KR101551001B1 - Method for user authentication, user authentication apparatus and user authentication system performing thereof - Google Patents

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Abstract

사용자 인증 방법 및 사용자 인증 장치에 따르면, 도플러 레이더에 의해 사용자의 심장 부위로부터 획득된 신호 데이터를 수신하고, 신호 데이터로부터 심박 변위 신호를 획득하고, 심박 변위 신호로부터 정규화된 입력 심박 파형을 획득하고, 입력 심박 파형과 등록 심박 파형의 유사도를 산출할 수 있다. 유사도가 제 1 임계값 이상인 경우, 입력 심박 파형에서 특징점(fiducial point) 개수를 산출하고, 등록 심박 파형의 특징점 개수와 입력 심박 파형의 특징점 개수의 차이에 따른 가중치를 산출하고, 유사도에 가중치를 부가하여 가중 유사도를 산출할 수 있다. 가중 유사도가 제 2 임계값 이상인지 여부를 판단하고, 가중 유사도가 제 2 임계값 이상인 경우, 사용자가 등록된 사용자임을 인증할 수 있다. According to the user authentication method and the user authentication device, signal data obtained from a heart portion of a user is received by a Doppler radar, a heart rate displacement signal is obtained from signal data, a normalized input heart rate waveform is obtained from a heart rate displacement signal, The similarity between the input heartbeat waveform and the registered heartbeat waveform can be calculated. If the degree of similarity is equal to or greater than the first threshold value, the number of fiducial points is calculated in the input heartbeat waveform, a weight corresponding to the difference between the number of feature points of the registered heartbeat waveform and the number of feature points of the input heartbeat waveform is calculated, So that the weighted similarity can be calculated. It is determined whether the weighted similarity is equal to or greater than the second threshold value. If the weighted similarity is equal to or greater than the second threshold value, the user can be authenticated as a registered user.

Description

사용자 인증 방법과 이를 수행하는 사용자 인증 장치 및 사용자 인증 시스템 {Method for user authentication, user authentication apparatus and user authentication system performing thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to a user authentication method and a user authentication apparatus and a user authentication system for performing the same,

사용자 인증 방법과 이를 수행하는 사용자 인증 장치 및 사용자 인증 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a user authentication method and a user authentication apparatus and a user authentication system for performing the same.

정보 보안의 중요성과 함께, 높은 보안성으로 사용자를 인증할 수 있는 다양한 생체 인식 기술들이 널리 이용되고 있다. 생체 인식 기술은 신체 접촉에 의한 접촉식 생체 인식 기술과 신체 접촉 없이 이루어지는 비접촉식 생체 인식 기술로 구별될 수 있다. 접촉식 생체 인식 기술의 경우, 여러 사람이 접촉함으로써 야기되는 사용자의 불쾌함과 잘못된 접촉으로 발생하는 접촉 오류를 피하기 위해 요구되는 사용자의 의식적인 노력으로 인한 불편함과 같은 문제점이 있다. Along with the importance of information security, various biometric technologies that can authenticate users with high security are widely used. Biometric technology can be distinguished by contact biometric technology with contact and non-contact biometric technology without contact. In the case of contact biometric technology, there are problems such as user's unpleasantness caused by contact between persons and inconvenience due to user's conscious effort required to avoid contact error caused by erroneous contact.

이에 따라, 비접촉식 생체 인식 기술을 이용하여 정확하게 사용자를 인증할 수 있는 방법이 요구된다. Accordingly, there is a need for a method that can accurately authenticate a user using a non-contact biometric technology.

한국공개특허공보(10-2009-0060506, 2009.06.15 공개)Korean Patent Publication No. 10-2009-0060506, published on June 15, 2009)

본 발명의 다양한 실시예들이 이루고자 하는 기술적 과제는 비접촉식 생체 인식 기술로 심박 변위를 이용하여 정확하게 사용자를 인증할 수 있는 사용자 인증 방법과 이를 수행하는 사용자 인증 장치 및 사용자 인증 시스템을 제공하는 데 있다. 또한, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a user authentication method and a user authentication device that can accurately authenticate a user using a cardiac displacement using a non-contact biometric technology. The present invention also provides a computer-readable recording medium on which a program for causing the computer to execute the method is provided. The technical problem to be solved by this embodiment is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 사용자 인증 방법은 도플러 레이더에 의해 사용자의 심장 부위로부터 획득된 신호 데이터를 수신하는 단계; 상기 신호 데이터로부터 심박 변위 신호를 획득하는 단계; 상기 심박 변위 신호로부터 정규화된 입력 심박 파형을 획득하는 단계; 상기 입력 심박 파형과 등록 심박 파형의 유사도를 산출하는 단계; 상기 유사도가 제 1 임계값 이상인지 여부를 판단하는 단계; 상기 유사도가 제 1 임계값 이상인 경우, 상기 입력 심박 파형에서 특징점(fiducial point) 개수를 추출하는 단계; 상기 등록 심박 파형의 특징점 개수와 상기 입력 심박 파형의 특징점 개수의 차이에 따른 가중치를 산출하는 단계; 상기 유사도에 상기 가중치를 부가하여 가중 유사도를 산출하는 단계; 상기 가중 유사도가 제 2 임계값 이상인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 가중 유사도가 제 2 임계값 이상인 경우, 상기 사용자가 등록된 사용자임을 인증하는 단계;를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for authenticating a user, comprising: receiving signal data obtained from a heart region of a user by a Doppler radar; Obtaining a heart rate displacement signal from the signal data; Obtaining a normalized input heartbeat waveform from the heartbeat displacement signal; Calculating a degree of similarity between the input heartbeat waveform and the registered heartbeat waveform; Determining whether the degree of similarity is equal to or greater than a first threshold value; Extracting a number of fiducial points from the input heartbeat waveform when the degree of similarity is equal to or greater than a first threshold value; Calculating a weight based on a difference between the number of feature points of the registered heartbeat waveform and the number of feature points of the input heartbeat waveform; Adding the weight to the similarity to calculate weighted similarity; Determining whether the weighted similarity is greater than or equal to a second threshold value; And authenticating that the user is a registered user when the weighted similarity is equal to or greater than a second threshold value.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시예는 상기 사용자 인증 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute the user authentication method.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 사용자 인증 장치는 도플러 레이더에 의해 사용자의 심장 부위로부터 획득된 신호 데이터를 이용하여 심박 변위 신호를 획득하는 심박 변위 신호 획득부; 상기 심박 변위 신호로부터 정규화된 입력 심박 파형을 산출하는 심박 파형 산출부; 적어도 하나 이상의 등록 심박 파형을 저장하는 저장부; 상기 입력 심박 파형과 상기 등록 심박 파형의 유사도를 산출하고, 상기 유사도가 제 1 임계값 이상인 경우, 상기 입력 심박 파형에서 산출된 상기 입력 심박 파형의 특징점 개수와 상기 등록 심박 파형의 특징점 개수의 차이에 따른 가중치를 산출하고, 상기 유사도에 상기 가중치를 부가하여 가중 유사도를 산출하는 유사도 산출부; 및 상기 유사도가 제 1 임계값 이상이고, 상기 가중 유사도가 제 2 임계값 이상인 경우, 상기 사용자가 등록된 사용자임을 인증하는 사용자 인증부;를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a user authentication apparatus including: a heart rate displacement signal acquisition unit for acquiring a heart rate displacement signal using signal data acquired from a heart region of a user by a Doppler radar; A heartbeat waveform calculating unit for calculating a normalized input heartbeat waveform from the heartbeat displacement signal; A storage unit for storing at least one registered heartbeat waveform; Calculating a degree of similarity between the input heartbeat waveform and the registered heartbeat waveform and calculating a degree of similarity between the number of minutiae points of the input heartbeat waveform and the number of minutiae points of the registered heartbeat waveform calculated in the input heartbeat waveform A similarity calculating unit for calculating a weighted similarity by adding the weight to the similarity; And a user authentication unit for authenticating that the user is a registered user when the degree of similarity is equal to or greater than a first threshold value and the weighted similarity is equal to or greater than a second threshold value.

상기에 기재된 바에 의하면, 도플러 레이더를 이용하여 검출된 사용자의 심박 변위를 이용하여 사용자를 인증함으로써, 비접촉식, 비자각적 생체 인식으로 사용자를 정확하게 인증할 수 있는 사용자 인증 방법, 사용자 인증 장치 및 사용자 인증 시스템을 제공할 수 있다. 이에 따라, 접촉식 생체 인식으로 인한 사용자의 불쾌감과 의식적인 접촉에 요구되는 불편함을 줄일 수 있다. According to the above description, it is possible to provide a user authentication method, a user authentication device, and a user authentication system capable of accurately authenticating a user with non-contact type and non-subjective biometrics by authenticating a user using a heartbeat displacement of a user detected using a Doppler radar Can be provided. This can reduce the discomfort of the user due to contact biometrics and the inconvenience required for conscious contact.

도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 장치 및 사용자 인증 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 장치에서 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호를 추출하는 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 장치에서 심박 변위 신호를 정규화하는 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 장치에서 입력 심박 파형과 등록 심박 파형 사이에서 유사도를 산출하는 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 방법을 나타낸 흐름도이다. 1 is a configuration diagram of a user authentication apparatus and a user authentication system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a reference diagram for explaining an operation of extracting a heartbeat displacement signal corresponding to one heartbeat in a user authentication apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a reference diagram for explaining an operation of normalizing a heart rate displacement signal in a user authentication apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a reference diagram for explaining an operation of calculating a degree of similarity between an input heartbeat waveform and a registered heartbeat waveform in a user authentication apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
5 is a flowchart illustrating a user authentication method according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a user authentication method according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 개시에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분이 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols as possible. In addition, detailed descriptions of known functions and / or configurations are omitted. The following description will focus on the parts necessary for understanding the operation according to various embodiments, and a description of elements that may obscure the gist of the description will be omitted.

또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.Also, some of the elements of the drawings may be exaggerated, omitted, or schematically illustrated. The size of each component does not entirely reflect the actual size, and therefore the contents described herein are not limited by the relative sizes or spacings of the components drawn in the respective drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 장치 및 사용자 인증 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 사용자 인증 시스템(200)은 도플러 레이더(210) 및 사용자 인증 장치(100)로 구성된다. 일 실시예에 따르면, 사용자 인증 시스템(200)은 차량 시동 장치(220)를 더 포함할 수 있다. 1 is a configuration diagram of a user authentication apparatus and a user authentication system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a user authentication system 200 includes a Doppler radar 210 and a user authentication apparatus 100. According to one embodiment, the user authentication system 200 may further include a vehicle starter 220.

본 명세서에서는 본 실시예의 특징이 흐려지는 것을 방지하기 위하여 본 실시예에 관련된 구성요소들만을 기술하기로 한다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.In this specification, only the components related to the present embodiment will be described in order to prevent the characteristic of the present embodiment from being blurred. Therefore, it will be understood by those skilled in the art that other general-purpose components other than the components shown in FIG. 1 may be further included.

사용자 인증 시스템(200)은 도플러 레이더(210)를 이용하여 사용자의 심박 변위 신호를 획득하고, 심박 변위 신호로부터 산출된 입력 심박 파형을 등록 심박 파형과 비교하여, 사용자가 등록된 사용자인지 여부를 판단하는 사용자 인증을 수행한다. The user authentication system 200 acquires the heart rate displacement signal of the user using the Doppler radar 210 and compares the input heart rate waveform calculated from the heart rate displacement signal with the registered heart rate waveform to determine whether or not the user is a registered user User authentication is performed.

본 실시예에에 따른 심박 변위 신호는 개개인의 심장 박동에 따른 심장 근육의 움직임을 나타내는 주기적인 형태의 신호이다. 개개인의 심장 박동과 그에 따른 심장 근육의 움직임이 다르기 때문에, 획득되는 심박 변위 신호 파형에도 차이가 있다. 사용자 인증 시스템(200)은 개개인 고유의 심박 변위 신호 파형의 차이에 기초하여 사용자를 인증한다. The heart rate displacement signal according to this embodiment is a periodic signal indicating the movement of the heart muscle according to the individual's heart rate. Because the individual's heart rate and thus the movement of the heart muscle are different, there is also a difference in the waveform of the heart rate displacement signal obtained. The user authentication system 200 authenticates the user based on the difference of the individual cardiac displacement signal waveforms.

사용자 인증 시스템(200)은 사용자가 등록된 사용자임이 인증되면, 사용자 인증에 따른 제어를 수행할 수 있다. 예를 들면, 사용자 인증 시스템(200)은 사용자가 등록된 사용자임이 인증되면, 잠겨있는 락(lock)을 풀거나, 자동으로 차량의 시동을 걸 수 있다. 또는, 사용자 인증 시스템(200)은 사용자가 등록된 사용자가 아님이 인증되면, 경고음을 출력할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 사용자 인증 시스템(200)은 사용자 인증에 따른 다양한 제어를 수행할 수 있다. The user authentication system 200 can perform control according to user authentication when the user is authenticated as a registered user. For example, when the user is authenticated as a registered user, the user authentication system 200 can release locked locks or automatically start the vehicle. Alternatively, the user authentication system 200 may output a warning sound if the user is authenticated as not being a registered user. However, the present invention is not limited to this, and the user authentication system 200 can perform various controls according to user authentication.

도플러 레이더(210)는 사용자의 심장 부위를 향해 소정의 신호를 방출하고, 사용자의 심장 부위에 반사되어 돌아오는 반사 신호를 획득한다. 반사 신호는 사용자의 심장 박동으로 인하여 변경된 위상을 갖는다. 일 실시예에 따르면, 도플러 레이더(210)로부터 방출된 신호는 연속 정현파(CW, Continuous Wave) 신호가 될 수 있다. The Doppler radar 210 emits a predetermined signal toward the heart region of the user and obtains a reflected signal reflected from the heart region of the user. The reflected signal has a changed phase due to the heartbeat of the user. According to one embodiment, the signal emitted from the Doppler radar 210 may be a continuous wave (CW) signal.

도플러 레이더(210)는 사용자의 심장 부위로부터 획득된 반사 신호의 신호 데이터를 사용자 인증 장치(100)에 출력한다. 사용자 인증 장치(100)에서의 신호 처리(signal processing)를 통해 신호 데이터로부터 심박 변위 신호가 획득될 수 있다. The Doppler radar 210 outputs signal data of the reflected signal obtained from the heart region of the user to the user authentication apparatus 100. A heart rate displacement signal can be obtained from the signal data through signal processing in the user authentication apparatus 100. [

일 실시예에 따라, 사용자 인증 시스템(200)은 차량 시동 장치(220)를 더 포함할 수 있다. 차량 시동 장치(220)는 차량의 시동을 거는 시스템이다. 차량 시동 장치(220)는 운전자에 의해 기계적으로 시동을 걸 수 있을 뿐 아니라, 사용자 인증 장치(100)로부터의 제어 신호에 의해 자동으로 차량의 시동을 걸 수 있다. According to one embodiment, the user authentication system 200 may further include a vehicle starter 220. The vehicle starting device 220 is a system for starting the vehicle. The vehicle starting device 220 can start the vehicle automatically by the control signal from the user authentication device 100 as well as mechanically start the vehicle by the driver.

사용자 인증 장치(100)는 도플러 레이더(210)로부터 수신한 신호 데이터에 신호 처리를 수행하여 심박 변위 신호를 획득하고, 다양한 연산을 수행하여 심박 변위 신호가 정규화된 형태인 입력 심박 파형을 획득하고, 입력 심박 파형과 등록 심박 파형 사이의 유사도를 산출하여, 입력 심박 파형이 등록 심박 파형과 일치하는지 여부를 판단할 수 있다. 이에 따라, 사용자 인증 장치(100)는 수신된 신호 데이터의 사용자가 등록된 사용자인지 여부를 판단한다. 본 실시예에 따른 사용자 인증 장치(100)는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)에 해당하거나, 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. The user authentication apparatus 100 acquires a heartbeat displacement signal by performing signal processing on signal data received from the Doppler radar 210 and performs various calculations to obtain an input heartbeat waveform that is a normalized form of a heartbeat displacement signal, The degree of similarity between the input heartbeat waveform and the registered heartbeat waveform can be calculated to determine whether or not the input heartbeat waveform coincides with the registered heartbeat waveform. Accordingly, the user authentication apparatus 100 determines whether or not the user of the received signal data is a registered user. The user authentication apparatus 100 according to the present embodiment may correspond to at least one processor or may include at least one processor.

본 실시예에 따르면 사용자 인증 장치(100)는 심박 변위 신호 획득부(110), 심박 파형 산출부(120), 저장부(130), 유사도 산출부(140) 및 사용자 인증부(150)를 포함할 수 있다. The user authentication apparatus 100 includes a heart rate deviation signal acquisition unit 110, a heart beat waveform calculation unit 120, a storage unit 130, a degree of similarity calculation unit 140, and a user authentication unit 150 can do.

심박 변위 신호 획득부(110)는 도플러 레이더(210)로부터 획득된 신호 데이터를 이용하여 심박 변위 신호를 획득한다. 일 실시예에 따르면, 심박 변위 신호 획득부(110)는 도플러 레이더(210)로부터 획득된 신호 데이터에 기초하여 신호 데이터를 복조(demodulction)한다. 도플러 레이더(210)로부터 방출된 신호와 반사되어 돌아온 신호 간에는 심장 박동에 따른 심장 부위의 움직임에 의한 위상차가 발생한다. 이에 따라, 심박 변위 신호 획득부(110)는 수신된 신호 데이터로부터 심장 박동에 따른 심장 부위의 움직임에 의한 위상차를 획득하고, 위상차에 기초하여 주파수 분석을 통해 심장 근육의 움직임을 나타내는 주기적인 형태의 신호를 추출할 수 있다. 심박 변위 신호 획득부(110)는 이와 같이 복조된 신호에서 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 신호로부터 심박 변위 신호를 추출한다. The heart-rate-displacement-signal obtaining unit 110 obtains a heartbeat-displacement signal using the signal data obtained from the Doppler radar 210. According to one embodiment, the heart-rate-displacement-signal obtaining unit 110 demodulates signal data based on the signal data obtained from the Doppler radar 210. A phase difference is generated between the signal emitted from the Doppler radar 210 and the signal returned from the reflected signal due to the movement of the heart portion due to the heartbeat. Accordingly, the heart-rate displacement signal obtaining unit 110 obtains the phase difference due to the movement of the heart part according to the heartbeat from the received signal data, and obtains the periodic shape representing the movement of the heart muscle through the frequency analysis based on the phase difference. The signal can be extracted. The heart-rate displacement signal obtaining unit 110 removes noise from the demodulated signal and extracts a heart-rate displacement signal from the noise-removed signal.

심박 파형 산출부(120)는 심박 변위 신호로부터 정규화된 입력 심박 파형을 산출한다. 입력 심박 파형은 등록 심박 파형과 일치하는지 여부를 판단하기 위해 심박 변위 신호를 소정 기준에 따라 정규화한 신호를 나타낸다. 예를 들면, 소정 기준은 심박 파형의 샘플링 개수, 심박수 등을 포함할 수 있다. The heartbeat waveform calculating unit 120 calculates the input heartbeat waveform normalized from the heartbeat displacement signal. The input heartbeat waveform is a signal obtained by normalizing the heartbeat displacement signal according to a predetermined criterion to determine whether or not the input heartbeat waveform coincides with the registered heartbeat waveform. For example, the predetermined criterion may include a sampling number of heartbeat waveforms, a heart rate, and the like.

일 실시예에 따라, 등록 심박 파형이 등록된 사용자의 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호를 등록한 것일 수 있다. 이에 따르면, 심박 파형 산출부(120)는 심박 변위 신호를 1초의 단위 시간 간격으로 구분하고, 2초 동안의 진폭의 최대점과 최소점을 이용하여 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호를 추출할 수 있다. 이와 관련하여, 구체적인 설명은 도 2를 참조한다. According to one embodiment, the registered cardiac waveform may be one that has registered a heart rate displacement signal corresponding to one heart beat of the registered user. According to this, the heartbeat waveform calculating unit 120 divides the heartbeat displacement signal into unit time intervals of 1 second, and extracts a heartbeat displacement signal corresponding to one heartbeat using the maximum point and the minimum point of the amplitude for 2 seconds . In this connection, see FIG. 2 for a specific description.

다른 실시예에 따라, 등록 심박 파형이 등록된 사용자의 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호를 소정의 샘플링 개수로 정규화하여 등록한 것일 수 있다. 이에 따르면, 심박 파형 산출부(120)는 입력 심박 파형도 등록 심박 파형과 동일한 조건을 갖도록, 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호를 추출하고, 1회 심박의 심박 변위 신호를 등록 심박 파형과 동일한 샘플링 개수를 갖도록 정규화한 것일 수 있다. According to another embodiment, the registered heartbeat waveform may be one obtained by normalizing the heartbeat displacement signal corresponding to one heartbeat of the registered user to a predetermined sampling number. According to this, the heart-beat waveform calculating unit 120 extracts the heart-beat displacement signal corresponding to one heartbeat so that the input heartbeat waveform also has the same condition as the registered heartbeat waveform, and outputs the heartbeat- It may be normalized to have a sampling number.

본 실시예에 따르면, 심박 파형 산출부(120)는 심박 변위 신호로부터 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호를 추출하고, 입력 심박 파형이 등록 심박 파형과 동일한 샘플링 개수를 갖도록 푸리에 보간법(Fourier Interpolation)을 이용하여 1회 심박의 심박 변위 신호를 정규화할 수 있다. 이와 관련하여, 구체적인 설명은 도 3을 참조한다. According to the present embodiment, the heartbeat waveform calculating unit 120 extracts a heartbeat displacement signal corresponding to one heartbeat from the heartbeat displacement signal, and performs Fourier interpolation so that the input heartbeat waveform has the same sampling number as the registered heartbeat waveform. Can be used to normalize the heartbeat displacement signal of one heart beat. In this regard, reference is made to Fig. 3 for a specific description.

저장부(130)는 통상적인 저장매체로서 적어도 하나 이상의 등록 심박 파형을 저장한다. 저장부(130)는 복수 개의 등록 심박 파형을 저장할 수 있다. 사용자 인증 장치(100)는 저장부(130)에 저장된 하나의 등록 심박 파형에 대하여 입력 심판 파형과의 일치 여부를 판단하고, 일치하지 않는다고 판단되면, 저장부(130)에 저장된 다른 등록 심박 파형에 대하여 입력 심판 파형과의 일치 여부를 판단한다. 이와 같은 방식으로, 사용자 인증 장치(100)는 입력 심판 파형과 일치하는 등록 심판 파형이 나올 때까지,저장부(130)에 저장된 복수 개의 등록 심박 파형에 대해서, 입력 심판 파형과의 일치 여부를 판단한다. 이와 관련하여, 구체적인 설명은 도 4를 참조한다. The storage unit 130 stores at least one registered cardiac waveform as a typical storage medium. The storage unit 130 may store a plurality of registered heartbeat waveforms. The user authentication apparatus 100 determines whether or not the one registered heartbeat waveform stored in the storage unit 130 matches the input referee waveform. If it is determined that the one registered heartbeat waveform matches the input referee waveform, It is determined whether or not the waveform matches the input referee waveform. In this manner, the user authentication apparatus 100 determines whether or not the plurality of registered heartbeat waveforms stored in the storage unit 130 match the input referee waveform until the registered referee waveform coincides with the input referee waveform do. In this regard, reference is made to Fig. 4 for a specific description.

이 외에도, 저장부(160)는 심박 변위 신호 획득, 입력 심박 파형 산출 및 유사도, 가중 유사도 산출 등에 필요한 다양한 알고리즘들 및 파라미터들을 저장할 수 있다. 본 실시예에 따른 저장부(130)는 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive, HDD), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래쉬 메모리(Flash Memory), 메모리 카드(Memory Card) 및 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive, SDD)등으로 구현될 수 있다.In addition, the storage unit 160 may store various algorithms and parameters required for acquiring a heart rate displacement signal, calculating an input heartbeat waveform, calculating similarity, calculating weighted similarity, and the like. The storage unit 130 according to the present embodiment includes a hard disk drive (HDD), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a flash memory, a memory card, A solid state drive (SDD), or the like.

유사도 산출부(140)는 입력 심박 파형과 등록 심박 파형의 유사도를 산출한다. The similarity calculating unit 140 calculates the similarity between the input heartbeat waveform and the registered heartbeat waveform.

일 실시예에 따르면, 유사도 산출부(140)는 다음의 수학식 1 내지 수학식 5에 따라서 입력 심박 파형과 등록 심박 파형의 유사도를 산출할 수 있다. According to one embodiment, the similarity calculation unit 140 can calculate the similarity between the input heartbeat waveform and the registered heartbeat waveform according to the following equations (1) to (5).

유사도 산출부(140)는 다음의 수학식 1과 같이 입력 심박 파형으로부터 입력 심박 파형의 샘플링 데이터를 획득한다. The similarity calculation unit 140 obtains sampling data of the input heartbeat waveform from the input heartbeat waveform as shown in the following Equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112013113849633-pat00001
Figure 112013113849633-pat00001

수학식 1에서, 좌측의 X는 입력 심박 파형을 나타내는 n×1행렬이고, 우측의 x1, x2, ..., xn -1, xn은 입력 심박 파형의 샘플링 데이터를 나타낸다.In Equation 1, X on the left is an n × 1 matrix representing the input heartbeat waveform, and x 1 , x 2 , ..., x n -1 , x n on the right represent sampling data of the input heartbeat waveform.

유사도 산출부(140)는 다음의 수학식 2와 같이 등록 심박 파형으로부터 등록 심박 파형의 샘플링 데이터를 획득한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 입력 심박 파형과 등록 심박 파형은 n 개의 동일한 샘플링 개수를 갖는 것으로 한다. The similarity calculating unit 140 obtains the sampled data of the registered heartbeat waveform from the registered heartbeat waveform as shown in the following Equation (2). Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that the input heartbeat waveform and the registered heartbeat waveform have n identical sampling numbers.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112013113849633-pat00002
Figure 112013113849633-pat00002

수학식 2에서, 좌측의 DB 1 은 저장부(130)에 저장된 하나의 등록 심박 파형을 나타내는 n×1행렬이고, 우측의 y1, y2, ..., yn -1, yn은 입력 심박 파형의 샘플링 데이터를 나타낸다.In Equation 2, the left side of the DB 1 is an n × 1 matrix representing a registered cardiac waveforms stored in the storage unit 130, on the right y 1, y 2, ..., y n -1, y n is And shows the sampling data of the input heartbeat waveform.

유사도 산출부(140)는 다음의 수학식 3과 같이 행렬 X와 행렬 DB 1 을 하나의 행렬로 합친 n×2행렬 M을 획득한다. Degree of similarity calculation section 140 acquires the n × 2 matrix M sum of the matrix X with a matrix DB 1 as shown in Equation 3, as a matrix.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112013113849633-pat00003
Figure 112013113849633-pat00003

수학식 3을 참고하면, 행렬 M은 입력 심박 파형의 샘플링 데이터와 등록 심박 파형의 샘플링 데이터로 구성된다.Referring to Equation (3), the matrix M is composed of sampled data of the input heartbeat waveform and sampled data of the registered heartbeat waveform.

유사도 산출부(140)는 다음의 수학식 4와 같이 행렬 M의 공분산 행렬 R을 생성한다. The similarity calculation unit 140 generates the covariance matrix R of the matrix M as shown in the following Equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112013113849633-pat00004
Figure 112013113849633-pat00004

수학식 4는 공분산 행렬 R이 행렬 M의 공분산 행렬(covariance matrix)임을 나타낸다. Equation (4) indicates that the covariance matrix R of the matrix M is a covariance matrix.

유사도 산출부(140)는 공분산 행렬 R의 고유값(Eigenvalue)을 산출할 수 있다. 공분산 행렬 R의 고유값(Eigenvalue)은 다음의 수학식 5와 같이 나타나다.The similarity calculation unit 140 may calculate an eigenvalue of the covariance matrix R. [ The eigenvalue of the covariance matrix R is expressed by Equation (5).

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure 112013113849633-pat00005
Figure 112013113849633-pat00005

수학식 5는 공분산 행렬 R의 고유값 λ, 2-λ를 행렬로 나타낸 것이다. Equation (5) represents the eigenvalues?, 2-? Of the covariance matrix R as a matrix.

유사도 산출부(140)는 공분산 행렬 R의 두 개의 고유값 중 λ를 유사도로 획득한다. 이때, 유사도가 2에 가까울수록 입력 심박 파형과 등록 심박 파형이 유사함을 나타낸다. The similarity calculation unit 140 calculates the similarity of the covariance matrix R Obtain λ of the two eigenvalues in similarity. At this time, the closer the similarity is to 2, the more similar the input heartbeat waveform and the registered heartbeat waveform.

유사도 산출부(140)는 유사도에 기초하여 입력 심박 파형이 등록 심박 파형과 일치하는지 여부를 판단한다. 유사도 산출부(140)는 유사도가 제 1 임계값 이상이면 입력 심박 파형이 등록 심박 파형과 유사하다고 판단한다. 이때, 제 1 임계값은 사용자 인증 장치(100)의 인식의 정확도에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 제 1 임계값은 1.7이 될 수 있다. The similarity calculating unit 140 determines whether the input heartbeat waveform coincides with the registered heartbeat waveform based on the similarity. The similarity calculating unit 140 determines that the input heartbeat waveform is similar to the registered heartbeat waveform when the degree of similarity is equal to or greater than the first threshold value. At this time, the first threshold value may be determined based on the recognition accuracy of the user authentication apparatus 100. For example, the first threshold may be 1.7.

유사도 산출부(140)는 사용자 인증의 정확도를 높이기 위하여, 유사도가 제 1 임계값 이상인 입력 심박 파형에 대하여, 가중 유사도를 산출하여, 입력 심박 파형이 등록 심박 파형과 일치하는지 여부를 더 정확하게 판단할 수 있다. In order to increase the accuracy of the user authentication, the similarity calculation unit 140 calculates the weighted similarity for the input heartbeat waveform having the similarity degree equal to or greater than the first threshold value to more accurately determine whether the input heartbeat waveform coincides with the registered heartbeat waveform .

유사도 산출부(140)는 다음의 수학식 6 내지 수학식 8에 따라 가중 유사도를 산출할 수 있다The similarity degree calculating unit 140 may calculate the weighted similarity degree according to the following equations (6) to (8)

유사도 산출부(140)는 가중 유사도를 산출하기 위해서, 유사도가 제 1 임계값 이상인 입력 심박 파형에서 특징점(fiducial point) 개수를 산출한다. 예를 들면, 특징점은 입력 심박 파형에서 기울기가 0인 점이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 특징점은 개인의 심박 파형의 고유의 특징을 나타낼 수 있는 파형의 형태적인 특징을 모두 포함할 수 있다.The similarity calculating unit 140 calculates the number of fiducial points in the input heartbeat waveform having the degree of similarity equal to or greater than the first threshold value to calculate the weighted similarity. For example, the feature point may be a point with a zero slope in the input heartbeat waveform. However, the present invention is not limited to this, and the feature point may include all the morphological features of the waveform that can represent the characteristic of the individual's heartbeat waveform.

유사도 산출부(140)는 아래 수학식 6과 같이 입력 심박 파형의 특징점 개수와 등록 심박 파형의 특징점 개수의 차이를 산출한다. The similarity calculation unit 140 calculates the difference between the number of feature points of the input heartbeat waveform and the number of feature points of the registered heartbeat waveform as shown in Equation (6) below.

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112013113849633-pat00006
Figure 112013113849633-pat00006

수학식 6에서 좌측의 Dpeak은 입력 심박 파형의 특징점 개수와 등록 심박 파형의 특징점 개수의 차이를 나타낸다. 우측의 N_peak()은 괄호 안의 파형의 특징점 개수 나타낸다. 즉, N_peak(DB1)은 등록 심박 파형의 특징점의 개수를, N_peak(X)는 입력 심박 파형의 특징점의 개수를 나타낸다. 이에 따라, Dpeak은 등록 심박 파형의 특징점의 개수에서 입력 심박 파형의 특징점의 개수를 뺀 값의 절대값이 될 수 있다.In the equation (6), D peak on the left represents the difference between the number of feature points of the input heartbeat waveform and the number of feature points of the registered heartbeat waveform. N_peak () on the right shows the number of feature points of the waveform in parentheses. That is, N_peak (DB 1 ) represents the number of feature points of the registered heartbeat waveform and N_peak (X) represents the number of feature points of the input heartbeat waveform. Accordingly, the D peak can be an absolute value of the number of feature points of the registered heartbeat waveform minus the number of feature points of the input heartbeat waveform.

유사도 산출부(140)는 등록 심박 파형의 특징점 개수와 상기 입력 심박 파형의 특징점 개수의 차이에 따른 가중치를 산출한다. 일 실시예에 따르면, 유사도 산출부(140)는 등록 심박 파형의 특징점 개수와 상기 입력 심박 파형의 특징점 개수의 차이에 따라 -10%의 가중치를 산출할 수 있다. The similarity calculating unit 140 calculates a weight based on the difference between the number of feature points of the registered heartbeat waveform and the number of feature points of the input heartbeat waveform. According to one embodiment, the similarity calculating unit 140 may calculate a weight of -10% according to the difference between the number of feature points of the registered heartbeat waveform and the number of feature points of the input heartbeat waveform.

본 실시예에 따라, 유사도 산출부(140)는 다음의 수학식 7과 같이 등록 심박 파형의 특징점 개수와 상기 입력 심박 파형의 특징점 개수의 차이에 따른 가중치를 산출할 수 있다. According to the present embodiment, the similarity calculating unit 140 may calculate a weight according to the difference between the number of feature points of the registered heartbeat waveform and the number of feature points of the input heartbeat waveform as shown in Equation (7).

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure 112013113849633-pat00007
Figure 112013113849633-pat00007

수학식 7에서, 좌측의 w는 가중치를 나타낸다. 우측의 Dpeak은 등록 심박 파형의 특징점 개수와 상기 입력 심박 파형의 특징점 개수의 차이를 나타낸다. 수학식 7에 따르면, 가중치는 등록 심박 파형의 특징점 개수와 입력 심박 파형의 특징점 개수의 차이에 -0.1을 곱한 값이 될 수 있다. In Equation (7), w on the left represents a weight. And the D peak on the right side represents the difference between the number of feature points of the registered heart rate waveform and the number of feature points of the input heart rate waveform. According to Equation (7), the weight can be a value obtained by multiplying the difference between the number of feature points of the registered cardiac waveform and the number of feature points of the input cardiac waveform by -0.1.

유사도 산출부(140)는 다음의 수학식 8과 같이 유사도에 가중치를 부가하여 가중 유사도를 산출한다. The degree-of-similarity calculating unit 140 adds a weight to the degree of similarity as shown in Equation (8) to calculate weighted similarity.

[수학식 8]&Quot; (8) "

Figure 112013113849633-pat00008
Figure 112013113849633-pat00008

수학식 8에서, λ’는 가중 유사도를 나타낸다. 가중 유사도는 유사도 λ에 가중치 w를 곱한 값이다. In Equation (8),? 'Denotes weighted similarity. The weighted similarity is a value obtained by multiplying the similarity? By a weight w.

유사도 산출부(140)는 가중 유사도에 기초하여 입력 심박 파형이 등록 심박 파형과 일치하는지 여부를 판단한다. 가중 유사도는 유사도에 가중치를 곱한 값으로, 유사도와 마찬가지로 2에 가까울수록 입력 심박 파형과 등록 심박 파형이 유사함을 나타낸다. The similarity calculation unit 140 determines whether or not the input heartbeat waveform coincides with the registered heartbeat waveform based on the weighted similarity. The weighted similarity is a value obtained by multiplying the similarity by a weight. The closer to 2 the similarity is, the more similar the input heartbeat waveform and the registered heartbeat waveform are.

유사도 산출부(140)는 가중 유사도가 제 2 임계값 이상이면 입력 심박 파형이 등록 심박 파형과 유사하다고 판단한다. 예를 들면, 제 2 임계값은 제 1 임계값과 동일한 값이 될 수 있다. 또 다른 예로, 제 2 임계값은 1.7일 될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 제 2 임계값은 사용자 인증 장치(100)의 인식의 정확도에 기초하여 자유롭게 결정될 수 있다.The similarity calculating unit 140 determines that the input heartbeat waveform is similar to the registered heartbeat waveform when the weighted similarity is equal to or greater than the second threshold value. For example, the second threshold value may be the same value as the first threshold value. As another example, the second threshold may be 1.7 days. However, the present invention is not limited to this, and the second threshold value can be freely determined based on the recognition accuracy of the user authentication apparatus 100. [

이상에서와 같이, 유사도 산출부(140)는 유사도와 가중 유사도를 이용하여, 입력 심박 파형이 등록 심박 파형과 일치하는지 여부를 판단함으로써, 사용자 인증 장치(100)의 인증의 정확도를 높일 수 있다. As described above, the similarity calculating unit 140 can increase the accuracy of the authentication of the user authentication apparatus 100 by determining whether the input heartbeat waveform coincides with the registered heartbeat waveform, using the similarity and the weighted similarity.

사용자 인증부(150)는 유사도가 제 1 임계값 이상이고, 가중 유사도가 제 2 임계값 이상인 경우, 사용자가 등록된 사용자임을 인증한다. The user authentication unit 150 authenticates that the user is a registered user when the similarity degree is equal to or greater than the first threshold and the weighted similarity is equal to or greater than the second threshold value.

일 실시예에 따르면, 사용자 인증부(150)는 사용자가 등록된 사용자임이 인증되면, 차량 시동 장치(220)로 제어 신호를 출력하여, 차량의 시동을 걸 수 있다. 이에 따라, 차량에서 사용자 인증 장치(100)는 운전자가 등록된 운전자로 인증되면 자동으로 차량의 시동을 걸도록 할 수 있다.According to one embodiment, when the user is authenticated as a registered user, the user authentication unit 150 outputs a control signal to the vehicle starting device 220 to start the vehicle. Accordingly, in the vehicle, the user authentication apparatus 100 can automatically start the vehicle when the driver is authenticated as a registered driver.

사용자 인증부(150)는 저장부(130)에 저장된 모든 등록 심박 파형에 대하여, 유사도가 제 1 임계값 미만인 경우, 또는 유사도가 제 1 임계값 이상이지만 가중 유사도가 제 2 임계값 미만인 경우의 둘 중 어느 하나에 해당하는 경우, 사용자가 등록된 사용자가 아님을 판단한다. The user authentication unit 150 may be configured to determine whether the degree of similarity is less than the first threshold value or the degree of similarity is equal to or greater than the first threshold value and the weighted similarity degree is less than the second threshold value for all of the registered heartbeat waveforms stored in the storage unit 130 , It is determined that the user is not a registered user.

일 실시예에 따라, 사용자 인증 시스템(200)은 도플러 레이더를 이용하여 획득된 심박 변위 신호, 입력 심박 파형 또는 등록 심박 파형을 헬스 케어 시스템(미도시)으로 전송하여, 사용자의 건강 상태를 더 판단할 수 있다. According to one embodiment, the user authentication system 200 may transmit a heart rate displacement signal, an input heartbeat waveform, or a registered heartbeat waveform obtained using a Doppler radar to a healthcare system (not shown) to further determine can do.

헬스 케어 시스템은 사용자의 건강 상태를 판단하고, 사용자의 건강 상태에 기초하여 적절한 작업을 수행할 수 있다. 예를 들면, 차량에 부착된 사용자 인증 시스템(200)의 경우, 운전자의 입력 심박 파형에 기초하여 운전자의 건강 상태를 판단하고, 운전자의 건강 상태에 기초하여 운전 가능 여부를 판단할 수 있다. 만약, 운전자가 운전이 위험하거나 불가능한 상태로 판단되면, 사용자에게 위험 상황의 경고하거나, 첨단 주행 보조 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance System)에 제어 신호를 출력하여, 차량의 속도를 줄이거나, 차량을 제동할 수 있다.The health care system can determine the health status of the user and perform appropriate operations based on the health status of the user. For example, in the case of the user authentication system 200 attached to a vehicle, it is possible to determine the driver's health condition based on the input heartbeat waveform of the driver and determine whether or not the driver can operate based on the driver's health condition. If the driver is determined to be dangerous or impossible to operate, the user may be warned of a dangerous situation, or a control signal may be output to the Advanced Driver Assistance System (ADAS) to reduce the speed of the vehicle, Can braking.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 장치에서 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호를 추출하는 동작을 설명하기 위한 참고도이다. FIG. 2 is a reference diagram for explaining an operation of extracting a heartbeat displacement signal corresponding to one heartbeat in a user authentication apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

심박 파형 산출부(120)는 심박 변위 신호로부터 소정의 심박수에 해당하는 심박 변위 신호를 추출할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 심박 파형 산출부(120)가 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호를 추출하는 것으로 설명한다. The heartbeat waveform calculating unit 120 may extract a heartbeat displacement signal corresponding to a predetermined heartbeat from the heartbeat displacement signal. Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that the heartbeat waveform calculating unit 120 extracts a heartbeat displacement signal corresponding to one heartbeat.

먼저, 심박 파형 산출부(120)는 심박 변위 신호(10)를 소정의 단위 시간 간격으로 구분한다. 예를 들면, 소정의 단위 시간은 1초가 될 수 있다. 도 2를 참조하면, 심박 변위 신호(10)는 제 1 단위 시간(11), 제 2 단위 시간(12), 제 3 단위 시간(13) 등과 같이 일정한 간격의 소정의 단위 시간으로 구분될 수 있다. First, the heartbeat waveform calculating unit 120 divides the heartbeat displacement signal 10 into predetermined unit time intervals. For example, the predetermined unit time may be one second. 2, the heartbeat displacement signal 10 may be divided into a predetermined unit time such as a first unit time 11, a second unit time 12, a third unit time 13, etc. .

심박 파형 산출부(120)는 제 1 단위 시간(11) 동안의 심박 변위 신호에서 진폭의 최대점인 제 1 최대점(H1)과 진폭의 최소점인 제 1 최소점(L1)를 획득한다. 도 2 에서 심박 파형 산출부(120)는 진폭의 최대점(21)을 제 1 최대점(H1)으로, 진폭의 최소점(22)를 제 1 최소점(L1)으로 획득할 수 있다. The heartbeat waveform calculating unit 120 obtains the first maximum point H 1 which is the maximum point of the amplitude and the first minimum point L 1 which is the minimum point of the amplitude in the heartbeat displacement signal during the first unit time 11 do. 2, the heart-beat waveform calculating unit 120 can obtain the maximum point 21 of the amplitude as the first maximum point H 1 and the minimum point 22 of the amplitude as the first minimum point L 1 .

심박 파형 산출부(120)는 제 2 단위 시간(12) 동안의 심박 변위 신호에서 진폭의 최소점인 제 2 최소점(L2)를 획득한다. 도 2 에서 심박 파형 산출부(120)는 진폭의 최소점(23)을 제 2 최소점(L2)으로 획득할 수 있다. The heartbeat waveform calculating unit 120 obtains the second minimum point L 2 which is the minimum point of the amplitude in the heartbeat displacement signal during the second unit time 12. In FIG. 2, the heart-beat waveform calculating unit 120 can obtain the minimum point 23 of amplitude as the second minimum point L 2 .

심박 파형 산출부(120)는 제 1 최소점(L1), 제 2 최소점(L2) 및 제 1 최대점(H1)이 다음의 수학식 9 및 10을 만족하는지 여부를 판단한다. The heartbeat waveform calculating unit 120 determines whether or not the first minimum point L 1 , the second minimum point L 2 and the first maximum point H 1 satisfy the following equations (9) and (10).

[수학식 9]&Quot; (9) "

Figure 112013113849633-pat00009
Figure 112013113849633-pat00009

수학식 9는 제 1 최대점(H1)에서 제 1 최소점(L1)을 뺀 값에 0.1을 곱한 값이 제 2 최소점(L2)에서 제 1 최소점(L1)을 뺀 값의 절대값을 초과하는 경우를 나타낸다. 즉, 제 1 최소점(L1)과 제 2 최소점(L2)의 차이가 제 1 최대점(H1)과 제 1 최소점(L1)의 차이에 0.1을 곱한 값보다 작아야 함을 나타낸다.Equation (9) is first obtained by subtracting the maximum point (H 1) a first minimum point (L 1) a minus value, the first minimum point (L 1) is multiplied by 0.1 at a second minima (L 2) in the Value Is exceeded. That is, the difference between the first minimum point (L 1 ) and the second minimum point (L 2 ) must be smaller than the value obtained by multiplying the difference between the first maximum point (H 1 ) and the first minimum point (L 1 ) by 0.1 .

[수학식 10]&Quot; (10) "

Figure 112013113849633-pat00010
Figure 112013113849633-pat00010

수학식 10에서, N_sp(L2)는 L2에서의 샘플링 개수를, N_sp(L1)은 L1에서의 샘플링 개수를 나타낸다. N_spmin은 1회 심박당 최소 샘플링 개수를 나타낸다. 수학식 10은 제 2 최소점(L2)의 샘플링 개수에서 제 1 최소점(L1)의 샘플링 개수를 뺀 값, 즉, 제 1 최소점(L1)에서 제 2 최소점(L2)까지의 샘플링 개수가 1회 심박당 최소 샘플링 개수를 초과하는 경우를 나타낸다.In Equation (10), N_sp (L 2 ) represents the number of samples at L 2 , and N_sp (L 1 ) represents the number of samples at L 1 . N_sp min represents the minimum number of samples per heart beat. Equation (10) is the second sample number of the minimum point (L 2) obtained by subtracting the sampling number of the first minimum point (L 1) value, i.e., the second minimal point from the minimum point (L 1) (L 2) Indicates a case where the number of samples up to the maximum number of samples per heartbeat exceeds the minimum sampling number per heartbeat.

1회 심박당 최소 샘플링 개수는 초당 성인 평균 심박수 및 도플러 레이더의 샘플링 레이트(sampling rate)에 기초하여 산출될 수 있다. 예를 들어, 성인의 평균 심박수가 1분에 60회에서 100회라고 하면, 성인의 초당 평균 심박수는 1 ~ 1.67bps(beat per second)가 될 수 있다. 도플러 레이더의 샘플링 레이트(sampling rate)가 480Hz라고 하면, 성인 평균 1회 심박당 287~480의 샘플링 개수를 가질 수 있다. 이에 따라, 1회 심박당 최소 샘플링 개수를 280으로 설정할 수 있다. The minimum number of samples per heart beat can be calculated based on the average heart rate per second and the sampling rate of the Doppler radar. For example, if the average heart rate of an adult is 60 to 100 times per minute, the average heart rate per second of an adult may be 1 to 1.67 bps (beat per second). If the sampling rate of the Doppler radar is 480 Hz, it can have an average number of samples of 287 to 480 per heart beat per adult. Accordingly, the minimum sampling number per one heart beat can be set to 280. [

심박 파형 산출부(120)에서 산출된 제 1 최소점(L1), 제 2 최소점(L2) 및 제 1 최대점(H1)이 수학식 9 및 10을 만족하는 경우, 심박 파형 산출부(120)는 제 1 최소점(L1)에서 제 2 최소점(L2)까지의 심박 변위 신호를 소정의 심박수에 해당하는 심박 변위 신호로 추출한다. When the first minimum point (L 1 ), the second minimum point (L 2 ), and the first maximum point (H 1 ) calculated by the heartbeat waveform calculating unit 120 satisfy the equations (9) and (10) The controller 120 extracts the heart rate displacement signal from the first minimum point L 1 to the second minimum point L 2 as a heart rate displacement signal corresponding to a predetermined heart rate.

심박 파형 산출부(120)에서 산출된 제 1 최소점(L1), 제 2 최소점(L2) 및 제 1 최대점(H1)이 수학식 9 및 10을 만족하지 않으면, 사용자 인증 장치(100)는 도플러 레이더(210)로부터 획득된 신호 데이터를 다시 수신한다. If the first minimum point (L 1 ), the second minimum point (L 2 ), and the first maximum point (H 1 ) calculated by the heartbeat waveform calculating unit 120 do not satisfy the equations (9) and (10) (100) again receives the signal data obtained from the Doppler radar (210).

심박 파형 산출부(120)는 이상에서와 같은 방법으로 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호를 정확하게 추출할 수 있다.The heartbeat waveform calculating unit 120 can accurately extract a heartbeat displacement signal corresponding to one heartbeat in the same manner as described above.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 장치에서 심박 변위 신호를 정규화하는 동작을 설명하기 위한 참고도이다. 3 is a reference diagram for explaining an operation of normalizing a heart rate displacement signal in a user authentication apparatus according to an embodiment of the present invention.

심박 파형 산출부(120)는 입력 심박 파형이 소정의 샘플링 개수를 갖도록 심박 변위 신호를 정규화할 수 있다. 사용자 인증 장치(100)는 입력 심박 파형이 등록 심박 파형과 동일한 샘플링 개수를 갖도록 심박 변위 신호를 소정의 샘플링 개수로 정규화하여, 입력 심박 파형을 등록 심박 파형을 비교할 수 있다. 심박 파형 산출부(120)에 의해 추출되는 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호의 샘플링 개수는 개인 간의 심박동 간격의 차이로 동일하지 않다. 또한, 동일한 개인의 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호라고 해도, 상황에 따라, 샘플링 개수가 동일하지 않을 수 있다. The heartbeat waveform calculating unit 120 may normalize the heartbeat displacement signal so that the input heartbeat waveform has a predetermined sampling number. The user authentication apparatus 100 may normalize the heart rate displacement signal to a predetermined sampling number so that the input heart rate waveform has the same sampling number as the registered heart rate waveform to compare the input heart rate waveform to the registered heart rate waveform. The sampling number of the heart rate displacement signal corresponding to the one heart beat extracted by the heart rate waveform calculating unit 120 is not the same as the difference between the heart rate intervals between the individuals. Also, even if the heartbeat displacement signal corresponds to a single heartbeat of the same individual, the sampling number may not be the same depending on the situation.

심박 파형 산출부(120)는 푸리에 보간법(Fourier Interpolation)을 이용하여 심박 변위 신호를 소정의 샘플링 개수로 정규화할 수 있다. The heartbeat waveform calculating unit 120 may normalize the heartbeat displacement signal to a predetermined sampling number using Fourier interpolation.

도 3의 (a)는 심박 파형 산출부(120)에 의해 추출된 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호들을 나타낸다. 도 3의 (a)를 참조하면, 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호들은 서로 다른 샘플링 개수를 갖는다. FIG. 3 (a) shows heart rate displacement signals corresponding to a single heartbeat extracted by the heartbeat waveform calculating unit 120. FIG. Referring to FIG. 3 (a), the heartbeat displacement signals corresponding to one heartbeat have different sampling numbers.

도 3의 (b)는 도 3의 (a)에 도시된 심박 변위 신호들이 심박 파형 산출부(120)에 의해 소정의 샘플링 개수로 정규화된 심박 변위 신호들을 나타낸다. 심박 파형 산출부(120)는 도 3의 (b)와 같이 푸리에 보간법(Fourier Interpolation)을 이용하여 심박 변위 신호들이 동일한 샘플링 개수를 갖도록 정규화할 수 있다. FIG. 3 (b) shows the heart rate displacement signals shown in FIG. 3 (a) normalized by the heart rate waveform calculating unit 120 to a predetermined sampling number. The heartbeat waveform calculating unit 120 may normalize the heartbeat displacement signals to have the same sampling number using Fourier interpolation as shown in FIG.

사용자 인증 장치(100)는 적어도 하나 이상의 등록 심박 파형을 등록할 수 있고, 등록 심박 파형은 사용자의 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호가 소정의 샘플링 개수로 정규화되어 등록된 것일 수 있다. 사용자 인증 장치(100)는 등록 심박 파형과 동일한 샘플링 개수를 가지도록 정규화된 입력 심박 파형을 산출하여, 입력 심박 파형이 등록 심박 파형과 일치하는지 여부를 결정할 수 있다. The user authentication apparatus 100 may register at least one registered heartbeat waveform, and the registered heartbeat waveform may be one obtained by normalizing the heartbeat displacement signal corresponding to one heartbeat of the user to a predetermined sampling number. The user authentication apparatus 100 may calculate a normalized input heartbeat waveform having the same sampling number as the registered heartbeat waveform so as to determine whether or not the input heartbeat waveform coincides with the registered heartbeat waveform.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 장치에서 입력 심박 파형과 등록 심박 파형 사이에서 유사도를 산출하는 동작을 설명하기 위한 참고도이다. FIG. 4 is a reference diagram for explaining an operation of calculating a degree of similarity between an input heartbeat waveform and a registered heartbeat waveform in a user authentication apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 4에 도시된 입력 X는 심박 파형 산출부(120)에서 산출된 입력 심박 파형을 나타낸다. 입력 심박 파형은 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호를 등록 심박 파형과 동일한 샘플링 개수로 정규화된 것일 수 있다. DB1 내지 DB5는 저장부(130)에 저장된 등록 심박 파형들로, 제 1 등록 심박 파형 내지 제 5 등록 심박 파형을 나타낸다. The input X shown in FIG. 4 represents the input heartbeat waveform calculated by the heartbeat waveform calculating unit 120. FIG. The input heartbeat waveform may be a heartbeat displacement signal corresponding to a single heartbeat which is normalized to the same sampling number as the registered heartbeat waveform. DB 1 to DB 5 are registered cardiac waveforms stored in the storage unit 130 and represent the first to fifth registered heartbeat waveforms.

먼저, 유사도 산출부(140)는 입력 심박 파형과 제 1 등록 심박 파형의 유사도를 산출한다. 일 실시예에 따라, 유사도 산출부(140)는 입력 심박 파형의 샘플링 데이터와 제 1 등록 심박 파형의 샘플링 데이터로 구성된 행렬 M의 공분산 행렬 R을 생성하고, 공분산 행렬 R의 고유값(Eigenvalue)을 산출할 수 있다. 산출된 고유값에 기초하여, 유사도 산출부(140)는 입력 심박 파형과 제 1 등록 심박 파형의 유사도 λDB1을 산출할 수 있다. First, the similarity calculation unit 140 calculates the degree of similarity between the input heartbeat waveform and the first registered heartbeat waveform. According to an embodiment, the similarity calculation unit 140 generates a covariance matrix R of a matrix M composed of sampling data of an input heartbeat waveform and sampling data of a first registered heartbeat waveform, and calculates a covariance matrix R of an eigenvalue Can be calculated. Based on the calculated eigenvalue, the similarity calculating unit 140 can calculate the similarity DB DB1 between the input heartbeat waveform and the first registered heartbeat waveform.

유사도 산출부(140)는 산출된 유사도 λDB1가 제 1 임계값 이상인지 여부를 판단한다. 유사도 산출부(140)는 λDB1이 제 1 임계값 이상이면, 입력 심박 파형과 제 1 등록 심박 파형의 특징점의 개수의 차이에 기초한 가중치를 산출하여, λDB1의 가중 유사도를 산출하고, λDB1의 가중 유사도가 제 2 임계값 이상인지 여부를 판단한다. The similarity degree calculation unit 140 determines whether the calculated similarity degree? DB1 is equal to or greater than a first threshold value. Degree of similarity calculation section 140 λ DB1 The first is the threshold value or higher, and calculating the input heart rate waveform and the first weight based on the difference between the number of feature points of the registered cardiac waveform, calculates a weighted degree of similarity of λ DB1 and, λ DB1 Is equal to or greater than the second threshold value.

λDB1이 제 1 임계값 이상이고, λDB1의 가중 유사도가 제 2 임계값 이상인 경우, 사용자 인증부(150)는 입력 X의 사용자가 등록된 사용자임을 인증한다. If the DB DB1 is equal to or greater than the first threshold value and the weighted similarity of DB DB1 is equal to or greater than the second threshold value, the user authentication unit 150 authenticates that the user of the input X is a registered user.

λDB1이 제 1 임계값 미만이거나, λDB1의 가중 유사도가 제 2 임계값 미만인 경우, 유사도 산출부(140)는 계속해서 입력 심박 파형과 제 2 등록 심박 파형의 유사도를 산출한다. 유사도 산출부(140)는 제 1 등록 심박 파형과 동일한 방법으로 제 2 등록 심박 파형의 유사도 λDB2를 산출할 수 있다. If? DB1 is less than the first threshold value or the weighted similarity of? DB1 is less than the second threshold value, the similarity calculating unit 140 continues to calculate the similarity between the input cardiac waveform and the second registration heartbeat waveform. The similarity calculating unit 140 may calculate the similarity? DB2 of the second registered heartbeat waveform in the same manner as the first registered heartbeat waveform.

유사도 산출부(140)는 앞에서와 동일한 방식으로, 유사도 λDB2가 제 1 임계값 이상인지 여부를 판단하고, λDB1이 제 1 임계값 이상이면, λDB2의 가중 유사도를 산출하고, λDB2의 가중 유사도가 제 2 임계값 이상인지 여부를 판단한다. A similarity calculation unit 140 in the same manner to the above, the likelihood λ DB2 is first determined whether or not the threshold value or more, and, λ DB1 The first is the threshold or more, calculating a weighted degree of similarity of λ DB2, and the λ DB2 And determines whether the weighted similarity is equal to or greater than a second threshold value.

λDB2이 제 1 임계값 이상이고, λDB2의 가중 유사도가 제 2 임계값 이상인 경우, 사용자 인증부(150)는 입력 X의 사용자가 등록된 사용자임을 인증한다. If the? DB2 is equal to or greater than the first threshold and the weighted similarity of? DB2 is equal to or greater than the second threshold, the user authentication unit 150 authenticates that the user of input X is a registered user.

그러나, λDB2가 제 1 임계값 미만이거나, λDB1의 가중 유사도가 제 2 임계값 미만인 경우, 유사도 산출부(140)는 계속해서 입력 심박 파형과 제 3 등록 심박 파형의 유사도 λDB3를 산출한다. However, if? DB2 is less than the first threshold value or the weighted similarity of? DB1 is less than the second threshold value, the similarity calculation unit 140 continues to calculate the similarity? DB3 between the input cardiac waveform and the third registered cardiac waveform .

유사도 산출부(140)는 산출된 λDB3가 제 1 임계값 이상이고, λDB3의 가중 유사도가 제 2 임계값 이상인 경우, 사용자 인증부(150)는 입력 X의 사용자가 등록된 사용자임을 인증한다. 그러나, λDB3가 제 1 임계값 미만이거나, λDB3의 가중 유사도가 제 2 임계값 미만인 경우, 유사도 산출부(140)는 계속해서 제 4 등록 심박 파형의 유사도 λDB4를 산출한다. If the calculated λ DB3 is equal to or greater than the first threshold and the weighted similarity of λ DB3 is equal to or greater than the second threshold value, the user authentication unit 150 authenticates that the user of the input X is a registered user . However, if? DB3 is less than the first threshold value or the weighted similarity of? DB3 is less than the second threshold value, the similarity calculation unit 140 continues to calculate the similarity? DB4 of the fourth registered heartbeat waveform.

마찬가지로, λDB4가 제 1 임계값 미만이거나, λDB4의 가중 유사도가 제 2 임계값 미만인 경우, 유사도 산출부(140)는 제 5 등록 심박 파형의 유사도 λDB5를 산출한다. Similarly, when? DB4 is less than the first threshold value, or when the weighted similarity degree of? DB4 is less than the second threshold value, the similarity degree calculating section 140 calculates the similarity? DB5 of the fifth registered heartbeat waveform.

저장부(130)에 저장된 모든 등록 심박 파형에 대해서, 산출된 유사도가 제 1 임계값 미만인 경우, 또는 유사도가 제 1 임계값 이상이지만 가중 유사도가 제 2 임계값 미만인 경우의 둘 중 어느 하나에 해당하는 경우, 사용자 인증부(150)는 사용자와 일치하는 등록 심박 파형이 없다고 결정하고, 사용자가 등록된 사용자가 아님을 판단한다. When the calculated similarity degree is less than the first threshold value or when the similarity degree is equal to or greater than the first threshold value and the weighted similarity degree is less than the second threshold value for all of the registered heartbeat waveforms stored in the storage unit 130 , The user authentication unit 150 determines that there is no registered cardiac waveform consistent with the user, and determines that the user is not a registered user.

사용자 인증 장치(100)는 입력 심박 파형과 유사하다고 판단되는 등록 심박 파형이 있을 때까지, 저장부(130)에 저장된 모든 등록 심박 파형에 대해서 유사도를 산출하고, 유사 여부를 판단하는 과정을 반복한다. The user authentication apparatus 100 calculates similarity for all the registered heartbeat waveforms stored in the storage unit 130 and repeats the process for determining similarity until there is a registered cardiac waveform that is similar to the input heartbeat waveform .

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 방법을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a user authentication method according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 흐름도는 도 1 내지 도 4에 도시된 사용자 인증 장치(100) 또는 사용자 인증 시스템(200)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 4에 도시된 사용자 인증 장치(100) 또는 사용자 인증 시스템(200)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 5에 도시된 흐름도에도 적용됨을 알 수 있다.The flowchart shown in FIG. 5 comprises the steps of the user authentication apparatus 100 or the user authentication system 200 shown in FIGS. 1 to 4, which are processed in a time-series manner. Therefore, it is understood that the contents described above with respect to the user authentication apparatus 100 or the user authentication system 200 shown in FIGS. 1 to 4 apply to the flowchart shown in FIG. 5 even though the contents are omitted from the following description .

511 단계에서 사용자 인증 장치(100)는 도플러 레이더(210)에 의해 사용자의 심중 부위로부터 획득된 신호 데이터를 수신한다. In operation 511, the user authentication apparatus 100 receives the signal data obtained from the user's center of gravity by the Doppler radar 210.

512 단계에서 심박 변위 신호 획득부(110)는 수신된 신호 데이터로부터 심박 변위 신호를 획득한다.In step 512, the heart rate deviation signal acquisition unit 110 acquires a heart rate deviation signal from the received signal data.

513 단계에서 심박 파형 산출부(120)는 심박 변위 신호로부터 정규화된 입력 심박 파형을 획득한다. In step 513, the heartbeat waveform calculating unit 120 obtains a normalized input heartbeat waveform from the heartbeat displacement signal.

514 단계에서 유사도 산출부(140)는 입력 심박 파형과 등록 심박 파형의 유사도를 산출한다. In step 514, the similarity calculating unit 140 calculates the similarity between the input heartbeat waveform and the registered heartbeat waveform.

515 단계에서 유사도 산출부(140)는 유사도가 제 1 임계값 이상인지 여부를 판단한다. 유사도 산출부(140)에서 유사도가 제 1 임계값 이상이면, 516 단계로 진행하고, 유사도가 제 1 임계값 미만이면, 521 단계로 진행한다. In step 515, the similarity calculation unit 140 determines whether the similarity degree is equal to or greater than a first threshold value. If the degree of similarity is equal to or greater than the first threshold value, the process proceeds to step 516, and if the degree of similarity is less than the first threshold value, the process proceeds to step 521. [

516 단계에서 유사도 산출부(140)는 입력 심박 파형에서 특징점(fiducial point) 개수를 추출한다. In step 516, the similarity calculation unit 140 extracts the number of fiducial points from the input heartbeat waveform.

517 단계에서 유사도 산출부(140)는 등록 심박 파형의 특징점 개수와 입력 심박 파형의 특징점 개수의 차이에 따른 가중치를 산출한다.In step 517, the similarity calculation unit 140 calculates a weight based on the difference between the number of feature points of the registered heartbeat waveform and the number of feature points of the input heartbeat waveform.

518 단계에서 유사도 산출부(140)는 유사도에 가중치를 부가하여 가중 유사도를 산출한다. In step 518, the similarity degree calculating unit 140 adds weight to the similarity degree to calculate weighted similarity.

519 단계에서 유사도 산출부(140)는 가중 유사도가 제 2 임계값 이상인지 여부를 판단한다. 유사도 산출부(140)에서 가중 유사도가 제 2 임계값 이상이면, 520 단계로 진행하고, 가중 유사도가 제 2 임계값 미만이면, 521 단계로 진행한다. In step 519, the similarity calculation unit 140 determines whether the weighted similarity is equal to or greater than a second threshold value. If the weighted similarity degree is equal to or greater than the second threshold value in the similarity degree calculation unit 140, the process proceeds to step 520. If the weighted similarity degree is less than the second threshold value,

520 단계에서 사용자 인증부(150)는 사용자가 등록된 사용자임을 인증한다.In step 520, the user authentication unit 150 authenticates that the user is a registered user.

521 단계에서 유사도 산출부(140)는 저장부(130)에 다른 등록 심박 파형이 있는지 여부를 판단한다. 저장부(130)에 다른 등록 심박 파형이 있으면, 515 단계로 진행하고, 다른 등록 심박 파형이 없으면, 522 단계로 진행한다. In step 521, the similarity calculation unit 140 determines whether there is another registered heartbeat waveform in the storage unit 130 or not. If there is another registered heartbeat waveform in the storage unit 130, the flow proceeds to step 515, and if there is no other registered heartbeat waveform, the flow proceeds to step 522. [

522 단계에서, 사용자 인증부(150)는 사용자가 등록된 사용자가 아님을 판단한다.In step 522, the user authentication unit 150 determines that the user is not a registered user.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인증 방법을 나타낸 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a user authentication method according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 5의 시작 단계부터 A까지의 단계들을 구체화한 것으로, 도 6에 도시된 흐름도는 도 1 내지 도 5에 도시된 사용자 인증 장치(100) 또는 사용자 인증 시스템(200)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 5에 도시된 사용자 인증 장치(100) 또는 사용자 인증 시스템(200)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 6에 도시된 흐름도에도 적용됨을 알 수 있다. FIG. 6 illustrates steps from the start step A to FIG. 5 according to an exemplary embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 6 illustrates the steps of the user authentication apparatus 100 or the user 100 shown in FIGS. And is comprised of steps that are processed in a time-series manner in the authentication system 200. Therefore, it is understood that the contents described above with respect to the user authentication apparatus 100 or the user authentication system 200 shown in FIGS. 1 to 5 apply to the flowchart shown in FIG. 6 even if the contents are omitted from the following description .

610 단계에서 사용자 인증 장치(100)는 도플러 레이더(210)에 의해 사용자의 심중 부위로부터 획득된 신호 데이터를 수신한다. In operation 610, the user authentication apparatus 100 receives the signal data obtained from the user's center of gravity by the Doppler radar 210.

620 단계에서 심박 변위 신호 획득부(110)는 수신된 신호 데이터로부터 심박 변위 신호를 획득한다.In step 620, the heart rate deviation signal acquisition unit 110 acquires a heart rate deviation signal from the received signal data.

630 단계에서 심박 파형 산출부(120)는 심박 변위 신호를 단위 시간 간격으로 구분한다.In step 630, the heartbeat waveform calculating unit 120 divides the heartbeat displacement signal into unit time intervals.

640 단계에서 심박 파형 산출부(120)는 제 1 단위 시간 동안의 심박 변위 신호에서 진폭의 최대점 H1과 진폭의 최소점 L1을 획득한다. In step 640, the heartbeat waveform calculating unit 120 obtains the maximum point H 1 of amplitude and the minimum point L 1 of amplitude in the heartbeat displacement signal during the first unit time.

650 단계에서 심박 파형 산출부(120)는 제 2 단위 시간 동안의 심박 변위 신호에서 진폭의 최소점 L2를 획득한다.In step 650, the heartbeat waveform calculating unit 120 obtains the minimum point L 2 of amplitude in the heartbeat displacement signal during the second unit time.

660 단계에서 심박 파형 산출부(120)는 640 내지 650 단계에서 획득된 H1, L1 및 L2가 (H1-L1)*0.1>|L2-L1|를 만족하는지 여부를 판단한다. 심박 파형 산출부(120)는 H1, L1 및 L2가 위 식을 만족하면, 670 단계로 진행하고, 만족하지 않으면 610 단계로 돌아가, 다시 도플러 레이더로부터 신호 데이터를 수신한다. In step 660, the heart-beat waveform calculating unit 120 determines whether H 1 , L 1 and L 2 obtained in steps 640 to 650 satisfy (H 1 -L 1 ) * 0.1> L 2 -L 1 | do. The heartbeat waveform calculating unit 120 proceeds to step 670 if H 1 , L 1 and L 2 satisfy the above equation, and if not, returns to step 610 and receives the signal data from the Doppler radar again.

670 단계에서 심박 파형 산출부(120)는 640 내지 650 단계에서 획득된 H1, L1 및 L2가 N_sp(L2)-N_sp(L1) >N_spmin를 만족하는지 여부를 판단한다. 심박 파형 산출부(120)는 H1, L1 및 L2가 위 식을 만족하면, 680 단계로 진행하고, 만족하지 않으면 610 단계로 돌아가, 다시 도플러 레이더로부터 신호 데이터를 수신한다. In step 670, the heartbeat waveform calculating unit 120 determines whether H 1 , L 1, and L 2 obtained in steps 640 to 650 satisfy N_sp (L 2 ) -N_sp (L 1 )> N_sp min . The heartbeat waveform calculating unit 120 proceeds to step 680 if H 1 , L 1 and L 2 satisfy the above equation, and if not, returns to step 610 and receives the signal data from the Doppler radar again.

680 단계에서 심박 파형 산출부(120)는 L1에서 L2까지의 심박 변위 신호를 추출한다. In step 680, the heart-beat waveform calculating unit 120 extracts a heart-rate displacement signal from L 1 to L 2 .

690 단계에서 심박 파형 산출부(120)는 추출된 심박 변위 신호를 소정의 샘플링 개수를 갖도록 정규화한다. In step 690, the heartbeat waveform calculating unit 120 normalizes the extracted heartbeat displacement signal so as to have a predetermined sampling number.

700 단계에서 심박 파형 산출부(120)는 정규화된 입력 심박 파형을 획득한다. 일 실시예에 따라, 사용자 인증 장치(100)는 도 6의 A 이후의 단계들을 수행할 수 있다. In step 700, the heartbeat waveform calculating unit 120 acquires a normalized input heartbeat waveform. According to one embodiment, the user authentication apparatus 100 may perform the steps after A in Fig.

본 명세서에서 본 발명의 원리들의 '일 실시예'와 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 이 실시예와 관련되어 특정 특징, 구조, 특성 등이 본 발명의 원리의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 표현 '일 실시예에서'와, 본 명세서 전체를 통해 개시된 임의의 다른 변형 예시들은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다.Reference throughout this specification to " one embodiment " of the principles of the invention and various modifications of such expression in connection with this embodiment means that a particular feature, structure, characteristic or the like is included in at least one embodiment of the principles of the invention it means. Thus, the appearances of the phrase " in one embodiment " and any other variation disclosed throughout this specification are not necessarily all referring to the same embodiment.

본 명세서를 통해 개시된 모든 실시예들과 조건부 예시들은, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 독자가 본 발명의 원리와 개념을 이해하도록 돕기 위한 의도로 기술된 것으로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.It is to be understood that all embodiments and conditional statements disclosed herein are intended to assist the reader in understanding the principles and concepts of the present invention to those skilled in the art, It will be understood that the invention may be embodied in various other forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

100 : 사용자 인증 장치
110 : 심박 변위 신호 획득부
120 : 심박 파형 산출부
130 : 저장부
140 : 유사도 산출부
150 : 사용자 인증부
200 : 사용자 인증 시스템
210 : 도플러 레이더
220: 차량 시동 장치100: User authentication device
110: heart rate deviation signal acquisition unit
120: heart rate waveform calculating unit
130:
140:
150:
200: User authentication system
210: Doppler radar
220: vehicle starter

Claims (16)

도플러 레이더에 의해 사용자의 심장 부위로부터 획득된 신호 데이터를 수신하는 단계;
상기 신호 데이터로부터 심박 변위 신호를 획득하는 단계;
상기 심박 변위 신호로부터 정규화된 입력 심박 파형을 획득하는 단계;
상기 입력 심박 파형과 등록 심박 파형의 유사도를 산출하는 단계;
상기 유사도가 제 1 임계값 이상인지 여부를 판단하는 단계;
상기 유사도가 제 1 임계값 이상인 경우, 상기 입력 심박 파형에서 특징점(fiducial point) 개수를 산출하는 단계;
상기 등록 심박 파형의 특징점 개수와 상기 입력 심박 파형의 특징점 개수의 차이에 따른 가중치를 산출하는 단계;
상기 유사도에 상기 가중치를 부가하여 가중 유사도를 산출하는 단계;
상기 가중 유사도가 제 2 임계값 이상인지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 가중 유사도가 제 2 임계값 이상인 경우, 상기 사용자가 등록된 사용자임을 인증하는 단계;를 포함하는 사용자 인증 방법. Receiving signal data obtained from a heart region of a user by a Doppler radar;
Obtaining a heart rate displacement signal from the signal data;
Obtaining a normalized input heartbeat waveform from the heartbeat displacement signal;
Calculating a degree of similarity between the input heartbeat waveform and the registered heartbeat waveform;
Determining whether the degree of similarity is equal to or greater than a first threshold value;
Calculating a number of fiducial points in the input heartbeat waveform when the degree of similarity is equal to or greater than a first threshold value;
Calculating a weight based on a difference between the number of feature points of the registered heartbeat waveform and the number of feature points of the input heartbeat waveform;
Adding the weight to the similarity to calculate weighted similarity;
Determining whether the weighted similarity is greater than or equal to a second threshold value; And
And authenticating that the user is a registered user if the weighted similarity is equal to or greater than a second threshold value. 제 1 항에 있어서,
상기 입력 심박 파형을 획득하는 단계는
상기 심박 변위 신호로부터 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호를 추출하는 단계; 및
상기 입력 심박 파형이 소정의 샘플링 개수를 갖도록 푸리에 보간법(Fourier Interpolation)을 이용하여 상기 심박 변위 신호를 정규화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 방법. The method according to claim 1,
The step of acquiring the input heartbeat waveform
Extracting a heartbeat displacement signal corresponding to one heartbeat from the heartbeat displacement signal; And
And normalizing the heartbeat displacement signal using Fourier interpolation so that the input heartbeat waveform has a predetermined sampling number. 제 1 항에 있어서,
상기 등록 심박 파형은 등록된 사용자의 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호가 소정의 샘플링 개수로 정규화되어 등록된 것이고,
상기 입력 심박 파형은 상기 등록 심박 파형과 동일한 샘플링 개수를 갖도록 정규화된 것을 특징으로 하는 사용자 인증 방법. The method according to claim 1,
Wherein the registered heartbeat waveform is a heartbeat displacement signal corresponding to one heartbeat of the registered user is normalized and registered with a predetermined sampling number,
Wherein the input heartbeat waveform is normalized to have the same sampling number as the registered heartbeat waveform. 제 2 항에 있어서,
상기 심박 변위 신호를 추출하는 단계는
상기 심박 변위 신호를 소정의 단위 시간 간격으로 구분하는 단계;
제 1 단위 시간 동안의 심박 변위 신호에서 진폭의 최대점인 제 1 최대점(H1)과 진폭의 최소점인 제 1 최소점(L1)를 획득하는 단계;
제 2 단위 시간 동안의 심박 변위 신호에서 진폭의 최소점인 제 2 최소점(L2)를 획득하는 단계; 및
상기 제 1 최소점(L1), 상기 제 2 최소점(L2) 및 상기 제 1 최대점(H1)이 (H1-L1)*0.1>|L2-L1|를 만족하고, 상기 제 1 최소점(L1)에서 상기 제 2 최소점(L2)까지의 샘플링 개수가 성인 평균 심박수에 기초하여 산출된 1회 심박당 최소 샘플링 개수를 초과하면, 상기 제 1 최소점(L1)에서 상기 제 2 최소점(L2)까지의 심박 변위 신호를 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 방법. 3. The method of claim 2,
The step of extracting the heart rate displacement signal
Dividing the heartbeat displacement signal by a predetermined unit time interval;
Obtaining a first maximum point (H 1 ) which is the maximum point of the amplitude and a first minimum point (L 1 ) which is the minimum point of the amplitude in the heartbeat displacement signal for the first unit time;
Obtaining a second minimum point (L 2 ) which is a minimum point of amplitude in a heart rate displacement signal during a second unit time; And
The first minimum point L 1 , the second minimum point L 2 and the first maximum point H 1 satisfy (H 1 -L 1 ) * 0.1> L 2 -L 1 | , And if the number of samples from the first minimum point (L 1 ) to the second minimum point (L 2 ) exceeds the minimum sampling number per heartbeat calculated based on the adult average heart rate, the first minimum point in L 1) extracting a cardiac displacement signals to the second minima (L 2); user authentication method comprising: a. 제 1 항에 있어서,
상기 유사도를 산출하는 단계는
상기 입력 심박 파형의 샘플링 데이터와 상기 등록 심박 파형의 샘플링 데이터로 구성된 행렬 M의 공분산 행렬 R을 생성하는 단계;
상기 공분산 행렬 R의 고유값(Eigenvalue)을 산출하는 단계; 및
상기 고유값 중 하나를 상기 유사도로 획득하는 단계;를 포함하는 사용자 인증 방법. The method according to claim 1,
The step of calculating the degree of similarity
Generating a covariance matrix R of a matrix M composed of sampling data of the input heartbeat waveform and sampling data of the registered heartbeat waveform;
Calculating an eigenvalue of the covariance matrix R ; And
And obtaining one of the eigenvalues with the degree of similarity. 제 1 항에 있어서,
상기 특징점은 상기 입력 심박 파형에서 기울기가 0인 점을 나타내는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 방법.The method according to claim 1,
Wherein the feature point indicates a point having a slope of 0 in the input heartbeat waveform. 제 1 항에 있어서,
상기 가중치는 상기 등록 심박 파형의 특징점 개수와 상기 입력 심박 파형의 특징점 개수의 차이에 -0.1을 곱한 값인 것을 특징으로 하는 사용자 인증 방법. The method according to claim 1,
Wherein the weight is a value obtained by multiplying a difference between the number of feature points of the registered heartbeat waveform and the number of feature points of the input heartbeat waveform by -0.1. 제 4 항에 있어서,
상기 1회 심박당 최소 샘플링 개수는 초당 성인 평균 심박수 및 상기 도플러 레이더의 샘플링 레이트(sampling rate)에 기초하여 산출된 것을 특징으로 하는 사용자 인증 방법. 5. The method of claim 4,
Wherein the minimum number of sampling per heart beat is calculated based on an average heart rate per second and a sampling rate of the Doppler radar. 제 1 항에 있어서,
상기 심박 변위 신호를 획득하는 단계는
상기 신호 데이터를 복조하는 단계;
상기 복조된 신호에서 노이즈를 제거하는 단계; 및
상기 노이즈가 제거된 신호로부터 상기 심박 변위 신호를 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 방법.The method according to claim 1,
The step of acquiring the heart rate displacement signal
Demodulating the signal data;
Removing noise from the demodulated signal; And
And extracting the heartbeat displacement signal from the noise-removed signal. 제 1 항에 있어서,
상기 사용자가 등록된 사용자임이 인증되면, 자동으로 차량의 시동을 거는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 방법. The method according to claim 1,
Further comprising the step of automatically starting the vehicle when the user is authenticated as a registered user. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 사용자 인증 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to execute the user authentication method according to any one of claims 1 to 10. 사용자 인증 장치에 있어서,
도플러 레이더에 의해 사용자의 심장 부위로부터 획득된 신호 데이터를 이용하여 심박 변위 신호를 획득하는 심박 변위 신호 획득부;
상기 심박 변위 신호로부터 정규화된 입력 심박 파형을 산출하는 심박 파형 산출부;
적어도 하나 이상의 등록 심박 파형을 저장하는 저장부;
상기 입력 심박 파형과 상기 등록 심박 파형의 유사도를 산출하고, 상기 유사도가 제 1 임계값 이상인 경우, 상기 입력 심박 파형에서 산출된 상기 입력 심박 파형의 특징점 개수와 상기 등록 심박 파형의 특징점 개수의 차이에 따른 가중치를 산출하고, 상기 유사도에 상기 가중치를 부가하여 가중 유사도를 산출하는 유사도 산출부; 및
상기 유사도가 제 1 임계값 이상이고, 상기 가중 유사도가 제 2 임계값 이상인 경우, 상기 사용자가 등록된 사용자임을 인증하는 사용자 인증부;를 포함하는 사용자 인증 장치. In the user authentication apparatus,
A heartbeat displacement signal obtaining unit that obtains a heartbeat displacement signal using signal data obtained from a heart region of a user by a Doppler radar;
A heartbeat waveform calculating unit for calculating a normalized input heartbeat waveform from the heartbeat displacement signal;
A storage unit for storing at least one registered heartbeat waveform;
Calculating a degree of similarity between the input heartbeat waveform and the registered heartbeat waveform and calculating a degree of similarity between the number of minutiae points of the input heartbeat waveform and the number of minutiae points of the registered heartbeat waveform calculated in the input heartbeat waveform A similarity calculating unit for calculating a weighted similarity by adding the weight to the similarity; And
And a user authentication unit for authenticating that the user is a registered user when the similarity degree is equal to or greater than a first threshold and the weighted similarity is equal to or greater than a second threshold value. 제 12 항에 있어서,
상기 심박 파형 산출부는 상기 심박 변위 신호로부터 1회 심박에 해당하는 심박 변위 신호를 추출하고, 상기 입력 심박 파형이 상기 등록 심박 파형과 동일한 샘플링 개수를 갖도록 푸리에 보간법(Fourier Interpolation)을 이용하여 상기 심박 변위 신호를 정규화하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 장치. 13. The method of claim 12,
Wherein the heartbeat waveform calculating unit extracts a heartbeat displacement signal corresponding to one heartbeat from the heartbeat displacement signal and calculates the heartbeat displacement using the Fourier interpolation so that the input heartbeat waveform has the same sampling number as the registered heartbeat waveform, And the signal is normalized. 제 12 항에 있어서,
상기 유사도 산출부는 상기 입력 심박 파형의 샘플링 데이터와 상기 등록 심박 파형의 샘플링 데이터로 구성된 행렬 M의 공분산 행렬 R의 고유값(Eigenvalue)을 산출하고, 상기 고유값 중 하나를 상기 유사도로 획득하고, 상기 입력 심박 파형에서 기울기가 0인 점을 상기 입력 심박 파형의 특징점으로 산출하여, 상기 입력 심박 파형의 특징점 개수와 상기 등록 심박 파형의 특징점 개수의 차이에 -0.1을 곱하여 상기 가중 유사도를 산출하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 장치. 13. The method of claim 12,
Wherein the similarity calculation unit calculates an eigenvalue Eigenvalue of a covariance matrix R of a matrix M including sampling data of the input heartbeat waveform and sampling data of the registered heartbeat waveform and acquires one of the eigenvalues by the degree of similarity, The weighted similarity is calculated by multiplying the difference between the number of feature points of the input heartbeat waveform and the number of feature points of the registered heartbeat waveform by -0.1 by calculating a point having a slope of 0 in the input heartbeat waveform as a feature point of the input heartbeat waveform, . 제 12 항에 있어서,
상기 저장부에 저장된 모든 등록 심박 파형에 대하여, 유사도가 상기 제 1 임계값 미만인 경우, 또는 상기 유사도가 상기 제 1 임계값 이상이지만 상기 가중 유사도가 제 2 임계값 미만인 경우의 둘 중 어느 하나에 해당하는 경우, 상기 사용자가 등록된 사용자가 아님을 판단하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 장치.13. The method of claim 12,
When the similarity degree is less than the first threshold value or when the similarity degree is equal to or greater than the first threshold value but the weighted similarity degree is less than the second threshold value for all of the registered heartbeat waveforms stored in the storage section The user authentication device determines that the user is not a registered user. 제 12 항에 있어서,
상기 사용자 인증부는 상기 사용자가 등록된 사용자임이 인증되면, 차량 시동 장치로 제어 신호를 출력하고,
상기 차량 시동 장치는 상기 제어 신호에 대응하여, 차량의 시동을 거는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 장치.13. The method of claim 12,
Wherein the user authentication unit outputs a control signal to the vehicle starting device when the user is authenticated as a registered user,
Wherein the vehicle starting device starts the vehicle in response to the control signal.
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