KR102415224B1

KR102415224B1 - 생체 신호의 주파수 응답 특성을 이용하는 생체 인증 시스템 및 생체 인증 방법

Info

Publication number: KR102415224B1
Application number: KR1020190077976A
Authority: KR
Inventors: 심주용; 노형욱; 안창근
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2022-07-01
Also published as: KR20200007656A

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 사용자를 인증하기 위한 생체 인증 시스템은, 입력 신호가 사용자에게 전송되는 전송 구간 내의 제 1 시간 구간, 전송 구간 내의 제 2 시간 구간, 제 1 시간 구간의 제 1 주파수, 및 제 2 시간 구간의 제 2 주파수를 결정하는 입력 함수를 생성하는 입력 함수 생성기, 입력 함수에 기초하여 제 1 시간 구간 동안 제 1 주파수를 가지고 그리고 제 2 시간 구간 동안 제 2 주파수를 갖는 입력 신호를 사용자에게 전송하는 입력 신호 생성기, 및 사용자로부터 입력 신호에 응답하는 생체 신호를 획득하고 그리고 생체 신호에 기초하여 사용자가 인증되었는지 여부를 판단하는 인증기를 포함할 수 있다.

Description

생체 신호의 주파수 응답 특성을 이용하는 생체 인증 시스템 및 생체 인증 방법{BIOMETRIC AUTHENTICATION SYSTEM AND BIOMETRIC AUTHENTICATION METHOD USING FREQUENCY RESPONSE CHARACTERISTICS OF BIOMETRIC SIGNAL}

본 발명은 생체 인증 시스템에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 생체 신호의 주파수 응답 특성을 이용하는 생체 인증 시스템 및 생체 인증 방법에 관한 것이다.

생체 인증을 이용하는 보안 기술은 자동화된 정보 기술에 의해 사람의 신체적 특징(예컨대, 지문, 얼굴, 홍채 등)을 추출하고, 저장하고, 판단하는 개인 신원의 확인 수단이다. 4차 산업혁명과 더불어 초연결 시대에 이르러 생체 인증의 보안 기술은 중요성 및 필요성이 더욱 더 높아지고 있다.

그러나, 상용화되고 있는 이미지 기반 생체 인증 기술은 복제 및 도난에 취약하다. 또한, 패스워드 방식과는 달리, 패턴들을 변경하는 것이 불가능하기 때문에 도난으로 인한 위험성이 높다. 최근, 이미지 기반 생체 인증 기술의 어려움을 회피하기 위해, 주파수 응답 특성을 이용하는 생체 인증 기술이 개발되고 있다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 생체 신호의 주파수 응답 특성을 이용하는 생체 인증 시스템 및 생체 인증 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 사용자를 인증하기 위한 생체 인증 시스템은, 입력 신호가 사용자에게 전송되는 전송 구간 내의 제 1 시간 구간, 전송 구간 내의 제 2 시간 구간, 제 1 시간 구간의 제 1 주파수 및 제 2 주파수, 및 제 2 시간 구간의 제 3 주파수 및 제 4 주파수를 결정하는 입력 함수를 생성하는 입력 함수 생성기, 입력 함수에 기초하여 제 1 시간 구간 동안 제 1 및 제 2 주파수들을 합성함으로써 그리고 제 2 시간 구간 동안 제 3 및 제 4 주파수들을 합성함으로써 입력 신호를 생성하고 그리고 입력 신호를 사용자에게 전송하는 입력 신호 생성기, 및 사용자로부터 입력 신호에 응답하는 생체 신호를 획득하고 그리고 생체 신호에 기초하여 사용자가 인증되었는지 여부를 판단하는 인증기를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 생체 인증 방법은, 입력 신호가 사용자에게 전송되는 전송 구간 내의 제 1 시간 구간, 전송 구간 내의 제 2 시간 구간, 제 1 시간 구간의 제 1 주파수, 및 제 2 시간 구간의 제 2 주파수를 결정하는 입력 함수를 생성하는 단계, 입력 함수에 기초하여 제 1 시간 구간 동안 제 1 주파수를 가지고 그리고 제 2 시간 구간 동안 제 2 주파수를 갖는 입력 신호를 사용자에게 전송하고 그리고 사용자로부터 입력 신호에 응답하는 생체 신호를 획득하는 단계, 생체 신호로부터 템플릿을 추출하는 단계, 및 템플릿에 기초하여 사용자가 인증되었는지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 생체 인증 시스템은 랜덤 주파수 합성, 랜덤 시간 함수를 통한 입력 신호 생성으로 생체 인식에 사용되는 템플릿을 보호하고 템플릿이 유출 되더라도 원천적으로 그 템플릿이 적용되지 못하게 막는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 생체 인증 시스템은 지문이나 홍채와 같이 한번 유출된 템플릿을 영구적으로 사용하지 못하게 되는 문제를 해결하고 지문, 홍채 인식에서 템플릿을 보호하기 위해 암호화하는 문제 또한 동시에 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 인증 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 2는 도 1의 입력 함수 생성기를 도시하는 예시적인 블록도이다.
도 3은 도 1의 인증기를 도시하는 예시적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 사용자에게 제공되는 입력 신호의 주파수에 따른 생체 신호의 크기를 도시하는 예시적인 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 입력 함수를 도시하는 예시적인 그래프이다.
도 6은 도 5의 입력 함수에 따라 생성된 입력 신호에 응답하는 사용자의 생체 신호를 도시하는 그래프이다.
도 7 내지 도 11은 제 1 내지 제 5 실시 예들에 따른 제 1 내지 제 5 입력 함수들을 도시하는 예시적인 그래프들이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 생체 인증 방법을 도시하는 순서도이다.
도 13은 도 12의 S140 단계의 상세한 단계들을 예시적으로 도시하는 순서도이다.
도 14는 도 12의 S170 단계의 상세한 단계들을 예시적으로 도시하는 순서도이다.

아래에서는, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 인증 시스템을 도시하는 블록도이다. 생체 인증 시스템(1000)은 사용자(10)에 입력 신호를 전송하고, 사용자(10)로부터 생체 신호를 획득하고, 그리고 생체 신호에 기초하여 사용자(10)를 인증할 수 있다. 여기서, 생체 인증 시스템(1000)은 시간에 따라 주파수가 변하는 입력 신호를 사용자(10)에게 전송할 수 있고 그리고 입력 신호와 생체 신호의 주파수 응답 특성에 기초하여 동작할 수 있다. 생체 신호는, 사용자(10)의 복잡한 인체의 구조에 따라 수많은 다양한 전달 특성을 가지기 때문에, 충분히 인증 수단으로 이용이 가능하고 그리고 상대적으로 이미지 기반 기술에 비하여 복제도 거의 불가능하다고 볼 수 있다. 생체 인증 시스템(1000)은 사용자(10)의 인증을 위해 홍채, 지문, 및 얼굴을 포함하는 사용자(10)의 다양한 신체 부위들 중 적어도 하나로부터 획득된 생체 신호를 이용할 수 있다.

생체 인증 시스템(1000)은 입력 함수 생성기(1100), 입력 신호 생성기(1200), 및 인증기(1300)를 포함할 수 있다. 생체 인증 시스템(1000)은 입력 함수 생성기(1100), 입력 신호 생성기(1200), 및 인증기(1300)를 포함하는 하나의 장치로 구현될 수 있고, 또는 입력 함수 생성기(1100), 입력 신호 생성기(1200), 및 인증기(1300) 각각을 별개의 장치들로 구성함으로써 구현될 수 있다.

생체 인증 시스템(1000)은 사용자(10)와 접촉하는 방식으로 구현되거나, 또는 사용자(10)와 이격된 방식으로 구현될 수 있다. 접촉하는 방식에서, 생체 인증 시스템(1000)은 전극을 경유하여 사용자(10)에게 입력 신호를 전송할 수 있다. 이격된 방식에서, 생체 인증 시스템(1000)은 전자기파 발생기와 같은 무선 통신 장치들 및 소리 발생기를 이용함으로써 사용자(10)에게 입력 신호를 전송할 수 있다.

입력 함수 생성기(1100)는 입력 신호의 생성을 위한 입력 함수를 생성할 수 있다. 여기서, 입력 함수는 시간에 따른 입력 신호의 주파수 정보를 포함한다. 입력 함수는 입력 신호가 사용자(10)에게 전송되는 전송 구간 동안 변하는 입력 신호의 주파수에 대한 정보를 포함할 수 있다.

입력 함수 생성기(1100)는 입력 신호가 사용자(10)에게 전송되는 전송 구간 내의 복수의 시간 구간들, 및 복수의 시간 구간들 각각에 대한 주파수들을 개별적으로 결정하는 입력 함수를 생성할 수 있다. 예로서, 입력 함수 생성기(1100)는 주파수들 및 복수의 시간 구간들을 랜덤화함으로써 입력 함수를 생성할 수 있다. 이 경우, 입력 함수 생성기(1100)는 랜덤 함수를 적용할 수 있다. 랜덤 함수란, 전송 구간 내의 임의의 시간 구간들 및 임의의 주파수들을 무작위적으로 대응시키는 수단일 수 있다. 입력 함수 생성기(1100)에 의한 함수 생성 과정은 무작위 주파수 및 무작위 지속시간을 포함하는 함수에 기반한 생체 스캐닝 프로토콜 암호화 과정으로 지칭될 수 있다. 생체 스캐닝 프로토콜 암호화 과정을 통해, 생체 인증 시스템(1000)의 해킹을 방지하는 기술이 구현될 수 있다.

입력 함수 생성기(1100)는 전송 구간 내의 일 시점에 하나의 주파수를 결정하는 입력 함수를 생성할 수 있고, 또한 일 시점에 대한 2 이상의 주파수들을 결정하는 입력 함수를 생성할 수도 있다. 즉, 입력 함수 생성기(1100)는 전송 구간 내의 복수의 시간 구간들 각각에 대한 적어도 하나의 주파수 및 적어도 하나의 지속시간을 개별적으로 결정하는 입력 함수를 생성할 수 있다.

입력 함수 생성기(1100)는 생성된 입력 함수의 역함수를 생성할 수 있다. 여기서, 입력 함수의 역함수는 입력 함수에 기반한 입력 신호에 응답하는 생체 신호를 복구 합성하기 위한 수단일 수 있다. 입력 함수 생성기(1100)는 생성된 입력 함수의 역함수를 인증기(1300)에 제공할 수 있다.

입력 신호 생성기(1200)는 입력 함수 생성기(1100)에 의해 생성된 입력 함수에 기초하여 입력 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 입력 신호 생성기(1200)에 의해 생성된 입력 신호의 주파수는 입력 함수에 따라 결정된 주파수를 가질 수 있다. 입력 신호 생성기(1200)는 입력 신호를 출력하고 그리고 사용자(10)에게 입력 신호를 전송할 수 있다. 입력 신호 생성기(1200)는 눈, 손, 또는 얼굴을 포함하는 사용자(10)의 다양한 신체 부위들 중 적어도 하나를 향해 입력 신호를 전송할 수 있다. 입력 신호 생성기(1200)는 다양한 파형들, 크기들, 및 주파수들을 가지는 입력 신호를 생성할 수 있다. 입력 신호 생성기(1200)는 광학적, 음향적, 및 전기적 신호들 중 적어도 하나로서 입력 신호를 생성할 수 있다.

입력 신호 생성기(1200)는 입력 신호로서 소리, 전기, 및 전자기파를 생성할 수 있다. 입력 신호 생성기(1200)는 입력 신호의 생성을 위해 소리, 전기, 및 전자기파의 주파수, 파장, 주기, 크기, 및 위상을 변조할 수 있다. 입력 신호 생성기(1200)는 소리, 전기, 및 전자기파를 생성하고 그리고 그것들의 주파수, 파장, 주기, 크기, 및 위상을 변조하는 다양한 하드웨어 장치들로 구현될 수 있다.

인증기(1300)는 사용자(10)로부터 입력 신호에 응답하는 생체 신호를 획득할 수 있다. 인증기(1300)는 생체 신호로부터 템플릿을 추출할 수 있다. 템플릿은 획득된 생체 신호에 포함된 사용자(10)의 고유한 특징을 나타내는 데이터를 지칭할 수 있다. 다른 방식으로서, 인증기(1300)는 입력 함수 생성기(1100)로부터 입력 함수의 역함수를 수신하고, 그리고 입력 함수의 역함수를 이용하여 생체 신호를 복구 합성한 후에 복구된 생체 신호로부터 템플릿을 추출할 수 있다. 인증기(1300)는 템플릿을 저장할 수 있고 그리고 템플릿에 기초하여 사용자(10)를 인증하기 위한 인증 점수를 산출할 수 있다. 인증기(1300)는 인증 점수에 기초하여 사용자(10)가 인증되었는지 여부를 판단할 수 있다.

입력 함수 생성기(1100) 및 인증기(1300)는 프로세서(예를 들어, CPU(central processing unit), GPU(graphics processing unit), NPU(neural processing unit), DSP(digital signal processor) 등), 전용 회로(예컨대, FPGA(Field Programmable Gate Arrays), ASICs(Application Specific Integrated Circuits) 등)를 포함하는 하드웨어로 구현되거나, 또는 SoC(System on Chip)로 구현될 수 있다.

도 2는 도 1의 입력 함수 생성기를 도시하는 예시적인 블록도이다. 도 2는 도 1을 참조하여 설명될 것이다. 입력 함수 생성기(1100)는 주파수 제어기(1110), 지속시간 제어기(1120), 합성기(1130), 역함수 생성기(1140), 및 함수 데이터베이스(1150)를 포함할 수 있다.

주파수 제어기(1110)는 입력 신호가 사용자(10)에게 전송되는 전송 구간 내의 복수의 시간 구간들 각각에 대해 적어도 하나의 주파수를 무작위로 결정하거나 제어할 수 있다. 주파수 제어기(1110)는 결정된 주파수들을 포함하는 주파수 정보를 생성할 수 있다. 주파수 제어기(1110)는 전송 구간 내의 일 시점에 대해 하나의 주파수를 결정함으로써 입력 함수를 생성할 수 있고, 또한 일 시점에 대해 2 이상의 주파수들(예컨대, 후술되는 도 10, 도 11의 그래프들)을 결정할 수 있다.

일 예로서, 주파수 제어기(1110)는 전송 구간 내의 복수의 시간 구간들 중 제 1 시간 구간에 대한 주파수가 제 1 값을 가지고 그리고 입력 신호의 출력이 시작되는 시점과 입력 신호의 출력이 종료되는 시점 사이의 복수의 시간 구간들 중 제 2 시간 구간에 대한 주파수가 제 2 값을 가지는 것으로 결정할 수 있다. 이 경우, 제 1 값은 제 2 값과 상이할 수 있다. 주파수 제어기(1110)는 함수 내의 복수의 시간 구간들에 대한 각각의 주파수들이 서로 다른 상수 값들을 가지되, 시간의 흐름에 따라 각각의 주파수들의 상수 값들이 증가하거나 감소하는 것으로 결정할 수 있다(예컨대, 후술되는 도 8의 그래프). 또는, 주파수 제어기(1110)는 각각의 주파수들의 상수 값들을 복수의 시간 구간들에 대해 무작위적으로 결정할 수 있다(예컨대, 후술되는 도 9의 그래프).

다른 예로서, 주파수 제어기(1110)는 전송 구간 내의 복수의 시간 구간들 중 제 1 시간 구간에 대한 주파수가 시간의 흐름에 따라 선형적으로(또는 비선형적으로) 증가하거나 감소하되, 복수의 시간 구간들 전체에 대한 주파수들은 불규칙(선형적으로(또는 비선형적으로) 증가하거나 감소하지 않음)하다고 결정할 수 있다(예컨대, 후술되는 도 5의 그래프).

지속시간 제어기(1120)는 입력 신호가 사용자(10)에게 전송되는 전송 구간 내의 복수의 시간 구간들 각각에 대해 적어도 하나의 지속시간을 무작위로 결정하거나 제어할 수 있다. 지속시간 제어기(1120)는 결정된 지속시간들을 포함하는 지속시간 정보를 생성할 수 있다. 지속시간 제어기(1120)는 복수의 시간 구간들 각각의 지속시간들을 무작위적으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 지속시간 제어기(1120)는 제 1 시점부터 제 2 시점까지의 제 1 지속시간을 결정할 수 있고 그리고 제 3 시점부터 제 4 시점까지의 제 2 지속시간을 결정할 수 있다(제 2 시점은 제 3 시점과 동일하거나 상이할 수 있다). 지속시간 제어기(1120)는 제 1 지속시간이 제 2 지속시간과 서로 상이하도록 결정할 수 있다.

합성기(1130)는 주파수 제어기(1110)로부터 주파수 정보를 수신하고 그리고 지속시간 제어기(1120)로부터 지속시간 정보를 수신할 수 있다. 합성기(1130)는 주파수 제어기(1110) 및 지속시간 제어기(1120)에 따라 결정된 주파수들 및 지속시간들에 기초하여 입력 함수를 생성할 수 있다. 주파수 제어기(1110)가 입력 신호의 출력이 시작되는 시점과 입력 신호의 출력이 종료되는 시점 사이의 일 시점에 대해 2 이상의 주파수들을 결정하는 경우, 합성기(1130)는 일 시점에서 2 이상의 주파수들을 합성함으로써 입력 함수를 생성할 수 있다. 합성기(1130)는 입력 함수를 입력 신호 생성기(1200)에 제공할 수 있다.

역함수 생성기(1140)는 합성기(1130)로부터 생성된 입력 함수를 수신할 수 있다. 역함수 생성기(1140)는 입력 함수의 역함수를 생성할 수 있다. 역함수는, 인증기(1300)에 의해, 입력 신호에 응답하는 생체 신호를 복구 합성하는 데 이용될 수 있다.

함수 데이터베이스(1150)는 합성기(1130)에 의해 생성된 입력 함수들 및 역함수 생성기(1140)에 의해 생성된 역함수들을 저장할 수 있다. 입력 함수 생성기(1100)는 함수 데이터베이스(1150)로부터 함수를 로드할 수 있고 그리고 로드된 함수를 입력 신호 생성기(1200)에 제공할 수도 있다.

도 3은 도 1의 인증기를 도시하는 예시적인 블록도이다. 도 3은 도 1을 참조하여 설명될 것이다. 인증기(1300)는 생체 신호 획득기(1310), 신호 복구 합성기(1320), 템플릿 추출기(1330), 분류 학습기(1340), 및 점수 비교기(1350)를 포함할 수 있다.

생체 신호 획득기(1310)는 사용자(10)로부터 입력 신호에 응답하는 생체 신호를 획득할 수 있다. 생체 신호 획득기(1310)는 광학적, 음향적, 및 전기적 수단들 중 적어도 하나를 이용하여 생체 신호를 획득할 수 있다. 즉, 생체 신호 획득기(1310)는 광학적 센서, 음향적 센서, 전기적 센서 등 다양한 센서들, 또는 그 조합으로 구현될 수 있다.

신호 복구 합성기(1320)는 생체 신호 획득기(1310)에 의해 수집된 생체 신호를 복구 합성할 수 있다. 여기서, 신호 복구 합성기(1320)는 입력 함수 생성기(1100)로부터 입력 함수의 역함수를 수신할 수 있고 그리고 생체 신호의 복구 합성을 위해 역함수를 이용할 수 있다. 사용자(10)의 인증이 항상 복구된 생체 신호에 기초하여 달성되는 것은 아니므로, 신호 복구 합성기(1320)는 생체 신호를 선택적으로 복구 합성하지 않을 수도 있다.

템플릿 추출기(1330)는 생체 신호 또는 복구된 생체 신호로부터 템플릿을 추출할 수 있다. 템플릿 추출기(1330)는 템플릿의 추출을 위해 필요에 따라 생체 신호 또는 복구된 생체 신호를 선택할 수 있다. 템플릿은 사용자(10)의 다양한 신체부위(예컨대 홍채, 지문, 얼굴 등)의 특징을 반영할 수 있다.

분류 학습기(1340)는 템플릿에 기초하여 사용자(10)의 인증 점수를 산출할 수 있다. 분류 학습기(1340)는 템플릿 등록기(1341) 및 점수 산출기(1342)를 포함할 수 있다. 템플릿 등록기(1341)는 템플릿을 등록하고 저장할 수 있다. 다만, 사용자(10)가 이미 등록된 경우, 템플릿 등록기(1341)는 템플릿의 등록 과정을 생략할 수 있다. 여기서, 템플릿 등록기(1341)는 사용자(10)가 등록되었는지 여부를 판단하기 위해 사용자(10)에 대한 다른 템플릿이 이미 저장되어 있는지를 체크할 수 있다. 즉, 사용자(10)가 등록되지 않은 경우, 템플릿 등록기(1341)는 템플릿을 등록하고 저장할 수 있다. 템플릿 등록기(1341)에 등록되고 저장된 템플릿은 등록 템플릿으로 지칭될 수 있다.

점수 산출기(1342)은 템플릿 등록기(1341)에 저장된 등록 템플릿들에 기초하여 학습 모델을 생성할 수 있다. 여기서, 학습 모델은 등록 템플릿들과의 유사성에 따라 사용자(10)의 템플릿을 분류하도록 학습된 모델일 수 있다. 점수 산출기(1342)는 사용자(10)의 템플릿에 학습 모델을 적용하고 그리고 적용 결과에 기초하여 사용자(10)의 인증 점수를 계산할 수 있다.

점수 비교기(1350)는 사용자(10)의 인증 점수를 기준 점수와 비교하고 그리고 그 비교 결과에 기초하여 사용자(10)가 인증되었는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 기준 점수는 사전에 결정된 값일 수 있다. 사용자(10)의 인증 점수가 기준 점수와 같거나 기준 점수보다 더 큰 경우, 점수 비교기(1350)는 사용자(10)를 인증하는 데 성공했다고 판단할 수 있다. 사용자(10)의 인증 점수가 기준 점수보다 더 작은 경우, 점수 비교기(1350)는 사용자(10)를 인증하는 데 실패했다고 판단할 수 있다. 인증 점수를 이용하는 사용자(10)의 인증 과정은 반드시 전술된 설명에 한정되는 것은 아니고 그리고 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 응용될 수 있는 다양한 수치적 방법들에 의해 달성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 사용자에게 제공되는 입력 신호의 주파수에 따른 생체 신호의 크기를 도시하는 예시적인 그래프이다. 도 4로부터 생체 신호의 주파수 응답 특성이 설명될 것이다. 도 4는 도 1을 참조하여 설명될 것이다.

도 4에서, 주파수 축은 사용자(10)에게 제공되는 입력 신호의 주파수를 나타낸다. 크기 축은 사용자(10)로부터 획득되는 생체 신호의 크기를 나타낸다. 도 4의 그래프는 입력 신호의 주파수 구간들(f00~f01, f01~f02, f02~f03, f03~f04, f04~f05)에 따라 영역들 (A), (B), (C), (D), 및 (E)로 나뉘어질 수 있다. 영역들 (A), (B), (C), (D), 및 (E)에서, 생체 신호의 크기 파형은 각 주파수 구간들에 따라 고유한 특성을 가질 수 있다. 이와 같은 특성은 생체 신호의 주파수 응답 특성으로 지칭될 수 있다. 본 발명은 생체 신호의 주파수 응답 특성에 기초하여 구현될 것이다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 함수를 도시하는 예시적인 그래프이다. 도 5는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명될 것이다.

입력 함수 생성기(1100)는 도 5의 그래프에 나타난 함수와 같이 함수의 제 1 내지 제 5 시간 구간들(t00~t01, t01~t02, t02~t03, t03~t04, t04~t05)에서 주파수들이 선형적으로 증가하도록 함수를 생성할 수 있다. 함수의 제 1 시간 구간(t00~t01)에 대한 주파수는 f01로부터 f02까지 선형적으로 증가할 수 있다. 함수의 제 2 내지 제 5 시간 구간들(t01~t02, t02~t03, t03~t04, t04~t05)도 제 1 시간 구간(t00~t01)과 유사할 수 있다(f03로부터 f04까지, f02로부터 f03까지, f00로부터 f01까지, f04로부터 f05까지 선형적으로 증가). 다만, 입력 함수 생성기(1100)는 함수의 주파수들을 무작위적으로 결정하므로 함수의 전체 시간 구간(t00~t05)에 대해서 주파수들이 불규칙할 수 있다. 또한, 입력 함수 생성기(1100)는 제 1 내지 제 5 시간 구간들(t00~t01, t01~t02, t02~t03, t03~t04, t04~t05) 각각에 대한 지속시간들(Da, Db, Dc, Dd, De)을 무작위적으로 결정할 수 있으므로 지속시간들(Da, Db, Dc, Dd, De)은 서로 동일하지 않을 수 있다.

도 6은 도 5의 입력 함수에 따라 생성된 입력 신호에 응답하는 사용자의 생체 신호를 도시하는 그래프이다. 도 6은 도 1, 도 2, 및 도 5를 참조하여 설명될 것이다.

일 실시 예에서, 입력 신호 생성기(1200)가 도 5의 입력 함수에 따라 생성된 입력 신호를 사용자(10)에게 제공한 경우, 인증기(1300)는 사용자(10)로부터 도 6의 파형을 가지는 생체 신호를 획득할 수 있다. 생체 신호의 각 영역들 (a), (b), (c), (d), 및 (e)는 각각 도 5의 입력 함수의 제 1 내지 제 5 시간 구간들(t00~t01, t01~t02, t02~t03, t03~t04, t04~t05)에 대응할 수 있다. 도 5의 입력 함수에 따라 생성된 입력 신호는 무작위적으로 주파수들 및 지속시간들이 결정되었으므로, 따라서 도 6의 파형은 도 4의 파형과 상이할 수 있다. 도 6의 생체 신호의 영역들 (a), (b), (c), (d), 및 (e)는 각각 도 4의 (B), (D), (C), (A), 및 (E) 영역들에 대응할 수 있다. 즉, 무작위적으로 결정된 주파수들을 가지는 입력 신호에 응답하는 생체 신호는 무작위적인 패턴들을 가질 수 있다.

신호 복구 합성기(1320)가 도 5의 입력 함수의 역함수를 이용하여 도 6의 생체 신호를 복구 합성하는 경우, 복구된 생체 신호는 도 4와 같은 파형을 가질 수 있다. 즉, 생체 인증 시스템(1000)은 신호 복구 합성기(1320)에 의해 역함수를 이용하여 복구된 생체 신호에 기초하여 사용자(10)가 인증되었는지 여부를 판단할 수 있다. 또는, 생체 인증 시스템(1000)은 입력 함수에 의해 랜덤화된 입력 신호에 응답하는 생체 신호에 기초하여 사용자(10)가 인증되었는지 여부를 판단할 수 있다.

도 7 내지 도 11은 제 1 및 제 5 실시 예들에 따른 제 1 및 제 5 입력 함수들을 도시하는 예시적인 그래프들이다. 도 7 내지 도 11은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명될 것이다.

도 7에서 제 1 실시 예로서, 입력 함수 생성기(1100)는 시간 구간 t10~t11에서 주파수가 f10으로부터 f11까지 선형적으로 증가한다고 정의하는 제 1 입력 함수를 결정할 수 있다. 입력 신호 생성기(1200)는 제 1 입력 함수에 따라 시간 구간 t10~t11에서 주파수가 f10으로부터 f11까지 선형적으로 증가하는 입력 신호를 생성할 수 있다. 도 7과 반대로, 입력 함수 생성기(1100)는 시간 구간 t10~t11에서 주파수가 f11로부터 f10까지 선형적으로 감소한다고 정의하는 다른 입력 함수를 결정할 수도 있고 그리고 입력 신호 생성기(1200)는 다른 입력 함수에 따라 시간 구간 t00~t01에서 주파수가 f11로부터 f10까지 선형적으로 감소하는 입력 신호를 생성할 수도 있다.

도 8에서 제 2 실시 예로서, 입력 함수 생성기(1100)는 시간 구간들 t20~t21, t22~t23, t24~t25, t26~t27, t28~t29의 지속시간들이 D2이고, 시간 구간들 t20~t21, t22~t23, t24~t25, t26~t27, t28~t29에 대한 주파수들이 각각 f20, f21, f22, f23, 및 f24이고, 시간 구간들 t21~t22, t23~t24, t25~t26, t27~t28의 지속시간들이 각각 E1, E2, E3, 및 E4이고, 그리고 시간 구간들 t21~t22, t23~t24, t25~t26, t27~t28에서는 입력 신호가 사용자(10)에게 인가되지 않는다고 정의하는 제 2 입력 함수를 결정할 수 있다. 도 8을 참조하면, 주파수들 f20, f21, f22, f23, 및 f24는 점진적으로 증가하는 값들이다. 지속시간들 E1, E2, E3, 및 E4을 참조하면, 입력 신호 생성기(1200)는 사용자(10)에게 간헐적으로 입력 신호를 제공한다. 도 8과 달리, 시간 구간들 t20~t21, t22~t23, t24~t25, t26~t27, t28~t29의 지속시간들은 서로 동일하지 않을 수도 있고, 시간 구간들 t21~t22, t23~t24, t25~t26, t27~t28의 지속시간들은 서로 동일할 수도 있고, 그리고 주파수들 f20, f21, f22, f23, 및 f24가 점진적으로 감소할 수도 있다.

도 9에서 제 3 실시 예로서, 입력 함수 생성기(1100)는 시간 구간들 t30~t31, t31~t32, t32~t33, t33~t34, t34~t35의 지속시간들이 D3이고 그리고 시간 구간들 t30~t31, t31~t32, t32~t33, t33~t34, t34~t35에 대한 주파수들이 각각 f30, f31, f32, f33, 및 f34라고 정의하는 제 3 입력 함수를 생성할 수 있다. 입력 신호 생성기(1200)는 제 3 입력 함수에 따라 일정한 지속시간을 가지는 시간 구간들 t30~t31, t31~t32, t32~t33, t33~t34, t34~t35마다 주파수들이 불규칙적으로 변하는 입력 신호를 생성할 수 있다. 도 9와 달리, 시간 구간들 t30~t31, t31~t32, t32~t33, t33~t34, t34~t35의 지속시간들은 서로 상이할 수 있고 그리고 일정하지 않을 수 있다.

도 10에서 제 4 실시 예로서, 입력 함수 생성기(1100)는 시간 구간 t40~t41에 대한 제 1 주파수(F1) 및 제 2 주파수(F2)를 결정하는 제 4 입력 함수를 생성할 수 있고 그리고 입력 신호 생성기(1200)는 제 1 주파수(F1) 및 제 2 주파수(F2)를 합성함으로써 입력 신호를 생성할 수 있다. 제 1 주파수(F1)는 시간 구간 t40~t41에서 f41으로부터 f43까지 선형적으로 증가하고 그리고 제 2 주파수(F2)는 시간 구간 t40~t41에서 f40으로부터 f42까지 선형적으로 증가한다. 합성기(1130)는 제 1 주파수(F1) 및 제 2 주파수(F2)를 결정하는 제 4 입력 함수를 생성할 수 있다. 입력 신호 생성기(1200)는 제 4 입력 함수에 기초하여 제 1 주파수(F1) 및 제 2 주파수(F2)를 합성함으로써 입력 신호를 생성할 수 있다.

도 11에서 제 5 실시 예로서, 입력 함수 생성기(1100)는 제 3 주파수(F3) 및 제 4 주파수(F4)를 결정하는 제 5 입력 함수를 생성할 수 있고 그리고 입력 신호 생성기(1200)는 제 3 주파수(F3) 및 제 4 주파수(F4)를 합성함으로써 입력 신호를 생성할 수 있다. 입력 함수 생성기(1100)는 제 3 주파수(F3)의 시간 구간들 ts~t50, t50~t51, t51~t52, t52~t53, t53~te의 지속시간들이 각각 D40, D41, D42, D43, 및 D44라고 결정할 수 있다. 입력 함수 생성기(1100)는 제 3 주파수(F3)의 시간 구간들 ts~t50, t50~t51, t51~t52, t52~t53, t53~te에 대한 주파수들을 f50~f55 사이에서 무작위적으로 결정할 수 있다. 입력 함수 생성기(1100)는 제 4 주파수(F4)의 시간 구간들 ts~t60, t60~t61, t61~t62, t62~t63, t63~t64, t64~t65, t65~te의 지속시간들이 각각 D50, D51, D52, D53, D54, D55, 및 D56이라고 결정할 수 있다. 입력 함수 생성기(1100)는 제 4 주파수(F4)의 시간 구간들 ts~t60, t60~t61, t61~t62, t62~t63, t63~t64, t64~t65, t65~te에 대한 주파수들을 f60~f45 사이에서 무작위적으로 결정할 수 있다. 입력 함수 생성기(1100)는 시간 구간 ts~te에 대한 제 3 주파수(F3) 및 제 4 주파수(F4)를 결정하는 제 5 입력 함수를 생성할 수 있다. 입력 신호 생성기(1200)는 제 5 입력 함수에 기초하여 제 3 주파수(F3) 및 제 4 주파수(F4)를 합성함으로써 입력 신호를 생성할 수 있다.

본 발명에 따른 생체 인증 시스템(1000)은 도 7 내지 도 11 각각에서 설명된 입력 신호를 생성하는 예들은 조합할 수도 있다. 이와 더불어, 본 발명은 이들 실시 예들에 반드시 제한되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 용이하게 변형될 수도 있다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 생체 인증 방법을 도시하는 순서도이다. 도 12는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명될 것이다.

S110 단계에서, 입력 함수 생성기(1100)는 입력 신호의 출력이 시작되는 시점과 입력 신호의 출력이 종료되는 시점 사이의 복수의 시간 구간들 각각에 대해 주파수들 및 지속시간들을 개별적으로 정의하는 입력 함수를 생성할 수 있다. 입력 함수 생성기(1100)는 입력 신호의 출력이 시작되는 시점과 입력 신호의 출력이 종료되는 시점 사이의 복수의 시간 구간들 각각에 대한 주파수들 및 지속시간들을 개별적으로 결정하고 그리고 복수의 시간 구간들 각각에 대한 주파수들 및 지속시간들을 포함하는 입력 함수를 생성할 수 있다. 입력 함수 생성기(1100)는 입력 신호의 출력이 시작되는 시점과 입력 신호의 출력이 종료되는 시점 사이의 일 시점에 하나의 주파수를 결정함으로써 입력 함수를 생성할 수 있고, 또한 일 시점에 대한 2 이상의 주파수들을 합성함으로써 입력 함수를 생성할 수도 있다.

S120 단계에서, 입력 신호 생성기(1200)는 입력 신호를 생성할 수 있다. 입력 신호 생성기(1200)는 입력 함수 생성기(1100)에 의해 생성된 입력 함수에 기초하여 입력 신호를 생성할 수 있다. 입력 신호 생성기(1200)에 의해 생성된 입력 신호의 주파수는 입력 함수 생성기(1100)에 의해 생성된 입력 함수에 따라 변할 수 있다.

S130 단계에서, 입력 신호 생성기(1200)는 사용자(10)에게 입력 신호를 제공할 수 있다. 생체 신호 획득기(1310)는 사용자(10)로부터 입력 신호에 응답하는 생체 신호를 획득할 수 있다.

S140 단계에서, 템플릿 추출기(1330)는 사용자(10)의 템플릿을 추출할 수 있다. 템플릿 추출기(1330)는 템플릿의 추출을 위해 필요에 따라 생체 신호 또는 복구된 생체 신호를 선택할 수 있다. S140 단계는 도 13에서 좀 더 구체적으로 설명될 것이다.

S150 단계에서, 분류 학습기(1340)는 사용자(10)가 등록되었는지 여부를 판단할 수 있다. 사용자(10)가 등록되지 않았다면, S160 단계가 진행될 수 있다. 사용자(10)가 등록되었다면, S170 단계가 진행될 수 있다. 사용자(10)가 등록되었는지 여부는 사용자(10)의 템플릿이 이전에 템플릿 등록기(1341)에 저장되었는지 여부에 따라 판단될 수 있다. 사용자(10)의 템플릿이 템플릿 등록기(1341)에 저장된 경우, 분류학습기(1340)는 사용자(10)가 등록되었다고 판별할 수 있다. 사용자(10)의 템플릿이 템플릿 등록기(1341)에 저장되지 않은 경우, 분류학습기(1340)는 사용자(10)가 등록되어있지 않다고 판별할 수 있다.

S160 단계에서, 템플릿 등록기(1341)는 사용자(10)의 템플릿을 등록하고 저장할 수 있다. S170 단계에서, 분류 학습기(1340)는 템플릿에 기초하여 사용자(10)가 인증되었는지 여부를 판단할 수 있다. S170 단계는 도 14에서 좀 더 구체적으로 설명될 것이다.

도 13은 도 12의 S140 단계의 상세한 단계들을 예시적으로 도시하는 순서도이다. 도 13은 도 3 및 도 12를 참조하여 설명될 것이다.

S141 단계에서, 인증기(1300)는 복구된 생체 신호로부터 템플릿을 추출할 것인지 여부를 판단할 수 있다. 복구된 생체 신호로부터 템플릿을 추출한다고 판단된 경우, S143 단계가 진행될 수 있다. 그렇지 않다면 S142 단계가 진행될 수 있다.

S142 단계에서, 템플릿 추출기(1330)는 생체 신호 획득기(1310)에 의해 획득된 생체 신호로부터 템플릿을 추출할 수 있다. S143 단계에서, 역함수 생성기(1140)는 입력 함수의 역함수를 생성할 수 있다. 신호 복구 합성기(1320)는 역함수 생성기(1140)로부터 역함수를 수신하고 그리고 역함수를 이용함으로써 생체 신호를 복구 합성할 수 있다. S144 단계에서, 템플릿 추출기(1330)는 복구된 생체 신호로부터 템플릿을 추출할 수 있다.

도 14는 도 12의 S170 단계의 상세한 단계들을 예시적으로 도시하는 순서도이다. 도 14는 도 3 및 도 12를 참조하여 설명될 것이다.

S171 단계에서, 분류 학습기(1340)는 사용자(10)의 인증 점수를 산출할 수 있다. 인증 점수 산출을 위해, 템플릿 등록기(1341)에 저장된 등록 템플릿들에 기초하여 학습 모델을 생성할 수 있다. 점수 산출기(1342)는 사용자(10)의 템플릿에 학습 모델을 적용하고 그리고 적용 결과에 기초하여 사용자(10)의 인증 점수를 산출할 수 있다.

S172, S173, 및 S174 단계에서, 분류 학습기(1340)는 사용자(10)의 인증 점수를 기준 점수와 비교함으로써 사용자(10)가 인증되었는지 여부를 판단할 수 있다. S172 단계에서, 분류 학습기(1340)는 사용자(10)의 인증 점수를 기준 점수와 비교할 수 있다. 사용자 점수가 기준 점수보다 크다면 S173 단계가 진행될 수 있다. 그렇지 않으면 S174 단계가 진행될 수 있다. S173 단계에서, 분류 학습기(1340)는 사용자(10)를 인증하는 데 성공하였다고 판단할 수 있다. S174 단계에서, 분류 학습기(1340)는 사용자(10)를 인증하는 데 실패하였다고 판단할 수 있다.

위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 상술한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.

1000: 생체 인증 시스템
1100, 2100: 입력 신호 송신기
1200: 생체 신호 수신기
1300: 분류 학습기

Claims

입력 신호가 사용자에게 전송되는 전송 구간 내의 제 1 시간 구간, 상기 전송 구간 내의 제 2 시간 구간, 상기 제 1 시간 구간의 제 1 주파수, 및 상기 제 2 시간 구간의 제 2 주파수를 결정하는 입력 함수를 생성하는 입력 함수 생성기;
상기 입력 함수에 기초하여 상기 제 1 시간 구간 동안 상기 제 1 주파수를 가지고 그리고 상기 제 2 시간 구간 동안 상기 제 2 주파수를 갖는 상기 입력 신호를 상기 사용자에게 전송하는 입력 신호 생성기; 및
상기 사용자로부터 상기 입력 신호에 응답하는 생체 신호를 획득하고 그리고 상기 생체 신호에 기초하여 상기 사용자가 인증되었는지 여부를 판단하는 인증기를 포함하되,
상기 입력 함수 생성기는 상기 제 1 시간 구간 및 상기 제 2 시간 구간 각각의 지속 시간을 랜덤하게 결정하는 생체 인증 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 입력 신호 생성기는 상기 전송 구간 내의 제 3 시간 구간 동안 상기 입력 신호를 상기 사용자에게 전송하지 않는 생체 인증 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 제 3 시간 구간은 상기 제 1 시간 구간과 상기 제 2 시간 구간 사이인 생체 인증 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 입력 함수 생성기는 상기 제 1 시간 구간의 시작 시점의 상기 제 1 주파수 및 상기 제 1 시간 구간의 종료 시점의 제 3 주파수를 더 결정하고, 그리고
상기 입력 신호 생성기는 상기 시작 시점에서 상기 제 1 주파수를 가지고 그리고 상기 종료 시점에서 상기 제 3 주파수를 갖는 상기 입력 신호를 상기 사용자에게 전송하는 생체 인증 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 입력 함수 생성기는 상기 입력 함수의 역함수를 생성하는 역함수 생성기를 포함하고,
상기 인증기는:
상기 역함수를 이용하여 상기 생체 신호를 복구 합성하는 신호 복구 합성기; 및
상기 복구된 생체 신호로부터 템플릿을 추출하는 템플릿 추출기를 포함하고, 그리고
상기 인증기는 상기 템플릿에 기초하여 상기 사용자가 인증되었는지 여부를 판단하는 생체 인증 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 입력 함수 생성기는 상기 입력 함수 및 상기 역함수를 저장하는 함수 데이터베이스를 더 포함하는 생체 인증 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 인증기는:
상기 생체 신호로부터 템플릿을 추출하는 템플릿 추출기를 포함하고, 그리고
상기 인증기는 상기 템플릿에 기초하여 상기 사용자가 인증되었는지 여부를 판단하는 생체 인증 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 인증기는 상기 템플릿을 저장하고 등록하는 템플릿 등록기를 더 포함하는 생체 인증 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 인증기는 상기 사용자의 지문, 얼굴, 및 홍채 중 적어도 하나로부터 상기 생체 신호를 획득하는 생체 신호 획득기를 포함하는 생체 인증 시스템.
입력 신호가 사용자에게 전송되는 전송 구간 내의 제 1 시간 구간, 상기 전송 구간 내의 제 2 시간 구간, 상기 제 1 시간 구간의 제 1 주파수 및 제 2 주파수, 및 상기 제 2 시간 구간의 제 3 주파수 및 제 4 주파수를 결정하는 입력 함수를 생성하는 입력 함수 생성기;
상기 입력 함수에 기초하여 상기 제 1 시간 구간 동안 상기 제 1 및 제 2 주파수들을 합성함으로써 그리고 상기 제 2 시간 구간 동안 상기 제 3 및 제 4 주파수들을 합성함으로써 상기 입력 신호를 생성하고 그리고 상기 입력 신호를 상기 사용자에게 전송하는 입력 신호 생성기; 및
상기 사용자로부터 상기 입력 신호에 응답하는 생체 신호를 획득하고 그리고 상기 생체 신호에 기초하여 상기 사용자가 인증되었는지 여부를 판단하는 인증기를 포함하되,
상기 입력 함수 생성기는 상기 제 1 시간 구간 및 상기 제 2 시간 구간 각각의 지속 시간을 랜덤하게 결정하는 생체 인증 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 입력 신호 생성기는 상기 전송 구간 내의 제 3 시간 구간 동안 상기 입력 신호를 상기 사용자에게 전송하지 않는 생체 인증 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 제 3 시간 구간은 상기 제 1 시간 구간과 상기 제 2 시간 구간 사이인 생체 인증 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1, 제 2, 및 제 3 시간 구간들은 서로 상이한 생체 인증 시스템.
입력 신호가 사용자에게 전송되는 전송 구간 내의 제 1 시간 구간, 상기 전송 구간 내의 제 2 시간 구간, 상기 제 1 시간 구간의 제 1 주파수, 및 상기 제 2 시간 구간의 제 2 주파수를 결정하는 입력 함수를 생성하는 단계로서, 상기 입력 함수는 상기 제 1 시간 구간 및 상기 제 2 시간 구간 각각의 지속 시간을 랜덤하게 결정하는 것;
상기 입력 함수에 기초하여 상기 제 1 시간 구간 동안 상기 제 1 주파수를 가지고 그리고 상기 제 2 시간 구간 동안 상기 제 2 주파수를 갖는 상기 입력 신호를 상기 사용자에게 전송하고 그리고 상기 사용자로부터 상기 입력 신호에 응답하는 생체 신호를 획득하는 단계;
상기 생체 신호로부터 템플릿을 추출하는 단계; 및
상기 템플릿에 기초하여 상기 사용자가 인증되었는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 생체 인증 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 사용자가 등록되었는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 사용자가 등록되지 않은 경우, 상기 사용자의 상기 템플릿을 저장하고 등록하는 단계를 더 포함하는 생체 인증 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 템플릿에 기초하여 상기 사용자가 인증되었는지 여부를 판단하는 단계는:
상기 사용자의 인증 점수를 산출하는 단계; 및
상기 인증 점수가 기준 점수보다 큰 경우, 상기 사용자를 인증하는 데 성공하였다고 판단하고, 그리고 상기 인증 점수가 상기 기준 점수보다 작은 경우, 상기 사용자를 인증하는 데 실패하였다고 판단하는 단계를 포함하는 생체 인증 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 사용자의 인증 점수를 산출하는 단계는 상기 사용자의 상기 템플릿에 학습 모델을 적용하고 그리고 적용 결과에 기초하여 상기 사용자의 상기 인증 점수를 계산하는 단계를 포함하는 생체 인증 방법.