KR102473523B1 - 홍채 인식 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

홍채 인식 방법은 인증 대상의 동공에 동공 반사를 일으키도록 구성된 제1 광원을 구동하여 상기 인증 대상에 제1 광을 조사하는 단계, 상기 제1 광이 조사된 상기 인증 대상의 제1 이미지를 획득하는 단계, 상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하는 단계, 상기 제1 광원과 상이하고 상기 인증 대상의 동공에 상기 동공 반사를 일으키지 않도록 구성된 제2 광원을 구동하여 상기 인증 대상에 제2 광을 조사하는 단계, 상기 제2 광이 조사된 상기 인증 대상의 제2 이미지를 획득하는 단계, 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하는 단계 및 상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지 상에 각각 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대한 검출 결과에 기초하여 상기 인증 대상을 살아있는 사용자로 판정하는 단계를 포함한다.

Description

홍채 인식 방법 및 장치{IRIS RECOGNITION METHOD AND DEVICE}

본 개시는 홍채 인식 방법 및 장치에 관한 것으로, 홍채 인식 장치로 인식대상의 눈 이미지를 촬영할 때 살아있는 사람의 눈인지 여부를 판단하기 위하여 동공부분에서 보이는 망막 반사를 이용하는 홍채 인식 방법 및 장치에 관한 것이다.

홍채 인식 기술이 개인정보보호 및 보안을 위해 사용되고 있다. 가짜 사용자가 프린트된 홍채 이미지, 홍채 이미지 사진, 눈 모형, 홍채 패턴이 프린트된 콘텍트 렌즈(contact lens) 등의 모조 홍채를 사용하여 실제 사용자를 사칭하려는 시도가 있기 때문에, 실제 홍채와 모조 홍채를 식별하는 기술의 중요성이 더욱 커지고 있다.

한국 등록특허 제10-1417415호는 IR LED ON/OFF에 따라 눈에 비치는 광 이미지를 사용하여 실제 홍채인지 모조 홍채인지 판단하는 방법에 대한 기술적 사항이 개시되어 있다. 예를 들어, 10-1417415는 동공에 여러 개의 IR 광원이 점과 같이 반사되는 수나 시퀀스를 이용하여 실제 홍채인지를 판단한다. 그러나, 한국 등록특허 제10-1417415호는 많은 수의 홍채 이미지를 사용해야만하고 하나 또는 두 장의 홍채 이미지로 실제 홍채인지 모조 홍채인지 판단하기 힘든 단점이 있다.

한국 등록특허 제10-1417415호

본 개시의 일 실시예에 의하면, 사용자 인증을 위해 홍채를 인식할 때 실제 홍채인지 여부를 판단하여 사용자를 인증함으로써 개인정보를 보호하고 보안성을 향상시킬 수 있다.

본 개시에서 홍채 인식 방법은 인증 대상의 동공에 동공 반사를 일으키도록 구성된 제1 광원을 구동하여 상기 인증 대상에 제1 광을 조사하는 단계, 상기 제1 광이 조사된 상기 인증 대상의 제1 이미지를 획득하는 단계, 상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하는 단계, 상기 제1 광원과 상이하고 상기 인증 대상의 동공에 상기 동공 반사를 일으키지 않도록 구성된 제2 광원을 구동하여 상기 인증 대상에 제2 광을 조사하는 단계, 상기 제2 광이 조사된 상기 인증 대상의 제2 이미지를 획득하는 단계, 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하는 단계 및 상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지 상에 각각 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대한 검출 결과에 기초하여 상기 인증 대상을 살아있는 사용자로 판정하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 홍채 인식 방법은 상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 있음을 검출하고 또한 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 없음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 인증 대상을 살아있는 사용자로 판정하는 단계; 및 상기 인증 대상을 살아있는 사용자로 판정하는 것에 대응하여, 상기 제2 이미지를 이용하여 홍채 인식을 수행하는 단계를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 홍채 인식 방법은 상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 없음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 인증 대상을 살아있지 않은 대상으로 판정하는 단계; 상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 있음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 제2 광이 조사된 상기 인증 대상의 제2 이미지를 획득하는 단계; 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하는 단계; 및 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 없음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 인증 대상을 살아있는 대상으로 판정하는 단계를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 인증 대상을 살아있는 대상으로 판정하는 것에 대응하여, 상기 제2 이미지를 이용하여 홍채 인식을 수행하는 단계를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 홍채 인식 방법은 인증 대상의 동공에 동공 반사를 일으키도록 구성된 제1 광원을 구동하여 상기 인증 대상에 제1 광을 조사하는 단계; 상기 인증 대상의 이미지를 획득하는 단계; 상기 인증 대상의 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하는 단계; 상기 동공 반사가 상기 인증 대상의 이미지 상에 있음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 인증 대상을 살아있는 대상으로 판정하는 단계; 및 상기 인증 대상을 살아있는 사용자로 판정하는 것에 대응하여, 상기 동공 반사가 있는 상기 인증 대상의 이미지를 사용하여 홍채 인식을 수행하는 단계를 포함한다. 상기 동공 반사가 있는 상기 인증 대상의 이미지를 사용하여 홍채 인식을 수행하는 단계는 상기 동공 반사가 발생한 영역의 화소값의 계조값을 반전시키고 동공 반사가 발생한 영역을 검출하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 홍채 인식 방법은 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하는 단계 후에, 상기 동공 반사가 상기 인증 대상의 이미지 상에 없음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 인증 대상을 살아있지 않은 대상으로 판정하는 단계를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 홍채 인식 방법은 상기 인증 대상의 이미지에 기초하여 상기 동공의 면적을 구하는 단계; 상기 인증 대상의 이미지에 기초하여 상기 동공상에 존재하는 상기 제1 광의 반사광을 검출하는 단계; 및 상기 동공의 면적의 50% 이상에서 상기 반사광이 검출되는 것에 대응하여, 상기 동공 반사가 있는 것으로 판정하는 단계를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하는 단계는, 상기 인증 대상의 이미지에 기초하여 상기 동공상에 존재하는 상기 제1 광의 반사광을 검출하는 단계; 상기 동공상에 존재하는 상기 제1 광의 반사광의 면적과 미리 설정된 값을 비교하는 단계; 및 상기 반사광의 면적이 상기 미리 설정된 값 이상으로 판정되는 것에 대응하여, 상기 동공 반사가 있는 것으로 판정하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 홍채 인식 장치는 인증 대상의 동공에 동공 반사를 일으키도록 구성된 제1 광원; 상기 제1 광원과 상이하고 상기 인증 대상의 동공에 상기 동공 반사를 일으키지 않도록 구성된 제2 광원; 인증 대상의 홍채 및 동공의 이미지를 획득하는 이미지 센서를 포함하는 카메라; 및 상기 제1 광원, 상기 제2광원 및 상기 카메라를 제어하는 컨트롤러를 포함한다. 상기 컨트롤러는 상기 제1 광원을 구동하여 상기 인증 대상에 제1 광을 조사하고; 상기 카메라를 구동하여 상기 제1 광이 조사된 상기 인증 대상의 제1 이미지를 획득하고; 상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하고; 상기 제2 광원을 구동하여 상기 인증 대상에 제2 광을 조사하고; 상기 카메라를 구동하여 상기 제2 광이 조사된 상기 인증 대상의 제2 이미지를 획득하고; 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하고; 상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대한 검출 결과에 기초하여 상기 인증 대상을 살아있는 사용자로 판정하도록 구성된다.

일 실시예에 있어서, 홍채 인식 장치는 상기 제1 광원과 상기 카메라와의 거리는 상기 제2 광원과 상기 카메라와의 거리보다 짧다. 상기 컨트롤러는 상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 있음을 검출하고 또한 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 없음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 인증 대상을 살아있는 대상으로 판정하고; 상기 인증 대상을 살아있는 대상으로 판정하는 것에 대응하여, 상기 제2 이미지를 이용하여 홍채 인식을 수행하도록 구성된다. 상기 컨트롤러는 상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 없음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 인증 대상을 살아있지 않은 대상으로 판정하고; 상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 있음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 제2 광이 조사된 상기 인증 대상의 제2 이미지를 획득하고; 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하고; 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 없음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 인증 대상을 살아있는 대상으로 판정하도록 구성된다. 상기 컨트롤러는 상기 인증 대상을 살아있는 대상으로 판정하는 것에 대응하여, 상기 제2 이미지를 이용하여 홍채 인식을 수행하도록 구성된다.

홍채 인식 기술에서 동공을 통해 입사한 광이 망막에서 반사되어 동공을 다시 통과해 이미지 센서에 반영되는 경우 동공부분 거의 전체가 동공의 원래 색인 검은색이 아닌 다른 색, 예를 들어 적색 혹은 흰색, 으로 보이는 현상(이하 '동공 반사'라 한다)이 발생하면 홍채 인식에 어려움이 있다. 정확한 홍채 인식을 위해서는 동공과 홍채의 경계를 정확하게 구분하여 홍채 부분만을 데이터로 사용하는 것이 필요하기 때문이다. 이에 따라, 일반적인 홍채 인식 기술은 동공 반사를 회피하도록 홍채 인식 카메라를 설계한다. 동공 반사없이 동공 부분이 명확하게 얻어지는 경우 홍채와 동공을 쉽게 구분할 수 있어 홍채 인식에서 홍채와 동공을 구분(boarder detection)하는 기술의 구현에 유리하기 때문이다. 특히 홍채의 색이 파란색인 경우 동공 반사가 좀 더 쉽게 발생하기 때문에 동공 반사를 회피하도록 홍채 인식 카메라를 설계하는 것이 일반적으로 중요하게 여겨져 왔다.

이와 다르게, 본 개시는 동공 반사를 의도적으로 이용하여 한두 장의 홍채 이미지로도 가짜 홍채 이미지나 모조 홍채를 구별해내고 홍채 인식을 수행할 수 있다. 또한, 본 개시는 광원을 동공 반사가 반드시 일어나는 위치와 동공 반사가 일어나지 않는 위치에 두 군데 배치하여 동공 반사가 일어난 홍채 이미지와 동공 반사가 일어나지 않은 홍채 이미지를 이용하여 실제 홍채와 모조 홍채를 빠르고 쉽게 구별할 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 홍채 인식 장치의 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 홍채 인식 장치의 동공 반사를 만드는 조명만을 구동하고 획득한 인증 대상의 이미지이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 홍채 인식 장치의 동공 반사를 만들지 않는 조명만을 구동하고 획득한 인증 대상의 이미지이다.
도 4는 도 2의 이미지를 홍채 인식에 필요한 ISO 규정 포맷(VGA)에 맞게 잘라낸 이미지이다.
도 5는 도 3의 이미지를 홍채 인식에 필요한 ISO 규정 포맷(VGA)에 맞게 잘라낸 이미지이다.
도 6은 사용자의 홍채를 포함한 이미지를 프린트한 모조 홍채이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 홍채 인식 장치로부터 조사되는 광과 안구의 동공 반사와의 관계를 도시한 도면이다.
도8은 본 개시의 일 실시예에 따른 홍채 인식 방법의 순서도이다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 개시의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부", "하부", “좌측” 및 “우측” 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다. 도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 홍채 인식 장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 홍채 인식 장치(100)는 렌즈(102), 이미지 센서(104), 컨트롤러(105), 제1 광원(106, 106') 및 제2 광원(108, 108')을 포함한다. 홍채 인식 장치(100)는 사용자의 눈(110)으로부터 홍채를 인식하고 이를 이용하여 사용자를 인증할 수 있다. 홍채 인식 장치(100)는 눈(110)에 적어도 하나의 제1 광원(106, 106') 및 제2 광원(108, 108')로부터 광을 조사하여 반사되는 광을 렌즈(102)를 통해 이미지 센서(104)에 전달함으로써 눈(110)의 이미지 또는 홍채 및 동공의 이미지를 획득할 수 있다. 렌즈(102)는 고정 초점 거리를 갖는 렌즈를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 자동 초점 조절(Auto Focusing) 기능을 가질 수 있다.

이미지 센서(104)는 렌즈(102)를 통해 수득한 이미지를 전기적 신호로 변환하여 컨트롤러(105)에 전달할 수 있다. 일실시예에서, 이미지 센서(104)는 CCD(Charge-Coupled Device) 센서 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 센서일 수 있다.

컨트롤러(105)는 눈(110), 홍채, 동공 등의 이미지가 이미지 센서(104)의 어떤 부분에서 형성되는지 분석하고, 제1 광원(106, 106') 및 제2 광원(108, 108')의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(105)는 적어도 하나의 제1 광원(106, 106') 및 제2 광원(108, 108')의 온/오프 동작, 광원의 조사각, 조사하는 광의 세기 등을 제어할 수 있다.

컨트롤러(105)는 이미지 센서(104)로부터 수득한 전기신호로부터 홍채의 코드를 획득하고, 이를 이용하여 인증을 수행할 수 있다. 예를 들어, 홍채 이미지를 극좌표 변환을 한 다음 적절한 영역으로 세분화하며, 상기 세분화된 영역들에는 사용자들의 홍채 이미지에 포함된 각각의 특징점들을 가진다. 사용자들의 특징점들은 적절한 방법(알고리즘)을 사용하여 상기 세분화된 영역별로 주파수 변환방법(예들 들면, 가보(Gabor)변환, 하르(Haar)변환 등)으로 변환되어 홍채 코드가 생성될 수 있다. 일 실시예에서, 홍채 인식 장치와 연동하는 데이터베이스에는 홍채의 특징점을 주파수 변환한 홍채 코드가 저장되어 있다. 홍채 코드는 사용자 인증시의 홍채 비교 대상으로 사용되도록 구성되어 있다. 즉, 사용자 홍채 이미지가 주파수 변환에 의하여 하나의 새로운 정보로 가공된 홍채 코드로 데이터베이스에 등록 저장됨으로 사용자들의 홍채 이미지가 저장되어 있는 데이터베이스가 유출되더라도 개인의 정보를 보호할 수 있으며, 저장되는 파일의 크기도 작아져 데이터베이스에 저장되는 메모리 용량도 작아지게 된다. 본 출원인의 특허인 한국 등록특허 제10-0629550호 및 제10-1608316호에 개시되어 있는 방법 및 장치가 눈 이미지로부터 홍채 인증을 수행하는 방법 및 장치로서 본 출원에 참조로 결합된다.

제1 광원(106, 106') 및 제2 광원(108, 108')은 눈(110)에 광을 조사할 수 있다. 예를 들어, 제1 광원(106, 106') 및 제2 광원(108, 108')은 적외선을 눈(110)에 조사할 수 있다. 제1 광원(106, 106') 및 제2 광원(108, 108')은 홍채 인식 장치(100)의 몸체에 형성되거나 홍채 인식 장치(100)와 물리적으로 분리되어 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 광원(106, 106') 및 제2 광원(108, 108')은 LED 광원일 수 있다. 예를 들어, 제1 광원(106, 106') 및 제2 광원(108, 108')은 홍채 인식 장치(100)의 본체의 기판에 LED를 배치하거나, 별도의 LED 보드를 사용한 광원일 수 있다. 제1 광원(106, 106')과 제2 광원(108, 108')은 상이한 광원일 수 있다.

일 실시예에서, 도 1에 도시된 것과 같이, 제1 광원(106, 106') 및 제2 광원(108, 108')은 홍채 인식 장치(100)의 양측에 하나씩 배치될 수 있다. 양측에 배치된 제1 광원(106, 106') 또는 제2 광원(108, 108')은 번갈아 가면서 구동될 수 있다. 즉, 2개의 광원을 1개씩 번갈아 가면서 홍채 이미지 프레임당 이미지를 만들 수 있다. 이는 안경 반사에 의해 홍채 이미지에 조명 이미지가 생겨 홍채 인증을 방해하는 것을 방지하기 위함이다.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 홍채 인식 장치의 동공 반사를 만드는 조명인 제1 광원(106, 106')만을 구동하고 획득한 인증 대상의 이미지이다. 실제 사람의 안구는 물체를 식별하기 위해서 빛에 의해서 반사된 사물의 영상이 동공을 통해서 들어와 망막에 맺히고 이 영상이 시신경으로 전달되어 사람은 사물을 볼 수 있게 된다. 여기서 동공은 빛에 의해서 반사된 사물의 영상이 들어오는 부분이다. 망막은 직접적인 빛(조명)을 반사하기 때문에 망막에서 반사된 빛(반사광)이 다시 동공을 통해 나가서 이미지 센서에 입사될 수 있다. 이 경우, 도 2와 같이 동공이 전체적으로 밝게 보이거나 붉게 보일 수 있다. 이러한 현상을 동공 반사라 한다. 그러나 이에 한정되지 않고, 본 개시에서 컨트롤러(105)는 동공면적의 50% 이상에서 반사광이 검출되거나, 동공 이미지상에서 보이는 반사광의 면적이 기 설정된 값보다 큰 경우, 동공 반사가 일어난 것으로 판단할 수 있다.

도 4는 도 2의 이미지를 홍채 인식에 필요한 ISO 규정 포맷(VGA)에 맞게 잘라낸 이미지이다. 도 4를 참조하면, 동공에 동공 반사가 일어남을 명확하게 알 수 있다.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 홍채 인식 장치의 동공 반사를 만들지 않는 조명인 제2 광원(108, 108')만을 구동하고 획득한 인증 대상의 이미지이다. 도 3을 참조하면, 동공 반사없이 동공에 광원의 반사점이 있음을 알 수 있다. 반사점은 광원이 눈에 비치는 것으로 동공을 통과한 광이 망막에 반사되어 다시 동공을 통해 카메라나 이미지 센서로 돌아와 발생하는 동공 반사와 상이하다. 따라서, 반사점과 동공 반사를 구분하는 알고리즘을 이용하여 동공 반사가 일어나는지 여부를 판정하는 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 반사점의 크기에 관한 데이터를 이용하여 반사점의 크기에 해당하는 값을 홍채 인식 장치 혹은 원거리 서버에 미리 저장시키고, 컨트롤러는 동공에 생기는 밝은 영역의 크기에 대응되는 값이 상기 반사점의 크기에 해당하는 값 보다 큰 경우 동공 반사가 있는 것으로 판정할 수 있다. 일 실시예에서 반사점의 크기에 해당하는 픽셀의 수보다 동공에 생기는 밝은 영역의 크기에 대응되는 픽셀의 수가 많은 경우 동공 반사가 있는 것으로 판정할 수 있다.

도 5는 도 3의 이미지를 홍채 인식에 필요한 ISO 규정 포맷(VGA)에 맞게 잘라낸 이미지이다. 도 5를 참조하면, 동공 반사없이 반사점이 동공에 존재함을 알 수 있다. 홍채 인식의 ISO 포맷은 VGA(640x480 pixels)를 기준으로 하기 때문에 원본의 이미지 크기에서 홍채 부분만을 크로핑(cropping)하여 사용하게 된다. 본 개시는 ISO 포맷에 한정되지 않고 다양한 방식 및 기준으로 원본 이미지에서 홍채/동공 부분을 추출할 수 있다.

도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 홍채 인식 장치로부터 조사되는 광과 안구의 동공 반사와의 관계를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 홍채 인식 장치는 컨트롤러(도시되지 않음), 카메라(103), 제1 광원(106) 및 제2 광원(108)을 포함한다. 카메라(103)는 도1에 도시된 렌즈(10,2) 및 이미지 센서(104)를 포함할 수 있다.

도 7을 참조하면 일 실시예에서, 제1 광원(106)은, 제1 광원(106)로부터 안구에 조사된 광이 동공을 통과하여 망막에 반사되어 카메라(103)에 들어오는 위치에 배치된다. 이에 따라, 도 2 및 도 4에 도시된 것과 같이 제1 광원(106)의 광은 동공 반사를 일으킬 수 있다. 일 실시예에서, 제1 광원(106)은 반드시 동공 반사를 일으키도록 구성되고 배치된다. 일실시예에서, 제1 광원(106)의 구성 및 배치는 홍채 촬영 거리, 제1 광원(106)으로부터 조사된 광과 홍채와의 각도 등에 따라 변경될 수 있으나, 반드시 동공 반사를 일으키도록 구성되고 배치된다. 일 실시예에서, 홍채 촬영 거리가 약 40cm ~ 50cm일때, 카메라(103)중심에서 제1 광원(106)의

중심까지의 거리는 약 4mm~5mm 일 수 있다. 일실시예에서, 카메라(103)의 중심축과 제1 광원(106)의 조사광이 이루는 각도는 약 0~1도, 0~3도 일 수 있다. 그러나, 동공 반사를 일으키는 한 제1 광원(106)의 조사광과 카메라(103)의 중심축이 이루는 각도는 상기 범위로 한정되지 않는다.

도 7을 참조하면, 제2 광원(108)은 제2 광원(108)로부터 안구에 조사된 광이 동공을 통과하여 망막에 반사되어 카메라(103)에 들어오지 않는 위치에 배치된다. 이에 따라, 도 3 및 도 5에 도시된 것과 같이 제2 광원(108)의 광은 동공 반사를 일으킬 수 없다. 일 실시예에서, 제2 광원(108)은 반드시 동공 반사를 일으키지 않도록 구성되고 배치된다. 일실시예에서, 제2 광원(108)의 구성 및 배치는 홍채 촬영 거리, 제2 광원(108)으로부터 조사된 광과 홍채와의 각도 등에 따라 변경될 수 있으나, 반드시 동공 반사를 일으키지 않도록 구성되고 배치된다. 일 실시예에서, 홍채 촬영 거리가 약 40cm ~ 50cm일때, 카메라(103)중심에서 제2 광원(108)의 중심까지의 거리는 약 4cm ~ 5cm, 약 5cm ~ 6cm, 약 6cm ~ 7cm일 수 있다. 일실시예에서, 카메라(103)의 중심축과 제2 광원(108)의 조사광이 이루는 각도는 약 14 ~ 15도, 약 13 ~ 14 도, 약 10 ~ 12도 일 수 있다.

도8은 일 실시예에 따른 홍채 인식 방법(800)의 순서도이다. 홍채 인식 방법(800)은 도 1에 도시된 홍채 인식 장치(100)을 이용하여 수행될 수 있다. 도 1의 컨트롤러(105)는 도 8에 도시된 방법을 수행하도록 구성될 수 있다. 도 8에 도시된 홍채 인식 방법을 수행하기 위한 단계(S802~S818)의 순서는 예시적인 것으로, 단계들의 순서는 변경될 수 있다.

제1 광원(106, 106')을 구동하여 인증 대상에 제1 광을 조사한다(S802). 제1 광원(106, 106')은 인증 대상의 동공에 동공 반사를 일으키도록 구성될 수 있다. 제1 광원(106, 106')은 적외선 광원을 포함할 수 있다. 실제 사람의 안구는 물체를 식별하기 위해서 빛에 의해서 반사된 사물의 영상이 동공을 통해서 들어와 망막에 맺히고 이 영상이 시신경으로 전달되어 사람은 사물을 볼 수 있게 된다. 여기서 동공은 빛에 의해서 반사된 사물의 영상이 들어오는 부분이다. 망막은 직접적인 빛(조명)을 반사하기 때문에 망막에서 반사된 빛(반사광)이 다시 동공을 통해 나가서 이미지 센서에 입사될 수 있다. 이 경우, 도 2와 같이 동공이 전체적으로 밝게 보이거나 붉게 보일 수 있다. 이러한 현상을 동공 반사라 한다.

제1 광이 조사된 인증 대상의 제1 이미지를 획득한다(S804). 일 실시예에서, 제1 이미지의 획득은 CCD(Charge-Coupled Device) 센서 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 센서를 이용하여 수행될 수 있다. 제1 이미지는 홍채 및 동공을 포함하는 이미지일 수 있다. 일실시예에서, 홍채 인식 장치는 제1 이미지로부터 동공 및 홍채의 중심위치, 경계선, 반지름 및 눈꺼풀의 곡선정보 등을 계산할 수 있다. 예를 들어, 제1 이미지 내에서 홍채, 동공에 속하는 픽셀들을 식별할 수 있다.

제1 이미지 상에 동공 반사가 존재하는지 검출한다(S806). 제1 이미지 상에 동공 반사가 존재하지 않는 경우 인증 대상을 모조 홍채로 판정한다(S808). 본 개시에서 컨트롤러는 동공면적이 전체적으로 밝게 혹은 붉은색으로 판정되거나, 동공면적의 50% 이상에서 반사광이 검출되거나, 동공 이미지 상에서 보이는 반사광의 면적이 기 설정된 값보다 큰 경우, 반사광 검출 영역의 픽셀수가 일반적인 반사점의 픽셀수보다 큰 경우(예를 들어 도 3, 도 5 참조) 동공 반사가 일어난 것으로 판단할 수 있다.

제2 광원(108, 108')을 구동하여 인증 대상에 (제1 광을 끄고) 제2 광을 조사한다(S810). 제2 광원(108, 108')은 인증 대상의 동공에 동공 반사를 일으키지 않도록 구성되고 배치될 수 있다. 제2 광원(108, 108')은 적외선 광원을 포함할 수 있다.

제2 광이 조사된 인증 대상의 제2 이미지를 획득한다(S812). 일 실시예에서, 제2 이미지의 획득은 CCD(Charge-Coupled Device) 센서 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 센서를 이용하여 수행될 수 있다. 제2 이미지는 홍채 및 동공을 포함하는 이미지일 수 있다. 일실시예에서, 홍채 인식 장치는 제2 이미지로부터 동공 및 홍채의 중심위치, 경계선, 반지름 및 눈꺼풀의 곡선정보 등을 계산할 수 있다. 예를 들어, 제2 이미지 내에서 홍채, 동공에 속하는 픽셀들을 식별할 수 있다.

제2 이미지 상에 동공 반사가 존재하지 않는지 여부를 검출한다(S814). 제2 이미지 상에 동공 반사가 존재하는 경우 인증 대상을 모조 홍채로 판정한다(S816).

제2 이미지 상에 동공 반사가 존재하지 않는 것에 대응하여 제1 이미지 및/또는 제2 이미지를 이용하여 홍채 인식을 수행한다(S818). 일 실시예에 있어서, 제1 이미지 및 제2 이미지 상에 동공 반사가 있는지 여부에 대한 검출 결과에 기초하여 인증 대상을 살아있는 사용자로 판정하고, 살아있는 사용자로 판정하는 것에 대응하여, 제1 이미지 및/또는 제2 이미지를 이용하여 홍채 인식을 수행할 수 있다. 본 개시의 홍채 인식 장치는 이미지를 얻는 중간에 동공 반사를 확인하거나 향후 이미지를 모두 얻은 후 처리하면서 동공 반사를 확인하여 모조 홍채와 실제 홍채의 판정을 수행할 수 있다. 또한 알고리즘에 따라서는 동공 반사가 없는 이미지에서 홍채 부분만을 추출하는 것이 아니고 동공 반사가 있는 이미지에서 홍채 영역만을 추출할 수도 있다. 예를 들어, 동공 반사가 있는 이미지에서 홍채 영역을 추출하기 위해 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다. 하나의 픽셀을 1바이트로 표현하는 경우, 1바이트는 8비트이다. 즉 0 ~ 255의 값으로 이미지의 심도(depth)를 구성하여 흑백을 표현한다. 이때 0은 검은색, 255는 백색에 해당하고, 0에 가까울수록 어둡고 255에 가까울 수록 밝은색에 해당한다. 동공 반사가 없어 동공이 검은색(혹은 어두운색)으로 표현되는 경우에 동공과 홍채부분을 구분하는 경계 검출(border detection)에서는 동공 부분의 해당하는 값은 약 0 ~ 20 정도일 수 있다. 이와 다르게, 동공 반사로 인해 동공이 백색(혹은 백색에 가까운 밝은 색)으로 검출되는 경우, 동공 부분에 해당하는 값은 약 120 ~ 255 까지로 구성될 수 있다. 따라서, 기존에 0 ~ 20에 해당하는 픽셀을 동공으로 검출하는 알고리즘을 변경 또는 반전(예를 들어, 계조 반전(grayscale inversion))시켜 120 ~ 255에 해당하는 픽셀을 동공으로 검출하도록 할 수 있다. 예를 들어, 255를 0으로, 254를 1로 반전시킬 수 있다.

도 6은 사용자의 홍채를 포함한 이미지를 프린트한 모조 홍채이다. 도 6의 모조 홍채는 동공 반사가 없고, 반사점만이 프린트되어 있다. 도 6의 모조 홍채의 경우 동공 반사가 일어나지 않기 때문에 본 개시의 홍채 인식 방법을 사용하면 모조 홍채인지 실제 사용자인지 판별이 가능하다. 홍채를 포함한 이미지가 동공 반사를 포함하는 이미지를 프린트한 모조 홍채인 경우, 동공 반사가 일어나지 않는 광원만을 사용하여 모조 홍채에 광을 조사하더라도, 상기 모조 홍채에 동공 반사가 있음이 검출되어 모조 홍채인지 실제 사용자인지 판별이 가능하다.

이상에서 설명된 장치 및 방법은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시 예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령 (instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

본 개시는 홍채 인식을 할 때 살아있는 홍채인지 여부를 판단하기 위하여 홍채 카메라 전면에 동공 반사가 반드시 일어나도록 하나 이상의 광원을 설치하고 또는 동공 반사가 반드시 일어나지 않는 위치에 하나 이상의 광원을 설치하여 동공 반사가 일어나는 이미지 인지를 판단함으로써. 인증 대상이 살아있는 홍채 이미지인지 판단할 수 있다. 이에 따라, 많은 홍채 이미지를 계속 판단하지 않고 한두장의 홍채 이미지만으로 가짜 홍채를 판단할 수 있어 상업적으로 이용 가능성이 매우 높다.

100: 홍채 인식 장치 102: 렌즈
103: 카메라 104: 이미지 센서
105: 컨트롤러 106, 106': 제1 광원
108, 108': 제2 광원 110: 눈

Claims (15)

1. 삭제
2. 홍채 인식 방법에 있어서,
   인증 대상의 동공에 동공 반사를 일으키도록 구성된 제1 광원을 구동하여 상기 인증 대상에 제1 광을 조사하는 단계;
   상기 제1 광이 조사된 상기 인증 대상의 제1 이미지를 획득하는 단계;
   상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하는 단계;
   상기 제1 광원과 상이하고 상기 인증 대상의 동공에 상기 동공 반사를 일으키지 않도록 구성된 제2 광원을 구동하여 상기 인증 대상에 제2 광을 조사하는 단계;
   상기 제2 광이 조사된 상기 인증 대상의 제2 이미지를 획득하는 단계;
   상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하는 단계; 및
   상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지 상에 각각 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대한 검출 결과에 기초하여 상기 인증 대상을 살아있는 사용자로 판정하는 단계를 포함하되,
   상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 있음을 검출하고 또한 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 없음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 인증 대상을 살아있는 사용자로 판정하는 단계; 및
   상기 인증 대상을 살아있는 사용자로 판정하는 것에 대응하여, 상기 제2 이미지를 이용하여 홍채 인식을 수행하는 단계를 더 포함하는, 홍채 인식 방법.
3. 홍채 인식 방법에 있어서,
   인증 대상의 동공에 동공 반사를 일으키도록 구성된 제1 광원을 구동하여 상기 인증 대상에 제1 광을 조사하는 단계;
   상기 제1 광이 조사된 상기 인증 대상의 제1 이미지를 획득하는 단계;
   상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하는 단계;
   상기 제1 광원과 상이하고 상기 인증 대상의 동공에 상기 동공 반사를 일으키지 않도록 구성된 제2 광원을 구동하여 상기 인증 대상에 제2 광을 조사하는 단계;
   상기 제2 광이 조사된 상기 인증 대상의 제2 이미지를 획득하는 단계;
   상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하는 단계; 및
   상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지 상에 각각 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대한 검출 결과에 기초하여 상기 인증 대상을 살아있는 사용자로 판정하는 단계를 포함하되,
   상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 없음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 인증 대상을 살아있지 않은 대상으로 판정하는 단계;
   상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 있음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 제2 광이 조사된 상기 인증 대상의 제2 이미지를 획득하는 단계;
   상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하는 단계; 및
   상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 없음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 인증 대상을 살아있는 대상으로 판정하는 단계를 더 포함하는, 홍채 인식 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 인증 대상을 살아있는 대상으로 판정하는 것에 대응하여, 상기 제2 이미지를 이용하여 홍채 인식을 수행하는 단계를 더 포함하는, 홍채 인식 방법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 홍채 인식 장치로,
    인증 대상의 동공에 동공 반사를 일으키도록 구성된 제1 광원;
    상기 제1 광원과 상이하고 상기 인증 대상의 동공에 상기 동공 반사를 일으키지 않도록 구성된 제2 광원;
    인증 대상의 홍채 및 동공의 이미지를 획득하는 이미지 센서를 포함하는 카메라; 및
    상기 제1 광원, 상기 제2광원 및 상기 카메라를 제어하는 컨트롤러를 포함하되,
    상기 컨트롤러는
    상기 제1 광원을 구동하여 상기 인증 대상에 제1 광을 조사하고;
    상기 카메라를 구동하여 상기 제1 광이 조사된 상기 인증 대상의 제1 이미지를 획득하고;
    상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하고;
    상기 제2 광원을 구동하여 상기 인증 대상에 제2 광을 조사하고;
    상기 카메라를 구동하여 상기 제2 광이 조사된 상기 인증 대상의 제2 이미지를 획득하고;
    상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하고;
    상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대한 검출 결과에 기초하여 상기 인증 대상을 살아있는 사용자로 판정하도록 구성되고,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 있음을 검출하고 또한 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 없음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 인증 대상을 살아있는 대상으로 판정하고; 상기 인증 대상을 살아있는 대상으로 판정하는 것에 대응하여, 상기 제2 이미지를 이용하여 홍채 인식을 수행하도록 구성된, 홍채 인식 장치.
12. 홍채 인식 장치로,
    인증 대상의 동공에 동공 반사를 일으키도록 구성된 제1 광원;
    상기 제1 광원과 상이하고 상기 인증 대상의 동공에 상기 동공 반사를 일으키지 않도록 구성된 제2 광원;
    인증 대상의 홍채 및 동공의 이미지를 획득하는 이미지 센서를 포함하는 카메라; 및
    상기 제1 광원, 상기 제2광원 및 상기 카메라를 제어하는 컨트롤러를 포함하되,
    상기 컨트롤러는
    상기 제1 광원을 구동하여 상기 인증 대상에 제1 광을 조사하고;
    상기 카메라를 구동하여 상기 제1 광이 조사된 상기 인증 대상의 제1 이미지를 획득하고;
    상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하고;
    상기 제2 광원을 구동하여 상기 인증 대상에 제2 광을 조사하고;
    상기 카메라를 구동하여 상기 제2 광이 조사된 상기 인증 대상의 제2 이미지를 획득하고;
    상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하고;
    상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대한 검출 결과에 기초하여 상기 인증 대상을 살아있는 사용자로 판정하도록 구성되고,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 없음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 인증 대상을 살아있지 않은 대상으로 판정하고; 상기 제1 이미지 상에 상기 동공 반사가 있음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 제2 광이 조사된 상기 인증 대상의 제2 이미지를 획득하고; 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 있는지 여부에 대하여 검출하고; 상기 제2 이미지 상에 상기 동공 반사가 없음을 검출하는 것에 대응하여, 상기 인증 대상을 살아있는 대상으로 판정하도록 구성된, 홍채 인식 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 인증 대상을 살아있는 대상으로 판정하는 것에 대응하여, 상기 제2 이미지를 이용하여 홍채 인식을 수행하도록 구성된, 홍채 인식 장치.
    
14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 광원과 상기 카메라와의 거리는 상기 제2 광원과 상기 카메라와의 거리보다 짧은, 홍채 인식 장치.
15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 광원과 상기 카메라와의 거리는 상기 제2 광원과 상기 카메라와의 거리보다 짧은, 홍채 인식 장치.

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