KR101828800B1 - 반사파를 이용한 위·변조 지문 검증 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용하는 지문 센서의 지문 감지 기술에 관한 것으로, 보다 자세하게는 초음파와 같이 피검체에서 반사되는 파형을 이용하여 피검체의 지문이 위조, 변조된 것인지 여부를 검증하는 장치에 관한 것이다.
상기 지문 검증 장치는, 피검체에 웨이브 신호를 인가하고 상기 피검체로부터 반사되는 웨이브 신호를 수신하는 지문 센서와, 상기 수신된 웨이브 신호를 수신 시간별로 구분하여 로컬 파형을 검출하는 파형 검출부와, 상기 로컬 파형의 개수를 카운트하고 상기 카운트된 로컬 파형의 개수에 기초하여, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 위변조 여부를 검지하는 위변조 검지부로 이루어진다.

Description

반사파를 이용한 위·변조 지문 검증 방법 및 장치{Method and apparatus for verifying forged fingerprints using reflected wave}

본 발명은 사용하는 지문 센서의 지문 감지 기술에 관한 것으로, 보다 자세하게는 웨이브 신호와 같이 피검체에서 반사되는 파형을 이용하여 피검체의 지문이 위조, 변조된 것인지 여부를 검증하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

현재, 스마트폰, 노트북과 같은 휴대용 기기, 건물 내의 출입 관리 시스템, 또는 금융 거래 시스템 등 광범위한 분야에서 개인의 동일성을 확인하기 위한 다양한 수단들이 이용되고 있다. 이러한 동일성 확인 수단으로 채택되기 위해서는 사용의 신속성, 편리성과 더불어 제3자 침해로부터의 보안성이 확보되어야 한다.

통상의 보안 시스템에서는 개인의 생체적인 특징을 인식하여 미리 저장된 데이터와 비교하는 인증 방법이 주로 사용되고 있다. 이 중에서 개인의 생체적인 특징을 이용한 인증 방법 중 가장 보편적으로 사용되는 것이 지문 센서를 통한 개인 인증 방법이다. 지문 센서는 비밀번호 입력이나 다른 복잡한 생체 인식 기술에 비해 사용상의 용이성, 정확도, 저렴한 비용 등 다양한 장점을 지니고 있다.

알려진 바와 같이, 지문 센서를 이용한 동일성 인식 기술은 지문 입력기 및 신호 처리 알고리즘으로 이루어져 있다. 일반적인 지문 센서 기술은 빛이나 음파를 발사하고 릿지(ridge)와 밸리(valley)로 이루어진 피검체의 표면의 형상을 인식한 후 미리 저장된 생체 데이터와 비교하여 동일인 여부를 인증한다.

그러나, 이와 같이 지문의 사용성이 높아지고 대중화될수록, 지문 인증을 통해 개인 정보를 저장하거나 확인하는 경우가 빈번하게 되므로, 만일 이러한 지문이 위조, 변조되어 인증 시스템이 무력화된다면 그 피해는 광범위하게 미칠 수 있다.

따라서, 인식된 지문의 이미지가 특정인의 것인지를 비교하는 알고리즘과 별도로, 위조 또는 변조된 지문을 별도로 판별하여 검증하는 기술이 요구된다. 특히, 이러한 검증 기술은 과도한 알고리즘의 복잡성이나 사용자의 불편을 유발하지 않고도 위변조 판별의 정확성을 높일 수 있어야 할 것이다.

미국특허공개공보 2016-0224823호 (2016. 8. 4)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 지문 인식을 통한 동일성 판단에 앞서, 입력된 지문이 위조나 변조된 것이 아닌지 여부를 검증할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 위조나 변조된 지문이 생체와 차이가 나는 점에 기초하여 상기 입력된 지문의 위조나 변조 여부를 저비용으로 신속하게 검증할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 지문 검증 장치는, 피검체에 웨이브 신호를 인가하고 상기 피검체로부터 반사되는 웨이브 신호를 수신하는 지문 센서; 상기 수신된 웨이브 신호를 수신 시간별로 구분하여 로컬 파형을 검출하는 파형 검출부; 및 상기 로컬 파형의 개수를 카운트하고 상기 카운트된 로컬 파형의 개수에 기초하여, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 위변조 여부를 검지하는 위변조 검지부를 포함하여 이루어진다.

상기 위변조 검지부는 상기 검출된 로컬 파형 중에서 위조 지문 필름 상에서 반사된 로컬 파형의 진폭과, 상기 위조 지문 필름과 상기 위조 지문 필름을 부착한 손가락 사이에서 반사된 로컬 파형의 진폭의 비율이 소정의 임계치를 넘는가를 기준으로, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 위변조 여부를 검지한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 위변조 검지부는 상기 검출된 로컬 파형 중에서 상기 피검체의 내부에서 반사된 제1 로컬 파형의 위치를, 정상 손가락의 내부에서 반사된 제2 로컬 파형의 위치와 비교하는 과정을 추가로 수행하여, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 위변조 여부를 검지한다. 특히, 상기 위변조 검지부는 상기 검출된 로컬 파형 중에서 상기 피검체의 표면에서 반사된 제3 로컬 파형과 상기 제1 로컬 파형간의 간격과, 상기 정상 손가락의 표면에서 반사된 제4 로컬 파형과 상기 제2 로컬 파형간의 간격의 비율이 소정의 임계치를 넘는가를 기준으로, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 위변조 여부를 검지한다.

추가적으로, 상기 위변조 검지부는 상기 제3 로컬 파형의 진폭과 상기 제4 로컬 파형의 진폭간의 비율이 소정의 임계치를 넘는가를 기준으로, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 위변조 여부를 검지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 이미 구비된 반사파를 이용하는 지문 센서의 요소들을 그대로 이용하여 입력된 지문의 위조 또는 변조 여부를 신속히 검증할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 인체와 상이한 재질로 지문을 모사하거나, 손가락에 필름을 입히는 등 다양한 지문 위변조 방식을 범용적으로 검증할 수 있는 장점이 있다.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 피검체의 손가락 끝에 위조 지문 필름을 부착한 경우를 보여주는 도면이다.
도 3은 상기 제1 실시예에 따라 신호 송수신부에 수신되는 웨이브 신호에 포함된 로컬 파형들을 시간에 따라 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따라 피검체가 특정 재질로 모사 제작된 경우를 보여주는 도면이다.
도 5는 상기 제2 실시예에 따라 신호 송수신부에 수신되는 웨이브 신호에 포함된 로컬 파형들을 시간에 따라 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검증 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 7은 피검체의 지문 및 지문에 포함된 특이점들을 예시적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 센서(20)를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1를 참조하면, 지문 센서(20)는 피검체(10)에 대해 웨이브 신호(W1)를 인가할 수 있는 적어도 하나 이상의 신호 송수신부(22)와 각각의 신호 송수신부(22)와 전기적으로 연결된 신호 인가용 전극(24)을 포함할 수 있다. 피검체(10)에 인가된 웨이브 신호(W1)는 피검체(10)의 표면 또는 그 내부로부터 반사될 수 있으며, 피검체(10)로부터 반사된 반사 웨이브 신호(W2)는 다시 신호 송수신부(22)에서 수신되어 신호 수신용 전극(26)을 통해 전송될 수 있다. 피검체(10)로부터 반사된 반사 웨이브 신호(W2)는 신호 송수신부(22)에서 수신되어 신호 수신용 전극(26)을 통하여 신호 컨트롤러(후술하는 도 6의 130)로 전달될 수 있으며, 그 과정에서 신호 증폭기(후술하는 도 1의 28)를 거칠 수도 있다.

본 발명에 있어서, 피검체(10)는 인체의 일부 영역, 예를 들어 손가락 말단의 지문 영역일 수 있다. 피검체(10)는 주변의 다른 피부 영역보다 상대적으로 돌출된 피부 영역인 릿지 영역(ridge region, F1) 및 릿지 영역(F1)들 사이의 영역인 밸리 영역(valley region, F2)을 포함할 수 있다. 피검체(10)의 릿지 영역(F1)이 지문 센서(20)의 신호 송수신부(22)에 대응되는 지문 센서(20) 표면(20a)에 접촉하는 경우, 밸리 영역(F2)은 지문 센서(20)의 표면(20a)과 직접 접촉하지 않고 지문 센서(20)와 이격될 수 있다. 릿지 영역(F1)이 지문 센서(20)의 표면(20a)과 접촉한 상태에서 밸리 영역(F2)과 지문 센서(20) 사이의 공간(12)은 빈 공간(air)이거나 피검체(10)로부터 배출된 땀 또는 이물질 등이 개재될 수 있다.

본 발명에 따른 지문 센서(20)의 신호 인가용 전극(24) 및 신호 수신용 전극(26)은 금속, 합금, 전도성 금속 산화물, 전도성 금속 질화물 또는 전도성 폴리머 등의 전도성 물질로 형성될 수 있다. 신호 인가용 전극(24), 신호 수신용 전극(26) 및 트랜지스터(28)는 절연층(21) 내에 포함되어 형성될 수 있다. 절연층(21)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물이나 절연성 폴리머 등으로 형성될 수 있다. 신호 송수신부(22)는 금속, 합금, 전도성 금속 산화물, 전도성 금속 질화물, 피에조-세라믹(piezo-ceramic) 실리콘 또는 전도성 폴리머 등의 전도성 물질로 형성된 전도성 물질층일 수 있다. 그리고, 절연층(21) 및 신호 송수신부(22) 상에는 보호막(passivation layer, 23)이 부가 형성될 수 있다. 보호막(23)은 유기물, 폴리머, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등으로 형성될 수 있다.

신호 송수신부(22)는 지문 센서(20)의 표면(20a)부를 이룰 수 있으며, 지문 센서(20) 외부로 노출되어 피검체(10)와 접촉할 수 있다. 본 발명에서 지문 센서(20)는 하나 이상의 신호 송수신부(22)를 포함할 수 있으며, 신호 송수신부(22)의 폭 또는 신호 송수신부(22)들 사이의 간격은 피검체(10)의 릿지 영역(F1) 또는 밸리 영역(F2)들의 폭이나 간격보다 작은 크기를 지닐 수 있다. 예를 들어, 신호 송수신부(22)의 폭 또는 신호 송수신부(22)들 사이의 간격은 수 마이크로미터 내지 수백 마이크로미터 정도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 신호 인가용 전극(24)의 말단(Tx1~Tx7)과 신호 수신용 전극(26)의 말단(Rx1~Rx7)은 공히, 후술하는 신호 컨트롤러(도 6의 130)와 연결될 수 있다.

이상과 같은 방식으로 피검체(10)가 갖는 릿지와 밸리를 이미지화한 후, 미리 저장된 데이터와 비교함으로써 피검체의 동일성 여부를 파악할 수 있다. 그러나, 비교되는 두 개의 지문 데이터가 동일하거나 유사한 것으로 판단되더라도, 피검체(10)의 신원 내지 동일성이 완전히 확인되는 것은 아니다. 예를 들어, 위조나 변조에 의하여 피검체(10)의 지문 형상이 복사 또는 모사됨으로써 단순히 지문 형상의 동일성만으로는 인증 시스템이 무력화 될 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명에서는 상기 동일성 여부 판단에 앞서서, 입력된 지문의 위변조 여부를 먼저 검증함으로써 지문 인증 시스템의 신뢰성을 향상시키고자 한다.

이러한 지문의 위변조 방식으로는, 다른 사람의 손가락 위에 필름 형태의 위조 지문을 덧씌우는 경우나, 마네킨 손가락과 같은 별도의 재질로 인간의 지문을 모사 제작하는 경우 등이 있다. 이하 본 발명에서는 전자의 경우와 후자의 경우에 대한 해결책을 각각 제1 실시예와 제2 실시예로 나누어 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 피검체(10)의 손가락 끝에 위조 지문 필름(15)을 부착한 경우를 보여주는 도면이다. 신호 송수신부(22)에서 발생된 웨이브 신호(T3)는 위조 지문 필름(15)에서 일부가 반사되고(R3), 위조 지문 필름(15)을 통과한 웨이브 신호(T4)는 다시 실제 손가락의 표면에서 일부가 반사된다(R4). 여기서, 신호 송수신부(22)에서 발생된 신호는 실제로는 보호막(23) 및 에어 갭(12)에서도 일부 반사되지만 이 부분에서 반사된 신호(미도시 됨)는 테스트되는 지문과 관련없이 일정하므로 생략되었다.

도 3은 상기 제1 실시예에 따라 신호 송수신부(22)에 수신되는 웨이브 신호에 포함된 로컬 파형들을 시간에 따라 도시한 도면이다. 먼저, 입력된 지문이 정상 손가락으로부터 제공된 것이라면, 보호막(23) 및 에어 갭(12)에서 반사된 로컬 파형(R1, R2)과 손가락에서 반사된 로컬 파형(R3)이 명확하게 검출된다. 물론, 손가락의 내부의 혈관, 골조직에 의해 반사되는 로컬 파형(R4)도 미소하게 검출될 수 있지만 상기 손가락에서 반사된 로컬 파형(R3)에 비해서는 상대적으로 미미한 정도이다.

이에 반하여, 입력된 지문이 손가락 끝에 부착된 위조 지문 필름(15)에 의해 제공된 것이라면, 위조 지문 필름(15)과 손가락(10)은 음향 임피던스(acoustic impedance)가 서로 상이하므로 그 경계 지점에서 분명한 로컬 파형(R4')이 측정될 수 있다. 물론, 이 경우에도 보호막(23) 및 에어 갭(12)에서 반사된 로컬 파형(R1', R2')는 상기 반사된 로컬 파형(R1, R2)과 진폭 및 시간대(t1, t2)가 동일하다. 또한, 정상 손가락에서 반사된 로컬 파형(R3)의 진폭과 위조 지문 필름(15)에서 반사된 로컬 파형(R3')과 진폭은 다소 상이하더라도 동일한 시간대(t3)에 표시될 수 있다.

이상의 결과를 종합하면, 위조 지문 필름(15)과 손가락(10) 사이에서 반사된 로컬 파형(R4')에 비해, 정상 손가락 내부에서 반사된 로컬 파형(R4)은 미미하기 때문에, 위조 지문 필름(15)과 손가락(10) 사이에서 반사된 로컬 파형(R4')의 진폭(A4')을 측정함으로써 위조 지문 필름(15)이 부착된 손가락인지를 판단할 수 있다. 구체적으로, 측정된 진폭(A4')이 소정의 임계치를 넘으면 정상 손가락이 아니라고 판단되고, 그렇지 않으면 정상 손가락이라고 판단되는 것이다. 추후에, 지문 센서에 의해 동일성 여부를 체크하는 과정은 정상 손가락이라고 판단된 경우에만 수행된다.

상기 임계치는 정상 손가락과 구별되는 수준으로 경험적으로 얻어질 수 있겠으나, 위조 지문 필름(15)에서 반사된 로컬 파형(R3')의 진폭(A3')에 대한, 상기 로컬 파형(R4')의 진폭(A4')의 비율(A4'/A3')을 기준으로 할 수도 있다. 예를 들어, 상기 비율이 0.7 이상인 경우 위조 지문 필름으로 판정할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따라 피검체(10)가 특정 재질로 모사 제작된 경우를 보여주는 도면이다. 신호 송수신부(22)에서 발생된 신호(T3)는 모사 제작된 가짜 손가락(17)에서 일부가 반사되고(R3), 가짜 손가락(17)을 통과한 신호(T4)는 가짜 손가락(17) 내부의 어느 지점에서 그 일부가 반사될 수 있다(R4'). 여기서, 신호 송수신부(22)에서 발생된 신호는 실제로는 보호막(23) 및 에어 갭(12)에서도 일부 반사되지만 이 부분에서 반사된 신호(미도시 됨)는 테스트되는 지문과 관련없이 일정하므로 생략되었다.

도 5는 상기 제2 실시예에 따라 신호 송수신부(22)에 수신되는 웨이브 신호에 포함된 로컬 파형들을 시간에 따라 도시한 도면이다. 입력된 지문이 정상 손가락으로부터 제공된 것인지 모사 제작 손가락(17)으로부터 제공된 것인지 상관없이 각각의 내부에서 반사된 상대적으로 미소한 로컬 파형(R4, R4')이 신호 송수신부(22)에 의해 감지될 수 있다. 다만, 정상 손가락의 내부에서 반사된 로컬 파형(R4)과 모사 제작 손가락의 내부에서 반사된 로컬 파형(R4')은, 양자 간의 음향 임피던스가 상이하고 그 내부에서 반사되는 위치도 상이하므로, 서로 이격된 시간대(t4, t4')에서 측정된다. 즉, 로컬 파형(R3) 및 로컬 파형(R4) 간의 시간 간격(L)과, 로컬 파형(R3') 및 로컬 파형(R4') 간의 시간 간격(L')이 상이하다. 따라서, 두 시간 간격의 비율이 소정의 제1 임계치를 넘는가를 기준으로 모사 제작 손가락인지 여부를 판단할 수 있다.

한편, 모사 제작 손가락과 정상 손가락은 상이한 재질이므로 양자 간의 음향 임피던스가 상이할 뿐만 아니라 그 표면에서 반사되는 신호의 크기도 상이할 수 있다. 따라서, 보다 정확한 판단을 위하여, 위의 시간 간격의 비율의 기준에 더하여 각각의 손가락 표면에서 반사되는 로컬 파형(R3, R3')의 진폭의 비율(A3'/A3)을 추가로 고려할 수 있다. 여기서, 상기 진폭의 비율(A3'/A3)이 소정의 제2 임계치를 넘는 경우라면 모사 제작 손가락이라고 판단되는 것이다. 추후에, 지문 센서에 의해 동일성 여부를 체크하는 과정은 정상 손가락이라고 판단된 경우에만 수행된다.

이상에서 설명된 제1 실시예 및 제2 실시예는 선택적, 독립적으로 구현될 수도 있으나, 범용성을 높이는 차원에서 하나의 장치 내에서 함께 구현될 수도 있을 것이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 검증 장치(100)의 구성을 도시한 블록도이다. 지문 검증 장치(100)는 지문 센서(20), 마이크로 프로세서(110), 메모리(115), 사용자 인터페이스(120), 신호 컨트롤러(130), 로컬 파형 검출부(140), 위변조 검지부(150) 및 동일성 인식부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.

마이크로 프로세서 내지 CPU(110)는 인스트럭션, 데이터 또는 컴퓨터 주소들을 일시 저장하기 위한 로컬 스토리지인 캐시 메모리를 선택적으로 포함한다. 마이크로 프로세서(110)는 메모리(115)와 같은 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체에 기록된 인스트럭션들(또는 소프트웨어 모듈들)를 실행한다. 예를 들어, 위변조 검지부(150)나 동일성 인식부(160)는 소프트웨어 모듈로 생성되어 마이크로 프로세서(110)에 의해 메모리(115)에 로드될 수 있고, 마이크로 프로세서(110)에 의해 실행될 수 있다. 또한, 마이크로 프로세서(110)는 지문 검증 장치(100)에 포함된 다른 구성요소들의 동작을 전반적으로 제어한다.

상기 메모리(115)는 RAM(random access memory), ROM(read-only component) 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있고, 부팅(booting)을 위해 필요한 기본 루틴들 또는 상기 소프트웨어 모듈들을 로드 할 수 있다. 또한 메모리(115)는 지문 비교를 위한 기준 데이터 DB(database)를 저장하고, 지문 검증 장치(100)에서 처리된 결과를 기록하기 위한, 하드 디스크 드라이브, 광디스크 드라이브, SSD(solid-state memory device) 등을 더 포함할 수 있다.

사용자는 사용자 인터페이스(120)를 통하여 지문 검증 장치(100)에 명령 및/또는 정보를 입력할 수 있다. 사용자 인터페이스(120)의 예로는, 키보드, 마우스, 터치패드, 조이스틱, 게임패드, 마이크로폰 등의 입력 수단뿐만 아니라, 디스플레이 패널, 스피커 등 영상/음성 출력 수단을 포함할 수 있다.

도 1에서 전술한 바와 같이, 지문 센서(20)는 피검체(10)에 웨이브 신호(W1)를 인가하고 상기 피검체로부터 반사되는 웨이브 신호(W2)를 수신한다. 상기 웨이브 신호는 음파, 초음파, RF(radiofrequency)를 포함할 수 있다. 이 때, 신호 컨트롤러(130)는 상기 인가되는 웨이브 신호(W1)의 인가를 트리거하고, 상기 반사되는 웨이브 신호(W2)를 동기로 수신할 수 있도록 제어한다.

로컬 파형 검출부(140)는 상기 수신된 웨이브 신호를 수신 시간별로 구분하여 로컬 파형을 검출한다. 예를 들어, 로컬 파형은 일정 이하의 낮은 신호(노이즈 신호)를 필터링한 후 잔존하는, 시간대별로 구분되는 신호이다.

한편, 위변조 검지부(150)는 제1 실시예에 따라서, 로컬 파형들의 개수를 카운트하고, 상기 카운트된 로컬 파형의 개수에 기초하여, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 위변조 여부를 검지한다. 구체적으로 위변조 검지부(150)는, 상기 검출된 로컬 파형들 중에서 위조 지문 필름 상에서 반사된 로컬 파형(도 3의 R3')의 진폭(도 3의 A3')과, 상기 위조 지문 필름과 상기 위조 지문 필름을 부착한 손가락 사이에서 반사된 로컬 파형(도 3의 R4')의 진폭(도 3의 A4')의 비율이 소정의 임계치를 넘는가를 기준으로, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 위변조 여부를 검지한다. 예를 들어, 상기 A3'에 대한 상기 A4'의 비율이 0.7을 넘는 경우에는 위변조된 것으로 판정될 수 있다.

한편, 위변조 검지부(150)는 전술한 제1 실시예에 따른 기준에 더하여 상기 제2 실시예에 따른 기준을 추가할 수 있다. 따라서, 위변조 검지부(150)는 상기 검출된 로컬 파형 중에서 상기 피검체의 내부에서 반사된 제1 로컬 파형(도 5의 R4')의 위치(도 5의 t4')를, 정상 손가락의 내부에서 반사된 제2 로컬 파형(도 5의 R4)의 위치(도 5의 t4)와 비교하는 과정을 추가로 수행하여, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 위변조 여부를 검지한다.

특히, 위변조 검지부(150)는 상기 검출된 로컬 파형 중에서 상기 피검체의 표면에서 반사된 제3 로컬 파형(도 5의 R3')과 상기 제1 로컬 파형(도 5의 R4')간의 간격(도 5의 L')과, 정상 손가락의 표면에서 반사된 제4 로컬 파형(도 5의 R3)과 상기 제2 로컬 파형(도 5의 R4)간의 간격(도 5의 L)의 비율이 소정의 임계치를 넘는가를 기준으로, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 위변조 여부를 검지할 수 있다.

한편, 보다 더 정확도를 높이는 차원에서 상기 로컬 파형의 위치 분석에 더하여, 위변조 검지부(150)는 상기 제3 로컬 파형(도 5의 R3')의 진폭(도 5의 A3')과 상기 제4 로컬 파형(도 5의 R3)의 진폭(도 5의 A3)간의 비율이 소정의 임계치를 넘는가를 기준으로 상기 피검체로부터 제공된 지문의 위변조 여부를 검지할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 동일성 인식부(160)는 위변조 검지부(150)에서 상기 피검체로부터 제공된 지문이 위변조 되지 않았다고 판정한 경우에 한하여, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 분석을 통해 상기 피검체의 동일성을 인식한다. 이 때, 동일성 인식부(160)는 이미 획득된 정보를 이용하는 차원에서, 로컬 파형 검출부(140)에서 검출된 로컬 파형을 그대로 이용하여 상기 피검체의 동일성을 인식하는 것이 바람직하나, 이에 한하지 않고 상기 위변조 검지 과정과 무관하게 별도의 수단에 의해 지문의 동일성 여부를 인식할 수도 있음은 물론이다.

동일성 인식부(160)는 구체적으로, 피검체(10)의 지문 정보를 이용하여 패턴 프로세싱(pattern processing)을 거치고, 피검체(10) 지문의 특이점들을 데이터화한 뒤, 메모리(115)에 미리 저장된 피검체(10)의 지문 DB(기준 데이터 DB)와 비교과정을 수행할 수 있다.

먼저, 상기 패턴 프로세싱은 스무딩(smoothing), 이진화(binarization) 및 세선화(thinning) 과정을 포함한다. 스무딩이란 반사 웨이브 신호(W2)로부터 노이즈를 제거하는 것으로, 필터링을 이용하여 실시할 수 있다. 이진화는 피검체(10) 지문 부위의 릿지 영역(F1) 및 릿지 영역(F1)들 사이의 영역인 밸리 영역(F2)을 서로 흑백으로 구별하는 과정이다. 세선화는 피검체(10)의 지문 부위의 릿지 영역(F1) 또는 밸리 영역(F2)으로 나타내지는 라인 선폭을 1화소로 정리하는 것을 의미한다.

이후, 피검체(10)의 지문에 나타나는 특이점들은 데이터화된다. 피검체의 지문 및 지문에 포함된 특이점들을 예시적으로 나타낸 도 7을 참조하면, 피검체(10)의 지문 내에는 다양한 형태의 특이점들이 포함될 수 있으며, 예를 들어 P1, P2, P3, P4, P5 및 P6을 특이점이라 할 수 있다. 피검체(10)의 지문 형상에서 특이점으로 판단될 수 있는 것으로 릿지(ridge), 밸리(valley), 끝점(ending point), 분기점(bifurcation), 중심점(upper core), 아래 중심점(lower core), 삼각주(right delta) 등이 있다.

마지막으로, 동일성 인식부(160)는 지문 DB에 저장된 지문 데이터와, 측정된 피검체(10)의 지문 데이터를 비교하여, 두 개의 지문 데이터가 동일한 것으로 판단되는 경우에, 저장된 피검체와 측정된 피검체(10)가 동일인이라는 것을 확인할 수 있다.

전술한 위변조 검지부(150)에 의해 검지된 결과와, 동일성 인식부(160)에서 인식된 결과는 다시 메모리(115)에 저장되어 지문 검증 및 동일성 인식을 이용한 다양한 어플리케이션에서 활용될 수 있다.

지금까지 도 6의 각 구성요소들은 메모리 상의 소정 영역에서 수행되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(software)나, FPGA(field-programmable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소들은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능하다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

10: 피검체 12: 에어 갭
15: 위조 지문 필름 17: 모사 제작 손가락
20: 지문센서 22: 신호 송수신부
23: 보호막 24: 신호 인가용 전극
26: 신호 수신용 전극 28: 신호 증폭기
100: 지문 검증 장치 110: 마이크로 프로세서
115: 메모리 120: 사용자 인터페이스
130: 신호 컨트롤러 140: 로컬 파형 검출부
150: 위변조 검지부 160: 동일성 인식부

Claims (10)

1. 피검체에 웨이브 신호를 인가하고 상기 피검체로부터 반사되는 웨이브 신호를 수신하는 지문 센서;
   상기 수신된 웨이브 신호를 수신 시간별로 구분하여 로컬 파형을 검출하는 로컬 파형 검출부; 및
   상기 로컬 파형의 개수를 카운트하고 상기 로컬 파형 간의 간격을 측정하여, 상기 카운트된 로컬 파형의 개수 및 상기 측정된 간격을 기초로, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 위변조 여부를 검지하는 위변조 검지부; 및
   상기 위변조 검지부에서 상기 피검체로부터 제공된 지문이 위변조되지 않았다고 판단된 경우에 한하여, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 분석을 통해 상기 피검체의 동일성을 인식하는 동일성 인식부를 포함하되,
   상기 위변조 검지부는
   상기 검출된 로컬 파형 중에서 상기 지문 센서의 보호막에서 반사된 로컬 파형 및 에어 갭에서 반사된 로컬 파형을 제외한 나머지 로컬 파형 중에서, 첫번째로 검출된 로컬 파형의 진폭에 대비하여 두번째로 검출된 로컬 파형의 진폭이 갖는 비율이 특정 임계치를 넘는 경우에 상기 지문이 위변조된 것으로 판단하는, 지문 검증 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 웨이브 신호는 초음파 신호인 지문 검증 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 위변조 검지부는
   상기 검출된 로컬 파형 중에서 상기 피검체의 내부에서 반사된 제1 로컬 파형의 위치를, 정상 손가락의 내부에서 반사된 제2 로컬 파형의 위치와 비교하는 과정을 추가로 수행하여, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 위변조 여부를 검지하는 지문 검증 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 위변조 검지부는
   상기 카운트된 파형의 개수에 기초한 검지 과정과, 상기 제1 로컬 파형의 위치 및 상기 제2 로컬 파형의 위치를 비교하는 검지 과정이 모두 통과된 경우에 한하여, 상기 피검체가 정상 손가락이라고 판정하는 지문 검증 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 위변조 검지부는
   상기 검출된 로컬 파형 중에서 상기 피검체의 표면에서 반사된 제3 로컬 파형과 상기 제1 로컬 파형간의 간격과,
   상기 정상 손가락의 표면에서 반사된 제4 로컬 파형과 상기 제2 로컬 파형간의 간격의 비율이 소정의 임계치를 넘는가를 기준으로, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 위변조 여부를 검지하는 지문 검증 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 위변조 검지부는
   상기 제3 로컬 파형의 진폭과 상기 제4 로컬 파형의 진폭간의 비율이 소정의 임계치를 넘는가를 기준으로, 상기 피검체로부터 제공된 지문의 위변조 여부를 검지하는 지문 검증 장치.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 상기 동일성 인식부는
   상기 로컬 파형 검출부에서 검출된 로컬 파형을 그대로 이용하여 상기 피검체의 동일성을 인식하는 지문 검증 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 수신되는 웨이브 신호를 증폭하는 신호 증폭기를 더 포함하는 지문 검증 장치.

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