KR102351239B1 - 진동 신호 기반 생체 인증 방법 및 장치 - Google Patents

진동 신호 기반 생체 인증 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

다양한 실시예들에 따른 전자 장치 및 그의 동작 방법은, 진동 신호 기반 생체 인증을 위한 것으로, 적어도 하나의 접촉된 객체에 대해 적어도 하나의 진동 신호를 출력하고, 객체로부터 진동 신호에 대한 적어도 하나의 응답 신호를 수신하고, 진동 신호 또는 응답 신호 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 객체에 대한 생체 인증을 수행하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 진동 신호 및 응답 신호로부터 계산되는 주파수 응답 함수 또는 응답 신호에 대해 검출되는 시간 영역에서의 시계열 데이터를 기반으로, 객체에 대한 생체 인증이 수행될 수 있다.

Description

진동 신호 기반 생체 인증 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR AUTHENTICATING BIOMETRIC BASED ON VIBRATIONAL SIGNAL}
다양한 실시예들은 진동 신호 기반 생체 인증 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근, 개인 정보의 보호 등에 대한 중요성이 향상되면서, 홍채 인식, 지문 인식, 얼굴 인식 등 사용자의 생체 인식을 통해 높은 보안 수준을 갖는 서비스가 증가하고 있다. 전자 장치는 생체 인식을 위한 적어도 하나의 센서를 구비하고, 센서를 통해 이미지 기반으로 생체 정보를 수집한다. 이로 인해, 전자 장치가 정확하게 생체 정보를 획득하기 위해서는, 사용자가 센서를 응시하거나, 신체의 정해진 부위를 정확하게 센서에 접촉시켜야 하는 의도적 행위가 요구된다. 이에 따라, 사용자의 편의성이 저하될 수 있다. 아울러, 센서가 전자 장치의 표면에 노출되어야 하기 때문에, 전자 장치에서 센서를 위한 노출 공간이 요구되며, 전자 장치의 디자인 자유도가 저하될 수 있다.
다양한 실시예들은, 효율적으로 사용자에 대한 생체 인증을 수행할 수 있는 전자 장치 및 그의 동작 방법을 제공한다.
다양한 실시예들은, 사용자의 편의성을 저하시키지 않고도, 사용자에 대한 생체 인증을 수행할 수 있는 전자 장치 및 그의 동작 방법을 제공한다.
다양한 실시예들은, 전자 장치의 소형화를 구현하고 전자 장치의 디자인 자유도를 확보하면서, 사용자에 대한 생체 인증을 수행할 수 있는 전자 장치 및 그의 동작 방법을 제공한다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 진동 모듈을 통해, 적어도 하나의 접촉된 객체에 대해 적어도 하나의 진동 신호를 출력하는 동작, 상기 진동 모듈을 통해, 상기 객체로부터 상기 진동 신호에 대한 적어도 하나의 응답 신호를 수신하는 동작, 및 상기 진동 신호 또는 상기 응답 신호 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 상기 객체에 대한 생체 인증을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 진동 모듈, 및 상기 진동 모듈과 연결되고, 사용자 인증을 위해 구성되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 진동 모듈을 통해, 적어도 하나의 접촉된 객체에 대해 적어도 하나의 진동 신호를 출력하고, 상기 진동 모듈을 통해, 상기 객체로부터 상기 진동 신호에 대한 적어도 하나의 응답 신호를 수신하고, 상기 진동 신호 또는 상기 응답 신호 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 상기 객체에 대한 생체 인증을 수행하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치가 인체의 진동 특성을 기반으로 사용자에 대한 생체 인증을 수행할 수 있다. 이로 인해, 사용자가 신체의 정해진 부위를 정확하게 전자 장치에 접촉시키지 않고도, 전자 장치가 사용자에 대한 생체 인증을 수행할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치가 사용자의 편의성을 저하시키지 않고도, 사용자에 대한 생체 인증을 수행할 수 있다. 아울러, 인체의 진동 특성을 검출하기 위한 구성 요소가 전자 장치의 표면에 노출되지 않아도 되므로, 전자 장치의 소형화를 구현하고 전자 장치의 디자인 자유도를 확보하는 것이 가능하다. 따라서, 전자 장치가 효율적으로 사용자에 대한 생체 인증을 수행할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 도1의 진동 모듈을 도시하는 도면이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 동작 특징을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 5는 도 4의 생체 인증 수행 동작을 도시하는 도면이다.
도 6은 도 5의 생체 정보 검출 동작에 대한 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5의 생체 정보 검출 동작에 대한 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 도 7의 전처리 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 도 5의 생체 정보 검출 동작에 대한 또 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 10은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(100)를 도시하는 도면이다. 도 2는 도1의 진동 모듈(140)을 도시하는 도면이다. 도 3a, 도 3b 및 도 3c는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(100)의 동작 특징을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(100)는, 통신 모듈(110), 입력 모듈(120), 출력 모듈(130), 진동 모듈(140), 메모리(150) 또는 프로세서(160) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(100)의 구성 요소들 중 적어도 어느 하나가 생략되거나, 전자 장치(100)에 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다.
통신 모듈(110)은 전자 장치(100)에서 외부 장치(181, 183)와 통신을 수행할 수 있다. 통신 모듈(110)은 전자 장치(100)와 외부 장치(181, 183) 간 통신 채널을 수립하고, 통신 채널을 통해, 외부 장치(181, 183)와 통신을 수행할 수 있다. 통신 모듈(110)은 유선 통신 모듈 또는 무선 통신 모듈 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 유선 통신 모듈은 외부 장치(181)와 유선으로 연결되어, 유선으로 통신할 수 있다. 무선 통신 모듈은 근거리 통신 모듈 또는 원거리 통신 모듈 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 근거리 통신 모듈은 외부 장치(181)와 근거리 통신 방식으로 통신할 수 있다. 예를 들면, 근거리 통신 방식은, 블루투스(Bluetooth), 와이파이 다이렉트(WiFi direct), 또는 적외선 통신(IrDA; infrared data association) 등을 포함할 수 있다. 원거리 통신 모듈은 외부 장치(183)와 원거리 통신 방식으로 통신할 수 있다. 여기서, 원거리 통신 모듈은 네트워크(190)를 통해 외부 장치(183)와 통신할 수 있다. 예를 들면, 네트워크(190)는 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 LAN(local area network)이나 WAN(wide area network)과 같은 컴퓨터 네트워크 등을 포함할 수 있다.
입력 모듈(120)은 전자 장치(100)의 적어도 하나의 구성 요소에 사용될 명령이나 데이터를 입력할 수 있다. 입력 모듈(120)은, 사용자가 전자 장치(100)에 직접적으로 명령이나 데이터를 입력하도록 구성되는 입력 장치 또는 주변 환경을 감지하여 신호를 발생하고, 신호로부터 변환된 데이터를 입력하도록 구성되는 센서 장치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 입력 장치는 마이크로폰(microphone), 마우스(mouse) 또는 키보드(keyboard) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 센서 장치는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry) 또는 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
출력 모듈(130)은 전자 장치(100)의 외부로 정보를 출력할 수 있다. 출력 모듈(130)은, 정보를 시각적으로 표시할 수 있는 표시 장치 또는 정보를 오디오 신호로 출력할 수 있는 오디오 장치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 표시 장치는 디스플레이, 홀로그램 장치 또는 프로젝터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 표시 장치는 입력 모듈(120)의 터치 회로 또는 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로 중 적어도 어느 하나와 조립되어, 터치 스크린으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 오디오 장치는, 스피커 또는 리시버 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 스피커와 리시버는 각각의 용도에 따라 구분되어 사용될 수 있으며, 용도와 관계 없이, 선택적으로 사용될 수도 있다.
진동 모듈(140)은 사용자 인체에 대한 진동 특성을 검출하도록 구성될 수 있다. 이 때 사용자의 인체는 고유하며, 인체의 각 부위, 즉 객체(object) 역시 고유하다. 따라서, 객체에 대한 진동 특성 또한 고유할 수 있다. 따라서, 진동 특성에 따라, 객체가 식별될 수 있으며, 나아가 사용자가 식별될 수 있다. 진동 모듈(140)은, 도 2에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 접촉 모듈(210), 적어도 하나의 진동 발생 모듈(220) 또는 적어도 하나의 응답 감지 모듈(230) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
접촉 모듈(210)은 객체와 접촉을 위해 제공할 수 있다. 예를 들면, 접촉 모듈(210)은 객체와 직접적으로 접촉하기 위한 접촉 플레이트 및 객체의 접촉에 따른 온도 변화, 전기적 변화 또는 압력 변화 중 적어도 어느 하나를 감지하기 위한 접촉 센서를 포함할 수 있다.
진동 발생 모듈(220)은 객체에 대해 기계적인 진동을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 진동 발생 모듈(220)은 가진 소자를 갖고, 가진 소자는 압전(piezo-electric) 방식, 보이스 코일(voice coil) 방식 또는 로터(rotor) 방식 중 적어도 어느 하나에 기반하여, 진동을 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 진동 발생 모듈(220)은 전기적 신호를 기반으로 자체적인 진동을 발생시킬 수 있다. 이 때 진동 발생 모듈(220)에서, 전기적 신호가 진동 신호로 변환될 수 있다. 이를 통해, 진동 발생 모듈(220)이 접촉 모듈(210)에 진동을 발생시키며, 객체가 접촉 모듈(210)에 접촉되어 있을 때, 접촉 모듈(210)을 통해, 객체에도 간접적으로 진동을 발생시킬 수 있다. 이 때 진동 신호가 접촉 모듈(210)을 전달되며, 객체가 접촉 모듈(210)에 접촉되어 있을 때, 진동 신호가 접촉 모듈(210)을 통해, 객체로 출력될 수 있다. 일 예로, 진동 발생 모듈(220)은 세이커(shaker)를 포함하며, 세이커는 기계식, 전기식 또는 전기 유압식으로 동작할 수 있다. 이 때 진동 발생 모듈(220)은 미리 정해진 파라미터를 기반으로, 진동 신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 파라미터는 진동의 세기(힘), 주파수, 변위, 속도, 가속도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
응답 감지 모듈(230)은 객체에 대해 기계적인 진동을 측정할 수 있다. 예를 들면, 응답 감지 모듈(230)은 수진 소자를 갖고, 수진 소자는 압전 방식, 보이스 코일 방식, MEMS(micro-electro mechanical systems) 방식, 정전(electrostatic) 방식 또는 저항(resistive) 방식 중 적어도 어느 하나에 기반하여, 진동을 측정할 수 있다. 구체적으로, 객체가 접촉 모듈(210)에 접촉되어 있을 때, 객체에서 진동이 발생됨에 따라, 접촉 모듈(210)에서도 진동이 발생될 수 있다. 이에 따라, 응답 감지 모듈(230)이 접촉 모듈(210)로부터 진동을 측정할 수 있다. 이를 통해, 응답 감지 모듈(230)이 진동 신호에 대한 응답 신호를 검출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 접촉 모듈(210)에서, 진동 발생 모듈(220)에 의해 진동이 발생되는 가진 위치와 응답 감지 모듈(230)에 의해 진동이 측정되는 수진 위치는 동일할 수 있다. 즉, 진동 발생 모듈(220)이 접촉 모듈(210)의 일 영역에 대해 진동을 발생시키고, 이에 응답하여 응답 감지 모듈(230)이 접촉 모듈(210)의 해당 영역에 대해 진동을 측정할 수 있다. 바꿔 말해, 진동 발생 모듈(220)이 접촉 모듈(210)의 해당 영역으로 진동 신호를 출력하고, 응답 감지 모듈(230)이 접촉 모듈(210)의 해당 영역으로부터 응답 신호를 검출할 수 있다.
다른 실시예에 다르면, 접촉 모듈(210)에서, 가진 위치와 수진 위치는 상이할 수 있다. 즉, 진동 발생 모듈(220)이 접촉 모듈(210)의 제 1 영역에 대해 진동을 발생시키고, 이에 응답하여 응답 감지 모듈(230)이 접촉 모듈(210)의 제 2 영역에 대해 진동을 측정할 수 있다. 바꿔 말해, 진동 발생 모듈(220)이 접촉 모듈(210)의 제 1 영역으로 진동 신호를 출력하고, 응답 감지 모듈(230)이 접촉 모듈(210)의 제 2 영역으로부터 응답 신호를 검출할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 진동 신호는 객체를 통과하면서, 즉 객체의 내부를 진행하면서, 응답 신호로 변환될 수 있다. 이 때 진동 신호는 객체의 피부, 근육, 뼈, 관절 또는 혈관 중 적어도 어느 하나를 진행하면서, 응답 신호로 변환될 수 있다. 따라서, 응답 신호는 객체에 따라 고유할 수 있다. 예를 들면, 객체가 손가락인 경우, 응답 신호들의 주파수 특성은, 도 3a에 도시된 바와 같이 손가락, 즉 검지, 중지, 약지 및 소지에 따라 다를 수 있다. 이는, 손가락, 즉 검지, 중지, 약지 및 소지에 따라, 생체 특징이 다르기 때문이다. 여기서, 손가락, 즉 검지, 중지, 약지 및 소지에 대해 수집된 응답 신호들은, 도 3b에 도시된 바와 같이 주파수 특성에 따라 분류될 수 있다. 이러한 분류 결과는, 하기 [표 1]과 같이 높은 분류 정확도를 나타낼 수 있다.
Figure 112020115122424-pat00001
메모리(150)은 전자 장치(100)의 적어도 하나의 구성 요소에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들면, 메모리(150)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 데이터는 프로그램 또는 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 프로그램은 메모리(150)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 운영 체제, 미들 웨어 또는 어플리케이션 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 메모리(150)는 사용자 정보를 저장하고 있을 수 있다. 사용자 정보는 사용자의 식별 정보, 및 사용자의 각 객체의 식별자와 그에 매핑된 각 객체에 대한 진동 특성, 즉 생체 정보를 포함할 수 있다.
프로세서(160)는 메모리(150)의 프로그램을 실행하여, 전자 장치(100)의 적어도 하나의 구성 요소를 제어할 수 있고, 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(160)는 어플리케이션을 실행할 수 있다. 프로세서(160)은 사용자 인체에 대한 진동 특성을 기반으로, 사용자 인증을 수행할 수 있다. 이 때 프로세서(160)는 진동 모듈(140)을 통해, 진동 신호를 출력하고, 진동 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(100)가 슬립(sleep) 상태에서 어웨이크(awake)될 때, 프로세서(160)는 진동 모듈(140)을 구동시킬 수 있다. 여기서, 전자 장치(100)가 슬립 상태에 있는 중에, 전자 장치(100)의 자세 변경, 전자 장치(100)에 대한 사용자의 그립(grip), 진동 모듈(140)에 대한 객체의 접촉, 또는 전자 장치(100)를 활성화시키기 위한 사용자의 입력 중 적어도 어느 하나가 감지될 때, 전자 장치(100)가 어웨이크될 수 있다. 한편, 프로세서(160)는 사용자 인증을 위한 그래픽 사용자 인터페이스(graphic user interface; GUI)를 제공할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(160)는 그래픽 사용자 인터페이스를 통해, 다양한 도형들 또는 텍스트 등을 이용하여, 진동 모듈(140), 특히 접촉 모듈(210)의 위치 또는 사용자 인증을 위한 객체에 대해 가이드할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 진동 신호 또는 응답 신호 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 객체에 대한 생체 인증을 수행할 수 있다. 이를 통해, 프로세서(160)는 객체를 식별하고, 나아가 사용자를 식별할 수 있다. 이 때 프로세서(160)는 진동 신호 또는 응답 신호 중 적어도 어느 하나로부터 생체 정보를 검출하고, 생체 정보를 기반으로, 객체 또는 사용자를 식별할 수 있다.
제 1 실시예에 따르면, 프로세서(160)는 응답 신호로부터 생체 정보를 검출할 수 있다. 일 예로, 프로세서(160)는 응답 신호에 대해, 시간 영역에서의 시계열 데이터를 검출하고, 시계열 데이터를 기반으로, 생체 정보를 검출할 수 있다. 여기서, 프로세서(160)는 시계열 데이터의 패턴 또는 모양 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 생체 정보를 검출할 수 있다. 다른 예로, 프로세서(160)는 응답 신호를 기반으로, 시간 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 생체 정보로 검출할 수 있다. 또 다른 예로, 프로세서(160)는 응답 신호를 기반으로, 주파수 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 생체 정보로 검출할 수 있다. 또 다른 예로, 프로세서(160)는 응답 신호로부터 적어도 하나의 피크점(peak point)을 검출하고, 피크점에 대한 정보를 생체 정보로 검출할 수 있다.
제 2 실시예에 따르면, 프로세서(160)는 복수 개의 응답 신호들을 조합하여, 생체 정보를 검출할 수 있다. 일 예로, 프로세서(160)는 객체들을 일정 패턴의 패스워드(password), 예컨대 검지-중지-약지 또는 검지-중지-검지-약지와 같이 조합할 수 있다. 다른 예로, 프로세서(160)는 응답 신호들의 비율, 예컨대 적어도 두 개의 손가락들에 대한 응답 신호들의 비율을 계산하여, 생체 정보를 검출할 수 있다. 다른 예에 따르면, 하기 [표 2]와 같이, 장기적으로 볼 때, 응답 신호들의 비율로부터 검출되는 생체 정보의 정확도가 하나의 응답 신호로부터 검출되는 생체 정보의 정확도 보다 높을 수 있다. 여기서, 응답 신호들의 비율로부터 검출되는 생체 정보의 정확도는, 도 3c에 도시된 바와 같이 시간이 흐르더라도 유지될 수 있다.
Figure 112020115122424-pat00002
이를 위해, 프로세서(160)는 복수 개의 진동 신호들을 동시에 출력하고, 진동 신호들에 대한 응답 신호들을 각각 수신하여, 응답 신호들로부터 생체 정보를 검출할 수 있다. 이를 위해, 진동 모듈(140)은 복수 개의 접촉 모듈(210)들, 복수 개의 진동 발생 모듈(220)들 및 복수 개의 응답 감지 모듈(230)들을 포함하고, 복수 개의 객체들이 접촉 모듈(210)들에 각각 접촉되어 있을 때, 프로세서(160)가 응답 신호들을 수신하고, 응답 신호들로부터 생체 정보를 검출할 수 있다. 또는, 프로세서(160)는 복수 개의 진동 신호들을 순차적으로 출력하고, 진동 신호들에 대한 응답 신호들을 각각 수신하여, 응답 신호들로부터 생체 정보를 검출할 수 있다. 이를 위해, 복수 개의 객체들이 접촉 모듈(210)에 순차적으로 접촉됨에 따라, 프로세서(160)가 응답 신호들을 순차적으로 수신하고, 응답 신호들로부터 생체 정보를 검출할 수 있다. 이를 통해, 프로세서(160)는 생체 정보를 기반으로, 객체들을 각각 식별하고, 객체들을 조합하여, 사용자를 식별할 수 있다.
제 3 실시예에 따르면, 프로세서(160)는 진동 신호와 응답 신호를 기반으로, 주파수 응답 함수(frequency response function; FRF)를 계산하고, 주파수 응답 함수를 기반으로, 생체 정보를 검출할 수 있다. 이 때 프로세서(160)는 진동 신호의 주파수 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 제 1 응답 정보로 결정하고, 응답 신호를 기반으로, 주파수 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 제 2 응답 정보로 검출하고, 제 1 응답 정보와 제 2 응답 정보를 이용하여, 주파수 응답 함수를 계산할 수 있다. 여기서, 프로세서(160)는 주파수 응답 함수를 생체 정보로 검출할 수 있다. 또는, 프로세서(160)는 주파수 응답 함수를 전처리하고, 전처리된 주파수 응답 함수를 기반으로, 생체 정보를 검출할 수 있다. 여기서, 생체 정보는 상기 주파수 응답 함수의 질량 파라미터, 강성 파라미터 및 감쇠 파라미터를 포함할 수 있다.
일 예로, 프로세서(160)는 주파수 응답 함수로부터 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 진동 성분에 따른 효과를 제거하도록, 전처리를 수행할 수 있다. 여기서, 진동 신호와 응답 신호는 객체의 진동 성분뿐 아니라, 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140) 자체의 진동 성분을 포함할 수 있으므로, 프로세서(160)는 주파수 응답 함수로부터 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 진동 성분에 따른 효과를 제거할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 진동 성분은 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 무게와 관련될 수 있다.
다른 예로, 프로세서(160)는 주파수 응답 함수에 대한 주파수 스펙트럼(spectrum)을 생성하도록, 전처리를 수행할 수 있다. 이 때 프로세서(160)는 주파수 스펙트럼에 대한 패턴, 모양 등을 검출할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 주파수 스펙트럼을 기반으로, 주파수 응답 함수를 모델링된 주파수 응답 함수와 비교할 수 있다. 여기서, 메모리(150)가 객체 또는 사용자에 대해, 모델링된 주파수 응답 함수를 저장하고 있을 수 있다. 즉, 프로세서(160)는 주파수 스펙트럼의 패턴, 모양 등을 기반으로, 주파수 응답 함수를 학습하여, 모델링된 주파수 응답 함수와의 차이를 확인할 수 있다. 여기서, 프로세서(160)는 주파수 스펙트럼의 일부를 선택적으로 사용할 수 있다. 구체적으로, 주파수 대역들 사이에 상이한 중요도들이 부여되어 있을 수 있으며, 프로세서(160)는 미리 정해진 중요도 이상의 적어도 하나의 주파수 대역에 대응하여, 주파수 스펙트럼의 적어도 일부를 추출하고, 추출된 부분을 사용할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(100)는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치(100)는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(100)는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치(100)는, 진동 모듈(140), 및 진동 모듈(140)과 연결되고, 사용자 인증을 위해 구성되는 프로세서(160)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(160)는, 진동 모듈(140)을 통해, 적어도 하나의 접촉된 객체에 대해 적어도 하나의 진동 신호를 출력하고, 진동 모듈(140)을 통해, 객체로부터 진동 신호에 대한 적어도 하나의 응답 신호를 수신하고, 진동 신호 또는 응답 신호 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 객체에 대한 생체 인증을 수행하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 진동 모듈(140)은, 객체와 접촉하도록 구성되는 접촉 모듈(210), 접촉 모듈(210)에 진동을 발생시키도록 구성되고, 이로써 발생되는 진동에 대응하여, 진동 신호를 출력하는 진동 발생 모듈(220), 및 접촉 모듈(210)에서 발생되는 진동을 측정하도록 구성되고, 이로써 측정되는 진동에 대응하여, 응답 신호가 검출되는 응답 감지 모듈(230)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 진동 발생 모듈(220)은, 접촉 모듈(210)의 일 영역에 대해 진동을 발생시키고, 응답 감지 모듈(230)은, 접촉 모듈(210)의 일 영역에서 진동을 측정할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 진동 발생 모듈(220)은, 접촉 모듈(210)의 일 영역에 대해 진동을 발생시키고, 응답 감지 모듈(230)은, 접촉 모듈(210)의 다른 영역에서 진동을 측정할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(160)는, 진동 신호 및 응답 신호를 기반으로, 주파수 응답 함수를 계산하고, 주파수 응답 함수를 기반으로, 객체에 대한 생체 인증을 수행하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(160)는, 진동 신호의 주파수 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 제 1 응답 정보로 결정하고, 응답 신호를 기반으로, 주파수 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 제 2 응답 정보로 검출하고, 제 1 응답 정보와 제 2 응답 정보를 이용하여, 주파수 응답 함수를 계산하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(160)는, 주파수 응답 함수로부터 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 진동 성분에 따른 효과를 제거하기 위해, 주파수 응답 함수를 전처리하고, 전처리된 주파수 응답 함수를 기반으로, 객체에 대한 생체 인증을 수행하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 진동 성분에 따른 효과는, 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 무게와 관련될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(160)는, 주파수 응답 함수에 대한 주파수 스펙트럼을 생성하고, 주파수 스펙트럼을 기반으로, 주파수 응답 함수를 모델링된 주파수 응답 함수와 비교하여, 객체에 대한 생체 인증을 수행하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(160)는, 주파수 응답 함수를 기반으로, 생체 정보를 검출하고, 생체 정보에 대응하는 사용자 정보의 검출 여부에 따라, 생체 인증에 대한 성공 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 생체 정보는, 주파수 응답 함수의 질량 파라미터, 강성 파라미터 및 감쇠 파라미터를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(160)는, 응답 신호에 대해, 시간 영역에서의 시계열 데이터를 검출하고, 시계열 데이터의 패턴 또는 모양 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 객체에 대한 생체 인증을 수행하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(160)는, 복수의 응답 신호들을 시간의 순서에 따라 조합하여, 복수의 객체들에 대한 시간의 순서에 따른 조합에 대해 생체 인증을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(100)의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 전자 장치(100)는 410 동작에서 적어도 하나의 접촉된 객체에 대해 적어도 하나의 진동 신호를 출력할 수 있다. 프로세서(160)는 진동 모듈(140)을 통해, 진동 신호를 출력할 수 있다. 이 때 진동 발생 모듈(220)은 미리 정해진 파라미터를 기반으로, 진동 신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 파라미터는 진동 신호의 세기(힘), 주파수, 변위, 속도, 가속도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 진동 모듈(140)에 대한 객체의 접촉이 감지되면, 프로세서(160)가 진동 신호를 출력할 수 있다. 구체적으로, 진동 발생 모듈(220)이 전기적 신호를 기반으로 자체적인 진동을 발생시킬 수 있다. 이 때 진동 발생 모듈(220)에서, 전기적 신호가 진동 신호로 변환될 수 있다. 이를 통해, 진동 발생 모듈(220)이 접촉 모듈(210)에 진동을 발생시키며, 객체가 접촉 모듈(210)에 접촉되어 있을 때, 접촉 모듈(210)을 통해, 객체에도 간접적으로 진동을 발생시킬 수 있다. 이 때 진동 신호가 접촉 모듈(210)을 전달되며, 객체가 접촉 모듈(210)에 접촉되어 있을 때, 진동 신호가 접촉 모듈(210)을 통해, 객체로 출력될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 진동 신호는 객체를 통과하면서, 즉 객체의 내부를 진행하면서, 응답 신호로 변환될 수 있다. 이 때 진동 신호는 객체의 피부, 근육, 뼈, 관절 또는 혈관 중 적어도 어느 하나를 진행하면서, 응답 신호로 변환될 수 있다.
전자 장치(100)는 420 동작에서 객체로부터 진동 신호에 대한 적어도 하나의 응답 신호를 수신할 수 있다. 프로세서(160)는 진동 모듈(140)을 통해, 응답 신호를 수신할 수 있다. 이 때 프로세서(160)는 진동 신호를 출력한 다음, 미리 정해진 시간 범위 내에 수신되는 신호를 응답 신호로 검출할 수 있다. 구체적으로, 객체가 접촉 모듈(210)에 접촉되어 있을 때, 객체에서 진동이 발생됨에 따라, 접촉 모듈(210)에서도 진동이 발생될 수 있다. 이에 따라, 응답 감지 모듈(230)이 접촉 모듈(210)로부터 진동을 측정할 수 있다. 이를 통해, 응답 감지 모듈(230)이 진동 신호에 대한 응답 신호를 검출할 수 있다.
전자 장치(100)는 430 동작에서 객체에 대한 생체 인증을 수행할 수 있다. 프로세서(160)는 진동 신호 또는 응답 신호 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 객체에 대한 생체 인증을 수행할 수 있다. 이를 통해, 프로세서(160)는 객체를 식별하고, 나아가 사용자를 식별할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 생체 인증 성공 여부에 따라, 전자 장치(100) 또는 외부 장치(181, 183) 중 적어도 어느 하나의 동작을 제어할 수 있다.
도 5는 도 4의 생체 인증 수행 동작을 도시하는 도면이다. 도 6은 도 5의 생체 정보 검출 동작에 대한 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 전자 장치(100)는 510 동작에서 객체에 대한 생체 정보를 검출할 수 있다. 프로세서(160)는 진동 신호 또는 응답 신호 중 적어도 어느 하나로부터 생체 정보를 검출할 수 있다.
제 1 실시예에 따르면, 프로세서(160)는 응답 신호로부터 생체 정보를 검출할 수 있다. 일 예로, 프로세서(160)는 응답 신호에 대해, 시간 영역에서의 시계열 데이터를 검출하고, 시계열 데이터를 기반으로, 생체 정보를 검출할 수 있다. 여기서, 프로세서(160)는 시계열 데이터의 패턴 또는 모양 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 생체 정보를 검출할 수 있다. 다른 예로, 프로세서(160)는 응답 신호를 기반으로, 시간 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 생체 정보로 검출할 수 있다. 또 다른 예로, 프로세서(160)는 응답 신호를 기반으로, 주파수 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 생체 정보로 검출할 수 있다. 또 또 다른 예로, 프로세서(160)는, 도 6에 도시된 바와 같이 응답 신호로부터 적어도 하나의 피크점(peak point)을 검출하고, 피크점에 대한 정보를 생체 정보로 검출할 수 있다.
제 2 실시예에 따르면, 프로세서(160)는 복수 개의 응답 신호들을 조합하여, 생체 정보를 검출할 수 있다. 일 예로, 프로세서(160)는 객체들을 일정 패턴의 패스워드(password), 예컨대 검지-중지-약지 또는 검지-중지-검지-약지와 같이 조합할 수 있다. 다른 예로, 프로세서(160)는 응답 신호들의 비율, 예컨대 적어도 두 개의 손가락들에 대한 응답 신호들의 비율을 계산하여, 생체 정보를 검출할 수 있다.
이를 위해, 프로세서(160)는 복수 개의 진동 신호들을 동시에 출력하고, 진동 신호들에 대한 응답 신호들을 각각 수신하여, 응답 신호들로부터 생체 정보를 검출할 수 있다. 이를 위해, 진동 모듈(140)은 복수 개의 접촉 모듈(210)들, 복수 개의 진동 발생 모듈(220)들 및 복수 개의 응답 감지 모듈(230)들을 포함하고, 복수 개의 객체들이 접촉 모듈(210)들에 각각 접촉되어 있을 때, 프로세서(160)가 응답 신호들을 수신하고, 응답 신호들로부터 생체 정보를 검출할 수 있다. 또는, 프로세서(160)는 복수 개의 진동 신호들을 순차적으로 출력하고, 진동 신호들에 대한 응답 신호들을 각각 수신하여, 응답 신호들로부터 생체 정보를 검출할 수 있다. 이를 위해, 복수 개의 객체들이 접촉 모듈(210)에 순차적으로 접촉됨에 따라, 프로세서(160)가 응답 신호들을 순차적으로 수신하고, 응답 신호들로부터 생체 정보를 검출할 수 있다.
제 3 실시예에 따르면, 프로세서(160)는 진동 신호와 응답 신호를 기반으로, 주파수 응답 함수(frequency response function; FRF)를 계산할 수 있다. 그리고 프로세서(160)는 주파수 응답 함수를 기반으로, 생체 정보를 검출할 수 있다. 이에 대해, 도 7, 도 8a, 도 8b 및 도 9를 참조하여, 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 7은 도 5의 생체 정보 검출 동작에 대한 다른 예를 도시하는 도면이다. 도 8a 및 도 8b는 도 7의 전처리 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7을 참조하면, 전자 장치(100)는 710 동작에서 진동 신호와 응답 신호를 기반으로, 주파수 응답 함수를 계산할 수 있다. 이 때 프로세서(160)는 진동 신호와 관련된 제 1 응답 정보 및 응답 신호와 관련된 제 2 응답 정보를 이용하여, 주파수 응답 함수를 계산할 수 있다. 여기서, 프로세서(160)는, 하기 [수학식 1]과 같이 제 1 응답 정보와 제 2 응답 정보의 비로, 주파수 응답 함수를 계산할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(160)는 진동 신호의 주파수 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 제 1 응답 정보로 결정하고, 응답 신호를 기반으로, 주파수 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 제 2 응답 정보로 검출할 수 있다.
Figure 112020115122424-pat00003
여기서, H(w)가 주파수 응답 함수를 나타내고, F(w)가 제 1 응답 정보를 나타내고, A(w)가 제 2 응답 정보를 나타내고, w는 진동 신호의 각진동수를 나타낼 수 있다. 아울러, M은 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 질량 파라미터를 나타내고, K는 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 강성 파라미터를 나타내고, C는 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 감쇠 파라미터를 나타낼 수 있다.
전자 장치(100)는 720 동작에서 주파수 응답 함수에 대해 전처리를 수행할 수 있다. 프로세서(160)는 주파수 응답 함수로부터 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 진동 성분에 따른 효과를 제거하도록, 전처리를 수행할 수 있다. 여기서, 진동 신호와 응답 신호는 객체의 진동 성분뿐 아니라, 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140) 자체의 진동 성분을 포함할 수 있으므로, 프로세서(160)는 주파수 응답 함수로부터 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 진동 성분에 따른 효과를 제거할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 진동 성분은 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 무게와 관련될 수 있다. 프로세서(160)는 하기 [수학식 2]와 같이 주파수 응답 함수로부터 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 무게와 관련된 성분을 제거할 수 있다. 일 예로, 도 8a에 도시된 바와 같은 주파수 응답 함수에 대해, 프로세서(160)는 주파수 응답 함수로부터 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 무게와 관련된 성분을 제거할 수 있다. 이를 통해, 프로세서(160)는 도 8b에 도시된 바와 같이 전처리된 주파수 응답 함수를 획득할 수 있다.
Figure 112020115122424-pat00004
여기서, Hm은 전자 장치(100)에서 계산되는 주파수 응답 함수를 나타내고, HDev는 객체가 없을 때의 주파수 응답 함수를 나타내고, Htrue는 Hm에서 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 무게와 관련된 성분이 제거된 주파수 응답 함수를 나타내고, mDev는 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 질량을 나타낼 수 있다.
전자 장치(100)는 730 동작에서 주파수 응답 함수를 생체 정보로 검출할 수 있다. 프로세서(160)는 710 동작에서 계산된 주파수 응답 함수 또는 720 동작에서 전처리된 주파수 응답 함수 중 어느 하나를 생체 정보로 검출할 수 있다. 이 후 전자 장치(100)는 도 5로 리턴할 수 있다.
도 9는 도 5의 생체 정보 검출 동작에 대한 또 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 9를 참조하면, 전자 장치(100)는 910 동작에서 진동 신호와 응답 신호를 기반으로, 주파수 응답 함수를 계산할 수 있다. 이 때 프로세서(160)는 진동 신호와 관련된 제 1 응답 정보 및 응답 신호와 관련된 제 2 응답 정보를 이용하여, 주파수 응답 함수를 계산할 수 있다. 여기서, 프로세서(160)는, 도 7의 710 동작과 유사한 방식으로, 주파수 응답 함수를 계산할 수 있다.
전자 장치(100)는 920 동작에서 주파수 응답 함수에 대해 전처리를 수행할 수 있다. 프로세서(160)는 주파수 응답 함수로부터 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 진동 성분에 따른 효과를 제거하도록, 전처리를 수행할 수 있다. 여기서, 프로세서(160)는, 도 7의 720 동작과 유사한 방식으로, 주파수 응답 함수로부터 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 진동 성분에 따른 효과를 제거할 수 있다. 그리고, 프로세서(160)는 주파수 응답 함수에 대한 주파수 스펙트럼을 생성하도록, 전처리를 수행할 수 있다. 이 때 프로세서(160)는 주파수 스펙트럼에 대한 패턴, 모양 등을 검출할 수 있다.
전자 장치(100)는 930 동작에서 주파수 응답 함수를 모델링된 주파수 응답 함수와 비교할 수 있다. 이 때 프로세서(160)는 주파수 스펙트럼을 기반으로, 주파수 응답 함수를 모델링된 주파수 응답 함수와 비교할 수 있다. 이를 위해, 메모리(150)가 모델링된 주파수 응답 함수를 저장하고 있을 수 있다. 객체 또는 사용자에 대해, 모델링된 주파수 응답 함수는 객체에 대한 생체역학적 모델링을 통해 생성되며, 사용자에 대한 사전 등록 시 생성될 수 있다. 즉, 프로세서(160)는 주파수 스펙트럼의 패턴, 모양 등을 기반으로, 주파수 응답 함수를 학습하여, 모델링된 주파수 응답 함수와의 차이를 확인할 수 있다. 여기서, 프로세서(160)는 주파수 스펙트럼의 일부를 선택적으로 사용할 수 있다. 구체적으로, 주파수 대역들 사이에 상이한 중요도들이 부여되어 있을 수 있으며, 프로세서(160)는 미리 정해진 중요도 이상의 적어도 하나의 주파수 대역에 대응하여, 주파수 스펙트럼의 적어도 일부를 추출하고, 추출된 부분을 사용할 수 있다. 이 때 최적화를 위해, 프로세서(160)는 주파수 응답 함수와 모델링된 주파수 응답 함수의 평균 제곱근 편차를 목적 함수로 사용할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(160)는 측정 주파수 범위 내에서 평균 제곱근 편차 또는 주파수 응답 함수의 공진 주파수 부근에 가중치를 준 평균 제곱근 편차 중 적어도 어느 하나를 목적 함수로 사용할 수 있다.
전자 장치(100)는 940 동작에서 모델링된 주파수 응답 함수를 기반으로, 주파수 응답 함수로부터 생체 정보를 검출할 수 있다. 프로세서(160)는 모델링된 주파수 응답 함수를 기반으로, 주파수 응답 함수의 질량 파라미터, 강성 파라미터 및 감쇠 파라미터를 생체 정보로 검출할 수 있다. 여기서, 질량 파라미터, 강성 파라미터 및 감쇠 파라미터는 상기 [수학식 1]과 같이 주파수 응답 함수와 관련될 수 있다. 이 후 전자 장치(100)는 도 5로 리턴할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 전자 장치(100)는 520 동작에서 생체 정보를 분류할 수 있다. 프로세서(160)는 생체 정보를 기반으로, 미리 저장된 사용자 정보를 검색할 수 있다. 이 때 프로세서(160)는, 생체 정보와의 유사도를 기반으로, 사용자 정보를 검색할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(160)는 분류기 학습을 이용할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(160)는 이진 분류(binary classification) SVM(support vector machine)을 사용하여, 생체 정보를 분류할 수 있다. 전자 장치(100)는, 530 동작에서 생체 정보와 일치하는 사용자 정보가 검출되는 지의 여부를 판단할 수 있다. 프로세서(160)는, 생체 정보와의 유사도가 임계값을 초과하는 사용자 정보를 생체 정보와 일치하는 사용자 정보로 검출할 수 있다.
530 동작에서 일치하는 사용자 정보가 검출되면, 전자 장치(100)는, 540 동작에서 객체에 대한 생체 인증에 성공한 것으로 처리할 수 있다. 프로세서(160)는, 사용자 정보를 기반으로, 사용자를 식별할 수 있다. 그리고 프로세서(160)는 사용자에 부여된 접근 권한에 따라, 전자 장치(100) 또는 외부 장치(181, 183) 중 적어도 어느 하나의 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 전자 장치(100)가 스마트 폰인 경우, 전자 장치(100)는 스마트 폰의 잠금을 해제하고, 사용자의 접근을 허용할 수 있다. 다른 예로, 외부 장치(181, 183)가 출입문인 경우, 전자 장치(100)는 출입문을 개방시킬 수 있다. 또 다른 예로, 외부 장치(181, 183)가 승강기인 경우, 전자 장치(100)는 승강기의 운행을 허용할 수 있다.
530 동작에서 일치하는 사용자 정보가 검출되지 않으면, 전자 장치(100)는, 550 동작에서 객체에 대한 생체 인증에 실패한 것으로 처리할 수 있다. 프로세서(160)는 사용자의 접근을 제한하도록, 전자 장치(100) 또는 외부 장치(181, 183) 중 적어도 어느 하나의 동작을 제어할 수 있다. 일 예로, 전자 장치(100)가 스마트 폰인 경우, 전자 장치(100)는 스마트 폰의 잠금을 유지할 수 있다. 다른 예로, 외부 장치(181, 183)가 출입문인 경우, 전자 장치(100)는 출입문을 폐쇄하거나, 폐쇄를 유지할 수 있다. 또 다른 예로, 외부 장치(181, 183)가 승강기인 경우, 전자 장치(100)는 승강기의 운행을 정지시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(100)는 사용자 정보를 등록할 수 있다. 이를 통해, 전자 장치(100)는 사용자 정보를 기반으로, 사용자 인증을 수행할 수 있다. 이에 대해, 도 10을 참조하여, 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 10은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(100)의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 10을 참조하면, 전자 장치(100)는 1010 동작에서 적어도 하나의 접촉된 객체에 대해 적어도 하나의 진동 신호를 출력할 수 있다. 프로세서(160)는 진동 모듈(140)을 통해, 진동 신호를 출력할 수 있다. 구체적으로, 진동 발생 모듈(220)이 전기적 신호를 기반으로 자체적인 진동을 발생시킬 수 있다. 이 때 진동 발생 모듈(220)에서, 전기적 신호가 진동 신호로 변환될 수 있다. 이를 통해, 진동 발생 모듈(220)이 접촉 모듈(210)에 진동을 발생시키며, 객체가 접촉 모듈(210)에 접촉되어 있을 때, 접촉 모듈(210)을 통해, 객체에도 간접적으로 진동을 발생시킬 수 있다. 이 때 진동 신호가 접촉 모듈(210)을 전달되며, 객체가 접촉 모듈(210)에 접촉되어 있을 때, 진동 신호가 접촉 모듈(210)을 통해, 객체로 출력될 수 있다. 여기서, 진동 발생 모듈(220)은 미리 정해진 파라미터를 기반으로, 진동을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 파라미터는 진동의 세기(힘), 주파수, 변위, 속도, 가속도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 진동 신호는 객체를 통과하면서, 즉 객체의 내부를 진행하면서, 응답 신호로 변환될 수 있다. 이 때 진동 신호는 객체의 피부, 근육, 뼈, 관절 또는 혈관 중 적어도 어느 하나를 진행하면서, 응답 신호로 변환될 수 있다.
전자 장치(100)는 1020 동작에서 객체로부터 진동 신호에 대한 적어도 하나의 응답 신호를 수신할 수 있다. 프로세서(160)는 진동 모듈(140)을 통해, 응답 신호를 수신할 수 있다. 이 때 프로세서(160)는 진동 신호를 출력한 다음, 미리 정해진 시간 범위 내에 수신되는 신호를 응답 신호로 검출할 수 있다. 구체적으로, 객체가 접촉 모듈(210)에 접촉되어 있을 때, 객체에서 진동이 발생됨에 따라, 접촉 모듈(210)에서도 진동이 발생될 수 있다. 이에 따라, 응답 감지 모듈(230)이 접촉 모듈(210)로부터 진동을 측정할 수 있다. 이를 통해, 응답 감지 모듈(230)이 진동 신호에 대한 응답 신호를 검출할 수 있다.
전자 장치(100)는 1030 동작에서 사용자 정보를 등록할 수 있다. 프로세서(160)는 진동 신호 또는 응답 신호 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 사용자 정보를 등록할 수 있다. 프로세서(160)는 진동 신호 또는 응답 신호 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 사용자의 생체 정보를 검출하고, 이를 사용자의 식별 정보와 함께 사용자 정보로서 메모리(150)에 저장할 수 있다. 이 때 진동 신호 또는 응답 신호 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 생체 정보를 검출하는 동작은 전술된 바와 유사하므로, 상세한 설명을 생략한다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치(100)의 동작 방법은, 진동 모듈(140)을 통해, 적어도 하나의 접촉된 객체에 대해 적어도 하나의 진동 신호를 출력하는 동작, 진동 모듈(140)을 통해, 객체로부터 진동 신호에 대한 적어도 하나의 응답 신호를 수신하는 동작, 및 진동 신호 또는 응답 신호 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 객체에 대한 생체 인증을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 진동 모듈(140)은, 객체와 접촉하도록 구성되는 접촉 모듈(210), 접촉 모듈(210)에 진동을 발생시키도록 구성되고, 이로써 발생되는 진동에 대응하여, 진동 신호를 출력하는 진동 발생 모듈(220), 및 접촉 모듈(210)에서 발생되는 진동을 측정하도록 구성되고, 이로써 측정되는 진동에 대응하여, 응답 신호가 검출되는 응답 감지 모듈(230)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 진동 발생 모듈(220)은, 접촉 모듈(210)의 일 영역에 대해 진동을 발생시키고, 응답 감지 모듈(230)은, 접촉 모듈(210)의 일 영역에서 진동을 측정할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 진동 발생 모듈(220)은, 접촉 모듈(210)의 일 영역에 대해 진동을 발생시키고, 응답 감지 모듈(230)은, 접촉 모듈(210)의 다른 영역에서 진동을 측정할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 생체 인증을 수행하는 동작은, 진동 신호 및 응답 신호를 기반으로, 주파수 응답 함수를 계산하는 동작, 및 주파수 응답 함수를 기반으로, 객체에 대한 생체 인증을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 주파수 응답 함수를 계산하는 동작은, 진동 신호의 주파수 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 제 1 응답 정보로 결정하는 동작, 응답 신호를 기반으로, 주파수 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 제 2 응답 정보로 검출하는 동작, 및 제 1 응답 정보와 제 2 응답 정보를 이용하여, 주파수 응답 함수를 계산하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 주파수 응답 함수를 기반으로, 생체 인증을 수행하는 동작은, 주파수 응답 함수로부터 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 진동 성분에 따른 효과를 제거하기 위해, 주파수 응답 함수를 전처리하는 동작, 및 전처리된 주파수 응답 함수를 기반으로, 객체에 대한 생체 인증을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 진동 성분에 따른 효과는, 전자 장치(100) 또는 진동 모듈(140)의 무게와 관련될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 주파수 응답 함수를 기반으로, 생체 인증을 수행하는 동작은, 주파수 응답 함수에 대한 주파수 스펙트럼을 생성하는 동작, 및 주파수 스펙트럼을 기반으로, 주파수 응답 함수를 모델링된 주파수 응답 함수와 비교하여, 객체에 대한 생체 인증을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 주파수 응답 함수를 기반으로, 생체 인증을 수행하는 동작은, 주파수 응답 함수를 기반으로, 생체 정보를 검출하는 동작, 및 생체 정보에 대응하는 사용자 정보의 검출 여부에 따라, 생체 인증에 대한 성공 여부를 판단하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 생체 정보는, 주파수 응답 함수의 질량 파라미터, 강성 파라미터 및 감쇠 파라미터를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 생체 인증을 수행하는 동작은, 응답 신호에 대해, 시간 영역에서의 시계열 데이터를 검출하는 동작, 및 시계열 데이터의 패턴 또는 모양 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 객체에 대한 생체 인증을 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 생체 인증을 수행하는 동작은, 복수의 응답 신호들을 시간의 순서에 따라 조합하여, 복수의 객체들에 대한 시간의 순서에 따른 조합에 대해 생체 인증을 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(100)가 인체의 진동 특성을 기반으로 사용자에 대한 생체 인증을 수행할 수 있다. 이로 인해, 사용자가 신체의 정해진 부위를 정확하게 전자 장치(100)에 접촉시키지 않고도, 전자 장치(100)가 사용자에 대한 생체 인증을 수행할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(100)가 사용자의 편의성을 저하시키지 않고도, 사용자에 대한 생체 인증을 수행할 수 있다. 아울러, 인체의 진동 특성을 검출하기 위한 구성 요소, 즉 진동 모듈(140)이 전자 장치(100)의 표면에 노출되지 않아도 되므로, 전자 장치(100)의 소형화를 구현하고 전자 장치(100)의 디자인 자유도를 확보하는 것이 가능하다. 따라서, 전자 장치(100)가 효율적으로 사용자에 대한 생체 인증을 수행할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성 요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성 요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성 요소를 다른 구성 요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성 요소가 다른(예: 제 2) 구성 요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성 요소가 상기 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성 요소(예: 제 3 구성 요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(100))에 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 메모리(150))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기의 프로세서(예: 프로세서(160))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
다양한 실시예들에 따르면, 기술한 구성 요소들의 각각의 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성 요소들 중 하나 이상의 구성 요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성 요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성 요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성 요소는 복수의 구성 요소들 각각의 구성 요소의 하나 이상의 기능들을 통합 이전에 복수의 구성 요소들 중 해당 구성 요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 장치의 동작 방법에 있어서,
    진동 모듈을 통해, 적어도 하나의 접촉된 객체에 대해 적어도 하나의 진동 신호를 출력하는 동작;
    상기 진동 모듈을 통해, 상기 객체로부터 상기 진동 신호에 대한 적어도 하나의 응답 신호를 수신하는 동작; 및
    상기 진동 신호 또는 상기 응답 신호 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 상기 객체에 대한 생체 인증을 수행하는 동작
    을 포함하고,
    상기 생체 인증을 수행하는 동작은,
    상기 진동 신호 및 상기 응답 신호를 기반으로, 주파수 응답 함수를 계산하는 동작; 및
    상기 주파수 응답 함수를 기반으로, 상기 객체에 대한 상기 생체 인증을 수행하는 동작
    을 포함하고,
    상기 주파수 응답 함수를 계산하는 동작은,
    상기 진동 신호의 주파수 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 제 1 응답 정보로 결정하는 동작;
    상기 응답 신호를 기반으로, 주파수 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 제 2 응답 정보로 검출하는 동작; 및
    상기 제 1 응답 정보와 상기 제 2 응답 정보를 이용하여, 상기 주파수 응답 함수를 계산하는 동작
    을 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 모듈은,
    상기 객체와 접촉하도록 구성되는 접촉 모듈;
    상기 접촉 모듈에 진동을 발생시키도록 구성되고, 이로써 상기 발생되는 진동에 대응하여, 상기 진동 신호를 출력하는 진동 발생 모듈; 및
    상기 접촉 모듈에서 발생되는 진동을 측정하도록 구성되고, 이로써 상기 측정되는 진동에 대응하여, 상기 응답 신호가 검출되는 응답 감지 모듈
    을 포함하는,
    방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 접촉 모듈에서, 상기 진동 발생 모듈에 의해 진동이 발생되는 영역과 상기 응답 감지 모듈에 의해 진동이 측정되는 영역은,
    동일이거나, 상이한,
    방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 응답 함수를 기반으로, 상기 생체 인증을 수행하는 동작은,
    상기 주파수 응답 함수로부터 상기 전자 장치 또는 상기 진동 모듈의 진동 성분에 따른 효과를 제거하기 위해, 상기 주파수 응답 함수를 전처리하는 동작; 및
    상기 전처리된 주파수 응답 함수를 기반으로, 상기 객체에 대한 상기 생체 인증을 수행하는 동작
    을 포함하는, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 응답 함수를 기반으로, 상기 생체 인증을 수행하는 동작은,
    상기 주파수 응답 함수에 대한 주파수 스펙트럼을 생성하는 동작; 및
    상기 주파수 스펙트럼을 기반으로, 상기 주파수 응답 함수를 모델링된 주파수 응답 함수와 비교하여, 상기 객체에 대한 상기 생체 인증을 수행하는 동작
    을 포함하는, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 응답 함수를 기반으로, 상기 생체 인증을 수행하는 동작은,
    상기 주파수 응답 함수를 기반으로, 생체 정보를 검출하는 동작; 및
    상기 생체 정보에 대응하는 사용자 정보의 검출 여부에 따라, 상기 생체 인증에 대한 성공 여부를 판단하는 동작
    을 포함하고,
    상기 생체 정보는,
    상기 주파수 응답 함수의 질량 파라미터, 강성 파라미터 및 감쇠 파라미터를 포함하는,
    방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 생체 인증을 수행하는 동작은,
    상기 응답 신호에 대해, 시간 영역에서의 시계열 데이터를 검출하는 동작; 및
    상기 시계열 데이터의 패턴 또는 모양 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 상기 객체에 대한 상기 생체 인증을 수행하는 동작
    을 포함하는,
    방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 생체 인증을 수행하는 동작은,
    복수의 응답 신호들을 시간의 순서에 따라 조합하여, 복수의 객체들에 대한 시간의 순서에 따른 조합에 대해 생체 인증을 수행하는,
    방법.
  11. 전자 장치에 있어서,
    진동 모듈; 및
    상기 진동 모듈과 연결되고, 사용자 인증을 위해 구성되는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 진동 모듈을 통해, 적어도 하나의 접촉된 객체에 대해 적어도 하나의 진동 신호를 출력하고,
    상기 진동 모듈을 통해, 상기 객체로부터 상기 진동 신호에 대한 적어도 하나의 응답 신호를 수신하고,
    상기 진동 신호 또는 상기 응답 신호 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 상기 객체에 대한 생체 인증을 수행하도록 구성되고,
    상기 프로세서는,
    상기 진동 신호 및 상기 응답 신호를 기반으로, 주파수 응답 함수를 계산하고,
    상기 주파수 응답 함수를 기반으로, 상기 객체에 대한 상기 생체 인증을 수행하도록 구성되고,
    상기 프로세서는,
    상기 진동 신호의 주파수 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 제 1 응답 정보로 결정하고,
    상기 응답 신호를 기반으로, 주파수 영역에서의 진동 압력에 대한 변위, 속도 또는 가속도 중 적어도 어느 하나를 제 2 응답 정보로 검출하고,
    상기 제 1 응답 정보와 상기 제 2 응답 정보를 이용하여, 상기 주파수 응답 함수를 계산하도록 구성되는,
    장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 진동 모듈은,
    상기 객체와 접촉하도록 구성되는 접촉 모듈;
    상기 접촉 모듈에 진동을 발생시키도록 구성되고, 이로써 상기 발생되는 진동에 대응하여, 상기 진동 신호를 출력하는 진동 발생 모듈; 및
    상기 접촉 모듈에서 발생되는 진동을 측정하도록 구성되고, 이로써 상기 측정되는 진동에 대응하여, 상기 응답 신호가 검출되는 응답 감지 모듈
    을 포함하는, 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 접촉 모듈에서, 상기 진동 발생 모듈에 의해 진동이 발생되는 영역과 상기 응답 감지 모듈에 의해 진동이 측정되는 영역은,
    동일이거나, 상이한,
    장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 주파수 응답 함수로부터 상기 전자 장치 또는 상기 진동 모듈의 진동 성분에 따른 효과를 제거하기 위해, 상기 주파수 응답 함수를 전처리하고,
    상기 전처리된 주파수 응답 함수를 기반으로, 상기 객체에 대한 상기 생체 인증을 수행하도록 구성되는,
    장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 주파수 응답 함수에 대한 주파수 스펙트럼을 생성하고,
    상기 주파수 스펙트럼을 기반으로, 상기 주파수 응답 함수를 모델링된 주파수 응답 함수와 비교하여, 상기 객체에 대한 상기 생체 인증을 수행하도록 구성되는,
    장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 주파수 응답 함수를 기반으로, 생체 정보를 검출하고,
    상기 생체 정보에 대응하는 사용자 정보의 검출 여부에 따라, 상기 생체 인증에 대한 성공 여부를 판단하도록 구성되고,
    상기 생체 정보는,
    상기 주파수 응답 함수의 질량 파라미터, 강성 파라미터 및 감쇠 파라미터를 포함하는,
    장치.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 응답 신호에 대해, 시간 영역에서의 시계열 데이터를 검출하고,
    상기 시계열 데이터의 패턴 또는 모양 중 적어도 어느 하나를 기반으로, 상기 객체에 대한 상기 생체 인증을 수행하도록 구성되는,
    장치.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    복수의 응답 신호들을 시간의 순서에 따라 조합하여, 복수의 객체들에 대한 시간의 순서에 따른 조합에 대해 생체 인증을 수행하도록 구성되는,
    장치.
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