KR20040076897A - 지문인식 시스템 성능평가 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현재 사용자 인증을 위해 다수의 지문인식 업체가 개발, 판매하고 있는 지문인식시스템의 핵심 부분인 인식알고리즘에 대한 자동화된 성능측정을 하되, 성능 지표의 신뢰성을 향상시키고, 성능에 대한 객관적인 비교가 가능하도록 한 지문인식 시스템의 성능측정 방법에 관한 것이다. 본 발명은 템플릿 생성정책에 따라 선택된 모든 지문이미지에 대해 템플릿을 생성하고 향후 매칭에 사용하기 위해 데이타베이스에 저장하는 템플릿 생성 단계; 각 템플릿 간의 유사도 값을 계산한 후 각 템플릿 간의 유사도를 비교하고, 향후 결과분석에 사용하기 위해 데이터베이스에 저장하는 매칭 단계; 매칭 스코어를 이용한 시험 결과를 분석하고 성능확인 시험 결과를 그래프로 보여주는 결과분석 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지문인식 시스템의 성능평가 방법{PERFORMANCE EVALUATION METHOD OF FINGER PATTERN RECOGNITION SYSTEM}

본 발명은 지문인식 시스템의 성능평가 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 현재 사용자 인증을 위해 다수의 지문인식 업체가 개발, 판매하고 있는 지문인식시스템의 핵심 부분인 인식알고리즘에 대한 자동화된 성능측정을 하기 위한 지문인식 시스템의 성능평가 방법에 관한 것이다.

현재 국내/외적으로 지문인식시스템에 대한 자동화된 성능측정 도구에 대한 기술 개발사례는 없는 실정이며, 다만 인적자원을 투자하여 수동적인 방법을 가지고 생체인식시스템에 대한 성능 평가를 진행하고 있다. 이러한 생체인식시스템에 대한 대표적인 평가 사례를 살펴보면, 대규모 지문영상 DB를 구축하여 기업과 학계 총 11개 팀이 참가해 경합을 벌인 FVC2000/2002를 통한 벤치마크가 있다. FVC2000에서 사용된 지문 데이터베이스는 각기 다른 세 가지 센서와 생성기로 수집한 880개의 이미지로 구성되어 있으며, 참가한 팀은 자신의 알고리즘을 미리 제시한 인수, 로그, 설정 양식에 맞게 프로그램하여 실행파일 형식으로 FVC에 전달하여 평가가 이루어진다. FVC2002는 FVC2000에 이어서 두 번째로 실시한 지문 인식 알고리즘의 성능 평가를 목적으로 마련한 국제적인 벤치마크이며, 전 세계의 기업과 학계의 참여수가 1회보다 4배 가까이 늘어난 총 48개 팀이 참가하였다. 이 또한 미리 제시한 인수, 로그, 설정 양식에 맞게 프로그램하여 실행파일 형식으로 제공하여야 한다. 이렇게 제공된 인식 알고리즘에 대한 평가는 각 단계별(특징점 추출, 템플릿생성, 등록과정, 매칭과정, 결과분석)로 평가자에 의해 수동적으로 이루어진다고 할 수 있다. 이러한 방법을 통해 지문인식 시스템에 대한 평가 기술 확보와 평가를 시행하기 위한 기반을 마련하고 있다. 또한, FERET와 FRVT2000, FRVT2002 등을 수행하면서 얼굴인식 시스템에 대한 평가 기술 확보와 평가를 시행하기 위한 대규모의 얼굴영상 DB를 구축하였다. FERET은 자동 얼굴인식을 개발하기 위해 1993년 9월에 시작된 프로그램으로서 대학연구소나 기업에 얼굴인식 알고리즘 개발에 후원을 하였다. 그리고 이러한 연구를 뒷받침하기 위하여 FERET Database를 수집하였고, 알고리즘 개발의 단계를 측정하고, 향후 연구방향을 결정하기 위하여 FERET 평가를 수행하였다. FRVT 2000은 CDTDPO, 미법무부, 그리고 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)의 후원을 받아 2000년 5,6월에 시행이 된 프로그램이다. FRVT 2000의 목적은 다음과 같이 두 가지로 나누어 볼 수 있는데 첫 번째는 상업적으로 사용 가능한 얼굴인식 시스템 성능의 기술적인 평가이다. 스폰서들은 각각의 시스템에 대해 강점과 약점을 알고 싶어했고, 또한 얼굴인식의 현재 기술 상태에 대한 이해도 같이 원했다. 두 번째는 생체인식 관련 협회와 일반인들에게 어떻게 결과를 분석하고 설명할 수 있는지에 대한 교육을 하기 위한 것이다.

이와 같이, 현재 생체인식시스템에 대한 자동화된 성능측정 도구는 전무한 상태이며, 성능을 측정하기 위한 방법 및 결과가 업체마다 제 각각 이고, 업체에서 주장하는 성능 지표에 대한 신뢰성이 결여되고, 성능에 대한 객관적인 비교 불가능한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 현재 사용자 인식을 위해 다수의 지문인식 업체가 개발, 판매하고 있는 지문인식시스템의 핵심 부분인 인식알고리즘에 대한 자동화된 성능측정을 하되, 성능 지표의 신뢰성을 향상시키고, 성능에 대한 객관적인 비교가 가능하도록 한 지문인식 시스템의 성능평가 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 지문인식 시스템의 성능평가 방법을 구현하기 위한 운영환경 구성도.

도 2는 본 발명의 지문DB 정보 보기 화면을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 템플릿 생성 화면을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 매칭 작업 화면을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 결과 출력 화면을 나타낸 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 지문인식 알고리즘 성능측정 장치 200 : 성능평가용 DB분류 및 운용S/W

300 : 지문DB 데이터 베이스

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지문인식 시스템의 성능평가 방법은, 템플릿 생성정책에 따라 선택된 모든 지문이미지에 대해 템플릿을 생성하고 향후 매칭에 사용하기 위해 데이타베이스에 저장하는 템플릿 생성 단계; 각 템플릿 간의 유사도 값을 계산한 후 각 템플릿 간의 유사도를 비교하고, 향후 결과분석에 사용하기 위해 데이터베이스에 저장하는 매칭 단계; 매칭 스코어를 이용한 시험 결과를 분석하고 성능확인 시험 결과를 그래프로 보여주는 결과분석 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 지문인식 시스템의 성능평가 방법을 구현하기 위한 운영환경 구성도이고, 도 2는 본 발명의 지문DB 정보 보기 화면을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 템플릿 생성 화면을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 매칭 작업 화면을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 결과 출력 화면을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 Windows 95/98/NT, Windows 2000을 기본 운영체제로 하고 있으며, 지문인식 알고리즘 성능측정을 위한 S/W, 템플릿 생성 및 매칭, 결과분석 등 알고리즘 성능측정을 위한 일련의 작업을 위한 자동화된 기능을 제공하기 위한 컴퓨터 시스템(100)(200)과 데이터베이스(300)로 구성되고, 다양한 업체의 알고리즘을 동일한 방법으로 측정할 수 있으며, 표준 지문 데이터베이스를 사용한다.

본 발명의 전체 기능을 대략적으로 살펴보면, 우선 메인 윈도우를 통해 모든 작업을 수행하게 되는데, 트리구조를 이용하여 성능평가 지문 데이터베이스 정보를 보여주고, 템플릿 생성 작업, 매칭 작업, 결과 레포팅 등을 표시한다. 또한, 멀티스레드를 사용하고, 템플릿 생성 및 매칭 작업등은 기본적으로 많은 리소스 및 시간을 요구하는 하는 작업으로서, 프로그램 응답성 향상 및 동시 다중작업을 지원 및 작업취소가 가능하다.

이와 같은 본 발명의 작용을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이, 지원자 정보(생년월일, 직업, 성별), 센서 정보(센서이름, 센서타입, 제작사, 센서획득 이미지 사이트 등), 다양한 형태의 지문이미지 정보(총 지문이미지 개수, 각 지원자의 왼손/오른손 이미지 개수, 손가락당 지문이미지 개수, 센서별 지문 이미지 개수 , 지문이미지 디스플레이) 등의 다양한 지문 DB 정보를 위한 윈도우 화면을 제공한다.

이후, 도 3에 도시된 바와 같이, 템플릿 생성을 위한 윈도우 화면을 제공하는데, 이 단계는 통상의 등록과정에 해당하는 것으로, 템플릿 생성정책에 따라 선택된 모든 지문이미지에 대해 템플릿을 생성하고 향후 매칭에 사용하기 위해 데이타베이스에 저장한다. 또한, 템플릿을 생성하는 모듈(Exe or Dll 형태)을 등록하고 필요할 경우 각 모듈에서 사용하는 환경 파일도 등록한다. 템플릿 생성 정책은 지원자 선택(전체, 시스템에 의한 일부 선택(처음부터 순차적으로 입력한 수 만큼 선택하거나 랜덤하게 입력한 수 만큼 선택), 사용자에 의한 일부 선택, 직접 수작업으로 하나 하나 선택), 손가락 선택(전체, 사용자 임의로 선택), 센서선택(전체, 특정 센서만), 멀티 임프레션 선택(모든 임프레션, 임의의 하나)을 포함한다.

이후, 도 4에 도시된 바와 같이, 매칭작업을 위한 윈도우 화면을 제공하는데, 이 단계는 통상의 인식과정에 해당하는 것으로, 먼저 각 템플릿 간의 유사도 값을 계산한 후 각 템플릿 간의 유사도를 비교하고, 향후 결과분석에 사용하기 위해 데이터베이스에 저장하게 된다. 또한, 매칭을 수행하는 모듈(Exe or Dll 형태)을 등록하고 필요할 경우 각 모듈에서 사용하는 환경 파일도 등록한다. 매칭 정책으로는 Genuine Matching(각 Genuine간에 모두 교차 매칭, 한 쌍만 매칭), Imposter Matching(손가락 타입(타입에 상관없이 모두 매칭, 같은 타입의 손가락끼리만 매칭)), 멀티 임프레션(모든 멀티 임프레션과 매칭, 임의의 하나와만 매칭)을 포함한다.

이후, 도 5에 도시된 바와 같이, 결과분석 단계를 수행하는데, 이 단계에서는 매칭 스코어를 이용한 시험 결과를 분석하고 성능확인 시험 결과를 그래프로 보여준다. 그래프는 Score Distribution, FMR/FNMR, ROC, DET를 포함하고, 일반항목에서 등록(총 시도 회수, Failure to Enroll, Module Crash, Average Enroll Time,Total Enroll Time), 매칭(총 매칭 시도 회수, Failure to Matching, Module Crash, Average Matching Time, Total Matching Time, Equal Error, Rate, Template Size)을 표시한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 지문인식 시스템의 성능평가 방법에 의하면, 알고리즘 개발단계에서의 성능향상을 위해 각 단계별(특징점추출, 매칭, 결과분석)의 일련의 과정을 자동화함으로써, 다양한 알고리즘에 대한 객관적인 성능측정이 가능하고, 동일한 데이터베이스 및 방법에 의한 반복적인 측정이 가능하며, 자동화된 도구를 이용한 동시작업을 통해 시험 시간 단축 및 성능측정 편의성을 도모할 수 있다.

또한, 일반적으로 사람이 개입되어 수작업으로 이루어지던 업무에 대하여 자동화된 도구를 사용함으로써 다수의 인원에서 소수의 인원으로 평가를 실행할 수 있는 인원을 축소할 수 있고, 부득이한 사정으로 인한 평가자 변경 시 특정한 전문적인 지식이나 경험이 없이도 정해진 사용자 설명서를 참고로 사용원리만 습득하면평가를 바로 실행할 수 있는 편이성 및 용이성이 있으며, 비용 측면에서도 시간과 인원 감소로 인한 경제적인 효과를 얻을 수 있으며, 수작업에서 발생할 수 있는 평가자의 실수로 인한 에러를 사전에 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 템플릿 생성정책에 따라 선택된 모든 지문이미지에 대해 템플릿을 생성하고 향후 매칭에 사용하기 위해 데이타베이스에 저장하는 템플릿 생성 단계;

   각 템플릿 간의 유사도 값을 계산한 후 각 템플릿 간의 유사도를 비교하고, 향후 결과분석에 사용하기 위해 데이터베이스에 저장하는 매칭 단계;

   매칭 스코어를 이용한 시험 결과를 분석하고 성능확인 시험 결과를 그래프로 보여주는 결과분석 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문인식 시스템의 성능평가 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 템플릿 생성 단계는 템플릿을 생성하는 모듈(Exe or Dll 형태)을 등록하고 필요할 경우 각 모듈에서 사용하는 환경 파일도 등록하도록 하는 것을 특징으로 하는 지문인식 시스템의 성능평가 방법.