사용자 인증을 위한 얼굴 인식 기술

사용자 인증을 위한 얼굴 인식 기술

2005. 6. 23.

생체인식칩셋연구팀정보보호연구단 정보보호기반그룹

2 ::: ETRI, The Future Wave :::

목차

전체 목차

1. 연구 개요2. 얼굴 인식 개요3. 얼굴 인식 시스템 구조4. 얼굴 검출 기술5. 얼굴 인식 기술6. 얼굴 인식 시스템 성능7. 개발된 기술의 구성 및 활용 방안8. 얼굴 인식 응용 제품


1. 연구 개요 (1/2)

얼굴 인식은 인간에게 친숙하고 , 비 강제성을 지님일반 저가형 PC 카메라를 이용한 얼굴 인증 소프트웨어 개발배경이나 조명에 강인한 얼굴 검출 및 인증 소프트웨어 개발

국내외 생체인식 표준에 준하는 얼굴 인식 설계 기술 확보다중 생체인식 시스템 개발을 위한 기반 기술 확보국내 기술 개발로 수입 대체 효과

연구의 목적연구의 목적

연구의 중요성연구의 중요성


1. 연구 개요 (2/2)

얼굴 검출 기술 개발얼굴 인식 기술 개발얼굴 인식 시스템 설계 및 구현

눈 정보 기반의 회전 불변 얼굴 검출 기술SVM 기반의 얼굴 영역 검증 기술PCA 와 SVM 을 이용한 얼굴 인식 기술

연구의 내용 및 범위연구의 내용 및 범위

연구 결과연구 결과


2. 얼굴 인식 개요 (1/2)

얼굴 영상 입력얼굴 영상 입력

얼굴 구성 요소 추출( 눈 , 코 , 입 등 )

얼굴 구성 요소 추출( 눈 , 코 , 입 등 )

전처리( 회전 , 조명 보정 등 )

전처리( 회전 , 조명 보정 등 )

특징 추출특징 추출

등 록등 록 인 식인 식

얼굴 DB얼굴 DB

얼굴 검출 단계

특징 추출 단계


2. 얼굴 인식 개요 (2/2)

전체적인 (Holistic) 접근 방법- 패턴의 전역적인 특성을 고려- 고유 얼굴 (Eigenface) : Turk 등이 제안- 형판 정합 기반 (Template matching-based) 방식

분석적인 (Analytic) 접근 방법- 기하학적 특징 추출에 기반- 빠른 인식 속도 , 적은 메모리 요구- 특징점 선택과 추출의 어려움

얼굴 인식의 연구 방법얼굴 인식의 연구 방법


3. 얼굴 인식 시스템 구조

등 록 등 록

Yes

No

SVM 얼굴 인증기 학습

SVM 얼굴 인증기 학습등록 얼굴 영상들 등록 얼굴 영상들 얼굴 검출

및 얼굴 검증 얼굴 검출

및 얼굴 검증

인증 얼굴 영상 1 인증 얼굴 영상 1 SVM

얼굴 인증SVM

얼굴 인증

통합인증

통합인증

SVM얼굴 인증기 저장

SVM얼굴 인증기 저장

ED 얼굴 인증기 저장

ED 얼굴 인증기 저장

ED 얼굴 인증기 학습

ED 얼굴 인증기 학습

인증 얼굴 영상 2 인증 얼굴 영상 2

인증 얼굴 영상 3 인증 얼굴 영상 3

ED얼굴 인증

ED얼굴 인증

전처리 및 특징 추출 전처리 및 특징 추출

얼굴 검출 및 얼굴 검증 얼굴 검출

및 얼굴 검증 전처리 및 특징 추출 전처리 및 특징 추출





인 증 인 증

SVM DB

ED DB


4. 얼굴 검출 기술 (1/5)

입력 영상입력 영상

컬러 기반 얼굴 영역 검출컬러 기반 얼굴 영역 검출

에지 기반 눈 영역 검출에지 기반 눈 영역 검출

얼굴 검출얼굴 검출

얼굴 영역 정규화얼굴 영역 정규화

SVM 기반 얼굴 영역 검증SVM 기반 얼굴 영역 검증YES

NO


4. 얼굴 검출 기술 (2/5)

컬러 기반 얼굴 영역 검출 기술에지 기반 눈 영역 검출 기술SVM 기반 얼굴 영역 검증 기술

특징 결합 얼굴 검출 기술특징 결합 얼굴 검출 기술

컬러 기반 얼굴 영역검출 기술


에지 기반 눈 영역검출 기술






4. 얼굴 검출 기술 (3/5)

얼굴의 피부색 정보를 이용하여 검출샘플 영상의 YCbCr 정보를 이용하여 얼굴 살색 필터 생성영상에 따라 최적의 컬러 분포 추출추출된 컬러 정보를 이용한 얼굴 영역 재추출

컬러 기반 얼굴 영역 검출컬러 기반 얼굴 영역 검출


4. 얼굴 검출 기술 (4/5)

명암 정보를 이용하여 눈 영역 검출에지 검출 후 , 임계치를 이용 이치화하면 눈 영역이 고립되어 나타남고립 영역을 분석하여 눈 영역 분리일반적인 경우 쉽게 눈 영역의 분리가 가능하나 다양한 헤어스타일의 여자나 안경 등에 의해 오류 발생

에지 기반 눈 영역 검출에지 기반 눈 영역 검출


4. 얼굴 검출 기술 (5/5)

두 눈을 이용하여 얼굴 영역 정규화 및 매스킹SVM 을 이용한 얼굴 영역 검증SVM 얼굴 영역 검증기를 사용함으로써 잘못된 얼굴 영역의 검출이 상당히 줄어듬 (1% 미만 )

SVM 기반 얼굴 영역 검증SVM 기반 얼굴 영역 검증


5. 얼굴 인식 기술 (1/3)

Geometric NormalizationGeometric Normalization

Photometric NormalizationPhotometric Normalization

Feature Extraction (PCA)Feature Extraction (PCA)

Fusion (SVM, ED)Fusion (SVM, ED)

RecognitionRecognition


5. 얼굴 인식 기술 (2/3)

얼굴 영상을 최대한 잘 표현할 수 있는 새로운 벡터 좌표계 (Face Space)를 생성하는 방법얼굴 영상이 입력되면 Face Space 좌표계에 사상되어 하나의 벡터를 형성하게 되고 , 이 벡터는 입력된 얼굴을 나타내는 Feature Vector 로 사용됨

Feature ExtractionFeature Extraction

인증시 3 장의 영상을 입력 받아 PCA 계수 추출SVM 과 Euclidian Distance 를 이용한 인증통합 인증 : 3 개의 SVM 인증 결과와 3 개의 ED 인증 결과를 통합

ClassifierClassifier


5. 얼굴 인식 기술 (3/3)

얼굴 인증 시스템얼굴 인증 시스템


6. 얼굴 인식 시스템 성능

조명과 얼굴 크기를 다양하게 촬영50 명 각 20 장 (50 명 *20 장 =1,000 장 )주로 사무실 혹은 실험실 배경

성능 평가 DB성능 평가 DB

얼굴 영상 추출율- 92% 이상

얼굴 영역 검증율- 99% 이상

얼굴 인증율- Equal Error Rate : 93% 이상

성능 평가 결과성능 평가 결과


7. 개발된 기술의 구성 및 활용 방안

22얼굴 영역

검증

33얼굴 인증얼굴 영역

검출

11

눈 정보를 이용한 얼굴 구성 요소

추출 기술

비 강제성비 강제성인간에게 친숙인간에게 친숙

SVM 기반의얼굴 영역 검증 기술

PCA 및 SVM 을이용한

통합 얼굴 인증 기술

신분 증명 : 여권 , 주민등록증금융 / 보건 : ATM/CD, 전자상거래임베디드 시스템 : 핸드폰 , PDA

사용자 인증을 위한 얼굴 인식사용자 인증을 위한 얼굴 인식


8. 얼굴 인식 응용 제품

관련 기술관련 기술응용 제품군 응용 제품군

노화 인식 , 얼굴 인식노화 인식 , 얼굴 인식각종 신분증 조회( 신용카드 , 여권 )각종 신분증 조회

( 신용카드 , 여권 )

얼굴 검출 , 얼굴 인식얼굴 검출 , 얼굴 인식접근제어 시스템(ATM/CD, 출입통제 )

접근제어 시스템(ATM/CD, 출입통제 )

얼굴 검출 , 얼굴 인식얼굴 검출 , 얼굴 인식차량 도난 방지 및졸음 방지

차량 도난 방지 및졸음 방지

얼굴 검출 , 경보 시스템 ,카메라 자동 작동기술

얼굴 검출 , 경보 시스템 ,카메라 자동 작동기술

공공장소 감시( 테러범 감시 )공공장소 감시( 테러범 감시 )

대용량 DB 구축 ,노화 인식

대용량 DB 구축 ,노화 인식범죄자 사진 조회범죄자 사진 조회

얼굴 검출 , 얼굴 인식얼굴 검출 , 얼굴 인식스크린 세이버( 개인 사용자 인증 )

스크린 세이버( 개인 사용자 인증 )

특징특징

영상 품질 양호( 조명 , 포즈 )영상 품질 양호( 조명 , 포즈 )

동영상 이용동영상 이용

동영상 이용동영상 이용

동용상 이용 ,작은 얼굴 영상동용상 이용 ,

작은 얼굴 영상

여러 각도의 얼굴 인식 ,

영상 품질 양호

여러 각도의 얼굴 인식 ,

영상 품질 양호

동영상 이용 ,사무실 환경

동영상 이용 ,사무실 환경

기술 수준기술 수준

상용화 수준인식율 95%상용화 수준인식율 95%

실용화 초기 단계실용화 초기 단계

실용화 노력 단계실용화 노력 단계

기초 연구 단계기초 연구 단계

신분 조회 기술 수준과유사

신분 조회 기술 수준과유사

실용화 초기 단계실용화 초기 단계


Q & A

감사합니다감사합니다 ..

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