KR20030010977A - Method for recognizing Organism and Apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 생체 인식 시스템에 관한 것으로, 특히 손가락의 마지막 마디와 손톱의 경계지점 사이에 위치한 모세혈관을 촬영하여 데이터베이스에 미리 저장된 모세혈관 패턴데이터와 상호 비교하여 각 개개인의 동일성 여부를 식별하는 생체인식 방법 및 그 보안 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a biometrics system, and in particular, to capture the capillaries located between the last point of the finger and the fingernail borders and to compare each other with the capillary pattern data stored in the database in advance to identify the identity of each individual A method and a security device thereof.
최근, 신체의 생물학적 특성을 측정하여 개개인을 식별하는 생체인식 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 특히 손등에 위치한 정맥의 패턴을 분석하거나 망막의 혈관 패턴을 분석하여 이용하는 혈관인식 분야가 그 정확성과 높은 분별력으로 인해 각광을 받고 있다.Recently, researches on biometric systems that identify individuals by measuring biological characteristics of the body have been actively conducted, and in particular, the field of vascular recognition used by analyzing the pattern of veins located on the back of the hand or by analyzing the vascular pattern of the retina is precisely determined. High discernment is in the limelight.
그러나, 손등정맥 패턴인식기의 경우에 손등 전체를 촬영해야 하므로 장치의 사이즈가 커지는 단점이 있으며, 망막혈관 인식기의 경우에는 장치의 가격이 고가이고 또 사용자가 눈을 기기에 근접시켜야 하므로 사용자의 거부감을 유발하게 되는 단점이 있었다.However, in the case of the dorsal vein pattern recognizer, the entire size of the back of the hand has to be taken. The size of the device increases. There was a drawback caused.
이와 같은 이유로 높은 개인 식별력을 가지는 모세혈관을 이용하면서도 사용자의 거부감을 최소화하고 저가이고 소형인 개인식별시스템을 개발하게 되었다.For this reason, while using capillaries with high personal identification, the user's rejection is minimized, and a low-cost and compact personal identification system has been developed.
따라서, 본 발명의 목적은 손가락의 마지막 마디와 손톱의 경계지점 사이에위치한 모세혈관 패턴을 촬영하여 데이터베이스에 수록된 모세혈관 패턴과 상호 비교하여 각 개개인의 동일성 여부를 식별하는 생체인식 방법 및 그 보안 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is a biometric method and a security device for capturing capillary patterns positioned between the last node of a finger and a fingernail boundary and comparing each other with capillary patterns recorded in a database to identify whether each individual is identical. To provide.
또한, 본 발명의 다른 목적은 손가락의 마지막 마디와 손톱 사이에 위치한 적은 영역의 모세혈관 패턴을 촬영함으로써, 식별 장치를 소형이면서도 저가로 제작할 수 있는 생체인식 방법 및 그 보안 장치를 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a biometric method and a security device capable of producing a small and low cost identification device by capturing a capillary pattern of a small area located between the last node of the finger and the nail.
도 1은 본 발명에 의한 생체인식 보안 장치를 나타낸 블록도이고,1 is a block diagram showing a biometric security device according to the present invention,
도 2a 및 도 2b는 도 1에 의한 모세혈관 촬영을 설명하기 위해 도시한 도면이고,2A and 2B are views for explaining capillary imaging according to FIG. 1,
도 3 및 도 4는 손가락의 모세혈관의 특징점과 그 특징값을 설명하기 위해 도시한 혈관도면이고,3 and 4 are vascular diagrams for explaining the feature points of the capillaries of the fingers and their feature values,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 생체인식 보안 장치의 작동 과정을 설명하기 위해 도시한 플로우챠트이고,5 and 6 are flowcharts for explaining the operation of the biometric security device according to an embodiment of the present invention,
도 7은 모세혈관 촬영시 유효부위의 기준점 설정을 설명하기 위해 도시한 도면이고,FIG. 7 is a diagram illustrating a reference point setting of an effective portion during capillary imaging.
도 8은 전처리부의 영상 분할과 이진화 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating an image segmentation and binarization process of a preprocessor.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10: 영상획득수단 11: 고체촬상소자10: image acquisition means 11: solid state image pickup device
15: 광발생수단 20: 전처리부15: light generating means 20: pretreatment unit
30: 특징추출부 40: 인식제어부30: feature extraction unit 40: recognition control unit
50: 데이터베이스 60: 출력부50: database 60: output unit
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 개개인의 생체를 검지하여 인식하는 시스템에 있어서: 각 개개인 손가락의 마지막 마디부터 손톱 경계부위까지의 모세혈관 패턴데이터와 그 패턴의 특징점에 대한 정보가 수록된 데이터베이스; 상기 각 개인의 손가락의 마지막 마디부터 손톱의 경계부위까지의 피부 속 피하에 위치한 모세혈관의 패턴을 촬영하여 획득하는 영상획득수단; 상기 영상획득수단을 통해 얻어진 표피 영상과 표피에서 산란된 빛의 노이즈를 제거한 후 유효한 혈관영상을 이진화함과 아울러 모세혈관 영상을 세선화하는 전처리부; 상기 전처리부를 통해 검출한 혈관영상을 다수의 블록으로 분할한 후 2차 이진화 과정을 수행함과 아울러 상기 모세혈관의 세선화데이터를 이용하여 혈관의 각 특징점과 특징값 정보를 추출하는 특징추출부; 상기 특징추출부를 통해 추출한 모세혈관의 영상데이터와 특징값을 각각 제공받아 상기 데이터베이스에 수록된 모세혈관의 패턴데이터와 상호 비교하여 매칭되는 데이터가 있는지를 판별하는 인식제어부; 및 상기 인식제어부의 인식 결과에 따라 그에 해당하는 작동신호를 구동회로측으로 출력하는 출력부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.Technical means of the present invention for achieving the above object, in the system for detecting and recognizing the living body of each individual: capillary pattern data from the last node of each individual finger to the fingernail boundary and information about the characteristic points of the pattern Listed database; Image acquisition means for photographing and capturing a pattern of capillaries located subcutaneously in the skin from the last node of each person's finger to the boundary of the nail; A pre-processing unit for removing the epidermal image and the light scattered from the epidermis obtained through the image acquisition means, binarizing the effective blood vessel image and thinning the capillary image; A feature extractor for dividing the blood vessel image detected by the preprocessor into a plurality of blocks, performing a second binarization process, and extracting each feature point and feature value information of the vessel using thinning data of the capillaries; A recognition control unit receiving image data and feature values of capillaries extracted through the feature extracting unit and comparing the capillary pattern data in the database with each other to determine whether there is a matching data; And an output unit for outputting a corresponding operation signal to a driving circuit side according to the recognition result of the recognition control unit.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 방법은, 개개인의 생체를 검지하여 인식하는 방법에 있어서: 손가락의 마지막 마디부터 손톱의 경계지점 사이에 위치한 모세혈관의 패턴 영상을 촬영하는 제 1 단계; 상기에서 촬영한 영상 중 손가락의 표피 데이터와 광 노이즈를 제거하여 모세혈관의 영상을 획득하는 제 2 단계; 상기 모세혈관 영상을 다수의 행렬 블록으로 분할한 후 블록별 이진화를 수행하는 제 3 단계; 상기 모세혈관 영상을 분석하여 모세혈관의 특징점을 추출한 후 그 특징점에 대한 특징값 정보를 추출하는 제 4 단계; 및 상기에서 획득한 모세혈관 영상데이터와 특징점에 대한 특징값을 이용하여 데이터베이스에 수록된 각종 모세혈관 패턴데이터와 특징값들을 상호 비교하여 동일 여부를 인식하는 제 5 단계;를 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, the technical method of the present invention for achieving the above object, in the method for detecting and recognizing the living body of the individual: a first step of capturing a pattern image of capillaries located between the last point of the finger and the boundary of the nail ; A second step of acquiring capillary images by removing epidermal data and optical noise of a finger from the photographed images; Dividing the capillary image into a plurality of matrix blocks and performing binarization for each block; A fourth step of extracting feature points of the capillaries by analyzing the capillary images and extracting feature value information about the feature points; And a fifth step of comparing the capillary pattern data and the feature values recorded in the database with each other by using the acquired capillary image data and the feature values of the feature points to recognize whether they are the same.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 기술적 방법은, 개개인의 생체를 검지하여 인식하는 방법에 있어서: 특정 손가락을 손가락고정구에 삽입하는 단계; 상기 손가락의 마지막 마디부터 손톱의 경계지점 사이에 위치한 모세혈관의 패턴 영상을 촬영하는 단계; 상기에서 촬영한 영상으로 손톱의 경계지점을 검색하여 기준점을 설정하는 단계; 상기 검색한 기준점과 손가락의 마지막 마디 사이에 위치한 영상 중 손가락의 표피 데이터와 광 노이즈를 제거하는 단계; 상기 노이즈를 제거한 후 유효한 모세혈관 영상을 이진화한 후 모세혈관 영상을 세선화하는 단계; 상기에서 추출한 모세혈관 영상을 다수의 행렬 블록으로 분할하고, 분할된 모세혈관 영상을 각 블록별로 2차 이진화를 수행하는 단계; 상기 세선화된 모세혈관영상을 분석하여 혈관의 분기점과 절단점과 가지와 변환점 및 배들의 특징점을 각기 추출하고, 그 특징점에 대한 세부 특징값 정보를 추출하는 단계; 상기에서 획득한 2차 이진화데이터를 이용하여 데이터베이스에 수록된 각종 모세혈관 패턴데이터와 직접 비교하여 허용오차 범위내에 해당하는 복수의 비교데이터를 1차적으로 검출하는 단계; 상기에서 추출한 혈관의 특징점 및 특징값 정보와 1차적으로 검출한 복수의 비교데이터의 특징값들을 상호 비교하여 동일 여부를 인식하는 단계; 및 상기 인식 결과에 따라 시스템작동 제어신호를 출력하는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, another technical method of the present invention for achieving the above object is a method for detecting and recognizing a living body of an individual: inserting a specific finger into the finger fixture; Photographing a pattern image of capillaries located between the last node of the finger and the boundary point of the nail; Setting a reference point by searching for a boundary point of the nail using the captured image; Removing skin data and optical noise of a finger from an image located between the searched reference point and the last node of the finger; Thinning the capillary image after binarizing the effective capillary image after removing the noise; Dividing the extracted capillary image into a plurality of matrix blocks and performing secondary binarization of the divided capillary image for each block; Analyzing the thinned capillary image to extract branch points, break points, branches, transformation points, and feature points of the vessels, and extract detailed feature value information about the feature points; Firstly detecting a plurality of comparison data within a tolerance range by directly comparing the capillary pattern data recorded in the database using the obtained second binarization data; Comparing the feature points and the feature value information of the blood vessels extracted with the feature values of the plurality of comparative data detected primarily to recognize whether they are the same; And outputting a system operation control signal according to the recognition result.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 생체인식 보안 장치를 나타낸 블록도이고, 도 2a는 도 1의 영상획득수단을 도시한 도면이고, 도 2b는 손가락의 영상획득부위를 나타낸 도면으로서, 영상획득수단(10), 전처리부(20), 특징추출부(30), 인식제어부(40), 데이터베이스(50) 및 출력부(60)로 이루어져 있다.1 is a block diagram showing a biometric security device according to the present invention, Figure 2a is a view showing the image acquisition means of Figure 1, Figure 2b is a view showing the image acquisition portion of the finger, the image acquisition means (10) ), A preprocessor 20, a feature extractor 30, a recognition controller 40, a database 50, and an output unit 60.
상기 데이터베이스(50)는 각 개개인 손가락의 마지막 마디부터 손톱의 경계부위까지의 모세혈관 패턴데이터와 그 패턴의 특징점과 특징값에 대한 정보가 수록되어 있고, 영상획득수단(10)은 각 개인의 손가락의 마지막 마디부터 손톱의 경계부위까지의 피부 속 피하에 위치한 모세혈관의 패턴을 촬영하여 획득하도록 구성되어 있고, 전처리부(20)는 영상획득수단(10)을 통해 얻어진 표피 영상과 표피에서 산란된 빛의 노이즈를 제거한 후 유효한 혈관영상을 이진화함과 아울러 모세혈관 영상을 세선화하도록 구성되어 있고, 특징추출부(30)는 전처리부(20)를 통해 검출한 혈관영상을 다수의 블록으로 분할한 후 2차 이진화 과정을 수행함과 아울러 상기 모세혈관의 세선화데이터를 이용하여 혈관의 각 특징점과 특징값 정보를 추출하도록 구성되어 있다.The database 50 includes capillary pattern data from the last segment of each individual finger to the boundary of the nail, and information on the characteristic points and characteristic values of the pattern, and the image acquisition means 10 includes the finger of each individual. It is configured to acquire by capturing a pattern of capillaries located subcutaneously in the skin from the last node of the nail to the boundary of the nail, the pre-processing unit 20 is scattered from the epidermal image and the epidermis obtained through the image acquisition means 10 After removing the noise of light, the effective blood vessel image is binarized and the capillary image is thinned. The feature extractor 30 divides the blood vessel image detected by the preprocessor 20 into a plurality of blocks. After performing the second binarization process and using the thinning data of the capillaries, it is configured to extract each feature point and feature value information of the blood vessels.
또한, 인식제어부(40)는 특징추출부(30)를 통해 추출한 모세혈관의 영상데이터와 특징값을 각각 제공받아 데이터베이스(50)에 수록된 모세혈관의 패턴데이터와 상호 비교하여 매칭되는 데이터가 있는지를 판별하도록 구성되어 있고, 출력부(60)는 인식제어부(40)의 인식 결과에 따라 그에 해당하는 작동 제어신호를 해당 구동회로측으로 출력하도록 구성되어 있다.In addition, the recognition controller 40 receives the capillary image data and the feature values extracted through the feature extractor 30, respectively, and compares the pattern data of the capillary blood vessels in the database 50 to see if there is a matched data. And the output unit 60 is configured to output a corresponding operation control signal to the corresponding driving circuit side according to the recognition result of the recognition control unit 40.
한편, 상기 영상획득수단(10)은 모세혈관을 촬영하는 고체촬상소자(11)와, 손가락으로 광을 방출하는 광발생수단(15)으로 이루어져 있는 데, 상기 광발생수단(15)은 적외선 광원, 레이저 광원 또는 할로겐 광원 중 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하며, 상기 고체촬상소자(11)는 방출된 광원이 손가락 표피와 피하에서 반사되는 영상을 직접 획득하거나 또는 광섬유나 불투명관(미 도시)을 피부에 밀착시키고 이를 통해 피부에 투과된 영상을 획득할 수 있다.On the other hand, the image acquisition means 10 is composed of a solid-state imaging device 11 for capturing capillaries and light generating means 15 for emitting light with a finger, the light generating means 15 is an infrared light source It is preferable to use any one of a laser light source or a halogen light source, and the solid state imaging device 11 directly acquires an image in which the emitted light source is reflected from the skin of the finger and subcutaneously, or the optical fiber or the opaque tube (not shown). It can be in close contact with the through to obtain an image transmitted through the skin.
아울러, 출력부(60)는 분야에 따라 다양하게 적용할 수 있는 데, 도어출입 제어부, 컴퓨터 로그인 제어부, 네트워크 출입 제어부 또는 각종 암호장치와 같은 것들로 이루어져 개인 식별에 따라 도어 출입 또는 컴퓨터 부팅과 네트워크 접속이 가능하도록 한다.In addition, the output unit 60 can be applied in various ways according to the field, such as door access control, computer login control, network access control or various encryption devices, such as door access or computer booting and network according to personal identification Make the connection available.
도 2a 및 도 2b는 모세혈관 촬영을 설명하기 위해 도시한 것으로, 영상획득수단(10)으로 사용자의 손가락(1)에 대한 정확한 혈관 영상을 얻기 위하여 관형상의 손가락삽입구(미 도시)와 손가락의 삽입 정도를 지정하는 손가락고정구(9)를 설치한다.2A and 2B are diagrams for explaining capillary imaging, the image acquisition means 10 of the tubular finger inlet (not shown) of the finger to obtain an accurate blood vessel image of the user's finger (1) A finger fastener 9 for designating the degree of insertion is provided.
이와 같이 삽입된 손가락을 고체촬상소자(11)로 촬영하게 되는 데, 도 2b에 도시한 바와 같이 손가락(1)의 마지막 마디(3)부터 손톱(5) 경계부위까지의 부위(7)를 촬영하게 된다.The finger inserted as described above is photographed by the solid state image pickup device 11, and as shown in FIG. 2B, the part 7 from the last node 3 of the finger 1 to the boundary of the nail 5 is photographed. Done.
그리고, 도 3 및 도 4는 도 1의 특징추출부(30)에서 추출하는 복수의 특징점과 그 특징점의 정보에 해당하는 특징값을 모양과 굵기별로 각각 분류하였다.3 and 4 classify the plurality of feature points extracted from the feature extraction unit 30 of FIG. 1 and the feature values corresponding to the information of the feature points by shape and thickness, respectively.
즉, 특징점은 혈관의 모양과 특징별로 도 3a 내지 도 3f로 분류할 수 있는 데, 도 3a부터 순서대로 혈관이 끝단인 절단점과, 복수의 혈관이 만나거나 나누어지는 분기점과, 주 혈관으로부터 나누어지는 가지와, 굵기가 일시적으로 변하는 변환점과, 혈관이 굵어지는 볼록 배, 및 혈관이 작아지는 오목 배 등의 모양으로 분류할 수 있으며, 각 특징점을 굵기에 따라 도 4a 내지 도 4c로 재차 분류할 수 있고, 이는 도 4a부터 순서대로 가는 모양, 굵은 모양, 퍼진 모양 등으로 나눌 수 있다.That is, the feature points may be classified into FIGS. 3A to 3F according to the shapes and features of blood vessels, which are divided from the main blood vessels, the cutting points at which the blood vessel ends, and the branching points at which the plurality of blood vessels meet or divide. The branches can be classified into shapes such as branching branches, transition points that temporarily change in thickness, convex pears with thickened blood vessels, and concave pears with small blood vessels, and each feature point can be classified into FIGS. 4A to 4C again according to thickness. It can be divided into thin, thick, spread, and the like in order from Figure 4a.
또한, 도면에 도시하지는 않았지만 특징값으로 특징점의 위치좌표와 혈류에 따른 혈관의 명도변화 및 맥동을 특징값으로 취할 수 있는 데, 명도와 맥동은 특히 살아있는 사람의 혈관임을 판단하는 정보로 이용할 수 있어 위조를 방지할 수 있다.In addition, although not shown in the drawings, the positional coordinates of the feature points and the change in brightness and pulsation of blood vessels according to blood flow can be taken as feature values, and the brightness and pulsation can be used as information for judging that blood vessels are particularly living vessels. Counterfeit can be prevented.
이와 같이 인식대상 혈관을 손가락의 손톱(5)과 마지막 마디(3) 사이의 부위(7)로 선택한 것은 이 부위에 있는 피부의 표피가 얇아 모세혈관의 영상을 보다 쉽게 획득할 수 있기 때문이다.In this way, the blood vessels to be recognized as the region 7 between the finger nail 5 and the last segment 3 of the finger is because the epidermis of the skin in this region is thin, so that capillary images can be easily obtained.
그리고, 모세혈관은 피부와 명도가 비슷하여 투과도가 높은 별도의 광원(15)을 주사하여 혈관의 시인성을 높인 다음 촬상소자(11)로 영상을 획득하는 데, 촬상소자(11)는 CCD소자 등의 촬상소자와 렌즈 등의 광학장치를 이용하며, 이는 도 2a와 같이 촬영부위의 수직 상단에 위치한다.In addition, the capillary tube is similar to the skin and has a high transmittance, and scans a separate light source 15 to increase the visibility of blood vessels, and then acquires an image with the imaging device 11. The imaging device 11 is a CCD device or the like. An optical device such as an imaging device and a lens is used, which is located at the vertical top of the photographing site as shown in FIG.
이와 같이 촬영된 영상은 전처리부(20)로 보내어져 피부의 노이즈와 상피에서의 산란된 빛을 제거하여 모세혈관 영상의 가시성을 향상시킨다. 이를 위해 전처리부(20)에서는 혈관 영상을 평활화, 이진화, 세선화 등의 과정을 통해 영상 처리함과 아울러 유효한 혈관 영상을 추출하기 위하여 주파수 공간에서의 고속퓨리에 변환(FFT) 방법이나 가버(Gabor) 필터 등을 적용한다.The captured image is sent to the preprocessing unit 20 to remove the noise of the skin and scattered light from the epithelium to improve the visibility of the capillary image. To this end, the preprocessing unit 20 performs image processing through a process such as smoothing, binarization, thinning, etc., and extracts an effective blood vessel image, using a Fast Fourier Transform (FFT) method or a Gabor in frequency space. Apply filters, etc.
상기 전처리부(20)에서 처리된 영상은 특징추출부(30)로 보내어져 인식에 유효한 데이터를 추출하게 되는 데, 특징추출부(30)는 매 영상마다 영상정보를 일정한 크기의 블록으로 나누고, 각 블록별로 이진화를 수행한다.The image processed by the preprocessor 20 is sent to the feature extractor 30 to extract data valid for recognition. The feature extractor 30 divides the image information into blocks of a predetermined size for each image. Binarization is performed for each block.
또한, 도 4와 같이 모세혈관의 그 모양에 따라 절단점이나 분기점이나 가지나 변환점이나 배 모양 등을 특징점으로 분류한 다음 해당 특징점에 대한 각종 특징값 정보를 추출한다.In addition, according to the shape of the capillaries, as shown in Fig. 4, the cutting point, the branch point, the branch, the conversion point, the shape of the ship, etc. are classified into feature points, and then, various feature value information about the feature points is extracted.
이때, 해당 특징점의 정보에 해당하는 특징값은 특징점의 2차원 좌표에 해당하는 위치정보와 더불어 혈관의 굵기와 명암도 및 맥동에 관련된 데이터이다.In this case, the feature value corresponding to the information of the feature point is data related to the thickness, contrast and pulsation of the blood vessel along with the position information corresponding to the two-dimensional coordinates of the feature point.
상기 혈관의 굵기는 도 4와 같이 그 굵기에 따라 가는 모양이나 굵은 모양이나 퍼진 모양으로 구분하여 특징점의 정보로 이용하며, 매 영상마다의 명암도의 변화 정도를 측정하여 그 변화하는 정도를 단위 시간당 검사하여 맥동을 유추한다. 이는, 살아있는 사람의 혈관임을 판단하는 중요한 정보로 이용되며 변화의 정도와 평균 명도값은 특징값 인식시 활용하게 된다.The thickness of the blood vessel is divided into thin, thick or spread according to its thickness as shown in FIG. 4 and used as information on the feature points, and the degree of change of the intensity of each image is measured and the degree of change is examined per unit time. Infer the pulsation. This is used as important information for determining blood vessels of a living person, and the degree of change and the average brightness value are used when recognizing feature values.
이와 같이 추출된 데이터는 인식제어부(40)로 보내어져 데이터베이스(50)에 미리 저장된 자료와 비교하여 인식여부를 판단하게 된다.The extracted data is sent to the recognition controller 40 and compared with the data stored in advance in the database 50 to determine whether the recognition.
이와 같이 구성된 본 발명의 전반적인 작동 과정을 도 5와 도 6 및 첨부한 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.The overall operation of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 5 and 6 and the accompanying drawings.
먼저, 사용자는 도어출입, 컴퓨터 이용 및 각 네트워크 접속 등을 허가받기 위하여 도 2a와 같이 보안장치의 손가락삽입구에 특정 손가락을 끼워 손가락고정구(9)까지 밀어 넣는다.First, a user inserts a specific finger into the finger insertion hole of the security device and pushes it to the finger fastener 9 as shown in FIG.
상기 손가락이 삽입되면 영상획득수단(10)의 광발생수단(15)은 적외선, 레이저 또는 할로겐 광선을 손가락으로 방출함과 아울러 고체촬상소자(11)로 대략 손가락의 마지막 마디와 손톱 경계지점 사이의 영상을 복수번 연속하여 촬영하게 된다(S10). 상기에서 손가락의 삽입 여부를 인지하는 것으로 다양한 방법을 적용할 수 있는 데, 발광 및 수광다이오드를 이용한 광센서를 이용하거나 손가락고정구(9)를 리미트스위치로 구성하거나 아니면 사용자가 직접 누르는 수동스위치를 설치하면 손가락의 삽입 여부를 쉽게 알 수 있다.When the finger is inserted, the light generating means 15 of the image capturing means 10 emits infrared, laser or halogen rays to the finger, and the solid-state image sensor 11 between the last node of the finger and the fingernail boundary point. The image is taken in sequence a plurality of times (S10). Various methods can be applied by recognizing whether a finger is inserted or not, using an optical sensor using a light-emitting and light-receiving diode, configuring a finger stopper 9 as a limit switch, or installing a manual switch that the user presses directly. This makes it easy to see if a finger is inserted.
상기와 같이 손가락의 특정 부위를 촬영함에 따라 촬영한 손가락의 영상을 정규화하기 위하여 전처리부(20)에서는 기준점을 설정하여야 하며, 촬영한 손가락의 영상은 불필요한 부분을 상당히 포함하고 있으므로 기준점을 설정한 후 이러한불필요한 영상은 제거하게 된다. 즉, 도 7과 같이 손톱의 중앙을 중심점으로 잡으며, 중심점에서 양 경계선과 동일한 각도와 간격을 유지한 상태로 아래로 직선을 긋고, 손톱 경계부위에서 양측 경계선과 수직이 되도록 수평선을 그으면 수평선과 만나는 양측 경계선의 부위가 정규화의 기준점(A, B)이 된다. 따라서, 기준점과 손가락의 마디 사이에 형성되는 사각형 부분이 정규화의 유효부위가 되며, 유효부위의 영상을 회전하고 확대하여 정규화하게 된다(S11).As described above, in order to normalize the image of the finger photographed as the specific part of the finger is photographed, the preprocessing unit 20 should set a reference point. This unnecessary image is eliminated. That is, as shown in FIG. 7, the center of the nail is taken as a center point, and a straight line is drawn downward while maintaining the same angle and distance from both center lines at the center point, and a horizontal line is drawn at the nail boundary to be perpendicular to both boundary lines, and both sides meet the horizontal line. The site of the boundary line is the reference point (A, B) of normalization. Therefore, the rectangular portion formed between the reference point and the node of the finger becomes an effective portion of normalization, and the image of the effective portion is rotated and enlarged to normalize (S11).
이어, 전처리부(20)에서는 유효부위에 있는 표피 영상이나 산란 빛에 해당하는 노이즈를 제거하는 평활화 과정을 통해 유효한 모세혈관 영상을 획득하고 이 모세혈관 영상을 디지털데이터로 이진화한 후 모세혈관 영상을 세선화하게 된다(S12∼S14).Subsequently, the preprocessing unit 20 obtains a valid capillary image through a smoothing process of removing noise corresponding to an epidermal image or scattered light at an effective site, binarizes the capillary image with digital data, and then captures the capillary image. It becomes thinner (S12-S14).
상기와 같이 세선화된 모세혈관 영상데이터는 특징추출부(30)로 출력되고, 특징추출부(30)는 이와 같은 데이터를 제공받아 혈관의 패턴 매칭을 이용한 영상처리 과정(S15, S16)과, 특징점을 이용한 영상처리 과정(S17, S18)을 각각 별도로 수행하게 된다.The thinned capillary image data as described above is output to the feature extractor 30, the feature extractor 30 is provided with such data image processing process (S15, S16) using the pattern matching of blood vessels, Image processing processes S17 and S18 using the feature points are performed separately.
상기 패턴 매칭을 이용한 영상처리 과정은 도 8과 같이 먼저, 전처리부(20)를 통해 획득한 모세혈관 영상을 다수의 행렬 블록으로 영상화면을 분할하게 되고(S15), 분할한 모세혈관 영상을 블록별로 이진화를 수행하여 인식제어부(40)로 출력하게 된다(S16).In the image processing process using the pattern matching, as shown in FIG. 8, the capillary image obtained through the preprocessor 20 is divided into a plurality of matrix blocks (S15), and the divided capillary image is blocked. Binarization is performed for each output to the recognition controller 40 (S16).
한편, 특징점을 이용한 영상처리 과정은 도 3 및 도 4와 같이 전처리부(20)를 통해 이진화되고 세선화된 모세혈관 영상을 분석하여 혈관의 분기점과 절단점과가지와 변환점과 볼록 배 및 오목 배 등의 특징점을 추출하고(S17), 그 특징점의 인접 혈관에 대한 위치좌표와 굵기와 명도 및 맥동 정보에 대한 특징값을 측정하여 인식제어부(40)로 출력하게 된다(S18). 상기 혈관의 명도를 측정할 때 혈관을 통해 흐르는 혈류가 시간별로 일정하게 변하기 때문에 연속된 복수의 혈관영상을 분석하여 평균 명도값을 취함과 아울러 명도의 변화는 맥동에 근거하므로 명도의 변화에 따라 맥동을 쉽게 유추할 수 있다.On the other hand, the image processing process using the feature point is to analyze the binarized and thinned capillary image through the pre-processing unit 20, as shown in Figs. The feature points of the back are extracted (S17), and the feature values of position coordinates, thicknesses, brightness, and pulsation information of adjacent blood vessels of the feature points are measured and output to the recognition controller 40 (S18). When measuring the brightness of the blood vessels, the blood flow flowing through the blood vessels is constantly changed according to time, so that the average brightness value is obtained by analyzing a plurality of consecutive blood vessel images, and the change in brightness is based on the pulsation. Can be easily inferred.
이어, 인식제어부(40)는 특징추출부(30)를 통해 획득한 혈관패턴관련 이진화 데이터를 이용하여 데이터베이스(50)에 수록된 각종 모세혈관 패턴데이터와 직접 매칭 비교하여 허용오차 범위내에 해당하는 복수의 비교데이터를 1차적으로 검출하고(S19), 이어 상기에서 추출한 특징점 및 그 특징값과 1차적으로 검출한 복수의 비교데이터의 특징점 및 특징값들을 상호 비교하여 동일성 여부를 판별, 인식하게 된다(S20, S21).Subsequently, the recognition controller 40 directly compares and compares various capillary pattern data stored in the database 50 by using the vascular pattern-related binarization data acquired through the feature extractor 30 to obtain a plurality of tolerances within a tolerance range. The comparison data is first detected (S19), and then the feature points and the feature values extracted above are compared with the feature points and feature values of the plurality of comparison data detected primarily to determine and recognize the identity (S20). , S21).
아울러, 상기 인식제어부(40)에서 혈관의 특징점과 특징값 정보를 비교하는 과정은 도 6과 같이 세분화할 수 있는 데, 먼저 획득한 모세혈관의 특징점과 데이터베이스(50)에 수록된 복수의 모세혈관 특징점의 좌표 일치도를 비교하고(S20-1), 상기 좌표를 비교한 후 특징점에 인접한 혈관의 평균 굵기를 비교하며(S20-2), 획득한 모세혈관의 특징점과 데이터베이스(50)에 수록된 복수의 모세혈관 특징점의 평균 명도값을 비교하여 일치 여부를 판별하고(S20-3), 마지막으로 획득한 모세혈관의 특징점과 데이터베이스(50)에 수록된 복수의 모세혈관 특징점에 각각 인접하는 다른 특징점 두 개를 선택한 후 선택된 특징점 세 개를 기준으로 생성되는 원의지름을 비교(S20-4)하는 과정을 통해 특징점 및 특징값들을 상호 비교할 수 있다.In addition, the process of comparing the characteristic point information and the characteristic value information of the blood vessel in the recognition control unit 40 can be broken down as shown in Figure 6, the capillary feature points obtained first and the plurality of capillary feature points contained in the database 50 Compare the coordinate matching of (S20-1), compare the coordinates and compare the average thickness of the blood vessels adjacent to the feature point (S20-2), a plurality of capillaries contained in the feature point of the capillary and the database 50 obtained By comparing the average brightness value of the vascular feature points to determine whether the match (S20-3), and finally selected two other feature points adjacent to each of the capillary feature points obtained and the plurality of capillary feature points contained in the database 50 Thereafter, the feature points and the feature values may be compared with each other by comparing the circle diameters generated based on the three selected feature points (S20-4).
이와 같이 다단계 과정을 통해 혈관의 특징점과 특징값 정보를 비교하는 이유는 비교 정밀도를 높이기 위함이며, 필요에 따라 단계를 축소하거나 더 추가할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.As such, the reason for comparing the characteristic point information and the characteristic value information of blood vessels through a multi-step process is to increase the accuracy of comparison, and it is preferable to reduce or add more steps as necessary.
이어, 인식제어부(40)는 이와 같은 인식 결과에 따라 출력부(60)인 도어출입제어부, 컴퓨터부팅제어부 또는 네트워크접속제어부 등으로 작동 제어신호를 출력하게 된다(S22).Subsequently, the recognition controller 40 outputs an operation control signal to the door access control unit, the computer boot controller, the network connection controller, or the like, which is the output unit 60 according to the recognition result (S22).
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.While specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it will be apparent that the present invention may be embodied in various modifications by those skilled in the art. Such modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention, but should fall within the claims appended to the present invention.
따라서, 본 발명에서는 손가락의 마지막 마디와 손톱의 경계지점 사이에 위치한 모세혈관 패턴을 촬영하여 데이터베이스에 수록된 모세혈관 패턴과 상호 비교하여 각 개개인의 동일성 여부를 식별함으로써, 개인 식별력을 더욱 향상시킬 뿐만 아니라 촬영장치를 소형으로 구성할 수 있어 가격이 저렴하고, 장치의 소형화로 인해 도어나 셋톱박스 또는 퍼스널컴퓨터 등의 처리 장치에 적용하기가 용이함과 아울러 기존 보안 장치와의 연계가 가능한 이점이 있다. 또한, 혈관을 흐르는 혈류로 인한 혈관의 명도 변화와 맥동을 감지하여 인식 정보로 활용함으로써, 위조의 가능성을 배제하여 인식의 정확도와 보안성을 극대화시킬 수 있다.Therefore, in the present invention, by capturing the capillary pattern located between the last node of the finger and the boundary point of the fingernail and comparing the capillary pattern recorded in the database with each other to identify whether each individual is the same, as well as further improving individual identification ability. Since the imaging apparatus can be configured in a small size, it is inexpensive, and the size of the apparatus can be easily applied to a processing device such as a door, a set-top box, or a personal computer, and can be linked with an existing security apparatus. In addition, by detecting the brightness change and pulsation of the blood vessel caused by the blood flow through the blood vessel to use as recognition information, it is possible to maximize the accuracy and security of the recognition by eliminating the possibility of forgery.
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