KR101149385B1 - 얼굴인식용 조명에 있어서 프리즘과 볼록랜즈를 이용한 상 맺힘 및 반사광 해결방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 얼굴인식시스템의 정확성을 높이기 위하여 고안하게 되었다. 얼굴인식시스템은 카메라로부터 입력된 영상중 얼굴부분을 검출하여 기준이 되는 사진등의 얼굴 이미지와 비교하여 동일인 여부를 판단하는 시스템으로 영상의 과다노출, 고른 조명 여부, 빛의 산란(특히 안경에 맺히는 조명의 상)등에 매우 민감하게 영향을 받게 되는데, 이는 절대적으로 최적의 조명시스템이 필요함을 의미한다. 본 발명은 개인의 키 높이와 안경 착용 각도 등의 영향으로 인한 반사광(부분 과다노출의 원인) 및 안경에 맺히는 조명의 상(像)맺힘 현상을 해결하고 전체 광량을 조사 할 방향으로 모아 광효율을 기하기 위한 방안이다.

Description

얼굴인식용 조명에 있어서 프리즘과 볼록랜즈를 이용한 상 맺힘 및 반사광 해결방법{Prevention reflection and hotspot by illumination for face recognition using a convex lens and prism}

본 발명은 얼굴인식시스템용 조명시스템에서 피촬영자의 안경에 상 맺힘 및 얼굴에 생기는 핫스팟 현상을 해결하고 빛을 피촬영자의 얼굴부분에 집중하여 광효율을 높이는 방법이다.

얼굴인식은 카메라로부터 입력된 얼굴영상을 처리하여 기준이 되는 얼굴이미지와 비교하여 본인여부를 판단하는 기능으로, 카메라로부터 입력된 얼굴영상의 품질이 성능에 지대한 영향을 미친다. 기존에 조명을 사용하지 않는 얼굴인식시스템 (도1)은 설치되는 장소의 조명환경에 따라 설치각, 주변 조도의 변화에 따라 피 대상자의 촬영화상에 각종 반사광, 상맺힘, 과다노출, 부족노출 등의 각종 문제점을 초래하여 생체인식장치로써의 정확성을 크게 떨어뜨리게 되므로 얼굴인식 결과가 일정치 않고, 하나 또는 두개의 면광원을 가로로 배치하는 경우(도3) 광의 조사각을 감안하여 조명간의 거리를 충분히 띄울 수 없기 때문에 각이 쉽게 안경의 반사각에 들어오게 되어 상이 맺히게 되며, 피대상자에게 비춰지는 빛 대비 조명의 광량을 충분히 높여야만 필요한 광량을 얻기 때문에 매우 밝게 조절해야만 하므로 피대상자에게 눈부심 현상을 유발할 수 있다. 또한 하나의 조명만 설치한 경우 그림자 발생의 원인이 된다. 마지막으로 1쌍의 수직선조명(도2)은 상하좌우를 모두 비춰 줌으로써 그림자를 없애고 적절한 조도를 공급하기에 적합하나 광원이 피대상자에게 눈부심 및 거부감을 유발하고 안경 착용자의 안경에 뚜렷한 수직 조명의 상(도5)을 남기게 된다. 또한 같은 원리로 얼굴의 특정 부분에 조명이 집중되는 핫스팟(hot spot) 현상이 일어난다. 이는 결과적으로 얼굴인식의 성능을 저해하는 치명적인 요인이 된다. 따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이러한 얼굴인식 성능저해 요인을 없애고 충분한 광량을 조사할 방향으로 모으기 위하여 사용되는 조명에 관련된 기술 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 조명을 통하여 광원의 방향과 빛의 조사방향을 다르게 조정하여 피대상자의 얼굴에 나타나는 반사광 및 안경에 비춰지는 상맺힘을 개선하기 위해, 상기 조명이 LED 광원과, 상기 LED 광원의 빛을 전달받아 확산시키는 볼록렌즈와, 상기 확산된 빛을 전달받아 방향을 전환시키는 하나 이상의 프리즘이 배열된 프리즘시트와, 점광원인 상기 LED 광원의 광을 면광원으로 변환시키는 확산부로 구성되되, 상기 확산부는, 확산판과 반사경의 조합으로 구성되며, 광원과 확산부 사이의 프레임 구조물은 광반사처리되고, 상기 조명을 상하로 배치하여 얼굴상의 그림자 발생을 제거한다.

얼굴인식 시스템의 하드웨어적인 필수요소는 입력장치인 카메라이며, 카메라의 촬상은 빛 없이는 불가능 할뿐 아니라, 빛의 산란에 의한 간섭을 받기도 하며, 너무 강한 빛을 받을 경우 과다노출로 인한 핫스팟(Hot spot)현상이 나타나는 등 빛과의 조화가 매우 중요한 장치이다. 본 발명은 얼굴인식 시스템의 카메라에 최적의 조명상태를 제공하기 위한 장치로써, 주변 보명의 영향으로부터의 간섭을 최소화하고, 조명 자체의 영향으로 생기는 얼굴의 반사광이나 상맺힘을 해결 할 수 있다. 또한, 필요한 부분에 최대한 빛을 집중하여 충분한 광량을 효율적으로 조사하게되며, 광원의 각과 조사각의 방향이 다르기 때문에 눈부심 효과를 최소화 할 수 있다. 결과적으로 카메라가 필요한 광을 적절하게 제공함으로써 시스템이 최적의 인식성능을 발휘하게 하며, 주변 조명의 영향으로 인하여 발생하는 각종 오류를 해결 할 수 있다. 특히 공항, 항만등의 출입국심사, 탑승 및 환승등에서 얼굴인식을 이용한 무인심사대를 구성하는 등의 실내에서 정확도를 요구하는 얼굴인식 분야에서 조명은 필수 사항이 된다. 이에 본 발명은 얼굴인식 성능 저하 요인을 극복하여 보다 효과적인 얼굴인식 시스템의 성능향상에 기여 할 것으로 기대된다.

도1 : 조명을 사용하지 않는 얼굴인식시스템 개요도
도2 : 1쌍의 세로 조명을 사용하는 얼굴인식시스템 개요도
도3 : 1개 혹은 1쌍의 가로 조명을 사용하는 얼굴인식시스템 개요도
도4 : 가로 조명을 사용할 때 안경에 비치는 조명의 상
도5 : 세로 조명을 사용할 때 안경에 비치는 조명의 상
도6 : 발명품의 측면도(동작원리 설명도)
도7 : 발명품의 정면도

LED로부터 제공된 점광원으로부터의 빛을 확산판을 통해 부드럽게 펼쳐 눈부심 및 거부감을 없애고, 볼록렌즈를 사용하여 흩어졌던 광원을 모아 프리즘 또는 프리즘쉬트(이하 프리즘)에 효율적으로 전달하고, 프리즘의 각도 조정을 통해 빛을 필요한 각으로 전달한다. 반사광, 상맺힘 현상을 개선하기 위해 조명장치는 1열의 프리즘 혹은 여러개의 작은 프리즘이 촘촘히 배열된 프리즘시트를 이용하고, 그 각도는 광원과 피사체의 각에 따라 설계한다. 또한 광원과 확산판 사이의 프레임 구조물은 Reflect sheet 접착, 크롬도금, 경면처리등의 방법으로 광반사처리를 하여 빛의 효율을 극대화하고, 확산판을 사용하여 점광원인 LED의 광을 면광원으로 변환시키며,변환된 빛은 볼록렌즈를 통하여 확산된 빛을 프리즘으로 집중적으로 전달하고, 프리즘을 거친 빛은 프리즘의 각도에 따라 의도한 방향으로 굴절 조광된다.(도6 참조) 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나 이상의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

Claims (3)

1. 조명을 통하여 광원의 방향과 빛의 조사방향을 다르게 조정하여 피대상자의 얼굴에 나타나는 반사광 및 안경에 비춰지는 상맺힘을 개선하기 위해,
   상기 조명은
   LED 광원과;
   상기 LED 광원의 빛을 전달받아 확산시키는 볼록렌즈와;
   상기 확산된 빛을 전달받아 방향을 전환시키는 하나 이상의 프리즘이 배열된 프리즘시트와;
   점광원인 상기 LED 광원의 광을 면광원으로 변환시키는 확산부;
   로 구성되되,
   상기 확산부는, 확산판과 반사경의 조합으로 구성되며, 광원과 확산부 사이의 프레임 구조물은 광반사처리되고, 상기 조명을 상하로 배치하여 얼굴상의 그림자 발생을 제거하는 것을 특징으로 하는 프리즘과 볼록랜즈를 이용하여 상 맺힘 및 반사광을 해결한 얼굴인식용 조명 장치.
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