KR20060123710A - 생물 측정 식별 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개인의 손가락(1)을 식별하는 생물 측정 식별 장치에 관한 것이다. 피부 내 영상(ISI)이 획득된다. 손가락의 내측 표면(2)으로부터 어떤 거리(D)에서 손가락 내부에 위치하는 상기 영상(ISI)은 땀구멍들(P1, P2, P3)을 포함한다. 상기 땀구멍들은 피부 내 영상(ISI) 중의 분리된 스폿들로 위치한다. 땀구멍 위치들(CP1 내지 CPN)은 땀구멍 매칭 스코어(PMS)를 생성하도록 기준 피부 내 영상(RI)의 기준 땀구멍 위치들(RP₁ 내지 RP_M)과 추가로 매칭된다. 땀구멍 매칭 스코어(PMS)는 손가락(1)의 땀구멍-기반 식별이 유효한지 아닌지의 여부를 결정하기 위해 미리 결정된 땀구멍 문턱값과 비교된다.

생물 측정 식별 장치, 땀구멍-기반 식별, 땀구멍 매칭 스코어, 매크로-피처 매칭 스코어, 표면적 매크로피처 매칭 스코어, 표면적 땀구멍-기반 식별

Description

생물 측정 식별 장치{Biometrical identification device}

본 발명은 생물 측정 식별 장치(biometrical identification device)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 장치에 의해 구현되는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 특히 생물 측정학에 기초한 액세스 제어의 영역에 관련된다.

손가락 안쪽 피부는 도 1a에 나타낸 바와 같이 융선들(ridges)와 골(valleys)의 패턴으로 덮여있다. 이미 수세기 전에 이들 패턴들이 개인마다 다른지 여부에 대해 연구되었으며, 사실상 모든 사람은 독특한 지문들(fingerprints)을 갖고 있는 것으로 믿어진다. 이는 지문들이 이들의 소유자의 신원을 검증에 적절하게 한다. 대부분의 인식 시스템들은 마루들의 패턴의 특정한 특성들을 이용한다. 이들 특성들은 지문 패턴 내의 마루들이 연속 라인들이 아니라 끝나거나, 포크형으로 분할되거나, 섬을 형성하는 라인들이라는 사실로부터 초래된다. 이러한 특수 지점들은 특징점(minutiae) 또는 매크로피처들(macrofeatures)이라 칭한다. 일반적으로, 지문은 거의 백 개의 특징점들을 포함하지만, 센서에 의해 스캐닝되는 지문 영역은 일반적으로 약 30개 또는 40개의 특징점들을 포함한다.

생물 측정 검증이 이루어져야 할 때, 개인의 지문의 스캔이 이루어지고, 기준 지문의 저장된 특징들과 비교된다. 지문들의 기준에 기초하여 생물학적 측정 식별을 이용할 때의 첫 번째 문제점은 현재 이용될 수 있는 지문 스캐너들 중 어느 것도 지문과 잘-생성된 더미(dummy) 사이를 구별할 수 없다는 사실이다. 두 번째 문제점은 그러한 생물 측정 식별 시스템들이 넌-제로 폴스 수용(non-zero false accept) 및 폴스 거부율들(false reject rates)을 갖는다는 것이다.

땀구멍들은 자연적으로 발생하는 피부의 물리적 특성들이고, 이는 지문의 융선들에 따라 존재하고 생물 측정 식별을 위한 추가의 패턴들을 제공한다. WO99/06942호로 공개된 특허 출원은 손가락의 땀구멍들과 매크로피처들의 연관으로부터 개인을 식별하는 방법 및 그 장치를 개시하고 있다. 이 방법은 등록 과정에서 개인으로부터 적어도 하나의 등록 땀구멍(registration pore) 및 적어도 하나의 등록 매크로피쳐를 갖는 지문 영상을 획득하는 것을 포함한다. 등록 땀구멍 데이터(registration pore data)는 등록 땀구멍들로부터 유도되고, 등록 매크로피처 데이터(registration macrofeature data)는 등록 매크로피처들로부터 유도된다. 비드(bid) 단계에서, 적어도 하나의 비드 구멍 및 적어도 하나의 비드 매크로피처를 갖는 지문 영상이 얻어진다. 비드 구멍 데이터(bid pore data)는 비드 구멍들로부터 유도되고, 비드 매크로피처는 비드 매크로피처들로부터 유도된다. 비드 연관된 데이터는 비드 구멍 데이터를 비드 매크로피처 데이터와 연관시키고, 등록 땀구멍 데이터와 등록 매크로피처 데이터와 연관시키는 것으로부터 유도된 등록 연관 데이터를 구축하는 것으로부터 구축된다. 비드 연관데이터는 성공적이거나 또는 실패한 식별 결과가 미리 결정된 문턱값에 대한 상관 관계 스코어(correlation score)의 비교에 기초하여 생산되는 경우, 상관 관계 스코어를 생산하도록 등록 연관 데 이터와 비교된다. 그러한 방법은 매크로피처들과 땀구멍들을 연관시킴으로써 폴스 수용(false accept) 및 폴스 거부율들(false reject rates)의 실질적인 감소를 가능하게 한다. 더욱이, 땀구멍 정보는 사기꾼 지문들 상에 보유되기는 어렵기 때문에, 개선된 부정 행위 해결 능력들을 갖는다. 협력 작용에 의한 지문 복제(fingerprint duplication)는 필수이다.

이러한 방법의 제 1의 단점은 손가락 표면상에 오물이나 기름기가 있음으로써 땀구멍들의 검출을 방해한다는 것이다. 따라서, 얻어진 땀구멍 데이터는 그다지 신뢰할 수 없고, 식별 데이터의 독특한 자원으로서 이용될 수 없다. 제 2의 결점은 부정 행위가 보다 난해해지더라도, 그것은 여전히 가능하다는 것이다.

본 발명의 목적은 보다 신뢰할 수 있고, 부정 행위를 보다 잘 방지하는, 개인을 식별하기 위한 해결책을 제공하는 것이다.

이는,

- 피부 내 영상을 획득하기 위한 획득 수단으로서, 상기 피부 내 영상은 손가락의 내측 표면으로부터 어떤 거리에서 손가락 내부에 위치하고, 상기 피부 내 영상은 땀구멍들을 포함하는, 상기 획득 수단,

- 상기 피부 내 영상 내의 분리된 스폿들(isolated spots)로서 후보 땀구멍들을 위치 선정하는 위치 선정 수단,

- 땀구멍 매칭 스코어를 생성하기 위해 기준 피부 내 영상의 기준 땀구멍 위치들과 상기 후보 땀구멍 위치들을 매칭시키는 매칭 수단, 및

- 미리 결정된 땀구멍 문턱값과 땀구멍 매칭 스코어의 비교로부터 성공적이거나 실패한 땀구멍-기반 식별을 결정하는 결정 수단을 포함하는 생물 측정 식별 장치로 달성된다.

본 발명에 의한 획득 수단은 개인의 손가락의 피부 내 영상을 제공한다. 상기 영상은 손가락 표면의 특정 거리에서 개인의 손가락 내부에 위치한다. 그러한 피부 내 영상을 획득하는 이점은 오물 및 기름기와 같은 외부 인자들에 의한 피부의 물리적 특성들의 임의의 오염을 제거하는 것이다. 화질 및 물리적 특성들의 가시성이 크게 개선된다.

이러한 피부 내 영상은 종래의 지문의 융선들과 골들의 고전적인 패턴을 보여줄 뿐만 아니라, 증진된 가시성을 갖는 땀구멍들을 보여준다. 땀구멍 위치 선정 수단(pore location means)은 어두운 배경 위의 격리된 밝은 스폿들로서 또는 밝은 배경 위의 격리된 어두운 스폿들로서 후보 땀구멍들을 위치 선정하는 이러한 증진된 가시성을 이용한다. 후보 땀구멍 위치들은 땀구멍 매칭 스코어를 생성하기 위해 기준 땀구멍 위치들과 매칭된다. 상기 땀구멍 매칭 스코어가 미리 결정된 땀구멍 문턱값보다 큰 경우, 개개의 손가락은 실제적인 것으로 고려된다. 그렇지 않은 경우, 그것은 사기꾼의 것으로 생각된다.

땀구멍들은 당업자들에게 영구적이고, 불변성이고 개별적인 특성들로서 공지되어 있다. 개선된 가시성을 갖는 땀구멍들을 보여주는 매우 선명한 피부 내 영상을 획득함으로써, 본 발명에 따른 생물 측정 식별 장치는 단지 상기 땀구멍들에 기초한 개개의 손가락의 매우 신뢰할 수 있는 식별을 제공한다.

또한, 개인의 손가락 내부에서 특정 거리에 위치한 피부 내 영상을 획득하는 것은 지문의 표면적인 영상을 획득하는 것으로서 구현될 만큼 단순하지 않기 때문에, 부정 행위는 본 발명에 따른 생물 측정 식별 장치에 의해 이루어지기 쉽지 않다.

본 발명은 수반되는 도면을 참조하여 추가로 기재될 것이다.

- 도 1a는 종래의 지문을 도시하는 도면.

- 도 1b는 본 발명에 따른 피부 내 영상에 대한 줌(zoom)을 도시하는 도면.

- 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 생물 측정 식별 장치의 흐름도.

- 도 3은 본 발명에 따른 획득 수단의 개략도.

- 도 4는 본 발명의 제 2의 실시예에 따른 생물 측정 식별 장치의 흐름도.

- 도 5는 융선들, 지문 매크로피처들 및 땀구멍들을 포함하는 피부 내 영상의 개략도, 및 피부 내 영상 내의 매크로피처 위치 둘레의 땀구멍들의 탐색 영역의 개략도.

- 도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 생물 측정 식별 장치의 개략도.

- 도 7a 및 7b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 땀구멍들을 탐색하기 위한 지문 융선(fingerprint ridge)의 매크로피처 상에 집중된 탐색 영역을 도시하는 도면.

- 도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 생물 측정 식별 장치의 개략도.

도 2를 참조하면, 개인의 손가락(1)의 내측 표면(2)은 획득 수단(4)의 플레이트(3) 상에 프레스(press)된다. 상기 획득 수단(4)은 손가락(1)의 영상 평면(image plane; IP)의 피부 내 영상(intra-skin image; ISI)을 획득하도록 의도되고, 상기 영상 평면(IP)은 내측 표면(2)으로부터 어떤 거리(D)에 있는 손가락(1) 내부에 위치한다. 손가락의 내측 표면(2)으로부터 상기 거리(D)는 0.1 mm 내지 0.5 mm로 선택되는 것이 유리하다.

도 3에 제공된 획득 수단(4)은 예를 들면, 레이저 빔 등의 라디에이션 빔(radiation beam; 42)을 발생시키기 위한 라디에이션 소스(41)를 포함한다. 이 획득 수단(4)은 포커싱 수단(43), 예를 들면, 손가락(1) 내측의 영상 평면(IP) 상에 라디에이션 빔(42)을 포커싱하기 위한 대물 렌즈를 더 포함한다. 이 획득 수단(4)은 최종적으로 반사된 라디에이션 빔을 검출하기 위한 검출 수단(44)을 포함하고, 상기 반사 빔(45)은 영상 평면(IP)으로부터 반사되는 것이다.

바람직하게는, 획득 수단(4)은 방사된 레이저 광선으로부터 영상을 형성하는 공초점 현미경(confocal microscope)을 포함하지만, 본 발명이 예를 들면, 의료용 X선 시스템과 같은 영상 평면(IP)의 영상(ISI)을 생성할 수 있는 임의의 등가 시스템에 관한 것이라는 것이 당업자들에게 명백할 것이다.

도 4는 공초점 현미경이 이용될 때 피부내 영상(ISI)이 획득 수단에 의해 어떻게 형성되는지를 개략적인 방식으로 기재한다. 이러한 공초점 현미경은,

- 여기 광선(excitation light; 11)을 제공하는 레이저 소스(10),

- 특정 파장보다 짧은 빛을 반사하고, 그 파장보다 긴 빛을 통과시키는 2색 거울(dichroic mirror; 12),

- 모터들 상에 설치된 스캐닝 거울들(13, 14),

- 레이저 광선들을 평행하게 하는 시준 렌즈(collimator lens; 15),

- 손가락(1)의 피부 내로 영상 평면(IP) 내에 위치하는 초점(F)을 갖는 대물 렌즈(16)(이 대물 렌즈(16)는 영상 평면(IP)과 동일한 초점 평면을 가짐),

- 평면이 대물 렌즈(16)의 초점 평면에 결합된 공초점 핀홀(confocal pinhole; 17),

- 검출기(18), 및

- 컴퓨터(19)를 포함한다.

레이저 소스(10)는 2색 거울(12)에서 반사되는 여기 광선(11)을 생성한다. 그곳으로부터 여기 광선(11)은 손가락(1)을 가로질러 여기 광선(11)을 스캔하는 2개의 스캐닝 거울(13, 14)을 타격한다. 손가락(1)은 일부 재방출된 광(20)을 재방출하고, 이는 스캐닝 거울들(14, 13)에 의해 디스캐닝되고, 2색 거울(12)을 통해 통과하고 공초점 핀홀(17) 상에 포커싱된다. 대물 렌즈(16)의 초점 평면은 핀홀 평면에 일치하기 때문에, 초점에서 손가락에 의해 반사된 빛만이 핀홀을 통과한다. 공초점 핀홀(17)을 통해 통과하는 반사된 빛(20)은 검출기(18), 예를 들면, 광전자 증폭관(photomultiplier tube)에 의해 측정된다. 초점 평면에 의해 반사되지만 초점에서는 그렇지 않은 빛은 핀홀에 의해 블로킹된다. 결과적으로, 임의의 주어진 경우에, 손가락(1)의 영상 평면의 일 지점만이 관찰된다. 검출기(18)는 한번에 하나의 화소씩 피부내 영상(ISI)을 구축하는 컴퓨터(19)에 부착된다.

이러한 공초점 현미경의 이점은 반사된 광의 초점이 벗어나는 것을 거부하는 것이다. 실제 효과는 손가락의 얇은 단면이 영상화되는 것이다. 다시 말하자면, 공초점 현미경은 작은 깊이의 장(field)을 갖는다. 손가락(1)을 통해 많은 얇은 단면들을 스캐닝함으로써, 손가락(1)의 매우 선명한 3차원 피부내 영상 또는 영상 시퀀스(ISIS)가 구축될 수 있다.

CD 드라이브의 픽업 유닛은 공초점 현미경으로서 이용될 수 있음을 인식해야 한다. 이러한 해결책의 이점은 특히 CCD 카메라를 이용하는 종래 시스템들과의 비교에서 매우 저렴하다는 것이다.

도 1b는 본 발명에 따른 장치에 의해 생성된 피부내 영상(ISI)의 영역 상의 줌을 보여준다. 상기 줌 영역(zooming area)은 도 1a의 것들과 유사해 보이지만, 반전된 콘트라스트(inverted contrast)를 갖는 밝은 융선들(bright ridges; BR) 및 어두운 골들(dark valleys; DV)을 포함한다. 도 1a의 잉크-기반 지문(ink-based fingerprint)과 달리, 도 1b의 밝은 융선들은 손가락 표면의 고랑들(furrows)에 대응하고, 도 1b의 어두운 골들은 손가락 표면의 융선들에 대응한다. 상기 피부내 영상(ISI)은 도 1a의 고전적인 잉크-기반 지문에 더하여, 땀구멍들에 대응하는 복수 개의 분리된 밝은 스폿들(BS₁ BS₂ BS₃)을 포함한다. 도 1b의 줌 영역에서, 상기 땀구멍들은 어두운 골들 내측에 위치한다.

획득 수단들은 반전된 콘트라스트, 즉 밝은 배경 위의 분리된 어두운 스폿들을 갖는 피부내 영상을 잘 제공할 수 있음이 주목될 것이다.

피부 내 영상(ISI)은 대략 10개의 땀구멍/mm²을 포함하는 것이 주의되어야 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 장치는 피부내 영상(ISI) 내의 상기 격리된 밝은 스폿들을 위치 선정하는 위치 선정 수단(5)을 더 포함한다.

본 발명의 제 1 실시예에서, 상기 위치 선정 수단(5)은 예를 들면, 지문 매크로피처들(fingerprint macrofeatures)과 같은 지문의 임의의 다른 특징부로부터 독립적으로 후보 땀구멍들을 위치 선정하도록 의도된다. 위치 선정 수단(5)은 예를 들면, 더 어두운 배경으로부터 후보 땀구멍들을 추출하기 위한 임계 기술을 구현한다. 그러한 임계 기술은 영상(ISI)의 화소들을 미리 결정된 콘트라스트 문턱값보다 크게 유지하지만, 그의 값들이 미리 결정된 콘트라스트 문턱값보다 작은 화소들을 0이 되게 한다. 당업자에게 잘 공지된 그러한 기술은 2치화(binarization)를 유도한다. 2개의 영상이 생성된다. 상기 콘트라스트 문턱값의 적절한 값은 경험적으로 고정됨으로서, 실제 땀구멍들에 대응하는 밝은 스폿들의 대부분이 유지되는 한편, 폴스 경고들(false alarms)에 대응하는 대부분의 밝은 스폿들이 거부된다. 문턱값의 이용은 분리된 밝은 스폿들이 보다 어두운 배경 상에서 잘 콘트라스팅된다는 사실에 의해 가능하게 이루어진다는 것이 주목된다. 그러나, 본 발명은 그러한 임계화 기술(thresholding technique)로 제한되지 않는다. 위치 선정 수단(5)은 또한 예를 들면, 미리 결정된 범위들의 값들 내로 포함된 직경 및 콘트라스트 값(contrast value)을 갖는 밝은 원 형상들을 검출하는 원형 필터(circular filter)에 기초한 필터링 서브-수단(filtering sub-means)을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 위치 선정 수단(5)은 하나의 화소 폭의 후보 땀구멍들을 얻기 위하여 희박화 서브-수단들(thinning sub-means)을 더 포함한다. 희박화 서브-수단들에 의해 이용된 희박화 기술들은 당업자에게 잘 공지되어 있다. 결과적으로, 기준치(O, x, y)를 고려하여, 후보 땀구멍 위치들 CP₁(x₁,y₁), CP₂(x₂,y₂),..., CP_N(x_n,y_n)(여기서, n은 정수임)의 세트를 출력한다.

이어서, 상기 후보 땀구멍 위치들(CP₁ 내지 CP_N)을 기준 피부 내 영상(reference intra-skin image; RI)의 기준 땀구멍 위치들(RP₁ 내지 RP_M)(여기서, M은 정수임)과 매칭시킨다.

도 5는 후보 땀구멍 위치들(CP₁ 내지 CP_N)을 기준 땀구멍 위치들(RP₁ 내지 RP_M)과 매칭시키기 위해 가능한 기술을 개략적인 방식으로 기재한다. 상기 매칭 기술은 피부내 영상(ISI)의 후보 땀구멍(candidate pore; CP)의 위치(x_i, y_i)에 집중된 탐색 영역(searching area; SA) 내의 기준 영상(RI)의 기준 땀구멍(reference pore; RP)에 대해 탐색하는 것으로 구성된다. 이러한 동작은 피부 내 영상(ISI)의 각각의 후보 땀구멍에 대해 반복된다. 땀구멍 매칭 스코어(pore matching score; PMS)는 다음 방식으로 생산된다: 상기 땀구멍 매칭 스코어(PMS)는 0으로 초기화된다. 기준 땀구멍(RP)이 탐색 영역(SA) 내에서 발견되는 경우, 땀구멍 매칭 스코어(PA)는 1씩 증가된다.

기준 땀구멍 위치들(RP₁ 내지 RP_M)만이 본 발명에 따른 생물 측정 장치의 메모리에 저장될 수 있고, 이는 반드시 전체 기준 영상(RI)에 대해 필수적인 것은 아님에 주의해야 한다.

결정 수단(7)은 또한 피부내 영상(ISI)에 기초한 식별이 유효한지 또는 그렇지 않은지의 여부를 결정하도록 땀구멍 매칭 스코어(PMS)를 미리 결정된 땀구멍 문턱값과 비교한다. 이러한 미리 결정된 땀구멍 문턱값은 진짜 손가락들이 아닌 사기성의 손가락들을 제거하기 위해 경험적으로 선택된 값을 갖는다.

피부내 영상(ISI) 및 기준 영상(RI)은 도 5에 도시된 바와 같이 예를 들면, 개인의 손가락의 상이한 방향과 같이 상이한 세팅들로 획득될 수 있었음에 주목해야 한다. 이러한 경우에, 번역, 스케일링 또는 회전으로 구성된 좌표 변환(coordinate transform; 8)이 후보 피부내 영상(ISI)과 기준 영상(RI) 간의 매칭을 용이하게 하기 위해 필요하다.

본 발명의 제 1 실시예의 이점은 피부 내 영상에 포함된 후보 땀구멍들만을 분석하는 것으로부터 개인의 손가락을 식별하기 위한 해결책을 제안하는 것이다. 그러한 피부 내 영상을 획득하는 이점은 피부 표면의 오물, 기름기 및 임의의 열화로 인한 교란들을 제거하는 것이다. 결과적으로, 얻어진 피부 내 영상은 양질의 것으로 잘 콘트라스팅된 땀구멍들을 제공한다. 다른 이점은 피부 내 패턴의 어떠한 추적량도 컵들이나 테이블 상에서 발견될 수 없다는 것이다. 땀구멍들을 위치 선정하고 매칭시키기 위해 포함된 영상 프로세싱 기술들은 또한 구현하기 위해 단 순화되는 이점을 갖는다.

이미 상기한 바와 같이, 피부 내 영상(ISI)은 땀구멍들뿐만 아니라 지문 융선들 및 골들을 포함한다. 상기 지문 융선들은 보편적으로 당업자에게 잘 공지된 매크로피처들에 의해 특성화된다. 도 1a의 지문으로 나타낸 바와 같이, 매크로피처들은 예를 들면, 지문 융선들의 분기점들(bifurcations; BF) 및 끝점들(endpoint; EP)이다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 생물 측정 식별 장치를 기능적 방식으로 제공한다. 상기 장치는 상기 지문 융선들의 매크로피처들을 위치 선정하는 위치 선정 수단(30)을 더 포함한다. 상기 매크로피처 위치 선정 수단(macrofeature location means; 30)은 예를 들면, 피부 내 영상(ISI)을 이원화시키기 위한 임계화 서브-수단들을 포함한다. 2원 피부 내 영상(binary intra-skin image; BISI)이 얻어진다. 임계화 서브-수단들은 땀구멍 위치 선정 수단(5)에 의해 이용된 것과 동일한 종류의 기술을 포함하는 것에 주목해야 한다. 결과적으로, 임계화 서브-수단들이 피부내 영상(ISI)에 일단 적용될 수 있고, 동일한 2원 영상(BISI)이 땀구멍 위치 선정 수단(5) 및 매크로피처 위치 선정 수단(30) 모두에 의해 이용될 수 있다. 이 경우에, 2원 피부 내 영상(BISI)이 땀구멍 위치 선정 수단(5)에 전송된다.

융선들 및 골들의 콘트라스트 불규칙성들은 피부 내 영상을 임계화시킬 때 일부 에러들을 유도할 수 있음에 주의해야 한다. 결과적으로, 지문 융선들의 위치는 피부 내 영상 내에 신장된 형상들을 강화시키기 위해 임계화시키기 전에 이방성 필터링 서브-수단들(anisotropic filtering sub-means)을 이용함으로써 에러들에 대해 보다 확고해질 수 있다. 상기 이방성 필터링 서브-수단들은 예를 들면, 당업자에게 잘 공지된 형태학적 기술들을 포함한다.

매크로피처 위치 선정 수단(30)은 하나의 화소 폭의 지문 구조물들을 생성하기 위해 희박화 서브-수단들을 더 포함한다. 당업자들에게 잘 공지된 바와 같이, 융선 골격 그래프(ridge skeleton graph) 또는 골 골격 그래프(valley skeleton graph)가 출력될 수 있다. 매크로피처들을 위치 선정하기 위해 모두 이용될 수 있지만, 땀구멍들은 골들 내에 위치하기 때문에, 땀구멍들은 융선 골격 그래프로부터 보다 용이하게 추출되는 것으로 판명된다. 따라서, 융선 골격 그래프가 출력된다. 매크로피처 위치 선정 수단(30)은 그것이 매크로피처(분기점 또는 끝점)인지 아닌지의 여부를 결정하기 위해 융선의 각각의 정점을 분석하는 것으로 구성된 분석 서브-수단들을 더 포함한다. 이러한 분석은 탐색 영역에서 수행되고, 특히 길이 기준들에 기초한다. 예를 들면, 너무 짧은 융선들은 거부된다.

매크로피처 위치 서브-수단은 마지막으로 추출된 매크로피처들(MF₁ 내지 MF_L)(여기서, L은 정수임)의 위치들을 출력한다.

도 7a는 2원 피부내 영상(BISI)의 개략도이다. 상기 2원 피부 내 영상(BISI)은 매크로피처 위치들(MF₁ 내지 MF_L)을 포함한다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 장치는 매크로-피처 매칭 스코어(macro-feature matching score; MFMS)를 생성하기 위해 매크로피처 위치들(MF₁ 내지 MF_L) 을 기준 매크로피처 위치들(RMF₁ 내지 RMF_L)(여기서, K는 정수임)과 매칭시키는 매크로-피처 매칭 수단(macro-feature matching means; 31)을 더 포함한다. 기준 매크로피처 위치들(RMF₁ 내지 RMF_L)은 기준 영상(RI)으로부터 나오고, 본 발명에 따른 생물 측정 식별 장치의 메모리에 저장된다. 상기 매크로피처 매칭 스코어(MFMS)는, 이는 매크로피처 기반 결정(macrofeature based decision; MFD)을 출력하는, 매크로피처 결정 수단(macrofeature decision means; 32)에 의해 미리 결정된 매크로피처 문턱값(macrofeature threshold; MFT)과 비교된다. 매크로피처 매칭 스코어(MFMS)가 미리 결정된 매크로피처 문턱값(MFT)보다 큰 경우, 매크로피처 기반 결정(MFD)은 식별이 실패로 고려되지 않는 경우, 매크로피처들에 기초한 개인의 손가락의 식별이 유효한 것으로 고려한다.

매크로피처 위치들(MF₁ 내지 MF_L)은 다음 방식으로 땀구멍 위치 선정 수단(5)에 의해 유리하게 이용된다: 시간을 소비할 수 있는 전체 피부 내 영상(ISI) 내의 땀구멍들을 탐색하는 대신에, 탐색 영역들(SA)은 매크로피처 위치들(MF₁ 내지 MF_L) 둘레로 범위가 한정된다. 다시 말하면, 상기 매크로피처 위치들(MF₁ 내지 MF_L)은 땀구멍들을 위치시키기 위한 시작점들로서 이용된다.

도 7b는 피부내 영상(ISI) 내에 땀구멍들을 위치 선정하기 위해 매크로피처 위치(MF₁) 둘레로 집중된 탐색 영역(SA)의 개략도이다. 땀구멍(SP₁)은 매크로피처 위치(MF₁)로부터 어떤 거리(ρ₁)에 위치한다. 상기 땀구멍(SP₁)은 극 좌표들(ρ₁,θ ₁)을 이용하여 매크로피처 위치(MF₁)에 관하여 유리하게 위치할 수 있다.

마찬가지로, 매크로피처 기반 결정(MFD)은 땀구멍-기반 결정(PD)을 취하기 위해 땀구멍 결정 수단(7)에 의해 유리하게 이용된다. 여러 대안들이 가능하다. 예를 들면, 매크로피처들의 실패한 식별은 이 매크로피처들이 정확한 땀구멍들보다 어떤 특정성으로 식별되기에 보다 명확하고 용이하기 때문에, 땀구멍들의 유효한 식별에 비해 우세한 것으로서 고려될 수 있다. 이와 대조적으로, 매크로피처들의 유효한 식별은 보다 안전한 결정을 내리기 위해 땀구멍들의 유효한 식별에 의해 완전해질 필요가 있다.

본 발명의 제 2 실시예의 이점은 지문 매크로피처들이 땀구멍들의 위치를 에러들에 대해 보다 확고하게 하기 위해 검출되기 용이하다는 사실을 이용하는 것이다. 매크로피처 위치들은 피부내 영상(ISI)을 기준 영상(RI)에 매핑하는 것을 용이하게 한다.

제 3 실시예에서, 본 발명에 따른 생물 측정 식별 장치는 피부 내 영상들의 시퀀스를 생성한다. 피부 내 영상들의 상기 시퀀스는 3차원 피부 내 영상을 형성하고, 여기서 각각의 피부내 영상은 손가락의 피부 내의 특정 깊이에 대응한다. 위치 선정 수단(5) 및 매칭 수단(6)은 바람직하게는 순차적으로 현재 피부 내 영상 내의 땀구멍들을 탐색하기 위해 이전 영상의 땀구멍 위치들을 취하도록 시퀀스의 각각의 피부 내 영상에 적용된다. 결정 수단(7)은 시퀀스의 연속적인 피부 내 영상들로부터 나오는 땀구멍 위치들을 수집한다. 가능하게는, 상기 결정 수단은 시 퀀스에 따라 모든 땀구멍의 존재의 연속성에 의존하여, 신뢰성 척도를 땀구멍 위치들에 할당하고, 그러한 신뢰성 척도에 기초하여 최종적인 땀구멍 기반 결정을 취한다. 따라서, 본 발명의 제 3 실시예의 이점은 땀구멍들의 보다 확고한 위치를 제공하고, 결과적으로 개인의 손가락의 보다 확고한 식별을 허용하는 것이다.

도 8을 참조하여, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 생물 측정 식별 장치는 손가락(1)의 내측 표면(2)의 표면적 지문 영상(SI)을 획득하기 위한 제 2 획득 수단(50)을 포함한다. 상기 제 2 획득 수단(50)은 예를 들면, CCD 카메라를 포함한다. 표면적 영상(SI)은 지문 융선들, 골들 및 땀구멍들을 포함한다. 이미 상기한 바와 같이, 피부내 영상(ISI)에 의한 주요 차이점은 표면적 영상(SI)이 손가락 표면 상의 기름기 또는 오물의 존재로 인해 보다 화려하다는 것이다. 본 발명의 제 4 실시예에 따른 생물 측정 장치는 표면적 영상(superficial image; SI)의 지문 융선들에 기초하여 위치하는 매크로피처들을 위치시키는 제 2 매크로피처 위치 선정 수단(51)을 더 포함한다. 제 2 매크로피처 위치들(RMF'₁ 내지 RMF'_L)(여기서, L은 정수임)이 출력된다. 본 발명의 제 4 실시예에 따른 생물 측정 장치는 표면적 매크로피처 매칭 스코어(superficial macrofeature matching score; SMFMS)를 생성하도록 기준 표면적 영상(reference superficial image; RSI)의 제 2의 기준 매크로피처 위치들(RMF'₁ 내지 RMF'_K)(여기서, K는 정수임)과 상기 제 2 매크로피처 위치들을 매칭시키기 위한 제 2 매크로피처 매칭 수단(52)을 더 포함한다. 포함된 영상 프로세싱 기술들은 매크로피처 위치 선정 수단(30) 및 매크로피처 매칭 수단(31)에 포함된 것들과 매우 유사하고, 당업자에게 잘 공지되어 있다.

본 발명의 제 4 실시예에 따른 생물 측정 장치는 제 2 매크로피처 위치들(MF'₁ 내지 MF'_L)에 관하여 상기 표면적 영상(SI) 내의 격리된 밝은 스폿들로서 땀구멍들을 위치시키는 제 2의 땀구멍 위치 선정 수단(53)을 더 포함한다. 예를 들면, 땀구멍들은 제 2의 매크로피처 위치 둘레에 집중된 탐색 영역에서 탐색된다. 제 2 땀구멍 위치들(CP'₁ 내지 CP'_N)(여기서, N은 정수임)이 출력된다. 본 발명의 제 4 실시예에 따른 생물 측정 장치는 표면적 땀구멍 매칭 스코어(superical pore matching score; SPMS)를 생성하도록 상기 기준 표면적 영상(RSI)의 제 2의 기준 땀구멍 위치들(RP'₁ 내지 RP'_K)(여기서, M은 정수임)과 상기 땀구멍 위치들(CP'₁ 내지 CP'_N)을 매칭시키기 위한 제 2 땀구멍 매칭 수단(54)을 더 포함한다. 제 2 땀구멍 위치 선정 수단(53) 및 제 2 땀구멍 매칭 수단(54)에 포함된 기술들은 당업자에게 잘 공지된 개선, 임계화, 희박화 및 매칭 기술들이다. 그러나, 노이즈의 존재는 매크로피처들 및 땀구멍들의 검출을 더 어렵게 한다. 이러한 문제점을 우회하기 위해, 당업자에게 잘 공지된 노이즈 제거 기술들이 유리하게 이용될 수 있다. 표면적 땀구멍 매칭 스코어(SPMS)가 출력된다.

표면적 매크로피처 매칭 스코어(SMFMS) 및 표면적 땀구멍 매칭 스코어(SPMS)가 제 2 매크로피처 결정 수단(55) 및 제 2 땀구멍 결정 수단(56) 각각으로 이용된다. 매크로피처 결정 수단(32) 및 땀구멍 결정 수단(7)에 대해 상기한 바와 동일한 방식으로, 상기 제 2 매크로피처 결정 수단(55) 및 제 2 땀구멍 결정 수단(56) 은 표면적 매크로피처 매칭 스코어(SMFMS) 및 표면적 땀구멍 매칭 스코어(SPMS)를 미리 결정된 매크로피처 및 땀구멍 문턱값들 각각과 비교한다. 표면적 매크로피처 기반 결정(superficial macrofeature based decision; SMFBD) 및 표면적 땀구멍 기반 결정(superficial pore based decision; SPBD)이 취해진다.

본 발명의 제 4 실시예에 따른 생물 측정 식별 장치는 최종적으로 개인의 손가락(1)의 식별(ID)이 유효한지 아닌지의 여부를 결정하기 위한 포괄적 결정 수단(57)을 포함한다. 그러한 포괄적 결정은 매크로피처 매칭 스코어(MFMS), 땀구멍 매칭 스코어(PMS), 표면적 매크로피처 매칭 스코어(SMFMS), 및 표면적 땀구멍 매칭 스코어(SPMS)를 이용하여 취해진다.

본 발명의 제 4 실시예에 따른 시스템의 제 1 이점은 지문의 2가지 상이한 영상 획득 모드들로부터 얻어진 보다 확고한 식별이 제공되는 것이다. 제 2의 이점은 부정 행위를 훨씬 더 어렵게 하는 것이다.

본 발명에 따른 생물 측정 식별 시스템은 빌딩 입구에서 액세스 제어를 위해 특히 유용하다. 그러나, 이러한 시스템은 또한 예를 들면, 경찰에 의한 모바일 아이덴티티 제어(mobile identity control)를 위해 이용될 수 있다. 이러한 경우에, 피부 내 영상(ISI)은 생물 측정 식별 시스템으로부터 분리된 휴대용 장치에 의해 생성될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라 개인의 손가락(1)의 피부 내 영상(ISI)을 생성하기 위한 장치는 획득 수단 정면에 개인의 손가락(1)의 내측 표면(2)을 배치하는 배치 수단을 포함한다. 상기 획득 수단은 손가락의 내측 표면(2)으로부터 어떤 거리(D)에서 손가락 내측에 위치하는 피부내 영상을 추가로 획득한다. 피부 내 영상(ISI)은 최종적으로 저장 수단에 의해 메모리로 저장된다. 이어서, 피부내 영상(ISI)은 예를 들면, 네트워크 접속을 통해 본 발명에 따른 생물 측정 식별 장치의 위치 선정 수단, 매칭 수단, 및 결정 수단으로 전송될 수 있다. 그 전송은 유리하게 암호화될 수 있음에 주목해야 한다.

본 발명에 따른 생물 측정 식별 장치는 개인의 손가락을 식별하는 방법을 구현한다. 상기 방법은 적어도 개인의 손가락의 피부내 영상(ISI)을 획득하는 단계를 포함하고, 상기 피부 내 영상은 손가락 내측에 어떤 거리에 위치하는 것이고 땀구멍들을 포함하는 것이다. 본 발명에 따른 방법은 상기 피부내 초점 영상(ISI) 내의 분리된 밝은 스폿들로서 땀구멍들을 위치 선정하는 단계, 땀구멍 매칭 스코어(RMS)를 생성하기 위해 기준 피부 내 포커싱된 영상의 기준 땀구멍 위치들(RP₁ 내지 RP_M)과 땀구멍 위치들(CP₁ 내지 CP_N)을 매칭시키는 단계 및 최종적으로 제 1의 미리 결정된 문턱값과 땀구멍 상관 관계 스코어(pore correlation score; PCS)의 비교로부터 성공하거나 또는 실패한 땀구멍-기반 식별(PI)을 결정하는 단계를 더 포함한다.

상기 실시예들은 본 발명을 제한하기보다는 오히려 예시하고, 당업자들은 첨부된 특허 청구의 범위에서 벗어나지 않는 많은 대안의 실시예들을 고안할 수 있음에 주목해야 한다. 이러한 점에서, 다음 맺음말이 제시된다: 하드웨어 또는 소프트웨어 항목들에 의한 기능들을 구현하는 수많은 방식들이 있다. 이러한 관점에서, 도면들은 매우 도식적이고, 각각 본 발명의 하나의 가능한 실시 형태만을 나타 낸다. 따라서, 도면이 상이한 블록들로서 상이한 기능들을 보여주더라도, 이는 결코 단일 항목의 하드웨어나 소프트웨어가 여러가지 기능들을 수행하는 것을 배제하지 않을 뿐만 아니라, 단일 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어 또는 이들 모두의 아이템들의 어셈블리에 의해 수행되는 것을 배제하지 않는다. 특허 청구의 범위에서, 괄호 안의 임의의 참조 부호들은 특허 청구의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. "포함하는"이라는 어휘는 특허 청구의 범위에 열거된 것들 이외의 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 요소 앞에 선행하는 용어 "하나의"는 어휘는 복수 개의 이러한 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 특정 척도들이 상호 상이한 종속항들에 재인용된다는 단순한 사실은 이들 척도의 조합이 유리하게 이용될 수 없음을 나타내지 않는다.

Claims (11)

1. 내측 표면(2)을 포함하는 개인의 손가락(1)을 식별하기 위한 생물 측정 식별 시스템(biometrical identification device)에 있어서,

   - 피부 내 영상(ISI)을 획득하기 위한 획득 수단(4)으로서, 상기 피부 내 영상은 상기 손가락의 내측 표면(2)으로부터 어떤 거리(D)에서 상기 손가락 내부에 위치하고, 땀구멍들(P₁, P₂, P₃)을 포함하는, 상기 획득 수단(4),

   - 상기 피부 내 영상(ISI) 내의 분리된 스폿들(isolated spots)로서 상기 땀구멍들을 위치 선정하는 위치 선정 수단(5),

   - 땀구멍 상관 관계 스코어(PCS)를 생성하기 위해 기준 피부 내 영상(RI)의 기준 땀구멍 위치들(RP₁ 내지 RP_M)과 상기 땀구멍 위치들(CP₁ 내지 CP_N)을 매칭시키는 매칭 수단(6), 및

   - 미리 결정된 땀구멍 문턱치와 땀구멍 매칭 스코어(PMS)의 비교로부터 성공적이거나 실패한 땀구멍-기반 식별(PI)을 결정하는 결정 수단(7)을 포함하는, 생물 측정 식별 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 피부 내 영상은 지문 융선들(fingerprint ridges)을 포함하고, 상기 장치는,

   - 상기 지문 융선들 상에 위치한 매크로-피처들(macro-features)을 위치 선정하기 위한 매크로피처 위치 선정 수단(30),

   - 매크로-피처 매칭 스코어(MFMS)를 생성하기 위해 기준 매크로피처 위치들(MF'₁ 내지 MF'_K)과 상기 매크로-피처 위치들(MF₁ 내지 MF_L)을 매칭시키는 매크로피처 매칭 수단(31), 및

   - 미리 결정된 매크로피처 문턱값과 상기 매크로피처 매칭 스코어(MFMS)의 비교로부터 성공하거나 또는 실패한 매크로피처-기반 식별(MFD)을 결정하는 매크로피처 결정 수단(32)을 더 포함하는, 생물 측정 식별 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 땀구멍 위치 선정 수단은 매크로피처들에 관하여 상기 땀구멍들을 위치 선정하도록 하는, 생물 측정 식별 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 획득 수단(4)은:

   - 라디에이션 빔(42)을 발생시키는 라디에이션 소스(41),

   - 상기 손가락(1)의 상기 내측 표면(2)으로부터 상기 거리(D)에서 상기 라디에이션 빔(42)을 포커싱하는 포커싱 수단(43), 및

   - 상기 손가락(1)에 의해 반사된, 반사된 라디에이션 빔(45)을 검출하는 검 출 수단(44)을 포함하는, 생물 측정 식별 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 손가락의 상기 내측 표면으로부터 포커싱 거리가 0.1 mm 내지 0.5 mm인, 생물 측정 식별 장치.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 획득 수단은 공초점 현미경을 포함하는, 생물 측정 식별 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   제 1 피부 내 포커싱된 영상에 대응하는 제 1 땀구멍 위치들은 제 2 피부내 포커싱된 영상의 땀구멍들을 위치 선정하기 위한 초기화로서 이용되는, 생물 측정 식별 장치.
8. 제 2 항에 있어서,

   - 상기 손가락(1)의 상기 내측 표면(2)의 표면적 영상을 획득하는 제 2 획득 수단(50),

   - 상기 지문 융선들 상에 위치하는 매크로피처들을 위치 선정하는 제 2 매크로피처 위치 선정 수단(51),

   - 표면적 매크로피처 매칭 스코어(SMFMS)를 생성하기 위해 상기 제 2 매크로 피처 위치들(MF'₁ 내지 MF'_L)과 표면적 기준 매크로피처 위치들(RMF'₁ 내지 RMF'_L)을 매칭시키는 제 2 매크로피처 매칭 수단(54),

   - 제 2의 미리 결정된 매크로피처 문턱값과 상기 표면적 매크로피처 매칭 스코어(SMFMS)의 비교로부터 성공적이거나 실패한 표면적 매크로피처-기반 식별(SMFD)을 결정하는 제 2 매크로피처 결정 수단(55),

   - 상기 표면적 영상(SI) 내에 분리된 스폿들로서 상기 땀구멍들을 위치 선정하는 제 2 땀구멍 위치 선정 수단(51),

   - 표면적 땀구멍 매칭 스코어(SPMS)를 생성하기 위해 기준 표면적 영상(RSI)의 표면적 기준 땀구멍 위치들(RP'₁ 내지 RP'_M)과 상기 제 2 땀구멍 위치들(CP'₁ 내지 CP'_N)을 매칭시키는 제 2 땀구멍 매칭 수단(52),

   - 제 2의 미리 결정된 땀구멍 문턱값과 상기 표면적 땀구멍 매칭 스코어(SPMS)의 비교로부터 성공하거나 또는 실패한 표면적 땀구멍-기반 식별(SPFD)을 결정하는 제 2 땀구멍 결정 수단(56), 및

   - 상기 매크로피처-기반 식별(MFD), 땀구멍-기반 식별(PD), 상기 표면적 매크로피처-기반 식별(SMFD), 및 표면적 땀구멍-기반 식별(SPD)을 이용하여 성공하거나 또는 실패한 손가락 식별(ID)을 결정하는 포괄적 결정 수단(57)을 포함하는, 생물 측정 식별 장치.
9. 개인의 손가락(1)의 피부내 영상(ISI)을 생성하는 장치로서, 상기 피부내 영 상은 상기 개인의 손가락의 생물 측정 식별에 이용하기 위해 땀 구멍들을 포함하는, 상기 피부내 영상 생성 장치에 있어서,

   - 획득 수단의 앞에 상기 개인의 손가락(1)의 내측 표면(2)을 위치시키는 배치 수단,

   - 상기 피부내 영상을 획득하는 획득 수단으로서, 상기 손가락의 상기 내측 표면(2)으로부터 어떤 거리(D)에 상기 손가락 내측에 위치하는, 상기 획득 수단, 및

   - 메모리에 상기 피부 내 영상(ISI)을 저장하는 저장 수단을 포함하는, 피부내 영상 생성 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 공초점 현미경을 포함하는, 피부내 영상 생성 장치.
11. 개인의 손가락(1)을 식별하는 방법에 있어서,

    - 적어도 상기 개인의 손가락의 피부내 영상(ISI)을 획득하는 단계(4)로서, 상기 피부내 영상(ISI)은 상기 손가락 내측에 어떤 거리(D)에 위치하고 땀구멍들을 포함하는, 상기 획득 단계(4),

    - 상기 피부내 포커싱된 영상 내에 분리된 스폿들로서 상기 땀구멍들을 위치 선정하는 단계(5),

    - 상관 관계 스코어를 생성하기 위해, 기준 피부 내 포커싱된 영상의 기준 땀구멍 위치들과 상기 땀구멍 위치들을 매칭시키는 단계(6), 및

    - 미리 결정된 땀구멍 문턱값과 상기 땀구멍 매칭 스코어(PMS)의 비교로부터 성공하거나 또는 실패한 땀구멍-기반 식별(PI)을 결정하는 단계(7)를 포함하는, 개인의 손가락(1)을 식별하는 방법.

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