KR101627545B1 - 웨어러블 장치에서의 즉시 사용자 인증을 위한 생체 인식 장치 및 그 방법 - Google Patents

웨어러블 장치에서의 즉시 사용자 인증을 위한 생체 인식 장치 및 그 방법 Download PDF

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홍준표
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Abstract

본 발명은 사용자가 신체에 착용 또는 휴대하는 웨어러블 장치에서 사용자를 인증하는 장치와 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 착용 감지부가 사용자의 웨어러블 장치 착용을 감지한 경우 생체 정보 감지부가 사용자에 대한 생체 정보를 수집하고, 생체 인식 정보처리부가 상기 수집된 생체 정보를 이용하여 사용자에 대한 생체 인식을 수행하여 사용자 인증 정보를 생성하고, 사용자 인증 요청이 입력되는 경우 상기 생성된 사용자 인증 정보를 이용하여 즉시 사용자 인증 여부를 판단함으로써, 웨어러블 장치에서 사용자가 별도의 시간과 노력을 투입하여 사용자 인증 절차를 거칠 필요가 없이, 사용자 인증이 필요한 순간에 즉각적으로 인증 결과를 출력하고, 그에 따른 장치에서의 특정 동작을 수행할 수 있도록 하는 사용자 인증 장치 및 그에 관한 방법을 제공한다.

Description

웨어러블 장치에서의 즉시 사용자 인증을 위한 생체 인식 장치 및 그 방법{Apparatus and Method for instantaneous biometrics authentication in wearable device}
본 발명은 사용자가 신체에 착용 또는 휴대하는 웨어러블 장치에서 사용자를 인증하는 장치와 그 방법에 관한 것이다.
종래에 스마트 폰 또는 태블릿을 포함하는 다양한 모바일 기기들이 개발되어 사용되고 있다. 또한 근래에는 다양한 종류의 사용자 착용형 모바일 기기들이 개발되어 사용되고 있는데, 일예로 통신 기능을 구비하고 다양한 사용자 편의 기능을 제공하는 손목 착용형 스마트 워치나, 사용자가 안경과 같이 착용하면서 특정 화면을 보고 그에 따른 정보를 처리할 수 있는 기기인 스마트 글라스 등이 사용되고 있다.
이와 같은 스마트 기기 또는 웨어러블 장치와 같은 모바일 기기는 개인 정보를 저장 및 처리하고, 또한 금융 거래나 결제의 수단으로 이용되기 때문에, 허락된 사용자만이 기기를 사용할 수 있도록 하는 사용자 인증 기술이 적용될 필요가 있다. 또한 이들 모바일 기기는 많은 경우 개인 정보 기기로 이용되고 수시로 접근되어 이용되기 때문에 간편한 사용자 인증 방법이 사용되어야 할 필요가 있고, 동시에 외부인의 정보 유출 공격으로부터 저장된 정보를 안전하게 보호할 수 있도록 하는 사용자 인증 방법이 사용되어야 할 필요가 있다.
기존에 가장 많이 사용되는 모바일 기기에서의 사용자 인증 방법으로는 비밀번호 또는 비밀 패턴 입력 방법이 있다. 위 방법은 사용자가 모바일 기기에서 미리 특정한 숫자 또는 문자의 조합인 비밀번호를 설정하거나 또는 터치 스크린에서 특정한 터치 패턴을 설정하여 저장한 후, 기저장된 비밀번호 또는 패턴을 입력함으로써 사용자 인증을 수행하는 방법이다. 그러나 이와 같은 사용자 인증 방법은 비밀번호와 비밀 패턴이 외부인에게 유출될 가능성이 높고, 이와 같이 유출된 비밀 정보를 이용하면 외부인이 손쉽게 모바일 기기에서 사용자 인증을 하여 정보를 유출하거나 기기를 불법적으로 사용할 수 있다는 단점이 있다.
이와 같은 단점을 보완하기 위하여 다양한 방법의 생체인식(Biometrics) 기술들이 사용되고 있다. 생체인식이란 사용자의 신체로부터 획득한 정보를 이용하여 사용자를 인식하는 기술들을 통칭하는 것으로, 지문인식, 홍채인식, 혈관인식, 음성인식, 얼굴인식 등 다양한 신체의 특징을 이용하여 사용자를 인식하는 생체인식 기술들이 존재하고 있다. 즉 생채인식은 사용자의 신체에서 고유한 특징을 가지는 특정 정보를 추출하고 이를 이용하여 사용자를 인식하는 기술이다. 예를 들면 지문인식 기술의 경우 각 사용자가 가지는 고유한 지문 패턴을 센서 장치를 이용하여 획득 및 저장하고, 이후 사용자가 손가락의 지문을 센서에 접촉시키면 지문을 검출한 후 기저장된 지문 패턴과 비교하여 사용자 인식 또는 인증을 수행한다. 일예로 하기 선행문헌인 공개특허공보와 같은 지문인식 기술을 이용한 사용자 인증 또는 컨텐츠 서비스 방법이 있다. 이와 같은 생체인식을 통하여 사용자를 인증하는 방법들은 모바일 기기가 해당 사용자의 신체를 직접 인식하여 사용자 인증을 수행한다는 점에 있어서, 기존의 비밀번호 또는 비밀 패턴 입력 방식에 비하여 보안성이 우수하다는 장점이 있다.
그러나 위와 같은 생체인식 기술은 지문 패턴이나 홍채의 패턴과 같은 복잡한 신체 특징을 감지하고 이를 분석하여 기저장된 인증 정보와 비교하는 과정을 거쳐야하기 때문에, 사용자 인증에 상당한 시간이 소요된다는 단점이 있다. 또한 신체 특징의 다양성으로 인하여 신체를 감지하는 과정에서 오류가 발생할 가능성이 높고, 그에 따라 인증이 실패할 경우 사용자가 수회 반복하여 인증 절차를 재수행하여야 한다는 문제점이 존재한다. 또한 사용자는 생체 인식을 위하여 별도의 시간과 노력이 들여 센서를 통해 신체 정보를 입력하여야 한다는 절차의 복잡성 역시 생체인식 기술의 한계점이라고 할 수 있다.
특히 모바일 기기를 사용하는 사용자가 즉시로 사용자 인증을 수행하여 모바일 기기에 저장되어 있는 정보를 취득하거나, 모바일 기기의 잠금을 해제하고 기기를 이용하여야 하는 경우, 기존의 생체인식 기술을 사용해서는 즉각적인 사용자 인증을 수행할 수 없다는 문제점이 있다.
공개특허공보 특2003-0004178 (2003.01.14.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 착용 감지부가 사용자의 웨어러블 장치 착용을 감지한 경우 생체 정보 감지부가 사용자에 대한 생체 정보를 수집하고, 생체 인식 정보처리부가 상기 수집된 생체 정보를 이용하여 사용자에 대한 생체 인식을 수행하여 사용자 인증 정보를 생성하고, 사용자 인증 요청이 입력되는 경우 상기 생성된 사용자 인증 정보를 이용하여 즉시 사용자 인증 여부를 판단함으로써, 웨어러블 장치에서 사용자가 별도의 시간과 노력을 투입하여 사용자 인증 절차를 거칠 필요가 없이, 사용자 인증이 필요한 순간에 즉각적으로 인증 결과를 출력하고, 그에 따른 장치에서의 특정 동작을 수행할 수 있도록 하는 사용자 인증 장치 및 그에 관한 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블기기에 구비된 사용자 인증 장치는, 상기 웨어러블기기의 사용자 착용 또는 사용자 착용 해제 여부를 감지하는 착용 감지부; 센서를 이용하여 사용자에 대한 생체정보를 감지하는 생체정보 감지부; 및 상기 착용 감지부에서 사용자 착용이 감지된 경우 상기 생체정보 감지부로부터 입력받은 상기 생체정보를 이용하여 생체 인식을 수행한 인증값를 산출하고, 상기 산출한 인증값을 저장하고, 사용자 인증 요청 신호가 입력되는 경우 상기 저장된 인증값을 이용하여 사용자 인증 결과를 제공하는 생체인식 정보처리부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 생체인식 정보처리부는, 상기 착용 감지부에서 사용자 착용이 감지된 이후부터 상기 착용 감지부에서 사용자 착용 해제가 감지되기 이전까지, 적어도 한번 이상 상기 생체정보를 이용하여 상기 인증값을 산출하여 저장하고, 상기 사용자 인증 요청 신호가 입력되는 경우, 상기 저장된 인증값을 이용하여 사용자 인증 결과를 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서 상기 생체인식 정보처리부는, 상기 저장된 인증값을 산출하는데 이용한 상기 생체정보가 입력된 이후 새롭게 입력받은 상기 생체정보를 이용하여 상기 인증값을 새로 산출하고, 상기 새로 산출한 인증값을 이용하여 기존의 상기 저장된 인증값을 갱신하고, 상기 사용자 인증 요청 신호가 입력되는 경우, 상기 갱신된 인증값을 미리 설정된 임계값과 비교하여, 그 비교 결과에 따라 사용자 인증 결과를 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서 상기 착용 감지부는 압력 또는 온도를 감지하거나, 또는 스위치의 전기 접촉 신호를 이용하여, 상기 웨어러블기기의 사용자 착용 여부를 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 생체정보는 상기 사용자의 신체의 상태 또는 동작에 따른 생체 신호를 포함하고, 상기 생체인식 정보처리부는 상기 착용 감지부에서 사용자 착용이 감지된 경우, 상기 생체 신호를 분석하여 상기 웨어러블기기를 착용한 사용자의 특징정보를 생성하고, 상기 생성한 특징정보를 미리 저장된 기 등록된 사용자의 특징정보와 비교하여, 그 비교 결과에 따라 상기 인증값을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서 상기 생체인식 정보처리부는, 상기 생체 신호에서 미리 정해진 일정한 패턴을 가지는 신호 구간을 검출하고, 상기 검출된 신호 구간에서의 상기 생체 신호를 분석하여, 상기 검출된 신호 구간에서의 구간 특징정보를 생성하고, 상기 생성한 구간 특징정보를 상기 기 등록된 사용자의 특징정보와 비교하여, 상기 검출된 신호 구간에서의 구간 인증값을 산출하고, 상기 산출한 구간 인증값을 이용하여, 기존에 산출되었던 상기 인증값을 갱신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서 상기 생체정보 감지부는 움직임 감지 센서를 구비하고, 상기 움직임 감지 센서를 이용하여 상기 웨어러블기기를 착용한 사용자의 움직임에 따른 상기 웨어러블기기의 움직임을 감지하고, 상기 웨어러블기기의 움직임에 따른 움직임 신호를 획득하고, 상기 생체 신호는 상기 움직임 신호를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서 상기 움직임 감지 센서는 자이로 센서 또는 가속도 센서 또는 회전 센서를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서 상기 생체정보 감지부가 획득하는 상기 움직임 신호는 가속도 신호 또는 3차원의 각 축 방향 중 적어도 어느 하나 이상의 축 방향의 각가속도 신호를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서 상기 생체인식 정보처리부는, 상기 움직임 신호가 상기 웨어러블기기를 착용한 사용자의 걸음걸이에 따른 상기 웨어러블기기의 움직임에 따른 걸음걸이 신호인지 여부를 판단하고, 상기 움직임 신호가 상기 걸음걸이 신호로 판단된 경우, 상기 움직임 신호에 대하여 주파수 분석 또는 시간-주파수 분석을 수행하여, 그 분석 결과에 따라 특징벡터를 생성하고, 상기 생성한 특징벡터와 기 등록된 사용자의 특징벡터 간의 거리를 상기 인증값으로 산출하여 저장하고, 상기 저장된 인증값에 따라 사용자 인증 결과를 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서 상기 생체인식 정보처리부는 상기 움직임 신호의 피크의 크기 또는 주기 정보를 이용하여, 상기 움직임 신호가 상기 걸음걸이 신호인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서 상기 생체인식 정보처리부는 상기 움직임 신호의 주기 별로 피크의 크기 또는 주기값을 획득하고, 상기 획득한 피크의 크기 또는 주기값의 평균 또는 표준편차가 미리 설정된 일정한 범위 내에 존재하는지 여부에 따라, 상기 움직임 신호가 상기 걸음걸이 신호인지를 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서 상기 생체인식 정보처리부는 상기 움직임 신호를 웨이블렛 변환(Wavelet Transform)하여 웨이블렛 계수를 산출하고, 상기 웨이블렛 변환된 신호의 구간 별 상기 웨이블렛 계수의 히스토그램을 획득하고, 상기 구간 별 히스토그램을 상기 특징벡터의 성분으로 하여 상기 특징벡터를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서 상기 생체인식 정보처리부는 상기 저장된 인증값을 산출하는데 이용한 상기 움직임 신호가 입력된 이후 새롭게 입력받은 상기 움직임 신호를 이용하여 상기 특징벡터를 생성하고, 상기 생성한 특징벡터와 기 등록된 사용자의 특징벡터 간의 거리에 따른 상기 인증값을 새로 산출하고, 상기 새로 산출한 인증값을 이용하여 기존의 상기 저장된 인증값을 갱신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블기기에서의 사용자 인증 방법은, 착용 감지부가 상기 웨어러블기기의 사용자 착용 또는 사용자 착용 해제 여부를 감지하는 착용 감지 단계; 생체 정보 감지부가 센서를 이용하여 사용자에 대한 생체정보를 감지하는 생체정보 감지 단계; 상기 착용 감지 단계에서 사용자 착용이 감지된 경우, 생체인식 정보처리부가 상기 생체정보 감지부로부터 입력받은 상기 생체정보를 이용하여 생체 인식을 수행한 인증값를 산출하고, 상기 산출한 인증값을 저장하는 생체 인식 단계; 상기 생체인식 정보처리부가 사용자 인증 요청 신호를 입력받는 사용자 인증 요청 입력 단계; 및 상기 생체인식 정보처리부가 상기 사용자 인증 요청 신호를 입력받은 경우, 상기 저장된 인증값을 이용하여 사용자 인증 결과를 제공하는 사용자 인증 결과 제공 단계;를 포함할 수 있다.
여기서 상기 생체 인식 단계는, 상기 생체인식 정보처리부가 상기 웨어러블기기의 사용자 착용이 감지된 이후부터 사용자 착용 해제가 감지되기 이전까지, 적어도 한번 이상 상기 생체정보를 이용하여 상기 인증값을 산출하여 저장하고, 상기 사용자 인증 결과 제공 단계는 상기 생체인식 정보처리부가 상기 사용자 인증 요청 신호를 입력받은 경우, 상기 저장된 인증값을 미리 설정된 임계값과 비교하여, 그 비교 결과에 따라 사용자 인증 결과를 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 사용자 인증 장치 및 그 방법에 의하면, 사용자가 웨어러블 장치를 착용하고 활동하는 동안 생체 인식을 수행하고, 기 수행된 생체 인식 결과를 사용자 인증 요청 시에 바로 이용하여, 인증 요청에 대한 사용자 인증 결과를 즉시 제공할 수 있는 효과가 있다.
특히 본 발명에 따르면, 웨어러블 장치에서 사용자가 별도의 시간과 노력을 투입하여 사용자 인증 절차를 거칠 필요가 없이, 사용자 인증이 필요한 순간에 즉각적으로 인증 결과를 출력하고, 그에 따른 장치에서의 특정 동작을 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
특히 본 발명에서 걸음걸이 패턴을 이용하여 생체 인식을 수행하는 경우 웨어러블 장치를 착용하고 활동하는 동안 신뢰성 있게 생체 인식을 수행하고, 동시에 사용자 인증 요청에 대하여 즉시 인증 결과를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 장치에 구비된 사용자 인증 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 사용자 인증 장치의 일 예를 나타내는 참고도이다.
도 3은 생체정보 감지부에서 획득된 시간에 따른 가속도 신호를 나타내는 참고도이다.
도 4는 생체정보 감지부에서 각 축별로 획득된 시간에 따른 각가속도 신호를 나타내는 참고도이다.
도 5는 생체인식 정보처리부가 움직임 신호를 웨이블렛 변환하여 특징벡터를 생성하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명에 따른 생체인식 정보처리부의 세부 블록도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대 장치에 있어서 사용자 인증 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사용자 인증 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명에 따른 사용자 인증 방법 중 사용자의 생체 인식 정보를 등록하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
모바일 기기에서 비밀 번호 또는 비밀 패턴을 이용한 사용자 인증 기술이 널리 이용되고 있다. 그러나 이러한 사용자 인증 기술은 비밀 번호나 패턴이 외부에 쉽게 유출되어 불법적인 사용자 인증이 가능하다는 한계점이 있다.
이와 같은 기존의 사용자 인증 방법을 보완하기 위하여 생체인식(Biometrics) 기술이 사용되고 있다. 여기서 생체인식이란 사용자의 신체로부터 획득한 정보를 이용하여 사용자를 인식하는 기술들을 통칭하는 것으로, 지문인식, 홍채인식, 혈관인식, 음성인식, 얼굴인식 등 다양한 신체의 특징을 이용하여 사용자를 인식하는 생체인식 기술들이 존재하고 있다. 즉 생채인식은 사용자의 신체의 특성으로부터 유래하는 고유한 특징을 가지는 특정 정보를 추출하고 이를 이용하여 사용자를 인식하는 기술이다.
예를 들면 지문인식 기술의 경우 각 사용자가 가지는 고유한 지문 패턴을 센서 장치를 이용하여 획득 및 저장하고, 이후 사용자가 손가락의 지문을 센서에 접촉시키면 지문을 검출한 후 기저장된 지문 패턴과 비교하여 사용자 인식 또는 인증을 수행한다. 이와 같은 생체인식을 통하여 사용자를 인증하는 방법들은 모바일 기기가 해당 사용자의 신체를 인식하여 사용자 인증을 수행한다는 점에 있어서, 기존의 비밀번호 또는 비밀 패턴 입력 방식에 비하여 보안성이 우수하다는 장점이 있다.
그러나 위와 같은 생체인식 기술은 지문 패턴이나 홍채의 패턴과 같은 복잡한 신체 특징을 감지하고 이를 분석하여 기저장된 인증 정보와 비교하는 과정을 거쳐야하기 때문에, 사용자 인증에 상당한 시간이 소요된다는 단점이 있다. 또한 신체 특징의 다양성으로 인하여 신체를 감지하는 과정에서 오류가 발생할 가능성이 높고, 그에 따라 인증이 실패할 경우 사용자가 수회 반복하여 인증 절차를 재수행하여야 한다는 문제점이 존재한다. 또한 사용자는 생체 인식을 위하여 별도의 시간과 노력이 들여 센서를 통해 신체 정보를 입력하여야 한다는 절차의 복잡성 역시 생체인식 기술의 한계점이라고 할 수 있다.
특히 모바일 기기를 사용하는 사용자가 즉시로 사용자 인증을 수행하여 모바일 기기에 저장되어 있는 정보를 취득하거나, 모바일 기기의 잠금을 해제하고 기기를 이용하여야 하는 경우, 기존의 생체인식 기술을 사용해서는 즉각적인 사용자 인증을 수행할 수 없다는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 특히 사용자가 착용하는 휴대 장치인 웨어러블 장치에서 사용자가 별도의 시간과 노력을 투입하여 사용자 인증 절차를 거칠 필요가 없이, 사용자 인증이 필요한 순간에 즉각적으로 인증 결과를 출력하는 사용자 인증 장치 및 그에 관한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여 본 발명에 따른 사용자 인증 장치 및 그 방법은, 사용자의 휴대 장치 착용을 감지하여 사용자가 휴대 장치를 착용한 동안에 사용자에 대한 생체정보를 수집하고, 상기 수집된 생체정보를 이용하여 사용자에 대한 생체 인식을 지속적으로 수행하면서 사용자 인증 정보를 생성 및 갱신하여 저장하고, 사후에 사용자 인증 요청이 입력되는 경우 상기 저장된 사용자 인증 정보를 이용하여 즉시 사용자 인증 여부를 판단하는 구성을 개시한다.
특히 본 발명에 따른 사용자 인증 장치 및 그 방법은, 생체정보를 분석하여 사용자 인증 정보를 생성 및 갱신하는 보다 복잡한 과정을 먼저 수행하여 그 결과를 저장한 이후, 사용자 인증이 필요한 시점에 기 저장된 사용자 인증 정보를 미리 설정된 임계값과 비교하는 간단한 연산을 수행하여 즉시 사용자 인증 결과 정보를 제공하는 구성을 통하여, 기존의 생체 인식 기술에서 사용자 인증에 소요되었던 시간을 단축시키는 효과가 있다.
이하에서는 이와 같은 본 발명에 따른 사용자 인증 장치와 그 방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 장치에 구비된 사용자 인증 장치의 블록도이다.
상기 본 발명에 따른 사용자 인증 장치는 생체정보 감지부(100), 착용 감지부(200), 생체인식 정보처리부(300)를 포함한다.
생체정보 감지부(100)는 센서를 이용하여 사용자에 대한 생체정보를 감지한다.
착용 감지부(200)는 상기 휴대 장치의 사용자 착용 또는 사용자 착용 해제 여부를 감지한다.
생체인식 정보처리부(300)는 착용 감지부(200)에서 사용자 착용이 감지된 경우 상기 생체정보 감지부(100)로부터 입력받은 상기 생체정보를 이용하여 생체 인식을 수행한 인증값를 산출하고, 상기 산출한 인증값을 저장하고, 사용자 인증 요청 신호가 입력되는 경우 상기 저장된 인증값을 이용하여 사용자 인증 결과를 제공한다.
먼저 생체정보 감지부(100)에 대하여 보다 상세히 설명한다.
여기서 생체정보 감지부(100)가 감지하는 생체정보는 상기 사용자의 신체의 상태 또는 동작에 따른 생체 신호를 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 생체정보는 사용자의 혈압 변화에 따른 맥파 신호인 생체 신호가 될 수 있다. 또는 상기 생체정보는 사용자의 신체의 움직임에 따른 움직임 신호인 생체 신호가 될 수 있다. 즉 상기 생체 신호는 상기 맥파 신호나 상기 움직임 신호를 포함할 수 있다. 다만 생체 신호는 상기한 예에 한정되지 아니하고, 사용자의 신체의 상태 또는 동작에 따라 감지되어 획득될 수 있는 다양한 생체 신호를 모두 포함한다.
다음으로는 상기 생체 신호가 상기 움직임 신호인 경우를 보다 상세히 살펴본다.
여기서 생체정보 감지부(100)는 움직임 감지 센서를 구비하고, 상기 움직임 감지 센서를 이용하여 상기 휴대 장치를 착용한 사용자의 움직임에 따른 상기 휴대 장치의 움직임을 감지하고, 상기 휴대 장치의 움직임에 따른 움직임 신호를 획득할 수 있다.
이하에서 상세히 설명할 바와 같이 생체인식 정보처리부(300)는 생체정보 감지부(100)가 획득하는 상기 움직임 신호가 상기 휴대 장치를 착용한 사용자의 걸음걸이에 따른 상기 휴대 장치의 움직임에 따른 걸음걸이 신호인지 여부를 판단하고, 걸음걸이 신호를 생체 신호로 이용하여 사용자 인증을 수행할 수 있다. 걸음걸이는 각 개인의 몸무게, 근육 강도, 뼈의 형태와 밀도, 근육의 형태, 걸음을 걷는 습관 등의 요인으로 인해 각 개인마다 서로 다른 고유한 패턴을 가지고 있음이 기존의 연구들에서 밝혀지고 있다. 이에 본 발명에 따른 생체인식 정보처리부(300)는 생체정보 감지부(100)가 획득하는 움직임 신호가 걸음걸이 신호인 경우 이를 이용하여 걸음걸이에 따른 움직임 신호에서 사용자 별로 구별되는 고유한 패턴을 인식하여 사용자 인증을 수행할 수 있는 것이다. 이에 대하여는 생체인식 정보처리부(300)에서 보다 상세히 설명한다.
한편 상기 움직임 감지 센서는 휴대 장치의 속도, 가속도, 각가속도, 회전각, 변위 중 적어도 어느 하나의 성분을 감지하는 센서가 될 수 있다. 예를 들면 상기 움직임 감지 센서는 자이로 센서 또는 가속도 센서 또는 회전 센서를 포함할 수 있다.
또한 생체정보 감지부(100)가 상기 움직임 감지 센서를 이용하여 획득하는 상기 움직임 신호는 가속도 신호 또는 3차원의 각 축 방향 중 적어도 어느 하나 이상의 축 방향의 각가속도 신호를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 사용자 인증 장치의 일 예를 나타내는 참고도이다.
도 2와 같이 생체정보 감지부(100)는 휴대 장치(10)에 구비되어 3차원의 각 축 방향(x, y, z 방향)을 기준으로 각가속도의 변화를 나타내는 신호를 획득할 수 있고, 또는 해당 센서를 구비하여 가속도의 변화를 나타내는 신호를 획득할 수도 있다. 여기서 가속도 신호와 각가속도 신호를 모두 획득할 수 있음은 물론이다.
다음으로 착용 감지부(200)에 대하여 보다 상세히 설명한다.
착용 감지부(200)는 상기 휴대 장치의 사용자 착용 여부를 감지한다.
여기서 착용 감지부(200)는 센서를 구비하고 상기 휴대 장치를 사용자가 착용하였는지 여부를 감지할 수 있다. 여기서 사용자가 휴대 장치를 착용하였다는 것은 사용자의 신체에 휴대 장치가 직접 착용된 것은 물론이고, 사용자가 착용하고 있는 의류 또는 신발에 휴대 장치가 장착된 경우도 포함할 수 있다. 또한 사용자가 착용하는 가방이나 기타 악세사리에 휴대 장치가 장착된 경우도 포함할 수 있다. 또한 사용자의 특정 신체 부위에 한정되지 아니하고, 손, 손목, 팔, 발, 발목, 다리, 복부, 엉덩이, 목, 머리, 어깨를 포함하는 다양한 신체 부위 중 어느 한 부위와 해당 신체 부위에 입혀진 의류 상에 착용될 수 있다.
여기서 착용 감지부(200)는 압력 또는 온도를 감지하거나 스위치의 전기 접촉신호를 이용하여, 상기 웨어러블기기의 사용자 착용 여부를 감지할 수 있다.
예를 들면 착용 감지부(200)는 압력 감지 센서를 구비하여 착용에 따라 가해지는 압력에 따라 휴대 장치의 사용자 착용 여부를 감지할 수 있다. 예를 들면 상기 압력 감지 센서는 가해지는 압력에 따라 생성되는 전류 또는 전압을 감지하는 압전 스위치나, 버튼이 눌려짐에 따라 온오프되는 마이크로 스위치가 될 수 있다. 또한 착용 감지부(200)는 온도 센서를 구비하여 사용자의 착용에 따라 가해지는 온도를 측정하고 그에 따라 휴대 장치의 사용자 착용 여부를 감지할 수도 있다. 또는 착용 감지부(200)는 사용자의 수동적인 입력에 따라 휴대 장치를 사용자가 착용한 것으로 설정할 수도 있다.
예를 들어 도 2를 참조하면, 착용 감지부(200)는 휴대 장치(10)의 착용부(착용 밴드 등)에 구비되어 사용자가 착용부를 사용자의 신체(팔목 등)에 착용하였는지 여부를 자동으로 검출할 수 있다.
다음으로 생체인식 정보처리부(300)에 대하여 보다 상세히 설명한다.
생체인식 정보처리부(300)는 착용 감지부(200)에서 사용자 착용이 감지된 경우 상기 생체정보 감지부(100)로부터 입력받은 상기 생체정보를 이용하여 생체 인식을 수행한 인증값를 산출하고, 상기 산출한 인증값을 저장하고, 사용자 인증 요청 신호가 입력되는 경우 상기 저장된 인증값을 이용하여 사용자 인증 결과를 제공한다.
여기서 본 발명에 따른 생체인식 정보처리부(300)는 먼저 휴대 장치를 사용자가 착용하고 있는 동안 감지한 생체정보를 이용하여 생체 인식을 수행하고, 그 결과를 저장한 후, 사후에 사용자 인증 요청이 있는 때에 미리 저장하여 놓은 생체 인식 결과를 이용하여 즉각적으로 사용자 인증 결과를 생성하여 제공함으로써, 신속한 사용자 인증을 가능케 한다는 특징이 있다.
이하에서는 먼저 생체인식 정보처리부(300)가 생체정보를 이용하여 인증값을 산출하는 과정에 대하여 상세히 설명한다.
생체인식 정보처리부(300)는, 착용 감지부(200)에서 사용자 착용이 감지된 이후부터 상기 착용 감지부(200)에서 사용자 착용 해제가 감지되기 이전까지, 적어도 한번 이상 상기 생체정보를 이용하여 상기 인증값을 산출하여 저장하는 것이 바람직하다. 여기서 생체인식 정보처리부(300)는 사용자의 휴대 장치 착용이 감지되는 동안 생체정보 감지부(100)에서 획득되는 생체정보를 입력받아 계속적으로 생체 인식을 수행하면서 인증값을 여러 번 산출하고, 이전에 저장되었던 인증값을 새로 산출된 인증값을 이용하여 갱신하고, 이와 같이 갱신된 인증값을 저장하는 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.
여기서 생체인식 정보처리부(300)는 착용 감지부(200)에서 사용자 착용이 감지된 이후 상기 인증값을 산출 및 저장하고, 생체정보 감지부(100)에서 새로 입력되는 생체정보을 이용하여 새로 인증값을 산출하고, 새로 산출한 인증값을 이용하여 이전에 산출되어 저장된 인증값을 갱신하여 저장할 수 있다. 또한 생체인식 정보처리부(300)는 착용 감지부(200)에서 사용자의 착용 해제가 감지된 경우, 상기 저장된 인증값을 미리 정해진 초기값으로 초기화할 수 있다. 여기서 미리 정해진 초기값은 예를 들면 0이 될 수 있다. 여기서 사용자의 착용 해제가 감지된 이후 다시 사용자의 착용이 감지되면 생체인식 정보처리부(300)는 그 때로부터 다시 생체정보를 이용하여 인증값을 산출 및 갱신하는 과정을 수행할 수 있다.
여기서 상술한 바와 같이 생체정보 감지부(100)가 감지하는 생체정보는 상기 사용자의 신체의 상태 또는 동작에 따른 생체 신호를 포함할 수 있다.
여기서 생체인식 정보처리부(300)는 착용 감지부(200)에서 사용자 착용이 감지된 경우, 상기 생체 신호를 분석하여 상기 휴대 장치를 착용한 사용자의 특징정보를 생성하고, 상기 생성한 특징정보를 미리 저장된 기 등록된 사용자의 특징정보와 비교하여, 그 비교 결과에 따라 상기 인증값을 산출할 수 있다.
여기서 상기 특징정보는 상기 생체 신호로부터 추출된 사용자의 고유한 특징을 포함하는 정보이다. 생체인식 정보처리부(300)는 현재 휴대 장치를 착용하는 사용자로부터 획득된 생체 신호를 분석하여 생성한 특징정보와, 미리 특정 사용자에 대하여 등록해 놓은 특징정보를 비교하여, 그 비교 결과에 따라 인증값을 산출할 수 있다.
여기서 인증값은 사용자 인증 결과를 판단하는 기준이 되는 값으로, 상기 생성한 특징정보와 상기 기 등록된 사용자의 특징정보를 이용하여 산출하는 값이다. 여기서 상기 인증값은 상기 휴대 장치를 착용한 사용자의 특징정보가 상기 기 등록된 사용자의 특징정보와 유사한 정도에 따른 값인 것이 바람직하다. 이와 같이 상기 생성한 특징정보가 상기 기 등록된 사용자의 특징정보와 유사한 정도를 산출하여 이를 인증값으로 하면, 생체인식 정보처리부(300)는 위와 같이 산출된 인증값이 일정 기준보다 큰 경우 현재 휴대 장치를 착용한 사용자를 기 등록된 사용자로 인증할 수 있다.
여기서 상기 특징정보는 상기 생체 신호를 분석하여 획득한 특징벡터(Feature Vector)가 될 수 있다. 이 경우 생체인식 정보처리부(300)는 휴대 장치를 착용한 사용자로부터 획득된 생체 신호를 분석하여 생성한 특징벡터와 기 등록된 사용자의 특징벡터 간의 거리를 산출하여, 그 산출된 거리를 상기 인증값으로 할 수 있다. 여기서 특징벡터들 간의 거리는 벡터 간 차이의 절대값의 합이나, 또는 벡터 간 차이의 제곱값의 합을 이용하여 산출될 수 있고, 그 이외에도 벡터 간의 거리를 산출하는 다양한 방법을 이용하여 산출될 수 있음은 물론이다.
또한 여기서 생체인식 정보처리부(300)는 상기 저장된 인증값을 산출하는데 이용한 상기 생체정보가 입력된 이후 새롭게 입력받은 상기 생체정보를 이용하여 상기 인증값을 새로 산출하고, 상기 새로 산출한 인증값을 이용하여 기존의 상기 저장된 인증값을 갱신할 수 있다. 즉 생체인식 정보처리부(300)는 기존에 입력된 생체 신호를 이용하여 생성한 인증값을 저장한 이후, 새롭게 입력된 생체 신호를 이용하여 새롭게 인증값을 산출하고, 새롭게 산출한 인증값을 이용하여 기존에 저장된 인증값을 갱신하여 새로 저장할 수 있다. 이와 같이 인증값을 갱신함으로써, 생체인식 정보처리부(300)는 보다 신뢰도가 향상된 인증값을 생성할 수 있는 효과가 있다.
여기서 생체인식 정보처리부(300)가 인증값을 갱신하는 과정을 보다 상세히 설명한다.
먼저 생체인식 정보처리부(300)는 먼저 상기 생체 신호에서 미리 정해진 일정한 패턴을 가지는 신호 구간을 검출할 수 있다. 생체 신호는 사용자의 고유한 신체적 특성에 따라 일정한 패턴을 가지고 시간에 따라 반복되는 신호가 될 수 있다. 이 경우 생체인식 정보처리부(300)는 생체 신호에서 일정한 신호 구간을 검출할 수 있다. 예를 들어 생체 신호가 일정한 범위 내의 주기를 가지고 반복되는 신호인 경우, 생체 신호는 적어도 하나 이상의 주기 단위로 구분될 수 있다. 이와 같은 경우 생체인식 정보처리부(300)는 적어도 하나 이상의 주기 단위를 포함하는 생체 신호의 구간을 상기 신호 구간으로 검출할 수 있다. 여기서 생체 신호의 주기는 고정된 값이 아니라 가변적이 될 수 있고, 생체인식 정보처리부(300)는 생체 신호의 크기 변화를 분석하여 특정 시간 대의 생체 신호의 주기 성분을 상기 신호 구간으로 검출할 수 있다.
다음으로 생체인식 정보처리부(300)는 상기 검출된 신호 구간에서의 상기 생체 신호를 분석하여, 상기 검출된 신호 구간에서의 구간 특징정보를 생성할 수 있다. 여기서 상기 구간 특징정보는 위와 같이 검출된 신호 구간의 생체 신호를 분석하여 획득된 특징에 관한 정보이다. 즉 생체인식 정보처리부(300)는 상기 신호 구간의 생체 신호에서 사용자의 고유한 특징을 나타내는 특징정보를 추출하여 상기 구간 특징정보를 생성할 수 있다. 여기서 상기 구간 특징정보는 상기 신호 구간의 생체 신호를 분석하여 획득한 구간 특징벡터(Feature Vector)가 될 수도 있다.
다음으로 생체인식 정보처리부(300)는 상기 생성한 구간 특징정보를 상기 기 등록된 사용자의 특징정보와 비교하여, 상기 검출된 신호 구간에서의 구간 인증값을 산출할 수 있다. 여기서 상기 구간 인증값은 상기 구간 특징정보와 상기 기 등록된 사용자의 특징정보의 유사도를 나타내는 값으로 산출될 수 있다. 예를 들면 상기 구간 특징정보가 상기 구간 특징벡터가 되는 경우, 상기 구간 인증값은 상기 구간 특징벡터와 기 등록된 사용자의 특징벡터 간의 거리가 될 수 있다.
다음으로 생체인식 정보처리부(300)는 상기 산출한 구간 인증값을 이용하여, 기존에 산출되어 저장되었던 인증값을 갱신할 수 있다. 예를 들면 생체인식 정보처리부(300)는 기존에 저장된 인증값과 상기 새롭게 산출한 구간 인증값을 미리 정해진 연산식에 대입하여 연산을 수행하고, 그 결과값을 새로 갱신된 인증값으로 설정할 수 있다. 여기서 상기 미리 정해진 연산식은 예를 들면 가중합 연산이 될 수 있다. 다만 여기서 상기 미리 정해진 식은 가중합 연산에 한정되지 아니하며, 기존에 저장된 인증값과 새로 산출된 구간 인증값을 이용하여 새로운 인증값을 산출할 수 있는 다양한 연산식이 될 수 있다. 예를 들면 상기 연산식은 기존에 저장된 인증값과 새로 산출된 구간 인증값에 대하여 각 가중치를 적용한 값들의, 곱의 루트값이 될 수 있고, 또는 양 값 중 최대값이 될 수 있고, 또는 양 값 중 최저값이 될 수도 있다. 생체인식 정보처리부(300)는 위와 같이 갱신된 인증값을 저장할 수 있다.
여기서 생체인식 정보처리부(300)는 상기 갱신된 인증값을 미리 설정된 기준값과 비교하여, 그 비교 결과에 따라 위와 같은 갱신 절차를 중단할 수 있다. 갱신된 인증값이 일정한 정도 이상으로 신뢰도를 가진 것으로 판단되는 경우, 휴대 장치의 전력과 연산을 소모하는 갱신 절차를 지속할 필요가 없기 때문에, 생체인식 정보처리부(300)는 갱신된 인증값이 충분히 수렴하거나 안정적인 범위 이내로 들어왔는지 여부를 판단하고 그에 따라 갱신 과정을 중단할 필요가 있다. 따라서 생체인식 정보처리부(300)는 상기 갱신된 인증값을 미리 설정된 기준값과 비교하여 그 비교 결과에 따라 갱신 절차를 중단하는 것이 바람직하다. 예를 들면 갱신된 인증값이 기준값보다 작은 경우 갱신 절차를 중단할 수 있다.
다음으로는 생체정보 감지부(100)는 움직임 감지 센서를 이용하여 상기 휴대 장치를 착용한 사용자의 걸음걸이에 따른 상기 휴대 장치의 움직임을 감지하고, 상기 휴대 장치의 움직임에 따른 움직임 신호를 획득하는 경우, 생체인식 정보처리부(300)가 상기 움직임 신호를 상기 생체 신호로 이용하여 상기 인증값을 산출하는 과정에 대하여 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 걸음걸이는 각 개인의 몸무게, 근육 강도, 뼈의 형태와 밀도, 근육의 형태, 걸음을 걷는 습관 등의 요인으로 인해 각 개인마다 서로 다른 고유한 패턴을 가지고 있다. 따라서 사용자의 걸음걸이에 따른 움직임 신호를 감지하고, 사용자 별로 구별되는 고유한 걸음걸이 패턴을 인식하여 사용자 인증을 수행할 수 있다.
첫째로 생체인식 정보처리부(300)는 상기 움직임 신호가 상기 휴대 장치를 착용한 사용자의 걸음걸이에 따른 상기 휴대 장치의 움직임에 따른 걸음걸이 신호인지 여부를 판단할 수 있다.
생체정보 감지부(100)를 설명하면서 상술한 바와 같이, 상기 움직임 감지 센서는 자이로 센서 또는 가속도 센서 또는 회전 센서가 될 수 있고, 상기 움직임 신호는 가속도 신호 또는 3차원의 각 축 방향 중 적어도 어느 하나 이상의 축 방향의 각가속도 신호를 포함할 수 있다.
도 3은 걸음걸이를 걷는 사용자가 휴대 장치를 손목에 착용한 경우, 생체정보 감지부(100)에서 획득된 시간에 따른 가속도 신호를 나타내는 참고도이고, 도 4는 위 경우 생체정보 감지부(100)에서 각 축(x, y, z 축) 방향 별로 획득된 시간에 따른 각가속도 신호를 나타내는 참고도이다. 도 3과 도 4를 참조하면 확인할 수 있는 바와 같이, 휴대 장치를 착용한 사용자의 걸음걸이에 따라 상기 휴대 장치가 움직임으로 인하여 생체정보 감지부(100)가 획득하는 가속도 신호 및 각가속도 신호는 시간의 흐름에 따라 지속적으로 일정한 패턴을 가진다. 여기서 본 발명에 따른 사용자 인증 장치는 휴대 장치가 반드시 손목에 장착되는 경우만을 한정하는 것은 아니며, 위에서 설명한 바와 같이 휴대 장치가 사용자 신체의 다양한 부위에 착용되는 경우를 모두 포함하여 적용될 수 있다.
여기서 생체인식 정보처리부(300)는 상기 움직임 신호의 피크의 크기 또는 주기 정보를 이용하여, 상기 움직임 신호가 상기 걸음걸이 신호인지 여부를 판단할 수 있다. 도 3과 도 4를 살펴보면 움직임 신호인 가속도 신호와 각 축 방향 별 각가속도 신호들은 모두 일정한 주기로 피크를 나타냄을 확인할 수 있다. 생체인식 정보처리부(300)는 걸음걸이 신호의 위와 같은 특성을 활용하여, 상기 움직임 신호의 피크의 크기 또는 주기 정보를 이용함으로써 상기 움직임 신호가 상기 걸음걸이 신호인지 여부를 판단할 수 있다.
여기서 생체인식 정보처리부(300)는 상기 움직임 신호의 주기 별로 피크의 크기 또는 주기값을 획득하고, 미리 설정된 시간 구간 내에서 상기 획득한 피크의 크기 또는 주기값의 평균 또는 표준편차가 미리 설정된 일정한 범위 내에 존재하는지 여부에 따라, 상기 움직임 신호가 상기 걸음걸이 신호인지를 판단할 수 있다. 즉 움직임 신호의 피크의 크기나 또는 신호의 주기값의 분포가 일정한 범위 내에 들어오게 되는 경우 움직임 신호를 걸음걸이 신호로 판단할 수 있는 것이다.
예를 들면 도 3과 도 4의 경우 생체인식 정보처리부(300)는 미리 설정된 시간 구간 내에서 가속도 신호와 각 축 방향 별 각가속도 신호 각각에 대하여 피크와 주기를 검출하고, 검출한 피크의 크기와 주기값의 각 평균과 표준편차 또는 분산을 산출하고, 각 신호에 대하여 상기 산출한 평균과 표준편차 또는 분산이 미리 설정된 일정한 기준 범위 값 이내에 존재하는지 여부를 판단하여, 그에 따라 상기 움직임 신호가 상기 걸음걸이 신호에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다.
둘째로 생체인식 정보처리부(300)는 상기 움직임 신호가 상기 걸음걸이 신호로 판단된 경우, 상기 움직임 신호에 대하여 주파수 분석 또는 시간-주파수 분석을 수행하여, 그 분석 결과에 따라 특징벡터를 생성할 수 있다. 상술한 바와 같이 움직임 신호가 걸음걸이 신호에 해당하는 경우, 움직임 신호는 반복적인 피크 또는 주기를 나타내는 특성이 있다. 따라서 이와 같은 걸음걸이 신호를 주파수 분석하거나 또는 시간-주파수 분석함으로써 걸음걸이 신호로부터 각 사용자의 걸음걸이에 따른 고유한 특성 성분을 추출할 수 있다. 여기서 주파수 분석은 퓨리에 트랜스폼을 비롯하여 다양한 기저 함수를 이용한 주파수 분석 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면 여기서 주파수 분석은 Fourier 트랜스폼, Sine 또는 Cosine 트랜스폼, Laplace 트랜스폼, Discrete Fourier 트랜스폼, 하다마드 트랜스폼을 포함하는 다양한 기존 기법이 사용될 수 있다. 또한 시간-주파수 분석은 신호의 시간 성분과 주파수 성분을 모두 가지는 기저 함수를 이용한 기존의 다양한 분석 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면 Short-time Fourier Transform, Wavelet transform 등의 기법을 사용할 수 있다.
여기서 생체인식 정보처리부(300)는 상기 움직임 신호를 웨이블렛 변환(Wavelet Transform)하여 웨이블렛 계수를 산출하고, 상기 산출한 웨이블렛 계수를 이용하여 특징벡터를 생성하는 것이 바람직하다.
도 5는 생체인식 정보처리부(300)가 움직임 신호를 웨이블렛 변환하여 특징벡터를 생성하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5의 (a)는 상기 움직임 신호가 걸음걸이 신호에 해당하는 경우 일부 구간을 웨이블렛 변환한 결과이다. 도 5의 (a)를 참고하면, 걸음걸이 신호를 웨이블렛 변환한 신호는 구간 별로 웨이블렛 계수의 크기에 있어서 일정한 경향성을 나타내고 있음을 확인할 수 있다. 즉 도 5의 (a)와 같이 웨이블렛 변환 신호는 구간 별로 서로 다른 웨이블렛 계수 크기 특성을 가지고 있다. 본 발명에 따른 생체인식 정보처리부(300)는 위와 같은 걸음걸이 신호의 웨이블렛 변환 신호의 특징을 이용하여 특징벡터를 생선한다.
여기서 생체인식 정보처리부(300)는 상기 움직임 신호를 웨이블렛 변환(Wavelet Transform)하고, 웨이블렛 변환된 신호의 구간 별 웨이블렛 계수의 히스토그램을 획득하고, 상기 구간 별 히스토그램을 상기 특징벡터의 성분으로 하여 상기 특징벡터를 생성할 수 있다. 여기서 상기 웨이블렛 변환은 상기 움직임 신호를 샘플링한 신호에 대하여 Discrete Wavelet Transform(DWT)를 이용하여 수행하는 것이 바람직하다. 여기서 필요에 따라 상기 움직임 신호를 샘플링한 신호를 정규화하여 DWT를 수행할 수도 있다.
여기서 상기 생체인식 정보처리부(300)는 상기 움직임 신호를 웨이블렛 변환(Wavelet Transform)하고, 웨이블렛 변환된 신호를 미리 정해진 일정한 개수의 구간으로 분할하고, 상기 분할한 각 구간에서의 상기 웨이블렛 계수의 히스토그램을 획득하고, 상기 분할한 각 구간에서의 상기 웨이블렛 계수의 히스토그램을 상기 특징벡터의 성분으로 하여 상기 특징벡터를 생성할 수 있다. 여기서 상기 구간은 웨이블렛 변환된 신호의 시간 축에서 미리 정해진 길이로 분할될 수 있고, 상기 웨이블렛 계수의 히스토그램은 각 구간 별 웨이블렛 계수에 대하여 웨이블렛 계수의 크기별로 계수한 히스토그램이 될 수 있다. 생체인식 정보처리부(300)는 이와 같이 각 구간 별 획득한 히스토그램의 성분값을 특징벡터의 원소로 하여, 특징벡터를 생성할 수 있다.
도 5의 (a)와 같이 생체인식 정보처리부(300)는 웨이블렛 변환된 신호를 w1 내지 w6의 미리 정해진 구간으로 분할하고, 각 분할한 구간에서 웨이블렛 계수의 히스토그램을 도 5의 (b) 내지 (g)까지 획득할 수 있다.
생체인식 정보처리부(300)는 위와 같은 웨이블렛 계수의 히스토그램을 가속도 신호와 각 축 방향 별 각가속도 신호에 대하여 모두 획득하고, 이들 웨이블렛 계수의 히스토그램의 성분값을 특징벡터의 원소로 하여, 특징벡터를 생성할 수도 있다.
셋째로 생체인식 정보처리부(300)는 상기 생성한 특징벡터를 기 등록된 사용자의 특징벡터와 비교하여, 그 비교 결과에 따라 상기 인증값을 산출하여 저장할 수 있다. 여기서 생체인식 정보처리부(300)는 상기 생성한 특징벡터와 기 등록된 사용자의 특징벡터 간의 거리를 상기 인증값으로 산출하여 저장할 수 있다. 여기서 생체인식 정보처리부(300)는 또한 위에서 상술한 방법과 같이 특징벡터를 특징정보로 이용하여 인증값을 산출하고 또는 갱신할 수 있다.
여기서 생체인식 정보처리부(300)는 상기 저장된 인증값을 산출하는데 이용한 상기 움직임 신호가 입력된 이후 새롭게 입력받은 상기 움직임 신호를 이용하여 상기 특징벡터를 생성하고, 상기 생성한 특징벡터와 기 등록된 사용자의 특징벡터 간의 거리에 따른 상기 인증값을 새로 산출하고, 상기 새로 산출한 인증값을 이용하여 기존의 상기 저장된 인증값을 갱신할 수 있다.
다음으로는 생체인식 정보처리부(300)가 상기 산출하여 저장한 인증값을 이용하여 사용자 인증 결과를 생성하는 과정을 설명한다.
여기서 생체인식 정보처리부(300)는 사용자 인증 요청 신호가 입력되는 경우, 상기 저장된 인증값을 이용하여 사용자 인증 결과를 제공한다. 여기서 사용자 인증 요청 신호는 사용자 인증을 필요로 할 때 휴대 장치에서 생성되어 생체인식 정보처리부(300)에 입력될 수 있고, 예를 들면 인터럽트 신호의 형태로 입력될 수 있다.
여기서 생체인식 정보처리부(300)는, 상기 사용자 인증 요청 신호가 입력되는 경우, 상기 저장된 인증값을 미리 설정된 임계값과 비교하여, 그 비교 결과에 따라 사용자 인증 결과를 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 생체인석 정보처리부(300)는 이와 같이 미리 저장된 인증값을 임계값과 비교하는 간단한 연산을 수행하고, 그 비교 결과에 따라 사용자 인증 결과를 생성함으로써, 사용자 인증 결과를 생성하는 시간을 단축할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 사용자 인증 장치는 위와 같이 빠른 시간 안에 즉시 사용자 인증 결과를 제공함으로써, 기타 다른 생체인식 방법인 지문인식이나 홍채인식과 같이 사용자의 협조가 필요하여 인증을 자주 행하기 어려운 응용분야나, 또는 인증에 소요되는 처리시간이 초 단위로 길어지면 안되는 응용분야에서 유용하게 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 생체인식 정보처리부(300)의 세부 블록도이다.
여기서 생체인식 정보처리부(300)는 생체 인식부(310), 저장부(320), 사용자 인증부(330)를 포함할 수 있다. 생체 인식부(310), 저장부(320), 사용자 인증부(330)는 위에서 상세히 설명한 생체인식 정보처리부(300)의 각 동작을 수행할 수 있고, 이에 중복되는 부분은 생략하고 각 구성의 중심 동작에 대하여 간략히 서술한다.
생체 인식부(310)는 착용 감지부(200)에서 사용자 착용이 감지된 경우, 생체정보 감지부(100)가 감지한 상기 생체정보를 분석하여 상기 휴대 장치를 착용한 사용자의 특징정보를 생성하고, 상기 생성한 특징정보를 저장부(320)에 저장된 상기 기 등록된 사용자의 특징정보와 비교하여, 상기 생성한 특징정보가 상기 기 등록된 사용자의 특징정보와 유사한 정도에 따른 상기 인증값을 산출하고, 상기 산출한 인증값을 저장부(320)에 저장한다.
저장부(320)는 기 등록된 사용자의 특징정보를 저장한다. 또한 상기 산출한 인증값을 저장할 수 있다.
사용자 인증부(330)는 상기 사용자 인증 요청 신호가 입력되는 경우, 저장부(320)에 저장된 상기 인증값을 미리 설정된 임계값과 비교하여, 그 비교 결과에 따라 사용자 인증 결과를 생성한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대 장치에 있어서 사용자 인증 방법의 흐름도이다.
상기 본 발명에 따른 사용자 인증 방법은 착용 감지 단계(S100), 생체정보 감지 단계(S200), 생체 인식 단계(S300), 사용자 인증 요청 입력 단계(S400), 사용자 인증 결과 제공 단계(S500)를 포함한다. 여기서 상기 본 발명에 따른 사용자 인증 방법은 도 1 내지 도 6을 참조하면서 상세히 설명한 본 발명에 따른 사용자 인증 장치가 동작하는 방식과 동일한 방식으로 동작할 수 있다. 이에 중복되는 부분은 생략하고 간략히 설명한다.
착용 감지 단계(S100)는 착용 감지부(200)가 상기 휴대 장치의 사용자 착용 또는 사용자 착용 해제 여부를 감지한다.
생체정보 감지 단계(S200)는 생체정보 감지부(100)가 센서를 이용하여 사용자에 대한 생체정보를 감지한다.
생체 인식 단계(S300)는 상기 착용 감지 단계에서 사용자 착용이 감지된 경우, 생체인식 정보처리부(300)가 생체정보 감지부(100)로부터 입력받은 상기 생체정보를 이용하여 생체 인식을 수행한 인증값를 산출하고, 상기 산출한 인증값을 저장한다.
사용자 인증 요청 입력 단계(S400)는 생체인식 정보처리부(300)가 사용자 인증 요청 신호를 입력받는다.
사용자 인증 결과 제공 단계(S500)는 생체인식 정보처리부(300)가 상기 사용자 인증 요청 신호를 입력받은 경우, 상기 저장된 인증값을 이용하여 사용자 인증 결과를 제공한다.
여기서 생체 인식 단계(S300)는 생체인식 정보처리부(300)가 상기 휴대 장치의 사용자 착용이 감지된 이후부터 사용자 착용 해제가 감지되기 이전까지, 적어도 한번 이상 상기 생체정보를 이용하여 상기 인증값을 산출하여 저장한다.
이때 사용자 인증 결과 제공 단계(S500)는 생체인식 정보처리부(300)가 상기 사용자 인증 요청 신호를 입력받은 경우, 상기 저장된 인증값을 미리 설정된 임계값과 비교하여, 그 비교 결과에 따라 사용자 인증 결과를 제공한다.
여기서 상기 생체정보는 상기 사용자의 신체의 상태 또는 동작에 따른 생체 신호를 포함할 수 있다.
여기서 생체정보 감지 단계(S200)는 생체정보 감지부가 움직임 감지 센서를 이용하여 상기 휴대 장치를 착용한 사용자의 움직임에 따른 상기 휴대 장치의 움직임을 감지하고, 상기 휴대 장치의 움직임에 따른 움직임 신호를 획득할 수 있다.
여기서 생체 인식 단계(S300)는, 생체인식 정보처리부(300)가 착용 감지부(200)에서 사용자 착용이 감지된 경우, 상기 움직임 신호가 상기 휴대 장치를 착용한 사용자의 걸음걸이에 따른 상기 휴대 장치의 움직임에 따른 걸음걸이 신호인지 여부를 판단하고, 상기 움직임 신호가 상기 걸음걸이 신호로 판단된 경우, 상기 움직임 신호를 분석하여 상기 휴대 장치를 착용한 사용자의 특징정보를 생성하고, 상기 생성한 특징정보를 미리 저장된 기 등록된 사용자의 특징정보와 비교하여, 그 비교 결과에 따라 상기 인증값을 산출할 수 있다.
여기서 생체 인식 단계(S300)는 상기 움직임 신호가 상기 걸음걸이 신호로 판단된 경우, 상기 움직임 신호에 대하여 주파수 분석 또는 시간-주파수 분석을 수행하여, 그 분석 결과에 따라 특징벡터를 생성하고,상기 생성한 특징벡터를 기 등록된 사용자의 특징벡터와 비교하여, 그 비교 결과에 따라 상기 인증값을 산출하여 저장할 수 있다.
이때 사용자 인증 결과 제공 단계(S500)는 생체인식 정보처리부(300)가 상기 사용자 인증 요청 신호를 입력받은 경우, 상기 저장된 인증값과 상기 임계값을 비교하여, 그 비교 결과에 따라 사용자 인증 결과를 제공할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사용자 인증 방법의 흐름도이다.
도 8과 같이 본 발명에 따른 사용자 인증 방법은 본 발명에 따른 사용자 인증 장치의 생체인식 정보처리부가 인증값을 갱신하는 방법과 동일한 방법으로 생체정보를 감지하고 생체 인식을 수행하여 인증값을 산출하여 기 저장된 인증값을 갱신하고 새롭게 갱신한 인증값을 저장할 수 있다(S350). 또한 위와 같이 갱신된 인증값을 미리 설정된 기준값과 비교하여 그 비교 결과에 따라 갱신 절차를 종료할지 여부를 판단할 수 있다(S370).
도 9는 본 발명에 따른 사용자 인증 방법 중 사용자의 생체 인식 정보를 등록하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
사용자의 생체 인식 정보를 등록하는 방법은 먼저 등록하고자 하는 사용자의 정보를 등록하고(S1000), 상기 도 7을 참조하면서 설명한 생체 정보 감지 단계(S200)와 동일한 방법으로 생체 정보를 감지하고(S2000), 상기 도 7을 참조하면서 설명한 생체 인식 단계(S300)와 동일한 방법으로 생체 인식을 수행하여 해당 사용자의 특징정보 또는 특징벡터를 생성하고, 상기 생성된 특징정보 또는 특징벡터를 생체 인식 정보로써 등록할 수 있다. 다시 말하면 생체 인식 정보를 등록하는 방법에서의 생체 인식 단계(S3000)는 생체인식 정보처리부(300)가 착용 감지부(200)에서 사용자 착용이 감지된 경우, 상기 움직임 신호가 상기 휴대 장치를 착용한 사용자의 걸음걸이에 따른 상기 휴대 장치의 움직임에 따른 걸음걸이 신호인지 여부를 판단하고, 상기 움직임 신호가 상기 걸음걸이 신호로 판단된 경우, 상기 움직임 신호를 분석하여 상기 휴대 장치를 착용한 사용자의 특징정보를 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 특징정보 또는 특징벡터가 상술한 사용자 인증 장치 또는 사용자 인증 방법에서 이용되는 기 등록된 사용자의 특징정보 또는 특징벡터가 될 수 있다.
또한 본 발명에 또 다른 실시예인 사용자 인증 프로그램은, 상술한 사용자 인증 방법을 수행하기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 생체정보 감지부
200 : 착용 감지부
300 : 생체인식 정보처리부
310 : 생체 인식부
320 : 저장부
330 : 사용자 인증부
S100 : 착용 감지 단계
S200 : 생체정보 감지 단계
S300 : 생체 인식 단계
S350 : 인증 정보 갱신 단계
S370 : 갱신 종료 판단 단계
S400 : 사용자 인증 요청 입력 단계
S500 : 사용자 인증 결과 출력 단계

Claims (15)

  1. 웨어러블기기에 구비된 사용자 인증 장치에 있어서,
    상기 웨어러블기기의 사용자 착용 또는 사용자 착용 해제 여부를 감지하는 착용 감지부;
    센서를 이용하여 사용자에 대한 생체정보를 감지하는 생체정보 감지부; 및
    상기 착용 감지부에서 사용자 착용이 감지된 경우 상기 생체정보 감지부로부터 입력받은 상기 생체정보를 이용하여 생체 인식을 수행한 인증값을 산출하고, 상기 산출한 인증값을 저장하고, 사용자 인증 요청 신호가 입력되는 경우 상기 저장된 인증값을 이용하여 사용자 인증 결과를 제공하되, 상기 생체정보에 포함된 움직임 신호가 상기 웨어러블기기를 착용한 사용자의 걸음걸이에 따른 상기 웨어러블기기의 움직임에 따른 걸음걸이 신호인지 여부를 판단하고, 상기 움직임 신호가 상기 걸음걸이 신호로 판단된 경우, 상기 움직임 신호에 대하여 주파수 분석 또는 시간-주파수 분석을 수행하여, 그 분석 결과에 따라 특징벡터를 생성하고, 상기 생성한 특징벡터와 기 등록된 사용자의 특징벡터 간의 거리를 상기 인증값으로 산출하여 저장하고, 상기 저장된 인증값에 따라 사용자 인증 결과를 제공하는 생체인식 정보처리부를 포함하는 사용자 인증 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 생체인식 정보처리부는,
    상기 착용 감지부에서 사용자 착용이 감지된 이후부터 상기 착용 감지부에서 사용자 착용 해제가 감지되기 이전까지, 적어도 한번 이상 상기 생체정보를 이용하여 상기 인증값을 산출하여 저장하고,
    상기 사용자 인증 요청 신호가 입력되는 경우, 상기 저장된 인증값을 이용하여 사용자 인증 결과를 제공하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 생체인식 정보처리부는,
    상기 저장된 인증값을 산출하는데 이용한 상기 생체정보가 입력된 이후 새롭게 입력받은 상기 생체정보를 이용하여 상기 인증값을 새로 산출하고, 상기 새로 산출한 인증값을 이용하여 기존의 상기 저장된 인증값을 갱신하고,
    상기 사용자 인증 요청 신호가 입력되는 경우, 상기 갱신된 인증값을 미리 설정된 임계값과 비교하여, 그 비교 결과에 따라 사용자 인증 결과를 제공하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 착용 감지부는 압력 또는 온도를 감지하거나, 또는 스위치의 전기 접촉 신호를 이용하여, 상기 웨어러블기기의 사용자 착용 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 생체정보는 상기 사용자의 신체의 상태 또는 동작에 따른 생체 신호를 포함하고,
    상기 생체인식 정보처리부는 상기 착용 감지부에서 사용자 착용이 감지된 경우, 상기 생체 신호를 분석하여 상기 웨어러블기기를 착용한 사용자의 특징정보를 생성하고, 상기 생성한 특징정보를 미리 저장된 기 등록된 사용자의 특징정보와 비교하여, 그 비교 결과에 따라 상기 인증값을 산출하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 생체인식 정보처리부는,
    상기 생체 신호에서 미리 정해진 일정한 패턴을 가지는 신호 구간을 검출하고,
    상기 검출된 신호 구간에서의 상기 생체 신호를 분석하여, 상기 검출된 신호 구간에서의 구간 특징정보를 생성하고,
    상기 생성한 구간 특징정보를 상기 기 등록된 사용자의 특징정보와 비교하여, 상기 검출된 신호 구간에서의 구간 인증값을 산출하고,
    상기 산출한 구간 인증값을 이용하여, 기존에 산출되었던 상기 인증값을 갱신하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 생체정보 감지부는 움직임 감지 센서를 구비하고, 상기 움직임 감지 센서를 이용하여 상기 웨어러블기기를 착용한 사용자의 움직임에 따른 상기 웨어러블기기의 움직임을 감지하고, 상기 웨어러블기기의 움직임에 따른 움직임 신호를 획득하고,
    상기 생체 신호는 상기 움직임 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 움직임 감지 센서는 자이로 센서 또는 가속도 센서 또는 회전 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 생체정보 감지부가 획득하는 상기 움직임 신호는 가속도 신호 또는 3차원의 각 축 방향 중 적어도 어느 하나 이상의 축 방향의 각가속도 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 장치.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 생체인식 정보처리부는 상기 움직임 신호의 주기 별로 피크의 크기 또는 주기값을 획득하고, 상기 획득한 피크의 크기 또는 주기값의 평균 또는 표준편차가 미리 설정된 일정한 범위 내에 존재하는지 여부에 따라, 상기 움직임 신호가 상기 걸음걸이 신호인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 생체인식 정보처리부는 상기 움직임 신호를 웨이블렛 변환(Wavelet Transform)하여 웨이블렛 계수를 산출하고, 상기 웨이블렛 변환된 신호의 구간 별 상기 웨이블렛 계수의 히스토그램을 획득하고, 상기 구간 별 히스토그램을 상기 특징벡터의 성분으로 하여 상기 특징벡터를 생성하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 생체인식 정보처리부는 상기 저장된 인증값을 산출하는데 이용한 상기 움직임 신호가 입력된 이후 새롭게 입력받은 상기 움직임 신호를 이용하여 상기 특징벡터를 생성하고, 상기 생성한 특징벡터와 기 등록된 사용자의 특징벡터 간의 거리에 따른 상기 인증값을 새로 산출하고, 상기 새로 산출한 인증값을 이용하여 기존의 상기 저장된 인증값을 갱신하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 장치.
  14. 웨어러블기기에서의 사용자 인증 방법에 있어서,
    착용 감지부가 상기 웨어러블기기의 사용자 착용 또는 사용자 착용 해제 여부를 감지하는 착용 감지 단계;
    생체 정보 감지부가 센서를 이용하여 사용자에 대한 생체정보를 감지하는 생체정보 감지 단계;
    상기 착용 감지 단계에서 사용자 착용이 감지된 경우, 생체인식 정보처리부가 상기 생체정보 감지부로부터 입력받은 상기 생체정보를 이용하여 생체 인식을 수행한 인증값을 산출하고, 상기 산출한 인증값을 저장하는 생체 인식 단계;
    상기 생체인식 정보처리부가 사용자 인증 요청 신호를 입력받는 사용자 인증 요청 입력 단계; 및
    상기 생체인식 정보처리부가 상기 사용자 인증 요청 신호를 입력받은 경우, 상기 저장된 인증값을 이용하여 사용자 인증 결과를 제공하되, 상기 생체정보에 포함된 움직임 신호가 상기 웨어러블기기를 착용한 사용자의 걸음걸이에 따른 상기 웨어러블기기의 움직임에 따른 걸음걸이 신호인지 여부를 판단하고, 상기 움직임 신호가 상기 걸음걸이 신호로 판단된 경우, 상기 움직임 신호에 대하여 주파수 분석 또는 시간-주파수 분석을 수행하여, 그 분석 결과에 따라 특징벡터를 생성하고, 상기 생성한 특징벡터와 기 등록된 사용자의 특징벡터 간의 거리를 상기 인증값으로 산출하여 저장하고, 상기 저장된 인증값에 따라 사용자 인증 결과를 제공하는 사용자 인증 결과 제공 단계;를 포함하는 사용자 인증 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 생체 인식 단계는, 상기 생체인식 정보처리부가 상기 웨어러블기기의 사용자 착용이 감지된 이후부터 사용자 착용 해제가 감지되기 이전까지, 적어도 한번 이상 상기 생체정보를 이용하여 상기 인증값을 산출하여 저장하고,
    상기 사용자 인증 결과 제공 단계는 상기 생체인식 정보처리부가 상기 사용자 인증 요청 신호를 입력받은 경우, 상기 저장된 인증값을 미리 설정된 임계값과 비교하여, 그 비교 결과에 따라 사용자 인증 결과를 제공하는 것을 특징으로 하는 사용자 인증 방법.
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