KR102529805B1

KR102529805B1 - 외란광에 강인한 얼굴 인식 시스템

Info

Publication number: KR102529805B1
Application number: KR1020200101204A
Authority: KR
Inventors: 윤경용
Original assignee: 주식회사 네오시큐
Priority date: 2020-08-12
Filing date: 2020-08-12
Publication date: 2023-05-09
Anticipated expiration: 2040-08-12
Also published as: KR20220020640A

Abstract

본 발명은 사용자의 얼굴을 촬영하기 위한 카메라와, 복수의 편광 필터가 수납된 수납부와, 상기 얼굴 인식 시스템이 설치된 장소의 조도 환경을 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 조도 센서와, 상기 카메라의 전단부에 설치되어 적어도 하나 이상의 편광 필터가 장착되는 필터 장착부와, 상기 조도 센서에 의해 감지된 조도 환경에 의거하여 상기 수납부에 수납된 복수의 편광 필터 중 적어도 하나 이상을 선택하여 상기 필터 장착부에 삽입시켜 고정시키는 필터 선택부를 포함하며, 상기 조도 센서는 상기 얼굴 인식 시스템의 전면 상단부에 고정 설치되고, 상기 얼굴 인식 시스템의 설치 장소에 따라 선택적으로 전면 하단부, 측면, 하면 및 후면에 선택적으로 부착되며, 상기 편광 필터는 중심 부분에 편광 소자를 갖고 상기 편광 소자의 위아래면에 부착된 보호층 및 상기 보호층의 상부에 점착제, 반사판 및 표면 처리된 원편광 필터인 것을 특징으로 하는 외란광에 강인한 얼굴 인식 시스템을 제공할 수 있다.

Description

외란광에 강인한 얼굴 인식 시스템{Face Recognition System unaffected disturbing light}

본 발명은 외란광에 강인한 얼굴 인식 시스템에 관한 것이다.

얼굴인식시스템에서 지칭하는 외란광이란 광원에서부터 카메라로 정방향으로 입사되는 빛과 광원에서 입사되는 빛이 반사체에 의해 반사되어 카메라로 인입되는 빛, 그리고 동일 반사체로부터 산란되어 입사되는 빛을 총칭한다.

외란광의 구체적인 예로서 태양광이나 백열등의 DC 외란광과 인버터 형광등이나 LED 조명등의 AC 외란광으로 분류된다. 특히 DC 외란광은 카메라에 입사될 경우 광전 센서가 포화 전압 레벨까지 상승하므로 카메라 영상에 심각한 노이즈 현상을 일으킨다.

AC 외란광은 광전 센서가 감지에 필요한 자발광 주기와 비슷한 주파수 성분을 갖기 때문에 카메라 영상에 백색 번아웃 현상이 발생한다.

따라서 외란광에 강인한 얼굴인식시스템을 개발하기 위해서는 빛의 특성을 이해하고, 조도, 광도, 입사각, 산란광 등 다양한 광원의 형태에 조건에서도 그 대책을 확보할 수 있는 기술이 필수적으로 필요하다.

KR 10-887183 B1

본 발명은 다양한 환경에 노출된 얼굴인식 시스템의 운용에 있어서 빈번히 발생하는 외란광에 효율적으로 대처할 수 있는 외란광에 강인한 얼굴 인식 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 LCD와 OLED 및 광범위한 어플리케이션에 사용되는 편광을 이용하여 외란광의 간섭을 최소화 시키는 것이고, 동시에 다양한 조명 조건에 따르는 편광 필터의 개입 여부 등, 임계 조건 등을 반영하여 편광 필터의 자동 탈부착 또는 수동 탈부착이 가능한 외란광에 강인한 얼굴 인식 시스템을 제공한다.

상기한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위해서, 본 발명의 실시예에 따른 외란광에 강인한 얼굴 인식 시스템은 사용자의 얼굴을 촬영하기 위한 카메라와, 복수의 편광 필터가 수납된 수납부와, 상기 얼굴 인식 시스템이 설치된 장소의 조도 환경을 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 조도 센서와, 상기 카메라의 전단부에 설치되어 적어도 하나 이상의 편광 필터가 장착되는 필터 장착부와, 상기 조도 센서에 의해 감지된 조도 환경에 의거하여 상기 수납부에 수납된 복수의 편광 필터 중 적어도 하나 이상을 선택하여 상기 필터 장착부에 삽입시켜 고정시키는 필터 선택부를 포함하며, 상기 조도 센서는 상기 얼굴 인식 시스템의 전면 상단부에 고정 설치되고, 상기 얼굴 인식 시스템의 설치 장소에 따라 선택적으로 전면 하단부, 측면 및 후면에 선택적으로 부착되며, 상기 편광 필터는 중심 부분에 편광 소자를 갖고 상기 편광 소자의 위아래면에 부착된 보호층 및 상기 보호층의 상부에 점착제, 반사판 및 표면 처리된 원편광 필터일 수 잇다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 얼굴 인식 시스템은 상기 수납부에 수납된 편광 필터의 수납 위치 정보가 저장되어 있는 테이블을 관리하며, 상기 필터 선택부는 상기 조도 센서에 의해 센싱된 조도 환경에 대응되는 편광 필터의 수납 위치 정보를 상기 테이블에서 검색한 후 이를 토대로 상기 수납부에서 어느 하나의 편광 필터를 선택할 수 있다.

삭제

전술한 본 발명의 실시예들에 따르면, 얼굴 인식 시스템의 설치 장소가 외란광에 취약한 장소이고, 이로 인해 영향을 받는다면 시간에 의한 선택적 편광 필터가 자동 탈.장착 가능하거나 상시 장착이 가능한 얼굴 인식 시스템을 제공함으로써, 외란광에 의한 얼굴 인식율의 저하를 막을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외란광에 강인한 얼굴 인식 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식 시스템에 적용되는 편광 필터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식 시스템의 조도 센서 장착 구조 및 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 외란광에 강인한 얼굴 인식 시스템에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외란광에 강인한 얼굴 인식 시스템의 구성을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 외란광에 강인한 얼굴 인식 시스템에 적용될 편광 필터의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식 시스템의 조도 센서 장착 구조 및 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식 시스템(100)은 복수의 편광 필터(112)가 수납된 수납부(110), 수납부(110)에 수납된 복수의 편광 필터(112) 중 적어도 하나 이상을 선택하여 카메라(50)의 전단부에 설치된 필터 장착부(120)에 삽입 장착시키는 필터 선택부(122), 테이블이 저장된 메모리(124) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 테이블에는 조도 환경에 따라 적용될 편광 필터(112)가 수납된 수납 위치 정보가 설정되어 있을 수 있다. 이를 통해 얼굴 인식 시스템(100)의 필터 선택부(122)는 조도 센서(130)를 이용하여 조도 환경을 감지한 후 이를 기반으로 테이블에서 수납 위치 정보를 검색하고, 검색한 수납 위치 정보에 대응되는 편광 필터(112)를 수납부(110)에서 인출하여 필터 장착부(120)에 삽입 장착시킴으로써, 외란광에 영향을 최소화시킨 얼굴 인식 시스템(100)을 구현할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식 시스템(100)에 적용될 편광 필터(112)는 무반사형 점착형 편광필름을 이용하여 제작될 수 있다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 편광 필터(112)는 3층 구조를 가지며, 중심 부분에 편광소자(PVA: Poly Vynyl Alcohol)(112a)가 위치하고, 편광소자(112a)의 위아래면에 보호층(TAC: Tri Acetyl Cellulose)(112b, 112c)이 각각 적층될 수 있다.
또한, 편광 필터(112)의 보호층에는 점착제, 반사판, 표면처리 등이 추가될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 편광 필터(112)는 아래의 실험에 따라 방향성을 갖지 않는 원편광 필터를 이용할 수 있다.

실험에 앞서, 원편광과 선편광 필터를 각각 제작하여 준비한다. 원편광 필터는 방향성을 갖지 않지만, 선편광 필터는 방향성을 갖기 때문에 필름의 부착면 구분과 방향이 필요하다.

필름을 부착할 실험실용 유리 슬라이드를 준비한다. 유리 슬라이드는 양전하를 띠면서 코팅되지 않은 것으로 접착성이 향상된 제품을 선택한다. 슬라이드의 두께는 유리가 가지는 색수차 때문에 일정하지 않으면 색수차에 의한 오차로 실험 데이터에 오류가 발생할 수 도 있다. 따라서 색수차에 따라 발생하는 오차를 줄이기 위해 두께를 0.1~0.2㎜ 정도를 기준으로 하면 된다.

편광필름을 슬라이드에 부착한 것이다. 슬라이드는 선편광과 원편광을 각각의 사양에 따라서 부착했으며, 원편광 필터는 20 ~ 50나노미터, 선편광 필터는 20~50나노미터의 사양을 선택한다.

삭제

편광 필터(112)를 이용한 외란광 극복 방법을 위한 실험에서 주요한 부분은 사양에 알맞은 편광 필터의 준비와 외란광을 재현하는 조명시스템을 준비하는 것이다. 외관광을 재현하기 위한 조명시스템을 구현하기 위해 외란광 재현 조명으로 4개의 광원, 전조 광원, 얼굴 인식 시스템(100), 거리 측정용 눈금(100, 150, 200)으로 구성된 실험실을 구성하고, 실험실을 통해 아래의 실험 방법에 의거하여 실험을 실시한다.

삭제

실험 방법은 얼굴 인식용 카메라(50)와 최초 200cm 이격하여 50cm단위로 가까워지며 인식률을 조사하는 것이다. 얼굴인식은 각 조건에서 3회 실시하며, 각 실시별 얼굴인식의 점수를 기록하는 방식으로 진행한다.

따라서, 편광 필터(112)를 장착하지 않고 인식 실험을 3회 실시한 후 편광 필터(112)를 장착한 후 인식 실험을 3회 실시한다. 실험을 위해 외란광을 재현하고, 각각의 외란광에 대한 조도값을 측정하여 기록한다. 조도값이 기록되면, 다음의 절차에 의해 실험을 실시한다.

이러한 실험에 앞서, 실험을 실시하기 전에 15개 조명 조건별 조도 측정을 선행한다. 측정된 조도값은 아래의 표와 같다.

[표 1]

편광 필터(112)를 장착하여 선행 반복실험을 실시하였으나, 선행 실험에서 선편광 필터와 원편광 필터의 장단점을 구하고자 했다. 원편광 필터의 경우에는 방향성을 갖지 않지만, 전면과 후면의 구분이 있으므로 전후의 구분에 따라 필터링 효과가 달라짐을 볼 수 있다.

선편광 필터는 수평 필터와 수직 필터로 나뉘고, 이 두 개의 필터를 겹쳐 놓았을 때 각도 조절에 의해 빛이 완전히 차단되는 것도 가능하다. 선편광 필터의 장점은 외란광의 입사각 각도와 직각으로 방향이 설정되면 외란광을 완벽히 차단 할 수 있으나 외란광은 다양한 입사각을 가질 수 있고, 수시로 입사각이 변할 수 있는 가변성이 있어 하나의 필터로는 작동이 어렵다. 따라서 2개의 필터를 겹쳐 각도를 미세하게 조절하면 외란광 차단이 효과적이나 범용성을 담보할 수 없고, 미세한 각도 조절을 자동으로 실행하는 것이 어려운 것을 발견하였다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 원편광 필터를 이용하여 외란광에 강인한 얼굴 인식 시스템(100)을 구현하고, 이를 통해 실험을 진행하였다.
실험 결과에 따른 실험 데이터는 아래의 표 2와 같다.
[표 2]

삭제

상기 표 2에서 100 N/F 의 의미는 거리 100cm (1미터), No Filter, 즉 편광 필터가 장착되지 않았음을 뜻한다. 그리고 100 F/S 의 의미는 100cm (1미터), Filter Setup, 즉 편광 필터가 장착되었음을 뜻한다. 숫자는 인식을 시도하고 인식 점수를 표현한 것이다. 인식 임계값은 65점이므로, 65점 미만은 인식실패로 간주된다.

각각의 거리와 필터 장착여부 조건에서 15가지의 조명 조건하에 각각 3차례의 인식 실험을 실시하였다. 예컨데, 100 N/F 조명 1: 94, 92, 91 에서 94, 92, 91은 3차례 인식 점수이다 65점을 넘겼으니, 인식 성공이지만, 100 N/F 조명 15: 53, 57, 55는 3차례 모두 65점 미만이다 보니 모두 인식 실패한 사례이다.

100 N/F, 즉 1미터 이격 거리에 편광 필터가 없는 15번 조명조건 하에서는 3번 모두 인식 실패를 하였지만, 100 S/F 조건, 1미터 이격 거리에 편광 필터가 장착된 동일 조명조건 하에서는 3번 모두 성공하였다.

150 N/F, 즉 1.5미터 이격 거리에 편광 필터가 없는 조건에서 10, 12, 13, 15번 조명조건하에서는 각각의 조건 모두 인식 실패를 하였지만, 150 F/S 조건, 1.5미터 이격 거리, 편광 필터 장착 조건에서는 모든 조명 조건에서 모두 인식 성공하였다.

200 N/F, 즉 2미터 이격 거리에 편광 필터가 없는 조건에서 10, 12, 13, 15번 조명조건 하에서는 각각의 조건 모두 인식 실패를 하였지만, 200 F/S 조건, 2미터 이격 거리, 편광 필터 장착 조건에서는 모든 조명 조건에서 모두 인식 성공하였다.

결론적으로, 1미터 내의 근거리에서는 대부분의 조명 조건에서 편광 필터(112)가 장착되지 않은 상태가 인식율이 더 뛰어남을 알 수 있다. 그러나 15번 조명조건 즉, 좌 1,2 (조명 1-1, 조명 1-2), 우 1,2 (조명 2-1, 조명 2-2) 모두가 ON 상태인 조건에서는 편광 필터(112)가 장착되었을 때 인식이 되었다.

삭제

이와 별도로 인식 장치와 거리가 멀어질수록, 즉 1,5미터, 2미터 이상 이격이 될 수록 인식률 점수는 편광 필터를 장착한 상태가 더 높다는 사실도 알 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식 시스템(100)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 얼굴 인식 시스템(100)이 설치된 장소의 조도 환경을 센싱하기 위한 복수개의 조도 센서(130)를 더 구비할 수 있다. 구체적으로, 얼굴 인식 시스템(100)에는 전면의 상단부, 전면의 하단부, 하면, 후면 및 측면에 조도 센서(130)가 부착될 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식 시스템(100)은 전면의 하단부, 하면, 후면 및 측면에 조도 센서(130)가 탈부착될 수 있는 설치단자(130a)를 구비하며, 설치단자(130a)를 통해 조도 센서(130)가 탈부착될 수 있다.
즉, 얼굴 인식 시스템(100)의 설치 장소, 즉 외란광을 영향에 따라 선택적으로 조도 센서(130)가 설치될 수 있는데, 즉 얼굴 인식 시스템(100)에는 전면의 상단부에 두개의 조도 센서(130)가 고정 설치되어 있으며, 후면부의 상단부와 하단부에는 조도 센서(130)가 플러그인(plug-in)될 수 있는 설치단자(130a)가 구비되고, 측면부에 3개의 설치 단자(130a)가 구비되며, 하면부에 2개의 설치 단자(130a)가 구비될 수 있다.
또한, 얼굴 인식 시스템(100)에는 전면 하단부에 조도 센서(130)가 장착될 수 있는 두개의 설치단자(130a)가 구비될 수 있다.
이러한 구조를 통해 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식 시스템(100)은 복수의 조도 센서(130)를 통해 조도 환경를 감지하고, 조도 환경에 따라 복수의 편광 필터(112) 중 어느 하나를 선택하여 필터 장착부(120)에 장착함으로써, 외란광에 의한 영향을 최소화시켜 얼굴 인식율을 높일 수 있다.

삭제

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

50 : 카메라
100 : 얼굴 인식 시스템
110 : 수납부
112 : 편광 필터
120 : 필터 장착부
122 : 필터 선택부
124 : 메모리
130 : 조도 센서
130a : 설치단자

Claims

얼굴을 인식하기 위한 얼굴 인식 시스템에 있어서,
사용자의 얼굴을 촬영하기 위한 카메라와,
복수의 편광 필터가 수납된 수납부와,
상기 얼굴 인식 시스템이 설치된 장소의 조도 환경을 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 조도 센서와,
상기 카메라의 전단부에 설치되어 적어도 하나 이상의 편광 필터가 장착되는 필터 장착부와,
조도 환경에 따라 적용될 상기 수납부에 수납된 편광 필터의 수납 위치 정보가 저장되어 있는 테이블과,
상기 조도 센서에 의해 감지된 조도 환경에 의거하여 상기 수납부에 수납된 복수의 편광 필터 중 적어도 하나 이상을 선택하여 상기 필터 장착부에 삽입시켜 고정시키되, 상기 조도 센서에 의해 센싱된 조도 환경에 대응되는 편광 필터의 수납 위치 정보를 상기 테이블에서 검색한 후 이를 토대로 상기 수납부에서 어느 하나의 편광 필터를 선택하는 필터 선택부와,
상기 얼굴 인식 시스템의 후면부의 상단부 및 하단부에 조도 센서가 설치될 수 있는 설치 단자와, 상기 얼굴 인식 시스템의 측면부에 3개의 조도 센서가 장착될 수 있는 설치 단자와, 하면부에 2개의 조도 센서가 장착될 수 있는 설치 단자를 구비하며,
상기 조도 센서는 상기 얼굴 인식 시스템의 전면 상단부에 고정 설치되고, 상기 얼굴 인식 시스템의 설치 장소에 따라 후면부의 상단부 및 하단부와, 측면부 및 하면부에 구비된 설치 단자에 탈부착되며,
상기 편광 필터는 중심 부분에 편광 소자를 갖고 상기 편광 소자의 위아래면에 부착된 보호층 및 상기 보호층의 상부에 점착제, 반사판 및 표면 처리된 원편광 필터인 것을 특징으로 하는 외관광에 강인한 얼굴 인식 시스템.
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