KR100995668B1

KR100995668B1 - 적외선 반사(가시광선 투과) 거울을 이용한 바이오 인식정보 취득 장치

Info

Publication number: KR100995668B1
Application number: KR1020080068610A
Authority: KR
Inventors: 박강령; 이의철
Original assignee: 동국대학교 산학협력단
Priority date: 2008-07-15
Filing date: 2008-07-15
Publication date: 2010-11-19
Also published as: KR20100008175A

Abstract

본 발명은 독립된 형태의 바이오 인식으로 사용되고 있는 지문과 지정맥 정보를 포함하는 영상을 동시에 취득할 수 있는 적외선 반사(가시광선 투과) 거울을 이용한 바이오 인식 정보 취득 장치를 제공하기 위한 것으로서, 사용자가 손가락을 위치할 때, 가시광선을 조사하여 상기 손가락을 투과시키는 적어도 하나 이상의 가시광선 조명과, 사용자가 손가락을 위치할 때, 적외선을 조사하여 상기 손가락을 투과시키는 적어도 하나 이상의 적외선 조명과, 상기 손가락을 투과한 가시광선은 투과시키고, 적외선은 반사시키는 적외선 반사 거울과, 상기 적외선 반사 거울에서 투과된 가시광선을 통해 진피지문 정보를 포함하는 영상을 취득하는 가시광선 카메라와, 상기 적외선 반사 거울에서 반사된 적외선을 통해 지정맥 정보를 포함하는 영상을 취득하는 적외선 카메라를 포함하는데 있다.

바이오 인식, 진피지문, 지정맥, 적외선 반사거울(hot mirror)

Description

적외선 반사(가시광선 투과) 거울을 이용한 바이오 인식 정보 취득 장치{Apparatus of capturing bio-metrics information by using hot-mirror}

본 발명은 바이오 인식(bio-metrics)을 위한 장치에 관한 것으로, 특히 적외선 반사 거울을 이용하여 손가락의 진피 지문과 정맥 영상 등과 같은 바이오 인식 정보 2개를 동시에 취득할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 바이오 인식(bio-metrics)이란 인간의 생리학적 혹은 행동학적 특징을 이용하여 개인을 인식하는 방법이다. 대표전인 바이오 인식 기술로는 지문, 얼굴, 홍채, 손가락 정맥, 서명, 화자 인식 등이 있다. 이러한 바이오 인식 방법 중 지문인식과 손가락 정맥 인식은 높은 인식 성능을 가지며, 사용자의 거부감과 불편함이 적고 인식시간이 빠르다는 장점을 가지고 있다.

인간의 지문으로 본인 여부를 판별할 수 있다는 개념은 오래 전부터 범죄자를 찾는 목적으로 널리 사용되었으며, 사람마다 지문의 모양이 다르다는 것은 이미 널리 알려진 사실이다. 하지만, 지문의 해당 손가락의 외상 또는 건조하거나 젖은 손가락에서는 일반 지문 스캐너를 통해 표피 지문의 패턴이 잘 취득되지 않는 단점이 있다.

이를 해결하고자, "Lumidigm"사에서는 가시광선을 손가락에 투과시켜서, 손가락의 진피 지문을 취득하고, 이를 인식에 이용하는 방법을 제안하였다. 진피 지문은 손가락에 심한 상처를 입지 않는 이상 어떠한 조건에서도 취득될 수 있다는 장점을 가지고 있다.

또한 "Yanagawa"의 연구에 의해 인간의 손가락 정맥으로 본인여부를 판별할 수 있다는 개념이 입증되었다. 상기 "Yanagawa"의 연구에 따르면 각 개인마다 열손가락의 정맥 패턴이 모두 다르며 하나의 손가락 정맥 패턴은 신뢰도가 매우 높은 홍채 패턴과 유사한 자유도로써 개인인증에 적합하다고 한다.

이처럼, 손가락의 진피 지문의 취득 및 손가락 정맥을 취득하여 개인인증을 사용함으로써, 표피 지문의 패턴이 잘 취득되지 않는 단점을 해소하기 위한 연구들이 진행되고 있다.

그러나 이와 같은 기존의 바이오 인식을 이용하는 장치는 하나의 바이오 인식 정보를 영상이나 전기적 신호로 취득하여, 특징을 추출한 후 개인을 인식하는데 사용하고 있기 때문에, 외부 환경변화 등으로 입력된 바이오 인식 정보에 이상이 생기면 취득된 바이오 인식 정보를 개인 인식에 사용할 수 없다는 단점이 있다.

따라서 기존의 하나의 바이오 인식 정보만을 이용하는 개인 인식방법에서 두 가지 이상의 바이오 인식 정보를 이용하는 다중 바이오 인식(multimodal biometrics)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

그러나 이 경우에도 다중 바이오 인식 영상 또는 신호를 서로 다른 바이오 인식 장치를 통해 각각 취득한 상태에서 각각 특징을 추출하고 이렇게 추출된 특징 을 서로 혼합하는 방법에 대한 연구가 대부분이며, 다중 바이오 인식 정보를 하나의 바이오 인식 장치를 통해 동시에 취득할 수 있는 장치에 대한 연구는 거의 진행되고 있지 않다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 독립된 형태의 바이오 인식으로 사용되고 있는 지문과 지정맥 정보를 포함하는 영상을 동시에 취득할 수 있는 적외선 반사(가시광선 투과) 거울을 이용한 바이오 인식 정보 취득 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 2개의 바이오 인식 정보를 결합하여, 인식 정확도를 높이거나, 하나의 바이오 인식 정보가 사용 불가능할 때, 다른 하나 만으로 인식을 할 수 있도록 하는 다중 인식의 장점을 실현시킬 수 있는 적외선 반사(가시광선 투과) 거울을 이용한 바이오 인식 정보 취득 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 적외선과 가시광선 조명, 적외선 반사거울의 각도, 카메라의 위치를 적절하게 설계하여, 인식되는 바이오 인식 정보가 모두 인식 가능한 품질로 얻을 수 있는 적외선 반사(가시광선 투과) 거울을 이용한 바이오 인식 정보 취득 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 영상 취득 범위를 넓히거나, 좁은 범위를 확대하여 영상을 취득하기 위해, 곡률을 가지는 볼록거울 또는 오목거울을 사용할 때, 균일한 곡률을 가지는 거울을 사용함으로써 영상 왜곡 또는 흐림 현상이 없는 좋은 품질의 바이오 인식 영상 정보를 취득할 수 있는 적외선 반사(가시광선 투과) 거울을 이용한 바이오 인식 정보 취득 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적외선 반사(가시광선 투과) 거울을 이용한 바이오 인식 정보 취득 장치의 특징은 사용자가 손가락을 위치할 때, 가시광선을 조사하여 상기 손가락을 투과시키는 적어도 하나 이상의 가시광선 조명과, 사용자가 손가락을 위치할 때, 적외선을 조사하여 상기 손가락을 투과시키는 적어도 하나 이상의 적외선 조명과, 상기 손가락을 투과한 가시광선은 투과시키고, 적외선은 반사시키는 적외선 반사 거울과, 상기 적외선 반사 거울에서 투과된 가시광선을 통해 진피지문 정보를 포함하는 영상을 취득하는 가시광선 카메라와, 상기 적외선 반사 거울에서 반사된 적외선을 통해 지정맥 정보를 포함하는 영상을 취득하는 적외선 카메라를 포함하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적외선 반사(가시광선 투과) 거울을 이용한 바이오 인식 정보 취득 장치의 다른 특징은 가시광선을 조사하여 사용자의 신체 일부를 투과시키거나 반사시키는 적어도 하나 이상의 가시광선 조명과, 적외선을 조사하여 사용자의 신체 일부를 투과시키거나 반사시키는 적어도 하나 이상의 적외선 조명과, 상기 신체 일부가 투과 또는 반사된 가시광선은 투과시키고 적외선을 반사시키는 적외선 반사 거울과, 상기 적외선 반사 거울에서 투과된 가시광선을 통해 제 1 바이오 인식 정보를 포함하는 영상을 취득하는 가시광선 카메라와, 상기 적외선 반사 거울에서 반사된 적외선을 통해 제 2 바이오 인식 정보를 포함하는 영상을 취득하는 적외선 카메라를 포함하는데 있다.

바람직하게 상기 가시광선 조명은 가시광선 LED, 할로겐 조명, 크세논(Xenon) 램프, 백열등 중 적어도 어느 하나의 가시광선 파장대를 포함하는 조명 장치인 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 적외선 조명은 적외선 LED, 할로겐 조명, 크세논(Xenon) 램프, 백열등 중 적어도 어느 하나의 적외선 파장대를 포함하는 조명장치인 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 가시광선 카메라 또는 적외선 카메라는 CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 카메라 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 적외선 반사거울은 근 적외선 파장대인 750nm 이상의 빛은 반사시키고, 750nm 미만의 파장대인 가시광선은 투과되도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 적외선 반사거울은 곡률이 존재하는 볼록거울 또는 오목거울 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 가시광선 조명, 적외선 반사거울 및 가시광선 카메라는 서로 일직선상에 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 적외선 조명과 적외선 반사거울은 일직선상에 위치되며, 상기 적외선 카메라는 상기 적외선 조명과 45도 이상 135도 이하 선상에 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 제 1, 2 바이오 인식 정보는 표피지문, 진피지문, 장문, 얼굴, 홍채, 손바닥 정맥, 지정맥, 서명, 화자 인식 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 적외선 반사(가시광선 투과) 거울을 이용한 바이오 인식 정보 취득 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 적외선 반사거울을 이용하여, 진피지문 영상과 지정맥 영상을 한 번에 취득할 수 있어, 보안성 측면에서는 두 개의 영상을 혼합해서 본인 인증에 사용함으로써, 인식정확도를 높일 수 있으며, 편의성 측면에서 하나의 영상이 가용하지 않을 때 다른 하나로 인식에 대체함으로써, 등록된 사용자의 거부 에러(false rejection error)를 낮출 수 있다.

둘째, 적외선과 가시광선을 함께 사용하여 한 번에 영상을 취득하므로, 다른 파장 대에서 다른 특성을 이용하는 바이오 인식 시스템(홍채, 손바닥 정맥, 장문, 얼굴 인식 시스템 등)에 응용할 수 있다.

셋째, 비 접촉식으로 손가락 진피 지문 및 지정맥 영상을 취득할 수 있으므로, 다른 사용자와의 장치 공유에 따른 위생상의 문제점을 해결할 수 있다.

넷째, 사용되는 적외선 반사거울을 곡률이 있는 오목거울이나 볼록거울로 대체하여 사용할 때, 보다 더 넓은 영역의 정보를 취득하거나, 좁은 영역의 자세한 정보를 취득할 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 적외선 반사(가시광선 투과) 거울을 이용한 바이오 인식 정 보 취득 장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 참고로, 이하에서 설명되는 바이오 인식 정보로 진피지문과 지정맥 정보를 실시예로 설명될 것이다. 상기 진피지문(subsurface fingerprint)과 지정맥 정보는 모두 손가락으로부터 얻을 수 있으므로, 작은 크기의 장치로 빠른 시간 내에 취득하는 것이 가능하기 때문에 바람직하다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐, 바이오 인식 정보로 표피지문(surface fingerprint), 장문, 얼굴, 홍채, 손바닥 정맥, 서명, 화자 인식을 모두 포함할 수 있음에 유의하여야 한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 반사(가시광선 투과) 거울을 이용한 바이오 인식 정보 취득 장치를 나타낸 구성도이다.

도 1과 같이, 사용자가 손가락(100)을 위치할 때, 가시광선을 조사하여 상기 손가락을 투과시키는 적어도 하나 이상의 가시광선 조명(10)과, 사용자가 손가락(100)을 위치할 때, 적외선을 조사하여 상기 손가락(100)을 투과시키는 적어도 하나 이상의 적외선 조명(20)과, 상기 손가락(100)을 투과한 가시광선은 투과시키고, 적외선은 반사시키는 적외선 반사(가시광선 투과) 거울(30)과, 상기 적외선 반사(가시광선 투과) 거울(30)에서 투과된 가시광선을 통해 진피지문 정보를 포함하는 영상을 취득하는 가시광선 카메라(40)와, 상기 적외선 반사(가시광선 투과) 거울(30)에서 반사된 적외선을 통해 지정맥 정보를 포함하는 영상을 취득하는 적외선 카메라(50)를 포함한다.

이때, 상기 가시광선 조명(10)으로는 가시광선 LED, 할로겐 조명, 크세논(Xenon) 램프, 백열등 등의 가시광선 파장대를 포함하는 조명장치를 사용하며, 상기 적외선 조명(20)으로는 적외선 LED, 할로겐 조명, 크세논(Xenon) 램프, 백열등 등의 적외선 파장대를 포함하는 조명장치를 사용한다.

그리고 상기 카메라는 CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 카메라 등을 사용한다.

또한 상기 적외선 반사거울(30)은 근 적외선 파장대인 750nm 이상의 빛을 반사시키도록 설계되며, 파장이 짧은 가시광선은 투과되도록 한다.

상기 적외선 반사거울(30)은 적외선 반사거울(30a)에 곡률이 존재하는 볼록거울 또는 오목거울을 사용하여 반사되는 적외선의 반사각을 변화시켜 손가락의 넓은 영역의 정보를 취득하거나, 특정 영역을 자세하게 관찰하는 목적으로 사용될 수 있다.

도 2 및 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 곡률을 갖는 적외선 반사(가시광선 투과) 거울을 이용한 바이오 인식 정보 취득 장치를 나타낸 구성도이다.

도 2와 같이, 적외선 반사거울(30a)로 볼록거울을 사용하는 경우는 적외선 조명(20)에서 투과되는 손가락의 넓은 영역의 정보를 적외선 카메라(50)에서 영상으로 취득하도록 하여 한 번에 여러 개의 손가락에 대한 지정맥 정보를 영상을 취득하거나, 또는 손가락이 위치되는 영역의 범위를 넓은 영역에서 취득 가능하도록 하여 사용자가 손가락(100)을 위치할 때 편안함을 제공하도록 한다.

또한 도 3과 같이, 상기 적외선 반사거울(30b)로 오목거울을 사용하는 경우는 적외선 조명(20)에서 투과되는 손가락의 좁은 범위의 정보를 확대하여 적외선 카메라(50)에서 영상으로 취득하도록 하여, 영상 왜곡 또는 흐림 현상이 없는 좋은 품질의 지정맥 영상 정보가 취득되도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 자외선 반사(가시광선 투과) 거울을 이용한 바이오 인식 정보 취득 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 바이오 인식 정보 취득 장치는 가시광선 조명(10)과 적외선 조명(20)이 각각 적어도 하나 이상 구성되어 있으며, 상기 바이오 인식 정보 취득 장치에 사용자가 손가락을 위치할 때, 상기 가시광선 조명(10)과 적외선 조명(20)에서 조사되는 가시광선 및 적외선은 상기 손가락(100)을 투과하게 된다.

이렇게 손가락(100)에 투과된 가시광선은 적외선 반사거울(30)을 투과한 후, 가시광선 카메라(40)로 투영되어 진피지문 정보를 포함하는 영상으로 취득된다. 이처럼 적외선 반사거울(30)을 투과하여 가시광선 카메라(40)로 투영되기 위해 가시광선 조명(10), 적외선 반사거울(30) 및 가시광선 카메라(40)는 일직선상에 위치되도록 형성되는 것이 바람직하다.

아울러, 손가락(100)에 투과된 적외선은 적외선 반사거울(30)에서 반사된 후, 적외선 카메라(50)로 투영되어 지정맥 정보를 가지는 영상으로 취득된다. 이처럼 적외선 반사거울(30)에서 반사되어 적외선 카메라(50)로 투영되기 위해 적외선 조명(20)과 적외선 반사거울(30)은 일직선상에 위치되며, 또한 적외선 카메라(50) 는 적외선 조명(20)과 소정의 굴절각을 갖는 선상에 위치되며, 바람직하게 45도 ~ 135도 선상에 위치된다.

그리고 이렇게 취득된 진피지문과 지정맥 정보를 결합하여 인식 정확도를 높이거나, 하나의 바이오 정보가 사용 불가능 할 때, 다른 하나 만으로 인식을 할 수 있도록 하는 다중 인식의 장점을 실현시킬 수 있다.

이에 따라 응용분야에 따라 사용자의 편의성 또는 보안성을 높이는 목적으로 사용될 수 있다. 또한 본 발명에서 도 2 및 도 3과 같이 적외선 반사거울(30a)(30b)을 곡률을 가지는 구조로 변경함으로써, 손가락의 넓은 영역의 정보를 취득하거나, 특정 영역을 자세하게 관찰하는 목적으로 사용될 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 가시광선 조명 20 : 적외선 조명

30 : 적외선 반사 거울 30a : 적외선 반사 볼록 거울

30b : 적외선 반사 오목 거울 40 : 가시광선 카메라

50 : 적외선 카메라

Claims

사용자가 손가락을 위치할 때, 가시광선을 조사하여 상기 손가락을 투과시키는 적어도 하나 이상의 가시광선 조명과,

사용자가 손가락을 위치할 때, 적외선을 조사하여 상기 손가락을 투과시키는 적어도 하나 이상의 적외선 조명과,

상기 손가락을 투과한 가시광선은 투과시키고, 적외선은 반사시키는 적외선 반사 거울과,

상기 적외선 반사 거울에서 투과된 가시광선을 통해 진피지문 정보를 포함하는 영상을 취득하는 가시광선 카메라와,

상기 적외선 반사 거울에서 반사된 적외선을 통해 지정맥 정보를 포함하는 영상을 취득하는 적외선 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 인식 정보 취득 장치.
가시광선을 조사하여 사용자의 신체 일부를 투과시키거나 반사시키는 적어도 하나 이상의 가시광선 조명과,

적외선을 조사하여 사용자의 신체 일부를 투과시키거나 반사시키는 적어도 하나 이상의 적외선 조명과,

상기 신체 일부가 투과 또는 반사된 가시광선은 투과시키고 적외선을 반사시키는 적외선 반사 거울과,

상기 적외선 반사 거울에서 투과된 가시광선을 통해 제 1 바이오 인식 정보를 포함하는 영상을 취득하는 가시광선 카메라와,

상기 적외선 반사 거울에서 반사된 적외선을 통해 제 2 바이오 인식 정보를 포함하는 영상을 취득하는 적외선 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 인식 정보 취득 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 가시광선 조명은 가시광선 LED, 할로겐 조명, 크세논(Xenon) 램프, 백열등 중 적어도 어느 하나의 가시광선 파장대를 포함하는 조명장치인 것을 특징으로 하는 바이오 인식 정보 취득 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 적외선 조명은 적외선 LED, 할로겐 조명, 크세논(Xenon) 램프, 백열등 중 적어도 어느 하나의 적외선 파장대를 포함하는 조명장치인 것을 특징으로 하는 바이오 인식 정보 취득 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 가시광선 카메라 또는 적외선 카메라는 CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 카메라 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바이오 인식 정보 취득 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 적외선 반사거울은 근 적외선 파장대인 750nm 이상의 빛은 반사시키고, 750nm 미만의 파장대인 가시광선은 투과되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 바이오 인식 정보 취득 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 적외선 반사거울은 곡률이 존재하는 볼록거울 또는 오목거울 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오 인식 정보 취득 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 가시광선 조명, 적외선 반사거울 및 가시광선 카메라는 서로 일직선상에 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오 인식 정보 취득 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 적외선 조명과 적외선 반사거울은 일직선상에 위치되며, 상기 적외선 카메라는 상기 적외선 조명과 45도 이상 135도 이하 선상에 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오 인식 정보 취득 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1, 2 바이오 인식 정보는 표피지문, 진피지문, 장문, 얼굴, 홍채, 손바닥 정맥, 지정맥 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바이오 인식 정보 취득 장치.