개선된 퍼지 ART 기반 RBF 네트워크와 PCA 알고리즘을 이용한 여권 인식 및 얼굴 인증 = A Passport Recognition and face Verification Using Enhanced fuzzy ART Based RBF Network and PCA Algorithm

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 출입국자 관리의 효율성과 체계적인 출입국 관리를 위하여 여권 코드를 자동으로 인식하고 위조 여권을 판별할 수 있는 여권 인식 및 얼굴 인증 방법을 제안한다. 여권 이미지가 기울어진 상태로 스캔되어 획득되어질 경우에는 개별 코드 인식과 얼굴 인증에 많은 영향을 미칠 수도 있으므로 기울기 보정은 문자 분할 및 인식, 얼굴 인증에 있어 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 여권 영상을 스미어링한 후, 추출된 문자열 중에서 가장 긴 문자열을 선택하고 이 문자열의 좌측과 우측 부분의 두께 중심을 연결하는 직선과 수평선과의 기울기를 이용하여 여권 영상에 대한 각도 보정을 수행한다. 여권 코드 추출은 소벨 연산자와 수평 스미어링, 8 방향 윤곽선 추적 알고리즘을 적용하여 여권 코드의 문자열 영역을 추출하고, 추출된 여권 코드 문자열 영역에 대해 반복 이진화 알고리즘을 적용하여 코드의 문자열 영역을 이진화한다. 이진화된 문자열 영역에 대해 CDM 마스크를 적용하여 문자열의 코드들을 복원하고 8 방향 윤곽선 추적 알고리즘을 적용하여 개별 코드를 추출한다. 추출된 개별 코드 인식은 개선된 RBF 네트워크를 제안하여 적용한다. 개선된 퍼지 ART 기반 RBF 네트워크는 퍼지 논리 접속 연산자를 이용하여 경계 변수를 동적으로 조정하는 퍼지 ART 알고리즘을 제안하여 RBF 네트워크의 중간층으로 적용한다. 얼굴 인증을 위해서는 얼굴 인증에 가장 보편적으로 사용되는 PCA 알고리즘을 적용한다. PCA 알고리즘은 고차원의 벡터를 저 차원의 벡터로 감량하여 전체 입력 영상들의 직교적인 공분산 행렬을 계산한 후, 그것의 고유 값에 따라 각 영상의 고유 벡터를 구한다. 따라서 본 논문에서는 PCA 알고리즘을 적용하여 얼굴의 고유 벡터를 구한 후, 특징 벡터를 추출한다. 그리고 여권 영상에서 획득되어진 얼굴 영상의 특징 벡터와 데이터베이스에 있는 얼굴 영상의 특징 벡터와의 거리 값을 계산하여 사진 위조 여부를 판별한다. 제안된 여권 인식 및 얼굴 인증 방법의 성능을 평가를 위하여 원본 여권에서 얼굴 부분을 위조한 여권과 기울어진 여권 영상을 대상으로 실험한 결과, 제안된 방법이 여권의 코드 인식 및 얼굴 인증에 있어서 우수한 성능이 있음을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, passport recognition and face verification methods which can automatically recognize passport codes and discriminate forgery passports to improve efficiency and systematic control of immigration management are proposed. Adjusting the slant is very important for recognition of characters and face verification since slanted passport images can bring various unwanted effects to the recognition of individual codes and faces. Therefore, after smearing the passport image, the longest extracted string of characters is selected. The angle adjustment can be conducted by using the slant of the straight and horizontal line that connects the center of thickness between left and right parts of the string. Extracting passport codes is done by Sobel operator, horizontal smearing, and 8-neighborhood contour tracking algorithm. The string of codes can be transformed into binary format by applying repeating binary method to the area of the extracted passport code strings. The string codes are restored by applying CDM mask to the binary string area and individual codes are extracted by 8-neighborhood contour tracking algerian. The proposed RBF network is applied to the middle layer of RBF network by using the fuzzy logic connection operator and proposing the enhanced fuzzy ART algorithm that dynamically controls the vigilance parameter. The face is authenticated by measuring the similarity between the feature vector of the facial image from the passport and feature vector of the facial image from the database that is constructed with PCA algorithm. After several tests using a forged passport and the passport with slanted images, the proposed method was proven to be effective in recognizing passport codes and verifying facial images.