KR101179559B1 - Fingerprint Recognition Apparatus for Distinguishing Forged Fingerprint and Method therof - Google Patents
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Abstract
모조지문을 판별할 수 있는 지문인식장치 및 그 판단방법이 개시된다. 본 발명의 모조지문 판단은, 모조지문이 프리즘의 지문접촉면에 접촉할 경우 전반사를 위한 임계각이 달라지는 것을 이용한 것으로, 출사광의 광축이 소정 범위 내의 입사각을 가지는 별도의 광원을 이용하여 획득한 지문영상을 비교하여 모조지문인지 여부를 판단한다. Disclosed are a fingerprint recognition device capable of discriminating a fake fingerprint and a method of determining the same. The imitation fingerprint judgment of the present invention uses a different critical angle for total reflection when the imitation fingerprint contacts the fingerprint contact surface of the prism, and uses a fingerprint image obtained by using a separate light source whose optical axis of the emitted light has an incidence angle within a predetermined range. By comparison, it is determined whether it is a fake fingerprint.
지문인식장치, 광학식, 모조지문, 생체지문 Fingerprint reader, Optical, Imitation fingerprint, Biometric fingerprint
Description
본 발명은, 지문인식을 위한 지문인식장치 및 그 판단방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종이나 필름 등과 같은 모조지문과 인간의 생체지문을 판별할 수 있는 지문인식장치 및 그 판단방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
정보기기를 이용한 개인 인증에 불변성과 유일성이 뛰어난 사용자 생체 정보를 이용하는 것은 이미 일반화되었으며, 그 중에서도 지문인식은 간단한 구조와 대비되는 뛰어난 성능때문에 다른 수단에 비해 가장 주목되고 일반화된 인증수단이 되고 있다.The use of user biometric information with invariability and uniqueness for personal authentication using information devices has already been generalized. Among them, fingerprint recognition has become the most noticeable and generalized authentication means compared to other means due to its superior performance compared to a simple structure.
통상의 개인인증은, 출입제어, 전자상거래, 금융거래, 개인용 컴퓨터(PC)의 보안 및 사무적 결재체계 등과 같이 보안이 중요하게 요구되는 분야에 주로 사용되는 바, 인간의 지문이 아닌 인위적으로 제작된 지문(이하 '모조지문'이라 함)을 효 과적으로 구분하는 것이 무엇보다 중요하다.Normal personal authentication is mainly used in areas where security is important, such as access control, e-commerce, financial transactions, security of personal computers (PCs), and office payment systems. It is important to distinguish between fingerprints (hereinafter referred to as 'fake fingerprints') effectively.
모조지문을 만드는 방법 중 하나는, 지문 이미지가 인쇄된 종이나 필름(Film)에 물이나 기름과 같은 투명한 액체를 묻히거나 적셔서 지문인식장치에 접촉시키는 방법이다. 통상의 지문인식장치는 이러한 모조지문을 그대로 인식하여 허위인증을 수행하게 된다. One method of making a fake fingerprint is to contact a fingerprint reader with a liquid or a liquid such as water or oil on a paper or film on which a fingerprint image is printed. A typical fingerprint recognition device recognizes such fake fingerprints and performs false authentication.
도 1은 종래의 지문인식장치를 통해 획득한 지문영상으로서, 도 1의 (a)는 생체지문이며, (b)는 앞서 설명한 모조지문으로부터 획득한 영상이다. 두 개의 영상이 매우 유사함을 알 수 있다.1 is a fingerprint image obtained through a conventional fingerprint recognition device, Figure 1 (a) is a biometric fingerprint, (b) is an image obtained from the imitation fingerprint described above. It can be seen that the two images are very similar.
나아가, 사용자가 이러한 모조지문을 손가락에 붙여 사용할 경우, 종래에 제안된 온도측정방식, 전위측정방식, 압력측정방식, 혈류측정방식, 땀샘측정방식 등과 같은 모조 지문 판별기술로 모조지문을 구별해내기 힘들다. In addition, when the user attaches such a fingerprint to a finger, the fingerprint is distinguished by imitation fingerprint identification techniques such as a temperature measurement method, a potential measurement method, a pressure measurement method, a blood flow measurement method, and a sweat gland measurement method. Hard.
본 발명의 목적은, 모조지문과 인간의 생체지문을 판별할 수 있는 지문인식장치 및 그 판단방법을 제공함에 있다.Disclosure of Invention An object of the present invention is to provide a fingerprint recognition device capable of discriminating a fake fingerprint and a human fingerprint and a method of determining the same.
본 발명의 다른 목적은, 모조지문과 인간의 생체지문을 구별하여 판별하기 위해 별도의 내부 광원을 사용하면서도 지문영상의 획득과정에서의 오류 발생을 방지할 수 있는 지문인식장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a fingerprint recognition device capable of preventing an error from occurring in the process of acquiring a fingerprint image while using a separate internal light source for distinguishing and distinguishing a fake fingerprint from a human fingerprint.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따라, 지문영상 취득을 위한 물체가 접촉되는 지문접촉면과 상기 지문의 영상이 출사되는 출사면이 형성된 프리즘과, 사용자 인증을 위한 지문영상 획득을 위한 내부광원을 구비하여 사용자 인증을 수행하는 지문인식장치는, 생체판단용 광원, 적어도 하나의 광학렌즈, 영상센서 및 모조지문판단부를 포함한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a fingerprint contact surface to which the object for fingerprint image acquisition and the exit surface for outputting the image of the fingerprint is formed, and an internal light source for fingerprint image acquisition for user authentication The fingerprint recognition device for performing user authentication includes a light source for determining a living body, at least one optical lens, an image sensor, and a fake fingerprint determination unit.
상기 생체판단용 광원은 광축이 상기 지문접촉면에 대해 소정의 입사각을 가지는 광을 출사한다. 여기서, 상기 소정 입사각은 상기 물체의 굴절률이 1인 경우의 전반사를 위한 제1임계각보다 크고 상기 지문접촉면에 투명한 액체가 접촉된 경우의 전반사를 위한 제2임계각보다 작은 각이다.The biological judgment light source emits light having an optical axis having a predetermined angle of incidence with respect to the fingerprint contact surface. The predetermined angle of incidence is an angle greater than a first critical angle for total reflection when the refractive index of the object is 1 and smaller than a second critical angle for total reflection when a transparent liquid contacts the fingerprint contact surface.
상기 광학렌즈는 상기 생체판단용 광원의 광에 의해 상기 프리즘에서 출사되는 지문영상을 결상할 수 있으며, 상기 영상센서는 상기 광학렌즈에 결상된 지문영 상을 획득한다.The optical lens may form a fingerprint image emitted from the prism by the light of the light source for the biopsy, and the image sensor acquires a fingerprint image formed on the optical lens.
상기 모조지문판단부는 상기 영상센서에서 획득한 지문영상의 면적 또는 평균 그레이 레벨을 계산하여, 상기 계산된 지문영상의 면적 또는 평균 그레이 레벨이 기준 값보다 클 때에는 상기 물체를 생체지문으로 판단하고, 작을 때에는 모조지문으로 판단한다.The imitation fingerprint determining unit calculates an area or an average gray level of the fingerprint image acquired by the image sensor. When the calculated area or average gray level of the fingerprint image is larger than a reference value, the imitation fingerprint judging unit determines the object as a biofingerprint. In such cases, it is judged as a fake fingerprint.
실시 예에 따라, 상기 모조지문판단부는, 상기 획득한 지문영상이 포함된 전체 영상에서 소정 기준값 이상의 그레이 레벨을 가지는 픽셀의 개수를 구함으로써 상기 지문영상의 면적을 구할 수 있다.According to an embodiment, the imitation fingerprint determination unit may obtain the area of the fingerprint image by obtaining the number of pixels having a gray level of a predetermined reference value or more in the entire image including the acquired fingerprint image.
또한, 상기 소정 입사각은 상기 제1임계각과 제2임계각의 중간 각이 바람직하다.The predetermined angle of incidence is preferably an intermediate angle between the first critical angle and the second critical angle.
또 다른 실시 예에 의하면, 상기 내부광원에서 출사되는 광은 상기 프리즘의 제1입사면을 통해 입사되고, 상기 생체판단용 광원에서 출사되는 광은 상기 프리즘의 제2입사면을 통해 입사되는 경우, 지문인식장치는 상기 제2입사면 상에 형성된 불투명 막을 더 포함할 수 있다. 상기 불투명막의 일측에는 상기 생체판단용 광원에서 출사되는 광이 통과하는 홀(Hole)이 형성된다.According to another embodiment, when the light emitted from the internal light source is incident through the first incident surface of the prism, and the light emitted from the biodetermination light source is incident through the second incident surface of the prism, The fingerprint recognition device may further include an opaque film formed on the second incident surface. One side of the opaque film is formed with a hole (Hole) through which the light emitted from the light source for the biological determination passes.
실시 예에 따라, 상기 생체판단용 광원의 가장자리(b")에서 상기 홀의 대향하는 가장자리(b')를 연결하는 선과 상기 생체판단용 광원의 광축이 형성하는 각이 이하이고, 상기 생체판단용 광원의 가장자리(c")에서 상기 홀의 대향하는 가장자리(c')를 연결하는 선과 상기 생체판단용 광원의 광축이 형성하는 각이 이하인 조건을 만족하도록, 상기 홀의 크기가 정해지는 것이 바람직하다. According to an embodiment, an angle formed by a line connecting an edge b 'of the hole to an edge b' of the biodetermination light source and an optical axis of the biodetermination light source is different. The angle formed by the line connecting the opposing edge c 'of the hole and the optical axis of the biodetermination light source at the edge c ″ of the biodetermination light source is below. It is preferable that the size of the hole is determined so as to satisfy the following conditions.
본 발명의 다른 실시 예에 따라, 프리즘의 지문접촉면에 접촉된 물체의 지문영상을 취득하여 상기 물체가 생체지문인지 모조지문인지를 판단하는 지문인식장치의 모조지문 판단방법은, 광축이 소정의 입사각을 가지는 광을 상기 지문접촉면에 조사하되, 상기 소정 입사각은 상기 물체의 굴절률이 1인 경우의 전반사를 위한 제1임계각보다 크고 상기 지문접촉면에 투명한 액체가 접촉된 경우의 전반사를 위한 제2임계각보다 작은 각인 단계, 상기 조사된 광에 의해 형성된 상기 물체의 지문영상을 획득하는 단계, 상기 획득한 지문영상의 면적 또는 평균 그레이 레벨을 계산하는 단계 및 상기 계산된 지문영상의 면적 또는 평균 그레이 레벨이 기준 값보다 클 때에는 상기 물체를 생체지문으로 판단하고, 작을 때에는 모조지문으로 판단하는 단계를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, a method of determining a fake fingerprint of a fingerprint recognition device, which acquires a fingerprint image of an object in contact with a fingerprint contact surface of a prism and determines whether the object is a biological fingerprint or a fake fingerprint, the optical axis has a predetermined incident angle. Irradiates light having the light to the fingerprint contact surface, wherein the predetermined angle of incidence is greater than the first critical angle for total reflection when the refractive index of the object is 1, and is greater than the second critical angle for total reflection when transparent liquid contacts the fingerprint contact surface. Small imprinting step, acquiring a fingerprint image of the object formed by the irradiated light, calculating an area or average gray level of the acquired fingerprint image, and calculating the area or average gray level of the calculated fingerprint image Determining the object as a bio fingerprint when the value is larger than the value, and determining the object as a fake fingerprint when the object is small. All.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 지문인식장치는 위조된 모조지문인지 여부를 간단하고 효과적으로 판단할 수 있다. As described in detail above, the fingerprint recognition device according to the present invention can easily and effectively determine whether the fingerprint is a forged fingerprint.
본 발명의 모조지문 판단방법은 지문 이미지가 인쇄된 종이나 필름을 투명한 액체에 적셔 만든 모조지문에 특히 탁월하다.The imitation fingerprint determination method of the present invention is particularly excellent for imitation fingerprints made by soaking paper or film on which a fingerprint image is printed in a transparent liquid.
또한, 본 발명의 지문인식장치는 프리즘의 제2입사면의 외측에 마련되는 별도의 생체판단용광원을 사용함에도 불구하고 해당 제2입사면이 완전 노출되지 않도록 한다. 이에 따라, 지문영상 획득과정에서의 난반사를 방지함으로써, 별도 광원의 구비에 따른 지문획득 자체의 오류 발생을 차단한다. In addition, the fingerprint recognition device of the present invention prevents the second incident surface from being completely exposed despite the use of a separate biological judgment light source provided outside the second entrance surface of the prism. Accordingly, by preventing the diffuse reflection in the fingerprint image acquisition process, it is possible to block the occurrence of errors in the fingerprint acquisition itself according to the provision of a separate light source.
나아가, 본 발명의 지문인식장치는 별도의 정전용량 검출방식의 생체지문인식장치를 더 구비함으로서 접촉된 지문이 생체지문인지 모조지문인지를 판별할 수 있다.Furthermore, the fingerprint recognition device of the present invention can further determine whether the contact fingerprint is a biometric fingerprint or a fake fingerprint by further comprising a biometric fingerprint recognition device of a separate capacitance detection method.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 지문인식장치를 구비한 광학식 지문인식장치의 블록도이다. 도 2의 지문인식장치(200)는 본 발명의 지문인식장치를 포함하여 구현된 것이다. 2 is a block diagram of an optical fingerprint recognition device having a fingerprint recognition device of the present invention. The
도 2를 참조하면, 지문인식장치(200)는 사다리꼴 형상의 프리즘(210), 프리즘(210)을 향해 지문인식용 광원을 조사하는 내부광원(231), 지문의 영상정보 결상을 위한 광학렌즈(233), 영상센서(235), 제어부(250) 및 생체판단용광원(270)을 포함한다. Referring to FIG. 2, the
프리즘(210)은 그 단면의 형상이 3면(삼각형)을 가질 수도 있으며, 프리즘을 대신하여 넓은 개념의 광굴절기를 사용할 수 있으나, 도 2에 도시된 것과 같이 그 단면 형상이 4면(사다리꼴, 이등변삼각형)을 가지는 것이 바람직하다. Prism 210 may have a three-sided (triangular) cross-section, and may use a wider concept of optical refractors in place of the prism, but as shown in FIG. Isosceles triangles).
도 2의 프리즘(210)은 지문이 접촉되는 지문접촉면(210a)과, 지문접촉면(210a)에서 반사 또는 산란된 광(지문영상)이 출사되는 출사면(210b)과, 내부광원(231)에서 출사된 광이 입사되는 제1입사면(210c)과, 생체판단용광원(270)에서 출사된 광이 입사되는 제2입사면(210d)을 구비한다. The
먼저, 도 2의 광학식 지문인식장치(100)의 기본적인 지문인식 과정을 살피면 다음과 같다. 사용자가 지문접촉면(210a)에 손가락을 접촉시키면, 내부광원(231)에서 조사된 광이 프리즘(210)의 제1입사면(210c), 지문접촉면(210a) 및 출사면(210b)을 거치면서 광학렌즈(233)에 결상되어 영상센서(235)로 입력된다. 도 2와 같은 산란식 지문인식장치(200)에서, 내부광원(231)에서 출사된 광은 직각 또는 전반사를 위한 임계각보다 작은 각도로 지문접촉면(210a)에 입사된다. 내부광원(231)에서 출사된 광은 지문접촉면(210a)에 접촉된 지문의 골과 융선에 따라 통과되거나 산란되어 지문영상을 형성한다. 영상센서(235)는 입사되는 지문영상에 대응하는 전기적 신호인 디지털 지문영상 신호를 출력함으로써 지문접촉면(210a)에 접촉된 지문의 영상을 획득한다. First, the basic fingerprint recognition process of the optical fingerprint recognition device 100 of FIG. 2 is as follows. When the user touches the finger on the
다만, 본 발명의 모조지문 판단이 지문인식 메커니즘과 구별되는 다른 별개의 메커니즘으로 구현되기 때문에, 본 발명에 적용되는 지문인식장치(200)는 도 2에 도시된 산란식에 한정되지 아니한다. 따라서, 프리즘(210)도 앞서 설명한 바와 같이 그 단면 형상이 사다리꼴이나 삼각형 등 그 형태의 한정이 없으며, 내부광원(231)의 위치도 지문인식방식 및 프리즘(210)의 형태에 따라 다양한 위치에 마련될 수 있다. However, since the imitation fingerprint judgment of the present invention is implemented by another distinct mechanism different from the fingerprint recognition mechanism, the
제어부(250)는 지문영상의 획득을 포함하는 지문인식장치(200)에 관한 전반적인 동작을 제어한다. The
또한, 제어부(250)는 모조지문판단부(251)를 포함하여 지문접촉면(210a)에 접촉된 지문이 생체지문인지 모조지문인지를 판단한다. In addition, the
모조지문판단부(251)는 생체판단용광원(270)을 점등한 후, 프리즘(210) 및 광학렌즈(233)를 거쳐 영상센서(235)로부터 입력되는 디지털 지문영상 신호를 기초로 지문접촉면(210a)에 접촉된 지문이 모조지문인지를 판단하게 된다. 이때, 내부광원(231)은 소등상태에 있도록 제어된다. After the imitation
생체판단용광원(270)은 모조지문을 구분하기 위한 광을 제2입사면(210d)을 통해 지문접촉면(210a)으로 조사한다. 생체판단용광원(270)은 그 광원의 광축을 중심으로 소정 시야각(Viewing Angle)(예를 들어, 약 30°)을 가지는 광원을 사용하는 것이 바람직하다. The biological
생체판단용광원(270)에서 지문접촉면(210a)으로 출사된 광은 소정의 전반사, 흡수 또는 굴절된 후 출사면을 거쳐 광학렌즈(233)에 결상되어 영상센서(235)로 입력된다. The light emitted from the
이때, 생체판단용광원(270)에서 지문접촉면(210a)으로 조사되는 광축의 입사각이 소정 범위 내에 있을 경우, 영상센서(235)로 입사되는 광량이 지문접촉면(210a)에 접촉된 지문의 종류(생체지문 또는 모조지문)에 따라 달라진다. 다시 말해, 생체판단용광원(270)을 이용하여 영상센서(235)에서 획득한 영상은 지문접촉면(210a)에 접촉한 지문의 종류에 따라 그 영상의 면적이 달라진다. 생체판단용광 원(270)의 동작 및 모조지문 판별에 대하여는 아래에서 다시 설명한다. At this time, when the incident angle of the optical axis irradiated from the
이상에서, 도 2의 지문인식장치(200)는 프리즘(210), 광학렌즈(233) 및 영상센서(235)를 지문영상 획득과 모조지문 판단에 공용으로 사용하도록 구현되어 있다. 그러나, 지문인식 방법의 차이에 따라, 지문인식장치(200)는 생체판단용광원(270)을 이용한 지문영상의 획득을 위해, 별도의 광학렌즈와 영상센서를 구비할 수도 있다. In the above, the
또한, 다른 실시 예에 따라 내부광원(231)을 포함하지 않고, 지문접촉면(210a)에 접촉된 지문이 생체지문인지 모조지문인지 여부만을 판단하는 독립적인 모조지문장치로 구현될 수 있다. In addition, according to another embodiment, it may be implemented as an independent imitation fingerprint device that does not include the internal
이하에서는, 생체판단용광원(270)을 이용한 모조지문 판단방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of determining the imitation fingerprint using the biopsy
도 3은 모조지문 판단방법의 설명에 제공되는 도면이다. 3 is a view provided to explain the method of determining the imitation fingerprint.
프리즘(210)의 굴절률을 n1이라 하고, 프리즘(210)의 지문접촉면(210a)에 접촉된 매질의 굴절률을 n2라 할 때, 본 발명의 모조지문 판단방법은 지문접촉면(210a)에 접촉된 지문의 종류(생체지문 또는 모조지문)에 따라 지문접촉면(210a)에서의 전반사를 위한 임계각이 달라지는 점에 기초한다.When the refractive index of the
굴절률이 큰 매질에서 굴절률이 작은 매질로 광이 조사될 때, 입사된 광은 그 입사각이 임계각 이하이면 굴절되고, 임계각 이상이면 전반사 된다. 임계각은 경계면을 이루는 두 매질의 굴절률에 의해 결정된다. When light is irradiated from a medium having a large refractive index to a medium having a small refractive index, the incident light is refracted if the incident angle is less than or equal to the critical angle, and totally reflected if it is greater than or equal to the critical angle. The critical angle is determined by the refractive indices of the two media forming the interface.
도 3의 (a)는 지문접촉면(210a)에 아무런 접촉이 없는 경우로서, 굴절률 n2는 공기의 굴절률인 1이 된다. 또한, 이하에서는 설명의 편리를 위해, 프리즘(210)의 굴절률 n1을 1.6이라 가정한다.3A illustrates a case where there is no contact with the
전반사를 위한 임계각을 구하기 위한 스넬(Snell)의 법칙은 다음의 수학식 1과 같다. Snell's law for calculating the critical angle for total reflection is as shown in
여기서, θ1은 입사각이고, θ2는 굴절각이다. 전반사를 위한 θ2는 90°이다. Here, θ 1 is the angle of incidence and θ 2 is the angle of refraction. Θ 2 for total reflection is 90 °.
n1=1.6, n2=1(공기의 굴절률), θ2=90°을 수학식 1에 적용하면, 지문접촉면(210a)에 아무런 접촉이 없는 경우의 전반사를 위한 임계각(이하 '제1임계각'이라 함)θmin는 다음과 같이 구해진다.When n 1 = 1.6, n 2 = 1 (refractive index of air) and θ 2 = 90 ° are applied to
1.6 × sinθmin = 1.0 × sin90°1.6 × sinθ min = 1.0 × sin90 °
θmin = sin-1(1/1.6) ≒ 39°θ min = sin -1 (1 / 1.6) ≒ 39 °
따라서, 생체판단용광원(270)으로부터 지문접촉면으로 조사된 광의 입사각 θi이 제1임계각 θmin보다 작으면 지문접촉면(210a)에서 굴절되어 영상센서(235)로 입사되는 광량이 현저히 준다. 입사각 θi가 제1임계각 θmin보다 크면, 생체판단용광원(270)에서 출사된 광은 지문접촉면(210a)에서 대부분 전반사되어 영상센서(235)에 도달한다.Therefore, when the incident angle θ i of the light irradiated from the biometric
도 3의 (b)는 지문접촉면(210a)에 모조지문(310)이 접촉된 경우이다. 여기서, 모조지문(310)은 지문 이미지가 인쇄된 종이나 필름(Film)에 물이나 기름과 같은 투명한 액체를 묻히거나 적신 것이다. 이하에서, 투명한 액체를 물(굴절률 1.33)이라 가정하면, 모조지문(310)이 접촉된 경우의 전반사를 위한 임계각(이하 '제2임계각'이라 함)θmax는 다음과 같이 구해진다. 3B illustrates a case where the dummy fingerprint 310 contacts the
1.6 × sinθmax = 1.33 × sin90°1.6 × sinθ max = 1.33 × sin90 °
θmax = sin-1(1.33/1.6) ≒ 56°θ max = sin -1 (1.33 / 1.6) ≒ 56 °
따라서, 생체판단용광원(270)으로부터 지문접촉면으로 조사된 광의 입사각 θi가 제2임계각 θmax보다 작으면 지문접촉면(210a)에서 굴절되고, 입사각 θi이 제2임계각 θmax보다 크면 지문접촉면(210a)에서 전반사되어 영상센서(235)에 도달된다. Therefore, when the incident angle θ i of the light irradiated from the biopsy
이때, 모조지문을 구성하는 투명한 액체는 지문접촉면(210a)의 대부분에 접촉되므로, 모조지문에 의한 광학적 특성이 무시되고 액체에 의해 광학적으로 동일해진다. 결국 제2임계각 θmax보다 작은 입사각 θi로 입사된 광은 대부분 굴절되고, 영상센서(235)로 입사되는 광량은 매우 적다. At this time, since the transparent liquid constituting the imitation fingerprint is in contact with most of the
제2임계각 θmax의 결정과 관련하여, 모조지문에 사용될 수 있는 투명한 액체(물, 알콜 등) 중 그 굴절률이 적은 것을 기준으로 제2임계각 θmax를 정하는 것이 바람직하다. 다른 액체보다 그 굴절률이 작고, 통상 가장 간단하고 많이 사용될 수 있는 물을 기준으로 정하는 것이 바람직하다.The second critical angle with respect to the determination of θ max, based on the low-refractive index of the transparent liquid (water, alcohols, etc.) that can be used in the artificial fingerprint is preferable to set the second critical angle θ max. It is desirable to base the water on its refractive index, which is smaller than other liquids, and is usually the simplest and most commonly used.
이상에서 설명된 바를 기초로, 생체판단용광원(270)에서 출사된 광의 입사각 θi를 다음의 수학식 2와 같이 설정할 경우에 대해 설명한다. Based on the above description, the case where the incident angle θ i of the light emitted from the biopsy
이러한 조건을 기초로, 생체지문의 경우에는, 지문 상의 골에서 전반사가 발생할 수 있는데 반해, 모조지문의 경우 전반사가 발생할 가능성이 현저히 떨어지므로, 영상센서(235)로 입사되는 광량이 생체지문과 모조지문에서 달라진다. 따라서, 수학식 2에 기초하면, 지문접촉면(210a)에 접촉된 지문이 생체지문인지 모조지문인지 구분할 수 있다. Based on these conditions, in the case of the biofingerprint, total reflection may occur in the bone on the fingerprint, whereas in the case of the imitation fingerprint, the possibility of total reflection is significantly reduced, so that the amount of light incident on the
여기서, 입사각 θi는 생체판단용광원(270)에서 지문접촉면(210a)으로 출사되는 광의 광축이 형성하는 입사각을 말하므로, 생체판단용광원(270)에서 출사된 광의 입사각 θi은 생체판단용광원(270)의 자세를 결정한다. 즉, 생체판단용광 원(270)에서 출사된 광의 광축이 형성하는 입사각이 상기 수학식 2를 만족하도록 마련되어야 한다. 다만, 생체판단용광원(270)의 광축이 지문접촉면(210a)과 만나는 지점의 제한은 없으나, 지문접촉면(210a)의 중심이 바람직하다.Here, since the incident angle θ i refers to the incident angle formed by the optical axis of the light emitted from the
도 2를 참조하면, 제2입사면(210d)의 외측에 마련된 생체판단용광원(270)은 지문접촉면(210a)을 향해 모조지문 구분을 위한 광을 조사하도록 마련되어 있으며, 생체판단용광원(270)에서 출사된 광의 광축이 지문접촉면(210a)의 중심에서 형성하는 입사각이 수학식 2를 만족하도록 마련되어 있다. Referring to FIG. 2, the biological judgment
따라서, 물에 적셔진 모조지문(310)을 사용할 경우, 생체판단용광원(270)의 입사각은 39°≤ θi ≤ 56°가 될 수 있으며, 그 중간 각도인 48°로 설정하는 것이 가장 바람직하다. Therefore, when using the imitation fingerprint 310 soaked in water, the incident angle of the biopsy
도 4는 생체판단용광원을 이용하여 획득한 영상을 도시한 도면으로서, 생체판단용광원(270)을 이용하여 영상센서(235)로부터 입력받은 전체영상으로서 지문영상이 포함되어 있다. 이하에서는 도 2 및 도 4를 참조하여, 생체판단용광원(270)에서 출사된 광이 입사각 48°로 지문접촉면(210a)에 입사하는 경우, 영상센서(235)에 의해 얻어지는 영상을 설명한다. FIG. 4 is a diagram illustrating an image acquired by using the biodetection light source, and includes a fingerprint image as a whole image received from the
생체지문이 지문접촉면(210a)에 접촉될 경우, 생체지문의 골과 융선에 따라 생체판단용광원(270)에서 출사된 광의 경로가 달라진다. 생체지문의 골이 접촉된 부분은 아무런 접촉이 없는 경우(제1임계각 θmin)에 해당하므로, 생체판단용광원(270)에서 출사된 광의 입사각은 제1임계각 θmin보다 큰 값이 되어 전반사가 발 생한다. 생체지문의 융선이 접촉된 부분으로 조사된 광은 흡수 또는 산란이 발생한다. When the bio fingerprint is in contact with the fingerprint contact surface (210a), the path of the light emitted from the bio-judgment
다만, 통상의 광원이 광축을 중심으로 약 30°정도의 시야각을 가지고 출사되므로, 생체지문의 골이 접촉된 면에서 모두 전반사가 이루어지는 것은 아니다. 따라서, 영상센서(235)에서 획득한 영상은 제대로 인식 가능한 지문영상이 아닐 수 있으며, 도 4의 (a)는 그 일 예이다.However, since a general light source is emitted with a viewing angle of about 30 ° with respect to the optical axis, total reflection is not all performed at the contact surface of the bone of the fingerprint. Therefore, the image acquired by the
지문접촉면(210a)에 모조지문이 접촉되어 있는 경우, 지문접촉면에 적용되는 임계각은 제2임계각 θmax가 된다. 생체판단용광원(270)에서 출사된 광의 입사각은 제2임계각 θmax보다 작은 값이 되므로, 지문접촉면(210a) 전반에 걸쳐 굴절이 발생한다. 따라서, 영상센서(235)로 입사되는 광량이 매우 작아지게 되며, 영상센서(235)에서 획득한 영상은 도 4의 (b)와 같다. When the dummy fingerprint is in contact with the
도 4의 (a)와 (b)를 비교하면, 지문영상이 획득된 부분(검은 부분)의 면적이 크게 달라짐을 알 수 있다. (a)와 (b)의 이미지는 영상센서(235)로부터 입력받은 전체영상을 반전시킨 것이다. 실제로 광학렌즈(233) 및 영상센서(235)에 입사되는 지문영상은 실제 광이 입사되는 부분에 해당하므로 다른 부분에 비해 밝게 나타난다. Comparing (a) and (b) of Figure 4, it can be seen that the area of the portion (black portion) where the fingerprint image is obtained is significantly different. The images of (a) and (b) are inverted of the entire image received from the
지문인식장치(200)는 이러한 지문영상을 기초로 지문접촉면(210a)에 접촉된 지문이 모조지문인지 생체지문인지를 판단한다. The
한편, 도 2와 같이, 내부광원(231)과 생체판단용광원(270)이 서로 다른 면을 통해 광을 프리즘(210)으로 입사시키는 경우에는, 다음과 같은 부가적인 고려가 필요할 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 2, when the internal
첫 번째는, 내부광원(231)에서 출사되어 제1입사면(210c)을 통해 입사되는 지문획득용 광이 투명한 제2입사면(210d)에 의해 난반사를 일으켜 지문형상의 획득이 원할하지 않을 수 있다는 점이다.First, the fingerprint acquisition light emitted from the internal
이러한 점을 해결하기 위해, 본 발명의 지문인식장치는 도 5와 같이 프리즘(210)의 제2입사면(210d)상에 형성된 불투명막(211)을 더 포함할 수 있다. 다만, 불투명막(211)에는 제2입사면(210d)에서 출사된 광이 통과하기 위한 홀(Hole)(213)이 형성되어야 한다. To solve this problem, the fingerprint recognition device of the present invention may further include an
두 번째 고려사항은, 생체판단용광원(270)에서 출사되는 광은 약 30°정도의 시야각을 가지고 출사되기 때문에, 생체판단용광원(270)에서 지문접촉면(210a)에 입사되는 광 중 일부는 θmax보다 크거나 θmin보다 작은 입사각을 가지게 되어 생체지문 판단에 기여하지 못한다는 것이다.The second consideration is that, since the light emitted from the biopsy
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프리즘을 도시한 도면으로서, (a)는 그 단면도이고, (b)는 생체판단용광원(270)에서 본 프리즘의 도면이다. 도 5를 참조하면, 프리즘(210)의 제2입사면(210d)의 외측에 생체판단용광원(270)이 마련되어 있으며, 그 광축이 프리즘(210)의 지문접촉면(210a)의 중심 a을 향하고 있다. 5 is a view showing a prism according to another embodiment of the present invention, (a) is a cross-sectional view thereof, and (b) is a view of the prism seen from the
도면 상에서, 생체판단용광원(270)의 광의 입사각은 지문접촉면(210a)의 중심 a에서 b쪽으로 이동할수록 점점 커지게 되고, a에서 c 쪽으로 이동할수록 줄어듬을 알 수 있다. b 지점에서의 입사각은 θmax가 되고 b 지점을 넘어서면 θmax보다 큰 입사각을 가지게 된다. θmax보다 큰 입사각을 가지는 광은 수학식 2를 만족시키지 못하므로 의미가 없는 광이 된다. 반대로, c 지점에서의 입사각은 θmin가 되고 c 지점을 넘어서면 θmin보다 작은 입사각을 가지게 된다. θmin보다 큰 입사각을 가지는 광은 수학식 2를 만족시키지 못하므로 역시 의미가 없는 광이 된다. In the drawing, the angle of incidence of the light of the biometric
한편, 아래에서 설명하게 될 생체지문판단과정은 생체판단용광원(270)을 통해 획득 가능한 이미지 영역의 크기(예컨대, 도 4의 A) 등을 기준으로 이루어진다. 따라서 사용자가 임의로 정하는 b에서 c에 이르는 길이는 그러한 생체지문 판단용 이미지의 크기에 관련된다. 그리고, b와 c사이의 길이, a와 b 사이의 길이 또는 a와 c 사이의 길이는 생체판단용광원(270)의 위치에 영향을 준다.On the other hand, the biofingerprint determination process to be described below is made based on the size (eg, A of FIG. 4) of the image area obtainable through the
두 번째 고려사항을 해소하기 위해, 생체판단용광원(270)에서 출사되는 광의 입사각이 수학식 2를 만족하도록 불투명막(211)에 형성되는 홀(213)을 크기를 조정할 필요가 있다. In order to solve the second consideration, it is necessary to adjust the size of the
따라서 a - b 사이와 a - c 사이의 거리가 사용자에 의해 정해지고, b 지점에서의 입사각은 θmax로, c 지점에서의 입사각은 θmin로 정해져야 하는 기준이 도출된다. Therefore, the distance between a-b and a-c is determined by the user, and a criterion is derived that the incident angle at point b should be determined as θ max , and the incident angle at point c as θ min .
그렇다면, 홀(213)의 길이는 b 지점에서 입사각 θmax로 연장되어 제2입사면(210d)과 만나는 지점(b')과, c에서 입사각 θmin로 연장되어 제2입사면(210d)과 만나는 지점(c') 사이의 거리가 될 수 있다. 홀(213)의 형상은 원형이던 사각형이던 관계없다. If so, the length of the
여기서, a - b 사이와 a - c 사이의 거리는 임의 지정사항이므로, 이상의 관계를 생체판단용광원(270)을 중심으로 정리하면 다음과 같다.Here, since the distance between a-b and a-c is an arbitrary designation, the above relationship is summarized as follows based on the
생체판단용광원(270)의 가장자리에서 대응하는 홀(213)의 가장자리를 연결하는 선과 생체판단용광원(270)의 광축이 형성하는 각은 다음의 수학식 3 및 수학식 4와 같다. The angle formed by the line connecting the edge of the
여기서, 수학식 3은 생체판단용광원(270)의 가장자리 b"에서 홀(213)의 b'를 연결하는 선과 생체판단용광원(270)의 광축이 형성하는 각이고, 수학식 4는 생체판단용광원(270)의 가장자리 c"에서 홀(213)의 c'를 연결하는 선과 생체판단용광원(270)의 광축이 형성하는 각에 해당한다. θi는 지문접촉면(210a)의 중심 a에서 수학식 2를 만족하는 특정 입사각을 말한다. Here, Equation 3 is an angle formed by a line connecting the b 'of the
결국, 프리즘(210)의 외측에 마련된 생체판단용광원(270)의 위치가 그 광축이 수학식 2를 만족하는 특정 입사각을 가지도록 고정된 경우라면, 홀(213)의 크기는 생체판단용광원(270)의 가장자리 b"에서 홀(213)의 b'를 연결하는 선과 생체판단용광원(270)의 광축이 형성하는 각이 이하이고, 생체판단용광원(270)의 가장자리 c"에서 홀(213)의 c'를 연결하는 선과 생체판단용광원(270)의 광축이 형성하는 각이 이하인 조건을 만족하도록 정해지는 것이 바람직하다. As a result, if the position of the
이하에서는, 모조지문판단부(251)의 동작을 중심으로, 도 4와 같은 영상을 이용하여 모조지문인지 여부를 판단하기 위한 방법을 설명한다. Hereinafter, a method for determining whether the fingerprint is imitation using the image of FIG. 4 will be described based on the operation of the imitation
모조지문판단부(251)가 영상센서(235)로부터 입력되는 영상을 기초로, 지문접촉면(210a)에 접촉된 지문이 모조지문인지를 판단하는 방법은 획득한 지문영상의 크기(또는 지문영상의 크기에 대응하여 파생되는 정보)에 기초한다. On the basis of the image inputted from the
일 예로, 생체지문과 모조지문에 대해 영상센서(235)가 획득한 지문영상의 면적이 서로 다르므로, 획득한 지문영상의 면적이 소정의 기준면적보다 작은 경우 모조지문으로 판단하는 방법이 있다. As an example, since the area of the fingerprint image acquired by the
도 6은 본 발명의 모조지문 판단방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining an example of the imitation fingerprint determination method of the present invention.
모조지문판단부(251)는 지문접촉면(210a)에 지문이 접촉되면 소정의 제어신 호를 출력하여 생체판단용광원(270)이 점등되도록 한 다음(S601), 영상센서(235)를 통해 지문영상을 포함하는 전체 영상을 입력받는다(S603). The imitation
모조지문판단부(251)는 전체 영상 중에서 지문영상의 면적을 계산한다. 이러한 면적의 계산은 해당 픽셀(Pixel)의 그레이 레벨이 임계 레벨(앞의 기준레벨과 다를 수 있으며, 영상이 있는지 여부를 판단하기 위한 레벨)보다 큰 픽셀의 개수를 구하는 방법 등을 사용할 수 있다(S605). The imitation
모조지문판단부(251)는 S605 단계에서 계산된 지문영상의 면적이 기준면적보다 큰 지 여부를 판단한다. 여기서 기준면적은 도 4에 기초하여 생체지문시의 지문영상의 면적과 모조지문시의 지문영상의 면적을 구분할 수 있는 값이 해당되며, 실험적으로 구할 수 있다(S607).The imitation
S607 단계의 판단결과, 모조지문판단부(251)는 획득한 지문영상의 면적이 기준면적보다 크면 생체지문으로 판단하고(S609), 기준면적보다 작으면 모조지문으로 판단한다(S611).As a result of the determination in step S607, the imitation
실시 예에 따라, 모조지문판단부(251)는 S607 내지 S611 단계의 판단방법을 대신하여, 소정 면적의 범위(생체지문에 대응되는 지문영상의 면적 범위)에 획득된 지문영상이 해당하는지를 판단함으로써 모조지문 여부를 판단할 수도 있다.According to an embodiment, the imitation
또한, 획득한 지문영상의 면적의 차이는 전체 영상 또는 전체 영상 중 일정 부분에 대해 구한 평균 그레이 레벨(Gray level)의 차이에 대응된다. 따라서, 영상센서(235)로부터 입력되는 전체영상(또는 그 일부분)의 그레이 레벨을 구하여 기준 레벨보다 작을 경우 모조지문으로 판단하는 방법이 있다. The difference in the area of the acquired fingerprint image corresponds to the difference in the average gray level obtained for the entire image or a portion of the entire image. Therefore, there is a method of determining the gray level of the entire image (or a portion thereof) input from the
전체 영상의 일부분에 대한 평균 그레이 레벨을 구하는 경우는 실험적으로 구해진 모조지문에 의한 지문영상의 통상 면적보다 큰 면적(예를 들어, 도 4의 A)을 적용하는 것이 바람직하다.In the case of obtaining the average gray level for a part of the entire image, it is preferable to apply an area (for example, A of FIG. 4) larger than the normal area of the fingerprint image obtained by an imitation fingerprint obtained experimentally.
다만, 영상센서(235)로부터 입력되는 전체영상의 반전처리 여부에 따라, 기준레벨보다 큰 평균 그레이 레벨을 가지는 지문영상이 모조지문으로 판단될 수 있다. However, depending on whether the entire image input from the
도 7은 본 발명의 모조지문 판단방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining another example of the imitation fingerprint determination method of the present invention.
모조지문판단부(251)는 지문접촉면(210a)에 지문이 접촉되면 소정의 제어신호를 출력하여 생체판단용광원(270)이 점등되도록 한 다음(S701), 영상센서(235)를 통해 지문영상을 포함하는 전체 영상을 입력받는다(S703). The imitation
모조지문판단부(251)는 전체 영상 중 일정부분(예를 들어, 도 4의 A)의 평균 그레이 레벨을 계산하고(S705), 계산된 평균 그레이 레벨을 기준값과 비교한다(S707).The imitation
모조지문판단부(251)는 S707 단계의 비교결과, 평균 그레이 레벨이 기준값보다 큰 경우 생체지문으로 판단하고(S709), 기준값보다 작은 경우 모조지문으로 판단한다(S711).As a result of the comparison in step S707, the imitation
이상의 방법으로, 모조지문판단부(251)는 획득된 지문영상이 모조지문에 의한 것인지 판단할 수 있다.In the above manner, the fake
본 발명의 지문인식장치(200)는 지문접촉면(210a)에 접촉한 지문이 생체지문인지 여부를 판단하기 위해, 비접촉 정전용량 방식을 더 적용할 수 있다. The
이를 위해, 지문인식장치(200)는 프리즘(210)의 내부 또는 인접한 외부에 설치된 도전체 단자와, 생체인식부를 더 포함할 수 있다. To this end, the
생체인식부는 도전체 단자와 접지 사이에 정전용량이 형성되도록 하고, 프리즘(210)의 지문접촉면(210a)에 접촉되는 지문에 의한 정전용량의 변화를 감지하여 접촉된 지문이 생체지문인지 여부를 판단할 수 있다. The biometric part allows capacitance to be formed between the conductor terminal and the ground, and detects a change in capacitance caused by the fingerprint contacting the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
도 1은 종래의 지문인식장치를 통해 획득한 지문영상,1 is a fingerprint image obtained through a conventional fingerprint recognition device,
도 2는 본 발명의 지문인식장치를 구비한 광학식 지문인식장치의 블록도,2 is a block diagram of an optical fingerprint recognition device having a fingerprint recognition device of the present invention;
도 3은 모조지문 판단방법의 설명에 제공되는 도면,3 is a view provided for the description of the fake fingerprint determination method;
도 4는 도 2의 생체판단용광원을 이용하여 획득한 영상을 도시한 도면,4 is a view showing an image obtained using the biodetection light source of FIG.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프리즘을 도시한 도면,5 is a view showing a prism according to another embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 모조지문 판단방법의 일 예를 설명하기 위한 도면, 그리고6 is a view for explaining an example of the imitation fingerprint determination method of the present invention, and
도 7은 본 발명의 모조지문 판단방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining another example of the imitation fingerprint determination method of the present invention.
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