대하여 하나 또는 둘 이상 등록 홍채템플릿을 생성하고, 이들로 등록 홍채템플릿 집합을 구성하여 상기 등록대상자에 대한 고유한 홍채정보로 저장 등록하기 위한 데이터베이스를 구비하며, 인증을 위한 눈 영상을 다양한 조명군을 이용하여 다수의 눈 영상을 촬영 획득하기 위하여 홍채인식장치의 전면에 부착 설치되는 카메라와 다양한 조명군을 형성할 수 있는 조명장치를 구비하며, 상기 인증을 위하여 촬영 획득한 다수의 눈 영상으로부터 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 생성하는 수단을 구비하며, 상기 데이터베이스에 저장 등록된 등록 홍채템플릿 집합과 인증을 위하여 촬영 획득한 인증용 홍채템플릿 집합을 서로 비교하는 수단을 구비하고, 상기 비교에 대한 결과로부터 인증 또는 신원확인을 수행하는 수단을 구비한 홍채 인식 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 구성의 특징 중에 하나는 등록을 위한 등록 홍채템플릿은 선명한 눈 영상으로부터 얻은 하나 또는 둘 이상의 홍채템플릿으로 구성할 수 있다.

반면에 인증 시에는 제한된 시간과 조건에서 촬영하므로 인증 대상자의 눈의 형태 및 카메라로부터의 거리 및 위치가 서로 다르므로 선명한 눈 영상을 얻기 어렵다. 홍채인식장치의 전면에 다수의 조명을 설치하여 다양한 조명군을 형성하여 다양한 조명으로 다수의 눈 영상을 카메라로 획득하여 그 중에서 선명한 눈 영상으로부터 생성시킨 인증용 홍채템플릿을 인증 또는 신원확인에 사용하는 것이다.

<실시 예>

본 발명에 따른 실시 예를 구체적으로 살펴본다.

먼저, 동일한 등록 대상자에 대하여 하나 또는 둘 이상의 눈 영상을 획득하는 단계이다. 등록 대상자에 대하여 홍채템플릿을 데이터베이스에 등록을 위하여 하나 또는 둘 이상의 눈 영상을 카메라로 획득한다. 하나 또는 둘 이상의 눈 영상을 카메라로 획득할 때, 눈과 그 주위를 비추는 조명장치의 조명 조건을 달리하면서 최대한 선명한 눈 영상을 촬영 획득하고, 선명한 눈 영상으로 하나 또는 둘 이상의 홍채템플릿을 생성하여 등록 홍채템플릿 집합을 구성하여 데이터베이스에 등록한다.

다음은 상기 획득된 하나 또는 둘 이상의 눈 영상에 대하여, 각 눈 영상으로부터 홍채템플릿을 생성하여 만든 등록 홍채템플릿 집합을 데이터베이스에 저장 등록함으로써 상기 등록 대상자를 홍채 인식 장치에 등록하는 단계에 대하여 살펴본다.

통상적으로 홍채 인식을 위한 홍채 데이터베이스에 저장되는 홍채 정보 포맷을 '홍채템플릿'이라고 부른다. 홍채템플릿의 포맷은 홍채 인식 장치를 제조하는 회사마다 고유하게 결정된다.

본 발명에서 홍채 인식을 위하여 사용한 홍채 영역은 도3에서와 같다. 일반적으로 홍채의 어떠한 영역을 홍채 인식에 사용하여도 무방하다. 영상처리 기법을 사용하여 홍채 영역만을 고리(annulus) 형태로 잘라내고, 동공 중심에서 바퀴살(spoke) 방향으로의 상대적 거리와 눈의 수평위치와 이루는 각 정보를 사용하여 잘라낸 고리 영역을 극좌표계로 변환하여 두 개의 직사각형 형태의 영역을 얻는다.

도3에서는 -45도에서 +45도 사이에 있는 영역과 +135도에서 +225도 사이에 있는 영역을 극좌표계를 변환하여 두 개의 직사각형 영역을 얻었다. 상기 눈의 수평위치는 두 눈의 홍채의 중심을 서로 연결한 선을 기준으로 설정함이 바람직하다.

이 두 개의 영역을 붙여서 하나의 긴 직사각형 영역으로 만들고 동일한 크기의 다수의 소(小)영역들로 분할한다. 일반적으로 분할되는 소영역들의 개수와 극좌표로 변환된 소영역의 크기는 눈 영상마다 달라져도 무방하나, 설명의 편의를 위하여 생성되는 소영역의 개수, 소영역의 크기, 소영역의 위치는 모든 홍채에 대하여 동일하게 적용된다고 가정하기로 한다.

따라서 두 개의 홍채 템플릿에 대하여, 동일한 위치의 소영역간의 비교가 가능해진다. 도4에는 극좌표계로 변환되기 전의 분할된 소영역들을 도시한 것이다. 왼쪽과 오른쪽에 각각 8개씩, 모두 16개의 소영역으로 이루어져 있다.

본 발명에 따른 홍채인식장치는 등록 대상자마다 하나 또는 둘 이상의 등록 홍채템플릿을 데이터베이스에 등록한다는 본 발명의 취지에 벗어나지 않으면, 여기에 기술되지 않은 어떠한 방법을 사용하여 등록 홍채템플릿 집합을 생성하여도 무방하다.

본 발명에 따른 홍채인식장치의 데이터베이스에는 등록된 각 개인의 고유한 홍채 정보인 등록 홍채템플릿 집합을 저장하고 있다. 각 등록 대상자에 대하여 단수 또는 다수의 등록 홍채템플릿 집합을 저장해 둔다. 상기 등록된 등록 홍채템플릿 집합에 저장된 등록 홍채템플릿의 개수는 등록된 대상자마다 다를 수 있다. 여기서, 홍채정보는 동공괄약근, 동공산대근, 교원질 섬유, 자율신경환 및 동공주름 등으로 엉켜 착색과 함께 만들어진 각 개인의 고유한 홍채 무늬에 대한 정보를 말한다.

이러한 각 개인의 고유한 홍채 무늬에 대한 정보를 정보화하는 기술적 구성에 대하여서는 본 발명의 출원인이 특허출원하여 공개된 자료에서 뿐만 아니라 홍채 인식과 관련된 수많은 문헌에 개시되어 있으므로 본 발명에서는 구체적인 기술을 생략한다.

도2에서는 조명 반사로 인한 노이즈로 인하여 각각 왼쪽 절반과 오른쪽 절반이 홍채 인식을 위하여 사용될 수 있는 가용 영역이 된다. 상기 홍채템플릿에서 어떤 소영역이 가용 영역인지를 식별하여 사용할 있도록 홍채템플릿의 소영역 각각에 식별테그를 부가하여 홍채템플릿을 데이터베이스에 등록할 수 있다.

상기 식별테그는 홍채인식을 위해 반드시 사용해야 하는 것은 아니나, 홍채템플릿간의 비교시간을 줄이기 위하여 이 식별테그를 이용할 수 있다. 즉, 조명 반사로 인하여 가용할 수 없는 소영역으로 식별테그가 부여된 소영역은 소영역간의 비교 대상에서 제외할 수 있다.

다음은 인증을 위한 눈 영상이 입력되는 단계에 대하여 살펴본다. 이 단계에서는 인증(authentication) 또는 신원확인(identification)을 위하여 한 개인(이하 '인증 대상자'라 한다)의 눈 영상이 홍채인식장치에 입력되는 단계이다.

일반적으로 인증이나 신원확인을 위하여 눈 영상이 촬영되는 조건은 등록을 위해 촬영되는 조건보다 열악한 경우가 많다. 즉, 인증 시에는 제한된 시간과 조건에서 촬영함은 물론, 인증 대상자의 눈의 형태 및 눈으로부터 카메라까지의 거리 및 위치가 다소 차이가 있으므로 선명한 눈 영상을 얻기 어려운 경우가 많다.

본 발명에 따른 홍채인식장치는 조명군을 달리하여 인증 대상자의 눈을 카메라로 촬영하여 다수의 눈 영상을 획득한다. 상기 획득된 다수의 눈 영상은 홍채인식장치에 입력된다.

본 발명에 따른 인증을 위한 눈 영상을 촬영하는 홍채인식장치에는 촬영 시 조명의 위치 및 밝기를 서로 달리하여 조명하는 다수의 조명 군을 구비한 조명장치가 설치되어 있다.

도2는 본 발명에 따른 홍채인식장치의 하나의 실시 예로, 두 개의 조명 군(群)으로 이루어져 있는 조명 장치를 사용하여, 각 조명 군을 번갈아 점등시키면서 촬영한 눈 영상 두 개를 도시한 것이다. 각 조명군은 4개의 조명으로 이루어져 있다.

도2의 왼쪽 눈 영상은 첫 번째 조명 군에 의하여 촬영된 것으로 홍채의 오른쪽에 반사 패턴이 나타나 있고, 오른쪽의 눈 영상은 두 번째 조명 군에 의하여 촬영된 것으로 여기에는 홍채의 왼쪽에 반사 패턴이 나타나 있다.

앞의 예시에서는 조명 군을 선택 점등함으로써 2개의 눈 영상을 획득하였지만, 본 발명에서는 인증 대상자에 대하여 다양한 조명군으로 이루어진 조명장치와 연동시켜 카메라로 몇 개의 눈 영상을 획득하여 그 중에서 선명한 눈 영상을 이용하여 인증에 사용하는 것이 바람직하다.

도2에서는 조명 반사로 인한 노이즈로 인하여 각각 왼쪽 절반과 오른쪽 절반이 홍채 인식을 위하여 사용될 수 있는 가용 영역이 된다. 한 인증 대상자에 대하여 다수의 눈 영상을 획득할 때 되도록이면 가용한 영역들이 모두 합쳐서 전체 홍채 영역이 나오도록 하는 것이 홍채인식의 정확성을 위하여 바람직하다.

다양한 조명 군으로 이루어진 조명장치는 홍채인식장치의 전면 일측에 설치된 카메라와 연동하여 다양한 조명 군으로 구성되어 인증 대상자의 눈 영상을 촬영할 때, 하나 또는 2개 이상의 조명 군으로 촬영하여 하나 또는 둘 이상의 눈 영상을 촬영 획득할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 카메라와 연동하도록 구성되며, 다수의 조명 중에서 선택적으로 구성된 조명군 중에서 선택하여 촬영 시 조명을 이룰 수 있도록 구성된 조명장치는 홍채인식장치에 내장된 제어부에서 선택 제어되도록 구성되어 있다.

상기 조명군은 하나이상의 LED 또는 램프 등으로 서로 다른 위치에 설치된 조명 중에서 하나 이상으로 구성되어 카메라와 연동하여 동작하도록 구성되어 있다.

상기 조명장치는 카메라와 연동하며, 조명장치의 다수 조명군 중에서 임의로 선택하여 점등할 수 있도록 제어프로그램으로 제어하는 제어부를 구비하고 있다. 도5는 카메라와 조명장치, 제어부의 예를 도시한 것이며, 조명장치의 조명군은 2개 이상으로 구성하여 제어할 수 있다.

다음은 상기 인증을 위한 눈 영상과 상기 등록 홍채템플릿 집합과의 비교하는 단계에 대하여 살펴본다.

인증 또는 신원확인을 위해 입력된 눈 영상(이하 ‘인증용 눈 영상’이라 한다)은 데이터베이스에 등록된 등록 홍채템플릿의 포맷과 동일한 포맷으로 변환한다. 각 인증용 눈 영상을 홍채 템플릿(이하 ‘인증용 홍채 템플릿' 이라 한다)으로 변환하여 인증용 홍채템플릿 집합을 구성한다. 다수의 인증용 눈 영상과 등록된 개인의 눈 영상과의 비교는 인증용 홍채템플릿 집합과 데이터베이스에 속한 등록 홍채템플릿 집합 간의 비교로 이루어진다.

인증용 홍채템플릿 집합과 데이터베이스에 등록한 등록자의 등록 홍채템플릿 집합과의 비교는 서로 간의 유사도(similarity)를 측정함으로써 이루어진다. 두 집합간의 유사도는 집합 간의 다름을 재는 거리(distance)를 계산함으로써 측정가능하다. 거리와 유사도는 서로 반비례 관계를 가지는데, 아래에는 비록 거리의 관점에서 서술하지만 이는 표현상의 차이로 유사도의 관점에서의 서술과 동일하다.

본 발명에서의 인증용 홍채템플릿 집합과 등록 홍채템플릿 집합 간의 거리를 구(연산)하는 것은 일종의 다수 홍채템플릿과 다수 홍채템플릿 간의 거리를 구하는 것인데, 이것은 동일한 위치의 서로 대응하는 소영역들간의 거리를 구함으로써 가능하다.

만약 인증용 홍채템플릿 집합이 m개의 홍채템플릿으로 이루어져 있고, 등록 홍채템플릿 집합이 n개의 홍채템플릿으로 이루어져 있다면, 모든 홍채템플릿은 동일한 개수의 소영역으로 분할했으므로 각 위치에 대응되는 소영역은 인증용 홍채템플릿 집합이 m개, 등록 홍채템플릿 집합이 n개를 가지게 된다.

만약, 홍채템플릿이 k개의 소영역을 가진다고 가정하면, 각 위치에 대한 인증용 소영역들과 등록 소영역들간의 거리는 다음과 같이 구한다. 하나의 소영역의 위치를 고정시키고, 이에 대응되는 인증용 홍채템플릿 집합의 m개의 소영역과 대응되는 등록 홍채템플릿 집합의 n개의 소영역에서 소영역을 각각 하나씩 선택하여 쌍을 구성하면, 모두 m x n개의 소영역 쌍이 나온다.

각 소영역 쌍에서 소영역간 거리를 계산하여, 이들 중에서 가장 작은 값을 해당 위치에서의 인증용 소영역들과 등록 소영역들간의 거리로 정의한다. 상기 해당 위치에서의 인증용 소영역들과 등록 소영역들간의 거리를 정의하는 예는 다음과 같다. 만약 해당 위치에 대하여 2개의 인증용 소영역 t, s가 있고, 1개의 등록용 소영역 r이 있으며, 두 소영역 간의 거리를 구하는 함수를 d로 표기하면, 인증용 소영역들과 등록 소영역들간의 거리는

min(d(t, r), d(s, r))

이 된다. 여기에서 min(a, b)은 a와 b 중에서 작거나 같은 값을 선택하는 함수를 나타낸다.

만약 어떤 소영역에 가용하지 않은 영역에 속하는 것으로 식별테그가 부여되어 있다면 이 소영역은 거리를 계산할 때 고려 대상에서 제외될 수도 있다. 이 경우 인증용 소영역들과 등록 소영역들간의 거리 계산이 매우 빨라지게 된다.

두 소영역 간의 거리를 측정하는 함수는 두 소영역 위에 입혀져 있는 홍채 텍스쳐(texture)간의 차이를 측정하는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다. 두 소영역 간의 거리에 대하여 하나의 예를 들면 다음과 같다. 두 소영역 간의 거리를 두 소영역 위의 홍채 텍스쳐에 대하여 푸리에 변환, 웨이블릿 변환 등을 수행하여 얻은 계수 열(coefficient sequence) 간의 유클리드 거리로 정의할 수 있다.

이 때 촬영 시에 눈이 수평에서 어느 정도 회전되었을 가능성을 고려한다면, 거리 계산 시 비교되는 두 소영역들을 상하좌우로 하나 이상의 픽셀씩 움직여가며 거리를 구하고, 이 중에서 가장 작은 값을 선택하여 두 소영역간의 거리로 지정할 수도 있다.

모든 k개의 위치에 대하여 상기와 같은 방법으로 대응되는 인증용 소영역들과 등록 소영역들간의 거리를 구하면, k개의 거리가 나온다. 이 k개의 거리에 대한 합, 산술평균, 기하평균, 가중평균 등의 어느 하나를 선택하여 인증용 홍채템플릿 집합과 한 개인의 등록 홍채템플릿 집합간의 거리로 정의한다.

앞의 예를 이용하여 인증용 홍채템플릿 집합과 한 개인의 등록 홍채템플릿 집합간의 거리를 구하는 예는 다음과 같다. 홍채템플릿이 16개의 소영역으로 나누어져 있고, 인증용 홍채템플릿 집합이 2개의 홍채템플릿 T와 S으로, 등록 홍채템플릿 집합이 1개의 홍채템플릿 R로 구성되어 있을 때, 인증 홍채템플릿 T의 16개의 소영역들을 t_1, t_2, ..., t_16, 인증용 홍채템플릿 S의 16개의 소영역들을 s_1, s_2, ..., s_16, 등록 홍채템플릿 R의 16개의 소영역들을 r_1, r_2, ..., r_16이라고 하자. 여기에서 첨자가 동일한 소영역들은 동일한 위치에 있는 것이다. 도 6은 하나의 등록 홍채템플릿(오른쪽 홍채)과 동일인에 대한 두 개의 인증용 홍채템플릿(왼쪽 두 개의 홍채)과의 비교를 도시한 것이다.

이러한 상황에서 인증용 홍채템플릿 집합과 등록 홍채템플릿 집합간의 거리 D는 산술평균을 이용한다면 다음과 같다.

D=(min(d(t_1,r_1),d(s_1,r_1)) +...+ min(d(t_16,r_16),d(s_16,r_16)))/16

즉, 각 위치에 대한 인증용 소영역들과 등록 소영역들간의 거리 min을 사용하여 구한 다음, 16으로 나누어 산술평균을 내었다.
앞서 기술한 다수의 등록 템플릿으로 구성된 등록 홍채템플릿 집합과 다수의 인증용 템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 사용하여 안경을 착용한 사람에 대한 인증이나 신원확인을 수행할 경우에 안경 렌즈의 반사 부분이 홍채영역에 나타나더라도 홍채 인식률을 떨어뜨리지 않고 수행할 수 있는 작용효과가 있다.

다음은 상기 비교에 대한 결과로부터 인증을 수행하는 단계에 대하여 살펴본다. 이와 같이 인증용 홍채템플릿 집합이 주어지면, 인증용 홍채템플릿 집합과 등록된 각 개인에 대한 등록 홍채템플릿 집합과의 거리를 구한다. 만약 인증이 목적이라면, 이 거리들 중에서 메모리에 미리 설정 저장된 문턱값 이하가 되는 것이 있을 때, 인증이 된 것으로 판단하고, 그렇지 않으면 인증이 되지 않는 것으로 판단한다.

신원확인의 경우도 이와 마찬가지로, 어느 특정 개인의 등록 홍채템플릿과 거리가 미리 설정된 문턱값 이하로 나오면 이 특정 개인이 바로 인증 눈 영상의 그 사람임을 증명하는 것이 된다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 개인별로 등록된 하나 또는 둘 이상의 등록 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채 인식 장치를 제공하는 것이다. 이를 이루기 위하여서는 등록 대상자에 대하여 하나 또는 둘 이상의 눈 영상을 촬영 획득하기 위한 카메라를 구비하고, 상기 카메라로 촬영 획득한 하나 또는 둘 이상의 눈 영상 중에서 홍채의 좌측 및 우측을 포함하거나 둘 중 하나를 포함한 두 개 이상의 가용영역에서 홍채 정보가 담긴 등록 홍채템플릿으로 구성된 등록 홍채템플릿 집합을 생성한다.

상기 등록대상자에 대한 고유한 홍채정보를 저장 등록하기 위한 데이터베이스를 구비하며, 인증을 위한 눈 영상을 촬영 획득하기 위하여 홍채인식장치의 전면에 카메라가 부착 설치되어 있다.

카메라로 눈 영상을 촬영할 때, 선명한 눈 영상을 얻기 위하여 설치된 다수의 조명군으로 구성된 조명장치를 구비한다.

상기 인증 대상자의 인증을 위하여 촬영 획득한 다수의 눈 영상으로부터 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 생성하는 수단을 구비하고 있다.

상기 데이터베이스에 저장 등록된 등록 홍채템플릿 집합과 인증을 위하여 촬영 획득한 인증용 홍채템플릿 집합을 서로 비교하는 수단을 구비하고, 상기 비교에 대한 결과로부터 인증 또는 신원확인을 수행하는 수단을 구비하고 있다.

상기 등록 홍채템플릿 집합과 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채 인식 장치의 각각 기술적 구성은 앞서 기술한 등록 홍채템플릿 집합과 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채 인식 방법의 각각의 단계에서 기술한 사항과 동일하므로 구체적 기술을 생략한다.

본 발명은 홍채 인식 장치로 인증을 할 때 인증 대상자의 홍채를 다수의 조명군으로부터 하나 이상의 눈 영상을 촬영 획득하여 인증용 홍채템플릿 집합을 생성하여 등록 홍채템플릿 집합과 비교하여 홍채인식을 수행하므로 홍채인식률을 높일 수 있는 홍채인식장치를 제공할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.

Claims

홍채인식방법에 있어서,
등록 대상자에 대하여 하나 또는 둘이상의 눈 영상을 획득하는 단계;
상기 획득된 다수의 눈 영상에 대하여 등록 홍채템플릿을 하나 또는 둘 이상 생성하여 등록 홍채템플릿 집합을 구성하고, 등록대상자에 대한 고유한 홍채정보로서 데이터베이스에 저장 등록하는 단계;
인증을 위한 다수의 눈 영상을 카메라로 촬영 획득되는 단계;
상기 인증을 위하여 촬영 획득한 다수의 눈 영상으로부터 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 생성하는 단계;
상기 데이터베이스에 저장된 각 등록자에 대한 등록 홍채템플릿 집합과 인증용 홍채템플릿 집합을 서로 비교하는 단계; 및
상기 비교에 대한 결과로부터 인증 또는 신원확인을 수행하는 단계로 이루어진 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채인식방법.
청구항1 에 있어서,
상기 눈 영상으로부터의 등록 및 인증용 홍채템플릿 집합의 생성은 카메라로 촬영 획득한 눈 영상으로부터 홍채 영역을 두 개 이상의 소영역으로 분할함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채인식방법.
청구항2에 있어서,
상기 데이터베이스에 저장된 각 등록자에 대한 등록 홍채템플릿 집합과 인증용 홍채템플릿 집합의 비교 단계에서는 동일한 위치의 등록 홍채템플릿의 소영역들과 인증용 홍채템플릿의 소영역들간의 거리를 측정하고,
상기 소영역들간 거리 측정은 등록과 인증용 홍채템플릿의 모든 위치의 소영역에 대하여 수행되며,
모든 위치의 소영역에 대하여 측정한 거리들에 대한 합, 산술평균, 기하평균 및 가중평균 중 어느 하나를 선택 연산하여 구함으로써 등록 홍채템플릿 집합과 인증용 홍채템플릿 집합 간의 유사 여부를 결정함을 특징으로 하는 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채인식방법.
청구항3에 있어서,
상기 비교에 대한 결과로부터 인증 또는 신원확인을 수행하는 단계는 상기 등록 홍채템플릿 집합과 인증용 홍채템플릿 집합 간에 측정한 거리로부터 유사 여부를 판단하여 인증 또는 신원확인을 수행하되, 미리 설정한 문턱값보다 상기 측정한 거리가 작으면 인증 또는 신원확인이 된 것으로 판단하고, 상기 설정한 문턱값보다 크면 인증 또는 신원확인이 되지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채인식방법.
청구항4에 있어서,
상기 동일한 위치의 등록 홍채템플릿 집합의 등록 소영역들과 인증용 홍채템플릿 집합의 인증용 소영역들 간의 거리는 상기 등록 소영역과 상기 인증용 소영역사이의 모든 쌍에 대하여 거리를 구하고, 그 중에서 가장 작은 값으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채인식방법.
청구항5에 있어서,
상기 인증용 홍채템플릿 집합의 소영역과 등록 홍채템플릿 집합의 소영역간의 거리측정은 서로 대응하는 두 소영역들을 상하좌우로 하나 이상의 픽셀씩 움직여가면서 서로 간의 거리를 구하고, 구한 거리 중에서 작은 값을 선택하여 두 소영역간의 거리로 사용하여 등록 홍채템플릿 집합과 인증용 홍채템플릿 집합간의 유사 여부를 결정함을 특징으로 하는 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채인식방법.
청구항2 내지 청구항 6중 어느 한 항에 있어서,
상기 등록 홍채템플릿 집합 및 인증용 홍채템플릿 집합 각각의 소영역에 식별테크를 부가하여 가용영역에 해당하지 아니한 영역은 비교대상에서 제외하여 인식에 필요한 데이터 처리시간을 감소시킴을 특징으로 하는 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 다수의 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채인식방법.
홍채 인식 장치에 있어서,
카메라로 획득한 하나 또는 둘 이상의 눈 영상에 대하여 등록 홍채템플릿으로 구성된 등록 홍채템플릿 집합을 생성하여, 등록대상자에 대한 고유한 홍채정보로 저장 등록하기 위한 데이터베이스;
인증을 위한 다수의 눈 영상을 촬영 획득하기 위하여 홍채인식장치의 전면에 부착 설치되는 카메라;
카메라로 눈 영상을 촬영할 때, 선명한 눈 영상을 얻기 위하여 설치된 하나 이상의 조명군으로 구성된 조명장치;
상기 인증을 위하여 촬영 획득한 다수의 눈 영상으로부터 생성한 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합;
상기 데이터베이스에 저장 등록된 등록 홍채템플릿 집합과 인증을 위하여 촬영 획득한 인증용 홍채템플릿 집합을 서로 비교하는 수단; 및
상기 비교에 대한 결과로부터 인증 또는 신원확인을 수행하는 수단을 구비한 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채인식장치.
청구항 8에 있어서,
상기 조명장치는 카메라와 연동하며, 다수의 조명군을 선택적으로 점등하도록 구성된 제어부를 더 구비한 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채인식장치.
청구항 8에 있어서,
상기 눈 영상으로부터의 등록 및 인증용 홍채템플릿 집합의 생성은 카메라로 촬영 획득한 눈 영상으로부터 홍채 영역을 2개 이상의 소영역으로 분할함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채인식장치.
청구항10에 있어서,
상기 데이터베이스에 저장된 각 등록자에 대한 등록 홍채템플릿 집합과 인증용 홍채템플릿 집합의 비교하는 수단은 동일한 위치의 등록 홍채템플릿의 소영역들과 인증용 홍채템플릿의 소영역들간의 거리를 측정하고,
상기 소영역들간 거리 측정은 등록과 인증용 홍채템플릿의 모든 위치의 소영역에 대하여 수행되며,
모든 위치의 소영역에 대하여 측정한 거리들에 대한 합, 산술평균, 기하평균 및 가중평균 중 어느 하나를 선택 연산하여 구함으로써 등록 홍채템플릿 집합과 인증용 홍채템플릿 집합 간의 유사 여부를 결정함을 특징으로 하는 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채인식장치.
청구항11에 있어서,
상기 비교에 대한 결과로부터 인증 또는 신원확인을 수행하는 수단은 상기 등록 홍채템플릿 집합과 인증용 홍채템플릿 집합 간에 측정한 거리로부터 유사 여부를 판단하여 인증 또는 신원확인을 수행하되, 미리 설정한 문턱값보다 상기 측정한 거리가 작으면 인증 또는 신원확인이 된 것으로 판단하고, 상기 설정한 문턱값보다 크면 인증 또는 신원확인이 되지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채인식장치.
청구항12에 있어서,
상기 동일한 위치의 등록 홍채템플릿 집합의 등록 소영역들과 인증용 홍채템플릿 집합의 인증용 소영역들 간의 거리는 상기 등록 소영역과 상기 인증용 소영역사이의 모든 쌍에 대하여 구하고, 그 중에서 가장 작은 값으로 결정함을 특징으로 하는 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채인식장치.
청구항8 내지 청구항 13중 어느 한 항에 있어서,
상기 인증용 홍채템플릿 집합의 소영역과 등록 홍채템플릿 집합의 소영역간의 거리측정은 서로 대응하는 두 소영역들을 상하좌우로 하나 이상의 픽셀씩 움직여가면서 서로 간의 거리를 구하고, 구한 거리 중에서 작은 값을 선택하여 두 소영역간의 거리로 사용하여 등록 홍채템플릿 집합과 인증용 홍채템플릿 집합간의 유사 여부를 결정함을 특징으로 하는 다수의 인증용 홍채템플릿으로 구성된 인증용 홍채템플릿 집합을 이용한 홍채인식장치.