KR20230095498A - 비접촉식 3차원 지문 취득장치 - Google Patents

비접촉식 3차원 지문 취득장치 Download PDF

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Abstract

손가락을 거치할 수 있는 손가락 거치대가 형성된 하우징; 상기 하우징 내에 설치되어, 상기 손가락의 둘레방향으로 서로 이격되어 배치된 복수의 손가락 촬영 카메라; 상기 하우징 내에 설치되어, 상기 손가락을 향해 빛을 조사하는 조명; 및 복수의 상기 카메라에서 획득된 영상을 조합하여, 상기 손가락의 지문의 이미지를 획득하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 지문 취득장치가 개시된다. 따라서, 채취자와 피채취자의 신체 접촉 없이 신속하게 양질의 지문 이미지를 취득할 수 있다.

Description

비접촉식 3차원 지문 취득장치{Touchless livescanner for 3D fingerprint image}
본 발명은 지문취득장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비접촉식으로 지문의 3D 형상을 획득할 수 있는 비접촉식 3차원 지문취득장치에 관한 것이다.
사람의 지문을 채취하기 위해서는, 종래에는 회전지문을 채취하였다. 즉, 라이브스캐너 접촉면에 손가락의 끝단을 밀착시켜, 일정한 압력을 가하면서 손가락 지문면적 전체를 회전시켜 지문을 채취하였다. 따라서, 피채취자의 손가락을 채취자가 파진한 상태에서 손가락을 일정한 속도로 회전시켜야 하므로, 밀접한 신체접촉이 있을 수밖에 없다. 이러한 신체 접촉은 서로 간에 불쾌감을 유발할 수 있으며, 코로나19와 같은 전염병 창궐 시 보건 측면에서도 부적절하다.
또한, 채취자의 숙련도에 따라 취득불량률과 이미지 품질의 차이가 발생하게 될 뿐만 아니라, 영상 왜곡시 재취득 등 지문날인에 많은 시간이 소요된다는 단점이 있다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 비접촉식으로 영상왜곡 없이 효율적으로 지문을 채취할 수 있는 비접촉식 3차원 지문 취득장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 손가락을 거치할 수 있는 손가락 거치대가 형성된 하우징; 상기 하우징 내에 설치되어, 상기 손가락의 둘레방향으로 서로 이격되어 배치된 복수의 손가락 촬영 카메라; 상기 하우징 내에 설치되어, 상기 손가락을 향해 빛을 조사하는 조명; 및 복수의 상기 카메라에서 획득된 영상을 조합하여, 상기 손가락의 지문의 이미지를 획득하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 지문 취득장치를 제공한다.
상기 손가락 거치대에 거치된 상기 손가락의 움직임을 감지하는 동작센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 동작센서에서 감지된 상기 손가락의 움직임이 일정수준 이하인 경우, 상기 카메라를 동작하는 것이 바람직하다.
상기 손가락 거치대와 별도로 다수의 손가락을 거치할 수 있는 평면 거치대; 및 상기 하우징 내에 설치되어, 상기 평면 거치대를 향해 배치된 평면 촬영 카메라;를 더 포함하는 것이 효과적이다.
복수의 상기 손가락 촬영 카메라는, 각각 상기 손가락 거치대를 향해 바라보는 방향이 상이하도록 배치된다.
복수의 상기 손가락 촬영 카메라 중 중앙에 위치한 중앙 카메라를 중심으로 나머지 상기 손가락 촬영 카메라가 대칭으로 배치된다.
상기 조명은 복수의 상기 손가락 촬영 카메라를 감싸도록 복수가 배치된 것이 효과적이다.
상기 조명은 복수의 LED가 설치된 스트립 형태로 형성되며, 상기 스트립은 복수의 상기 손가락 촬영 카메라를 감싸도록 배치된 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예의 비접촉식 3차원 지문 취득장치는, 채취자와 피채취자의 신체 접촉 없이 신속하게 양질의 지문 이미지를 취득할 수 있다.
특히, 카메라의 배치 및 조명의 배치를 효율적으로 함으로써, 손가락 지문의 전영역에서 영상의 밝기가 균일하게 되며, 융선과 골 사이에서 충분한 조도 차이를 얻을 수 있다.
또한, 손가락의 움직임이 최소화 된 시점에 최상의 품질의 이미지를 획득할 수 있다.
그리고, 이미지 변환 작업을 통해서, 기존의 회전 지문에 최대한 유사한 지문 이미지를 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 비접촉식 3차원 지문 취득장치의 사시도
도 2는 도 1의 하우징 내에 설치된 손가락 촬영 카메라와 조명을 개념적으로 도시한 평면도
도 3은 도 2의 절단선 III-III에 따른 단면도
도 4는 도 2의 절단선 IV-IV에 따른 단면도
도 5는 제어부가 지문이미지를 획득하는 방법을 단계적으로 기술한 블록도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 비접촉식 3차원 지문 취득장치의 사시도, 도 2는 도 1의 하우징 내에 설치된 손가락 촬영 카메라와 조명을 개념적으로 도시한 평면도, 도 3은 도 2의 절단선 III-III에 따른 단면도, 도 4는 도 2의 절단선 IV-IV에 따른 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 비접촉식 3차원 지문 취득장치는, 손가락을 거치할 수 있는 손가락 거치대(110)가 형성된 하우징(100)과, 상기 하우징(100) 내에 설치되어, 상기 손가락의 둘레방향으로 서로 이격되어 배치된 복수의 손가락 촬영 카메라(200)와, 상기 하우징(100) 내에 설치되어, 상기 손가락을 향해 빛을 조사하는 조명(300)과, 복수의 상기 손가락 촬영 카메라(200)에서 획득된 영상을 조합하여, 상기 손가락의 지문의 이미지를 획득하는 제어부(400)와, 상기 손가락 거치대(110)에 거치된 상기 손가락의 움직임을 감지하는 동작센서를 포함한다.
하우징(100)은 기본적으로 육면 함체로 형성되며, 상면과 전면은 사용 편의성을 위해 곡면으로 연결되었다. 최상면에 상기 손가락 거치대(110)와 별도로 다수의 손가락을 거치할 수 있는 평면 거치대(120)가 형성되며, 평면 거치대(120)의 하측으로 계단 형태로 손가락 거치대(110)가 형성된다. 하우징(100)의 내측에는 전술한, 손가락 촬영 카메라(200), 조명(300), 제어부(400) 및 동작센서(500) 등이 거치된다.
평면 거치대(120)는 투명한 재질의 평판으로 형성된다. 평판 거치대(120)는 4개의 손가락 지문을 평면 촬영하는 용도로 사용된다. 상기 하우징(100) 내에 설치되어, 상기 평면 거치대(120)를 향해 배치된 평면 촬영 카메라를 더 포함할 수 있다. 다만, 평면 촬영 카메라는 별도로 구비될 수도 있으나, 손가락 촬영 카메라(200)를 이용하여 평면 촬영 카메라를 대체할 수 있다.
손가락 거치대(100)는 개별 손가락을 교대로 거치하는 곳으로서, 끝단에는 손가락의 정확한 위치를 지지하는 고정대(111)가 설치된다. 즉, 손가락의 끝을 지지하여, 지문이 손가락 촬영 카메라(200)가 촬영하기 최적화된 위치에 위치하도록 한다. 손가락 거치대(100)도 유리와 같은 투명한 재질의 평판이 사용될 수 있다.
복수의 상기 손가락 촬영 카메라(200)는, 각각 상기 손가락 거치대(110)를 향해 바라보는 방향이 상이하도록 배치된다. 즉, 복수의 상기 손가락 촬영 카메라(200) 중 중앙에 위치한 중앙 카메라(210)를 중심으로 나머지 상기 손가락 촬영 카메라(220)가 대칭으로 배치된다. 즉, 손가락 촬영 카메라(200)가 손가락 거치대(110)에 거치된 손가락을 감싸도록 원호 형상으로 배치된다. 손가락 촬영 카메라(200)는 자동 초점 기능이 있는 것이 바람직하다. 따라서, 각 손가락 촬영 카메라(200)는 상기 손가락 거치대(110)에 위치한 손가락 표면이 상기 손가락 촬영 카메라(200)의 자동 초점 가능한 거리의 범주에 있는 것이 바람직하다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 조명(300)은 복수의 상기 손가락 촬영 카메라(200)를 감싸도록 복수가 배치된다. 상기 조명(300)은 복수의 LED가 설치된 스트립 형태로 형성되며, 상기 스트립은 복수의 상기 손가락 촬영 카메라를 감싸도록 배치된다. 즉, 조명(300)은 타원형 스트립 FPCB 기판(320)의 상면에 복수의 LED(310)가 설치된다. 이와 같이, 배치됨으로써, 손가락 지문의 전영역에 영상의 밝기가 균일하게 되며, 융선과 골 사이에서 충분한 조도 차이를 얻을 수 있었다.
동작센서는 거치대(100)에 설치되는 접촉식 센서로 구현될 수 있다. 동작센서는 손가락의 움직임을 감지할 수 있으며, 손가락의 움직임이 최소화되었을 때, 촬영을 함으로써, 우수한 품질의 화상을 얻을 수 있도록 한다.
제어부(400)는, 상기 동작센서(500)에서 감지된 상기 손가락의 움직임이 일정수준 이하인 경우, 상기 손가락 촬영 카메라(200)를 동작하도록 한다. 또한, 복수의 상기 손가락 촬영 카메라(200)의 초점이 맞춰졌을 때, 동시에 촬영하도록 제어한다. 이와 같이 제어함으로써, 제어부(400)는 최상의 품질의 지문 이미지를 획득할 수 있다.
이후, 제어부(400)는 복수의 손가락 촬영 카메라(200)에서 얻은 영상을 조합하여, 지문의 이미지를 획득한다.
도 5는 제어부(400)가 지문이미지를 획득하는 방법을 단계적으로 기술한 것이다.
지문이미지를 획득하는 방법은 각 손가락 촬영 카메라(200)에서 개별 이미지를 획득한 후 촬영한 지문 이미지를 활용하여 깊이 정보를 추출하는 개별이미지 획득단계(S100)와, 카메라의 위치 정보 등을 이용하여 지문이미지를 합성후 3D 모델을 생성하는 단계(S200)와, 3D 모델을 2D 이미지로 변환(Wrapping)하는 단계(S300)와, 2D 이미지를 지문이 겹치는 영역 등을 산출하여 불필요한 영역을 제거하여 합성된 회전지문 이미지를 획득하는 단계(S400)를 포함한다.
개별이미지 획득단계(S100)에서는 촬영한 영상의 명암, 시차 등을 이용하여, 깊이 정보(지문의 융선과 골 정보)를 추출한다.
3D모델을 생성하는 단계(S200)는 다른 위치에서 촬영한 영상간에 대응되는 특징 점들에 삼각법을 적용하여 3차원 정보를 획득하는 방식을 사용한다.
3D 모델을 2D 이미지로 변환하는 단계(S300)는 Homography 변환방식과 Parametric 변환방식을 혼합하여 사용한다.
Parametric 방식은 지문이 원통형 구조가 일반적이므로, 원통형 모델 기준으로 평면화 작업을 수행하는 방식이다.
Homography 방식은 3D 모델을 특정 각도와 거리에 위치한 카메라가 촬영하는 경우, 2D면에 투영되는 영상으로 변환하는 방식이다.
본 발명의 실시예에서는, 전체적인 형상은 Parametric 방식으로 변환하며, 지문의 측면의 영상은 Homography 방식으로 보정을 한다.
이와 같은 방식으로 하는 경우, 실제 지문 채취 방식과 최대한 비슷한 영상을 얻을 수 있었다.
상기와 같이, 본 발명의 일실시예의 비접촉식 3차원 지문 취득장치는, 채취자와 피채취자의 신체 접촉 없이 신속하게 양질의 지문 이미지를 취득할 수 있다.
특히, 카메라의 배치 및 조명의 배치를 효율적으로 함으로써, 손가락 지문의 전영역에서 영상의 밝기가 균일하게 되며, 융선과 골 사이에서 충분한 조도 차이를 얻을 수 있다.
또한, 손가락의 움직임이 최소화 된 시점에 최상의 품질의 이미지를 획득할 수 있다.
그리고, 이미지 변환 작업을 통해서, 기존의 회전 지문에 최대한 유사한 지문 이미지를 획득할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
100: 하우징
110: 손가락 거치대
120: 평면 거치대
200: 손가락 촬영 카메라
300: 조명
400: 제어부
600: 평면 촬영 카메라

Claims (10)

  1. 손가락을 거치할 수 있는 손가락 거치대(110)가 형성된 하우징(100);
    상기 하우징(100) 내에 설치되어, 상기 손가락의 둘레방향으로 서로 이격되어 배치된 복수의 손가락 촬영 카메라(200);
    상기 하우징(100) 내에 설치되어, 상기 손가락을 향해 빛을 조사하는 조명(300); 및
    복수의 상기 손가락 촬영 카메라(200)에서 획득된 영상을 조합하여, 상기 손가락의 지문의 이미지를 획득하는 제어부(400);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 지문 취득장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 손가락 거치대(110)에 거치된 상기 손가락의 움직임을 감지하는 동작센서;를 더 포함하고,
    상기 제어부(400)는, 상기 동작센서에서 감지된 상기 손가락의 움직임이 일정수준 이하인 경우, 상기 손가락 촬영 카메라(200)를 동작하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 지문 취득장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 손가락 거치대(110)와 별도로 다수의 손가락을 거치할 수 있는 평면 거치대(120); 및
    상기 하우징(100) 내에 설치되어, 상기 평면 거치대(120)를 향해 배치된 평면 촬영 카메라(600);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 지문 취득장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 손가락 거치대(110)와 별도로 다수의 손가락을 거치할 수 있는 평면 거치대(120); 및
    상기 하우징(100) 내에 설치되어, 상기 평면 거치대(120)를 향해 배치된 평면 촬영 카메라(600);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 지문 취득장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 손가락 촬영 카메라(200)는,
    각각 상기 손가락 거치대(110)를 향해 바라보는 방향이 상이하도록 배치된 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 지문 취득장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    복수의 상기 손가락 촬영 카메라(200) 중 중앙에 위치한 중앙 카메라를 중심으로 나머지 상기 손가락 촬영 카메라가 대칭으로 배치된 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 지문 취득장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 손가락 촬영 카메라(200)는 자동 초점 기능이 있는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 지문 취득장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    복수의 상기 손가락 촬영 카메라(200)의 초점이 맞춰졌을 때, 동시에 촬영하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 지문 취득장치.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명(300)은 복수의 상기 손가락 촬영 카메라(200)를 감싸도록 복수가 배치된 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 지문 취득장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 조명(300)은 복수의 LED가 설치된 스트립 형태로 형성되며, 상기 스트립은 복수의 상기 손가락 촬영 카메라를 감싸도록 배치된 것을 특징으로 하는 비접촉식 3차원 지문 취득장치.
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