IMU 센서를 활용한 보행분석 기반 새로운 개인인증 알고리즘 개발

Abstract

최근 스마트 디바이스의 컴퓨팅 및 네트워킹 기술이 발전함에 따라, 사용자들은 다양하고 복잡한 작업을 편리하게 해결할 수 있게 되었다. 그들은 건강, 금융, 신분 등 민감한 정보 또한 스마트 디바이스로 처리하고 저장한다. 이러한 흐름에 따라 스마트 디바이스 내에서 정보 보안의 중요성이 대두되고 있다. 최근에는 개인의 고유한 특징을 식별자로 활용하는 생체인증(Biometrics)이 차세대 보안 수단으로써 주목받고 있다. 그중 보행은 안전성, 적용성, 편의성 등의 장점이 있지만, 불안정한 센서 좌표계 및 시간에 따른 보행 변동성 등으로 인해 비일관적인 신호들이 발생하는 단점이 있다. 본 연구에서는 실생활에서 발생할 수 있는 다양한 요인을 극복하는 센서 좌표계 보정 알고리즘을 개발하였다. 그리고 개인의 특유한 보행 특성을 반영하기 위한 2D 사이클로그램 특징점을 제안하였다. 마지막으로, 이를 다양한 날짜와 센서 위치의 데이터베이스를 통해 평가하였다. 구축한 보행 데이터베이스는 총 20명의 피험자로 구성되었으며, 각 피험자는 손목과 허벅지에 시스템을 착용한 상태로 3일에 걸쳐 가속도와 오일러 각도를 측정하였다. 센서 좌표계 보상 알고리즘은 불안정한 센서 좌표계를 안정적인 해부학적 좌표계로 변환하여 보행 주기 유사도를 향상시켰다. 또한, 2D 사이클로그램 특징점 또한 보행 변동성에 강력하고 개인의 고유한 패턴을 추출할 수 있음을 확인하였다. 최종적으로, 제안한 보행 기반 개인인증 알고리즘은 각 session에 대해 Accuracy 99.63%, 94.16%, 94.20%와 Equal Error Rate (EER) 0.3%, 5.84%, 5.8% (same session, cross session 1, cross session 2)로 뛰어난 성능을 달성하였다.