KR20170139887A

KR20170139887A - Msp 기반 수평-수직 생체인식 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20170139887A
Application number: KR1020160072432A
Authority: KR
Inventors: 홍혁기; 조영창; 최연식; 정석원
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2016-06-10
Filing date: 2016-06-10
Publication date: 2017-12-20
Also published as: WO2017213338A1; KR101842771B1

Abstract

MSP 기반 수평-수직 생체인식 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 생체인식 장치는, 사용자의 손목에 광들을 조사하는 광원 어레이, 손목을 확산반사한 광들을 검출하는 검출기 어레이, 광원 어레이에 포함된 광원들의 세기를 제어하는 제어기 및 검출기 어레이에서의 검출 결과를 이용하여 사용자를 식별하는 프로세서를 포함한다. 이에 의해, MSP 기반의 생체인식에 있어 동일한 영역에 대해 다양한 깊이로 생체정보를 수집할 수 있게 되어, 개인식별율을 보다 높일 수 있게 된다.

Description

MSP 기반 수평-수직 생체인식 장치 및 방법{MSP-based Horizontal-Vertical Biometric Device and Method}

본 발명은 생체인식 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생체 정보를 이용하여 개인을 식별하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

생체 정보를 이용한 개인 식별 기술로써, 현재 가장 널리 활용되는 것이 지문 인식 기술이다. 지문은 사람 마다 유일하다는 점을 근거로, 개인을 식별하는 것이다.

하지만, 최근 실리콘에 지문을 찍어 가짜 손가락을 만들고, 이를 이용하여 부정한 지문 인식을 하였다는 뉴스를 통해 알 수 있듯, 지문 인식은 한계를 가지고 있다.

부정한 개인 인증이 불가능한 보다 개선된 방식의 생체 정보를 이용한 개인 식별 기법이 필요한 이유이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, MSP(Multispectral Skin Photomatrics) 기반 수평-수직 생체인식 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 생체인식 장치는, 사용자의 손목에 광들을 조사하는 광원 어레이; 상기 손목을 확산반사한 광들을 검출하는 검출기 어레이; 상기 광원 어레이에 포함된 광원들의 세기를 제어하는 제어기; 및 상기 검출기 어레이에서의 검출 결과를 이용하여, 사용자를 식별하는 프로세서;를 포함한다.

그리고, 상기 제어기는, 상기 광원 어레이를 구성하는 다수의 광원들의 세기를 일괄적으로 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어기는, 상기 광원 어레이를 구성하는 다수의 광원들의 세기가 선형적으로 증가하도록 제어할 수 있다.

그리고, 상기 제어기는, 상기 광원 어레이를 구성하는 다수의 광원들의 세기 중 일부는 제1 세기로 다른 일부는 제2 세기로 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어기는, 상기 광원 어레이를 구성하는 다수의 광원들 중 일부만 동작하도록 제어할 수 있다.

그리고, 상기 광원 어레이는, 각기 다른 파장의 광들을 조사하는 광원들을 포함할 수 있다.

또한, 상기 광원 어레이는, 상기 검출기 어레이의 안쪽에 마련될 수 있다.

그리고, 상기 검출기 어레이에는, 상기 손목을 확산반사한 제1 광과 제2 광을 검출하는 제1 검출기 및 상기 손목을 확산반사한 제1 광과 제2 광을 검출하는 제2 검출기가 각기 다른 위치에 설치될 수 있다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 제1 검출기에서 검출된 제1 광의 세기와 제2 광의 세기 및 상기 제2 검출기에서 검출된 제1 광의 세기와 제2 광의 세기를 조합하여, 상기 사용자를 식별할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 생체인식 방법은, 사용자의 손목에 광들의 세기를 제어하면서 조사하는 단계; 상기 손목을 확산반사한 광들을 검출하는 단계; 및 검출 결과를 이용하여, 사용자를 식별하는 단계;를 포함한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 생체인식 장치는, 사용자의 손목에 광들을 조사하는 광원 어레이; 상기 손목을 확산반사한 광들을 검출하는 검출기 어레이; 상기 광원 어레이에 포함된 광원들의 세기를 제어하는 제어기; 및 상기 검출기 어레이에서의 검출 결과를 전송하는 통신부;를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 생체인식 방법은, 사용자의 손목에 광들의 세기를 제어하면서 조사하는 단계; 상기 손목을 확산반사한 광들을 검출하는 단계; 및 검출 결과를 전송하는 단계;를 포함한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, MSP(Multispectral Skin Photomatrics) 기반의 생체인식에 있어 동일한 영역에 대해 다양한 깊이로 생체정보를 수집할 수 있게 되어, 개인식별율을 보다 높일 수 있게 된다.

도 1 내지 도 4는, 다수의 광원을 이용한 수평적 생체인식의 개념 설명에 제공되는 도면,
도 5 내지 도 8은, 광원의 세기 조절을 통한 수직적 생체인식의 개념 설명에 제공되는 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 MSP 기반 생체인식 장치의 설명에 제공되는 도면, 그리고,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MSP 기반 생체인식 장치의 설명에 제공되는 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용가능한 생체인식의 개념 설명에 제공되는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 안쪽에는 LED(Light Emitting Diode)-어레이들(120-1, 120-2)이 나열되고, 바깥쪽에는 PD(Photo Diode)-어레이들(130-1, 130-2)이 나열되어 있다.

LED-어레이들(120-1, 120-2)과 PD-어레이들(130-1, 130-2)은 본 발명의 실시예에 따른 생체인식 장치에 마련되는 소자들이다. 생체인식 장치는 인체의 피부에 부착되어, 도 2에 도시된 바와 같이, LED들는 피부에 광을 조사하고, PD들은 피부를 확산반사한 광을 검출한다. 구체적으로,

1) PD-1은, LED-1에서 조사되어 피부를 확산반사한 광 및 LED-2에서 조사되어 피부를 확산반사한 광을 검출하고,

2) PD-2도, LED-1에서 조사되어 피부를 확산반사한 광 및 LED-2에서 조사되어 피부를 확산반사한 광을 검출한다.

LED-어레이-1(120-1)의 파장과 LED-어레이-2(120-2)의 파장을 다르게 구현할 수 있다. 이를 테면, LED-어레이-1(120-1)를 구성하는 LED들은 Red-LED들로 구현하고, LED-어레이-2(120-2)를 구성하는 LED들은 Blue-LED들로 구현할 수 있다.

나아가, LED-어레이(120-1, 120-2)를 구성하는 각각의 LED들을 다양한 파장들로 구현할 수도 있다 이를 테면, LED-어레이-1(120-1)을, IR-LED, Red-LED, Green-LED, Blue-LED를 반복 배치하여 구현할 수 있으며, 이는 LED-어레이-2(120-2)의 경우도 마찬가지이다. 이와 같은 구현을 도 3에 예시하였다.

LED-어레이(120-1, 120-2)가 각각 N 개의 LED들로 구성되고, PD-어레이(130-1, 130-2)가 각각 N 개의 PD들로 구성된다고 하면, LED들을 M 가지로 조합하여, M 개의 광 검출 패턴을 얻을 수 있게 된다. 1개의 광 검출 패턴은 2N 개의 광 검출 데이터들을 포함한다. M 개의 광 검출 패턴을 이용하는 것이, 1개의 광 검출 패턴을 이용하는 것보다, 개인 식별의 정확도는 더욱 높아진다.

개인 식별 시, LED 조합은 다양하게 구성할 수 있다. 예를 들어,

1) IR-LED과 Red-LED 만을 On 하여, 첫 번째의 광 검출 패턴을 생성,

2) IR-LED과 Green-LED 만을 On 하여, 두 번째의 광 검출 패턴을 생성,

3) IR-LED과 Blue-LED 만을 On 하여, 세 번째의 광 검출 패턴을 생성,

4) Red-LED과 Green-LED 만을 On 하여, 네 번째의 광 검출 패턴을 생성,

...

M) IR-LED, Red-LED 및 Green-LED 만을 On 하여 M 번째의 광 검출 패턴을 생성하는 것이 가능하다.

이에 의해, 도 4에 도시된 바와 같이, M*2N 개의 광 검출 데이터를 얻을 수 있게 되며, 이는 M 개의 광 검출 패턴에 해당한다. 하나의 광 검출 패턴은 2N 개의 광 검출 데이터들로 구성된다.

한편, 사용자 마다 피부 상태(주름, 건피 두께/밀도, 진피 두께/밀도 등)와 피부 내 조직 상태(혈관 위치/형상, 근육 위치/형상)가 다르기 때문에, M 개의 광 검출 패턴은 개인 식별에 이용할 수 있다.

즉, M 개의 광 검출 패턴을 개인 별로 저장하여 DB를 구축하고, 이를 이용하여 개인 식별이 가능한 것이다.

도 5 내지 도 8은, 전술한 생체인식 방법을 확장한 개인 식별의 개념 설명에 제공되는 도면이다. 도 5에는 LED-어레이-1(120-1)에 포함된 LED-1에서 출사되는 광의 세기를 변경하는 경우를, 도 6에는 LED-어레이-2(120-2)에 포함된 LED-2에서 출사되는 광의 세기를 변경하는 경우를, 각각 나타내었고, 도 7에는 이들을 함께 나타내었다.

도 5 내지 도 7에 나타난 바와 같이, LED의 세기가 강해질수록 광이 확산반사하게 되는 피부 조직의 깊이가 다르다. 따라서, 광 검출 데이터는 광의 세기에 따라 각기 다르게 된다.

LED들의 광의 세기를 조절하게 되면, LED들의 조합을 더욱 다양하게 할 수 있다. 이를 테면, 광의 세기가 "L3 > L2 > L1"와 같다고 할 때,

1) Red-LED의 세기를 "L1"로, Blue-LED의 세기를 "L1"로 하여, 첫 번째의 광 검출 패턴을 생성,

2) Red-LED의 세기를 "L2"로, Blue-LED의 세기를 "L1"로 하여, 두 번째의 광 검출 패턴을 생성,

3) Red-LED의 세기를 "L3"로, Blue-LED의 세기를 "L1"로 하여, 세 번째의 광 검출 패턴을 생성,

...

9) Red-LED의 세기를 "L3"로, Blue-LED의 세기를 "L3"으로 하여, 아홉 번째의 광 검출 패턴을 생성하게 되는 등, 2개의 LED에 대해 세기를 3가지로 구분한 것만으로도, 9개의 조합이 가능해진다.

M 개로 조합된 LED들에 대해 세기를 단순하게 "L1" → "L2" → "L3"으로 선형적으로 증가시키면서 광 검출 패턴을 생성하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 총 3*M 개의 광 검출 패턴이 생성된다. 도 4에 제시된 광 검출 데이터 보다 3배가 많다.

광 검출 데이터가 많아진다 함은, 광 검출 패턴을 보다 구체화할 수 있도록 하여, 개인 식별율 향상으로 귀결된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 MPS(Multispectral Skin Photomatrics) 기반 개인 식별 장치의 설명에 제공되는 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 개인 식별 장치(100)는 손목 착용형 디바이스로 구현된다.

본 발명의 실시예에 따른 개인 식별 장치(100)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 전원(110), LED 어레이(120), PD 어레이(130), LPF & Amp.(140), ADC(150), 제어기(160), 프로세서(170) 및 DB(180)를 포함한다.

전원(110)은 정전압원 또는 정전류원으로 구현하며, LED 어레이(120)의 발광에 필요한 전원을 공급한다.

LED 어레이(120)와 PD 어레이(130)에 대해서는 상술한 바 있으므로, 중복을 피하기 위해 여기서의 설명은 생략한다.

LPF & Amp.(140)는 PD 어레이(130)에 의한 광 검출 결과인 광 전류에서 노이즈 제거를 위한 필터링을 수행하고, 필터링된 광 전류를 증폭하여, ADC(150)에 인가한다.

ADC(150)는 LPF & Amp.(140)에서 출력되는 아날로그 광 전류 신호를 디지털 신호로 변환하여, 프로세서(170)에 인가한다.

프로세서(170)는 ADC(150)로부터 전달되는 광 전류 신호를 이용하여, 광 검출 패턴들을 생성하고, 생성된 광 검출 패턴들을 DB(180)에 저장된 패턴들과 비교하여, 개인 식별을 수행한다.

프로세서(170)는 제어기(160)에 편입될 수 있음은 물론, 별도의 컴퓨팅 장치로 구현될 수도 있다.

제어기(160)는 LED 어레이(120)의 선별적인 구동 및 세기를 제어하고, PD 어레이(130)의 선별적인 구동을 제어한다.

즉, 제어기(160)는 LED 어레이(120)를 구성하는 LED들 중 일부만 동작하도록 제어한다. 나아가, 제어기(160)는 LED 어레이(120)를 구성하는 LED들의 세기들을 일괄적으로 모두 같게 제어하거나, 일부는 L1로 다른 일부는 L2로 또 다른 일부는 L3으로 제어하는 것 등이 가능하다.

또한, 제어기(160)는 LED들의 세기들을 선형적으로 증가시켰다가 선형적으로 감소시키는 제어도 가능하고, 비선형적 증가/감소를 위한 제어도 아울러 가능하다.

그리고, 제어기(160)는 LPF & Amp.(140)의 차단 주파수를 설정하고, 게인을 제어한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MPS 기반 개인 식별 장치의 설명에 제공되는 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 개인 식별 장치(100)는 DB(180)를 포함하지 않고, 통신부(190)를 포함한다는 점에서, 도 9에 도시된 개인 식별 장치(100)와 차이가 있다.

도 10에 도시된 개인 식별 장치(100)의 프로세서(170)는 ADC(150)로부터 전달되는 광 전류 신호를 이용하여, 광 검출 패턴들을 생성하고, 생성된 광 검출 패턴들을 통신부(190)를 통해 스마트폰(200)으로 전달한다.

그러면, 스마트폰(200)은 통신부(190)로부터 수신한 광 검출 패턴을 저장하고 있는 패턴들과 비교하여, 개인 식별을 수행한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100 : 생체인식 장치 110 : 전원
120 : LED 어레이 130 : PD 어레이
140 : LPF & Amp. 150 : ADC
160 : 제어기 170 : 프로세서
180 : DB 190 : 통신부

Claims

사용자의 손목에 광들을 조사하는 광원 어레이;
상기 손목을 확산반사한 광들을 검출하는 검출기 어레이;
상기 광원 어레이에 포함된 광원들의 세기를 제어하는 제어기; 및
상기 검출기 어레이에서의 검출 결과를 이용하여, 사용자를 식별하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체인식 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기는,
상기 광원 어레이를 구성하는 다수의 광원들의 세기를 일괄적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 생체인식 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제어기는,
상기 광원 어레이를 구성하는 다수의 광원들의 세기가 선형적으로 증가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 생체인식 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기는,
상기 광원 어레이를 구성하는 다수의 광원들의 세기 중 일부는 제1 세기로 다른 일부는 제2 세기로 제어하는 것을 특징으로 하는 생체인식 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기는,
상기 광원 어레이를 구성하는 다수의 광원들 중 일부만 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 생체인식 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 광원 어레이는,
각기 다른 파장의 광들을 조사하는 광원들을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체인식 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 광원 어레이는,
상기 검출기 어레이의 안쪽에 마련되는 것을 특징으로 하는 생체인식 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 검출기 어레이에는,
상기 손목을 확산반사한 제1 광과 제2 광을 검출하는 제1 검출기 및 상기 손목을 확산반사한 제1 광과 제2 광을 검출하는 제2 검출기가 각기 다른 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 생체인식 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제1 검출기에서 검출된 제1 광의 세기와 제2 광의 세기 및 상기 제2 검출기에서 검출된 제1 광의 세기와 제2 광의 세기를 조합하여, 상기 사용자를 식별하는 것을 특징으로 하는 생체인식 장치.
사용자의 손목에 광들의 세기를 제어하면서 조사하는 단계;
상기 손목을 확산반사한 광들을 검출하는 단계; 및
검출 결과를 이용하여, 사용자를 식별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체인식 방법.
사용자의 손목에 광들을 조사하는 광원 어레이;
상기 손목을 확산반사한 광들을 검출하는 검출기 어레이;
상기 광원 어레이에 포함된 광원들의 세기를 제어하는 제어기; 및
상기 검출기 어레이에서의 검출 결과를 전송하는 통신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체인식 장치.
사용자의 손목에 광들의 세기를 제어하면서 조사하는 단계;
상기 손목을 확산반사한 광들을 검출하는 단계;
검출 결과를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체인식 방법.