CN109144172A - 多模式型可穿戴用户认证设备和方法及计算机可读记录介质 - Google Patents

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Abstract

多模式型可穿戴用户认证设备和方法及计算机可读记录介质。一种多模式型可穿戴用户认证设备包括：外壳；电极板，该电极板设置在所述外壳的后表面处，接触用户的手腕；显示面板，该显示面板设置在所述外壳的前表面处；以及多模式型用户认证传感器，该多模式型用户认证传感器包括相互分开的第一电极和第二电极以及生物识别模块，所述第一电极和所述第二电极设置在所述显示面板的下端处并且构成所述多模式型用户认证传感器的边缘，所述生物识别模块设置在所述多模式型用户认证传感器的中心处。

Description

多模式型可穿戴用户认证设备和方法及计算机可读记录介质
技术领域
本发明涉及使用生物信号的用户认证技术，并且更具体地，涉及能够在检测到手指压力时通过同时接收生物信号和指纹来执行用户认证的多模式型可穿戴用户认证设备。
背景技术
基于生物识别的用户认证技术可通过将基于生物计量传感器或生物信号传感器获取的传感器数据与数据库处的原始数据进行比较来确定相似度，以用确定是否是同一个人的方法来对用户进行认证。
在这种传统技术中，因为根据测量人员或测量环境的状态在结果上存在差异，所以存在以下不足：可靠性略有下降并且在诸如纸和硅这样的伪造指纹攻击中的安全稳定性差。
韩国专利特许公开No.10-2017-0034618涉及使用生物信息的用户认证方法、用于用户认证的认证服务器和生物识别设备，并且该用户认证方法包括以下步骤：收集用户的第一生物信息，将第一生物信息发送到认证服务器，收集用户的第二生物信息，并且当关于第一生物信息的用户认证成功时，将第二生物信息发送到认证服务器。
韩国专利公开No.10-1646566涉及使用可穿戴传感器在生物信号测量环境中利用心电图信号识别的用户认证方法和系统，并且该用户认证方法包括以下步骤：(1)通过认证数据收集单元收集用户认证数据，(2)通过有线和无线通信将在步骤1中收集到的认证数据发送到认证单元以及(3)将在步骤2中发送到认证单元的认证数据与先前存储的用户数据进行比较，以对用户进行认证。
[现有技术文献]
[专利文献]
韩国专利特许公开No.10-2017-0034618(2017年3月29日)
韩国专利公开No.10-1646566(2016年8月2日)
发明内容
本发明是考虑到以上问题做出的，并且提供了能够在检测到手指压力时通过同时接收用户的生物信号和指纹来执行用户认证的多模式型可穿戴用户认证设备。
本发明还提供了形成为半环形状并且能够改善通过彼此分开的第一电极和第二电极进行的用户生物信号测量的多模式型可穿戴用户认证设备。
本发明还提供了能够执行通过分析生物信号和指纹之间的相关性来增强安全性的用户认证的多模式型可穿戴用户认证设备。
根据本发明的一方面，一种多模式型可穿戴用户认证设备包括：外壳；电极板，该电极板设置在所述外壳的后表面处，接触用户的手腕；显示面板，该显示面板设置在所述外壳的前表面处；以及多模式型用户认证传感器，该多模式型用户认证传感器包括相互分开的第一电极和第二电极以及生物识别模块，所述第一电极和所述第二电极设置在所述显示面板的下端处并且构成所述多模式型用户认证传感器的边缘，所述生物识别模块设置在所述多模式型用户认证传感器的中心处。
所述第一电极可以沿着所述显示面板的方向设置并且具有涂覆有绝缘材料的上部，以防止由于手指接触而发生干扰。
所述第一电极可以对应于当感测通过所述电极板和所述第二电极形成的生物信号时使用的参考电极。
该多模式型可穿戴用户认证设备还可以包括开关，所述开关设置在所述第一电极的下端处，以检测手指压力。
该多模式型可穿戴用户认证设备还可以包括控制模块，所述控制模块被包括在所述外壳内，并且当检测到所述手指压力时，所述控制模块接收通过所述生物识别模块获取的指纹以及通过所述电极板及所述第一电极和所述第二电极获取的生物信号。
所述控制模块可以分析所接收的指纹与所接收的生物信号之间的相关性，以执行用户认证。
所述控制模块通过分析所接收的生物信号是否在有效段内来确定有效性。
如果有效性是有效的，则所述控制模块可以从所接收的生物信号提取与动态要素相关的第一特征点并且从所获取的指纹提取与静态要素相关的第二特征点。
按照本发明的另一方面，一种多模式型可穿戴用户认证方法由上述多模式型可穿戴用户认证设备执行，该多模式型可穿戴用户认证方法包括以下步骤：通过生物识别模块来获取指纹；通过电极板以及第一电极和第二电极来获取生物信号；通过开关来检测手指压力；当检测到所述手指压力时，接收所获取的指纹和所获取的生物信号；以及通过分析所接收的指纹和所接收的生物信号之间的相关性来执行用户认证。
按照本发明的另一方面，一种能够由计算机执行的计算机可读记录介质记录了上述多模式型可穿戴用户认证方法的计算机程序。
(优点)
所公开的技术可以具有以下效果。然而，这并不意指特定示例性实施方式应该包括全部以下效果或者应该只包括以下效果，因此不应该理解为所公开技术的范围不限于此。
根据本发明的示例性实施方式的多模式型可穿戴用户认证设备能够在检测到手指压力时同时接收用户的生物信号和指纹以执行用户认证。
根据本发明的示例性实施方式的多模式型可穿戴用户认证设备能够被形成为半环形状，并且通过彼此分开的第一电极和第二电极来改善用户的生物信号测量。
根据本发明的示例性实施方式的多模式型可穿戴用户认证设备能够执行通过生物信号和指纹之间的相关性分析来增强安全性的用户认证。
附图说明
图1是例示根据本发明的示例性实施方式的多模式型可穿戴用户认证设备的图。
图2的(A)是例示图1的多模式型可穿戴用户认证设备的侧视图。
图2的(B)是例示图2的(A)的多模式型用户认证传感器的构成元件的图。
图3是例示检测手指压力的开关的布置的图。
图4是例示由多模式型可穿戴用户认证设备执行的多模式型用户认证过程的流程图。
具体实施方式
本发明的示例性实施方式仅仅是用于本发明的结构或功能描述的示例性实施方式，因此不应该分析得出本发明的范围受到在具体说明中描述的示例性实施方式限制。也就是说，因为示例性实施方式可以进行各种改变并且具有多种形式，所以应当理解，本发明的范围包括能够实现其精神的等同物。另外，这并不意指特定示例性实施方式应该包括本发明中提出的全部目的或效果，或者应该仅包括这样的效果，因此不应该理解为本发明的范围受限于此。
应该如下地理解本发明的示例性实施方式中描述的术语的含义。
诸如“第一”和“第二”这样的术语用于将一构成元件与另一构成元件区分开开，本发明的范围不受这些术语限制。例如，第一构成元件可以被称为第二构成元件，类似地，第二构成元件可以被称为第一构成元件。
当一构成元件被描述为“连接”或“电连接”到另一构成元件时，该元件可“直接连接”或“直接电连接”到其它构成元件或者可通过第三元件“连接”或“电连接”到其它构成元件。然而，当将一构成元件描述为“直接连接”或“直接电连接”到另一个构成元件时，在该元件和另一个元件之间可能不存在元件。应该类似地分析描述构成元件之间的关系的其它表述，即，“在...之间”和“恰好在...之间”或“与...相邻”和“与...正好邻近”。
这里使用的单数形式包括复数形式，除非短语明确地表示相反的含义，并且在说明书中使用的术语“包含”或“具有”体现了特征、数量、步骤、操作、元件、组件或其组合，而没有排除存在或添加至少一个特征、数量、步骤、操作、元件、组件或其组合。
在每个步骤中，为了便于描述，使用标识符号(例如，a、b和c)，并不描述每个步骤的次序，并且除非每个步骤并没有在上下文中清楚地描述特定次序，否则每个步骤可以按与所列出次序不同地发生。也就是说，每个步骤可以按与所列出次序相同的次序发生，可以基本上同时执行，并且可以按相反次序执行。
本发明可以用计算机可读记录介质中的计算机可读代码来实现，并且计算机可读记录介质包括存储能够被计算机系统读取的数据的所有各种记录装置。计算机可读记录介质可以包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘ROM(CD-ROM)、磁带、软盘和光学数据存储器。
除非不同地定义，否则这里使用的所有术语具有与本领域的普通技术人员通常可以理解的含义相同的含义。应该分析得出，通用字典中定义的术语具有与相关技术的上下文的含义对应的含义，并且不被解释为理想或过度形式的含义，除非在本发明中有明确定义。
图1是例示了根据本发明的示例性实施方式的多模式型可穿戴用户认证设备的图。
参照图1，多模式型可穿戴用户认证设备100包括外壳110和显示面板120。
使用生物信号的多模式型可穿戴用户认证设备100对应于能够基于多模式执行用户认证的计算装置。在示例性实施方式中，多模式型可穿戴用户认证设备100可以在诸如附件类型或身体附接类型这样的可穿戴设备中实现。
外壳110可以包括第一外壳和第二外壳，并且这里，第一外壳和第二外壳彼此联接。外壳110可以被形成为圆形形状。在示例性实施方式中，外壳110的形状不限于圆形，并且可以进行各种改变。更具体地，外壳110可以安装稍后将描述的显示面板120、电极板210、多模式型用户认证传感器220、开关230和控制模块240。
显示面板120可以设置在外壳110的前表面处。
下文中，将参照图2的(A)、图2的(B)和图3来描述关于多模式型可穿戴用户认证设备100的详细描述。
图2的(A)是例示图1的多模式型可穿戴用户认证设备的侧视图，图2的(B)是例示图2的(A)的多模式型用户认证传感器的构成元件的图，并且图3是例示检测指纹压力的开关的布置的图。
参照图2的(A)、图2的(B)和图3，多模式型可穿戴用户认证设备100可以包括电极板210、多模式型用户认证传感器220、开关230和控制模块240。更具体地，多模式型用户认证传感器220可以包括第一电极222、第二电极224和生物识别模块226。在示例性实施方式中，第一电极222和第二电极224可以被形成为半环形状，并且第一电极222和第二电极224的形状可以不限于半环形状并且可以进行各种改变。例如，第一电极222和第二电极224可以被形成为半四边形(例如，四边形的中间部分按特定间隙分开的形状)。
多模式型用户认证传感器220可以设置在多模式型可穿戴用户认证设备100中的显示面板120的下端处。第一电极222和第二电极224可以按特定间隙彼此分开，以构成多模式型用户认证传感器220的边缘，并且生物识别模块226可以设置在多模式型用户认证传感器220的中心处。
电极板210可以对应于用于感测与用户的生物信号信息对应的生物信号的正电极。更具体地，电极板210可以设置在外壳110的后表面处，以便与用户的手腕接触。
第一电极222可以沿着显示面板120的方向设置并且具有涂覆有绝缘材料的上部，以防止由于手指接触而发生干扰。
第二电极224可以对应于用于感测与用户的生物信号信息对应的生物信号的负电极。更具体地，第二电极224可以设置在外壳110的前表面处，以便与没有穿戴多模式型可穿戴用户认证设备100的那侧的用户手指接触。
生物识别模块226可以用能够获取与用户生物识别信息对应的指纹的生物计量传感器来实现，并且这里，用户指纹可以对应于用户固有识别信息。
开关230可以设置在第一电极222的下端处并且检测手指压力。
多模式型可穿戴用户认证设备100可以获取用户生物信号信息和用户生物识别信息。这里，生物信号信息是关于用户电、光学或化学生物信号的信息，并且可以包括与心脏的心率和心跳相关的心电图(ECG)、与大脑的活动状态相关的脑电图(EEG)、与肌肉的活动状态相关的肌电图(EMG)、与心跳的运动相关的心冲击图(BCG)和与身体末梢部分中的血管容积改变相关的光电血管容积图(PPG)中的至少一个。
当用户手腕接触电极板210并且用户手指接触第二电极224时，多模式型可穿戴用户认证设备100可以获取所形成的用户生物信号。例如，当感测到通过电极板210和第二电极224形成的生物信号时，多模式型可穿戴用户认证设备100可以使用第一电极222作为参考电极。另外，当用户手指接触生物识别模块226时，多模式型可穿戴用户认证设备100可以获取用户指纹。
当通过设置在第一电极222下端处的开关230检测到手指压力时，多模式型可穿戴用户认证设备100可以同时获取用户指纹和生物信号。在示例性实施方式中，多模式型可穿戴用户认证设备100可以通过生物识别模块226来获取用户指纹并且通过电极板210、第一电极222和第二电极224来获取用户生物信号。
控制模块240可以被包括在外壳110内并且接收用户的指纹和生物信号。更具体地，当通过开关230检测到手指压力时，控制模块240可以接收通过生物识别模块226获取的指纹和通过电极板210以及第一电极222和第二电极224获取的生物信号。因此，控制模块240可以基于接收到的指纹和生物信号来执行用户认证。
控制模块240可以分析接收到的生物信号是否存在于有效段内，以确定有效性。在示例性实施方式中，控制模块240可以存储关于被指定为ECG、EEG、EMG、BCG和PPG中的每一个的有效性确定参考范围的值范围、面积范围和图案范围的信息作为有效段。这里，有效段可以包括排除了因饮酒或锻炼带来的过度兴奋状态或严重紧张状态之外的一般状态下的生物信号的值范围、面积范围或图案范围。例如，当分析得出在锻炼期间或者紧接在锻炼之后测得的用户生物信号信息偏离有效段时，控制模块240可以确定对应的生物信号信息是无效的并且不执行对应用户的用户认证。
控制模块240可以分析用户状态，并且根据分析出的用户状态来动态地调整用于限定有效段的上限和下限中的至少一个。在示例性实施方式中，控制模块240可以基于已经存储的参考值、参考面积和参考图案来比较并分析测得的用户生物信号，确定与静态状态、一般状态和动态状态中的一个对应的用户状态，并且相对于参考值根据每种状态在有效段处执行减小、保持或增大值范围、面积范围和图案范围中的至少一个的上限和下限中的至少一个的动态调整。
控制模块240可以分析接收到的指纹与接收到的生物信号之间的相关性，以执行用户认证。在示例性实施方式中，控制模块240可以利用分析(1)表示生物信号和指纹的变量之间或(2)表示生物信号和指纹的绝对量之间的相关性的方法来分析接收到的生物信号和接收到的指纹之间的相关性。控制模块240可以管理同时获取的成生物信息对的生物信号信息(ECG、PPG)和生物识别信息(指纹)。
如果有效性是有效的，则控制模块240可以从接收到的生物信号中提取与动态要素相关的第一特征点，并且从所获取的指纹中提取与静态要素相关的第二特征点。这里，动态要素被用生物信号表示，并且可以对应于生物信号特征的其中从对应用户测得的数据通常会根据时间或情形而改变的动态参数，静态要素被用指纹表示，并且可以对应于生物识别特征的其中对应用户测得的数据通常不会根据时间或情形而改变的静态参数。
在示例性实施方式中，在第一特征点提取处理和第二特征点提取处理中，控制模块240可以按指纹和生物信号的次序执行第一特征点和第二特征点的权重值计算。例如，当在从生物信号提取第一特征点的处理中确定有效时，控制模块240可以将第一权重值反映到生物信号以提取第一特征点，这里，可以由用户或设计者对权重值进行调整。
在示例性实施方式中，控制模块240可以基于所提取的第一特征点和第二特征点的变量之间的相关性表示的正负、强弱水平和频率分布的相关表中的至少一个来分析指纹和生物信号之间的相关性。更具体地，控制模块240可以通过生物识别模块226、电极板210、第一电极222和第二电极224来同时获取一对生物信号和用户指纹(当前用户认证目标)，按特定时间间隔来获取此生物信息(生物信号信息和生物识别信息)对至少两次，以收集多个生物信息对，并且将分析出的从多个收集的生物信息对中提取的多个第一特征点对和多个第二特征点对的相关性与存储在存储器模块处的将与用户(先前注册进行用户认证的用户)相关存储的相关性进行比较，以确定它们之间的相似度。例如，当从生物信号信息提取的第一特征点的值增大时，如果从指纹提取的第二特征点的值大幅增加，则控制模块240可以确定特征点具有强的正相关性，并且比较并分析相关性是否近似于所存储的相关性，以确定用户认证是正常认证还是失败认证。
在另一个示例性实施方式中，控制模块240可以比较并分析通过矢量计算所提取的第一特征点和第二特征点的计算出的矢量计算结果和存储在存储模块处的矢量计算参考结果，以分析相关性。更具体地，控制模块240可以表示矢量图中的第一特征点和第二特征点的矢量计算结果，以在多维坐标平面上的特定位置处表示矢量计算结果，在对应坐标平面上表示与存储在存储模块处的与用户相关的矢量计算信息当中的所提取的第一特征点和第二特征点中的每一个对应的多个矢量计算参考结果，并且分析对应的矢量计算结果是否接近距存在于特定相关性范围内的多个矢量计算参考结果的特定距离内，并且确定用户认证是正常认证还是失败认证。
控制模块240可以分别执行用户第一认证和第二认证。这里，第一认证是关于是否与用户生物信号对应并且可以对应于主要执行的用户认证的认证，并且第二认证是关于是否与用户指纹对应并且可以对应于在第一认证之后辅助执行的用户认证的认证。
图4是例示由多模式型可穿戴用户认证设备执行的多模式型用户认证过程的流程图。
参照图4，当用户手指接触生物识别模块226时，多模式型可穿戴用户认证设备100能够获取指纹(步骤S410)，并且当用户手腕(即，没有接触生物识别模块226的那侧的用户手腕)接触电极板210时，多模式型可穿戴用户认证设备100可以通过电极板210、第一电极222和第二电极224来获取生物信号(步骤S420)。
多模式型可穿戴用户认证设备100可以通过设置在第一电极222下端处的开关来检测手指压力(步骤S430)，并且当检测到手指压力时，多模式型可穿戴用户认证设备100可以同时接收所获取的生物信号和所获取的指纹(步骤S440)。
多模式型可穿戴用户认证设备100可以分析接收到的指纹和接收到的生物信号之间的相关性，并且基于分析出的相关性来执行对应用户的用户认证(步骤S450)。
尽管上文中已经详细地描述了本公开的示例性实施方式，但是应该清楚地理解，对本领域的技术人员来说显而易见的对本文中描述的基本发明构思的许多变化和修改形式将仍然落入所附的权利要求限定的本公开的示例性实施方式的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种多模式型可穿戴用户认证设备，该多模式型可穿戴用户认证设备包括：
外壳；
电极板，该电极板设置在所述外壳的后表面处，以接触用户的手腕；
显示面板，该显示面板设置在所述外壳的前表面处；以及
多模式型用户认证传感器，该多模式型用户认证传感器包括相互分开的第一电极和第二电极以及生物识别模块，所述第一电极和所述第二电极设置在所述显示面板的下端处并且构成所述多模式型用户认证传感器的边缘，所述生物识别模块设置在所述多模式型用户认证传感器的中心处。
2.根据权利要求1所述的多模式型可穿戴用户认证设备，其中，所述第一电极沿着所述显示面板的方向设置并且具有涂覆有绝缘材料的上部，以防止由于手指接触而发生干扰。
3.根据权利要求2所述的多模式型可穿戴用户认证设备，其中，所述第一电极对应于当感测通过所述电极板和所述第二电极形成的生物信号时使用的参考电极。
4.根据权利要求1所述的多模式型可穿戴用户认证设备，该多模式型可穿戴用户认证设备还包括开关，所述开关设置在所述第一电极的下端处，以检测手指压力。
5.根据权利要求4所述的多模式型可穿戴用户认证设备，该多模式型可穿戴用户认证设备还包括控制模块，所述控制模块被包括在所述外壳内，并且当检测到所述手指压力时，所述控制模块接收通过所述生物识别模块获取的指纹以及通过所述电极板及所述第一电极和所述第二电极获取的生物信号。
6.根据权利要求5所述的多模式型可穿戴用户认证设备，其中，所述控制模块分析所接收的指纹和所接收的生物信号之间的相关性，以执行用户认证。
7.根据权利要求6所述的多模式型可穿戴用户认证设备，其中，所述控制模块通过分析所接收的生物信号是否在有效段内来确定有效性。
8.根据权利要求7所述的多模式型可穿戴用户认证设备，其中，如果所述有效性是有效的，则所述控制模块从所接收的生物信号提取与动态要素相关的第一特征点并且从所获取的指纹提取与静态要素相关的第二特征点。
9.一种由根据权利要求1-8中的任一项所述的多模式型可穿戴用户认证设备执行的多模式型可穿戴用户认证方法，该多模式型可穿戴用户认证方法包括以下步骤：
通过所述生物识别模块来获取指纹；
通过所述电极板以及所述第一电极和所述第二电极来获取生物信号；
通过所述开关来检测手指压力；
当检测到所述手指压力时，接收所获取的指纹和所获取的生物信号；以及
通过分析所接收的指纹和所接收的生物信号之间的相关性来执行用户认证。
10.一种能够由计算机执行的计算机可读记录介质，该计算机可读记录介质记录了根据权利要求9所述的多模式型可穿戴用户认证方法的计算机程序。
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