KR20110107660A - Vlsi architecture for the fuzzy fingerprint vault system and matching method thereof - Google Patents

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Abstract

지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조 및 그것에 의한 지문인증 정합방법이 개시된다. 본 발명에 따른 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조는, 등록을 위한 등록 지문이미지로부터 등록 특징점을 추출하고, 추출된 등록 특징점에 거짓 특징점을 삽입하여 지문 템플릿을 생성하며, 생성된 지문 템플릿에 대하여 기하학적 해싱 방법에 기초하여 자동 정렬을 수행하기 위한 등록 해시 테이블을 생성하여 데이터베이스로 저장시키는 등록처리 모듈; 인증을 위한 인증 지문이미지로부터 인증 특징점을 추출하고, 추출된 인증 특징점에 대하여 기하학적 해싱 방법에 기초하여 자동 정렬을 수행하기 위한 인증 해시 테이블을 생성하는 인증처리 모듈; 및 등록 해시 테이블의 변환 특징점과 인증 해시 테이블의 변환 특징점을 비교하여 유사도를 계산하며, 그 결과에 따라 인증 지문이미지에 대한 인증 여부를 판단하는 인증 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.A VLSI structure of a fingerprint purge bolt system and a fingerprint authentication matching method are disclosed. The VLSI structure of the fingerprint fuzzy bolt system according to the present invention extracts a registration feature point from a registration fingerprint image for registration, generates a fingerprint template by inserting a false feature point into the extracted registration feature point, and geometric hashing of the generated fingerprint template. A registration processing module for generating a registration hash table for performing automatic sorting based on the method and storing the registration hash table in a database; An authentication processing module for extracting an authentication feature point from an authentication fingerprint image for authentication and generating an authentication hash table for performing automatic alignment on the extracted authentication feature point based on a geometric hashing method; And calculating a similarity level by comparing the conversion feature point of the registration hash table with the conversion feature point of the authentication hash table, and determining whether to authenticate the authentication fingerprint image according to the result.

Description

지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI구조 및 그것에 의한 지문인증 정합방법{VLSI Architecture for the fuzzy fingerprint vault system and matching method thereof}VLSSI structure of fingerprint fuzzy bolt system and fingerprint authentication matching method {VLSI Architecture for the fuzzy fingerprint vault system and matching method}

본 발명은 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI(Very Large Scale Integration) 구조 및 그것에 의한 지문인증 정합방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 퍼지 볼트를 이용하여 지문 정보를 안전하게 보호하면서 지문인증을 수행하는 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조 및 그것에 의한 지문인증 정합방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a VLSI (Very Large Scale Integration) structure of a fingerprint purge bolt system and a fingerprint authentication matching method thereof, and more particularly, a fingerprint purge bolt that performs fingerprint authentication while securely protecting fingerprint information using a purge bolt. A VLSI structure of a system and a fingerprint authentication matching method therefor.

급속한 정보화 및 인터넷의 발달로 인해 네트워크를 통한 정보의 교류가 활발해지고 온라인 뱅킹 등 전자상거래와 관련된 산업의 규모가 커지면서 정확한 개인의 인증에 대한 요구가 증대되었다. 이러한 환경에서 가장 일반적인 인증 수단으로 PIN(Personal Identification Number) 또는 패스워드 방식이 사용되지만 유출 및 망각의 위험이 상존하기 때문에 이에 따른 보안상의 문제가 최근 들어 크게 부각되고 있다. 이와 같은 방식의 단점을 해결할 수 있는 개인 인증기술로서 지문정보와 같은 생체정보 인식기술의 도입이 확산되고 있다.The rapid development of information and the development of the Internet has led to an increase in the exchange of information through networks and the growing scale of industries related to electronic commerce such as online banking, which has increased the demand for accurate personal authentication. In this environment, a PIN (Personal Identification Number) or password method is used as the most common means of authentication. However, since there is a risk of leakage and forgetting, a security problem has recently emerged. The introduction of biometric information recognition technology such as fingerprint information is spreading as a personal authentication technology that can solve the disadvantage of this method.

지문인식 시스템은 경제적인 설치 비용과 보안성에 대한 매우 높은 신뢰성을 가지고 있으며, 수백년 이상의 전세계적인 적용사례를 바탕으로 유일무이한 사람의 고유 특성으로 검증된 지문의 인식 시스템이다. 특히, 소형화된 시스템 구성이 가능하므로 이동성과 공간 활용 능력이 매우 높다. 또한, 네트워크의 발달과 더불어 보안 및 개인 사생활 보호에 대한 관심이 높아지면서 개인 인증 방법으로서의 지문인식 기술은 화상인식 기술분야 중에서 가장 각광받는 기술분야로 발전하고 있다. 이와 같은 지문인식 기술은 단순한 출입통제 시스템에서 인터넷 뱅킹, 전자정부 등의 원격응용 시스템으로 발전하고 있다.The fingerprint recognition system has a very high reliability of economic installation cost and security, and is a fingerprint recognition system verified with unique characteristics of unique people based on hundreds of years of global application cases. In particular, since the system can be miniaturized, mobility and space utilization are very high. In addition, with the development of the network, with increasing interest in security and privacy, fingerprint recognition technology as a personal authentication method is developing into the most prominent technology field among the image recognition technology. Such fingerprint recognition technology is developing from a simple access control system to a remote application system such as Internet banking and e-government.

이와 같이 지문정보를 이용한 사용자 인증은 편리함과 동시에 강력한 보안을 제공한다. 하지만, 사용자 인증을 위해 저장된 지문정보가 타인에게 도용된다면 패스워드나 PIN과 달리 변경이 불가능하거나 변경이 제한적이기 때문에 심각한 문제를 일으킨다. 따라서, 암호, 워터마킹, 스테가노그래피(Steganography) 등의 기술을 이용하여 사용자의 중요한 지문정보를 안전하게 전송/저장하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.As such, user authentication using fingerprint information provides convenience and strong security. However, if the fingerprint information stored for user authentication is stolen by others, unlike a password or PIN, it cannot be changed or is limited, causing serious problems. Therefore, researches are being actively conducted to securely transmit / store important fingerprint information of a user by using technologies such as encryption, watermarking, and steganography.

그 중, 퍼지 볼트(Fuzzy vault) 이론을 지문인식에 적용하여 지문정보를 보호하고자 하는 지문 퍼지 볼트는, 사용자의 비밀키와 지문정보를 통합하여 정당한 사용자만이 비밀키를 획득할 수 있는 암호학적 방법이다. 즉, 지문 퍼지 볼트는 사용자의 비밀키를 이용하여 다항식을 생성하고, 거짓 특징점(chaff minutiae)을 랜덤적으로 생성한 후 사용자의 지문 특징점(real minutiae)과 함께 지문 템플릿을 구성함으로써 사용자의 지문 특징점을 보호한다. Among them, the fingerprint fuzzy vault which protects fingerprint information by applying the fuzzy vault theory to fingerprint recognition is a cryptographic method that only a legitimate user can obtain a secret key by integrating the user's secret key and fingerprint information. Way. That is, the fingerprint fuzzy bolt generates a polynomial using the user's secret key, randomly generates a chaff minutiae, and then configures a fingerprint template together with the user's fingerprint minutiae. To protect.

그런데, 이와 같은 퍼지 볼트 이론을 지문인식 시스템에 적용할 경우, 저장된 지문정보와 입력된 지문정보의 유사도를 측정하기 위해서는 먼저 두 지문을 정렬해야 하는데, 지문 템플릿에 수백 개의 거짓 정보가 추가되었고 이중 어느 것이 사용자의 지문 특징점 정보이고 어느 것이 추가된 거짓 정보인지 구분할 수 없는 상태에서 두 지문을 정렬하는 것이 용이하지 않다는 문제점이 있다.
However, when the fuzzy bolt theory is applied to the fingerprint recognition system, two fingerprints must be aligned first to measure the similarity between the stored fingerprint information and the input fingerprint information, and hundreds of false information have been added to the fingerprint template. There is a problem that it is not easy to align the two fingerprints in a state where it is not possible to distinguish which is the fingerprint feature point information of the user and which is added false information.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 지문 템플릿에 수백 개의 거짓 정보가 추가된 경우에도 정렬 과정의 문제를 해결하여 용이하게 지문인증을 할 수 있을 뿐만 아니라, 이와 같은 퍼지 볼트 시스템을 하드웨어적으로 구현하여 지문인증의 수행시간을 단축시킬 수 있는 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조 및 그것에 의한 지문인증 정합방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention was devised to solve the above problems, and even if hundreds of false information is added to the fingerprint template, it is possible to easily perform fingerprint authentication by solving the problem of alignment process, as well as such a fuzzy bolt system. It is an object of the present invention to provide a VLSI structure of a fingerprint fuzzy bolt system and a fingerprint authentication matching method thereof, which can be implemented in hardware to reduce the execution time of fingerprint authentication.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조는, 등록을 위한 등록 지문이미지로부터 등록 특징점을 추출하고, 추출된 상기 등록 특징점에 거짓 특징점을 삽입하여 지문 템플릿을 생성하며, 생성된 상기 지문 템플릿에 대하여 기하학적 해싱 방법에 기초하여 자동 정렬을 수행하기 위한 등록 해시 테이블을 생성하여 데이터베이스로 저장시키는 등록처리 모듈; 인증을 위한 인증 지문이미지로부터 인증 특징점을 추출하고, 추출된 상기 인증 특징점에 대하여 기하학적 해싱 방법에 기초하여 자동 정렬을 수행하기 위한 인증 해시 테이블을 생성하는 인증처리 모듈; 및 상기 등록 해시 테이블의 변환 특징점과 상기 인증 해시 테이블의 변환 특징점을 비교하여 유사도를 계산하며, 그 결과에 따라 상기 인증 지문이미지에 대한 인증 여부를 판단하는 인증 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a VLSI structure of a fingerprint purge bolt system extracts a registration feature point from a registration fingerprint image for registration and inserts a false feature point into the extracted registration feature point to generate a fingerprint template. A registration processing module for generating a registration hash table for performing automatic alignment on the generated fingerprint template and storing the generated fingerprint template in a database; An authentication processing module for extracting an authentication feature point from an authentication fingerprint image for authentication and generating an authentication hash table for performing automatic alignment on the extracted authentication feature point based on a geometric hashing method; And an authentication module that compares the conversion feature point of the registration hash table with the conversion feature point of the authentication hash table, calculates similarity, and determines whether to authenticate the authentication fingerprint image according to the result.

여기서, 상기 등록처리 모듈 및 상기 인증처리 모듈은 소프트웨어 모듈로 구현되는 것이 바람직하다.Here, the registration processing module and the authentication processing module is preferably implemented as a software module.

또한, 상기 인증 모듈은 하드웨어 모듈로 구현되는 것이 바람직하다.In addition, the authentication module is preferably implemented as a hardware module.

바람직하게는, 상기 인증 모듈은, 상기 등록 해시 테이블 및 상기 인증 해시 테이블을 저장하는 메모리; 상기 등록 해시 테이블 및 상기 인증 해시 테이블의 각 변환 특징점에 대한 좌표, 각도, 종류를 비교하는 비교부; 및 상기 등록 해시 테이블 및 상기 인증 해시 테이블의 일치되는 변환 특징점의 수를 계산하는 계산부를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 인증 모듈은 상기 일치되는 변환 특징점의 수가 설정치 이상일 경우에 상기 인증 지문이미지를 인증하는 것이 바람직하다.Preferably, the authentication module, the memory for storing the registration hash table and the authentication hash table; A comparison unit for comparing coordinates, angles, and types of the conversion feature points of the registration hash table and the authentication hash table; And a calculator configured to calculate the number of matching conversion feature points of the registration hash table and the authentication hash table. In this case, the authentication module preferably authenticates the authentication fingerprint image when the number of matching conversion feature points is greater than or equal to a set value.

상기 등록 해시 테이블은 다음과 같이 표현될 수 있다.The registration hash table may be expressed as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, r은 등록 지문 템플릿의 수이며, tri는 등록 지문 템플릿 중 mi를 기준으로 선택하고 기하학적 해싱을 통해 생성된 해시 테이블로서 r-1개의 변환 특징점으로 이루어질 수 있다.Here, r is the number of enrolled fingerprint templates, and tr i is a hash table generated based on m i among enrolled fingerprint templates and generated through geometric hashing, and may include r-1 transform feature points.

또한, 상기 인증 해시 테이블은 다음과 같이 표현될 수 있다.In addition, the authentication hash table may be expressed as follows.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, s는 인증 지문 템플릿의 수이며, trj는 인증 지문 템플릿 중 mj를 기준으로 선택하고 기하학적 해싱을 통해 생성된 해시 테이블로서 s-1개의 변환 특징점으로 이루어질 수 이싸.Here, s is a number of authentication of the fingerprint template, tr j will be formed as a hash table, created by the selection based on the m j of the authentication fingerprint template and geometric hashing to s-1 of converting a feature point Issa.

또한, 상기 메모리의 크기는 상기 등록 해시 테이블의 변환 특징점의 수 p 및 상기 인증 해시 테이블의 변환 특징점의 수 q의 합 이상인 것이 바람직하다.The size of the memory is preferably equal to or greater than the sum of the number p of conversion feature points of the registration hash table and the number q of conversion feature points of the authentication hash table.

여기서, 상기 등록 해시 테이블의 변환 특징점의 수 p는 [r x (r-1)]이며, 상기 r은 등록 지문 템플릿의 수인 것이 바람직하다.Here, the number p of conversion feature points in the registration hash table is [r x (r-1)], and r is preferably the number of registration fingerprint templates.

또한, 상기 인증 해시 테이블의 변환 특징점의 수 q는 [s x (s-1)]이며, 상기 s는 인증 지문 템플릿의 수인 것이 바람직하다.Further, the number q of conversion feature points of the authentication hash table is [s x (s-1)], and s is preferably the number of authentication fingerprint templates.

바람직하게는, 상기 인증 해시 테이블에서 j번째 인증 지문 변환 특징점 trj를 상기 비교부에 입력하고, 상기 등록 해시 테이블에서 i번째 등록 지문 변환 특징점 tri를 상기 비교부에 입력하며, 입력된 두 변환 특징점의 좌표, 각도, 그리고 종류를 비교하여 일치된 변환 특징점의 수를 계산하고, 상기 등록 해시 테이블에서 tri + 1를 상기 비교부에 입력한 후 trj와 tri + 1를 비교하여 일치된 변환 특징점의 수를 계산하며, 상기 인증 해시 테이블에서 trj + 1를 상기 비교부에 입력하여 tri 및 tri + 1와 반복 비교를 수행한다.Preferably, the j th authentication fingerprint conversion feature point tr j is input to the comparator in the authentication hash table, and the i th registration fingerprint conversion feature point tr i is input to the comparator in the registration hash table, and the input two transformations are input. Compute the number of matched transformed feature points by comparing the coordinates, angles, and types of the feature points, input tr i + 1 into the comparison unit in the registered hash table, and compare tr j and tr i + 1 to match. calculates the number of transformation feature point, to enter the tr j + 1 in the authentication hash table in the comparison unit tr i And iterative comparison with tr i + 1 .

한편, 상기의 지문 퍼지 볼트 시스템은, 인증 해시 테이블에서 j번째 인증 지문 변환 특징점 trj를 비교부에 입력하는 단계; 등록 해시 테이블에서 i번째 등록 지문 변환 특징점 tri를 상기 비교부에 입력하는 단계; 입력된 각 변환 특징점의 좌표, 각도, 그리고 종류를 비교하여 일치된 변환 특징점의 수를 계산하는 단계; 상기 등록 해시 테이블에서 tri + 1를 상기 비교부에 입력한 후 trj와 tri + 1를 비교하여 일치된 변환 특징점의 수를 계산하는 단계; 및 상기 인증 해시 테이블에서 trj + 1를 상기 비교부에 입력하여 tri 및 tri + 1와 반복 비교를 수행하는 단계를 포함하는 지문인증 정합방법을 제공한다.
On the other hand, the fingerprint purge vault system, the step of inputting the j th authentication fingerprint conversion feature point tr j in the comparison hash table; Inputting an i th registration fingerprint conversion feature point tr i in the registration hash table into the comparison unit; Calculating the number of matched transform feature points by comparing coordinates, angles, and types of the input transform feature points; Inputting tr i + 1 into the comparison unit in the registration hash table and comparing tr j and tr i + 1 to calculate the number of matched transform feature points; And the input to the comparison unit the tr j + 1 in the authentication hash table tr i And performing an iterative comparison with tr i + 1 .

본 발명에 따르면, 지문 퍼지 볼트의 하드웨어 구조를 소프트웨어 모듈과 하드웨어 모듈을 통합하여 구현함으로써, 기하학적 해싱 기반 지문 퍼지 볼트를 이용하여 지문정보를 보호하며 지문인증 수행시간을 단축시킬 수 있게 된다.
According to the present invention, by implementing the hardware structure of the fingerprint fuzzy bolt by integrating the software module and the hardware module, it is possible to protect the fingerprint information by using the geometric hashing-based fingerprint fuzzy bolt and shorten the time for performing fingerprint authentication.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 퍼지 볼트 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 지문 퍼지 볼트 시스템의 인증 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 지문 영상의 예를 나타낸 도면으로서, (a)는 등록 지문의 영상을 나타내며, (b)는 인증 지문의 영상을 나타낸다.
도 4는 도 1의 지문 퍼지 볼트 시스템의 소프트웨어 모듈과 하드웨어 모듈의 통합 구현을 예시한 도면이다.
도 5는 도 1의 인증 모듈에 의한 지문 정합을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 도 1의 인증 모듈에 의한 지문인증 정합방법을 나타낸 흐름도이다.
1 is a block diagram schematically illustrating a fingerprint purge bolt system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an authentication module of the fingerprint purge bolt system of FIG. 1.
3 shows an example of a fingerprint image, where (a) shows an image of a registered fingerprint and (b) shows an image of an authentication fingerprint.
4 is a diagram illustrating an integrated implementation of a software module and a hardware module of the fingerprint purge bolt system of FIG. 1.
FIG. 5 is a diagram illustrating fingerprint matching by the authentication module of FIG. 1.
6 is a flowchart illustrating a fingerprint authentication matching method by the authentication module of FIG. 1.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조 및 그것에 의한 지문 인증 정합방법을 상세하게 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the VLSI structure and fingerprint authentication matching method of the fingerprint purge bolt system according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 퍼지 볼트 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a fingerprint purge bolt system according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 지문 퍼지 볼트 시스템(100)은 등록처리 모듈(110), 인증처리 모듈(120) 및 인증 모듈(130)을 구비할 수 있다.Referring to the drawings, the fingerprint purge bolt system 100 may include a registration processing module 110, an authentication processing module 120, and an authentication module 130.

등록처리 모듈(110)은 등록을 위한 등록 지문이미지로부터 등록 특징점을 추출하고, 추출된 등록 특징점에 거짓 특징점을 삽입하여 지문 템플릿을 생성하며, 생성된 지문 템플릿에 대하여 기하학적 해싱 방법에 기초하여 자동 정렬을 수행하기 위한 등록 해시 테이블을 생성하여 데이터베이스로 저장시킨다.The registration processing module 110 extracts a registration feature point from a registration fingerprint image for registration, generates a fingerprint template by inserting a false feature point into the extracted registration feature point, and automatically aligns the generated fingerprint template based on a geometric hashing method. Create a hash table to register and store it in the database.

인증처리 모듈(120)은 인증을 위한 인증 지문이미지로부터 인증 특징점을 추출하고, 추출된 인증 특징점에 대하여 기하학적 해싱 방법에 기초하여 자동 정렬을 수행하기 위한 인증 해시 테이블을 생성한다.The authentication processing module 120 extracts an authentication feature point from an authentication fingerprint image for authentication, and generates an authentication hash table for performing automatic alignment on the extracted authentication feature point based on a geometric hashing method.

인증 모듈(130)은 등록 해시 테이블의 변환 특징점과 인증 해시 테이블의 변환 특징점을 비교하여 유사도를 계산하며, 그 결과에 따라 인증 지문이미지에 대한 인증 여부를 판단한다. 이를 위해 인증 모듈(130)은 도 2에 도시한 바와 같이, 메모리(132), 비교부(134) 및 계산부(136)를 구비할 수 있다.The authentication module 130 compares the conversion feature points of the registration hash table with the conversion feature points of the authentication hash table, calculates similarity, and determines whether to authenticate the authentication fingerprint image according to the result. To this end, the authentication module 130 may include a memory 132, a comparator 134, and a calculator 136, as shown in FIG. 2.

메모리(132)는 등록처리 모듈(110)에 의해 생성된 등록 해시 테이블 및 인증처리 모듈(120)에 의해 생성된 인증 해시 테이블을 데이터베이스로 저장한다. 여기서, 메모리(132)는 도시된 바와 같이, 등록 해시 테이블 및 인증 해시 테이블을 각각 독립적으로 저장할 수 있으며, 하나의 메모리에 함께 저장할 수도 있다.The memory 132 stores the registration hash table generated by the registration processing module 110 and the authentication hash table generated by the authentication processing module 120 as a database. Here, as shown, the memory 132 may independently store the registration hash table and the authentication hash table, or may be stored together in one memory.

비교부(134)는 등록 해시 테이블 및 인증 해시 테이블의 각 변환 특징점에 대한 좌표, 각도, 종류(타입)를 비교한다. The comparison unit 134 compares the coordinates, angles, and types (types) of the conversion feature points of the registered hash table and the authentication hash table.

계산부(136)는 비교부(134)에 의한 등록 해시 테이블 및 인증 해시 테이블의 각 변환 특징점에 대한 좌표, 각도, 종류의 비교 결과에 기초하여, 일치되는 변환 특징점의 수를 카운트하여 계산한다.The calculation unit 136 counts and calculates the number of matching conversion feature points based on a comparison result of coordinates, angles, and types of each conversion feature point of the registration hash table and the authentication hash table by the comparison unit 134.

일반적으로 지문인식 시스템에서 사용하는 지문특징 정보는 도 3a에 도시한 바와 같이, 지문 영상에서 융선이 지나는 끝점(ending point)(310)과 하나의 융선이 둘러 나뉘어지는 분기점(bufurcation point)(320)을 사용한다. 그리고, 지문 영상으로부터 추출된 하나의 특징점은 특징점의 좌표, 특징점의 타입정보를 가지며 (x, y, θ, type)으로 표현될 수 있다. In general, fingerprint feature information used in the fingerprint recognition system, as shown in Figure 3a, the end point (ending point) 310 through which the ridge passes in the fingerprint image and the branching point (bufurcation point) 320 is divided into one ridge Use One feature point extracted from the fingerprint image may have a coordinate of the feature point and type information of the feature point and may be represented by (x, y, θ, type).

최근, Juels와 Sudan은 퍼지 볼트(fuzzy vault)라는 암호학적 방법을 제안하였다. 퍼지 볼트의 동작 과정을 자세히 설명하면, 먼저 사용자 A가 비밀키 k를 이용하여 다항식 p를 생성한 후, 지문 특징점으로부터 생성될 수 있는 자신의 A 집합을 이용하여 p(A)를 계산한다. 그리고, 랜덤하게 거짓 정보(지문의 경우, 거짓 특징점)를 A 집합에 추가함으로써 R 집합(지문의 경우, 저장되는 지문 템플릿)을 생성한다. 사용자 B는 비밀키 k를 획득하기 위하여 자신의 B 집합을 사용하는데, B 집합과 A 집합이 상당히 유사하다면(지문의 경우, 저장된 지문 특징점 집합 A와 입력된 지문 특징점 집합 B가 상당히 유사하다면), 사용자 B는 R 집합에서 충분한 수의 p(A) 정보를 획득할 수 있고, 에러 정정 과정을 거쳐 거짓 정보를 제거한 후 다항식 p를 풀어 비밀키를 획득할 수 있다. 특히, 퍼지 볼트는 두 집합의 유사도에 따라 다항식을 풀 수 있도록 동작하기 때문에, 동일 손가락으로부터 입력되는 지문 정보의 특징점들이 순서가 변경되거나 누락 또는 추가되는 지문인식에 적합하다는 특징이 있다.Recently, Juels and Sudan proposed a cryptographic method called fuzzy vault. In detail the operation process of the fuzzy bolt, user A first generates a polynomial p using the secret key k, and then calculates p (A) using its own A set that can be generated from the fingerprint feature points. Then, randomly adding false information (false feature points in case of fingerprint) to A set, R set (fingerprint template stored in case of fingerprint) is generated. User B uses his B set to obtain secret key k. If B set and A set are very similar (in case of fingerprint, if stored fingerprint feature set A and input fingerprint feature set B are very similar), B can obtain a sufficient number of p (A) information from the R set, remove false information through an error correction process, and obtain a secret key by solving the polynomial p. In particular, since the fuzzy bolt operates to solve the polynomial according to the similarity of the two sets, the feature points of the fingerprint information input from the same finger are suitable for the fingerprint recognition in which the order is changed, missing or added.

등록처리 모듈(110)은 등록을 위한 등록 지문이미지로부터 등록 특징점을 추출하고, 추출된 등록 특징점에 거짓 특징점을 삽입하여 지문 템플릿을 생성한다. 즉, 지문 퍼지 볼트를 적용하여 등록을 위한 사용자의 비밀키를 이용한 다항식을 생성하고, 거짓 특징점을 랜덤적으로 생성한 후 등록 특징점(real minutiae)과 함께 지문 템플릿을 구성함으로써 등록 특징점을 보호한다. 이때, 등록처리 모듈(110)은 생성된 지문 템플릿에 대하여 기하학적 해싱 방법에 기초하여 자동 정렬을 수행하기 위한 등록 해시 테이블을 생성하여 데이터베이스로 메모리(132)에 저장시킨다. The registration processing module 110 extracts a registration feature point from a registration fingerprint image for registration, and generates a fingerprint template by inserting a false feature point into the extracted registration feature point. In other words, by applying a fingerprint fuzzy vault to generate a polynomial using the user's private key for registration, and randomly generates a false feature point to protect the registration feature by configuring the fingerprint template with a real minutiae. In this case, the registration processing module 110 generates a registration hash table for performing automatic alignment on the generated fingerprint template based on the geometric hashing method, and stores the registration hash table in the memory 132 as a database.

마찬가지로, 인증처리 모듈(120)은 인증을 위한 인증 지문이미지로부터 인증 특징점을 추출한다. 이때, 동일인의 지문일지라도 지문 입력장치에 지문을 입력할 때마다 도 3b에 나타낸 바와 같이, 특징점의 좌표값이 이동(translation)되고 방향이 회전(rotation)될 수 있다. 동일인에 대하여 도 3a는 등록할 때 입력된 지문 영상이며, 도 3b는 인증할 때 입력된 지문 영상이다. 도 3a의 끝점(310)과 도 3b의 끝점(330)은 동일한 특징점 쌍이고, 마찬가지로 도 3a의 분기점(320)과 도 3b의 분기점(340)은 동일한 특징점 쌍이다. 이러한 방법으로 두 지문에서 추출된 모든 특징점에 대하여 위치와 방향의 차에 의거하여 유사하다고 판단되는 모든 특징점 쌍을 찾아내거나 유사도에 따라 스코어를 구하여 임계치 이상이 되는지 확인할 수 있다. 이것은 지문이 입력될 대동일한 위치, 동일한 방향으로 입력되었다는 것을 가정하여 절대적인 위상을 비교하는 방법으로, 위치와 방향 등의 유사성을 확인하기 이전에 두 지문이 동일한 기준을 갖도록 보정하는 과정이 추가될 수 있다. 즉, 도 3a와 도 3b에서와 같이 동일한 특징점 쌍이더라도 입력하는 시점에 따라 절대적인 좌표값의 방향이 상이하여 두 지문이 변화된 양만큼 이동하고 회전하는 보정(alignment) 과정이 추가될 수 있다. 인증처리 모듈(120)은 추출되고 보정된 인증 특징점에 대하여 기하학적 해싱 방법에 기초하여 자동 정렬을 수행하기 위한 인증 해시 테이블을 생성한다. 이와 같은 등록처리 모듈(110) 및 인증처리 모듈(120)은 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. Similarly, the authentication processing module 120 extracts an authentication feature point from an authentication fingerprint image for authentication. In this case, even when the fingerprint of the same person is input, the coordinate value of the feature point may be translated and the direction may be rotated as shown in FIG. 3B whenever the fingerprint is input to the fingerprint input device. For the same person, FIG. 3A is a fingerprint image input when registering, and FIG. 3B is a fingerprint image input when authenticating. The end point 310 of FIG. 3A and the end point 330 of FIG. 3B are the same feature point pairs, and similarly, the branch point 320 of FIG. 3A and the branch point 340 of FIG. 3B are the same feature point pairs. In this way, all the feature points extracted from the two fingerprints can be identified based on the difference between the position and the direction, and all pairs of feature points determined to be similar can be found, or scores can be obtained according to the similarity to determine whether the threshold is greater than or equal to. This is a method of comparing absolute phases on the assumption that fingerprints are input in the same location and in the same direction. A process of correcting two fingerprints to have the same reference before checking similarity of location and direction may be added. have. That is, even in the same pair of feature points as shown in FIGS. 3A and 3B, an absolute coordinate value is different in direction according to an input time, and thus an alignment process of moving and rotating two fingerprints by a changed amount may be added. The authentication processing module 120 generates an authentication hash table for performing automatic alignment based on the geometric hashing method for the extracted and corrected authentication feature points. The registration processing module 110 and the authentication processing module 120 may be implemented as a software module.

여기서, 기하학적 해싱 방법에 기초하여 자동 정렬을 수행하기 위한 해시 테이블을 생성하는 이유는, 저장된 지문정보와 입력된 지문정보의 유사도를 측정하기 위해서는 먼저 두 지문을 정렬해야 하는데, 지문 템플릿에 수백 개의 거짓 정보가 추가되었고 이중 어느 것이 사용자의 지문 특징점(등록 특징점) 정보이고 어느 것이 추가된 거짓 정보인지 구분할 수 없는 상태에서 두 지문을 정렬하는 것은 용이하지 않기 때문이다.Here, the reason for generating a hash table for performing the automatic alignment based on the geometric hashing method is that in order to measure the similarity between the stored fingerprint information and the input fingerprint information, the two fingerprints must first be aligned. This is because the information has been added and it is not easy to align the two fingerprints without being able to distinguish which of the user's fingerprint feature point (registration feature point) information and which is added false information.

이와 같은 기하학적 해싱 방법 중의 하나로, 3차원 해시 테이블을 이용하여 거짓 특징점을 삽입하고 추가적인 정보 없이 역변환이 불가능한 변환된 영역상에서 자동으로 지문 정렬을 수행하는 방법을 사용할 수 있다. 이때, 모델기반 객체인식(model-based object recognition) 방법이 이용될 수 있다. 모델기반 객체인식 방법은 객체의 집합으로부터 어떤 한 객체와 동일한 객체를 포함하는 장면을 찾아내는 방법이다. 이때, 객체는 점이나 선으로 표현될 수 있고 기하학적 방법으로 변형된 객체의 정보를 특징(feature)이라 하며 특징을 최소화하여 객체정보를 구성한다. 이렇게 만들어진 객체정보와 비교할 객체정보는 AND 또는 OR 연산을 하고 그 결과에 따라 유사도를 확인할 수 있다.As one of such geometric hashing methods, a method of inserting false feature points using a three-dimensional hash table and automatically performing fingerprint alignment on a transformed region where inverse transformation is impossible without additional information may be used. In this case, a model-based object recognition method may be used. Model-based object recognition is a method of finding a scene that contains the same object as an object from a set of objects. In this case, the object may be represented by a point or a line and the information of the object transformed in a geometric manner is called a feature, and the object information is configured by minimizing the feature. The object information to be compared with the object information thus made is AND or OR operation and the similarity can be confirmed according to the result.

많은 객체 인식 방법은 장면과 객체 사이의 특징을 예측 또는 검증하는 방법으로 이용한다. 기하학적 해싱 방법은 기존의 방법과는 다르게 전처리 단계와 인식단계를 병렬적으로 처리하기 때문에 인식과정의 수행시간이 효율적이다. 특히, 일부 가려진(occluded) 객체를 인식할 수 있는 기하학적 해싱의 특징은 수많은 거짓 정보를 포함한 볼트로부터 실제 사용자의 지문 특징점을 구분해내야 하는 지문 퍼지 볼트의 상황에 적합하다. 기하학적 해싱 알고리즘은 다음과 같이 전처리 과정(등록과정)과 인식과정(식별과정)으로 구분된다.Many object recognition methods use a method of predicting or verifying a feature between a scene and an object. Unlike the conventional method, the geometric hashing method processes the preprocessing step and the recognition step in parallel, so that the execution time of the recognition process is efficient. In particular, the feature of geometric hashing capable of recognizing some occluded objects is well suited to the situation of fingerprint fuzzy vaults, where a fingerprint feature point of a real user must be distinguished from a vault containing a large number of false information. The geometric hashing algorithm is divided into the preprocessing process (registration process) and the recognition process (identification process) as follows.

전처리 과정은 오프라인으로 단 한번만 수행된다. 우선, 객체의 점으로 표현된 특징점은 데이터베이스에 저장되기 위하여 기하학적 변환에 의해 많은 정보를 포함한 해시 테이블 형태로 저장된다. 가령, 객체의 특징점 n개가 데이터베이스에 저장되었다면, 한 개의 특징점을 기준점으로 선택하여 쌍이 되는 다른 특징점과 함께 회전이나 이동의 기하학적 변환을 이용하여 좌표축의 중심으로 이동시킨다. 그리고 나머지 특징점들을 같은 방법으로 변환시키고, 변형된 좌표에는 해시 테이블의 bin이라고 정의된 방법으로 표시한다. 이렇게 n개의 모든 특징점에 대하여 기준점을 선택하고 나머지 특징점들을 같은 방법으로 변환시킨다.The pretreatment process is performed only once offline. First, feature points expressed as points of an object are stored in the form of a hash table containing a lot of information by geometric transformation in order to be stored in the database. For example, if n feature points of an object are stored in a database, one feature point is selected as a reference point and moved to the center of the coordinate axis by using a geometric transformation of rotation or movement along with other pairs of feature points. The remaining feature points are converted in the same way, and the transformed coordinates are marked by the bin defined in the hash table. The reference point is selected for all n feature points and the remaining feature points are converted in the same way.

온라인으로 수행되는 인식과정은, 인식하려는 객체의 특징점 S를 추출하고, 임의의 특징점을 기준점으로 선택하여 쌍이 되는 다른 특징점과 함께 회전이나 이동의 기하학적 변환을 이용하여 좌표축의 중심으로 이동시킨다. 그리고 나머지 특징점들을 같은 방법으로 변환시킨다. 이렇게 생성된 테이블은 전처리 과정에서 생성된 해시 테이블과 비교되어 bin의 수를 올려준다. 다시 n개의 모든 특징에 대하여 기준점을 선택하고 위와 같이 나머지 특징점들을 같은 방법으로 변환시킨 후, 최종적으로 가장 높은 점수를 가진 bin이 가장 유사한 객체라고 인식한다. 특히, 기준점을 선택하는 것은 상황에 따라 한 개의 특징점을 선택할 수 있고, 두 개 이상이 될 수도 있다. 또한, 객체의 특징은 점이 아닌 선으로도 표현될 수 있다.In the recognition process performed online, the feature point S of the object to be recognized is extracted, and an arbitrary feature point is selected as a reference point and moved to the center of the coordinate axis by using a geometric transformation of rotation or movement together with other feature points that are paired. Then convert the remaining feature points in the same way. The generated table is compared with the hash table created during the preprocessing and increases the number of bins. Again, after selecting the reference point for all n features and converting the remaining feature points in the same way as above, the bin with the highest score is finally recognized as the most similar object. In particular, selecting a reference point may select one feature point and may be two or more depending on circumstances. In addition, the feature of the object may be represented by a line rather than a point.

여기에 기재한 기하학적 해싱 방법은 일 예일 뿐이며, 본 발명에 적용할 수 있는 기하학적 해싱 방법이 전술한 방법에 한정되지 않음은 물론이다.The geometric hashing method described herein is merely an example, and the geometric hashing method applicable to the present invention is not limited to the above-described method.

인증 모듈(130)은 등록 해시 테이블 및 인증 해시 테이블의 각 변환 특징점에 대한 좌표, 각도, 종류의 비교 결과에 따라 일치되는 변환 특징점의 수가 설정치 이상일 경우에 인증 지문이미지를 인증하거나, 등록 해시 테이블 및 인증 해시 테이블의 변환 특징점의 유사도가 설정된 값 이상일 경우에 인증 지문이미지를 인증할 수 있다.The authentication module 130 authenticates an authentication fingerprint image when the number of matching conversion feature points is greater than or equal to a set value according to a comparison result of coordinates, angles, and types of each conversion feature point of the registration hash table and the authentication hash table, or the registration hash table and The authentication fingerprint image may be authenticated when the similarity of the conversion feature points of the authentication hash table is greater than or equal to a set value.

도 4는 도 1의 지문 퍼지 볼트 시스템의 소프트웨어 모듈과 하드웨어 모듈의 통합 구현을 예시한 도면이다. 즉, 도 4는 등록처리 모듈(110) 및 인증처리 모듈(120)이 소프트웨어 모듈로 구현되고, 인증 모듈(130)이 하드웨어 모듈로 구현된 통합 구현 시스템의 예를 나타낸다. 4 is a diagram illustrating an integrated implementation of a software module and a hardware module of the fingerprint purge bolt system of FIG. 1. That is, FIG. 4 illustrates an example of an integrated implementation system in which the registration processing module 110 and the authentication processing module 120 are implemented as software modules, and the authentication module 130 is implemented as hardware modules.

지문 퍼지 볼트 시스템의 등록 특징점 등록과정은 지문 특징점 추출, 거짓 특징점 생성, 지문 템플릿 생성, 등록지문 해시 테이블 생성, 및 지문 데이터베이스 저장 단계로 이루어질 수 있다. 또한, 지문인식 과정은 입력 지문의 특징점 추출 및 인증지문 해시 테이블 생성단계로 이루어질 수 있다. 이때, 지문인식 과정에서 생성된 인증지문 해시 테이블과 등록과정에서 생성된 등록지문 해시 테이블을 서로 정합하여 변환 특징점에 대한 유사도를 계산하여 입력된 지문에 대한 인증 여부를 수행한다.The registration feature registration process of the fingerprint fuzzy bolt system may be performed by extracting a fingerprint feature point, generating a false feature point, generating a fingerprint template, generating a registration fingerprint hash table, and storing a fingerprint database. Also, the fingerprint recognition process may be performed by extracting feature points of an input fingerprint and generating an authentication fingerprint hash table. At this time, the authentication fingerprint hash table generated in the fingerprint recognition process and the registration fingerprint hash table generated in the registration process are matched with each other to calculate the similarity of the transformed feature points and perform authentication on the input fingerprint.

도 5는 도 1의 인증 모듈에 의한 지문 정합을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 인증 모듈(130)은 등록 해시 테이블과 인증 해시 테이블을 각각 저장하는 메모리(132), 2n개의 비교부(134)(이하, '매칭모듈'이라고도 한다), 그리고 등록 지문 변환 특징점과 인증 지문 변환 특징점에 대한 일치된 변환 특징점의 수를 계산하는 계산부(136)로 구성된다. 여기서, 각각의 해시 테이블은 변환 특징점으로 이루어져 있다. 등록 지문 변환 특징점은 등록 과정에서 사용자의 지문 특징점과 이를 보호하기 위해 삽입된 거짓 특징점이 기하학적 변환을 통해 생성된 특징점이다. 또한, 인증 지문 변환 특징점은 인증을 위한 지문의 특징점이 기하학적 변환을 통해 생성된 특징점이다. 이때, 등록 해시 테이블은 수학식 1과 같이 표현할 수 있다. FIG. 5 is a diagram illustrating fingerprint matching by the authentication module of FIG. 1. The authentication module 130 includes a memory 132 for storing a registration hash table and an authentication hash table, 2 n comparison units 134 (hereinafter also referred to as a matching module), and a registration fingerprint conversion feature point and an authentication fingerprint conversion. And a calculation unit 136 for calculating the number of matched transform feature points for the feature points. Here, each hash table consists of transform feature points. The registration fingerprint conversion feature point is a feature point generated by geometrical transformation of a fingerprint feature point of a user and an inserted false feature point in order to protect it. In addition, the authentication fingerprint conversion feature point is a feature point generated by geometric transformation of the feature point of the fingerprint for authentication. In this case, the registration hash table may be expressed as in Equation 1.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, r은 등록 지문 템플릿의 수이다. 또한, tri는 등록 지문 템플릿 중 mi를 기준으로 선택하고 기하학적 해싱을 통해 생성된 해시 테이블로서 r-1개의 변환 특징점으로 이루어진다.Where r is the number of enrolled fingerprint templates. In addition, tr i is composed of a hash table, a selection based on the m i of the registered fingerprint and the template generated by the geometric hashing to r-1 of converting a feature point.

또한, 인증 해시 테이블은 수학식 2와 같이 표현될 수 있다. In addition, the authentication hash table may be expressed as in Equation 2.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, s는 인증 지문 템플릿의 수이며, trj는 인증 지문 템플릿 중 mj를 기준으로 선택하고 기하학적 해싱을 통해 생성된 해시 테이블로서 s-1개의 변환 특징점으로 이루어진다.Here, s is the number of authentication fingerprint template, tr j is composed of a hash table is selected based on the authentication of the fingerprint template and m j generated by the geometric hashing to s-1 of converting a feature point.

또한, 등록 해시 테이블 및 인증 해시 테이블을 저장하는 메모리(132)가 하나의 메모리로 구현된 경우, 메모리의 크기는 등록 해시 테이블의 변환 특징점의 수 p 및 인증 해시 테이블의 변환 특징점의 수 q의 합 이상의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 이때, 등록 해시 테이블의 변환 특징점의 수 p는 [r x (r-1)]이며, r은 등록 지문 템플릿의 수이다. 또한, 인증 해시 테이블의 변환 특징점의 수 q는 [s x (s-1)]이며, s는 인증 지문 템플릿의 수이다.In addition, when the memory 132 storing the registration hash table and the authentication hash table is implemented as one memory, the size of the memory is the sum of the number of conversion points p of the registration hash table and the number q of conversion feature points of the authentication hash table. It is preferable to have the above size. At this time, the number p of conversion feature points in the registration hash table is [r x (r-1)], and r is the number of registration fingerprint templates. The number q of conversion feature points in the authentication hash table is [s x (s-1)], and s is the number of authentication fingerprint templates.

도 6은 도 1의 인증 모듈에 의한 지문인증 정합방법을 나타낸 흐름도이다. 먼저, 인증 해시 테이블 V에서 j번째 인증 지문 변환 특징점 trj를 매칭모듈(134)에 입력한다(S501 내지 S505). 또한, 등록 해시 테이블 E에서 i번째 등록 지문 변환 특징점 tri를 매칭모듈(134)에 입력한다(S509, S511). 6 is a flowchart illustrating a fingerprint authentication matching method by the authentication module of FIG. 1. First, the j-th authentication fingerprint conversion feature point tr j from the authentication hash table V is input to the matching module 134 (S501 to S505). Further, the i-th registered fingerprint conversion feature point tr i from the registration hash table E is input to the matching module 134 (S509, S511).

다음에, 입력된 두 변환 특징점의 좌표, 각도, 그리고 종류를 비교한다(S513). 일치된 변환 특징점의 수를 계산하며(S515, 517), i가 r-1 이상이 될 때까지 E에서 tri + 1를 매칭모듈(134)에 입력한 후 trj와 tri + 1를 비교한다(S519). E의 모든 변환 특징점을 비교한 후, j가 s-1 이상이 될 때까지 V에서 trj + 1를 매칭모듈(134)에 입력하여 반복 비교를 수행한다.Next, the coordinates, angles, and types of the two converted feature points are compared (S513). The number of matched transform feature points is calculated (S515, 517), and tr i + 1 is input into the matching module 134 at E until i is equal to or greater than r-1, and then tr j and tr i + 1 are compared. (S519). After comparing all the transform feature points of E, iterative comparison is performed by inputting tr j + 1 into the matching module 134 at V until j becomes greater than or equal to s-1.

예로서, 2개의 매칭모듈(134)로 구성된 하드웨어 구조는 다음과 같다. 먼저, 인증 해시 테이블의 tr0와 tr1이 각각 매칭모듈(1)과 매칭모듈(2)에 입력되고, 등록 해시 테이블의 tr0이 매칭모듈(1)에 입력된다(매칭모듈(1)과 매칭모듈(2)는 도 4에서 Matching(1)과 Matching(2)로 나타내었다). 매칭모듈(1)에서 입력된 두 tr(인증 해시 테이블의 tr0와 등록 해시 테이블의 tr0)의 변환 특징점들이 비교된다. 비교부(134)에서 일치된 변환 특징점의 쌍의 수를 계산한다. 이 후에, 등록 해시 테이블의 tr0은 매칭모듈(1)에서 매칭모듈(2)로 등록 해시 테이블의 tr1은 등록 해시 테이블에서 매칭모듈(1)로 전송된다. 매칭모듈(1)은 등록 해시 테이블의 tr1과 인증 해시 테이블의 tr0을, 매칭모듈(2)는 등록 해시 테이블의 tr0과 인증 해시 테이블의 tr1을 동시에 비교한다. 변환 특징점의 일치 여부를 판단한 후, 등록 해시 테이블의 은 다음 매칭모듈로 전송된다. 이와 같은 동일한 방법으로 등록 해시 테이블의 모든 tr이 매칭모듈(2)에서 인증 해시 테이블의 tr1과 비교가 이루어질 때까지 수행한 후, 인증 해시 테이블의 tr2와 tr3이 매칭모듈(1)과 매칭모듈(2)에 입력된다. 다시 등록 해시 테이블의 tr0이 매칭모듈(1)에 전송되면서 위의 과정을 수행한다. 인증 해시 테이블의 trs -1이 매칭모듈(2)에 입력되어 등록 해시 테이블의 trr -1과 비교될 때까지 반복한다. For example, the hardware structure consisting of two matching modules 134 is as follows. First, tr 0 and tr 1 of the authentication hash table are input to the matching module 1 and the matching module 2, respectively, and tr 0 of the registered hash table is input to the matching module 1 (matching module 1 and The matching module 2 is shown as Matching 1 and Matching 2 in FIG. 4). Matching of feature point conversion module 1, the two tr (tr 0 tr 0 and the registered hash table of authentication hash table) in the input are compared. The comparator 134 calculates the number of pairs of matched transform feature points. After that, tr 0 of the registration hash table is transmitted from the matching module 1 to the matching module 2, and tr 1 of the registration hash table is transmitted from the registration hash table to the matching module 1. Matching module 1 compares tr tr 0 of 1 and the authentication hash table, the hash table of the registration, the matching module (2) is the one of tr tr 0 and authenticated hash table, the hash table at the same time of the registration. After determining whether the transform feature points match, the of the registered hash table is transmitted to the next matching module. In this same manner, all trs of the registered hash table are executed until the matching module 2 compares with tr 1 of the authentication hash table, and then tr 2 and tr 3 of the authentication hash table are matched with the matching module 1. It is input to the matching module 2. The tr 0 of the registration hash table is transmitted to the matching module 1 to perform the above process. It repeats until tr s -1 of the authentication hash table is input to the matching module 2 and compared with tr r -1 of the registration hash table.

실험결과, 2개의 매칭모듈을 가진 하드웨어 구조에서 지문 특징점 36개, 거짓 특징점 200개 일 때 0.20초 거짓 특징점 400개일 때, 0.43초이었다. 반면에 동일한 조건에서 소프트웨어로만 적용하면 각각 1.13초 2.20초이었다.
Experimental results show that the hardware architecture with two matching modules is 0.20 seconds for 36 fingerprint features and 200 false features for 0.43 seconds for 400 false features. On the other hand, when applied only in software under the same conditions, respectively, it was 1.13 seconds and 2.20 seconds, respectively.

100: 지문 퍼지 볼트 시스템 110: 등록처리 모듈
120: 인증처리 모듈 130: 인증 모듈
100: fingerprint purge bolt system 110: registration processing module
120: authentication processing module 130: authentication module

Claims (11)

등록을 위한 등록 지문이미지로부터 등록 특징점을 추출하고, 추출된 상기 등록 특징점에 거짓 특징점을 삽입하여 지문 템플릿을 생성하며, 생성된 상기 지문 템플릿에 대하여 기하학적 해싱 방법에 기초하여 자동 정렬을 수행하기 위한 등록 해시 테이블을 생성하여 데이터베이스로 저장시키는 등록처리 모듈;
인증을 위한 인증 지문이미지로부터 인증 특징점을 추출하고, 추출된 상기 인증 특징점에 대하여 기하학적 해싱 방법에 기초하여 자동 정렬을 수행하기 위한 인증 해시 테이블을 생성하는 인증처리 모듈; 및
상기 등록 해시 테이블의 변환 특징점과 상기 인증 해시 테이블의 변환 특징점을 비교하여 유사도를 계산하며, 그 결과에 따라 상기 인증 지문이미지에 대한 인증 여부를 판단하는 인증 모듈
을 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조.
Extracts a registration feature point from a registration fingerprint image for registration, generates a fingerprint template by inserting a false feature point into the extracted registration feature point, and registers to perform the automatic alignment on the generated fingerprint template based on a geometric hashing method. A registration processing module for generating a hash table and storing the hash table in a database;
An authentication processing module for extracting an authentication feature point from an authentication fingerprint image for authentication and generating an authentication hash table for performing automatic alignment on the extracted authentication feature point based on a geometric hashing method; And
An authentication module for comparing similarity between the conversion feature point of the registration hash table and the conversion feature point of the authentication hash table and calculating similarity, and determining whether to authenticate the authentication fingerprint image according to the result.
VLSI structure of the fingerprint purge bolt system comprising a.
제 1항에 있어서,
상기 등록처리 모듈 및 상기 인증처리 모듈은 소프트웨어 모듈로 구현되는 것을 특징으로 하는 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조.
The method of claim 1,
The registration processing module and the authentication processing module VLSI structure of the fingerprint fuzzy bolt system, characterized in that implemented as a software module.
제 1항에 있어서,
상기 인증 모듈은 하드웨어 모듈로 구현되는 것을 특징으로 하는 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조.
The method of claim 1,
The authentication module is a VLSI structure of the fingerprint fuzzy bolt system, characterized in that implemented as a hardware module.
제 1항에 있어서,
상기 인증 모듈은,
상기 등록 해시 테이블 및 상기 인증 해시 테이블을 저장하는 메모리;
상기 등록 해시 테이블 및 상기 인증 해시 테이블의 각 변환 특징점에 대한 좌표, 각도, 종류를 비교하는 비교부; 및
상기 등록 해시 테이블 및 상기 인증 해시 테이블의 일치되는 변환 특징점의 수를 계산하는 계산부를 포함하며,
상기 일치되는 변환 특징점의 수가 설정치 이상일 경우에 상기 인증 지문이미지를 인증하는 것을 특징으로 하는 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조.
The method of claim 1,
The authentication module,
A memory for storing the registration hash table and the authentication hash table;
A comparison unit for comparing coordinates, angles, and types of the conversion feature points of the registration hash table and the authentication hash table; And
A calculation unit for calculating a number of matching conversion feature points of the registration hash table and the authentication hash table,
And wherein the authentication fingerprint image is authenticated when the number of matching conversion feature points is greater than or equal to a set value.
제 4항에 있어서,
상기 등록 해시 테이블은 다음과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조:
Figure pat00005

여기서, r은 등록 지문 템플릿의 수이며, tri는 등록 지문 템플릿 중 mi를 기준으로 선택하고 기하학적 해싱을 통해 생성된 해시 테이블로서 r-1개의 변환 특징점으로 이루어짐.
The method of claim 4, wherein
The registration hash table is a VLSI structure of a fingerprint fuzzy bolt system, characterized in that:
Figure pat00005

Here, r is the number of enrolled fingerprint templates, and tr i is a hash table generated based on m i among enrolled fingerprint templates and generated through geometric hashing, consisting of r-1 transform feature points.
제 4항에 있어서,
상기 인증 해시 테이블은 다음과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조:
Figure pat00006

여기서, s는 인증 지문 템플릿의 수이며, trj는 인증 지문 템플릿 중 mj를 기준으로 선택하고 기하학적 해싱을 통해 생성된 해시 테이블로서 s-1개의 변환 특징점으로 이루어짐.
The method of claim 4, wherein
The authentication hash table is a VLSI structure of a fingerprint fuzzy bolt system, characterized in that:
Figure pat00006

Here, s is a number of authentication of the fingerprint template, tr j is selected based on the m j of the authentication fingerprint template and a hash table created by the geometric hashing constituted by any s-1 of converting a feature point.
제 4항에 있어서,
상기 메모리의 크기는 상기 등록 해시 테이블의 변환 특징점의 수 p 및 상기 인증 해시 테이블의 변환 특징점의 수 q의 합 이상인 것을 특징으로 하는 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조.
The method of claim 4, wherein
And the size of the memory is equal to or greater than the sum of the number p of conversion feature points of the registration hash table and the number q of conversion feature points of the authentication hash table.
제 7항에 있어서,
상기 등록 해시 테이블의 변환 특징점의 수 p는 [r x (r-1)]이며, 상기 r은 등록 지문 템플릿의 수인 것을 특징으로 하는 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조.
The method of claim 7, wherein
The number p of conversion feature points of the registration hash table is [rx (r-1)], and r is the number of registration fingerprint templates.
제 7항에 있어서,
상기 인증 해시 테이블의 변환 특징점의 수 q는 [s x (s-1)]이며, 상기 s는 인증 지문 템플릿의 수인 것을 특징으로 하는 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조.
The method of claim 7, wherein
The number q of conversion feature points of the authentication hash table is [sx (s-1)], and s is the number of authentication fingerprint templates.
제 4항에 있어서,
상기 인증 해시 테이블에서 j번째 인증 지문 변환 특징점 trj를 상기 비교부에 입력하고, 상기 등록 해시 테이블에서 i번째 등록 지문 변환 특징점 tri를 상기 비교부에 입력하며, 입력된 두 변환 특징점의 좌표, 각도, 그리고 종류를 비교하여 일치된 변환 특징점의 수를 계산하고, 상기 등록 해시 테이블에서 tri + 1를 상기 비교부에 입력한 후 trj와 tri + 1를 비교하여 일치된 변환 특징점의 수를 계산하며, 상기 인증 해시 테이블에서 trj + 1를 상기 비교부에 입력하여 tri 및 tri + 1와 반복 비교를 수행하는 것을 특징으로 하는 지문 퍼지 볼트 시스템의 VLSI 구조.
The method of claim 4, wherein
Input the j th authentication fingerprint conversion feature point tr j in the authentication hash table into the comparison unit, the i th registration fingerprint conversion feature point tr i in the registration hash table, and input the coordinates of the two conversion feature points, Compute the number of matched feature points by comparing the angles and types, input tr i + 1 to the comparison unit in the registered hash table, and compare the number of matched feature points by comparing tr j and tr i + 1 . And tr i + 1 in the authentication hash table by entering the comparison unit tr i And repeating the comparison with tr i + 1 .
인증 해시 테이블에서 j번째 인증 지문 변환 특징점 trj를 비교부에 입력하는 단계;
등록 해시 테이블에서 i번째 등록 지문 변환 특징점 tri를 상기 비교부에 입력하는 단계;
입력된 각 변환 특징점의 좌표, 각도, 그리고 종류를 비교하여 일치된 변환 특징점의 수를 계산하는 단계;
상기 등록 해시 테이블에서 tri + 1를 상기 비교부에 입력한 후 trj와 tri + 1를 비교하여 일치된 변환 특징점의 수를 계산하는 단계; 및
상기 인증 해시 테이블에서 trj + 1를 상기 비교부에 입력하여 tri 및 tri + 1와 반복 비교를 수행하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 지문 퍼지 볼트 시스템에 의한 지문인증 정합 방법.
Inputting the j th authentication fingerprint conversion feature point tr j in the authentication hash table to the comparison unit;
Inputting an i th registration fingerprint conversion feature point tr i in the registration hash table into the comparison unit;
Calculating the number of matched transform feature points by comparing coordinates, angles, and types of the input transform feature points;
Inputting tr i + 1 into the comparison unit in the registration hash table and comparing tr j and tr i + 1 to calculate the number of matched transform feature points; And
In the authentication hash table tr j + 1 input to the comparison unit tr i And performing an iterative comparison with tr i + 1
Fingerprint authentication matching method by a fingerprint fuzzy bolt system comprising a.
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