KR20020038162A - Iris recognition method for iris recognition system using both of the eyes - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 홍채 인식 시스템에 관한 것으로서 특히, 양쪽 눈의 홍채를 모두 사용해서 홍채를 인식하는 홍채 인식 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an iris recognition system, and more particularly, to an iris recognition method for iris recognition using both irises of both eyes.
특히 본 발명은 기존에 한쪽 눈 영상을 촬영하여 눈 영상으로부터 홍채 영역을 추출하고, 추출된 한쪽 눈의 홍채 패턴을 데이터화하여 진위 판정 및 인증을 수행하는 방법과 달리, 양쪽 눈의 영상을 모두 사용해서 양쪽 눈의 홍채 영역을 추출하고, 추출된 양쪽 눈의 홍채 패턴을 기 등록된 양쪽 눈 데이터 베이스와 동시 비교하는 방법으로 진위 판정 및 인증을 수행함으로써, 홍채 이미지 획득을 용이하게 하고 인식 시스템 구성을 간소화함은 물론, 에러율을 기존의 한쪽 눈의 홍채만 이용하는 경우 보다 현저히 낮춰서 인식 시스템의 성능 및 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한, 양쪽 눈의 홍채 인식 시스템에 관한 것이다.In particular, in the present invention, unlike the conventional method of taking an image of one eye to extract an iris region from the eye image, and performing authenticity determination and authentication by data of the extracted iris pattern, the image of both eyes is used. By authenticating and authenticating by extracting the iris regions of both eyes and comparing the extracted iris patterns with the registered both eye databases, it facilitates the acquisition of iris images and simplifies the recognition system configuration. Of course, the present invention relates to an iris recognition system for both eyes, which is able to improve the performance and reliability of the recognition system by lowering an error rate significantly lower than the conventional iris of only one eye.
알려진 바와같이 보안이나 방범, 신분 인증을 위한 시스템으로 기존의 접촉식 혹은 비접촉식 카드 시스템에서 더 나아가 사람의 지문을 인식하거나, 또는 홍채인식을 통해서 신분을 인증하고 특정 장소의 출입이나 특정 정보에의 접근 등을 허용하거나 거부하는 시스템이 보급되어 왔다.As is known, it is a system for security, crime prevention, and identity authentication. It goes beyond the existing contact or contactless card system to recognize a person's fingerprint, or to authenticate identity through iris recognition and access to specific places or access to specific information. Systems to allow or deny such have been prevalent.
이 중에서 홍채인식 시스템은 지문인식에 비해서 인식률이 높고, 보다 정확한 인식이 가능하다는 장점이 있다. 홍채 인식 시스템은 비디오 카메라로 촬영한 홍채 영상에서 홍채의 특징적인 패턴을 이미지 처리 기술을 이용해서 데이터화한 후, 사전에 등록되어 있는 홍채 데이터와 대조하여 개인을 인증하는 시스템이다.Among them, the iris recognition system has a high recognition rate and more accurate recognition than the fingerprint recognition. The iris recognition system is a system that authenticates an individual by comparing a characteristic pattern of an iris with an image processing technology in an iris image captured by a video camera and comparing it with previously registered iris data.
도1은 일반적인 홍채 인식 시스템의 구성을 나타낸 도면으로서, 도1을 참조하여 홍채 인식 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a general iris recognition system. Referring to FIG. 1, the operation of the iris recognition system is as follows.
사용자가 홍채 인식 시스템에 접근하면, 거리 측정 센서(109)가 사용자와의 거리를 측정하고, 이렇게 구한 거리 측정값을 드라이버(107)를 통해 제어장치(105)가 받아들여서 상기 거리 측정값이 동작 범위 안에 있는가를 판단한다.When the user approaches the iris recognition system, the distance measuring sensor 109 measures the distance to the user, and the controller 105 receives the distance measurement value obtained through the driver 107 to operate the distance measurement value. Determine if you are in range.
사용자가 동작 범위 안에 있는 경우에 드라이버(107)로 제어신호를 보내서 홍채 이미지를 추출할 준비를 하도록 한다. 드라이버(107)는 외부 지시기(108)에 액티브 신호를 보내서 사용자에게 시스템이 동작함을 알리고, 이에 따라 사용자가 광학 윈도우(101)를 통하여 카메라(103)의 광축에 눈을 위치시키면, 콜드 미러(102)가 가시광선은 차단하고 적외선을 통과시킨다. 그리고 홍채가 위치해야 할 부분을 표시해 주어 사용자가 카메라(103)의 광축에 눈이 위치하는지의 여부를확인할 수 있도록 해준다.If the user is within the operating range, the control signal is sent to the driver 107 to prepare to extract the iris image. The driver 107 sends an active signal to the external indicator 108 to inform the user that the system is operating. Accordingly, when the user places the eye on the optical axis of the camera 103 through the optical window 101, the cold mirror ( 102 blocks visible light and passes infrared light. And it displays the part where the iris should be located so that the user can check whether the eye is located on the optical axis of the camera 103.
그리고, 제어장치(105)가 거리 측정 센서(109)로부터 사용자 까지의 거리 측정값을 받아들이고, 이 거리 측정값을 이용해서 카메라(103)의 줌 및 포커스 값을 산출하여 줌인/줌아웃 및 포커싱 제어를 수행한다. 이후에 제어장치(105)는 거리 측정값에 따라 드라이버(107)를 통해 조명장치(106)의 세기를 조절한 후, 카메라(103)를 통해 홍채 이미지를 촬영하도록 하며, 촬영된 홍채 이미지는 프레임 그레버(104)에서 홍채 이미지 분석에 맞게 신호처리되고, 처리된 홍채 이미지 정보를 가지고 제어장치(105)에서 홍채 인식을 수행하여 사용자의 인증 여부를 결정하게 되는 것이다.The controller 105 receives the distance measurement value from the distance measurement sensor 109 to the user, and calculates the zoom and focus values of the camera 103 using the distance measurement value to perform zoom in / zoom out and focusing control. Perform. Thereafter, the controller 105 adjusts the intensity of the lighting device 106 through the driver 107 according to the distance measurement value, and then photographs the iris image through the camera 103, and the photographed iris image is a frame. The grabber 104 processes the signal according to the iris image analysis, and performs the iris recognition on the controller 105 with the processed iris image information to determine whether the user is authenticated.
이와같은 홍채 인식 시스템에서는 얼마나 빠른 시간안에, 얼마나 정확하게 홍채 인식을 해내는가의 여부가 그 성능을 좌우하게 된다.In such an iris recognition system, the performance depends on how fast and how accurately iris recognition is performed.
그런데, 한쪽 눈의 홍채만을 이용해서 인식을 수행하게 되면, 한쪽 홍채만 가지고 충분한 정보를 얻기 위해서 결국 인식을 위한 홍채 이미지를 크게 잡아서 사용해야 한다. 그러므로 홍채 인식을 위한 비디오 카메라가 적어도 상당한 수준의 줌 및 포커스 기능을 갖추고 있어야 하고, 이 줌 기능을 이용해서 촛점을 조절해 가면서 필요한 만큼 충분한 크기로 홍채 이미지를 촬영해 내야 한다.However, when recognition is performed using only the iris of one eye, in order to obtain sufficient information with only one iris, the iris image for recognition must be largely used. Therefore, the video camera for iris recognition should have at least a significant level of zoom and focus, and the iris should be used to capture the iris image in sufficient size as needed.
또한, 한쪽 눈의 홍채만 이용하기 때문에 충분한 수준의 홍채 이미지 획득을 위해서 사용자의 동작 영역이 렌즈에 가깝게 설정되어야 하고, 촛점을 맞추기도 어려웠다.In addition, since only the iris of one eye is used, the user's operating area should be set close to the lens in order to acquire an iris image of sufficient level, and it is difficult to focus.
그래서 종래의 한쪽 눈의 홍채 이미지를 이용하는 홍채 인식 시스템은 자동촛점 조절 기능의 구현에 많은 구성요소 및 알고리즘을 할당해야 했고, 홍채 인식을 위한 비교 검색의 시간의 관점에서 볼 때에도, 한쪽 눈의 홍채만 이용하는 경우 홍채의 회전 정도를 모르기 때문에 홍채의 회전을 고려한 비교 검색이 이루어지게 되어 검색 시간 또한 많이 걸리게 되었다. 이 점은 실시간 홍채 인식 시스템 구현에 적지않은 장애 요인으로 작용하고 있다.Therefore, the conventional iris recognition system using the iris image of one eye had to assign many components and algorithms to the implementation of the autofocus control function, and in view of the time of comparison search for iris recognition, only the iris of one eye was used. In this case, because the degree of rotation of the iris is not known, a comparative search considering the rotation of the iris is performed, which also takes a lot of searching time. This is a significant obstacle to the real-time iris recognition system implementation.
본 발명은 사용자의 양쪽 눈의 홍채 이미지를 모두 동시에 이용해서 인식을 수행하는 홍채 인식 방법을 제안한다.The present invention proposes an iris recognition method for performing recognition using both iris images of both eyes of a user at the same time.
본 발명은 사용자의 양쪽 눈 영상을 모두 동시에 획득하고, 이 양쪽 눈의 영상에서 홍채 영역을 추출하여 양쪽 홍채를 동시에 기 등록된 데이터 베이스와 비교함으로써, 홍채 인식을 위한 비교 검색시간의 단축과, 홍채 이미지 획득을 위한 카메라 장비의 간소화 및, 에러율 저감을 기 할 수 있도록 한 홍채 인식 방법을 제안한다.The present invention simultaneously acquires both eyes images of the user, extracts the iris region from the images of both eyes, and compares both irises with a previously registered database, thereby reducing the comparison search time for iris recognition and reducing the iris. An iris recognition method is proposed to simplify camera equipment for image acquisition and reduce error rate.
도1은 일반적인 홍채 인식 시스템의 구성을 나타낸 블록도1 is a block diagram showing the configuration of a general iris recognition system
도2는 종래 방식의 홍채 이미지를 나타낸 도면2 is a view showing a conventional iris image
도3은 본 발명의 양쪽 눈 홍채 인식 방법에서의 홍채 이미지를 나타낸 도면3 is a view showing an iris image in both eye iris recognition method of the present invention
본 발명의 양쪽 눈의 홍채를 동시에 이용하는 홍채 인식 방법은, 사용자의 양쪽 눈의 영상을 동시에 취득하는 단계, 상기 구해진 양쪽 눈의 영상에서 각각의 눈의 홍채 영역을 검출하는 단계, 상기 검출된 양쪽 눈의 홍채 영상을 데이터화하여 등록된 데이터 베이스와 비교하는 단계, 상기 비교 결과에 따른 인증 결과를 출력하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 홍채 인식 방법이다.In the iris recognition method using the iris of both eyes at the same time, acquiring images of both eyes of the user at the same time, detecting the iris region of each eye from the obtained images of both eyes, the detected both eyes Converting the iris image into a registered database and outputting an authentication result according to the comparison result; Iris recognition method characterized in that consisting of.
도2는 한쪽 눈의 홍채만을 이용하는 홍채 인식 시스템에서의 홍채 이미지를보여주고 있다.2 shows an iris image in an iris recognition system using only one iris.
카메라 등의 장비로 촬영된 사용자의 눈 영상(201)에서 동공(202)과 홍채(203)의 영역, 그리고 흰자위 영역(204)이 표현되고 있다. 부호 205는 홍채의 회전 정도를 가늠하기 위한 가상의 기준선인데, 이 것은 눈 영상의 촬영시에 고개를 좌측이나 우측으로 약간 기울일 수도 있기 때문에 그에 따라 홍채 이미지도 어느 정도의 회전각을 갖는다는 것을 설명하기 위함이다.In the eye image 201 of a user photographed with a camera or the like, an area of the pupil 202, the iris 203, and an white region 204 are represented. Reference numeral 205 is an imaginary reference line for measuring the degree of rotation of the iris, which may explain that the iris image may have a certain degree of rotation because the head may be tilted slightly to the left or the right side when the eye image is taken. To do this.
이와같이 한쪽 눈의 홍채 이미지를 인식에 필요한 만큼의 크기로 충분하게 얻기 위해서는 카메라의 줌 기능이 상당한 수준에 이르러야 한다.In order to obtain enough of the iris image of one eye as large as necessary for recognition, the zoom function of the camera needs to reach a considerable level.
도3은 본 발명에 따라 양쪽 눈의 홍채를 이용하는 홍채 인식 시스템에 의한 홍채 이미지를 보여주고 있다.Figure 3 shows the iris image by the iris recognition system using the iris of both eyes in accordance with the present invention.
양쪽 눈의 영상은 카메라 등의 장비를 이용해서 구해지는데, 양쪽 눈 영상(301a,301b)에서 동공(302a,302b)과 홍채(303a,303b) 및 흰자위 영역(304a,304b)을 보여주고 있다. 부호 305는 홍채의 회전 정도를 가늠하기 위한 가상의 기준선이다.The images of both eyes are obtained using equipment such as a camera. The pupils 302a and 302b, the irises 303a and 303b, and the white region 304a and 304b are shown in both eyes images 301a and 301b. Reference numeral 305 denotes an imaginary baseline for measuring the degree of rotation of the iris.
이와같이 양쪽 눈의 홍채 이미지를 동시에 구하기 위해서는 2대의 카메라를 이용해서 각각의 눈 영상(홍채 이미지)을 구할 수도 있지만, 1대의 카메라를 이용해서 양쪽 눈의 홍채 이미지를 획득할 수도 있다.As described above, in order to simultaneously obtain iris images of both eyes, each eye image (iris image) may be obtained by using two cameras, but an iris image of both eyes may be obtained by using one camera.
양쪽 눈의 홍채 이미지를 동시에 획득하기 때문에, 한쪽 눈의 홍채를 획득하는 경우에 비해서 카메라의 줌 기능이 거의 없거나 작아도 원하는 홍채 이미지를 얻을 수 있게 된다.Since the iris images of both eyes are acquired at the same time, the desired iris image can be obtained even if the zoom function of the camera is little or small as compared with the case of acquiring the iris of one eye.
그리고, 양쪽 눈 영상을 동시에 촬영해내기 때문에 줌을 거의 수행하지 않고, 동작 영역을 렌즈에서 멀리 할 수 있어서 초점의 심도도 깊어지게 된다. 그러므로 홍채 영상의 촛점을 맞추기도 한쪽 눈의 홍채 이미지를 사용하는 경우보다 상대적으로 용이하게 되고, 이 점은 카메라 장비의 간소화 및 촛점 자동 조절을 위한 하드웨어/소프트웨어의 부담을 줄여줄 수 있게 한다.Since both eye images are taken at the same time, the operation area can be moved away from the lens with little zooming, thereby increasing the depth of focus. Therefore, focusing the iris image is relatively easier than using an iris image of one eye, which reduces the burden of hardware / software for simplifying camera equipment and auto focusing.
한편, 본 발명에 따르면 양쪽 눈의 홍채 이미지의 크기가 한쪽 눈의 홍채를 이용하는 경우보다 작아져서 홍채로부터 얻어지는 정보가 상대적으로 줄어들지만 양쪽 눈의 홍채를 모두 사용하기 때문에 오히려 에러율을 더욱 낮출 수 있다.Meanwhile, according to the present invention, the size of the iris image of both eyes is smaller than the case of using the iris of one eye so that the information obtained from the iris is relatively reduced, but the error rate can be further lowered because both eyes are used.
예를 들어, 한쪽 홍채를 이용해서 인식을 수행하는 경우 에러율이 100만분의 1이라고 알려져 있는데, 본 발명에서 처럼 양쪽 눈의 홍채 이미지를 모두 동시에 이용할 경우 홍채의 정보가 적어져서 에러율이 100배로 증가하여 왼쪽 눈, 오른 쪽 눈 각각의 홍채에 대한 에러율이 1만분의 1이 되었다고 해도, 양쪽 홍채를 동시에 이용하게 되면 양쪽 눈 모두가 동시에 고려될 때의 에러율은 1만분의 1 ×1만분의 1 = 1억분의 1로 에러율이 격감하게 된다.For example, when performing recognition using one iris, the error rate is known to be one millionth, but when using both iris images of both eyes at the same time as in the present invention, the information of the iris decreases and the error rate is increased by 100 times. Even if the error rate for each of the irises of the left and right eyes is 10,000, the error rate when both eyes are considered at the same time is equal to 10,000 / 10,000th = 10,000. The error rate is drastically reduced by one billion.
또한, 도2에서 보는 바와같이 한쪽 눈의 홍채 인식에서는 홍채의 회전 정도를 가늠하기 어렵기 때문에 홍채 정보를 비교할 때, 회전을 고려해서 비교 검색을 수행하고 있다.In addition, as shown in FIG. 2, since the degree of rotation of the iris is difficult to measure in iris recognition of one eye, when comparing iris information, a comparison search is performed in consideration of rotation.
그렇지만 본 발명에서는 양쪽 눈의 홍채를 동시에 이용하기 때문에, 양쪽 눈을 연결하는 가상의 가늠선(305) 즉, 홍채의 회전 정도를 쉽게 파악할 수 있게 되고, 따라서 홍채의 회전 정도를 구해서 비교 검색에 이용할 수 있게 되어 검색 시간을 줄일 수 있게 된다.However, in the present invention, since the iris of both eyes is used at the same time, the virtual scale 305 connecting the two eyes, that is, the degree of rotation of the iris can be easily grasped, and thus the degree of rotation of the iris can be obtained and used for comparison search. This can reduce the search time.
이와같이 양쪽 눈의 입력 영상으로부터 홍채 영역을 동시에 추출하고, 추출된 홍채 영역의 패턴 데이터를 기 등록된 데이터 베이스(양쪽 눈의 홍채 이미지 데이터 베이스)와 비교해서 사용자를 인증하게 된다.In this way, the iris region is simultaneously extracted from the input images of both eyes, and the pattern data of the extracted iris region is compared with a pre-registered database (iris image database of both eyes) to authenticate the user.
종래에는 한쪽 눈의 홍채 이미지를 가지고 홍채 인식을 수행하기 때문에, 홍채 이미지를 충분한 크기로 획득해야 하고, 이를 위해서 카메라에 줌 기능과 촛점 조절 기능을 상당한 수준으로 구현해야 되었다. 더구나 사용자와의 거리에 따라서 줌값도 많이 달라져야 했고, 사용자가 미소한 움직임만 보여도 광축에서 벗어나기 때문에 좋은 홍채 이미지를 얻기가 어려웠다.Conventionally, since iris recognition is performed with an iris image of one eye, the iris image has to be obtained with a sufficient size, and for this purpose, a zoom function and a focus control function have to be implemented to a considerable level. In addition, the zoom value had to be changed according to the distance from the user, and it was difficult to obtain a good iris image because the user deviated from the optical axis even when the user saw only a slight movement.
그렇지만 본 발명에서는 양쪽 눈의 홍채 이미지를 모두 동시에 이용하기 때문에 줌을 거의 하지 않고도 원하는 홍채 이미지를 얻을 수 있고, 따라서 홍채 이미지 획득을 위한 장치의 간소화를 가져온다.However, in the present invention, since both the iris images of both eyes are used at the same time, the desired iris image can be obtained with almost no zoom, thereby simplifying the device for acquiring the iris image.
또한, 양쪽 눈의 홍채를 모두 사용해서 양쪽 눈의 홍채 정보 모두가 일치할 경우에만 인증을 하게 되므로 에러율을 낮출 수 있고, 홍채의 회전 정도를 쉽게 구할 수 있기 때문에 홍채 정보의 비교 검색 시간을 줄여서 실시간에 가까운 홍채 인식이 이루어질 수 있는 기반을 제공한다.In addition, since authentication is performed only when both the iris information of both eyes is identical by using both irises, the error rate can be lowered and the degree of rotation of the iris can be easily obtained. This provides a foundation on which iris recognition can be achieved.
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