KR20020018496A - Method and Device for Controlling The Usage of Communication Device using Image Based Face Verification Technology - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 얼굴인식기술을 이용한 통신단말기 보안방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 통신단말기가 안면화상을 이용하여 사용자의 신분을 확인함으로써 허가되지 않은 사용자에 의한 통신단말기의 불법적 사용을 제한하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for securing a communication terminal using a face recognition technology, and a method and apparatus for restricting illegal use of a communication terminal by an unauthorized user by verifying a user's identity using a face image. It is about.
보안은 넓은 의미로, 컴퓨터 시스템이나 컴퓨터 시스템에서 관리되는 자료에 대하여 이용 권한이 부여되어 있는 사람들만이 이러한 자원을 사용할 수 있도록 통제하고 제어하는 작업을 말하는 것으로서, 일정한 장치에 대한 사용 또는 이용권한을 제안하는 것을 말한다.Security is a broad term that refers to the act of controlling and controlling the use of such resources by a computer system or by persons authorized to access the data managed by the computer system. Say what you offer.
보안방법은 소프트웨어를 이용한 보안방법과 하드웨어를 이용한 보안방법으로 구분할 수 있다. 소프트웨어를 이용한 보안방법의 대표적인 예는 ID와 패스워드를 이용한 보안방법이다. 하드웨어를 이용한 보안방법은 ID카드와 같은 인증수단을 이용한 보안방법과 개인의 특성을 이용한 생체인식보안방법이 있다. 특히, 생체인식보안방법은 지문, 망막, 정맥, 손바닥 또는 음성 등을 이용해 사용자를 인식하며, 인식률도 높은 것이 생체인식보안방법의 장점이다. 그러나, 지문인식시스템은땀이나 물기가 스캐너에 배어 있는 경우 에러 발생률이 크게 높아진다는 점, 여러 사람이 연속적으로 접촉한 곳에 자신의 손가락을 댄다는 불쾌함, 지문이 닳아 없어진 사람도 간혹 있다는 점등이 한계로 지적되기도 한다. 건물 출입 통제용으로 각광받는 망막인식은 그러나 검안기에 눈의 초점을 맞추고 일정시간 이상 눈을 뜨고 주시해야 하는 불편함이 있다.Security methods can be classified into security methods using software and security methods using hardware. A representative example of the security method using software is a security method using ID and password. Security methods using hardware include security methods using authentication means such as ID cards and biometric security methods using personal characteristics. In particular, the biometric security method recognizes the user using a fingerprint, retina, vein, palm or voice, and the recognition rate is high, which is an advantage of the biometric security method. However, the fingerprint recognition system has a high rate of error when sweat or water is soaked in the scanner, the discomfort of putting one's finger on a place where several people are in continuous contact, and the occasional loss of fingerprints. It may be pointed out as a limitation. Retina recognition, which is spotlighted for building access control, has the inconvenience of focusing eyes on the optometry and keeping eyes open for a certain time.
도 1은 종래의 보안방법으로서, 통신단말기의 비밀번호 입력방식을 단계별로 도시한 흐름도이다.1 is a flow chart illustrating a password input method of a communication terminal in a conventional security method.
핸드폰과 같은 통신단말기에서, 허가되지 않은 타인이 본인의 통신단말기를 사용하는 것을 제한하기 위한 방법으로 비밀번호 입력방식이 이용되고 있다.In a communication terminal such as a mobile phone, a password input method is used as a method for restricting unauthorized persons from using the communication terminal.
통신단말기의 소유자는 비밀번호를 입력하여야만 통신단말기를 사용할 수 있는 모드를 설정하고, 사용시 입력하여야 할 비밀번호를 미리 저장시킨다(S11, S12).The owner of the communication terminal sets a mode in which the communication terminal can be used only by inputting a password, and stores the password to be input when used in advance (S11 and S12).
통신단말기를 사용하고자 통신단말기의 버튼을 누르거나 또는 폴더를 여는 것을 감지한 경우에는 비밀번호를 입력할 것을 메시지 창에 출력하고, 비밀번호입력을 대기한다(S13).If it is detected that the button of the communication terminal is pressed or the folder is opened to use the communication terminal, a password is output to the message window and the password is input (S13).
입력한 비밀번호가 미리 저장된 비밀번호와 틀리면 통신단말기 사용을 허가하지 않는다(S14). 사용자 인증에 사용되는 다른 방법은, 평균적으로 비밀번호입력에 걸린 시간과 당해 입력시 걸린 시간을 비교하여, 통신단말기 소유자인지 여부를 판단할 수도 있다.If the input password is different from the previously stored password, the communication terminal is not allowed to be used (S14). Another method used for user authentication may, on average, compare the time taken for password entry with the time taken for such input to determine whether the owner of the communication terminal.
상기 S14단계에서 통신단말기 소유자 또는 사용할 권한이 있는 사용자로 인증된 경우에는 정상적으로 통신단말기를 사용할 수 있다(S15).If it is authenticated as the owner of the communication terminal or a user who has authority to use in step S14, the communication terminal can be used normally (S15).
종래의 비밀번호를 이용한 개인인증방법은 비밀번호를 입력하여야 하기 때문에 사용이 불편한 단점이 있고, 비밀번호를 자주 사용하기 때문에 비밀번호유출로 인한 통신단말기의 불법적 사용의 불법적 사용의 위험이 있다. 현재 통신단말기의 사용은 지속적으로 증대되고 있으며, 통신단말기는 기본적인 통화 목적이외에도 그 용도가 점차 확산되고 있는 추세이다. 통신단말기는 1)IMT-2000의 상용화로 인하여 음성통신과 화상통신이 가능해졌으며, 2)홈 오토메이션의 발달로 가정용 전자기기 의 원격 제어에 통신단말기가 적극적으로 활용될 것으로 예상되며, 3)무선 인터넷을 통한 전자상거래 이용시 지불수단으로 사용될 수 있게 되었다. 2)의 경우, 통신단말기를 통해 홈 오토메이션 시스템 및 가정 보안시스템도 원격 제어가 가능해지며, 특히, 3)의 경우, 현재 PSTN망과 무선통신망의 부가서비스는 부가서비스 이용비용을 통신비용에 포함하여 청구하고 있으며, 통신단말기를 통해 물건을 구매하고, 그 금액이 통신비용과 함께 청구되는 형태로 발전하여 전자화폐의 역할도 수행하게 되리라는 전망이 나오고 있다. 통신단말기를 이용한 생활 패턴이 점차 비중이 높아지고 있으며, 금융 및 상거래 활동까지 사용될 것이기 때문에 통신단말기의 불법적 사용에 대한 효과적인 제한방법이 절실히 요구되고 있다.The conventional personal authentication method using a password has a disadvantage in that it is inconvenient to use a password, and because the password is frequently used, there is a risk of illegal use of the communication terminal due to the password leakage. Currently, the use of communication terminals is continuously increasing, and the use of communication terminals is gradually spreading in addition to basic communication purposes. The communication terminal is capable of 1) voice communication and video communication due to the commercialization of the IMT-2000, and 2) the development of home automation is expected to be actively used for remote control of home electronic devices. 3) wireless Internet It can be used as a payment method when using e-commerce through. In the case of 2), the home automation system and the home security system can be remotely controlled through the communication terminal. In particular, in the case of 3), the additional services of the PSTN network and the wireless communication network include the additional service usage cost in the communication cost. It is billed, and it is expected that the purchase of goods through a communication terminal and the amount of money will be developed along with the communication cost to play the role of electronic money. As life patterns using communication terminals are increasing in importance, and financial and commerce activities will be used, effective methods for restricting illegal use of communication terminals are urgently required.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하고자, 통신단말기에서 비밀번호 입력의 불편과 비밀번호 유출로 인한 보안 문제를 개선하는 방법과 장치를 제공하는데 있다. 이를 위하여, 통신단말기를 통해 사용자의 얼굴을 인식하는 방법을 사용하여 사용자의 신분을 확인함으로써, 허가되지 않은 사용자에 의한 불법적인 사용을 제한하는 것을 목적으로 하고 있다.An object of the present invention is to provide a method and apparatus for improving the security problem caused by the inconvenience of password input and password leakage in the communication terminal. To this end, a user's face is identified using a method of recognizing a face of a user through a communication terminal, thereby limiting illegal use by an unauthorized user.
도 1은 종래의 보안방법으로서, 통신단말기의 비밀번호 입력방식을 단계별로 도시한 흐름도이고,1 is a flow chart illustrating a password input method of a communication terminal step by step as a conventional security method,
도 2는 본 발명의 일실시예로서, 통신단말기의 사용이 허가되는 사용자를 등록하는 단계를 도시한 흐름도이고,2 is a flowchart illustrating a step of registering a user who is permitted to use a communication terminal as an embodiment of the present invention.
도 3은 통신단말기의 사용을 위해 등록하는 사용자로부터 안면화상정보를 입력받을 수 있는 화상입력수단이 구비된 통신단말기를 도시한 예시도이고,3 is an exemplary view showing a communication terminal having an image input means for receiving facial image information from a user who registers for use of the communication terminal,
도 4는 동작모드에 따른 화상통신단말기의 디스플레이부의 기능변환을 도시한 흐름도이고,4 is a flowchart illustrating a function conversion of a display unit of an image communication terminal according to an operation mode;
도 5는 직접적 변수화 방법을 이용하여 얼굴로부터 추출한 특징정보의 예를 도시한 예시도이고,5 is an exemplary diagram illustrating an example of feature information extracted from a face by using a direct parameterization method.
도 6은 간접적 변수화 방법에 의한 고유얼굴을 이용한 얼굴 특징정보의 변수화 예를 도시한 예시도이고,6 is an exemplary diagram illustrating a parameterization example of facial feature information using a unique face by an indirect parameterization method.
도 7은 본 발명의 일실시예로서, 통신단말기의 일반적인 사용에 있어서, 허가된 사용자에 의한 사용인지 여부를 확인하여 인증하는 인증 단계를 도시한 흐름도이고,FIG. 7 is a flowchart illustrating an authentication step of verifying and authenticating whether the communication terminal is used by an authorized user in general use of a communication terminal according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예로서, 얼굴 인식을 이용한 보안 기능을 구비한 통신단말기의 구성을 도시한 구성도이다.8 is a block diagram illustrating a configuration of a communication terminal having a security function using face recognition according to an embodiment of the present invention.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 얼굴인식기술을 이용한 통신단말기 보안방법은, 통신단말기의 사용자로 등록할 수 있는 권한을 인증하는 단계(a); 상기 인증을 받은 사용자의 안면화상을 입력받는 단계(b); 상기 입력된 안면화상으로부터 특징정보를 추출하여 저장하는 단계(c); 및 상기 특징정보가 저장된 사용자를 정당한 사용자로 등록하는 단계(d)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a communication terminal security method using the face recognition technology according to the present invention, the step of authenticating the authority to register as a user of the communication terminal (a); (B) receiving a face image of the authenticated user; (C) extracting and storing feature information from the input face image; And (d) registering the user who stored the feature information as a legitimate user.
본 발명에 의한 얼굴인식기술을 이용한 통신단말기 보안장치는, 사용자로부터 안면화상을 입력받는 화상입력수단; 상기 입력된 안면화상으로부터 추출된 특징정보를 저장하는 특징정보 저장수단; 상기 화상입력수단에서 입력받은 화상 또는 송신측으로부터 받은 화상을 표시하는 표시수단; 상기 사용자로부터 키입력을 받는 키 입력 수단; 상기 안면화상으로부터 특징정보를 추출하고, 상기 특징정보를 이용하여 사용자를 인증하고, 통신단말기의 사용을 제한하는 중앙처리수단; 상기 중앙처리수단의 제어에 의해 음성 또는 음성과 화상을 송수신하는 송수신부; 및 상기 송수신부가 수신한 음성을 출력하고, 사용자의 음성을 입력받는 송수화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Communication terminal security device using a face recognition technology according to the present invention, the image input means for receiving a face image from the user; Feature information storage means for storing feature information extracted from the input facial image; Display means for displaying an image received from said image input means or an image received from a transmitting side; Key input means for receiving a key input from the user; Central processing means for extracting feature information from the face image, authenticating a user using the feature information, and limiting use of a communication terminal; Transmitting and receiving unit for transmitting and receiving voice or voice and image under the control of the central processing means; And a handset for outputting the voice received by the transceiver and receiving a voice of the user.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
본 발명에서 제안하는 통신단말기 보안방법은 1)통신단말기의 사용이 허가되는 사용자를 등록하는 등록단계와 2)통신단말기의 일반적인 사용에 있어서, 허가된 사용자에 의한 사용인지 여부를 확인하여 인증하는 인증 단계로 구성된다.The communication terminal security method proposed by the present invention includes 1) a registration step of registering a user who is permitted to use a communication terminal, and 2) authentication for verifying whether or not it is used by an authorized user in general use of the communication terminal. It consists of steps.
도 2는 본 발명의 일실시예로서, 통신단말기의 사용이 허가되는 사용자를 등록하는 단계를 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a step of registering a user who is permitted to use a communication terminal as an embodiment of the present invention.
통신단말기의 사용이 허가되는 사용자를 등록하는데 있어서, 등록하는 작업을 수행할 수 있는 권한이 있는지 여부를 인증받아야 한다. 인증방법으로는 통신단말기에 비밀번호를 입력하는 방법이 있다(S100, S110). 사용자 등록 권한을 갖는 사용자(이하 "슈퍼 유저"라 함)가 미리 등록한 비밀번호를 입력하는 사용자인 경우에는 안면화상 등록단계를 수행할 수 있지만, 그렇지 않은 경우에는 등록단계를 수행하는 것을 제한할 수 있다.In registering a user who is permitted to use a communication terminal, it should be authenticated whether or not he or she is authorized to perform the operation. As an authentication method, there is a method of inputting a password into the communication terminal (S100, S110). If a user having user registration authority (hereinafter referred to as a "super user") is a user who inputs a pre-registered password, the face image registration step may be performed. Otherwise, the registration step may be restricted. .
상기 S110단계에서 안면화상 등록절차를 수행할 수 있는 인증을 받은 사용자는 안면화상정보를 입력할 수 있는 수단을 사용하여 안면화상을 입력한다(S120). 사용자의 안면화상정보를 입력받는 수단으로는 CCD 카메라, CMOS 카메라 등을 사용할 수 있다. 이때 카메라는 사용자의 얼굴을 촬영할 수 있는 방향으로 향하게 하고, 렌즈의 초점 거리는 사용자의 얼굴과 렌즈 사이의 거리로 맞춤으로써 양질의 화상을 받도록 한다. 입력된 안면화상은 LCD와 같은 디스플레이장치를 이용하여 사용자로 하여금 본인의 안면화상이 잘 입력되었는지를 확인할 수 있도록 한다. 화상입력장치가 장착된 화상통신단말기의 예는 도 3에 도시되어 있다.In step S110, the user who is authenticated to perform the facial image registration process inputs the facial image using a means for inputting facial image information (S120). As a means for receiving facial image information of a user, a CCD camera or a CMOS camera may be used. At this time, the camera faces the user's face in a direction in which the user can take a picture, and the focal length of the lens is adjusted to the distance between the user's face and the lens to receive a good image. The input facial image uses a display device such as an LCD so that the user can check whether his or her facial image is well input. An example of an image communication terminal equipped with an image input device is shown in FIG.
상기 S120단계에서 입력된 안면화상정보로부터 사용자의 얼굴 영역을 찾아내고, 얼굴의 특징을 추출하여 변수화 함으로써 인증단계에서 사용하기에 적합한 형태의 정보를 생성한다(S130). 얼굴로부터 추출한 특징정보의 예는 도 5 및 도6에 도시되어 있다.The face region of the user is found from the face image information input in step S120, and the feature of the face is extracted and variable to generate information of a form suitable for use in the authentication step (S130). Examples of the feature information extracted from the face are shown in FIGS. 5 and 6.
사용자의 얼굴영역에서 특징정보를 성공적으로 추출하였는지를 판단한다(S140). 눈, 코, 입이 얼굴영역에서 대략적으로 차지할 수 있는 위치에 대한 정보를 추출하였는지를 판단하고, 실패하였을 경우에는 일정한 회수동안 반복하여 S120단계 내지 S140단계를 반복한다(S141).It is determined whether the feature information has been successfully extracted from the face region of the user (S140). It is determined whether the information on the position occupied by the eyes, nose, and mouth in the face region is approximately extracted, and when it fails, steps S120 to S140 are repeated for a predetermined number of times (S141).
사용자의 안면화상정보로부터 특징정보를 추출하는데 성공한 경우에는 추출된 특징정보를 저장하고 등록절차를 종료한다(S150).If the feature information is successfully extracted from the facial image information of the user, the extracted feature information is stored and the registration process is terminated (S150).
도 3은 통신단말기의 사용을 위해 등록하는 사용자로부터 안면화상정보를 입력받을 수 있는 화상입력수단이 구비된 통신단말기를 도시한 예시도이다.3 is an exemplary view showing a communication terminal having image input means for receiving facial image information from a user who registers for use of the communication terminal.
화상입력수단(21)을 디스플레이부(22)와 같은 방향에 장착함으로써 사용자가 화상을 입력하는 동시에 입력된 화상을 확인할 수 있도록 한다. 화상입력수단(21)을 구비한 통신단말기의 경우에는 사용자가 팔을 자연스럽게 굽힌 상태에서 손바닥과 얼굴과의 거리를 렌즈의 초점거리로 맞추면 선명한 얼굴화상을 얻을 수 있는 가능성을 높일 수 있다. 화상입력수단으로는 CCD 카메라, CMOS 카메라 등을 사용할 수 있다.By mounting the image input means 21 in the same direction as the display unit 22, the user can input the image and at the same time check the input image. In the case of a communication terminal having the image input means 21, the user can increase the possibility of obtaining a clear face image by adjusting the distance between the palm and the face to the focal length of the lens while the arm is naturally bent. As the image input means, a CCD camera, a CMOS camera, or the like can be used.
IMT-2000과 같은 화상통신단말기(20)는 화상을 송수신할 목적으로 화상입력수단인 카메라(21)와 디스플레이부(22)가 장착되어 있다. 카메라(21)를 장착한 통신단말기가 화상통신단말기(20)인 경우에는 등록과 인증을 위하여 별도의 화상입력수단을 장착하는 대신에, 화상통신단말기의 카메라(21)와 디스플레이부(22)를 사용할 수 있다. 이때 화상통신단말기(20)의 디스플레이부(22)는 도 4와 같이, 화상통화모드에서는 송수신부로 수신된 상대방의 화상을 보여주고, 등록 또는 인증모드에서는 카메라(21)에 잡힌 사용자의 영상을 보여줌으로써 사용자의 얼굴이 카메라(21)에 잘 잡혔는지 확인하는데 사용된다. 동작모드에 따른 디스플레이부(22)의 기능변환은 도 4에 도시되어 있다.An image communication terminal 20 such as IMT-2000 is equipped with a camera 21 and a display unit 22, which are image input means, for the purpose of transmitting and receiving images. When the communication terminal equipped with the camera 21 is the video communication terminal 20, the camera 21 and the display unit 22 of the video communication terminal are replaced with a separate image input means for registration and authentication. Can be used. In this case, as shown in FIG. 4, the display unit 22 of the video communication terminal 20 shows the image of the other party received by the transceiver in the video call mode, and shows the image of the user captured by the camera 21 in the registration or authentication mode. It is used to check whether the user's face is well held by the camera 21 by zooming. The function conversion of the display unit 22 according to the operation mode is shown in FIG. 4.
카메라(21)로부터 얻어진 안면화상정보는 여러 개의 화소로 구성되어 있으며, 각 화소는 여러 개의 비트를 이용하여 색상 또는 명암정보를 가지고 있다.The facial image information obtained from the camera 21 is composed of a plurality of pixels, and each pixel has color or contrast information using a plurality of bits.
도 4는 동작모드에 따른 화상통신단말기의 디스플레이부의 기능변환을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a function conversion of a display unit of an image communication terminal according to an operation mode.
사용자가 화상통신단말기의 버튼을 누르거나 또는 플립을 여는 등 단말기를 사용할 의사가 있음을 감지한 화상통신단말기는 장착된 카메라로 입력되는 화상을 디스플레이부를 통해 출력한다(S121).The video communication terminal that senses that the user intends to use the terminal, such as pressing a button of the video communication terminal or opening a flip, outputs an image input to the mounted camera through the display unit (S121).
사용자는 등록모드를 선택하고, 슈퍼 유저가 미리 등록한 비밀번호를 입력하거나 또는 인증절차를 거쳐 화상통화모드를 선택한다(S122).The user selects a registration mode, enters a password registered in advance by the super user, or selects a video call mode through an authentication procedure (S122).
사용자가 등록모드를 선택한 경우에는, 카메라를 통해 입력된 안면화상을 디스플레이부에 출력하고(S123), 화상통화모드를 선택한 경우에는 통화상대방의 화상을 출력한다(S124).If the user selects the registration mode, the face image input through the camera is output to the display unit (S123), and if the video call mode is selected (S124).
도 5는 직접적 변수화 방법을 이용하여 얼굴로부터 추출한 특징정보의 예를 도시한 예시도이고, 도 6은 간접적 변수화 방법에 의한 고유얼굴을 이용한 얼굴 특징정보의 변수화 예를 도시한 예시도이다.5 is an exemplary diagram illustrating an example of feature information extracted from a face using a direct parameterization method, and FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating a parameterization example of facial feature information using a unique face by an indirect parameterization method.
얼굴 영역과 눈, 코 입과 같은 얼굴의 특징 점을 찾는 방법으로는 안면검출(Face Detection) 방법을 사용할 수 있다. 카메라를 통하여 입력된 화상에서 움직임, 색상의 정보를 이용하여 화상입력수단에 안면화상이 있는지 여부를 판단한다. 화상입력수단에 의해 입력된 정보에 안면화상정보가 있는지 여부를 판단하는 방법의 예는 다음과 같은 것이 있다. 첫째로, 연속적으로 받아들여지는 화상의 연속된 프레임들간의 차이를 분석하면 움직이는 물체가 있는지의 여부를 파악한다. 둘째로, 사람이 없는 상태에서, 기준 화상이 되는 배경을 미리 입력하고 카메라로부터 받아들여지는 화상과 기준 화상의 차이를 분석하여 배경에 새로운 물체가 추가되었는지 여부를 판단한다. 셋째로, 칼라 카메라를 사용하는 경우 입력된 화상중 살색이 포함되어 있는지 여부를 판단하여 얼굴이 포함되어 있는지를 판단한다. 안면화상 포함여부를 판단하는데 사용되는 방법은 상기한 세 가지 방법에 한정되지는 않는다.Face detection can be used to find facial features such as facial areas, eyes, and nose. In the image input through the camera, it is determined whether there is a face image in the image input means by using the motion and color information. An example of a method for determining whether or not facial image information is included in the information input by the image input means is as follows. First, analyzing the difference between successive frames of the image that are continuously accepted determines whether there is a moving object. Secondly, in the absence of a person, the background to be the reference image is input in advance, and the difference between the image received from the camera and the reference image is analyzed to determine whether a new object has been added to the background. Third, in the case of using a color camera, it is determined whether a skin color is included in the input image to determine whether a face is included. The method used to determine whether facial images are included is not limited to the above three methods.
눈, 코, 입과 같은 얼굴의 특징 점은 입력된 안면화상에 경계선 추출 필터를 적용하여 얻으며, 눈, 코, 입이 얼굴내에서 대략 차지하는 위치에 대한 경험정보를 이용하여 찾을 수도 있다.The feature points of the face such as eyes, nose and mouth are obtained by applying a boundary extraction filter to the input facial image, and can be found by using empirical information on the positions occupied by the eyes, nose and mouth in the face.
얼굴의 특징정보를 나타내는 방법으로는 직접적 변수화 방법, 간접적 변수화 방법 및 국부 특징 분석방법이 있다. 직접적 변수화 방법은 화상에서 특징 점들간의 상대적 위치를 변수화하는 방법이다. 도 5는 직접적 변수화 방법에 사용되는 특징 점들간의 상대적 위치를 도시하고 있다. 예를 들어, 두 눈동자간의 거리(L1),입의 폭(L2), 눈과 입간의 거리(L3), 코와 입간의 거리(L4), 눈의 폭(L5) 등을 안면화상으로부터 추출하여 이를 변수화한다. 간접적 변수화 방법은 안면화상으로부터 패턴을 찾아내는 방법이다. 도 6은 간접적 변수화 방법에 사용되는 고유얼굴(eigenface)이 도시되어 있다. 고유얼굴을 이용한 간접적 변수화 방법은 다수의 얼굴로부터 사람의 얼굴을 대표할 수 있는 고유얼굴을 찾아내고, 임의의 얼굴을 이들 고유얼굴의 선형조합으로 나타내는 방법이다. 이 경우, 특징정보는 선형조합을 할 때 고유얼굴에 곱하여지는 가중치이다. 최근에는 상기한 직접적 변수화 방법 및 간접적 변수화 방법의 장점만을 이용하는 국부 특징 분석(Local Feature Analysis) 방법이 제안되었다.The facial feature information can be represented by a direct variable method, an indirect variable method, and a local feature analysis method. The direct parameterization method is a method of parameterizing the relative position between feature points in an image. 5 shows relative positions between feature points used in the direct parameterization method. For example, the distance L1 between the two eyes, the width L2 of the mouth, the distance L3 between the eyes and the mouth, the distance L4 between the nose and the mouth, and the width L5 of the eyes are extracted from the facial image. Make this variable. Indirect variableization is a method of finding patterns from facial images. 6 shows an eigenface used in the indirect variableization method. Indirect parameterization using eigenfaces is a method of finding eigenfaces that can represent a person's face from a plurality of faces and expressing an arbitrary face as a linear combination of these eigenfaces. In this case, the feature information is a weight multiplied by the unique face in the linear combination. Recently, a local feature analysis method using only the advantages of the aforementioned direct and indirect parameterization methods has been proposed.
본 발명에서 제안하는 통신단말기에서는 상기한 방법 이외에도 얼굴에서 특징정보를 추출할 수 있는 다양한 변수화 방법들을 사용할 수 있다.In addition to the above method, the communication terminal proposed by the present invention may use various parameterization methods for extracting feature information from a face.
도 7은 본 발명의 일실시예로서, 통신단말기의 일반적인 사용에 있어서, 허가된 사용자에 의한 사용인지 여부를 확인하여 인증하는 인증 단계를 도시한 흐름도이다.FIG. 7 is a flowchart illustrating an authentication step of verifying and authenticating whether or not the user is using the authorized user in general use of the communication terminal according to an embodiment of the present invention.
통신단말기의 사용이 허가된 사용자의 안면화상정보가 등록되면, 허가된 또는 허가되지 않은 사용자가 통신단말기를 사용하는 경우에는 도 7에 도시된 인증단계를 반드시 거쳐야 한다.When facial image information of a user who is permitted to use a communication terminal is registered, when an authorized or unauthorized user uses a communication terminal, the authentication step shown in FIG. 7 must be passed.
사용자가 화상통신단말기의 버튼을 누르거나 또는 플립을 여는 등 단말기를 사용할 의사가 있음을 감지한 화상통신단말기는 장착된 카메라를 통해 사용자의 안면화상을 입력한다(S200). 사용자의 안면화상정보를 입력받는 수단으로는 CCD 카메라, CMOS 카메라 등을 사용할 수 있다. 이때 카메라는 사용자의 얼굴을 촬영할 수 있는 방향으로 향하게 하고, 렌즈의 초점 거리는 사용자의 얼굴과 렌즈 사이의 거리로 맞춤으로써 양질의 화상을 받도록 한다. 입력된 안면화상은 LCD와 같은 디스플레이장치를 이용하여 사용자로 하여금 본인의 안면화상이 잘 입력되었는지를 확인할 수 있도록 한다.The video communication terminal, which detects that the user intends to use the terminal, such as pressing a button of the video communication terminal or opening a flip, inputs a face image of the user through the mounted camera (S200). As a means for receiving facial image information of a user, a CCD camera or a CMOS camera may be used. At this time, the camera faces the user's face in a direction in which the user can take a picture, and the focal length of the lens is adjusted to the distance between the user's face and the lens to receive a good image. The input facial image uses a display device such as an LCD so that the user can check whether his or her facial image is well input.
상기 S200단계에서 입력된 안면화상정보로부터 사용자의 얼굴 영역을 찾아내고, 얼굴의 특징을 추출하여 변수화 함으로써 인증단계에서 사용하기에 적합한 형태의 정보를 생성한다(S210). 추출되는 특징정보는 변수화 방법에 따라 달라진다. 카메라를 통하여 입력된 화상에서 움직임, 색상의 정보를 이용하여 화상입력수단에 안면화상이 있는지 여부를 판단한다. 화상입력수단에 의해 입력된 정보에 안면화상정보가 있는지 여부를 판단하는 방법의 예는 다음과 같은 것이 있다. 첫째로, 연속적으로 받아들여지는 화상의 연속된 프레임들간의 차이를 분석하면 움직이는 물체가 있는지의 여부를 파악한다. 둘째로, 사람이 없는 상태에서, 기준 화상이 되는 배경을 미리 입력하고 카메라로부터 받아들여지는 화상과 기준 화상의 차이를 분석하여 배경에 새로운 물체가 추가되었는지 여부를 판단한다. 셋째로, 칼라 카메라를 사용하는 경우 입력된 화상중 살색이 포함되어 있는지 여부를 판단하여 얼굴이 포함되어 있는지를 판단한다. 안면화상 포함여부를 판단하는데 사용되는 방법은 상기한 세 가지 방법에 한정되지는 않는다.The face region of the user is found from the face image information input in step S200, and the feature of the face is extracted and variable to generate information of a form suitable for use in the authentication step (S210). The extracted feature information depends on the parameterization method. In the image input through the camera, it is determined whether there is a face image in the image input means by using the motion and color information. An example of a method for determining whether or not facial image information is included in the information input by the image input means is as follows. First, analyzing the difference between successive frames of the image that are continuously accepted determines whether there is a moving object. Secondly, in the absence of a person, the background to be the reference image is input in advance, and the difference between the image received from the camera and the reference image is analyzed to determine whether a new object has been added to the background. Third, in the case of using a color camera, it is determined whether a skin color is included in the input image to determine whether a face is included. The method used to determine whether facial images are included is not limited to the above three methods.
눈, 코, 입과 같은 얼굴의 특징 점은 입력된 안면화상에 경계선 추출 필터를 적용하여 얻으며, 눈, 코, 입이 얼굴내에서 대략 차지하는 위치에 대한 경험정보를이용하여 찾을 수도 있다. 안면화상정보로부터 특징정보를 추출하는 방법은 본 명세서에서 제안한 직접적 변수화 방법, 간접적 변수화 방법 및 국부 특징 분석방법에 한정되지는 않는다.Facial feature points such as eyes, nose, and mouth are obtained by applying a boundary extraction filter to the input facial image, and can also be found by using empirical information on the positions occupied by the eyes, nose, and mouth in the face. The method of extracting feature information from facial image information is not limited to the direct variable method, indirect variable method, and local feature analysis method proposed in the present specification.
상기 S210단계에서 추출된 특징정보를 이용하여 등록된 사용자의 얼굴로부터 추출된 특징정보와의 차이를 분석하여 인증여부를 판단한다(S220). 특징정보간에 차이가 미리 정해놓은 임계값보다 작은 경우에는 동일인으로 간주하고, 임계값보다 큰 경우에는 등록된 사용자와 인증을 원하는 사용자가 동일인이 아닌 것으로 간주한다. 동일인으로 판단되면 통신단말기를 정상적으로 사용할 수 있으며(S230), 동일인으로 판단되지 않는 경우에는 일정 회수동안 S200단계 내지 S220단계를 반복하며, 수회의 반복을 통해서도 동일인으로 판단되지 않는 경우에는 사용을 제한한다(S221, S231). 인증단계중 동일인 판단단계를 구현예는 다음과 같다. 등록된 사용자의 안면화상정보로부터 추출된 특징정보로 이루어진 벡터를 a라 하고, 인증을 원하는 사용자의 안면화상정보로부터 추출된 특징정보로 이루어진 벡터를 b라 할 때, a와 b의 차이는 다음과 같이 정의할 수 있다.By using the feature information extracted in step S210 by analyzing the difference from the feature information extracted from the registered user's face to determine whether the authentication (S220). If the difference between the feature information is smaller than the predetermined threshold value, it is regarded as the same person, and if it is larger than the threshold value, the registered user is considered to be not the same person. If it is determined to be the same person, the communication terminal can be used normally (S230). If it is not determined to be the same person, steps S200 to S220 are repeated for a predetermined number of times, and if it is not determined that the same person is repeated, the use is restricted. (S221, S231). An implementation example of the determination step being the same among the authentication steps is as follows. When a vector consisting of feature information extracted from facial image information of a registered user is called a, and a vector consisting of feature information extracted from facial image information of a user who wants to be authenticated is called b, the difference between a and b is as follows. It can be defined together.
Difference (i) = sum ( (w(i) x (a(i) - b(i))2)Difference (i) = sum ((w (i) x (a (i)-b (i)) 2 )
이때, a(i)는 a의 i 번째 요소이고, b(i)는 b의 i 번째 요소이고, w(i)는 i 번째 특징정보의 중요도이다.Here, a (i) is the i-th element of a, b (i) is the i-th element of b, and w (i) is the importance of the i-th characteristic information.
본 명세서에서 제안한 상기 판단조건이외에도 다양한 판단조건을 사용할 수 있으므로, 상기 판단조건에 한정되는 것은 아니다.In addition to the determination conditions proposed in the present specification, various determination conditions may be used, and thus the present invention is not limited to the determination conditions.
도 8은 본 발명의 일실시예로서, 얼굴 인식을 이용한 보안 기능을 구비한 통신단말기의 구성을 도시한 구성도이다.8 is a block diagram illustrating a configuration of a communication terminal having a security function using face recognition according to an embodiment of the present invention.
보안기능을 구비한 통신단말기는 사용자로부터 안면화상을 입력받는 화상입력수단(10), 입력된 안면화상정보로부터 추출된 특징정보를 저장하는 특징정보 저장수단(11), 상기 화상입력수단에서 입력받은 화상 또는 송신측으로부터 받은 화상을 표시하는 표시수단(12), 사용자로부터 키입력을 받는 키 입력 수단(13), 상기 안면화상정보로부터 특징정보를 추출하고, 상기 특징정보를 이용하여 사용자를 인증하고, 통신단말기의 사용을 제한하는 중앙처리수단(14), 음성 또는 음성과 화상을 송수신하는 송수신부(15) 및 상기 송수신부가 수신한 음성을 출력하고, 사용자의 음성을 입력받는 송수화부(16)를 포함하고 있다.The communication terminal having a security function includes image input means 10 for receiving a face image from a user, feature information storage means 11 for storing feature information extracted from the input face image information, and received from the image input means. Display means 12 for displaying an image or an image received from a transmitting side, key input means 13 for receiving a key input from a user, extracting feature information from the face image information, and authenticating the user using the feature information; A central processing unit 14 for limiting the use of the communication terminal, a transceiver 15 for transmitting and receiving a voice or voice and an image, and a transceiver 16 for outputting a voice received by the transceiver and receiving a user's voice; It includes.
화상입력수단(10)은 1)통신단말기의 사용이 허가되는 사용자를 등록, 2)허가된 사용자에 의한 사용인지 여부를 확인하여 인증, 3)통화상대방에게 전송하기 위하여 화상을 입력하는데 사용된다. 3)은 화상통신단말기의 경우에 해당한다. 화상입력수단으로는 CCD 카메라, CMOS 카메라 등이 있다.The image input means 10 is used to input an image for 1) registering a user who is permitted to use the communication terminal, 2) confirming whether the user is used by the authorized user, and 3) transmitting it to a call partner. 3) corresponds to the case of a video communication terminal. Image input means include a CCD camera and a CMOS camera.
특징정보 저장수단(11)은 상기 사용자의 안면정보로부터 추출된 특징정보를 저장한다. 상기 특징정보 저장수단(11)은 전력 공급이 단절되어도 저장된 데이터를 유지할 수 있는 반도체 소자로 구성된 메모리이다.The feature information storage means 11 stores feature information extracted from the facial information of the user. The feature information storing means 11 is a memory composed of a semiconductor element capable of retaining stored data even when power supply is cut off.
표시수단(12)은 음성통신전용 단말기에서는 사용자 등록, 사용자 인증 및 단말기 부가기능조작을 위한 LCD이며, IMT-2000과 같은 화상통신단말기에서는 음성통신전용 단말기에서 사용되는 표시수단(12)의 기능에 수신된 화상을 출력하는 기능이 추가된다. 상기 표시수단(12)은 화상통화모드에서는 송수신부로 수신된 상대방의 화상을 보여주고, 등록 또는 인증모드에서는 화상입력수단(10)에 잡힌 사용자의 영상을 보여줌으로써 사용자의 얼굴이 화상입력수단(10)에 잘 잡혔는지 확인하는데 사용된다.The display means 12 is an LCD for user registration, user authentication, and terminal additional function operation in a terminal dedicated to voice communication, and a function of the display means 12 used in a terminal dedicated to voice communication in a video communication terminal such as IMT-2000. The function of outputting the received image is added. The display means 12 shows the image of the counterpart received by the transceiver in the video call mode, and shows the image of the user caught by the image input means 10 in the registration or authentication mode so that the face of the user is displayed on the image input means 10. It is used to check if it is caught well.
키 입력수단(13)은 숫자, 영문자 또는 한글을 입력할 수 있는 키패드이다.The key input means 13 is a keypad for inputting numbers, alphabets or Korean characters.
중앙처리수단(14)은 상기 화상입력수단(10)으로부터 입력된 사용자의 안면화상에서 특징정보를 추출하고, 사용을 위해 인증을 요구하는 사용자가 등록된 사용자인지를 판단하여 인증하고, 인증결과에 따라 사용을 허가하거나 또는 사용을 제한한다. 중앙처리수단은 내장된 프로그램에 의해 상기 프로세스를 처리할 수 있는 16 비트 내지 그 이상의 처리능력을 갖는 CPU 또는 동일한 프로세스를 수행할 수 있는 반도체 소자이다.The central processing means 14 extracts feature information from the face image of the user input from the image input means 10, determines whether the user requesting authentication for use is a registered user, authenticates the authentication result, License or restrict use. The central processing means is a CPU having a processing capacity of 16 bits or more capable of processing the process by an embedded program, or a semiconductor device capable of performing the same process.
송수신부(15)는 음성통신전용 단말기의 경우에는 음성을 송수신하고, 화상통신단말기에서는 음성 및 화상을 송수신한다.The transmission / reception unit 15 transmits and receives voices in the case of a voice communication terminal, and transmits and receives voices and images in the image communication terminal.
송수화부(16)는 상기 송수신부(15)에서 수신한 통화상대방의 음성을 출력하고, 사용자의 음성을 입력받아 상기 송수신부(15)를 통해 상대방에 송신한다.The handset unit 16 outputs the voice of the call partner received by the transceiver unit 15, receives the user's voice, and transmits the voice to the other party through the transceiver unit 15.
본 명세서에 기재한 바와 같이, 본 발명은 음성통신전용 단말기 또는 화상통신단말기의 불법적인 사용을 방지하고자, 사용자 인증과정을 거쳐야만 통신단말기의 사용을 가능하게 하는 보안방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 사용자 인증방법으로서 사용자의 얼굴에서 추출할 수 있는 특징정보를 사용하고 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 본 명세서에 기재한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 음성통신전용 단말기 또는 화상통신단말기에서 사용자의 얼굴을 인증수단으로 사용하는 모든 실시형태를 포함된다.As described herein, the present invention relates to a security method and apparatus for enabling the use of a communication terminal only after a user authentication process, in order to prevent illegal use of a voice communication terminal or a video communication terminal, the user As an authentication method, feature information extracted from a user's face is used. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the embodiments described herein, but includes all embodiments in which a user's face is used as an authentication means in a voice communication terminal or a video communication terminal.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 얼굴인식기술을 이용한 통신단말기 보안방법 및 그 장치에 의하면, 사용자의 얼굴을 이용하여 통신단말기의 사용을 인증하므로, 종래의 비밀번호를 이용한 인증에 비하여 사용이 편리하고, 비밀번호유출로 인한 통신단말기의 불법적인 사용을 방지할 수 있다.As described above, according to the communication terminal security method and apparatus using the face recognition technology according to the present invention, since the use of the user terminal authenticates the use of the communication terminal, it is more convenient to use than the conventional password authentication. In addition, the illegal use of the communication terminal due to the leakage of the password can be prevented.
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