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실시간 얼굴인식 시스템

System for Real-time Vissage Certification

대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회, 2011 July 20, 2011년, pp.1997 - 1998  

이인성 (한국수자원공사) ,  홍영민 (한국수자원공사) ,  송영철 (한국수자원공사) ,  김지찬 (한국수자원공사) ,  홍정조 (한국수자원공사)

초록
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범용적으로 쓰여지고 있는 id카드를 이용한 출입방식의 경우 카드 분실, 미소지시 또는 손상시 불편함을 초래하며 실질적인 보안의 효과를 기대하기에는 부족한 부분이 많은 실정이다. 또한 전국에 사업장을 가지고 있는 기업의 경우는 보안업체별 소스코드를 공개하지 않음에 따라 id카드를 통일하기 위하여 최초 설치 업체에 종속되는 문제점도 가지고 있다. 그리고 지문인식, 홍체인식 및 정맥인식 등은 출입통제시스템 자체의 단점과 더불어 이용자들의 불편함 그리고 정보수집에 따른 불쾌감을 발생하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복할수 있는 얼굴인식 시스템의 경우 다양한 상황에서의 얼굴 검출 및 정보 처리등에 대한 문제점이 있어 정지화상이나 신분증에 화상데이타를 입력하여 비교하는 방법등에 대한 실용화가 많이 되어지고 있는 실정이나 이 역시 id카드가 없으면 출입이 허가되지 않는다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하고 자연스러운 상태에서 인증 및 출입이 허가된다면 가장 이상적이고 경제적인 출입통제시스템 구축이 가능하므로 본 논문에서는 위 문제점에 대한 대안을 제시하고 증명을 통하여 현장에서 충분이 적용될 수 있음을 입증하고자 한다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 건물 출입구, 엘리베이터, 비상구 등에 설치되어 있는 ID카드 리더기로 신분을 확인하고 IP카매라로부터 얼굴영상을 입력받아 얼굴구성요소를 추출하고 회전, 조명보정 등 전처리를 통하여 특징을 추출하여 기존 직원에 대한 얼굴을 등록하고 최초 데이터로부터 일정부분 이상 일치 시는 출입을 허가하고 불일치 시는 ID카드나 안내데스크로 출입하는 방법을 구성한다.
  • 동화상으로 출입통제시스템을 구성하기 위하여 실시간 인식, 적외선 카메라를 이용 조명에 둔감한 시스템 구성, id카드와 조합, 인증실패에 대한 안내 및 인상착의 변화 후 학습과 더불어 목표 인식율을 98%로 설정하여 연구하였다.
  • 먼저, 카메라로 받은 영상으로부터 비올라 존스 방법을 이용하여 얼굴을 검출한다. 검출된 얼굴 영역 내에서 다시 코, 양쪽 눈, 왼쪽 눈, 오른쪽 눈, 입을 찾는다.
  • 얼굴인식 방법은 특징 기반 방법과 영상 기반 방법이 있으며 제안된 시스템의 인식기술은 특징 기반 방법을 사용하였다. 특징 기반 방법은 눈, 코, 입과 같은 얼굴을 구성하는 요소들의 특징점을 찾아서 각 점들 사이의 위치나 모양 등을 측정함으로써 얼굴 이미지들 사이의 유사도를 비교하며, 얼굴 이미지의 크기가 작거나 해상도가 낮을 때 특징점을 찾기가 어려우며, 얼굴의 포즈나 표정 변화에 매우 민감한 특징을 가지고 있다.

이론/모형

  • 코의 경우에는 검출된 얼굴 영역 내에서 가운데 원점을 기준으로 가로 세로로 반씩, 즉 얼굴면적의 1/4의 면적에서 비올라 존스 방법을 이용하여 코를 검출한다. 검출된 얼굴영역을 가로로 4등분 할 때에 위에서 두 번째에 해당하는 영역에 대하여 비올라 존스 방법을 이용하여 양쪽 눈을 검출한다. 그리고 양쪽 눈을 검출한 영역을 좌우로 나눠서 각각의 영역 내에서 비올라 존스 방법을 이용하여 왼쪽 눈과 오른쪽 눈을 검출한다.
  • 검출된 얼굴영역을 가로로 4등분 할 때에 위에서 두 번째에 해당하는 영역에 대하여 비올라 존스 방법을 이용하여 양쪽 눈을 검출한다. 그리고 양쪽 눈을 검출한 영역을 좌우로 나눠서 각각의 영역 내에서 비올라 존스 방법을 이용하여 왼쪽 눈과 오른쪽 눈을 검출한다. 마지막으로 입을 검출하기 위하여 검출된 얼굴영역을 가로로 4등분하여 맨 아래쪽 영역의 가운데 영역, 즉 얼굴전체영역의 1/8면적에서 비올라 존스 방법을 이용한다.
  • 그리고 양쪽 눈을 검출한 영역을 좌우로 나눠서 각각의 영역 내에서 비올라 존스 방법을 이용하여 왼쪽 눈과 오른쪽 눈을 검출한다. 마지막으로 입을 검출하기 위하여 검출된 얼굴영역을 가로로 4등분하여 맨 아래쪽 영역의 가운데 영역, 즉 얼굴전체영역의 1/8면적에서 비올라 존스 방법을 이용한다.
  • 얼굴검출 방법은 다양한 방법이 있으나 동화상 및 실시간으로 인증되어야 하는 만큼 얼굴의 각 특징에 대한 적분 영상을 생성하여 중요도를 추출하는 비올라 존스 방법을 사용한다. 학습하는 과정은 다음과 같다.
  • 이 식을 Fisher's Linear Discriminant 라 한다. 이 식을 최대화하는 최적화된 변환 행렬 W을 찾아냄으로써 선형판별 분석법을 수행한다.
  • 검출된 얼굴 영역 내에서 다시 코, 양쪽 눈, 왼쪽 눈, 오른쪽 눈, 입을 찾는다. 코의 경우에는 검출된 얼굴 영역 내에서 가운데 원점을 기준으로 가로 세로로 반씩, 즉 얼굴면적의 1/4의 면적에서 비올라 존스 방법을 이용하여 코를 검출한다. 검출된 얼굴영역을 가로로 4등분 할 때에 위에서 두 번째에 해당하는 영역에 대하여 비올라 존스 방법을 이용하여 양쪽 눈을 검출한다.
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