모바일 카메라를 이용한 지문인식을 위한 지문영역 추출 및 융선방향 추출 알고리즘

이철한,이상훈,김재희,김성재,Lee Chulhan,Lee Sanghoon,Kim Jaihie,Kim Sung-Jae 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.42 No.6

본 논문에서는 모바일 카메라를 이용한 지문인식 시스템 개발에서 지문영역 추출 및 융선 방향 정보 추출 방법에 대해 제안한다. 모바일 카메라로 획득한 지문영상은 기존의 지문센서(접촉식 센서)로 획득한 영상과 여러 가지 다른 특성을 나타낸다. 우선 모바일 카메라로 획득한 지문영상은 칼라영상이며, 배경영역이 획득 장소와 시간에 따라 변화가 심하고, 지문 융선과 골의 조도차가 접촉식 센서에서 획득한 영상보다 작아 노이즈에 대한 영향이 크다는 특징이 있다. 이러한 환경에서 지문영역을 추출하고자 손가락의 색 정보와 지문의 주파수 정보를 이용하여 초기영역을 설정하고 설정된 초기영역을 이용하여 영역확장 방법으로 지문영역을 추출하였다. 손가락의 색 정보는 학습과정을 통해 손가락 색의 확률 분포를 LUT (Look Up Table)기법을 이용해 모델하였고, 주파수 정보는 초점이 맞는 손가락 영역과 초점이 맞지 않는 배경영역의 영상 주파수 특성 차이를 이용하였다. 지문 방향 정보 추출에서는 카메라로부터 발생하는 노이즈나 극단치 (outlier)의 영향을 줄이기 위해 그래디언트 필드에서 초기 방향을 기준으로 노이즈와 극단치를 제거한 후 방향을 구하는 방법을 사용하였다. 실험에서는 모바일 카메라를 이용하여 획득한 지문영상으로 지문영역 추출 및 융선방향 정보 추출에 대한 평가를 했다. 지문영역 추출 알고리즘 평가를 위해 600장의 수동 구분된 지문영상을 사용하였고 융선방향 정보 추출은 지문 인식성능으로 비교 평가 하였다. Fingerprint segmentation and ridge orientation estimation algorithms with images from a mobile camera are proposed. The fingerprint images from a mobile camera are quite different from those from conventional sensor, called touch based sensor such as optical, capacitive, and thermal. For example, the images from a mobile camera are colored and the backgrounds or non-finger regions are very erratic depending on how the image capture time and place. Also the contrast between ridge and valley of a mobile camera image are lower than that of touch based sensor image. To segment fingerprint region, we first detect the initial region using color information and texture information. The LUT (Look Up Table) is used to model the color distribution of fingerprint images using manually segmented images and frequency information is extracted to discriminate between in focused fingerprint regions and out of focused background regions. With the detected initial region, the region growing algerian is executed to segment final fingerprint region. In fingerprint orientation estimation, the problem of gradient based method is very sensitive to outlier that occurred by scar and camera noise. To solve this problem, we propose a robust regression method that removes the outlier iteratively and effectively. In the experiments, we evaluated the result of the proposed fingerprint segmentation algerian using 600 manually segmented images and compared the orientation algorithms in terms of recognition accuracy.

가변 얼굴 영상의 합성 방법에 관한 연구

이형구(Hyunggu Lee),이철한(Chulhan Lee),최정윤(Jeung-Yoon Choi),김재희(Jaihie Kim) 대한전자공학회 2007 대한전자공학회 학술대회 Vol.2007 No.11

Cancelable biometrics has been introduced for secure usage of biometric data in biometric recognition system. Cancelable template is a revocably and non-invertibly transformed version of original biometric data. Normally, the face biometric data can be interpreted by machine and human. However, due to non-invertible transform, cancelable template cannot be understood by human. In this paper, we propose a method about human interpretable face image synthesis. Because, face image is synthesized using revocable cancelable template, synthesized face image is also revocable. In other words, we can simply regenerate face image with newly issued cancelable template.

노이즈에 강인한 지문 융선의 방향 추출 알고리즘

이상훈(Sanghoon Lee),이철한(Chulhan Lee),최경택(Kyoungtaek Choi),김재희(Jaihie Kim) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.45 No.1

지문의 방향 정보는 융선 강화, 정합, 분류기 등과 같이 전반적인 지문 인식 알고리즘의 기반 정보로 사용하므로 방향 정보의 오차는 지문 인식 성능에 직접적인 영향을 준다. 지문의 방향은 대부분의 영역에서는 융선의 흐름이 완만하게 변하는 전역적인 특성과 중심점(core point)이나 삼각주(delta point)와 같은 특이점(singular point) 부근에서 융선의 흐름이 급격히 변하는 지역적인 특성을 모두 갖고 있다. 따라서 융선의 방향 추출 시에 지역적인 특성만 강조하면 특이점 부근에서의 방향 변화를 민감하게 표현해 줄 수 있지만 노이즈에 취약한 단점이 발생하고 전역적인 특성만 강조하면 노이즈에 강인한 특성을 보이지만 특이점 부근에서 방향 변화에 둔감해진다. 본 논문에서는 지역적인 특성에 민감하면서도 노이즈에 강인한 적응적 지문 방향 추출 방법에 대하여 제안하였다. 또한, 상처에 의해 발생되는 방향성 노이즈는 반복 회귀 진단으로 이상치(outlier)들을 선별하여 제거함으로써 이에 대한 영향을 최소화하였다. 그리고 영역별로 측정 사이즈를 다르게 하여 노이즈에 강인하면서 특이점 부근에서는 융선 변화에 민감하게 방향을 추정하였다. 제안 방법의 평가를 위해 인조 지문(synthetic fingerprint)과 지문 인식의 성능 평가용으로 많이 사용되는 FVC 2002 데이터베이스를 사용하였다. 융선 방향 추출의 정확성은 융선의 방향 값을 사전에 알고 있는 인조 지문 데이터를 생성하여 평가하였고 최종 지문 인식 성능의 평가는 FVC 2002 데이터베이스를 사용하였다. Ridge orientations of fingerprint image are crucial informations in many parts of fingerprint recognition such as enhancement, matching and classification. Therefore it is essential to extract the ridge orientations of image accurately because it directly affects the performance of the system. The two main properties of ridge orientation are 1) global characteristic (gradual change in whole part of fingerprint) and 2) local characteristic (abrupt change around core and delta points). When we only consider the local characteristic, estimated ridge orientations are well around singular points but not robust to noise. When the global characteristic is only considered, to estimate ridge orientation is robust to noise but cannot represent the orientation around singular points. In this paper, we propose a novel method for estimating ridge orientation which represents local characteristic specifically as well as be robust to noise. We reduce the noise caused by scar using iterative outlier rejection. We apply adaptive measurement resolution in each fingerprint area to estimate the ridge orientation around singular points accurately. We evaluate the performance of proposed method using synthetic fingerprint and FVC 2002 DB. We compare the accuracy of ridge orientation. The performance of fingerprint authentication system is evaluated using FVC 2002 DB.

3차원 물체 재구성 과정이 통합된 실시간 3차원 특징값 추출 방법

홍광진(Kwangjin Hong),이철한(Chulhan Lee),정기철(Keechul Jung),오경수(Kyoungsu Oh) 한국정보과학회 2008 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.35 No.12

상호작용이 가능한 컴퓨팅 환경에서 사람과 컴퓨터 사이의 자연스러운 정보 교환을 위해 동작인식과 관련한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 기존의 2차원 특징값을 이용하는 인식 알고리즘은 특징값 추출과 인식 속도는 빠르지만, 정확한 인식을 위해서 많은 환경적인 제약이 따른다. 또한 2.5차원 특징값을 이용하는 알고리즘은 2차원 특징값에 비해 높은 인식률을 제공하지만 물체의 회전 변화에 취약하고, 3차원 특징값을 이용하는 인식 알고리즘은 특징값 추출을 위해 3차원 물체를 재구성하는 선행 과정이 필요하기 때문에 인식 속도가 느리다. 본 논문은 3차원 물체 재구성 단계와 특징값 추출 단계를 통합하여 실시간으로 3차원 정보를 가지는 특징값 추출 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 기존의 GPU 기반 비주얼 헐 생성 방법의 세부 과정 중에서 동작 인식에 필요한 데이타 생성 부분만을 수행하여 임의의 시점에서 3차원 물체에 대한 3종류의 프로젝션 맵을 생성하고, 각각의 프로젝션 맵에 대한 후-모멘트(Humoment)를 계산한다. 실험에서 우리는 기존의 방법들과 단계별 수행 시간을 비교하고, 생성된 후-모멘트에 대한 혼동 행렬(confusion matrix)을 계산함으로써 제안하는 방법이 실시간 동작 인식 환경에 적용될 수 있음을 확인하였다. For the communication between human and computer in an interactive computing environment, the gesture recognition has been studied vigorously. The algorithms which use the 2D features for the feature extraction and the feature comparison are faster, but there are some environmental limitations for the accurate recognition. The algorithms which use the 2.5D features provide higher accuracy than 2D features, but these are influenced by rotation of objects. And the algorithms which use the 3D features are slow for the recognition, because these algorithms need the 3d object reconstruction as the preprocessing for the feature extraction. In this paper, we propose a method to extract the 3D features combined with the 3D object reconstruction in real-time. This method generates three kinds of 3D projection maps using the modified GPU-based visual hull generation algorithm. This process only executes data generation parts only for the gesture recognition and calculates the Hu-moment which is corresponding to each projection map. In the section of experimentalresults, we compare the computational time of the proposed method with the previous methods. And the result shows that the proposed method can apply to real-time gesture recognition environment.

명시적인 3차원 물체 재구성 과정이 생략된 실시간 3차원 특징값 추출 방법

홍광진(Kwangjin Hong),이철한(Chulhan Lee),정기철(Keechul Jung),오경수(Kyoungsu Oh) 한국정보과학회 2008 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.35 No.1

캠-팔로워 구동 이식형 경막내 약물 주입 펌프 시스템 개발

백두진(Du-Jin Bach),박준우(Jun Woo Park),이철한(Chulhan Lee),홍소영(Soyoung Hong),이덕희(Duck Hee Lee),김대현(Daehyun Kim),조영호(Yung Ho Jo) 대한기계학회 2008 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2008 No.5

This paper proposes a implantable intrathecal drug infusion pump for pain control in terminal cancer patients. This pump consists of micropump module, drug reservoir module and control module. The micropump module using cam-follower mechanism composed of small-sized four cams and four followers. Each followers is driven by a cam and liquid is discharged by a sequential reciprocal motion of the followers. The advantage of this structure is that it allows the pump to be clean and valveless. The drug reservoir module composed of drug chamber, gas chamber and diaphragm. The control module composed of battery, wireless communication unit and controller. To design a small-sized, low power pump some analysis were performed to determine the design parameters. To verify the feasibility of the experiment, a prototype was manufactured and its operating characteristics were investigated. Experimental results were in accordance with the expected results obtained from analysis.