KR102111858B1 - Method and system for authenticating stroke-based handwritten signature using machine learning - Google Patents

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Abstract

기계학습을 이용한 획 기반 수기 서명 인증 방법 및 시스템이 제시된다. 일 실시예에 따른 획 기반 수기 서명 인증 방법은, 사용자로부터 입력 받은 서명의 수집 점(point)들로부터 획 이미지 시퀀스(sequence)와 획 시간 시퀀스를 추출하는 단계; 상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하고, 상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하여 특징 벡터를 추출하는 단계; 및 추출된 상기 특징 벡터를 이용하여 서명의 진위 여부를 판별하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. A method and system for stroke-based handwritten signature authentication using machine learning are presented. A stroke-based handwritten signature authentication method according to an embodiment includes extracting a stroke image sequence and a stroke time sequence from collection points of a signature received from a user; Extracting a feature of each stroke image from the stroke image sequence, and extracting a feature vector by extracting features of each stroke time from the stroke time sequence; And determining whether the signature is authentic by using the extracted feature vector.

Figure R1020180095417
Figure R1020180095417

Description

기계학습을 이용한 획 기반 수기 서명 인증 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR AUTHENTICATING STROKE-BASED HANDWRITTEN SIGNATURE USING MACHINE LEARNING}METHOD AND SYSTEM FOR AUTHENTICATING STROKE-BASED HANDWRITTEN SIGNATURE USING MACHINE LEARNING}

아래의 실시예들은 수기 서명의 인증에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기계 학습을 이용하여 서로 다른 사람들의 진 서명, 또한 진 서명과 이를 모방한 위조 서명을 구별 가능하게 하는 수기 서명의 인증 방법 및 시스템에 관한 것이다. The following embodiments relate to the authentication of handwritten signatures, and more particularly, the method and system for authenticating handwritten signatures that distinguish between authentic signatures of different people using machine learning, and also authentic signatures and counterfeit signatures imitating them. It is about.

최근 개개인의 타인과 구별되는 생물학적 특성을 이용하여 자신을 인증하는 생체 인식 기술들이 개발되고 있다. 일반적인 생체 인식 수단으로 지문, 홍채, 수기 서명 등이 이용되고 있다. 이 중에서 수기 서명은 사회에서 이미 널리 사용되고 있기 때문에 다른 방법들에 비해 쉽게 적용될 수 있는 장점을 가지고 있다. Recently, biometric techniques for authenticating themselves using biological characteristics that are distinct from each other are being developed. Fingerprints, irises, and handwritten signatures are used as general biometric means. Of these, handwritten signatures have the advantage that they can be easily applied compared to other methods because they are already widely used in society.

하지만 수기 서명을 이용한 생체 인식 방법은 동일인의 진 서명이 매번 완전하게 일치하지 않고 진 서명들과 이를 모방한 서명이 쉽게 구별되지 않는 문제가 있다. 이는 인증 시스템으로 하여금 보안상의 큰 문제를 야기하므로 수기 서명을 이용한 인증 시스템의 경우 사용자의 진 서명을 이를 모방한 서명 또는 타인의 진 서명과 구별할 수 있는 방법이 반드시 동반되어야 한다.However, in the biometric method using a handwritten signature, there is a problem in that the true signature of the same person is not completely matched every time, and the true signature and the signature imitating it are not easily distinguishable. Since this causes the security problem of the authentication system, in the case of the authentication system using a handwritten signature, a method of distinguishing the user's true signature from the signature imitating it or another's true signature must be accompanied.

이러한 수기 서명 인증의 종래 기술로는 DTW(Dynamic Time Warping) 알고리즘을 이용하거나 뉴럴 네트워크의 한 종류인 RNN(Recurrent Neural Network)을 이용한 방법들이 있다. Conventional techniques for handwritten signature authentication include methods using a Dynamic Time Warping (DTW) algorithm or a Recurrent Neural Network (RNN), which is a type of neural network.

DTW 기반 방법은 사용자의 원본 서명들을 수집하는 단계, 새로운 서명과 기존에 수집된 사용자의 원본 서명들을 동적으로 비교하여 유사도를 측정하는 단계, 구해진 유사도가 정해진 임계 값보다 낮으면 해당 서명을 위조 서명으로, 높으면 진 서명으로 판단하는 단계로 이루어진다. 이러한 서명 인증 방법은 비교 과정을 위해 모든 원본 서명들을 데이터 베이스화 하므로 언제든지 데이터 베이스로부터 사용자들의 서명 정보가 유출될 수 있는 위험을 가지고 있다.The DTW-based method includes collecting the original signatures of the user, dynamically comparing the original signatures of the new and existing collected users to measure similarity, and if the obtained similarity is lower than a predetermined threshold, the signature is a forged signature. If it is high, it consists of a step of judging by the signature that is lost. This signature authentication method has a risk that users' signature information can be leaked from the database at any time because all original signatures are databased for comparison.

상기 문제를 해결하기 위해 특징 추출(feature extraction) 기반 서명 인증 방법들이 제안되었다. 이들 중 리커런트 네트워크(recurrent network)를 이용한 서명 인증 방법은 서명들을 수집하는 단계, 수집된 서명을 전처리하는 단계, 수집된 서명으로부터 진 서명의 특징 벡터를 추출하는 단계, 추출된 특징 벡터를 이용하여 진 서명 또는 위조 서명으로 판별하는 과정으로 이루어진다. 서명으로부터 특징 벡터를 추출하는 단계는 서명을 이루는 수집 점(point)들의 시퀀스를 입력으로, 서명의 특징 벡터(feature vector)를 출력으로 하는 리커런트 네트워크를 이용한다.In order to solve the above problem, feature extraction based signature authentication methods have been proposed. Among these, a signature authentication method using a recurrent network includes collecting signatures, pre-processing the collected signatures, extracting a feature vector of a lost signature from the collected signatures, and using the extracted feature vector It consists of a process of discriminating by a signature of a falsity or a forgery. The step of extracting the feature vector from the signature uses a recurrent network that outputs a signature feature vector as an input and a sequence of collection points constituting the signature.

상기 특징 추출 기반 서명 인증 방법은 원본 서명들을 데이터 베이스화하지 않으므로 사용자의 원본 서명이 유출될 위험이 없다는 장점을 가진다. The feature extraction-based signature authentication method has an advantage in that there is no risk of the user's original signature being leaked because the original signatures are not databaseized.

하지만 상기 방법의 경우 리커런트 네트워크의 입력 데이터의 시퀀스 길이가 길어짐에 따라 발생하는 감소하는 기울기(vanishing gradient) 문제를 가진다. 수기 서명은 일반적으로 수백 개의 수집 점 시퀀스로 이루어져 있기 때문에 리커런트 네트워크의 학습과정에서 네트워크가 올바르게 수렴하지 못하게 되고, 결과적으로 서명 인증의 정확도가 낮아지게 된다. However, the above method has a problem of decreasing gradient that occurs as the sequence length of input data of the recurrent network increases. Because handwritten signatures generally consist of a sequence of hundreds of collection points, the network does not converge correctly during the learning process of the recurrent network, and as a result, the accuracy of signature authentication decreases.

한국공개특허 10-2017-0007068호는 이러한 수기서명 인증 시스템 및 방법에 관한 것으로, 사용자의 수기서명에 대해 미리 등록 된 수기서명 이미지와, 수기서명 시 추적되는 추적 수기서명 이미지, 수기서명 시 수집되는 수기서명 행위특성, 상기 수기서명 행위특성에 의해 복원된 수기서명 이미지 중 하나 이상을 비교하여 수기서명 인증을 수행하는 시스템에 관한 기술을 기재하고 있다.Korean Patent Publication No. 10-2017-0007068 relates to such a handwritten signature authentication system and method, in which a handwritten signature image registered in advance for a user's handwritten signature, and a traced handwritten signature image to be tracked at the time of handwriting signature, are collected at the time of handwriting signature. Describes a technique for performing handwritten signature authentication by comparing one or more of handwritten signature behavior characteristics and one or more of the handwritten signature images restored by the handwritten signature behavior characteristics.

한국공개특허 10-2017-0007068호Korean Patent Publication No. 10-2017-0007068

실시예들은 기계학습을 이용한 획 기반 수기 서명 인증 방법 및 시스템에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 기계 학습을 이용하여 서로 다른 사람들의 진 서명, 또한 진 서명과 이를 모방한 위조 서명을 구별 가능하게 하는 기술을 제공한다. Embodiments describe a method and system for stroke-based handwritten signature authentication using machine learning, and more specifically, a technique for distinguishing between real people's true signatures and also true signatures and counterfeit signatures using machine learning. Gives

실시예들은 수기 서명을 이루는 수집 점 시퀀스를 획(stroke) 시퀀스로 변환한 후 진 서명과 위조 서명이 구별되도록 특징 벡터를 추출함으로써, 서명 인증의 성능을 향상시킬 수 있는 기계학습을 이용한 획 기반 수기 서명 인증 방법 및 시스템을 제공하는데 있다. The embodiments convert a collection point sequence constituting a handwritten signature into a stroke sequence, and then extract a feature vector to distinguish between a true signature and a forged signature, thereby using stroke-based handwriting using machine learning to improve the performance of signature authentication. It provides a signature authentication method and system.

일 실시예에 따른 획 기반 수기 서명 인증 방법은, 사용자로부터 입력 받은 서명의 수집 점(point)들로부터 획 이미지 시퀀스(sequence)와 획 시간 시퀀스를 추출하는 단계; 상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하고, 상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하여 특징 벡터를 추출하는 단계; 및 추출된 상기 특징 벡터를 이용하여 서명의 진위 여부를 판별하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. A stroke-based handwritten signature authentication method according to an embodiment includes extracting a stroke image sequence and a stroke time sequence from collection points of a signature received from a user; Extracting a feature of each stroke image from the stroke image sequence, and extracting a feature vector by extracting features of each stroke time from the stroke time sequence; And determining whether the signature is authentic by using the extracted feature vector.

상기 서명의 수집 점들로부터 획 이미지 시퀀스와 획 시간 시퀀스를 추출하는 단계는, 입력 받은 상기 서명의 수집 점의 시퀀스에서 화면에 가해지는 압력의 세기가 0이 되는 수집 점을 찾아 획(stroke) 시퀀스를 추출하는 단계; 추출된 각각의 상기 획 시퀀스에 포함되는 수집 점의 화면 상 좌표 정보를 이용하여 상기 획 이미지 시퀀스를 생성하는 단계; 및 각각의 상기 획 시퀀스에 포함되는 수집 점의 개수를 통해 획을 그리는데 걸린 시간을 추정하여 상기 획 시간 시퀀스를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. The step of extracting the stroke image sequence and the stroke time sequence from the collection points of the signature is to search for a collection point where the intensity of pressure applied to the screen is 0 in the sequence of the collection points of the received signature and search for a stroke sequence. Extracting; Generating the stroke image sequence using coordinate information on a screen of a collection point included in each extracted stroke sequence; And generating the stroke time sequence by estimating the time taken to draw the stroke through the number of collection points included in each of the stroke sequences.

상기 특징 벡터를 추출하는 단계는, 상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하는 단계; 상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하는 단계; 및 추출된 상기 획 이미지의 특징 및 상기 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출하는 단계를 포함할 수 있다. Extracting the feature vector may include extracting features of each stroke image from the stroke image sequence; Extracting features of each stroke time from the stroke time sequence; And extracting a feature vector from the extracted feature of the stroke image and the feature of the stroke time.

상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하는 단계는, 단일 또는 복수의 컨볼루션(convolution) 레이어를 통해 상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출할 수 있다. In the step of extracting features of each stroke image from the stroke image sequence, features of each stroke image may be extracted from the stroke image sequence through a single or a plurality of convolution layers.

상기 획 이미지의 특징 및 상기 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출하는 단계는, 단일 또는 복수의 리커런트(recurrent) 레이어를 통해 상기 획 이미지의 특징 및 상기 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출할 수 있다. Extracting a feature vector from features of the stroke image and features of the stroke time may extract feature vectors from features of the stroke image and features of the stroke time through a single or multiple recurrent layers. have.

상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하는 단계는, 획 시간이 포함되는 시간 구간을 탐색하여 기 학습된 해당 시간 구간의 대표 벡터를 출력할 수 있다. In the step of extracting features of each stroke time from the stroke time sequence, a time period including the stroke time may be searched to output a representative vector of the previously learned time period.

상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하는 단계는, 획 시간 구간에 대한 대표 벡터를 학습하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 획 시간 구간에 대한 대표 벡터를 학습하는 단계는, 학습 데이터에서 하나의 획 이미지가 입력되었을 때 동일한 획 이미지를 출력하도록 오토-인코더(auto-encoder)를 학습시키는 단계; 상기 학습 데이터의 획 이미지를 학습된 오토-인코더의 인코더 네트워크를 이용하여 인코딩하는 단계; 0초에서 상기 학습 데이터의 최대 획 시간까지의 범위를 통상적인 기계학습의 변별 과정에서 최적의 값으로 선택될 수 있는 자연수 K 개의 시간 구간으로 분할하는 단계; 획 시간에 따라 상기 학습 데이터의 각 획을 획 시간 구간에 할당하는 단계; 및 각 획 시간 구간에 포함되어 있는 획들의 인코딩된 획 이미지의 평균을 구함으로써 해당 시간 구간의 대표 벡터를 생성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. Extracting features of each stroke time from the stroke time sequence may further include learning a representative vector for the stroke time interval. Here, the step of learning the representative vector for the stroke time interval comprises: learning an auto-encoder to output the same stroke image when one stroke image is input from the training data; Encoding a stroke image of the training data using a trained auto-encoder encoder network; Dividing the range from 0 second to the maximum stroke time of the learning data into natural time K time intervals that can be selected as optimal values in a conventional machine learning discrimination process; Assigning each stroke of the learning data to a stroke time interval according to the stroke time; And generating a representative vector of the corresponding time period by obtaining an average of the encoded stroke images of the strokes included in each stroke time period.

상기 특징 벡터를 이용하여 서명의 진위 여부를 판별하는 단계는, 출력인 상기 특징 벡터를 입력 받아 사용자의 진 서명의 특징 벡터들과 비교하여 해당 서명이 진 서명인지 위조 서명인지를 판별할 수 있다. In the step of determining whether the signature is authentic using the feature vector, the feature vector, which is an output, may be input and compared with the feature vectors of the user's true signature to determine whether the corresponding signature is a true signature or a fake signature.

다른 실시예에 따른 획 기반 수기 서명 인증 방법은, 사용자 단말을 통해 수기로 입력 받은 수집 점(point)의 시퀀스(sequence)로 이루어진 사용자의 서명을 전달 받는 단계; 상기 서명의 진위 여부를 판별하는 단계; 및 판별된 결과를 상기 사용자 단말로 전송하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 서명의 진위 여부를 판별하는 단계는, 사용자로부터 입력 받은 상기 서명의 수집 점들로부터 획 이미지 시퀀스와 획 시간 시퀀스를 추출하는 단계; 상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하고, 상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하여 특징 벡터를 추출하는 단계; 및 추출된 상기 특징 벡터를 이용하여 서명의 진위 여부를 판별하는 단계를 포함할 수 있다. According to another embodiment, a method for authenticating a handwriting signature based on a stroke may include receiving a signature of a user consisting of a sequence of collection points received by hand through a user terminal; Determining whether the signature is authentic; And transmitting the determined result to the user terminal. At this time, determining whether the signature is authentic includes: extracting a stroke image sequence and a stroke time sequence from collection points of the signature received from the user; Extracting a feature of each stroke image from the stroke image sequence, and extracting a feature vector by extracting features of each stroke time from the stroke time sequence; And determining whether the signature is authentic by using the extracted feature vector.

또 다른 실시예에 따른 획 기반 수기 서명 인증 시스템은, 사용자로부터 입력 받은 서명의 수집 점(point)들로부터 획 이미지 시퀀스(sequence)와 획 시간 시퀀스를 추출하는 서명 전처리부; 상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하고, 상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하여 특징 벡터를 추출하는 특징 추출부; 및 추출된 상기 특징 벡터를 이용하여 서명의 진위 여부를 판별하는 서명 판별부를 포함하여 이루어질 수 있다. A stroke-based handwritten signature authentication system according to another embodiment includes: a signature pre-processor for extracting a stroke image sequence and a stroke time sequence from collection points of a signature received from a user; A feature extraction unit for extracting features of each stroke image from the stroke image sequence, and extracting a feature vector by extracting features of each stroke time from the stroke time sequence; And a signature determining unit that determines whether a signature is authentic by using the extracted feature vector.

사용자 단말을 통해 수기로 입력 받은 수집 점(point)의 시퀀스(sequence)로 이루어진 사용자의 서명을 전달 받는 입력부; 및 판별된 결과를 상기 사용자 단말로 전송하는 출력부를 더 포함할 수 있다. An input unit that receives a user's signature consisting of a sequence of collection points received by hand through a user terminal; And an output unit that transmits the determined result to the user terminal.

상기 서명 전처리부는, 입력 받은 상기 서명의 수집 점의 시퀀스에서 화면에 가해지는 압력의 세기가 0이 되는 수집 점을 찾아 획(stroke) 시퀀스를 추출하고, 추출된 각각의 상기 획 시퀀스에 포함되는 수집 점의 화면 상 좌표 정보를 이용하여 상기 획 이미지 시퀀스를 생성하며, 각각의 상기 획 시퀀스에 포함되는 수집 점의 개수를 통해 획을 그리는데 걸린 시간을 추정하여 상기 획 시간 시퀀스를 생성할 수 있다. The signature pre-processing unit extracts a stroke sequence by finding a collection point where the intensity of pressure applied to the screen becomes 0 in the sequence of the collection points of the received signature, and collects the stroke sequence included in each extracted stroke sequence The stroke image sequence may be generated using coordinate information on a screen of a dot, and the stroke time sequence may be generated by estimating the time taken to draw a stroke through the number of collection points included in each of the stroke sequences.

상기 특징 추출부는, 단일 또는 복수의 컨볼루션(convolution) 레이어를 통해 상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하는 컨볼루션 계층부; 상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하는 획 시간 구간 임베딩 계층부; 및 단일 또는 복수의 리커런트(recurrent) 레이어를 통해 추출된 상기 획 이미지의 특징 및 상기 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출하는 리커런트 계층부를 포함할 수 있다. The feature extracting unit may include a convolution layer unit for extracting features of each stroke image from the stroke image sequence through a single or a plurality of convolution layers; A stroke time interval embedding layer for extracting features of each stroke time from the stroke time sequence; And a recurrent layer that extracts a feature vector from features of the stroke image and features of the stroke time extracted through a single or multiple recurrent layers.

상기 획 시간 구간 임베딩 계층부는, 획 시간이 포함되는 시간 구간을 탐색하여 기 학습된 해당 시간 구간의 대표 벡터를 출력할 수 있다. The stroke time period embedding layer unit may search for a time period including the stroke time and output a representative vector of the pre-trained corresponding time period.

상기 서명 판별부는, 출력인 상기 특징 벡터를 입력 받아 사용자의 진 서명의 특징 벡터들과 비교하여 해당 서명이 진 서명인지 위조 서명인지를 판별할 수 있다. The signature determining unit may receive the output feature vector and compare it with the feature vectors of the user's true signature to determine whether the corresponding signature is a true signature or a fake signature.

실시예들에 따르면 서명의 수집 점들의 시퀀스를 획 이미지, 시간 시퀀스로 변환하여 시퀀스의 길이를 줄임으로써 리커런트 네트워크가 가지는 감소하는 기울기 문제를 해결하는 기계학습을 이용한 획 기반 수기 서명 인증 방법 및 시스템을 제공할 수 있다. According to embodiments, a stroke-based handwritten signature authentication method and system using machine learning to solve a decreasing gradient problem of a recurrent network by converting a sequence of collection points of a signature into a stroke image and a time sequence to reduce the length of the sequence Can provide

또한, 실시예들에 따르면 획 시간 구간 임베딩 계층부로부터 진 서명과 이를 위조한 서명의 획이 가지는 시간적 특성의 차이를 구별함으로써 서명 인증의 정확도를 높이는 기계학습을 이용한 획 기반 수기 서명 인증 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.In addition, according to embodiments, a stroke-based handwritten signature authentication method and system using machine learning to improve the accuracy of signature authentication by distinguishing the difference in temporal characteristics between a stroke from a stroke time interval embedding layer and a stroke of a forged signature Can provide

도 1은 일 실시예에 따른 서명 인증 시스템의 구성도를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 수기 서명 인증 시스템의 특징 추출부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 획 시간 구간의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 획 기반 수기 서명 인증 방법에 대한 흐름도를 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 획 시간 구간 임베딩 계층부의 학습에 대한 흐름도를 나타낸다.
도 6은 일 실시예에 따른 사용자 독립적인 특징 학습 모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 일 실시예에 따른 시간 구간 벡터의 재구성(K= 5)을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view showing the configuration of a signature authentication system according to an embodiment.
2 is a view for explaining a feature extraction unit of a handwritten signature authentication system according to an embodiment.
3 is a view showing an example of a stroke time interval according to an embodiment.
4 is a flowchart of a method for authenticating a stroke-based handwritten signature according to an embodiment.
5 is a flow chart for learning a stroke time interval embedding layer according to an embodiment.
6 is a diagram for describing a user-independent feature learning model according to an embodiment.
7 is a diagram for explaining reconstruction (K = 5) of a time interval vector according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. However, the described embodiments may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited by the embodiments described below. In addition, various embodiments are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. The shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for a more clear description.

아래의 실시예들은 사용자의 서명을 획(stroke) 시퀀스로 나누고 진 서명의 획 시퀀스와 위조 서명의 획 시퀀스가 구별되도록 특징 벡터를 추출함으로써 서명 인증 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.The following embodiments can improve the performance of the signature authentication system by dividing the user's signature into a stroke sequence and extracting a feature vector so that the stroke sequence of the forged signature and the stroke sequence of the forged signature are distinguished.

이러한 본 실시예들에 따르는 서명 인증 시스템의 구성을 도 1을 참조하여 설명한다.The configuration of the signature authentication system according to these embodiments will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 일 실시예에 따른 서명 인증 시스템의 구성도를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a signature authentication system according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 서명 인증 시스템은 획 기반 수기 서명 인증 시스템(200)을 포함할 수 있으며, 실시예에 따라 사용자 단말(100)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 획 기반 수기 서명 인증 시스템(200)은 서명 인증 서버일 수 있다. Referring to FIG. 1, the signature authentication system may include a stroke-based handwritten signature authentication system 200, and may further include a user terminal 100 according to an embodiment. Here, the stroke-based handwritten signature authentication system 200 may be a signature authentication server.

사용자 단말(100)은 사용자의 수기 서명을 입력 받아 획 기반 수기 서명 인증 시스템(200)으로 전송하고, 상기 획 기반 수기 서명 인증 시스템(200)으로부터 서명의 진위 여부가 판별되면 그 결과를 사용자 단말(100)로 전송할 수 있다. The user terminal 100 receives the user's handwritten signature and transmits it to the stroke-based handwritten signature authentication system 200, and when the authenticity of the signature is determined from the stroke-based handwritten signature authentication system 200, the user terminal displays the result. 100).

그리고 사용자 단말(100)에서 수집된 서명은 수집 점(point)의 시퀀스(sequence)로 이루어질 수 있다. 수집 점(point)은 일정한 시간 간격으로 수집되며 사용자 단말(100)의 화면 상의 좌표, 화면에 가해지는 압력의 세기 등의 정보를 포함할 수 있다.In addition, the signature collected by the user terminal 100 may consist of a sequence of collection points. The collection points are collected at regular time intervals, and may include information such as coordinates on the screen of the user terminal 100 and intensity of pressure applied to the screen.

여기에서는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 단말(100)은 통신망에 연결되어 런처 서비스를 제공할 수 있는 이동통신단말기를 대표적인 예로서 설명하지만 단말기는 이동통신단말기에 한정된 것이 아니고, 모든 정보통신기기, 멀티미디어 단말기, 유선 단말기, 고정형 단말기 및 IP(Internet Protocol) 단말기 등의 다양한 단말기에 적용될 수 있다. 또한, 단말기는Here, the user terminal 100 according to an embodiment of the present invention is described as a representative example of a mobile communication terminal capable of providing a launcher service connected to a communication network, but the terminal is not limited to a mobile communication terminal, and all information communication devices, It can be applied to various terminals such as multimedia terminals, wired terminals, fixed terminals, and IP (Internet Protocol) terminals. Also, the terminal

여기서, 사용자 단말(100)은 휴대폰, PMP(Portable Multimedia Player), MID(Mobile Internet Device), 스마트폰(Smart Phone), 데스크톱(Desktop), 태블릿 컴퓨터(Tablet PC), 노트북(Note book), 넷북(Net book) 및 정보통신 기기 등과 같은 다양한 이동통신 사양을 갖는 모바일(Mobile) 단말기일 때 유리하게 활용될 수 있다.Here, the user terminal 100 includes a mobile phone, a portable multimedia player (PMP), a mobile Internet device (MID), a smart phone, a desktop, a tablet PC, a notebook, and a netbook. It can be advantageously used when a mobile terminal has various mobile communication specifications such as (Net book) and information communication equipment.

획 기반 수기 서명 인증 시스템(200)으로 서명이 전송되면 해당 서명은 서명 전처리부(210), 특징 추출부(220) 및 서명 판별부(230)를 차례로 거쳐 서명의 진위 여부가 판별될 수 있다.When the signature is transmitted to the stroke-based handwritten signature authentication system 200, the signature may be determined through the signature pre-processing unit 210, the feature extraction unit 220, and the signature determination unit 230 in order to determine whether the signature is authentic.

획 기반 수기 서명 인증 시스템(200)의 서명 전처리부(210)는 입력 받은 수집 점의 시퀀스에서 화면에 가해지는 압력의 세기가 0이 되는 수집 점을 찾아 획(stroke) 시퀀스를 추출할 수 있다. 그리고 서명 전처리부(210)는 추출된 각 획에 포함되는 수집 점의 화면 상 좌표 정보를 이용하여 획 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 수집 점은 일정한 시간 간격으로 수집되므로 각 획에 포함되는 수집 점의 개수로 획을 그리는데 걸린 시간을 추정할 수 있다. The signature pre-processing unit 210 of the stroke-based handwritten signature authentication system 200 may extract a stroke sequence by finding a collection point where the intensity of pressure applied to the screen is 0 in the sequence of the received collection points. In addition, the signature pre-processing unit 210 may generate a stroke image using coordinate information on the screen of a collection point included in each extracted stroke. In addition, since the collection points are collected at regular time intervals, it is possible to estimate the time taken to draw the strokes by the number of collection points included in each stroke.

특징 추출부(220)는 뉴럴 네트워크로 이루어져 있으며, 컨볼루션 계층부(221), 리커런트 계층부(222) 및 획 시간 구간 임베딩 계층부(223)를 포함하여 구성될 수 있다. The feature extraction unit 220 is composed of a neural network, and may include a convolutional layer unit 221, a recurrent layer unit 222, and a stroke time embedding layer unit 223.

아래에서는 획 기반 수기 서명 인증 시스템에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. The stroke-based handwritten signature authentication system will be described in more detail below.

일 실시예에 따른 획 기반 수기 서명 인증 시스템은 서명 전처리부(210), 특징 추출부(220) 및 서명 판별부(230)를 포함하여 이루어질 수 있다. 실시예에 따라 획 기반 수기 서명 인증 시스템은 입력부 및 출력부를 더 포함하여 이루어질 수 있으며, 앞에서 설명한 바와 같이 사용자 단말(100)을 더 포함할 수도 있다. 여기서, 획 기반 수기 서명 인증 시스템은 앞에서 설명한 바와 같이 사용자 단말과 네트워크를 통해 무선 통신하는 서명 인증 서버일 수 있다. The stroke-based handwritten signature authentication system according to an embodiment may include a signature pre-processing unit 210, a feature extraction unit 220, and a signature determination unit 230. According to an embodiment, the stroke-based handwritten signature authentication system may further include an input unit and an output unit, and may further include a user terminal 100 as described above. Here, the stroke-based handwritten signature authentication system may be a signature authentication server that wirelessly communicates with a user terminal through a network as described above.

서명 전처리부(210)는 사용자로부터 입력 받은 서명의 수집 점들로부터 획 이미지 시퀀스와 획 시간 시퀀스를 추출할 수 있다. 여기서, 서명은 사용자 단말(100)을 통해 사용자로부터 입력 받은 서명일 수 있으며, 수집 점(point)의 시퀀스(sequence)로 이루어질 수 있다. The signature pre-processing unit 210 may extract a stroke image sequence and a stroke time sequence from collection points of signatures received from the user. Here, the signature may be a signature received from a user through the user terminal 100, and may be made of a sequence of collection points.

서명 전처리부(210)는 입력 받은 서명의 수집 점의 시퀀스에서 화면에 가해지는 압력의 세기가 0이 되는 수집 점을 찾아 획(stroke) 시퀀스를 추출하고, 추출된 각각의 획 시퀀스에 포함되는 수집 점의 화면 상 좌표 정보를 이용하여 획 이미지 시퀀스를 생성하며, 각각의 획 시퀀스에 포함되는 수집 점의 개수를 통해 획을 그리는데 걸린 시간을 추정하여 획 시간 시퀀스를 생성할 수 있다.The signature pre-processing unit 210 finds a collection point where the intensity of pressure applied to the screen becomes 0 in the sequence of the collection points of the received signature, extracts a stroke sequence, and collects included in each extracted stroke sequence A stroke image sequence may be generated using coordinate information on a screen of a dot, and a stroke time sequence may be generated by estimating the time taken to draw a stroke through the number of collection points included in each stroke sequence.

특징 추출부(220)는 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하고, 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하여 특징 벡터를 추출할 수 있다. The feature extraction unit 220 may extract features of each stroke image from the stroke image sequence, and extract a feature vector by extracting features of each stroke time from the stroke time sequence.

보다 구체적으로, 특징 추출부(220)는 뉴럴 네트워크로 이루어져 있으며, 컨볼루션 계층부(221), 리커런트 계층부(222) 및 획 시간 구간 임베딩 계층부(223)를 포함하여 이루어질 수 있다. More specifically, the feature extraction unit 220 is composed of a neural network, and may include a convolutional layer unit 221, a recurrent layer unit 222, and a stroke time embedding layer unit 223.

컨볼루션 계층부(221)는 단일 또는 복수의 컨볼루션(convolution) 레이어를 통해 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출할 수 있다. The convolution layer unit 221 may extract characteristics of each stroke image from the stroke image sequence through a single or multiple convolution layers.

리커런트 계층부(222)는 단일 또는 복수의 리커런트(recurrent) 레이어를 통해 추출된 획 이미지의 특징 및 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출할 수 있다. The recurrent layer 222 may extract a feature vector from features of a stroke image and features of a stroke time extracted through a single or multiple recurrent layers.

획 시간 구간 임베딩 계층부(223)는 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출할 수 있으며, 획 시간이 포함되는 시간 구간을 탐색하여 기 학습된 해당 시간 구간의 대표 벡터를 출력할 수 있다. The stroke time section embedding layer unit 223 may extract characteristics of each stroke time from the stroke time sequence, and search for a time period including the stroke time to output a representative vector of the previously learned time period. .

특히, 획 시간 구간 임베딩 계층부(223)는 학습 데이터에서 하나의 획 이미지가 입력되었을 때 동일한 획 이미지를 출력하도록 오토-인코더(auto-encoder)를 학습시키고, 상기 학습 데이터의 획 이미지를 학습된 오토-인코더의 인코더 네트워크를 이용하여 인코딩하며, 0초에서 상기 학습 데이터의 최대 획 시간까지의 범위를 통상적인 기계학습의 변별 과정에서 최적의 값으로 선택될 수 있는 자연수 K 개의 시간 구간으로 분할하고, 획 시간에 따라 상기 학습 데이터의 각 획을 획 시간 구간에 할당하며, 각 획 시간 구간에 포함되어 있는 획들의 인코딩된 획 이미지의 평균을 구함으로써 해당 시간 구간의 대표 벡터를 생성할 수 있다. In particular, the stroke time section embedding layer 223 trains an auto-encoder to output the same stroke image when one stroke image is input from the training data, and learns the stroke image of the training data. Encoding is performed using the encoder network of the auto-encoder, and the range from 0 second to the maximum stroke time of the learning data is divided into K number of natural time periods that can be selected as the optimal value in the discrimination process of conventional machine learning. , Each stroke of the learning data is allocated to a stroke time interval according to the stroke time, and a representative vector of the corresponding time interval can be generated by obtaining an average of the encoded stroke images of strokes included in each stroke time interval.

서명 판별부(230)는 추출된 특징 벡터를 이용하여 서명의 진위 여부를 판별하는 것으로, 출력인 특징 벡터를 입력 받아 사용자의 진 서명의 특징 벡터들과 비교하여 해당 서명이 진 서명인지 위조 서명인지를 판별할 수 있다. The signature determining unit 230 determines whether the signature is authentic by using the extracted feature vector, receives the feature vector as an output, compares it with the feature vectors of the user's true signature, and determines whether the corresponding signature is a true signature or a counterfeit signature. Can be determined.

한편, 실시예에 따라 획 기반 수기 서명 인증 시스템은 입력부 및 출력부를 더 포함할 수 있다. 입력부는 사용자 단말(100)을 통해 수기로 입력 받은 수집 점의 시퀀스로 이루어진 사용자의 서명을 전달 받을 수 있고, 출력부는 판별된 결과를 사용자 단말(100)로 전송할 수 있다. Meanwhile, according to an embodiment, the stroke-based handwritten signature authentication system may further include an input unit and an output unit. The input unit may receive a signature of a user consisting of a sequence of collection points received by hand through the user terminal 100, and the output unit may transmit the determined result to the user terminal 100.

이하에서는 특징 추출부(220)를 도 1 및 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the feature extraction unit 220 will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2.

도 2는 일 실시예에 따른 수기 서명 인증 시스템의 특징 추출부를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a feature extraction unit of a handwritten signature authentication system according to an embodiment.

획 기반 수기 서명 인증 시스템(200)으로 전송된 서명은 서명 전처리부(210)를 거쳐 획 이미지 시퀀스와 획 시간 시퀀스로 변환될 수 있다. 획 이미지 시퀀스의 각 획 이미지는 이미지의 특성을 추출하기 위해 흔히 사용되는 컨볼루션 계층부(221)를 거쳐 이미지의 특성을 포함하는 실수 벡터로 변환될 수 있다. 그리고 획 시간 시퀀스의 각 획 시간은 이하에서 서술될 획 시간 구간 임베딩 계층부(223)를 통과하여 실수 벡터로 변환될 수 있다. 상기 두 실수 벡터의 시퀀스는 시퀀스 인덱스에 따라 합쳐져 리커런트 계층부(222)에 전달될 수 있다. 리커런트 계층부(222)는 상기 합쳐진 시퀀스를 입력으로 받아 최종적으로 서명의 특징 벡터를 출력할 수 있게 된다.The signature transmitted to the stroke-based handwritten signature authentication system 200 may be converted into a stroke image sequence and a stroke time sequence through the signature pre-processing unit 210. Each stroke image of the stroke image sequence may be converted into a real vector containing characteristics of the image through a convolution layer 221 commonly used to extract characteristics of the image. In addition, each stroke time of the stroke time sequence may be converted into a real vector by passing through the stroke time interval embedding layer 223 to be described below. The sequences of the two real vectors may be combined according to the sequence index and transmitted to the recurrent layer unit 222. The recurrent layer unit 222 may receive the combined sequence as input and finally output a signature feature vector.

획 시간 구간 임베딩 계층부(223)는 획 시간 시퀀스를 입력으로 받을 수 있다. 설명하기에 앞서, 시간 구간이란 0에서부터 학습 데이터에서 나타난 최대 획 시간까지의 실수 구간을 학습되는 하이퍼-파라미터(hyper-parameter) K 개로 겹쳐짐 없이 나눈 구간을 뜻한다. 따라서 각 획 시간은 항상 어느 한 시간 구간에 포함되어 있게 된다. 또한, 시간 구간은 각 시간 구간에 포함되는 획의 개수가 유사하거나 같도록 나누어질 수 있다.The stroke time section embedding layer 223 may receive a stroke time sequence as an input. Prior to the description, the time period refers to a section in which real sections from 0 to the maximum stroke time indicated in the training data are divided into K hyper-parameters to be learned without overlapping. Therefore, each stroke time is always included in one time interval. Also, the time period may be divided such that the number of strokes included in each time period is similar or equal.

도 3은 일 실시예에 따른 획 시간 구간의 예를 나타내는 도면이다.3 is a view showing an example of a stroke time interval according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 획 시간 구간의 이해를 돕기 위해 K = 3일 때의 획 시간 구간의 예를 나타낸 도면이다. 여기서, x 축은 획 시간을 의미하고, y 축은 학습 데이터에서 해당 획 시간의 개수들을 의미한다. 획 시간 구간은 각각의 획 시간 구간에 포함되는 획 개수가 같도록 나누어질 수 있다(즉,

Figure 112018080829077-pat00001
). Referring to FIG. 3, it is a diagram showing an example of a stroke time period when K = 3 to help understanding the stroke time period. Here, the x-axis means the stroke time, and the y-axis means the number of corresponding stroke times in the training data. Stroke time intervals may be divided such that the number of strokes included in each stroke time interval is the same (ie,
Figure 112018080829077-pat00001
).

획 시간 구간 임베딩 계층부(223)는 상기 획 시간이 포함되는 시간 구간을 탐색한 후, 기 학습된 해당 시간 구간의 대표 벡터를 출력하게 된다. 상기 획 시간 구간의 대표 벡터의 학습 과정은 이하에서 보다 상세히 설명한다. The stroke time section embedding layer unit 223 searches for a time section including the stroke time, and outputs a representative vector of the pre-trained corresponding time section. The learning process of the representative vector of the stroke time interval will be described in more detail below.

서명 판별부(230)는 특징 추출부(220)의 출력인 특징 벡터를 입력 받아 사용자의 진 서명 특징 벡터들과 비교하여 해당 서명이 진 서명인지, 위조 서명인지를 판별할 수 있다. 이러한 서명 판별부(230)로는 기계학습 분야에서 분류 작업에 흔히 사용되는 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine, SVM), 로지스틱 회귀(Logistic Regression) 방법 등이 사용될 수 있다.The signature determining unit 230 may receive the feature vector that is the output of the feature extraction unit 220 and compare it with the user's true signature feature vectors to determine whether the corresponding signature is a true signature or a fake signature. As the signature determining unit 230, a support vector machine (SVM), a logistic regression method, and the like, which are commonly used in classification in the field of machine learning, may be used.

도 4는 일 실시예에 따른 획 기반 수기 서명 인증 방법에 대한 흐름도를 나타낸다.4 is a flowchart of a method for authenticating a stroke-based handwritten signature according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 획 기반 수기 서명 인증 방법은 사용자로부터 입력 받은 서명의 수집 점(point)들로부터 획 이미지 시퀀스(sequence)와 획 시간 시퀀스를 추출하는 단계(S110), 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하고, 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하여 특징 벡터를 추출하는 단계(S120), 및 추출된 특징 벡터를 이용하여 서명의 진위 여부를 판별하는 단계(S130)를 포함하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 4, the stroke-based handwritten signature authentication method includes extracting a stroke image sequence and a stroke time sequence from collection points of a signature received from a user (S110), and each of the stroke image sequences Extracting features of the stroke image, extracting features of each stroke time from the stroke time sequence (S120), and determining whether the signature is authentic using the extracted feature vectors (S130) It can be made including.

여기서, 특징 벡터를 추출하는 단계(S120)은 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하는 단계, 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하는 단계, 및 추출된 획 이미지의 특징 및 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출하는 단계를 포함할 수 있다. Here, the step of extracting the feature vector (S120) includes extracting features of each stroke image from the stroke image sequence, extracting features of each stroke time from the stroke time sequence, and features of the extracted stroke image and And extracting a feature vector from features of the stroke time.

아래에서 일 실시예에 따른 획 기반 수기 서명 인증 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for authenticating a stroke-based handwritten signature according to an embodiment will be described in more detail.

일 실시예에 따른 획 기반 수기 서명 인증 방법은 도 1 내지 도 3에서 설명한 일 실시예에 따른 획 기반 수기 서명 인증 시스템을 이용하여 보다 구체적으로 설명할 수 있다. 일 실시예에 따른 획 기반 수기 서명 인증 시스템은 서명 전처리부(210), 특징 추출부(220) 및 서명 판별부(230)를 포함하여 이루어질 수 있다. The stroke-based handwritten signature authentication method according to an embodiment may be described in more detail using the stroke-based handwritten signature authentication system according to an embodiment described with reference to FIGS. 1 to 3. The stroke-based handwritten signature authentication system according to an embodiment may include a signature pre-processing unit 210, a feature extraction unit 220, and a signature determination unit 230.

단계(S110)에서, 서명 전처리부(210)는 사용자로부터 입력 받은 서명의 수집 점(point)들로부터 획 이미지 시퀀스(sequence)와 획 시간 시퀀스를 추출할 수 있다. In step S110, the signature pre-processing unit 210 may extract the stroke image sequence and the stroke time sequence from the collection points of the signature received from the user.

보다 구체적으로, 서명 전처리부(210)는 입력 받은 서명의 수집 점의 시퀀스에서 화면에 가해지는 압력의 세기가 0이 되는 수집 점을 찾아 획(stroke) 시퀀스를 추출하고, 추출된 각각의 획 시퀀스에 포함되는 수집 점의 화면 상 좌표 정보를 이용하여 획 이미지 시퀀스를 생성하며, 각각의 획 시퀀스에 포함되는 수집 점의 개수를 통해 획을 그리는데 걸린 시간을 추정하여 획 시간 시퀀스를 생성할 수 있다.More specifically, the signature pre-processing unit 210 extracts a stroke sequence by finding a collection point where the intensity of pressure applied to the screen becomes 0 in the sequence of the collection points of the received signature, and extracts each stroke sequence. A stroke image sequence may be generated by using coordinate information on a screen of a collection point included in a stroke, and a stroke time sequence may be generated by estimating the time taken to draw a stroke through the number of collection points included in each stroke sequence.

단계(S120)에서, 특징 추출부(220)는 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하고, 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하여 특징 벡터를 추출할 수 있다. In step S120, the feature extraction unit 220 may extract features of each stroke image from the stroke image sequence, and extract feature vectors by extracting features of each stroke time from the stroke time sequence.

여기서, 특징 추출부(220)는 뉴럴 네트워크로 이루어져 있으며, 컨볼루션 계층부(221), 리커런트 계층부(222) 및 획 시간 구간 임베딩 계층부(223)를 포함하여 이루어질 수 있다.Here, the feature extraction unit 220 is composed of a neural network, and may include a convolutional layer unit 221, a recurrent layer unit 222, and a stroke time embedding layer unit 223.

컨볼루션 계층부(221)는 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출할 수 있으며, 이 때 단일 또는 복수의 컨볼루션(convolution) 레이어를 통해 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출할 수 있다.The convolution layer unit 221 may extract characteristics of each stroke image from the stroke image sequence, and extract characteristics of each stroke image from the stroke image sequence through a single or multiple convolution layers. can do.

획 시간 구간 임베딩 계층부(223)는 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출할 수 있으며, 이 때 획 시간이 포함되는 시간 구간을 탐색하여 기 학습된 해당 시간 구간의 대표 벡터를 출력할 수 있다. 이러한 획 시간 구간 임베딩 계층부(223)는 획 시간 구간에 대한 대표 벡터를 학습하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이는 아래에서 보다 상세히 설명하기로 한다. The stroke time section embedding layer unit 223 may extract the characteristics of each stroke time from the stroke time sequence, and at this time, search for a time period including the stroke time and output a representative vector of the previously learned time period. Can be. The stroke time interval embedding layer 223 may further include learning a representative vector for the stroke time interval, which will be described in more detail below.

리커런트 계층부(222)는 추출된 획 이미지의 특징 및 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출할 수 있으며, 이 때 단일 또는 복수의 리커런트(recurrent) 레이어를 통해 추출된 획 이미지의 특징 및 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출할 수 있다. The recurrent layer unit 222 may extract a feature vector from features of the extracted stroke image and features of the stroke time, wherein the feature and stroke of the stroke image extracted through a single or multiple recurrent layers Feature vectors can be extracted from features of time.

단계(S130)에서, 서명 판별부(230)는 추출된 특징 벡터를 이용하여 서명의 진위 여부를 판별할 수 있다. 특히, 서명 판별부(230)는 출력인 특징 벡터를 입력 받아 사용자의 진 서명의 특징 벡터들과 비교하여 해당 서명이 진 서명인지 위조 서명인지를 판별할 수 있다. In step S130, the signature determining unit 230 may determine whether the signature is authentic using the extracted feature vector. In particular, the signature determining unit 230 may receive the output feature vector and compare it with the feature vectors of the user's true signature to determine whether the corresponding signature is a true signature or a fake signature.

한편, 다른 실시예에 따른 획 기반 수기 서명 인증 방법은, 사용자 단말을 통해 수기로 입력 받은 수집 점(point)의 시퀀스(sequence)로 이루어진 사용자의 서명을 전달 받는 단계, 상기 서명의 진위 여부를 판별하는 단계, 및 판별된 결과를 상기 사용자 단말로 전송하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 서명의 진위 여부를 판별하는 단계는, 사용자로부터 입력 받은 상기 서명의 수집 점들로부터 획 이미지 시퀀스와 획 시간 시퀀스를 추출하는 단계, 상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하고, 상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하여 특징 벡터를 추출하는 단계, 및 추출된 상기 특징 벡터를 이용하여 서명의 진위 여부를 판별하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따른 획 기반 수기 서명 인증 방법은 앞에서 설명한 일 실시예에 따른 획 기반 수기 서명 인증 방법과 그 구성이 동일하거나 유사하여 구체적인 설명은 생략하기로 한다. On the other hand, the stroke-based handwritten signature authentication method according to another embodiment, the step of receiving a user's signature consisting of a sequence (sequence) of a collection point (point) received by hand through the user terminal, determining whether the signature is authentic And transmitting the determined result to the user terminal. At this time, the step of determining the authenticity of the signature may include: extracting a stroke image sequence and a stroke time sequence from collection points of the signature received from a user, extracting features of each stroke image from the stroke image sequence, and , Extracting a feature vector of each stroke time from the stroke time sequence, and extracting a feature vector, and determining whether the signature is authentic using the extracted feature vector. The stroke-based handwritten signature authentication method according to another embodiment has the same or similar configuration to the stroke-based handwritten signature authentication method according to the above-described embodiment, so a detailed description thereof will be omitted.

상기 획 시간 구간의 대표 벡터를 학습하는 과정을 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.The process of learning the representative vector of the stroke time interval will be described in detail with reference to FIG. 5.

도 5는 일 실시예에 따른 획 시간 구간 임베딩 계층부의 학습에 대한 흐름도를 나타낸다.5 is a flow chart for learning a stroke time interval embedding layer unit according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 획 시간 구간 임베딩 계층부(223)는 획 시간 구간에 대한 대표 벡터를 학습하는 단계를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the stroke time interval embedding layer unit 223 may further include learning a representative vector for the stroke time interval.

획 시간 구간에 대한 대표 벡터를 학습하는 단계는, 학습 데이터에서 하나의 획 이미지가 입력되었을 때 동일한 획 이미지를 출력하도록 오토-인코더(auto-encoder)를 학습시키는 단계(S210), 상기 학습 데이터의 획 이미지를 학습된 오토-인코더의 인코더 네트워크를 이용하여 인코딩하는 단계(S220), 0초에서 상기 학습 데이터의 최대 획 시간까지의 범위를 통상적인 기계학습의 변별 과정에서 최적의 값으로 선택될 수 있는 자연수 K 개의 시간 구간으로 분할하는 단계(S230), 획 시간에 따라 상기 학습 데이터의 각 획을 획 시간 구간에 할당하는 단계(S240), 및 각 획 시간 구간에 포함되어 있는 획들의 인코딩된 획 이미지의 평균을 구함으로써 해당 시간 구간의 대표 벡터를 생성하는 단계(S250)를 포함하여 이루어질 수 있다. The step of learning the representative vector for the stroke time interval comprises: learning an auto-encoder to output the same stroke image when one stroke image is input from the training data (S210), Encoding the stroke image using the trained encoder network of the auto-encoder (S220), the range from 0 second to the maximum stroke time of the training data can be selected as an optimal value in the discrimination process of conventional machine learning. Dividing into natural K number of time periods (S230), assigning each stroke of the learning data to the stroke time period according to the stroke time (S240), and the encoded strokes of strokes included in each stroke time period It may be made by including the step (S250) of generating a representative vector of the corresponding time interval by obtaining the average of the image.

단계(S210)에서, 획 시간 구간 임베딩 계층부(223)는 학습 데이터에서 하나의 획 이미지가 입력되었을 때 동일한 획 이미지를 출력하도록 오토-인코더(auto-encoder)를 학습시킬 수 있다. 획 시간 구간의 대표 벡터는 오토-인코더(auto-encoder)를 이용하여 학습되며 상기 오토-인코더는 학습을 위해 수집된 획 이미지들을 이용할 수 있다. 이 때, 오토-인코더의 학습은 하나의 획 이미지가 입력되었을 때 동일한 획 이미지를 출력하도록 하는 것을 특징으로 한다. In step S210, the stroke time section embedding layer unit 223 may train an auto-encoder to output the same stroke image when one stroke image is input from the training data. The representative vector of the stroke time interval is learned using an auto-encoder, and the auto-encoder can use the collected stroke images for learning. At this time, the learning of the auto-encoder is characterized in that when one stroke image is input, the same stroke image is output.

단계(S220)에서, 오토-인코더 학습 후, 학습 데이터의 모든 획 이미지는 상기 학습된 오토-인코더의 인코더 네트워크를 이용하여 인코딩될 수 있다. 즉, 획 시간 구간 임베딩 계층부(223)는 학습 데이터의 획 이미지를 학습된 오토-인코더의 인코더 네트워크를 이용하여 인코딩할 수 있다. In step S220, after learning the auto-encoder, all the stroke images of the training data may be encoded using the learned encoder network of the auto-encoder. That is, the stroke time section embedding layer unit 223 may encode the stroke image of the training data using the trained auto-encoder encoder network.

그 후, 단계(S230)에서, 획 시간 구간 임베딩 계층부(223)는 0초에서 학습 데이터의 최대 획 시간까지의 범위를 통상적인 기계학습의 변별 과정에서 최적의 값으로 선택될 수 있는 자연수 K 개의 시간 구간으로 분할할 수 있다. 이 때, 상기 자연수 K는 하이퍼-파라미터로써 통상적인 기계학습의 변별 과정에서 최적의 값으로 선택될 수 있다. Then, in step S230, the stroke time section embedding layer unit 223 is a natural number K that can be selected as an optimal value in the range of 0 seconds to the maximum stroke time of the training data in the discrimination process of conventional machine learning. It can be divided into two time intervals. At this time, the natural number K is a hyper-parameter and may be selected as an optimal value in the process of discrimination in conventional machine learning.

시간 구간이 나누어지면, 단계(S240)에서, 획 시간 구간 임베딩 계층부(223)는 획 시간에 따라 학습 데이터의 각 획을 획 시간 구간에 할당할 수 있다. When the time period is divided, in step S240, the stroke time period embedding layer unit 223 may allocate each stroke of the learning data to the stroke time period according to the stroke time.

그 후, 단계(S250)에서, 획 시간 구간 임베딩 계층부(223)는 각 획 시간 구간에 포함되어 있는 획들의 인코딩된 획 이미지의 평균을 구함으로써 해당 시간 구간의 대표 벡터를 생성할 수 있게 된다.Thereafter, in step S250, the stroke time interval embedding layer unit 223 may generate a representative vector of the corresponding time interval by obtaining an average of the encoded stroke images of the strokes included in each stroke time interval. .

이와 같이, 실시예들에 따르면 획 시간 구간 임베딩 계층부로부터 진 서명과 이를 위조한 서명의 획이 가지는 시간적 특성의 차이를 구별함으로써 서명 인증의 정확도를 높이는 기계학습을 이용한 획 기반 수기 서명 인증 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.As described above, according to the embodiments, the stroke-based handwritten signature authentication method using machine learning to improve the accuracy of signature authentication by distinguishing the difference between the temporal characteristics of the signature from the stroke time interval embedding layer and the forged signature stroke, and System.

아래에서는 본 실시예들에 따른 기계학습을 이용한 획 기반 수기 서명 인증 방법 및 시스템을 이용한 서명 검증 실험을 설명한다. The following describes a stroke-based handwritten signature authentication method using machine learning and a signature verification experiment using a system according to the present embodiments.

온라인 수기 서명 검증을 위해 롱텀 커런트 컨볼루션 네트워크(Long-Term Recurrent Convolutional Network, LRCN) 기반의 새로운 네트워크 구조를 제안할 수 있다. 이에 더해, 진 서명과 이를 위조한 서명을 구별하기 위해 위조에 민감한 손실(forgery-sensitive loss) 함수를 제안할 수 있다. 여기에서는 진 서명 및 위조 서명이 모두 포함된 SUSIG 데이터 셋을 이용하여 서명 검증 실험을 진행하였다. For online handwritten signature verification, a new network structure based on Long-Term Recurrent Convolutional Network (LRCN) can be proposed. In addition, a forgery-sensitive loss function can be proposed to distinguish between a true signature and a forged signature. Here, a signature verification experiment was conducted using a SUSIG data set containing both true and counterfeit signatures.

수기 서명 검증 시스템은 사용자 독립적인(user-independent) 특징 학습 단계와 사용자 의존적인(user-dependent) 분류 단계로 이루어질 수 있다. 사용자 독립적인 특징 학습 단계에서는 많은 사용자들의 서명을 이용하여 진 서명과 위조 서명이 구별될 수 있는 글로벌한 특징을 추출하도록 LRCN 모델을 학습하게 된다. 사용자 의존적인 분류 단계에서는 학습된 LRCN 모델을 입력된 서명의 특징을 추출하고 각 사용자만의 SVM(support vector machine)을 이용하여 해당 특징이 진 서명인지 위조 서명인지를 분류하게 된다. 이처럼 검증 시스템을 두 가지 단계로 나누는 이유는 실제 등록 시스템에서 새롭게 등록된 사용자들의 위조 서명 데이터를 획득하는 것이 비현실적이기 때문이다.The handwritten signature verification system may be composed of a user-independent feature learning step and a user-dependent classification step. In the user-independent feature learning stage, the LRCN model is trained to extract global features that can be distinguished from forged and forged signatures using the signatures of many users. In the user-dependent classification step, the learned LRCN model extracts the features of the input signature and classifies whether the feature is a true signature or a counterfeit signature by using each user's own support vector machine (SVM). The reason for dividing the verification system into two stages is that it is unrealistic to acquire counterfeit signature data of newly registered users in the actual registration system.

도 6은 일 실시예에 따른 사용자 독립적인 특징 학습 모델을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a diagram for describing a user-independent feature learning model according to an embodiment.

도 6을 참조하면, CNN(Convolutional Neural Networ) 레이어, 획 시간 구간 임베딩 레이어, LSTM(Long Short Term Memory) 레이어로 이루어진 LRCN 특징 학습 모델을 보인다.Referring to FIG. 6, an LRCN feature learning model including a convolutional neural networ (CNN) layer, a stroke time interval embedding layer, and a long short term memory (LSTM) layer is shown.

학습 시,

Figure 112018080829077-pat00002
을 입력으로 입력으로 {y,s}을 출력으로 하여 LRCN 모델이 학습하게 된다. 이 때 xi는 획의 이미지, ti는 획을 그리는데 걸린 시간, m은 해당 서명을 이루는 총 획수를 의미한다. 또한, y는 해당 서명의 사용자 ID 를, s는 해당 서명이 진 서명인지 혹은 숙련된 위조 서명인지를 나타낸다.In learning,
Figure 112018080829077-pat00002
As input, {y, s} as input, LRCN model learns. In this case, x i is the image of the stroke, t i is the time taken to draw the stroke, and m is the total number of strokes that make up the signature. Also, y represents the user ID of the signature, and s represents whether the signature is a true signature or a skilled counterfeit signature.

CNN 계층과 획 시간 구간 임베딩 레이어는 각각 획 이미지 xi와 획 시간 ti를 실수 벡터로 인코딩하며 LSTM 레이어는 인코딩된 실수 벡터의 시퀀스를 특징 벡터로 추출하게 된다.The CNN layer and the stroke time interval embedding layer respectively encode the stroke image x i and the stroke time t i as a real vector, and the LSTM layer extracts the sequence of the encoded real vector as a feature vector.

특징 학습 모델은 추출된 특징 벡터가 다음과 같은 특징을 갖는 것을 목표로 한다. (1) 동일 사용자의 서명의 특징 벡터는 유사해야 한다; (2) 서로 다른 사용자의 서명의 특징 벡터를 구별되어야 한다; (3) 진 서명과 숙련된 위조 서명은 구별되어야 한다. 이어지는 설명에서 제안된 모델이 위에서 언급된 특징을 어떻게 충족시키는 지에 대해 서술된다. The feature learning model aims that the extracted feature vector has the following features. (1) The feature vectors of the same user's signature must be similar; (2) The feature vectors of different users' signatures should be distinguished; (3) Distinguished signatures from skilled signatures must be distinguished. In the following description, it is described how the proposed model satisfies the features mentioned above.

여기에서는 사용자 분류 손실과 숙련된 위조자 분류 손실의 가중합으로 이루어진 위조에 민감한 손실 함수를 제안한다.We propose a forgery-sensitive loss function consisting of a weighted sum of user classification loss and skilled counterfeiter classification loss.

먼저, 사용자 분류 손실 함수의 경우 아래의 다중-레이블 크로스 엔트로피(multi-label cross entropy)를 최소화 하도록 학습될 수 있다.First, in the case of a user classification loss function, it can be learned to minimize the following multi-label cross entropy.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018080829077-pat00003
Figure 112018080829077-pat00003

여기서, yi는 목표 사용자 ID의 인덱스에 있는 값만이 1인 원핫(one-hot) 인코딩 벡터,

Figure 112018080829077-pat00004
는 입력 서명이 목표 사용자로 분류될 확률, nu는 전체 사용자의 수를 의미한다. 학습 과정에서, 모델은 서로 다른 유저를 구별하도록 학습되므로 모델의 히든 레이어는 유저 내(intra-user) 서명들이 가까이 있고 유저간(inter-user) 서명들이 구별되도록 입력 서명을 특징벡터로 변환하게 된다.Here, y i is a one-hot encoding vector where only the value at the index of the target user ID is 1,
Figure 112018080829077-pat00004
Is the probability that the input signature will be classified as the target user, n u is the total number of users. In the learning process, the model is trained to differentiate between different users, so the hidden layer of the model converts the input signature into a feature vector so that intra-user signatures are close and inter-user signatures are distinguished. .

그러나, 사용자 분류 손실만으로는 진 서명과 매우 유사한 숙련된 위조 서명을 구별할 수 있도록 특징벡터를 추출할 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해, 숙련된 위조 분류 손실을 제안할 수 있다.However, it is not possible to extract feature vectors to distinguish skilled counterfeit signatures that are very similar to true signatures only by loss of user classification. To solve this problem, skilled counterfeit classification losses can be proposed.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112018080829077-pat00005
Figure 112018080829077-pat00005

여기서, S는 주어진 입력이 진 서명인지 또는 숙련된 위조 서명인지 나타내고

Figure 112018080829077-pat00006
이에 대한 모델의 예측 확률을 뜻한다. 모델은 숙련된 위조 분류 손실을 줄이기 위해, 진 서명들과 숙련된 위조 서명이 상대적으로 먼 거리의 특징 공간으로 투영되도록 학습될 수 있다.Here, S indicates whether the given input is a true signature or a skilled counterfeit signature
Figure 112018080829077-pat00006
It means the predicted probability of the model. The model can be trained to reduce the loss of skilled counterfeit classification, so that the true signatures and the skilled counterfeit signature are projected into a relatively long feature space.

최종적으로 특징 학습 단계에서는 제안된 두 손실의 가중 합을 손실 함수로 사용할 수 있다.Finally, in the feature learning stage, the weighted sum of two proposed losses can be used as a loss function.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112018080829077-pat00007
Figure 112018080829077-pat00007

Figure 112018080829077-pat00008
Figure 112018080829077-pat00009
에 대한 가중치 하이퍼 파라미터이다.
Figure 112018080829077-pat00008
The
Figure 112018080829077-pat00009
Is the weighted hyperparameter for.

여기에서는 획을 그리는데 걸린 시간을 임베딩 하는데 있어 시간 길이에 대한 정보를 정보를 유지하는 획 시간의 벡터 표현을 제안한다. 연속되는 시간의 범위는 범위는

Figure 112018080829077-pat00010
이므로 모든 획 시간을 각각 임베딩 벡터로 변환하는 것은 불가능하다. 대신, 연속되는 시간 범위를 K 개 시간 구간으로 나누고 이를 벡터로 변환한다. 또한 각 시간 구간에 포함되는 학습 데이터의 획의 숫자가 균형적으로 분포하도록 획 구간을 나누었다. 그 후, 아래와 같이 각 시간 구간에 대한 벡터 표현을 얻을 수 있다.Here, we propose a vector representation of the stroke time that maintains information about the length of the time in embedding the time taken to draw the stroke. The range of consecutive time is
Figure 112018080829077-pat00010
Therefore, it is impossible to convert all stroke times into embedding vectors. Instead, it divides consecutive time ranges into K time periods and converts them into vectors. In addition, the stroke section is divided so that the number of strokes of the learning data included in each time section is distributed in a balanced manner. After that, a vector representation for each time interval can be obtained as follows.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112018080829077-pat00011
Figure 112018080829077-pat00011

Si,j는 시간 구간 Si에 포함되어 있는 획들의 이미지를, ni는 시간 구간 Si에 포함되어 있는 총 획의 수를 의미한다.

Figure 112018080829077-pat00012
는 학습 데이터에서 진 서명의 모든 획 이미지들을 이용하여 학습된 CNN 기반 오토-인코더로부터 추출된 실수 벡터이다.S i, j is an image of the strokes included in the time period S i , and n i is the total number of strokes included in the time period S i .
Figure 112018080829077-pat00012
Is a real vector extracted from a CNN-based auto-encoder trained using all stroke images of a true signature from the training data.

도 7을 일 실시예에 따른 시간 구간 벡터의 재구성(K=5)을 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for explaining reconstruction (K = 5) of a time interval vector according to an embodiment.

도 7을 참조하면, 시간 구간 벡터를 학습된 오토 인코더의 디코더를 이용해 재구성한 이미지를 보인다. 이미지의 선명도와 그려진 선의 수로 보았을때, 각 시간 구간이 고유하게 표현되는 것을 알 수 있다. 또한, 높은 시간대의 시간 구간이 낮은 시간대의 시간 구간에 비해 이미지의 선명도가 높고 선의 수가 많아지게 된다. 이는 제안된 시간 구간이 시간 길이에 대한 정보를 유지하고 있음을 나타낸다.Referring to FIG. 7, an image obtained by reconstructing a time interval vector using a decoder of a learned auto encoder is shown. From the sharpness of the image and the number of lines drawn, it can be seen that each time period is uniquely expressed. In addition, the sharpness of the image is higher and the number of lines is higher than that of the low time zone. This indicates that the proposed time period maintains information about the length of time.

본 실험에서는 잘 알려진 온라인 서명 데이터 셋인 SUSIG를 이용하였다. 해당 데이터 셋은 개인당 진 서명 20 개, 숙련된 위조 서명 10 개씩 94 명의 서명 데이터로 이루어져 있다. 서명의 전처리 과정에서는 서명의 각 수집 점의 x-y 좌표와 pen up/down 정보를 이용해 획 이미지를 추출하였고 각 획의 포함되는 수집 점의 개수로 획 시간을 추정하였다. 전체 94 명의 서명 중 54 명의 서명들을 이용해 특징 학습 모델을 학습하였고 하이퍼 파라미터를 조정하는데 6명의 서명을 사용하였다. 사용자 의존적인 분류 모델의 경우 34 명의 서명을 이용하여 학습 및 테스트되었다.In this experiment, SUSIG, a well-known online signature data set, was used. The data set consists of 94 signature data, with 20 signatures per person and 10 skilled counterfeits. In the pre-processing process of the signature, stroke images were extracted using the x-y coordinates and pen up / down information of each collection point of the signature, and the stroke time was estimated by the number of collection points included in each stroke. The feature learning model was trained using 54 of the 94 signatures, and 6 signatures were used to adjust the hyperparameters. The user-dependent classification model was trained and tested using 34 signatures.

특징 학습 모델로는 6개의 CNN 레이어, 2 개의 LSTM 레이어, 사용자 분류와 숙련된 위조자 분류를 위한 각각 1개의 심층 신경망(DNN)이 이용되었다. CNN의 레이어의 경우 32X3X3의 커널 함수를 이용하였다.Six CNN layers, two LSTM layers, and one deep neural network (DNN) for user classification and skilled counterfeiter classification were used as the feature learning model. For the CNN layer, 32X3X3 kernel functions were used.

표 1은 획 시간 구간 임베딩 여부에 따른 성능 비교를 나타낸다.Table 1 shows performance comparison according to whether or not to embed a stroke time interval.

[표 1][Table 1]

Figure 112018080829077-pat00013
Figure 112018080829077-pat00013

실험 결과, 두 모델 모두 제안된 손실 함수를 통해 학습되었다. 성능 비교를 위해 Equal Error Rate(EER)과 AREA UNDER AN ROC(AUC)평가척도를 사용하였다. SVM의 경우 Linear, RBF, Poly 커널을, 하이퍼 파라미터로는 K=10,

Figure 112018080829077-pat00014
=0.8를 이용하였다.As a result of the experiment, both models were trained through the proposed loss function. Equal Error Rate (EER) and AREA UNDER AN ROC (AUC) evaluation scales were used for performance comparison. For SVM, Linear, RBF, Poly kernels, K = 10 for hyper parameters,
Figure 112018080829077-pat00014
= 0.8 was used.

EERr과 AUCr는 임의 위조에 대한 실험을 EERs과 AUCs는 숙련된 위조에 대한 실험을 의미한다. 두 모델을 비교했을 때, 획 시간 구간 임베딩을 더함으로써 숙련된 위조 실험에 대해 EER과 AUC 모두 10% 이상의 성능 향상을 보였다. 이 결과는 제안된 획 시간 임베딩이 진 서명과 숙련된 위조 서명 사이의 다른 양상을 포착하는데 매우 효과적임을 보인다. EER r and AUC r refer to experiments on random forgery and EER s and AUC s refer to experiments on skilled counterfeiting. When the two models were compared, both EER and AUC showed a performance improvement of more than 10% for skilled counterfeit experiments by adding embedding of stroke time intervals. These results show that the proposed stroke time embedding is very effective in capturing the different aspects between the lost signature and the skilled counterfeit signature.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented with hardware components, software components, and / or combinations of hardware components and software components. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor (micro signal processor), a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose computers or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may run an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. In addition, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, a processing device may be described as one being used, but a person having ordinary skill in the art, the processing device may include a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. In addition, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device. Software and / or data may be interpreted by a processing device, or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. Can be embodied in The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination. The program instructions recorded in the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable by those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes produced by a compiler.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by a limited embodiment and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and / or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or other components Alternatively, even if replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

100: 사용자 단말
200: 획 기반 수기 서명 인증 시스템
210: 서명 전처리부
220: 특징 추출부
230: 서명 판별부
221: 컨볼루션 계층부
222: 리커런트 계층부
223: 획 시간 구간 임베딩 계층부
100: user terminal
200: stroke-based handwritten signature authentication system
210: signature preprocessor
220: feature extraction unit
230: signature discrimination unit
221: convolution layer
222: Recurrent layer
223: Stroke time section embedding layer

Claims (15)

사용자로부터 입력 받은 서명의 수집 점(point)들로부터 획 이미지 시퀀스(sequence)와 획 시간 시퀀스를 추출하는 단계;
상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하고, 상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하여 특징 벡터를 추출하는 단계; 및
추출된 상기 특징 벡터를 이용하여 서명의 진위 여부를 판별하는 단계
를 포함하고,
상기 특징 벡터를 추출하는 단계는,
상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하는 단계;
상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하는 단계; 및
추출된 상기 획 이미지의 특징 및 상기 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출하는 단계
를 포함하며,
상기 획 이미지의 특징 및 상기 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출하는 단계는,
단일 또는 복수의 리커런트(recurrent) 레이어를 통해 상기 획 이미지의 특징 및 상기 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출하는 것
을 특징으로 하는, 획 기반 수기 서명 인증 방법.
Extracting a stroke image sequence and a stroke time sequence from collection points of a signature input from a user;
Extracting a feature of each stroke image from the stroke image sequence, and extracting a feature vector by extracting features of each stroke time from the stroke time sequence; And
Determining whether a signature is authentic using the extracted feature vector
Including,
Extracting the feature vector,
Extracting features of each stroke image from the stroke image sequence;
Extracting features of each stroke time from the stroke time sequence; And
Extracting a feature vector from the extracted feature of the stroke image and the feature of the stroke time
It includes,
Extracting a feature vector from the feature of the stroke image and the feature of the stroke time,
Extracting feature vectors from features of the stroke image and features of the stroke time through a single or multiple recurrent layers
Characterized in that, stroke-based handwritten signature authentication method.
제1항에 있어서,
상기 서명의 수집 점들로부터 획 이미지 시퀀스와 획 시간 시퀀스를 추출하는 단계는,
입력 받은 상기 서명의 수집 점의 시퀀스에서 화면에 가해지는 압력의 세기가 0이 되는 수집 점을 찾아 획(stroke) 시퀀스를 추출하는 단계;
추출된 각각의 상기 획 시퀀스에 포함되는 수집 점의 화면 상 좌표 정보를 이용하여 상기 획 이미지 시퀀스를 생성하는 단계; 및
각각의 상기 획 시퀀스에 포함되는 수집 점의 개수를 통해 획을 그리는데 걸린 시간을 추정하여 상기 획 시간 시퀀스를 생성하는 단계
를 포함하는, 획 기반 수기 서명 인증 방법.
According to claim 1,
Extracting the stroke image sequence and the stroke time sequence from the collection points of the signature,
Extracting a stroke sequence by finding a collection point where the intensity of pressure applied to the screen becomes 0 in the sequence of the collection points of the received signature;
Generating the stroke image sequence using coordinate information on a screen of a collection point included in each extracted stroke sequence; And
Generating the stroke time sequence by estimating the time taken to draw the stroke through the number of collection points included in each of the stroke sequences
A stroke-based handwritten signature authentication method comprising a.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하는 단계는,
단일 또는 복수의 컨볼루션(convolution) 레이어를 통해 상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하는 것
을 특징으로 하는, 획 기반 수기 서명 인증 방법.
According to claim 1,
Extracting features of each stroke image from the stroke image sequence may include:
Extracting features of each stroke image from the stroke image sequence through a single or multiple convolution layers
Characterized in that, stroke-based handwritten signature authentication method.
삭제delete 사용자로부터 입력 받은 서명의 수집 점(point)들로부터 획 이미지 시퀀스(sequence)와 획 시간 시퀀스를 추출하는 단계;
상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하고, 상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하여 특징 벡터를 추출하는 단계; 및
추출된 상기 특징 벡터를 이용하여 서명의 진위 여부를 판별하는 단계
를 포함하고,
상기 특징 벡터를 추출하는 단계는,
상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하는 단계;
상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하는 단계; 및
추출된 상기 획 이미지의 특징 및 상기 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출하는 단계
를 포함하며,
상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하는 단계는,
획 시간이 포함되는 시간 구간을 탐색하여 기 학습된 해당 시간 구간의 대표 벡터를 출력하는 것
을 특징으로 하는, 획 기반 수기 서명 인증 방법.
Extracting a stroke image sequence and a stroke time sequence from collection points of a signature input from a user;
Extracting a feature of each stroke image from the stroke image sequence, and extracting a feature vector by extracting features of each stroke time from the stroke time sequence; And
Determining whether a signature is authentic using the extracted feature vector
Including,
Extracting the feature vector,
Extracting features of each stroke image from the stroke image sequence;
Extracting features of each stroke time from the stroke time sequence; And
Extracting a feature vector from the extracted feature of the stroke image and the feature of the stroke time
It includes,
Extracting the features of each stroke time from the stroke time sequence,
Searching for a time period that includes the stroke time and outputting a representative vector of the pre-trained time period.
Characterized in that, stroke-based handwritten signature authentication method.
제6항에 있어서,
상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하는 단계는,
획 시간 구간에 대한 대표 벡터를 학습하는 단계를 더 포함하고,
상기 획 시간 구간에 대한 대표 벡터를 학습하는 단계는,
학습 데이터에서 하나의 획 이미지가 입력되었을 때 동일한 획 이미지를 출력하도록 오토-인코더(auto-encoder)를 학습시키는 단계;
상기 학습 데이터의 획 이미지를 학습된 오토-인코더의 인코더 네트워크를 이용하여 인코딩하는 단계;
0초에서 상기 학습 데이터의 최대 획 시간까지의 범위를 통상적인 기계학습의 변별 과정에서 최적의 값으로 선택될 수 있는 자연수 K 개의 시간 구간으로 분할하는 단계;
획 시간에 따라 상기 학습 데이터의 각 획을 획 시간 구간에 할당하는 단계; 및
각 획 시간 구간에 포함되어 있는 획들의 인코딩된 획 이미지의 평균을 구함으로써 해당 시간 구간의 대표 벡터를 생성하는 단계
를 포함하는, 획 기반 수기 서명 인증 방법.
The method of claim 6,
Extracting the features of each stroke time from the stroke time sequence,
Further comprising the step of learning a representative vector for the stroke time interval,
Learning the representative vector for the stroke time interval,
Learning an auto-encoder to output the same stroke image when one stroke image is input from the training data;
Encoding a stroke image of the training data using a trained auto-encoder encoder network;
Dividing the range from 0 second to the maximum stroke time of the learning data into K time intervals of natural numbers that can be selected as optimal values in a conventional machine learning discrimination process;
Assigning each stroke of the learning data to a stroke time interval according to the stroke time; And
Generating a representative vector of the corresponding time period by obtaining an average of the encoded stroke images of the strokes included in each stroke time period
A stroke-based handwritten signature authentication method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 특징 벡터를 이용하여 서명의 진위 여부를 판별하는 단계는,
출력인 상기 특징 벡터를 입력 받아 사용자의 진 서명의 특징 벡터들과 비교하여 해당 서명이 진 서명인지 위조 서명인지를 판별하는 것
을 특징으로 하는, 획 기반 수기 서명 인증 방법.
According to claim 1,
The step of determining the authenticity of the signature using the feature vector,
It receives the output feature vector and compares it with the feature vectors of the user's true signature to determine whether the corresponding signature is a true or counterfeit signature.
Characterized in that, stroke-based handwritten signature authentication method.
사용자 단말을 통해 수기로 입력 받은 수집 점(point)의 시퀀스(sequence)로 이루어진 사용자의 서명을 네트워크를 통해 전달 받는 단계;
상기 서명의 진위 여부를 판별하는 단계; 및
판별된 결과를 네트워크를 통해 상기 사용자 단말로 전송하는 단계
를 포함하고,
상기 서명의 진위 여부를 판별하는 단계는,
사용자로부터 입력 받은 상기 서명의 수집 점들로부터 획 이미지 시퀀스와 획 시간 시퀀스를 추출하는 단계;
상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하고, 상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하여 특징 벡터를 추출하는 단계; 및
추출된 상기 특징 벡터를 이용하여 서명의 진위 여부를 판별하는 단계
를 포함하고,
상기 특징 벡터를 추출하는 단계는,
상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하는 단계;
상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하는 단계; 및
추출된 상기 획 이미지의 특징 및 상기 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출하는 단계
를 포함하며,
상기 획 이미지의 특징 및 상기 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출하는 단계는,
단일 또는 복수의 리커런트(recurrent) 레이어를 통해 상기 획 이미지의 특징 및 상기 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출하는 것
을 특징으로 하는, 획 기반 수기 서명 인증 방법.
Receiving a user's signature consisting of a sequence of collection points received manually by a user terminal through a network;
Determining whether the signature is authentic; And
Transmitting the determined result to the user terminal through a network
Including,
The step of determining the authenticity of the signature,
Extracting a stroke image sequence and a stroke time sequence from collection points of the signature received from a user;
Extracting a feature of each stroke image from the stroke image sequence, and extracting a feature vector by extracting features of each stroke time from the stroke time sequence; And
Determining whether a signature is authentic using the extracted feature vector
Including,
Extracting the feature vector,
Extracting features of each stroke image from the stroke image sequence;
Extracting features of each stroke time from the stroke time sequence; And
Extracting a feature vector from the extracted feature of the stroke image and the feature of the stroke time
It includes,
Extracting a feature vector from the feature of the stroke image and the feature of the stroke time,
Extracting feature vectors from features of the stroke image and features of the stroke time through a single or multiple recurrent layers
Characterized in that, stroke-based handwritten signature authentication method.
사용자로부터 입력 받은 서명의 수집 점(point)들로부터 획 이미지 시퀀스(sequence)와 획 시간 시퀀스를 추출하는 서명 전처리부;
상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하고, 상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하여 특징 벡터를 추출하는 특징 추출부; 및
추출된 상기 특징 벡터를 이용하여 서명의 진위 여부를 판별하는 서명 판별부
를 포함하고,
상기 특징 추출부는,
단일 또는 복수의 컨볼루션(convolution) 레이어를 통해 상기 획 이미지 시퀀스로부터 각각의 획 이미지의 특징을 추출하는 컨볼루션 계층부;
상기 획 시간 시퀀스로부터 각각의 획 시간의 특징을 추출하는 획 시간 구간 임베딩 계층부; 및
단일 또는 복수의 리커런트(recurrent) 레이어를 통해 추출된 상기 획 이미지의 특징 및 상기 획 시간의 특징으로부터 특징 벡터를 추출하는 리커런트 계층부
를 포함하는, 획 기반 수기 서명 인증 시스템.
A signature pre-processing unit extracting a stroke image sequence and a stroke time sequence from collection points of a signature received from a user;
A feature extraction unit for extracting features of each stroke image from the stroke image sequence, and extracting a feature vector by extracting features of each stroke time from the stroke time sequence; And
Signature discrimination unit that determines whether a signature is authentic using the extracted feature vector
Including,
The feature extraction unit,
A convolution layer unit for extracting features of each stroke image from the stroke image sequence through a single or a plurality of convolution layers;
A stroke time interval embedding layer for extracting features of each stroke time from the stroke time sequence; And
A recurrent layer that extracts a feature vector from features of the stroke image and features of the stroke time extracted through a single or multiple recurrent layers
Including, stroke-based handwritten signature authentication system.
제10항에 있어서,
사용자 단말을 통해 수기로 입력 받은 수집 점(point)의 시퀀스(sequence)로 이루어진 사용자의 서명을 전달 받는 입력부; 및
판별된 결과를 상기 사용자 단말로 전송하는 출력부
를 더 포함하는, 획 기반 수기 서명 인증 시스템.
The method of claim 10,
An input unit that receives a user's signature consisting of a sequence of collection points received by hand through a user terminal; And
An output unit that transmits the determined result to the user terminal
Further comprising, a stroke-based handwritten signature authentication system.
제10항에 있어서,
상기 서명 전처리부는,
입력 받은 상기 서명의 수집 점의 시퀀스에서 화면에 가해지는 압력의 세기가 0이 되는 수집 점을 찾아 획(stroke) 시퀀스를 추출하고, 추출된 각각의 상기 획 시퀀스에 포함되는 수집 점의 화면 상 좌표 정보를 이용하여 상기 획 이미지 시퀀스를 생성하며, 각각의 상기 획 시퀀스에 포함되는 수집 점의 개수를 통해 획을 그리는데 걸린 시간을 추정하여 상기 획 시간 시퀀스를 생성하는 것
을 특징으로 하는, 획 기반 수기 서명 인증 시스템.
The method of claim 10,
The signature pre-processing unit,
In the sequence of the collection points of the received signature, a stroke point is extracted by finding a collection point where the intensity of pressure applied to the screen is 0, and on-screen coordinates of the collection points included in each extracted stroke sequence Generating the stroke image sequence using information, and generating the stroke time sequence by estimating the time taken to draw the stroke through the number of collection points included in each of the stroke sequences
Characterized in that, stroke-based handwritten signature authentication system.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 획 시간 구간 임베딩 계층부는,
획 시간이 포함되는 시간 구간을 탐색하여 기 학습된 해당 시간 구간의 대표 벡터를 출력하는 것
을 특징으로 하는, 획 기반 수기 서명 인증 시스템.
The method of claim 10,
The stroke time section embedding layer unit,
Searching for a time period that includes the stroke time and outputting a representative vector of the pre-trained time period.
Characterized in that, stroke-based handwritten signature authentication system.
제10항에 있어서,
상기 서명 판별부는,
출력인 상기 특징 벡터를 입력 받아 사용자의 진 서명의 특징 벡터들과 비교하여 해당 서명이 진 서명인지 위조 서명인지를 판별하는 것
을 특징으로 하는, 획 기반 수기 서명 인증 시스템.
The method of claim 10,
The signature determining unit,
It receives the output feature vector and compares it with the feature vectors of the user's true signature to determine whether the corresponding signature is a true or counterfeit signature.
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