KR101736266B1 - 3차원 형상측정장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 형상측정방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상측정방법은 전자기기에 설치되는 패턴부가 상기 전자기기에 설치되는 광원부로부터 대상체에 조사되는 빛에 패턴을 형성하는 단계, 상기 전자기기에 설치되는 카메라부가 패턴이 형성된 빛이 조사되는 상기 대상체를 촬영하여 영상데이터를 생성하는 단계, 데이터 생성부가 상기 영상데이터를 이용하여 상기 대상체에 대한 위상데이터를 생성하고, 상기 위상데이터를 이용하여 상기 대상체의 특징값에 대한 특징값 데이터를 생성하는 단계, 및 판단부가 상기 특징값 데이터와 기 저장된 기준값 데이터를 이용하여 일치여부를 판단하는 단계를 포함한다.

Description

3차원 형상측정장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING THREE DEMENSIONAL SHAPE}
본 발명은 3차원 형상측정장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 격자패턴, 광 간섭 및 OCT 등을 이용한 3차원 측정장치를 통하여 측정대상물에 대한 정밀한 3차원 측정을 수행하고, 특히, 사용자의 손가락에 대한 3차원 형상측정을 통해 생성된 특징값을 이용하여 지문을 인식함으로써 지문인식의 정확도를 향상시킬 수 있는 3차원 형상 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적인 신체 인증 수단으로 지문, 손바닥, 음성, 망막, 홍채, 얼굴, 혈관인식 등의 기술이 사용되고 있다. 이 중에서, 지문, 망막 또는 혈관의 경우에는 지문, 안구의 모세혈관 또는 정맥의 패턴을 이용하여 인증을 하게 된다.
예를 들어, 지문은 사람의 손가락 끝의 표피가 융기되어 생긴 융선이 소정 무늬로 형성된 무늬를 의미한다. 서로 다른 사람들의 손가락에 생긴 지문은 서로 다른 무늬로 형성되며, 한번 형성된 지문은 변하지 않는다. 지문은 서로 다른 사람들의 손가락에 서로 다른 무늬로 형성되고, 한번 형성되면 변하지 않는 특성 때문에 최근에는 개인인증에 많이 사용되고 있다. 따라서, 최근에는 개인인증을 위하여 사용자의 지문을 인식하는 방법이 개발되고 있다.
사용자의 지문을 인식하는 시스템은 사용자의 손가락이 접촉되는 투명한 소재의 접촉부재, 접촉부재에 접촉된 사용자의 손가락에 빛을 조사하는 조명부, 접촉부재에 접촉되어 빛이 조사되는 손가락을 촬영하는 카메라부 및 카메라부가 손가락을 촬영하여 생성된 지문화상을 이용하여 지문을 인식 및 비교하는 인식부를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 인식부는 지문화상으로부터 지문의 패턴 등을 추출하여 지문을 인식 및 비교할 수 있다.
하지만, 기본적으로 2차원 방식이며 카메라를 통해 손가락이 촬영될 때, 손가락이 접촉부재에 접촉된 상태에서는 손가락의 융선 등에 의해 빛이 균일하게 조사되지 않아 손가락이 촬영된 이미지가 왜곡되거나, 사용자의 손가락 상태(예를 들어, 손가락이 습하거나 건조하거나 지문에 일부 손실이 있는 상태)에 따라 손가락이 촬영된 이미지가 왜곡될 수 있다. 즉, 왜곡된 이미지를 사용하여 지문을 인식하게 되면, 인식부가 지문화상으로부터 지문의 패턴을 용이하게 추출하지 못하므로 지문인식의 정확도가 저하된다는 문제점이 있었다.
따라서 신체 각 부위의 3차원 형상을 측정하거나, 신체 인증 수단 시에 인식의 정확도를 향상시킬 수 있는 3차원 형상측정방법 및 장치의 개발이 요구된다.
한편, 종래의 3차원 측정 방식은 접촉식으로 측정대상물의 표면에 핀 접촉을 통하여 형상을 산출했으나, 기술발전을 통하여 레이저 및 광을 이용한 비접촉식 3차원 측정 방식이 다양한 산업에서 사용되고 있다. 다만, 진동 등에 취약하여 측정 장치와 측정 대상물이 고정된 상태에서 측정해야 하므로 휴대성이나 편의성이 떨어진다는 단점이 있었다.
본 발명의 실시예는 휴대용 기기에서 격자 패턴광, 광 간섭 및 OCT 방식을 토대로 측정 대상물의 3차원 형상을 측정할 수 있는 3차원 형상 측정 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 지문의 위상에 대한 위상데이터로부터 지문의 특징값을 추출하고 특징값과 기 저장된 지문의 특징값을 비교하여 사용자를 식별함으로써, 지문인식의 정확도를 향상시킬 수 있는 3차원 형상측정장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 3차원 형상 측정 장치는 광원부, 상기 광원부로부터 조사되는 빛에 패턴을 형성하기 위한 패턴부, 패턴이 형성된 빛이 조사되는 상기 대상체를 촬영하여 영상데이터를 생성하는 카메라부, 및 상기 영상데이터를 이용하여 상기 대상체에 대한 위상데이터를 생성하고, 상기 위상데이터를 이용하여 상기 대상체의 특징값 데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함하며, 상기 광원부, 패턴부, 카메라부 및 데이터 생성부는 전자기기에 설치될 수 있다.
상기 패턴부는, 상기 광원부로부터 조사되어 통과되는 빛에 제 1 패턴을 형성하기 위한 제 1 필터와, 상기 광원부로부터 조사되어 통과되는 빛에 제 2 패턴을 형성하기 위한 제 2 필터와, 상기 광원부로부터 조사되어 통과되는 빛에 제 3 패턴을 형성하기 위한 제 3 필터를 포함할 수 있다.
상기 제 1 필터, 상기 제 2 필터 및 상기 제 3 필터는 원형으로 배치될 수 있다.
상기 장치는 상기 패턴부를 회전이동시켜 상기 제 1 필터, 상기 제 2 필터 및 상기 제 3 필터를 순차적으로 상기 광원부의 전면에 배치시키는 이동부를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 필터, 상기 제 2 필터 및 상기 제 3 필터는 일렬로 배치될 수 있다.
상기 장치는 상기 패턴부를 직선이동시켜 상기 제 1 필터, 상기 제 2 필터 및 상기 제 3 필터를 순차적으로 상기 광원부의 전면에 배치시키는 이동부를 더 포함할 수 있다.
상기 패턴부는 상기 광원부로부터 조사되어 통과되는 빛에 제 1 패턴, 제 2 패턴 및 제 3 패턴을 형성하기 위한 필터를 표시하는 패턴 표시장치를 포함할 수 있다.
상기 패턴부는, 상기 광원부로부터 조사되는 빛을 모으는 실린더렌즈와,일측방향으로 회전되면서 상기 실린더렌즈를 통해 모인 빛의 방향을 전환시키는 회전다만경과,상기 회전다만경을 통해 방향이 전환되어 통과되는 빛에 패턴을 형성하기 위한 필터를 할 수 있다.
상기 패턴부는 상기 광원부로부터 조사되어 통과되는 빛에 패턴을 형성하기 위한 적어도 하나의 슬릿을 포함할 수 있다.
상기 장치는 진동을 발생시키는 진동추 및 상기 진동추를 일측방향으로 회전시키는 회전부를 구비하는 진동부를 더 포함할 수 있다.
상기 광원부는 제 1 광원부, 제 2 광원부 및 제 3 광원부를 포함하고, 상기 패턴부는, 상기 제 1 광원부의 전면에 배치되어 조사되는 빛에 제 1 패턴을 형성하기 위한 제 1 패턴부와, 상기 제 2 광원부의 전면에 배치되어 조사되는 빛에 제 2 패턴을 형성하기 위한 제 2 패턴부와, 상기 제 3 광원부의 전면에 배치되어 조사되는 빛에 제 3 패턴을 형성하기 위한 제 3 패턴부를 포함할 수 있다.
상기 패턴부는 상기 광원부와 상기 카메라부의 전면에 배치될 수 있다.
상기 대상체는 측정 대상자의 손가락이고, 상기 위상데이터는 상기 손가락의 지문에 대한 위상데이터일 수 있다.
상기 장치는 상기 특징값 데이터와 기 저장된 기준값 데이터를 이용하여 일치여부를 판단하는 판단부를 더 포함할 수 있다.
상기 대상체는 측정 대상자의 신체의 일부 또는 피부조직 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따른 3차원 형상 측정 방법은 휴대기기에 설치되는 패턴부가 상기 전자기기에 설치되는 광원부로부터 대상체에 조사되는 빛에 패턴을 형성하는 단계, 상기 휴대기기에 설치되는 카메라부가 패턴이 형성된 빛이 조사되는 상기 대상체를 촬영하여 영상데이터를 생성하는 단계, 및 상기 휴대기기에 설치되는 데이터 생성부가 상기 영상데이터를 이용하여 상기 대상체에 대한 위상데이터를 생성하고, 상기 위상데이터를 이용하여 상기 대상체의 특징값에 대한 특징값 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 양상에 따른 3차원 형상 측정 장치는 광원부, 상기 광원부로부터 조사되는 빛에 패턴을 형성하기 위한 패턴부, 패턴이 형성된 빛이 조사되는 사용자의 손가락을 촬영하여 영상데이터를 생성하는 카메라부, 상기 영상데이터를 이용하여 상기 손가락의 지문에 대한 위상데이터를 생성하고, 상기 위상데이터를 이용하여 상기 손가락의 지문에 대한 특징값 데이터를 생성하는 데이터 생성부, 상기 특징값 데이터와 기 저장된 기준값 데이터를 이용하여 일치여부를 판단하는 판단부를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 양상에 따른 3차원 형상 측정 장치는 광원부, 상기 광원부로부터 조사되는 빛을 분리하기 위한 빔스플리터부(beam spliter), 상기 빔스플리터부로부터 입사된 빛을 반사하는 기준미러부, 상기 빔스플리터로부터 대상체에 입사되어 반사되는 빛과 상기 기준미러를 통해 반사되는 빛을 촬영하여 OCT(Optical Coherence Tomography) 영상데이터를 생성하는 카메라부, 상기 영상데이터를 이용하여 상기 대상체에 대한 위상데이터를 생성하고, 상기 위상데이터를 이용하여 상기 대상체의 특징값에 대한 특징값 데이터를 생성하는 데이터 생성부, 및 상기 특징값과 기 저장된 기준값 데이터를 이용하여 일치여부를 판단하는 판단부를 포함한다.
상기 판단부는, 상기 대상체의 특징값을 토대로 상기 손가락 여부를 판단하고, 상기 손가락 외에 다른 이물질이 포함되어 있는 경우, 인조 지문으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상 측정 방법 및 장치 에 의하면, 휴대용 기기에서 격자 패턴광, 광 간섭 및 OCT 방식을 토대로 측정 대상물의 3차원 형상을 정확하게 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상 측정 방법 및 장치에 의하면, 데이터 생성부가 대상체의 위상데이터로부터 상기 대상체의 특징값 데이터를 생성하고, 판단부가 특징값 데이터를 이용하여 사용자 인증을 처리함으로써 사용자 식별의 정확도를 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상 측정 방법 및 장치에 의하면, 데이터 생성부가 패턴이 형성된 빛이 조사된 손가락이 촬영된 손가락영상데이터로부터 지문 융선들의 깊이에 대한 위상데이터를 추출함으로써 3차원 상의 지문 패턴을 효과적으로 인식할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상측정방법 의 순서를 보여주는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상측정장치의 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 패턴부에 적용 가능한 구성의 제 1 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 패턴부에 적용 가능한 구성의 제 2 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 진동부에 적용 가능한 구성의 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 패턴부에 적용 가능한 구성의 제 3 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 형상 측정 방법 의 순서를 보여주는 순서도이다.
도 8은 도 2에 도시된 패턴부에 적용 가능한 구성의 제 4 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치에서의 측정원리를 설명하는 도면이다.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 뒤에 설명이 되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐를 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 뒤에 설명되는 용어들은 본 발명에서의 구조, 역할 및 기능 등을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 오로지 특허청구범위에 기재된 청구항의 범주에 의하여 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상 측정 방법 및 장치 에 대하여 첨부한 도면을 참고하여 구체적으로 설명하기로 한다. 그리고 3차원 형상 측정의 대상이 되는 대상체는 측정 대상자의 신체의 일부 또는 피부조직 중 적어도 하나일 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 대상체를 손가락으로 가정하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 방법의 순서를 보여주는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치의 구성도이다.도 1 및 도 2를 참고 하면, 먼저, 전자기기(미도시)에 설치되는 패턴부(110)가 상기 전자기기에 설치되는 광원부(130)로부터 사용자의 손가락에 조사되는 빛에 패턴을 형성한다(S110). 패턴부(110)는 광원부(130)로부터 소정간격 이격되도록 전자기기에 설치될 수 있다. 그 결과, 사용자의 손가락에는 광원부(130)로부터 소정의 패턴이 형성된 빛이 조사될 수 있다. 이때, 소정의 패턴은 격자 패턴일 수 있다.
한편, 전자기기는 출입문 주변에 설치되거나, 휴대용 기기로서 스마트폰 또는 태블릿 PC와 같은 모바일기기를 포함할 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니다. 즉, 콤팩트하게 포터블 또는 핸드헬드 방식으로 제작될 수 있는 모든 기기를 포함할 수 있다.
이러한 전자기기는 유무선 방식으로 전원을 공급받을 수 있고, 별도의 배터리를 구비하여 무선으로도 사용할 수 있다.
패턴부(110)는 광원부(130)로부터 조사되는 빛에 제 1 패턴을 형성하기 위한 제 1 필터(111a), 광원부(130)로부터 조사되는 빛에 제 2 패턴을 형성하기 위한 제 2 필터(112a) 및 광원부(130)로부터 조사되는 빛에 제 3 패턴을 형성하기 위한 제 3 필터(113a)를 포함할 수 있다(도 3 참고). 제 1 패턴, 제 2 패턴 및 제 3 패턴은 서로 다른 위상의 격자 패턴일 수 있다.
또한, 제 1 필터(111a), 제 2 필터(112a) 및 제 3 필터(113a)는 원형으로 배치될 수 있다. 패턴부(110)에 연결되는 이동부(120)는 패턴부(110)의 제 1 필터(111a), 제 2 필터(112a) 및 제 3 필터(113a)가 순차적으로 광원부(130)의 전면에 배치되도록 회전이동시킬 수 있다. 이때, 이동부(120)는 제어부(170)에 전기적으로 연결되어 제어부(170)에 의해 작동이 제어될 수 있다.
한편, 제 1 필터(111b), 제 2 필터(112b) 및 제 3 필터(113b)는 일렬로 배치될 수 있다(도 4 참고). 제 1 필터(111b), 제 2 필터(112b) 및 제 3 필터(113b)가 일렬로 배치되면, 이동부(120)가 패턴부(110)의 제 1 필터(111b), 제 2 필터(112b) 및 제 3 필터(113b)가 순차적으로 광원부(130)의 전면에 배치되도록 직선방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 사용자의 손가락에는 제 1 패턴, 제 2 패턴 및 제 3 패턴이 형성된 빛이 순차적으로 조사될 수 있다. 이때, 제 1 필터(111b), 제 2 필터(112b) 및 제 3 필터(113b)는 일렬로 배치되는 경우, 이동부(120)는 리니어 액츄에이터(linear actuator)로 구성될 수 있다. 따라서, 이동부(120)는 제 1 필터(111b), 제 2 필터(112b) 및 제 3 필터(113b)를 용이하게 직선방향으로 이동시킬 수 있다.
한편, 패턴부(110)는 패턴 표시장치로 구성될 수 있다. 즉, 패턴부(110)는 기 설정된 소정개수의 패턴을 순차적으로 표시할 수 있는 패턴 표시장치로 구성될 수 있다. 예를 들어, 패턴부(110)는 디지털 패턴(Digital Pattern) 주사기로 구성될 수 있으며, 상기 예에 국한되는 것은 아니다. 패턴부(110)는 패턴 표시장치로 형성됨으로써, 광원부(130)로부터 조사되는 빛에 제 1 패턴, 제 2 패턴 및 제 3 패턴을 형성하기 위한 3 종류의 필터를 순차적으로 표시할 수 있다. 따라서, 사용자의 손가락에는 제 1 패턴, 제 2 패턴 및 제 3 패턴이 형성된 빛이 순차적으로 조사될 수 있다.
또한, 패턴부(110)는 광원부(130)로부터 소정간격 이격되도록 배치되어 광원부(130)로부터 조사되는 빛을 모으는 실린더렌즈(미도시), 실린더렌즈로부터 소정간격 이격되도록 배치되며 일측방향으로 회전되면서 실린더렌즈를 통해 모인 빛의 방향을 전환시키는 회전다만경(polygon mirror, 미도시) 및 회전다만경으로부터 소정간격 이격되도록 배치되며 회전다만경을 통해 방향이 전환되어 통과되는 빛에 패턴을 형성하는 필터(미도시)를 포함할 수 있다. 회전다만경은 일측방향으로 회전됨으로써 필터에 조사되는 빛의 각도를 전환시킬 수 있다. 필터에 조사되는 빛의 각도가 전환되면, 필터를 통해 형성되는 패턴이 변화될 수 있다. 예를 들어, 회전다만경이 기 설정된 각도만큼 회전되어 실린더렌즈를 통해 모인 빛의 방향을 전환시키면, 필터를 통과하는 빛에 제 1 패턴이 형성될 수 있다. 또한, 회전다만경이 기 설정된 각도만큼 더 회전되어 실린더렌즈를 통해 모인 빛의 방향을 전환시키면, 필터를 통과하는 빛에 제 2 패턴이 형성될 수 있다. 또한, 회전다만경이 기 설정된 각도만큼 또다시 회전되어 실린더렌즈를 통해 모인 빛의 방향을 전환시키면, 필터를 통과하는 빛에 제 3 패턴이 형성될 수 있다. 따라서, 사용자의 손가락에는 제 1 패턴, 제 2 패턴 및 제 3 패턴이 형성된 빛이 순차적으로 조사될 수 있다.
다른 한편으로는, 패턴부(110)는 광 간섭을 이용한 프로젝터 구조로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 패턴부(110)는 적어도 하나의 슬릿(미도시)이 형성될 수 있다. 광원부(130)로부터 조사된 빛은 패턴부(110)의 슬릿을 통과할 수 있다. 광원부(130)로부터 조사되는 빛이 패턴부(110)의 슬릿을 통과함으로써 사용자의 손가락에 조사되는 빛에 패턴이 형성될 수 있다. 이때, 이동부(120)가 패턴부(110)를 직선이동시킬 수 있다. 패턴부(110)가 이동되면, 슬릿이 광원부(130)의 전면에 배치되는 위치가 변경될 수 있다. 즉, 슬릿이 광원부(130)의 전면에 배치되는 위치가 변경되면, 패턴부(110)를 통과하는 빛에 형성되는 패턴이 변경될 수 있다. 예를 들어, 패턴부(110)가 이동부(120)에 의해 일측방향으로 이동되면, 패턴부(110)를 통과하는 빛에 제 1 패턴이 형성될 수 있다. 또한, 패턴부(110)가 이동부에 의해 일측방향으로 더 이동되면, 패턴부(110)를 통과하는 빛에 제 2 패턴이 형성될 수 있다. 또한, 패턴부(110)가 이동부(120)에 의해 일측방향으로 또 다시 이동되면, 패턴부(110)를 통과하는 빛에 제 3 패턴이 형성될 수 있다. 따라서, 사용자의 손가락에는 제 1 패턴, 제 2 패턴 및 제 3 패턴이 형성된 빛이 순차적으로 조사될 수 있다.
또 다른 한편으로는, 상기 장치는 진동부(180)를 추가적으로 포함할 수 있다. 이때, 패턴부(110)는 광원부(130)로부터 조사되어 통과되는 빛에 격자무늬의 패턴을 형성하는 필터로 형성될 수 있으며, 이동부(120)는 패턴부(110)가 광원부(130)의 전면에 배치되도록 직선방향으로 이동시킬 수 있다. 도 5를 참조하면, 진동부(180)는 진동을 발생시키는 진동추(181), 진동추(181)를 일측방향으로 회전시키는 회전부(182) 등을 포함할 수 있다.
이때, 회전부(182)는 제어부(170)에 연결될 수 있으며, 제어부(170)에 의해 진동추(190)를 회전시키도록 제어될 수 있다. 제어부(170)에서는 진동추(181)가 도 5에 도시된 진동부(180) 내 1, 2, 3 및 4 영역의 위치로 이동하는 경우, 이를 감지할 수 있다. 즉, 진동추(181)가 진동부(180) 내에서 회전되는 경우, 휴대기기는 진동 즉, 하나의 점을 중심으로 반복적인 움직임이 발생하게 된다.
이에 1, 2, 3 및 4의 각 영역으로 진동추(181)가 이동을 완료하는 시점에 카메라부(140)를 통해 촬상을 수행하는 경우, 패턴부(110)가 광원부(130)의 상부에 배치된 상태에서 진동추(190)의 회전에 따라 패턴부(110)의 격자무늬가 이동되는 효과를 나타낼 수 있으므로, 하나의 패턴부(110)를 통해 다양한 격자패턴의 무늬를 생성할 수 있다.
이때, 카메라부(140)는 패턴이 형성된 빛이 조사되는 사용자의 손가락을 촬영하는 동안 휴대기기의 진동에 의한 흔들림이 발생할 수 있으나, 하기에서 설명할 데이터 생성부(150)는 진동추(190) 회전에 따라 발생되는 흔들림을 변수로서 포함시켜 카메라부(140)로부터 촬상된 이미지의 흔들림 보정을 수행하여 지문인식에 사용되는 위상데이터를 생성할 수 있다.
한편, 광원부(130)가 메인 광원부(미표시) 이외에 제 1 광원부(131), 제 2 광원부(132) 및 제 3 광원부(133)를 포함하는 경우, 패턴부(110)는 제 1 광원부(131)의 전면에 배치되며 제 1 광원부(131)로부터 조사되는 빛에 제 1 패턴을 형성하기 위한 제 1 패턴부(111d), 제 2 광원부의 전면에 배치되며 제 2 광원부(132)로부터 조사되는 빛에 제 2 패턴을 형성하기 위한 제 2 패턴부(112d) 및 제 3 광원부(133)의 전면에 배치되며 제 3 광원부(133)로부터 조사되는 빛에 제 3 패턴을 형성하기 위한 제 3 패턴부(113d)를 포함할 수 있다(도 6 참고). 제 1 광원부(131), 제 2 광원부(132) 및 제 3 광원부(133)는 휴대기기의 제어부에 의해 제어되어 순차적으로 빛을 조사할 수 있다. 제 1 광원부(131), 제 2 광원부(132) 및 제 3 광원부(133)가 순차적으로 빛을 조사하면, 사용자의 손가락에는 제 1 패턴, 제 2 패턴 및 제 3 패턴이 형성된 빛이 순차적으로 조사될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상측정방법은 상기에서 설명한 패턴부(110)의 실시예에 의해 사용자의 손가락에 조사되는 다양한 패턴이 형성된 빛이 순차적으로 조사될 수 있다.
또한, 상기에서 설명한 패턴부(110)의 구성은 일 예에 불과한 것으로, 패턴부(110)는 광원부(130)에 의해 조사되는 빛에 서로 다른 위상의 격자 패턴을 형성할 수 있는 구성이라면 그 구조 및 배열은 다양하게 적용 가능할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 패턴부(110)가 제 1 필터(111a), 제 2 필터(112a) 및 제 3 필터(113a)를 포함하고, 제 1 필터(111a), 제 2 필터(112a) 및 제 3 필터(113a)가 원형으로 배치되는 경우를 중심으로 설명할 것이나, 이에 한정되지 않으며 위에서 기재한 다양한 실시예가 모두 적용 가능함은 물론이다.
다음으로, 전자기기에 설치되는 카메라부(140)가 패턴이 형성된 빛이 조사되는 사용자의 손가락을 촬영하여 영상데이터를 생성한다(S120). 이때, 카메라부(140)는 사용자의 손가락에 조사되는 빛에 형성되는 패턴이 바뀔 때 마다 사용자의 손가락을 촬영하도록 제어부(170)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 패턴부(110)가 이동부(120)에 의해 회전이동되어 제 1 필터(111a)가 광원부(130)의 전면에 배치된 상태에서 사용자의 손가락에 제 1 패턴이 형성된 빛이 조사될 때, 카메라부(140)는 사용자의 손가락을 촬영하여 영상데이터를 생성할 수 있다. 또한, 패턴부(110)가 이동부(120)에 의해 다시 회전되어 제 2 필터(112a)가 광원부(130)의 전면에 배치된 상태에서 사용자의 손가락에 제 2 패턴이 형성된 빛이 조사될 때, 카메라부(140)는 사용자의 손가락을 촬영하여 영상데이터를 생성할 수 있다. 마지막으로, 패턴부(110)가 이동부(120)에 의해 또다시 회전되어 제 3 필터(113a)가 광원부(130)의 전면에 배치된 상태에서 사용자의 손가락에 제 3 패턴이 형성된 빛이 조사될 때, 카메라부(140)는 사용자의 손가락을 촬영하여 영상데이터를 생성할 수 있다. 즉, 카메라부(140)는 사용자의 손가락에 조사되는 빛에 형성되는 패턴의 수에 대응하여 3개의 영상데이터를 생성할 수 있다.
한편, 카메라부(140)가 패턴이 형성된 빛이 조사되는 사용자의 손가락을 촬영하는 동안, 사용자의 손가락은 카메라부(140)로부터 소정간격 이격된 위치에 위치될 수 있다. 그 결과, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상측정방법은 카메라부(140)에 사용자의 손가락이 접촉된 상태에서 촬영되어 손가락영상이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 손가락영상이 왜곡되지 않은 손가락영상데이터를 이용하므로, 지문인식의 정확도를 향상시킬 수 있다.
다음으로, 전자기기에 설치되는 데이터 생성부(150)가 손가락영상데이터를 이용하여 사용자 손가락의 지문에 대한 위상을 추출하여 위상데이터를 생성한다(S130). 상기에서 설명한 것과 같이 카메라부(140)로부터 3개의 영상데이터가 생성되므로, 데이터 생성부(150)는 3개의 영상데이터를 이용하여 위상데이터를 생성할 수 있다. 데이터 생성부(150)가 위상데이터를 생성하는 방법에 대하여 하기에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
데이터 생성부(150)는 3개의 영상데이터로부터 3개의 밝기정도{Ii 1, Ii 2, Ii 3}를 추출할 수 있다. 데이터 생성부(150)는 추출된 밝기정도와 3-버켓 알고리즘을 통해 위상{Pi(x,y)}, 평균밝기{Ai(x,y)} 및 가시도{Vi(x,y)}를 산출할 수 있다. 데이터 생성부(150)가 위상{Pi(x,y)}, 평균밝기{Ai(x,y)} 및 가시도{Vi(x,y)}를 산출할 때 사용하는 수식은 하기의 [수학식 1]과와 같을 수 있다. 이때, Ii 1은 a+b cos(φ)이고, Ii 2는 a+b cos(φ+2π/3)이며, Ii 3은 a+b cos(φ+4π/3)일 수 있다.
Figure 112015002048790-pat00001
Figure 112015002048790-pat00002
Figure 112015002048790-pat00003
상기의 [수학식 1]에서 Bi(x,y)는 3개의 영상데이터의 영상신호의 진폭을 의미할 수 있다.
이어서, 데이터 생성부(150)는 위상{Pi(x,y)}으로부터 최초 높이{Hi(x,y)}를 산출할 수 있다. 데이터 생성부가 높이{Hi(x,y)}를 산출할 때 사용하는 수식은 하기의 [수학식 2]와 같을 수 있다.
Figure 112015002048790-pat00004
상기의 [수학식 2]에서 ki(x,y)는 위상과 높이 사이의 변환비율을 나타내며 위상 대 높이 변환 스케일을 의미할 수 있다.
또한, 데이터 생성부(150)는 평균밝기{Ai(x,y)}, 가시도{Vi(x,y)} 및 측정범위(λ) 중 적어도 하나를 이용하여 높이 가중치{Wi(x,y)}를 산출할 수 있다. 이때, 상기에서 설명한 것과 같이 손가락에 조사되는 빛에 형성되는 패턴은 격자패턴일 수 있으며, 측정범위(λ)는 격자패턴의 격자 사이의 간격을 의미할 수 있다. 지문데이터 생성부(150)가 평균밝기{Ai(x,y)}, 가시도{Vi(x,y)} 및 측정범위(λ)를 매개변수로 하는 가중치 함수{f(A,Vi,λ)}를 통해 높이 가중치{Wi(x,y)}를 산출할 수 있으며, 높이 가중치{Wi(x,y)}를 산출할 때 사용하는 수식은 하기의 [수학식 3]과 같을 수 있다.
Figure 112015002048790-pat00005
데이터 생성부(150)는 최초 높이{Hi(x,y)}에 높이 가중치{Wi(x,y)}를 곱하여 가중치 높이{Hi(x,y)＊Wi(x,y)}를 산출할 수 있다. 데이터 생성부(150)는 가중치 높이{Hi(x,y)＊Wi(x,y)}를 높이 가중치{Wi(x,y)}의 합으로 나누어 최종 높이를 산출할 수 있으며, 산출된 최종 높이 값은 가중치 높이{Hi(x,y)＊Wi(x,y)}의 평균치에 가까운 값 또는 3개의 영상데이터 각각으로부터 산출된 가중치 높{Hi(x,y)＊Wi(x,y)}이 값들의 가운데 값일 수 있다.
한편, 최종 높이를 산출하는 다른 방식으로는, 최초 높이{Hi(x,y)}의 산출 시 픽셀 단위의 패턴 영상을 밝기, SNR, 위상번짐 중 적어도 하나를 기준으로 허용범위를 벗어나는 신호, 예컨대 튀는 신호가 발생하는 경우, 이를 노이즈로 판단하여 제거한 후, 최초 높이{Hi(x,y)}를 산출하고, 각각의 최초 높이에 기 설정된 허용범위를 벗어나는 튀는 높이가 존재하는 경우, 이를 노이즈로서 제거한 후, 최종 높이를 산출할 수도 있다.
즉, 데이터 생성부(150)는 사용자 손가락의 소정위치에서 지문의 융선에 의해 발생되는 위상에 대한 위상데이터를 추출할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 지문인식방법은 데이터 생성부(150)가 손가락영상데이터로부터 위상데이터를 추출함으로써 지문을 3차원으로 인식할 수 있다.
다음으로, 데이터 생성부(150)는 위상데이터를 이용하여 지문의 특징값에 대한 특징값 데이터를 생성한다(S140). 이때, 상기에서 설명한 것과 같이 위상데이터는 사용자 손가락의 소정위치에서 오목한 형태(concave)의 지문 융선에 의해 발생되는 위상에 대한 데이터이므로, 지문의 융선에 의해 발생되는 굴곡이 있는 3차원 이미지 또는 패턴이나, 이를 언래핑하여 생성된 2차원 이미지 또는 패턴으로부터 추출한 특징값일 수 있다.
마지막으로, 판단부(160)가 특징값 데이터와 기준값 데이터를 이용하여 일치여부를 판단한다(S150). 이때, 기준값 데이터는 상기에서 설명한 과정에 의해 사용자의 지문이 인식되어 생성된 기준값이 전자기기의 메모리부(미도시)에 기 저장됨으로써 생성될 수 있다.
판단부(160)는 특징값 데이터에 포함된 특징값과 기준값 데이터에 포함된 기준값을 비교하여 기 저장된 지문과 현재 인식한 지문의 일치여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 판단부(160)는 특징값 데이터에 포함된 특징값과 기준값 데이터에 포함된 기준값을 비교하여 두 값이 일치하면, 기 저장된 지문과 현재 인식한 지문이 일치한다고 판단할 수 있다. 반면, 판단부(160)는 특징값 데이터에 포함된 특징값과 기준값 데이터에 포함된 기준값을 비교하여 두 값이 일치하지 않으면, 기 저장된 지문과 현재 인식한 지문이 일치하지 않는다고 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상측정장치 및 방법에 의하면, 데이터 생성부(150)가 지문의 위상데이터로부터 지문의 특징값 데이터를 생성하고, 판단부(160)가 특징값 데이터를 이용하여 사용자의 지문을 인식함으로써 지문인식의 정확도를 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상측정장치 및 방법에 생성되는 판단결과에 대한 정보는 전자기기에 제공되어 예를 들어, 출입문 오픈, 휴대폰 잠금해제 및 결제 등 인증을 요구하는 다양한 어플리케이션에 이용될 수 있다.
판단부(160)가 특징값 데이터와 기준값 데이터를 이용하여 일치여부를 판단하는 단계(S150)의 다른 실시예로서 이때, 기준값 데이터는 MRI, CT, 초음파 및 X-ray 영상 데이터가 될 수 있으며, 전자기기의 메모리부(미도시)에 기 저장된 상태에서 특징값 데이터와 정합을 수행할 수 있다. 즉, 특징값 데이터의 형상 정보와, 기준값 데이터의 형상 정보를 겹치도록 설정한 후, 이를 정합 데이터로서 전자기기에 장착된 화면에 디스플레이하거나 또는 별도의 디스플레이 장치로 정합데이터를 전송할 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 형상측정방법의 순서를 보여주는 도 7을 참고하여 사용자의 지문을 인식하는 방법에 대하여 설명하기로 한다. 또한, 상기와 동일한 부호는 동일한 부재를 나타낼 수 있으며, 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상측정방법과 상이한 부분을 중심으로 설명하기로 한다.
도 7을 참고 하면, 먼저, 전자기기(미도시)에 설치되는 패턴부(110)가 전자기기에 설치되는 광원부(130)로부터 사용자의 손가락에 조사되는 빛에 패턴을 형성한다(S210). 패턴부(110)는 광원부(130)로부터 소정간격 이격되도록 전자기기에 설치되어 통과하는 빛에 소정의 패턴이 형성되도록 할 수 있다. 즉, 사용자의 손가락에는 소정의 패턴이 형성된 빛이 조사될 수 있다. 이때, 소정의 패턴은 격자 패턴일 수 있다.
패턴부(110)는 광원부(130)와 카메라부(140)의 전면에 배치될 수 있는 형상으로 형성될 수 있다(도 8 참고). 예를 들어, 도 8에 도시된 것과 같이 패턴부(110)는 직사각형 형상으로 형성되어, 광원부(130)와 카메라부(140)의 전면에 배치될 수 있으며, 상기 예에 국한되는 것은 아니다. 패턴부(110)에 연결되는 이동부(120)가 패턴부(110)를 이동시켜 패턴부(110)를 광원부(130)와 카메라부(140)의 전면에 배치시킬 수 있다.
다음으로, 카메라부(140)가 패턴이 형성된 빛이 조사되는 사용자의 손가락을 패턴부(110)를 통해 촬영하여 영상데이터를 생성한다(S220). 카메라부(140)는 패턴부(110)를 통해 사용자의 손가락을 촬영하므로, 카메라부(140)가 촬영하는 손가락영상데이터에는 손가락이미지 위에 사용자의 손가락에 조사되는 빛에 형성된 패턴과 패턴부(110)의 패턴이 중첩된 패턴이 형성될 수 있다. 이때, 사용자의 손가락에 조사되는 빛에 형성된 패턴과 패턴부(110)의 패턴이 중첩된 패턴은 모아레무늬의 패턴일 수 있다. 즉, 카메라부(140)로부터 생성된 영상데이터는 손가락이미지 위에 모아레무늬의 패턴이 형성된 이미지로 형성될 수 있다.
다음으로, 전자기기에 설치되는 데이터 생성부(150)가 영상데이터를 이용하여 사용자 손가락의 지문에 대한 위상을 추출하여 위상데이터를 생성한다(S230). 이때, 데이터 생성부(150)는 영상데이터에 고속퓨리에변환(FFT, Fast Fourier Tranform)을 적용하여 사용자 손가락의 지문에 대한 위상을 추출하여 위상데이터를 생성할 수 있다.
다음으로, 데이터 생성부(150)는 위상데이터를 이용하여 지문의 특징값에 대한 특징값 데이터를 생성한다(S240).
본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 형상측정방법에서는 손가락이미지 위에 격자 패턴이 형성된 하나의 영상데이터만을 사용하여도 지문에 대한 위상 및 지문의 특징값을 추출할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지문인식방법은 지문을 인식하기 위한 과정을 간소화시킬 수 있다.
마지막으로, 판단부(160)가 특징값 데이터와 기준값 데이터를 이용하여 일치여부를 판단한다(S250). 판단부(160)는 특징값 데이터에 포함된 특징값과 기준값 데이터에 포함된 기준값을 비교하여 두 값이 일치하면, 지문이 일치한다고 판단할 수 있다. 반면, 판단부(160)는 특징값 데이터에 포함된 특징값과 기준값 데이터에 포함된 기준값을 비교하여 두 값이 일치하지 않으면, 지문이 일치하지 않는다고 판단할 수 있다.
한편, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 형상측정장치에 대해서 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치의 구성도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 장치에서의 측정원리를 설명하는 도면이다.
상기 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상측정장치는 소형 전자기기에 장착되어 휴대용 또는 헨드헬드 방식으로 구현할 수 있으며, 광원부(220), 상기 광원부로부터 조사되는 빛을 분리하기 위한 빔스플리터부(beam spliter)(240), 상기 빔스플리터로부(240)부터 입사된 빛을 반사하는 기준미러부(210), 상기 빔스플리터부(240)로부터 대상체에 입사되어 반사되는 빛과 상기 기준미러부(210)를 통해 반사되는 빛을 촬영하여 OCT(Optical Coherence Tomography) 영상데이터를 생성하는 카메라부(230)와 상기 광원부(220) 및 상기 카메라부(230)를 제어하는 제어부(250)를 포함하며, 상기 제어부(250)는 상기 영상데이터를 이용하여 상기 대상체에 대한 위상데이터를 생성하고, 상기 위상데이터를 이용하여 상기 대상체의 특징값에 대한 특징값 데이터를 생성하는 데이터 생성부(260)와 상기 특징값과 기 저장된 기준값 데이터를 이용하여 일치여부를 판단하는 판단부(270) 등을 포함할 수 있다.
제어부(250), 데이터 생성부(260) 및 판단부(270)의 작동과 동일한 작동에 대해서는 설명의 편의를 위해 생략하기로 한다.
광원부(220)를 통해 빔 스플리터부(240)에 입사된 빛은 분기되어 기준미러부(210)와 대상체(280)에 입사된다. 상기 기준미러부(210)와 대상체(280)에 입사된 빛은 반사되어 빔스플리터부(240)를 통해 카메라부(230)로 입사된다.
카메라부(230)는 입사된 빛을 이용하여 OCT(Optical Coherence Tomography) 3차원 영상데이터를 생성한다. 이때 상기 OCT 3차원 영상 데이터는 피부 내 소정 깊이의 조직에 대한 영상까지 생성할 수 있다. 피부의 표피 형상뿐만 이니라 피부 내 소정 깊이의 조직에 대한 영상까지 생성할 수 있기 때문에 실리콘으로 만들어진 인조 지문을 사용하는 경우에 이를 인조지문인지 아닌지를 식별할 수 있게 된다. 즉, 피부의 표피 앞단에 인조 지문이 위치하게 되므로, 이에 대해 정확한 판별이 가능하다.
데이터 생성부(260)는 OCT 3차원 영상데이터를 기초로 손가락의 지문에 대한 특징값데이터 뿐만 아니라 표피로부터 소정 깊이의 피부조직의 특징값 데이터를 생성할 수 있으며, 판단부(270)는 상기 특징값과 기 설정된 기준값을 비교하여 지문의 일치여부 뿐만 아니라 인조 지문인지 여부까지 확인하여 인증의 신뢰도를 더욱 향상시킬 수 있다. 이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 지문 외 다양한 오브젝트에 대한 3차원 형상을 산출할 수 있고, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한, 본 발명의 권리 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
110: 패턴부
120: 이동부
130: 광원부
140: 카메라부
150: 데이터 생성부
160: 판단부
170: 제어부
180: 진동부

Claims (19)

  1. 광원부;
    상기 광원부로부터 조사되는 빛에 적어도 3개의 서로 다른 위상의 패턴을 순차적으로 형성하는 패턴부;
    상기 패턴이 형성된 빛이 조사되는 사용자의 손가락을 촬영하여 영상데이터를 생성하는 카메라부; 및
    상기 영상데이터를 이용하여 상기 손가락의 지문에 대한 위상데이터를 생성하고, 상기 위상데이터를 이용하여 상기 손가락의 지문에 대한 특징값 데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함하며,
    상기 광원부, 상기 패턴부, 상기 카메라부 및 상기 데이터 생성부는 전자기기에 설치되는
    3차원 형상 측정 장치.
  2. 광원부;
    상기 광원부로부터 조사되는 빛에 적어도 3개의 서로 다른 위상의 패턴을 순차적으로 형성하는 패턴부;
    상기 패턴이 형성된 빛이 조사되는 사용자의 손가락을 촬영하여 영상데이터를 생성하는 카메라부; 및
    상기 영상데이터를 이용하여 상기 손가락의 지문에 대한 위상데이터를 생성하고, 상기 위상데이터를 이용하여 상기 손가락의 지문에 대한 특징값 데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함하며,
    상기 광원부, 상기 패턴부, 상기 카메라부 및 상기 데이터 생성부는 전자기기에 설치되고,
    상기 패턴부는,
    상기 광원부로부터 조사되어 통과되는 빛에 제 1 패턴을 형성하기 위한 제 1 필터와,
    상기 광원부로부터 조사되어 통과되는 빛에 제 2 패턴을 형성하기 위한 제 2 필터와,
    상기 광원부로부터 조사되어 통과되는 빛에 제 3 패턴을 형성하기 위한 제 3 필터를 포함하는,
    3차원 형상 측정 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 광원부;
    상기 광원부로부터 조사되는 빛에 적어도 3개의 서로 다른 위상의 패턴을 순차적으로 형성하는 패턴부;
    상기 패턴이 형성된 빛이 조사되는 사용자의 손가락을 촬영하여 영상데이터를 생성하는 카메라부; 및
    상기 영상데이터를 이용하여 상기 손가락의 지문에 대한 위상데이터를 생성하고, 상기 위상데이터를 이용하여 상기 손가락의 지문에 대한 특징값 데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함하며,
    상기 광원부, 상기 패턴부, 상기 카메라부 및 상기 데이터 생성부는 전자기기에 설치되고,
    상기 패턴부는 상기 광원부로부터 조사되어 통과되는 빛에 제 1 패턴, 제 2 패턴 및 제 3 패턴을 형성하기 위한 필터를 표시하는 패턴 표시장치를 포함하는,
    3차원 형상 측정 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 광원부;
    상기 광원부로부터 조사되는 빛에 적어도 3개의 서로 다른 위상의 패턴을 순차적으로 형성하는 패턴부;
    상기 패턴이 형성된 빛이 조사되는 사용자의 손가락을 촬영하여 영상데이터를 생성하는 카메라부;
    상기 영상데이터를 이용하여 상기 손가락의 지문에 대한 위상데이터를 생성하고, 상기 위상데이터를 이용하여 상기 손가락의 지문에 대한 특징값 데이터를 생성하는 데이터 생성부; 및
    진동을 발생시키는 진동추 및 상기 진동추를 일측방향으로 회전시키는 회전부를 구비하는 진동부를 포함하며,
    상기 광원부, 상기 패턴부, 상기 카메라부 및 상기 데이터 생성부는 전자기기에 설치되는
    3차원 형상 측정 장치.
  11. 광원부;
    상기 광원부로부터 조사되는 빛에 적어도 3개의 서로 다른 위상의 패턴을 순차적으로 형성하는 패턴부;
    상기 패턴이 형성된 빛이 조사되는 사용자의 손가락을 촬영하여 영상데이터를 생성하는 카메라부; 및
    상기 영상데이터를 이용하여 상기 손가락의 지문에 대한 위상데이터를 생성하고, 상기 위상데이터를 이용하여 상기 손가락의 지문에 대한 특징값 데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함하며,
    상기 광원부, 상기 패턴부, 상기 카메라부 및 상기 데이터 생성부는 전자기기에 설치되고,
    상기 광원부는 제 1 광원부, 제 2 광원부 및 제 3 광원부를 포함하고,
    상기 패턴부는,
    상기 제 1 광원부의 전면에 배치되어 조사되는 빛에 제 1 패턴을 형성하기 위한 제 1 패턴부와,
    상기 제 2 광원부의 전면에 배치되어 조사되는 빛에 제 2 패턴을 형성하기 위한 제 2 패턴부와,
    상기 제 3 광원부의 전면에 배치되어 조사되는 빛에 제 3 패턴을 형성하기 위한 제 3 패턴부를 포함하는
    3차원 형상 측정 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 휴대기기에 설치되는 패턴부가 상기 휴대기기에 설치되는 광원부로부터 대상체에 조사되는 빛에 적어도 3개의 서로 다른 위상의 패턴을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 휴대기기에 설치되는 카메라부가 상기 패턴이 형성된 빛이 조사되는 상기 대상체를 촬영하여 영상데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 휴대기기에 설치되는 데이터 생성부가 상기 영상데이터를 이용하여 상기 대상체에 대한 위상데이터를 생성하고, 상기 위상데이터를 이용하여 상기 대상체의 특징값에 대한 특징값 데이터를 생성하는 단계를 포함하는
    3차원 형상 측정 방법.
  17. 삭제
  18. 광원부;
    상기 광원부로부터 조사되는 빛을 분리하기 위한 빔스플리터부(beam spliter);
    상기 빔스플리터부로부터 입사된 빛을 반사하는 기준미러부;
    상기 빔스플리터부로부터 손가락에 입사되어 반사되는 빛과 상기 기준미러부를 통해 반사되는 빛을 촬영하여 OCT(Optical Coherence Tomography) 영상데이터를 생성하는 카메라부;
    상기 영상데이터를 이용하여 상기 손가락에 대한 위상데이터를 생성하고, 상기 위상데이터를 이용하여 상기 손가락의 특징값에 대한 특징값 데이터를 생성하는 데이터 생성부 - 상기 특징값 데이터는 상기 손가락의 지문에 대한 특징값 데이터 및 소정의 깊이의 피부 조직의 특징값 데이터를 포함함 -; 및
    상기 특징값과 기 저장된 기준값 데이터를 이용하여 일치여부를 판단하는 판단부를 포함하고,
    상기 판단부는,
    상기 손가락의 특징값을 토대로 손가락 여부를 판단하고,
    상기 손가락 외에 다른 이물질이 포함되어 있는 경우, 인조 지문으로 판단하는,
    3차원 형상 측정 장치.
  19. 삭제
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105389541B (zh) * 2015-10-19 2018-05-01 广东欧珀移动通信有限公司 指纹图像的识别方法及装置
JP6319395B2 (ja) * 2016-10-14 2018-05-09 オムロン株式会社 ３次元測定装置および３次元測定方法
DE102017108193A1 (de) * 2017-04-18 2018-10-18 Rowiak Gmbh OCT-Bilderfassungvorrichtung
FR3066294B1 (fr) * 2017-05-10 2019-06-28 Idemia Identity And Security Dispositif de capture d'empreintes
FR3067493B1 (fr) * 2017-06-07 2021-07-16 Safran Identity & Security Procede de detection d'une fausse empreinte
JP6897398B2 (ja) * 2017-07-31 2021-06-30 セイコーエプソン株式会社 三次元形状測定装置、ロボットシステム、及び三次元形状測定方法
CA3106823A1 (en) 2018-07-19 2020-01-23 Activ Surgical, Inc. Systems and methods for multi-modal sensing of depth in vision systems for automated surgical robots
KR20200027328A (ko) 2018-09-04 2020-03-12 삼성전자주식회사 초음파 방식 인 디스플레이 지문 센서를 포함하는 전자 장치 및 그의 동작 방법
CN109858418B (zh) * 2019-01-23 2021-10-15 上海思立微电子科技有限公司 指纹图像的处理方法和装置
EP3952720A4 (en) 2019-04-08 2023-04-05 Activ Surgical, Inc. SYSTEMS AND METHODS FOR MEDICAL IMAGING
CN110081832B (zh) * 2019-04-12 2021-01-26 佛山科学技术学院 逻辑投影成像测量非透明物体结构参数的方法及装置
CN109900223B (zh) * 2019-04-18 2021-10-08 盎锐（上海）信息科技有限公司 用于投影光栅建模的成像方法及装置
CN114599263A (zh) 2019-08-21 2022-06-07 艾科缇弗外科公司 用于医疗成像的系统和方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001351098A (ja) * 2000-06-05 2001-12-21 Nec Corp 指紋入力装置
KR200399917Y1 (ko) * 2005-08-09 2005-11-01 이재인 지문인식부를 가지는 체지방 측정기
JP2013022338A (ja) * 2011-07-25 2013-02-04 Fujitsu Ltd 生体成分測定装置及び生体成分測定方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4648717A (en) * 1984-02-06 1987-03-10 Robotic Vision Systems, Inc. Method of three-dimensional measurement with few projected patterns
DE4007500A1 (de) * 1990-03-09 1991-09-12 Zeiss Carl Fa Verfahren und vorrichtung zur beruehrungslosen vermessung von objektoberflaechen
KR20050020327A (ko) * 2003-08-22 2005-03-04 주식회사 우량정보기술 회절격자판을 이용한 지문인식장치
WO2005067389A2 (en) * 2004-01-15 2005-07-28 Technion Research & Development Foundation Ltd. Three-dimensional video scanner
KR100714280B1 (ko) * 2006-04-27 2007-05-02 삼성전자주식회사 오버레이 계측설비 및 그를 이용한 오버레이 계측방법
US7791734B2 (en) * 2006-05-02 2010-09-07 Lawrence Livermore National Security, Llc High-resolution retinal imaging using adaptive optics and Fourier-domain optical coherence tomography
US7995832B2 (en) * 2007-01-11 2011-08-09 Kla-Tencor Corporation Photomask inspection and verification by lithography image reconstruction using imaging pupil filters
US7327859B1 (en) * 2007-02-14 2008-02-05 Lam Ko Chau Methods and systems for automated fingerprint recognition
KR101019173B1 (ko) * 2008-12-09 2011-03-04 국방부 군비국 중산 과학 연구원 광 스펙클들을 위한 대면적의 비왜곡 이미징 장치 및 그의 방법
WO2010090673A1 (en) * 2009-01-20 2010-08-12 The Trustees Of Dartmouth College Method and apparatus for depth-resolved fluorescence, chromophore, and oximetry imaging for lesion identification during surgery
DE102010064593A1 (de) * 2009-05-21 2015-07-30 Koh Young Technology Inc. Formmessgerät und -verfahren
JP5409263B2 (ja) * 2009-10-28 2014-02-05 京セラ株式会社 携帯電子機器及び携帯電話機
US8514284B2 (en) * 2009-12-17 2013-08-20 Raytheon Company Textured pattern sensing and detection, and using a charge-scavenging photodiode array for the same
US20110175981A1 (en) * 2010-01-19 2011-07-21 Chun-Hung Lai 3d color image sensor
US8660324B2 (en) * 2010-03-29 2014-02-25 Raytheon Company Textured pattern sensing using partial-coherence speckle interferometry
US8366273B2 (en) * 2011-01-31 2013-02-05 National Chiao Tung University Iris image definition estimation system using the astigmatism of the corneal reflection of a non-coaxial light source
US10012953B2 (en) * 2011-12-13 2018-07-03 Canon Kabushiki Kaisha Method of reconstructing a holographic image and apparatus therefor
CN102589476B (zh) * 2012-02-13 2014-04-02 天津大学 高速扫描整体成像三维测量方法
US20150324566A1 (en) * 2012-08-28 2015-11-12 Hitachi, Ltd. Authentication Device and Authentication Method
JP6248533B2 (ja) * 2013-10-22 2017-12-20 富士通株式会社 画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラム
EP2879004A1 (en) * 2013-12-02 2015-06-03 IMEC vzw Apparatus and method for performing in-line lens-free digital holography of an object

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001351098A (ja) * 2000-06-05 2001-12-21 Nec Corp 指紋入力装置
KR200399917Y1 (ko) * 2005-08-09 2005-11-01 이재인 지문인식부를 가지는 체지방 측정기
JP2013022338A (ja) * 2011-07-25 2013-02-04 Fujitsu Ltd 生体成分測定装置及び生体成分測定方法

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