KR100397916B1 - 지문 등록 및 인증방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지문 등록 및 인증방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 지문의 특징점을 이용한 지문인식 시스템에서 지문을 등록할 때에 한 지문을 복수회 입력받아 매회 입력된 지문의 특징점들을 합성하고 특징점들의 신뢰도를 평가하여 합성된 특징점들의 위치좌표 및 방향 정보와 함께 각 특징점의 신뢰도를 이용하여 매칭함으로써 지문인식 시스템의 속도와 정확도를 높이는 지문 등록 및 인증방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 지문 인증방법은, 등록하고자 하는 지문의 영상을 N회 입력받아서, 입력받은 N개의 지문영상마다 특징점을 추출하여 특징점의 위치좌표와 그 위치좌표에서의 융선의 방향을 산출하여 특징데이터를 생성하는 단계; N개의 특징데이터를 합성하여 합성된 특징데이터에서 각 특징점들에 신뢰도를 부여하는 단계; 합성된 특징점들의 위치좌표 및 그 위치에서의 지문융선의 방향과 특징점의 신뢰도를 템플릿화하여 특징데이터를 생성한 후 이 특징데이터를 지문데이터 저장수단에 저장하는 단계로 구성되는 등록과정을 포함한다.

Description

지문 등록 및 인증방법{Fingerprint registration and authentication method}

본 발명은 지문 등록 및 인증방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 지문의 특징점을 이용한 지문인식 시스템에서 지문을 등록할 때에 한 지문을 복수회 입력받아 매회 입력된 지문의 특징점들을 합성하고 특징점들의 신뢰도를 평가하여 합성된 특징점들의 위치좌표 및 방향 정보와 함께 각 특징점의 신뢰도를 이용하여 매칭함으로써 지문인식 시스템의 속도와 정확도를 높이는 지문 등록 및 인증방법에 관한 것이다.

생체정보에 의한 보안인증 방법의 하나로서 지문인식이라는 것이 있다. 지문인식 기술은 사람마다 고유의 특성차이를 나타내는 지문을 영상처리 방법으로 인식하여 등록된 본인 여부를 판단하는 기술이다. 지문인식 기술에는 지문의 특징을 추출하여 특징데이터로서 저장하는 "등록과정"과, 인증대상 지문의 특징을 추출하여 저장된 특징데이터와 비교 판정하는 "매칭과정"으로 구분된다.

도1은 지문인식 기술의 개괄적인 처리도를 나타내는 것으로서, (가)는 지문 등록과정, (나)는 매칭과정의 처리흐름을 나타낸다.

먼저, 지문 등록과정(도1의 (가))은 지문입력장치(1)에 의해 지문을 읽어서 지문영상을 취득하는 것으로부터 시작한다. 지문입력장치에는 광학스캐너를 이용한 광학식과 반도체센서를 이용한 비광학식이 있으며, CCD나 CMOS 등을 영상취득 센서로서 사용한다.

지문입력장치(1)에 의해 취득된 지문영상은 전처리 단계(2)에서 지문영상에 포함되어 있는 잡영을 제거하고 특징점들을 세선화하여 강조하는 등의 처리를 하여 다음 단계인 특징추출 단계에서 특징추출을 용이하게 하도록 한다.

특징추출 단계(3)는 각각의 지문을 구별할 수 있는 특징점들을 추출하는 과정으로서, 융선의 끝나는 점(단점)과 분기점(도2a,b를 통해 설명함)의 위치ㆍ방향ㆍ형태 등을 지문의 특징데이터(지문데이터)로서 추출한다. 이렇게 하여 추출된 지문데이터는 지문데이터DB(4)에 저장된다.

한편, 도1의 (나)에 표시한 매칭과정에 관해 설명한다. 지문인증을 받으려고 하는 자가 지문입력장치(1')에서 지문영상을 취득하면, 취득된 지문영상은 전처리(2')되고 특징점들이 추출(3')되어 지문데이터DB(4')에 저장되어 있는 원래의 지문데이터와 특징비교(5) 되고나서, 새로 취득된 지문영상이 등록된 지문데이터와 일치되는지 아닌지 판정되어(6) 지문인증의 매칭과정이 이루어진다.

도1과 같이 이루어지는 지문등록 및 매칭과정에서의 특징추출에 대해서 보다 더 구체적으로 설명한다. 지문의 특징점으로서는, 도2a의 원으로 표시된 부분 및 도2b의 확대도에서와 같이 지문에 포함되어 있는 분기점(21)과 단점(22)이 사용된다.

통상, 지문등록 및 매칭과정에 있어서는 지문의 습도, 손가락의 누름 압력, 지문입력창에 접촉되는 손가락의 위치 등이 매 지문입력시마다 달라질 수 있으며 이에 따라 취득되는 지문이미지가 달라지게 되므로 지문의 특징점들이 추출되기도 하고 추출되지 않기도 하는 일들이 매우 빈번하게 나타난다. 그래서, 이러한 특징점들을 이용하여 지문을 등록할 때에는 도3의 (가)에서와 같이, 한 지문으로부터 2~3회 반복하여 특징점 추출을 하여 특징데이터를 생성하고 있다. 즉, 도3의 (가)에서와 같이, 1회 추출된 특징데이터(32), 2회 추출된 특징데이터(33), 3회 추출된 특징데이터(34)에서의 특징점들(31)의 위치가 다르게 되더라도 각 특징점들을 모두 매칭하므로써 지문등록 당시의 지문상태 불량으로 인한 오인식을 최소화하도록 한다.

이렇게 3회에 걸쳐서 추출된 특징데이터(32, 33, 34)의 각 특징점(31)들의 위치와 그 위치에서의 지문융선의 방향에 관한 정보는 지문데이터로서 각각 지문템플릿 DB(35)에 저장되어 등록된다. 도3에서 특정 ID하에 3개의 지문데이터가 저장되어 있음을 볼 수 있다.

다음, 매칭과정에 대해서 설명한다. 인증을 받고자 하는 자가 입력한 입력지문으로부터 특징점을 추출하면 도3 (나)의 좌측에 있는 것과 같이, 입력지문의 특징점(36)의 위치와 그 위치에서의 융선의 방향 정보를 갖는 특징데이터(37)가 추출된다. 이들 입력지문의 특징데이터(37)의 특징점(33)과 지문템플릿 DB(32)에 저장되어 있는 3개의 특징데이터(32', 33', 34')의 특징점(31)과 각각 매칭을 수행하여, 매칭되는 특징점들의 갯수에 따라 점수를 산출한다.

즉, 도3의 (나)에서 보면, 1회 등록된 특징데이터(32')와 입력지문 특징데이터(37) 사이에 매칭되는 특징점은 원형으로 표시되어 있고, 2회 등록된 특징데이터(33')와 입력지문 특징데이터(37) 사이에 매칭되는 특징점은 사각형으로 표시되어 있고, 3회 등록된 특징데이터(34')와 입력지문 특징데이터(37) 사이에 매칭되는 특징점은 삼각형으로 표시되어 있다. 이렇게 매칭된 특징점(31, 36)들의 갯수에 대해 점수가 매겨져서 각 특징데이터(32', 33', 34') 중의 적어도 한 점수가 사전에 정의된 임계치보다 크면 이 입력지문은 등록된 지문과 동일한 지문으로 판정되는 것이다.

상술한 종래의 지문등록 및 매칭방식에 있어서는 지문을 등록하는 회수가 많을수록 지문인식 성능이 좋아진다. 그러나, 등록회수가 많아질수록 매칭을 해야하는 회수가 늘어나므로 지문인증에 걸리는 시간이 길어지는 단점이 있다. 또한, 입력된 지문에서 추출된 특징점들은 입력당시의 지문상태에 의한 노이즈일 가능성도 있는데, 종래의 방식에서는 이러한 노이즈에 의한 특징점 추출의 가능성을 고려하지 않고 매칭을 수행하므로 인식성능이 저하되는 문제가 있다. (상술한 방식에 따르면 노이즈라 하더라도 정상적인 특징점과 동등하게 취급된다).

본 발명은 종래의 지문등록 및 매칭의 문제점을 해소하기 위하여, 지문의 특징점을 이용한 지문인식 시스템에서 지문을 등록할 때에 한 지문을 복수회 입력받아 매회 입력된 지문의 특징점들을 합성하고 특징점들의 신뢰도를 평가하여 합성된 특징점들의 위치좌표 및 방향 정보와 함께 각 특징점의 신뢰도를 이용하여 매칭함으로써 지문인식 시스템의 속도와 정확도를 높이는 지문 등록 및 인증방법을 제공함을 목적으로 한다.

도1은 일반적인 지문인증 방법을 나타내는 흐름도

도2a, 도2b는 지문의 특징점을 나타내는 도면

도3은 종래의 지문인증 방법의 일실시예를 나타내는 흐름도

도4는 본 발명의 지문인증 방법을 나타내는 흐름도

<도면부호의 설명>

31 36 41 48: 특징점, 21: 분기점, 22: 단점, 45: 합성된 특징데이터

<발명의 개요>

1. 등록과정

본 발명에 따른 지문등록 과정에 있어서도 역시 종래와 같이, 등록하고자 하는 지문의 영상(지문영상)을 복수회(N회) 입력받는다. 입력받은 N개의 지문영상마다 특징점을 추출하여 특징점의 위치좌표와 그 위치좌표에서의 융선의 방향을 산출하여 특징데이터를 생성한다.

그리고 나서, N개의 특징데이터를 합성한다. 그러면, 각 특징데이터의 특징점들이 겹쳐지게 되는데, 각 특징데이터에 모두 포함되는 특징점들이 있는가 하면 어느 한 개의 특징데이터에만 포함되는 특징점들이 있을 수 있다. 물론, 이상적으로는 모든 특징점들이 매회 입력된 특징데이터마다 모두 포함되어 있어야 하지만,실제로는 그렇지 않다.

다음에, N개의 특징데이터가 합성된 특징데이터에서 각 특징점들의 신뢰도를 계산한다. 예를 들어, N개의 특징데이터에 모두 속해 있는 특징점에는 가장 높은 가중치(weight)를 주고, 어느 한 개의 특징데이터에만 속해 있는 특징점에는 가장 낮은 가중치를 주는 방식으로 각 특징점의 신뢰도를 계산할 수 있다.

이와 같이, 합성된 특징점들의 위치좌표 및 그 위치에서의 지문융선의 방향과 특징점의 신뢰도를 템플릿화하여 특징데이터를 생성한 후 이 특징데이터를 지문데이터 저장수단에 저장함으로써 등록과정이 수행된다.

2. 매칭과정

지문데이터 저장수단에 저장되어 있는 특징데이터(N개의 특징데이터가 합성된 하나의 특징데이터)와, 입력된 새로운 지문의 특징데이터를 비교하여 매칭하는 개념은 종래의 방식과 동일하다. 그러나, 종래에는 지문데이터 저장수단에 저장된 N개의 특징데이터와 입력지문의 특징데이터를 N회에 걸쳐서 매칭해야 했지만, 본 발명에서는 지문데이터 저장수단에 저장되어 있는 단 한 개의 특징데이터와 입력지문을 매칭하면 된다.

지문데이터 저장수단에 저장되어 있는 특징데이터는 각 특징점의 신뢰도 데이터를 포함하고 있으므로, 매칭시에 입력지문의 특징데이터와 등록된 특징데이터 사이에서 매칭되는 특징점들에 대한 신뢰도를 산출할 수 있게 되고, 이 신뢰도가 소정 기준값보다 높으면 매칭이 성공적으로 이루어진 것으로 판단하여 지문인증이 이루어질 수 있게 된다. 즉, 본 발명에서의 매칭과정은 기본적으로 지문템플릿 DB에 저장되어 있는 특징데이터와 새로 입력된 지문의 특징데이터를 비교하여 서로 매칭(정합)되는 특징점들을 찾아내고 이 특징점의 신뢰도가 얼마인가를 산출함으로써 입력된 지문의 인증여부를 판정하는 것이다.

<실시예>

이하, 본 발명의 기술적 사상을 구체화한 실시예를 도면(도4)을 참조하여 설명한다. 도4는 본 발명에 따른 지문등록 및 매칭방법의 실시예를 나타내는 흐름도로서, 지문입력 회수 N을 3으로 한 경우의 실시예를 나타낸다.

도4의 (가)에 나타낸 등록과정을 먼저 살펴본다.

먼저, 등록하고자 하는 지문의 영상을 3회 입력받고, 3개의 각 지문영상마다 특징점(41)을 추출하여 각 특징점(41)의 위치좌표와 그 위치좌표에서의 융선의 방향을 산출하여 3개의 특징데이터(42, 43, 44)를 생성한다.

다음에, 3개의 특징데이터(42, 43, 44)를 합성한다. 합성된 특징데이터(45)에서 2개 또는 3개의 지문영상의 특징데이터에 공통적으로 포함되어 있는 특징점을 찾아낸다. 도4에서 원으로 표시한 특징점들은 어느 두 개의 특징데이터에 공통적으로 속해 있는 특징점을 나타내고, 삼각형으로 표시한 특징점들은 세 개의 특징데이터에 모두 속해 있는 특징점을 나타내고 있다.

이렇게 합성된 특징데이터(45)의 특징점들에 대해서 신뢰도를 매긴다. 신뢰도를 매기는 방법으로서는 여러가지가 있을 수 있으나, 각 특징점들의 중복 정도에 따라 가중치를 부여하는 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 도4의 합성 특징데이터(45)에서 삼각형으로 표시된 특징점들은 3개의 특징데이터에 모두 속해 있는 것들이므로 가중치로서 "3"을 부여하고, 원형으로 표시된 특징점들에는 가중치 "2"를 부여하고, 나머지 특징점들에는 가중치 "1"(엄밀하게 말하면 가중치는 아니다)을 부여할 수 있다.

그리고나서, 합성된 특징데이터(45)의 각 특징점들의 위치좌표 및 그 위치에서의 지문융선의 방향과 각 특징점들에 부여된 가중치 데이터를 템플릿화하여 지문템플릿 DB(46)에 저장한다. 도4를 보면, 종래의 방식과는 다르게 지문템플릿 DB(46)에 단일 ID하에 하나의 특징데이터가 저장되어 있음을 알 수 있다.

다음으로 도4의 (나)로 나타낸 매칭과정에 대해서 설명한다. 새로 입력되어 특징점(48)이 추출된 입력지문 특징데이터(47)를 지문템플릿 DB(46)에서 불러온 합성된 특징데이터(49)와 비교한다. 비교하여 매칭된 특징점들의 가중치를 합산한다. 즉, 도4에서 삼각형으로 표시된 특징점의 가중치가 3이고 이것이 2개 매치되었으므로 2 ×3 = 6이 계산되고, 원형으로 표시된 특징점의 가중치가 2이고 이것이 4개 매치되었으므로 4 ×2 = 8이 계산된다. 나머지 5개의 특징점은 가중치가 1이므로 5 ×1 = 5로 계산된다. 따라서, 도4의 실시예에서 계산되는 특징점의 총 신뢰도는 6+8+5 = 19가 된다. 만일 지문인증에 필요한 기준 신뢰도값을 15로 사전에 정해 놓았다면 본 경우에는 지문인증이 정상적으로 이루어진 경우가 된다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 구체화한 실시예를 설명하였다. 본 발명의 기술사상이 위에서 설명한 실시예에만 한정되지 않음은 당연하다. 본 발명의 기술적 범위는 첨부한 특허청구범위에 의해 결정된다.

지문을 인식할 때, 입력된 지문의 상태에는 편차가 클 수 있으므로 등록된 지문 특징점이 갖고 있는 정보량에 따라 지문인식 시스템의 인식성능은 크게 달라진다. 본 발명의 지문등록 및 매칭 방법에 따르면 지문을 등록할 때 한 지문을 여러번 등록할수록 인식률이 좋아지는 이점을 유지하면서, 인식할 때 여러번 매칭하지 않고 단 한번의 매칭만 수행하면 된다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 한 지문의 복수회 등록시 나타나는 빈도수에 따라서 각 특징점에 신뢰도 정보를 줌으로써 정상적인 특징점이거나 노이즈일 가능성을 고려한 매칭을 수행할 수 있어 인식률이 크게 향상된다. 즉, 노이즈의 경우에는 모든 특징데이터에 대해서 중복될 확률이 거의 영(0)이므로 신뢰도면에서 다른 정상의 특징점보다 낮으므로 매칭과정에서 신뢰도 점수에 기여하는 정도가 매우 작게 된다.

Claims (6)

1. 지문의 특징을 추출하여 특징데이터로서 지문데이터 저장수단에 저장하여 등록하는 등록과정과, 인증대상 지문의 특징을 추출하여 등록된 특징데이터와 비교하여 지문인증 여부를 하는 판정하는 매칭과정으로 이루어지는 지문인증 방법으로서, 상기 등록과정은

   등록하고자 하는 지문의 영상을 N회 입력받아서, 입력받은 N개의 지문영상마다 특징점을 추출하여 특징점의 위치좌표와 그 위치좌표에서의 융선의 방향을 산출하여 특징데이터를 생성하는 단계;

   N개의 특징데이터를 합성하여 합성된 특징데이터에서 각 특징점들에 신뢰도를 부여하는 단계;

   합성된 특징점들의 위치좌표 및 그 위치에서의 지문융선의 방향과 특징점의 신뢰도를 템플릿화하여 특징데이터를 생성한 후 이 특징데이터를 지문데이터 저장수단에 저장하는 단계를 포함하는 지문 등록 및 인증방법.
2. 청구항 1에서, 특징점들에 신뢰도를 부여하는 단계에서는,

   N개의 특징데이터에 모두 속해 있는 특징점에 가장 높은 제N가중치(weight)를 주고, (N-1)개의 특징데이터에 속해 있는 특징점에는 그보다 낮은 제(N-1)가중치를 주며, 어느 한 개의 특징데이터에만 속해 있는 특징점에는 가장 낮은 제1가중치를 주는 것을 특징으로 하는 지문 등록 및 인증방법.
3. 청구항 2에서, 상기 매칭과정은

   상기 지문데이터 저장수단에 저장되어 있는 특징데이터(등록지문데이터)와, 입력된 새로운 지문의 특징데이터(입력지문데이터)를 비교하는 단계;

   등록지문데이터와 입력지문데이터를 비교한 결과 매치된 특징점의 개수에 따른 신뢰도를 산출하는 단계;

   산출된 신뢰도가 소정의 기준값보다 높은 경우에 지문인증 여부를 판정하는 단계를 포함하는 지문 등록 및 인증방법.
4. 청구항 3에서, 매치된 특징점의 개수에 따른 신뢰도를 산출하는 단계에서, 신뢰도는

   등록지문데이터의 N개의 특징데이터에 모두 속해 있는 특징점과 매칭되는 입력지문데이터의 특징점의 개수에 제N가중치를 곱한 값과, 등록지문데이터 중 (N-1)개의 특징데이터에 공통적으로 속해 있는 특징점과 매칭되는 입력지문데이터의 특징점의 개수에 제(N-1)가중치를 곱한 값과, 등록지문데이터 중 한 개의 특징데이터에 속해 있는 특징점과 매칭되는 입력지문데이터의 특징점의 개수에 제1가중치를 곱한 값을 합산하여 산출되는 것을 특징으로 하는 지문 등록 및 인증방법.
5. 청구항 1~4 중 어느 한 항에서, N=3인 것을 특징으로 하는 지문 등록 및 인증방법.
6. 청구항 2 또는 4에서, 제N가중치는 3이고, 제(N-1)가중치는 2이고, 제1가중치는 1인 것을 특징으로 하는 지문 등록 및 인증방법.