얼굴인식 |
얼굴(Face) 인식은 입력 화상으로부터 주된 처리 대상인 얼굴 영역을 추출하는 것으로 이러한 얼굴 영역 추출은 얼굴 인식 분야에서 가장 중요하고 어려운 문제중의 하나이며, 크게 뉴럴네트나 모자이크, 액티브 칸토우, 그리고 타원 등을 이용하는 것이 있다. 사용자의 기분에 따라 표정이 변하거나, 주위 조명에 많은 영향을 받게 되며, 수염을 기른다거나 모자를 착용한다거나 하는 등의 변장에 대해 정확하게 인식하지 못하므로 신뢰도 측면에서 개선되어야 할 문제가 많이 남아있다. 안면인식에 관련된 기술은 계속 발전하고 있지만, 대부분의 안면인식 시스템에서는 증명사진처럼 정면에서 찍히지 않은 얼굴 영상과의 비교는 사실상 매우 어렵다는 문제를 가지고 있다. 안면인식 기술은 인증과 식별 분야에서 모두 사용된다. 실제 사용된 예를 조사해보면 안면인식이 상당한 정확도를 자랑한다는 것을 알 수 있다. 그러나 1：다수(one-to-many) 검색에서 안면인식이 사용된 것은 그 역사가 길지 않아 객관적인 데이터가 부족한 실정이다.
특별한 동작이나 행위 요구 없어, 자연스러움 장점
얼굴,또는 안면인식 기술은 얼굴 사진의 데이터베이스를 구축 하고,이를 바탕으로 비디오 카메라에 의해 잡힌 영상과 비교하여
본인여부를 확인하는 기술을 말한다. 얼굴인식에 관련된 기술은 계속 발전하고 있지만,대부분의 얼 굴인식 시스템에서는
증명사진처럼 정면에서 찍히지 않은 얼굴영 상과의 비교가 사실상 매우 어렵다는 문제를 안고 있다.이러한 문제를 해결하기 위해
현재 저장된 증명사진과 문으로 걸어오면 서 카메라에 잡힌 자연스러운 얼굴영상,그리고 고정된 지점을 통과할 때 잡히는 영상을
효과적으로 비교할 수 있는 새로운 시스템이 개발되고 있는 추세이며,기술의 발전으로 현재는 정면이 아니더라도 양쪽 눈이 나온
얼굴영상에 대해서는 인식이 가능한 수준에까지 와 있다.
얼굴영상이 검색되고 나면 시스템은 전체적인 이미지와 눈의 위치, 코와 입 사이의 거리 등 그 특징을 분석하게 되는데, 대부분의 시스템은 안면의 일정 부위만을 포착해 분석하는 기능을 갖추며, 안경과 모자, 턱수염 등으로 가려지는 부분을 보완해 작동할 수 있도록 설계되어 있다. 그런가 하면, 최근에는 얼굴의 특징점에 기반한 방법과 PCA와 같은 영상기반 방법을 결합하여 성능을 올리는 방안이 연구되고 있으며, 이 연구를 통해 실제로 상당 수준의 성능확보에 성공한 것으로 알려지고 있다.
현재,이러한 얼굴인식 기술을 전문적으로 개발하는 업체로는 「FaceIt」을 출시했던 미국의 Visio nics 사나 「True Face」를 출시했던 역시 미국 Miros사 등이 선발주자로 꼽히며,또한 유닉스 기반의 「Face-VACS」를 내놨던 독일 Siemens Nixdorf사와 「ZN-Face」로 화제를 모았던 독일 AN-GmbH사 등을 여기에 포함시킬 수 있는 정도다.
한편,국내에서는 영상처리를 통해 얼굴인식을 수행할 수 있는 S / W 엔진을 개발하고 있는 시큐어로직과 최근 얼굴인식 출입통제 시스템의 개발에 성공, 상용 모델을 출시한 바 있는 비전인터렉티브 등이 꾸준한 연구개발 작업을 수행하고 있다. 얼굴인식에 있어서의 문제점은 인식환경이나 인식대상의 가변 성, 즉 주변환경이 변하거나 얼굴의 모양이 바뀔 수 있다는 점에 있다. 예를 들어, 얼굴의 크기나 머리모양이 변하는 경우 등의 요소가 고려돼야 한다는 것이다. 뿐만 아니라 표정의 변화나 화장에 의한 얼굴색의 변화 등 변화할 수 있는 경우의 수가 너무 많기 때문에, 얼굴인식 시스템이 이러한 변화들을 모두 인식할 수 있을 지는 아직 미지수로 남아있다.
(출처: 정보보호21C 2001년 3월호)
얼굴인식기술의 다양한 응용가능성과 시장성
얼굴인식시장 개척상황 및 다양한 응용분야 고찰
21세기의 문을 여는 시점에서 수많은 IT 신기술 중에서도 특히 생체인식기술(Biometrics)은 큰 가능성을 지닌 미래형 산업분야로 급부상하고 있다. 이 기술 역시 아직 초기단계이긴 하지만 이미 연구소에서 오랜 연구개발 및 상업화에 지속적으로 투자를 해왔고, 미국 등에서는 일부 시장이 열리고 있으며 최근 선진 각국의 정부와 언론, 많은 기업들이 이 기술에 관심을 가지고 대규모 시장을 예고하는 활발한 유기적 활동을 전개하고 있다. 이는 인터넷기술이 그러하듯 생체정보가 가지고 있는 극도의 편리성과 보안성이라는 매력이 시스템의 안정성 확보와 기술의 완성도라는 미완의 숙제를 안고도 시장 진입을 가능케 하는 요인으로 보인다. 생체인식기술 중 하나인 얼굴인식기술 또한 이미 많은 언론과 전문가들의 분석자료에서 언급됐듯이 조명 변화, 얼굴 변화 및 정면얼굴 사용 등 아직 극복해야 할 기술적 문제점이 많은 상태다.
그럼에도 불구하고 얼굴은 사용상의 거부감과 불편함이 적은 방법이기 때문에 정보 획득이 용이하고 개인의 신원확인이 가능한 수준높은 특징성을 보유하고 있으며, 관리자 측면에서는 본인확인 여부가 신속하고, 또한 본인이 의식하지 않는 상태나 원거리에 있는 상태에서도 얼굴검출이 가능해 생체인식기술 중에서는 유일하게 원거리 상태에서의 특정인 인식이 가능한 기술로 평가되고 있다. 또한 보안분야뿐만 아니라 다양한 응용분야에 대한 독창적 아이디어가 제시되고 있어 그 활용성이 매우 뛰어나고, 기술의 완성도에 따라 편리성과 오락성을 중시하는 시장에서부터 보안성을 중시하는 시장으로까지 폭넓게 적용될 수 있다는 점이 얼굴인식기술의 장점으로 부각되고 있다.
이러한 점에서 이 분야는 지속적인 연구개발 및 투자를 통해 빠른 기술향상이 기대되고 있으며 이로 인해 시장규모도 급속한 성장세를 보일 것으로 예측된다. 얼굴인식기술의 장럽保 ?장 점첫째, 보편성과 용이성이다. 일반적으로 사람들은 상대방을 인식할 때 지문이나 정맥 또는 눈동자를 보고 자신이 아는 사람인지의 여부를 확인하지는 않는다. 사람이 시각적으로 많은 사람을 구별해내기 위해 사용하는 정보는 바로 얼굴이며, 가장 쉽게 확인할 수 있고 사람들에게 있어 가장 보편화된 정보다. 둘째, 유일성이다. 만일 누군가가 얼굴을 가리고 있다면 그가 누구인지를 가려내기란 쉽지 않다. 범죄자 등 특정인의 얼굴사진에서 양쪽 눈만을 가리는 처리를 해도 누구인지를 알아보기가 어렵다는 것은 얼굴영역, 특히 두 눈을 포함한 영역이 사람의 유일성을 최대로 보유하고 있다는 사실을 뒷받침한다.
반면, 사람의 얼굴은 한 번만 봐도 다시 만났을 때 기억할 확률이 높은데, 이는 얼굴의 특징적 패턴이 갖는 유일성이 식별능력을 향상시켜준 결과이며, 이는 얼굴인식 알고리즘에도 영향을 미친다. 셋째, 비접촉성, 비강제성, 감시성이다. 얼굴인식의 입력정보를 카메라를 통해 얻게 되므로 근접식 또는 접촉식 기술이 요구되는 타 생체인식 시스템에 비해, 기계에 대한 접촉도 필요없고 별도의 정보획득을 위한 물질도 필요없으며, 단순히 카메라로 얼굴을 인식하는 것이므로 사용이 편리하고 위험부담도 적다. 또한 감시역할을 할 경우는 CCD 카메라 등으로 비교적 원거리에서 한층 수준높은 감시기능을 수행할 수 있다.넷째, 정보획득의 용이성이다. 예를 들어, 범죄현장의 사진 속에서 지문이나 음성, 망막을 인식해 검사하는 것은 아주 힘들고 거의 불가능하다.
하지만 그런 사진에 얼굴인식을 적용하면 적어도 유사한 범죄 후보자들을 추출해 낼 수 있고, 보안에서의 인력과 시간을 최대한 절약할 수 있다. 이를 통해 몽타주 정도의 자료를 가지고도 기존 범죄수사에 들이던 노력을 상당히 절약할 수 있으면서 큰 효과를 볼 수 있을 것으로 예상된다. 단지 다양한 적용이 가능한 이 기술을 어떻게 활용하느냐가 중요한 문제가 될 것이다. 그밖에도 인식속도가 비교적 빠른 인식 알고리즘을 구현할 수 있다는 점, 다수의 얼굴정보를 동영상 상태에서 동시에 인식할 수 있다는 점, 가정에 보급되어 있는 PC기반의 고화질 카메라와 연동해 인식장비의 비용부담을 덜 수 있는 점 등의 부연설명이 가능하다
단 점얼굴인식기술의 문제점은 인식환경이나 인식대상의 가변성에 있다. 즉 주변환경이나 얼굴의 모양은 시간의 흐름에 따라 바뀔 수 있는데, 얼굴인식 시스템은 이러한 점들을 극복해야 고도의 보안 시스템에서 독립적으로 사용될 수 있을 것으로 보인다. 예를 들어, 주변환경에 따라 빛의 밝기가 변한다거나, 설치환경이 실외라든가 또는 역광이 심해 원래의 영상 획득이 어렵다거나 하는 문제들을 해결해야 하고, 또한 카메라와 사용자의 거리가 매번 같을 수는 없기 때문에 얼굴의 크기가 변構?안경, 수염 등에 따라 모양이 변하는 것도 고려해야 하는 것이다. 실제로 얼굴인식 환경에 대해서는 일정한 조도를 유지하거나 얼굴인식 시스템 자체가 특수광원을 함께 포함하는 방식 등으로 현재의 문제를 극복하고 있는 것으로 알려져 있다.
또한 특수 카메라의 제작을 통해 근본적인 문제를 해결하려는 노력도 시도되고 있고, 사용자에게 일정한 표정을 요구하는 등의 방법을 사용해 이 문제를 해결하고 있는 실정이다. 그러나 고성능 얼굴인식 시스템을 구현하기 위해서는 얼굴의 각도나 크기, 표정변화 등에 관계없이 이와 같은 문제점들을 자체적으로 해결할 수 있어야 하고, 그와 동시에 인식속도에 있어서도 응용분야에 맞는 속도가 보장되어야 한다. 속도 문제와 시스템 안정성 문제를 해결하기 위한 프로그램의 적정화와 함께 인식엔진의 집적회로화 등도 추진되고 있다. 적용 모델 분석얼굴인식기술은 우리생활에 있어서 그 적용분야가 매우 다양한 기술로 기대되는 바가 크다. 그림 1은 인식기술의 완성도가 높다고 가정하고 얼굴인식 프로그램의 설치 및 운영환경을 다양하게 분류해 본 결과다.
이를 토대로 얼굴인식기술의 적용 가능한 모델을 좀더 넓은 시야에서 분석해 볼 수 있다. 이러한 접근은 기술의 정확한 수요파악과 그에 따른 기술개발 방향성을 제시하는 역할을 하므로 산렷鈞연이 함께 연구해야 할 중요한 과제이기도 하다. 그림 1은 주로 인식 엔진의 운영환경에 근거한 분류를 나타낸다. 즉 네트워크 환경의 사용여부, 프로그램의 탑재환경, 인식결과 등 사용정보의 전달방식으로 분류했다. 이러한 분류는 절대적인 것이 아니라 하나의 가정이며, 앞으로 많은 기술개발 모델과 사업모델의 등장 등으로 인해 수정이 가해져 생체인식시장의 활성화에 도움을 줄 것으로 기대된다.
예를 들면, 서버급 PC(PC-Base)에서 운영되며 네트워크에 접속되지 않고 독립적(Standalone)으로 사용되는 설치환경은 네트워크 환경에서 우려되는 해킹의 위험이 없고, 사용중 관리자 기능을 확장할 수 있으므로 금융기관의 사금고 출입통제, 독립된 기밀부서의 출입관리 등 극도의 보안을 요하는 분야에 적용이 가능하다. 인식 엔진을 작은 칩 안에 구성해 PC와 별개의 독립된 장치로 구성하는 임베디드 타입의 구현은 현실적으로 많은 기술의 진보와 안정된 시스템을 구현하기 위한 노력과 시간이 요구되지만, 스탠드얼론 기기, 무선 단말기 또는 네트워크 환경 등과의 결합을 통해 다양한 수요층의 발생을 유발할 수 있으며, 이는 제품 공급비용의 감소도 가져올 수 있을 것으로 기대된다. 위의 분류를 상호간에 조합한 적용 모델을 몇가지 소개하면 다음과 같다.
① PC기반 스탠드얼론 타입은행대여금고, 연구소 등 독립적인 고도의 보안을 요구하는 환경과 개인 PC 사용자 보호 등에서의 이용이 예상되며, 해당 PC사용자가 개인관리자가 되어 관리자의 정보 활용력을 증대시키고 네트워크에 의한 정보침해가 불가능한 응용형태다.
② PC기반 네트워크 타입주로 금융권의 예금자 신분확인 수단, ATM, 얼굴정보를 내장한 칩 카드의 신원확인, 인터넷 사이트에서의 지불 인증수단 등 네트워크를 활용한 기존의 사용자 인증 또는 지불인증 수단에 부가적 또는 독자적으로 활용될 수 있는 모델이며, 기술의 성장을 통해 가장 대중에게 가깝게 다가갈 수 있는 분야로 예상된다.
③ PC기반 DB 검색이미 확보된 사진 DB와 찾고자 하는 사람의 얼굴사진 또는 압축 이미지를 독립된 PC 검색엔진에서 비교함으로써 시간과 비용을 절약하는 얼굴인식 업무를 수행할 수 있다. 일례로, 경찰청에서의 수배자 여부 판단, 미아 찾기, 이산가족 찾기, 닮은 사람 찾아주기, 얼굴인식을 활용한 게임 프로그램 등이 하나의 응용분야가 될 수 있다.
④ 임베디드 기반 스탠드얼론작은 칩 안에 내장된 얼굴인식 검색엔진은 반도체기술의 안정성과 저비용의 지원으로 이 기술을 가정과 개인에게까지 연결하는 역할을 하게 될 것이다. 요즘 한국과 일본의 장난감 시장에서 유행하는 어린이와 대화하는 장난감 로봇은 비교적 고가임에도 불구하고 큰 시장을 형성하고 있다. 이는 장난감 로봇이 그 기능에 있어서 완성도는 떨어지지만, 재미있고 상호반응적인 것을 좋아하는 사람들에게는 인기있는 발명품이 되는 것이다. 또한 독립된 아파트나 오피스텔 거주자가 자신의 주 출입문의 출입통제를 위해 설치하는 것도 가능하리라고 본다. ▣
출처: 시큐리티월드 2001년 8월호