KR20230095369A - Apparatus and method of personal identification using biometric signal - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따른 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치는 대상자의 지문을 측정하는 지문 측정 모듈; 상기 대상자의 심전도를 측정하는 심전도 측정 모듈; 상기 대상자에 대한 상기 지문 측정 모듈의 지문 측정 결과를 통해 복수의 지문 이미지로 구성되는 지문 이미지 셋을 수집하고, 상기 대상자에 대한 상기 심전도 측정 모듈의 심전도 측정 결과를 통해 대표 심전도 신호를 결정한 후, 상기 지문 이미지 셋 및 상기 대표 심전도 신호를 상기 대상자의 생체 인증을 위한 레퍼런스 데이터로서 등록하는 등록 모듈; 및 상기 지문 측정 모듈의 지문 측정 결과로부터 현재 획득된 실측 지문 이미지 및 상기 등록 모듈에 의해 등록된 지문 이미지 셋 간의 제1 상관 관계를 분석하는 방식과, 상기 심전도 측정 모듈의 심전도 측정 결과로부터 현재 획득된 실측 심전도 신호 및 상기 등록 모듈에 의해 등록된 대표 심전도 신호 간의 제2 상관 관계를 분석하는 방식을 이용하여 상기 대상자의 생체 인증을 수행하는 인증 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.An apparatus for personal authentication using a biosignal according to an aspect of the present invention includes a fingerprint measurement module for measuring a fingerprint of a subject; an electrocardiogram measurement module for measuring an electrocardiogram of the subject; A fingerprint image set consisting of a plurality of fingerprint images is collected through a fingerprint measurement result of the fingerprint measurement module for the subject, and a representative electrocardiogram signal is determined through the electrocardiogram measurement result of the subject. a registration module registering a fingerprint image set and the representative electrocardiogram signal as reference data for biometric authentication of the subject; and a method of analyzing a first correlation between an actually measured fingerprint image currently obtained from the fingerprint measurement result of the fingerprint measurement module and a fingerprint image set registered by the registration module, and a method currently obtained from the electrocardiogram measurement result of the electrocardiogram measurement module. and an authentication module that performs biometric authentication of the subject by using a method of analyzing a second correlation between the actual ECG signal and the representative ECG signal registered by the registration module.
Description
본 발명은 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지문 및 심전도를 복합적으로 이용하여 대상자의 생체 인증을 수행하는, 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a personal authentication device and method using a biosignal, and more particularly, to a personal authentication device and method using a biosignal that performs biometric authentication of a subject by using a fingerprint and an electrocardiogram in combination.
생체 인증이란 개인의 신체적 특징을 통해 개인의 신원을 확인하여 인증하는 것을 말하며, 이러한 생체 인증은 개인정보 보호, 금융 보안, 출입 통제 및 출결 관리 등 광범위한 분야에 적용되고 있다. 나아가, 생체 인증은 성폭력, 스토킹, 또는 가정 폭력 등의 범죄자를 감독하고 통제하기 위한 전자 감독 제도에도 적용되는 등 그 적용 분야가 확장되고 있으며, 전자 감독 제도의 일환으로서 특정인(예: 피해자)에 대한 접근 금지 명령 내지 접근 거리 제한 명령, 또는 구역 이탈 제한 명령(예: 야간 시간대의 이동을 집 내부로 국한시키는 야간 외출 제한 명령)이 부과되는 감시 대상자 수가 증가하고 있다.Biometric authentication refers to confirming and authenticating an individual's identity through physical characteristics of an individual, and such biometric authentication is applied to a wide range of fields such as personal information protection, financial security, access control, and attendance management. Furthermore, biometric authentication is being applied to the electronic supervision system to supervise and control criminals such as sexual violence, stalking, or domestic violence, and its application is expanding, and as part of the electronic supervision system, An increasing number of people subject to surveillance are imposed with restraining orders, distancing orders, or out-of-area restraining orders (e.g., no-go-at-night orders to confine movement inside the home).
이러한 전자 감독 제도 하에서 전자 감독 장치를 통해 운영되고 있는 종래의 감시 시스템은 성문 인식(음성 인식)을 통해 감시 대상자를 확인함으로 인해 감시 대상자의 인증 과정에서의 잦은 오류 및 보호 관찰관의 업무 부담이 증대되는 문제점을 수반하고 있다. 예를 들어, 감시 대상자의 감기 등으로 인한 음성 변성 시 감시 대상자의 정확한 인증이 수행될 수 없고, 성문 인증의 정확성 부족으로 인해 보호 관찰관의 추가적인 업무 부담이 야기되고 있으며, 전일의 음성 감독 결과를 담당 직원이 익일에 시스템에 입력하는 비효율성이 존재하고, 나아가 외출 제한이 적용되는 시간 전체에 대하여 감시 대상자의 감독이 불가능한 한계를 갖는다.Under this electronic supervisory system, those operating through an electronic supervisory device Conventional surveillance systems identify a subject to be monitored through voiceprint recognition (voice recognition), which causes frequent errors in the authentication process of the subject to be monitored and increases the workload of probation officers. For example, when the surveillance subject's voice changes due to a cold, etc., accurate authentication of the surveillance subject cannot be performed, and the lack of accuracy of voiceprint authentication causes additional work burden on the probation officer, and is in charge of the voice supervision result of the previous day. There is inefficiency in that the employee inputs into the system the next day, and furthermore, there is a limit in which the person subject to supervision is impossible to supervise for the entire time when the outing restriction is applied.
따라서, 전자 감독 장치를 활용하여 감시 대상자를 감시함에 있어서 성문 인식을 대체할 수 있는 감시 대상자 인증 방법이 요구되고 있다.Therefore, in monitoring the subject of surveillance using the electronic supervisory device There is a demand for a monitoring target authentication method that can replace voiceprint recognition.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0045912호(2017. 04. 28. 공개)에 개시되어 있다.The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2017-0045912 (published on April 28, 2017).
본 발명의 일 측면에 따른 목적은 전자 감독 제도 하에서의 감시 대상자에 대한 감시 시스템에 적용되었던 종래의 성문 인식 방법을 지문 및 심전도를 통한 복합 생체 인증 방법으로 대체하여 그 감시 효율성을 향상시킴과 동시에, 지문 및 심전도를 통한 복합 생체 인증 방법의 구체적인 메커니즘을 제시하여 생체 인증의 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는, 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object according to one aspect of the present invention is to replace the conventional voiceprint recognition method, which was applied to a surveillance system for surveillance subjects under an electronic supervision system, with a complex biometric authentication method through fingerprint and electrocardiogram, thereby improving the monitoring efficiency and, at the same time, fingerprint and to provide a personal authentication device and method using a biosignal capable of improving the accuracy and reliability of biometric authentication by presenting a specific mechanism of a complex biometric authentication method through electrocardiography.
본 발명의 일 측면에 따른 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치는 대상자의 지문을 측정하는 지문 측정 모듈; 상기 대상자의 심전도를 측정하는 심전도 측정 모듈; 상기 대상자에 대한 상기 지문 측정 모듈의 지문 측정 결과를 통해 복수의 지문 이미지로 구성되는 지문 이미지 셋을 수집하고, 상기 대상자에 대한 상기 심전도 측정 모듈의 심전도 측정 결과를 통해 대표 심전도 신호를 결정한 후, 상기 지문 이미지 셋 및 상기 대표 심전도 신호를 상기 대상자의 생체 인증을 위한 레퍼런스 데이터로서 등록하는 등록 모듈; 및 상기 지문 측정 모듈의 지문 측정 결과로부터 현재 획득된 실측 지문 이미지 및 상기 등록 모듈에 의해 등록된 지문 이미지 셋 간의 제1 상관 관계를 분석하는 방식과, 상기 심전도 측정 모듈의 심전도 측정 결과로부터 현재 획득된 실측 심전도 신호 및 상기 등록 모듈에 의해 등록된 대표 심전도 신호 간의 제2 상관 관계를 분석하는 방식을 이용하여 상기 대상자의 생체 인증을 수행하는 인증 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.An apparatus for personal authentication using a biosignal according to an aspect of the present invention includes a fingerprint measurement module for measuring a fingerprint of a subject; an electrocardiogram measurement module for measuring an electrocardiogram of the subject; A fingerprint image set consisting of a plurality of fingerprint images is collected through a fingerprint measurement result of the fingerprint measurement module for the subject, and a representative electrocardiogram signal is determined through the electrocardiogram measurement result of the subject. a registration module registering a fingerprint image set and the representative electrocardiogram signal as reference data for biometric authentication of the subject; and a method of analyzing a first correlation between an actually measured fingerprint image currently obtained from the fingerprint measurement result of the fingerprint measurement module and a fingerprint image set registered by the registration module, and a method currently obtained from the electrocardiogram measurement result of the electrocardiogram measurement module. and an authentication module that performs biometric authentication of the subject by using a method of analyzing a second correlation between the actual ECG signal and the representative ECG signal registered by the registration module.
본 발명에 있어 상기 지문 측정 모듈 및 상기 심전도 측정 모듈은 상기 대상자의 팔에 착용되는 웨어러블 밴드(Wearable Band)에 포함되도록 구성되며, 상기 지문 측정 모듈은 상기 웨어러블 밴드가 착용된 팔의 반대쪽 손의 지문을 측정하도록 구성되고, 상기 심전도 측정 모듈은 상기 웨어러블 밴드가 착용된 팔의 심전도를 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the fingerprint measurement module and the electrocardiogram measurement module are configured to be included in a wearable band worn on the arm of the subject, and the fingerprint measurement module measures the fingerprint of the hand opposite to the arm on which the wearable band is worn. and the electrocardiogram measurement module is configured to measure an electrocardiogram of an arm on which the wearable band is worn.
본 발명에 있어 상기 지문 이미지 셋을 구성하는 각 지문 이미지와 상기 실측 지문 이미지는 복수의 픽셀을 갖는 그레이 스케일(Grey Scale) 형태로 구성되되, 각 픽셀은 설정 범위 내의 인텐시티(intensity)를 갖는 것을 특징으로 한다.In the present invention, each fingerprint image constituting the fingerprint image set and the actual fingerprint image are configured in a gray scale form having a plurality of pixels, and each pixel has an intensity within a set range. to be
본 발명에 있어 상기 등록 모듈은, 상기 대상자에 대한 상기 심전도 측정 모듈의 심전도 측정 결과를 통해 복수의 심전도 신호를 수집하고, 상기 수집된 복수의 심전도 신호를 대표할 것으로 기대되는 제1 기대 심전도 신호를 결정하며, 상기 결정된 제1 기대 심전도 신호와 상기 수집된 복수의 심전도 신호 간의 상관 관계를 분석하는 방식과, 상기 제1 기대 심전도 신호의 유효성을 검증하는 방식을 이용하여 상기 대표 심전도 신호를 결정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the registration module collects a plurality of electrocardiogram signals through the electrocardiogram measurement result of the electrocardiogram measurement module for the subject, and receives a first expected electrocardiogram signal expected to represent the collected plurality of electrocardiogram signals. and determining the representative ECG signal using a method of analyzing a correlation between the determined first expected ECG signal and the collected plurality of ECG signals and a method of verifying validity of the first expected ECG signal. to be characterized
본 발명에 있어 상기 제1 기대 심전도 신호는, 상기 복수의 심전도 신호의 중간값(median)에 해당하는 심전도 신호인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first expected electrocardiogram signal is an electrocardiogram signal corresponding to a median of the plurality of electrocardiogram signals.
본 발명에 있어 상기 등록 모듈은, 상기 복수의 심전도 신호로서 N개의 심전도 신호를 수집한 후 그 중간값에 해당하는 심전도 신호를 상기 제1 기대 심전도 신호로 결정하고, 상기 결정된 제1 기대 심전도 신호와 상기 N개의 심전도 신호 각각에 대한 상관 관계를 분석하며, 상기 N개의 심전도 신호 중, 상관 관계 분석 결과에 따라 산출되는 상관 계수가 미리 설정된 기준치 미만인 M개의 심전도 신호를 제거한 후 상기 심전도 측정 모듈을 통해 상기 대상자에 대하여 M개의 심전도 신호를 수집하고, 상기 수집된 M개의 심전도 신호를 통해 상기 제1 기대 심전도 신호의 유효성을 검증하는 방식을 이용하여 상기 대표 심전도 신호를 결정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the registration module collects N electrocardiogram signals as the plurality of electrocardiogram signals, determines an electrocardiogram signal corresponding to a median value as the first expected electrocardiogram signal, and Correlation is analyzed for each of the N electrocardiogram signals, and M electrocardiogram signals having a correlation coefficient calculated according to a result of the correlation analysis are less than a preset reference value are removed from among the N electrocardiogram signals, and then the electrocardiogram measurement module The representative electrocardiogram signal may be determined by collecting M electrocardiogram signals of a subject and verifying validity of the first expected electrocardiogram signal through the collected M electrocardiogram signals.
본 발명에 있어 상기 등록 모듈은, 상기 수집된 M개의 심전도 신호의 중간값에 해당하는 심전도 신호를 제2 기대 심전도 신호로 결정하고, 상기 제1 기대 심전도 신호와 상기 제2 기대 심전도 신호 간의 상관 관계 분석 결과에 따라 산출되는 상관 계수가 미리 설정된 기준치 이상인 경우, 상기 제1 기대 심전도 신호의 유효성이 검증된 것으로 판단하여 상기 제1 기대 심전도 신호를 상기 대표 심전도 신호로 결정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the registration module determines an electrocardiogram signal corresponding to a median value of the collected M electrocardiogram signals as a second expected electrocardiogram signal, and a correlation between the first expected electrocardiogram signal and the second expected electrocardiogram signal. When the correlation coefficient calculated according to the analysis result is equal to or greater than a predetermined reference value, it is determined that the validity of the first expected ECG signal has been verified, and the first expected ECG signal is determined as the representative ECG signal.
본 발명에 있어 상기 N개의 심전도 신호와 상기 M개의 심전도 신호를 구성하는 각각의 심전도 신호는, 상기 대상자의 심전도를 나타내는 유효 데이터로 정의되는 샘플링 데이터를 K개 포함하되, 상기 K의 값과 상기 기준치는 상호 의존적으로 결정되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, each of the electrocardiogram signals constituting the N electrocardiogram signals and the M electrocardiogram signals includes K pieces of sampling data defined as valid data representing the electrocardiogram of the subject, the value of K and the reference value is characterized in that it is determined interdependently.
본 발명에 있어 상기 등록 모듈은, 상기 대표 심전도 신호와 함께 하위 심전도 신호 그룹을 상기 레퍼런스 데이터로서 등록하되, 상기 하위 심전도 신호 그룹은 ⅰ)상기 복수의 심전도 신호로서 수집된 상기 N개의 심전도 신호에서 상관 관계 분석 결과에 따라 M개의 심전도 신호가 제거된 후 남아있는 (N-M)개의 심전도 신호와, ⅱ)상기 제1 기대 심전도 신호의 유효성 검증에 적용된 M개의 심전도 신호의 집합인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the registration module registers a sub-ECG signal group together with the representative ECG signal as the reference data, and the sub-ECG signal group is i) correlated in the N ECG signals collected as the plurality of ECG signals. It is characterized by a set of (N-M) ECG signals remaining after the M ECG signals are removed according to the result of the relationship analysis, and ii) a set of M ECG signals applied to the validation of the first expected ECG signal.
본 발명에 있어 상기 인증 모듈은, 상기 제1 상관 관계의 분석 결과로부터 판단되는 지문 인증 결과와, 상기 제2 상관 관계의 분석 결과로부터 판단되는 심전도 인증 결과의 조합 관계를 기반으로 상기 대상자의 생체 인증을 수행하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the authentication module performs biometric authentication of the subject based on a combination of a fingerprint authentication result determined from the analysis result of the first correlation and an electrocardiogram authentication result determined from the analysis result of the second correlation. It is characterized by performing.
본 발명에 있어 상기 인증 모듈은, 상기 제1 상관 관계의 분석 결과, 상기 실측 지문 이미지 및 상기 지문 이미지 셋을 구성하는 복수의 지문 이미지 중 하나 이상 간의 상관 계수가 미리 설정된 기준치 이상인 경우 상기 대상자의 지문 인증이 성공한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the authentication module determines that, as a result of analyzing the first correlation, when a correlation coefficient between the measured fingerprint image and one or more of a plurality of fingerprint images constituting the fingerprint image set is greater than or equal to a preset reference value, the subject's fingerprint It is characterized in that it is determined that authentication is successful.
본 발명에 있어 상기 인증 모듈은, 상기 실측 심전도 신호와 상기 대표 심전도 신호 간의 상관 관계를 분석하는 1차 심전도 인증, 및 상기 실측 심전도 신호와 상기 하위 심전도 신호 그룹 간의 상관 관계를 분석하는 2차 심전도 인증을 통해 상기 대상자의 심전도 인증을 수행하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the authentication module includes first electrocardiogram authentication for analyzing the correlation between the actual electrocardiogram signal and the representative electrocardiogram signal, and second electrocardiogram authentication for analyzing the correlation between the actual electrocardiogram signal and the lower group of electrocardiogram signals. It is characterized in that the electrocardiogram authentication of the subject is performed through.
본 발명에 있어 상기 인증 모듈은, 상기 실측 심전도 신호와 상기 대표 심전도 신호 간의 상관 관계 분석 결과에 따라 산출되는 상관 계수가 미리 설정된 기준치 이상인 경우 상기 1차 심전도 인증에 성공한 것으로 판단하고, 상기 1차 심전도 인증에 후속하여 상기 2차 심전도 인증을 수행하되, 상기 실측 심전도 신호와 상기 하위 심전도 신호 그룹을 구성하는 각각의 심전도 신호 간의 상관 관계 분석 결과로부터 산출되는 각각의 상관 계수가 미리 설정된 기준치 이상인 경우 상기 2차 심전도 인증에 성공한 것으로 판단하여, 상기 대상자의 심전도 인증이 성공한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the authentication module determines that the primary ECG authentication has succeeded when a correlation coefficient calculated according to a correlation analysis result between the measured ECG signal and the representative ECG signal is equal to or greater than a preset reference value, and the primary ECG authentication is determined to be successful. After authentication, the second ECG authentication is performed, but when each correlation coefficient calculated from the correlation analysis result between the actual ECG signal and each ECG signal constituting the sub-ECG signal group is equal to or greater than a preset reference value, the second It is characterized in that it is determined that the electrocardiogram authentication of the target person is successful by determining that the authentication of the second electrocardiogram is successful.
본 발명에 있어 상기 인증 모듈은, 상기 1차 심전도 인증에 실패한 경우, 또는 상기 2차 심전도 인증에 실패한 경우, 상기 심전도 측정 모듈을 통해 I개의 실측 심전도 신호를 수집하고, 상기 수집된 I개의 실측 심전도 신호와 상기 대표 심전도 신호 간의 상관 관계 분석 결과에 따라 산출되는 상관 계수가 미리 설정된 기준치 미만이면 상기 대상자의 심전도 인증이 실패한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the authentication module collects I actual electrocardiogram signals through the electrocardiogram measurement module when the first electrocardiogram authentication fails or the second electrocardiogram authentication fails, and the collected I actual electrocardiograms If the correlation coefficient calculated according to the correlation analysis result between the signal and the representative electrocardiogram signal is less than a preset reference value, it is characterized in that it is determined that the subject's electrocardiogram authentication has failed.
본 발명에 있어 상기 인증 모듈은, 상기 대상자의 지문 인증 및 심전도 인증이 모두 성공한 경우 상기 대상자의 생체 인증이 성공한 것으로 최종 판단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the authentication module is characterized in that when both fingerprint authentication and electrocardiogram authentication of the target person are successful, it is finally determined that the biometric authentication of the target person is successful.
본 발명의 일 측면에 따른 생체 신호를 이용한 개인 인증 방법은 등록 모듈이, 대상자에 대한 지문 측정 모듈의 지문 측정 결과를 통해 복수의 지문 이미지로 구성되는 지문 이미지 셋을 수집하고, 상기 대상자에 대한 심전도 측정 모듈의 심전도 측정 결과를 통해 대표 심전도 신호를 결정한 후, 상기 지문 이미지 셋 및 상기 대표 심전도 신호를 상기 대상자의 생체 인증을 위한 레퍼런스 데이터로서 등록하는 등록 단계; 및 인증 모듈이, 상기 지문 측정 모듈의 지문 측정 결과로부터 현재 획득된 실측 지문 이미지 및 상기 등록 모듈에 의해 등록된 지문 이미지 셋 간의 제1 상관 관계를 분석하는 방식과, 상기 심전도 측정 모듈의 심전도 측정 결과로부터 현재 획득된 실측 심전도 신호 및 상기 등록 모듈에 의해 등록된 대표 심전도 신호 간의 제2 상관 관계를 분석하는 방식을 이용하여 상기 대상자의 생체 인증을 수행하는 인증 단계;을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a personal authentication method using a biosignal includes a registration module collecting a fingerprint image set consisting of a plurality of fingerprint images through a fingerprint measurement result of a fingerprint measurement module for a subject, and performing an electrocardiogram of the subject a registration step of determining a representative electrocardiogram signal based on an electrocardiogram measurement result of a measurement module and then registering the fingerprint image set and the representative electrocardiogram signal as reference data for biometric authentication of the subject; and a method in which an authentication module analyzes a first correlation between an actually measured fingerprint image currently obtained from a fingerprint measurement result of the fingerprint measurement module and a fingerprint image set registered by the registration module, and an electrocardiogram measurement result of the electrocardiogram measurement module. and an authentication step of performing biometric authentication of the subject by using a method of analyzing a second correlation between the actual ECG signal currently obtained from and the representative ECG signal registered by the registration module.
본 발명의 일 측면에 따르면, 개개인의 신호 특성이 뚜렷한 특징을 갖는 지문 및 심전도를 복합적으로 활용하여 생체 인증을 수행함으로써 대상자의 개인 인증 신뢰도를 향상시킬 수 있다.According to an aspect of the present invention, biometric authentication is performed using a combination of a fingerprint and an electrocardiogram having distinctive signal characteristics of an individual, thereby improving reliability of personal authentication of a target person.
또한, 대상자의 생체 인증(심전도 인증)을 위한 레퍼런스 데이터를 등록하는 과정에서 대상자의 심전도 측정 결과로부터 복수의 심전도 신호를 대표할 수 있는 대표 심전도 신호를 소정의 상관 관계 분석 기법을 적용하는 방식으로 획득함으로써 레퍼런스 데이터의 정확도를 향상시킬 수 있고, 대표 심전도 신호와 함께 레퍼런스 데이터의 등록 과정에서 사용된 복수의 심전도 신호까지 대상자의 생체 인증 과정에 활용하는, 등록 과정과 인증 과정의 유기적인 결합 방식을 통해 대상자의 생체 인증을 수행함으로써 생체 인증의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.In addition, in the process of registering reference data for biometric authentication (ECG authentication) of the subject, a representative ECG signal capable of representing a plurality of ECG signals is obtained from the subject's ECG measurement result by applying a predetermined correlation analysis technique. By doing so, it is possible to improve the accuracy of reference data, and through an organic combination method of registration and authentication processes, which utilizes the representative ECG signal and multiple ECG signals used in the reference data registration process in the biometric authentication process of the subject. Reliability of biometric authentication may be improved by performing biometric authentication of a subject.
또한, 상기와 같은 심전도 측정을 통한 생체 인증 과정을 포터블 타입의 전자 장치(예: 웨어러블 밴드)의 형태로 구현하고 전자 감독 제도의 감시 시스템에 적용함으로써 감시 대상자에 대한 감시 효율성을 향상시킬 수 있다.In addition, by implementing the biometric authentication process through electrocardiogram measurement as described above in the form of a portable electronic device (e.g., a wearable band) and applying it to a monitoring system of an electronic supervisory system, the monitoring efficiency of the subject to be monitored can be improved.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치에서 등록 모듈의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치에서 인증 모듈에 의한 심전도 인증의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 개인 인증 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 and 2 are block diagrams illustrating a personal authentication device using a biosignal according to an embodiment of the present invention.
3 to 6 are exemplary diagrams for explaining an operation of a registration module in a personal authentication device using a biosignal according to an embodiment of the present invention.
7 is an exemplary diagram for explaining an electrocardiogram authentication operation by an authentication module in a personal authentication device using a biosignal according to an embodiment of the present invention.
8 to 10 are flowcharts for explaining a personal authentication method using a biosignal according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치 및 방법(이하, 개인 인증 장치 및 방법)의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an embodiment of a personal authentication device and method (hereinafter, a personal authentication device and method) using a biosignal according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, definitions of these terms will have to be made based on the content throughout this specification.
이하에서 설명하는 것과 같이 본 실시예의 개인 인증 장치는 대상자의 지문 및 심전도를 측정하여 레퍼런스 데이터를 등록하고, 등록된 레퍼런스 데이터를 통해 대상자의 생체 인증을 수행하도록 동작하며, 상기의 동작을 수행하는 개인 인증 장치는 앞서 언급한, 전자 감독 제도 하의 감시 대상자(예: 접근 금지 명령 내지 접근 거리 제한 명령 부과자, 또는 구역 이탈 제한 명령 부과자 등)를 감시하기 위한 감시 시스템(이하, 감시 시스템)에 적용될 수 있다. 구체적으로, 감시 시스템은 감시 대상자의 위치를 모니터링하기 위해, 감시 대상자에 부착되는 피감시 단말(예: 감시 대상자의 팔(손목)에 착용되어 생체 정보로서 감시 대상자의 지문 및 심전도를 센싱하는 웨어러블 밴드(Wearable Band)(또는 웨어러블 워치(Wearable Watch)))를 포함하도록 구성될 수 있다. 감시 대상자의 위치 모니터링을 위해서는 감시 대상자의 신원을 인증할 필요가 있으므로, 그 신원 인증 방법으로서 본 실시예에서는 지문 및 심전도 측정을 통한 생체 인증 방식을 채용한다. 이에 따라, 후술하는 지문 측정 모듈(100) 및 심전도 측정 모듈(200)은 감시 대상자가 착용하는 피감시 단말에 구비되는 지문 센서 및 심전도 센서로 구현될 수 있고, 등록 모듈(300) 및 인증 모듈(400)은 지문 측정 모듈(100)과 심전도 측정 모듈(200)을 통한 대상자의 지문 및 심전도 측정 결과로부터 레퍼런스 데이터를 등록하고 대상자의 생체 인증을 수행하는 관제 서버에 포함되는 구조로 구현될 수 있다. 실시예에 따라서는, 지문 측정 모듈(100), 심전도 측정 모듈(200), 등록 모듈(300) 및 인증 모듈(400)이 피감시 단말에 통합되어 구현되는 실시예가 마련될 수도 있다.As will be described below, the personal authentication device of the present embodiment registers reference data by measuring a subject's fingerprint and electrocardiogram, operates to perform biometric authentication of the subject through the registered reference data, and performs the above operation. The authentication device is to be applied to the monitoring system (hereinafter referred to as monitoring system) for monitoring a person to be monitored under the aforementioned electronic supervision system (e.g., a person who imposes an approach prohibition order or an approach distance restriction order, or a person who imposes an area departure restriction order, etc.) can Specifically, in order to monitor the location of the monitoring target, the surveillance system is a monitoring target terminal attached to the monitoring target (e.g., a wearable band worn on the monitoring target's arm (wrist) and sensing the surveillance target's fingerprint and electrocardiogram as biometric information). (Wearable Band) (or Wearable Watch)). Since it is necessary to authenticate the identity of the monitoring target in order to monitor the location of the monitoring target, the present embodiment employs a biometric authentication method through fingerprint and electrocardiogram measurement as the identity authentication method. Accordingly, the
위의 설명은 본 실시예의 개인 인증 장치가 적용될 수 있는 일 구현예를 기술한 것으로서, 대상자의 지문 및 심전도를 측정하여 레퍼런스 데이터를 등록한 후, 등록된 레퍼런스 데이터를 기반으로 대상자의 지문 및 심전도 측정을 통한 생체 인증을 수행하는 범위 내에서 다양한 인증 시스템(예: 개인정보 보호 시스템, 금융 보안 시스템, 출입 통제 시스템, 및 출결 관리 시스템 등)에 본 실시예의 개인 인증 장치가 적용될 수 있다.The above description describes an embodiment to which the personal authentication device of this embodiment can be applied. After registering reference data by measuring a subject's fingerprint and electrocardiogram, the subject's fingerprint and electrocardiogram are measured based on the registered reference data. The personal authentication device of the present embodiment can be applied to various authentication systems (eg, personal information protection system, financial security system, access control system, attendance management system, etc.) within the range of performing biometric authentication through biometric authentication.
이하에서는 본 실시예의 개인 인증 장치의 구체적인 동작에 대하여 설명한다.Hereinafter, specific operations of the personal authentication device of the present embodiment will be described.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치를 설명하기 위한 블록구성도이고, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치에서 등록 모듈의 동작을 설명하기 위한 예시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치에서 인증 모듈에 의한 심전도 인증의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.1 and 2 are block diagrams illustrating a personal authentication device using a biosignal according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 to 6 are personal authentication devices using a biosignal according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is an exemplary diagram for explaining an operation of a registration module in a device, and FIG. 7 is an exemplary diagram for explaining an electrocardiogram authentication operation by an authentication module in a personal authentication device using a biosignal according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 개인 인증 장치는 지문 측정 모듈(100), 심전도 측정 모듈(200), 등록 모듈(300) 및 인증 모듈(400)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the personal authentication device according to the present embodiment may include a
지문 측정 모듈(100)은 대상자의 지문을 측정하는 지문 센서로 구현될 수 있으며, 지문 측정 모듈(100)에 의해 측정된 대상자의 지문은 등록 모듈(300)에 의한 레퍼런스 데이터 등록 과정과, 인증 모듈(400)에 의한 대상자의 생체 인증 과정에 활용될 수 있다. 지문 측정 모듈(100)은 지문 이미지를 획득하기 위해, 대상자의 손가락이 접촉되는 면 방향으로 단색 광을 조사하는 광원, 및 복수의 픽셀(예: 160 * 160)의 그레이 스케일(Grey Scale) 형태의 지문 이미지를 생성하는 이미지 센서를 포함하도록 구성될 수 있다.The
심전도 측정 모듈(200)은 대상자의 심전도를 측정하는 심전도 센서로 구현될 수 있으며, 심전도 측정 모듈(200)에 의해 측정된 대상자의 심전도는 등록 모듈(300)에 의한 레퍼런스 데이터 등록 과정과, 인증 모듈(400)에 의한 대상자의 생체 인증 과정에 활용될 수 있다.The
개인 인증 장치가 밴드 본체 및 스트랩으로 구성되는 웨어러블 밴드로 구현되는 예시에서, 도 2에 도시된 것과 같이 지문 측정 모듈(100)은 밴드 본체의 상면에 노출되어 대상자의 손가락과 접촉되도록 구성될 수 있고, 심전도 측정 모듈(200)은 밴드 본체의 상하면에 노출되어 대상자의 손가락 및 손목(또는 손등)과 접촉되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 지문 측정 모듈(100)은 웨어러블 밴드가 착용된 팔(도 2의 예시에서는 오른팔)의 반대쪽 손의 지문을 측정하도록 구성되고, 심전도 측정 모듈(200)은 웨어러블 밴드가 착용된 팔(도 2의 예시에서는 왼팔)의 심전도를 측정하도록 구성될 수 있다.In an example in which the personal authentication device is implemented as a wearable band composed of a band body and a strap, as shown in FIG. , The
등록 모듈(300)은 대상자에 대한 지문 측정 모듈(100)의 지문 측정 결과를 통해 복수의 지문 이미지로 구성되는 지문 이미지 셋(set)을 수집하고, 대상자에 대한 심전도 측정 모듈(200)의 심전도 측정 결과를 통해 대표 심전도 신호를 결정한 후, 지문 이미지 셋 및 대표 심전도 신호를 대상자의 생체 인증을 위한 레퍼런스 데이터로서 등록할 수 있다.The
먼저, 등록 모듈(300)이 지문 이미지 셋을 레퍼런스 데이터로서 등록하는 과정에 대하여 설명하면, 지문 이미지 셋 등록은 대상자가 웨어러블 밴드를 착용한 팔의 반대쪽 손의 손가락(예: 검지 손가락)을 지문 측정 모듈(100)에 접촉한 상태에서 이루어질 수 있다. 앞서 언급한 것과 같이 지문 측정 모듈(100)은 단색 광을 조사하는 광원, 및 복수의 픽셀의 그레이 스케일 형태의 지문 이미지를 생성하는 이미지 센서를 포함하도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 도 3에 도시된 것과 지문 이미지는 복수의 픽셀을 갖는 그레이 스케일 형태로 구성될 수 있고, 이때 각 픽셀은 설정 범위(예: 0 이상 255 이하) 내의 인텐시티(intensity, 세기)를 갖도록 구성될 수 있다. 지문 측정 모듈(100)에 의해 복수의 지문 이미지가 획득되며, 등록 모듈(300)은 복수의 지문 이미지를 지문 이미지 셋으로 구성하여 대상자의 생체 인증(지문 인증)을 위한 레퍼런스 데이터로서 등록(저장)할 수 있다.First, a process of registering a fingerprint image set as reference data by the
다음으로, 등록 모듈(300)이 대표 심전도 신호를 레퍼런스 데이터로 등록하는 과정에 대하여 설명하면, 대표 심전도 신호 등록은 대상자가 웨어러블 밴드를 착용한 팔의 반대쪽 손의 손가락을 지문 측정 모듈(100)에 접촉한 상태, 그리고 밴드 본체 하면에 구비된 심전도 측정 모듈(200)이 웨어러블 밴드를 착용한 팔의 손목 또는 손등에 접촉한 상태에서 이루어질 수 있다. 이 상태에서, 등록 모듈(300)은 대상자에 대한 심전도 측정 모듈(200)의 심전도 측정 결과를 통해 복수의 심전도 신호를 수집하고, 대상자의 생체 인증(심전도 인증)을 위한 레퍼런스 데이터로서 기능하는 대표 심전도 신호를 결정하여 등록(저장)할 수 있다.Next, a process of registering the representative ECG signal as reference data by the
도 4는 등록 모듈(300)에 의한, 레퍼런스 데이터에 해당하는 대표 심전도 신호를 결정하는 일련의 과정을 보이고 있다. 도 4에 도시된 것과 같이, 등록 모듈(300)은 대상자에 대한 심전도 측정 모듈(200)의 심전도 측정 결과를 통해 복수의 심전도 신호를 수집하고(① 과정), 수집된 복수의 심전도 신호를 대표할 것으로 기대되는 제1 기대 심전도 신호를 결정하며(② 과정), 결정된 제1 기대 심전도 신호와 상기 수집된 복수의 심전도 신호 간의 상관 관계를 분석하는 방식과(③ 및 ④ 과정), 제1 기대 심전도 신호의 유효성을 검증하는 방식을 이용하여, 대상자의 생체 인증을 위한 레퍼런스 데이터로서 기능하는 대표 심전도 신호를 결정하여 등록하도록 동작할 수 있다(⑤ 내지 ⑦ 과정).4 shows a series of processes of determining a representative ECG signal corresponding to reference data by the
등록 모듈(300)의 동작을 각 과정 별로 구체적으로 설명하면, 먼저 ① 과정에서 등록 모듈(300)은 N개의 심전도 신호를 수집할 수 있으며(N은 2 이상의 자연수), 이때 N개의 심전도 신호는 각각 K개의 샘플링 데이터를 포함할 수 있다(즉, 하나의 심전도 신호당 K개의 샘플링 데이터가 포함될 수 있다. K는 2 이상의 자연수). 본 실시예에서 샘플링 데이터는 도 5에 도시된 것과 같이 심전도 신호에서 대상자의 심전도를 나타내는 유효 데이터(예: 측정값의 Peak치)로 정의된다. K개의 샘플링 데이터를 취득하는 방법으로서, 심전도 신호에서 그 크기가 최대인 Peak치를 검출하고, 검출된 Peak치를 기준으로 그 전단에서 a개의 유효 데이터와 그 후단에서 b개의 유효 데이터를 샘플링하는 방식으로 총 K개의 샘플링 데이터를 취득할 수 있다(즉, K = 1(Peak치) + a + b). 상기 동작을 구현하기 위해 심전도 측정 모듈(200)의 샘플링 레이트는 특정 레이트(예: 250Hz(초당 250개의 유효 데이터 샘플링))로 미리 설정되어 있을 수 있다. 후술하는 것과 같이 샘플링 데이터의 수 K는, 상관 관계 분석 결과와 비교되는 '기준치'와 상호 의존적으로 결정된다. 등록 모듈(300)은 상기와 같은 K개의 샘플링 데이터를 포함하는 심전도 신호 수집 동작을 N회 반복하여 대상자에 대한 총 N개의 심전도 신호를 수집할 수 있다.The operation of the
② 과정에서, 등록 모듈(300)은 복수의 심전도 신호(N개의 심전도 신호)를 대표할 것으로 기대되는 제1 기대 심전도 신호를 결정할 수 있으며, 제1 기대 심전도 신호는 등록 모듈(300)이 레퍼런스 데이터로서 최종 결정하는 대표 심전도 신호의 후보로서 기능한다. 이때, 도 6에 도시된 것과 같이 제1 기대 심전도 신호는 복수의 심전도 신호의 중간값(median)에 해당하는 심전도 신호에 해당할 수 있다(예: 전술한 Peak치가 복수의 심전도 신호 중 중간값에 해당하는 심전도 신호). 즉, ① 과정에서 수집된 복수의 심전도 신호에는 노이즈가 반영되어 그 산포가 클 수 있는 점을 고려할 때, 이러한 신호의 trend 및 노이즈에 대한 고려없이 단순 평균치만을 제1 기대 심전도 신호로 결정할 경우, 최종적으로 결정되는 대표 심전도 신호의 정확도가 낮아질 수 있으므로, 등록 모듈(300)은 대표 심전도 신호의 결정 과정에서의 왜곡을 제거하고 그 정확도를 향상시키기 위해, N개의 심전도 신호의 중간값(median)에 해당하는 심전도 신호를 제1 기대 심전도 신호로 결정할 수 있다.In
③ 및 ④ 과정에서, 등록 모듈(300)은 ② 과정에서 결정된 제1 기대 심전도 신호와 ① 과정에서 수집된 복수의 심전도 신호 간의 상관 관계(correlation)를 분석할 수 있다. 구체적으로, 등록 모듈(300)은 제1 기대 심전도 신호와 N개의 심전도 신호 각각에 대한 상관 관계를 분석하고(상관 관계 분석 기법으로서 피어슨(Pearson) 상관 분석이 적용될 수 있다)(③ 과정), N개의 심전도 신호 중, 상관 관계 분석 결과에 따라 산출되는 상관 계수(예: 피어슨 상관 계수, r)가 미리 설정된 기준치 미만인 M개의 심전도 신호를 제거하도록 동작할 수 있다(M은 N 미만의 자연수)(④ 과정). 후술하는 것과 같이 인증 모듈(400)은 대표 심전도 신호와 함께 하위 심전도 신호 그룹도 고려하여 대상자의 생체 인증을 수행하며, 하위 심전도 신호 그룹은 기본적으로 ① 과정에서 수집된 N개의 심전도 신호를 포함하도록 정의되는 점을 고려할 때, 하위 심전도 신호 그룹의 레퍼런스성을 높여 생체 인증의 신뢰도를 확보하기 위해서는 N개의 심전도 신호 중 아웃라이어(outlier)를 제거할 필요가 있다. 이에, 등록 모듈(300)은 N개의 심전도 신호 중 상관 관계 분석 결과에 따라 산출되는 상관 계수가 미리 설정된 기준치 미만인 M개의 심전도 신호를 제거하도록 동작할 수 있다.In processes ③ and ④, the
⑤ 내지 ⑦ 과정에서, 등록 모듈(300)은 제1 기대 심전도 신호의 유효성을 검증하는 방식을 이용하여, 대상자의 생체 인증을 위한 레퍼런스 데이터로서 기능하는 대표 심전도 신호를 결정하여 등록할 수 있다.In steps ⑤ to ⑦, the
구체적으로, 먼저 등록 모듈(300)은 ④ 과정에서 제거된 수(M) 만큼, 심전도 측정 모듈(200)을 통해 대상자에 대하여 M개의 심전도 신호를 추가적으로 수집하고(⑤ 과정), 수집된 M개의 심전도 신호를 통해 제1 기대 심전도 신호의 유효성을 검증할 수 있다. M개의 심전도 신호를 추가적으로 수집하는 ⑤ 과정은, 레퍼런스 데이터로 기능하는 하위 심전도 신호 그룹에 포함되는 심전도 신호를 N개로 확보하여 그 레퍼런스성을 확보하도록 함과 동시에, 제1 기대 심전도 신호의 유효성을 검증하기 위한 심전도 신호를 확보하는 과정으로서 기능한다. 제1 기대 심전도 신호의 유효성을 검증할 때, 등록 모듈(300)은 ⑤ 과정에서 수집된 M개의 심전도 신호의 중간값(median)에 해당하는 심전도 신호를 제2 기대 심전도 신호로 결정하고(⑥ 과정), 제1 기대 심전도 신호와 제2 기대 심전도 신호 간의 상관 관계 분석 결과에 따라 산출되는 상관 계수(예: 피어슨 상관 계수, r)가 미리 설정된 기준치 이상인 경우, 제1 기대 심전도 신호의 유효성이 검증된 것으로 판단하여 제1 기대 심전도 신호를 대표 심전도 신호로 결정할 수 있다(⑦ 과정). 즉, 동일한 대상자에 대하여 추가적으로 수집된 M개의 심전도 신호의 중간값에 해당하는 제2 기대 심전도 신호와, 제1 기대 심전도 신호 간의 상관 계수가 기준치 이상이면, 제1 기대 심전도 신호가 대상자의 심전도를 대표할 수 있는 것으로 볼 수 있으므로, 등록 모듈(300)은 상기의 동작을 통해 대표 심전도 신호를 결정할 수 있다.Specifically, first, the
만약, ⑦ 과정에서 제1 기대 심전도 신호와 제2 기대 심전도 신호 간의 상관 계수가 기준치 미만인 경우 ⑤ 과정부터 재차 수행될 수 있으며, ⑤ 내지 ⑦ 과정이 미리 설정된 횟수만큼 반복 수행되었음에도 제1 기대 심전도 신호와 제2 기대 심전도 신호 간의 상관 계수가 기준치 미만인 상태가 유지되면, 등록 모듈(300)은 ① 과정에서 획득된 N개의 심전도 신호, 그리고 ② 과정에서 결정된 제1 기대 심전도 신호의 레퍼런스성이 없다고 판단하여 ① 과정부터 재차 수행할 수 있다.If, in process ⑦, the correlation coefficient between the first expected ECG signal and the second expected ECG signal is less than the reference value, it may be performed again from process ⑤, and even though processes ⑤ to ⑦ are repeated a preset number of times, the first expected ECG signal and the second expected ECG signal If the correlation coefficient between the second expected ECG signals remains less than the reference value, the
앞에서는 '기준치'를 ④ 과정에서 적용되는 기준치와(즉, ② 과정에서 결정된 제1 기대 심전도 신호와 ① 과정에서 획득된 N개의 심전도 신호 간의 상관 계수와 비교되는 파라미터), ⑦ 과정에서 적용되는 기준치(즉, ② 과정에서 결정된 제1 기대 심전도 신호와 ⑥ 과정에서 결정된 제2 기대 심전도 신호 간의 상관 계수와 비교되는 파라미터)로 구분하여 표기하였으며, 위 두 기준치는 앞서 언급한 샘플링 데이터의 수 K와 의존적으로 결정되는 범위 내에서, 동일한 값을 갖거나, 또는 상이한 값을 갖도록 미리 설정되어 있을 수 있다. 예를 들어, ④ 과정에서 적용되는 기준치를 제1 기준치로 정의하고, ⑦ 과정에서 적용되는 기준치를 제2 기준치로 정의할 때, 제1 및 제2 기준치 모두 0.95로 미리 설정되어 있거나, 제1 기준치는 0.95로 설정되고 제2 기준치는 0.99로 설정되어 있을 수 있다. 즉, 제1 및 제2 기준치는 상호 의존적으로 결정될 필요는 없으나, 제1 및 제2 기준치와 샘플링 데이터의 수 K 간의 의존성은 상관 관계 분석의 신뢰도 확보를 결정하는 요인이 되기 때문에, 샘플링 데이터의 수 K와 상호 의존적으로 결정되는 제약을 받으면 된다. 예시로서, 샘플링 데이터의 수 K가 300, 제1 기준치가 0.95로 설정된 경우를 상정할 때, ③ 및 ④ 과정에서 산출되는, 제1 기대 심전도 신호와 N개의 심전도 신호 간의 상관 계수가 제1 기준치인 0.95 이상이면 p-value < 0.000001 이상의 상관 분석 신뢰도를 갖는다. 또한, 샘플링 데이터의 수 K가 300, 제2 기준치가 0.99로 설정된 경우를 상정할 때, ⑦ 과정에서 산출되는, 제1 기대 심전도 신호와 제2 기대 심전도 신호 간의 상관 계수가 제2 기준치인 0.99 이상이면 역시 p-value < 0.000001 이상의 상관 분석 신뢰도를 갖는다. 즉, 본 실시예에서 적용되는 상관 분석의 신뢰도를 향상시키기 위해 샘플링 데이터의 수 K와 제1 및 제2 기준치는 상호 의존적으로 결정될 수 있으며, 그 구체적인 값은 설계자의 실험적 결과에 기초하여 결정될 수 있다.Previously, the 'reference value' was defined as the reference value applied in process ④ (that is, the parameter compared with the correlation coefficient between the first expected ECG signal determined in
전술한 과정을 거쳐 결정된 대표 심전도 신호는 레퍼런스 데이터로서 등록된다. 이때, 등록 모듈(300)은 대표 심전도 신호와 함께, 하위 심전도 신호 그룹도 레퍼런스 데이터로서 등록할 수 있다. 본 실시예에서 하위 심전도 신호 그룹은, ⅰ)① 과정에서 수집된 N개의 심전도 신호에서 상관 관계 분석 결과에 따라 ④ 과정에서 M개의 심전도 신호가 제거된 후 남아있는 (N-M)개의 심전도 신호와, ⅱ)⑤ 내지 ⑦ 과정에서 제1 기대 심전도 신호의 유효성 검증에 적용된 M개의 심전도 신호의 집합으로 정의된다. 즉, 하위 심전도 신호 그룹은 대표 심전도 신호 결정에 직접적으로 관여된 심전도 신호의 그룹으로 정의된다.The representative electrocardiogram signal determined through the above process is registered as reference data. At this time, the
상기와 같이 등록 모듈(300)에 의해 레퍼런스 데이터가 등록된 이후, 인증 모듈(400)은 기본적으로 지문 측정 모듈(100)의 지문 측정 결과로부터 현재 획득된 실측 지문 이미지 및 등록 모듈(300)에 의해 등록된 지문 이미지 셋 간의 상관 관계(제1 상관 관계로 정의한다)를 분석하는 방식(지문 인증)과, 심전도 측정 모듈(200)의 심전도 측정 결과로부터 현재 획득된 실측 심전도 신호 및 등록 모듈(300)에 의해 등록된 대표 심전도 신호 간의 상관 관계(제2 상관 관계로 정의한다)를 분석하는 방식(심전도 인증)을 이용하여 대상자의 생체 인증을 수행할 수 있다. 인증 모듈(400)에 의한 생체 인증 과정에서 적용되는 상관 관계 분석 기법은 등록 모듈(300)에 의한 등록 과정에서 설명한 것과 동일하게 적용될 수 있다.After the reference data is registered by the
먼저 지문 인증에 대하여 설명하면, 인증 모듈(400)은 제1 상관 관계의 분석 결과, 실측 지문 이미지 및 지문 이미지 셋을 구성하는 복수의 지문 이미지 중 하나 이상 간의 상관 계수가 미리 설정된 기준치(예: 0.99) 이상인 경우 대상자의 지문 인증이 성공한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 인증 모듈(400)은 현재 획득된 실측 지문 이미지를, 지문 이미지 셋을 구성하는 복수의 지문 이미지와 각각 비교하여 그 상관 관계를 반복적으로 분석하며, 실측 지문 이미지와의 상관 계수가 기준치 이상인 지문 이미지가 지문 이미지 셋에 존재할 경우 대상자의 지문 인증이 성공한 것으로 판단할 수 있다.First, fingerprint authentication will be described. As a result of analyzing the first correlation, the
다음으로, 심전도 인증에 대하여 설명하면, 인증 모듈(400)은 도 7에 도시된 것과 같이 실측 심전도 신호와 대표 심전도 신호 간의 상관 관계를 분석하는 1차 심전도 인증(① 및 ② 과정), 및 실측 심전도 신호와 하위 심전도 신호 그룹 간의 상관 관계를 분석하는 2차 심전도 인증을 통해 대상자의 심전도 인증을 수행할 수 있다(③ 및 ④ 과정).Next, electrocardiogram authentication will be described. As shown in FIG. 7 , the
심전도 인증의 동작을 각 과정 별로 구체적으로 설명하면, 먼저 ① 과정에서 인증 모듈(400)은 심전도 측정 모듈(200)을 통해 대상자의 심전도 신호를 획득할 수 있다(심전도 인증 과정에서 실측되어 레퍼런스 데이터와 비교되는 심전도 신호를 실측 심전도 신호로 정의한다). 인증 과정의 ① 과정에서 획득되는 심전도 신호는 등록 과정의 ① 과정에서 획득되는 심전도 신호와 같이 K개의 샘플링 데이터를 포함할 수 있다.The operation of electrocardiogram authentication will be described in detail for each process. First, in
② 과정에서, 인증 모듈(400)은 실측 심전도 신호와, 등록 모듈(300)에 의해 등록된 대표 심전도 신호 간의 상관 관계를 분석하여 상관 계수를 산출하고, 산출된 상관 계수가 미리 설정된 기준치(예: 0.99) 이상인 경우 1차 심전도 인증에 성공한 것으로 판단할 수 있다.In
1차 심전도 인증에 성공 시, 인증 모듈(400)은 1차 심전도 인증에 후속하여 2차 심전도 인증을 수행할 수 있으며(③ 과정), 이 경우 실측 심전도 신호와 전술한 하위 심전도 신호 그룹을 구성하는 각각의 심전도 신호 간의 상관 관계 분석 결과로부터 산출되는 각각의 상관 계수가 미리 설정된 기준치(예: 0.99) 이상인 경우 2차 심전도 인증에 성공한 것으로 판단하여, 대상자의 심전도 인증이 성공한 것으로 판단할 수 있다(④ 과정). 실측 심전도 신호와 대표 심전도 신호 간의 상관 관계 분석에 후속하여, 대표 심전도 신호의 결정에 활용된 하위 심전도 신호 그룹 또한 실측 심전도 신호와 상관 관계가 분석되는 방식으로 심전도 인증이 수행됨으로써, 대상자의 심전도 인증이 매우 정확하고 신뢰도 높게 이루어질 수 있다.When the first ECG authentication is successful, the
한편, 도 7에 도시된 것과 같이 인증 모듈(400)은 상기한 1차 심전도 인증에 실패한 경우, 또는 2차 심전도 인증에 실패한 경우, 심전도 측정 모듈(200)을 통해 I개의 실측 심전도 신호를 수집하고(I는 2 이상의 자연수), 수집된 I개의 실측 심전도 신호와 대표 심전도 신호 간의 상관 관계를 분석하며(⑤ 과정), 상관 관계 분석 결과에 따라 산출되는 상관 계수가 미리 설정된 기준치 미만이면 대상자의 심전도 인증이 실패한 것으로 판단할 수 있다(⑥ 과정). 만약, ⑤ 과정에서 산출된 상관 계수가 기준치 이상인 경우 2차 심전도 인증에 해당하는 ③ 과정이 재차 수행될 수 있으며(I개의 실측 심전도 신호 및 하위 심전도 신호 그룹 간의 상관 분석), ③ 과정에 따른 2차 심전도 인증과, 2차 심전도 인증의 실패에 따른 ⑤ 과정이 미리 지정된 횟수 반복적으로 수행되면 대상자의 심전도 인증이 실패한 것으로 판단할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 7 , the
인증 모듈(400)은 상기한 지문 인증 결과와 심전도 인증 결과의 조합 관계를 기반으로 대상자의 생체 인증을 수행할 수 있다. 즉, 대상자의 지문 인증 및 심전도 인증이 모두 성공한 경우 대상자의 생체 인증이 성공한 것으로 최종 판단할 수 있고, 지문 인증 및 심전도 인증 중 어느 하나라도 실패한 경우 대상자의 생체 인증이 실패한 것으로 판단할 수 있다.The
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 개인 인증 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 실시예에 따른 개인 인증 방법을 설명하며, 위에서 설명한 내용과 중복적인 설명은 배제하고 시계열적 구성을 중심으로 설명한다.8 to 10 are flowcharts for explaining a personal authentication method according to an embodiment of the present invention. The personal authentication method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 10, and descriptions will be focused on the time-sequential configuration, excluding duplicate descriptions from those described above.
먼저, 등록 모듈(300)은 대상자에 대한 지문 측정 모듈(100)의 지문 측정 결과를 통해 복수의 지문 이미지로 구성되는 지문 이미지 셋을 수집하고, 대상자에 대한 심전도 측정 모듈(200)의 심전도 측정 결과를 통해 대표 심전도 신호를 결정한 후, 지문 이미지 셋 및 대표 심전도 신호를 대상자의 생체 인증을 위한 레퍼런스 데이터로서 등록한다(S100). S100 단계는 지문 이미지 셋을 등록하는 S110 단계(S111-S112)와 대표 심전도 신호를 등록하는 S120 단계(S121-S129)를 포함할 수 있다.First, the
도 9를 참조하여 S100 단계를 구체적으로 설명하면, 등록 모듈(300)은 대상자에 대한 지문 측정 모듈(100)의 지문 측정 결과를 통해 복수의 지문 이미지로서 m개의 지문 이미지를 수집하고(S111)(m은 2 이상의 자연수), 수집된 m개의 지문 이미지를 지문 이미지 셋으로 구성하여 레퍼런스 데이터로서 등록한다(S112).Referring to FIG. 9 in detail at step S100, the
이어서, 등록 모듈(300)은 대상자에 대한 심전도 측정 모듈(200)의 심전도 측정 결과를 통해 복수의 심전도 신호로서 N개의 심전도 신호를 수집한다(S121).Next, the
이어서, 등록 모듈(300)은 S121 단계에서 수집된 복수의 심전도 신호를 대표할 것으로 기대되는 제1 기대 심전도 신호를 결정한다(S122). S122 단계에서, 등록 모듈(300)은 N개의 심전도 신호 중 그 중간값에 해당하는 심전도 신호를 제1 기대 심전도 신호로 결정한다.Subsequently, the
이어서, 등록 모듈(300)은 S122 단계에서 결정된 제1 기대 심전도 신호와 S121 단계에서 수집된 N개의 심전도 신호 간의 상관 관계를 분석하여 상관 계수를 산출한다(S123).Next, the
이어서, 등록 모듈(300)은 S101 단계에서 수집된 N개의 심전도 신호 중, S123 단계에서 산출된 상관 계수가 미리 설정된 기준치 미만인 M개의 심전도 신호를 제거한다(S124).Subsequently, the
이어서, 등록 모듈(300)은 심전도 측정 모듈(200)을 통해 대상자에 대하여 M개의 심전도 신호를 추가 수집한다(S125).Subsequently, the
이어서, 등록 모듈(300)은 S125 단계에서 수집된 M개의 심전도 신호를 대표할 것으로 기대되는 제2 기대 심전도 신호를 결정한다(S126). S122 단계와 같이, M개의 심전도 신호 중 그 중간값에 해당하는 심전도 신호가 제2 기대 심전도 신호로 결정된다.Next, the
이어서, 등록 모듈(300)은 제1 기대 심전도 신호와 제2 기대 심전도 신호 간의 상관 관계를 분석하여 상관 계수를 산출한다(S127).Subsequently, the
이어서, 등록 모듈(300)은 S127 단계에서 산출된 상관 계수가 미리 설정된 기준치 이상인 경우(S128), 제1 기대 심전도 신호의 유효성이 검증된 것으로 판단하여 제1 기대 심전도 신호를 대표 심전도 신호로 결정하여 등록한다(S129). 한편, S128 단계에서 상관 계수가 기준치 미만인 경우 S125 단계부터 재차 수행되며, S125 단계 내지 S128 단계가 미리 설정된 횟수만큼 반복 수행되었음에도 S128 단계에서 상관 계수가 기준치 미만인 상태가 유지되면 S121 단계부터 재차 수행된다. 또한, S129 단계에서, 등록 모듈(300)은 대표 심전도 신호와 함께 하위 심전도 신호 그룹을 레퍼런스 데이터로서 등록한다.Subsequently, when the correlation coefficient calculated in step S127 is equal to or greater than the preset reference value (S128), the
지문 이미지 셋을 등록하는 S110 단계와 대표 심전도 신호(및 하위 심전도 신호 그룹)을 등록하는 S120 단계는 독립적으로 수행되는 병렬적 구성으로서, 그 수행 순서가 상기한 기재 순서에 한정되지 않는다.Step S110 of registering a fingerprint image set and step S120 of registering a representative ECG signal (and sub-ECG signal group) are parallel configurations performed independently, and the order of execution is not limited to the above described order.
S100 단계를 통해 레퍼런스 데이터가 등록된 이후, 인증 모듈(400)은 지문 측정 모듈(100)의 지문 측정 결과로부터 현재 획득된 실측 지문 이미지 및 S110 단계에서 등록된 지문 이미지 셋 간의 제1 상관 관계를 분석하는 방식과, 심전도 측정 모듈(200)의 심전도 측정 결과로부터 현재 획득된 실측 심전도 신호 및 S120 단계에서 등록된 대표 심전도 신호 간의 제2 상관 관계를 분석하는 방식을 이용하여 대상자의 생체 인증을 수행한다(S200). S200 단계는 지문 인증 단계인 S210 단계(S211-S214)와 심전도 인증 단계인 S220 단계(S221-S229)를 포함할 수 있다.After the reference data is registered through step S100, the
도 8을 참조하여 S200 단계를 구체적으로 설명하면, 인증 모듈(400)은 대상자에 대한 지문 측정 모듈(100)의 지문 측정 결과를 통해 실측 지문 이미지를 획득한다(S211).Referring to step S200 in detail with reference to FIG. 8 , the
이어서, 인증 모듈(400)은 S211 단계에서 획득된 실측 지문 이미지와 S110 단계를 통해 등록된 지문 이미지 셋을 구성하는 복수의 지문 이미지와 각각 비교하여 그 상관 관계를 반복적으로 분석하고(S212), 실측 지문 이미지와의 상관 계수가 기준치 이상인 지문 이미지가 지문 이미지 셋에 존재할 경우(S213) 대상자의 지문 인증이 성공한 것으로 판단한다(S214). 만약, 상관 관계를 반복적으로 분석하였음에도 상관 계수가 기준치 미만으로 지속적으로 유지될 경우 인증 모듈(400)은 대상자의 지문 인증이 실패한 것으로 판단하여 생체 인증이 실패한 것으로 최종 판단한다(S230).Subsequently, the
S214 단계에서 대상자의 지문 인증이 성공한 것으로 판단된 경우, 인증 모듈(400)은 대상자에 대한 심전도 측정 모듈(200)의 심전도 측정 결과를 통해 실측 심전도 신호를 획득한다(S221).In step S214, when it is determined that the subject's fingerprint authentication is successful, the
이어서, 인증 모듈(400)은 S221 단계에서 획득된 실측 심전도 신호와 S120 단계를 통해 등록된 대표 심전도 신호 간의 상관 관계를 분석하여 상관 계수를 산출한다(S222).Next, the
이어서, 인증 모듈(400)은 S222 단계에서 산출된 상관 계수가 미리 설정된 기준치 이상인 경우(S223), 실측 심전도 신호와 하위 심전도 신호 그룹을 구성하는 각각의 심전도 신호 간의 상관 관계를 분석하여 상관 계수를 각각 산출한다(S224).Subsequently, when the correlation coefficient calculated in step S222 is equal to or greater than the predetermined reference value (S223), the
이어서, 인증 모듈(400)은 S224 단계에서 산출된 각각의 상관 계수가 미리 설정된 기준치 이상인 경우(S225), 대상자의 심전도 인증이 성공한 것으로 판단하여 생체 인증이 성공한 것으로 최종 판단한다(S226).Subsequently, when each correlation coefficient calculated in step S224 is equal to or greater than a predetermined reference value (S225), the
한편, S223 단계에서 상관 계수가 기준치 미만인 것으로 판단된 경우, 또는 S225 단계에서 상관 계수가 기준치 미만인 것으로 판단된 경우, 인증 모듈(400)은 심전도 측정 모듈(200)을 통해 대상자에 대하여 I개의 실측 심전도 신호를 수집하고(S227), 수집된 I개의 실측 심전도 신호와 대표 심전도 신호 간의 상관 관계를 분석하여 상관 계수를 산출하며(S228), 산출된 상관 계수가 미리 설정된 기준치 미만이면(S229) 대상자의 심전도 인증이 실패한 것으로 판단하여 생체 인증이 실패한 것으로 최종 판단한다(S230). 만약, S229 단계에서 상관 계수가 기준치 이상인 경우 S224 단계 및 S225 단계를 통해 I개의 실측 심전도 신호 및 하위 심전도 신호 그룹 간의 상관 분석이 수행될 수 있으며, S225 단계에서 상관 계수가 기준치 미만인 것으로 판단되는 것과 S289 단계에서 상관 계수가 기준치 미만으로 판단되는 것이 미리 지정된 횟수 반복적으로 수행되면 대상자의 심전도 인증이 실패한 것으로 판단하여 생체 인증이 실패한 것으로 최종 판단한다(S230).On the other hand, if it is determined that the correlation coefficient is less than the reference value in step S223 or if it is determined that the correlation coefficient is less than the reference value in step S225, the
이와 같이 본 실시예는 개개인의 신호 특성이 뚜렷한 특징을 갖는 지문 및 심전도를 복합적으로 활용하여 생체 인증을 수행함으로써 대상자의 개인 인증 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 또한, 대상자의 생체 인증(심전도 인증)을 위한 레퍼런스 데이터를 등록하는 등록 과정에서 대상자의 심전도 측정 결과로부터 복수의 심전도 신호를 대표할 수 있는 대표 심전도 신호를 소정의 상관 관계 분석 기법을 적용하는 방식으로 획득함으로써 레퍼런스 데이터의 정확도를 향상시킬 수 있고, 대표 심전도 신호와 함께 레퍼런스 데이터의 등록 과정에서 사용된 복수의 심전도 신호까지 대상자의 생체 인증 과정에 활용하는, 등록 과정과 인증 과정의 유기적인 결합 방식을 통해 대상자의 생체 인증을 수행함으로써 생체 인증의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 나아가, 상기와 같은 심전도 측정을 통한 생체 인증 과정을 포터블 타입의 전자 장치(예: 웨어러블 밴드)의 형태로 구현하고 전자 감독 제도의 감시 시스템에 적용함으로써 감시 대상자에 대한 감시 효율성을 향상시킬 수 있다.In this way, the present embodiment can improve the personal authentication reliability of a subject by performing biometric authentication by utilizing a fingerprint and an electrocardiogram having distinct signal characteristics of an individual in combination. In addition, in the registration process of registering reference data for biometric authentication (ECG authentication) of the subject, a representative ECG signal that can represent a plurality of ECG signals from the ECG measurement result of the subject is applied in a method of applying a predetermined correlation analysis technique. Acquisition can improve the accuracy of the reference data, and the organic combination method of the registration process and the authentication process can be used in the biometric authentication process of the subject, including the ECG signal used in the registration process of the reference data along with the representative ECG signal. Reliability of biometric authentication can be improved by performing biometric authentication of the subject through the process. Furthermore, by implementing the biometric authentication process through electrocardiogram measurement as described above in the form of a portable electronic device (e.g., a wearable band) and applying it to a monitoring system of an electronic supervisory system, the monitoring efficiency of the subject to be monitored can be improved.
본 명세서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)의 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.The term “module” used in this specification may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and may be used interchangeably with terms such as, for example, logic, logic block, component, or circuit. A module may be an integrally constructed component or a minimal unit of components or a portion thereof that performs one or more functions. For example, according to one embodiment, the module may be implemented in the form of an Application-Specific Integrated Circuit (ASIC). Further, implementations described herein may be implemented in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream, or a signal. Even if discussed only in the context of a single form of implementation (eg, discussed only as a method), the implementation of features discussed may also be implemented in other forms (eg, an apparatus or program). The device may be implemented in suitable hardware, software and firmware. The method may be implemented in an apparatus such as a processor, which is generally referred to as a processing device including, for example, a computer, microprocessor, integrated circuit or programmable logic device or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, personal digital assistants ("PDAs") and other devices that facilitate communication of information between end-users.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art can make various modifications and equivalent other embodiments. you will understand the point. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the claims below.
100: 지문 측정 모듈
200: 심전도 측정 모듈
300: 등록 모듈
400: 인증 모듈100: fingerprint measurement module
200: electrocardiogram measurement module
300: registration module
400: authentication module
Claims (16)
상기 대상자의 심전도를 측정하는 심전도 측정 모듈;
상기 대상자에 대한 상기 지문 측정 모듈의 지문 측정 결과를 통해 복수의 지문 이미지로 구성되는 지문 이미지 셋을 수집하고, 상기 대상자에 대한 상기 심전도 측정 모듈의 심전도 측정 결과를 통해 대표 심전도 신호를 결정한 후, 상기 지문 이미지 셋 및 상기 대표 심전도 신호를 상기 대상자의 생체 인증을 위한 레퍼런스 데이터로서 등록하는 등록 모듈; 및
상기 지문 측정 모듈의 지문 측정 결과로부터 현재 획득된 실측 지문 이미지 및 상기 등록 모듈에 의해 등록된 지문 이미지 셋 간의 제1 상관 관계를 분석하는 방식과, 상기 심전도 측정 모듈의 심전도 측정 결과로부터 현재 획득된 실측 심전도 신호 및 상기 등록 모듈에 의해 등록된 대표 심전도 신호 간의 제2 상관 관계를 분석하는 방식을 이용하여 상기 대상자의 생체 인증을 수행하는 인증 모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치.
Fingerprint measurement module for measuring the subject's fingerprint;
an electrocardiogram measurement module for measuring an electrocardiogram of the subject;
A fingerprint image set consisting of a plurality of fingerprint images is collected through a fingerprint measurement result of the fingerprint measurement module for the subject, and a representative electrocardiogram signal is determined through the electrocardiogram measurement result of the subject. a registration module registering a fingerprint image set and the representative electrocardiogram signal as reference data for biometric authentication of the subject; and
A method of analyzing a first correlation between an actual fingerprint image currently obtained from the fingerprint measurement result of the fingerprint measurement module and a fingerprint image set registered by the registration module, and an actual measurement currently obtained from the electrocardiogram measurement result of the electrocardiogram measurement module an authentication module performing biometric authentication of the target person by using a method of analyzing a second correlation between an electrocardiogram signal and a representative electrocardiogram signal registered by the registration module;
Personal authentication device using a biosignal comprising a.
상기 지문 측정 모듈 및 상기 심전도 측정 모듈은 상기 대상자의 팔에 착용되는 웨어러블 밴드(Wearable Band)에 포함되도록 구성되며,
상기 지문 측정 모듈은 상기 웨어러블 밴드가 착용된 팔의 반대쪽 손의 지문을 측정하도록 구성되고, 상기 심전도 측정 모듈은 상기 웨어러블 밴드가 착용된 팔의 심전도를 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치.
According to claim 1,
The fingerprint measurement module and the electrocardiogram measurement module are configured to be included in a wearable band worn on the arm of the subject,
The fingerprint measurement module is configured to measure a fingerprint of a hand opposite to the arm on which the wearable band is worn, and the electrocardiogram measurement module is configured to measure an electrocardiogram of the arm on which the wearable band is worn. personal authentication device.
상기 지문 이미지 셋을 구성하는 각 지문 이미지와 상기 실측 지문 이미지는 복수의 픽셀을 갖는 그레이 스케일(Grey Scale) 형태로 구성되며, 각 픽셀은 설정 범위 내의 인텐시티(intensity)를 갖는 것을 특징으로 하는 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치.
According to claim 1,
Each fingerprint image constituting the fingerprint image set and the actual fingerprint image are configured in a gray scale form having a plurality of pixels, and each pixel has an intensity within a set range. Biometric signal, characterized in that Personal authentication device using
상기 등록 모듈은, 상기 대상자에 대한 상기 심전도 측정 모듈의 심전도 측정 결과를 통해 복수의 심전도 신호를 수집하고, 상기 수집된 복수의 심전도 신호를 대표할 것으로 기대되는 제1 기대 심전도 신호를 결정하며, 상기 결정된 제1 기대 심전도 신호와 상기 수집된 복수의 심전도 신호 간의 상관 관계를 분석하는 방식과, 상기 제1 기대 심전도 신호의 유효성을 검증하는 방식을 이용하여 상기 대표 심전도 신호를 결정하는 것을 특징으로 하는 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치.
According to claim 1,
The registration module collects a plurality of electrocardiogram signals through the electrocardiogram measurement result of the electrocardiogram measurement module for the subject, determines a first expected electrocardiogram signal expected to represent the collected plurality of electrocardiogram signals, The representative electrocardiogram signal is determined by using a method of analyzing a correlation between the determined first expected electrocardiogram signal and the collected plurality of electrocardiogram signals and a method of verifying validity of the first expected electrocardiogram signal. Personal authentication device using signals.
상기 제1 기대 심전도 신호는, 상기 복수의 심전도 신호의 중간값(median)에 해당하는 심전도 신호인 것을 특징으로 하는 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치.
According to claim 4,
The personal authentication device using a biosignal, characterized in that the first expected electrocardiogram signal is an electrocardiogram signal corresponding to a median of the plurality of electrocardiogram signals.
상기 등록 모듈은, 상기 복수의 심전도 신호로서 N개의 심전도 신호를 수집한 후 그 중간값에 해당하는 심전도 신호를 상기 제1 기대 심전도 신호로 결정하고, 상기 결정된 제1 기대 심전도 신호와 상기 N개의 심전도 신호 각각에 대한 상관 관계를 분석하며, 상기 N개의 심전도 신호 중, 상관 관계 분석 결과에 따라 산출되는 상관 계수가 미리 설정된 기준치 미만인 M개의 심전도 신호를 제거한 후 상기 심전도 측정 모듈을 통해 상기 대상자에 대하여 M개의 심전도 신호를 수집하고, 상기 수집된 M개의 심전도 신호를 통해 상기 제1 기대 심전도 신호의 유효성을 검증하는 방식을 이용하여 상기 대표 심전도 신호를 결정하는 것을 특징으로 하고,
여기서, N 및 M은 2 이상의 자연수이고 N > M인,
생체 신호를 이용한 개인 인증 장치.
According to claim 5,
The registration module collects N ECG signals as the plurality of ECG signals, determines an ECG signal corresponding to a median value as the first expected ECG signal, and determines the first expected ECG signal and the N ECG signals. Correlation is analyzed for each signal, and after removing M ECG signals whose correlation coefficient calculated according to the correlation analysis result is less than a preset reference value among the N ECG signals, the M ECG signals for the subject through the ECG measurement module EKG signals are collected, and the representative ECG signal is determined using a method of verifying validity of the first expected ECG signal through the collected M ECG signals,
Where N and M are natural numbers greater than or equal to 2 and N > M,
Personal authentication device using biosignal.
상기 등록 모듈은, 상기 수집된 M개의 심전도 신호의 중간값에 해당하는 심전도 신호를 제2 기대 심전도 신호로 결정하고, 상기 제1 기대 심전도 신호와 상기 제2 기대 심전도 신호 간의 상관 관계 분석 결과에 따라 산출되는 상관 계수가 미리 설정된 기준치 이상인 경우, 상기 제1 기대 심전도 신호의 유효성이 검증된 것으로 판단하여 상기 제1 기대 심전도 신호를 상기 대표 심전도 신호로 결정하는 것을 특징으로 하는 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치.
According to claim 6,
The registration module determines an ECG signal corresponding to a median value of the collected M ECG signals as a second expected ECG signal, and according to a correlation analysis result between the first expected ECG signal and the second expected ECG signal and determining that the validity of the first expected ECG signal has been verified and determining the first expected ECG signal as the representative ECG signal when the calculated correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined reference value. .
상기 N개의 심전도 신호와 상기 M개의 심전도 신호를 구성하는 각각의 심전도 신호는, 상기 대상자의 심전도를 나타내는 유효 데이터로 정의되는 샘플링 데이터를 K개 포함하며, 상기 K의 값과 상기 기준치는 상호 의존적으로 결정되는 것을 특징으로 하고,
K는 2 이상의 자연수인,
생체 신호를 이용한 개인 인증 장치.
According to claim 6,
Each of the electrocardiogram signals constituting the N electrocardiogram signals and the M electrocardiogram signals includes K pieces of sampling data defined as valid data representing the subject's electrocardiogram, and the value of K and the reference value are mutually dependent. characterized in that it is determined,
K is a natural number greater than or equal to 2;
Personal authentication device using biosignal.
상기 등록 모듈은, 상기 대표 심전도 신호와 함께 하위 심전도 신호 그룹을 상기 레퍼런스 데이터로서 등록하고, 상기 하위 심전도 신호 그룹은 (ⅰ) 상기 복수의 심전도 신호로서 수집된 상기 N개의 심전도 신호에서 상관 관계 분석 결과에 따라 M개의 심전도 신호가 제거된 후 남아있는 (N-M)개의 심전도 신호와, (ⅱ)상기 제1 기대 심전도 신호의 유효성 검증에 적용된 M개의 심전도 신호의 집합인 것을 특징으로 하는 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치.
According to claim 6,
The registration module registers a lower ECG signal group together with the representative ECG signal as the reference data, and the lower ECG signal group is (i) a correlation analysis result of the N ECG signals collected as the plurality of ECG signals. An individual using a biosignal, characterized in that a set of (NM) electrocardiogram signals remaining after the M electrocardiogram signals are removed according to the method and (ii) a set of M electrocardiogram signals applied to the validation of the first expected electrocardiogram signal. authentication device.
상기 인증 모듈은, 상기 제1 상관 관계의 분석 결과로부터 판단되는 지문 인증 결과와, 상기 제2 상관 관계의 분석 결과로부터 판단되는 심전도 인증 결과의 조합 관계를 기반으로 상기 대상자의 생체 인증을 수행하는 것을 특징으로 하는 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치.
According to claim 9,
The authentication module performs biometric authentication of the subject based on a combination of a fingerprint authentication result determined from the analysis result of the first correlation and an electrocardiogram authentication result determined from the analysis result of the second correlation. A personal authentication device using a biosignal characterized in that
상기 인증 모듈은, 상기 제1 상관 관계의 분석 결과, 상기 실측 지문 이미지 및 상기 지문 이미지 셋을 구성하는 복수의 지문 이미지 중 하나 이상 간의 상관 계수가 미리 설정된 기준치 이상인 경우 상기 대상자의 지문 인증이 성공한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치.
According to claim 10,
According to the authentication module, as a result of analyzing the first correlation, when a correlation coefficient between the measured fingerprint image and one or more of a plurality of fingerprint images constituting the fingerprint image set is greater than or equal to a preset reference value, fingerprint authentication of the subject is considered successful. A personal authentication device using a biosignal, characterized in that for determining.
상기 인증 모듈은, 상기 실측 심전도 신호와 상기 대표 심전도 신호 간의 상관 관계를 분석하는 1차 심전도 인증, 및 상기 실측 심전도 신호와 상기 하위 심전도 신호 그룹 간의 상관 관계를 분석하는 2차 심전도 인증을 통해 상기 대상자의 심전도 인증을 수행하는 것을 특징으로 하는 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치.
According to claim 10,
The authentication module performs first electrocardiogram authentication for analyzing the correlation between the actual electrocardiogram signal and the representative electrocardiogram signal, and second electrocardiogram authentication for analyzing the correlation between the actual electrocardiogram signal and the lower group of electrocardiogram signals. Personal authentication device using a biosignal, characterized in that for performing electrocardiogram authentication of.
상기 인증 모듈은, 상기 실측 심전도 신호와 상기 대표 심전도 신호 간의 상관 관계 분석 결과에 따라 산출되는 상관 계수가 미리 설정된 기준치 이상인 경우 상기 1차 심전도 인증에 성공한 것으로 판단하고, 상기 1차 심전도 인증에 후속하여 상기 2차 심전도 인증을 수행하되, 상기 실측 심전도 신호와 상기 하위 심전도 신호 그룹을 구성하는 각각의 심전도 신호 간의 상관 관계 분석 결과로부터 산출되는 각각의 상관 계수가 미리 설정된 기준치 이상인 경우 상기 2차 심전도 인증에 성공한 것으로 판단하여, 상기 대상자의 심전도 인증이 성공한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치.
According to claim 12,
The authentication module determines that the first ECG authentication has succeeded when a correlation coefficient calculated according to a result of correlation analysis between the measured ECG signal and the representative ECG signal is equal to or greater than a preset reference value, and subsequent to the first ECG authentication, When the second ECG authentication is performed, and each correlation coefficient calculated from the correlation analysis result between the actual ECG signal and each ECG signal constituting the lower ECG signal group is equal to or greater than a preset reference value, the second ECG authentication Personal authentication device using a biosignal, characterized in that it is determined that the electrocardiogram authentication of the subject is successful when it is determined that it is successful.
상기 인증 모듈은, 상기 1차 심전도 인증에 실패한 경우, 또는 상기 2차 심전도 인증에 실패한 경우, 상기 심전도 측정 모듈을 통해 I개의 실측 심전도 신호를 수집하고, 상기 수집된 I개의 실측 심전도 신호와 상기 대표 심전도 신호 간의 상관 관계 분석 결과에 따라 산출되는 상관 계수가 미리 설정된 기준치 미만이면 상기 대상자의 심전도 인증이 실패한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하고,
여기서, I는 2 이상의 자연수인,
생체 신호를 이용한 개인 인증 장치.
According to claim 13,
The authentication module, when the first ECG authentication fails or the second ECG authentication fails, collects I actual ECG signals through the ECG measurement module, and collects I actual ECG signals and the representative ECG signals. Characterized in that if the correlation coefficient calculated according to the result of the correlation analysis between the electrocardiogram signals is less than a preset reference value, it is determined that the subject's electrocardiogram authentication has failed,
Here, I is a natural number greater than or equal to 2,
Personal authentication device using biosignal.
상기 인증 모듈은, 상기 대상자의 지문 인증 및 심전도 인증이 모두 성공한 경우 상기 대상자의 생체 인증이 성공한 것으로 최종 판단하는 것을 특징으로 하는 생체 신호를 이용한 개인 인증 장치.
According to claim 10,
Wherein the authentication module finally determines that biometric authentication of the subject is successful when both fingerprint authentication and electrocardiogram authentication of the subject are successful.
인증 모듈이, 상기 지문 측정 모듈의 지문 측정 결과로부터 현재 획득된 실측 지문 이미지 및 상기 등록 모듈에 의해 등록된 지문 이미지 셋 간의 제1 상관 관계를 분석하는 방식과, 상기 심전도 측정 모듈의 심전도 측정 결과로부터 현재 획득된 실측 심전도 신호 및 상기 등록 모듈에 의해 등록된 대표 심전도 신호 간의 제2 상관 관계를 분석하는 방식을 이용하여 상기 대상자의 생체 인증을 수행하는 인증 단계;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호를 이용한 개인 인증 방법.
After the registration module collects a fingerprint image set consisting of a plurality of fingerprint images through the fingerprint measurement result of the fingerprint measurement module of the subject, and determines a representative electrocardiogram signal through the electrocardiogram measurement result of the electrocardiogram measurement module of the subject, a registration step of registering the fingerprint image set and the representative electrocardiogram signal as reference data for biometric authentication of the subject; and
The authentication module analyzes a first correlation between a currently measured fingerprint image obtained from the fingerprint measurement result of the fingerprint measurement module and a fingerprint image set registered by the registration module, and an electrocardiogram measurement result of the electrocardiogram measurement module. an authentication step of performing biometric authentication of the subject by using a method of analyzing a second correlation between a currently obtained actual electrocardiogram signal and a representative electrocardiogram signal registered by the registration module;
Personal authentication method using a biosignal comprising a.
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