KR100699026B1 - 스위핑 센서를 채용한 지문인식기용 지문 템플릿 생성장치 및 그 방법 - Google Patents

스위핑 센서를 채용한 지문인식기용 지문 템플릿 생성장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스위핑 센서를 채용한 지문인식기용 템플릿 생성 장치에 관한 것으로, 스위핑센서로부터 입력된 부분지문화상들을 소정개씩 합성하여, 특징점 추출 가능한 크기의 합성지문화상들을 생성하는 부분지문합성모듈; 합성지문화상들로부터 특징점을 추출하는 특징점 추출모듈; 및 상기 특징점들을 합성하여 지문 템플릿을 생성하는 템플릿 생성부를 구비한다. 이에 의해 적은 용량의 메모리를 이용하여 종래 특징점 기반의 지문인식기술과 호환가능한 지문 템플릿을 생성함으로써, 저가형 지문인식기의 보급을 확대할 수 있다.

Description

스위핑 센서를 채용한 지문인식기용 지문 템플릿 생성 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR GENERATING A FINGERPRINT TEMPLATE FOR FINGERPRINT VERIFICATOR ADOPTING SWEEPING SENSOR AND METHOD THEREOF}
도 1a 및 도 1b는 종래 스위핑 센서를 채용한 지문인식기의 지문 템플릿 생성 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 스위핑 센서를 채용한 지문인식기의 지문 템플릿 생성 장치의 블럭 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 스위핑 센서를 채용한 지문인식기의 지문 템플릿 생성 방법을 설명하는 흐름도.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 스위핑 센서를 채용한 지문인식기의 지문 템플릿 생성 방법을 설명하는데 제공되는 도면.
본 발명은 스위핑 센서를 채용한 지문인식기의 지문 템플릿 생성 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스위핑센서로부터 입력되는 부분지문화상을 특징점을 추출할 수 있을 정도의 크기로 합성 한 후, 이들로부터 추출한 특징점을 추후에 합성하여 지문 템플릿을 생성함으로써, 종래 부분지문화상으로부터 전체 지문화상을 합성한 후 특징점을 추출하는 방식에 비하여 메모리를 절감할 수 있고, 지문 템플릿 생성 효율을 증진시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.
최근 모바일 정보기기 및 정보서비스 이용을 위한 사용자 인증 방법으로 지문인식 방법이 도입되고 있다. 이에 따라 지문인식장치 제조업체들은 시장의 확대와 비용감소를 위한 방안으로 저가형 지문센서들을 채용한 지문인식장치들을 시장에 내놓고 있다. 이러한 저가형 지문센서로서 현재 각광 받고 있는 제품이 스위핑 센서이다.
스위핑센서는 종래 일반적인 센서들이 손가락에 알맞은 크기(1inch * 1inch)로 구성되는 것에 반해, 아주 작은 크기의 막대형 입력창을 구비하여, 사용자의 손가락 문지름 동작을 통해 다수의 부분지문화상을 입력받는 장치이다. 이러한 스위핑센서를 채용한 지문인식기는 종래 지문센서들에 비해 센서의 크기가 작기 때문에, 모바일 디바이스 및 핸드핼드 디바이스와 쉽게 통합가능하며, 소비전력이 낮기 때문에 이동형 단말기에 응용이 용이하며, 작은 크기의 실리콘 사용으로 인해 생산 단가가 감소되는 장점을 갖게 된다.
하지만, 스위핑 센서는 그 특성상 전체 지문을 단일 지문화상으로 입력받지 못하고, 복수개의 부분지문화상을 입력받게 되기 때문에, 별도의 지문합성과정이 요구된다.
도 1a는 스위핑센서를 통해 입력되는 부분지문화상의 일예를 도시한다. 도시된 바와 같이 각각의 부분지문화상들은 일정 영역을 공유하며(이하 겹침영역이라 한다.) 이들 겹침영역을 이용하여 도 1b에 도시된 바와 같은 전체 지문화상을 획득한다. 스위핑센서의 특징에 따라 차이는 있겠으나, 보통 한 번의 문지름 동작을 통해 입력되는 부분지문의 개수는 100 ~ 200개로서, 이들 100 ~ 200개의 부분지문화상을 합성함으로써 하나의 전체 지문화상이 생성된다.
이후, 이렇게 획득된 전체 지문화상으로부터 추출된 전체 특징점의 집합은 지문 템플릿으로 구성되어, 사용자 인증에 이용된다.
그런데, 종래의 이러한 방식은, 부분지문화상을 합성하여 전제 지문화상을 획득하는 과정에서 대용량의 메모리가 요구되며, 이는 저가형 지문인식장치 생산의 제약 사항으로 작용된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 소용량의 메모리를 통해 종래 특징점 기반의 지문인식기술과 호환가능한 지문 템플릿을 생성함으로써, 저가형 지문인식기 보급을 확대할 수 있는 기술을 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 스위핑 센서를 채용한 지문인식기의 지문 템플릿 생성 장치는, 스위핑센서로부터 입력된 부분지문화상들을 소정개씩 합성하여, 특징점 추출 가능한 크기의 합성지문화상들을 생성하는 부분지문합성모듈; 상기 합성지문화상들로부터 상기 특징점을 추출하는 특징점 추출모듈; 및 상기 특징점들을 합성하여 지문 템플릿을 생성하는 템플릿 생성부를 구비한다.
이때 바람직하게는, 상기 부분지문합성모듈은, 상관기술을 통해 상기 스위핑센서로부터 입력되는 상기 부분지문화상들간의 겹침영역을 검출하여, 검출된 상기 겹침영역이 일치되도록 상기 부분지문합성을 수행한다.
그리고 바람직하게는, 상기 특징점 추출모듈은, 상기 특징점 추출이 용이하도록 특징점 추출 이전에 정규화 및 영상 향상 처리를 수행한다.
그리고 바람직하게는, 상기 템플릿 생성모듈은, 추출된 상기 특징점들을 상관기술을 통해 합성하여 특징점 집합을 생성한 후, 생성된 상기 특징점 집합을 통해 상기 지문 템플릿을 생성한다.
한편, 본 발명에 따른 스위핑 센서를 채용한 지문인식기에서 지문 템플릿을 생성하는 방법은, 스위핑센서로부터 입력된 부분지문화상들을 소정개씩 합성하여, 특징점 추출 가능한 크기의 합성지문화상들을 생성하는 제 1 단계; 상기 합성지문화상들로부터 지문 특징점을 추출하는 제 2 단계; 및 상기 특징점들을 합성하여 지문 템플릿을 생성하는 제 3 단계를 구비한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 스위핑 센서를 채용한 지문인식기의 지문 템플릿 생성 장치의 블럭 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 지문 템플릿 생성장치(200)는, 지문입력모듈(210), 부분지문 합성모듈(220), 특징점 추출모듈(230), 및 템플릿 셍성모듈(240)을 포함한다.
지문입력모듈(210)은 스위핑센서를 통해 입력된 사용자의 지문화상을 입력받기 위한 모듈로서, 사용자가 스위핑센서에 손가락을 접촉한 뒤 문지르는 동작을 수행하는 것에 대응하여, 스위핑센서부터 복수의 부분지문화상를 입력받는 지문입력부(212), 및 상기 지문입력부(212)로부터 입력되는 부분지문화상을 저장하는 부분지문기억부(214)를 포함한다.
부분지문합성모듈(220)은 연속하는 부분지문화상을 소정 개씩 합성하여, 특징점 추출이 가능한 크기의 부분지문화상을 생성하는 모듈로서, 부분지문 합성용 최적위치결정부(224), 부분지문합성부(226), 및 부분합성지문기억부(228)를 포함한다.
부분지문 합성용 최적위치결정부(224)는 연속하는 부분지문화상 합성을 위한 양 부분지문화상간의 합성위치를 결정한다. 이때 상관기술을 이용하여 겹침영역을 검출해내고, 이 겹침영역이 일치되도록 합성위치를 결정한다.
부분지문합성부(226)는 부분지문 합성용 최적위치 결정부(224)에서 결정된 최적위치에 따라 부분지문을 소정 개 합성하여 합성지문을 생성한다. 이때, 합성지문의 세로폭이 16픽셀이상이 되도록하는 것이 바람직하며, 이때, 필요한 부분지문의 개수는 스위핑 센서의 종류에 따라 상이하다. 겹침영역을 고려할 때, 만약 하나의 부분지문화상의 세로폭이 8픽셀인 경우, 2~3개의 부분지문화상을 합성하고, 16픽셀인 경우 1~2개의 부분지문화상을 합성함으로써, 특징점 추출가능한 합성 지문화상을 생성할 수 있다.
따라서, 종래 통상 100 ~ 200개의 부분지문화상을 합성하여 전제지문화상을 생성한 후, 전체 특징점을 추출하는 방식에 비해, 본 발명은 오직 2 ~ 3개 정도의 부분지문화상을 저장할 수 있는 메모리 공간만을 요하기 때문에, 메모리 절감에 큰 효과가 있다.
부분합성지문기억부(228)는 부분지문을 소정개 합성하여, 합성지문화상을 생성하는 과정에서 생성되는 합성지문화상을 저장한다. 이때, 부분합성지문기억부(228)는 오직 소정개의 부분지문화상을 저장할 수 있는 정도의 메모리 용량을 확보하면 충분하기 때문에, 종래 부분지문화상으로부터 전체지문화상을 생성하는 방법에 비해, 비용 절감 효과가 크다.
특징점추출모듈(230)은 합성지문화상으로부터 특징점을 추출하는 모듈로서, 합성지문화상이 일정한 화상특성을 갖도록 소정 기준에 따라 정규화를 수행하는 지문화상처리부(232), 및 정규화된 합성지문화상으로부터 특징점을 추출하는 지문특징추출부(234)를 포함한다. 이때, 특징점은 분기점, 단점 등으로서, 추후 추출된 분기점, 단점간의 거리 및 개수에 따라 개인 고유의 지문 템플릿이 결정된다.
지문화상처리부(232)가 수행하는 정규화는 해상도 정규화 및 그레이레벨 정규화를 포함하며, 또한, 지문화상처리부(234)는 전경분리 및 게이버(Gabor) 필터링 등의 기법을 이용하여 지문 개선 처리를 수행한다.
템플릿 생성 모듈(240)은 추출된 특징점을 합성하여, 전체 특징점 집합을 생성하고, 이에 기초하여 지문 템플릿을 생성하는 모듈로서, 지문특징합성용 최적위치결정부(242), 지문특징점합성부(244), 부분합성지문 기억부(246), 및 템플릿생성부(248)를 포함한다.
지문특징합성용 최적위치결정부(242)는 이전에 추출된 추추된 지문 특징점과, 현재 처리하고 있는 지문 특징간의 상관관계를 계산한다.
지문특징합성부(244)는 지문특징합성용 최적위치결정부(242)에 의해 산출된 상관관계에 의해, 지문특징을 합성하며, 부분합성지문 특징기억부(246)는 합성 도중에 발생하는 지문특징을 저장한다.
템플릿 생성부(248)는 지문특징합성부(244)에서 지문특징 합성이 완료되면, 이를 통해 지문 템플릿을 생성한다. 이때 생성된 지문 템플릿은 현재 지문인식장치의 모드에 따라, 소정 메모리 공간에 저장되거나, 또는 등록 사용자의 지문 템플릿과 비교되어 사용자를 인증하는데 사용된다.
도 3은 본 발명에 따른 스위핑 메모리를 채용한 지문인식기용 지문 템플릿 생성장치의 동작을 설명하는 흐름도로서, 도 2, 도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다. 이때, 도 4a 및 도 4b는 사용자가 스위핑센서를 통해 지문을 입력하는 동작에 따라 생성되는 부분지문화상을 설명하는 도면으로서, y축은 시간축이며, S1 내지 SN은 각 시간별로 입력된 부분지문화상을 나타낸다. 그리고 도 4b는 도 4a에 의해 추출된 부분지문화상을 합성하는 과정을 설명하는 도면으로, 선택영역 R을 다음 부분지문화상에서 이동시키면서 최대 유사도를 갖는 지점을 최적 위치로 산출하게 된다.
우선, 지문입력모듈(210)의 지문입력부(212)는 스위핑센서로부터 해당 시간에 대응하는 부분지문화상을 순차적으로 입력 받아 부분지문기억부(214)에 저장한 다(S310).
이후, 부분지문합성모듈(220)은 입력된 부분지문화상 Si와 Si-1을 합성하여, 합성 부분 지문화상을 생성한다(S320). 이때 합성 부분지문화상은 특징점 추출가능한 정도의 크기까지 계속적으로 합성된다.
부분지문합성단계(S320)은 세부적으로, 부분지문 합성용 최적 위치결정부(224)에 의해 현재 부분지문화상 Si와 이전 시간에서의 부분지문화상 Si-1과의 최대 유사도 지점을 산출하여 합성용 최적 위치를 결정하는 단계(S322)와, 산출된 합성용 최적 위치에 따라 부분지문화상 Si-1의 이동량을 결정하는 단계(S324), 그리고 부분지문합성부(226)에 의해 Si-1을 이동하여 Si와 합성하는 단계(S326)을 포함한다.
이때 이동량은 아래 [수학식 1]에 기초하여 산출된다. [수학식 1]은 각 부분지문화상간 상관 겹침영역을 검출해내기 위한 식으로서, 양 부분지문화상간 픽셀값의 차이가 최소가 되는 위치를 겹침영역으로 검출해낸다.
Figure 112004061314890-pat00001
이때 Si(x,y)는 시간 i에서의 부분지문화상이다. 이와 같은 수학식은 전형적인 SSD(Sum of Squared Differences) 측정 방법으로서, 부분 지문 합성용 최적위치산출부(224)는 에러값 E(u,v)를 최소화하는 변위 [△x, △y]를 합성용 이동량으로 산출한다. 그리고, 산출된 합성용 이동량에 따라 부분지문화상 Si-1을 이동하여 Si와 합성함으로써, 특징점 추출용 합성지문화상 Ii을 생성한다(S326).
일반적으로, 상관기술은 회전과 스케일 변화가 적용된 화상에 대해서는 매우 비능률적이나, 스위핑센서를 통해 입력되는 지문화상의 경우, 입력시 방향 제어가 불가능하기 때문에, 본 발명에 있어서는 매우 유용하다.
한편, 최적 유사도에 따른 최적 위치를 산출하기 위한 겹침영역을 찾기 위한 선택영역은 R 은 E(u,v)가 가능한 많은 정보를 전달할 수 있도록 충분히 크며, E(u,v)가 가능한 많은 성분을 생성할 수 있을 정도의 크기로 적어야 한다. 또한 부분지문화상의 폭보다 작아야한다. 따라서, 선택영역 R은 도 4b에 도시된 바와 같이 부분지문화상의 가장자리로 선택되며, 그 크기는 부분지문화상의 1/2정도로 하는 것이 바람직하다.
이후, S320 단계 수행에 의해 특징점 추출가능한 크기의 합성지문화상이 생성되면, 특징점 추출모듈(230)은 지문화상처리부(232)를 통해 합성지문화상 Ii에 대해 정규화 및 화질 개선 처리를 수행한 후, 지문특징추출부(234)를 통해 특징점 Fi를 추출한다(S330).
특징점 Fi 추출이 완료되면, 템플릿 생성 모듈(240)은 특징점 집합으로 구성되는 템플릿을 생성한다(S340). 템플릿 생성 단계(S340)은 지문특징합성용 최적위치결정부(242)를 통해 지금까지 만들어온 템플릿에 특징점 Fi를 합성하기 위한 부 분특징 합성용 이동량을 결정하는 단계와(S342), 지문특징 합성부(244)를 통해 합성용 이동량에 기초하여 Fi를 이동하여 지금까지 생성된 템플릿 Ti-1(초기 템플릿 T 1은 F1이다.)과 합성하여 Ti를 생성하는 단계를 포함한다.
이때 i가 마지막 부분지문이 입력된 시간이면, 지문 템플릿 Ti를 최종 지문 템플릿으로 결정하고, 그렇지 않은 경우, S310 단계 이후를 반복 수행하여 최종 지문 템플릿을 생성한다.
상술한 바와 같은 방법에 의해, 스위핑센서를 채용한 지문인식기에서 지문 템플릿 생성을 위한 메모리를 절감할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 종래의 방식이 최소한 전제 지문화상을 한 번에 저장할 수 있는 메모리 공간을 요하던 것에 비해, 두 부분지문화상을 저장할 수 있는 메모리 공간만을 확보하면 되기 때문에, 스위핑센서를 채용한 지문인식기의 생산단가를 획기적으로 절감할 수 있는 장점이 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 스위핑센서로부터 입력된 부분지문화상들을 소정개씩 합성하여, 특징점 추출 가능한 크기의 합성지문화상들을 생성하는 부분지문합성모듈;
    상기 합성지문화상들로부터 상기 특징점을 추출하는 특징점 추출모듈; 및
    상기 특징점들을 합성하여 지문 템플릿을 생성하는 템플릿 생성부를 포함하는 것을 특징으로하는 스위핑 센서를 채용한 지문인식기의 지문 템플릿 생성 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 부분지문합성모듈은,
    상관기술을 통해 상기 스위핑센서로부터 입력되는 상기 부분지문화상들간의 겹침영역을 검출하여, 검출된 상기 겹침영역이 일치되도록 상기 부분지문을 합성하는 것을 특징으로 하는 스위핑 센서를 채용한 지문인식기의 지문 템플릿 생성 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 특징점 추출모듈은,
    상기 특징점 추출이 용이하도록 특징점 추출 이전에 정규화 및 영상 향상 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 스위핑 센서를 채용한 지문인식기의 지문 템플릿 생성 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 템플릿 생성모듈은,
    추출된 상기 특징점들을 상관기술을 통해 합성하여 특징점 집합을 생성한 후, 생성된 상기 특징점 집합을 통해 상기 지문 템플릿을 생성하는 것을 특징으로하는 스위핑 센서를 채용한 지문인식기의 지문 템플릿 생성 장치.
  5. 스위핑센서로부터 입력된 부분지문화상들을 소정개씩 합성하여, 특징점 추출 가능한 크기의 합성지문화상들을 생성하는 제 1 단계;
    상기 합성지문화상들로부터 지문 특징점을 추출하는 제 2 단계; 및
    상기 특징점들을 합성하여 지문 템플릿을 생성하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 스위핑 센서를 채용한 지문인식기의 지문 템플릿 생성 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 단계는,
    상관기술을 통해 상기 스위핑센서로부터 입력되는 상기 부분지문화상들간의 겹침영역을 검출하는 단계; 및
    검출된 상기 겹침영역이 일치되도록 상기 부분 지문화상을 합성하여 상기 합성지문화상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위핑 센서를 채용한 지문인식기의 지문 템플릿 생성 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 제 2 단계는,
    상기 특징점 추출이 용이하도록 정규화 및 영상 향상 처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위핑 센서를 채용한 지문인식기의 지문 템플릿 생성 방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 제 3 단계는,
    추출된 상기 특징점들을 상관기술에 따라 합성하여 특징점 집합을 생성하는 단계; 및
    생성된 상기 특징점 집합을 통해 상기 지문 템플릿을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 스위핑 센서를 채용한 지문인식기의 지문 템플릿 생성 방법.
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KR20030028919A (ko) * 2001-10-04 2003-04-11 심재창 분할입력된 지문의 합성장치와 분할입력된 지문의 등록 및인증방법
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