KR100442583B1 - 모조지문 판별방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지문인식에 있어서 생체지문과 모조지문에 있어서의 광의 반사, 투과, 감쇠 특성 차이를 이용하여 모조지문을 판별하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 모조지문 판별방법은, 접촉체에 광을 조사하되, 접촉체의 표면에 인접한 내부면을 따라서 광이 투과하도록 조사하는 단계; 접촉체에 조사된 광이 접촉체 내부를 투과하여 접촉체 외부로 출사되는 것을 검출하여 접촉체의 표면영상을 취득하는 단계; 상기 접촉체 표면영상을 분석하여, 영상분석된 결과에 따라 접촉체에서 취득된 지문이 생체지문인지 모조지문인지 판별하는 단계로 구성된다.

Description

모조지문 판별방법 및 장치 {Method and apparatus for distinguishing forged fingerprint}
본 발명은 지문인식에 있어서 생체지문과 모조지문에 있어서의 광의 반사, 투과, 감쇠 특성 차이를 이용하여 모조지문을 판별하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
지문인식장치가 접근인증, 결제 등의 개인인증 분야에 폭넓게 보급되면서 보안성의 강화가 요구되고 있다. 지문인식의 정확성을 강화하기 위한 많은 지문인식 알고리즘이 개발되어 있으나, 모조지문에 의한 허위인증에 대해서는 아직 개발정도가 미미한 상태이다. 모조지문이란 인간의 생체지문을 모사하여 동일한 지문패턴을 갖고 있는 지문을 총칭하는 것으로서, 종래의 일반적인 지문인식 알고리즘으로는 생체지문과 모조지문을 식별하기가 곤란하였다.
모조지문을 식별하는 방법에 관해서 다음과 같은 수 개의 선행특허가 존재한다. 1) 일본 공개특허공보 (평)11-45338호에는 생체에서 발생하는 생체전위를 검출하여 모조지문을 인식하는 기술이 개시되어 있다. 2) 동공보 (평)10-290796호는 생체에 다양한 자극을 주어 그 자극에 반응하는 형태를 측정하여 모조지문을 식별하는 방법을 개시하고 있다. 3) 동공보 (평)9-259272호는 지문영상에서 땀샘의 존재 및 그 개수를 검출하여 모조지문을 식별하는 방법을 개시하고 있다. 4) 동공보 (평)7-308308호에는 특정 광선을 조사하여 투과된 광량을 이용하여 산소농도 및 혈류의 변화를 검출함으로써 모조지문을 식별하는 기술이 개시되어 있다. 이 방법은 도1에 상세하게 설명하여 놓았다. 지문접촉면(10)에 손가락(11)이 접촉되면 광원제어부(12)가 발광소자(13)를 동작시켜서 손가락(11)에 광을 조사한다. 조사된 전체 광량중 손가락(11)을 투과한 광은 수광소자(14)를 통해 검출된다. 검출된 광은 모조지문 판별부(15)에 의해 분석하여 혈관 내의 혈액의 흐름, 산소 포화도 등의 다양한 생체정보를 알아낼 수 있다. 모조지문의 경우에는 이러한 생체정보가 포함되지 않으므로 모조지문 여부를 판별할 수 있다. 5) 이 밖에도 압력센서를 이용하여 손가락끝의 맥박을 인식하는 방법에 의해 모조지문을 식별하는 기술도 개발되어 있다.
그러나, 현재 모조지문 제조기술이 나름대로 발전하였기 때문에 상기 방법들은 현실적이지 못한 문제가 있다. 즉, 위 1)의 방법의 경우에, 지문입력창에 모조지문을 접촉해 놓은 상태에서 전위검출용 전극만 생체에 접촉할 경우에는 모조지문을 인식할 수 없으며, 검출신호의 처리, 주파수 분석과정 등이 별도로 필요하므로 부가적인 하드웨어와 연산처리부가 있어야 한다. 2)의 경우에는, 외부자극에 의해 인체의 반응을 분석하는 방법 자체가 인위적으로서 사용자에게 불쾌감을 줄 뿐만 아니라, 자극에 대한 반응 형태를 정규하게 정량화하기 곤란하다는 문제가 있다. 3)의 경우, 현재의 모조지문 제작기술에 의하면 지문형태 뿐만 아니라 땀샘까지도 그대로 복제할 수 있으므로 현실적이지 못하다. 4)의 경우에는, 광원소자(13)에서 발하는 광원의 주파수에 대해 투과가 잘 되는 재료로 모조지문을 제작하여 손가락에 착용하여 사용하는 경우에는 모조지문을 식별할 수 없는 한계가 있다. 5)의 경우에도 맥박과 유사한 다른 입력정보에는 대응할 수 없는 한계가 있다.
이와 같은 한계 뿐만 아니라, 최근에는 실리콘이나 필름류 등의 재료로 얇게 모조지문을 제작하는 기술이 발달하였기 때문에 생체에 직접 착용할 경우에는 상기 어느 방법으로도 생체지문과 모조지문을 구별해낼 가능성이 극히 희박해진다.
본 발명은 종래의 모조지문 식별방법의 문제점을 극복하기 위하여, 대부분의 모조지문의 경우에 내부에서 광이 투과시에 거리에 따라 감쇠되는 정도가 생체지문의 경우보다 훨씬 더 적음에 착안하여 개발된 것이다. 즉, 생체(손가락)의 경우에는 외부광이 입사되어 투과시에 광감쇠가 내부에서 급격히 일어나기 때문에 외부에서 지문영상을 취득시에 그레이레벨의 변화가 매우 큰 영상이 취득되지만, 모조지문 재료의 경우에는 내부에서 광이 투과시에 광감쇠가 별로 일어나지 않기 때문에 지문영상의 그레이레벨이 전체적으로 균일하다. 이러한 양자의 광투과성 차이를 이용하여 생체지문과 모조지문을 판별하는 것이 본 발명의 목적이다.
도1은 종래의 모조지문 판별장치의 일실시예도.
도2는 본 발명의 기본적 개념도.
도3과 도4는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 영상 및 그레이레벨 분포도.
도5는 본 발명에 따른 모조지문 판별장치의 실시예 구성도.
도6은 본 발명에 따른 모조지문 판별방법의 실시예를 설명하기 위한 그레이레벨 분포도.
도7은 본 발명에 따른 모조지문 판별방법의 실시예를 설명하기 위한 흐름도.
<도면부호의 설명>
지문접촉면(10); 손가락(11); 광원제어부(12); 발광소자(13); 수광소자(14); 모조지문 판별부(15); 지문입력창(50); 손가락(51); 접촉체(52); 발광제어부(53); 적외선 LED(54); 영상센서(55); 접촉체 표면영상 취득부(56); 영상분석부(57); 모조지문 판별부(58)
<발명의 개요>
본 발명은, 지문입력창에 접촉된 물체(이하, "접촉체")로부터 지문영상을 취득하여 지문의 특징점을 추출하는 지문인식부와 접촉체에서 취득된 지문이 생체지문인지 모조지문인지를 판별하는 모조지문 판별부로 구성되는 지문인식방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 있어서, 지문인식부는 종래의 지문인식부와 다를 바가 없고, 종래의 지문인식부에 모조지문 판별부가 추가되는 형식으로 이루어진다.
즉, 도2와 같이 지문인식장치의 콘트롤러(20)에 의해 지문인식부(21)와 모조지문 판별부(22)가 제어된다. 콘트롤러(20)에 의해서 우선적으로, 접촉체가 모조지문인지 아닌지를 판별한 다음에 실제로 지문인식을 수행할 수도 있고, 그 반대로 지문인식을 수행한 다음에 모조지문인지 아닌지를 판별하여 최종 접근권한을 부여할 수도 있을 것이다.
본 발명에 따른 모조지문 판별방법은, 접촉체에 광을 조사하되, 접촉체의 표면에 인접한 내부면을 따라서 광이 투과하도록 조사하는 단계; 접촉체에 조사된 광이 접촉체 내부를 투과하여 접촉체 외부로 출사되는 것을 검출하여 접촉체의 표면영상을 취득하는 단계; 상기 접촉체 표면영상을 분석하여, 영상분석된 결과에 따라 접촉체에서 취득된 지문이 생체지문인지 모조지문인지 판별하는 단계로 구성된다. 상기 광 조사 단계에서의 광은 비가시광, 특히 적외선인 것이 바람직하다.
상기 단계들 중 모조지문 판별단계의 원리를 도3과 도4를 참조하여 설명한다. 기본적으로 본 발명은 생체와 모조지문의 매질 내부에서의 광감쇠 정도 내지는 광투과 정도의 차이를 이용하는 것이다. 즉, 생체 내부는 밀한 매질이기 때문에 내부에서 광이 진행하면서 급격히 감쇠하다가 소멸된다. 그러나, 대부분의 모조지문 재료에서는 광감쇠 정도가 적어 대부분의 광을 투과시킨다. 즉, 입사광량과 투과광량간에 차이가 적다. 이러한 양자의 광특성 차이는 취득된 영상의 전체적인 명암과 국부적인 명암의 변화로 나타나는데, 그 양상은 광원의 위치, 출력광의 세기, 광원의 주파수 등에 따라서 달라진다.
정리하자면, 접촉체가 생체지문인 경우에는 접촉체 내부로 입사된 광이 급격하게 감쇠하여 투과되므로, 외부에서 취득한 접촉체 표면영상의 그레이레벨이 광원으로부터 멀어지는 위치로 갈수록 점차 감소된다(도3 참조). 반면에, 접촉체가 모조지문인 경우에는 접촉체 내부로 입사된 광이 모조지문 내에서 일정한 광도로 투과될 수 있으므로 외부에서 취득한 접촉체 표면영상의 그레이레벨이 어느 곳에서도거의 일정한 상태가 된다(도4 참조). 이러한 접촉체 표면영상의 화질차이를 분석하여 접촉체가 생체지문인지 모조지문인지 판별할 수 있다.
본 발명의 방법에서 모조지문 판별단계는 다양하게 구현될 수 있다. 우선, 접촉체의 표면영상의 구간별 그레이레벨이 소정 범위안에 드는지를 판단하여 생체지문임을 판별할 수 있다. 여기서, 구간은 접촉체의 광이 입사되는 점으로부터 멀어지는 방향(도6 참조)으로 소정 간격으로 설정할 수 있다. 이럴 경우에, 생체지문인 경우에는 각 구간별로 그레이레벨의 차이가 크게 된다. 따라서 각 구간별로 그레이레벨의 표준범위를 미리 설정해 놓은 상태에서, 취득된 접촉체 표면영상의 각 구간에서 실제 그레이레벨이 표준범위 내에 분포한다면 이 접촉체는 생체지문으로 판별할 수 있을 것이다. 반대로 접촉체 표면영상의 각 구간별 그레이레벨이 표준범위를 벗어난다면 이 접촉체는 모조지문으로 판별될 것이다.
모조지문 판별의 다른 구현 방안으로서, 광이 접촉체에 입사되는 지점에서 멀어질수록 그레이레벨이 계속적으로 감소하지만, 모조지문인 경우에는 어느 영역에서나 그레이레벨이 거의 일정한 성질을 이용하여 양자를 구별해낼 수 있다. 즉, 생체지문의 경우에는 도3의 (나)와 같이 광 입사점으로부터 멀어질수록 그레이레벨이 점차로 감소하는 특성을 이용하여 판별해낼 수 있고, 모조지문의 경우에는 도4의 (나)와 같이 접촉체 표면영상의 위치에 관계없이 그레이레벨이 일정한 특성을 이용하여 판별해낼 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 모조지문 판별장치는, 접촉체에 광을 조사하되 접촉체의 표면에 인접한 내부면을 따라서 광이 투과하도록 조사하는 발광수단; 상기 발광수단에서 방사된 광이 접촉체의 내부를 투과한 후 접촉체 외부로 출사되는 광을 검출하여 접촉체의 표면영상을 취득하는 접촉체 표면영상 취득수단; 상기 접촉체 표면영상 취득수단에서 취득된 영상을 분석하여, 영상분석된 결과에 따라 접촉체에서 취득된 지문이 생체지문인지 모조지문인지 판별하는 모조지문 판별수단으로 구성된다.
상기 발광수단은 비가시광 발광소자를 포함하는데, 발광소자로서는 적외선 LED인 것이 바람직하다. 또한, 발광수단은 지문을 입력하고자 하는 사용자의 눈에 띄지 않도록 은닉되어 설치되는 것이 바람직하다.
상기 구성에서, 모조지문 판별수단은 상기 접촉체 표면영상 취득수단에서 취득된 영상의 구간별 그레이레벨이 소정 범위안에 드는지를 판단하여 생체지문임을 판별할 수 있다. 또한, 상기 모조지문 판별수단은 상기 접촉체 표면영상 취득수단에서 취득된 영상의 구간별 그레이레벨이 광 입사점으로부터 멀어질수록 감소하는 경우에 생체지문임을 판별할 수 있다.
<바람직한 실시예>
도5는 본 발명에 따른 모조지문 식별장치의 구체적인 실시예를 나타낸다. 도5는 지문입력창(50)에 손가락(51)이 접촉되지만 손가락(51)에 모조지문(52)을 낀 상황을 나타내기 위한 그림이다. 이하, 지문입력창(50)에 접촉되어 있는 것이 생체지문이든 모조지문이든 총칭하여 "접촉체(52)"로 하여 설명하기로 한다.
앞에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따른 모조지문 식별장치는, 지문입력창(50)에 접촉된 접촉체(52)에 광을 조사하되, 접촉체(52)의 표면에 인접한 내부면을 따라서 광이 투과하도록 조사하는 적외선 LED(54)와 이를 온오프 제어하는 발광제어부(53); 상기 LED(54)로부터 입사된 광이 접촉체(52)의 내부를 투과한 후 접촉체(52) 외부로 출사되는 광을 영상센서(55)로 검출하여 접촉체(52)의 표면영상을 취득하는 접촉체 표면영상 취득부(56); 상기 접촉체 표면영상 취득부(56)에서 취득된 영상을 분석하는 영상분석부(57)의 영상분석 결과에 따라 접촉체(52)에서 취득된 지문이 생체지문인지 모조지문인지 판별하는 모조지문 판별부(58)로 구성된다. 여기서, 영상센서(55)는 접촉체(52)의 영상을 취득하기만 하면 되므로, 별도로 추가될 필요가 없이 기존의 지문인식부에 사용되는 CCD나 CMOS 영상센서를 그대로 이용할 수 있다.
본 실시예에서, 영상분석부(57)와 모조지문 판별부(58)는 앞의 '발명의 개요' 항목에서 설명한 것과 같은 방식으로 생체지문과 모조지문을 구별해낸다.
한편, 적외선 LED(54)는 지문을 입력하고자 하는 사용자의 눈에 띄지 않도록 은닉하여 설치하는 것이 바람직하다. 모조지문을 판별하는 장치인 것이 공개될 경우에 부정 사용자가 이를 극복하기 위해 다른 수단을 강구할 가능성을 최소화하기 위함이다. 따라서 이러한 목적을 위해, 적외선 LED(54) 뿐만 아니라 본 발명에 따른 모조지문 판별장치는 전체적으로 사용자의 눈에 띄지 않도록 설치되는 것이 바람직하다.
도6과 도7은 본 발명에 따른 모조지문 판별방법의 실시예를 설명하는 그림들이다. 본 실시예는 앞의 <발명의 개요> 항목에서 설명한 본 발명의 구성 중, 접촉체 표면영상 취득단계에서 취득된 영상을 분석하여 영상분석된 결과에 따라 접촉체에서 취득된 지문이 생체지문인지 모조지문인지 판별하는 단계에 관한 것으로서, 광이 접촉체에 입사되는 지점에서 멀어질수록 각 구간마다의 그레이레벨의 최대값이 작아진다는 사실을 확인하는 방법을 나타내고 있다.
도6을 도3~5와 함께 참조하면, 접촉체(52)에 광이 입사되는 점(O)으로부터 +X축 방향으로 소정의 구간이 설정되어 있음을 볼 수 있다. 그리고, 각 구간에서의 그레이레벨의 최대값 P1, P2, P3, ..., Pn이 존재함을 볼 수 있다. 도7에서 본 발명에 따른 모조지문 판별단계가 시작되면[70], 취득된 접촉체 표면영상의 각 구간 1, 2, ..., n에서의 그레이레벨의 최대값 P1, P2, ..., Pn을 검출하는 단계[71~73]와; 검출된 그레이레벨의 최대값 간에 P1>P2>...>Pn의 관계가 성립하는지 체크하는 단계[74]와; P1>P2>...>Pn의 관계가 성립하면 생체지문으로 판정하고[75] 그렇지 않으면 모조지문으로 판정하는 단계[76]로 구성된다.
본 실시예의 경우에, 도3의 (가)와 도4의 (가)에서 볼 수 있듯이, 접촉체의 광입사 지점으로부터 멀어지는 방향으로의 그레이레벨만 검출하면 본 발명의 목적을 달성할 수 있으므로, 구간별 분석방향은 화살표방향으로의 1라인 정도면 충분하다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 모조지문 판별방법은 생체와 모조지문의 광투과성, 반사성, 내부감쇠성의 차이를 이용하므로, 지문영상을 취득하는 모든 형태의 지문인식장치에 적용하는 것이 가능하다.
1) 본 발명에 따르면, 종래의 방식으로는 모조지문 판별이 불가능했던 재질의 모조지문도 식별할 수 있으므로 검출범위가 넓으며, 예컨대, 생체와 전기전도성이 유사한 재질의 모조지문도 식별해낼 수 있다.
2) 하드웨어 구성이 간단하다. 접촉체의 광특성을 검출하기 위해 별도의 수광소자를 필요로 하지 않고, 기존의 지문취득용 영상센서를 사용함으로써 구조가 간단해지고 가격이 저렴해진다.
3) 모조지문 판별알고리즘이 단순하다. 접촉체 표면영상의 전체적인 명암과 부분적인 구간별 명암의 변화를 검출하는 것으로 충분히 목적을 달성할 수 있다.
4) 보안성이 높다. 별도의 부가 장비가 없으며, 광원으로서 적외선 등의 비가시광을 사용하고 외부에서 볼 수 없도록 은닉 설치되면 사용자가 본 모조지문 식별장치의 존재와 동작유무를 알기가 어렵다.

Claims (9)

  1. 지문입력창에 접촉된 물체(이하, "접촉체")로부터 지문영상을 취득하여 지문의 특징점을 추출하는 지문인식장치에 있어서, 접촉체에서 취득된 지문이 생체지문인지 모조지문인지를 판별하는 모조지문 판별방법으로서,
    접촉체에 광을 조사하되, 접촉체의 표면에 인접한 내부면을 따라서 광이 투과하도록 조사하는 단계,
    접촉체에 조사된 광이 접촉체의 내부를 투과한 후 접촉체 외부로 출사되는 것을 검출하여 접촉체의 표면영상을 취득하는 단계,
    취득된 접촉체의 표면영상의 구간별 그레이레벨의 분포를 분석하여 그 결과치가 생체지문에 해당되는 그레이레벨 분포인지 여부를 검사하여, 접촉체에서 취득된 영상이 생체지문인지 모조지문인지 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모조지문 판별방법.
  2. 청구항 1에서, 상기 광 조사 단계에서의 광은 비가시광인 것을 특징으로 하는 모조지문 판별방법.
  3. 청구항 1에서, 상기 모조지문 판별단계는, 접촉체의 표면영상 취득단계에서 취득된 영상의 구간별 그레이레벨이, 생체지문의 경우에 해당하는 소정 범위안에 드는지를 판단하여 생체지문임을 판별하는 것을 특징으로 하는 모조지문 판별방법.
  4. 청구항 1에서, 상기 모조지문 판별단계는, 접촉체의 표면영상 취득단계에서 취득된 영상의 구간별 그레이레벨의 최대값이 접촉체에 광이 입사되는 지점에서 멀어질수록 점차 감소하는 경우에 생체지문인 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 모조지문 판별방법.
  5. 지문입력창에 접촉된 물체(이하, "접촉체")로부터 지문영상을 취득하여 지문의 특징점을 취득하는 지문인식부와 접촉체에서 취득된 지문이 생체지문인지 모조지문인지를 판별하는 모조지문 판별부로 구성되는 지문인식장치에 있어서, 상기 모조지문 판별부는
    접촉체에 광을 조사하되, 접촉체의 표면에 인접한 내부면을 따라서 광이 투과하도록 조사하는 발광수단,
    상기 발광수단에서 방사된 광이 접촉체의 내부를 투과한 후 접촉체 외부로 출사되는 광을 검출하여 접촉체의 표면영상을 취득하는 접촉체 표면영상 취득수단,
    취득된 접촉체의 표면영상의 구간별 그레이레벨의 분포를 분석하여 그 결과치가 생체지문에 해당되는 그레이레벨 분포인지 여부를 검사하여, 접촉체에서 취득된 영상이 생체지문인지 모조지문인지 판별하는 모조지문 판별수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 모조지문 판별장치.
  6. 청구항 5에서, 상기 발광수단은 비가시광 발광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 모조지문 판별장치.
  7. 청구항 5에서, 상기 발광수단은 지문을 입력하고자 하는 사용자가 인지할 수 없도록 은닉되어 설치되는 것을 특징으로 하는 모조지문 판별장치.
  8. 청구항 5에서, 상기 모조지문 판별수단은 접촉체 표면영상 취득수단에서 취득된 영상의 구간별 그레이레벨이, 생체지문의 경우에 해당하는 소정 범위안에 드는지를 판단하여 생체지문임을 판별하는 것을 특징으로 하는 모조지문 판별장치.
  9. 청구항 5에서, 상기 모조지문 판별수단은 상기 접촉체 표면영상 취득수단에서 취득된 영상의 구간별 그레이레벨의 최대값이 발광소자로부터 광이 접촉체에 입사되는 지점으로부터 멀어질수록 점차 감소하는 경우에 생체지문인 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 모조지문 판별장치.
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