KR20050009959A

KR20050009959A - 전방향 인식가능한 홍채인식방법 및 장치

Info

Publication number: KR20050009959A
Application number: KR1020040056062A
Authority: KR
Inventors: 김재희; 박강령; 배광혁
Original assignee: 학교법인연세대학교
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2005-01-26
Also published as: WO2005008567A1; KR100587422B1

Abstract

본 발명은 전 방향 인식 가능한 홍채인식 방법 및 장치에 관한 것으로서, 360도 전 방향을 감시하는 광시야 카메라를 통해 피사체의 영상을 획득함과 아울러 이동하는 대상자의 얼굴영상을 추적하는 광시야 장치와, 상기 광시야 장치에 의하여 추적된 대상자의 얼굴영상에서 홍채영상을 획득하는 홍채영상카메라를 포함한 협시야 장치와, 상기 광시야 장치를 제어하여 획득된 피사체에서 홍채인식 대상자를 선정함과 아울러 상기 광시야 장치로부터 전송된 대상자의 눈 위치정보를 바탕으로 상기 대상자의 홍채영상을 획득하도록 상기 협시야 장치를 제어하는 제어수단과, 상기 제어수단의 제어에 의해 협시야 장치로부터 획득된 홍채영상의 품질을 검사하고 통과된 홍채영상에 대하여 홍채인식을 수행하는 인식수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

전방향 인식가능한 홍채인식방법 및 장치 {Apparatus and Method for Iris Recognition from all direction of view}

본 발명은 홍채인식 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 360도 전 방향에서 여러 사용자들의 움직임을 실시간으로 감시할 뿐만 아니라, 동시에 여러 사람이 사용할 경우에도 홍채영상을 획득하여 홍채인식을 수행할 수 있도록 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 홍채인식 시스템은 홍채영상을 획득하기 위한 입력 장치와 획득된 홍채영상을 이용해 개인을 식별하는 인식 장치로 나눌 수 있다. 홍채인식 시스템에서의 인식 성능은 입력 장치를 통해 선명하고 깨끗한(안경에 의한 반사 영역이나 외부 잡음이 포함되어 있지 않은) 홍채영상을 빠르고 정확하게 취득하는 것에 많이 좌우되므로, 홍채 입력 장치의 중요성은 매우 크다고 할 수 있다.

홍채영상을 획득하는 입력 장치는 편의상 다음과 같이 세 가지 방식으로 구분할 수 있다.

1) 수동식 : 사용자가 직접 장치를 손에 들고 홍채영상을 획득하는 방법이다. 가격이 저렴하나 사용자가 입력 장치를 손에 들고 눈앞에서 움직여 가면서 사용해야 하므로 영상 획득 시간도 오래 걸리고 사용이 불편하다는 문제가 있다.

2) 반자동식 : 사용자가 홍채 입력 장치에 접근하여 손으로 카메라의 높낮이를 맞추고 자신의 눈을 홍채 카메라에 위치시킴으로써 홍채영상을 획득하는 방법이다. 이는 주로 벽면에 부착되어 출입통제 보안이나 PC에서의 개인 사용자 인증 등의 용도로 사용된다. 이와 같은 반자동식 방법에는 크게 고정 초점 렌즈를 사용하는 방법과 가변 초점 렌즈(혹은 가변 초점/줌 렌즈)를 사용하는 방법이 있다.

고정 초점 렌즈를 사용한 방법은 홍채 카메라에 눈의 좌우/상하 위치를 맞춘상태에서 Z거리(카메라에서 눈까지의 거리)를 조정해 가면서 가장 초점이 잘 맞는 홍채영상을 획득하는 방법이다. 따라서 초점이 맞지 않았을 경우에 사용자는 입력 장비 앞에서 눈의 Z거리를 계속 조정해야 한다는 사용성의 불편함이 있다.

가변 초점 렌즈(혹은 가변 초점/줌 렌즈)를 사용한 방식은 사용자가 자신의 눈을 홍채 카메라에 맞추고, 홍채인식이 가능한 Z거리 영역 내에 자신의 눈을 고정시키고 있으면 카메라가 자동 초점(혹은 자동 줌/초점) 기능을 수행하여 홍채영상을 자동으로 획득하는 방식이다.

현재 상기 세 가지 방식들 중에서 수동식과 반자동식 방법은 홍채영상을 획득하기 위해서 사용자의 협조(눈의 상하/좌우 위치를 맞추거나 카메라의 높낮이를 조정)가 많이 필요하다는 문제가 있다. 또한 종래의 자동식 방법에서는 광시야 장치가 하나 혹은 둘 이상의 카메라로 구성되어 있으며, 이들의 렌즈는 일반렌즈를 사용하므로 화각(angle of view)이 제한되어 있다.

따라서 기존에 개발된 자동식 방법도 반자동식 방법과 마찬가지로 사용자의 눈이 홍채 입력 장치 정면의 특정 범위 안에 위치 할 경우에만 홍채영상을 획득할 수 있다는 문제점이 있다.

최근 출입통제 및 감시 시스템에서는 실제 출입을 허가 받은 사용자만이 출입을 하는지 여부와 보안을 필요로 하는 장소에 누가 존재하는지를 감시하는 것에 대한 필요성을 증대되고 있다. 기존의 홍채 입력 장치들은 홍채영상을 촬영할 수 있는 화각이 제한되어 있으므로, 실제 출입을 허가받은 사용자가 문을 출입하고자 할 때 출입이 허가되지 않은 다른 많은 사용자들이 같이 들어가거나 허가받은 사용자 대신에 다른 사용자가 들어가는 경우를 감시할 수 있는 방법이 제공되지 않는다.

본 발명은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 광시야 장치를 이용하여 360도 전 방향에서 여러 사용자들의 움직임을 감시한 후 협시야 장치를 이용하여 대상자의 홍채영상을 획득하여 홍채인식을 수행할 수 있는 전 방향 인식 가능한 홍채인식 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 360도 전 방향에서 여러 대상자들의 움직임 및 허가받지 않은 대상자의 출입여부를 실시간으로 감시할 수 있도록 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식 방법 및 장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전 방향 인식 가능한 홍채인식 장치의 블록 구성도이고,

도 2 내지 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광시야 장치의 전 방향 영상획득을 설명하기 위한 도이고,

도 6, 7은 본 발명의 실시 예에 따른 협시야 장치의 형성도이고,

도 8 내지 12는 본 발명의 실시 예에 따른 광시야 장치와 협시야 장치의 다양한 결합상태를 보인 도이고,

도 13 내지 17은 본 발명의 실시 예에 따른 광시야 장치와 협시야 장치의 삼차원 공간 좌표계를 일치시키는 방법에 관한 상태도이고,

도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 삼차원 공간의 위치를 얻기 위해서 둘이상의 광시야 장치를 결합하는 방법에 관한 상태도이고,

도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 광시야 카메라로 저해상도 카메라를 사용하였을 때 광시야 카메라에서 얼굴의 위치를 찾고 협시야 카메라에서 얼굴영상을 획득한 다음, 다시 눈의 위치를 찾는 방법에 관한 상태도이고,

도 20 내지 22는 본 발명의 실시예에 따른 광시야장치와 협시야장치를 이용한 홍채인식장치의 사용 상태도이고,

도 23, 24는 본 발명의 실시 예에 따른 홍채인식장치를 출입문에 사용할 경우의 사용 상태도이고,

도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 홍채인식장치를 상,하층을 이동하는 대상자의 홍채인식을 설명하기 위한 사용 상태도이고,

도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 전 방향 인식 가능한 홍채인식 과정의 흐름도로이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 광시야 장치 111 : 전 방향 렌즈부

112 : 광시야 카메라 113 : 광시야 조명부

120 : 협시야 장치 121 : 줌/포커스 렌즈부

122 : 홍채영상 카메라 123 : 적외선 조명부

124 : 카메라 회전부 125 : 거리측정센서

130 : 제어부 140 : 홍채인식부

201 : 쌍곡면반사기(혹은 포물면반사기)

203 : 평면반사기 210 : 기둥

본 발명의 목적을 달성하기 위한 전 방향 인식 가능한 홍채인식 과정은 감시공간에서 주변 360도 전 방향을 감시하는 광시야 장치에 구비된 광시야 카메라를 통해 피사체의 영상을 획득하는 제 1 단계와, 상기 광시야 카메라에서 획득된 피사체 영상의 움직임이 감지되면 상기 피사체를 홍채인식 대상자로 판단하고 대상자의 얼굴영상을 검출하는 제 2 단계와, 상기 대상자의 얼굴영상을 추적하여 눈 위치 정보를 획득하는 제 3 단계와, 상기 대상자의 눈 위치가 검지됨에 따라 협시야 장치에 포함된 홍채영상 카메라의 광축을 상기 눈 위치로 이동시키는 제 4 단계와, 상기 대상자의 눈 위치에 맞추어 상기 홍채영상카메라의 줌 및 포커스를 조절하는 제 5 단계와, 상기 눈 위치 정보 및 상기 홍채영상카메라의 포커스를 보정한 후 홍채영상을 획득하는 제 6 단계와, 상기 홍채영상카메라에 의하여 획득된 홍채영상의 품질을 판단하여 일정 기준을 통과할 경우 홍채영상으로 인식하는 제 7 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치는 360도 전 방향을 감시하는 광시야 카메라를 통해 피사체의 영상을 획득함과 아울러 이동하는 대상자의 얼굴영상을 추적하는 광시야 장치와, 상기 광시야 장치에 의하여 추적된 대상자의 얼굴영상에서 홍채영상을 획득하는 홍채영상카메라를 포함한 협시야 장치와, 상기 광시야 장치를 제어하여 획득된 피사체에서 홍채인식 대상자를 선정함과 아울러 상기 광시야 장치로부터 전송된 대상자의 눈 위치정보를 바탕으로 상기 대상자의 홍채영상을 획득하도록 상기 협시야 장치를 제어하는 제어수단과, 상기 제어수단의 제어에 의해 협시야 장치로부터 획득된 홍채영상의 품질을 검사하고 통과된 홍채영상에 대하여 홍채인식을 수행하는 인식수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같이 이루어진 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치의 블록 구성도로서, 360도 전 방향을 감시하는 광시야 카메라(112)를 통해 피사체의 영상을 획득함과 아울러 이동하는 대상자의 얼굴영상을 추적하는 광시야 장치(110)와, 상기 광시야 장치(110)에 의하여 추적된 대상자의 얼굴영상에서 홍채영상을 획득하는 홍채영상 카메라(122)를 포함한 협시야 장치(120)와, 상기 광시야 장치(110)를제어하여 획득된 피사체에서 홍채인식 대상자를 선정함과 아울러 상기 광시야 장치(110)로부터 전송된 대상자의 눈 위치정보를 바탕으로 상기 대상자의 홍채영상을 획득하도록 상기 협시야 장치(120)를 제어하는 제어부(130)와, 상기 제어부(130)의 제어에 의해 협시야 장치(120)로부터 획득된 홍채영상의 품질을 검사하고 통과된 홍채영상에 대하여 홍채인식을 수행하는 홍채인식부(140)로 구성된다.

여기서, 광시야 장치(110)는 상기 광시야 카메라(112)와, 상기 광시야 카메라(112)에 수평방향으로 360도 전 영역의 영상을 획득하며 수직방향으로 쌍곡면반사기(혹은 포물면반사기)의 모양에 따른 영역의 영상을 획득하는 전 방향 렌즈부(111)와, 360도 전 방향을 가시광선 또는 적외선으로 주변을 조명하는 광시야 조명부(113)로 구성한다.

또한, 상기 협시야 장치(120)는 상기 제어부(130)의 제어에 의하여 대상자의 홍채영상을 획득하는 홍채영상카메라(122)와, 상기 제어부(130)의 제어에 의하여 대상자의 홍채에 대하여 줌 및 포커스를 제어하는 줌/포커스 렌즈부(121)와, 상기 제어부(130)의 제어에 의하여 상기 홍채영상 카메라(122)의 광축이 상기 대상자의 홍채를 향하도록 상기 홍채영상카메라(122)를 상하,좌우로 회전시키는 카메라 회전부(124)와, 상기 제어부(130)의 제어에 의하여 상기 홍채영상카메라(122)와 상기 대상자의 홍채까지의 거리를 측정하는 거리측정센서(125)와, 상기 제어부(130)의 제어에 의하여 상기 대상자의 홍채에 적외선 조명을 조사하는 적외선 조명부(123)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명 실시 예에 따른 작용을 첨부된 도 1 내지 도 10도를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 광시야 장치로 360도 전 방향의 피사체를 검지하고, 협시야 장치를 이용하여 대상자의 홍채영상을 획득하여 획득된 홍채영상을 인식하여 상기 획득된 홍채영상의 대상자의 신원을 파악하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치의 블록 구성도로서, 제어부(130)는 광시야 장치(110)의 전방향 렌즈부(111), 광시야 카메라(112) 및 광시야 조명부(113)을 제어하여 360도 전 방향에 대한 피사체를 감시하고, 협시야 장치(120)의 줌/포커스 렌즈부(121), 홍채영상 카메라(122), 적외선 조명부(123), 카메라 회전부(124) 및 거리측정센서(125)를 제어하여 대상자의 홍채영상을 검출하여 홍채 인식부(140)를 통해 홍채영상 대상자의 신원을 파악한다.

여기서, 광시야 장치(110)는 여러 대상자들의 접근 파악, 얼굴 추적, 행동 감시, 인식 의도 파악, 홍채인식 대상자 선정, 얼굴 및 눈의 위치정보획득 등 목적으로 넓은 범위의 영역을 감시할 수 있는 360도 전 방향 렌즈부(111)를 사용한다.

360도 전 방향 렌즈부(111)는 수평 방향으로 360도 전 영역의 영상을 획득할 수 있으며, 수직 방향으로는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 쌍곡면반사기(혹은 포물면반사기)(201)의 모양에 따라 획득할 수 있는 영역의 범위가 결정되는 렌즈로 구성되어 있다.

즉, 쌍곡면반사기(혹은 포물면반사기)(201)는 360도 전 방향에서 존재하는 영상을 반사시켜 광시야 카메라(112)에 영상이 취득될 수 있도록 한다. 여기서, 쌍곡면 및 포물면의 모양을 변화시키면 수직 방향에서 영상을 획득할 수 있는 범위를조정할 수 있다. 즉, 쌍곡면 및 포물면의 모양을 변화시켜 광시야 장치의 수직방향 화각을 조절 할 수 있다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이 쌍곡면반사기(혹은 포물면반사기)(201)에 의해 반사된 영상을 다시 한번 쌍곡면반사기 (혹은 포물면반사기)에 반사시켜 쌍곡면반사기(혹은 포물면반사기)(201)안에 있는 광시야 카메라에 영상이 취득되는 방식을 사용할 수 있다.

또한, 광시야 장치에서 360도 전 방향 영상 획득 장치로는 도 2, 3과 같은 쌍곡면반사기 (혹은 포물면반사기) 이외에 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 여러 대의 협시야 카메라(112)를 결합하여 360도 전 방향 각도에서 영상을 획득할 수 있는 파노라마 영상 장치, 여러 대의 협시야 카메라와 평면 반사기를 결합하여 360도 전 방향 각도에서 영상을 획득할 수 있는 파노라마 영상 장치 등도 사용될 수 있다.

광시야 장치(110)에는 360도 전 방향에서 전체 영역을 조명하기 위해 장비의 둘레에 조명장치(도면에 미도시)를 부착하여 사용할 수 도 있다.

조명으로는 가시광선 조명 혹은 적외선 조명을 사용하여 어두운 곳에서도 동작이 가능하도록 할 수 있고, 만일 장비가 실내에서 사용되어 질 경우에는 실내조명을 이용할 수도 있다.

제어부(130)에서는 광시야 장치(110)를 통해 수신된 피사체의 움직임이 검출되면, 해당 피사체를 홍채영상인식을 위한 대상자로 판단하여 얼굴영상을 탐색한다.

상기 탐색된 대상자의 얼굴영상을 추적하여, 대상자가 홍채영상카메라(122)를 응시할 때 눈의 위치정보를 획득하게 된다.

제어부(130)에 눈의 위치정보가 획득됨에 따라 협시야 장치(120)의 각부를 제어하여 홍채영상을 획득하도록 한다.

협시야 장치(120)는 광시야 장치(110)에서 보내준 홍채인식 대상자의 눈 위치 정보를 바탕으로 홍채인식용 카메라의 광축(optical axis) 방향을 대상자의 홍채로 향하게 하기 위해 카메라 회전부(124)를 상하/좌우로 회전시킨다.

한편, 일정한 크기의 홍채영상을 획득하기 위한 줌/포커스 기능이 있는 줌/포커스 렌즈부(121)(혹은 포커스 기능만 있는 렌즈), 적외선 통과 필터를 장착한 카메라, 대상자 눈까지의 거리를 측정하기 위한 거리 측정 센서(거리 측정 센서가 아닌 영상처리를 이용한 거리측정 방법을 사용할 수도 있음), 그리고 홍채를 조명하기 위한 다 파장의 적외선 혹은 할로겐 조명 장치 등으로 구성되어 있다.

홍채인식부(140)는 상기 협시야 장치(120) 내에 포함되어 질 수 도 있으며, 협시야 장치(120)와 독립적으로 존재할 수 도 있다.

협시야 장치(120)의 카메라 회전부(124)는 하나의 카메라로 여러 위치에 존재하는 많은 대상자의 홍채영상을 획득하기 위한 고속 및 정밀 회전 기능을 포함하고 있다.

홍채영상 카메라(122)에서 대상자 눈 위치까지의 거리에 따라 홍채영상의 크기가 다르므로 일정한 크기의 홍채영상을 획득하기위해 줌 카메라를 사용할 수도 있다.

적외선 조명부(123)는 대상자의 눈에 피로를 주지 않으면서 홍채영상을 획득하기 위해 적외선 파장대의 조명(적외선 LED 혹은 할로겐 조명)을 사용한다. 가시광선 파장대의 영향을 제거하고 적외선 파장대의 조명에 의해 반사된 홍채영상만을 획득하기 위하여 적외선 통과필터를 협시야 장치(120) 내의 홍채영상카메라 앞에 부착하거나, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 광시야 장치에서 전 방향 렌즈의 쌍곡면반사기 (혹은 포물면반사기)를 콜드미러(적외선은 통과 시키고 가시광선은 차단시키는 미러)로 구성하고 그 안쪽에 협시야 장치의 카메라를 구성할 경우, 콜드미러가 적외선 통과필터를 대신할 수 있다.

도 6, 7은 협시야 장치의 구성도로서, 협시야 장치는 홍채영상 카메라(CCD 카메라 또는 CMOS 카메라도 사용할 수 있음)(122), 줌/포커스 렌즈부(혹은 포커스 렌즈)(121), 그리고 홍채영상 카메라(122)의 상하/좌우 회전을 위한 카메라 회전부(124), 거리측정센서(125) 그리고 적외선 조명부(123), 적외선 통과 필터 등으로 구성되어 있다. 협시야 장치(120)의 동작은 제어부(130)에 의해 광시야 장치(110)에서 대상자가 홍채인식을 시도할 의도가 파악 되었을 경우에 활성화 된다. 카메라 회전부(124)는 광시야 장치(110)로부터 받은 대상자의 눈 위치 정보를 가지고 협시야 장치(120) 내 홍채영상 카메라(122)의 광축(optical axis)이 대상자의 홍채를 향하도록 하는 장치이다. 홍채영상 카메라(122)가 대상자의 홍채를 향하였을 때 홍채영상 카메라에 부착된 거리측정 센서(125)를 사용하여 대상자 눈까지의 거리를 측정한다. 거리측정센서(125)를 사용하지 않고 영상 처리 방법(대상자 얼굴의 가로 혹은 세로 크기, 양 눈 사이의 거리 등)에 의해서 대상자 눈까지의 거리를 측정할 수 있다. 대상자마다 홍채영상을 획득하는 홍채영상 카메라(122)에서 대상자 눈까지의 거리가 다르기 때문에 항상 같은 크기의 홍채영상을 획득하기 위해서는 줌 카메라를 사용해야 한다. 혹은 줌 렌즈 없이 가변/고정 초점 렌즈만을 사용할 수 도 있다. 적외선 조명부(123)는 홍채를 조명하기 위해 사용되며 대상자가 눈부심을 느끼지 않도록 적외선 파장대(700nm~ 900nm)를 사용한다.

도 8~12는 광시야 장치와 협시야 장치를 결합하는 방식에 관한 도면으로, 도 8 내지 10은 쌍곡면반사기 (혹은 포물면반사기)(201)를 콜드미러로 구성하여 쌍곡면반사기 (혹은 포물면반사기)(201) 안에 협시야 장치(122)가 들어가도록 구성한 형태이다. 여기서 콜드미러는 가시광선은 반사하고 적외선 파장대는 투과하는 거울을 의미한다. 따라서 적외선 파장대의 조명에 의한 홍채영상은 콜드미러를 투과하여 협시야 장치내의 홍채영상 카메라(122)로 입력된다.

이는 광시야 장치의 시점(viewpoint)과 협시야 장치의 시점을 일치시키기 위한 방법이다. 도 13과 같은 하나의 광시야 장치와 협시야 장치가 결합된 형태에서는 광시야 장치만을 가지고 대상자의 눈까지 거리를 알 수 없고 광시야 장치의 시점과 협시야 장치의 시점이 일치하지 않으므로 광시야 장치에서 찾은 위치만으로 협시야 장치의 카메라를 대상자의 눈을 향하게 할 수 없다.

일예로 들어, 도 13에 나타낸 바와 같이 광시야 장치에서 제 1 피사체(101)의 눈의 방향은 알지만 거리 정보를 모르기 때문에 협시야 장치의 카메라는 상기 제 1 피사체(101)의 위치를 향할 수도 있고 제 2 피사체(102)의 위치를 향할 수도 있다. 도 14 내지 16에서 나타낸 다음과 같이 광시야 장치의 시점이 쌍곡면반사기 (혹은 포물면반사기)의 내부에 존재하므로 협시야 장치를 쌍곡면반사기(혹은 포물면반사기)의 안쪽에 위치하도록 하므로 광시야 장치와 협시야 장치의 시점을 일치할 수 있다. 이는 도 14 내지 16에 나타낸 바와 같이 하나의 광시야 장치에서 얻은 대상자의 눈 위치만을 가지고 협시야 장치의 카메라를 눈을 향하게 할 수 있다.

도 10, 11은 광시야 장치와 협시야 장치의 시점을 일치시킬 뿐만 아니라 장비를 소형화하고 회전장치의 무게를 가볍게 하여 상하/좌우 회전을 빠르고 떨림이 없게 하기 위하여 쌍곡면반사기(혹은 포물면반사기)(201)안에 평면반사기(203)를 사용한 형태이다. 평면 반사기(203)는 카메라 회전부(124)에 부착되어 원하는 위치의 홍채영상을 반사시켜서 협시야 장치내의 홍채영상 카메라(122)에 입력시키는 역할을 한다. 이때 쌍곡면반사기(혹은 포물면반사기)(201)를 작게 만들 수 있으므로 전체적인 장치의 크기가 작아지게 된다.

도 11은 광시야 장치(110)와 협시야 장치(120)를 분리시켜 구성하는 방식에 관한 도면으로서, 도 2에서 5에 도시된바와 같은 현재 상용화되고 있는 전 방향 영상 장치를 이용한 광시야 장치(110)의 하단에 협시야 장치(120)를 결합하여 360도 전 방향에서 홍채인식을 할 수 있도록 한 것이다. 이때 광시야 장치와 대상자의 눈까지의 거리를 알 수 없기 때문에 대상자의 홍채인식을 위한 광시야 장치로부터의 동작 범위(L)를 정의 하고 광시야 장치와 협시야 장치의 시점의 차이(D)를 사용하여 협시야 장치의 초기 줌배율을 홍채인식 가능한 사용자의 동작 범위로 결정하고 대상자의 눈위치로 협시야 카메라를 위치하여 초기 눈영상을 취득한 후에 다시 초기 눈영상으로부터 홍채 크기와 위치를 통해 줌배율과 카메라 회전장치의 좌우, 사하의 회전량을 계산하여 홍채가 영상의 중심으로 오고 일정한 크기를 갖도록하여 홍채영상을 취득할 수 있다.

도 12는 광시야 장치를 도 18과 같이 두개이상의 광시야 장치를 결합하여 3차원 정보를 획득하는 방법이다. 이는 광시야 장치들 사이에 관계를 이용해 대상자의 눈까지의 거리를 알 수 있는 방법으로 각 광시야 장치에서 같은 대상자의 눈에 대한 위치의 차이를 이용해 거리정보를 계산한다. 따라서 두개 이상의 광시야 장치를 도 18과 결합하면 광시야 장치와 시점을 일치시키지 않고도 임의의 위치에 협시야 장치를 위치시켜도 대상자의 홍채영상을 획득할 수 있다.

도 19는 광시야 장치에서 광시야 카메라를 저해상도 카메라를 사용하였을 경우에 정확한 눈 위치를 알 수 없을 경우에 이를 해결하기 위한 도시이다. 눈위치를 알 수 없을 경우의 해상도에서는 대상자의 얼굴의 위치를 획득하여 협시야 카메라를 통해 대상자의 얼굴영상을 얻고 다시 얼굴영상으로부터 눈위치를 찾은 다음에 줌과 카메라 회전장치의 좌우, 상하의 회전값을 보정하여 홍채영상을 회득할 수 있다.

도 20, 21은 360도 전 방향에서 홍채인식이 가능한 홍채인식 장치의 실제 구성과 응용 분야에 대해 설명한 도면으로서, 기둥(210)에 홍채인식장치를 형성하는 방식과 도 22에 도시된 바와 같이, 천정에 홍채인식장치를 부착하는 방식 등이 있다. 그 밖에 벽에 부착하여 사용 할 수도 있다.

도 23, 24는 본 발명의 실시 예에 의하여 출입문에 출입하는 대상자의 홍채영상 획득을 설명하기 위한 도로서, 이에 도시된 바와 같이, 출입문에 설치된 하나의 전 방향 홍채인식 시스템으로 다양한 방향에서 출입하는 다수의 대상자의 홍채영상 검출할 수 있다.

도 25는 상,하로 이동중인 대상자의 홍채영상 검출을 설명하기 위한 정면도로서, 상,하층에 각각 설치된 전 방향 홍채인식시스템에 의해 상,하층을 오르내리는 대상자에 대하여 각각 홍채영상을 획득할 수 있게 된다.

도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 전 방향 인식 가능한 홍채인식 과정의 흐름도로서, 360도 전 방향 피사체의 감시와 대상자의 홍채영상을 인식하여 신원을 파악하기까지의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 광시야 장치(110)의 광시야 조명부(113) 및 광시야 카메라(112)를 활성화시킨다.(S110)

광시야 조명부(113)와 광시야 카메라(112)가 구동됨에 따라 주변 영상을 수신하여 다중 대상자 감시를 수행하게 된다.(S111)

제어부(130)에서는 광시야 장치(110)를 통해 수신된 피사체의 움직임이 검출되면, 해당 피사체를 홍채영상인식을 위한 대상자로 판단하여 얼굴영상을 탐색한다.(S112~S113)

상기 탐색된 대상자의 얼굴영상을 추적하여, 대상자가 홍채영상카메라(122)를 응시할 때 눈의 위치정보를 획득하게 된다.(S114~S116)

즉, 협시야 장치(120)는 광시야 장치(110)에서 보내준 홍채인식 대상자의 눈의 위치정보를 바탕으로 홍채영상카메라(122)의 광축방향을 대상자의 홍채로 향하게 하기 위해 카메라 회전부(124)를 상하/좌우로 회전시킨다.(S121)

거리측정센서(125)를 구동시켜 대상자의 눈까지의 위치를 검출한다.(S122)

적외선 조명부(123)를 구동시켜 대상자의 눈을 조사한다.(S123)

홍채영상 카메라(122)의 줌/포커스 렌즈부(121)를 구동시켜 대상자의 홍채영상을 획득하기 위해 줌 및 포커스를 자동 조절한다.(S124)

눈의 위치정보를 보정한 후 다시 포커스를 보정한다.(S125)(S126)

상기 포커스 보정을 맞춘 다음 홍채영상을 획득한다.(S127)

상기 획득된 홍채영상이 인식가능한 정도의 품질여부를 판단한다.(S128)

상기 획득된 홍채영상이 품질 기준값이하 일 경우에는 상기 줌/포커스 조절단계(S124)로 리턴하여 다시 홍채영상을 획득하도록 한다.

상기 획득된 홍채영상이 기준값 이상일 경우에는 홍채인식을 한 후 인식된 데이터로 대상자의 신원을 파악하고, 출입이 허가된 정상적인 대상자와 출입이 거부된 대상자 인지를 판단하여 해당 대상자의 동작을 파악한다.(S129~S132)

본 발명은 생체 인식 방법들 가운데 홍채인식 방법을 사용하였지만 협시야 장치에서 홍채영상이 아닌 얼굴영상을 취득할 수 있으므로 얼굴인식 시스템에도 본 발명을 도입할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 광시야 장치와 협시야 장치의 설치위치 또는 구성형태에 따라 다양한 형상으로 변형이 가능하며, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전 방향 인식 가능한 홍채인식방법 및 장치는 피사체를 인식할 수 있는 범위가 360도 전 방향에 걸쳐 넓어지게 되므로, 출입 통제 및 공항, 항만 등의 출입국 관리, 시청, 경찰청 등과 같은 보안을 요구하는 공공 기관 등에 설치하여 대상자 인증을 위해 이용되어 질 수 있는 효과가 있으며, 이 밖에도 광시야 장치의 광시야 카메라를 이용하여 대상자들의 움직임을 실시간으로 감시하는 분야들에도 이용되어 질 수 있다. 또한, 출입문 통제에 사용되어질 경우에 하나의 홍채인식 장치로 출입 양 방향 모두에 사용될 수 있으므로 비용 절감의 효과가 크고, 대상자가 실제 출입하는지에 대한 감시와 다른 인증되지 않은 대상자들의 출입 여부를 동시에 감시 할 수 있는 효과가 있다.

Claims

피사체 감시공간에서 주변 전 방향을 감시하는 광시야 장치에 구비된 광시야 카메라를 통해 피사체의 영상을 획득하는 제 1 단계;

상기 광시야 카메라에서 획득된 피사체 영상의 움직임이 감지되면 상기 피사체를 홍채인식 대상자로 판단하고 대상자의 얼굴영상을 검출하는 제 2 단계;

상기 대상자의 얼굴영상을 추적하여 눈의 위치정보를 획득하는 제 3 단계;

상기 대상자의 눈 위치가 검지됨에 따라 협시야 장치에 포함된 홍채영상카메라의 광축을 상기 눈의 위치로 이동시키는 제 4 단계;

상기 대상자의 눈 위치에 맞추어 상기 홍채영상카메라의 줌 및 포커스를 조절하는 제 5 단계;

상기 눈 위치 정보 및 상기 홍채영상 카메라의 포커스를 보정한 후 홍채영상을 획득하는 제 6 단계; 및

상기 홍채영상카메라에 의하여 획득된 홍채영상의 품질을 판단하여 일정 기준을 통과할 경우 홍채영상으로 인식하는 제 7 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 3 단계에서 대상자의 눈의 위치는 다수의 카메라를 이용하여 검출하는 것을 특징으로 전 방향 인식 가능한 홍채인식 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 4 단계에서 상기 홍채영상카메라의 광축을 상기 광시야카메라의 광축에 일치 시켜 눈의 위치로 이동하는 것을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 5 단계에서 홍채영상 카메라와 대상자의 눈까지의 거리측정은 적외선을 이용한 거리측정 센서 또는 영상처리를 이용한 거리측정방법을 통해 측정하는 것을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 5 단계에 부가하여 상기 홍채영상을 획득하기 위해 적외선파장대의 조명을 대상자의 홍채에 조사하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식 방법.
주변 전 방향을 감시하는 광시야 카메라를 통해 피사체의 영상을 획득함과 아울러 이동하는 대상자의 얼굴영상을 추적하는 광시야 장치;

상기 광시야 장치에 의하여 추적된 대상자의 얼굴영상에서 홍채영상을 획득하는 홍채영상카메라를 포함한 협시야 장치;

상기 광시야 장치를 제어하여 획득된 피사체에서 홍채인식 대상자를 선정함과 아울러 상기 광시야 장치로부터 전송된 대상자의 눈 위치정보를 바탕으로 상기 대상자의 홍채영상을 획득하도록 상기 협시야 장치를 제어하는 제어수단; 및

상기 제어수단의 제어에 의해 협시야 장치로부터 획득된 홍채영상의 품질을 검사하고 통과된 홍채영상에 대하여 홍채인식을 수행하는 인식수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치.
제 6 항에 있어서,

상기 광시야 장치에 부가하여 전 방향에 가시광선 또는 적외선으로 주변을 조명하는 광시야 조명부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치.
제 7 항에 있어서,

상기 광시야 카메라는 광시야 카메라에 수평방향으로 전 영역의 영상을 획득하며, 수평방향으로 쌍곡면반사기(혹은 포물면반사기)의 모양에 따른 영역의 영상을 획득하는 전방향 렌즈부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치.
제 7 항에 있어서,

상기 광시야 카메라는 광시야 카메라에 수평방향으로 전 영역의 영상을 획득하며, 수평방향으로 포물면반사기의 모양에 따른 영역의 영상을 획득하는 전방향 렌즈부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치.
제 6 항에 있어서,

상기 광시야 카메라는 영상획득 가능 영역을 확대 하도록 적어도 하나 이상의 카메라를 결합하여 구성된 것을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치.
제 6 항에 있어서,

상기 협시야 장치는 상기 제어수단의 제어에 의하여 대상자의 홍채영상을 획득하는 홍채영상카메라;

상기 제어수단의 제어에 의하여 대상자의 홍채에 대하여 줌 및 포커스를 제어하는 줌/포커스 렌즈부;

상기 제어수단의 제어에 의하여 상기 홍채영상카메라의 광축이 상기 대상자의 홍채를 향하도록 상기 홍채영상 카메라를 상하, 좌우로 회전시키는 카메라 회전부;

상기 제어수단의 제어에 의하여 상기 홍채영상 카메라와 상기 대상자의 홍채까지의 거리를 측정하는 거리측정센서; 및

상기 제어수단의 제어에 의하여 상기 대상자의 홍채에 적외선 조명을 조사하는 적외선 조명부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치.
제 11 항에 있어서,

상기 거리측정센서는 상기 홍채영상 카메라의 상부 일 측에 부착하고, 상기 적외선 조명부는 상기 홍채영상 카메라의 좌우측에 각각 부착 형성된 것을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치.
전방향 감시하고자 하는 공간의 상부 일측에 포물면이 아래로 향하도록 고정된 쌍곡면반사기;

상기 쌍곡면반사기 내부에서 대상자의 홍채영상을 검출하도록 부착된 협시야 장치;

상기 쌍곡면반사기의 하단에 일정거리 이격되어 광시야 렌즈부가 상기 쌍곡면반사기를 향하도록 부착된 광시야 카메라로 형성된 것을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치.
제 13 항에 있어서,

상기 쌍곡면반사기는 적외선 파장대는 통과시키고 가시광선은 반사하는 쌍곡면 형상의 콜드미러인 것을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치.
전 방향 감시하고자 하는 공간의 상부 일측에 포물면이 아래로 향하도록 고정된 쌍곡면반사기;

상기 쌍곡면반사기의 외측 상부에 위치하여 홍채영상카메라의 줌/포커스렌즈부가 상기 쌍곡면반사기 내부로 향하도록 부착된 협시야 장치;

상기 쌍곡면반사기의 외부로부터 투과된 적외선 파장대의 영상을 상기 줌/포커스 렌즈부로 반사하는 홍채영상 반사기;

상기 쌍곡면반사기의 하단에 일정거리 이격되어 광시야 렌즈부가 상기 쌍곡면반사기를 향하도록 부착된 광시야 카메라로 형성된 것을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치.
제 15 항에 있어서,

상기 쌍곡면반사기는 적외선 파장대는 통과시키고 가시광선은 반사하는 쌍곡면형상의 콜드미러인 것을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치.
전방향 감시하고자 하는 공간의 상부 일측에 포물면이 아래로 향하도록 고정된 포물면반사기;

상기 포물면반사기 내부에서 대상자의 홍채영상을 검출하도록 부착된 협시야 장치;

상기 포물면반사기의 하단에 일정거리 이격되어 광시야 렌즈부가 상기 포물면반사기를 향하도록 부착된 광시야 카메라로 형성된 것을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치.
제 17 항에 있어서,

상기 포물면반사기는 적외선 파장대는 통과시키고 가시광선은 반사하는 포물면 형상의 콜드미러인 것을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치.
전 방향 감시하고자 하는 공간의 상부 일측에 포물면이 아래로 향하도록 고정된 포물면반사기;

상기 포물면반사기의 외측 상부에 위치하여 홍채영상카메라의 줌/포커스렌즈부가 상기 포물면반사기 내부로 향하도록 부착된 협시야 장치;

상기 포물면반사기의 외부로부터 투과된 적외선 파장대의 영상을 상기 줌/포커스 렌즈부로 반사하는 홍채영상 반사기;

상기 포물면반사기의 하단에 일정거리 이격되어 광시야 렌즈부가 상기 쌍곡면반사기 포물면반사기를 향하도록 부착된 광시야 카메라로 형성된 것을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치.
제 19 항에 있어서,

상기 포물면반사기는 적외선 파장대는 통과시키고 가시광선은 반사하는 포물면 형상의 콜드미러인 것을 특징으로 하는 전 방향 인식 가능한 홍채인식장치.