KR102401194B1 - 심전도 신호를 사용한 사용자의 신분 인증 방법 및 신분 인증 장치. - Google Patents

심전도 신호를 사용한 사용자의 신분 인증 방법 및 신분 인증 장치. Download PDF

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Abstract

심전도 신호를 이용하여 등록된 사용자의 신분 인증하는 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 심전도 신호를 사용하여 사용자의 신분 인증 방법은 신분 인증하려는 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호를 식별하고, 식별된 제1 심전도 신호와 비교 대상인 참조 심전도 신호 세트에 포함된 하나 이상의 제2 심전도 신호를 이용하여, 제1 심전도 신호와 하나 이상의 제2 심전도 신호의 유사도를 결정하고, 참조 심전도 신호 세트와 대응하는 인증 임계값을 결정하며, 결정된 유사도와 인증 임계값을 비교하여 사용자의 측정된 제1 심전도 신호의 인증 여부를 결정함으로써 사용자의 신분 인증을 할 수 있다.

Description

심전도 신호를 사용한 사용자의 신분 인증 방법 및 신분 인증 장치. {METHOD AND APPARATUS FOR AUTHENTICATING A USER USING AN ELECTROCARDIOGRAM SIGNAL}
아래의 실시예들은 심전도 신호를 이용한 사용자의 신분 인증 방법 및 신분 인증 장치에 관한 것이다.
생체 인식에 의한 인증 기술은 홍채, 지문, 얼굴, 음성, 정맥 패턴 및 걸음걸이 등의 개인의 선천적인 생물적 특징 또는 행위 특징을 이용하여 사용자의 신분을 확인한다. 인증에 사용되는 생체 특성들은 사람마다 다르고, 소지의 불편함이 없을 뿐 아니라, 일생 동안 잘 변하지 않는다. 생체 인식 기술은 사용자로부터 생체와 연관된 신호나 데이터를 추출하여 기존에 저장된 데이터와 비교함으로써 신분 인증하는 기술을 나타낸다.
특히, 심전도(ECG: Electrocardiogram) 신호에 기초한 신분 인증은 위조되기 어렵고, 안정성이 비교적 높고, 식별율이 높다. 그래서, 심전도 신호에 기초한 신분 인증에 많은 연구가 수행되고 있다.
일 측에 따른 심전도(ECG) 신호를 사용하여 사용자의 신분 인증 방법은, 신분 인증하려는 상기 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호를 식별하는 단계; 상기 식별된 제1 심전도 신호와 비교 대상인 참조 심전도 신호 세트에 포함된 하나 이상의 제2 심전도 신호를 이용하여, 상기 제1 심전도 신호와 하나 이상의 상기 제2 심전도 신호의 유사도를 결정하는 단계; 상기 참조 심전도 신호 세트와 대응하는 인증 임계값을 결정하는 단계; 상기 결정된 유사도와 인증 임계값을 비교하여, 상기 사용자의 측정된 제1 심전도 신호의 인증 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 인증 임계값을 결정하는 단계는, 상기 참조 심전도 신호 세트와 대응하는 인증 임계값 모델을 결정하는 단계; 상기 참조 심전도 신호 세트의 특징벡터를 상기 결정된 인증 임계값 모델에 적용하여 인증 임계값을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 인증 임계값은, 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수, 형태 중 하나 이상과 양의 상관(positive correlation)을 나타낼 수 있다.
상기 인증 여부를 결정하는 단계는, 상기 하나 이상의 유사도 중의 최대 유사도가 상기 인증 임계값 보다 큰 경우 인증 성공되었음을 결정하거나, 또는 상기 하나 이상의 유사도 중의 최대 유사도가 상기 인증 임계값 보다 작거나 같은 경우 인증 실패 되었음을 결정할 수 있다.
상기 인증 성공한 경우, 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트하는 단계를 더 포함하고, 상기 업데이트 하는 단계는, 상기 하나 이상의 유사도 중의 최대 유사도가 상기 참조 심전도 신호 세트의 업데이트 임계값보다 큰 경우, 상기 제1 심전도 신호를 이용하여 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트 할 수 있다.
상기 인증 실패한 경우, 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트하는 단계를 더 포함하고, 상기 업데이트 하는 단계는, 심전도 신호를 이용한 신분 인증 이외의 신분 인증 방법에 의하여 사용자의 신분 인증되었을 경우, 상기 제1 심전도 신호를 이용하여 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트 할 수 있다.
상기 심전도 신호를 이용한 신분 인증 이외의 신분 인증 방법에 의한 사용자의 신분 인증은, 상기 업데이트의 횟수가 미리 설정된 횟수 미만인 경우 수행될 수 있다.
상기 제1 심전도 신호를 이용한 상기 참조 심전도 신호 세트의 업데이트는, 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 미만인 경우, 상기 인증 성공한 제1 심전도 신호를 제2 심전도 신호로 참조 심전도 신호 세트에 추가하거나, 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 이상인 경우, 상기 하나 이상의 유사도 중 최대 유사도를 나타내는 제2 심전도 신호와 상기 측정된 제1 심전도 신호를 결합할 수 있다.
상기 제1 심전도 신호를 이용한 상기 참조 심전도 신호 세트의 업데이트는, 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 미만인 경우, 상기 인증 실패한 제1 심전도 신호를 제2 심전도 신호로 참조 심전도 신호 세트에 추가하거나, 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 이상인 경우, 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 상기 제2 심전도 신호와 다른 제2 심전도 신호 간의 유사도의 합이 최대인 제2 심전도 신호를 대신하여 상기 제1 심전도 신호를 상기 참조 심전도 신호 세트에 추가할 수 있다.
상기 제2 심전도 신호와 상기 제1 심전도 신호의 결합은, 상기 제1 심전도 신호의 가중치와 상기 참조 심전도 신호 세트 중 상기 제1 심전도 신호와 최대 유사도를 나타내는 제2 심전도 신호의 가중치를 이용하여, 상기 제2 심전도 신호와 상기 제1 심전도 신호를 결합할 수 있다.
일 측에 따른 비일시적인(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체 는 컴퓨팅 하드웨어가 심전도 인증 방법을 실행하도록 하는 명령어(instruction)들을 저장할 수 있다.
일 측에 따른, 심전도(ECG) 신호를 사용하는 사용자의 신분 인증 장치는, 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 하나 이상의 명령어(instruction)를 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 하나 이상의 명령어가 상기 프로세서에 의해 실행되면, 상기 프로세서는, 신분 인증하려는 상기 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호를 식별하고, 상기 식별된 제1 심전도 신호와 비교 대상인 참조 심전도 신호 세트에 포함된 하나 이상의 제2 심전도 신호를 이용하여, 상기 제1 심전도 신호와 하나 이상의 상기 제2 심전도 신호의 유사도를 결정하고, 상기 참조 심전도 신호 세트와 대응하는 인증 임계값을 결정하고, 상기 결정된 유사도와 인증 임계값을 비교하여, 상기 사용자의 측정된 제1 심전도 신호의 인증 여부를 결정할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 참조 심전도 신호 세트와 대응하는 인증 임계값 모델을 결정하고, 상기 참조 심전도 신호 세트의 특징벡터를 상기 결정된 인증 임계값 모델에 적용하여 인증 임계값을 획득할 수 있다.
상기 인증 임계값은, 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수, 형태 중 하나 이상과 양의 상관(positive correlation)을 나타낼 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 하나 이상의 유사도 중의 최대 유사도가 상기 인증 임계값 보다 큰 경우 인증 성공되었음을 결정하거나, 또는 상기 하나 이상의 유사도 중의 최대 유사도가 상기 인증 임계값 보다 작거나 같은 경우 인증 실패 되었음을 결정할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 인증 성공한 경우 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트하고, 상기 업데이트는, 상기 하나 이상의 유사도 중의 최대 유사도가 상기 참조 심전도 신호 세트의 업데이트 임계값보다 큰 경우 상기 제1 심전도 신호를 이용하여 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트 할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 인증 실패한 경우 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트하고, 상기 업데이트는, 심전도 신호를 이용한 신분 인증 이외의 신분 인증 방법에 의하여 사용자의 신분 인증되었을 경우 상기 제1 심전도 신호를 이용하여 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트 할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 제1 심전도 신호를 이용한 상기 참조 심전도 신호 세트의 업데이트 할 경우, 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 미만인 경우, 상기 인증 성공한 제1 심전도 신호를 제2 심전도 신호로 참조 심전도 신호 세트에 추가하거나, 또는 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 이상인 경우, 상기 하나 이상의 유사도 중 최대 유사도를 나타내는 제2 심전도 신호와 상기 측정된 제1 심전도 신호를 결합할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 제1 심전도 신호를 이용한 상기 참조 심전도 신호 세트의 업데이트할 경우, 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 미만인 경우, 상기 인증 실패한 제1 심전도 신호를 제2 심전도 신호로 참조 심전도 신호 세트에 추가하거나, 또는 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 이상인 경우, 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 상기 제2 심전도 신호와 다른 제2 심전도 신호 간의 유사도의 합이 최대인 제2 심전도 신호를 대신하여 상기 제1 심전도 신호를 상기 참조 심전도 신호 세트에 추가할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 제2 심전도 신호와 상기 제1 심전도 신호의 결합할 경우, 상기 제1 심전도 신호의 가중치와 상기 참조 심전도 신호 세트 중 상기 제1 심전도 신호와 최대 유사도를 나타내는 제2 심전도 신호의 가중치를 이용하여, 상기 제2 심전도 신호와 상기 제1 심전도 신호를 결합할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 심전도 신호를 이용한 사용자의 신분 인증을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 동일한 사용자의 다른 상태에서의 심전도 신호를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 신분 인증 장치가 수행하는 심전도 신호를 이용한 신분 인증 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른, 신분 인증 장치가 수행하는 참조 심전도 신호 세트의 업데이트하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른, 인증 임계값 모델을 이용하여 인증 임계값을 결정하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른, 신분 인증을 수행하기 위해 프로세서와 메모리를 포함하는 신분 인증 장치를 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따른, 심전도 신호를 통한 신분 인증을 적용한 실험 결과를 나타낸다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
하기에서 설명될 실시예들은 사용자의 지문을 인식하는 데 사용될 수 있다. 이하, 사용자의 지문을 인식하는 동작은 그 사용자를 인증하거나 식별하는 동작을 포함할 수 있다. 사용자를 인증하는 동작은, 예를 들어 그 사용자가 기 등록된 사용자인지 여부를 판단하는 동작을 포함할 수 있다. 이 경우, 사용자를 인증하는 동작의 결과는 참 또는 거짓으로 출력될 수 있다. 사용자를 식별하는 동작은, 예를 들어 그 사용자가 기 등록된 복수의 사용자들 중 어느 사용자에 해당하는지를 판단하는 동작을 포함할 수 있다. 이 경우, 사용자를 식별하는 동작의 결과는 어느 하나의 기 등록된 사용자의 아이디로 출력될 수 있다. 만약 그 사용자가 기 등록된 복수의 사용자들 중 어느 사용자에도 해당하지 않는 경우, 그 사용자가 식별되지 않음을 알리는 신호가 출력될 수도 있다.
실시예들은 퍼스널 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트 폰, 텔레비전, 스마트 가전 기기, 지능형 자동차, 키오스크, 웨어러블 장치 등 다양한 형태의 제품으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들은 스마트 폰, 모바일 기기, 스마트 홈 시스템 등에서 사용자를 인증하는데 적용될 수 있다. 실시예들은 사용자 인증을 통한 결제 서비스에 적용될 수 있다. 또한, 실시예들은 사용자를 인증하여 자동으로 시동을 거는 지능형 자동차 시스템 등에도 적용될 수 있다. 이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 심전도 신호를 이용한 사용자의 신분 인증을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 신분 인증 장치(100) 및 참조 심전도 신호 세트(110)이 도시된다. 신분 인증 장치(100)은 생체 신호를 이용하여 사용자의 신분 인증을 수행하는 장치를 나타낸다. 예를 들면, 신분 인증 장치(100)은 심전도 신호를 측정하여 사용자의 신분 인증을 수행할 수 있다. 이하에서, 신분 인증 장치(100)을 통해 측정된 사용자의 심전도 신호는 다른 심전도 신호와 구별하기 위해 제1 심전도 신호로 기재될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 신분 인증 장치(100)는 모바일 폰, 셀룰러 폰, 스마트 폰, 퍼스널 컴퓨터, 랩탑, 노트북, 넷북 또는 태블릿, 휴대 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 디지털 카메라, 게임 콘솔, MP3 플레이어, 퍼스널 멀티미디어 플레이어(personal multimedia player; PMP), 전자 북(E-Book), 네비게이션, 디스크 플레이어, 셋톱박스, 가정용 전자기기(home appliance), 통신 장치, 디스플레이 장치, 또는 다른 전자기기에 내장되거나 또는 이것들과 상호 동작할 수 있다. 또한, 음성 인식 장치는 스마트 가전 기기, 지능형 차량, 자율 주행 장치, 스마트 홈 환경, 스마트 빌딩 환경, 스마트 오피스 환경, 스마트 전자 보안 시스템 등에 내장되거나 또는 이것들과 상호 동작할 수 있다. 또한, 신분 인증 장치는 사용자의 신체에 착용되는 웨어러블 기기(wearable device)에 포함되어 동작하거나 이것과 상호 동작할 수 있다. 웨어러블 기기는 예를 들어, 반지, 시계, 안경, 팔찌, 벨트, 밴드, 목걸이, 귀걸이, 헬멧 또는 옷의 형태를 가질 수 있다.
참조 심전도 신호 세트(110)은 신분 인증 장치(100)가 측정한 제1 심전도 신호를 이용하여 사용자의 신분 인증할 때 참조하는 하나 이상의 심전도 신호를 포함할 수 있다. 참조 심전도 신호는 신분 인증 장치(100)가 신분 인증할 때 참조하는 심전도 신호를 나타낼 수 있다. 이하에서, 참조 심전도 신호는 다른 심전도 신호와 구별하기 위해 제2 심전도 신호로 기재될 수 있다.
제2 심전도 신호는 여러 상태에 있는 사용자의 심전도 신호를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 제2 심전도 신호는 사용자가 초기에 등록한 심전도 신호, 사용자가 운동을 할 때의 심전도 신호, 사용자가 평온한 상태에 있을 때의 심전도 신호, 사용자가 흥분 했을 때의 심전도 신호, 사용자가 알콜을 섭취했을 때의 심전도 신호, 신분 인증된 심전도 신호를 통해 여러 번의 업데이트된 심전도 신호등 사용자의 다양한 상태에서 심전도 신호를 나타낼 수 있다.
참조 심전도 신호 세트의 제2 심전도 신호는 심전도 신호 자체로 저장될 수 있으며, 제2 심전도 신호의 특징벡터의 형태로 저장될 수 있으며, 또한 제2 심전도 신호에서 추출한 키 포인트의 형태로 저장될 수 있고, 기타 적합한 형태로 저장될 수 있다.
예를 들어, 신분 인증 장치(100)는 제2 심전도 신호로 사용하기 위해 사용자로부터 측정한 심전도 신호를 처리하여 특징 벡터를 추출할 수 있다. 신분 인증 장치(100)는 심전도 신호에 대해 필터링, 키 포인트 추출, 분할(segment) 등의 처리를 할 수 있다. 그리고, 신분 인증 장치(100)는 예를 들어 트레이닝된 신경망 등을 사용하여 특징 벡터를 추출할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 신분 인증 하려는 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호를 식별할 수 있다. 예를 들어, 신분 인증 장치(100)는 내장된 센서를 통해 제1 심전도 신호를 식별하거나, 다른 장치 등을 통해 제1 심전도 신호를 식별할 수 있다. 신분 인증 장치(100)는 기타 적합한 방식을 통해 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호를 식별할 수 있다.
또한, 신분 인증 장치(100)는 신분 인증이 필요한 조작에 응답하여 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호를 식별할 수 있다. 예를 들어, 신분 인증이 필요한 조작은 화면 잠금 해제, 결제 진행, 암호화된 파일 열기를 포함할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 제1 심전도 신호를 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 하나 이상의 제2 심전도 신호와 비교하여 사용자의 신분 인증 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 신분 인증 장치(100)는 제1 심전도 신호와 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 하나 이상의 제2 심전도 신호의 유사도를 결정할 수 있다. 결정된 유사도 중 최대 유사도와 신분 인증에 필요한 인증 임계값을 비교하여, 사용자로부터 측정된 제1 심전도 신호가 신분 인증 될지 결정할 수 있다.
참조 심전도 신호 세트(110)는 제1 심전도 신호가 신분 인증 성공/실패여부에 따라 업데이트 될 수 있다. 예를 들면, 제1 심전도 신호가 신분 인증 성공한 경우, 인증된 제1 심전도 신호를 참조 심전도 신호 세트(110)에 추가하거나, 기존의 제2 심전도 신호와 결합함으로써 참조 심전도 신호 세트(110)을 업데이트 할 수 있다. 다른 예를 들면, 제1 심전도 신호가 신분 인증 실패하였으나 사용자가 다른 수단을 이용하여 신분 인증 될 경우, 인증 실패한 제1 심전도 신호를 참조 심전도 신호 세트(110)에 추가하거나, 기존의 제2 심전도 신호를 대신함으로써 참조 심전도 신호 세트(110)을 업데이트 할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 사용자의 다양한 상태를 반영하도록 참조 심전도 신호 세트를 누적하여 업데이트 할 수 있다. 그래서, 신분 인증 장치(100)가 수행하는 신분 인증의 정확도가 향상될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 동일한 사용자의 다른 상태에서의 심전도 신호를 나타낸 도면이다.
심전도 신호는 안면 인식, 지문 인식, 음성 인식보다 상대적으로 위조가 어렵다. 그러나, 동일한 사용자로부터 심전도 신호를 획득하더라도, 사용자의 상태에 따라 심전도 신호는 변할 수 있다. 예를 들어, 운동 전후의 심전도 신호, 식사 전후의 심전도 신호, 기분 변화 전후의 심전도 신호와 같은 다양한 상태에서 동일한 사용자라 하더라도 심전도 신호는 큰 차이를 나타낼 수 있다.
도 2는 사용자의 제1 심전도 신호(210) 및 제2 심전도 신호(220)을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 제2 심전도 신호(220)은 사용자가 기존에 등록한 심전도 신호일 수 있으며, 제1 심전도 신호(210)은 신분 인증 장치가 사용자로부터 측정한 심전도 신호일 수 있다.
참조 심전도 신호 세트는 하나 이상의 제2 심전도 신호(220)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 처음으로 심전도 신호를 등록한 경우 참조 심전도 신호 세트는 하나의 제2 심전도 신호를 포함할 수 있으며, 이후 다른 제2 심전도 신호의 등록 및 업데이트를 통해 복수의 제2 심전도 신호를 포함할 수 있다.
도2를 참고하면, 동일한 사용자인 경우라 하더라도 제1 심전도 신호(210)와 제2 심전도 신호(220)의 유사도는 작을 수 있다. 왜냐하면, 동일한 사용자라 하더라도, 제1 심전도 신호와 제2 심전도 신호는 다른 생리상태 또는 다른 심리상태의 심전도 신호일 수 있기 때문이다. 그러므로, 신분 인증 장치는 제1 심전도 신호와 제2 심전도 신호를 비교하여, 서로 다른 사용자의 심전도 신호로 인식할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 복수 회의 심전도 신호 인증을 통해 참조 심전도 신호 세트(110)을 업데이트 할 수 있다. 따라서, 참조 심전도 신호 세트(110)은 하나 이상의 제2 심전도 신호를 포함할 수 있다. 그러므로, 신분 인증 장치(100)는 하나 이상의 제2 심전도 신호와 제1 심전도 신호의 유사도를 결정하고, 최대 유사도가 인증 임계값보다 클 경우 신분 인증이 성공되었음을 결정하거나 최대 유사도가 인증 임계값보다 작거나 같은 경우 신분 인증이 실패되었음을 결정할 수 있다.
인증 임계값은 제1 심전도 신호(210)가 신분 인증에 성공하기 위한 유사도의 임계값으로서, 예를 들어 미리 설정된 값이거나 신분 인증 장치(100)가 참조 심전도 신호 세트에 기초하여 결정한 값일 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 신분 인증 장치가 수행하는 심전도 신호를 이용한 신분 인증 방법을 나타낸 도면이다.
단계(310)에서, 신분 인증 장치(100)는 신분 인증하려는 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호를 식별할 수 있다. 예를 들어, 신분 인증 장치(100)는 내장된 센서나 다른 장치등을 이용하여 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호를 식별할 수 있다.
단계(320)에서, 신분 인증 장치(100)는 식별된 제1 심전도 신호와 비교 대상인 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 하나 이상의 제2 심전도 신호를 이용하여, 제1 심전도 신호와 하나 이상의 제2 심전도 신호의 유사도를 결정할 수 있다.
여기서, 참조 심전도 신호 세트(110)는 하나 이상의 제2 심전도 신호를 포함할 수 있다. 예를 들면, 심전도 신호 세트(110)는 사용자가 초기에 등록한 제2 심전도 신호를 포함할 수 있으며, 또는 사용자가 추가로 등록한 다른 제2 심전도 신호를 포함할 수 있으며, 또는 업데이트된 제2 심전도 신호를 포함할 수 있다.
참조 심전도 신호 세트(110)는 제2 심전도 신호를 심전도 신호 자체로 저장할 수 있거나, 또는 심전도 신호의 특징 벡터의 형태로 저장할 수 있으며, 또는 심전도 신호에서 추출한 키 포인트 형태로 저장할 수 있으며, 또는 기타 적합한 형태로 저장할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호와 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호의 유사도를 결정할 수 있다. 이때, 제2 심전도 신호의 저장된 형태에 따라, 제1 심전도 신호와의 유사도를 결정할 수 있다.
예를 들면, 제1 심전도 신호의 특징 벡터를 추출하여 특징 벡터의 형태로 저장된 제2 심전도 신호와 유사도를 비교할 수 있다. 특징 벡터를 추출하는 제2 심전도 신호에 대응하게, 제1 심전도 신호를 처리(필터링, 키 포인트 추출, 분할 등)한 다음 트레이닝된 신경망을 사용하여 제1 심전도 신호의 특징 벡터를 추출할 수 있다. 따라서, 제1 심전도 신호와 제2 심전도 신호의 특징 벡터에 기초하여 유사도를 결정할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 다양한 방식을 사용하여 제2 심전도 신호와 제1 심전도 신호의 유사도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 신분 인증 장치(100)는 코사인 거리(cosine distance), 코사인 유사도(cosine similarity), 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient), 유클리드 거리(Euclid distance), 민코프스키 거리(Minkowski distance) 또는 마할라노비스 거리(Mahalanobis distance) 등을 사용하여 제2 심전도 신호와 제1 심전도 신호의 유사도를 결정할 수 있다.
단계(330)에서, 신분 인증 장치는 참조 심전도 신호 세트와 대응하는 인증 임계값을 결정할 수 있다.
인증 임계값은 사용자의 제1 심전도 신호가 신분 인증 성공하기 위한 유사도의 임계값을 나타낼 수 있다. 여기서, 인증 임계값은 미리 설정된 값이거나, 또는 참조 심전도 신호 세트(110)에 기초하여 결정될 수 있다.
일 실시예로서, 인증 임계값은 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 참조 심전도 신호의 수량 및/또는 제2 참조 심전도 신호의 다양성과 양의 상관(positive correlation)을 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 인증 임계값은 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 수량이 적을수록 및/또는 기존의 제2 심전도 신호의 다양성이 낮을수록 작을 수 있다. 또는 인증 임계값은 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 수량이 많을수록 및/또는 기존의 제2 심전도 신호의 다양성이 높을수록 클 수 있다.
그러므로 인증 임계값은 고정된 값이 아니며, 참조 심전도 신호 세트(110)의 업데이트에 따라 동적으로 변하는 값일 수 있다. 따라서, 신분 인증 장치(100)은 참조 심전도 신호 세트(110)의 업데이트에 따라 인증 임계값을 다시 결정할 수 있다.
단계(340)에서, 신분 인증 장치는 유사도와 인증 임계값을 비교하여, 사용자의 측정된 제1 심전도 신호의 신분 인증 여부를 결정할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호와 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 하나 이상의 제2 심전도 신호 간의 유사도를 결정할 수 있다. 예를 들면, 참조 심전도 신호 세트(110)에 하나 이상의 제2 심전도 신호가 포함될 경우, 제1 심전도 신호와 제2 심전도 신호 간의 유사도를 각각 결정할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 하나 이상의 유사도 중에서 최대 유사도를 인증 임계값과 비교할 수 있다. 예를 들면, 최대 유사도가 인증 임계값보다 작거나 같은 경우 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호는 신분 인증 실패하며, 최대 유사도가 인증 임계값보다 큰 경우 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호는 신분 인증 성공한다. 이외에도 신분 인증 장치(100)는 기타 적합한 방식을 통하여 유사도와 인증 임계값에 기초하여 제1 심전도 신호가 신분 인증을 통과하였는지 여부를 결정할 수 있다.
여기서, 인증 임계값은 참조 심전도 신호 세트(110)에 기초하여 결정된 값일 수 있으며, 또는 사용자의 상태에 기초하여 결정된 값일 수 있다. 예를 들면, 인증 임계값은 하나 이상의 제2 심전도 신호를 포함하는 참조 심전도 신호 세트(110)에 기초하여, 제2 심전도 신호의 수량 및/또는 다양성에 기초하여 결정된 값일 수 있다.
다른 예를 들면, 제1 심전도 신호가 사용자의 정지 상태에 있을 경우, 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호 중에서 정지 상태를 나타내는 제2 심전도 신호를 이용하여 인증 임계값을 결정할 수 있다. 즉, 참조 심전도 신호 세트(110)을 이용하지 않고, 정지 상태를 나타내는 제2 심전도 신호를 이용하여 인증 임계값을 결정할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른, 신분 인증 장치가 수행하는 참조 심전도 신호 세트의 업데이트하는 방법을 나타낸 도면이다.
단계(410)에서, 신분 인증 장치(100)는 사용자의 제1 심전도 신호를 측정할 수 있다. 예를 들면, 신분 인증 장치(100)는 신분 인증을 발생시키는 조작에 응답하여, 신분 인증할 사용자의 심전도 신호를 측정할 수 있다. 여기서, 신분 인증을 발생시키는 조작은, 잠금 해제, 결제 진행, 암호화된 파일 열기등의 조작을 포함할 수 있다.
단계(420)에서, 신분 인증 장치(100)는 사용자의 제1 심전도 신호와 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호 간의 유사도를 결정할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 제1 심전도 신호의 심전도 신호 자체 또는 특징 벡터 또는 추출한 키 포인트와 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 심전도 신호 자체 또는 특징 벡터 또는 추출한 키 포인트의 유사도를 비교할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 제1 심전도 신호와 제2 심전도 신호의 심전도 신호 자체, 특징 벡터, 추출한 키 포인트간의 유사도를 비교할 수 있다. 여기서, 신분 인증 장치(100)는 코사인 거리(cosine distance), 코사인 유사도(cosine similarity), 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient), 유클리드 거리(Euclid distance), 민코프스키 거리(Minkowski distance) 또는 마할라노비스 거리(Mahalanobis distance) 등을 사용하여 제2 심전도 신호와 제1 심전도 신호의 유사도를 결정할 수 있다.
단계(430)에서, 신분 인증 장치(100)는 참조 심전도 신호 세트와 대응하는 인증 임계값을 결정할 수 있다.
일 실시예로서, 인증 임계값은 고정된 값이 아니며, 동적으로 변할 수 있다. 예를 들면, 참조 심전도 신호 세트(110)의 업데이트에 따라 신분 인증 장치(100)은 인증 임계값을 다시 결정할 수 있다. 구체적으로, 인증 임계값은 제2 심전도 신호의 수량 및/또는 다양성과 양의 상관 관계를 나타낼 수 있다.
다른 실시예로서, 인증 임계값은 제1 심전도 신호에 대응하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 정지 상태에 있는 제1 심전도 신호를 측정할 경우, 참조 심전도 신호 세트에 포함된 정지 상태를 나타내는 제2 심전도 신호를 통해 인증 임계값을 결정할 수 있다.
단계(440)에서, 신분 인증 장치(100)는 유사도와 인증 임계값을 비교하여, 제1 심전도 신호의 신분 인증 여부를 결정할 수 있다. 예를 들면, 유사도 중 최대 유사도가 인증 임계값보다 큰 경우 사용자의 신분 인증 성공될 수 있으며, 유사도 중 최대 유사도가 인증 임계값보다 작거나 같은 경우 사용자의 신분 인증 실패될 수 있다.
단계(410~440)은 단계(310~340)을 통해 실현될 수 있으며, 단계(410~440)에 대한 보다 구체적인 설명은 단계(310~340)을 참조하기로 한다.
일 실시예에서, 심전도 신호를 사용하여 신분 인증을 수행하며, 참조 심전도 신호 세트(110)을 업데이트 하는 방법은 단계(410~460)을 포함할 수 있다. 이하에서는 단계(450~460)에 의한 업데이트를 제1 업데이트라 기재할 수 있다.
다른 실시예에서, 심전도 신호를 사용하여 신분 인증을 수행하며, 참조 심전도 신호 세트(110)을 업데이트 하는 방법은 단계(410~440, 470~480)을 포함할 수 있다. 이하에서는 단계(470~480)에 의한 업데이트를 제2 업데이트라 기재할 수 있다.
단계(450)에서, 신분 인증 장치는 제1 심전도 신호가 신분 인증 실패하였을 경우 다른 신분 인증 방법을 통해 사용자의 신분 인증을 수행할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 다른 신분 인증 방법을 수행하기 전에, 참조 심전도 신호 세트(110)의 제1 업데이트 횟수가 미리 설정된 횟수 미만인지 여부를 확인할 수 있다. 신분 인증 장치(100)는 제1 업데이트 횟수가 미리 설정된 횟수에 미만인 경우, 심전도 신호를 이용한 신분 인증 방법 이외의 다른 신분 인증 방법에 의해 사용자의 신분 인증을 수행할 수 있다.
여기서, 심전도 신호를 이용한 신분 인증 방법 이외의 다른 신분 인증 방법은 신분 인증 하려는 사용자의 신분을 인증하는 방법을 모두 포함할 수 있다. 예를 들면, 비밀번호, 홍채, 지문인식, 패턴인식과 같은 방법에 의해 사용자의 신분 인증이 수행될 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 심전도 신호를 이용한 신분 인증 방법 이외의 다른 신분 인증 방법에 의해서도 사용자의 신분 인증 실패한 경우, 참조 심전도 신호 세트(110)의 제1 업데이트를 진행하지 않고 "인증 실패"에 의한 결과를 표시할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 심전도 신호를 이용한 신분 인증 방법 이외의 다른 신분 인증 방법에 의해서 사용자의 신분 인증 성공한 경우, "인증 성공"에 의한 결과를 표시할 수 있다.
단계(460)에서, 신분 인증 장치는(100)는 심전도 신호를 이용한 신분 인증 방법 이외의 다른 신분 인증 방법에 의해 사용자의 신분 인증 성공한 경우, 참조 심전도 신호 세트(110)의 제1 업데이트를 수행할 수 있다. 그러므로, 잘못 거절된 심전도 신호는 제1 업데이트를 통해 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함될 수 있다. 여기서, 잘못 거절된 심전도 신호는 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함되지 않은 사용자의 새로운 상태에서의 심전도 신호를 나타낼 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 미만인 경우, 잘못 거절된 심전도 신호인 제1 심전도 신호를 제2 심전도 신호로 하여 참조 심전도 신호 세트(110)에 추가함으로써 제1 업데이트를 수행할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 이상인 경우, 기존의 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 각각의 제2 심전도 신호간의 유사도의 합을 계산할 수 있다. 신분 인증 장치(100)는 유사도의 합이 최대인 제2 심전도 신호를 제거할 수 있고, 잘못 거절된 심전도 신호를 참조 심전도 신호 세트(110)에 추가함으로써 제1 업데이트를 수행할 수 있다.
그러므로, 신분 인증 장치(100)는 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 미만인 경우 잘못 거절된 심전도 신호를 참조 심전도 신호 세트(110)에 추가할 수 있고, 미리 설정된 개수 이상인 경우 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호 간의 유사도의 합이 최대인 제2 심전도 신호를 대신하여 잘못 거절된 심전도 신호를 추가할 수 있다.
그래서, 신분 인증 장치(100)는 참조 심전도 신호 세트 내의 제2 심전도 신호 사이의 유사도를 줄임으로써, 참조 심전도 신호 세트는 사용자의 보다 다양한 상태에 대응하는 제2 심전도 신호를 포함할 수 있다.
따라서, 신분 인증 장치(100)는 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 개수를 증가시키거나, 기존의 제2 심전도 신호를 대신하여 잘못 거절된 심전도 신호를 추가하여 새로운 참조 심전도 신호 세트(110)를 나타내는 제1 업데이트를 수행할 수 있다. 새로운 참조 심전도 신호 세트(110)에 따라, 인증 임계값도 역시 변경될 수 있다.
단계(470)에서, 신분 인증 장치(100)는 제1 심전도 신호가 신분 인증 성공하였을 경우 단계(420)에서 결정된 최대 유사도가 업데이트 임계값보다 큰지 여부를 결정할 수 있다.
여기서, 업데이트 임계값은 단계(430)에서 결정된 인증 임계값보다 큰 임계값일 수 있다. 업데이트 임계값은 기존의 참조 심전도 신호 세트(110)을 업데이트 할지 여부를 결정하는 임계값을 나타낼 수 있다.
기존의 참조 심전도 신호 세트(110)의 업데이트 임계값보다 단계(430)에서 결정된 인증 임계값이 큰 경우 신분 인증 장치(100)는 기존의 참조 심전도 신호 세트(110)에 대해 제2 업데이트를 수행할 수 있다. 또는 기존의 참조 심전도 신호 세트(110)의 업데이트 임계값보다 단계(430)에서 결정된 인증 임계값이 작거나 같은 경우 신분 인증 장치(100)는 기존의 참조 심전도 신호 세트(110)에 대해 제2 업데이트를 수행하지 않을 수 있다. 제2 업데이트를 수행하는 구체적인 과정은 이하 단계(480)에서 설명한다.
따라서, 신분 인증을 통과한 사용자의 제1 심전도 신호를 사용하여 기존의 참조 심전도 신호 세트(110)의 제2 업데이트 여부를 결정함으로써, 부정 샘플이 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함되지 않도록 할 수 있다. 여기서, 부정 샘플은 등록되지 않은 사용자의 심전도 신호를 나타낼 수 있다.
단계(480)에서, 신분 인증 장치(100)는 기존의 참조 심전도 신호 세트(110)에 대해 단계(410)에서 측정한 사용자의 제1 심전도 신호를 이용하여 제2 업데이트를 수행할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 미만인 경우, 신분 인증 성공한 제1 심전도 신호를 제2 심전도 신호로 하여 참조 심전도 신호 세트(110)에 추가함으로써 제2 업데이트를 수행할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 이상인 경우, 기존의 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호와 신분 인증 성공한 제1 심전도 신호 간의 유사도를 계산할 수 있다. 신분 인증 장치(100)는 최대 유사도를 나타내는 제2 심전도 신호와 신분 인증 성공한 제1 심전도 신호를 결합할 수 있다.
그러므로, 신분 인증 장치(100)는 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 미만인 경우 신분 인증 성공한 제1 심전도 신호를 참조 심전도 신호 세트(110)에 추가할 수 있고, 미리 설정된 개수 이상인 경우 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호와 신분 인증 성공한 제1 심전도 신호 간의 유사도를 계산하여, 최대 유사도를 나타내는 제2 심전도 신호와 신분 인증 성공한 제1 심전도 신호를 결합할 수 있다.
따라서, 신분 인증 장치(100)는 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 개수를 증가시키거나, 기존의 제2 심전도 신호를 대신하여 잘못 거절된 심전도 신호를 추가하여 새로운 참조 심전도 신호 세트(110)를 나타내는 제1 업데이트를 수행할 수 있다. 새로운 참조 심전도 신호 세트(110)에 따라, 인증 임계값도 역시 변경될 수 있다.
그러므로, 기존의 참조 심전도 신호 세트(110)을 제2 업데이트를 통해 수정하여, 사용자의 심전도 신호의 미세한 변화를 반영할 수 있다.
일 실시예로서, 제2 업데이트에서 심전도 신호의 결합은 가중치를 이용하여 결합될 수 있다. 예를 들면, 신분 인증 장치(100)는 참조 심전도 신호 세트(110) 중에서 제1 심전도 신호와 최대 유사도를 나타내는 제2 심전도 신호의 가중치와 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호의 가중치에 기초하여, 최대 유사도를 나타내는 제2 심전도 신호와 제1 심전도 신호를 아래의 수학식 1 및 수학식 2를 통해 결합할 수 있다.
Figure 112017111675115-pat00001
Figure 112017111675115-pat00002
여기서, X는 신분 인증 성공한 제1 심전도 신호를 나타내며, Y는 제1 심전도 신호와 최대 유사도를 나타내는 제2 심전도 신호를 나타내며, a는 제1 심전도 신호의 가중치를 나타내며, b는 제2 심전도 신호의 가중치를 나타낼 수 있다. 그리고, Z는 결합된 심전도 신호이며, c는 결합된 심전도 신호의 가중치를 나타낼 수 있다.
제1 심전도 신호와 제2 심전도 신호를 결합할 때, 제1 심전도 신호와 제2 심전도 신호는 같은 형태로 결합될 수 있다. 예를 들면, 제2 심전도 신호의 저장 형태가 심전도 신호 자체이면, 제1 심전도 신호도 심전도 신호 자체로 제2 심전도 신호와 결합될 수 있다. 또한, 제2 심전도 신호의 저장 형태가 특징 벡터이면, 제1 심전도 신호도 특징 벡터를 이용하여 제2 심전도 신호와 결합될 수 있다. 또한, 제2 심전도 신호의 저장 형태가 키 포인트 형태이면, 제1 심전도 신호도 키 포인트 형태를 이용하여 제2 심전도 신호와 결합될 수 있다.
일 실시예로서, 신분 인증된 제1 심전도 신호의 가중치는 제1 예정 가중치를 나타낼 수 있고, 제2 업데이트에 의해 참조 심전도 신호 세트(110)에 추가된 제2 심전도 신호의 가중치는 제1 예정 가중치를 나타낼 수 있다.
또한, 제1 업데이트에 의해 참조 심전도 신호 세트(110)에 추가된 제2 심전도 신호의 가중치는 제2 예정 가중치를 나타낼 수 있다. 제2 업데이트를 통해 결합된 제2 심전도 신호의 가중치는 수학식 1 및 수학식 2를 통해 계산될 수 있다. 그리고, 등록된 사용자가 초기에 등록한 제2 심전도 신호의 가중치는 제3 예정 가중치를 나타낼 수 있다.
여기서, 제1 예정 가중치는 제2 예정 가중치 또는 제3 예정 가중치보다 작을 수 있다. 또한, 제2 예정 가중치와 제3 예정 가중치는 같거나 다를 수 있다. 따라서, 제1 업데이트를 통하여 획득한 제2 심전도 신호는 다른 경우보다 큰 가중치를 가질 수 있다. 그러므로, 참조 심전도 신호 세트(110)는 등록된 사용자의 서로 다른 상태에서의 심전도 신호를 포함할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른, 인증 임계값 모델을 이용하여 인증 임계값을 결정하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 신분 인증 장치(100)가 수행하는 단계(430)은 단계(510~520)을 포함할 수 있다. 단계(510)에서, 신분 인증 장치(100)는 기존의 참조 심전도 신호 세트(110)와 대응하는 인증 임계값 모델을 결정할 수 있다.
일 실시예로서, 인증 임계값 모델은 하나 이상의 모델을 포함할 수 있다. 인증 임계값 모델은 뉴럴 네트워크(Neural Network)와 같은 신경망 또는 기타 적합한 알고리즘에 기초하여 트레이닝(training)을 통해 획득될 수 있다.
예를 들면, 제1 인증 임계값 모델은 제1 트레이닝(training) 샘플에 기초하여 트레이닝을 통해 획득될 수 있다. 여기서, 제1 트레이닝 샘플은 제1 업데이트를 수행한 횟수가 미리 설정된 횟수 이상인 경우, 참조 심전도 신호 세트(110)의 특징 벡터 또는 각각의 특징 벡터에 대응하는 인증 임계값을 포함할 수 있다.
다른 예를 들면, 제2 인증 임계값 모델은 제2 트레이닝 샘플에 기초하여 트레이닝을 통해 획득될 수 있다. 여기서, 제2 트레이닝 샘플은 제1 업데이트를 수행한 횟수가 미리 설정된 횟수 미만인 경우, 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 이상일 때의 특징 벡터 또는 각각의 특징 벡터에 대응하는 인증 임계값을 포함할 수 있다.
또 다른 예를 들면, 제3 인증 임계값 모델은 제3 트레이닝 샘플에 기초하여 트레이닝을 통해 획득될 수 있다. 여기서, 제3 트레이닝 샘플은 제1 업데이트를 수행한 횟수가 미리 설정된 횟수 미만인 경우, 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 미만일 때의 특징 벡터 또는 각각의 특징 벡터가 대응하는 인증 임계값을 포함할 수 있다.
여기서, 각각의 특징 벡터가 대응하는 인증 임계값은 각각의 특징 벡터가 대응하는 참조 심전도 신호 세트(110)의 오거부율(False Rejection Rate, FRR)이 미리 설정한 값일 때 대응하는 인증 임계값을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 각각의 특징 벡터가 대응하는 인증 임계값은 각각의 특징 벡터가 대응하는 참조 심전도 신호 세트(110)의 오거부율(FRR)=5%일 때 대응하는 인증 임계값을 나타낼 수 있다.
이때, 참조 심전도 신호 세트(110)의 특징 벡터는 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 개수 및/또는 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 다양성의 특징 벡터를 표현할 수 있다. 참조 심전도 신호 세트(110)의 특징 벡터는 아래의 표1에 기재된 참조 심전도 신호 세트(110)의 16개 특징 중 적어도 하나를 나타낼 수 있다.
예를 들면, 기존의 참조 심전도 신호 세트(110)에서 추출된 16개의 특징 중에서 적어도 하나를 기존의 참조 심전도 신호 세트(110)의 특징 벡터로 나타낼 수 있다. 여기서, 나머지 제1 업데이트 횟수는 미리 설정된 횟수에서 이미 수행된 제1 업데이트 횟수를 뺀 나머지 횟수를 나타내며, 제1 업데이트의 제2 심전도 신호는 제1 업데이트를 통하여 획득한 제2 심전도 신호를 나타내며, 제2 업데이트의 제2 심전도 신호는 제2 업데이트를 통하여 획득한 제2 심전도 신호를 나타낼 수 있다.
나머지 제1 업데이트 횟수 제2 심전도 신호의 개수 제1 업데이트한 제2 심전도 신호의 개수 제2 업데이트한 제2 심전도 신호의 개수
제2 심전도 신호 간의 최대 유사도 제2 심전도 신호 간의 최소 유사도 제2 심전도 신호 간의 평균 유사도 제2 심전도 신호 간의 중간 유사도
제1 업데이트한 제2 심전도 신호 간의 최대 유사도 제1 업데이트한 제2 심전도 신호 간의 최소 유사도 제1 업데이트한 제2 심전도 신호 간의 평균 유사도 제1 업데이트한 제2 심전도 신호 간의 중간 유사도
제2 업데이트한 제2 심전도 신호 간의 최대 유사도 제2 업데이트한 제2 심전도 신호 간의 최소 유사도 제2 업데이트한 제2 심전도 신호 간의 평균 유사도 제2 업데이트한 제2 심전도 신호 간의 중간 유사도
단계(520)에서, 신분 인증 장치(100)는 기존의 참조 심전도 신호 세트(110)의 특징 벡터를 결정된 인증 임계값 모델에 적용하여 인증 임계값을 획득할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 단계(510)을 통하여, 제1 업데이트를 수행한 횟수가 미리 설정된 횟수 이상인 경우 대응하는 제1 인증 임계값 모델을 결정하고, 제1 업데이트를 수행한 횟수가 미리 설정된 횟수 미만인 경우 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 이상일 때 제2 인증 임계값 모델을 결정하고, 제1 업데이트를 수행한 횟수가 미리 설정된 횟수 미만인 경우 참조 심전도 신호 세트(110)에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 미만일 때 제3 인증 임계값 모델을 결정할 수 있다.
신분 인증 장치(100)는 기존의 참조 심전도 신호 세트(110)을 통하여 추출된 특징 벡터를 결정된 임계값 모델에 적용하여 인증 임계값을 획득할 수 있다.
일 실시예에 따른 신분 인증 방법 및 신분 인증 장치는, 참조 심전도 신호 세트(110)에 기초하여 동적으로 변하는 인증 임계값을 업데이트 할 수 있고, 또한 참조 심전도 신호 세트(110)을 자동으로 업데이트할 수 있다. 또한, 참조 심전도 신호 세트(110)가 등록된 사용자의 서로 다른 상태에서의 심전도 신호를 포함할 수 있도록 함으로써 심전도 신호를 이용한 신분 인증의 식별율을 향상시킬수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른, 신분 인증을 수행하기 위해 프로세서와 메모리를 포함하는 신분 인증 장치를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 신분 인증 장치(100)은 프로세서(610) 및 메모리(620)을 포함할 수 있다. 메모리(620)는 프로세서(610)에 의해 실행 가능한 하나 이상의 명령어를 저장할 수 있다. 프로세서(610)는 메모리(620)에 저장된 하나 이상의 명령어를 실행할 수 있다. 프로세서(610)는 명령어를 실행하는 것에 의해 도 1 내지 도 5와 관련하여 위에서 설명된 하나 이상의 동작을 실행할 수 있다. 프로세서(610)는 명령어에 따라 심전도 신호를 통한 사용자의 신분 인증을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(610)는 사용자의 심전도 신호를 통한 신분 인증을 위하여 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호를 식별할 수 있다. 프로세서(610)는 식별된 제1 심전도 신호와 비교 대상인 참조 심전도 신호 세트에 포함된 하나 이상의 제2 심전도 신호를 이용하여, 제1 심전도 신호와 하나 이상의 제2 심전도 신호의 유사도를 결정할 수 있다. 프로세서(610)은 참조 심전도 신호 세트와 대응하는 인증 임계값을 결정할 수 있으며, 결정된 유사도와 인증 임계값을 비교하여, 사용자로부터 측정된 제1 심전도 신호의 인증 여부를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 신분 인증 장치의 프로세서(610)는 참조 심전도 신호 세트를 업데이트시킬수 있고, 업데이트에 따라 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호를 변화시킬 수 있다. 따라서, 인증 임계값은 참조 심전도 신호의 업데이트에 따라 동적으로 변경될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른, 심전도 신호를 통한 신분 인증을 적용한 실험 결과를 나타낸다.
오거절율(False Rejection Rate, FRR)은 5%일 때, 그래프(701)은 업데이트를 수행하지 않을 경우 신분 인증 장치(100)의 오수락률(False Acceptance Rate, RAR) 평균값은 6.27%를 나타낼 수 있다. 오거절율(False Rejection Rate, FRR)은 5%일 때, 그래프(702)는 인증 임계값이 동적으로 변하지 않고 고정된(static) 상태에서 제1 업데이트를 수행할 경우 신분 인증 장치(100)의 오수락률(False Acceptance Rate, RAR) 평균값은 2.41%를 나타낼 수 있다. 또는, 오거절율(False Rejection Rate, FRR)은 5%일 때, 그래프(703)은 인증 임계값이 동적으로 변하지 않고 고정된(static) 상태에서 제1 업데이트 및 제2 업데이트를 수행할 경우 신분 인증 장치(100)의 오수락률(False Acceptance Rate, RAR) 평균값은 2.22%를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 오거절율(False Rejection Rate, FRR)은 5%일 때, 그래프(704)는 인증 임계값이 동적으로 변하는 인증 임계값을 사용하여 제1 업데이트를 수행할 경우 신분 인증 장치(100)의 오수락률 평균값은 1.85%를 나타낼 수 있다. 또한, 오거절율(False Rejection Rate, FRR)은 5%일 때, 그래프(705)는 인증 임계값이 동적으로 변하는 인증 임계값을 사용하여 제1 업데이트 및 제2 업데이트를 수행할 경우 신분 인증 장치(100)의 오수락률 평균값은 1.60%를 나타낼 수 있다.
따라서, 참조 심전도 신호 세트(110)에 대해 제1 업데이트 및/또는 제2 업데이트를 수행하여 동적으로 변하는 인증 임계값을 사용할 경우, 심전도 신호를 이용한 신분 인증의 식별율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate 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 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
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 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 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.
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. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 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
100: 심전도 신호 인증 장치
110: 인증 참조 정보

Claims (20)

  1. 심전도(ECG) 신호를 사용하여 사용자의 신분 인증 방법에 있어서,
    신분 인증하려는 상기 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호를 식별하는 단계;
    상기 식별된 제1 심전도 신호와 비교 대상인 참조 심전도 신호 세트에 포함된 하나 이상의 제2 심전도 신호를 이용하여, 상기 제1 심전도 신호와 하나 이상의 상기 제2 심전도 신호의 유사도를 결정하는 단계;
    상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 상기 제2 심전도 신호의 개수, 다양성 중 하나 이상에 기초하여 인증 임계값을 결정하는 단계;
    상기 결정된 유사도와 인증 임계값을 비교하여, 상기 사용자의 측정된 제1 심전도 신호의 인증 여부를 결정하는 단계
    를 포함하는 사용자의 신분 인증 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인증 임계값을 결정하는 단계는,
    상기 참조 심전도 신호 세트와 대응하는 인증 임계값 모델을 결정하는 단계;
    상기 참조 심전도 신호 세트의 특징벡터를 상기 결정된 인증 임계값 모델에 적용하여 인증 임계값을 획득하는 단계
    를 포함하는 사용자의 신분 인증 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 특징벡터는,
    전처리된 상기 제2 심전도 신호로부터 신경망을 통해 추출되는 사용자의 신분 인증 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 인증 임계값은,
    상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수, 형태 중 하나 이상과 양의 상관(positive correlation)인 사용자의 신분 인증 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인증 여부를 결정하는 단계는,
    상기 하나 이상의 유사도 중의 최대 유사도가 상기 인증 임계값 보다 큰 경우 인증 성공되었음을 결정하거나, 또는 상기 하나 이상의 유사도 중의 최대 유사도가 상기 인증 임계값 보다 작거나 같은 경우 인증 실패 되었음을 결정하는 사용자의 신분 인증 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인증 성공한 경우, 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트하는 단계를 더 포함하고,
    상기 업데이트 하는 단계는,
    상기 하나 이상의 유사도 중의 최대 유사도가 상기 참조 심전도 신호 세트의 업데이트 임계값보다 큰 경우, 상기 제1 심전도 신호를 이용하여 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트 하는 사용자의 신분 인증 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 인증 실패한 경우, 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트하는 단계를 더 포함하고,
    상기 업데이트 하는 단계는,
    심전도 신호를 이용한 신분 인증 이외의 신분 인증 방법에 의하여 사용자의 신분 인증되었을 경우, 상기 제1 심전도 신호를 이용하여 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트 하는 사용자의 신분 인증 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 심전도 신호를 이용한 신분 인증 이외의 신분 인증 방법에 의한 사용자의 신분 인증은,
    상기 업데이트의 횟수가 미리 설정된 횟수 미만인 경우 수행되는 사용자의 신분 인증 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 심전도 신호를 이용한 상기 참조 심전도 신호 세트의 업데이트는,
    상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 미만인 경우, 상기 인증 성공한 제1 심전도 신호를 제2 심전도 신호로 참조 심전도 신호 세트에 추가하거나,
    상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 이상인 경우, 상기 하나 이상의 유사도 중 최대 유사도를 나타내는 제2 심전도 신호와 상기 측정된 제1 심전도 신호를 결합하는 사용자의 신분 인증 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 심전도 신호를 이용한 상기 참조 심전도 신호 세트의 업데이트는,
    상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 미만인 경우, 상기 인증 실패한 제1 심전도 신호를 제2 심전도 신호로 참조 심전도 신호 세트에 추가하거나,
    상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 이상인 경우, 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 상기 제2 심전도 신호와 다른 제2 심전도 신호 간의 유사도의 합이 최대인 제2 심전도 신호를 대신하여 상기 제1 심전도 신호를 상기 참조 심전도 신호 세트에 추가하는 사용자의 신분 인증 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 심전도 신호와 상기 제1 심전도 신호의 결합은,
    상기 제1 심전도 신호의 가중치와 상기 참조 심전도 신호 세트 중 상기 제1 심전도 신호와 최대 유사도를 나타내는 제2 심전도 신호의 가중치를 이용하여, 상기 제2 심전도 신호와 상기 제1 심전도 신호를 결합하는 사용자의 신분 인증 방법.
  12. 컴퓨팅 하드웨어가 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행하도록 하는 명령어들을 저장하는 비일시적인(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
  13. 심전도(ECG) 신호를 사용하는 사용자의 신분 인증 장치에 있어서,
    프로세서; 및
    상기 프로세서에 의해 실행 가능한 하나 이상의 명령어(instruction)를 저장하는 메모리
    를 포함하고,
    상기 하나 이상의 명령어가 상기 프로세서에 의해 실행되면, 상기 프로세서는,
    신분 인증하려는 상기 사용자로부터 측정한 제1 심전도 신호를 식별하고, 상기 식별된 제1 심전도 신호와 비교 대상인 참조 심전도 신호 세트에 포함된 하나 이상의 제2 심전도 신호를 이용하여, 상기 제1 심전도 신호와 하나 이상의 상기 제2 심전도 신호의 유사도를 결정하고, 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 상기 제2 심전도 신호의 개수, 다양성 중 하나 이상에 기초하여 인증 임계값을 결정하고, 상기 결정된 유사도와 인증 임계값을 비교하여, 상기 사용자의 측정된 제1 심전도 신호의 인증 여부를 결정하는 사용자의 신분 인증 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 참조 심전도 신호 세트와 대응하는 인증 임계값 모델을 결정하고, 상기 참조 심전도 신호 세트의 특징벡터를 상기 결정된 인증 임계값 모델에 적용하여 인증 임계값을 획득하는 사용자의 신분 인증 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 인증 임계값은,
    상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수, 형태 중 하나 이상과 양의 상관(positive correlation)인 사용자의 신분 인증 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 하나 이상의 유사도 중의 최대 유사도가 상기 인증 임계값 보다 큰 경우 인증 성공되었음을 결정하거나, 또는 상기 하나 이상의 유사도 중의 최대 유사도가 상기 인증 임계값 보다 작거나 같은 경우 인증 실패 되었음을 결정하는 사용자의 신분 인증 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 인증 성공한 경우 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트하고, 상기 업데이트는, 상기 하나 이상의 유사도 중의 최대 유사도가 상기 참조 심전도 신호 세트의 업데이트 임계값보다 큰 경우 상기 제1 심전도 신호를 이용하여 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트 하는 사용자의 신분 인증 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 인증 실패한 경우 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트하고, 상기 업데이트는, 심전도 신호를 이용한 신분 인증 이외의 신분 인증 방법에 의하여 사용자의 신분 인증되었을 경우 상기 제1 심전도 신호를 이용하여 상기 참조 심전도 신호 세트를 업데이트 하는 사용자의 신분 인증 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 심전도 신호를 이용한 상기 참조 심전도 신호 세트의 업데이트 할 경우, 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 미만인 경우, 상기 인증 성공한 제1 심전도 신호를 제2 심전도 신호로 참조 심전도 신호 세트에 추가하거나, 또는 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 이상인 경우, 상기 하나 이상의 유사도 중 최대 유사도를 나타내는 제2 심전도 신호와 상기 측정된 제1 심전도 신호를 결합하는 사용자의 신분 인증 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 심전도 신호를 이용한 상기 참조 심전도 신호 세트의 업데이트할 경우, 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 미만인 경우, 상기 인증 실패한 제1 심전도 신호를 제2 심전도 신호로 참조 심전도 신호 세트에 추가하거나, 또는 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 제2 심전도 신호의 개수가 미리 설정된 개수 이상인 경우, 상기 참조 심전도 신호 세트에 포함된 상기 제2 심전도 신호와 다른 제2 심전도 신호 간의 유사도의 합이 최대인 제2 심전도 신호를 대신하여 상기 제1 심전도 신호를 상기 참조 심전도 신호 세트에 추가하는 사용자의 신분 인증 장치.
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