KR100936207B1 - 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각 개인의 홍채의 차별적 특징을 이용하여 개인의 신원을 확인하는 홍채코드 생성 및 비교 알고리즘에 관한 것이다.

이를 위하여 홍채코드의 집합요소로서 객체를 분류하며 이 객체는 각 객체는 그 길이와 기울기, 라인에 대응되는 홍채표면 데이타들이 각각 다른 객체와 상이한 요소로 특징지어져 있다.

홍채코드의 생성방법은 상기 각 객체의 데이터요소를 배열하며, 나아가 검색키로서 프라이머리코드를 생성하여 홍채코드 선두에 포함된다. 프라이머리코드는 일단 다수홍채 획득에 대해 항상 일정하고 안정된 객체를 기준객체로 지정하여 나머지 객체들과의 상대적 특징값을 배열함으로 구성된다.

이렇게 생성된 홍채코드는 데이터베이스에 소팅(정렬) 저장되며, 비교시 소팅 분류테이블이 가리키는 해당 키값만을 비교함으로서 신속한 비교를 구현할 수 있는 특징이 있다.

상기의 기준객체로 지정되는 객체 분석방법은, 홍채일반영역(고주파를제외한 평이한 영역)에 나타나는 홍채결을 빗살무늬 마스킹으로 필터링하여 분석된 홍채결의 방향과 대응되는 객체를 기준개체로 지정한다. 이외에 객체가 가진 성분특징인 데이타패턴(강도)의 크기로도 기준객체를 지정하는 방법이 포함될 수 있다.

또한 본 발명은 일반적 홍채의 크기가 어느 정도의 범위 안에서 일정하다는 특징을 이용하여 일정범위의 홍채크기를 홍채획득 가능한 컨트라스트 비로 정하는 적정홍채영역분석단계와;

홍채촬영환경에 따른 상이한 광량의 홍채에 대해서도 홍채표면의 데이타와 비례적으로 일정한 값인 공막의 평균값을 기준명도로하여 홍채데이터를 평가하는 기준명도분석단계가 포함되며,

비교의 속도와 안정성을 위하여 원시데이터의 대략적인 값인 레이아웃데이터와 홍채일반영역의 평균명도의 기준명도에 대한 상대값 등이 홍채코드에 포함된다.

생체인식, 홍채보안, 홍채코드, 소스변형, 공막, 해상도, 기준키, 프라이머리코드, 객체, 빗살무늬, 객체쌍교차점, 레이아웃, 정렬, 소팅, 원본보정

Description

홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법{Means of Creating Iris Templete and Comparing the Templete for Iris Authentication }

본 발명은 개인의 신원을 확인하기 위하여 생체정보를 이용함에 있어서 특히 홍채가 가진 고유의 개인적 특징을 이용하여 홍채코드를 생성하여 저장하고 비교하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 일정한 홍채의 크기 및 선명도를 두어 적합한 홍채를 획득한 후, 홍채영역을 객체화하고, 각 객체의 특징점을 따라 홍채코드화하여 저장하며, 비교시 소팅키에 의해 신속하게 비교하도록 하는 홍채코드생성 및 비교방법에 관한 것이다.

일반적으로 홍채을 이용하여 신원을 확인하기 위한 홍채코드 생성 및 비교방법에 있어서, 우선적으로 동공의 중심을 분석한 후, 이를 극좌표로 변환하여 동공의 경계반지름을 검출하고, 계속하여 홍채의 반지름을 산출하며, 이렇게 검출된 홍채영역을 다수의 트랙으로 영역분할하여, 분할된 영역의 데이타를 추출하여 엔코딩함으로서 홍채코드가 생성된다. 또한 홍채의 원본과 비교본의 비교에 있어서, 각 컬럼 데이터를 이동하면서 상호 유사도가 기준일치율 범위에 있을 때 이를 본인으로 확인한다.

하지만, 상기와 같은 일반적인 홍채코드 생성방법은, 동공의 중심이 달리 검출되었을 경우에는 트랙과 섹터의 순차가 왜곡되어 홍채코드가 생성됨으로 비교시 그 일치율을 현저히 저하되는 단점이 있다. 또한 트랙을 따라 홍채영역을 분할할 경우, 홍채면적에 따른 해상도에 대해 데이터 변화율이 심하므로 홍채코드 상호간 일치성이 불안정해지는 단점이 있다. 또한 상기의 섹터 데이터를 이동함으로 비교하는 방법은 많은 시간을 소요할 뿐 아니라, 다수의 홍채코드가 있을 때에는, 최대의 경우 모든 홍채를 비교해야하므로 홍채의 수가 많아질수록 인증 시간은 길어질 수 밖에 없는 단점이 있다 하겠다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제를 해결하는 것으로서, 본 발명의 목적은 동공의 중심없이도 서로 다른 동공경계점 상호간의 특징에 기초하여 객체를 생성하고, 홍채가 가진 고유한 특징을 검출, 각 객체 중에 상기 특징과 근사한 객체를 기준 객체를 정하여, 상기 기준객체를 기준으로 나머지객체간의 상대적인 일정값을 프라이머리코드로 생성토록 하고, 홍채코드비교시 비교본을 원본과 소팅키 분류테이블의 의하여 직접비교하도록 하기위하여, 변화가 적고 안정된 코드로서 프라이머리코드를 선배열하여 소팅 저장하도록 하는 홍채코드의 생성 및 비교방법을 제공하는 데 있다.

서로 다른 동공경계점간의 상호관계성의 의존하여 객체범위로 지정함으로서 홍채코드를 생성하는 홍채코드 생성방법은 홍채의 중심의 검출없이도 안정되고 일정한 데이터를 추출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 빗살무늬 방향 등 특정한 값을 가진 기준객체를 추출하여 이를 기준좌표로하여 다른 객체와의 상대적인 값을 코드화한 후 이를 소팅 저장, 안정된 데이타를 선배열하여 소트(sort) 가능한 템플릿 구조를 만들어 비교하도록 하는 방법은 홍채의 회전과 관련없이 그 값의 순서가 일정하여 코드의 일대일 직접비교가 가능하게 되어 다수 홍채코드 간의 비교 시간이 매우 단축되는 효과가 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 홍채 코드 생성 및 비교 방법은,

홍채이미지의 가중심점을 잡아 홍채경계를 검출하여 동공영역이 포함된 홍채전체크기 및 면적을 산출하여, 상기 홍채전체크기가 미리 정해진 홍채전체크기의 일정범위에 속할 때 이를 선명한 이미지로 간주하여 컨트라스트레벨(Contrast level)을 부여하며,

이어서 상기 부여된 컨트라스트레벨이 미리 정한 기준에 적합할 경우에, 동공경계를 검출하여 동공영역을 포함하지 않는 홍채영역의 면적을 산출하고 이어 상 기 홍채영역 면적의 상기 홍채전체면적에 대한 백분율을 계산하여 그 값을 홍채의 데이타해상도로 간주하여 해상도레벨(Resolution level)을 부여하는 적정홍채분석단계(100);

상기 홍채경계 외곽에 위치한 공막 영역의 평균 명도 값을 기준명도로 정하는 기준명도설정단계(200);

상기 홍채영역의 홍채이미지의 8비트 데이터를 상기 기준명도에 준하여 이진화하여 분할하되, 이진수로 구분 분할되는 영역의 면적의 각각의 크기가 서로 동일하게 될 때까지 상기 기준명도의 값을 가감하여 이진 분할하도록 하여 원시데이터를 생성하는 소스변형단계(300);

지정된 어느 한 상기 동공경계 점으로부터 일정거리에 있는 동공경계 점까지의 선분중심에서 동공경계외측 방향으로 직각으로 일정거리까지 향하는 수직 라인을 하나의 객체로 지정, 생성하며, 계속하여 각각의 동공경계 점들을 따라 일정갯수만큼 객체를 생성하는 객체생성단계(400);

상기 객체에 데이터요소를 구조체로 구성하여 적재하되, 상기 원시데이터에 대하여 객체 라인이 일정크기로 대응하는 값의 배열을 갖는 주데이터 요소와, 상기 원시데이터에 대하여 각 객체 라인에 일정간격으로 대응하는 화소와 다수의 주변 화소를 일정한 크기와 값을 갖는 행렬을 마스킹하여 하나의 값으로 평균한 값의 배열을 갖는 레이아웃데이터 요소를 적재하도록 하는 객체데이터구성단계(500);

홍채영역 중 상기 기준명도에 준하여 나타나는 패턴부분을 제외한 영역인 홍채일반영역의 표면에 나타나는 빗살무늬방향을 검출, 상기 객체 중 객체 라인의 방 향이 상기의 빗살무늬방향과 가장 일치하는 객체를 기준객체로 지정하는 기준객체분석단계(550);

상기 객체 데이터요소의 합의 크기 순서를 따라 상기 기준객체에 대한 각 객체의 위치차의 값을 배열하여 프라이머리코드를 생성하며,

상기 기준객체를 중심으로하여 각 객체의 데이터요소를 순차적으로 결합하여 홍채코드를 생성하되, 선두에 상기 프라이머리코드를 포함하도록 구성하여 홍채코드가 생성되도록 하는 홍채코드생성단계(600);

상기 홍채코드의 저장 및 비교를 위한 데이터베이스는 상기 해상도레벨에 따라 테이블을 각각 달리하도록 테이블에 해상도번호를 지정하는 홍채코드유형분류단계(700);

프로세싱모드를 분석, 현재 프로세싱모드가 등록모드일 경우, 상기 홍채코드를 데이터베이스에 원본으로 저장하되, 상기 프라이머리코드를 키값으로 소팅(sorting)하여 저장하는 홍채코드저장단계(800);

상기 프로세싱모드가 비교모드일 경우에, 상기 홍채코드를 비교본으로하여 원본인 홍채코드와 서로 비교함에 있어서, 비교본의 해상도레벨에 해당하는 테이블을 찾아 소팅 저장되어 있는 프라이머리코드를 우선적으로 서로 직접 비교하되, 그 첫번째 값이 온전히 일치하고 나머지 값이 기준 일치율 이상일 때 잠정적 본인으로 판단하며, 계속하여 홍채코드 구성요소인 각 객체의 주데이터및 레이아웃데이터의 상호 비교값이 기준 일치율 이상일 때 본인으로 결정하는 홍채코드비교단계(900);

상기 비교단계에서 그 결과가 본인으로 인정되고 상기 비교본의 참고값이 해 당 원본의 참고값보다 우수할 경우 해당 원본에 비교본의 홍채코드와 참고값을 추가함으로서 원본값을 보정하도록 하는 원본홍채코드보정단계(1000);

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 특히 상기 적정홍채분석단계(100)에 있어서,

상기 가중심점을 하나이상 달리하여 홍채경계(10) 및 동공경계(20)를 검출하도록 하는 단계(123)와;

상기 가중심점을 보정함에 있어서 상기의 홍채경계의 어느 한 점(I)과 가장 근접한 상기 동공경계의 점(J)을 지나는 선분이 일정거리만큼 떨어진 또 다른 홍채경계점(K)으로부터 생성된 라인과 만나는 교차점을 Q라 할 때, 홍채경계를 따라 서로 달리 생성되는 교차점 Q의 집합의 크기중심을 홍채 가중심점으로 정하는 단계(190)와;

상기 컨트라스트레벨의 분석은 동공경계 안팎의 명도 대비비가 미리 정한 대비비의 범위 안에 있을 때 이를 선명한 이미지로 간주하는 단계(161)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 특히 상기 기준명도설정단계(200)에 있어서,

상기 기준명도설정단계는 상기 홍채일반영역(45) 부분의 명도를 평균한 값을 기준명도로 재설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 특히 상기 소스변형단계(300)에 있어서,

상기 원시데이터생성은 홍채이미지의 해당 화소와 이웃한 화소와의 상대값과 상기의 원시데이터를 배타적논리합(XOR)으로 변환하여 원시데이터를 재생성하거나 상기 상대값을 원시데이터로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 특히 상기 기준객체분석단계는(550)에 있어서,

상기 객체의 데이터요소의 합의 크기 값이 가장 큰 객체(P1)를 기준객체로 지정하도록 하는 단계와;

각 객체 라인(CD)을 동공방향으로 확장하여 일정 개수만큼 떨어진 다른 객체의 확장라인과 만나는 점을 객체쌍교차점으로 한 후, 어느 한 객체쌍교차점으로부터 나머지 모든 객체의 객체쌍교차점까지의 길이의 합의 크기가 가장 큰 객체를 기준객체로 지정하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다

또한 본 발명은 특히 상기 홍채코드생성단계(600)는,

상기 기준객체에 준하여 각 객체의 데이터요소를 결합함에 있어 순차적 배열외에 임의로 정해진 엔코딩맵테이블(17)을 참조하여 결합, 생성하는 단계(620)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 특히 상기 홍채코드저장단계(800)에 있어서,

해당 홍채코드의 해상도레벨로 분류되는 테이블에 보안율을 저장하되, 그 값 이 해상도레벨과 반비례하도록 설정, 저장하는 단계(820)와;

소팅 키값을을 프라이머리코드(60) 외에 홍채코드내 객체 데이터요소인 레이아웃데이터(70)로도 정렬, 저장하도록 하는 단계와;

홍채코드 해당하는 홍채본의 특징들을 참고값으로 하여 추가 저장하되, 상기 컨트라스트레벨, 해상도레벨, 기준명도값, 상기 공막의 평균명도와 상기 홍채일반영역의 평균명도의 대비차의 값, 홍채영역에 분포한 홍채패턴지수값을 홍채코드의 참조값으로 저장하는 단계(830)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 특히 상기 홍채코드비교단계(900)에 있어서,

비교본의 해상도레벨에 해당하는 원본 테이블 내에서 상기 프라이머리코드(60)의 상호 비교 결과의 일치율이 미리 정한 기준 일치율 오차범위 내에 있을 때 상기 해상도레벨를 달리한 원본 테이블의 프라이머리코드를 상호 비교하도록 하는 단계와;

원본과 비교본의 홍채코드의 프라이머리코드와의 비교 일치율이 미리 정한 기준 일치율 오차범위 내에 있을 때 해당 테이블의 행번호를 가감하여 홍채코드를 상호 비교할 수 있도록 하는 단계와;

조명각을 달리한 다수의 비교본의 상호 비교 결과가 각각 프라이머리코드와 홍채코드 내 객체 데이터요소인 레이아웃데이터가 미리 정한 기준 일치율 범위에 있고, 홍채코드 내 객체 데이터요소인 주데이터가 미리 정한 기준 일치율 오차범위 내에 있을 때 본인으로 판단하나, 프라이머리코드와 상기 레이아웃데이터 및 상기 주데이터가 모두 각각 미리 정한 기준 일치율 범위 내에 있을 때에는 이를 위조홍채로 판단하는 단계(915)와;

비교본과 원본의 비교에 있어서 해상도레벨이 일치하고 기준명도가 일정오차율을 벗어날 때 이를 위조홍채로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 홍채코드 생성 및 비교방법을 위한 메인루틴 흐름도이다. 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 홍채코드 생성 및 비교방법은 적정홍채분석단계(100), 기준명도설정단계(200), 소스변형단계(300), 객체생성단계(400), 객체데이터구성단계(500), 기준객체분석단계(550), 홍채코드생성단계(600), 홍채코드유형분류단계(700), 홍채코드저장단계(800), 홍채코드비교단계(900), 홍채코드보정단계(1000) 로 구성된다.

여기에서, 적정홍채분석단계(100)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 홍채가중심점 지정(120), 홍채경계(10)검출(121), 홍채크기산출(130), 컨트라스트레벨 부여(150), 동공경계(20)의 검출(160), 컨트라스트레벨의 보정(161), 해상도레벨 부여(180), 가중심점의 보정(190) 순으로 실시된다.

가중심점 설정(120)은 취득 홍채이미지의 동공이 일정오차내로 이미지전체영역의 중심부에 있다는 가정하에 이미지 넓이 및 높이 크기인 X,Y크기를 각각 2등분한 중심을 가중심점으로 설정한다. 적정홍채분석과정에서 가중심점은 경우에 따라 좌우 혹은 상하로 달리 지정될 수 있는데 그 범위는 일반적 동공의 크기 반지름을 각각 벗어나지 않도록 한다.

홍채경계(10)의 검출(121)은, 홍채영역과 공막영역 사이의 완만하고 일정한 변화량을 측정함으로 분석할 수 있다.

홍채경계의 패턴은 다음 그래프와 같이 표현한다면,

경계의 패턴의 기울기변화는

구간 (a, c), (c,b) 에서, a < x1 < c, c < x2 < b 일 때,

모든 x1, x2에 대하여,

다음과 같은 특성을 나타낸다.

i)

ii)

iii)

컨트라스트레벨의 부여(150)는 그 기준에 있어서 특히, 홍채크기가 일정크기범위 안에 있으면 이를 선명한 이미지로 판단한다는 것이다. 이는 일반적인 홍채의 크기가 10-12cm 내에 있다는 사실에 기초하여 그 근거가 마련된다.

일정크기 범위 내에서 산출된 컨트라스트레벨의 일정오차는 패턴이 흐려지는 블러링 현상을 불러올 수 있으나 불식별 범위를 넘지 않도록 그 범위를 설정한다.

동공경계(20)의 검출(160)은 가중심점을 극좌표로하여 일정거리의 범위의 위치에 급격한 컨트라스트비로 검출할 수 있다.

동공경계의 패턴을 다음 그래프로 표현한다면,

구간(c, a)에서, c < x1 < a 인 모든 x1에 대하여,

이면, 이 구간을 컨트라스트비 구간으로 생각할 수 있다.

한편, 컨트라스트레벨의 보정(161)은 동공경계(20)의 안팎의 밝기 대비차로 분석한다. 이 동공경계(20)의 안팎은, 동양인의 홍채의 경우 홍채패턴(40)이 거의 분명하지 않은 경우에도 컨트라스트 비를 검출할 수 있는 영역이 될 수 있다.

해상도레벨 부여(180)는, 동공영역을 포함하지 않는 홍채영역의 면적(40, 45)을 산출하고 이어 상기 홍채영역 면적의 상기 홍채전체면적에 대한 백분율을 계산하여 그 값을 홍채의 데이타해상도로 간주하도록 하여 해상도레벨로 지정한다

이 해상도레벨에 따라 홍채코드 데이터베이스의 저장 및 비교 테이블을 달리하는 데에 사용된다.

홍채영역은 홍채전체면적에서 동공영역을 제한 영역으로서 동공영역의 크기에 따라 홍채영역은 달라지며, 역시 해상도레벨도 달라지게 된다.

동공영역은 대체로 폐곡선형태의 근사적인 타원을 갖는다.

동공영역의 면적은, y축을 동공 영역의 외측이며 좌측으로 하고, 동공을 중심을 x축으로 하여 분할한다면,

다음과 같이 위, 아래의 영역을 합산하여 산출할 수 있다.

단, n, m=위와 아랫쪽 곡선의 변곡점의 수, f1(x), f2(x) = 위와 아랫쪽영역의 각 변곡점사이의 미분계수.

이진수의 무작위로 구성된 두 데이터간 일치할 확률(오인식율)은

이 됨으로, n의 크기를 결정하는 홍채영역의 해상도는 보안율과 상관관계에 있게 된다.

가중심점의 보정(190)은, 도 9에 도시하는 바와같이, 임의의 홍채경계점(I)과 일정거리의 제2의 홍채경계점(K)으로부터 각각 가장근접한 동공경계점(J, L)을 지나 확장선으로 그어 , 각각의 확장선이 만나는 점을 교차점 Q라 할 때, 이러한 다수의 각기 다른 교차점(Q) 집합의 크기중심을 가중심점으로 지정하도록 한다. 이 교차점은 환형의 형상을 하고 있는 동공 및 홍채의 관점에서 동공중심에 대한 기울기로 나타낼 수 있다.

교차점들이 n개 있을 때 중심점은 다음과 같이 계산한다.

계속하여, 기준명도설정단계(200)는, 홍채경계(10) 외곽에 위치한 공막 영역의 평균 명도 값이 미리 정한 명도의 범위에 있을 때 이를 기준명도로 정하도록 구성된다.

또한, 상기의 기준명도 이하에 해당하는 홍채영역 부분의 명도를 평균한 값을 기준명도로 재설정하는 단계가 더 포함될 수 있다.

여기에서, 기준명도설정은, 일단 공막의 평균밝기로 설정하는데 이는, 사람의 인지에 의한 홍채의 식별이 공막과의 경계의 대비차를 기준으로 식별하기 때문이다.

이러한 기준명도설정은 홍채패턴(40)의 분포율과 상관없이 일정한 밝기 기준을 제공하는 장점이 있다. 한편, 기준명도설정은 상기의 공막 평균밝기 이외에 홍채일반영역(45)의 평균밝기로 재산출될 수도 있다. 홍채일반영역(45)이란, 홍채패턴부(40)를 제외한 홍채영역을가리킨다.

계속하여, 소스변형단계(300)는, 홍채영역의 홍채이미지의 8비트 데이터를 상기 기준명도에 준하여 이진화하여 분할하되, 이진수로 구분 분할되는 영역의 면적의 각각의 크기가 서로 동일하게 될 때까지 상기 기준명도의 값을 가감하여 이진 분할하도록 하여 원시데이터를 생성하도록 구성된다.

여기에서, 홍채이미지의 8비트 데이터란, 흑백이미지에서의 Y값(밝기값)을 나타낸다.

기준명도에 준하여 상기 8비트데이터를 이진화하여 분할하되, 이진분할된 각각의 영역의 크기가 동일하게 될 때까지 기준명도를 조정토록 한다. 이러한 결과는 홍채이미지의 전체 밝기 변화에 따른 패턴(40) 분포 상이성을 최대한 낮출 수 있다.

한편, 원시데이터 생성은 상기 기준명도에 준하지 않고 주변화소간의 상대값으로 이진, 변환할 수도 있다.

이와같은 경우에도 홍채이미지의 밝기변화의 영향을 최소화하여 홍채패턴을 추출할 수 있게 된다.

또한, 상기 기준명도에 의해 분할된 값과 상기 상대값과 배타적논리합(XOR)으로 변환할 수도 있다.

여기에서의 결과는 홍채패턴(40)을 제외한 일반영역(45)의 데이터만을 추출하게 된다. 이러한 데이터는 차후 홍채영역표면의 빗살무늬방향(EF)을 검출하는 소스로 사용될 수 있다.

계속하여, 객체생성단계(400)는, 도 3, 10, 11에 도시하는 바와 같이, 어느 한 상기 동공경계 점(A)으로부터 일정거리에 있는 동공경계 점(B)까지의 선분중심(O)에서 동공경계외측 방향으로 직각으로 일정거리까지(D) 향하는 수직 라인을 하나의 객체(30)로 지정한다.

여기에서, 객체라인(30)을 동공중심측으로 확장할 경우 각 객체라인(30)은 모두 동일한 동공중심점을 지나지 않는데 이는 동공(20) 및 홍채(10)의 형상이 완전한 원이 아니기 때문이다. 이와같은 객체 지정방법은 동공중심을 극좌표로 하여 데이터 영역을 분할할 경우에, 동공중심 검출변화에 따른 홍채코드 구성 오차를 줄여주는 장점이 있다. 이 객체(30)들은 대체적으로 동공중심의 극좌표 관점에서 보면 135-225도 사이와 315-45도 사이에 분포되도록 한다.

계속하여, 객체데이터구성단계(500)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 상기 객체(30)에 데이터요소를 구조체로 구성하여 적재하되, 상기 원시데이터에 대하여 객체 라인이 일정크기로 대응하는 값의 배열을 갖는 주데이터(80) 요소와, 상기 원시데이터에 대하여 각 객체 라인에 일정간격으로 대응하는 화소와 다수의 주변 화소를 일정한 크기와 값을 갖는 행렬을 마스킹하여 하나의 값으로 평균한 값의 배열을 갖는 레이아웃데이터(70) 요소가 적재된다.

여기에서 주데이터(80) 요소는, 도 16에 도시하는 바와 같은, 각 객체 라인에 대응(CD)하는 화소의 원시데이터를 적재하게 된다. 이 값은 경우에 따라, 즉 원시데이터 생성방법에 따라, 상기 기준명도에 기준하여 변환된 2진수이거나 해당화소의 근접화소간의 상대적대비값일 수 있다. 이 값은 홍채코드를 구성하는 기본데이터가 된다.

이어서, 레이아웃데이터(70) 요소로는, 각 객체 라인(CD)에 대응하는 화소와 다수의 주변 화소를 일정한 크기와 값을 갖는 행렬을 마스킹하여 하나의 값으로 평균한 값을 적재하게 된다. 일반적으로 3x3행렬의 마스킹필터를 객체 라인에 대응(CD)하는 원시데이터에 연산한 후 그 중심값을 취하게 된다. 이는 홍채코드비교시 우선적으로 비교하여 비교시간을 단축하기 위함이다.

계속하여, 기준객체분석단계(550)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 홍채영역 중 상기 기준명도에 준하여 나타나는 패턴(40)부분을 제외한 영역인 홍채일반영역(45)의 표면에 나타나는 빗살무늬방향(EF)을 검출(551), 상기 객체 중 객체 라인의 방향(CD)이 상기의 빗살무늬방향과 가장 일치하는 객체를 기준객체로 지정(552)하게 된다.

특히, 상기 기준객체는 홍채의 회전과 상관없이 항상 일정하게 검출 되는바, 홍채코드의 저장 및 비교시 기준이 되어 다수 홍채코드의 정렬을 가능게 하여 비교를 신속하게 하도록 홍채코드를 구성하는 키가 된다.

여기에서, 기준객체분석은, 일단 홍채의 고유한 특징 혹은 벡터값을 찾게 되는데, 여기에서는 도 12에 도시하는 바와 같이, 홍채일반영역(45)에 나타나는 빗살무늬의 방향(EF)을 검출하게된다.

여기서, 홍채일반영역(45)의 빗살무늬방향(EF)이라 함은, 홍채표면에 나타나는 빗살무늬(50) 결의 방향으로서, 홍채패턴(40)을 제한 홍채일반영역(45)의 표면에 일정한 방향을 가진 미약한 무늬결(50)을 일컫는다. 이 무늬결의 방향은 대체적 으로 상하의 방향으로 형성되어 있다. 이는 중력의 방향과 일치되는 것으로 중력의 영향을 받은 것으로 추정된다. 이렇게 분석된 빗살무늬방향(EF)과 객체 라인의 방향(CD)이 가장 일치한 객체를 기준객체로 지정하게 된다.

한편, 도 13, 14에 도시하는 바와 같이, 상기 객체의 데이터요소의 합의 크기 값이 가장 큰 객체(P1)를 기준객체로 지정할 수도 있다.

또한, 각 객체 라인(CD)을 동공방향으로 확장하여 일정 개수만큼 떨어진 다른 객체의 확장라인과 만나는 점을 객체쌍교차점으로 한 후, 어느 한 객체쌍교차점으로부터 나머지 모든 객체의 객체쌍교차점까지의 길이의 합의 크기가 가장 큰 객체를 기준객체로 지정할 수도 있다.

즉, n개의 객체쌍교차점에서 임의의 점이

라면,

일때

중 최대값에 해당하는 점의 객체를 기준객체로 한다.

계속하여, 홍채코드생성단계(600)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 홍채코드 구성에 있어서, 프라이머리코드(60)와 각 객체(30)의 데이터요소의 결합으로 구성 된다.

여기에서, 프라이머리코드(60)는 도 15에 도시하는 바와같이, 상기 객체 데이터요소의 합의 크기 순서를 따라 상기 기준객체에 대한 각 객체의 위치차의 값을 배열하여 생성(610)하게 된다.

이 위치차의 값은 각 객체의 특징 정도에 따른 기준객체에 대한 상대적 위치값으로서 다른요소값보다 안정적이다.

따라서, 홍채코드 선두에 상기 프라이머리코드(60)를 포함되도록 구성하며, 이어서 상기 기준객체를 중심으로하여 각 객체(30)의 데이터요소(70,80)를 순차적으로 결합하여 홍채코드를 완성한다.

여기에서, 데이터요소는 각 객체의 데이터요소중 레이아웃데이터요소(70)와 주데이터요소(80)를 모두 결합한 것이다.

이때, 기준객체에 준하여 각 객체의 데이터요소를 결합함에 있어 순차적 배열외에, 홍채코드 엔코딩맵테이블(90)이 있을 경우, 임의로 그 결합순서가 정해진 엔코딩맵테이블(90)을 참조하여 각 객체의 데이터요소를 결합, 생성하게 된다. 이는 홍채코드를 엔코딩맵테이블(90)에 따라 여러 유형으로 암호화 할 수 있는 특징이 있다.

계속하여, 홍채코드유형분류단계(700)는, 상기 해상도레벨에 따라 홍채코드 데이터베이스의 저장 및 비교 테이블을 달리하도록 테이블에 해상도번호를 지정하도록 구성된다.

여기에서, 해상도레벨에 따라 데이터베이스 테이블을 달리하는 이유는, 해상도 차이에 따른 홍채코드의 구조적 오차를 줄이기 위함이다. 따라서, 홍채코드 비교시 최대한 해상도레벨에 맞는 테이블을 최우선 비교한다.

계속하여, 홍채코드저장단계(800)는, 현재의 프로세싱모드를 분석하여 등록모드일 경우에, 도 7에 도시하는 바와 같이, 홍채코드를 데이터베이스에 원본으로 저장하되, 상기 프라이머리코드(60)를 키값으로 소팅(sorting)하여 저장하도록 구성(840)된다.

또한, 해당 홍채코드의 해상도레벨로 분류되는 테이블에 보안율을 저장하되, 그 값이 해상도레벨과 반비례하도록 설정, 저장하는 단계(820)가 포함될 수 있다. 이는 일정한 해상도 대비 일정한 보안율을 유지하기 위함이다. 또한, 데이터베이스의 홍채코드 소팅 키값을을 프라이머리코드 외에 홍채코드내 객체 데이터요소인 레이아웃데이터로도 정렬하여 저장되도록 할 수도 있다. 이는, 프라이머리코드가 잘못 구성되었을 경우에 차선의 검색 속도를 구현하기 위함이다.

한편, 홍채코드 해당하는 홍채본의 특징들을 참고값으로 하여 추가 저장(830)할 수 있는데, 상기 컨트라스트레벨, 해상도레벨, 기준명도값, 상기 공막의 평균명도와 상기 홍채일반영역(45)의 평균명도의 대비차의 값, 홍채영역에 분포한 홍채패턴(45)지수값을 홍채코드의 참조값으로 추가 저장할 수도 있다.

계속하여, 홍채코드비교단계(900)는, 도 8에 도시하는바와 같이, 비교본으로서 홍채코드를 원본인 홍채코드와 서로 비교함에 있어서, 비교본의 해상도레벨에 해당하는 테이블을 찾아 소팅 저장되어 있는 프라이머리코드(60)를 우선적으로 서로 직접 비교하되, 그 첫번째 값이 온전히 일치하고 나머지 값이 기준 일치율 이상일 때 잠정적 본인으로 판단(940)하며, 계속하여 홍채코드 구성요소인 각 객체의 주데이터(80)및 레이아웃데이터(70)의 상호 비교값이 기준 일치율 이상일 때 본인으로 결정(980)하도록 구성된다.

한편, 홍채코드비교단계(900)는, 비교본의 해상도레벨에 해당하는 원본 테이블 내에서 상기 프라이머리코드(60)의 상호 비교 결과의 일치율이 미리 정한 기준 일치율 오차범위 내에 있을 때 상기 해상도번호를 달리한 원본 테이블의 프라이머리코드를 상호 비교하도록 하는 단계와, 원본과 비교본의 홍채코드의 프라이머리코드와의 비교 일치율이 미리 정한 기준 일치율 오차범위 내에 있을 때 해당 테이블의 행번호를 가감하여 홍채코드를 상호 비교할 수 있도록 하는 단계가 더 포함될 수 있다.

또한, 홍채코드비교단계(900)는, 조명각을 달리한 다수의 비교본의 상호 비교 결과가 각각 프라이머리코드(60)와 홍채코드 내 객체 데이터요소인 레이아웃데이터(70)가 미리 정한 기준 일치율 범위에 있고, 홍채코드 내 객체 데이터요소인 주데이터(80)가 미리 정한 기준 일치율 오차범위 내에 있을 때 본인으로 판단하나, 프라이머리코드(60)와 상기 레이아웃데이터(70) 및 상기 주데이터(80)가 모두 각각 미리 정한 기준 일치율 범위 내에 있을 때에는 이를 위조홍채로 판단하는 단계(915)가 더 포함될 수 있다.

또한, 홍채코드비교단계(900)는, 비교본과 원본의 비교에 있어서 해상도레벨이 일치하고 기준명도가 일정오차율을 벗어날 때 이를 위조홍채로 판단하는 단계가 더 포함될 수 있다.

여기에서 홍채코드비교의 중요한 단계는 소팅되어 있는 원본의 프라이머리코드(60)를 찾아 비교본의 프라이머리코드(60)와의 첫째값이 온전이 일치하는가 하는 것이다. 이 값이 일치하지 않을 경우 즉시 불일치 판정을 내리게 된다.

이러한 비교방법은 홍채코드 단위의 행이 n이라 할 때, 기존 순차적 검색시간이 최대

이라 하면, 소팅된 이진검색 시간으로는 최대

이므로 매우 빠른 비교속도를 가능케 한다.

또한, 기준객체를 중심으로 구성된 홍채코드는 기준객체를 키로 하여 홍채코드간 한번에 직접비교가 가능함으로, 기존의 홍채코드 배열의 컬럼을 가변하여 비교하는 것보다 빠른 비교속도를 가능케 한다.

기존비교 횟수는 일반적으로 n개 컬럼 중 임의의 위치 i에서 일치할 확률이 1/n이면, 평균비교횟수는,

이므로, 키가 있는 경우

로 비교횟수가 줄게 된다.

한편, 위조검증은 조명각을 달리한 두개의 비교본끼리의 비교에 의해서 검증할 수 있는데, 그 비교결과가 프라이머리코드(60) 및 레이아웃데이터(70)가 기준일치율이상이고 주데이터(80)에 있어서도 일정 기준일치율 이상이면 위조판정을 내리게 된다. 진본인 경우 전체적 패턴은 일치하나 세부적 요소는 조명각에 의한 홍채표면요철에 의해 미세한 차이를 보이기 때문이다.

마지막으로, 원본홍채코드보정단계(1000)는, 상기 비교단계에서 그 결과가 본인으로 인정되고 상기 비교본의 참고값이 해당 원본의 참고값보다 우수할 경우에는, 해당 원본에 비교본의 홍채코드와 참고값을 추가함으로 원본값을 보정하도록 하도록 구성된다.

여기에서, 원본 홍채코드가 복수로 저장되게 됨으로서, 이후의 홍채코드비교는 다수 중 하나라도 기준일치율 이상 이면 본인으로 판단함으로 비교속도를 높이거나, 다수 모두 기준일치율 이상이어야만 본인으로 판정할 경우에는 보안율을 최대화 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 홍채코드 생성 및 비교방법을 위한 메인루틴 흐름도이다.

도 2는 본 발명에 따른 적정홍채분석루틴을 나타낸 흐름도이다.

도 3은 본 발명에 따른 객체생성루틴을 나타낸 흐름도이다.

도 4는 본 발명에 따른 객체데이터구성루틴을 나타낸 흐름도이다.

도 5는 본 발명에 따른 기준객체분석루틴을 나타낸 흐름도이다.

도 6은 본 발명에 따른 홍채코드생성루틴을 나타낸 흐름도이다.

도 7은 본 발명에 따른 홍채코드저장루틴을 나타낸 흐름도이다.

도 8은 본 발명에 따른 홍채코드비교루틴을 나타낸 흐름도이다.

도 9는 본 발명에 따른 가중심점을 보정하기위한 방법을 나타낸 도면이다.

도 10, 11은 본 발명에 따른 객체 영역을 지정하는 방법을 설명한 도면이다.

도 12는 홍채일반영역의 빗살무늬와 그방향을 나타낸 도면이다.

도 13은 본 발명에 따른 각 객체 라인의 홍채패턴의 강도를 표현한 도면이다.

도 14는 본 발명에 따른 각 객체 라인의 홍채패턴의 강도를 그래프로 표현한 도면이다.

도 15는 본 발명에 따른 프라이머리코드 구성을 나타낸 테이블이다.

도 16은 본 발명에 따른 홍채코드중 객체요소인 레이아웃데이터와 주데이터 을 나타낸 차트이다.

도 17은 본 발명에 따른 홍채코드 구성을 위한 엔코딩맵을 나타낸 테이블이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10-홍채경계

20-동공경계

30-객체

40-홍채패턴

45-홍채일반영역

50-홍채빗살무늬

60-프라이머리코드

70-레이아웃데이터

80-주데이터

90-엔코딩맵테이블

AB, CD-객체 라인

EF-홍채빗살무늬방향

P1-데이터합의 크기로 분석된 기준객체

Claims (16)

1. 홍채의 개별적 특징을 이용하여 개인의 신원을 확인하기 위한 홍채 코드 생성 및 비교 방법에 있어서,

   홍채이미지의 가중심점을 잡아 홍채경계를 검출하여 동공영역이 포함된 홍채전체크기 및 면적을 산출하여, 상기 홍채전체크기가 미리 정해진 기준크기의 일정범위에 속할 때 이를 선명한 이미지로 간주하여 컨트라스트레벨(Contrast level)을 부여하며,

   이어서 상기 부여된 컨트라스트레벨이 미리 정한 기준에 적합할 경우에, 동공경계를 검출하여 동공영역을 포함하지 않는 홍채영역의 면적을 산출하고 이어 상기 홍채영역 면적의 상기 홍채전체면적에 대한 백분율을 계산하여 그 값을 홍채의 데이타해상도로 간주하여 해상도레벨(Resolution level)을 부여하는 적정홍채분석단계;

   상기 홍채경계 외곽에 위치한 공막 영역의 평균 명도 값을 기준명도로 정하는 기준명도설정단계;

   상기 홍채영역의 홍채이미지의 8비트 데이터를 상기 기준명도에 준하여 이진화하여 분할하되, 이진수로 구분 분할되는 영역의 면적의 각각의 크기가 서로 동일하게 될 때까지 상기 기준명도의 값을 가감하여 이진 분할하도록 하여 원시데이터를 생성하는 소스변형단계;

   지정된 어느 한 상기 동공경계 점으로부터 일정거리에 있는 동공경계 점까지의 선분중심에서 동공경계외측 방향으로 직각으로 일정거리까지 향하는 수직 라인을 하나의 객체로 지정, 생성하며, 계속하여 각각의 동공경계 점들을 따라 일정갯수만큼 객체를 생성하는 객체생성단계;

   상기 객체에 주데이터 요소와, 레이아웃데이터 요소를 포함하는 데이터요소를 구조체로 구성하여 적재하되, 상기 주데이터 요소는 상기 원시데이터에 대하여 객체 라인이 일정크기로 대응하는 값의 배열을 갖고, 상기 레이아웃데이터 요소는 상기 원시데이터에 대하여 각 객체 라인에 일정 간격으로 대응하는 화소 및 다수의 주변 화소를 일정한 크기와 값을 가진 행렬로 마스킹하여 하나의 값으로 평균한 값의 배열을 갖는 것을 특징으로 하는 객체데이터구성단계;

   홍채영역 중 상기 기준명도에 준하여 나타나는 패턴부분을 제외한 영역인 홍채일반영역의 표면에 나타나는 빗살무늬방향을 검출, 상기 객체 중 객체 라인의 방향이 상기의 빗살무늬방향과 가장 일치하는 객체를 기준객체로 지정하는 기준객체분석단계;

   상기 객체 데이터요소의 합의 크기 순서를 따라 상기 기준객체에 대한 각 객체의 위치차의 값을 배열하여 프라이머리코드를 생성하며,

   상기 기준객체를 중심으로하여 각 객체의 데이터요소를 순차적으로 결합하여 홍채코드를 생성하되, 선두에 상기 프라이머리코드를 포함하도록 구성하여 홍채코드가 생성되도록 하는 홍채코드생성단계;

   상기 홍채코드의 저장 및 비교를 위한 데이터베이스는 상기 해상도레벨에 따라 테이블을 각각 달리하도록 테이블에 해상도번호를 지정하는 홍채코드유형분류단계;

   프로세싱모드를 분석, 현재 프로세싱모드가 등록모드일 경우, 상기 홍채코드를 데이터베이스에 원본으로 저장하되, 상기 프라이머리코드를 키값으로 소팅(sorting)하여 저장하는 홍채코드저장단계;

   상기 프로세싱모드가 비교모드일 경우에, 상기 홍채코드를 비교본으로하여 원본인 홍채코드와 서로 비교함에 있어서, 비교본의 해상도레벨에 해당하는 테이블을 찾아 소팅 저장되어 있는 프라이머리코드를 우선적으로 서로 직접 비교하되, 그 첫번째 값이 온전히 일치하고 나머지 값이 기준 일치율 이상일 때 잠정적 본인으로 판단하며, 계속하여 홍채코드 구성요소인 각 객체의 주데이터및 레이아웃데이터의 상호 비교값이 기준 일치율 이상일 때 본인으로 결정하는 홍채코드비교단계;

   상기 비교단계에서 그 결과가 본인으로 인정되고 상기 비교본의 참고값이 해당 원본의 참고값보다 우수할 경우 해당 원본에 비교본의 홍채코드와 참고값을 추가함으로서 원본값을 보정하도록 하는 원본홍채코드보정단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 적정홍채분석단계는, 상기 가중심점을 하나이상 달리하여 홍채경계 및 동공경계를 검출하도록 하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 적정홍채분석단계는, 상기 가중심점을 보정함에 있어서 상기의 홍채경계의 어느 한 점과 가장 근접한 상기 동공경계의 점을 지나는 선분이 일정거리만큼 떨어진 또 다른 홍채경계점으로부터 생성된 라인과 만나는 교차점을 Q라 할 때, 홍채경계를 따라 서로 달리 생성되는 교차점 Q의 집합의 크기중심을 홍채 가중심점으로 정하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 적정홍채분석단계의 상기 컨트라스트레벨의 분석은 동공경계 안팎의 명도 대비비가 미리 정한 대비비의 범위 안에 있을 때 이를 선명한 이미지로 간주하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 기준명도설정단계는 상기 홍채일반영역 부분의 명도를 평균한 값을 기준명도로 재설정하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 소스변형단계는 홍채이미지의 해당 화소와 이웃한 화소와의 상대값과 상기의 원시데이터를배타적논리합(XOR)으로 변환하여 원시데이터를 재생성하거나 상기 상대값을 원시데이터로 변환하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법
7. 1 항에 있어서,

   상기 기준객체분석단계는 상기 객체의 데이터요소의 합의 크기 값이 가장 큰 객체를 기준객체로 지정하도록 하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 기준객체분석단계는 각 객체 라인을 동공방향으로 확장하여 일정 개수만큼 떨어진 다른 객체의 확장라인과 만나는 점을 객체쌍교차점으로 한 후, 어느 한 객체쌍교차점으로부터 나머지 모든 객체의 객체쌍교차점까지의 길이의 합의 크기가 가장 큰 객체를 기준객체로 지정하도록 하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 홍채코드생성단계는, 기준객체에 준하여 각 객체의 데이터요소를 결합함에 있어 순차적 배열외에 임의로 정해진 엔코딩맵테이블을 참조하여 결합, 생성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 홍채코드저장단계는, 홍채코드 해당하는 홍채본의 특징들을 참고값으로 하여 추가 저장하되, 상기 컨트라스트레벨, 해상도레벨, 기준명도값, 상기 공막의 평균명도와 상기 홍채일반영역의 평균명도의 대비차의 값, 홍채영역에 분포한 홍채패턴지수값을 홍채코드의 참조값으로 저장하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 홍채코드저장단계는, 해당 홍채코드의 해상도레벨로 분류되는 테이블에 보안율을 저장하되, 그 값이 해상도레벨과 반비례하도록 설정, 저장하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 홍채코드저장단계는, 소팅 키값을 프라이머리코드 외에 홍채코드내 객체 데이터요소인 레이아웃데이터로도 정렬, 저장하도록 하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 홍채코드비교단계는, 비교본의 해상도레벨에 해당하는 원본 테이블 내에서 상기 프라이머리코드의 상호 비교 결과의 일치율이 미리 정한 기준 일치율 오차범위 내에 있을 때 상기 해상도레벨를 달리한 원본 테이블의 프라이머리코드를 상호 비교하도록 하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 홍채코드비교단계는, 원본과 비교본의 홍채코드의 프라이머리코드와의 비교 일치율이 미리 정한 기준 일치율 오차범위 내에 있을 때 해당 테이블의 행번호를 가감하여 홍채코드를 상호 비교할 수 있도록 하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 홍채코드비교단계는, 조명각을 달리한 다수의 비교본의 상호 비교 결과가 각각 프라이머리코드와 홍채코드 내 객체 데이터요소인 레이아웃데이터가 미리 정한 기준 일치율 범위에 있고, 홍채코드 내 객체 데이터요소인 주데이터가 미리 정한 기준 일치율 오차범위 내에 있을 때 본인으로 판단하나, 프라이머리코드와 상기 레이아웃데이터 및 상기 주데이터가 모두 각각 미리 정한 기준 일치율 범위 내에 있을 때에는 이를 위조홍채로 판단하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 홍채코드비교단계는, 비교본과 원본의 비교에 있어서 해상도레벨이 일치하고 기준명도가 일정오차율을 벗어날 때 이를 위조홍채로 판단하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홍채인증을 위한 홍채코드생성 및 비교방법

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