동공에 맺힌 상으로 얼굴 인식

지인을 더 확실하게 보는 눈…범죄 수사에 유용
범죄수사 시 용의자를 판별함에 중요한 증거 중 하나는 사진이다. 사진은 빛을 반사하여 상을 찍어내는 기술로 인간의 눈을 모델 삼아 만든 것이다. 카메라에 빛에 따른 상이 맺히는 것처럼 우리 눈에도 반사된 상이 맺히게 된다. 이러한 원리를 이용해 동공에 반사된 이미지로 범죄수사에 도움을 줄 수 있게 됐다. 동공 안에 있는 작은 이미지를 확대하여 어떤 사람이 비춰있는지 알 수 있게 돼 용의자 분별에 도움을 주게 된 것이다.

사진은 범죄 수사 동안 증거를 확증하는데 유용한 도구로 사용된다. 기존에는 카메라로 포착된 사람의 이미지를 개인적인 특정 장소와 연결하거나 얼굴을 인식하여 범죄의 단서를 잡는데 사용했다. 주위 조명 조건과 같은 가변적인 면을 극복하기 위해 보정과 대비 등의 효과를 주고 분석연구를 통해 이미지 복원을 수행하곤 했다.

그러나 범죄적 행동을 나타낼 때 이미지는 생각보다 더 많은 정보를 내포하고 있다. 얼굴 사진에 숨겨진 정보를 채굴하기 위해 대상자의 동공을 확대한 고해상도의 이미지를 사용했다.

York 대학 심리학자 Jenkins와 Glasgow 대학 Kerr가 협동한 이 프로젝트는 39메가픽셀, 120㎜ macro렌즈의 H2D Hasselblad 카메라를 사용하여 진행됐다. 이는 1m 가량 떨어진 거리에서 CCD 센서와 전자식 제어 통합셔터로 기능하여 5,412×7,216 픽셀의 이미지를 산출했다.

친숙한 얼굴을 더 자세히 인식하는 눈
심리학적 연구 결과에 따르면, 사람이 친숙한 얼굴을 바라볼 때는 낮은 화질의 이미지 인식에도 지인의 얼굴을 확인할 수 있는 것으로 밝혀냈다. 예를 들어 사진 1을 보면 7×10 픽셀의 흐린 사진에도 잘 알려진 친숙한 얼굴임을 확인할 수 있다.

사람의 동공을 확대하면 숨겨졌던 인물이 확실해질 수 있다. 결과로 내놓은 증거는 놀랍게도 각막 반사가 풍부한 정보를 드러낼 수 있음을 말해준다. 이러한 각막에서 형성된 반사 이미지는 잠재적으로 대상자의 환경적 특징을 밝혀낸다. 동공에서 반사된 인물의 화질로 친숙도를 판단할 수 있는 것이다.

특별히 지인의 반사된 이미지는 종종 동공을 넘어서 홍채까지 확장될 수 있다. 사진만을 찍을 때 볼 수 없었던 환경적 정보를 동공 사진을 확대함으로 획득할 수 있는 것이다.

그럼에도 불구하고 반사 이미지의 면적은 적은 편이라 판독에 어려운 점이 있다. 정확한 판독을 위해 고기능의 센서가 필요하므로 각막의 반사 이미지로부터 추출된 정보는 카메라 센서에 따라 제한된 요소를 지닐 수밖에 없다.

Face Matching 테스트
반사 이미지가 친숙한 사람을 구별할 수 있는지 확인하기 위해 실제로 얼굴 매칭 실험이 진행됐다.

두 그룹으로 나뉘어 각 그룹당 16명의 같은 학교 졸업생이 배정됐다. 한 그룹은 심리학과 학생들에게 비친숙한 그룹으로 심리학부가 아닌 실험자들로 채워져 학생들이 이전에 잘 만나지 못했을 그룹이다. 그리고 다른 그룹은 심리학부로 이루어져 같은 학과 학생들에게 친숙한 그룹을 만들었다. 심리학과 관찰자는 이 두 그룹의 사람을 랜덤으로 보고 포토그래퍼는 관찰자 동공 사진을 찍는다. 그러고 나서 찍은 사진에서 동공을 확대하여 관찰자에게 반사 이미지 중 같은 얼굴이나 비슷하게 생긴 얼굴을 찾아내는 것을 요구했다.

결과는 놀랍게도 비친숙한 그룹은 71% 가량 정확도로 얼굴 매칭에 성공했으나 친숙한 그룹은 84% 정도 성공률을 보여줬다. 동공의 인식이 친숙한 얼굴에 더 나은 화질을 부여한다는 것을 확인한 것이다.

Spontaneous Recognition
두 번째 실험은 관찰자가 동공의 반사 이미지만을 보고 두 그룹 사람들의 이름을 기억하는 것이었다. 결과는 비친숙한 얼굴은 단지 10%만 기억했던 반면 친숙한 그룹의 정확도는 90%를 보여줬다.

친숙한 얼굴에 한해서는 동공 확대의 거친 이미지 퀄리티에도 무리없이 얼굴을 인지할 수 있었다. 실험 과정을 통해서 반사 이미지가 관심의 단서를 나타낸다는 것을 알게 된 것이다.

동공 확대 이미지 적용 범위 넓어
범죄 수사에서 각막 이미지 분석은 유용하게 쓰일 수 있을 것이다. 범죄적 증거의 다른 소스(예 : 지문)에 각막 반사 이미지가 포함돼 용의자 분별에 도움을 줄 수 있다. 범죄 수사뿐만 아니라 대두되는 보안 환경의 문제에서 새로운 아이템으로 등장할 가능성이 크다. 동공을 확대한 사진만으로 인간의 심리를 간파하는 이 기술은 여러 분야에 적용돼 확대될 것이다.

출처 | PLUSONE(www.plosone.org)