KR101472564B1 - 즉석에서 손가락 지문을 인식하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

사용자 손가락을 사용한 지문의 이미지들을 인식하기 위한 장치는, 손가락이 포착 평면 안에서 이동하기 위한 통로를 제공하는 틀, 광 테스트 패턴을 투사하는 설비, 이동하는 손가락의 이미지를 감지하기 충분한 포착 레이트를 가진 컬러 센서, 컬러 이미지 신호로부터 투사된 컬러들 각각의 모노크롬 이미지를 추출하고, 그 모노크롬 이미지들 중 적어도 하나에 기초해 손가락의 텍스처를 복원하고, 그 모노크롬 이미지들 중 적어도 하나에 기초해 모양을 복원하도록 구성된 프로세싱 유닛을 포함한다.

Description

즉석에서 손가락 지문을 인식하기 위한 장치 {Device for acquiring fingerprints on the fly}

본 발명은 손가락 피부나 손바닥의 주름살들 (보통 손가락 지문이나 손바닥 지문)에 의해 만들어지는 패턴의 이미지를 획득하는 장치에 관한 것이다.

손가락 지문에 의한 식별 방식은 식별 희망자의 최소 한 손가락 지문에 대한 이미지를 포착하는 단계, 및 디지털화된 지문 이미지들이나 그 특성을 보이도록 처리되어 그들 각각의 소유자 아이디와 함께 데이터베이스에 저장되었던 손가락 지문들의 표현들 (템플릿 (templates)이라 알려진 표현들)과 비교될 수 있게 이미지를 처리하는 단계를 포함한다.

손가락 지문을 이용한 식별 기술들은 경찰 수사와 관련해 널리 확산 되어 있고 최첨단 제어나 공항이나 사업장 등에서와 같이 액세스가 통제된 구내로 들어갈 때 단순히 신원을 체크하기 위해 더욱 널리 사용되어 가는 추세에 있다.

이러한 기술들의 응용 분야의 증가는 특히 손가락 지문 이미지를 포착하기 위한 장치들과 그와 관련된 이미지 프로세싱 시스템들의 개선을 가져왔다; 이들을 구현하는데 필요한 컴퓨터 수단의 비용 역시 감소하였다.

이러한 새로운 응용 분야들에서, 인식 장치들은 사용에 대해 훈련되지 않은 사람들에 의해 자격 있는 오퍼레이터로부터의 도움없이 사용되고 있다. 또, 국경통제 같은 소정 응용분야들에서 인식 거부 (rejection)는 매우 불리할 수 있고 특별한 이의 검증을 요구할 수 있어, 통제 지속시간을 증가시킬 수 있다. 따라서 잘못된 사용을 피하기 위해 인식 장치에 대한 인간공학이 특별히 잘 고려되어야 한다. 검증의 신뢰도를 향상시키기 위해, 복수의 손가락 지문들에 기초한 식별을 수행하도록 꾀해져 왔다.

컴퓨터 수단의 계산 능력 향상과 더불어 프로세싱 방법의 향상은, 특히 식별이 복수의 손가락 지문들 (여러 상이한 손가락들)에 대한 이미지들의 포착을 요구할 때, 포착에 요구되는 시간과 비교해 무시할 수 있게 되는 프로세싱에 필요한 시간을 줄일 수 있게 하였다.

포착은 일반적으로, 실질적으로 한 평면에 걸치는 포착 존 (acquisition zone)을 규정하는 스탠드, 포착 존을 형성하는 센싱 면 (sensing face)을 가지기 위해 스탠드에 고정되는 포착 멤버 (acquisition member), 및 포착 멤버에 연결되어 그로부터 들어오는 신호를 처리하기 위한 프로세서 유닛을 포함하는 장치를 사용해 수행된다. 사용자는 센싱 면에 대고 한 손가락을 (혹은 적절한 경우 여러 개의 손가락들을 동시에, 혹은 연속해서) 누른다. 그러한 동작 모드는 특히 느리며, 손가락이 움직이지 않아야 하는데, 이는 그렇게 하지 않으면 손가락 지문이 인식될 수 없기 때문이다. 게다가, 소정 환경의 소정 사람들에 있어서, 손가락 피부는 특히 건조하여 수십 초를 기다리지 않고서는 양호한 성능을 보장하기 충분한 품질의 인식이 수행될 수 없다. 마지막으로, 손가락들과 센서 간의 접촉이 그 센서를 오염시키기 때문에 이미지들의 품질을 저하시키고 그에 따라 주기적인 청소가 요할 수 있으며, 무엇보다 사용자들에게 비위생적이라고 인식될 수 있다.

접촉이 필요한 시스템들은 인간공학적 상황 하에서 손바닥에 대해 수용 가능한 이미지들을 획득하는 것이 불가능하다. 전체 손바닥에 대한 이미지를 얻기 위해서는 손바닥은 완전하게 포착 면과 접촉해야 하는데 그것은 일반적으로 가능하지 않으므로 손이 장치에 대해 아주 납작히 놓여져야 한다.

본 발명의 목적은 사용의 단순성을 극대화하면서 기존 장치들보다 빠른 인식 수단을 제안하는 데 있다.

상기 목적을 위해, 본 발명은 사용자 손의 적어도 한 부분의 지문 (print)에 대한 이미지들을 포착하는 장치를 제안하며, 그 장치는 실질적으로 평면상에 확충되는 포착 존 (acquisition zone)을 형성하는 스탠드, 스탠드에 고정되어 포착 존을 커버하는 시계 (field of view)를 가지도록 하는 광학 포착 멤버, 및 포착 멤버와 연결되어 그로부터 들어오는 이미지 신호를 처리하도록 된 프로세서 유닛을 포함한다. 이 장치는 다음과 같은 것을 특징으로 한다:

·스탠드가, 포착 존을 포함하고 손의 한 부분이 상기 평면과 평행하게 이동할 때 그에 대한 통로를 형성하는 빈 스페이스 존 (empty space zone)을 제공하도록 구성된다;

·장치는 적어도 두 가지 색상의 광 테스트 패턴을 포착 존에 투사하기 위한 적어도 한 개의 프로젝터 멤버를 포함한다;

·광학 포착 멤버는 포착 존의 어느 한 측면 상에 확충되는 피사계 심도 (depth of field)를 가지며, 소정의 최대 이동 속도로 이동하는 상기 손의 한 부분에 대해 적어도 한 컬러 이미지를 캡처하기 충분한 포착 속도를 가진 컬러 센서를 보유한다;

·프로세서 유닛은 컬러 이미지 신호로부터 투사된 컬러들 각각의 모노크롬 이미지를 추출하고, 그 모노크롬 이미지들 중 적어도 하나로부터 상기 손의 한 부분에 대한 텍스처를 복원하고, 상기 모노크롬 이미지들 중 적어도 하나로부터 모양을 복원하도록 구성된다.

이 장치는 이동하는 손의 한 부분, 가령 하나 이상의 손가락들이나 손바닥과 접촉하지 않고도 광학적 인식을 수행할 수 있게 한다. 광학 포착 멤버의 특성들이 포착 평면 주변에서 이동하는 손의 일부에 대해 선명한 이미지들이 얻어질 수 있게 보장한다 (피사계 심도가 상기 평면에 대한 손의 일부분의 위치에 대해 어느 정도의 오차를 수용할 수 있다). 컬러 이미지로부터 모노크롬 이미지들을 추출하는 것은 동시에 취해졌으나 그럼에도 불구하고 서로 상이한 특징들을 보유하는 적어도 두 개의 이미지들을 가질 수 있게 한다 (손 일부분의 이동은 연속해서 취해진 복수의 이미지들을 자동으로 처리하는 것을 특히 어렵게 만든다), 이러한 적어도 두 이미지들이 프로세서 유닛에 의해 수행되는 프로세싱을 통해, 식별에 필요한 모든 정보를 얻을 수 있게 한다 (그 정보는 가령 손 일부분의 융기부에서의 좁은 굴곡들 (local deviation), 융기부들의 윤곽 모양, 모공의 위치들, 융기부 시작 지점들, 3차원 모양 등등에 관한 것임). 손가락을 사용할 때, 그 정보는 중앙 지골 (middle phalanx)까지 확장할 수 있다. 이러한 처리 방식은 소정 해상도 역시 획득될 수 있게 함으로써 손가락 지문 이미지들을 비교하는 후속 동작들을 단순화할 수 있다. 따라서, 기존의 해상도로 손가락 지문의 눌러지지 않은 (unrolled) 이미지를 산출하고, 그에 따라 보다 넓은 면적을 사용하면서 전통적 인식 시스템들과 필적할 수 있는 이미지를 도출해 낸다는 점에서 바람직하다.

광학 포착 멤버의 범위 (field)는 포착 존이 사용자의 한 손의 여러 손가락들을 커버하기 충분한 너비를 가짐이 바람직하다.

따라서, 사용자의 여러 손가락들을 동시에 보여주는 이미지들을 획득하는 것이 가능하고, 그에 따라 인식을 더 단순화시키고 프로세싱을 보다 안정적으로 (혹은 보다 강력하게) 수행하는 것을 가능하게 한다. 그에 따라 프로세서 모델은 일련의 포착 이미지들에서 손가락들을 추출하고, 이들을 개별적으로 이차원 (2D)이나 3차원 (3D)으로 분절하고, 그 순서로 각 손가락에 대한 최상의 표현을 선택하거나, 실제로 각 손가락 표현들의 세트를 통합하도록 구성될 수 있다. 손바닥을 인식할 때, 프로세서 모듈은 포착된 전체 손바닥 영역의 2D 표현을 얻기 위해 이미지들을 통합하고 그로부터 손바닥의 전체적인 모양을 재구성할 수 있도록 구성될 수 있다.

프로젝터 멤버는 손가락들의 말단 끝을 향해 테스트 패턴을 투사할 수 있게 스탠드에 부착됨이 바람직하다.

이때 그 투사는 한 손가락이 이웃하는 손가락에 드리우는 그림자를 거의 없거나 아예 없게 하는데, 여기서 그 그림자들은 식별 목적으로 사용될 수 있는 정보의 양을 줄임에 따라 이미지를 망칠 수 있다는 위험부담을 감수하게 할 것이다.

누르지 않은 (unrolled) 새 이미지가 손 일부분의 텍스처 이미지 및 모양으로부터 생성됨이 바람직하며, 그 새 이미지는 모든 점에서 동일한 해상도로써 손가락 지문 이미지를 표현한다.

이것은 특히 손가락들에 대해 이점이 있다. 눌리지 않은 이미지는 "누르는 (rolled)" 포착 시스템 (손가락 지문의 온전한 이미지를 생성하기 위해 손가락이 포착 면에 대고 눌러지는 시스템)을 통해 획득될 수 있는 이미지와 동일하다.

특정 실시예에서, 테스트 패턴은 세 가지 컬러를 포함하는데, 그 세 컬러들 중 하나로 일정한 조명을 하고, 나머지 두 컬러들로 반복적 광 패턴들을 만들며, 그 일정한 조명은 녹색이고, 반복적 광 패턴들은 적색과 청색임이 바람직하다.

녹색 조명은 특히 효과적인 방식으로 손가락 지문의 텍스처를 드러낸다. 너무 긴 파장들의 광 (적색 및 적외선)은 손가락 안에서 상당히 많은 정도로 방산되어 (diffused) 줄어든 콘트라스트 (contrast)를 야기한다. 보다 짧은 파장의 광 (청색)은 인식 문제를 일으키는데, 이는 카메라가 그 광에 대해서는 덜 민감하기 때문이다. 이와 달리, 통상적 컬러의 카메라들은 다른 컬러들의 픽셀들보다 녹색의 픽셀들을 더 보유하므로, 손가락 지문에 대한 고주파 정보를 드러내기 위해 녹색이 선호된다. 반복적 패턴은, 손가락 지문 이미지 안에서 아티팩트 (artifacts) 생성을 막기 위해 손가락 지문 내 라인들의 주기보다 훨씬 큰 주기를 갖는다.

반복적 광 패턴들은, 이동 방향에 대해 수직으로 유리하게 전개되고 포착 시스템의 시축 (sighting axis)과 비 제로 (non-zero)의 각도를 제공하는 사각파 (squarewave)나 정현파 (sinewave) 곡선들임이 바람직하다.

이 실시예는 특히 매우 강력하다.

제1의 특별한 특징에 따르면, 스탠드는 사용자 손가락의 이동을 가이드 하기 위한 멤버를 포함하며, 그 멤버는, 광학 포착 멤버로부터 마주하는 포착 존의 한 쪽 위에 확보되고 적어도 한 개의 손가락 위치 기준 마커를 포함하는 반투명 스크린을 포함함이 바람직하며, 유익하게도 이 장치는 손의 명목상 이동 속도를 나타내기 위한 소자를 더 포함할 수 있다.

가이드 멤버는, 광학 포착 멤버의 포착 용량이 주어진 경우, 사용자가 적절한 속도로 손가락을 움직일 때 사용자를 도와 그 손가락이 포착 존 안에서 유지되게 돕는다.

제2의 특별한 특징에 따르면, 장치는 근적외선 (near infrared)의 조광 멤버를 포함하고, 적외선 광학 포착 멤버가 프로세서 유닛에 연결되어 그 프로세서 유닛으로 적외선 이미지 신호를 전송하며, 프로세서 유닛은 적외선 이미지 신호로부터 손가락의 정맥망 (venous network)을 보이는 적외선 이미지를 추출하도록 구성된다.

역시 사용된 "근적외선"이라는 용어는 700 나노미터 (nm)에서 1000 nm 범위에 걸친 파장들을 의미한다. 그것이, 한 사기꾼이 다른 사람의 손가락 지문을 복제하고자 사용되나 그 정맥망이 손가락을 위조 당했던 사람의 정맥망과 일치하지 않는 가짜 손가락을 검출할 수 있게 한다. 또한, 정맥망은 손가락 지문을 이용해 이뤄진 식별 결과를 승인하는데 사용될 수 있다.

다른 특징들 및 이점들은 이하에서 본 발명의 비한정적 실시예에 대한 상세 내용을 읽으면서 드러날 것이다.

아래와 같은 첨부된 도면을 참조할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략적 사시도이다.
도 2는 도 1의 평면 II의 개략적 단면도이다.
도 3은 도 1의 평면 III의 개략적 단면도이다.

도면들을 참조할 때, 본 발명에 따른 이미지 인식 장치는, 콘솔(2)을 포함하고, 콘솔(2)의 투명한 상면(4)에 대해 평행하게 걸쳐진 스크린(3)이 그 콘솔(2)에 얹혀져 있는 스탠드(1)를 구비한다. 상면(4)과 스크린(3)은 약 45°의 각도로 수평면에 대해 경사져 있고, 그에 따라 스크린(3)은 콘솔(2)과 마주한 사용자를 향해 기울어지게 된다. 상면(4)과 스크린(3)은 수 센티미터 (가령, 손가락 지문을 인식하기 위해서는 5 센티미터, 손바닥 지문을 인식하기 위해서는 8 센티미터)의 거리만큼 떨어져서, 그 둘 사이에 개방된, 즉 이 예에서 전면과 양 측면이 개방된 빈 스페이스 존 (5)을 만들어 사용자 손에 대한 통로를 제공한다.

콘솔(2)은 두 개의 광학 포착 멤버들, 즉 여기서 컬러 카메라(6)인 메인 광학 포착 멤버와 여기서 적외선 카메라(7)인 추가 포착 멤버를 보유하는데, 그 둘 모두 콘솔(2) 안에 탑재되어, 빈 스페이스 존(5) 안에 전체가 수용된 포착 존(8)을 커버하는 시계 (filed of view)를 가지도록 한다. 포착 존(8)은 보다 정밀히 말해 여기서 빈 스페이스 존(5)의 중심부에 있고, 상면(4)과 평행한 평면을 포함한다. 카메라들(6 및 7)의 시계는 포착 존(8)이 사용자의 같은 손 위의 여러 손가락들 (여기서 검지, 중지, 약지 및 새끼 손가락)을 커버할 수 있게 하는 충분한 너비를 갖는다. 카메라들(6 및 7)은 포착 존(8)의 양 측면 위에 확보되는 깊이 (depth)를 가진 시계를 갖도록 조정된다. 각 카메라(6 및 7)는 어떤 최대의 소정 이동 속도로 포착 존을 통과해 지나가는 손의 이미지를 가져올 충분히 빠른 포착 속도를 가진 센서를 포함한다. 예를 들어, 사용되는 센서는 130만 픽셀에 초당 60 내지 100 이미지에 걸친 속도를 가진 센서이다.

카메라들(6 및 7)은 프로세서 유닛(9)에 연결되어 그 프로세서 유닛(9)으로, 컬러 이미지를 구성하는 신호들과 적외선 이미지를 구성하는 신호들을 각기 전송한다. 프로세서 유닛(9)은 여기서 이미지 프로세싱 프로그램을 실행하는 컴퓨터로서 구현된다.

스탠드(1)는 세 컬러로 광 테스트 패턴을 투사하기 위한 프로젝터 멤버(10)를 또한 포함한다. 프로젝터 멤버(10)는 손가락들이 통과하는 통로 아래에서 스탠드 안에 부착되어 있고, 포착 존(8)을 향하면서 지문 정보가 가장 식별력을 가지는 손가락들의 전면을 커버한다. 패턴은 세 개의 컬러들 중 하나, 즉 여기서 녹색의 일정한 조명을 포함하고, 이와 함께 다른 두 컬러들의 반복적 광 패턴들, 즉 여기서 손이 이동하는 방향과 수직으로 전개되는 적색과 청색의 사각파나 정현파 곡선들이 있게 된다. 테스트 패턴은 여기서 한 손가락에 대해 인치 당 750 도트 (dpi)로 70 내지 80 픽셀이라는 평균 주기를 가지도록 규정된다.

스탠드(1)는 근적외선의 광 빔을 투사하기 위한 프로젝터 멤버(14)를 역시 포함하며, 프로젝터 멤버(14)는 여기 개시된 예에서 프로젝터 멤버(10)와 유사한 방법으로 배치된다.

스크린(3)은, 반투명에 포착 존(8)에서 강하게 방산되는 중앙부(3.1) 및 투명한 주변부(3.2)를 포함한다. 중앙부(3.1)는 우선 그 윗면에 콘트라스트 플레이트 (무반사 처리된 중성 농도의 유리)가 구비되고, 둘째로 그 밑면에서 무반사 처리와 함께 블루 필터가 구비된다. 요구되는 손 이동 방향과 나란한 라인들(11)이 스크린(3) 상에 그려져서 사용자에게 손을 어떻게 위치시킬지를 알려준다. 또, 스크린(3)은 바람직한 이동 속도를 가리키기 위한 지시 소자(12)를 구비한다. 지시 소자(12)는 여기서 라인들(11)과 나란하게 놓인 발광 다이오드들 (LEDs)을 구비하는 잇따라 늘어선 이동 조명들로서, 바람직한 속도로 그 LED들을 연속하여 밝히도록 프로그램된다.

장치의 동작을 아래에서 설명한다.

식별되고자 (또는 인증되고자) 하는 사용자가 빈 스페이스 존(5)의 한쪽을 통해 그 안에 손을 넣고, 기준 라인들(11) 사이에서 손을 유지시키면서 옵션으로서 지시 소자(12)에 의해 주어진 속도 지시치와 맞추면서 그 손을 한쪽에서 다른 쪽으로 이동한다 (도 1에서 이동 방향은 M으로 지시되어 있는데, 반대 방향으로의 이동 역시 수용된다).

여기서 적외선 배리어 (infrared barrier)인 센서(13)가 포착 존(8)으로의 손의 진입을 검출하고, 프로젝터 멤버(10) 및 카메라들(6 및 7)이 작동되게 한다. 제2센서가 스탠드의 다른 한쪽에 배치됨으로써 손이 어느 방향으로든 똑같이 잘 통과되게 할 수 있다. 프로젝터 멤버(10)의 위치 때문에, 손가락들이 서로에 대해 그림자를 생성하는 것을 피하기 위해 테스트 패턴은 손가락들의 말단들을 향해 투사된다.

스크린(3) 및 광 투사 멤버들은, 스크린(3)이 투사된 모든 광을 차단하여 사용자가 투사된 광을 직접적으로 보는 것을 방지하도록 정렬된다. 사용자는 스크린(3)에 의해 방산된 광만을 보게 되며, 스크린은 분명하게 볼 수 있지만 눈이 부시지는 않은 이미지를 생성하기 위해 선택된 흡수 특성을 가진다. 필요한 경우, 중앙 존과 주변 존 사이에 작은 불투명 프레임이 추가될 수도 있다.

이제 카메라들(6, 7)은 이미지 신호들을 프로세서 유닛(9)으로 전송한다.

프로세서 유닛(9)에 의해 실행되는 프로그램은 카메라(6)에 의해 전송된 컬러 이미지 신호로부터 세 가지 투사 컬러들 (녹색, 적색 및 청색) 각각의 모노크롬 이미지를 추출하고, 그 모노크롬 이미지들 중 적어도 하나에 기초해 (특히 여기서는 녹색 이미지로부터) 각 손가락의 텍스처를 재구성하고, 모노크롬 이미지들 중 적어도 한 다른 이미지 (즉, 여기서는 적색 이미지 및 청색 이미지)로부터 각 손가락의 모양을 복원하도록 되어 있다. 각각의 손가락이나 손바닥은 이런 방법으로 복원되며, 그로부터, 식별을 위해 사용되는 데이터베이스에 저장된 손가락 지문들과의 이후 수행될 비교를 위해 조정된 해상도로써 이미지를 추출하는 것이 가능하다. 그렇게 조정된 이미지들은 하나 이상의 포착 이미지들에 대한 전반적 스케일링이나 그들을 통합함으로써 얻어지거나, 포착되거나 통합된 이미지들로부터 도출되는 3차원 정보를 기초로 스킨 텍스처의 평면 안에 다시 놓음으로써 나오게 된다. 2006년 8월 21일 다른 평면화 (flattening) 방법들이 바이오메트릭 콘소시엄 컨퍼런스 1-6 페이지에 수록된 Y. Chen 등에 의해 발표된 논문인 "3D touchless fingerprint compatibility with legacy rolled images"에 개시된 것 같은 다른 편평화 (flattening) 방법들이 알려져 있다. 그러한 비교 단계는 보편적인 방법으로 수행되므로 여기서 자세히 설명하지는 않을 것이다. 그것은 해상도 재설정에 대한 두 방법들 중 하나나 두 방법들 모두를 동시에 이용할 수 있다.

카메라가 전송한 적외선 이미지 신호는 정맥망 이미지를 만드는데 사용된다. 이 이미지는 가짜 손가락들 (정맥망을 포함하는 이미지는 존재하지 않을 것이다) 이 사용되고 있지 않은지를 검증하는데 사용되며, 손가락 지문에 기초해 사용자가 식별되었으면 그 이미지 역시 데이터베이스에 기록된 그 자신의 손가락들에 대한 정맥망이 이 사용자 손가락들의 정맥망 이미지들과 정말 동일한지를 검증하는데 사용됨으로써, 추가 검증을 추가해 (식별에 대한 속도를 크게 떨어뜨리지 않으면서) 식별의 신뢰도를 강화할 수 있다.

엄지 손가락의 이미지 역시 필요하다면, 다른 손가락들에 대해 방금 수행된 것과 같은 방법으로 포착 존에 엄지를 놓도록 사용자에게 요청된다. 이 프로세싱과정은 동일하다.

당연히 본 발명은 개시된 실시예들에 국한되지 않고 청구항에 규정된 본 발명의 경계 안에 있는 어떤 다른 변형된 버전들도 커버할 것이다.

특히, 본 발명의 장치 구조, 및 특별히 스탠드의 모양은 개시된 것과 다를 수 있다. 빈 스페이스 존이 앞 단만 개방되어 있어, 사용자가 인식 목적으로 한 손을 들이 넣은 후 뺄 수도 있을 것이다. 장치는 스크린(3) 아닌 가이드 수단, 및 이를테면 사운드-발생 수단을 포함할 수도 있다.

테스트 패턴을 만들기 위해 투사되는 광 빔들의 개수와 파장은 위에서 개시된 것들 이외의 것일 수도 있다. 그에 따라 상술한 실시예에서의 세 개 대신 서로 다른 컬러의 두 광 빔들이 사용될 수 있다. 반복 패턴들 중 하나는 나머지 반복 패턴의 위치 기준으로 기능 할 수 있으며, 반복 패턴들은 동일하거나 상이할 수 있는 주파수대를 가진다. 오직 한 개의 반복 패턴이 테스트 패턴으로 사용될 때, 이 테스트 패턴은 모양 재구성을 돕기 위해 프로세서 유닛으로 하여금 이미지 내 각 라인을 식별할 수 있게 하는 특정 요소 - 경계 라인, 위상이나 주파수의 갑작스런 변화 -를 포함함이 바람직하다. 두 컬러 패턴들의 사용은 특정 피처들이 이미지 안에서 발견되게 할 수 있다 (인식 용량이 주어질 때, 두 주기들이 혼돈되지 않도록 아주 낮은 주파수 특성들을 이용; 두 이미지들 사이의 위상차를 활용;...). 한 컬러의 광 빔은, 텍스처를 얻을 수 있게 하는 일정한 한 부분적 존과, 반복 패턴을 포함하는 한 부분적 존을 포함하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 다른 광 빔들은 상보적인 방식으로 같은 타입의 존들을 포함함으로써, 조광된 전체 면 위에서 반복적 패턴과 일정 광이 재건될 수 있게 할 것이다. 투사된 시스템은 하나나 두 개의 투사 채널들을 포함하여 프로젝터 수단의 녹색의 일정 조명 수단을 적색과 청색의 반복 패턴들과 구분시킬 수 있다.

손가락의 측면들 및 손끝들을 밝히기 위해 하나 이상의 추가 조명원들이 프로젝터 시스템에 추가될 수 있다.

속도 지시 소자는 옵션사항이다.

카메라들과 프로젝터 멤버는 제어 버튼을 눌러 작동될 수 있다.

적외선 카메라 및 그 조명 시스템은 옵션사항이다. 모든 환경들에서, 적외선 정보는 시스템 안에서 우세하지 못하기 때문에, 메인 포착 시스템이 축 상에 유지되어 메인 포착 시스템에 대해 최선의 가능한 이미지 품질을 유지하도록 한다.

(손가락 측면들에 대해) 이미지화하는 영역을 늘리기 위한 제2카메라가 추가되어, 손가락 측면들에 대해 재구성된 손가락 지문들의 품질을 개선하고, 손가락을 인식 면에 대고 눌러 동작하는 경찰 인식 시스템들에서 포착된 이미지들의 품질에 접근하도록 한다.

프로젝터 멤버는 계속해서 동작 되거나, 카메라들의 센서들과 동기되는 플래시들을 사용해 동작 될 수 있다. 플래시들의 사용은 빠르게 이동중인 손가락들의 이미지들에 대한 포착을 개선할 때 유리할 수 있으며, 이미징 시스템의 피사계 심도 (depth of filed)가 증가 되고 그에 따라 포착 용량이 늘어나게 할 수 있다.

이미지 프로세싱 유닛은 손가락들을 분절하고 (segmenting), 한 이미지에서 다른 이미지로 손가락들을 찾아내고 (tracking), 각 손가락에 대한 최선의 이미지들 또는 이미지 부분들을 선택하고, 옵션으로서, 각 손가락에 대해 선택된 이미지들이나 이미지 부분들을 이차원이나 삼차원으로 통합하고 (consolidating), 데이터베이스와의 비교를 위해 조정되는 전치 프로세싱을 행하고 (preprocessing), 이미지들을 개선하는 단계를 수행하도록 구성된다.

그에 따라 시스템은 다음과 같은 작업들을 수행한다:

·카메라가 (통상적으로 적외선 존재 검출에 따라) 작동되는 것을 기다리거나, 연속 루프 안에서 이미지들을 인식;

·각 이미지에 대해, (2D나 3D) 이미지 내 손가락들을 분절;

·각 손가락에 대해 이미지별로 분절된 모양들을 추적, 및 각 (2D나 3D의) 손가락에 대한 최선의 이미지들 선택;

·손가락들이 지나가기를 멈춘 경우, 이미지 포착 정지;

·손가락들이 지나가기를 멈췄을 때, 특정 손가락에 대해 여러 이미지들이 검출되었다면 이미지들을 2D나 3D로 통합;

·재 스케일링을 통해 각 손가락에 대해 최종 이미지를 준비;

·이렇게 준비된 이미지를 식별 목적으로 활용.

3차원 정보 (손가락 모양)는 성능을 이유로, 요청될 때에만 산출되어야 한다. 따라서, 분절 프로세싱 및 손가락 추적 프로세싱은 상대적으로 프로세서 자원들을 거의 사용하지 않으면서 실시간으로 수행될 수 있다.

실제로, 시스템은 매우 빠르게 (초당 일 미터를 넘는 속도) 이동하는 손의 이미지들을 포착할 수 있도록 조정되어서, 손을 통과시키는 최적 속도를 사용자에게 알릴 필요가 없도록 할 수 있다.

변형된 버전에서, 시스템은 한 컬러로 일정 조명을 제공하는 장치, 및 하나 이상의 다른 컬러로 테스트 패턴을 투시하는 멤버를 이용할 수 있다.

Claims (14)

1. 사용자 손의 적어도 한 부분이 이동하는 도중에 상기 손의 적어도 한 부분에 대한 지문의 이미지들을 획득하는 장치에 있어서, 상기 장치는 실질적으로 평면상에 확보되는 포착 존을 형성하는 스탠드, 상기 스탠드에 고정되어 상기 포착 존을 커버하는 시계를 가지게 하는 광학 포착 멤버, 및 상기 포착 멤버에 연결되어 상기 포착 멤버로부터 들어오는 이미지 신호를 처리하는 프로세서 유닛을 포함하고,
   · 상기 스탠드는 상기 포착 존을 수용하고 상기 손의 한 부분이 상기 평면에 대해 나란하게 이동할 때 상기 손의 한 부분을 위한 통로를 형성하는 빈 스페이스 존 (empty space zone)을 제공하도록 구성되고;
   · 상기 장치는 적어도 두 컬러들의 광 테스트 패턴을 상기 포착 존 안에 투사하는 적어도 한 프로젝터 멤버를 포함하고;
   · 상기 광학 포착 멤버는 상기 포착 존의 어느 한 측면에 확충되는 피사계 심도 (depth of field)를 가지고, 소정의 최대 이동 속도로 이동하는 상기 손의 한 부분의 적어도 한 컬러 이미지를 캡처하기 충분한 포착 속도를 가진 컬러 센서를 보유하고;
   · 상기 프로세서 유닛은 상기 컬러 이미지 신호로부터 상기 투사된 컬러들 각각의 모노크롬 이미지를 추출하고, 상기 모노크롬 이미지들 중 적어도 하나로부터 상기 손의 한 부분의 텍스처를 복원하고, 상기 모노크롬 이미지들 중 적어도 하나로부터 모양을 복원하도록 구성됨을 특징으로 하는 장치.
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3. 제1항에 있어서, 상기 프로젝터 멤버(들)은 손가락들의 말단을 향해 테스트 패턴을 투사하도록 상기 스탠드에 부착됨을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 테스트 패턴은 상기 컬러들 중 한 컬러의 일정 조명 (uniform lighting) 및 상기 하나 이상의 나머지 컬러들로 된 반복적 광 패턴들을 포함함을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 장치는 한 컬러의 일정 조명 기기 및, 하나 이상의 나머지 컬러들로 된 테스트 패턴을 투사하기 위한 프로젝터 멤버를 사용함을 특징으로 하는 장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 일정 조명은 녹색이고, 반복적 광 패턴들은 적색 및 청색임을 특징으로 하는 장치.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 반복적 광 패턴들은 사각파 (squarewave) 또는 정현파 곡선들임을 특징으로 하는 장치.
8. 제4항 또는 제5항에 있어서, 사각파나 정현파 곡선들은 이동 방향에 대해 수직으로 전개되고, 포착 시스템들의 시축 (sighting axis)과 비제로 (non-zero)의 각을 제공함을 특징으로 하는 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 스탠드는 상기 사용자 손가락의 이동을 가이드 하는 멤버를 포함함을 특징으로 하는 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 가이드 멤버는, 상기 광학 포착 멤버로부터 떨어져 있는 상기 포착 존의 한 쪽 위에 걸쳐지고 적어도 한 손가락 위치 (positioning) 마크를 포함하는 불투명 스크린을 포함함을 특징으로 하는 장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 가이드 멤버는 소정 이동 속도를 나타내기 위한 소자를 구비함을 특징으로 하는 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 근적외선의 조광 멤버 및, 상기 프로세서 유닛에 연결되어 상기 프로세서 유닛으로 적외선 이미지 신호를 전송하는 적외선 광학 포착 멤버를 포함하고,
    상기 프로세서 유닛은 상기 적외선 신호로부터 손가락의 정맥망을 드러내는 적외선 이미지를 추출하도록 구성됨을 특징으로 하는 장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 포착 존의 평면은 수평면에 대해 기울어져 있음을 특징으로 하는 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 프로세서 유닛은 상기 손의 한 부분에 대한 텍스처 및 모양으로부터, 모든 점에서 동일한 해상도를 가진 손가락 지문의 이미지를 재현한 롤 아웃 (rolled-out) 이미지를 생성하도록 구성됨을 특징으로 하는 장치.

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