KR102640202B1

KR102640202B1 - Device and method for biometrics authentication

Info

Publication number: KR102640202B1
Application number: KR1020160042398A
Authority: KR
Inventors: 알렉세이 드미트리비치 랜드소브; 알렉세이 안드리비치 셰킨; 막심 브라디미로비치 리압코; 앤톤 세르기비치 메드베데프; 세르게이 니콜레비치 코프티에브
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-04-06
Publication date: 2024-02-23
Also published as: KR20170112843A; RU2016112118A; RU2636136C2

Abstract

생체 인증 장치 및 방법이 개시된다. 개시된 생체 인증 장치는, 인체의 관심영역에 조명광을 조사함에 따라, 인체의 관심영역에서 산란되어 반사하는 검출광의 공간 분포를 변경하는 변조부, 인체의 관심영역에서 산란되고 변조부를 통과한 검출광의 적분 파워를 검출하는 검출부를 구비한다. 처리부에서 변조부의 제어에 따라 상기 검출부에서 얻어지는 복수의 신호들을 처리하여 측정 신호를 얻고, 이 측정 신호와 메모리에 저장된 기준 신호를 비교하여 측정 신호와 기준 신호의 일치 정도에 따라 사용자의 인증 여부를 결정한다.A biometric authentication device and method are disclosed. The disclosed biometric authentication device includes a modulation unit that changes the spatial distribution of detection light scattered and reflected from the area of interest of the human body as illumination light is irradiated to the area of interest of the human body, and integration of detection light that is scattered from the area of interest of the human body and passes through the modulation unit. It is provided with a detection unit that detects power. The processing unit processes a plurality of signals obtained from the detection unit under the control of the modulation unit to obtain a measurement signal, compares this measurement signal with a reference signal stored in the memory, and determines whether to authenticate the user depending on the degree of coincidence between the measurement signal and the reference signal. do.

Description

Biometric authentication device and method {Device and method for biometrics authentication}

생체 인증 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정맥 패턴을 이용한 생체 인증 장치 및 방법에 관한 것이다.It relates to a biometric authentication device and method, and more specifically, to a biometric authentication device and method using a vein pattern.

생체 정보 예를 들어, 지문, 홍채, 망막 패턴, 손바닥, 손목 부위에서의 정맥 패턴의 사용을 기반으로 사용자 인증을 하는 여러 방법이 있다. 시계, 헬스케어 장치, 활동 추적 등을 위해 웨어러블 장치들을 사용하는 경우에, 개인 인증 수단을 사용자에게 제공하는 것이 중요하다. 손목 영역은 생체 정보를 취득하기 위한 적절한 인체의 한 부분일 수 있다. 즉 정맥 패턴 인증 솔루션(solution)은 매우 유망하다. 인증 절차를 수행하기 위한 방식으로서, 정맥 패턴의 정보의 사용에 기초한 여러 솔루션들이 있다. 예를 들어, 정맥 패턴 화상을 등록하고 처리하는 장치들, 정맥 패턴과 관계된 신호를 등록하고 처리하는 장치들이 고려될 수 있다. 첫 번째 그룹의 장치들은 정맥 패턴의 이미지를 이용하여 작동하는 것으로, 사용자의 정맥 패턴 정보가 도난당할 위험이 있다. 두 번째 그룹의 장치들은 보안의 관점에서 더 신뢰할 수 있지만, 이들은 인체 손목에서 어긋날 때 정확도가 떨어지고 인증 에러가 발생할 수 있다.
참고로, 관련 선행기술로는 하기의 특허문헌 1이 있다.
(특허문헌 1) US 20150180866 A1 (공개일: 2015.06.25.) There are several ways to authenticate users based on the use of biometric information, such as fingerprints, iris, retinal patterns, and vein patterns on the palm and wrist. When using wearable devices such as watches, healthcare devices, activity tracking, etc., it is important to provide users with a means of personal authentication. The wrist area may be an appropriate part of the human body for acquiring biometric information. In other words, the vein pattern authentication solution is very promising. As a way to perform the authentication process, there are several solutions based on the use of information in the vein pattern. For example, devices that register and process vein pattern images and devices that register and process signals related to vein patterns can be considered. Devices in the first group operate using images of vein patterns, which poses a risk of the user's vein pattern information being stolen. Devices in the second group are more reliable from a security perspective, but they can be less accurate and cause authentication errors when misaligned with the human wrist.
For reference, related prior art includes Patent Document 1 below.
(Patent Document 1) US 20150180866 A1 (Publication date: 2015.06.25.)

생체 인증시의 안정성 및 보안 수준이 향상된 정맥 패턴을 이용한 생체 인증 장치 및 방법을 제공한다.Provided is a biometric authentication device and method using a vein pattern with improved stability and security during biometric authentication.

실시예에 따른 생체 인증 장치는, 조명광을 출사하는 광원부와; 인체의 관심영역에 상기 조명광을 조사함에 따라, 상기 인체의 관심영역에서 산란되어 반사하는 검출광의 공간 분포를 변경하는 변조부와; 상기 인체의 관심영역에서 산란되고 상기 변조부를 통과한 검출광의 적분 파워를 검출하는 검출부와; 상기 변조부의 제어에 따라 상기 검출부에서 얻어지는 복수의 신호들을 처리하여 측정 신호를 얻고, 이 측정 신호와 메모리에 저장된 기준 신호를 비교하여 측정 신호와 기준 신호의 일치 정도에 따라 사용자의 인증 여부를 결정하는 처리부;를 포함한다.A biometric authentication device according to an embodiment includes a light source unit that emits illumination light; a modulator that changes the spatial distribution of detection light scattered and reflected from the region of interest of the human body as the illumination light is irradiated to the region of interest of the human body; a detection unit that detects the integrated power of the detection light scattered in the region of interest of the human body and passing through the modulation unit; Under the control of the modulation unit, a plurality of signals obtained from the detection unit are processed to obtain a measurement signal, and the measurement signal is compared with a reference signal stored in a memory to determine whether to authenticate the user according to the degree of coincidence between the measurement signal and the reference signal. Includes a processing unit.

상기 변조부는, 광을 차단하는 차단 영역과, 광을 통과시키는 통과 영역의 2차원 바이너리 마스크로 형성되어 상기 인체의 관심영역에서 산란되어 진행하는 검출광의 공간 분포를 변경하고, 상기 변조부를 통해 전파되는 검출광의 적분 파워는 상기 변조부의 시퀀스 제어에 따라 시간차를 두고 형성되는 복수의 2차원 바이너리 마스크 각각에 대해 상기 검출부에서 각각 하나의 값으로 검출될 수 있다.The modulator is formed of a two-dimensional binary mask of a blocking area that blocks light and a passing area that allows light to pass, and changes the spatial distribution of the detection light that is scattered and propagates in the region of interest of the human body, and propagates through the modulator. The integrated power of the detection light may be detected as one value by the detection unit for each of a plurality of two-dimensional binary masks formed at time intervals according to sequence control of the modulation unit.

상기 변조부는, 광을 차단하는 차단 영역과, 광을 통과시키는 통과 영역의 2차원 바이너리 픽셀 마스크를 형성하여 상기 인체의 관심영역에서 산란되어 진행하는 검출광의 공간 분포를 변경하도록 상기 처리부의 제어에 따라 구동되는 액정디스플레이를 구비하거나, 상기 차단 영역과 통과 영역의 2차원 바이너리 마스크로 형성되도록 진폭 전달 함수의 공간 분포를 가질 수 있다.The modulator forms a two-dimensional binary pixel mask of a blocking area that blocks light and a passing area that allows light to pass, under the control of the processing unit to change the spatial distribution of the detection light scattered and traveling in the region of interest of the human body. It may have a driven liquid crystal display, or it may have a spatial distribution of the amplitude transfer function such that it is formed by a two-dimensional binary mask of the blocking area and the passing area.

상기 기준 신호는, 상기 생체 인증 장치 초기 교정시, 상기 사용자의 인체의 관심영역에 조명광을 조사함에 따라, 상기 인체의 관심영역에서 산란되고 상기 변조부를 통과한 검출광의 적분 파워를 검출하는 검출부의 출력 신호를 상기 메모리에 저장한 것일 수 있다.The reference signal is an output of a detection unit that detects the integrated power of the detection light scattered from the area of interest of the human body and passing through the modulation unit as illumination light is irradiated to the area of interest of the user's human body during initial calibration of the biometric authentication device. The signal may be stored in the memory.

상기 처리부는, 상기 측정 신호와 기준 신호의 일치 정도를 상관 계수를 이용하여 사용자의 인증 여부를 판단할 수 있다.The processing unit may determine whether the user is authenticated using a correlation coefficient based on the degree of coincidence between the measurement signal and the reference signal.

상기 처리부는 상기 측정 신호와 기준 신호의 상관 계수가 0.95이상일 때, 사용자가 인증된 것으로 판단할 수 있다.The processing unit may determine that the user is authenticated when the correlation coefficient between the measurement signal and the reference signal is 0.95 or more.

상기 변조부의 2차원 바이너리 마스크 시프트를 반복하면서, 상기 측정 신호와 기준 신호의 상관 계수가 소정의 값 이상일 때까지 인증 절차를 진행하여, 상기 생체 인증 장치의 오정렬을 보정할 수 있다.While repeating the two-dimensional binary mask shift of the modulator, the authentication process is performed until the correlation coefficient between the measurement signal and the reference signal is greater than a predetermined value, thereby correcting misalignment of the biometric authentication device.

상기 상관 계수의 소정의 값은 0.95 이상일 수 있다.The predetermined value of the correlation coefficient may be 0.95 or more.

상기 변조부의 2차원 바이너리 마스크를 x축 및 y축 중 적어도 어느 한 축을 따라 시프트를 반복하면서, 상기 측정 신호와 기준 신호의 상관 계수값으로 이루어진 행렬을 획득하고, 행렬 내에 소정의 값 이상의 상관 계수값이 확인될 때까지 인증 절차를 진행하여, 상기 생체 인증 장치의 오정렬을 보정할 수 있다.By repeatedly shifting the two-dimensional binary mask of the modulator along at least one of the x-axis and y-axis, a matrix consisting of correlation coefficient values of the measurement signal and the reference signal is obtained, and a correlation coefficient value of a predetermined value or more in the matrix is obtained. By proceeding with the authentication process until this is confirmed, misalignment of the biometric authentication device can be corrected.

상기 조명광은, 750-950nm 파장 범위의 근적외선광일 수 있다.The illumination light may be near-infrared light in a wavelength range of 750-950 nm.

상기 생체 인증 장치는 손목 착용형 웨어러블 기기일 수 있다.The biometric authentication device may be a wearable device worn on the wrist.

실시예에 따른 생체 인증 방법은, 인체의 관심영역에 조명광을 조사하는 단계와; 조사되는 조명광에 대해, 상기 인체의 관심영역에서 산란되어 진행하는 검출광의 공간 분포를 시퀀스 제어에 따라 변조부에 의해 변경하는 단계와; 인체에서 산란되고 상기 변조부를 통과한 검출광의 적분 파워를 검출부에서 검출하는 단계와; 상기 변조부의 시퀀스 제어에 따라 상기 검출부에서 얻어지는 복수의 신호들을 처리하여 측정 신호를 얻고, 이 측정 신호와 메모리에 저장된 기준 신호를 비교하여 측정 신호와 기준 신호의 일치 정도에 따라 사용자 인증 여부를 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.A biometric authentication method according to an embodiment includes the steps of irradiating illumination light to a region of interest on the human body; changing the spatial distribution of detection light scattered in the region of interest of the human body with respect to the irradiated illumination light by a modulator according to sequence control; detecting, at a detection unit, the integrated power of the detection light scattered by the human body and passing through the modulation unit; According to the sequence control of the modulator, a plurality of signals obtained from the detection unit are processed to obtain a measurement signal, and the measurement signal is compared with a reference signal stored in a memory to determine user authentication according to the degree of coincidence between the measurement signal and the reference signal. Step; may include.

상기 변조부는, 광을 차단하는 차단 영역과, 광을 통과시키는 통과 영역의 2차원 바이너리 마스크로 형성되어 상기 인체의 관심영역에서 산란되어 진행하는 검출광의 공간 분포를 변형하며, 상기 검출광의 공간 분포를 시퀀스 제어에 따라 변조부에 의해 변경하는 단계는, 시퀀스 제어에 따라 상기 2차원 바이너리 마스크를 복수회 변화시켜 시간차를 두고 복수의 2차원 바이너리 마스크를 형성하며, 상기 검출광의 적분 파워를 검출부에서 검출하는 단계는, 상기 변조부를 통해 전파되는 검출광의 적분 파워를 시퀀스 제어에 따른 복수의 2차원 바이너리 마스크 각각에 대해 상기 검출부에서 각각 하나의 값으로 검출할 수 있다.The modulation unit is formed of a two-dimensional binary mask of a blocking area that blocks light and a passing area that allows light to pass, and modifies the spatial distribution of the detection light scattered and traveling in the region of interest of the human body, and changes the spatial distribution of the detection light to The step of changing by the modulation unit according to sequence control includes changing the two-dimensional binary mask multiple times according to sequence control to form a plurality of two-dimensional binary masks with time differences, and detecting the integrated power of the detection light in the detection unit. In the step, the integrated power of the detection light propagating through the modulation unit may be detected as one value by the detection unit for each of a plurality of two-dimensional binary masks according to sequence control.

상기 기준 신호는, 상기 생체 인증 장치 초기 교정시, 상기 사용자의 인체의 관심영역에 조명광을 조사함에 따라, 상기 인체의 관심영역에서 산란되고 상기 변조부를 통과한 검출광의 적분 파워를 검출하는 검출부의 출력 신호를 메모리에 저장한 것일 수 있다.The reference signal is an output of a detection unit that detects the integrated power of the detection light scattered from the area of interest of the human body and passing through the modulation unit as illumination light is irradiated to the area of interest of the user's human body during initial calibration of the biometric authentication device. The signal may be stored in memory.

상기 인증 여부를 결정하는 단계는, 상기 측정 신호와 기준 신호의 일치 정도를 상관 계수를 이용하여 사용자의 인증 여부를 판단할 수 있다.In the step of determining whether to authenticate the user, whether the user is authenticated can be determined using a correlation coefficient based on the degree of coincidence between the measurement signal and the reference signal.

상기 측정 신호와 기준 신호의 상관 계수가 0.95이상일 때, 사용자가 인증된 것으로 판단할 수 있다.When the correlation coefficient between the measurement signal and the reference signal is 0.95 or more, it can be determined that the user has been authenticated.

상기 변조부의 2차원 바이너리 마스크 시프트를 반복하면서, 상기 측정 신호와 기준 신호의 상관 계수가 소정의 값 이상일 때까지 인증 절차를 진행하여, 상기 생체 인증 장치의 오정렬을 보정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method may further include correcting misalignment of the biometric authentication device by repeating the two-dimensional binary mask shift of the modulator and proceeding with the authentication process until the correlation coefficient between the measurement signal and the reference signal is greater than a predetermined value. there is.

상기 조명광은, 750-950nm 파장 범위의 근적외선일 수 있다.The illumination light may be near-infrared rays in the wavelength range of 750-950 nm.

실시예에 따른 정맥 패턴을 이용한 생체 인증 장치 및 방법에 따르면, 인체의 관심영역 예컨대, 정맥 패턴을 포함하는 인체의 부위에서 산란되어 반사하는 검출광의 공간 분포를 변조부로 변경하고, 이검출광의 적분 파워를 검출하여 얻어지는 복수의 신호들을 처리하여 측정 신호를 얻고, 이 측정 신호와 메모리에 저장된 기준 신호를 비교하여 측정 신호와 기준 신호의 일치 정도에 따라 사용자의 인증 여부를 결정한다.According to the biometric authentication device and method using a vein pattern according to an embodiment, the spatial distribution of detection light scattered and reflected from an area of interest of the human body, such as a part of the human body including the vein pattern, is changed by a modulator, and the integrated power of this detection light is changed. A plurality of signals obtained by detecting are processed to obtain a measurement signal, and the measurement signal is compared with a reference signal stored in the memory to determine whether to authenticate the user depending on the degree of coincidence between the measurement signal and the reference signal.

따라서, 실시예에 따른 정맥 패턴을 이용한 생체 인증 장치 및 방법에 따르면, 정맥 패턴의 이미지의 등록 없이, 정맥 패턴을 이용하여 사용자 인증을 안정적으로 수행할 수 있다.Therefore, according to the biometric authentication device and method using a vein pattern according to the embodiment, user authentication can be stably performed using the vein pattern without registering an image of the vein pattern.

도 1은 실시예에 따른 생체 인증 장치를 개략적으로 보인 블록도이다.
도 2는 실시예에 따른 생체 인증 장치의 구성을 개략적으로 보인 사시도이다.
도 3은 2차원 바이너리 마스크의 일예를 보여준다.
도 4는 변조부에 의해 생성된 2차원 바이너리 마스크의 개수에 대해 검출부에 의해 등록되는 전체 출력 파워의 의존도를 보여준다.
도 5는 초기 위치(Initial position)와 오정렬된 위치(Misaligned position)에서의 정맥 패턴 이미지를 보여준다.
도 6은 변조부에 형성되는 2차원 바이너리 마스크의 시프트를 보여준다.
도 7은 기준 신호(reference signal)와 2차원 바이너리 마스크의 시프트에 따른 신호(misaligned signal)의 상관 계수를 2차원 플롯으로 가시화하여 보여준다.
도 8은 재구성 될 정맥 패턴의 이미지를 보여준다.
도 9는 정맥 패턴의 확대 이미지를 보여준다.
도 10은 실시예에 따른 생체 인증 장치를 이용하여 정맥 패턴을 재구성한 이미지를 보여준다.
도 11은 실시예에 따른 생체 인증 과정을 개략적으로 보인 순서도이다.
도 12는 실시예에 따른 생체 인증 장치가 손목시계 타입의 웨어러블 기기로 구현된 예를 보여준다.
도 13은 도 12의 생체 인증 장치의 사용 상태를 예시적으로 보여준다.
도 14는 실시예에 따른 생체 인증 장치가 손목 밴드형 웨어러블 기기로 구현된 예를 보여준다.
도 15는 생체 인증 장치가 도 14에서와 같은 손목 밴드형 웨어러블 기기로 구현될 때, 생체 인증 장치의 사용자 인증 정보를 제공하는 방식을 설명하는 참조도면이다. 1 is a block diagram schematically showing a biometric authentication device according to an embodiment.
Figure 2 is a perspective view schematically showing the configuration of a biometric authentication device according to an embodiment.
Figure 3 shows an example of a two-dimensional binary mask.
Figure 4 shows the dependence of the total output power registered by the detection unit on the number of two-dimensional binary masks generated by the modulation unit.
Figure 5 shows vein pattern images at the initial position and misaligned position.
Figure 6 shows the shift of a two-dimensional binary mask formed in the modulation unit.
Figure 7 shows the correlation coefficient between the reference signal and the misaligned signal according to the shift of the two-dimensional binary mask, visualized in a two-dimensional plot.
Figure 8 shows an image of the vein pattern to be reconstructed.
Figure 9 shows an enlarged image of the vein pattern.
Figure 10 shows an image of a vein pattern reconstructed using a biometric authentication device according to an embodiment.
Figure 11 is a flowchart schematically showing the biometric authentication process according to an embodiment.
Figure 12 shows an example in which the biometric authentication device according to the embodiment is implemented as a wristwatch-type wearable device.
FIG. 13 exemplarily shows a usage state of the biometric authentication device of FIG. 12.
Figure 14 shows an example in which the biometric authentication device according to the embodiment is implemented as a wristband-type wearable device.
FIG. 15 is a reference diagram illustrating a method of providing user authentication information of the biometric authentication device when the biometric authentication device is implemented as a wristband-type wearable device as shown in FIG. 14.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 생체 인증 장치 및 방법, 이를 적용한 웨어러블 기기에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, a biometric authentication device and method and a wearable device to which the same is applied will be described in detail. In the following drawings, the same reference numerals refer to the same components, and the size of each component in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

도 1은 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)를 개략적으로 보인 블록도이고, 도 2는 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)의 구성을 개략적으로 보인 사시도이다.FIG. 1 is a block diagram schematically showing a biometric authentication device 10 according to an embodiment, and FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of the biometric authentication device 10 according to an embodiment.

도 1 및 도 2를 참조하면, 생체 인증 장치(10)는, 조명광(2)을 출사하는 광원부(1)와, 변조부(5)와, 검출부(6)와, 처리부(7)를 포함한다. 생체 인증 장치(10)는 인증 결과를 나타내는 표시부를 더 포함할 수 있다.1 and 2, the biometric authentication device 10 includes a light source unit 1 that emits illumination light 2, a modulation unit 5, a detection unit 6, and a processing unit 7. . The biometric authentication device 10 may further include a display unit indicating the authentication result.

광원부(1)는 인체 조직의 깊이 속으로 최대 침투를 제공하도록 선택된 파장을 가지는 비간섭성 또는 간섭성 조명광(2)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 광원부(1)는 조명광(2)으로 약 750nm 내지 950nm 파장 범위의 근적외선광을 제공하도록 마련될 수 있다. The light source unit 1 may provide incoherent or coherent illumination light 2 with a wavelength selected to provide maximum penetration into the depth of human tissue. For example, the light source unit 1 may be provided to provide near-infrared light with a wavelength range of about 750 nm to 950 nm as the illumination light 2.

도 2에 예시적으로 보인 바와 같이, 광원부(1)는 조명유닛으로서, 예를 들어, 조명광(2)을 생성하는 광원(11)과, 광원(11)에서 출사된 조명광(2)을 집광하고 압축하는 원통형 렌즈(13)와, 원통형 렌즈(13)에 의해 압축되어 측면으로 입사되는 조명광(2)을 가이드하여 인체의 관심영역(3)에 조사하기 위한 프론트 광 가이드(15)를 포함할 수 있다. 광원(11)은 인체 조직의 깊이까지 침투를 제공하도록 선택된 파장을 가지는 비간섭성이나 간섭성의 조명광(2)을 출사할 수 있다. 이때, 조명광(2)은 약 750nm 내지 950nm 파장 범위의 근적외선광일 수 있다. 광원(11)은 인체의 관심영역(3)을 조명하는 다른 파장들을 가지는 하나 이상의 조명광(2)을 조사하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 광원(11)은 단일 파장의 조명광을 출사하도록 마련되거나, 서로 다른 파장을 가지는 조명광을 출사하는 복수의 광원을 포함하거나, 단일 광원이면서 복수 파장의 조명광을 출사하도록 마련된 것일 수도 있다. 조명광(2)은 원통형 렌즈(13)에 의해 모아지고, 생체 인증 장치(10) 예컨대, 웨어러블 기기의 폼 팩터에 맞게 충분히 압축되어 프론트 광 가이드(15)의 측면에 포커싱될 수 있다. 프론트 광 가이드(15)는 인체의 관심영역(3) 예컨대, 손목 영역에서 인체 표면에 균일한 조명을 형성할 수 있다. As exemplarily shown in Figure 2, the light source unit 1 is a lighting unit, for example, includes a light source 11 that generates illumination light 2, and condenses the illumination light 2 emitted from the light source 11. It may include a cylindrical lens 13 for compression and a front light guide 15 for guiding the illumination light 2 compressed by the cylindrical lens 13 and incident on the side to illuminate the region of interest 3 of the human body. there is. The light source 11 may emit incoherent or coherent illumination light 2 having a wavelength selected to provide penetration into the depth of human tissue. At this time, the illumination light 2 may be near-infrared light with a wavelength range of about 750 nm to 950 nm. The light source 11 may be arranged to irradiate one or more illumination lights 2 having different wavelengths to illuminate the region of interest 3 of the human body. For example, the light source 11 may be provided to emit illumination light of a single wavelength, may include a plurality of light sources that emit illumination light having different wavelengths, or may be a single light source and provided to emit illumination light of multiple wavelengths. The illumination light 2 is collected by the cylindrical lens 13, sufficiently compressed to fit the form factor of the biometric authentication device 10, for example, a wearable device, and can be focused on the side of the front light guide 15. The front light guide 15 can form uniform illumination on the surface of the human body in an area of interest 3 of the human body, for example, the wrist area.

인체의 관심영역(3)은, 정맥 패턴을 포함하는 인체의 부위일 수 있다. 예를 들어, 인체의 관심영역(3)은 손목 부위의 정맥 패턴에 해당할 수 있다. 예를 들어, 조명광(2)이 손목 부위에 조사될 때, 조명광(2)은 손목 부위에서 인체 피부를 뚫고 혈관내의 적혈구(RBC)에 의해 일차적으로 산란되어, 손목 영역에 위치한 정맥 패턴의 콘트라스트 이미지를 얻을 수 있도록 충분히 높은 강도로 반사될 수 있다. 즉, 조명광(2)은 인체 조직을 통과하고, 후방으로 반사되고 산란된다. 인체의 관심영역(3)에서 산란되고 후방으로 반사되어, 인체 표면으로부터 후방으로 전파되는 산란에 의한 반사광이 본 실시예에서 검출광(4)에 해당한다. 검출광(4)은 처리부(7)로부터의 신호들에 의해 시퀀스 제어되는 변조부(5)를 통해 전파된다. 여기서는, 손목 영역에 위치한 정맥 패턴을 이용하여 사용자를 인증하는 것을 예를 들어 설명하는데, 사용자 인증에 사용되는 정맥 패턴은 손목 부위뿐만 아니라, 사용자의 고유 특성을 나타내기만 한다면 인체의 어떤 부위에 위치된 것이어도 무방하다. 예를 들어, 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)는 손목에 착용 가능한 웨어러블 기기로서 구현되고, 광원부(1) 및 검출부(6)를 배치를 변경함으로써 손등에 위치된 정맥 패턴을 사용자 인증에 사용하도록 마련될 수도 있다. The region of interest 3 of the human body may be a part of the human body including a vein pattern. For example, the region of interest 3 on the human body may correspond to the vein pattern in the wrist area. For example, when the illumination light 2 is irradiated to the wrist area, the illumination light 2 penetrates the human skin at the wrist area and is primarily scattered by red blood cells (RBCs) in the blood vessels, creating a contrast image of the vein pattern located in the wrist area. can be reflected with sufficiently high intensity to obtain. That is, the illumination light 2 passes through human tissue and is reflected and scattered backwards. The reflected light due to scattering that is scattered and reflected backward from the region of interest 3 of the human body and propagates backward from the surface of the human body corresponds to the detection light 4 in this embodiment. Detection light 4 propagates through a modulation unit 5 whose sequence is controlled by signals from the processing unit 7. Here, the example of authenticating a user using a vein pattern located in the wrist area is explained. The vein pattern used for user authentication is not only located in the wrist area, but can also be located in any part of the human body as long as it represents the unique characteristics of the user. It is okay to say anything. For example, the biometric authentication device 10 according to the embodiment is implemented as a wearable device that can be worn on the wrist, and uses the vein pattern located on the back of the hand for user authentication by changing the arrangement of the light source unit 1 and the detection unit 6. It may be arranged to do so.

한편, 광원부(1)의 파라미터들 예컨대, 서로 다른 파장을 가지는 조명광(2)을 출사하는 광원들에 따라, 다른 파장의 성분들을 가지는 검출광이 공간 마스크를 발생시키고, 처리부(7)로부터 신호들을 제어함에 따라, 전파광의 공간 세기 분포의 변조를 수행하도록 스위칭하는 변조부(5)를 통해 전파될 수 있다.Meanwhile, depending on the parameters of the light source unit 1, for example, light sources emitting illumination light 2 having different wavelengths, detection light having components of different wavelengths generates a spatial mask and receives signals from the processing unit 7. As controlled, it can propagate through the modulation unit 5, which switches to perform modulation of the spatial intensity distribution of the propagating light.

변조부(5)는 인체의 관심영역(3)에서 산란되어 진행하는 검출광(4)의 공간 분포를 시퀀스 제어에 따라 변경한다. 도 3에서와 같이, 변조부(5)는 광을 차단하는 차단 영역과, 광을 통과시키는 통과 영역의 2차원 바이너리 마스크로 형성될 수 있으며, 이러한 2차원 바이너리 마스크를 처리부(7)로부터 제어 신호에 따라 스위칭할 수 있다. 도 3은 2차원 바이너리 마스크의 일예를 보여준다. 도 3의 2차원 바이너리 마스크에서, 차단 영역은 블랙 영역에 해당하며, 통과 영역은 화이트 영역에 해당할 수 있다. The modulator 5 changes the spatial distribution of the detection light 4 scattered in the region of interest 3 of the human body according to sequence control. As shown in FIG. 3, the modulator 5 may be formed of a two-dimensional binary mask of a blocking area that blocks light and a passing area that allows light to pass, and this two-dimensional binary mask receives a control signal from the processing unit 7. You can switch depending on. Figure 3 shows an example of a two-dimensional binary mask. In the two-dimensional binary mask of FIG. 3, the blocking area may correspond to a black area, and the passing area may correspond to a white area.

이러한 변조부(5)의 2차원 바이너리 마스크들은 검출광(4)의 전파를 통해 광학 파라미터들 예컨대, 진폭, 위상 등의 공간 분포를 변경하여 검출광(4)의 변조를 수행한다. 변조부(5)에서 출력되는 변조된 검출광(4)의 총 파워는 검출부(6)에 의해 등록된다. The two-dimensional binary masks of the modulation unit 5 perform modulation of the detection light 4 by changing the spatial distribution of optical parameters, such as amplitude and phase, through the propagation of the detection light 4. The total power of the modulated detection light 4 output from the modulation unit 5 is registered by the detection unit 6.

이와 같이, 변조부(5)는 2차원 바이너리 마스크로 형성되어, 인체의 관심영역(3)에서 산란되어 진행하는 검출광(4)의 공간 분포를 변경할 수 있다. 또한, 변조부(5)에서는 시퀀스 제어에 따라 시간차를 두고 복수의 2차원 바이너리 마스크가 형성될 수 있다. In this way, the modulator 5 is formed as a two-dimensional binary mask and can change the spatial distribution of the detection light 4 that is scattered and propagates in the region of interest 3 of the human body. Additionally, in the modulation unit 5, a plurality of two-dimensional binary masks can be formed with time differences according to sequence control.

변조부(5)는, 예를 들어, 차단 영역과 통과 영역의 2차원 바이너리 픽셀 마스크를 형성하며 처리부(7)로부터 신호들의 시퀀스에 의해 제어되는 액정디스플레이를 구비할 수 있다. 변조부(5)로 액정디스플레이를 구비하는 경우, 처리부(7)로부터 시퀀스로 수신되는 각 신호들에 의해, 액정디스플레이는 블랙 픽셀과 화이트 픽셀이 2차원 바이너리 픽셀 마스크를 형성하도록 구동되고 스위칭될 수 있다. 액정디스플레이의 블랙 픽셀은 제로 광투과에 대응하는 것으로 차단 영역을 형성하고, 화이트 픽셀은 풀 광투과에 대응하는 것으로 통과 영역을 형성하도록, 광 투과의 공간 진폭 기능이 2차원 바이너리 픽셀 마스크를 나타내는 상태로 액정디스플레이를 스위칭할 수 있다. 바이너리 광 투과 기능을 가지는 액정디스플레이를 통해 전파되는 광의 총 출력 파워는, 액정디스플레이에 의해 형성되는 각 2차원 바이너리 마스크에 대해 하나의 검출기당 하나의 값이 되는 방식으로 검출부(6)에 의해 등록될 수 있다. The modulator 5 may, for example, have a liquid crystal display that forms a two-dimensional binary pixel mask of a blocking area and a passing area and is controlled by a sequence of signals from the processing unit 7. When equipped with a liquid crystal display as the modulator 5, the liquid crystal display can be driven and switched so that black pixels and white pixels form a two-dimensional binary pixel mask by each signal received in sequence from the processing unit 7. there is. A state in which the spatial amplitude function of light transmission represents a two-dimensional binary pixel mask, such that the black pixels of the liquid crystal display correspond to zero light transmission and form a blocking area, and the white pixels correspond to full light transmission and form a passing area. You can switch the liquid crystal display with . The total output power of light propagating through a liquid crystal display having a binary light transmission function is to be registered by the detection unit 6 in such a way that it becomes one value per detector for each two-dimensional binary mask formed by the liquid crystal display. You can.

다른 예로서, 변조부(5)는 차단 영역과 통과 영역의 2차원 바이너리 마스크로 형성되도록 진폭 전달 함수의 공간 분포를 가지는 확산 산란자를 구비할 수 있다. 이때, 변조부(5)는 주기적인 광 투과특성을 가지도록 형성될 수 있다. 이 경우, 변조부(5)에 의해 형성되는 2차원 바이너리 마스크들은, 처리부(7)로부터 신호를 얻는 일 없이, 예를 들어, 변조부(5)가 박막 형태로 형성될 때, 변조부(5)의 스프링 상수를 사용하여 수동으로 변화될 수 있다. 이 방식은 변조부(5)가 각 생체 인증 장치(10)에 고유한 임의의 광 투과 특성을 갖도록 제조될 수 있기 때문에, 높은 수준의 보안을 제공할 수 있다. As another example, the modulator 5 may be provided with a diffuse scatterer having a spatial distribution of the amplitude transfer function such that it is formed by a two-dimensional binary mask of a blocking area and a passing area. At this time, the modulation unit 5 may be formed to have periodic light transmission characteristics. In this case, the two-dimensional binary masks formed by the modulator 5 are used without obtaining a signal from the processing unit 7, for example, when the modulator 5 is formed in the form of a thin film, the modulator 5 ) can be changed manually using the spring constant. This method can provide a high level of security because the modulation unit 5 can be manufactured to have arbitrary light transmission characteristics unique to each biometric authentication device 10.

검출부(6)는 인체의 관심영역(3)에서 산란되고 변조부(5)를 통해 전파되는 검출광(4)의 적분 파워를 검출한다. 변조부(5)를 통해 전파되는 검출광(4)의 적분 파워는 변조부(5)의 시퀀스 제어에 따라 시간차를 두고 형성되는 복수의 2차원 바이너리 마스크 각각에 대해 검출부(6)에서 각각 하나의 값으로 등록되게 된다. The detection unit 6 detects the integrated power of the detection light 4 that is scattered in the region of interest 3 of the human body and propagates through the modulation unit 5. The integrated power of the detection light 4 propagating through the modulation unit 5 is one in the detection unit 6 for each of a plurality of two-dimensional binary masks formed at time intervals according to the sequence control of the modulation unit 5. It is registered as a value.

이를 위하여, 검출부(6)는 단일의 수광영역을 구비하는 광검출기를 구비하거나, 복수의 수광영역을 구비하는 광검출기를 구비할 수 있다. 검출부(6)가 복수의 수광영역을 구비하는 광검출기를 포함할 때, 적분 파워의 검출 결과는 복수의 수광영역의 검출신호의 합에 해당할 수 있다.To this end, the detection unit 6 may be provided with a photodetector having a single light-receiving area, or may be provided with a photodetector having a plurality of light-receiving areas. When the detection unit 6 includes a photodetector having a plurality of light-receiving areas, the detection result of the integrated power may correspond to the sum of the detection signals of the plurality of light-receiving areas.

처리부(7)는, 변조부(5)의 시퀀스 제어에 따라 검출부(6)에서 얻어지는 복수의 신호들을 처리하여 측정 신호를 얻고, 이 측정 신호와 메모리에 저장된 기준 신호를 비교하여 측정 신호와 기준 신호의 일치 정도에 따라 사용자의 인증 여부를 결정한다. 여기서, 기준 신호는 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)의 소유자임을 확인하는 신호로서 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)의 초기 사용시 설정될 수 있다. 기준 신호는 후술하는 바와 같이 초기 교정시에 설정될 수 있다.The processing unit 7 processes a plurality of signals obtained from the detection unit 6 according to the sequence control of the modulation unit 5 to obtain a measurement signal, and compares the measurement signal with the reference signal stored in the memory to obtain the measurement signal and the reference signal. Depending on the degree of match, it is decided whether to authenticate the user. Here, the reference signal is a signal that confirms the owner of the biometric authentication device 10 according to the embodiment and can be set upon initial use of the biometric authentication device 10 according to the embodiment. The reference signal can be set during initial calibration, as described later.

처리부(7)에서는 측정 신호와 기준 신호의 일치 정도를 판단하는데 상관 계수를 이용할 수 있으며, 상관 계수가 소정값 이상일 때 사용자가 인증된 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 처리부(7)는 측정 신호와 기준 신호의 상관 계수가 예컨대, 약 0.95 이상일 때, 사용자가 인증된 것으로 판단할 수 있다. 시간 상에서 검출부(6)에 의한 검출 신호의 데이터는 인증 절차를 수행하기 위해 처리부(7)의 메모리에 저장될 수 있다. The processing unit 7 can use the correlation coefficient to determine the degree of coincidence between the measurement signal and the reference signal, and when the correlation coefficient is greater than a predetermined value, it can be determined that the user has been authenticated. For example, the processing unit 7 may determine that the user is authenticated when the correlation coefficient between the measurement signal and the reference signal is, for example, about 0.95 or more. Data of the detection signal by the detection unit 6 in time may be stored in the memory of the processing unit 7 to perform an authentication procedure.

한편, 하나의 등록 주기 동안 검출부(6)에 의해 등록된 모든 신호는 도 4에 도시된 기준 신호와 유사할 수 있다. 도 4는 변조부(5)에 의해 생성된 2차원 바이너리 마스크의 개수에 대해 검출부(6)에 의해 등록되는 전체 출력 파워의 의존도를 보여준다. Meanwhile, all signals registered by the detector 6 during one registration period may be similar to the reference signal shown in FIG. 4. Figure 4 shows the dependence of the total output power registered by the detection unit 6 on the number of two-dimensional binary masks generated by the modulation unit 5.

인증이 요구될 때마다, 2차원 바이너리 마스크의 개수에 대해 검출부(6)에 의해 등록되는 전체 출력 파워의 의존도를 측정하는 절차가 수행될 수 있다. 인증 자체는 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)의 메모리에 저장된 기준 신호와 검출부(6)에서 적분 파워로 검출되는 측정 신호의 비교를 통해 행해진다. 전술한 바와 같이, 기준 신호와 측정 신호 사이의 일치 정도를 판단하는 수단으로 상관 계수를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상관 계수가 소정 레벨 예컨대, 0.95 이상이면, 사용자가 인증된 것으로 간주될 수 있다. Whenever authentication is required, a procedure can be performed to measure the dependence of the total output power registered by the detection unit 6 on the number of two-dimensional binary masks. The authentication itself is performed through comparison of a reference signal stored in the memory of the biometric authentication device 10 according to the embodiment and a measurement signal detected with integrated power in the detection unit 6. As described above, the correlation coefficient can be used as a means of determining the degree of agreement between the reference signal and the measurement signal. For example, if the correlation coefficient is above a certain level, such as 0.95, the user may be considered authenticated.

이러한 접근 방식은 사용자의 정맥 패턴의 실제 이미지를 메모리에 저장하지 않으므로, 이러한 정맥 패턴 이미지 데이터가 유출될 위험이 없으며, 이에 따라 생체 인증 장치(10) 예컨대, 웨어러블 기기로 다른 사람이 무단 액세스하는 하는 것이 불가능하다.Since this approach does not store the actual image of the user's vein pattern in memory, there is no risk of such vein pattern image data being leaked, thereby preventing unauthorized access by others with the biometric authentication device 10, such as a wearable device. It is impossible.

한편, 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)는 손목에 착용할 때 오정렬 가능성을 보정할 수 있다.Meanwhile, the biometric authentication device 10 according to the embodiment can correct the possibility of misalignment when worn on the wrist.

예를 들어, 생체 인증 장치(10)가 손목에 착용 가능한 웨어러블 기기로 구현된 경우를 고려한다. 생체 인증 장치(10)가 이전과 정확하게 동일하지 않은 위치에서 손목에 착용되었다고 가정하자. 이 경우, 정밀 패턴 구조는 도 5에 도시된 바와 같이 시프트될 수 있다. 도 5의 좌측은 초기 위치(Initial position), 우측은 오정렬된 위치(Misaligned position)에서의 정맥 패턴 이미지를 보여준다. 정맥 패턴의 오정렬(misalignment)은 검출부(6)에 의해 등록되는 검출신호를 변화시킨다. 오정렬의 값이 작은 경우에는 측정 신호가 도 4에서 점선으로 도시된 신호(Signal obtained after sample shift)와 같이 기준 신호(Reference signal)에 대해 변화될 수 있다. 하지만, 오정렬의 값이 작기 때문에, 두 신호는 여전히 매우 높게 상관(예컨대, 상관 계수가 0.95 이상)될 수 있으며, 이 경우에는 인증이 긍정적으로 여겨질 수 있다. For example, consider the case where the biometric authentication device 10 is implemented as a wearable device that can be worn on the wrist. Let us assume that the biometric authentication device 10 is worn on the wrist in a position that is not exactly the same as before. In this case, the precise pattern structure may be shifted as shown in FIG. 5. The left side of Figure 5 shows a vein pattern image in the initial position, and the right side shows a vein pattern image in a misaligned position. Misalignment of the vein pattern changes the detection signal registered by the detection unit 6. When the value of misalignment is small, the measurement signal may change with respect to the reference signal, as shown in the dotted line in FIG. 4 (Signal obtained after sample shift). However, because the value of misalignment is small, the two signals may still be very highly correlated (e.g., correlation coefficient greater than 0.95), in which case authentication may be considered positive.

반면에, 오정렬의 값이 더 높을 수 있으며, 이 경우 두 신호는 상관되지 않을 수 있다. 이와 같이 오정렬에 기인하여 인증이 불가능해서는 것을 방지하기 위하여, 풀 시퀀스에서 변조부(5)에 형성되는 각 2차원 바이너리 마스크는 그 흑백 픽셀의 공간적 분포를 도 6에서와 같이 약간 시프트되는 방식으로 형성될 수 있다. On the other hand, the value of misalignment may be higher, in which case the two signals may not be correlated. In order to prevent authentication from being impossible due to misalignment, each two-dimensional binary mask formed in the modulation unit 5 in the full sequence is formed in such a way that the spatial distribution of the black and white pixels is slightly shifted as shown in FIG. 6. It can be.

도 6은 변조부(5)에 형성되는 2차원 바이너리 마스크의 시프트를 보여주는 것으로, 좌측은 기준 매트릭tm(Reference matrix)의 2차원 바이너리 마스크, 우측은 시프트된 매트릭스(Shifted Matrix)의 2차원 바이너리 마스크를 보여준다.Figure 6 shows the shift of the two-dimensional binary mask formed in the modulation unit 5. On the left is a two-dimensional binary mask of the reference matrix (tm), and on the right is a two-dimensional binary mask of the shifted matrix. shows.

변조부(5)에 액정디스플레이를 적용하는 경우, 흑백 픽셀의 공간적 분포를 약간 시프트되는 방식으로 액정디스플레이에 표시할 수 있다. 전체 시퀀스에서 각 2차원 바이너리 마스크를 이동하는 절차를 여러번 다른값으로, 또한 다른 방향으로 반복할 수 있다.When a liquid crystal display is applied to the modulation unit 5, the spatial distribution of black and white pixels can be displayed on the liquid crystal display in a slightly shifted manner. The procedure of moving each 2D binary mask throughout the entire sequence can be repeated several times with different values and in different directions.

이와 같이, x축 방향 및 y축 방향 중 적어도 일 방향을 따라 서로 다른 2차원 바이너리 마스크 시프트 측정 신호와 기준 신호 간의 상관 계수의 의존성을 얻는다. 이러한 의존성을, x축과 y축, 또는 행렬을 따라 시프트하는 두 변수의 함수로써 표현될 수 있으며, 도 7에 보여진 2차원 플롯으로 가시화될 수 있다. In this way, the dependence of the correlation coefficient between different two-dimensional binary mask shift measurement signals and the reference signal along at least one of the x-axis direction and the y-axis direction is obtained. This dependence can be expressed as a function of two variables shifting along the x-axis and y-axis, or a matrix, and can be visualized as a two-dimensional plot as shown in Figure 7.

도 7은 기준 신호(reference signal)와 2차원 바이너리 마스크의 시프트에 따른 신호(misaligned signal)의 상관 계수를 2차원 플롯으로 가시화하여 보여준다. 도 7을 참조하면, 상관 계수의 최대값이 좌표 플롯의 중심(0,0)에 대해 상대적으로 좌표 점(-5,-8)에서 도달한다. 검은 화살표의 길이는 시프트 값에 비례하고, 그 방향은 시프 방향에 대응한다. Figure 7 shows the correlation coefficient between the reference signal and the misaligned signal according to the shift of the two-dimensional binary mask, visualized in a two-dimensional plot. Referring to Figure 7, the maximum value of the correlation coefficient is reached at the coordinate point (-5,-8) relative to the center (0,0) of the coordinate plot. The length of the black arrow is proportional to the shift value, and its direction corresponds to the shift direction.

따라서, 인증 절차 중에 가능한 오정렬을 보상하기 위해, 기준 신호 및 측정 신호 간의 상관 계수 값으로 이루어진 행렬을 획득하고, 행렬에 나타나는 상관 계수 값이 소정의 값보다 더 높은 값 예컨대, 0.95 이상의 값인지를 확인한다. 이러한 값이 발견되면, 인증 과정은 긍정적인 것으로 간주되어, 오정렬이 보상된 사용자 인증을 완료할 수 있다.Therefore, in order to compensate for possible misalignment during the authentication procedure, obtain a matrix of correlation coefficient values between the reference signal and the measurement signal, and check whether the correlation coefficient value appearing in the matrix is higher than a predetermined value, for example, a value of 0.95 or more. do. If these values are found, the authentication process is considered positive and user authentication with the misalignment compensated can be completed.

오정렬 에러를 처리하는 또 다른 방식은 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)의 오정렬 방향과 값에 대한 수치 데이터를 취득하기 위해 손목 영역에서 정맥 패턴의 실제 이미지를 재구성하는 것이다. 정맥 패턴의 실제 이미지 재구성은 변조부(5)를 제어하면서 처리부(7)에서 수행될 수 있다.Another way to handle the misalignment error is to reconstruct the actual image of the vein pattern in the wrist region to obtain numerical data about the misalignment direction and value of the biometric authentication device 10 according to the embodiment. Actual image reconstruction of the vein pattern may be performed in the processing unit 7 while controlling the modulation unit 5.

오정렬 방향과 값에 대한 수치 데이터들은 인증 절차의 다음 반복으로 생체 인증 장치(10)의 올바른 정렬을 위해 필요할 수 있다. 이미지 재구성의 과제는 검출부(6)에 의해 측정 된 시퀀스 b (t)를 사용하여 수행되고, 해결책은 수학식 1에 나타낸다.Numerical data on the direction and value of misalignment may be needed for correct alignment of the biometric authentication device 10 with the next iteration of the authentication procedure. The task of image reconstruction is performed using the sequence b(t) measured by the detector 6, and the solution is shown in equation 1.

여기서, x는 변조부(5) 평면에서 광의 공간 분포를 나타내는 벡터이다.

은 벡터 x의 L1-norm, A는 변조부(5)에 의해 형성된 바이너리 마스크에 의해 표현되는 알려진 계수의 행렬을 나타낸다. 도 8은 재구성 될 정맥 패턴의 이미지를 보여주며, 도 9는 정맥 패턴의 확대 이미지를 보여준다. 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)를 이용하여 정맥 패턴을 재구성의 결과는 도 10에 보여진다. 재구성 이미지가 원 이미지에서 제시된 모든 특징들을 표시하고 정맥 패턴 인식에 사용될 수 있음을 알 수 있다.Here, x is a vector representing the spatial distribution of light in the plane of the modulator 5.

represents the L1-norm of the vector x, and A represents the matrix of known coefficients represented by the binary mask formed by the modulation unit 5. Figure 8 shows an image of the vein pattern to be reconstructed, and Figure 9 shows an enlarged image of the vein pattern. The result of reconstructing the vein pattern using the biometric authentication device 10 according to the embodiment is shown in FIG. 10. It can be seen that the reconstructed image displays all the features presented in the original image and can be used for vein pattern recognition.

이와 같이, 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)에 따르면, 2차원 바이너리 마스크로 형성되는 변조부(5)에 의해 검출광(4)을 변경하는 경우에도, 정맥 패턴에 대한 이미지를 재구성할 수 있으며, 재구성 이미지가 정맥 패턴의 특징들을 나타내는 것이 확인되도록, 생체 인증 장치(10)의 착용 상태를 조정하여, 오정렬을 보정하고, 이후 사용자의 인증 동작을 수행할 수 있다.In this way, according to the biometric authentication device 10 according to the embodiment, even when the detection light 4 is changed by the modulator 5 formed of a two-dimensional binary mask, the image for the vein pattern can be reconstructed. In addition, the wearing state of the biometric authentication device 10 can be adjusted to correct misalignment so that the reconstructed image shows the features of the vein pattern, and then the user's authentication operation can be performed.

한편, 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)는, 처음 사용하기 전에 사용자가 장치의 초기 교정 즉, 장치의 메모리에 개인의 생체 데이터 저장을 수행해야 한다. 이를 위해, 다음의 과정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 손목 부위에 손으로 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)를 탑재한다. 파워를 켠 후 광원부(1)는 사용자의 인체 피부를 조명하는 조명광(2)을 출사하기 시작하고, 조명광(2)이 인체의 관심영역(3) 예컨대, 정맥 패턴이 위치되는 부위에 조사됨에 따라, 인체에서 조명광(2)이 산란되어 후방으로 진행하게 된다. 이 산란되어 진행하는 검출광(4)은 처리부(7)의 시퀀스 제어에 따라 2차원 바이너리 마스크를 생성하기 시작하는 변조부(5)를 통해 전파된다. 변조부(5) 내에서 2차원 바이너리 마스크의 풀세트의 생성은 예를 들어, 약 1 초가 걸리는 것으로 가정될 수 있다. 변조부(5)를 통과 한 후 변조된 검출광(4)의 적분 파워는 검출부(6)에 의해 등록된다. 이때의 검출부(6)로부터의 출력신호는 전술한 기준 신호 중 하나인 것으로 간주되고, 이는 처리부(7)의 메모리에 저장된다. 이와 같이, 초기 교정이 완료된다.Meanwhile, before using the biometric authentication device 10 according to the embodiment for the first time, the user must perform initial calibration of the device, that is, store personal biometric data in the device's memory. For this, the following process can be performed. For example, the biometric authentication device 10 according to the embodiment is mounted on the user's wrist by hand. After turning on the power, the light source unit 1 begins to emit illumination light 2 that illuminates the user's human skin, and as the illumination light 2 is irradiated to the area of interest 3 of the human body, for example, the area where the vein pattern is located, , the illumination light (2) is scattered in the human body and travels backward. This scattered and traveling detection light 4 propagates through the modulation unit 5, which begins to generate a two-dimensional binary mask according to the sequence control of the processing unit 7. The generation of a full set of two-dimensional binary masks within the modulator 5 can be assumed to take, for example, about 1 second. The integrated power of the modulated detection light 4 after passing through the modulation unit 5 is registered by the detection unit 6. At this time, the output signal from the detection unit 6 is considered to be one of the above-described reference signals, and is stored in the memory of the processing unit 7. In this way, the initial calibration is completed.

이러한 초기 교정 단계에서 얻어진 신호가 기준 신호로서, 실시예에 따른 생체 인증 장치(10) 실제 사용시, 측정 신호와 비교되는 기준 신호 사용된다. The signal obtained in this initial calibration step is used as a reference signal and is compared with the measurement signal when the biometric authentication device 10 according to the embodiment is actually used.

사용자의 정맥 패턴을 이용한 생체 인증의 경우에도, 상기한 과정이 반복되는데, 이때, 얻어진 측정 신호는 처리부(7)의 메모리에 저장된 기준 신호와 비교된다. 기준 신호와 측정 신호 간의 일치가 높은 수준 예를 들어, 기준 신호와 측정 신호의 상관 계수가 약 0,95 이상이면, 인증 절차는 완료되고, 사용자가 인증될 수 있다. 이는 생체 인증 장치(10) 예컨대, 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)가 적용된 웨어러블 기기의 소유자가 확인되어, 생체 인증 장치(10)의 모든 기능이 차단되지 않고 정상적으로 동작하게 된다. 사용자 인증이 성공하면, 사용자는 생체 인증 장치(10)에 부가적으로 마련된 오디오 장치나 디스플레이를 통해 오디오 또는 시각적 신호를 수신할 수 있다. 오디오 또는 시각적 신호가 정상적으로 수신되지 않는 경우, 생체 인증 장치(10)는 차단된 상태로 유지될 수 있다. In the case of biometric authentication using the user's vein pattern, the above process is repeated, and the obtained measurement signal is compared with a reference signal stored in the memory of the processing unit 7. If the match between the reference signal and the measurement signal is at a high level, for example, if the correlation coefficient between the reference signal and the measurement signal is about 0.95 or more, the authentication process is completed and the user can be authenticated. This confirms the owner of the biometric authentication device 10, for example, a wearable device to which the biometric authentication device 10 according to the embodiment is applied, and all functions of the biometric authentication device 10 are not blocked and operate normally. If user authentication is successful, the user can receive an audio or visual signal through an audio device or display provided in addition to the biometric authentication device 10. If audio or visual signals are not properly received, the biometric authentication device 10 may remain blocked.

도 11은 실시예에 따른 생체 인증 과정을 개략적으로 보인 순서도이다.Figure 11 is a flowchart schematically showing the biometric authentication process according to an embodiment.

도 11을 참조하면, 인체의 관심영역(3) 예컨대, 손목 영역에 조명광(2)을 조사한다(S100). 조명광(2)이 조사됨에 따라, 산란되어 반사되는 검출광(4)이 생기며, 이 검출광(4)의 공간 분포는 조명 영역에서의 정맥 패턴에 대한 데이터를 운반한다. 검출광(4)은 시퀀스 제어에 따라 연속적으로 전환되는 2차원 바이너리 마스크들 세트를 생성하여 변조하는 변조부(5)를 통해 전파된다(S200). 인체에서 산란되고 변조부(5)를 통과한 검출광(4)의 적분 파워를 검출부(6)에서 검출한다(S300). 이때, 변조부(5)에 의해 형성된 각 2차원 바이너리 마스크 각각에 대해, 한 샘플에 대한 모든 신호가 적분 파워로서 검출부(6)에 의해 등록된다. 이와 같이 검출부(6)에 적분 파워로 등록된 검출신호는 처리부(7)에서 처리되어, 실제 측정 신호로 얻어지며, 이 측정 신호는 메모리에 데이터로 저장되며, 또한 이 실제의 측정 신호는 메모리에 저장된 기준 신호와 비교된다(S400). 신호들의 일치 정도가 높은 경우에는 인증 절차가 긍정적 즉, 사용자가 인증된 것으로 간주 된다. Referring to FIG. 11, illumination light 2 is irradiated to a region of interest 3 of the human body, for example, the wrist region (S100). As the illumination light 2 is irradiated, scattered and reflected detection light 4 is generated, and the spatial distribution of this detection light 4 carries data about the vein pattern in the illuminated area. The detection light 4 propagates through the modulator 5, which generates and modulates a set of two-dimensional binary masks that are continuously switched according to sequence control (S200). The integrated power of the detection light 4 that has been scattered by the human body and passed through the modulation unit 5 is detected by the detection unit 6 (S300). At this time, for each two-dimensional binary mask formed by the modulation unit 5, all signals for one sample are registered by the detection unit 6 as integrated power. In this way, the detection signal registered as the integrated power in the detection unit 6 is processed in the processing unit 7 and obtained as an actual measurement signal. This measurement signal is stored as data in the memory, and this actual measurement signal is also stored in the memory. It is compared with the stored reference signal (S400). If there is a high degree of match between the signals, the authentication process is considered positive, i.e. the user is authenticated.

이상에서 설명한 바와 같은 실시예에 따른 생체 인증 장치(10) 및 방법에 따르면, 예를 들어, 손목에서 장치의 오정렬 가능성을 보정하도록, 처리부(7)의 제어에 따라 변조부(5)에 의해 형성되는 2차원 바이너리 마스크들의 스위칭 과정을 수행한다. 또한, 장치의 메모리 내에 정맥 패턴의 실제 이미지를 저장할 필요 없이 사용자의 인증을 안정적으로 수행할 수 있다. According to the biometric authentication device 10 and method according to the embodiment as described above, the biometric authentication device 10 and the method are formed by the modulation unit 5 under the control of the processing unit 7, for example, to correct the possibility of misalignment of the device at the wrist. A switching process of two-dimensional binary masks is performed. Additionally, user authentication can be performed reliably without the need to store the actual image of the vein pattern within the device's memory.

이상에서 설명한 바와 같은 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)는, 손목 착용형 웨어러블 기기로 구현될 수 있다. The biometric authentication device 10 according to the embodiment described above may be implemented as a wearable device worn on the wrist.

도 12는 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)가 손목시계 타입의 웨어러블 기기로 구현된 예를 보여주며, 도 13은 도 12의 생체 인증 장치의 사용 상태를 예시적으로 보여준다.FIG. 12 shows an example in which the biometric authentication device 10 according to an embodiment is implemented as a wristwatch-type wearable device, and FIG. 13 exemplarily shows a use state of the biometric authentication device of FIG. 12.

도 12 및 도 13을 참조하면, 제대로 착용시, 손목의 정맥 패턴이 위치하는 부분에 대응하는 스트랩(20)의 부분에 생체 인증 장치(10)의 광원부(1) 및 검출부(6)가 마련될 수 있다. 광원부(1)로부터 조명광(2)이 손목의 정맥 패턴에 조사될 때, 정맥 패턴에 의해 산란되어 진행하는 검출광(4)의 공간 분포를 시퀀스 제어에 따라 변조부(5)로 변형하고, 검출부(6)에서 적분 파워를 검출하여 얻어지는 복수의 신호들을 처리하여 측정 신호를 얻고, 이 측정 신호와 기준 신호의 일치 정도 예컨대, 상관 계수에 따라 사용자의 인증 여부를 판단할 수 있다.Referring to FIGS. 12 and 13, when worn properly, the light source unit 1 and the detection unit 6 of the biometric authentication device 10 are provided on the portion of the strap 20 corresponding to the portion where the vein pattern of the wrist is located. You can. When the illumination light (2) is irradiated from the light source unit (1) to the vein pattern of the wrist, the spatial distribution of the detection light (4) scattered by the vein pattern is transformed by the modulation unit (5) according to sequence control, and the detection unit In (6), a measurement signal is obtained by processing a plurality of signals obtained by detecting the integrated power, and whether or not the user is authenticated can be determined based on the degree of agreement between the measurement signal and the reference signal, for example, a correlation coefficient.

피검자의 손목에 착용된 웨어러블 기기의 표시부(300)의 표시 화면을 통해, 처리부(7)에서 생성된 사용자 인증 정보를 표시할 수 있다. User authentication information generated in the processing unit 7 may be displayed through the display screen of the display unit 300 of the wearable device worn on the subject's wrist.

도 14는 실시예에 따른 생체 인증 장치(10)가 손목 밴드형 웨어러블 기기(110)로 구현된 예를 보여준다. FIG. 14 shows an example in which the biometric authentication device 10 according to an embodiment is implemented as a wristband-type wearable device 110.

도 14를 참조하면, 제대로 착용시, 손목의 정맥 패턴이 위치하는 부분에 대응하는 밴드(30)의 부분에 생체 인증 장치(10)의 광원부(1) 및 검출부(6)가 마련될 수 있다. 광원부(1)로부터 조명광(2)이 손목의 정맥 패턴에 조사될 때, 정맥 패턴에 의해 산란되어 진행하는 검출광(4)의 공간 분포를 시퀀스 제어에 따라 변조부(5)로 변형하고, 검출부(6)에서 적분 파워를 검출하여 얻어지는 복수의 신호들을 처리하여 측정 신호를 얻고, 이 측정 신호와 기준 신호의 일치 정도 예컨대, 상관 계수에 따라 사용자의 인증 여부를 판단할 수 있다.Referring to FIG. 14, when worn properly, the light source unit 1 and the detection unit 6 of the biometric authentication device 10 may be provided in a portion of the band 30 corresponding to the portion where the vein pattern of the wrist is located. When the illumination light (2) is irradiated from the light source unit (1) to the vein pattern of the wrist, the spatial distribution of the detection light (4) scattered by the vein pattern is transformed by the modulation unit (5) according to sequence control, and the detection unit In (6), a measurement signal is obtained by processing a plurality of signals obtained by detecting the integrated power, and whether or not the user is authenticated can be determined based on the degree of agreement between the measurement signal and the reference signal, for example, a correlation coefficient.

도 15는 생체 인증 장치(10)가 도 14에서와 같은 손목 밴드형 웨어러블 기기로 구현될 때, 생체 인증 장치(10)의 사용자 인증 정보를 제공하는 방식을 설명하는 참조도면이다. FIG. 15 is a reference diagram illustrating a method of providing user authentication information of the biometric authentication device 10 when the biometric authentication device 10 is implemented as a wristband-type wearable device as shown in FIG. 14.

도 15를 참고하면, 생체 인증 장치(10)에 블루투스, 와이파이 등과 같은 무선 통신 기능이 구비될 수 있으며, 생체 인증 장치(10)는 무선 통신 기능을 이용하여, 사용자의 스마트폰(100) 등으로 사용자 인증 정보를 전송할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 스마트폰 등의 디스플레이 화면(110)을 통해 사용자 인증 여부를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 15, the biometric authentication device 10 may be equipped with a wireless communication function such as Bluetooth, Wi-Fi, etc., and the biometric authentication device 10 uses the wireless communication function to communicate with the user's smartphone 100, etc. User authentication information can be transmitted. Accordingly, the user can check whether user authentication is performed through the display screen 110 of a smartphone, etc.

Claims

a light source unit that emits illumination light;
a modulator that changes the spatial distribution of detection light scattered and reflected from the region of interest of the human body as the illumination light is irradiated to the region of interest of the human body;
a detection unit that detects the integrated power of the detection light scattered in the region of interest of the human body and passing through the modulation unit;
Under the control of the modulation unit, a plurality of signals obtained from the detection unit are processed to obtain a measurement signal, and the measurement signal is compared with a reference signal stored in a memory to determine whether to authenticate the user according to the degree of coincidence between the measurement signal and the reference signal. A biometric authentication device including a processing unit.

The method of claim 1, wherein the modulation unit,
It is formed of a two-dimensional binary mask of a blocking area that blocks light and a passing area that allows light to pass, and changes the spatial distribution of the detection light scattered and traveling in the region of interest of the human body,
The integrated power of the detection light propagating through the modulation unit is detected as one value by the detection unit for each of a plurality of two-dimensional binary masks formed at time intervals according to sequence control of the modulation unit.

The method of claim 1, wherein the modulation unit,
A liquid crystal display that is driven under the control of the processing unit to change the spatial distribution of detection light scattered in the region of interest of the human body by forming a two-dimensional binary pixel mask of a blocking area that blocks light and a passing area that allows light to pass. or, a biometric authentication device having a spatial distribution of the amplitude transfer function such that it is formed by a two-dimensional binary mask of the blocking area and the passing area.

The method of claim 1, wherein the reference signal is the integrated power of the detection light scattered from the region of interest of the human body and passing through the modulator as illumination light is irradiated to the region of interest of the user's human body during initial calibration of the biometric authentication device. A biometric authentication device that stores the output signal of a detection unit that detects in the memory.

The biometric authentication device of claim 1, wherein the processing unit determines whether the user is authenticated using a correlation coefficient based on the degree of coincidence between the measurement signal and the reference signal.

The biometric authentication device of claim 5, wherein the processing unit determines that the user has been authenticated when the correlation coefficient between the measurement signal and the reference signal is 0.95 or more.

The biometric device of claim 1, wherein misalignment of the biometric authentication device is corrected by repeating the two-dimensional binary mask shift of the modulator and performing the authentication process until the correlation coefficient between the measurement signal and the reference signal is greater than or equal to a predetermined value. Authentication device.

The biometric authentication device according to claim 7, wherein the predetermined value of the correlation coefficient is 0.95 or more.

The method of claim 7, wherein a matrix consisting of correlation coefficient values of the measurement signal and the reference signal is obtained by repeatedly shifting the two-dimensional binary mask of the modulator along at least one of the x-axis and the y-axis, and a predetermined value in the matrix is obtained. A biometric authentication device that corrects misalignment of the biometric authentication device by proceeding with the authentication process until a correlation coefficient equal to or greater than the value of is confirmed.

The biometric authentication device of claim 1, wherein the illumination light is near-infrared light in a wavelength range of 750-950 nm.

The biometric authentication device according to any one of claims 1 to 10, wherein the biometric authentication device is a wrist-worn wearable device.

irradiating illumination light emitted from the light source to an area of interest on the human body;
changing the spatial distribution of detection light scattered in the region of interest of the human body with respect to the irradiated illumination light by a modulator according to sequence control;
detecting, at a detection unit, the integrated power of the detection light scattered by the human body and passing through the modulation unit;
According to the sequence control of the modulator, a plurality of signals obtained from the detection unit are processed to obtain a measurement signal, and the measurement signal is compared with a reference signal stored in a memory to determine user authentication according to the degree of coincidence between the measurement signal and the reference signal. A biometric authentication method comprising:

The method of claim 12, wherein the modulation unit,
It is formed of a two-dimensional binary mask of a blocking area that blocks light and a passing area that allows light to pass, and modifies the spatial distribution of the detection light scattered and traveling in the region of interest of the human body,
The step of changing the spatial distribution of the detection light by the modulator according to sequence control,
According to sequence control, the two-dimensional binary mask is changed multiple times to form a plurality of two-dimensional binary masks with time differences,
In the step of detecting the integrated power of the detection light in the detection unit, the detection unit detects the integrated power of the detection light propagating through the modulation unit as one value for each of a plurality of two-dimensional binary masks according to sequence control. .

The method of claim 12, wherein the reference signal is the integrated power of the detection light scattered from the region of interest of the human body and passing through the modulator as illumination light is irradiated to the region of interest of the user's human body during initial calibration of the biometric authentication device. A biometric authentication method that stores the output signal of a detection unit that detects in a memory.

The method of claim 12, wherein the step of determining whether to authenticate is:
A biometric authentication method that determines whether the user has been authenticated using a correlation coefficient based on the degree of agreement between the measurement signal and the reference signal.

The biometric authentication method of claim 15, wherein the user is determined to be authenticated when the correlation coefficient between the measurement signal and the reference signal is 0.95 or more.

The method of claim 13, wherein while repeating the two-dimensional binary mask shift of the modulator, the authentication process is performed until the correlation coefficient between the measurement signal and the reference signal is greater than a predetermined value, thereby correcting misalignment of the biometric authentication device. A biometric authentication method further comprising ;.

The biometric authentication method according to claim 17, wherein the predetermined value of the correlation coefficient is 0.95 or more.

The method of claim 17, wherein a matrix consisting of correlation coefficient values of the measurement signal and the reference signal is obtained by repeatedly shifting the two-dimensional binary mask of the modulator along at least one of the x-axis and the y-axis, and a predetermined value in the matrix is obtained. A biometric authentication method that corrects misalignment of the biometric authentication device by proceeding with the authentication process until a correlation coefficient value greater than or equal to the value of is confirmed.

The biometric authentication method of claim 12, wherein the illumination light is near infrared rays in a wavelength range of 750-950 nm.