퍼지볼트 기반에서 기하학적 해싱 기법을 이용한 지문 정렬에 관한 연구 = A Study on Alignment for Fingerprint using the Geometric Hashing Technique based on the Fuzzy Vault

국문 초록 (Abstract)

최근, 퍼지볼트(Fuzzy Vault)라 불리는 암호 시스템을 지문에 적용한 연구가 보고되고 있다. 초기의 퍼지볼트를 지문에 적용하는 연구는 지문 인식 시스템의 필수 과정인 자동정렬(Automatic Alignment) 문제를 가정하거나, 수동으로 정렬하였다. 이와 같은 지문의 자동정렬 문제를 해결하기 위한 방법이 몇 가지 보고되었으며, 기하학적 해싱 기법(Geometric Hashing Technique)을 사용하여 자동정렬 문제를 해결하는 방법이 다른 방법에 비해 높은 인식 성능을 보이고 있다.
그러나, 기존의 퍼지볼트를 지문에 적용한 연구들에서는 초기의 지문 정보를 안전하게 보호하기 위해 추가되는 거짓 특징점의 개수가 제한되어 높은 보안성을 제공하지 못하는 문제가 있으며, 기하학적 해싱 기법을 이용하여 지문 정렬을 수행할 경우 지문의 모든 특징을 기준점으로 정렬하기 때문에 데이터베이스의 저장 공간 및 메모리 사용량이 효율적이지 못하고, 자원 제약적인 시스템에서 활용하는 것이 어렵다는 단점이 있다.
본 연구에서는 퍼지볼트 기반의 지문 인식 시스템에서, 기하학적 해싱 기법과 3차원 해쉬 테이블을 이용하여 기존의 방법들에서 삽입한 거짓 특징점 수 보다 많은 수의 거짓 특징점을 추가하여 시스템의 보안성을 개선하는 방법과, 메모리 사용량을 줄이기 위하여 부분 기하학적 해싱 기법(Partial Geometric Hashing Technique)을 적용하는 방법을 제안한다.
특히, 보안성 향상을 위하여 기존 연구와 같이 지문센서에서 획득되는 지문 영상에 단순히 거짓 특징점의 개수를 늘려 삽입한다면, 지문 영상은 2차원에서 고정되어 있기 때문에 사용자의 특징점과 거짓 특징점들이 매우 밀집하게 되므로 지문 인식 성능이 크게 저하된다는 문제가 있다. 따라서, 본 연구에서는 추가되는 거짓 특징점을 보다 많이 삽입하기 위하여 2차원 해쉬 테이블의 제약적인 공간을 3차원 해쉬 테이블로 확장하여 퍼지볼트 기반의 지문 인식 시스템에서 자동정렬을 수행하는 방법을 제안한다.
또한, 자원 제약적인 시스템에서 활용할 수 있도록 해쉬 테이블의 크기를 줄이기 위하여, 단순하게 진짜 특징점 일부분을 기준점으로 선택하여 등록 해쉬 테이블을 생성 할 경우, 다른 특징점들로 인하여 기준점의 정보가 노출되어 진짜와 거짓 특징점이 구별 가능해진다. 따라서, 기준점의 일부분을 사용하여 등록 해쉬 테이블을 생성할 경우, 인식 성능, 안전도, 수행 시간 등을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 이러한 고려사항을 반영하여 자원 제약적인 시스템에서 활용 가능하도록 부분 기하학적 해싱 기법을 이용하는 방법을 제안한다.
제안한 방법의 타당성을 위해, 구현 및 실험을 통하여 제안한 방법과 기존의 방법을 비교 및 분석함으로써 제안한 방법의 효율성을 검증하였다.