KR100786265B1 - 생체정보 획득 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 생체정보 인증시스템의 인증성능 향상을 위한 방안으로서 최적의 생체정보 영상을 선택하는 장치와 방법에 관한 것이다. 본 발명은 생체정보(가령 지문) 영상을 취득하기 위하여 조사하는 광원의 광량을 다양하게 변화시키면서 일시에 다수의 영상을 취득한 다음에 이들 중에서 최적의 영상을 선택하여 인증에 사용하는 방법 및 장치를 제공한다. 이를 위하여 본 발명은, 생체정보에 광원을 조사하여 생체정보 영상을 취득함에 있어서, 광원의 광량을 변화시키는 단계를 포함하여, 광원의 광량을 변화시키면서 다수의 생체정보 영상을 취득하는 단계; 취득된 다수의 생체정보 영상을 분석하여 영상품질을 체크하는 단계; 영상데이터 중에서 생체정보 인증 성능에 최적인 영상을 선택하는 단계를 포함하여 구성된다.

지문, 지문입력, 지문영상, 광량, 보정

Description

생체정보 획득 방법 및 장치{Method and apparatus for acquiring biometric information}

도 1은 지문의 다양한 상태에 따른 지문영상의 차이를 나타내는 영상.

도 2는 종래의 인증성능 개선을 위한 방법의 구성도 .

도 3은 본 발명에 따른 생체정보 획득 방법의 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 생체정보 획득 장치의 구성도.

도 5는 도 4의 광량제어부의 일실시예 구성도.

도 6은 도 4의 광량제어부의 다른 실시예 구성도.

<표시없는 도면부호의 설명>

10: 손가락, 15: 지문입력부, 20: 광원

본 발명은, 생체정보 획득 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 생체정보 인증시스템에서의 인증성능 향상을 위한 방안으로서 최적의 생체정보 영상을 선택하는 장치와 방법에 관한 것이다.

생체정보 인증시스템은 입력된 생체정보(지문, 안면상, 정맥문, 홍채 등)와 미리 등록된 사용자의 생체정보를 비교하여 인증을 수행하는 것으로서 문이나 금고 등의 잠금장치, 출입관리, 근태관리, 컴퓨터 엑세스 제어등 다양하게 활용될 수 있다.

이러한 생체정보 인증시스템에 사용되는 구성요소 중, 예를 들어 지문을 인식하는 지문입력장치는 크게 광학식과 비광학식으로 대별된다. 광학식 지문입력장치는 프리즘 등에 놓여진 지문에 빛을 비추어 지문의 골(valley)이나 융선(ridge)의 형태에 따라 반사되어 영상 센서에 형성된 지문영상을 분석하여 미리 저장되어 있는 지문과 대조를 하는 장치이다.

이러한 지문영상 취득장치에서는, 지문접촉창에 접촉된 지문의 골과 융선에 따라 반사광이 서로 다르게 되므로 영상센서에서는 지문의 패턴에 따라 서로 다른 레벨의 전기신호를 출력하게 되고, 영상처리부에서는 영상센서의 출력값을 디지탈신호로 정형하고 영상처리하여 지문패턴을 인식하게 되는 것이다.

그런데, 지문에서 반사되는 반사광은 지문 표면의 건조 상태에 따라 영상센서에서 취득되는 지문영상의 콘트라스트가 달라지게 된다. 가령, 표준상태보다 더 건조한 지문 표면의 경우에는 광원의 빛이 반사되는 양이 적어져 지문영상이 흐리게 취득되며(도 1의 (b) 참조) 지문패턴의 판독이 곤란해진다. 반면, 표준상태보다 습한 지문부의 경우에는 도 1의 (c)와 같이 반사되는 광원의 양이 많아져 지나치게 진하며 지문의 골과 융선간의 해상도가 저하되어 영상이 뭉개져서 취득되거나 융선의 패턴이 실제보다 넓어지고 골이 가늘어지게 취득되는 경향을 띤다(도 1의 (a)는 표준상태의 지문영상을 나타낸다).

이러한 현상을 해소하여 지문영상의 품질을 개선하기 위하여, 기존에 본 출원인은 표준상태의 지문을 기준으로 광원을 일차 조사하여 취득한 지문영상을 분석하여 영상의 콘트라스트가 기준값보다 낮을 때에는 광원의 광도를 올려서 이차 조사하여 이차 지문영상을 취득하고, 영상의 콘트라스트가 기준값보다 높을 때에는 광원의 광도를 낮추어 이차 조사하여 이차 지문영상을 취득하는 지문인식장치 및 방법을 등록받은 바 있다(대한민국특허등록 제338977호).

이에 따르면, 도 2에 나타낸 것과 같이, 표준상태 지문영상의 그레이레벨(기준 그레이레벨)을 저장하는 단계(101), 지문입력창에 접촉되어 있는 손가락의 지문부에 일차로 광원조사를 하여 일차 지문영상을 취득하는 단계(103), 취득된 일차 지문영상의 그레이레벨과 기준 그레이레벨을 비교하는 단계(105), 일차 지문영상의 그레이레벨이 기준 그레이레벨보다 큰 경우에는(107) 광원의 광량을 증가시킨 후(109) 이차로 광원조사를 하여 이차 지문영상을 취득하고(111), 기준 그레이레벨보다 작은 경우에는(113) 광원의 광량을 감소시켜서(115) 이차 광원조사를 하여 이차 지문영상을 취득(117)하는 단계로 이루어지는 지문영상 품질개선 방법을 개시하고 있다.

이와 같이, 선등록 발명에서는 기본적으로 지문부에 2회의 광원 조사를 하게 된다. "일차 조사"는 현재 지문입력창에 접촉된 지문부의 상태를 파악하기 위한 조사이고, "이차 조사"는 파악된 지문부의 상태에 따라 적정하게 광량을 증감(즉, 보정)하여 표준상태의 지문영상을 취득할 수 있도록 하기 위한 광원조사이다.

그러나 상기 선등록 발명에서는 최종적으로 지문 인증을 수행하는 데 소요되 는 시간이 많이 걸리는 단점이 있다. 즉, 일단 일차 지문영상을 받아본 다음에 기준값과 비교하여 광량을 조절한 후에 다시 이차 지문영상을 취득하는 과정을 거치기 때문에, 이차 지문영상을 이용하여 지문 인증을 수행하는데 걸리는 시간이 많이 소요되는 것이다. 만일 이러한 과정을 2회 이상 반복하게 될 경우에는 더더욱 그 문제점이 커지게 된다. 즉, 종래에는 영상취득 -> 영상비교분석 -> 영상버림 -> 영상재획득의 과정을 1회 이상 거쳐야 한다.

이에 본 발명자는 상기와 같은 선등록 발명의 문제점을 극복하기 위하여 본 발명을 개발하였다. 본 발명은 생체정보 인증시스템에서의 인증성능을 개선하기 위하여 선등록 발명의 구성과 달리, 생체정보(가령 지문) 영상을 취득하기 위하여 조사하는 광원의 광량을 다양하게 가변하면서 일시에 다수의 영상을 취득한 다음에 이들 중에서 최적의 영상을 선택하여 인증에 사용하는 방법 및 장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 생체정보에 광원을 조사하여 생체정보 영상을 취득함에 있어서, 광원의 광량을 변화시키는 단계를 포함하여, 광원의 광량을 변화시키면서 다수의 생체정보 영상을 취득하는 단계; 취득한 다수의 생체정보 영상을 분석하여 영상품질을 체크하는 단계; 생체정보 영상 중에서 생체정보 인증에 최적인 영상을 선택하는 단계를 포함하는 생체정보 획득 방법 및 장치를 제공한다.

상기 방법에 있어서, 상기 영상품질 체크 단계에서는, 취득된 생체정보 영상의 그레이레벨을 소정의 기준 그레이레벨과 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 또는, 상기 영상품질 체크 단계는, 상기 생체정보가 지문이라고 가정할 경우에, 취득된 지문영상의 융선의 폭과 골의 폭의 비율을 계산하여 이를 비교하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 다수의 영상을 취득하는 단계에 포함되는, 광량의 광원을 변화시키는 단계는, 광원에 인가하는 전류의 크기를 변화시킴으로써 이루어지거나, 다수 배열된 광원 중 일부만을 점등함으로써 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 생체정보에 조사되는 광원; 상기 광원의 광량을 조절하는 광량제어부; 생체정보에 상기 광원을 조사하여 얻어지는 영상을 취득하되, 광원의 광량을 변화시키면서 다수의 영상을 취득하는 생체정보 영상취득부; 취득한 다수의 생체정보 영상을 분석하여 영상품질을 체크함으로써 생체정보 인증에 최적인 상태의 영상을 선택하는 영상선택부를 포함하는 생체인증 성능유지 장치가 개시된다.

여기서 상기 영상선택부에서는, 취득된 생체정보 영상의 그레이레벨을 소정의 기준 그레이레벨과 비교하는 수단을 포함할 수 있다. 또는, 상기 생체정보를 지문이이라고 가정할 경우에, 상기 영상선택부는, 취득된 지문영상의 융선의 폭과 골의 폭의 비율을 계산하여 이를 비교하는 수단을 포함할 수 있다.

또한, 상기 광량제어부는 광원에 인가하는 전류의 크기를 변화시키는 수단을 포함하거나, 다수 배열된 광원 중 일부만을 점등하는 수단을 포함할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 생체정보 획득 방법 및 장치의 실현을 위한 구체적인 실시예에 대해 설명한다. 실시예는 생체정보 중 지문을 이용한 인증에 관해 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 범위는 이하에서 설명할 실시예에서 거론한 지문 이외의 다양한 생체정보 인증 시스템에 적용가능할 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 지문인증 방법의 구성을 나타내고 있다. 손가락(10) 끝의 지문에 광원(20)을 조사하여 지문영상을 취득함에 있어서, 광원(20)의 광량을 변화시키면서 다수의 지문영상을 취득한다(210a, 210b, ..., 210k). 이렇게 취득한 각 지문영상을 분석하여 영상품질을 체크한다(230). 그리고 지문인증에 최적인 영상품질을 갖는 지문영상을 선택한다(240).

지문영상의 품질을 체크하여 인증에 최적합한 영상을 선택하는 기술은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 용이하게 구현될 수 있다. 가령, 앞에서 언급한 선등록 특허에서 설명한 바와 같은 지문영상의 그레이레벨을 비교 분석하거나 영상에 표시된 융선의 폭을 비교하여 구현할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하자면, 표준상태 지문영상의 그레이레벨(기준 그레이레벨)을 저장해 놓고, 취득된 지문영상의 그레이레벨과 이 기준 그레이레벨을 비교하여, 취득된 지문영상의 품질을 체크할 수 있다.

또는, 지문영상의 융선의 폭과 골의 폭의 비율로써 품질을 체크할 수 있다. 이상적인 경우에 융선의 폭과 골의 폭은 1:1의 비율을 갖지만, 지문영상이 과도하게 진하거나 지문형태가 뭉개져서 최득된 경우에는 융선폭이 골폭보다 상대적으로 넓을 것이며(도 1 (c) 참조), 흐린 지문영상의 경우에는 융선폭이 소실되어 있거나 골폭보다 좁을 것이다(도 1 (b) 참조). 실제로 이 경우는, 융선 하나와 골 하나의 폭을 합한 값을 기준으로 하여 그 중에 융선폭의 비율이 얼마인가를 계산하여 품질을 체크하는 것이 가능하다.

이렇게 선택된 최적영상으로 지문인증 절차가 진행되면(250), 지문의 상태가 어떠한 상태든지 간에 최적의 지문영상을 선별할 수가 있기 때문에, 지문인증의 성능이 일정하게 유지될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지문인증 장치의 구성을 나타낸다. 손가락(10)이 지문입력부(15)에 놓여있고, 손가락(10)의 지문에는 광원(20)이 조사되고 있다. 광원(20)은 광량제어부(30)에 의해 그 광량이 조절된다. 광원(20)의 광량을 조절하면서 지문입력부(15)에서 출사되는 다수의 이미지를 영상취득부(40)에 의해 다수의 지문영상으로서 생성하고, 이 영상들을 분석하여 영상선택부(60)를 통해 최적의 영상품질을 갖는 지문영상을 선택한다. 최적의 영상으로 선택된 지문영상의 경우에는 지문인증부(70)에 의해서 이용되어 지문인증을 수행한다.

도 3과 도 4에서, 영상취득부(40)에서는 하나의 지문영상만을 취득하는 것이 아니라, 광량제어부(30)를 이용해 광원(20)의 광량을 변화시키면서 다수의 지문영상을 취득한다. 영상선택부(60)에서는 취득된 다수의 지문영상 중에서 지문인증에 최적합한 지문영상을 선택하는 것이다.

도 5와 도 6은 상기 광량제어부(30)의 두 가지 실시예를 나타낸다. 도 5의 실시예는 단일 광소자(38)에 인가하는 전류를 변화시키는 전류가변부(34)를 통해 광량을 변화시키는 실시예를 나타낸다. 제어부(32)는 미리 설치된 프로그램 등에 의해서 소정 단계로 인가 전류를 변화시키는 명령을 내리는 구성요소이고, 광원부(36)는 광소자(38)를 구동시키는 구동부이다. 가령, 광소자(38)가 LED인 경우에 광원부(36)는 LED의 온/오프를 담당하는 구동회로를 의미한다. 전류가변부(34)는 광원부(36)로 하여금 광소자(38)를 구동하기 위하여 인가하는 전류(또는 전압)를 변화시키는 역할을 한다.

한편, 도 6의 실시예는 광소자(38a, 38b, 38c, ..., 38n)를 다수개 설치하고 이들 다수의 광소자 중에서 일부만 점등시킴으로써, 그 점등된 광소자의 개수로써 광량을 조절하기 위한 구성을 갖는다. 이를 위해, 도 6에서는 다수의 광원이 배열되고 이 광원 어레이를 구동시키기 위한 광원 어레이부(36')와, 다수의 광원중 선택적으로 일부를 점등하기 위한 광원 선택 단속부(34')를 개시하고 있다.

이상에서 본 발명을 구체적으로 실시하기 위한 실시예를 설명하였다. 그러나 이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현한 하나의 예로서 본 발명의 기술적 범위를 한정짓는 것이 아니다. 본 발명의 기술적 범위 내지는 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 합리적 해석에 의해 결정되는 것이다.

본 발명에 따르면, 어떠한 조건의 생체정보라 하더라도 적정한 상태로 그 영 상을 취득할 수 있어서 효과적인 인증성능을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 지문의 경우에는 지문이 습한 상태이든 건조 상태이든, 또는 지문입력창에 충분히 접촉되지 않은 지문, 여성이나 아동의 지문 등과 같이 융선이 가는 지문에 대해서도 표준상태의 지문영상과 동등한 품질의 지문영상을 얻을 수 있으므로, 항상 일정한 지문인증 성능을 발휘할 수 있다.

Claims (10)

1. 생체정보 인증에 필요한 생체정보 영상을 취득하는데 있어서,

   생체정보에 광원을 조사하여 생체정보 영상을 취득함에 있어서, 광원의 광량을 변화시키는 단계를 포함하여, 광원의 광량을 변화시키면서 다수의 영상을 취득하는 단계,

   취득한 다수의 생체정보 영상을 분석하여 영상품질을 체크하는 단계,

   생체정보 영상 중에서 생체정보 인증에 최적의 품질을 갖는 영상을 선택하는 단계를 포함하는 생체정보 획득 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 영상품질 체크 단계에서는

   취득된 생체정보 영상의 그레이레벨을 소정의 기준 그레이레벨과 비교하는 단계를 포함하는 생체정보 획득 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 생체정보는 지문이며,

   상기 영상품질 체크 단계에서는, 취득된 지문영상의 융선의 폭과 골의 폭의 비율을 계산하여 이를 비교하는 단계를 포함하는 생체정보 획득 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 다수의 영상을 취득하는 단계에 포함되는, 광량의 광 원을 변화시키는 단계는

   광원에 인가하는 전류의 크기를 변화시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 생체정보 획득 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 다수의 영상을 취득하는 단계에 포함되는, 광량의 광원을 변화시키는 단계는

   다수 배열된 광원 중 일부만을 점등함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 생체정보 획득 방법.
6. 생체정보 인증에 필요한 생체정보 영상을 취득하는 장치에 있어서,

   생체정보에 조사되는 광원,

   상기 광원의 광량을 조절하는 광량제어부,

   생체정보에 상기 광원을 조사하여 얻어지는 영상을 취득하되, 광원의 광량을 변화시키면서 다수의 영상을 취득하는 영상취득부,

   취득한 다수의 생체정보 영상을 분석하여 영상품질을 체크하므로써 생체정보 인증에 최적의 품질을 갖는 생체정보 영상을 선택하는 영상선택부를 포함하는 생체정보 획득 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 영상선택부에서는

   취득된 생체정보 영상의 그레이레벨을 소정의 기준 그레이레벨과 비교하는 수단을 포함하는 생체정보 획득 장치.
8. 제6항에 있어서,

   상기 생체정보는 지문이며

   상기 영상선택부에서는, 취득된 지문영상의 융선의 폭과 골의 폭의 비율을 계산하여 이를 비교하는 수단을 포함하는 생체정보 획득 장치.
9. 제6항에 있어서, 상기 광량제어부는

   광원에 인가하는 전류의 크기를 변화시키는 수단을 포함하는 생체정보 획득 장치.
10. 제6항에 있어서, 상기 광량제어부는

    다수 배열된 광원 중 일부만을 점등하는 수단을 포함하는 생체정보 획득 장치.

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