KR100471645B1 - Apparatus and method for detecting a forged fingerprint for fingerprint input device - Google Patents
Apparatus and method for detecting a forged fingerprint for fingerprint input device Download PDFInfo
- Publication number
- KR100471645B1 KR100471645B1 KR10-2002-0039759A KR20020039759A KR100471645B1 KR 100471645 B1 KR100471645 B1 KR 100471645B1 KR 20020039759 A KR20020039759 A KR 20020039759A KR 100471645 B1 KR100471645 B1 KR 100471645B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light
- fingerprint
- wavelength
- finger
- fingerprint input
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
- G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
- G06V40/12—Fingerprints or palmprints
- G06V40/13—Sensors therefor
- G06V40/1324—Sensors therefor by using geometrical optics, e.g. using prisms
Abstract
본 발명은 지문입력기의 위조지문 감지장치 및 방법에 관한 것으로, 서로 다른 파장을 갖는 복수의 광원으로 손가락의 지문부위에 각 파장의 광을 발광하고 손가락으로부터 반사되어 되돌아오거나 손가락을 투과한 광을 감지하여 감지된 각 파장의 광량에 의해 손가락의 혈중 산소포화도와 맥동수 및 흡수도를 감지함으로써, 신원인식을 요구하는 사람의 손가락에 대한 생사 및 위조여부를 확인할 수 있으며, 기존의 지문 형상에만 의존하였던 보안상의 취약점을 보완하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting a forgery fingerprint of a fingerprint input device. The plurality of light sources having different wavelengths emit light of each wavelength onto a fingerprint portion of a finger and detect light returned from the finger or transmitted through the finger. By detecting the oxygen saturation, pulsation number, and absorbance of blood in the finger by the amount of light of each wavelength detected, it is possible to check the death and forgery of the finger of the person requiring identity recognition, and rely only on the existing fingerprint shape. It can improve reliability by supplementing security weaknesses.
Description
본 발명은 지문입력기의 위조지문 감지장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 파장의 복수의 광을 이용해 지문입력기를 이용하고자 하는 사람의 손가락에 대한 생사 및 위조여부를 감지함으로써 오류인식을 방지하고 보안성을 높인 지문입력기의 위조지문 감지장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting a forgery fingerprint of a fingerprint input device, and more particularly, to detect an error and death by detecting whether the finger of a person who wants to use the fingerprint input device by using a plurality of lights of different wavelengths. The present invention relates to a counterfeit fingerprint detection device and method for a fingerprint input device which prevents and enhances security.
일반적으로, 인간의 생체정보 중 지문정보를 획득하는 방법으로는 손가락의 지문부위를 종이에 날인한 후 스캐너나 이미지센서와 같은 화상 입력장치를 이용하여 수치화하는 간접적인 방법과 광학 또는 전기장 등과 같은 비광학적인 원리를 이용하는 직접적인 방법이 있다.In general, the fingerprint information of the human biometric information is obtained by imprinting the fingerprint part of the finger on paper and digitizing it using an image input device such as a scanner or an image sensor and a non-inductive method such as an optical or electric field. There is a direct way to use the optical principle.
이중 가장 효율적이면서 보편화된 방법이 광학적인 방법인데, 광학적으로 지문을 입력하는 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 손가락의 지문부위에 빛을 비추는 광원(1)과, 프리즘(3)과, 프리즘의 지문 채취면(3-a)에 형성되는 지문을 결상(結像)하는 렌즈(4)와, 렌즈(4)에 결상된 지문형상을 전기적 신호로 바꾸는 고체촬상소자(Charge Coupled Device; "CCD")인 이미지센서(5)를 포함하여 구성된다.The most efficient and generalized method is an optical method. An optically inputting device includes a light source 1, a prism 3, and a light source that illuminates a fingerprint portion of a finger, as shown in FIG. A lens 4 for imaging a fingerprint formed on the fingerprint sampling surface 3-a of the prism and a solid-state imaging device for converting a fingerprint image formed on the lens 4 into an electrical signal; CCD " ").
이러한 광학 지문입력장치는 프리즘(3)의 지문입력면(3-a)에 손가락의 지문부위를 접촉시키면 광원(1)의 빛이 지문의 골과 융선에서 반사 또는 흡수되고, 이 중 반사된 빛이 렌즈(4)로 입사되어 이미지센서(5)에 지문이미지 영상이 입력된다.In such an optical fingerprint input device, when a fingerprint portion of a finger is brought into contact with the fingerprint input surface 3-a of the prism 3, the light of the light source 1 is reflected or absorbed from the valleys and ridges of the fingerprint, among which the reflected light The fingerprint image is input to the lens 4 and input to the image sensor 5.
그런데, 상기한 종래의 지문입력장치는 프리즘의 지문입력면으로부터 나온 이미지정보를 이미지센서로 받아들임에 있어, 지문의 잔상이나 절단된 타인의 손가락 등 위조손가락에 대한 보안책이 없는 문제점이 있었다.However, the conventional fingerprint input device has a problem in that there is no security measure against a forged finger such as an afterimage of a fingerprint or a cut finger of another person when receiving image information from a fingerprint input surface of a prism as an image sensor.
이러한 문제점은 광학식 이외에 전기장 등의 원리를 이용해 지문을 입력하는 기타 다른 지문입력장치에서도 동일하다. This problem is the same in other fingerprint input devices that input fingerprints using principles such as electric fields in addition to optical.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 손가락의 지문부위에 서로 다른 파장의 복수의 빛을 조사하여 살아있는 사람의 손가락인지의 여부를 확인하여 위조지문의 입력을 방지할 수 있는 지문입력기의 위조지문 감지장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by irradiating a plurality of lights of different wavelengths to the fingerprint portion of the finger to check whether the finger of a living person can prevent the input of the fake fingerprints. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for detecting a fingerprint of a fingerprint input device.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 지문입력기의 위조지문 감지장치는, 프리즘과, 상기 프리즘의 손가락이 접촉되는 지문입력면에 대향되는 모서리에 배치되어 서로 다른 파장의 광을 발생하는 한쌍의 발광부와, 상기 한쌍의 발광부가 위치한 프리즘의 모서리에 배치되어 손가락으로부터 반사되어 프리즘으로 입사되는 각 파장의 광을 감지하고 감지된 각 파장의 광량에 상응하는 감지신호를 발생하는 수광부 및, 상기 수광부로부터 발생된 감지신호를 신호처리하여 각 파장의 광량을 식별하고 식별된 각 파장의 광량에 의해 위조지문 여부를 판단하여 그 판단결과 데이터를 발생하는 위조지문 판단수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.In the fingerprint input device according to the first embodiment of the present invention for achieving the above object, the prism and the finger of the prism is disposed at the edge opposite to the fingerprint input surface to contact the light of different wavelengths A light emitting unit for generating a pair of light emitting portion and the light of each wavelength is disposed at the corner of the prism in which the pair of light emitting portion is located to detect the light of each wavelength reflected from the finger and incident on the prism, and generates a detection signal corresponding to the amount of light of each detected wavelength And forgery fingerprint determination means for signal-processing the detection signal generated from the light receiving unit to identify the amount of light of each wavelength, and for determining whether the fingerprint is forged by the light quantity of each identified wavelength and generating data as a result of the determination. do.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 지문입력기의 위조지문 감지장치는, 지문입력기에 있어서, 프리즘과, 상기 프리즘의 손가락이 접촉되는 지문입력면에 면하는 양모서리 중 어느 한쪽의 모서리에 배치되어 서로 다른 파장의 광을 발광하는 복수의 발광부와, 상기 복수의 발광부가 위치한 프리즘의 모서리에 배치되어 손가락으로부터 반사되어 프리즘으로 입사되는 각 파장의 광을 감지하고 감지된 각 파장의 광량에 상응하는 감지신호를 발생하는 수광부 및, 상기 수광부로부터 발생된 감지신호를 신호처리하여 각 파장의 광량을 식별하고 식별된 각 파장의 광량에 의해 위조지문 여부를 판단하여 그 판단결과 데이터를 발생하는 위조지문 판단수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.In the fingerprint input device according to the second embodiment of the present invention for achieving the above object, the fingerprint input device, the fingerprint input device, either of the prism and the edge of the face facing the fingerprint input surface that the finger of the prism is in contact. A plurality of light emitting parts disposed at corners of the light emitting diodes to emit light having different wavelengths, and a plurality of light emitting parts disposed at the corners of the prism in which the plurality of light emitting parts are disposed to sense light of each wavelength reflected from a finger and incident on the prism, The light receiving unit generates a detection signal corresponding to the light quantity of the light and the detection signal generated from the light receiving unit by signal processing to identify the amount of light of each wavelength, and whether the forgery fingerprint is determined by the light quantity of each identified wavelength and the determination result data Characterized in that it consists of means for determining the generated fingerprint.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 실시예에 따른 지문입력기의 위조지문 감지장치는, 지문입력면에 손가락의 지문부위를 대어 지문정보를 입력하는 지문입력기에 있어서, 지문입력면의 상부 일측에 손가락의 측부를 향하도록 배치되어 서로 다른 파장의 광을 발광하는 복수의 발광부와, 상기 지문입력면의 상부 타측에 상기 복수의 발광부와 대향되게 설치되어 손가락을 투과한 각 파장의 광을 감지하고 감지된 각 파장의 광량에 상응하는 감지신호를 발생하는 수광부 및, 상기 수광부로부터 발생된 감지신호를 신호처리하여 각 파장의 광량을 식별하고 식별된 각 파장의 광량에 의해 위조지문 여부를 판단하여 그 판단결과 데이터를 발생하는 위조지문 판단수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.In the fingerprint input device of the fingerprint input device according to the third embodiment of the present invention for achieving the above object, in the fingerprint input device to input the fingerprint information by placing the fingerprint portion of the finger on the fingerprint input surface, the upper one side of the fingerprint input surface A plurality of light emitting parts disposed to face the side of the finger to emit light of different wavelengths, and light of each wavelength passing through the finger by being disposed opposite the plurality of light emitting parts on the other side of the fingerprint input surface. A light receiving unit that detects and generates a detection signal corresponding to the light quantity of each detected wavelength, and detects the light quantity of each wavelength by signal processing the detection signal generated from the light receiving unit, and determines whether or not a forgery fingerprint based on the light quantity of each identified wavelength. Characterized in that it consists of a forgery fingerprint determination means for generating data as a result of the determination.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4 실시예에 따른 위조지문 감지장치는, 지문입력면에 손가락의 지문부위를 대어 지문정보를 입력하는 지문입력기에 있어서, 지문입력면에 근접한 위치에 손가락의 바닥면을 향하도록 배치된 서로 다른 파장의 광을 발광하는 복수의 발광부와, 상기 복수의 발광부에 근접한 위치에 손가락의 바닥면을 향하도록 배치되어 손가락으로부터 반사되어 되돌아오는 각 파장의 광을 감지하고 감지된 각 파장의 광량에 상응하는 감지신호를 발생하는 수광부 및, 상기 수광부로부터 발생된 감지신호를 신호처리하여 각 파장의 광량을 식별하고 식별된 각 파장의 광량에 의해 위조지문 여부를 판단하여 그 판단결과 데이터를 발생하는 위조지문 판단수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.In the fingerprint input device for inputting fingerprint information by placing a fingerprint portion of a finger on a fingerprint input surface, a fingerprint input device according to a fourth embodiment of the present invention for achieving the above object, A plurality of light emitting parts for emitting light of different wavelengths disposed to face the bottom surface, and the light of each wavelength is arranged to face the bottom surface of the finger at a position proximate to the plurality of light emitting parts and reflected back from the finger A light receiving unit that detects and generates a detection signal corresponding to the light quantity of each detected wavelength, and detects the light quantity of each wavelength by signal processing the detection signal generated from the light receiving unit, and determines whether or not a forgery fingerprint based on the light quantity of each identified wavelength. Characterized in that it consists of a forgery fingerprint determination means for generating data as a result of the determination.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 위조지문 감지방법은, 지문입력기의 지문입력면에 접촉하는 손가락을 향해 복수의 서로 다른 파장의 광을 발산하는 스텝과, 손가락으로부터 반사되어 되돌아오는 각 파장의 광량을 감지하는 스텝과, 상기 감지된 각 파장의 광량에 의해 위조지문 여부를 판단하여 그 판단결과에 대한 데이터를 발생하는 위조지문 판단스텝을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 지문입력기의 위조지문 감지방법.In accordance with an aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a fake fingerprint, the method comprising: emitting light of a plurality of different wavelengths toward a finger in contact with a fingerprint input surface of a fingerprint input device; A fingerprint input device comprising a step of sensing the amount of light of each wavelength returned, and a fake fingerprint determination step of determining whether or not a forgery fingerprint based on the detected amount of light of each wavelength and generating data on the result of the determination. How to detect fake fingerprints.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 위조지문 감지방법은, 지문입력기의 지문입력면에 접촉하는 손가락을 향해 복수의 서로 다른 파장의 광을 발산하는 스텝과, 손가락을 투과하는 각 파장의 광량을 감지하는 스텝과, 상기 감지된 각 파장의 광량에 의해 위조지문의 여부를 판단하여 그 판단결과에 대한 데이터를 발생하는 위조지문 판단스텝을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In accordance with a second aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a fake fingerprint, the method comprising: emitting a plurality of different wavelengths of light toward a finger contacting a fingerprint input surface of a fingerprint input device; And detecting a quantity of light of each wavelength, and a fake fingerprint determination step of determining whether or not a fake fingerprint is generated based on the detected quantity of light of each wavelength and generating data on the result of the determination.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명의 작용 원리에 대하여 설명하기로 한다.First, the working principle of the present invention will be described.
위조손가락이 아닌 살아있는 사람의 손가락은 혈액 내에 수종의 헤모글로빈을 함유하고 있다. 이중 혈중 산소포화도(oxygen saturation)는 총 헤모글로빈의 농도에 대해 산소를 포함하고 있는 헤모글로빈 농도의 비율로서 정의되어지며, 서로 다른 파장을 갖는 두 광원의 광흡수도에 의한 맥동(脈動)성분의 비로 구할 수 있다. The fingers of a living person other than a forgery finger contain several hemoglobin in the blood. The oxygen saturation in blood is defined as the ratio of the hemoglobin concentration containing oxygen to the total hemoglobin concentration, and can be found as the ratio of the pulsating component by the light absorption of two light sources having different wavelengths. Can be.
상기에서 얻어지는 맥동성분은, 손가락에서 투과 또는 반사된 광원의 양으로 측정이 가능한데, 이는 손가락에 입사된 광원은 흡수, 투과, 반사된 빛을 모두 합하면 초기 광원에서 방출한 에너지와 같기 때문이다. The pulsation component obtained above can be measured by the amount of light source transmitted or reflected from the finger, since the light source incident on the finger is equal to the energy emitted from the initial light source when the light absorbed, transmitted, and reflected is added together.
도 2와 도 3은 적외선이 손가락에서 반사하는 경우와 투과하는 경우를 각각 나타낸 것으로, 광원(Ls)으로부터 발광하여 손가락(F) 쪽으로 향한 소정 파장의 광선은, 손가락내부로 흡수되는 빛(A)과, 반사되는 빛(R), 그리고 투과되는 빛(T)으로 각각 구분된다. 2 and 3 show a case where infrared rays are reflected from a finger and a case where light is transmitted, respectively, wherein light having a predetermined wavelength emitted from the light source Ls and directed toward the finger F is absorbed into the finger A And the reflected light (R) and transmitted light (T), respectively.
도 2와 같은 형태에서는 손가락에서 반사되는 빛(R)을 수광소자(Li)로 받아들여 맥동성분을 측정한다. 도 3은 손가락으로 입사한 빛이 투과되어 나오는 경우로, 손가락내부로 흡수되는 빛(A)과 난반사되는 빛(R), 그리고 투과되는 빛(T)으로 구분되며, 심장의 수축이완작용에 의해 나타나는 맥동성분의 광 신호로부터 산소포화도를 구할 수 있다.In the form as shown in FIG. 2, the light R reflected from the finger is taken into the light receiving element Li and the pulsation component is measured. 3 is a case in which the light incident on the finger is transmitted, and is divided into the light (A) absorbed into the finger, the light reflected by the diffuse reflection (R), and the transmitted light (T). Oxygen saturation can be calculated | required from the optical signal of the pulsating component shown.
상기와 같이 본 발명이 심장의 박동시 생기는 모세혈관의 팽창/수축에 의한 맥동성분을 이용하는데, 이 맥동은 손가락에서 반사 또는 투과되어 나오는 빛을 측정하는 것이다. 따라서, 도 2 및 도 3의 경우를 모두 사용할 수 있으며, 반사된 빛과 투과된 빛은 하기의 수학식 1과 같은 관계를 갖는다. As described above, the present invention uses a pulsation component due to the expansion / contraction of capillaries caused by the pulsation of the heart, and the pulsation measures the light reflected or transmitted from the finger. Accordingly, the case of FIGS. 2 and 3 may be used, and the reflected light and the transmitted light have a relationship as in Equation 1 below.
여기서, A : 흡수된 빛, T : 투과된 빛, R : 반사된 빛이다.Where A is absorbed light, T is transmitted light, and R is reflected light.
손가락에 입사한 광원으로부터 혈액의 흐름을 측정하는 이론은 다음과 같다.The theory of measuring blood flow from the light source incident on the finger is as follows.
두께가 D인 균일한 물질에 입사광 Iinput을 입사시켰을 때 투과된 광을 투과광 Itrans라고 한다면 하기의 수학식 2와 같은 관계식이 성립한다.If the transmitted light is called transmitted light I trans when the incident light I input is incident on a uniform material having a thickness D, a relation expressed by Equation 2 below is established.
여기서, E : 광흡수도, C : 물질의 농도, ε: 흡광계수, D : 두께이다.Where E is the light absorption, C is the concentration of the substance, ε is the extinction coefficient, and D is the thickness.
이 관계를 Beer-Lambert의 법칙이라 한다. 이 법칙은 광 산란이 없으며 동종(homogeneous)의 흡광물의 경우 잘 적용된다. This relationship is called Beer-Lambert's law. This law has no light scattering and works well for homogeneous absorbers.
생체조직은 혈액과 혈액을 제외한 조직과의 혼합물로 구성되어 있으므로, 혈액이 흐르는 혈관에 입사량 Iinput을 조사하여 그 때의 투과광 Itrans를 측정하게 된다면 그 값은 순수 혈액뿐만 아니라 조직의 영향을 포함한 값이 된다.Since the living tissue is composed of blood and a mixture of tissues other than blood, if the amount of input I input is measured to the blood vessel through which blood flows, and the transmitted light I trans at that time is measured, the value of the tissue may affect not only pure blood but also tissue. It will be the value you include.
즉, 전체 광흡수도는 각 성분의 광학적 광흡수도의 합과 같게 된다. 따라서, 조직의 두께 D가 ΔD만큼 증가하면 투과광은 ΔI만큼 감소하므로 광흡수도의 변화분 ΔE는 하기의 수학식 3과 같이 표시 할 수 있다.In other words, the total light absorption is equal to the sum of the optical light absorption of each component. Therefore, when the thickness D of the tissue increases by ΔD, the transmitted light decreases by ΔI. Therefore, the change ΔE of the light absorbency may be expressed as in Equation 3 below.
따라서, 이 Beer-Lambert의 법칙을 이용하면 심장박동에 의한 모세혈관의 팽창/수축의 변화를 광도(optical density)의 변화량으로 표시할 수 있다.Therefore, using Beer-Lambert's law, the change in capillary expansion / contraction due to the heartbeat can be expressed as the change in optical density.
이 광도의 변화량인 맥동성분으로부터 산소포화도를 측정하기 위해서는 2 종의 광원이 이용될 수 있다. 하나는 지문의 이미지와 맥동성분을 감지하기 위한 광원으로 적색(赤色)광을 사용한다. 적색광은 혈액 중 옥시헤모글로빈(oxyhemoglobin)과 디옥시헤모글로빈(deoxyhemoglobin)에 있어서 각각의 흡수계수의 차가 현저하게 크다.Two kinds of light sources can be used to measure the oxygen saturation from the pulsation component, which is a change amount of the light intensity. One uses red light as a light source to detect fingerprint images and pulsating components. Red light is significantly different in absorption coefficient between oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin in the blood.
다른 광원으로는, 적외(赤外)광이 이용되며, 적외광은 혈액중 옥시헤모글로빈과 디옥시헤모글로빈에 있어서 각각의 흡수계수의 차가 매우 작아 이 2 파장 영역대의 광원을 이용하면 옥시헤모글로빈의 변화를 알 수 있다. As another light source, infrared light is used, and the infrared light has a very small difference in absorption coefficient between oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin in the blood. Able to know.
도 4는 옥시헤모글로빈(HbO2)과 디옥시헤모글로빈(Hb)의 스펙트럼 특성을 보여주고 있는데, 동도면에 도시되어 있는 바와 같이, 적색광이 옥시헤모글로빈을 통과할 때 투과율은 높아지는 반면 흡수율은 낮아지며, 적외광은 옥시헤모글로빈을 통과할 때 투과율은 낮아지는 반면 흡수율은 높은 특성이 있다.Figure 4 shows the spectral characteristics of oxyhemoglobin (HbO 2 ) and deoxyhemoglobin (Hb), as shown in the figure, when the red light passes through the oxyhemoglobin, the transmittance is increased while the absorption is lowered, External light has a high absorption rate while passing through oxyhemoglobin.
산소포화도를 계산하는데 필요한 부분은 심장의 수축이완작용에 의해 영향 받는 동맥혈의 맥동성분이며, 이 부분은 심장의 수축동안 최대치를, 이완동안 최소치를 나타내게 된다. The part needed to calculate the oxygen saturation is the pulsating component of arterial blood affected by the heart's contractile relaxation, which represents the maximum during the contraction of the heart and the minimum during relaxation.
맥동성분을 제외한 직류성분은 도 5에서 보이는 바와 같이 동맥혈과 정맥혈, 그리고 조직에 의한 흡수를 나타내며, 맥동성분을 규준화(normalization)하는데 이용된다. The direct current component excluding the pulsating component indicates absorption by arterial blood, venous blood, and tissue as shown in FIG. 5, and is used to normalize the pulsating component.
또한, 동맥혈에 의한 직류성분은 심장의 이완동안 혈관내에 잔류하는 혈액을 의미하며, 두 광원에 대해 상대적으로 같은 비율로서 작용하게 되므로 산소포화도의 계산 과정에서는 무시할 수 있다.In addition, the direct current component caused by arterial blood refers to blood remaining in blood vessels during cardiac relaxation, and it can be neglected in the calculation of oxygen saturation because it acts at the same ratio for both light sources.
산소포화도는 관혈적인 방법에 의한 측정결과에 의해 하기의 수학식 4와 같은 관계를 갖는다. 참고적으로, "관혈적 방법"이란 사람의 몸에 메스나 주사기를 이용하여 측정하는 것이고, "비관혈적 방법"이란 사람의 몸에 메스나 주사기를 이용하지 않고 측정하는 방법이다.Oxygen saturation has a relationship as shown in Equation 4 below by the measurement result by the invasive method. For reference, the "invasive method" is a measurement using a scalpel or a syringe on a human body, and the "non-invasive method" is a method without measuring a scalpel or a syringe on a human body.
여기서, SaO2 : 산소포화도, HbO2 : 옥시헤모글로빈의 농도, Hb : 디옥시헤모글로빈의 농도이다.Here, SaO 2 : oxygen saturation degree, HbO 2 : concentration of oxyhemoglobin, and Hb: deoxyhemoglobin.
상기의 수학식 4에서 알 수 있듯이, 일반적으로, 산소포화도는 전체 헤모글로빈에 대한 옥시헤모글로빈의 상대적 양의 백분율로 표현된다. 참고로, 혈액 중의 헤모글로빈은 옥시헤모글로빈과 디옥시헤모글로빈 외에 메트헤모글로빈(methemoglobin)과 일산화탄소헤모글로빈(carboxyhemoglobin) 등이 존재하나, 옥시헤모글로빈과 디옥시헤모글로빈외 다른 헤모글로빈은 산소포화도를 측정하는데 큰 영향을 주지 않는다.As can be seen from Equation 4 above, the oxygen saturation is generally expressed as a percentage of the relative amount of oxyhemoglobin to the total hemoglobin. For reference, hemoglobin in the blood contains methemoglobin and carboxyhemoglobin in addition to oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin, but hemoglobin other than oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin does not significantly affect oxygen saturation. .
상기에서 직류성분은 맥동성분을 규준화하는데 이용되며, 서로 다른 파장(적색광 영역과 적외광 영역)을 갖는 2 광원에 대한 흡수도 비(Ratio)는 하기의 수학식 5와 같다.The DC component is used to normalize the pulsation component, and the absorption ratio for two light sources having different wavelengths (red light region and infrared light region) is expressed by Equation 5 below.
여기서, ACR, ACIR : 적색광과 적외광에 의한 맥동성분, DCR, DCIR : 적색광과 적외광에 의한 직류성분이다.Here, AC R , AC IR : pulsation component by red light and infrared light, DC R , DC IR : direct current component by red light and infrared light.
따라서, 서로 다른 파장을 갖는 두 광원에 대해 규준화된 맥동성분의 비와 관혈적으로 얻어진 혈중 산소포화도 값에 의해 그 상관관계 그래프는 도 6과 같이 도시할 수 있으며, 하기의 수학식 6과 같은 회귀직선 식을 구할 수 있다. Therefore, the correlation graph may be represented as shown in FIG. 6 by the ratio of the normalized pulsating components and the blood oxygen saturation values obtained for the two light sources having different wavelengths, as shown in Equation 6 below. You can find a linear equation.
여기서, B, C : 혈액의 광학특성에 따른 상수, (AR은 적색광의 흡수도, AIR은 적외광의 흡수도)이다.Here, B, C: constant according to the optical properties of the blood, (A R is the absorbance of red light and A IR is the absorbance of infrared light).
또한, 수광소자에 의해 얻어진 도 5와 같은 신호형태는 손가락에 의한 흡수도를 나타내며, 이 신호를 일정 주기를 갖는 정현파라고 가정한다면, 총 흡수도 Awhole는, 하기의 수학식 7에 도시된 바와 같이 정맥과 조직에 관련된 직류성분 Adc와, 동맥혈의 맥동성분에 의한 그리고, 잡음요소인 Anoise 등으로 표현될 수 있다.In addition, the signal form as shown in Fig. 5 obtained by the light receiving element represents the absorbance by the finger, assuming that the signal is a sinusoidal wave having a certain period, the total absorbance A whole is as shown in Equation 7 below. The DC component A dc associated with veins and tissues, and the pulsating component of arterial blood And, the noise component A noise And the like.
여기서, Anoise : 잡음성분, Aa : 동맥혈에 의한 흡수도, ω: 신호의 각속도 2πf이다.Where A noise is the noise component, A a is the absorption by arterial blood, and ω is the angular velocity of the signal 2πf.
또한, 도 5의 맥동성분에 의한 흡수도의 평균치를 도 7과 같이 직류성분으로 규정하면, 하기의 수학식 8과 같이 표현된다.In addition, when the average value of the absorbance by the pulsating component of FIG. 5 is defined as a direct current component as shown in FIG. 7, the following equation (8) is expressed.
여기서, m : 이산신호 데이터의 개수이다.Where m is the number of discrete signal data.
이때, Anoise는 랜덤하게 변화되는 것(random variable)이고 m이 충분히 크다면 무시할 수 있으므로, Aavg는 이 되어 정맥과 조직 등에 관련된 직류성분으로 정의할 수 있다.Where A noise is a random variable and can be ignored if m is large enough, so A avg This can be defined as the DC component related to veins and tissues.
흡수도가 상기한 수학식 7과 같다면, 맥동성분에 대한 주기 평균면적 SAa 는 하기의 수학식 9와 같이 구할 수 있다.If the absorbance is equal to the above Equation 7, the periodic mean area S Aa for the pulsating component Can be obtained as in Equation 9 below.
만약, 상기 수학식 9에서 한 주기 안에 이산신호의 데이터 개수 m이 충분히 많다고 한다면, 하기의 수학식 10과 같이 상기 수학식 9에 있는 Σ는 적분기호 ∫로 바꿀 수 있다. If the number of data m of the discrete signal is sufficiently large within one period in Equation 9,? In Equation 9 may be changed to the integrator code ∫ as in Equation 10 below.
여기서, n : 신호의 주기수이다.Where n is the number of cycles of the signal.
그리고, 상기 수학식 11에서 뒤의 두 항은 Anoise가 랜덤하게 변화되는 것(random variable)이므로, 하기의 수학식 12와 같이 표현될 수 있다.In addition, since the latter two terms in Equation 11 are random variables, A noise may be expressed as Equation 12 below.
따라서 수학식 1의 뒤쪽 두 항이 소거되어 적분을 통해 하기의 수학식 13과 같이 간략화 될 수 있다.Therefore, the latter two terms of Equation 1 may be erased and simplified by Equation 13 through integration.
여기서, k : 상수이다.Where k is a constant.
상기한 수학식 13에서 보면, 맥동성분에 대한 한주기 평균면적 SAa는 동맥혈에 대한 흡수도 Aa와 비례관계를 갖는다. 즉, 맥동성분의 적분비를 Φ'라고 하면, Φ'는 하기의 수학식 14와 같다.In Equation 13, the one-cycle average area S Aa for the pulsating component is proportional to the absorbance A a for arterial blood. In other words, if the integral ratio of the pulsating component is Φ ', Φ' is as shown in Equation 14 below.
여기서, AaR : 적색광에 대한 맥동성분의 흡수도, AiR : 적외광에 대한 맥동성분의 흡수도이다.Here, A aR : absorbance of a pulsating component with respect to red light, A iR : absorption of a pulsating component with respect to infrared light.
상기와 같이, 맥동성분의 적분비 Φ'는 순수한 동맥혈만의 흡수도 비로써 구성되어지므로 하기의 수학식 15와 같이 표현되어 질 수 있어 관혈적으로 구한 수학식 6과 같음을 알 수 있다.As described above, since the integral ratio Φ ′ of the pulsating component is configured as the ratio of the absorption of pure arterial blood, it can be expressed as Equation 15 below, and it can be seen that Equation 6 obtained by open blood.
그러나, 실제 측정신호는 측정 대상의 두께나 색깔 등에 따라 전반적인 흡수도의 레벨이 변하게 된다. 그러므로, 신호의 규준화 작업을 통해 흡수도 레벨을 일정하게 유지시켜야 하며, 수학식 14에 대해 직류성분으로 규준화하면, 맥동성분의 적분비 Φ'는 하기의 수학식 16과 같이 된다.However, the actual measurement signal changes the level of overall absorbance according to the thickness or color of the measurement target. Therefore, the absorbance level must be kept constant through the normalization of the signal. When normalizing to the DC component with respect to Equation 14, the integral ratio Φ 'of the pulsating component is expressed by Equation 16 below.
따라서, 규준화된 Φ'로부터 수학식 6의 일차 회귀직선방정식에 의해 산소포화도를 구할 수 있다. Therefore, the oxygen saturation can be obtained from the normalized Φ 'by the linear regression linear equation (6).
다음은, 본 발명의 다른 실시예로서 위조지문을 구별해 내는 특성 값 중, 하나인 맥동수를 구하는 방법에 관하여 설명한다.Next, as another embodiment of the present invention, a method for obtaining a pulsation number, which is one of the characteristic values for distinguishing a fake fingerprint, will be described.
신호의 최소값을 검출하기 위해 사람의 한계치로 생각할 수 있는 서맥(맥동수 30이하)을 고려하여 데이터를 측정한다. 이때, 센서 구동 및 샘플링 주기가 예를 들어 15㎳라면, 검출된 값에 대한 문턱치 값을 설정하고, 그 다음번 데이터부터는 설정된 문턱치 값과 비교하면서 최소값이 검출될 때까지의 데이터 개수를 카운트한다. 카운트된 데이터 개수는 하기의 수학식 17에 적용하여 맥동수를 구할 수 있다. In order to detect the minimum value of the signal, the data is measured by considering the bradycardia (less than 30 pulsations) which can be considered as a human limit. At this time, if the sensor driving and sampling period is 15 ms, for example, a threshold value for the detected value is set, and then the number of data from the next data to the set threshold value is counted until the minimum value is detected. The counted data number is applied to Equation 17 below to obtain a pulsation number.
여기서, Heart Rate : 맥동수, count : 최소값과 다음 최소값 사이의 데이터 개수이다.Where Heart Rate is the number of pulsations and count is the number of data between the minimum and the next minimum.
다음은, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 위조지문을 구별해 내는 특성 값 중, 하나인 고유흡수율을 구하는 방법이다.Next, as another embodiment of the present invention, a method of obtaining an intrinsic absorption rate, which is one of characteristic values for distinguishing a fake fingerprint.
상기한 수학식 16에서처럼 규준화 작업을 하지 않은 상기한 수학식 14의 경우에는 측정신호가 측정 손가락의 두께나 색깔 등에 따라 전반적인 흡수도 값이 변함에 따라 흡수도 레벨 값을 위조지문을 감지할 수 있는 특성 값으로 사용할 수가 있다. 즉, 손가락의 표면에 젤라틴 또는 위조지문을 붙였을 경우, 미리 설정한 값인 개인의 고유흡수율과 차이가 있게 되므로 이를 위조지문으로 판단할 수 있다.In the case of Equation 14, which is not normalized, as shown in Equation 16, forgery fingerprints can be detected as absorbance level values as the overall absorbance value changes according to the thickness or color of the measured finger. Can be used as a property value. That is, when gelatin or a forged fingerprint is attached to the surface of the finger, it can be determined as a forged fingerprint because there is a difference from the intrinsic absorption rate of the individual, which is a preset value.
따라서, 본 발명은 2 종의 서로 다른 파장의 광원에 의한 손가락의 투과/반사 성질을 이용하여, 개인의 지문 이미지와 맥동수, 산소포화도 및 흡수도를 측정하여, 타인에 의한 위조지문의 구별이 가능하다. Therefore, the present invention measures the fingerprint image and the pulsation number, oxygen saturation, and absorbency of an individual by using the transmission / reflection property of a finger by two kinds of light sources of different wavelengths. It is possible.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지문입력기의 혈류 감지장치에 대한 개략적인 블록구성도로서, 동도면을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 지문입력기의 혈류 감지장치는, 지문 입력 및 위조지문 스캔 수단(100)과 인터페이스부(200)와 신호처리/판단부(300)로 구성된다.8 is a schematic block diagram of a blood flow detection device of a fingerprint input device according to a preferred embodiment of the present invention, as can be seen with reference to the same figure, the blood flow detection device of a fingerprint input device according to the present invention, the fingerprint input and It is composed of a forgery fingerprint scanning means 100, the interface unit 200 and the signal processing / determination unit 300.
상기 지문입력 및 위조지문 스캔 수단(100)은 도 9에 도시된 바와 같이, 프리즘(101)과, 프리즘(101)을 통해 빛의 정보를 모으는 렌즈(103)와, 이 렌즈(103)에 의한 이미지를 디지털형태의 영상데이터로 변환하여 출력하는 이미지센서(104)와, 프리즘(101)의 지문입력면(101a)에 대향된 모서리 부분(101-e1)에 배치된 적외선 발광부(110) 및 적색광 발광부(111)와, 프리즘(101)의 지문입력면(101a)에 대향된 모서리 부분(101-e1)에 배치되어 프리즘(101)을 통해 수광되는 적외광 및 적색광의 양에 상응하는 감지신호를 발생하는 수광부(112)로 구성된다. 여기서, 적색광 발광부(111)는 지문을 입력하기 위한 광원으로서도 이용된다.As shown in FIG. 9, the fingerprint input and fake fingerprint scanning means 100 includes a prism 101, a lens 103 for collecting light information through the prism 101, and the lens 103 An image sensor 104 for converting and outputting an image into digital image data, an infrared light emitting unit 110 disposed at an edge portion 101-e1 facing the fingerprint input surface 101a of the prism 101, and The red light emitting unit 111 and the edge portion 101-e1 disposed on the edge portion 101-e1 opposite to the fingerprint input surface 101a of the prism 101 are detected corresponding to the amount of infrared light and red light received through the prism 101. It consists of a light receiving part 112 for generating a signal. Here, the red light emitting portion 111 is also used as a light source for inputting a fingerprint.
일예로, 상기 적외선 발광부(110)는 적외발광다이오드(Infrared Emitting Diode)일 수 있고, 상기 적색광 발광부(111)는 적색광 발광다이오드(Light Emitting Diode)일 수 있으며, 상기 수광부(112)는 포토트랜지스터(photo-transistor)일 수 있다.For example, the infrared light emitting unit 110 may be an infrared emitting diode (Infrared Emitting Diode), the red light emitting unit 111 may be a red light emitting diode (Light Emitting Diode), the light receiving unit 112 is a photo It may be a photo-transistor.
상기 인터페이스부(200)는 수광부(112)로부터 받아들인 감지신호로부터 DC(Direct Current)성분을 제거하는 필터부(210)와, 주변 노이즈(noise)를 제거하고 신호를 증폭하는 증폭부(220)와, 이 증폭부(220)에서 증폭된 신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그 투 디지털변환기(Analog to Digital Converter; 이하, "ADC"라 약칭함)(230)로 구성된다. 일예로, 상기 필터부(210)는 저항과 캐피시터를 이용해 구성한 RC 필터회로일 수 있으며, 상기 증폭부(220)는 연산증폭기(OP AMP)를 이용하여 구성된 증폭회로일 수 있다.The interface unit 200 includes a filter unit 210 which removes a DC (Direct Current) component from the detection signal received from the light receiving unit 112, and an amplifier unit 220 which removes ambient noise and amplifies the signal. And an analog-to-digital converter (hereinafter, abbreviated as "ADC") 230 for converting the signal amplified by the amplifier 220 into a digital signal. For example, the filter unit 210 may be an RC filter circuit configured using a resistor and a capacitor, and the amplification unit 220 may be an amplifier circuit configured using an operational amplifier (OP AMP).
상기 신호처리/판단부(300)는 인터페이스부(200)로부터 입력된 신호를 디지털신호처리(Digital Signal Processing) 과정을 거쳐 적외선 및 적색광의 흡수도를 감지하고 감지된 적외선 및 적색광의 흡수도에 의해 위조지문 여부를 판단하는 것으로, 예컨대, 상기 신호처리/판단부(300)는 컴퓨터 단말기일 수 있다.The signal processing / determination unit 300 detects the absorbance of the infrared and red light through the digital signal processing process of the signal input from the interface unit 200 and detects the absorbance of the infrared and red light by the detected absorbance of the infrared and red light. For example, the signal processing / determination unit 300 may be a computer terminal.
이제 상기와 같이 구성된 본 발명의 동작예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. An operation example of the present invention configured as described above will now be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 프리즘(101)의 지문입력면(101-a)에 손가락(F)의 지문부위를 접촉시켜 이에 대한 지문이미지를 입력하게 되는데, 적외선 발광부(110) 및 적색광 발광부(111)로부터 각각 발생된 적외광 및 적색광은 프리즘(101)의 3면(101-a ∼101-c) 중 입사면(101-c)에 대해 굴절되어 입사된다. 이때, 적외선 발광부(110) 및 적색광 발광부(111)는 번갈아가며 점등될 수도 있다.First, the fingerprint portion of the finger F is brought into contact with the fingerprint input surface 101-a of the prism 101 to input a fingerprint image thereof, respectively, from the infrared light emitting unit 110 and the red light emitting unit 111. The generated infrared light and red light are refracted with respect to the incident surface 101-c of the three surfaces 101-a to 101-c of the prism 101 and are incident. In this case, the infrared light emitting unit 110 and the red light emitting unit 111 may be alternately turned on.
적외선 발광부(110) 및 적색광 발광부(111)의 위치가 프리즘(101)의 모서리부분(101-e1)에 위치하고 있기 때문에, 적외선 발광부(110) 및 적색광 발광부(111)로부터 프리즘(101)의 입사면(101-c)을 통해 입사되어 지문입력면(101-a)에 도달한 적외광 및 적색광은 지문입력면(101-a)에 대해 임계각보다 작은 각으로 입사하므로, 지문입력면(101-a)에서 반사되지 않고 밖으로 투과되어 나간다. Since the positions of the infrared light emitting unit 110 and the red light emitting unit 111 are located at the corner portions 101-e1 of the prism 101, the prism 101 is separated from the infrared light emitting unit 110 and the red light emitting unit 111. Since the infrared light and the red light incident through the incident surface 101-c and reaching the fingerprint input surface 101-a are incident at an angle smaller than the critical angle with respect to the fingerprint input surface 101-a, the fingerprint input surface It is transmitted through the outside without being reflected at 101-a.
이 경우에는 렌즈(103)를 통해 이미지센서(104)로 반사되어 들어오는 빛이 없으므로 이미지센서(104)를 통해 얻게 되는 이미지는 전체적으로 검은 상태가 되며, 또, 수광부(112)로 반사되어 들어오는 빛이 없게 되어 수광부(112)로부터는 감지신호가 출력되지 않는다.In this case, since there is no light reflected by the image sensor 104 through the lens 103, the image obtained through the image sensor 104 becomes a black state as a whole, and the light reflected by the light receiving unit 112 is There is no detection signal is output from the light receiving unit 112.
이때, 프리즘(101)의 지문입력면(101-a)에 손가락의 지문부위를 접촉시키면 지문부위의 융선에서 적외광 및 적색광은 난반사가 일어난다. 그 중 일부의 적색광은 렌즈(103) 방향으로 진행하여 렌즈(103)를 통해 이미지센서(104)로 입사되고, 수광부(112)의 방향으로 진행한 적외광 및 적색광은 수광부(112)로 입사됨에 따라 수광부(112)로부터는 그 입사된 적외광 및 적색광의 양에 상응하는 감지신호가 출력된다.At this time, when the fingerprint portion of the finger is brought into contact with the fingerprint input surface 101-a of the prism 101, infrared light and red light are diffusely reflected at the ridge of the fingerprint portion. Some of the red light proceeds toward the lens 103 and enters the image sensor 104 through the lens 103, and the infrared light and red light traveling toward the light receiving unit 112 are incident to the light receiving unit 112. Accordingly, the detection unit 112 outputs a detection signal corresponding to the amount of incident infrared light and red light.
상기 수광부(112)로부터 출력된 감지신호는 인터페이스부(200)를 통해 인터페이스 과정을 거치게 된다.The detection signal output from the light receiver 112 is subjected to an interface process through the interface unit 200.
즉, 수광부(112)로부터 출력된 감지신호는 필터부(210)에 의해 DC성분이 제거되어 AC(Alternating Current)성분만이 남게 되고, 이 필터부(210)에 의해 필터링된 감지신호는 증폭부(220)에 의해 주변 노이즈성분이 제거되어 소정의 증폭률로 증폭되며, 이 증폭부(220)에 의해 증폭된 신호는 ADC(230)에 의해 디지털신호로 변환되어 출력된다.That is, the detection signal output from the light receiving unit 112 is the DC component is removed by the filter unit 210 so that only the AC (Alternating Current) component remains, the detection signal filtered by the filter unit 210 amplification unit Ambient noise components are removed by 220 and amplified at a predetermined amplification rate. The signal amplified by the amplifier 220 is converted into a digital signal by the ADC 230 and output.
상기 ADC(230)에 의해 디지털화된 신호는 신호처리/판단부(300)로 입력되고, 신호처리/판단부(300)에서는 디지털신호처리 과정에 의해 ADC(230)로부터 입력된 신호를 분석하여 지문의 위조여부를 판단하여 그 판단결과를 출력한다.The signal digitized by the ADC 230 is input to the signal processing / decision unit 300, and the signal processing / decision unit 300 analyzes a signal input from the ADC 230 by a digital signal processing process and prints a fingerprint. It judges whether or not the forgery and outputs the determination result.
여기서, 신호처리/판단부(300)에서 행해지는 디지털신호처리 과정에는 적외광 및 적생광의 광량 산출, 흡수도 산출, 맥동성분 및 직류성분의 산출 및 규준화(normalize) 과정이 포함되며, 신호처리/판단부(300)에서는 상기 디지털신호처리 과정에서 분석된 데이터에 의해 지문의 위조여부를 판단하게 되는데, 상기에서 설명한 바 있는 본 발명의 원리 중 a) 산소포화도에 의한 방법, b) 맥동수에 의한 방법, c) 흡수율에 의한 방법의 3가지 요소 중 어느 일부 또는 전부에 의해 위조여부를 판단한다.In this case, the digital signal processing performed by the signal processing / determination unit 300 includes calculation of light quantity of infrared light and red light, absorption calculation, calculation of pulsation component and DC component, and normalization. The processing / decision unit 300 determines whether the fingerprint is forged based on the data analyzed in the digital signal processing process. Among the principles of the present invention described above, a) a method based on oxygen saturation, b) a pulsation number C) Determination of forgery by any or all of the three components of the method by c) and by the method of water absorption.
이때, a) 산소포화도에 의해 지문의 위조여부를 판단하는 경우에는, 신호처리/판단부(300)에서 상기한 수학식 15 및 수학식 16에 의해 산소포화도를 구하여 이 구해진 산소포화도를 미리 설정된 값과 비교함에 의해 위조지문 여부를 판단한다.In this case, a) in the case of determining whether the fingerprint is forged by the oxygen saturation degree, the signal processing / determination unit 300 calculates the oxygen saturation degree using Equation 15 and Equation 16 and sets the obtained oxygen saturation degree in advance. The counterfeit fingerprint is judged by comparing with
b) 맥동수에 의해 지문의 위조여부를 판단하는 경우에는, 신호처리/판단부(300)에서 상기한 수학식 17에 의해 맥동수를 구하여 이 구해진 맥동수를 미리 설정된 값과 비교함에 의해 위조지문 여부를 판단한다.b) When it is determined whether the fingerprint is forged by the pulsation number, the signal processing / judgment unit 300 obtains the pulsation number by the above equation (17) and compares the obtained pulsation number with a preset value. Determine whether or not.
c) 흡수율에 의해 지문의 위조여부를 판단하는 경우에는, 신호처리/판단부(300)에서 상기한 수학식 14에서와 같은 연산에 의해 적외광 및 적색광의 흡수율을 구하여 이를 미리 설정된 이용자의 값과 비교함에 의해 위조지문 여부를 판단한다.c) In the case of determining whether the fingerprint is forged based on the absorption rate, the signal processing / determination unit 300 calculates the absorption rate of the infrared light and the red light by the same calculation as described in Equation 14 above, The comparison is made to determine whether or not a forgery fingerprint is present.
이때, 신호처리/판단부(300) 또는 상위의 제어장치는, 프리즘(101)의 지문입력면(101-a)에 손가락(F)을 접촉할 때 수광부(112)로 반사되어 들어오는 적외광 및 적색광의 광량으로부터 지문의 접촉여부를 알 수 있는 바, 본 발명에 따른 위조지문 감지장치로 접촉센서의 역할을 할 수도 있다.In this case, the signal processing / determination unit 300 or the upper control device includes infrared light reflected by the light receiving unit 112 when the finger F is brought into contact with the fingerprint input surface 101-a of the prism 101. It can be seen whether the contact of the fingerprint from the amount of light of the red light, the forgery fingerprint detection device according to the present invention may serve as a touch sensor.
한편, 도 10은 도 8에 도시된 지문 입력 및 위조지문 스캔수단의 제2 실시예를 나타낸 개략도로서, 동도면에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 지문 입력 및 위조지문 스캔수단은, 도 9에 도시된 제1 실시예의 지문 입력 및 위조지문 스캔수단과 비교하여 적외선 발광부(120)와 적색광 발광부(121) 및 수광부(122)의 위치를 달리하여 배치한 것으로, 본 발명의 제2 실시예에 따르면 프리즘(101)의 지문입력면(101-a)의 양 모서리 중 상단에 있는 모서리(101-e2)에 적외선 발광부(120)와 적색광 발광부(121) 및 수광부(122)가 배치된다. 이때, 위치 상 적색광 발광부(121)로서는 지문입력을 위한 빛을 제공하기 곤란하므로, 지문입력을 위한 광원(102)이 별도로 구비된다.On the other hand, Figure 10 is a schematic diagram showing a second embodiment of the fingerprint input and fake fingerprint scanning means shown in Figure 8, as shown in the same figure, fingerprint input and fake fingerprint according to a second embodiment of the present invention The scanning means is arranged differently from the positions of the infrared light emitting unit 120, the red light emitting unit 121 and the light receiving unit 122 as compared with the fingerprint input and fake fingerprint scanning means of the first embodiment shown in FIG. According to the second embodiment of the present invention, the infrared light emitting unit 120 and the red light emitting unit 121 and the red light emitting unit 121 and the corner 101-e2 at the top of both edges of the fingerprint input surface 101-a of the prism 101 are provided. The light receiver 122 is disposed. At this time, since it is difficult to provide light for fingerprint input as the red light emitting unit 121 on the position, a light source 102 for fingerprint input is separately provided.
이러한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 지문 입력 및 위조지문 스캔수단은, 적외선 발광부(120) 및 적색광 발광부(121) 및 수광부(122)가 상단에 위치함으로써, 지문입력면(101-a)에 접촉하는 손가락(F)에 적외선이 입사 및 반사되는 광경로를 단축하여 접촉매질인 프리즘(101)을 통과할 때 적외광 및 적색광의 광량이 감소하는 것을 최소화한 구성이다. In the fingerprint input and fake fingerprint scanning means according to the second embodiment of the present invention, the infrared light emitting unit 120, the red light emitting unit 121, and the light receiving unit 122 are positioned at the upper end thereof, whereby the fingerprint input surface 101- is used. The optical path of infrared rays incident and reflected on the finger F contacting a) is shortened to minimize the reduction of the amount of infrared light and red light when passing through the prism 101 which is the contact medium.
다른 한편, 도 11은 도 8에 도시된 지문 입력 및 위조지문 스캔수단의 제3 실시예를 나타낸 개략도로서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 지문 입력 및 위조지문 스캔수단은, 도 9에 도시된 제1 실시예의 지문 입력 및 혈류 스캔수단과 비교하여 적외선 발광부(130)와 적색광 발광부(131) 및 수광부(132)의 위치를 달리하여 배치한 것으로, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 적외선 발광부(130) 및 적색광 발광부(131)는 프리즘(101)의 지문입력면(101-a)의 상부 일측에 손가락의 측부를 향하도록 배치되고, 수광부(132)는 지문입력면(101-a)의 상부 타측에 적외선 발광부(130) 및 적색광 발광부(131)와 대향되게 설치되어 손가락을 투과한 적외선 및 적색광을 수광하도록 배치된다.On the other hand, Figure 11 is a schematic diagram showing a third embodiment of the fingerprint input and fake fingerprint scanning means shown in Figure 8, the fingerprint input and fake fingerprint scanning means according to a third embodiment of the present invention, shown in Figure 9 According to the third embodiment of the present invention, the positions of the infrared light emitting unit 130, the red light emitting unit 131, and the light receiving unit 132 are different from each other in comparison with the fingerprint input and blood flow scanning means of the first embodiment. In addition, the infrared light emitting unit 130 and the red light emitting unit 131 are disposed on the upper side of the fingerprint input surface 101-a of the prism 101 to face the side of the finger, and the light receiving unit 132 has the fingerprint input surface ( The other side of the upper portion 101-a is disposed to face the infrared light emitting unit 130 and the red light emitting unit 131 and is arranged to receive infrared light and red light transmitted through the finger.
이에 따라 도 12를 참조하면 알 수 있듯이, 지문입력면(101-a)에 손가락(F)을 접촉하면 적외선 발광부(130) 및 적색광 발광부(131)로부터 발생된 적외광 및 적색광이 손가락(F)을 투과하여 수광부(132)로 입사된다. 따라서. 수광부(132)로 입력되는 적외광 및 적색광의 광량에 따라 손가락(F)의 위조여부를 판단할 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 12, when the finger F is in contact with the fingerprint input surface 101-a, the infrared light and the red light generated from the infrared light emitting unit 130 and the red light emitting unit 131 may be touched by the finger ( F) passes through and is incident on the light receiving unit 132. therefore. Forgery of the finger F may be determined according to the amount of infrared light and red light input to the light receiver 132.
또한, 손가락(F)을 지문입력면(101-a)에 접촉하지 않았을 때 수광부(132)로 입사되는 적외광 및 적색광의 광량과 손가락이 지문입력면(101-a)에 접촉하였을 때 수광부(132)로 입사되는 적외광 및 적색광의 광량 차이에 따라 지문입력면(101-a)에 손가락(F)이 접촉되었는지의 여부를 확인할 수 있는 바, 본 발명의 제3 실시예에 따른 위조지문 감지장치를 이용하면 접촉센서의 역할을 할 수도 있다.In addition, when the finger F is not in contact with the fingerprint input surface 101-a, the amount of infrared light and red light incident on the light receiver 132 is detected, and when the finger is in contact with the fingerprint input surface 101-a. It is possible to determine whether the finger F is in contact with the fingerprint input surface 101-a according to the difference in the amount of infrared light and the red light incident on the 132, forgery fingerprint detection according to the third embodiment of the present invention. The device can also act as a contact sensor.
한편, 상기한 제1 ∼ 제3 실시예에서는 지문입력수단으로 프리즘과 렌즈 및 이미지센서를 이용한 경우만을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 제4 실시예는 적외선 반사형 구조를 전기장 등의 원리를 이용하는 지문입력장치에 적용한 예이다.Meanwhile, in the above first to third embodiments, only the case of using the prism, the lens, and the image sensor as the fingerprint input means has been described as an example, but the fourth embodiment of the present invention uses the principle of an infrared reflecting structure using an electric field or the like. This is an example applied to the fingerprint input device.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 위조지문 감지장치는, 적외선 발광부(140) 및 적색광 발광부(141)가 전기장식 지문감지센서(400)의 지문입력면에 근접한 위치에 손가락(F)의 바닥면을 향하도록 배치되고, 수광부(142)가 적외선 발광부(140) 및 적색광 발광부(141)에 근접한 위치에 손가락(F)의 바닥면을 향하도록 배치된다.As shown in FIG. 13, in the forgery fingerprint detecting apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, the infrared light emitting unit 140 and the red light emitting unit 141 may be formed on the fingerprint input surface of the electric decorative fingerprint sensor 400. The light receiving portion 142 is disposed to face the bottom surface of the finger F at a position close to the infrared light emitting portion 140 and the red light emitting portion 141. .
이와 같이 구성된 본 발명의 제4 실시예에 따르면, 적외선 발광부(140) 및 적색광 발광부(141)로부터 발생된 빛이 손가락(F)의 바닥면으로부터 반사되어 수광부(142)로 수광된다.According to the fourth embodiment of the present invention configured as described above, the light generated from the infrared light emitting unit 140 and the red light emitting unit 141 is reflected from the bottom surface of the finger F and received by the light receiving unit 142.
도 8은 지문 입력 및 위조지문 스캔수단의 제5 실시예를 나타낸 개략도로서, 제4 실시예의 지문 입력 및 위조지문 스캔수단과 비교하여 적외선 발광부(150)와 적색광 발광부(151) 및 수광부(152)의 위치를 달리하여 배치한 것으로, 본 발명의 제5 실시예에 따르면, 적외선 발광부(150) 및 적색광 발광부(151)는 전기장식 지문감지센서(400)의 지문입력면의 일측에 손가락(F)의 측부를 향하도록 배치되고, 수광부(152)는 전기장식 지문감지센서(400)의 지문입력면의 타측에 적외선 발광부(150) 및 적색광 발광부(151)와 대향되게 설치되어 손가락(F)을 투과한 적외광 및 적색광을 수광하도록 배치된다.FIG. 8 is a schematic view showing a fifth embodiment of a fingerprint input and fake fingerprint scanning means, which is compared with the fingerprint input and fake fingerprint scanning means of the fourth embodiment, an infrared light emitting unit 150, a red light emitting unit 151 and a light receiving unit ( According to the fifth embodiment of the present invention, the infrared light emitting unit 150 and the red light emitting unit 151 may be disposed on one side of the fingerprint input surface of the electric decorative fingerprint sensor 400. It is disposed to face the side of the finger (F), the light receiving unit 152 is installed opposite to the infrared light emitting unit 150 and the red light emitting unit 151 on the other side of the fingerprint input surface of the electrostatic fingerprint sensor 400 It is arranged to receive infrared light and red light transmitted through the finger F.
이에 따라, 전기장식 지문감지센서(400)의 지문입력면에 손가락(F)을 접촉하면 적외선 발광부(150) 및 적색광 발광부(151)로부터 발생된 적외광 및 적색광이 손가락(F)을 투과하여 수광부(152)로 입사된다. 따라서. 수광부(152)로 입력되는 적외광 및 적색광의 광량에 의해 손가락(F)의 위조여부를 판단할 수 있다.Accordingly, when the finger F is brought into contact with the fingerprint input surface of the electrographic fingerprint sensor 400, the infrared light and the red light generated from the infrared light emitter 150 and the red light emitter 151 transmit the finger F. Incident to the light receiving unit 152. therefore. Forgery of the finger F may be determined based on the amount of infrared light and red light input to the light receiving unit 152.
이처럼 서로 다른 2파장의 광원을 이용하여 손가락에서 반사/투과되는 서로 다른 2종류 파장의 광을 수광소자로 받아들여 흡수도를 산출하고 이를 통해 산소포화도와 맥동수 및 고유흡수도를 구하여 손가락의 위조여부를 판단하는 구성은 광학 지문입력장치 및 전기장 등의 원리를 이용하는 어떠한 형태의 지문입력장치에도 적용이 가능하다.As described above, two different wavelengths of light reflected / transmitted from a finger are used as light-receiving elements to calculate absorbance, and oxygen saturation, pulsation rate, and natural absorption are obtained. The configuration for determining whether or not can be applied to any type of fingerprint input device using principles such as an optical fingerprint input device and an electric field.
상기에서 본 발명은 특정 실시예를 예시하여 설명하지만 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자는 본 발명에 대한 다양한 변형, 수정을 용이하게 만들 수 있으며, 이러한 변형 또는 수정이 본 발명의 특징을 이용하는 한 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 명심해야 한다.The present invention is described above by illustrating specific embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments. Those skilled in the art can easily make various changes and modifications to the present invention, and it should be noted that such variations or modifications are included within the scope of the present invention as long as the features of the present invention are used.
상술한 바와 같이 본 발명은, 서로 다른 파장의 광을 이용해 각 광에 대한 손가락의 흡수도를 구하고 이를 통해 손가락의 외조여부를 감지함으로써, 지문의 잔상이나 절단된 타인의 손가락 등의 위조손가락에 의한 오류인식을 방지할 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention obtains the absorbance of a finger with respect to each light by using light of different wavelengths, and detects whether the finger is externally worn, thereby causing the afterimage of a fingerprint or a forged finger such as a cut finger of another person. There is an effect that can prevent error recognition.
또한, 본 발명을 이용하면, 지문입력면에 대한 손가락의 접촉여부를 감지할 수 있으므로, 별도의 접촉감지센서가 필요치 않게 된다.In addition, using the present invention, it is possible to detect whether the finger touches the fingerprint input surface, there is no need for a separate touch sensor.
도 1은 종래의 일반적인 광학식 지문입력기의 개략적인 구조도,1 is a schematic structural diagram of a conventional general optical fingerprint input device,
도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 위조지문 감지방식의 원리를 설명하기 위한 도면,2 to 7 is a view for explaining the principle of the forgery fingerprint detection method according to the present invention,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지문입력기의 위조지문 감지장치에 대한 개략적인 블록구성도,8 is a schematic block diagram of a fake fingerprint detection device of a fingerprint input device according to a preferred embodiment of the present invention;
도 9는 도 8에 도시된 지문 입력 및 위조지문 스캔수단의 제1 실시예를 나타낸 개략도,9 is a schematic diagram showing a first embodiment of the fingerprint input and fake fingerprint scanning means shown in FIG. 8;
도 10은 도 8에 도시된 지문 입력 및 위조지문 스캔수단의 제2 실시예를 나타낸 개략도,10 is a schematic diagram showing a second embodiment of the fingerprint input and fake fingerprint scanning means shown in FIG. 8;
도 11은 도 8에 도시된 지문 입력 및 위조지문 스캔수단의 제3 실시예를 나타낸 개략도,FIG. 11 is a schematic diagram showing a third embodiment of the fingerprint input and fake fingerprint scanning means shown in FIG. 8;
도 12는 도 11의 평면도,12 is a plan view of FIG.
도 13은 지문 입력 및 위조지문 스캔수단의 제4 실시예를 나타낸 개략도,Fig. 13 is a schematic diagram showing a fourth embodiment of a fingerprint input and fake fingerprint scanning means,
도 14는 지문 입력 및 위조지문 스캔수단의 제5 실시예를 나타낸 개략도,14 is a schematic diagram showing a fifth embodiment of a fingerprint input and a fake fingerprint scanning means;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 지문 입력 및 위조지문 스캔수단 101: 프리즘100: fingerprint input and fake fingerprint scanning means 101: prism
103: 렌즈 104: 이미지센서103: lens 104: image sensor
110: 적외선 발광부 111: 적색광 발광부110: infrared light emitting unit 111: red light emitting unit
112: 수광부 200: 인터페이스부112: light receiving unit 200: interface unit
210: 필터부 220: 증폭부210: filter unit 220: amplification unit
230: 아날로그 투 디지털 변환부 300: 신호처리/판단부230: analog to digital conversion unit 300: signal processing / determination unit
Claims (22)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0039759A KR100471645B1 (en) | 2002-07-09 | 2002-07-09 | Apparatus and method for detecting a forged fingerprint for fingerprint input device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0039759A KR100471645B1 (en) | 2002-07-09 | 2002-07-09 | Apparatus and method for detecting a forged fingerprint for fingerprint input device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040005266A KR20040005266A (en) | 2004-01-16 |
| KR100471645B1 true KR100471645B1 (en) | 2005-03-10 |
Family
ID=37315610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0039759A KR100471645B1 (en) | 2002-07-09 | 2002-07-09 | Apparatus and method for detecting a forged fingerprint for fingerprint input device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100471645B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11150183B2 (en) | 2018-10-23 | 2021-10-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical sensor including a base substrate with a contact sensor and apparatus and method for estimating bio-information |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003050993A (en) * | 2001-08-06 | 2003-02-21 | Omron Corp | Method and device for reading fingerprint |
| CN106778459B (en) | 2015-12-31 | 2021-02-12 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | Fingerprint identification method and fingerprint identification device |
| KR102649561B1 (en) * | 2016-06-30 | 2024-03-19 | 삼성전자주식회사 | Non-Invasive Biometric Sensor Based on Organic Photodetector |
| KR20220082454A (en) | 2020-12-10 | 2022-06-17 | 삼성전자주식회사 | Method and apparatus of detecting whether biometric information is spoofed |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6427534A (en) * | 1987-07-23 | 1989-01-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pulse wave meter |
| JPH07308308A (en) * | 1994-05-17 | 1995-11-28 | Matsumura Electron:Kk | Method for specifying and collating individual with fingerprint and apparatus therefor |
| JP2000020684A (en) * | 1998-06-30 | 2000-01-21 | Mitsubishi Electric Corp | Fingerprint image input device |
| JP2001078990A (en) * | 1999-09-13 | 2001-03-27 | Nippon Koden Corp | Apparatus for measuring light absorber in blood |
| JP2001167258A (en) * | 1999-11-01 | 2001-06-22 | Trw Inc | Method and device for excluding spurious fingerprint caused by variable illumination |
| KR20020042588A (en) * | 2002-05-11 | 2002-06-05 | 조기영 | Fingerprint sensor using blood flow to recognize living bodies |
-
2002
- 2002-07-09 KR KR10-2002-0039759A patent/KR100471645B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6427534A (en) * | 1987-07-23 | 1989-01-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pulse wave meter |
| JPH07308308A (en) * | 1994-05-17 | 1995-11-28 | Matsumura Electron:Kk | Method for specifying and collating individual with fingerprint and apparatus therefor |
| JP2000020684A (en) * | 1998-06-30 | 2000-01-21 | Mitsubishi Electric Corp | Fingerprint image input device |
| JP2001078990A (en) * | 1999-09-13 | 2001-03-27 | Nippon Koden Corp | Apparatus for measuring light absorber in blood |
| JP2001167258A (en) * | 1999-11-01 | 2001-06-22 | Trw Inc | Method and device for excluding spurious fingerprint caused by variable illumination |
| KR20020042588A (en) * | 2002-05-11 | 2002-06-05 | 조기영 | Fingerprint sensor using blood flow to recognize living bodies |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11150183B2 (en) | 2018-10-23 | 2021-10-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Optical sensor including a base substrate with a contact sensor and apparatus and method for estimating bio-information |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20040005266A (en) | 2004-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Reddy et al. | A new antispoofing approach for biometric devices | |
| US8031912B2 (en) | Biometric sensor apparatus and method | |
| US9675286B2 (en) | Plethysmograph pulse recognition processor | |
| US10973442B2 (en) | Method and system for non-invasive optical blood glucose detection utilizing spectral data analysis | |
| CN105009173B (en) | Device and method for the arterial oxygen saturation for determining object | |
| US20120119089A1 (en) | Optical System, Method and Computer Program for Detecting the Presence of a Living Biological Organism | |
| JPS6392335A (en) | Method and apparatus for monitoring oxygen saturation degree in blood | |
| JPS63246138A (en) | Optical sensor for oxymeter | |
| CA2699626C (en) | Optical device components | |
| JP2010540964A (en) | Optical device components | |
| KR20050096142A (en) | Person recognition method and device | |
| JP3788043B2 (en) | Fingerprint image input device | |
| KR101919229B1 (en) | Apparatus and method for measuring a biometrics information | |
| KR100471645B1 (en) | Apparatus and method for detecting a forged fingerprint for fingerprint input device | |
| US20210219884A1 (en) | System and method for determining at least one vital sign of a subject | |
| KR20030095726A (en) | Apparatus and method for sensing a hematocele of finger for fingerprint input device | |
| KR200380707Y1 (en) | Apparatus for sensing a hematocele of finger for fingerprint input device | |
| US20190150839A1 (en) | Material characteristic signal detection method and apparatus | |
| KR20170064906A (en) | Apparatus and method for measuring bio-signal | |
| CN213551703U (en) | Biological characteristic detection device and intelligent wearable equipment | |
| US20220233115A1 (en) | Information acquisition device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20090202 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |