Palmprint Identification Algorithm using Hu Invariant Moments

Abstract

최근 정보화 기술의 발달로 개인의 신체적 특징을 이용한 개인 식별 기술의 연구가 활발히 진행 중이다. 개인 식별에 사용할 수 있는 신체적 특징은 각 사람마다 유일해야 하고 측정 시간에 관계없이 항상 불변하는 특성을 가져야 한다. 이러한 조건을 충족하는 신체적 특징으로는 지문을 비롯하여 얼굴, 눈의 홍채 및 망막, 손등의 정맥, 장문 등 다양한 것들이 존재할 수 있으며, 현재 이러한 특징들을 인식하여 개인을 식별하는 다양한 생체인식시스템이 연구되고 있다. 보안과 개인 인증을 목적으로 하는 많은 분야에서 기계적인 장치를 이용하는 과학적인 개인 식별 방법의 필요성이 크게 증대되고 있으며, 그 연구 방향의 대표적인 것이라 할 수 있는 지문은 모든 사람이 다른 형상을 가지고 있으며 평생 동안 변화하지 않으므로 개인을 구별하는 확실한 식별자료가 될 수 있다. 장문의 피부 패턴도 지문과 마찬가지로 출생 시에 이미 완전하게 형성되고 형성된 패턴은 평생 동안 변화하지 않으므로 개인 식별에 이용될 수 있으나 지문에 비하여 분류나 정리에 이용될 패턴의 존재위치가 넓게 분포되어 있어 처리 데이터양이 많다는 것, 입력 장치를 통한 특징영역의 정확한 채취가 어렵다는 것, 손의 사용상태에 따라 특징패턴에 부분적인 손상이 발생하여 특징패턴의 형태나 위치에 영향을 주는 등의 문제점이 있으나 장문에는 개인을 식별하는데 사용될 수 있는 손금(principal lines), 주름(wrinkles), 융기(ridges), 특징 점(minutiae point) 등이 있어서 개인을 효과적으로 식별할 수 있다. 또한, 지문은 한정된 영역에 많은 특징적인 정보들이 집중되어 있어서 부분적인 위조가 용이하며 직업적으로 손을 많이 사용하여 지문이 닳거나 없어지는 공사장의 인부와 같은 사람에게는 정확한 지문을 획득하기 어려운 단점이 있다. 지문에 비하여 장문은 닳거나 없어지지 않아 견고성을 가지고 있으며, 식별 정보가 넓게 분포되어 있어서 부분적인 위조에도 강한 특성을 가지고 있다. 또한 본 논문에서는 평활화 필터를 사용하여 손에 묻어 있는 오물 등의 에러 유발 성분들을 제거함으로써 인증 성능을 향상 시켰다. 현재 사용되어지는 장문 인식 알고리즘은 홍채인식에 사용되어지는 2D Gabor phase coding 알고리즘, 지문 인식에 사용되는 특징점과 패턴 매칭(Minutia and Feature patterns matching) 등의 알고리즘이 사용되고 있으나 장문처럼 넓은 범위에 존재하는 특징점과 패턴을 검색하기에는 많은 시간과 메모리가 소요된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 불변모멘트를 이용한 장문 인식 알고리즘을 제안하였다. 장문의 정확한 특징영역을 획득하기 위하여 스캐너 상에 장문고정 장치를 설계하여 부착하였으며, 장문의 부분적인 손상을 보상하기 위하여 히스토그램 평활화, 평활화 필터 그리고 Otsu 이진화 블록을 장문인식 전처리과정에 삽입 시켰다. 장문의 인식에는 Hu 불변 모멘트를 사용하였으며, 처리 데이터양과 장문 인식 동작시간을 최소화 하기위하여 75dpi(dots per inch)의 저급 해상도를 가지는 장문을 입력 데이터로 사용하였다. 장문인증 단계는 3회로 제한되며, 그 결과 임계값 0.001일 때 FAR은 0.038%, GAR은 98.1%이다. 이는 본 논문에서 비교 데이터로 제시한 “Online Palmprint Identification"과 비교하여, FAR은 0.002%, GAR은 0.1% 향상되었음을 확인하였다. 본 논문의 구성은 2장에서 현재 연구되어지는 여러 종류의 바이오 메트릭 시스템의 성능 및 에러 검출 방법을 설명하고, 3장에서 본 논문을 이해하는데 필요한 이론적인 배경을 설명하였다. 4장에서 스캐너와 장문 고정 장치를 이용한 장문 획득 시스템에 대하여 설명하고, 5장에서 불변 모멘트를 사용하여 데이터베이스 작성과 입력 장문의 인증과정을 제안한다. 그리고 6장에서는 제안된 알고리즘을 사용하여 입력되는 장문의 본인거부율과 타인수용률을 계산하여 성능을 측정하고, 7장에서 결론을 맺는다.