KR20160029191A - 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치 및 이를 이용한 지정맥 인식 방법 - Google Patents

지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치 및 이를 이용한 지정맥 인식 방법 Download PDF

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이병도
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이병도
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Abstract

본 발명에 따른 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치는, 지정맥 인식을위해 인식대상 손가락에 적외선을 조사하는 적외선 램프(100); 상기 적외선 램프(100)에 의해 상기 인식대상 손가락을 통과한 적외선을 필터링하기 위한 광학필터(130); 상기 광학필터(130)에 의해 필터링된 인식대상 손가락의 영상을 획득하는 CMOS카메라(110); 상기 CMOS카메라(110)의 배율을 높여 원거리 인식률을 높이는 렌즈(120); 상기 CMOS카메라(110)로부터 획득된 데이터를 처리하는 카메라 보드(200); 상기 카메라 보드(200)에 상기 렌즈(120)를 고정하는 렌즈 홀더(140);를 포함하여 구성되고, 이러한 카메라모듈장치를 이용한 지정맥 인식방법은, 인식대상 손가락에 적외선을 조사하는 적외선 조사단계(A); 상기 적외선 조사단계(A)에 의해 적외선에 통과된 손가락으로부터 손가락 이미지를 획득하는 이미지 획득단계(B); 상기 이미지 획득단계(B)에서 획득한 손가락 이미지로부터 배경을 제거하여 지정맥 이미지를 획득하는 지정맥 이미지 획득단계(C); 상기 지정맥 이미지 획득단계(C)로부터 획득된 지정맥 이미지를 패턴화 하는 패턴화 단계(D); 상기 패턴화 단계(D)에 의해 얻어진 지정맥 패턴을 형상화한 지정맥 이미지 데이터를 출력하는 이미지 처리 단계(E); 상기 이미지 처리 단계(E)에 의해 처리된 이미지 데이터로서 지정맥 인식을 처리하는 지정맥 인식 단계(F);를 포함하게 된다.
따라서, 본 발명은 지정맥을 인식하되 렌즈(120)의 배율확대와 CMOS카메라(110)에 의해 획득된 영상의 잡음을 최소한의 광학필터(130)로서 제거할 수 있고, 보다 원거리에서 고속으로 정확하게 지정맥 영역을 확보함으로써 지정맥 인식의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Description

지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치 및 이를 이용한 지정맥 인식 방법{The camera module for finger vein recognition and the method for finger vein recognition}
본 발명은 생체 인식 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지정맥을 카메라로서 인식하여 획득한 영상을 기반으로 정확한 지정맥 영역을 확보함으로써 지정맥 인식의 정확도를 향상시킬 수 있는 지정맥 인식 장치에 관한 것이다.
최근 차량용 이모빌라이져 및 자동화 차량조작을 위한 텔레매틱스 시스템의 개인 인증 등과 같은 자동차 분야, 가정 및 회사 출입문 보안 분야에서 키를 분실할 염려가 없고 비밀번호를 잊어먹을까 염려할 필요가 없는 생체인식 장치들이 개발되어 적용되고 있는 추세이다.
생체인식 기술로는 지문, 홍채, 얼굴 및 음성인식 등이 있으며, 최근에는 손가락의 혈관을 인식하는 지정맥 인식 기술도 생체인식 기술의 하나로 부각되고 있다.
홍채 인식 기술은 인식 오류가 날 가능성이 거의 없고 위조도 어렵다는 점에서 가장 신뢰할 수 있는 생체 인식기술이다.
그러나 대부분의 사람이 홍채 인식을 위해 눈에 직접 빛을 비추기를 꺼리며, 홍채 인식 장치는 크기가 크며 고가라는 단점이 있다.
얼굴 또는 목소리 인식 기술은 신원 인식을 하는 데에 있어서 가장 자연스러운 형태의 생체 정보라는 장점을 가진다.
그러나 인식의 정확성의 측면에서 다른 기술에 비해서 정확성이 떨어지는 단점을 가진다.
지정맥 인식 기술이란 적외선을 통해 취득한 지정맥 패턴 영상을 이용하여 개인을 식별하는 기술을 말한다.
인간의 정맥은 피부 바로 밑에 복잡한 형태를 가지고 위치하며, 여러 연구에 따르면 정맥의 패턴은 개개인에 따라 모두 다르며 나이를 먹어도 그 패턴이 변화하지 않는 것으로 알려져 있다.
지정맥 인식 기술은 다음과 같은 장점을 갖는다.
1) 정맥은 신체 내부에 존재하므로 도난 또는 위조의 위험이 거의 없고, 손가락 표면의 상태가 인식에 아무런 영향을 끼치지 않는다.
2) 적외선을 이용하여 사용자의 편의성이 높은 비접촉식 장치를 구성할 수 있다.
3) 지정맥 패턴은 안정적이고 비교적 명확하게 찾을 수 있으므로, 작고 이미지 프로세싱이 간단한 지정맥 영상을 획득하기 위하여 해상도가 낮은 카메라를 사용할 수 있다.
즉, 지정맥 인식 기술은 보안성과 편의성의 측면에서 균형 잡힌 성능을 제공할 수 있다.
상기와 같은 장점들로 인해 최근 지정맥 인식 기술은 지문, 홍채, 얼굴 및 목소리 인식 기술에 비해서 매우 각광받고 있다.
생체 인식 기술은 크게 이미지 기반 기술과 특징점 기반 기술로 분류할 수 있다.
이미지 기반 기술은 취득 이미지 자체를 매칭에 이용하는 방식이다.
특징점 기반 기술은 취득 이미지로부터 특징점들을 추출하여 그 특징점들을 매칭에 이용하는 방식이다.
그러나 이미지 기반 기술을 이용한 지정맥 인식 기술은 다음과 같은 문제점을 가진다.
1) 크기가 큰 취득 이미지가 저장되어야 할 필요가 있으므로 스마트카드를 기반으로 한 개인 식별 시스템에 사용될 수 없어 시장성이 떨어진다. 또한, 저장된 이미지가 도난될 가능성도 존재한다.
2) 생체 정보를 수집하고 저장함으로써 인권 침해 또는 개인 정보 유출의 문제가 생길 수 있다.
3) 원본 이미지의 왜곡을 쉽게 보정하기 어렵다.
종래 지정맥 인식 기술은 손가락을 고정시킬 수 있는 스캔장치에 올려놓고, 스캔장치에 올려 진 손가락 전체의 혈관을 스캔하여 손가락 전체에 대한 지정맥 데이터를 등록한 후, 스캔되는 지정맥 데이터와 등록된 지정맥 데이터들을 비교하는 형태로 이루어진다.
그러나 종래 지정맥 인식 장치는 측정된 지정맥 데이터와 등록된 데이터 전체가 일치하지 않으면 인식을 못하는 문제점이 있다.
따라서 지정맥 인식장치를 이용하는 사용자는 지정맥 인식 시마다 등록 시 스캔장치에 올려놓은 손가락 위치 그대로 올려놓아야 하므로, 사용자 측면에서 매우 불편한 문제점이 있었다.
지정맥 인증 장치는, 손가락의 정맥이 근적외광을 흡수하고 정맥 이외의 부분이 근적외광을 투과하는 것을 이용하여, 근적외광을 손가락에 조사하고 근적외광 감도를 가진 적외선 카메라에 의해 손가락을 촬영함으로써 정맥의 화상을 촬영하여, 그 정맥의 패턴을 인증에 이용하고 있다.
특허 문헌 1(JP 2002-83298)에는, 지정맥 인증에 의한 개인 인증 장치에서, 촬상된 화상으로부터 손가락 윤곽을 검출하여 촬상된 손가락 화상의 회전을 보정하는 구성이 개시되어 있다.
특허 문헌 2(JP 2003-30632), 특허 문헌 3(JP 2006-155575)에는, 손가락을 재치하는 위치에 안내하는 가이드 수단과, 손가락 끝에 설치한 버튼 스위치에 의해, 손가락이 재치하는 위치를 결정하는 구성이 개시되어 있다.
또한, 특허 문헌 4(JP 2007-325793)에는, 터치 패널을 갖는 위치 센서로 손가락의 외형 범위를 인식하여 대응하는 근적외광원을 점등하는 구성이 개시되어 있고, 위치 센서는 손가락의 회전이나 경사도 검출 가능하게 하고 있다.
그러나, 상기와 같은 방식들로 획득된 지정맥 영상은 손가락의 두께에 따른 적외선 빛의 투과도 및 카메라의 센서 잡음으로 인하여 정맥과 배경 분리에 많은 어려움이 있었다.
JP 2002-83298 공보 JP 2003-30632 공보 JP 2006-155575 공보 JP 2007-325793 공보
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 지정맥을 인식하되 획득된 영상의 잡음을 최소한의 필터로서 제거할 수 있고, 보다 원거리에서 고속으로 정확하게 지정맥 영역을 확보함으로써 지정맥 인식의 정확도를 향상시킬 수 있는 지정맥 인식 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치는, 지정맥 인식을위해 인식대상 손가락에 적외선을 조사하는 적외선 램프(100); 상기 적외선 램프(100)에 의해 상기 인식대상 손가락을 통과한 적외선을 필터링하기 위한 광학필터(130); 상기 광학필터(130)에 의해 필터링된 인식대상 손가락의 영상을 획득하는 CMOS카메라(110); 상기 CMOS카메라(110)의 배율을 높여 원거리 인식률을 높이는 렌즈(120); 상기 CMOS카메라(110)로부터 획득된 데이터를 처리하는 카메라 보드(200); 상기 카메라 보드(200)에 상기 렌즈(120)를 고정하는 렌즈 홀더(140);를 포함하여 구성되고, 이러한 카메라모듈장치를 이용한 지정맥 인식방법은, 인식대상 손가락에 적외선을 조사하는 적외선 조사단계(A); 상기 적외선 조사단계(A)에 의해 적외선에 통과된 손가락으로부터 손가락 이미지를 획득하는 이미지 획득단계(B); 상기 이미지 획득단계(B)에서 획득한 손가락 이미지로부터 배경을 제거하여 지정맥 이미지를 획득하는 지정맥 이미지 획득단계(C); 상기 지정맥 이미지 획득단계(C)로부터 획득된 지정맥 이미지를 패턴화 하는 패턴화 단계(D); 상기 패턴화 단(D)계에 의해 얻어진 지정맥 패턴을 형상화한 지정맥 이미지 데이터를 출력하는 이미지 처리 단계(E); 상기 이미지 처리 단계(E)에 의해 처리된 이미지 데이터로서 지정맥 인식을 처리하는 지정맥 인식 단계(F);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명은 지정맥을 인식하되 렌즈(120)의 배율확대와 CMOS카메라(110)에 의해 획득된 영상의 잡음을 최소한의 광학필터(130)로서 제거할 수 있고, 보다 원거리에서 고속으로 정확하게 지정맥 영역을 확보함으로써 지정맥 인식의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치 의 작동 예시도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치 의 실제 부품도이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치 의 실험 결과 예시도이다;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS카메라와 렌즈를 이용한 지정맥 인식장치의 지정맥 인식 방법의 순서도이다;
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치 의 작동 예시도가 도시되어 있고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치 의 실제 부품도가 도시되어 있으며, 도 3은 도가 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치 의 실험 결과 예시도시되어 있고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS카메라와 렌즈를 이용한 지정맥 인식장치의 지정맥 인식 방법의 순서도가 도시되어 있다.
상기 도 1과 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치는, 지정맥 인식을위해 인식대상 손가락에 적외선을 조사하는 적외선 램프(100); 상기 적외선 램프(100)에 의해 상기 인식대상 손가락을 통과한 적외선을 필터링하기 위한 광학필터(130); 상기 광학필터(130)에 의해 필터링된 인식대상 손가락의 영상을 획득하는 CMOS카메라(110); 상기 CMOS카메라(110)의 배율을 높여 원거리 인식률을 높이는 렌즈(120); 상기 CMOS카메라(110)로부터 획득된 데이터를 처리하는 카메라 보드(200); 상기 카메라 보드(200)에 상기 렌즈(120)를 고정하는 렌즈 홀더(140);를 포함하는 것을 개시한다.
구체적으로, 적외선을 조사하는 상기 적외선 램프(100)의 조사방향과 마주보는 위치에 상기 광학필터(130), 렌즈(120), CMOS카메라(110)의 순으로 배치하고, 상기 광학필터(130)와 적외선 램프(100)사이에 상기 인식대상 손가락을 위치시켜, 상기 적외선 램프(100)가 적외선을 상기 인식대상 손가락에 조사시키면, 상기 적외선이 상기 인식대상 손가락을 통과하여 손가락에 분포하는 지정맥의 상이 상기 광학필터(130)에 전달되고, 상기 광학필터(130)는 이러한 지정맥의 상을 필터링 하여 상기 렌즈(120)에 전달한다.
이후 상기 렌즈(120)는 필터링된 이미지를 확대하여 CMOS카메라(110)로 전달하며, 상기 CMOS카메라(110)는 이러한 필터링된 확대 이미지를 포착하여 정확한 이미지를 획득한다.
상기와 같은 과정을 거친 후 획득된 이미지 데이터는, 최종적으로 카메라 보드(200)로 전달되는데, 상기 카메라 보드(200)는 A/D컨버터(210); 커패시터(220); 전원(230);을 포함하여 구성되어, 획득된 이미지 데이터를 디지털화 한다.
상기 구성요소 중, CMOS카메라(110)의 경우, 해상도가 640 x 480인 것을 사용하고, 작동온도가 -20℃ 내지 75℃사이에서 결정되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치의 지정맥 인식 방법은, 도 4을 참고 하면, 인식대상 손가락에 적외선을 조사하는 적외선 조사단계(A); 상기 적외선 조사단계(A)에 의해 적외선에 통과된 손가락으로부터 손가락 이미지를 획득하는 이미지 획득단계(B); 상기 이미지 획득단계(B)에서 획득한 손가락 이미지로부터 배경을 제거하여 지정맥 이미지를 획득하는 지정맥 이미지 획득단계(C); 상기 지정맥 이미지 획득단계(C)로부터 획득된 지정맥 이미지를 패턴화 하는 패턴화 단계(D); 상기 패턴화 단계(D)에 의해 얻어진 지정맥 패턴을 형상화한 지정맥 이미지 데이터를 출력하는 이미지 처리 단계(E); 상기 이미지 처리 단계(E)에 의해 처리된 이미지 데이터로서 지정맥 인식을 처리하는 지정맥 인식 단계(F);를 포함한다.
이중, 상기 이미지 획득단계(B)는, 인식대상 손가락을 통과한 적외선이 광학 필터(130)에 의해 필터링 되는 필터링 단계(B1); 상기 필터링 단계(B1)에 의해 필터링된 적외선이 렌즈(120)를 통하여 배율을 높이는 배율확대 단계(B2); 상기 배율확대 단계(B2)에 의해 배율이 확대된 적외선 이미지를 CMOS카메라(110)로 포착하는 이미지인식 단계(B3);로 세분화 되어 상기에서 설명한 광학필터(130), 렌즈(120), CMOS카메라(110)의 기능을 수행한다.
또한, 상기 지정맥 인식 단계(F)는, 상기 이미지 처리 단계(E)의 지정맥 이미지 데이터로부터 기준점을 결정하여 기준점 정보를 출력하는 기준점 결정 단계(F1); 상기 기준점 정보에 근거하여 상기 지정맥 패턴을 형상화한 지정맥 이미지 데이터로부터 분기점 및 꼭짓점을 검출하는 분기점 결정 단계(F2); 상기 꼭짓점에 근거하여 각 꼭짓점에서의 지정맥 정보를 세션화하여 각 꼭짓점들 사이의 거리 정보, 각 꼭짓점에서 직선간의 각도 정보를 포함하는 꼭짓점 특성데이터를 생성하여 출력하는 꼭짓점 특성데이터 생성 단계(F3); 상기 분기점에 근거하여 각 꼭짓점에서의 지정맥 정보를 세션화한 분기점 특성데이터를 생성하여 출력하는 분기점 특성데이터 생성 단계(F4); 및 상기 꼭짓점 특성데이터 및 분기점 특성데이터를 포함하는 지정맥 인증 정보를 생성하는 지정맥 인증 정보 생성 단계(F5);를 포함하여, 각 지정맥의 특징적인 꼭짓점을 추출하여, 개개인의 지정맥을 구분하여 인식하게 된다.
따라서, 도 3에서 보는 바와 같이 본 발명은 지정맥을 인식하되 렌즈(120)의 배율확대와 CMOS카메라(110)에 의해 획득된 영상의 잡음을 최소한의 광학필터(130)로서 제거할 수 있고, 보다 원거리에서 고속으로 정확하게 지정맥 영역을 확보함으로써 지정맥 인식의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과를 나타낸다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
적외선 램프: 100
CMOS카메라: 110
렌즈: 120
광학필터: 130

Claims (7)

  1. CMOS카메라와 렌즈를 이용한 지정맥 인식장치에 있어서,
    상기 지정맥 인식장치는,
    지정맥 인식을위해 인식대상 손가락에 적외선을 조사하는 적외선 램프(100);
    상기 적외선 램프(100)에 의해 상기 인식대상 손가락을 통과한 적외선을 필터링하기 위한 광학필터(130);
    상기 광학필터(130)에 의해 필터링된 인식대상 손가락의 영상을 획득하는 CMOS카메라(110);
    상기 CMOS카메라(110)의 배율을 높여 원거리 인식률을 높이는 렌즈(120);
    상기 CMOS카메라(110)로부터 획득된 데이터를 처리하는 카메라 보드(200);
    상기 카메라 보드(200)에 상기 렌즈(120)를 고정하는 렌즈 홀더(140);를 포함하는 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라 보드(200)는, A/D컨버터(210); 커패시터(220); 전원(230);을 포함하는 것을 특징으로 하는 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 CMOS카메라(110)는, 해상도가 640 x 480인 것을 특징으로 하는 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 CMOS카메라(110)는, 작동온도가 -20℃ 내지 75℃사이에서 결정되는 것을 특징으로 하는 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치.
  5. 지정맥 인식을 위한 지정맥 인식방법에 있어서,
    인식대상 손가락에 적외선을 조사하는 적외선 조사단계(A);
    상기 적외선 조사단계(A)에 의해 적외선에 통과된 손가락으로부터 손가락 이미지를 획득하는 이미지 획득단계(B);
    상기 이미지 획득단계(B)에서 획득한 손가락 이미지로부터 배경을 제거하여 지정맥 이미지를 획득하는 지정맥 이미지 획득단계(C);
    상기 지정맥 이미지 획득단계(C)로부터 획득된 지정맥 이미지를 패턴화 하는 패턴화 단계(D);
    상기 패턴화 단계(D)에 의해 얻어진 지정맥 패턴을 형상화한 지정맥 이미지 데이터를 출력하는 이미지 처리 단계(E);
    상기 이미지 처리 단계(E)에 의해 처리된 이미지 데이터로서 지정맥 인식을 처리하는 지정맥 인식 단계(F);를 포함하는 것을 특징으로 하는 지정맥 인식 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 이미지 획득단계(B)는,
    인식대상 손가락을 통과한 적외선이 광학 필터(130)에 의해 필터링 되는 필터링 단계(B1);
    상기 필터링 단계(B1)에 의해 필터링된 적외선이 렌즈(120)를 통하여 배율을 높이는 배율확대 단계(B2);
    상기 배율확대 단계(B2)에 의해 배율이 확대된 적외선 이미지를 CMOS카메라(110)로 포착하는 이미지인식 단계(B3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 지정맥 인식 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 지정맥 인식 단계(F)는,
    상기 이미지 처리 단계(E)의 지정맥 이미지 데이터로부터 기준점을 결정하여 기준점 정보를 출력하는 기준점 결정 단계(F1);
    상기 기준점 정보에 근거하여 상기 지정맥 패턴을 형상화한 지정맥 이미지 데이터로부터 분기점 및 꼭짓점을 검출하는 분기점 결정 단계(F2);
    상기 꼭짓점에 근거하여 각 꼭짓점에서의 지정맥 정보를 세션화하여 각 꼭짓점들 사이의 거리 정보, 각 꼭짓점에서 직선간의 각도 정보를 포함하는 꼭짓점 특성데이터를 생성하여 출력하는 꼭짓점 특성데이터 생성 단계(F3);
    상기 분기점에 근거하여 각 꼭짓점에서의 지정맥 정보를 세션화한 분기점 특성데이터를 생성하여 출력하는 분기점 특성데이터 생성 단계(F4); 및 상기 꼭짓점 특성데이터 및 분기점 특성데이터를 포함하는 지정맥 인증 정보를 생성하는 지정맥 인증 정보 생성 단계(F5);를 포함하는 것을 특징으로 하는 지정맥 인식 방법.
KR1020140117645A 2014-09-04 2014-09-04 지정맥 인식을 위한 카메라모듈장치 및 이를 이용한 지정맥 인식 방법 KR20160029191A (ko)

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