KR20070019364A - 본인거부율을 낮출 수 있는 지문입력 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

지문입력 수단의 지문입력창에 설치되어 손가락의 접촉압력을 측정하여 이 접촉압력값이 정상적인 기준범위(정상범위) 내에 드는지 판정하여 이 범위를 벗어나는 것으로 판정되면, 상기 지문등록 장치와 지문인증 장치를 작동시키지 않고 사용자에게 손가락을 지문입력창에 손가락을 다시 접촉하도록 경고함으로써 본인에 대한 오인식률을 낮추는 지문인증시스템 및 인증방법에 관한 발명으로서, 지문입력부(10)의 지문입력창(12)에 설치되어 손가락(11)의 접촉압력을 측정하는 압력측정부(40)와, 압력측정부(40)에서 출력되는 접촉압력값이 정상적인 접촉압력값의 범위에 드는지 비교하는 비교부(50)와, 비교부(50)에 의해 접촉압력값이 정상범위를 벗어나는 경우로 판정되면, 상기 지문등록부(20)와 지문인증부(30)를 작동시키지 않고 사용자에게 손가락을 지문입력창에 다시 접촉하도록 경고신호를 출력하는 경고부(60)를 포함하여 구성됨.

지문인증, 오인식, 압력, FRR

Description

본인거부율을 낮출 수 있는 지문입력 장치 및 방법 {Fingerprint authentication system and method for reducing FRR}

도1은 지문의 접촉압력 차이에 따라 지문영상이 달리 취득되는 것을 나타내기 위한 지문영상도.

도2는 본 발명에 따른 지문인증 시스템의 전체 구성도.

도3은 지문입력창에 압력센서가 설치되는 것을 나타내는 예시도.

도4는 본 발명에 따른 지문인증 방법의 흐름도.

본 발명은 정당한 권한있는 자이면서도 인증이 거부되는 비율인 본인거부율(FRR)을 감소시키기 위하여, 지문입력창에 접촉된 손가락의 접촉압력을 감지함으로써 항상 일정한 상태의 지문영상을 취득하기 위한 지문인증 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

생체인증 시스템은 지문 등의 생체정보 영상을 입력받아 이로부터 특징데이터를 생성하여 미리 등록된 정당권한자의 생체정보와 비교하여 권한인증을 수행하는 시스템이다. 이 생체인증 시스템은 출입문이나 금고의 잠금장치, 출입관리, 근 태관리, 컴퓨터 엑세스 제어등 매우 다양하게 활용되고 있다.

생체인증 시스템, 예를 들어 지문인증 시스템에서는 정당권한자의 지문을 사전에 등록하거나, 인증을 희망하는 자(인증희망자)가 지문을 입력하면 이 지문 영상을 취득하여 시스템으로 전송하는 지문입력장치가 필요하다.

현재 지문입력장치는 크게 광학식과 비광학식으로 분류되지만, 어느 방식이든 외부로 노출된 지문입력창에 지문을 접촉하면 지문을 이미지로서 취득하고 있다. 지문입력창에 접촉된 지문의 융선과 골은 각각 빛의 반사 내지는 산란 정도가 다르기 때문에 각각 다른 톤으로 영상화된다. 융선은 평면보다 돌출되어 있고 골은 평면보다 함몰되어 있기 때문이다.

그러나 사용자에 따라서는 지문입력장치의 지문입력창에 손가락을 접촉하는 압력이 매번 다를 가능성이 크다. 또한 동일 사용자라 하더라도 상황에 따라 손가락을 접촉하는 압력이 매번 다를 수 있다. 마찬가지로, 일단 접촉되어 있는 손가락의 부위별로 누르는 세기가 다를 수도 있다. 가령, 손가락의 끝부분을 더 세게 접촉하는 경우도 있을 수 있고, 손가락의 측면이나 중앙부 또는 뒤부분(손바닥 쪽)이 더 세게 접촉되는 경우도 있을 수 있다. 특히, 손가락의 넓은 면적을 돌려서 입력해야 하는 "롤접촉식" 지문입력장치에서는 더더욱 손가락의 모든 면에 걸쳐서 균일한 압력이 가해지리라는 보장을 할 수 없다.

도1에는 동일한 지문에 대해서 각기 다른 상태에 취득된 지문영상을 예시하고 있다. 도1의 (a)는 지문을 지문입력창에 누르는 접촉 압력이 강한 경우에 취득된 영상이고, (b)는 접촉 압력이 약한 경우에 취득된 영상이며, (c)는 지문이 한쪽 방향으로 밀린 상태에서 취득된 영상이다.

이와 같이, 지문입력창에 접촉하는 지문의 압력이 커지면 그만큼 지문의 골과 융선이 퍼지게 될 것이며, 특정 부위가 밀리게 될 것이고, 이렇게 되면 등록할 당시의 지문영상과 다르게 되어서 지문특징데이터와의 비교시 인증오류가 될 가능성이 높아진다. 지문인증은 미리 등록해 놓은 지문특징데이터와 현재 취득된 지문영상을 비교하여 인증을 하는 것이므로, 양자의 영상 상태가 동일한 경우에 최적의 인식률을 얻을 수 있는 것이고, 본인거부율(FRR, failure rejection ration)이 낮춰질 수 있다.

상기 문제는 인증을 받기 위하여 인증희망자가 지문을 입력하는 경우 뿐만 아니라, 정당권한자가 자신의 지문을 사전에 등록하는 경우에도 발생한다. 지문의 등록시점과 지문을 등록한 후 지문인증을 받는 시점이 다르기 때문이다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 지문입력창의 소정 개소에 압력감지 센서를 설치한다. 시스템에서 결정한 소정의 압력으로 지문입력창에 손가락이 접촉되어야 이후의 지문등록이나 지문인증을 수행하게 되고, 그렇지 않으면 경고를 해서 손가락을 다시 접촉할 것을 요청한다. 등록시의 압력 설정값과 인증시의 압력 설정값을 동일한 값으로 하면 언제나 등록시 지문과 동일한 상태의 지문영상을 취득할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 목적은, 상기 지문입력 수단의 지문입력창에 설치되어 손가락의 접촉압력을 측정하고 이 접촉압력값이 정상적인 접촉압력 범위(정상범위) 내에 드는지 판정하여 정상범위를 벗어나는 경우로 판정되면, 상기 지문등록 장치와 지문인증 장치를 작동시키지 않고 사용자에게 손가락을 지문입력창에 손가락을 다시 접촉하도록 경고함으로써 본인에 대한 오인식률을 낮추는 지문인증시스템 및 인증방법을 제공하는 것이다.

도2는 본 발명이 적용되는 전체 시스템의 개괄적 구성도이다. 본 발명은, 지문입력창에 접촉된 지문영상을 취득하는 지문입력부(10)와, 이 지문입력부에서 취득된 지문영상을 데이터화하여 지문데이터로서 등록하는 지문등록부(20)와, 지문입력부에서 취득된 지문영상과 상기 지문등록부에 등록된 지문데이터를 비교하여 인증을 수행하는 지문인증부(30)를 포함하는 공지의 지문인증 시스템에 다음과 같은 구성요소가 포함된다.

상기 지문입력부(10)의 지문입력창(12)에 접촉되는 손가락(11)의 접촉압력을 측정하기 위하여 지문입력창(12)의 인접 위치에 설치되는 압력측정부(40),

상기 압력측정부(40)에서 출력되는 접촉압력값이 정상적인 접촉압력값 및 그 허용범위(압력값 정상범위) 내에 드는지 비교하는 비교부(50),

상기 비교부(50)에 의해 접촉압력값이 압력값 정상범위를 벗어나는 것으로 판정되면, 상기 지문등록부(20)와 지문인증부(30)를 작동시키지 않고 사용자에게 손가락을 지문입력창에 다시 접촉하도록 경고신호를 출력하는 경고부(60).

실제로, 지문입력부(10), 지문등록부(20), 지문인증부(30), 비교부(50), 경고부(60)는 중앙제어부(70)로 제어될 것이다. 이 중앙제어부(70)에 의한 각 구성부 의 제어는 당업자에게 자명하다.

도3에서 상기 압력측정부(40)는 지문입력창(12)의 접촉면에 적어도 한 곳 이상에 설치되는 다수의 압력센서(41)로서 구현된다. 압력센서(41)로는 로드셀(load cell), 스트레인게이지(strain gauge), 피에조센서, PSR(pressure sensitive resistor) 등을 적용 가능하다. 설치 개소는 도3에서 네 곳에 설치한 것으로 도시하였다. 그러나 그 이상도 가능하며, 비록 정밀도는 떨어지겠지만 한 곳에 설치하는 것도 물론 가능하다. 설치 위치는 도3에서는 지문입력창(12)의 네 곳 모서리인 것으로 도시하였다. 그러나 그 설치위치는 임의적이다. 당업자라면 지문영상을 가리지 않으면서 접촉된 손가락의 누름 압력을 측정할 수 있는 임의의 위치에 설치가능할 것이다. 도3에서는 지문입력창(12) 하면의 네 곳 모서리에 부착되어 있는 예를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편 상기 비교부(50)의 작용에 대해 설명한다.

비교부(50)에서 상기 압력센서(41)에서 출력되는 신호를 정상범위와 비교하는 작용은 이하와 같이 다양하게 구현가능하다.

일례를 들면, 압력센서(41)에서 출력되는 전체 압력값의 합과 설정된 압력값 정상범위와 비교하여, 이 정상범위에 포함되지 않는 경우에 상기 경고부(60)를 작동하고, 정상범위에 포함될 때에는 통상의 경우와 같이 지문입력부(10)를 통해 취득한 지문영상을 이용하는 지문등록부(20) 또는 지문인증부(30)를 작동시킨다. 예를 들어, 본 실시예에서 도3의 경우와 같이 압력센서(41)가 네 개인 경우에, 각 센서에 의해 측정된 접촉압력값의 합이 10+12+13+8=43 이라고 가정하고, 기준이 되는 정상치 압력값의 범위(압력값 정상범위)은 40±2라고 가정하면, 이 경우에는 센서출력값의 합 43이 압력값 정상범위의 최대치인 42보다 커서 정상범위를 벗어나므로, 경고부(60)로 하여금 경고신호를 출력하도록 한다.

다른 방식으로서, 비교부(50)는 다수의 압력센서(41)에서 출력되는 전 신호의 평균값을 정상치의 평균값 및 허용범위(평균값 정상범위)와 비교하여, 이 정상범위를 벗어나는 경우에는 상기 경고부(60)를 작동시킬 수 있다.

그러나 이상의 두 가지 방식의 경우에는, 전체적으로 지문입력창(12)에 인가되는 압력이 기준압력에 상응하느냐를 판단하는 것에 의미가 있을 뿐, 접촉창 표면에 걸쳐서 각 부위별로 발생할 수 있는 접촉압력차에 대해서는 고려하지 않은 방식이다.

이를 고려한 방식으로서 적용 가능한 것으로, 상기 비교부(50)가 다수의 압력센서(41)에서 출력되는 각 신호값의 편차를 기준 편차 및 그 허용범위(편차 정상범위)와 비교하여, 이 정상범위를 벗어날 경우에 상기 경고부(60)를 작동시키도록 구성할 수 있다. 여기서 상기 편차는 표준편차만을 의미하는 것은 아니다. 샘플의 분포편차를 파악할 수 있는 지수의 의미로서의 편차를 뜻하므로, 이 목적을 달성하기 위한, 표준편차, 평균편차, 분산치 등의 모든 값을 편차로서 적용할 수 있다.

가령, 네 개의 센서의 출력값이 8, 12, 11, 9인 경우에는 그 분산치가 6이 된다. 한편 센서의 출력값이 10, 11, 9, 10인 경우에는 그 합과 평균은 동일하지만 분산치가 0.5가 된다. 후자의 경우가 전자의 경우에 비해 각 압력센서에 균일한 압력이 가해짐을 의미한다. 따라서 편차 정상범위를 "1±0.5"로 정해 놓은 경우라면, 위의 예에서 전자의 경우는 이 정상범위를 벗어나므로 경고부(60)를 동작시켜서 경고신호를 출력해야 하고, 후자의 경우에는 정상적으로 균일한 압력으로 손가락이 접촉되어 있는 것이므로 지문등록부(20) 또는 지문인증부(30)를 작동시키면 된다.

한편, 이상에서 측정 압력의 편차를 이용하는 방식과, 전체 합산값 또는 평균값을 이용하는 방식을 결합하여 모두 적용하는 것도 물론 가능하다.

도4는 본 발명에 따른 지문인증 시스템의 방법을 설명하는 흐름도이다. 본 발명의 방법은 물론, 도2과 같이 구성되는 장치에 의해서 구현될 수 있다. 그러나 반드시 도2과 같은 장치에 의해서만 구현되는 것은 아니다. 이하의 방법상 과정은 시스템적 측면과는 사실상 무관한 것이다.

본 발명의 방법은 지문입력부의 지문입력창에 접촉되는(100) 손가락의 적어도 한 곳 이상에서의 접촉압력을 측정하는 단계(200), 상기 압력측정 단계에서 출력되는 접촉압력값이 압력값 정상범위 내에 드는지 비교하여 판정하는 단계(300), 상기 비교부(50)에 의해 접촉압력값이 상기 압력값 정상범위를 벗어난 경우로 판정되면, 상기 지문등록 장치와 지문인증 장치를 작동시키지 않고 사용자에게 손가락을 지문입력창에 다시 접촉하도록 경고신호를 출력하는 단계(400)를 포함한다.

판정 단계(300)에서는 상기 한 곳 이상에서 측정된 압력값의 합과 압력값 정상범위를 비교하여, 이 범위를 벗어나는 경우에 경고 신호를 출력한다. 또는, 한 곳 이상에서 측정된 압력값의 평균값을 정상범위(즉, 평균값 정상범위)와 비교하여, 이 범위를 벗어나는 경우에 경고 신호를 출력하는 것도 가능하다.

물론, 앞의 장치 측면에서 설명한 것과 같이, 상기 한 곳 이상에서 측정된 각 압력값의 편차를 정상범위(즉, 편차 정상범위)와 비교하여, 이 범위를 벗어나는 경우에 경고신호를 출력하는 것도 본 발명의 방법에도 적용 가능하다. 또한, 위의 방식 모두를 함께 시스템에 적용하는 것도 가능할 것이다.

이상의 방법은 컴퓨터 프로그램 내지는 소프트웨어로 구현가능하다. 따라서 이 프로그램을 수록한 컴퓨터 기록매체도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따르면, 지문등록시 및 지문인증시에 항상 일정한 지문영상 품질을 확보할 수 있기 때문에 지문인증에 있어서의 오인식률 또는 FRR(본인거부율)을 줄일 수 있다.

Claims (12)

1. 지문입력창에 접촉된 지문영상을 취득하는 지문입력 수단과, 이 지문입력 수단에서 취득된 지문영상을 데이터화하여 지문데이터로서 등록하는 지문등록 수단과, 지문입력 수단에서 취득된 지문영상과 상기 지문등록 수단에 등록된 지문데이터를 비교하여 인증을 수행하는 지문인증 수단을 포함하는 지문인증 시스템에 있어서,

   상기 지문입력 수단의 지문입력창에 접촉되는 손가락의 접촉압력을 측정하는 수단과,

   상기 압력측정 수단에서 출력되는 접촉압력값이 정상범위 내에 드는지 판정하는 수단을 포함하는, 본인거부율을 낮출 수 있는 지문인증 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 판정 수단에 의해 접촉압력값이 상기 정상범위를 벗어나는 경우로 판정되면, 상기 지문등록 장치와 지문인증 장치를 작동시키지 않고 사용자에게 손가락을 지문입력창에 다시 접촉하도록 경고하는 수단이 추가로 포함되는, 본인거부율을 낮출 수 있는 지문인증 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 접촉압력 측정 수단은 지문입력창 하면의 적어도 한 곳 이상에 설치되는 다수의 압력센서를 포함하는, 본인거부율을 낮출 수 있 는 지문인증 시스템.
4. 제3항에 있어서, 판정 수단은 다수의 압력센서에서 출력되는 신호의 전체 압력값과 정상치의 전체 압력값 및 그 허용범위(이하, 압력값 정상범위)와 비교하여, 이 압력값 정상범위를 벗어나는 경우에 상기 경고 수단을 작동시키는 수단을 포함하는, 본인거부율을 낮출 수 있는 지문인증 시스템.
5. 제3항에 있어서, 판정 수단은 다수의 압력센서에서 출력되는 전 신호의 평균값을 정상치의 평균값 및 그 허용범위(이하, 평균값 정상범위)와 비교하여, 이 평균값 정상범위를 벗어나는 경우에 상기 경고 수단을 작동시키는 수단을 포함하는, 본인거부율을 낮출 수 있는 지문인증 시스템.
6. 제3항에 있어서, 판정 수단은 다수의 압력센서에서 출력되는 각 신호값의 편차를 기준 편차 및 그 허용범위(이하, 편차 정상범위)와 비교하여, 이 편차 정상범위를 벗어나는 경우에 상기 경고 수단을 작동시키는 수단을 포함하는, 본인거부율을 낮출 수 있는 지문인증 시스템.
7. 지문입력창에 접촉된 지문영상을 취득하는 지문입력 수단과, 이 지문입력 수단에서 취득된 지문영상을 데이터화하여 지문데이터로서 등록하는 지문등록 수단과, 지문입력 수단에서 취득된 지문영상과 상기 지문등록 수단에 등록된 지문데이 터를 비교하여 인증을 수행하는 지문인증 수단을 포함하는 지문인증 시스템에서 이루어지는 방법으로서,

   상기 지문입력 수단의 지문입력창에 접촉되는 손가락의 접촉압력을 측정하는 단계와,

   상기 압력측정 단계에서 출력되는 접촉압력값이 정상범위 내에 포함되는지 여부를 판정하는 단계를 포함하는, 본인거부율을 낮출 수 있는 지문인증 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 판정 수단에 의해 접촉압력값이 상기 정상범위를 벗어나는 것으로 판정되면, 상기 지문등록 장치와 지문인증 장치를 작동시키지 않고 사용자에게 손가락을 지문입력창에 다시 접촉하도록 경고신호를 출력하는 단계가 추가로 포함되는, 본인거부율을 낮출 수 있는 지문인증 방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 접촉압력 측정 단계에서는 지문입력창 하면의 적어도 한 곳 이상에서 접촉압력을 측정하는 것을 특징으로 하는, 본인거부율을 낮출 수 있는 지문인증 방법.
10. 제9항에 있어서, 판정 단계에서는 상기 한 곳 이상에서 측정된 전체 압력값을 압력값 정상범위와 비교하여, 이 압력값 정상범위를 벗어나는 경우에 경고 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 본인거부율을 낮출 수 있는 지문인증 방법.
11. 제9항에 있어서, 판정 단계에서는 상기 한 곳 이상에서 측정된 압력값의 평균값을 평균값 정상범위와 비교하여, 이 평균값 정상범위를 벗어나는 경우에 경고 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 본인거부율을 낮출 수 있는 지문인증 방법.
12. 제9항에 있어서, 판정 단계에서는 상기 한 곳 이상에서 측정된 각 압력값의 편차를 편차 정상범위와 비교하여, 이 편차 정상범위를 벗어나는 경우에 경고신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 본인거부율을 낮출 수 있는 지문인증 방법.

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