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KR102009000B1 - Anti-spoofing method and system of a device having a fingerprint sensor - Google Patents

Anti-spoofing method and system of a device having a fingerprint sensor Download PDF

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KR102009000B1
KR102009000B1 KR1020170132828A KR20170132828A KR102009000B1 KR 102009000 B1 KR102009000 B1 KR 102009000B1 KR 1020170132828 A KR1020170132828 A KR 1020170132828A KR 20170132828 A KR20170132828 A KR 20170132828A KR 102009000 B1 KR102009000 B1 KR 102009000B1
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Abstract

일 개시에 의하여 본원발명은 지문 센서를 포함하는 디바이스를 이용한 안티스푸핑 방법을 개시하며, 보다 상세하게는 광학 지문 센서의 컷 필터 레이어의 일부 영역의 광학 특성을 산소포화도를 측정할 수 있게 배치함으로서, 사용자의 지문을 인식하는 동시에 산소포화도를 측정하여 디바이스의 보안을 강화할 수 있는 안티스 푸핑 방법 및 디바이스를 제공할 수 있다.According to one disclosure the present invention discloses an anti-spoofing method using a device including a fingerprint sensor, and more particularly, by arranging the optical properties of a portion of the cut filter layer of the optical fingerprint sensor to measure the oxygen saturation, The present invention can provide an anti-spoofing method and device that can enhance the security of a device by simultaneously measuring a degree of oxygen saturation while recognizing a fingerprint of a user.

Description

지문 센서를 포함하는 디바이스의 안티-스푸핑 방법 및 시스템{ANTI-SPOOFING METHOD AND SYSTEM OF A DEVICE HAVING A FINGERPRINT SENSOR}ANTI-SPOOFING METHOD AND SYSTEM OF A DEVICE HAVING A FINGERPRINT SENSOR}

본 발명은 지문 인식 센서를 이용하여 사용자의 신체 정보를 이용하는 모바일 디바이스의 스푸핑을 방지하기 위한 방법 및 그 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 모바일 단말에 장착된 PPG 센서 모듈(광센서 모듈)을 이용하여 사용자의 산소포화도를 측정함으로써 효율적으로 안티스푸핑을 지원하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for preventing spoofing of a mobile device using a user's body information using a fingerprint sensor. More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for efficiently supporting anti-spoofing by measuring oxygen saturation of a user using a PPG sensor module (optical sensor module) mounted on a mobile terminal.

셀룰러 전화들과 같은 이동 단말기들을 포함하는 고정 및 이동 통신 시스템들에 의한 위성 포지셔닝 시스템들의 광범위한 사용 때문에, 디바이스에 허위 위치를 제공하는 위조 포지셔닝 신호들의 이용인 "스푸핑(spoofing)" 은 관심이 증가하고 있다.Because of the widespread use of satellite positioning systems by fixed and mobile communication systems, including mobile terminals such as cellular telephones, "spoofing", the use of counterfeit positioning signals that provide a false location to a device, has increased interest. have.

예를 들어, 무선랜 AP(Access Point) 스푸핑(Spoofing)은 패킷을 전송할 때 송신 IP 주소를 속여서 다른 시스템을 공격하기 때문에, 공격자가 자신의 정보를 숨기고 탐지를 피할 수 있다. 즉, 무선랜 AP 스푸핑은 신뢰 관계에 있는 두 시스템 사이에서, 허가 받지 않은 자가 자신의 IP 주소를 신뢰관계에 있는 호스트의 IP 주소로 바꾸어 속이는 것으로, IP 주소만으로 인증하는 서비스를 쉽게 무력화시킬 수 있다.For example, WLAN access point (AP) spoofing attacks the other system by tricking the sending IP address when sending a packet, so that an attacker can hide his information and avoid detection. In other words, WLAN AP spoofing is a deception between two systems in a trusted relationship by replacing an unauthorized one with an IP address of a host in a trusted relationship, and can easily disable a service that authenticates only with the IP address. .

한편, 지문은 인체에서 유별난 특징으로서 평생 변하지 않는 불변성, 유일성 및 편리성을 지닌다. 현재 지문 식별기술은 이미 채집시스템, 접근 통제 시스템, 스마트폰 등과 같은 장비에 광범위하게 응용되고 있으며, 정전용량형 지문 식별기술은 휴대폰 지문 잠금해제, 휴대폰 온라인 지문 지불 등의 응용 기능에서 꾸준히 보급되고 있어서 지문의 안전성에 대한 요구도 갈수록 높아지고 있다. 정전용량에 기반한 지문 식별기술은 크랙될 리스크가 있고 지문 이미지를 획득해서 특수 재료를 사용하여 가짜 지문을 인쇄하여 여러 가지 휴대폰 모델의 지문 식별 기능을 무너뜨릴 수 있다. 따라서, 더욱 안전한 지문 식별기술이 필요하다.On the other hand, the fingerprint is a unique feature in the human body has invariability, uniqueness and convenience that does not change for a lifetime. Currently, fingerprint identification technology has been widely applied to equipments such as collection systems, access control systems, and smart phones, and capacitive fingerprint identification technology has been steadily spreading in application functions such as unlocking mobile phone fingerprints and paying online fingerprints for mobile phones. There is an increasing demand for the safety of fingerprints. Capacitive-based fingerprint identification technology is at risk of cracking and can take a fingerprint image and use it to print fake fingerprints using special materials to break down the fingerprint identification capabilities of many cell phone models. Therefore, a more secure fingerprint identification technique is needed.

휴대형 생체 신호 측정 장치의 한 종류로 광용적맥파(PPG: Photo plethysmo graphy) 측정 장치가 있다. 광용적맥파에는 말초 혈관의 수축 정도와 심박 출량의 증감에 대한 정보가 반영되므로, 동맥 혈관과 관련된 생리 상태를 파악할 수도 있고, 특정 질환을 대상으로 하는 진단 보조 수단으로 주로 사용될 수도 있다.One type of portable biosignal measuring apparatus is a photoplethysmograph (PPG) measuring apparatus. Since the optical volume pulse wave reflects information about the degree of contraction of the peripheral blood vessels and the increase and decrease of the cardiac output, the physiological state associated with the arterial blood vessels can be grasped or used mainly as a diagnostic aid for a specific disease.

일반적으로 PPG 신호는 사용자의 손가락이나 귓볼 등으로부터 측정할 수 있다. 즉, 광원으로부터 상기 손가락이나 귓볼 등으로 투과된 빛을 상기 검출기가 검출함으로써 상기 사용자의 PPG 신호를 검출할 수 있다.In general, the PPG signal can be measured from a user's finger or ear ball. That is, the detector may detect the PPG signal of the user by detecting the light transmitted from the light source to the finger, the earlobe, or the like.

일본 특허공개공보 제 2006-074104호(2006년 03월 16일 공개)Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2006-074104 (released March 16, 2006)

본 발명의 기술적 과제는 스푸핑에 의하여 잘못 인식되는 사용자로 인한 잘못된 인증을 방지하기 위하여, 사용자의 생체 인식 정보인 지문정보를 이용하여 안티스푸핑을 실시하는 방법을 제공할 수 있다.The technical problem of the present invention may provide a method for anti-spoofing using fingerprint information, which is biometric information of a user, in order to prevent wrong authentication due to a user who is incorrectly recognized by spoofing.

일 개시에 의하여 지문센서를 통해 안티스푸핑을 실행하는 디바이스를 제공할 수 있으며, 본 디바이스는 디바이스의 일면에 포함되며, 사용자의 복수개의 생체 정보를 동시에 센싱하는 생체 센서, 생체 센서로부터 획득한 지문 영상 및 산소포화도를 조합하여 사용자 보안 정보를 생성하는 보안정보 생성부, 미리 등록된 사용자의 생체 정보에 대한 정보를 저장하는 메모리 및 사용자 보안 정보와 미리 등록된 사용자의 생체 정보를 비교하여 사용자의 진위여부를 판단하는 위조 판단부를 포함하되, 생체 센서는 사용자의 지문 영상을 센싱하는 지문 센서와 사용자의 혈중 산소포화도를 측정하는 PPG(Photo-plethysmography)센서가 결합된 것을 특징으로 할 수 있다.According to one disclosure, a device for executing anti-spoofing through a fingerprint sensor may be provided, and the device may be included in one surface of a device and simultaneously detect a plurality of biometric information of a user, and a fingerprint image obtained from the biometric sensor. And a security information generating unit for generating user security information by combining oxygen saturation, a memory for storing information on biometric information of a pre-registered user, and comparing the user security information with biometric information of a pre-registered user. Including a forgery determination unit for determining, the biometric sensor may be characterized in that the fingerprint sensor for sensing the fingerprint image of the user and the PPG (Photo-plethysmography) sensor for measuring the oxygen saturation of the user is combined.

일 개시에 의하여, 본 발명은 지문센서를 포함하는 디바이스를 이용한 안티스푸핑 방법을 제공할 수 있으며, 본 방법은 디바이스의 일면에 포함된 생체 센서를 이용하여, 사용자의 복수개의 생체 정보를 동시에 센싱하는 단계, 생체 센서로부터 획득한 지문 영상 및 산소포화도를 조합하여 사용자 보안 정보를 생성하는 단계 및 사용자 보안정보와 미리 등록된 사용자의 생체 정보를 비교하여 사용자의 진위여부를 판단하는 단계를 포함하되, 생체 센서는 사용자의 지문 영상을 센싱하는 지문 센서와 사용자의 혈중 산소포화도를 측정하는 PPG(Photo-plethysmography)센서가 결합된 것을 특징으로 할 수 있다.According to one disclosure, the present invention may provide an anti-spoofing method using a device including a fingerprint sensor, and the method may simultaneously sense a plurality of biometric information of a user using a biometric sensor included in one surface of the device. The method may include generating user security information by combining a fingerprint image and oxygen saturation obtained from the biometric sensor, and comparing the user security information with biometric information of a pre-registered user to determine whether the user is authentic. The sensor may be a combination of a fingerprint sensor for sensing a fingerprint image of a user and a photo-plethysmography (PPG) sensor for measuring oxygen saturation in the blood of the user.

다른 실시예에 의하여 본원발명의 방법을 실행하기 위하여 필요한 프로그램을 기록한 기록매체를 포함할 수 있다.In another embodiment, the present invention may include a recording medium that records a program necessary to carry out the method of the present invention.

일 개시에 의하여 생체 식별 정보인 지문과 산소포화도를 이용하여 위조 지문여부를 감지하여 모바일 단말의 보안을 강화할 수 있다.According to one disclosure, a fingerprint and an oxygen saturation degree, which are biometric identification information, may be detected to detect a fake fingerprint, thereby enhancing security of a mobile terminal.

일 개시에 의하여 모바일 기기가 산소포화도 측정과 사용자 인증을 동시에 할 수 있는 기능을 구비하도록 하여, 모바일 기기를 이용하여 산소포화도를 측정하고 손가락의 지문을 인식하여 본인인증을 수행할 수 있다. 따라서, 별도의 산소포화도 측정기를 필요로 하지 않고 간단하고도 편리하게 산소포화도를 측정하면서도, 동시에 사용자를 인증할 수 있어, 보다 효율적이고 안정적으로 사용자 인증을 실현할 수 있다.According to one disclosure, the mobile device may be provided with a function for simultaneously measuring oxygen saturation and user authentication, and measuring the oxygen saturation using the mobile device, and performing fingerprint authentication by recognizing a fingerprint of a finger. Therefore, the oxygen saturation level can be measured simply and conveniently, without requiring a separate oxygen saturation meter, and at the same time, the user can be authenticated, thereby realizing more efficient and stable user authentication.

또한, 본 발명에 따르면 사용자의 등록된 지문과 인식된 지문의 일치성을 확인하는 정확성이 증가함으로 인하여 지문 인식을 통한 스푸핑 공격을 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, the accuracy of confirming the correspondence between the registered fingerprint and the recognized fingerprint of the user is increased, thereby preventing spoofing attacks through fingerprint recognition.

본원발명은 지문 뿐 아니라 사용자의 산소 포화도를 이용하여 이중으로 보안을 실시하는 바 디바이스의 보안이 강화될 수 있다. 또한 하나의 필터 내에 두 개의 광학 특성을 가진 필터를 장착함으로써 복합적으로 사용자 생체 정보를 센싱할 수 있어, 경제적이며 효율적이다.According to the present invention, the security of the device can be enhanced by using the fingerprint as well as the security of the user using oxygen saturation. In addition, by mounting a filter having two optical characteristics in one filter, it is possible to complexly sense user biometric information, which is economical and efficient.

도 1은 본원발명의 지문센서를 포함하는 디바이스를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 의하여 본원발명의 안티스푸핑을 시행하는 디바이스의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 의하여 본원발명의 생체센서의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 의하여 핀홀 레이어를 포함하는 디바이스의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 의하여 적색 신호의 특성과 근적외선 신호의 특성을 비교하는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 의하여 신호의 비율에 따른 산소포화도의 변화를 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 의하여 파장에 따른 광 흡수 계수의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 일 실시예에 따른 위조 지문을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 지문 센서의 픽셀의 특징을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view for explaining a device including a fingerprint sensor of the present invention by way of example.
2 is a view for explaining the configuration of a device for implementing anti-spoofing of the present invention according to an embodiment.
3 is a view for explaining the structure of the biosensor of the present invention according to an embodiment.
4 is a diagram for describing a configuration of a device including a pinhole layer, according to an exemplary embodiment.
5 is a diagram comparing characteristics of a red signal and characteristics of a near infrared signal according to an exemplary embodiment.
6 is a diagram illustrating a change in oxygen saturation according to a signal ratio according to an embodiment.
7 is a graph illustrating a change in light absorption coefficient according to a wavelength according to an embodiment.
8 is a diagram for describing a method of detecting a forged fingerprint, according to an exemplary embodiment.
9 is a diagram for describing characteristics of a pixel of a fingerprint sensor, according to an exemplary embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In addition, in order to clearly disclose the present invention, parts not related to the present invention are omitted, and the same or similar reference numerals denote the same or similar elements in the drawings.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.The objects and effects of the present invention may be naturally understood or more apparent from the following description, and the objects and effects of the present invention are not limited only by the following description.

본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본원발명의 지문센서를 포함하는 디바이스를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다. 디바이스(100)는 생체 센서를 포함하는 터치 패널 조립체(touch panel assembly)를 포함한다. 디바이스(100)는 카메라 등의 다른 센서(21)를 포함한다. 디바이스(100)는 또한 사용자의 입력을 수용하는 사이드 버튼(side button) 등의 다양한 버튼들을 포함할 수 있다. 터치 패널 조립체(10)는 지지 유리(54) 위에 배치된 보강 커버 유리(50)를 포함할 수 있다. 유색 에폭시 재질 층(colored epoxy material layer; 52)이 커버 유리(50)를 지지 유리(54)에 부착하는 데 사용될 수 있다. ITO 패턴(56)이 지지 유리(54)의 바닥면 또는 배면에 인쇄될 수 있다. 지지 유리는 지문 센서 모듈 또는 장치(20)을 수납하는 구멍(58)이 형성되도록 배치될 수 있다.1 is a view for explaining a device including a fingerprint sensor of the present invention by way of example. The device 100 includes a touch panel assembly that includes a biometric sensor. Device 100 includes another sensor 21, such as a camera. The device 100 may also include various buttons, such as side buttons that accept a user input. The touch panel assembly 10 can include a reinforcement cover glass 50 disposed over the support glass 54. A colored epoxy material layer 52 can be used to attach the cover glass 50 to the support glass 54. An ITO pattern 56 may be printed on the bottom or back side of the support glass 54. The support glass may be arranged such that a hole 58 is formed to receive the fingerprint sensor module or device 20.

지문을 인식할 때, 광학 감지 기법을 적용에 있어서, 광전 다이오드(photodiode) 등의 광 감지 소자와, 발광 다이오드(light emitting diode; LED) 및 레이저 다이오드(laser diodes; LD) 등의 광원이 지문 센서 장치에 다른 방식들로 통합될 수 있다.In the recognition of a fingerprint, in applying an optical sensing technique, a light sensor such as a photodiode and a light source such as a light emitting diode (LED) and laser diodes (LD) are fingerprint sensors. The device may be integrated in other ways.

지문을 인식하기 위한 생체 센서는 디스플레이 전면 또는 디바이스의 특정 위치에 적용되도록 설계될 수 있다.Biometric sensors for fingerprint recognition may be designed to be applied to the front of the display or to a specific location of the device.

도 2는 일 실시예에 의하여 본원발명의 안티스푸핑을 시행하는 디바이스의 구성을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the configuration of a device for implementing anti-spoofing of the present invention according to an embodiment.

일 개시에 의하여 지문센서를 통해 안티스푸핑을 실행하는 디바이스(100)를 제공할 수 있다.One disclosure may provide a device 100 for executing anti-spoofing through a fingerprint sensor.

또한, 디바이스(100)의 일면에 포함되며, 사용자의 복수개의 생체 정보를 동시에 센싱하는 생체 센서(110)를 제공할 수 있다.In addition, the biometric sensor 110 included in one surface of the device 100 and simultaneously sensing a plurality of biometric information of the user may be provided.

일 개시에 의하여 생체 센서로부터 획득한 지문 영상 및 산소포화도를 조합하여 사용자 보안 정보를 생성하는 보안정보 생성부(120)를 제공할 수 있다.According to one disclosure, a security information generation unit 120 may generate a user security information by combining a fingerprint image and an oxygen saturation degree obtained from a biometric sensor.

일 개시에 의하여 미리 등록된 사용자의 생체 정보에 대한 정보를 저장하는 메모리(130)를 제공할 수 있다.According to one disclosure, a memory 130 that stores information about biometric information of a user registered in advance may be provided.

일 개시에 의하여 사용자 보안 정보와 미리 등록된 사용자의 생체 정보를 비교하여 사용자의 진위여부를 판단하는 위조 판단부(140)를 제공할 수 있다.According to one disclosure, a forgery determination unit 140 may be provided to determine whether a user is authentic by comparing user security information with biometric information of a user registered in advance.

생체 센서(110)는 사용자의 지문 영상을 센싱하는 지문 센서(111)와 사용자의 혈중 산소포화도를 측정하는 PPG(Photo-plethysmography)센서(112)가 결합된 것을 특징으로 할 수 있다.The biometric sensor 110 may be combined with a fingerprint sensor 111 for sensing a fingerprint image of a user and a photo-plethysmography (112) sensor for measuring oxygen saturation in the blood of the user.

또한, 본 발명은 PPG 센서를 통해 PPG 신호를 증폭하는 차동 C-V 증폭기(differential C-V amplifier), PPG 신호를 IR 신호 및 RED 신호로 분리하고, 주변 노이즈 신호를 제거하는 샘플 증폭기 및증 폭된 IR 신호 및 RED 신호를 분석하여 사용자의 산소포화도를 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.In addition, the present invention provides a differential CV amplifier for amplifying a PPG signal through a PPG sensor, a sample amplifier for separating a PPG signal into an IR signal and a RED signal, and removing an ambient noise signal and an amplified IR signal and a RED signal. It may include a measurement unit for measuring the oxygen saturation of the user by analyzing the.

발광부는 디바이스(100)의 디스플레이 패널 내에 위치하여 빛을 발광하는 내부 광원 또는 디바이스(100)의 디스플레이 커버 글래스에 위치하여 빛을 발광하는 외부 광원 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The light emitting unit may include at least one of an internal light source positioned in the display panel of the device 100 to emit light and an external light source positioned in the display cover glass of the device 100 to emit light.

또한, 생체 센서는, 복수개의 지문 센서(111) 픽셀로 그룹지어진 터치 센서로 이루어지며, 위조 판단부(140)는, 사용자의 진위판단을 위하여 복수개의 지문 센서(111) 픽셀 각각에서 획득된 데이터에 의하여 생성된 사용자 보안 정보를 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the biometric sensor is composed of a touch sensor grouped into a plurality of pixels of the fingerprint sensor 111, the forgery determination unit 140, the data obtained from each of the plurality of pixels of the fingerprint sensor 111 for the user's authenticity determination It may be characterized by using the user security information generated by.

또한, 위조 판단부(140)는, 사용자의 지문 영상과 미리 등록된 지문 영상을 비교하여 지문 패턴의 일치율이 미리 결정된 기준보다 높은지 제 1 위조 판단값을 도출하고, 사용자의 혈중 산소포화도와 미리 저장된 혈중 산소포화도를 비교하여 오차값이 미리 결정된 기준값에 해당하는지 제 2 위조 판단값을 도출하고, 제 1 위조 판단값과 제 2 위조 판단값을 이용하여 사용자의 진위여부를 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the forgery determination unit 140 compares the fingerprint image of the user with a pre-registered fingerprint image to derive a first forgery determination value of whether the matching ratio of the fingerprint pattern is higher than a predetermined criterion, and the blood oxygen saturation degree and the pre-stored blood of the user. By comparing the oxygen saturation in the blood to derive the second counterfeit determination value whether the error value corresponds to a predetermined reference value, and to determine the authenticity of the user using the first counterfeit determination value and the second counterfeit determination value. have.

따라서, 본원발명에서는 우선적으로 지문을 이용하여 1차 위조 여부를 판단하여 사용자 진위를 밝힌 후, 다른 사용자 정보인 산소 포화도를 이용하여 2차 위조 여부를 판단할 수 있다. 또한, 지문과 산소포화도 정보를 조합하여 한번에 판단할 수 있다. 복합적인 정보를 활용함으로써 보안을 강화할 수 있다.Therefore, in the present invention, after determining whether or not the first forgery using the fingerprint first to reveal the authenticity, it is possible to determine whether or not the second forgery using the oxygen saturation of other user information. In addition, the fingerprint and the oxygen saturation information can be determined at a time by combining the information. By using complex information, security can be strengthened.

따라서, 미리 등록된 사용자 정보를 이용하여 효율적으로 디바이스 보안을 시행할 수 있다.Therefore, device security can be efficiently implemented using user information registered in advance.

또한, 일 개시에 의하여, 사용자의 지문 영상을 블록들로 분할하여 화질 평가 값을 결정하는 지문 화질 평가부, 사용자의 지문 영상을 필터링 처리하여, 필터링된 지문 영상을 획득하는 필터링부, 필터링된 지문 영상과 미리 등록된 지문 영상을 비교하여 유사도값을 결정하는 지문 비교부 및 결정된 화질 평가 값과 유사도값에 기초하여 사용자의 지문의 위조 여부를 결정하는 지문 진위 판단부를 더 포함할 수 있다.Further, according to one disclosure, a fingerprint image quality evaluation unit for dividing a fingerprint image of a user into blocks to determine an image quality evaluation value, a filtering unit obtaining a filtered fingerprint image by filtering a fingerprint image of the user, and a filtered fingerprint The apparatus may further include a fingerprint comparator configured to compare the image with a pre-registered fingerprint image to determine a similarity value, and a fingerprint authenticity determiner to determine whether the user's fingerprint is forged based on the determined image quality evaluation value and the similarity value.

상기 구성들은 제어부에 의하여 통합적으로 시행될 수 있다. 제어부는 본원발명의 디바이스(100)를 총체적으로 제어하기 위한 모듈을 의미할 수 있다.The configurations can be implemented integrally by the control unit. The controller may mean a module for collectively controlling the device 100 of the present invention.

일 개시에 의하여, 생체 센서에 지문이 접촉되는 경우, 사용자의 손가락을 센싱하는 손가락 인식 센서 및 획득된 지문 영상이 사용자의 실제 손가락의 지문인지 판단하는 실사용자 판단회로를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to one disclosure, when the fingerprint is in contact with the biometric sensor, further comprising a finger recognition sensor for sensing the user's finger and the real user determination circuit for determining whether the obtained fingerprint image is the fingerprint of the user's actual finger. Can be.

손가락 인식 센서를 이용하여 지문을 접촉하는 사람이 실제 사람인지, 지문을 위조한 다른 물품인지 판단할 수 있어, 보안이 강화될 수 있다.By using the finger recognition sensor, it is possible to determine whether the person who contacts the fingerprint is a real person or another item forging the fingerprint, thereby enhancing security.

도 3은 일 실시예에 의하여 본원발명의 생체센서의 구조를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the structure of the biosensor of the present invention according to an embodiment.

일 개시에 의하여 생체 센서(110)는 지문을 인식하는 부분과 사용자의 혈중 산소포화도를 측정하는 부분이 결합되어 존재할 수 있는 것을 특징으로 한다.According to one disclosure, the biometric sensor 110 may be a combination of a portion for recognizing a fingerprint and a portion for measuring oxygen saturation in the blood of the user.

일 개시에 의하여 지문 센서(111)는, 사용자의 지문 영역에 특정 주파수의 빛을 조사하는 발광부, 복수개의 센서 픽셀들에 의해 형성된 포토 다이오드들에 의하여 사용자의 지문에 반사된 특정 주파수의 빛을 센싱하여 지문 영상을 갖는 전기 신호를 출력하는 수광부, 전기 신호에 대한 신호 처리를 통해 지문 영상을 생성하는 지문영상 생성부를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the fingerprint sensor 111 may emit light of a specific frequency reflected from a fingerprint of a user by photodiodes formed by a plurality of light emitting units emitting light of a specific frequency to a fingerprint area of a user. And a light receiver configured to sense and output an electrical signal having a fingerprint image, and a fingerprint image generator to generate a fingerprint image through signal processing of the electrical signal.

PPG 센서(112)는, 지문 센서(111)의 수광부에 포함된 포토 다이오들 중 일부에 대해, 동일한 칼라 및 파장 대역을 갖는 빛을 선택적으로 센싱하기 위하여 동일한 칼라의 빛을 선택적으로 통과시키는 칼라 필터(Color Pass Filter) 및 적외선 영역의 동일한 파장 대역을 갖는 빛을 선택적으로 센싱하기 위하여 적외선 영역의 동일한 파장 대역을 갖는 빛을 선택적으로 통과시키는 적외선 필터(IR Pass Filter)가 장착된 것을 특징으로 할 수 있다.The PPG sensor 112 is a color filter that selectively passes light of the same color to selectively sense light having the same color and wavelength band for some of the photodiodes included in the light receiving portion of the fingerprint sensor 111. (Color Pass Filter) and an IR Pass Filter for selectively passing light having the same wavelength band in the infrared region to selectively sense light having the same wavelength band in the infrared region. have.

일 개시에 의하여 지문 센서(111)는 수광부의 포토 다이오드들 중 칼라 필터 및 적외선 필터가 장착된 포토 다이오드들을 제외한 나머지 포토 다이오드 상에 적외선 대역 이상의 빛을 차단하는 광학 필터(Red-IR Cut Filter)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the fingerprint sensor 111 includes an optical filter (Red-IR Cut Filter) that blocks light above the infrared band on the remaining photodiodes except for photodiodes equipped with color filters and infrared filters among photodiodes of the light receiving unit. It may be characterized by including.

도 3을 살펴보면, 생체 센서(110)의 구조를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, the structure of the biometric sensor 110 may be confirmed.

광학을 이용한 지문 센서의 경우 야외광에서 인증 성능을 확보하기 위하여 근적외선 대역 이상을 제거할 수 있는 광학 필터 레이어가 지문센서 상단에 확보될 필요성이 있다.In the case of an optical fingerprint sensor, in order to secure authentication performance in outdoor light, an optical filter layer capable of removing a near infrared band or more needs to be secured at the top of the fingerprint sensor.

또한, 본원발명에서 추구하는 복합적인 사용자 인증을 실시하기 위하여는 혈중 산소포화도를 동시에 측정할 수 있어야 한다. 이때, 혈중 산소포화도 또는 HRM을 센싱하기 위하여는 레드 컬러 및 근적외선 대역의 빛이 필요하다. 따라서, 컷필터 역할을 하는 광학 필터 레이어 내부에 레드 컬러 및 근적외선 대역의 빛을 투과시킬 수 있는 필터가 필요하다In addition, in order to perform the complex user authentication pursued by the present invention, it should be able to measure blood oxygen saturation at the same time. In this case, in order to sense blood oxygen saturation or HRM, light of a red color and a near infrared band is required. Therefore, there is a need for a filter capable of transmitting red color and near-infrared light inside an optical filter layer serving as a cut filter.

따라서, 지문 센서를 구성하는 복수개의 포토 다이오드(2010) 상에 Red-IR cut filter(2020)를 형성할 수 있으며, Red-IR cut filter(2020) 내부에 혈중 산소 포화도를 측정하기 위하여 IR Pass Filter(2030) 및 Red Pass Filter(2040)를 포함시킬 수 있다.Therefore, a red-IR cut filter 2020 may be formed on the plurality of photodiodes 2010 constituting the fingerprint sensor, and an IR pass filter is used to measure blood oxygen saturation in the red-IR cut filter 2020. 2030 and Red Pass Filter 2040 may be included.

즉, IR Pass Filter(2030) 및 Red Pass Filter(2040)를 통과한 빛을 분석하여 혈중 산소 포화도를 결정하며, 다른 Red-IR cut filter(2020)를 통과한 빛을 이용하여 사용자의 지문 정보를 식별할 수 있다.In other words, by analyzing the light passing through the IR Pass Filter (2030) and the Red Pass Filter (2040) to determine the oxygen saturation in the blood, using the light passed through the other Red-IR cut filter (2020) the user's fingerprint information Can be identified.

따라서 본원발명은 지문 뿐 아니라 사용자의 산소 포화도를 이용하여 이중으로 보안을 실시하는 바 디바이스의 보안이 강화될 수 있다. 또한 하나의 필터 내에 두 개의 광학 특성을 가진 필터를 장착함으로써 복합적으로 사용자 생체 정보를 센싱할 수 있어, 경제적이며 효율적이다.Therefore, the present invention doubles the security using the oxygen saturation of the user as well as the fingerprint can enhance the security of the device. In addition, by mounting a filter having two optical characteristics in one filter, it is possible to complexly sense user biometric information, which is economical and efficient.

도 4는 일 실시예에 의하여 핀홀 레이어를 포함하는 디바이스의 구성을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for describing a configuration of a device including a pinhole layer, according to an exemplary embodiment.

도 4를 참조하면, 디바이스(100)는 디스플레이 패널(3110) 및 지문 센서(2120)를 포함하고, 지문 센서(2120)는 핀홀 레이어(3200) 및 생체 센서(110)를 포함할 수 있다. 일 실시예들에 따라, 지문 센서(2120)는 패키지화되어 디스플레이 패널(3110)의 일 면에 부착될 수 있다.Referring to FIG. 4, the device 100 may include a display panel 3110 and a fingerprint sensor 2120, and the fingerprint sensor 2120 may include a pinhole layer 3200 and a biometric sensor 110. According to one embodiment, the fingerprint sensor 2120 may be packaged and attached to one surface of the display panel 3110.

핀홀 레이어(3200)는 다수의 핀 홀들을 포함하고, 각각의 핀 홀은 지문에 의해 반사되어 전달되는 빛의 초점을 형성할 수 있다. 또한, 디스플레이 패널(3110)은 다수의 칼라의 빛을 발광하는 LED들을 포함할 수 있다. 또한, LED들 중 상기 다수의 칼라들 중 적어도 일부의 빛을 발광하는 LED들이 지문 센싱 동작에 이용될 수 있다.The pinhole layer 3200 may include a plurality of pinholes, and each pinhole may form a focal point of light reflected and transmitted by the fingerprint. In addition, the display panel 3110 may include LEDs that emit light of a plurality of colors. In addition, LEDs emitting light of at least some of the plurality of colors among the LEDs may be used for a fingerprint sensing operation.

생체 센서(110)는 다수의 핀 홀들에 대응하여 다수의 센서 픽셀들을 포함하고, 각각의 센서 픽셀은 하나 이상의 포토 다이오드들(PD)을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따라, 다수의 센서 픽셀들 각각에 대응하여 필터가 형성될 수 있으며, 센서 픽셀들에 대응하여 서로 동일한 칼라 필터(또는, 동일한 파장의 빛을 통과시키는 필터)가 형성될 수 있다. 도 4의 실시예에서는 센서 픽셀에 대응하여 레드 칼라 필터(CF_R)가 이미지 센서 내의 포토 다이오드의 위 쪽에 형성되는 예가 도시된다.The biometric sensor 110 may include a plurality of sensor pixels corresponding to the plurality of pin holes, and each sensor pixel may include one or more photo diodes PD. In addition, according to an embodiment, a filter may be formed corresponding to each of the plurality of sensor pixels, and the same color filter (or a filter for passing light of the same wavelength) may be formed in correspondence to the sensor pixels. have. 4 illustrates an example in which a red color filter CF_R is formed above the photodiode in the image sensor corresponding to the sensor pixel.

또한, 근적외선을 효율적으로 통과시키는 근적외선 필터(IF)가 형성된 센서 픽셀의 예가 도시된다. 또한, 나머지 포토 다이오드에는 근적외선 대역의 이상의 파장의 빛을 차단할 수 있는 광학적 성질의 필터가 적용될 수 있다.Also shown is an example of a sensor pixel in which a near infrared filter IF is formed that efficiently passes near infrared rays. In addition, an optical filter may be applied to the remaining photodiodes, which may block light having an abnormal wavelength in the near infrared band.

도 4에 도시된 실시예에 따르면, 디스플레이 패널(3110)의 모든 LED 들로부터의 빛을 지문에 반사시키더라도, 생체 센서(110) 내에서 동일한 칼라를 필터링하는 모노 필터를 통해 동일한 칼라(또는, 파장)의 빛들만 선택적으로 센서 픽셀 내의 포토 다이오드들(PD)로 제공될 수 있으므로, 전술한 실시예에서와 유사하게 지문 센싱 결과의 선명도가 향상될 수 있다.According to the embodiment shown in FIG. 4, even if light from all the LEDs of the display panel 3110 is reflected on the fingerprint, the same color (or, Since only light of a wavelength) can be selectively provided to the photodiodes PD in the sensor pixel, the sharpness of the fingerprint sensing result can be improved similarly to the above-described embodiment.

한편, 도 4에서는 근적외선 필터를 통과한 적외선 영역의 빛과 레드 필터를 통과한 빛을 이용하여 사용자의 산소 포화도를 측정할 수 있다. 또한, 본 발명은 PPG 센서를 통해 PPG 신호를 증폭하는 차동 C-V 증폭기(differential C-V amplifier), PPG 신호를 IR 신호 및 RED 신호로 분리하고, 주변 노이즈 신호를 제거하는 샘플 증폭기 및증 폭된 IR 신호 및 RED 신호를 분석하여 사용자의 산소포화도를 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.Meanwhile, in FIG. 4, the oxygen saturation of the user may be measured using light in the infrared region passing through the near infrared filter and light passing through the red filter. In addition, the present invention provides a differential CV amplifier for amplifying a PPG signal through a PPG sensor, a sample amplifier for separating a PPG signal into an IR signal and a RED signal, and removing an ambient noise signal and an amplified IR signal and a RED signal. It may include a measurement unit for measuring the oxygen saturation of the user by analyzing the.

일 개시에 의하여 핀홀 레이어는 디스플레이 패널과 생체 센서 사이에 위치할 수 있다. 또한, 핀홀 레이어는 사용자의 지문에 의하여 반사되는 빛을 생체 센서로 전달하기 위하여 초점을 형성하는 복수개의 핀홀을 포함할 수 있다.According to one disclosure, the pinhole layer may be positioned between the display panel and the biosensor. In addition, the pinhole layer may include a plurality of pinholes that form a focal point in order to deliver the light reflected by the user's fingerprint to the biometric sensor.

복수개의 핀홀은 생체 센서에 포함된 복수개의 생체 센서 픽셀들과 1 대 1 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.The plurality of pinholes may be arranged to correspond one-to-one with a plurality of biosensor pixels included in the biosensor.

도 5는 적색 신호의 특성과 근적외선 신호의 특성을 비교하는 도면이다.5 is a diagram comparing the characteristics of the red signal and the characteristics of the near infrared signal.

도 5를 참조하면, 피부를 통과한 적색 신호의 구성 성분과 근적외선 신호의 구성 성분이 도시되어 있다. 피부를 통과한 적색 신호와 근적외선 신호 모두 DC 성분과 AC 성분으로 이루어진다. 특히, 적색 신호의 DC 성분에 비해 근적외선 신호의 DC 성분이 크며, 적색 신호의 AC 성분에 비해 근적외선 신호의 AC 성분이 크다. 산소포화도는 적색 신호와 근적외선 신호에 대한 산소 헤모글로빈과 헤모글로빈의 반응의 차이를 이용하는 것으로서 다음과 같이 산출되는 신호의 비율을 이용한다.Referring to FIG. 5, the components of the red signal and the near infrared signal that pass through the skin are shown. Both the red and near-infrared signals that pass through the skin consist of DC and AC components. In particular, the DC component of the near infrared signal is larger than the DC component of the red signal, and the AC component of the near infrared signal is larger than the AC component of the red signal. Oxygen saturation is based on the difference in the reaction of oxygen hemoglobin and hemoglobin for red and near-infrared signals.

Figure 112017100545726-pat00001
Figure 112017100545726-pat00001

(여기서, R은 적색 신호와 근적외선 신호의 비율, SR은 적색 신호, SIR은 근적외선 신호, ACR은 적색 신호의 AC 성분, DCR은 적색 신호의 DC 성분, ACIR은 근적외선 신호의 AC 성분, DCIR은 근적외선 신호의 DC 성분)Where R is the ratio of the red signal to the near infrared signal, S R is the red signal, S IR is the near infrared signal, AC R is the AC component of the red signal, DC R is the DC component of the red signal, and AC IR is the AC of the near infrared signal. Component, DC IR is the DC component of the near infrared signal)

도 6은 신호의 비율에 따른 산소포화도의 변화를 나타내는 도면이다.6 is a view showing a change in oxygen saturation according to the ratio of signals.

도 6을 참조하면, 적색 신호와 근적외선 신호의 비율에 따른 산소포화도의 변화가 도시되어 있다. 즉, 근적외선 신호에 비해 적색 신호의 크기가 클수록 산소포화도가 감소하고, 근적외선 신호에 비해 적색 신호의 크기가 작을수록 산소포화도가 증가함을 알 수 있다. 한편, 산소포화도는 심장 기능과 폐 기능 등을 판단하기 위한 기준이 되며, 정상적인 사람은 산소포화도가 100에 가까워진다. 한편, 적색 신호와 근적외선 신호의 비율과 산소포화도의 관계는 다음과 같다.Referring to FIG. 6, a change in oxygen saturation is shown according to a ratio of a red signal and a near infrared signal. That is, the oxygen saturation decreases as the size of the red signal is larger than the near infrared signal, and the oxygen saturation increases as the size of the red signal is smaller than the near infrared signal. On the other hand, oxygen saturation is a criterion for determining cardiac function and lung function, the normal person is close to 100 oxygen saturation. On the other hand, the relationship between the ratio of the red signal and the near infrared signal and the oxygen saturation is as follows.

Figure 112017100545726-pat00002
Figure 112017100545726-pat00002

(여기서, SpO2는 산소포화도, A는 y절편, B는 기울기, R은 신호의 비율)Where SpO 2 is the oxygen saturation, A is the y-intercept, B is the slope, and R is the ratio of the signal.

도 7은 파장에 따른 광 흡수 계수의 변화를 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing the change of the light absorption coefficient according to the wavelength.

도 7을 참조하면, 파장에 따른 산소 헤모글로빈과 헤모글로빈의 광 흡수 계수의 변화가 도시되어 있다. 즉, 파장이 작은 신호에 대해 산소 헤모글로빈의 광 흡수 계수가 헤모글로빈의 광 흡수 계수에 비해 크고, 파장이 큰 신호에 대해 산소 헤모글로빈의 광 흡수 계수가 헤모글로빈의 광 흡수 계수에 비해 작음을 알 수 있다. 특히, 640~690nm를 갖는 적색 신호에 대해서는 파장이 약간만 달라져도 산소 헤모글로빈과 헤모글로빈의 광 흡수 계수의 차이가 크게 달라짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, the change in the light absorption coefficient of oxygen hemoglobin and hemoglobin with respect to wavelength is shown. That is, it can be seen that the light absorption coefficient of oxygen hemoglobin is larger than the light absorption coefficient of hemoglobin for a signal having a small wavelength, and the light absorption coefficient of oxygen hemoglobin is smaller than the light absorption coefficient of a hemoglobin for a signal having a large wavelength. In particular, it can be seen that the difference in the light absorption coefficients of oxygen hemoglobin and hemoglobin varies considerably even if the wavelength is slightly changed for the red signal having 640 to 690 nm.

일 개시에 의하여 본원발명의 생체 센서를 이용하여 사용자의 산소 포화도와 지문을 동시에 인식할 수 있다.According to one disclosure it is possible to simultaneously recognize the oxygen saturation and fingerprint of the user using the biometric sensor of the present invention.

산소 포화도는 지문 센서의 포토 다이오드 상에 레드 컬러 필터와 적외선 패스 필터가 장착된 PPG 센서를 통해 측정할 수 있다. 아래에서 보다 상세하게 설명한다.Oxygen saturation can be measured with a PPG sensor equipped with a red color filter and an infrared pass filter on the photodiode of the fingerprint sensor. It will be described in more detail below.

레드 컬러 필터가 장착된 포토 다이오드를 제1 발광 소자라고 하고, 적외선에 인패스 필터가 장착된 포토 다이오드를 제 2 발광 소자로 칭한다.A photodiode equipped with a red color filter is called a first light emitting element, and a photodiode equipped with an inpass filter in infrared light is called a second light emitting element.

제1 발광 소자에서 적색 신호의 광출력을 수행할 수 있다. 또한, 적색 수광 소자를 통해 적색 신호의 광검출을 수행할 수 있다. 수광 소자에서 검출한 제1 광검출 데이터를 메모리에 저장할 수 있다. 또한, 제 2 발광 소자에 인가되는 전류(I2)를 단위 크기만큼 증가시킬 수 있다. 또한, 제 2 발광 소자에서 근적외선 신호의 광출력을 수행할 수 있다. 수광 소자를 이용하여 근적외선 신호의 광검출을 수행할 수 있다. 수광 소자에서 검출한 제2 광검출 데이터를 메모리에 저장할 수 있다. 여기서 단위 크기는 ㎂ 단위일 수 있다.In the first light emitting device, the light output of the red signal may be performed. Also, photodetection of a red signal may be performed through the red light receiving element. The first photodetection data detected by the light receiving element may be stored in a memory. In addition, the current I 2 applied to the second light emitting device may be increased by a unit size. In addition, the second light emitting device may perform optical output of the near infrared signal. Photodetection of the near infrared signal can be performed using the light receiving element. The second photodetection data detected by the light receiving element may be stored in the memory. Here, the unit size may be a unit of ㎂.

제1 발광 소자에 인가되는 전류(I1)와 제2 발광 소자에 인가되는 전류(I2)가 각각 설정치에 도달했는지 판단하고, 만일, 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)가 설정치에 도달하지 않은 경우, 제1 전류(I1)를 단위 크기만큼, 제2 전류(I2)를 단위 크기만큼 더 증가시켜 더 증가시켜 반복할 수 있다. 즉, 산소포화도 측정센서의 특성을 분석하기 위해 필요한 유효 데이터를 얻을 때까지, 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)를 계속해서 증가시킬 수 있다.It is determined whether the current I 1 applied to the first light emitting device and the current I 2 applied to the second light emitting device have respectively reached the set values, and if the first current I 1 and the second current I 2 are determined, When) does not reach the set value, the first current I 1 may be increased by a unit size and the second current I 2 may be increased by a unit size to further increase the number of times. That is, the first current I 1 and the second current I 2 may be continuously increased until the valid data necessary for analyzing the characteristics of the oxygen saturation measuring sensor are obtained.

만일, 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)가 설정치에 각각 도달한 경우, 제1 광검출 데이터와 제2 광검출 데이터를 분석할 수 있다.If the first current I 1 and the second current I 2 respectively reach the set values, the first photodetection data and the second photodetection data may be analyzed.

즉, 제1 전류(I1)의 증가에 따른 제1 광검출 데이터 값의 변화율을 분석하고(제1 분석), 제2 전류(I2)의 증가에 따른 제2 광검출 데이터 값의 변화율을 분석한다(제2 분석). 또한, 제1 전류(I1)의 증가에 따른 제1 광검출 데이터 값의 변화율과 제2 전류(I2)의 증가에 따른 제2 광검출 데이터 값의 변화율의 차이를 분석한다(제3 분석). 또한, 특정 크기를 갖는 제1 전류(I1)에 대한 제1 광검출 데이터의 값을 분석하고(제4 분석), 동일한 크기를 갖는 제2 전류(I2)에 대한 제2 광검출 데이터의 값을 분석한다(제5 분석). 또한, 특정 크기를 갖는 제1 전류(I1)에 대한 제1 광검출 데이터의 값과 동일한 크기를 갖는 제2 전류(I2)에 대한 제2 광검출 데이터의 값의 차이를 분석한다(제6 분석).That is, the change rate of the first photodetection data value according to the increase of the first current I 1 is analyzed (first analysis), and the change rate of the second photodetection data value according to the increase of the second current I 2 is determined. Analyze (second analysis). In addition, the difference between the rate of change of the first photodetection data value with the increase of the first current I 1 and the rate of change of the second photodetection data value with the increase of the second current I 2 is analyzed (third analysis). ). Further, the value of the first photodetection data for the first current I 1 having a specific magnitude is analyzed (fourth analysis), and the second photodetection data for the second current I 2 having the same magnitude is analyzed. The value is analyzed (fifth analysis). In addition, the difference between the value of the second photodetection data for the second current I 2 having the same magnitude as the value of the first photodetection data for the first current I 1 having a specific magnitude is analyzed. 6 analysis).

분석한 결과를 바탕으로 기존에 저장된 산소포화도 산출 방식을 수정할 수 있다. 즉, 새로운 광출력 특성을 가지고 있는 산소포화도 측정센서에 적합하도록 산소포화도 측정 알고리즘(수학식 1 및 2)을 수정한다. 산소포화도 측정 알고리즘의 수정은 제1 내지 제6 분석 결과를 바탕으로 종합적으로 이루어질 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이 적색 신호의 파장 변화가 산소포화도의 영향을 가장 크게 미치므로, 제1 분석 및 제4 분석을 중심으로 산소포화도 측정 알고리즘을 수정할 수도 있다. 마이크로 프로세서는 상기 수정한 산소포화도 산출 방식을 메모리에 저장하고, 추후 이를 참조하여 산소포화도의 산출을 수행한다.Based on the analysis results, the stored oxygen saturation calculation method can be modified. That is, the oxygen saturation measuring algorithms (Equations 1 and 2) are modified to be suitable for the oxygen saturation measuring sensor having a new light output characteristic. Modification of the oxygen saturation measurement algorithm may be comprehensively made based on the first to sixth analysis results. On the other hand, as described above, since the change in the wavelength of the red signal has the greatest influence on the oxygen saturation degree, the oxygen saturation measurement algorithm may be modified based on the first analysis and the fourth analysis. The microprocessor stores the modified oxygen saturation calculation method in a memory, and then calculates the oxygen saturation degree with reference to the modified oxygen saturation calculation method.

도 8은 일 실시예에 따른 위조 지문을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for describing a method of detecting a forged fingerprint, according to an exemplary embodiment.

일 실시예에 따른 위조 판단부(140)는 사용자의 지문을 센싱하는 지문 센서(111)를 포함한다. 위조 판단부(140)는 지문 센서(111)를 통하여 사용자의 지문이 나타난 입력 지문 영상(115)을 획득할 수 있다. 사용자의 지문 영상(115)은 사용자의 지문의 일부를 캡쳐한 부분 영상(partial image)의 형태로 획득될 수 있다.Forgery determination unit 140 according to an embodiment includes a fingerprint sensor 111 for sensing a user's fingerprint. The forgery determination unit 140 may acquire the input fingerprint image 115 in which the user's fingerprint is displayed through the fingerprint sensor 111. The fingerprint image 115 of the user may be obtained in the form of a partial image capturing a part of the user's fingerprint.

위조 판단부(140)는 사용자의 지문 영상(115)에 나타난 지문(이하, '입력 지문'이라고 함)과 등록 지문 영상들(121 내지 123)에 나타난 등록 지문들을 비교함으로써 사용자의 지문을 인식할 수 있다. 등록 지문 영상들(121, 122, 123)은 지문 등록 과정을 거쳐 등록 지문 데이터베이스(120)에 미리 저장될 수 있다. 등록 지문 데이터베이스(120)는 위조 판단부(140)에 포함된 메모리(미도시)에 저장되거나, 위조 판단부(140)와 통신할 수 있는 서버 등의 외부 장치(미도시)에 저장될 수 있다.The forgery determination unit 140 may recognize the user's fingerprint by comparing the fingerprint (hereinafter, referred to as an “input fingerprint”) shown in the fingerprint image 115 of the user with the registered fingerprints shown in the registered fingerprint images 121 to 123. Can be. The registered fingerprint images 121, 122, and 123 may be previously stored in the registered fingerprint database 120 through a fingerprint registration process. The registration fingerprint database 120 may be stored in a memory (not shown) included in the forgery determination unit 140 or in an external device (not shown) such as a server that can communicate with the forgery determination unit 140. .

도 8은 입력 지문 영상(115)과 등록 지문 영상(123)을 비교하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, 위조 판단부(140)는 입력 지문 영상(115)과 등록 지문 영상(123)을 비교하기 위하여 입력 지문 영상(115)과 등록 지문 영상(123)을 정합(matching)할 수 있다. 예를 들어, 위조 판단부(140)는 입력 지문 영상(115)과 등록 지문 영상(123) 사이에서 공통 영역이 중첩되도록, 입력 지문 영상(115)의 크기를 조정하거나, 또는 입력 지문 영상(115)을 회전(rotation), 이동(translation)시킬 수 있다. 위조 판단부(140)는 해당 공통 영역에서 지문 패턴의 유사도(similarity)를 계산하고, 계산된 유사도에 기초하여 인식 결과를 결정할 수 있다.8 is a view for explaining a process of comparing the input fingerprint image 115 and the registered fingerprint image 123. Referring to FIG. 8, the forgery determination unit 140 may match the input fingerprint image 115 and the registered fingerprint image 123 to compare the input fingerprint image 115 and the registered fingerprint image 123. have. For example, the forgery determination unit 140 adjusts the size of the input fingerprint image 115 or overlaps the input fingerprint image 115 so that a common area overlaps between the input fingerprint image 115 and the registered fingerprint image 123. ) Can be rotated and translated. The forgery determination unit 140 may calculate the similarity of the fingerprint pattern in the corresponding common area and determine the recognition result based on the calculated similarity.

입력 지문 영상(115)이 위조 지문(fake fingerprint)을 센싱한 것이고, 입력 지문 영상(115)과 등록 지문 영상(123) 간의 지문 패턴이 서로 유사한 경우, 위조 지문에 대한 인증이 성공될 가능성이 있다. 이러한 오인식(misrecognition) 문제를 해결하기 위해서는 입력 지문 영상(115)에 나타난 입력 지문이 위조 지문인지 아니면 사람의 진짜 진문(real fingerprint)인지 여부를 판단하는 과정이 필요하다. 일 실시예에 따르면, 위조 판단부(140)는 위조 지문 검출 장치(미도시)를 포함할 수 있고, 위조 지문 검출 장치를 통해 입력 지문이 위조 지문인지 여부를 판단할 수 있다.If the input fingerprint image 115 senses a fake fingerprint and the fingerprint patterns between the input fingerprint image 115 and the registered fingerprint image 123 are similar to each other, authentication of the fake fingerprint may be successful. . In order to solve this misrecognition problem, it is necessary to determine whether the input fingerprint shown in the input fingerprint image 115 is a fake fingerprint or a real fingerprint of a person. According to an embodiment, the forgery determination unit 140 may include a forgery fingerprint detection device (not shown), and may determine whether the input fingerprint is a forgery fingerprint through the forgery fingerprint detection device.

도 9는 일 실시예에 따른 지문 센서의 픽셀의 특징을 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for describing characteristics of a pixel of a fingerprint sensor, according to an exemplary embodiment.

일 개시에 따라 지문 센싱을 수행하는 지문 센서는 터치 센서에 포함된 커패시턴스의 특징을 포함할 수 있다. 일 개시에 의하여 지문을 감지하는 픽셀들은 일반 터치 센서의 픽셀들보다 좁은 피치로 구성될 수 있다. 예를 들어 터치센서를 구성하는 픽셀은 복수개일 수 있다. 지문 감지용 픽셀들은 복수개로 구성될 수 있으며, 여러 개의 지문 감지용 픽셀들이 하나라 그룹지어질 수 있다. 복수개의 픽셀들로 그룹지어진 센서는 터지 센서로 활용될 수 있다.According to one disclosure, a fingerprint sensor that performs fingerprint sensing may include characteristics of capacitance included in the touch sensor. According to an exemplary embodiment, pixels for sensing a fingerprint may be configured to have a narrower pitch than pixels of a general touch sensor. For example, the pixels constituting the touch sensor may be plural. The fingerprint sensing pixels may be configured in plural, and several fingerprint sensing pixels may be grouped as one. A sensor grouped into a plurality of pixels may be utilized as a touch sensor.

복수개의 지문 감지용 픽셀들은 위조 지문을 감지하기 위하여 개별 픽셀들의 세세한 데이터를 이용할 수 있어 효과적이다. 지문 감지용 픽셀들은 각각이 빛을 센싱하여 지문이 확보된 전자 신호를 센싱할 수 있다.The plurality of pixels for detecting fingerprints can effectively use detailed data of individual pixels to detect a fake fingerprint. Each of the fingerprint sensing pixels senses light to sense an electronic signal having a fingerprint.

지문 감지용 픽셀들은 200um이하의 피치로 이루어질 수 있다. 이때, 복수개의 지문 감지용 픽셀들로 그룹지어진 터치 센서의 픽셀의 피치는 2.0mm이상일 수 있다.The fingerprint sensing pixels may be formed with a pitch of 200 μm or less. In this case, the pitch of the pixels of the touch sensor grouped into a plurality of fingerprint sensing pixels may be 2.0 mm or more.

일 실시예에 따라, 지문 이미지의 추가적 해상도 확보를 위해서는 지문 픽셀의 피치(pitch)를 줄일 필요가 있다. 지문 센서의 픽셀이 줄어들면 선명한 지문 영상을 획득할 수 있다. 추가적으로, 핀홀 레이어의 핀 홀의 직경을 줄여 화각을 줄이고 핀 홀간 피치를 줄일 필요가 있다.According to one embodiment, it is necessary to reduce the pitch of the fingerprint pixel to secure additional resolution of the fingerprint image. When the pixels of the fingerprint sensor are reduced, a clear fingerprint image can be obtained. In addition, it is necessary to reduce the diameter of the pinhole of the pinhole layer to reduce the angle of view and to reduce the pitch between the pinholes.

일 개시에 의하여, 본 발명은 지문센서를 포함하는 디바이스를 이용한 안티스푸핑 방법을 제공할 수 있으며, 본 방법은 디바이스의 일면에 포함된 생체 센서를 이용하여, 사용자의 복수개의 생체 정보를 동시에 센싱하는 단계, 생체 센서로부터 획득한 지문 영상 및 산소포화도를 조합하여 사용자 보안 정보를 생성하는 단계 및 사용자 보안정보와 미리 등록된 사용자의 생체 정보를 비교하여 사용자의 진위여부를 판단하는 단계를 포함하되, 생체 센서는 사용자의 지문 영상을 센싱하는 지문 센서와 사용자의 혈중 산소포화도를 측정하는 PPG(Photo-plethysmography)센서가 결합된 것을 특징으로 할 수 있다.According to one disclosure, the present invention may provide an anti-spoofing method using a device including a fingerprint sensor, and the method may simultaneously sense a plurality of biometric information of a user using a biometric sensor included in one surface of the device. The method may include generating user security information by combining a fingerprint image and oxygen saturation obtained from the biometric sensor, and comparing the user security information with biometric information of a pre-registered user to determine whether the user is authentic. The sensor may be a combination of a fingerprint sensor for sensing a fingerprint image of a user and a photo-plethysmography (PPG) sensor for measuring oxygen saturation in the blood of the user.

상기한 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. Should be regarded as falling within the scope of the above claims.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.As those skilled in the art to which the present invention pertains, various permutations, modifications, and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It is not limited by.

상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the exemplary system described above, the methods are described based on a flowchart as a series of steps or blocks, but the invention is not limited to the order of steps, and certain steps may occur in a different order or concurrently with other steps than those described above. Can be. In addition, those skilled in the art will appreciate that the steps shown in the flowcharts are not exclusive and that other steps may be included or one or more steps in the flowcharts may be deleted without affecting the scope of the present invention.

Claims (11)

디바이스의 일면에 포함되며, 사용자의 복수개의 생체 정보를 동시에 센싱하는 생체 센서;
상기 생체 센서로부터 획득한 지문 영상 및 사용자의 혈중 산소포화도를 조합하여 사용자 보안 정보를 생성하는 보안정보 생성부;
미리 등록된 사용자의 생체 정보에 대한 정보를 저장하는 메모리;및
상기 사용자 보안 정보와 상기 미리 등록된 사용자의 생체 정보를 비교하여 상기 사용자의 진위여부를 판단하는 위조 판단부;를 포함하되,
상기 생체 센서는 사용자의 지문 영상을 센싱하는 지문 센서와 사용자의 혈중 산소포화도를 측정하는 PPG(Photo-plethysmography)센서가 결합된 것을 특징으로 하고,
상기 지문 센서는,
상기 사용자의 지문 영역에 특정 주파수의 빛을 조사하는 발광부;
복수개의 포토 다이오드들로 형성된 센서 픽셀 어레이에 의하여 상기 사용자의 지문에 반사된 특정 주파수의 빛을 센싱하여 지문 영상을 갖는 전기 신호를 출력하는 수광부;
상기 전기 신호에 대한 신호 처리를 통해 지문 영상을 생성하는 지문영상 생성부;를 포함하며,
상기 PPG 센서는,
상기 지문 센서의 수광부에 포함된 포토 다이오들 중 일부에 대해, 동일한 칼라 및 파장 대역을 갖는 빛을 선택적으로 센싱하기 위하여 동일한 칼라의 빛을 선택적으로 통과시키는 칼라 필터(Color Pass Filter) 및 적외선 영역의 동일한 파장 대역을 갖는 빛을 선택적으로 센싱하기 위하여 적외선 영역의 동일한 파장 대역을 갖는 빛을 선택적으로 통과시키는 적외선 필터(IR Pass Filter)가 장착된 것을 특징으로 하며,
상기 지문 센서는 상기 수광부의 포토 다이오드들 중 상기 칼라 필터 및 적외선 필터가 장착된 포토 다이오드들을 제외한 나머지 포토 다이오드 상에 적외선 대역 이상의 빛을 차단하는 광학 필터(Red-IR Cut Filter)를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 칼라 필터 및 상기 적외선 필터는 상기 광학 필터 내부에 포함되는 것을 특징으로 하며,
상기 PPG센서를 통해 수신된 PPG 신호를 증폭하는 차동 C-V 증폭기(differential C-V amplifier);
상기 PPG 신호를 IR 신호 및 RED 신호로 분리하고, 주변 노이즈 신호를 제거하는 샘플 증폭기;및
상기 증폭된 IR 신호 및 RED 신호를 분석하여 상기 사용자의 산소포화도를 측정하는 측정부;를 더 포함하고,
상기 발광부는,
상기 디바이스의 디스플레이 패널 내에 위치하여 빛을 발광하는 내부 광원 또는 상기 디바이스의 디스플레이 커버 글래스에 위치하여 빛을 발광하는 외부 광원 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 생체 센서는,
복수개의 지문 센서 픽셀로 그룹지어진 터치 센서로 이루어지며,
상기 위조 판단부는,
상기 사용자의 진위판단을 위하여 상기 복수개의 지문 센서 픽셀 각각에서 획득된 데이터에 의하여 생성된 사용자 보안 정보를 이용하는 것을 특징으로 하고,
상기 위조 판단부는,
상기 사용자의 지문 영상과 미리 등록된 지문 영상을 비교하여 지문 패턴의 일치율이 미리 결정된 기준보다 높은지 제 1 위조 판단값을 도출하고,
상기 사용자의 혈중 산소포화도와 미리 저장된 혈중 산소포화도를 비교하여 오차값이 미리 결정된 기준값에 해당하는지 제 2 위조 판단값을 도출하고,
상기 제 1 위조 판단값과 상기 제 2 위조 판단값을 이용하여 상기 사용자의 진위여부를 판단하는 것을 특징으로 하며,
상기 사용자의 지문 영상을 블록들로 분할하여 화질 평가 값을 결정하는 지문 화질 평가부;
상기 사용자의 지문 영상을 필터링 처리하여, 필터링된 지문 영상을 획득하는 필터링부;
상기 필터링된 지문 영상과 미리 등록된 지문 영상을 비교하여 유사도값을 결정하는 지문 비교부;및
상기 결정된 화질 평가 값과 상기 유사도값에 기초하여 상기 사용자의 지문의 위조 여부를 결정하는 지문 진위 판단부;를 더 포함하고,
상기 디바이스의 디스플레이 패널과 생체 센서 사이에 위치하며, 상기 사용자의 지문에 의하여 반사되는 빛을 상기 생체 센서로 전달하기 위하여 초점을 형성하는 복수개의 핀홀을 포함하는 핀홀 레이어를 더 포함하며,
상기 복수개의 핀홀은 상기 생체 센서에 포함된 복수개의 생체 센서 픽셀들과 1 대 1 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 하고,
상기 생체 센서에 지문이 접촉되는 경우, 사용자의 손가락을 센싱하는 손가락 인식 센서;및
상기 획득된 지문 영상이 사용자의 실제 손가락의 지문인지 판단하는 실사용자 판단회로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 지문센서를 통해 안티스푸핑을 실행하는 디바이스.
A biometric sensor included in one surface of the device and configured to simultaneously sense a plurality of biometric information of a user;
A security information generation unit generating user security information by combining a fingerprint image obtained from the biometric sensor and a blood oxygen saturation level of the user;
A memory for storing information on biometric information of a user registered in advance; and
And a forgery determination unit comparing the user security information with the biometric information of the pre-registered user and determining whether the user is authentic.
The biometric sensor is characterized in that the fingerprint sensor for sensing the fingerprint image of the user and a PPG (Photo-plethysmography) sensor for measuring the oxygen saturation of the user is combined,
The fingerprint sensor,
A light emitting unit for irradiating light of a specific frequency to the fingerprint area of the user;
A light receiver which senses light of a specific frequency reflected by the user's fingerprint by a sensor pixel array formed of a plurality of photo diodes and outputs an electrical signal having a fingerprint image;
And a fingerprint image generator configured to generate a fingerprint image through signal processing on the electrical signal.
The PPG sensor,
Some of the photodiodes included in the light receiving unit of the fingerprint sensor may include a color pass filter and an infrared ray region for selectively passing light having the same color to selectively sense light having the same color and wavelength band. In order to selectively sense the light having the same wavelength band is characterized in that the infrared pass filter (IR Pass Filter) for selectively passing the light having the same wavelength band in the infrared region,
The fingerprint sensor may include an optical filter (Red-IR Cut Filter) to block light above the infrared band on the remaining photodiodes except for the photodiodes equipped with the color filter and the infrared filter among the photodiodes of the light receiving unit. With
The color filter and the infrared filter is characterized in that included in the optical filter,
A differential CV amplifier for amplifying the PPG signal received through the PPG sensor;
A sample amplifier separating the PPG signal into an IR signal and a RED signal, and removing an ambient noise signal; and
Further comprising: a measuring unit for measuring the oxygen saturation of the user by analyzing the amplified IR signal and RED signal,
The light emitting unit,
At least one of an internal light source positioned in the display panel of the device to emit light and an external light source positioned in the display cover glass of the device to emit light;
The biometric sensor,
It consists of a touch sensor grouped into a plurality of fingerprint sensor pixels,
The forgery determination unit,
Characterized by using the user security information generated by the data obtained from each of the plurality of fingerprint sensor pixels for the authenticity of the user,
The forgery determination unit,
Comparing the fingerprint image of the user with a pre-registered fingerprint image to derive a first forgery determination value whether the matching ratio of the fingerprint pattern is higher than a predetermined criterion;
Comparing the blood oxygen saturation level with the blood oxygen saturation degree of the user and deriving a second counterfeit determination value whether the error value corresponds to a predetermined reference value,
The authenticity of the user is determined using the first forgery judgment value and the second forgery judgment value.
A fingerprint quality evaluation unit for dividing the fingerprint image of the user into blocks to determine an image quality evaluation value;
A filtering unit filtering the fingerprint image of the user to obtain a filtered fingerprint image;
A fingerprint comparator for comparing a filtered fingerprint image with a pre-registered fingerprint image to determine a similarity value; and
And a fingerprint authenticity determination unit configured to determine whether the user's fingerprint is forged based on the determined image quality evaluation value and the similarity value.
A pinhole layer disposed between the display panel of the device and the biometric sensor, the pinhole layer including a plurality of pinholes to form a focal point for transferring light reflected by the user's fingerprint to the biometric sensor;
The plurality of pinholes are disposed to correspond one-to-one with a plurality of biosensor pixels included in the biosensor.
A finger recognition sensor sensing a user's finger when a fingerprint is in contact with the biometric sensor; And
And a real user determination circuit configured to determine whether the obtained fingerprint image is a fingerprint of a user's actual finger.
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