KR20160101228A

KR20160101228A - 손동작 인식을 이용한 접근 제어 시스템, 이를 위한 방법 및 이 방법이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체

Info

Publication number: KR20160101228A
Application number: KR1020150022516A
Authority: KR
Inventors: 윤은준
Original assignee: 경일대학교산학협력단
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2016-08-25
Also published as: KR101656212B1

Abstract

본 발명은 손동작 인식을 이용한 접근 제어 시스템, 이를 위한 방법 및 이 방법이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 사용자의 서명을 저장하는 저장모듈과, 사용자의 손동작 영상을 촬영하는 적어도 하나의 카메라모듈과, 상기 손동작 영상으로부터 서명을 추출하는 인식모듈과, 상기 추출된 서명과 상기 저장된 서명의 유사도에 따라 인증을 수행하는 인증모듈을 포함하며, 이에 따른 방법 및 이러한 방법이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공한다.

Description

손동작 인식을 이용한 접근 제어 시스템, 이를 위한 방법 및 이 방법이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체{system for access control using hand gesture cognition, method thereof and computer recordable medium storing the method}

본 발명은 접근 제어 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 손동작 인식을 통해 패스워드를 인증하고, 이를 통해 출입 관리, 잠금 해제 등의 접근 제어를 수행하는 시스템 및 이를 위한 방법에 관한 것이다.

영상으로부터 사람의 동작을 인식하는 연구는 컴퓨터비전(computer vision)의 초창기부터 수행되어 온 매우 중요한 연구 분야 중의 하나로써 영상감시(visual surveillance), 사람-컴퓨터 상호작용(human-computer interaction), 지능로봇(intelligent robot) 등 다양한 적용분야를 가진다.

동작인식에서 인식의 대상인 사람의 동작은 다양한 의미를 지닐 수 있는데, 신체부위들이 어떻게 배치(a configuration of the human body)되어 있는가를 표현하는 자세 혹은 특정한 의미를 가지는 신체의 움직임을 나타내는 동작(gesture) 등을 들 수 있다. 자세의 경우 비교적 변형되지 않는(rigid) 신체부위들의 위치와 그 부위들 사이의 연결정보를 기반으로 표현하는 스켈레톤(skeleton)이 대표적이다. 이는 어떠한 의미도 배제한 채 사람의 형태정보만을 추상적/효율적으로 전달하는 데에 그 목적이 있다. 동작의 경우 일반적으로 신체부위들의 동적인 움직임을 가정하나 정적인 자세(posture) 또한 넓게 보아 짧은 시간간격을 가지는 동작의 일부로 간주할 수 있다. 이러한 동작은 행위자가 의식적 혹은 무의식적으로 전달하고자 하는 특정한 의미를 담고 있는 것이 일반적이다.

한국공개특허 제2012-0047657호 2012년 05월 14일 공개 (명칭: 출입문 통제 시스템)

본 발명의 목적은 타인이 흉내 내기 어려운 사용자 자신의 습관을 이용한 접근 제어 시스템, 이를 위한 방법 및 이 방법이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접근 제어 시스템은 사용자의 서명을 저장하는 저장모듈과, 사용자의 손동작 영상을 촬영하는 적어도 하나의 카메라모듈과, 손동작 영상으로부터 서명을 추출하는 인식모듈과, 추출된 서명과 저장된 서명의 유사도에 따라 인증을 수행하는 인증모듈을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 인증 모듈은 추출된 서명 및 저장된 서명을 연속된 3차원 좌표로 표현하고, 3차원 좌표로 변환된 추출된 서명 및 저장된 서명의 유사도를 산출한 후, 산출된 유사도가 기 설정된 수치 이상이면 사용자를 인증하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 인증모듈은 인증의 성공에 사용된 복수의 서명 및 저장된 서명 중 추출된 서명과 일치하는 것이 있으면, 추출된 서명이 유출된 것으로 간주하고, 인증을 불허하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 인식모듈은 손동작 영상에서 특징점을 결정하고, 사용자의 손동작에 따라 변화하는 특징점의 자취를 도출한 후, 특징점의 자취로부터 서명을 추출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 인식모듈은 특징점의 자취로부터 서명을 위해 손을 아래에서 위로 들어 올리거나, 서명을 마치고 손을 위에서 아래로 내리는 동작에 따른 자취와 서명을 위해 손동작이 좌에서 우 혹은 우에서 좌로 이동하는 자취의 방향의 차이 및 상기 서명 전 그리고 후에 손동작을 일시 멈춤에 따라 자취가 일시 멈추는 시점을 이용하여 상기 서명을 추출하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접근 제어 방법은 사용자의 손동작 영상을 촬영하는 단계와, 손동작 영상으로부터 서명을 추출하는 단계와, 상기 추출된 서명과 기 저장된 서명의 유사도에 따라 인증을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 인증을 수행하는 단계는 추출된 서명 및 저장된 서명을 연속된 3차원 좌표로 표현하고, 3차원 좌표로 변환된 추출된 서명 및 저장된 서명의 유사도를 산출한 후, 산출된 유사도가 기 설정된 수치 이상이면 사용자를 인증하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 인증을 수행하는 단계는 인증의 성공에 사용된 복수의 서명 및 저장된 서명 중 추출된 서명과 일치하는 것이 있으면, 추출된 서명이 유출된 것으로 간주하고, 인증을 불허하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 손동작 영상으로부터 서명을 추출하는 단계는 손동작 영상에서 특징점을 결정하고, 사용자의 손동작에 따라 변화하는 특징점의 자취를 도출한 후, 특징점의 자취로부터 서명을 추출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 손동작 영상으로부터 서명을 추출하는 단계는 특징점의 자취로부터 서명을 위해 손을 아래에서 위로 들어 올리거나, 서명을 마치고 손을 위에서 아래로 내리는 동작에 따른 자취와 서명을 위해 손동작이 좌에서 우 혹은 우에서 좌로 이동하는 자취의 방향의 차이 및 상기 서명 전 그리고 후에 손동작을 일시 멈춤에 따라 자취가 일시 멈추는 시점을 이용하여 상기 서명을 추출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접근 제어 방법이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 사용자의 서명은 3차원 좌표계를 이용하여 정규화하고, 이러한 3차원 좌표계를 통해 서명의 유사도를 산출하여 인증을 제공한다. 더욱이, 새로 입력되는 서명이 기존의 서명과 일치하는 경우, 기존의 서명을 해킹하여 입력하였거나, 기존의 손동작 영상을 해킹하여 입력한 것으로 간주한다. 이와 같이, 본 발명은 종이에 사인하는 2차원의 서명과 비교하였을 때 그 서명을 흉내 내어 인증 받는 것은 불가능하며, 유출된 영상 혹은 서명을 통해 인증하는 것 또한 인증 절차에서 걸러질 수 있다. 따라서 보안의 레벨이 우수한 접근 제어 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어에서 사용되는 인증의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 손동작 인식을 이용한 서명을 등록하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 손동작 인식을 이용한 접근 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5 및 6은 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어에서 손동작 영상으로부터 서명을 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어에서 인증 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어에서 사용되는 인증에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어에서 사용되는 인증의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따르면, 사용자는 손동작을 통해 서명(signature)하면, 접근 제어 시스템(10)은 사용자의 손동작을 감지하여, 그 서명을 추출하고, 추출된 서명(1)과 기 저장된 사용자의 서명(2)을 비교하여, 유사도가 기 설정된 수치 이상인 경우, 사용자 본인임을 인증한다.

종래의 접근 제어에서 사용되는 인증은 지문 인식, 홍채 인식 등의 기법이 사용되었다. 하지만, 지문 인식, 홍채 인식 등의 경우, 수많은 사람들이 접촉한 인식을 위한 장치에 직접 접촉해야 하기 때문에 세균 감염 등의 이유로 거부감이 높다. 하지만, 본 발명은 사용자의 동작을 카메라를 통해 검출하는 것이기 때문에 세균 감염 등이 발생하지 않는다.

또한, 종래의 접근 제어에서 사용되는 인증은 특정 숫자, 문자 등으로 이루어진 패스워드와 같이 이미 알고 있는 것을 기반으로 할 수 있다. 이러한 경우, 패스워드를 알고 있는 누구라도 입력 장치를 통해 인증이 가능하다. 또한, 종래의 접근 제어에서 사용되는 인증은 홀로그램, RF(Radio Frequency)칩 등이 장착된 ID 카드와 같이 사용자가 가지고 있는 것을 기반으로 한다. 이러한 경우, ID 카드의 분실 혹은 위조가 가능하기 때문에 위조된 ID 카드를 이용하는 경우 누구라도 인증이 가능하다. 하지만, 본 발명은 분실 가능성이 전혀 없으며, 타인이 사용자의 서명을 알고 흉내 내었다고 하더라도, 사용자의 실제 서명으로부터 얻을 수 있는 특징과는 차이가 있기 때문에 타인의 서명을 흉내 내는 것을 통해 인증을 득하는 것은 매우 어렵다.

다음으로, 보다 상세히 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어 시스템의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어 시스템은 카메라모듈(100), 인식모듈(200), 등록모듈(300), 인증모듈(400) 및 저장모듈(500)을 포함한다.

카메라모듈(100)은 사용자의 손동작을 촬영하여 인식모듈(200)에 제공하기 위한 것이다. 이러한 카메라모듈(100)은 렌즈, 액추에이터, 필터, 이미지 센서 및 이미지 프로세서(ISP, Image Signal Processor)로 구성될 수 있다. 또한, 카메라모듈(100)은 자동초점(AF, Auto Focus) 및/또는 떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilization) 드라이버 등을 통해 액추에이터를 제어하여 자동초점(AF) 및/또는 떨림 보정(OIS)을 수행할 수 있다. 사용자는 카메라모듈(100)의 촬영 범위 내에서 손동작을 통해 사인을 수행하며, 카메라모듈(100)은 사용자가 사인을 행하는 손동작을 촬영한다. 카메라모듈(100)은 사용자의 손동작을 포함하는 촬영된 영상을 인식모듈(200)에 제공할 수 있다.

인식모듈(200)은 카메라모듈(100)이 촬영한 사용자의 손동작으로부터 사용자 사인의 자취를 추출하기 위한 것이다. 사용자 사인의 자취를 통해 인증 정보를 추출할 수 있다. 즉, 이러한 인증 정보는 사용자의 사인의 자취로부터 얻어질 수 있다. 예컨대, 인식모듈(200)은 사용자의 손동작으로부터 특징점을 추출하고, 추출된 특징점으로부터 손동작에 따른 자취를 추출한다. 추출된 자취는 3차원 좌표계로 표현될 수 있다.

등록모듈(300)은 인식모듈(200)로부터 사용자의 사인으로부터 추출된 사인의 자취를 입력 받고, 입력 받은 사인의 자취로부터 인증 정보를 추출한다. 그리고 등록모듈(300)은 사인의 자취로부터 추출된 인증 정보를 저장 모듈(500)에 저장한다. 이와 같이, 사인의 자취로부터 추출된 인증 정보를 저장하는 절차를 등록이라고 한다.

인증모듈(400)은 인식모듈(200)로부터 사용자의 사인으로부터 추출된 사인의 자취를 입력 받고, 입력 받은 사인의 자취로부터 인증 정보를 추출한다. 그런 다음, 인증모듈(400)은 사용자가 새로 입력한 사인에서 추출된 자취로부터 인증 정보를 추출한다. 이어서, 인증모듈(400)은 새로 추출된 인증 정보와 등록모듈(300)이 등록한 사용자의 인증 정보와 비교하여 유사도에 따라 인증 여부를 결정한다. 즉, 인증모듈(400)은 새로 추출된 인증 정보와 등록모듈(300)이 등록한 사용자의 인증 정보의 유사도가 기 설정된 수치 이상이면 사용자를 인증한다.

전술한 카메라모듈(100), 인식모듈(200), 등록모듈(300), 인증모듈(400) 및 저장모듈(500)은 하나의 장치로 구현될 수 있다. 이러한 경우, 스마트폰을 대표적으로 예시할 수 있다. 그 밖에 태블릿, 패블릿, 노트북 등을 포함하는 휴대형 기기, 퍼스널 컴퓨터와 같은 고정형 기기 등에 카메라모듈(100), 인식모듈(200), 등록모듈(300), 인증모듈(400) 및 저장모듈(500)을 구현할 수 있다.

또한, 전술한 카메라모듈(100), 인식모듈(200), 등록모듈(300), 인증모듈(400) 및 저장모듈(500)은 클라이언트/서버 방식으로 구현될 수 있다. 예컨대, 카메라모듈(100)만을 혹은 카메라모듈(100)과 인식모듈(200)만을 클라이언트로 로컬(local)에 배치하고, 선택적으로 인식모듈(200)을 포함하거나, 포함하지 않고, 등록모듈(300), 인증모듈(400) 및 저장모듈(500)을 서버에 배치하여 접근 제어를 수행할 수도 있다. 이러한 경우, 로컬에 배치된 모듈과 서버에 배치되는 모듈 간에 데이터 통신을 위한 모듈이 추가될 수 있다.

이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 전술한 단일 기기 방식의 구현 및 클라이언트/서버 방식의 구현의 다양한 변형 예들이 있음을 이해할 수 있을 것이다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 손동작 인식을 이용한 서명을 등록하는 방법을 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 손동작 인식을 이용한 서명을 등록하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 사용자는 자신의 서명을 등록하기 위해 손동작을 통해 공중에 손동작을 통해 서명해야 한다. 그러면, 카메라모듈(100)은 S110 단계에서 사용자의 손동작 영상 촬영한다. 촬영된 손동작 영상은 인식모듈(200)에 제공된다.

손동작 영상이 입력되면 인식모듈(200)은 S120 단계에서 손동작 영상으로부터 서명을 도출한다. 이때, 인식모듈(200)은 손동작 영상으로부터 어느 하나의 특징점을 결정하고, 사용자의 손동작에 따라 변화하는 특징점의 자취를 도출한다. 그리고 인식모듈(200)은 특징점의 자취로부터 서명만을 추출한다. 즉, 인식모듈(200)은 손동작 영상에서 사용자의 손 중 어느 하나의 특징점을 결정하고, 결정된 특징점이 사용자의 손동작에 따라 이동하는 자취를 추출한다. 또한, 사용자는 손동작을 통해 서명을 하지만, 서명 이외의 손동작을 같이 할 것이다. 따라서 인식모듈(200)은 특징점의 자취에서 서명을 위한 손동작에 따른 자취만을 추출한다. 이러한 서명은 미리 설정된 두께의 연속된 자유 곡선으로 표현될 수 있다.

추출된 서명은 등록모듈(300)에 제공된다. 그러면, 등록모듈(300)은 S130 단계에서 사용자의 식별자와 서명을 매핑한다. 그런 다음, 등록모듈(300)은 S140 단계에서 사용자의 식별자와 매핑된 서명을 저장모듈(500)에 저장한다. 즉, 등록모듈(300)은 사용자의 서명을 등록한다.

전술한 바와 같이, 서명을 등록한 사용자는 해당 서명을 통해 인증을 획득하여 시스템에 접근할 수 있다. 달리 말하면, 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어 시스템은 사용자의 서명을 통해 사용자를 인증하고, 접근을 제어한다. 그러면, 본 발명의 실시예에 따른 손동작 인식을 이용한 접근 제어 방법을 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 손동작 인식을 이용한 접근 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 사용자는 인증을 위해 손동작을 통해 공중에 손동작을 통해 서명해야 한다. 그러면, 카메라모듈(100)은 S210 단계에서 사용자의 손동작 영상 촬영한다. 촬영된 손동작 영상은 인식모듈(200)에 제공된다.

손동작 영상이 입력되면 인식모듈(200)은 S220 단계에서 손동작 영상으로부터 서명을 추출한다. 이때, 인식모듈(200)은 손동작 영상으로부터 어느 하나의 특징점을 결정하고, 사용자의 손동작에 따라 변화하는 특징점의 자취를 도출한다. 그리고 인식모듈(200)은 특징점의 자취로부터 서명만을 추출한다. 이는 앞서 설명된 S120 단계와 동일하다.

추출된 서명은 인증모듈(400)에 제공된다. 그러면, 인증모듈(400)은 S230 단계에서 앞서 S140 단계에서 저장된 서명과 추출된 서명의 유사도를 산출한다. 유사도 산출에 대해서는 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다. 그런 다음, 인증모듈(400)은 S240 단계에서 유사도가 기 설정된 수치 이상인지 여부를 판별한다.

유사도가 기 설정된 수치 이상이면, 인증모듈(400)은 S250 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우, S280 단계로 진행하여 사용자 본인이 아닌 것으로 판단한다. 즉, 인증은 실패된다.

한편, S250 단계에서 인증모듈(400)은 입력된 손동작 영상으로부터 추출된 서명이 유출된 것인지 여부를 판별한다. 사용자의 서명은 사용자 본인이라고 할지라도 완벽하게 동일하게 재현할 수는 없다. 즉, 사용자의 서명은 사용자 본인이 다시 서명한 경우에도 기존의 서명과 다소간의 차이가 있을 수 있다. 따라서 새로 입력되는 서명과 기존의 서명의 유사도가 100%인 경우, 해킹 등을 통해 기존의 사용된 서명이 유출된 것이거나, 기존의 사용된 손동작 영상이 유출된 것으로 판단할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 인증모듈(400)은 S250 단계에서 기 저장된 인증의 성공에 사용된 복수의 서명(S270 참조) 및 등록된 서명과 비교하여 동일한 서명이 있으면 손동작 영상으로부터 추출된 서명이 유출된 것으로 간주한다. 만약, S250 단계의 판단 결과 서명이 유출된 것으로 판별되면 S280 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우, S260 단계에서 사용자 본인임을 인증한다.

S260 단계에서 인증에 성공하면, 인증모듈(400)은 S270 단계에서 인증에 사용된 서명을 앞서(S140) 등록된 서명과 매핑하여 저장모듈(500)에 저장한다. S270 단계에서 저장된 서명은 앞서 S250 단계에서 설명된 바와 같이, 유출된 서명을 이용하여 인증하는 것을 방지하는 데에 사용된다.

그러면, 보다 상세히 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어 방법을 설명하기로 한다. 먼저, 접근 제어 방법 중 손동작 영상으로부터 서명을 추출하는 방법을 설명하기로 한다. 이는 앞서 설명된 S120 및 S220 단계에 대응한다. 도 5 및 6은 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어에서 손동작 영상으로부터 서명을 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

기본적으로, 사용자는 앞서 도 3 혹은 도 4에서 설명된 바와 같이, 서명을 등록하거나, 서명을 통해 인증을 얻기 위해, 공중에 손동작을 통해 서명해야 한다. 사용자는 공중에 서명하기 위해 손을 위로 들어 올리고, 서명을 위한 손동작을 한 후, 서명이 완료되면 손을 아래로 내릴 것이다. 특히, 사용자는 서명을 위한 손동작을 시작하기 전 그리고 후에 일시 손동작을 멈출 것이다. 카메라모듈(100)은 전술한 사용자의 모든 손동작을 모두 영상으로 촬영한 후, 촬영된 영상, 즉, 손동작 영상을 인식모듈(200)에 제공할 것이다.

손동작 영상을 수신한 인식모듈(200)은 도 5에 보인 바와 같이, 먼저 손동작 영상에서 다른 부분과 구분하여 손 부분(H)과 특정 한다. 좀 더 자세히 살펴보면, 저장모듈(500)은 다양한 사용자의 손 모양의 특징을 저장한다. 이러한 손 모양의 특징은 기본적인 손 모양을 비롯하여 손을 통해 행해질 수 있는 다양한 포즈(pose)를 포함한다. 또한, 저장모듈(500)은 다양한 사용자의 손의 컬러에 대한 정보를 저장한다. 손의 컬러는 인종별로 차이가 있을 수 있으며, 동일한 인종인 경우에도 사용자 별로 차이가 있을 수 있고, 동일한 사용자의 경우에도 조명에 따라 차이가 있을 수 있다. 저장모듈(500)은 손의 컬러가 될 수 있는 다양한 컬러를 저장한다. 따라서 인식모듈(200)은 저장모듈(500)로부터 손 모양의 특징 및 손의 컬러에 대한 정보를 참조하여, 손동작 영상에서 다른 부분과 분리하여 손 부분을 특정 한다. 그런 다음, 특정된 손 부분(H)에서 어느 한 부분을 특징점(P)으로 결정한다. 특징점(P)은 바람직하게는 손에서 돌출부(손가락)가 되는 것이 바람직하다.

특징점(P)이 결정되면, 인식모듈(200)은 사용자의 손동작에 따라 변화하는 특징점의 자취를 도출한다. 이와 같이 도출된 특징점의 자취가 도 6에 도시되었다. 도시된 바와 같이, 특징점의 자취는 사용자의 손동작에 따라 형성된다. 특징점의 자취가 도출되면, 인식모듈(200)은 특징점의 자취로부터 서명을 추출한다. 이러한 서명을 추출하는 방법은 다음과 같다.

통상적으로 사용자는 서명을 시작하기 위해 손을 들어 올리는 동작, 서명을 시작하기 전, 일시 멈추는 동작, 좌에서 우 방향(오른손잡이) 혹은 우에서 좌 방향(왼손잡이)으로 서명하는 동작, 서명을 완료한 후, 일시 멈추는 동작 및 서명이 완료되어 손을 내리는 동작을 수행할 것이며, 손동작 영상은 전술한 동작들을 포함한다.

사용자가 아래에서 위로 손을 들어 올리는 동작은 멈춤 없이 하나의 동작으로 이루어지며, 좌 혹은 우 방향으로 서명하는 동작 또한 멈춤 없이 하나의 동작으로 이루어진다. 이러한 두 동작의 방향이 다르기 때문에 그 자취(u, sig)의 방향 또한 상이하다. 또한, 사용자는 손을 들어 올린 후, 서명을 위해 일시 멈출 것이며, 이에 따라, 일시 멈추는 동작에 따른 자취(s) 또한 일시 멈춘다. 따라서 인식모듈(200)은 손동작 자취(u 및 sig)의 방향의 차이와 일시 멈추는 동작에 따른 자취(s)가 멈추는 위치를 이용하여, 서명하는 동작의 자취(sig)를 구분할 수 있다.

마찬가지로, 서명을 마치고 위에서 아래로 손을 내리는 동작 각각은 멈춤 없이 하나의 동작으로 이루어지며, 이에 따라, 멈춤 없이 하나의 동작으로 이루어지는 사용자의 서명하는 동작과 방향에서 차이가 있다. 따라서 서명하는 동작의 자취(sig) 및 위에서 아래로 손을 내리는 동작의 자취(d) 또한 방향이 상이하다. 그리고 사용자는 서명이 완료되면, 동작을 일시 멈추고 손을 아래로 내릴 것이다. 이에 따라, 일시 멈추는 동작에 따른 자취(e) 또한 일시 멈춘다. 따라서 인식모듈(200)은 손동작(sig 및 d)의 방향의 차이와 일시 멈추는 동작(e)을 이용하여, 서명하는 동작의 자취(sig)를 구분할 수 있다.

전술한 바와 같이, 인식모듈(200)은 자취의 방향 및 자취가 일시 멈추는 것을 이용하여 서명하는 동작의 자취(sig)를 다른 동작에 따른 자취와 구분하여 서명하는 동작의 자취(sig)만을 도출할 수 있다. 이와 같이, 인식모듈(200)은 특징점의 자취로부터 이러한 서명하는 동작의 자취(sig)를 구분하여 서명으로 추출한다. 즉, 본 발명의 실시예에서 서명은 서명하는 동작의 자취(sig)가 된다.

다음으로, 보다 상세히 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어 방법 중 서명을 이용한 인증 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어 방법 중 서명을 이용한 인증 방법을 설명하기 위한 도면이다.

앞서 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 서명은 손동작의 자취이다. 도 7을 참조하면, 인증모듈(400)은 이러한 서명을 3차원 직교좌표계를 통해 연속된 3차원의 좌표(x, y, z)로 표현할 수 있다. 인증을 위해, 인증모듈(400)은 연속된 3차원 좌표로 표현된 저장된 서명(sig1)과 추출된 서명(sig2)의 유사도를 비교한다(S230). 이때, 인증모듈(400)은 연속된 3차원 좌표 간의 유클리드 거리(Euclidean distance)를 이용하여 유사도를 구할 수 있다.

즉, 일 실시예에 따르면, 인증모듈(400)은 저장된 서명(sig1)과 추출된 서명(sig2) 각각의 연속된 3차원 좌표간의 유클리드 거리를 도출하고, 도출된 유클리드 거리 각각을 모두 합산하여 유사도를 결정한다. 유클리드 거리의 합이 작을수록 유사도가 높으며, 유클리드 거리의 합이 클수록 유사도가 낮다. 따라서 인증모듈(400)은 유사도가 기 설정된 수치 이상인 경우, 즉, 유클리드 거리의 합이 기 설정된 수치 미만인 경우, 동일한 사용자에 의한 서명이라고 판단하고, 이에 따라 사용자 본인임을 인증한다.

예컨대, 저장된 서명(sig1)의 연속된 3차원 좌표는 g1(x11, y11, z11), ..., gn(x1n, y1n, z1n)이며, 추출된 서명(sig2)의 연속된 3차원 좌표는 h1(x21, y22, z23), ..., hn(x2n, y2n, z2n)라고 가정한다.

일 실시예에 따르면, 저장된 서명(sig1)의 어느 하나의 3차원 좌표와 이에 대응하는 추출된 서명(sig2)의 어느 하나의 3차원 좌표의 유클리드 거리는 다음의 수학식 1과 같다.

이에 따라, 일 실시예에 따른 유사도는 수학식 1과 같은 방법으로 저장된 서명(sig1)의 복수의 연속된 3차원 좌표 각각과 이에 대응하는 추출된 서명(sig2)의 복수의 연속된 3차원 좌표 간의 유클리드 거리의 합이 되며, 다음의 수학식 2와 같다.

특히, 전술한 일 실시예의 대안적인 다른 실시예에 따르면, 3차원 좌표를 구분하여 어느 하나의 축에 대해 가중치를 부여하여 유사도를 산출할 수 있다.

대안적인 다른 실시예에 따르면, 가중치를 적용하여 저장된 서명(sig1)의 어느 하나의 3차원 좌표와 이에 대응하는 추출된 서명(sig2)의 어느 하나의 3차원 좌표의 유클리드 거리는 다음의 수학식 2과 같다.

여기서, K는 가중치이며, z 좌표에만 적용된다. 이에 따라, 다른 실시예에 따른 유사도는 수학식 3과 같은 방법으로 저장된 서명(sig1)의 복수의 연속된 3차원 좌표 각각과 이에 대응하는 추출된 서명(sig2)의 복수의 연속된 3차원 좌표 간의 유클리드 거리의 합이 되며, 다음의 수학식 4와 같다.

예컨대, 사용자가 종이에 서명하는 경우 서명에서 선의 굵기는 일관되지 않는다. 즉, 사용자의 습관에 따라 서명에서 선의 굵기는 어떤 부분은 얇고, 어떤 부분은 두껍다. 이러한 서명에서 선의 굵기는 사용자의 서명에서 가장 큰 특징이 되며, 이를 통해 서명의 위조를 판별할 수 있다. 본 발명은 허공에 서명을 하고 그 자취만을 도출하기 때문에 종이에 서명할 때와는 달리 서명의 선의 굵기는 나타나지 않는다. 하지만, 도 7을 참조하면, z 축 좌표는 사용자의 습관에 따라 변화하는 종이에 서명할 때 나타나는 선의 굵기를 나타낸다. 따라서 대안적인 다른 실시예에 따르면, z 축에 가중치를 부여하여 서명의 위조 여부를 더 분명하게 판단할 수 있다.

전술한 본 발명에 따르면, 사용자는 허공에 서명을 한다. 이에 따라, 사용자의 서명은 3차원 좌표계를 이용하여 정규화하고, 이러한 3차원 좌표계를 통해 서명의 유사도를 산출하기 때문에 종이에 사인하는 2차원의 서명과 비교하였을 때 그 서명을 흉내 내어 인증 받는 것은 매우 어려우며, 불가능에 가깝다. 또한, 앞서 설명된 바와 같이, 새로 입력되는 서명이 기존의 서명과 일치하는 경우, 기존의 서명을 해킹하여 입력하였거나, 기존의 손동작 영상을 해킹하여 입력한 것이라고 판단할 수 있다. 따라서 앞서 설명된 바와 같이, 인증의 성공에 사용된 복수의 서명(S270) 및 기 등록된 서명 중 인증을 위한 손동작 영상으로부터 추출된 서명과 일치하는 것이 있으면, 해당 추출된 서명이 유출된 것으로 간주한다. 이와 같이, 본 발명은 서명을 흉내 내는 것은 불가능에 가깝고, 유출된 영상 혹은 서명을 통해 인증하는 것 또한 인증 절차에서 걸러질 수 있다. 따라서 보안의 레벨이 향상되며 안전한 접근 제어 방법을 제공한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 접근 제어 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 와이어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

10: 사용자장치 100: 카메라모듈
200: 인식모듈 300: 등록모듈
400: 인증모듈 500: 저장모듈

Claims

사용자의 서명을 저장하는 저장모듈;
사용자의 손동작 영상을 촬영하는 적어도 하나의 카메라모듈;
상기 손동작 영상으로부터 서명을 추출하는 인식모듈; 및
상기 추출된 서명과 상기 저장된 서명의 유사도에 따라 인증을 수행하는 인증모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 접근 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 인증 모듈은
상기 추출된 서명 및 상기 저장된 서명을 연속된 3차원 좌표로 표현하고, 3차원 좌표로 변환된 상기 추출된 서명 및 상기 저장된 서명의 유사도를 산출한 후, 산출된 유사도가 기 설정된 수치 이상이면 사용자를 인증하는 것을 특징으로 하는 접근 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 인식모듈은
상기 손동작 영상에서 특징점을 결정하고, 사용자의 손동작에 따라 변화하는 특징점의 자취를 도출한 후, 특징점의 자취로부터 상기 서명을 추출하는 것을 특징으로 하는 접근 제어 시스템.
제3항에 있어서,
상기 인식모듈은
상기 특징점의 자취로부터 상기 서명을 위해 손을 아래에서 위로 들어 올리거나, 상기 서명을 마치고 손을 위에서 아래로 내리는 동작에 따른 자취와 상기 서명을 위해 손동작이 좌에서 우 혹은 우에서 좌로 이동하는 자취의 방향의 차이 및 상기 서명 전 그리고 후에 손동작을 일시 멈춤에 따라 상기 자취가 일시 멈추는 시점을 이용하여 상기 서명을 추출하는 것을 특징으로 하는 접근 제어 시스템.
사용자의 손동작 영상을 촬영하는 단계;
상기 손동작 영상으로부터 서명을 추출하는 단계; 및
상기 추출된 서명과 기 저장된 서명의 유사도에 따라 인증을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 접근 제어 방법.
제5항에 따른 접근 제어 방법이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.