생체인식 기반 스마트 도어락 시스템 :Biometric Based Smart Door Lock System

가문초

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자료유형: 학위논문

저자정보: 가문초 (배재대학교, 배재대학교 대학원)

지도교수: 정회경

발행연도: 2021

저작권: 배재대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수73

초록· 키워드

최근 IoT(Internet of Things) 관련 기술이 부각되면서 빠른 속도로 성장하고 있다. IoT 기술이 다양한 산업분야에서 활용될 수 있기 때문에 전세계주요 국가들이 연구하고 있다. 또한 인공지능(Artificial Intelligence) 기술인 생체인식 기술과 IoT 기술을 융합하고 이를 연구함으로써 스마트 홈 산업이 연구되고 있는 실정이다.
스마트 홈 산업 중에서도 도어락에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 가정 내에서 활용하는 도어락들은 ‘열쇠’를 이용하거나 ‘카드 키’, ‘열쇠를 이용한 기계식 도어락’ 등을 주로 사용하고 있다. 이러한 경우에는 제품의 유한성과 취약한 보안성으로 인해 범죄 노출될 수 있는 문제점이 있다. 또한 열쇠를 활용한 도어락은 보안성이 떨어지며 열쇠를 갖고 다녀야하는 불편함이 존재한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 디지털 도어락의 사용률이 증가하고 있다. 보안에 대한 세계인들의 요구사항이 다양해짐에 따라 디지털 도어락과 스마트 도어락에 대한 선호도가 증가하고 있다. 이러한 스마트 도어락 수요는 기존의 스마트 도어락을 기반으로 하는 시스템들의 단점을 보완하거나 소비자 편의성을 위해 다양한 기능들을 사용자에게 제공해주고 있다.
기존 스마트 도어락 시스템에서 활용하고 있는 얼굴인식 기능과 객체인식 기능은 카메라 렌즈 범위 내에 있는 모든 사물과 사람을 인식하려고 한다. 이로 인해 실제 사용자가 아닌 경우에도 인식이 되어버리는 경우가 발생하고 있고 이는 개인정보 보호법에 위반될 수 있다.
이에 본 논문에서 제안하는 시스템은 범죄에 노출되지 않고 보안성을 향상시키기 위해 얼굴인식과 객체인식을 기반으로 개발된 도어락 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 CSI(Camera Serial Interface) 카메라 기반 스마트 도어락 시스템을 개발하였고 얼굴인식과 객체인식에 임계치를 설정하여 해당 임계치 이상의 시간동안 카메라 렌즈 범위 내에 있어야 해당 사람과 사물을 판별하도록 한다.

Recently, the Internet of Things (IoT) technology is emerging as a blue ocean, and it is growing rapidly. IoT technologies can be applied in various industries, and are being studied by major countries around the world. In addition, smart home industry is being researched by fusing and researching biometric technology and IoT technology, which are artificial intelligence technologies.
Among the smart home industry, research on the door lock is being actively conducted. The door locks used in the home mainly use ''keys'', ''card keys'' and ''mechanical door locks using keys''. In this case, there is a problem that the crime can be exposed due to the finiteness and weak security of the product. In addition, the door lock using the key is less secure and there is an inconvenience to carry the key.
In order to solve this problem, the usage rate of the digital door lock is increasing. As the world''s requirements for security are diversified, the preference for digital door locks and smart door locks is increasing. The demand for smart door locks is to compensate for the shortcomings of existing smart door lock based systems or provide various functions to users for consumer convenience.
The facial recognition function and object recognition function used in the existing smart door lock system tries to recognize all objects and people within the camera lens range. As a result, even if they are not actual users, they are recognized, which may violate privacy laws.
The system proposed in this paper proposes door lock system developed based on facial recognition and object recognition to improve security without being exposed to crime. The proposed system developed a smart door lock system based on CSI (Camera Serial Interface) camera and sets the thresholds for facial recognition and object recognition so that people and objects can be identified only if they are within the camera lens range for more than the threshold.

#객체인식 #스마트도어락 #얼굴인식 #임계치 #CSI-Camera

목 차
국문초록 ⅰ
목 차 ⅲ
그림목차 ⅴ
도표목차 ⅶ
Ⅰ. 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구내용 및 범위 2
1.3 논문의 구성 4
Ⅱ. 관련연구 5
2.1 스마트 도어락 시스템 5
2.2 생체인식기술 6
2.2.1 얼굴인식 기능 8
2.2.2 객체인식 기능 10
2.3 기존 생체인식 기능을 사용한 스마트 도어락들의 문제점 12
2.4 스마트 도어락 개선에 대한 요구사항 15
Ⅲ. 스마트 도어락 시스템 설계 17
3.1 시스템 설계 17
3.2 시스템 흐름 19
3.2.1 사용자 등록 및 해지 20
3.2.2 등록된 사용자와 등록되지 않은 사용자 판별 21
3.3 얼굴인식 기술 설계 22
3.3.1 face detection 기능 설계 22
3.3.2 face tracking 기능 설계 23
3.3.3 face recognition 기능 설계 23
3.4 객체인식 기술 설계 24
3.4.1 RetinaNet 기반 객체인식 기능 25
3.4.2 GoogleNet 기반 객체인식 기능 26
3.4.3 YOLO 기반 객체인식 기능 27
3.4.4 객체 인식 기능 모델 비교 분석 27
3.5 이미지 데이터 저장 및 데이터베이스 설계 28
Ⅳ. 시스템 구현 30
4.1 Jetson Nano Kit, RPI CSI camera 설치 30
4.2 얼굴 인식 기능 구현 33
4.2.1 얼굴인식 기능 시스템 구현 35
4.2.2 이미지 데이터 기반 데이터베이스 구현 38
4.3 객체 인식 기능 구현 39
4.3.1 YOLO기반 객체인식 기능과 구현과정 40
4.3.2 객체인식 기능 구현 41
4.4 고찰 42
Ⅴ. 결 론 44
참고문헌 46
영문초록 50
감사의 글(Acknowledgement) 52

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