JP2021086255A - Pen input personal authentication method - Google Patents

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Abstract

To provide a pen input personal authentication method with false acceptance rate (FAR) and false rejection rate (FRR).SOLUTION: A pen input personal authentication method comprises the steps of: obtaining a signature trajectory by capturing coordinates of a pen tip and pen pressure information in a chronological order; calculating a geometric local distance at each point in time between a pre-recorded trajectory of a person's signature and an input trajectory; calculating a pen pressure local distance at each point in time between the pre-recorded trajectory and the input trajectory; calculating a local distance based on the geometric local distance and the pen pressure local distance; measuring a DTW distance using the local distance; calculating a normalized DTW distance; calculating a predetermined statistic from the normalized DTW distance; and identifying whether the input trajectory is the person's signature based on comparison between the statistic and a threshold value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ペン入力個人認証方法に関するものである。より具体的には、本発明は電子ペンにより平面および平面上方近傍に入力される筆跡情報に基づいて本人であるか否かを認証する方法に関するものである。 The present invention relates to a pen input personal authentication method. More specifically, the present invention relates to a method of authenticating whether or not a person is a person based on handwriting information input to a plane and the vicinity of the upper part of the plane by an electronic pen.

「セキュリティー」の分野で個人識別技術の需要が世界潮流となって久しい。個人識別手法としては、(1)パスワードや暗証番号などの個人の記憶によるもの、(2)クレジットカードなどの個人の所有物によるもの、(3)指紋や静脈などの個人の静的特徴によるもの、(4)署名や声紋などの個人の動的生成物によるもの、が存在している(表1参照)。これらの方法のうち、(3)と(4)をバイオメトリクス方式と呼ぶ。従来手法としては、上記(1)および(2)が多い。 It has been a long time since the demand for personal identification technology in the field of "security" has become a global trend. Personal identification methods include (1) personal memory such as passwords and PINs, (2) personal property such as credit cards, and (3) personal static features such as fingerprints and veins. , (4) Due to personal dynamic products such as signatures and voiceprints (see Table 1). Of these methods, (3) and (4) are called biometrics methods. As the conventional method, there are many of the above (1) and (2).

Figure 2021086255
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上記のバイオメトリクス方式による個人認証方法として、例えば、特許文献1によるペン入力個人認証方法がある。これは、電子ペンによりタブレットに署名する際の筆跡情報を、(1)タブレット平面上におけるペン先端の位置トラジェクトリー情報、(2)筆圧トラジェクトリー情報として認識し、これらを必要に応じて情報圧縮した後、この目的のために作成された評価関数を用いて予め用意された本人のテンプレートとの間の所定の距離計算を行い、得られた計算値を予め設定された閾値と比較することにより署名した者が本人か否かを認証するものである。これにより、目に見える2次元画像としての筆跡のみならず、その時間経過、そして筆圧の時間経過も利用されるので、第三者が署名を真似することが非常に困難となる特徴を有している。 As a personal authentication method based on the above biometrics method, for example, there is a pen input personal authentication method according to Patent Document 1. This recognizes the handwriting information when signing a tablet with an electronic pen as (1) position trajectory information of the pen tip on the tablet plane and (2) pressure trajectory information, and these are information as necessary. After compression, the evaluation function created for this purpose is used to calculate a predetermined distance from the person's template prepared in advance, and the obtained calculated value is compared with a preset threshold value. It authenticates whether or not the person who signed the information is the person himself / herself. As a result, not only the handwriting as a visible two-dimensional image but also the passage of time and the passage of pressure are used, which makes it very difficult for a third party to imitate the signature. doing.

特許第4307606号Patent No. 4307606

所有物や記憶情報に依存する個人識別方法は、不正な方法による第三者の知得や盗難および偽造等のコンピュータ犯罪が増加する近年の状況では必ずしも万全とはいえず、これら従来手法を補完ないし代用するものとしてバイオメトリクス方式が期待されている。識別対象者にとって比較的平易な方法でありしかも安価で個人認証を行うことができるバイオメトリクス方式の個人認証方法が求められている。 Personal identification methods that rely on possessions and stored information are not always perfect in recent years when computer crimes such as the knowledge, theft, and counterfeiting of third parties by fraudulent methods are increasing, and complement these conventional methods. The biometrics method is expected as a substitute for it. There is a demand for a biometrics-type personal authentication method that is a relatively simple method for the person to be identified and that can perform personal authentication at low cost.

バイオメトリクス方式のうち、例えば指紋や網膜などの個人の生体的特徴のいくつかは終生不変という利点がある反面、第三者にその特徴を持つデータを盗まれると、本人は対応のしようがない、という欠点がある。一方、署名データが盗難にあったことが分かれば、本人がその署名を変更することで対応可能である。署名による認証は近年注目されている認証手法の一つである。 Among the biometrics methods, some of the biological characteristics of an individual such as fingerprints and retina have the advantage of being immutable for life, but if the data with those characteristics is stolen by a third party, the person cannot respond. , Has the drawback. On the other hand, if it is found that the signature data has been stolen, the person himself / herself can change the signature. Signature authentication is one of the authentication methods that has been attracting attention in recent years.

認証技術の評価指標としてしばしば用いられるのは、本人拒否率(FRR)および他人受入率(FAR)があり、これら両者が低い認証技術が求められる。しかしながら、認証システムを構成する際に、FRRが低くなるように設定するとFARが高くなる、あるいは逆にFARが低くなるように設定するとFRRが高くなる、という相反の関係にある。従って、これら相反する評価指標を同時に極力低くする署名認証技術が求められている。 False rejection rate (FRR) and false acceptance rate (FAR) are often used as evaluation indexes for authentication technology, and both of these are required to have low authentication technology. However, when configuring the authentication system, if the FRR is set to be low, the FAR will be high, or conversely, if the FRR is set to be low, the FRR will be high. Therefore, there is a demand for a signature authentication technique that simultaneously reduces these contradictory evaluation indexes as much as possible.

そこで、本発明は、他人受入率(FAR)および本人拒否率(FRR)がより低いペン入力個人認証方法を提供する。 Therefore, the present invention provides a pen input personal authentication method having a lower false acceptance rate (FAR) and false rejection rate (FRR).

本発明の一態様に係るペン入力個人認証方法は、ペン先端が入力装置の平面上及びその上方近傍に描く筆跡情報に基づいて、本人か否かの認証を行うペン入力個人認証方法であって、筆跡情報としてペン先端の平面上及びその上方近傍座標並びに筆圧情報を時系列的に取り込んで署名のトラジェクトリーを得るステップと、トラジェクトリーの特徴量を抽出するステップと、予め記録された本人の署名のトラジェクトリーと、入力されたトラジェクトリーとの、各時刻における幾何学的局所距離を算出するステップと、予め記録されたトラジェクトリーと、入力されたトラジェクトリーとの、各時刻における筆圧局所距離を算出するステップと、幾何学的局所距離及び筆圧局所距離に基づいて、局所距離を算出するステップと、局所距離を用いて、ダイナミック・タイムワーピング(DTW)法により、予め記録されたトラジェクトリーと、入力されたトラジェクトリーとのDTW距離を計測するステップと、入力されたトラジェクトリーに対して、DTW距離を正規化した正規化DTW距離を算出するステップと、正規化DTW距離から所定の統計量を算出するステップと、統計量と閾値との比較に基づいて、入力されたトラジェクトリーが本人の署名であるか否かを識別するステップと、を含む。 The pen input personal authentication method according to one aspect of the present invention is a pen input personal authentication method that authenticates the person or not based on the handwriting information drawn by the pen tip on the plane of the input device and in the vicinity above the plane. , The step of obtaining the signature trajectory by taking in the pen tip plane and its upper vicinity coordinates and the pen pressure information in chronological order as the stroke information, the step of extracting the feature amount of the trajectory, and the person recorded in advance. The step of calculating the geometrical local distance between the signature trajectory and the input trajectory at each time, and the pressure between the pre-recorded trajectory and the input trajectory at each time. Pre-recorded by the dynamic time warping (DTW) method using the step of calculating the local distance, the step of calculating the local distance based on the geometrical local distance and the pressure local distance, and the local distance. A step of measuring the DTW distance between the trajectory and the input trajectory, a step of calculating the normalized DTW distance obtained by normalizing the DTW distance for the input trajectory, and a predetermined step from the normalized DTW distance. Includes a step of calculating the statistic of, and a step of identifying whether the entered trajectory is the signature of the person based on the comparison between the statistic and the threshold.

この態様によれば、入力装置の平面上およびその上方近傍の筆跡情報に基づいて、他人受入率(FAR)および本人拒否率(FRR)がより低い個人認証を実施することができる。 According to this aspect, personal authentication with a lower false acceptance rate (FAR) and false rejection rate (FRR) can be performed based on the handwriting information on the plane of the input device and in the vicinity thereof.

上記態様において、局所距離を算出するステップは、幾何学的局所距離と、重み付き筆圧局所距離の和により局所距離を算出するステップを含んでもよい。 In the above aspect, the step of calculating the local distance may include the step of calculating the local distance by the sum of the geometric local distance and the weighted pen pressure local distance.

本発明では署名を2次元静止画像ではなく時間でパラメータ付けされた筆跡トラジェクトリーと考え、予め用意した本人のテンプレート署名と、入力された照合すべき署名間の距離に基づいて認証を行う。筆跡トラジェクトリーから特徴抽出を行った後、各時刻の署名ベクトル間距離として局所距離を設定する。局所距離の設定は、認証手法の精度を左右する最重要要素の一つである。各時刻における署名間の局所距離は2つの成分を持つ。1つは2次元平面における幾何学的局所距離、もう1つは筆圧局所距離である。前者として2つの2次元位置ベクトルのユークリッド距離をはじめいくつかの量を考えることができる。署名認証における筆圧の重要性を考慮すると、各時刻における二つの署名間の幾何学的局所距離と筆圧局所距離の積を計算する事はそれなりに機能するが、筆圧局所距離の変動が全体として局所距離に悪影響を与える可能性があり、ひいては認証性能にも影響することがありうる。この態様によれば、筆圧を考慮しながらも、署名間の各時刻における幾何学的局所距離と筆圧局所距離を分離し、積でなく重み付き和をとり、ふさわしい重みを設定することにより、筆圧局所距離からの過大な影響を削減することができる。 In the present invention, the signature is not considered as a two-dimensional still image but as a handwriting trajectory parameterized by time, and authentication is performed based on the distance between the template signature of the person prepared in advance and the input signature to be collated. After feature extraction from the handwriting trajectory, the local distance is set as the distance between the signature vectors at each time. Setting the local distance is one of the most important factors that affect the accuracy of the authentication method. The local distance between signatures at each time has two components. One is the geometric local distance in the two-dimensional plane, and the other is the pen pressure local distance. As the former, we can think of several quantities, including the Euclidean distance of two two-dimensional position vectors. Considering the importance of pen pressure in signature authentication, calculating the product of the geometric local distance between two signatures at each time and the pen pressure local distance works reasonably well, but the fluctuation of the pen pressure local distance varies. As a whole, it may adversely affect the local distance, which in turn may affect the authentication performance. According to this aspect, while considering the pen pressure, the geometric local distance and the pen pressure local distance at each time between signatures are separated, a weighted sum is taken instead of a product, and an appropriate weight is set. , It is possible to reduce the excessive influence from the writing pressure local distance.

上記態様において、トラジェクトリーの特徴量を抽出するステップは、所定の基準点から座標各点へ向かうベクトルを含んでもよい。 In the above aspect, the step of extracting the feature amount of the trajectory may include a vector from a predetermined reference point to each coordinate point.

この態様によれば、基準点設定の自由度が大きくなり、様々な局所距離を考えることができる。 According to this aspect, the degree of freedom in setting the reference point is increased, and various local distances can be considered.

上記態様において、幾何学的局所距離を算出するステップは、ベクトルの角度、角速度及び長さに基づいて、幾何学的局所距離を算出するステップを含んでもよい。 In the above aspect, the step of calculating the geometric local distance may include the step of calculating the geometric local distance based on the angle, angular velocity and length of the vector.

上記態様において、正規化DTW距離を算出するステップは、予め記録されたトラジェクトリーの数よりも多くの複数の正規化DTW距離を算出するステップを含んでもよい。 In the above aspect, the step of calculating the normalized DTW distance may include the step of calculating a plurality of normalized DTW distances, which is larger than the number of previously recorded trajectories.

本発明では各時刻における局所距離の積算値を2つの署名間の距離とするが、署名を完了するまでに要する時間は、同一人物であっても複雑な署名の場合は長く、一方単純な署名の場合は短いことが多い。本人同士の署名であっても、署名時間が長くなれば積算値としての距離は長くなることが多く、逆に署名時間が短い場合、距離は短くなることが多い。また、本人署名同士であっても署名間距離が比較的大きくなりがちなもの、あるいは逆に小さくなりがちなものもある。したがって署名間距離を閾値と比較して認証を行う場合、個人ごとに異なる閾値を設定する必要があり、これにはしばしば困難を伴うため、個人依存性の低い署名間距離が望まれる。この態様によれば、所定の正規化を施すことにより個人依存性を低減させることができる。また、この態様によれば、登録テンプレート数よりも多い正規化距離が得られ、手法の頑健性向上が期待できる。 In the present invention, the integrated value of the local distance at each time is the distance between the two signatures, but the time required to complete the signature is long in the case of a complicated signature even for the same person, while a simple signature. In the case of, it is often short. Even if the signatures are signed by each other, the longer the signature time, the longer the distance as the integrated value, and conversely, the shorter the signature time, the shorter the distance. In addition, even if the signatures are the same, the distance between the signatures tends to be relatively large, or conversely, the distance between the signatures tends to be small. Therefore, when performing authentication by comparing the distance between signatures with a threshold value, it is necessary to set a different threshold value for each individual, which is often difficult, and therefore a distance between signatures with low individual dependence is desired. According to this aspect, individual dependence can be reduced by applying a predetermined normalization. Further, according to this aspect, a normalization distance larger than the number of registered templates can be obtained, and improvement in robustness of the method can be expected.

上記態様において、所定の統計量を算出するステップは、複数の正規化DTW距離それぞれから所定の統計量を算出するステップを含み、入力されたトラジェクトリーが本人の署名であるか否かを識別するステップは、複数の統計量と複数の閾値との比較結果を統合した統合認証モデルによって、入力されたトラジェクトリーが本人の署名であるか否かを識別するステップを含んでもよい。 In the above aspect, the step of calculating the predetermined statistic includes the step of calculating the predetermined statistic from each of the plurality of normalized DTW distances, and identifies whether or not the input trajectory is the signature of the person. The step may include identifying whether or not the entered trajectory is a signature of the principal by an integrated authentication model that integrates the comparison results of a plurality of statistics and a plurality of thresholds.

この態様によれば、統合法の自由度を活用することにより、高性能な個人認証を行うことができる。 According to this aspect, high-performance personal authentication can be performed by utilizing the degree of freedom of the integrated method.

上記態様において、所定の統計量を算出するステップは、複数の正規化DTW距離それぞれから所定の統計量を算出するステップを含み、入力されたトラジェクトリーが本人の署名であるか否かを識別するステップは、複数の統計量を一つの判別器に入力して、判別器の出力によって、入力されたトラジェクトリーが本人の署名であるか否かを識別するステップを含んでもよい。 In the above aspect, the step of calculating the predetermined statistic includes the step of calculating the predetermined statistic from each of the plurality of normalized DTW distances, and identifies whether or not the input trajectory is the signature of the person. The step may include inputting a plurality of statistics into one discriminator and identifying whether or not the input trajectory is the signature of the person by the output of the discriminator.

上記態様において、予め記録されたトラジェクトリーは、3回以上入力された複数の署名のトラジェクトリーを含み、複数の署名のトラジェクトリーについて算出される正規化DTW距離の統計量が閾値以下になるものである。 In the above embodiment, the pre-recorded trajectory includes a plurality of signature trajectories entered three or more times, and the normalized DTW distance statistic calculated for the plurality of signature trajectories is less than or equal to the threshold value. Is.

多くの認証手法ではテンプレートの登録を行うが、その完了条件も全体の精度を左右する。この態様によれば、予め記録した基本認証モデルによるテンプレート同士の正規化された距離が、あらかじめ設定された閾値を超えない場合、登録完了とすることで、テンプレートのばらつきを抑えている。 Templates are registered in many authentication methods, but the completion conditions also affect the overall accuracy. According to this aspect, when the normalized distance between the templates by the basic authentication model recorded in advance does not exceed the preset threshold value, the registration is completed to suppress the variation of the templates.

本発明の他の態様に係るプログラムは、上記態様に記載のペン入力個人認証方法をコンピュータに実行させる。 The program according to another aspect of the present invention causes a computer to execute the pen input personal authentication method described in the above aspect.

本発明の他の態様に係るコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、上記態様に記載のプログラムを記憶している。 The computer-readable storage medium according to another aspect of the present invention stores the program described in the above aspect.

本発明によれば、他人受入率(FAR)および本人拒否率(FRR)がより低いペン入力個人認証方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a pen input personal authentication method having a lower false acceptance rate (FAR) and false rejection rate (FRR).

本発明の第1実施形態に係るペン入力個人認証方法における認証処理のフローチャートである。It is a flowchart of the authentication process in the pen input personal authentication method which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本実施形態に係るペン入力個人認証方法における署名のトラジェクトリーの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the trajectory of the signature in the pen input personal authentication method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るペン入力個人認証方法における基準点の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the reference point in the pen input personal authentication method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るペン入力個人認証方法において算出される複数の局所距離の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the plurality of local distances calculated in the pen input personal authentication method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るペン入力個人認証方法における2つの署名トラジェクトリーの例を示す図である。It is a figure which shows the example of two signature trajectories in the pen input personal authentication method which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るペン入力個人認証方法において算出されるDTW距離の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the DTW distance calculated in the pen input personal authentication method which concerns on this embodiment. 本発明の第2実施形態に係るペン入力個人認証方法における認証処理のフローチャートである。It is a flowchart of the authentication process in the pen input personal authentication method which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each figure, those having the same reference numerals have the same or similar configurations.

[第1実施形態]
本実施形態に係るペン入力個人認証方法は、市販のペンタブレットを入力装置として、ペンタブレットで取得された筆跡情報をコンピュータで処理することによって実施されてよい。ペンタブレットは、ペン先端の座標と筆圧情報を時系列的に測定し、コンピュータに出力する。本実施形態に係るペン入力個人認証方法では、タブレット上およびタブレット上方近傍におけるペン先端の位置情報と、P個(Pは正の整数値であれば特に制限はなく、空中の場合を1とする。)の段階に区分して筆圧を検出することが可能な電子ペンおよびタブレットの組み合わせを用いる。
[First Embodiment]
The pen input personal authentication method according to the present embodiment may be carried out by using a commercially available pen tablet as an input device and processing the handwriting information acquired by the pen tablet with a computer. The pen tablet measures the coordinates of the tip of the pen and the pen pressure information in chronological order and outputs them to a computer. In the pen input personal authentication method according to the present embodiment, the position information of the pen tip on the tablet and near the upper part of the tablet and P pieces (P is not particularly limited as long as it is a positive integer value, and the case of being in the air is 1). A combination of an electronic pen and a tablet capable of detecting pen pressure by dividing into the stages of.) Is used.

本実施形態に係るペン入力個人認証方法は、パーソナルコンピューターを含むコンピュータを利用して、それにタブレットを接続して行うのが一般的であるが、その他にもコンピュータの液晶ディスプレイやタッチパネルをタブレットの代わりに用いてもよい。その場合、平面上方近傍のペン位置を検出可能なものであることが好ましい。また、ペン入力機能が搭載されたスマートフォンにおいても、平面上方近傍のペン位置が検出可能であれば用いることができる。 The pen input personal authentication method according to the present embodiment is generally performed by using a computer including a personal computer and connecting a tablet to it, but in addition, the liquid crystal display or touch panel of the computer is used instead of the tablet. It may be used for. In that case, it is preferable that the pen position near the upper part of the plane can be detected. Further, even in a smartphone equipped with a pen input function, it can be used as long as the pen position near the upper part of the plane can be detected.

図1は、本発明の第1実施形態に係るペン入力個人認証方法における認証処理のフローチャートである。本実施形態に係るペン入力個人認証方法では、入力署名101をペン先端のタブレット平面上あるいは平面の上方近傍における位置情報及びP個の段階に区分した筆圧をトラジェクトリーとして時系列的に検出することが可能な電子ペンとタブレットの組み合わせを用いる。このタブレットに署名することにより得られる照合すべき入力署名101と、予め用意されたテンプレート署名102を、認証モデル1〜N(Nは2以上の自然数)に入力する。各モデルには、あらかじめ局所距離設定103を行う。 FIG. 1 is a flowchart of an authentication process in the pen input personal authentication method according to the first embodiment of the present invention. In the pen input personal authentication method according to the present embodiment, the input signature 101 detects the position information on the tablet plane at the tip of the pen or near the upper part of the plane and the pen pressure divided into P steps in time series as a trajectory. Use a combination of electronic pen and tablet that can be used. The input signature 101 to be collated obtained by signing this tablet and the template signature 102 prepared in advance are input to the authentication models 1 to N (N is a natural number of 2 or more). The local distance setting 103 is set in advance for each model.

そして、入力された筆跡情報について、基準点設定104を行ったうえで、各モデルにおける特徴抽出105を行う。各モデルにおける特徴抽出により得られるデータは、各々ペン先端のタブレット平面上あるいは、平面上のみならず平面の上方近傍における位置情報及び筆圧情報を含んでいる。これらをもとに照合すべき署名入力と予め用意された複数のテンプレートとの距離計算106を行う。その後、得られた複数の距離を正規化107する。こうして得られた複数の正規化距離から、所定の統計量108を求める。この統計量と設定された閾値との比較109を行い、これら複数の比較結果を統合認証モデル110によって統合して、本人か否かの判定をした後に、結果出力111を行う。 Then, after setting the reference point 104 for the input handwriting information, the feature extraction 105 in each model is performed. The data obtained by feature extraction in each model includes position information and pen pressure information on the tablet plane of the pen tip or not only on the plane but also in the upper vicinity of the plane. Based on these, the distance calculation 106 between the signature input to be collated and the plurality of templates prepared in advance is performed. Then, the obtained plurality of distances are normalized 107. A predetermined statistic 108 is obtained from the plurality of normalized distances thus obtained. The comparison 109 between this statistic and the set threshold value is performed, the plurality of comparison results are integrated by the integrated authentication model 110, and after determining whether or not the person is the person, the result output 111 is performed.

図2は、本実施形態に係るペン入力個人認証方法における署名のトラジェクトリーの例を示す図である。署名のトラジェクトリーは、2次元平面上に描画される。同図では、トラジェクトリーのx座標に関する最小値xmin、x座標に関する最大値xmax、y座標に関する最小値ymin及びy座標に関する最大値ymaxを示している。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a signature trajectory in the pen input personal authentication method according to the present embodiment. The signature trajectory is drawn on a two-dimensional plane. In the figure, the minimum value x min for the x coordinate of the trajectory, the maximum value x max for the x coordinate, the minimum value y min for the y coordinate, and the maximum value y max for the y coordinate are shown.

図3は、本実施形態に係るペン入力個人認証方法における基準点の例を示す図である。基準点の第1例Aは、丸で示された点であり、((xmax−xmin)/2,(ymax−ymin)/2)である。また、基準点の第2例Bは、菱形で示された点であり、(xmax,ymax)である。さらに、基準点の第3例Cは、三角形で示された点であり、x座標に関してxmin以上xmax以下、y座標に関してymin以上ymax以下の任意の点である。このように、基準点は任意に設定することができ、異なる基準点を用いることで様々な特徴量を抽出することができる。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a reference point in the pen input personal authentication method according to the present embodiment. The first example A of the reference point is a point indicated by a circle, which is ((x max −x min ) / 2, (y max − y min ) / 2). The second example B of the reference point is a point indicated by a rhombus, which is (x max , y max ). Further, the third example C of the reference point is a point indicated by a triangle, which is an arbitrary point of x min or more and x max or less with respect to the x coordinate and y min or more and y max or less with respect to the y coordinate. In this way, the reference point can be set arbitrarily, and various feature quantities can be extracted by using different reference points.

以下では、基準点の第1例Aを用いる場合について、個人認証方法の詳細について説明する。2つの署名間の幾何学的局所距離は、以下の数式1で定義される角度θi及び以下の数式2で定義される長さ(基準点からの距離)Riに基づいて算出される。 In the following, the details of the personal authentication method will be described in the case of using the first example A of the reference point. The geometric local distance between the two signatures is calculated based on the angle θ i defined by the following formula 1 and the length (distance from the reference point) R i defined by the following formula 2.

Figure 2021086255
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Figure 2021086255
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ここで、Δxi及びΔyiは、基準点の第1例Aのx座標をXA、y座標をYAと表すとき、以下の数式3で表される量である。また、Iは、筆跡情報に含まれるデータ数を表す。 Here, [Delta] x i and [Delta] y i when representing the x-coordinate of the first example A reference point X A, the y-coordinate and Y A, is an amount represented by Equation 3 below. Further, I represents the number of data included in the handwriting information.

Figure 2021086255
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さらに、幾何学的局所距離は、以下の数式4で定義される角速度ωiも用いて算出されてもよい。ここで、piは、筆圧の値を示す。筆圧の値は、1からPまでの値を持つとする。 Further, the geometric local distance may be calculated using the angular velocity ω i defined by the following equation 4. Here, p i indicates the value of the writing pressure. It is assumed that the pen pressure value has a value from 1 to P.

Figure 2021086255
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このようにして算出される角度θi、長さRi及び角速度ωiは、トラジェクトリーの特徴量の例である。本明細書では、予め記録された本人の署名のトラジェクトリーに関する特徴量及び筆圧を、角度θi、長さRi、角速度ωi及び筆圧piと表し、照合すべき署名のトラジェクトリーに関する特徴量を、以下の数式5に示すように、角度ηj、長さSj、角速度κj及び筆圧qjと表す。ここで、Jは、照合すべき署名のトラジェクトリーに含まれるデータ数を表す。 The angle θ i , the length R i, and the angular velocity ω i calculated in this way are examples of the features of the trajectory. In this specification, the feature amounts and writing pressure about the signature of the trajectory of the prerecorded principal, the angle theta i, represents the length R i, the angular velocity omega i and writing pressure p i, the to be matched signature Trajectory As shown in Equation 5 below, the feature quantities related to the above are expressed as an angle η j , a length S j , an angular velocity κ j, and a writing pressure q j . Here, J represents the number of data included in the trajectory of the signature to be collated.

Figure 2021086255
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本実施形態に係るペン入力個人認証方法では、予め記録された本人の署名のトラジェクトリーと、入力されたトラジェクトリーとの、各時刻における幾何学的局所距離及び筆圧局所距離を算出する。本明細書では、幾何学的局所距離及び筆圧局所距離を、一般的に以下の数式6のように表す。局所距離un、vn、wnは、各認証モデルについて算出される。後述するように、unは対角方向の局所距離であり、vnは垂直方向の局所距離であり、wは水平方向の局所距離である。 In the pen input personal authentication method according to the present embodiment, the geometric local distance and the pen pressure local distance at each time between the previously recorded trajectory of the signature of the person and the input trajectory are calculated. In the present specification, the geometrical local distance and the pen pressure local distance are generally expressed by the following mathematical formula 6. Local distance u n, v n, w n are calculated for each authentication model. As described later, u n is the local distance in the diagonal direction, v n is the local distance in the vertical direction, w is a local range in the horizontal direction.

Figure 2021086255
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局所距離un、vn、wnは、一般的に以下の数式7に示すものとすることができる。 Local distance u n, v n, w n can be as shown in general following formula 7.

Figure 2021086255
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数式7のうち「1」及び「2」は、(ρ、φ、ψ、ξ)でパラメータ付けされた4係数関数族である。また、数式7のうち「3」及び「4」は、(ρ、φ、τ、ψ、ξ)でパラメータ付けされた5係数関数族である。これらはそれぞれ多くの自由度を持ち、目的に応じて相応しい局所距離を設計することができる。 In Equation 7, "1" and "2" are a family of four-coefficient functions parameterized by (ρ, φ, ψ, ξ). Further, "3" and "4" in Equation 7 are a 5-coefficient function family parametrized by (ρ, φ, τ, ψ, ξ). Each of these has many degrees of freedom, and a suitable local distance can be designed according to the purpose.

数式7のうち「1」及び「2」における|基準点からの距離差|は、2つのペン先位置間のユークリッド距離ではなく、2つの点各々の、基準点からの距離の差である。また、幾何学的局所距離に現れる|角度差|φ×|基準点からの距離差|ψを「一般化角度・距離積」と呼び、目的に応じてφ、ψを設計することによりふさわしい幾何学的局所距離を設計することができる。例えば、1つのペン先位置を固定すると「2つのペン先位置間のユークリッド距離=定数」を満たす2つ目のペン先位置の集まりは、右辺の定数を半径とする円周だが、例えばφ=ψ=1の場合、「一般化角度・距離積=定数」を満たす2つ目のペン先位置の集まりは円周ではなく双曲線となる。 The | distance difference from the reference point | in "1" and "2" in Equation 7 is not the Euclidean distance between the two pen tip positions, but the difference in the distance from the reference point of each of the two points. In addition, the | angle difference | φ × | distance difference from the reference point | ψ that appears in the geometric local distance is called the “generalized angle / distance product”, and the geometry suitable for designing φ and ψ according to the purpose. Geometric local distances can be designed. For example, when one nib position is fixed, the second set of nib positions that satisfies "Euclidean distance between two nib positions = constant" is a circumference whose radius is the constant on the right side, for example, φ = When ψ = 1, the set of the second nib positions satisfying “generalized angle / distance product = constant” is not a circumference but a double curve.

各時刻における局所距離を算出すれば、ある2つの署名間の全体の距離を定義するにはi、jに関して積算すればよい。ただしi、jが動き得る経路は複数あるので何らかの特別な経路を指定する必要があり、しばしば用いられるのが、局所距離総和の最小値を与える経路である。またi=1,2,…,Iであるのに対し、j=1,2,…,Jであり、一般にI≠Jなので、インデックスを再係数化(re−parameterize)し、局所的にどちらかのインデックスの繰り返しを許して、全体としては同じ数の局所距離の総和を計算する。すなわちふさわしいサブインデックスisおよびjsを見つけ、s=1,2,…,Sまでの和を取る。当該データは署名の時系列データであることからその因果性を保つため、サブインデックスisおよびjsは、is≦is+1,js≦js+1の関係を満たす必要がある。また、変換されたデータ(θi,Ri,ωi,pi)、(ηj,Sj,κj,qj)の欠損を避けるため、is+1≦is+1,js+1≦js+1の関係を満たすように拘束する。また、i1=j1=1,iS=I,jS=Jとする。 If the local distance at each time is calculated, in order to define the total distance between two signatures, i and j may be integrated. However, since there are a plurality of routes that i and j can move, it is necessary to specify some special route, and the route that gives the minimum value of the total local distance is often used. Further, while i = 1,2, ..., I, j = 1,2, ..., J, and generally I ≠ J, the index is re-calculated (re-parameterize) and either locally. Allow the index to repeat and calculate the sum of the same number of local distances as a whole. That is to find a suitable sub-index i s and j s, s = 1,2, ... , take the sum of up to S. Since the data is to maintain its causality since the signature of the time-series data, the sub-index i s and j s is required to satisfy the relation i s ≦ i s + 1, j s ≦ j s + 1 .. The conversion data (θ i, R i, ω i, p i), (η j, S j, κ j, q j) to avoid loss of, i s + 1 ≦ i s + 1, j s Constraint so that the relationship of +1 ≤ j s +1 is satisfied. Further, i 1 = j 1 = 1, i S = I, j S = J.

入力された照合すべき署名の、基準点位置から筆跡座標各点へ向かうベクトルの角度成分、角速度成分及び長さ成分を含む特徴量及び筆跡座標各点における筆圧情報と、予め用意された本人のテンプレート署名に基づき、以下の数式8で表されるDTW距離Dnを算出する。 The signature to be collated, the feature amount including the angle component, angular velocity component and length component of the vector from the reference point position to each handwriting coordinate point, the writing pressure information at each handwriting coordinate point, and the person prepared in advance. Based on the template signature of, the DTW distance D n represented by the following equation 8 is calculated.

Figure 2021086255
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ここで、is、js及びsは上述のインデックスである。Dnは、n番目の認証モデルによって算出される距離である。さらに、認証モデルがN個、テンプレート署名がM個ある場合(ただし3≦Mとする)、認証モデルごとに以下の数式9で表される正規化を行い、正規化DTW距離を算出する。ここで、n番目の認証モデルにおける正規化DTW距離をDisnと表す。正規化DTW距離Disnは、与えられた署名データとテンプレートのDTW距離を、テンプレート同士のDTW距離で除したものである。 Here, is s , j s and s are the above-mentioned indexes. D n is the distance calculated by the nth authentication model. Further, when there are N authentication models and M template signatures (however, 3 ≦ M), the normalization represented by the following equation 9 is performed for each authentication model, and the normalized DTW distance is calculated. Here, the normalized DTW distance in the nth authentication model is represented as Dis n. The normalized DTW distance Dis n is the DTW distance between the given signature data and the template divided by the DTW distance between the templates.

Figure 2021086255
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数式9において、θ(α)iは、α番目の本人テンプレートから得られた筆跡情報から各筆跡座標(xi、yi)へのベクトルの角度情報である。ηjは、認証時入力された照合すべき署名の入力筆跡情報の基準点位置から各筆跡座標(xj、yj)へのベクトルの角度情報である。ω(α)iおよびκ(β)jは、各々θ(α)i−θ(α)i-1、η(β)j−η(β)j-1、で定義される角速度情報である。p(α)iはα番目の本人テンプレートの筆圧情報であり、q(β)jは、対応する入力された筆圧情報である。なお、γも同様の意味で用いられている。 In Equation 9, θ (α) i is the angle information of the vector from the handwriting information obtained from the α-th person's template to each handwriting coordinate (x i , y i). η j is the angle information of the vector from the reference point position of the input handwriting information of the signature to be collated input at the time of authentication to each handwriting coordinate (x j , y j). ω (α) i and κ (β) j are angular velocity information defined by θ (α) i −θ (α) i-1 , η (β) j − η (β) j-1, respectively. .. p (α) i is the pen pressure information of the αth person template, and q (β) j is the corresponding input pen pressure information. In addition, γ is also used in the same meaning.

このように、各認証モデルで、認証時に入力された照合すべき署名の入力筆跡情報と、予め収集した幾つかの本人テンプレート署名筆跡情報とのDTW距離を算出し、正規化することで、署名間距離の個人依存性を軽減することができる。 In this way, in each authentication model, the DTW distance between the input handwriting information of the signature to be collated input at the time of authentication and some personal template signature handwriting information collected in advance is calculated and normalized to sign the signature. It is possible to reduce the individual dependence of the distance.

DTW距離の算出及び正規化を実行すると、テンプレート署名の数よりも多い正規化DTW距離が得られる。例えばテンプレート署名数M=3の場合、9個の正規化DTW距離が得られる。これにより、テンプレート署名数の3倍の正規化DTW距離が得られ、頑健性が向上する。 Performing DTW distance calculation and normalization yields more normalized DTW distances than the number of template signatures. For example, when the number of template signatures M = 3, nine normalized DTW distances can be obtained. As a result, a normalized DTW distance three times as many as the number of template signatures can be obtained, and robustness is improved.

本実施形態に係るペン入力個人認証方法では、算出された正規化DTW距離の統計量、例えば平均値、中央値、最大値、最小値、あるいはこれらの線形結合等と、予め設定された閾値との大小を比較して、統計量が閾値以下である場合に本人の署名であると認証する。 In the pen input personal authentication method according to the present embodiment, the calculated normalized DTW distance statistic, for example, the average value, the median value, the maximum value, the minimum value, or a linear combination thereof, and a preset threshold value are used. If the statistic is less than or equal to the threshold value, it is authenticated as the signature of the person.

テンプレート署名は、予め準備した1つの基本認証モデルに関する距離Dis0を用いて、以下の数式10で表される正規化DTW距離の統計量が閾値以下である場合に登録を認めることとしてもよい。なお、3≦Mとする。 For the template signature, registration may be permitted when the statistic of the normalized DTW distance represented by the following formula 10 is equal to or less than the threshold value by using the distance Dis 0 for one basic authentication model prepared in advance. It should be noted that 3 ≦ M.

Figure 2021086255
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数式10を用いることで、距離Dis0の数は、登録署名数Mより多くなる。例えばM=3の場合、距離Dis0の数は6個となる。 By using the formula 10, the number of distances Dis 0 is larger than the number of registered signatures M. For example, when M = 3, the number of distances Dis 0 is six.

図4は、本実施形態に係るペン入力個人認証方法において算出される複数の局所距離の例を示す図である。同図では、長さ12のテンプレート署名(署名データ1)を横ベクトル、長さ15の入力された筆跡情報(署名データ2)を縦ベクトルとして表現している。同図に示す太い矢線は、それぞれ対角方向の局所距離un、垂直方向の局所距離vn及び水平方向の局所距離wnを表す。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a plurality of local distances calculated in the pen input personal authentication method according to the present embodiment. In the figure, the template signature (signature data 1) having a length of 12 is represented as a horizontal vector, and the input handwriting information (signature data 2) having a length of 15 is represented as a vertical vector. Thick arrows shown in the figure, the local distance u n of each diagonal represents the local distance w n in the vertical direction of the local distance v n and horizontally.

図5は、本実施形態に係るペン入力個人認証方法における2つの署名トラジェクトリーの例を示す図である。本例では、同一人物の署名トラジェクトリーを重ねて示している。 FIG. 5 is a diagram showing an example of two signature trajectories in the pen input personal authentication method according to the present embodiment. In this example, the signature trajectories of the same person are shown in layers.

例えば文字認識においては、比較的急峻な角度変化をもつ点同士の対応が重要となる場合が多いが(例えばM. Kobayashi, S. Masaki, O. Miyamoto, Y. Nakagawa, Y. Komiya, T. Matsumoto, "RAV (re-parameterized angle variations) algorithm for online handwriting recognition", International Journal on Document Analysis and Recognition, March 2001, Volume 3, Issue 3, pp 181−191参照)、このような点は署名認証においても重要と考えられる。例えば、数式7の「1」及び「2」においてφ=ψ=1とした場合、本例の(ア)で示した領域では、2つの署名の対応点と考えられる2点間は、ある程度のユークリッド距離を持つが、いずれも図中に示した矢印上にあり、角度・距離積が非常に小さくなる。 For example, in character recognition, it is often important to correspond points with relatively steep angular changes (for example, M. Kobayashi, S. Masaki, O. Miyamoto, Y. Nakagawa, Y. Komiya, T. Matsumoto, "RAV (re-parameterized angle variations) algorithm for online handwriting recognition", International Journal on Document Analysis and Recognition, March 2001, Volume 3, Issue 3, pp 181-191) Is also considered important. For example, when φ = ψ = 1 in “1” and “2” of Equation 7, in the area shown in (a) of this example, the distance between the two points considered to correspond to the two signatures is to some extent. It has an Euclidean distance, but both are on the arrows shown in the figure, and the angle / distance product is very small.

また、(イ)で示した領域では、2つの署名の対応点と考えられる2点はほぼ同一円周上にあるが、ユークリッド距離は比較的大きな値を持つ。この場合も、角度・距離積は非常に小さくなる。 Further, in the region shown in (a), the two points considered to correspond to the two signatures are on almost the same circumference, but the Euclidean distance has a relatively large value. In this case as well, the angle / distance product becomes very small.

このように、角度・距離積を用いることで、ユークリッド距離では検出しづらい対応点を比較的正確に検出することができる。同様に、数式7の「3」及び「4」において|角度差|φ×|角速度差|τ×|基準点からの距離差|ψを「一般化角度・角速度・距離積」と呼び、これらのパラメータも設計することもできる。ペン先の角速度情報も有効な特徴量となり得る。また、数式7の「1」及び「3」でξ=0と置くと、筆圧差を考慮しない局所距離関数となり、筆圧を取得できないデバイスにおいても利用することができる。 In this way, by using the angle / distance product, it is possible to detect the corresponding points that are difficult to detect at the Euclidean distance relatively accurately. Similarly, in "3" and "4" of Equation 7, | angle difference | φ × | angular velocity difference | τ × | distance difference from the reference point | ψ is called "generalized angle / angular velocity / distance product", and these are called "generalized angle / angular velocity / distance product". Parameters can also be designed. The angular velocity information of the pen tip can also be an effective feature amount. Further, if ξ = 0 is set in "1" and "3" of the mathematical formula 7, it becomes a local distance function that does not consider the pen pressure difference, and can be used even in a device that cannot acquire the pen pressure.

数式7の「1」でφ=ψ=ξ=1と置くと、|基準点からの距離差|×|角度差|×|筆圧差|となるが、このような量は、署名認証で比較的有効な特徴量として知られている(例えばY. Komiya and T. Matsumoto,"On-line Pen Input Signature Verification PPI (pen-Position/pen-Pressure/pen-Inclination)",IEEE Internal Symposium on Systems, Man and Cybernetics, pp. N-41- N-46, 1999, INSPEC Accession Number: 6529578参照)。 If φ = ψ = ξ = 1 is set in "1" of the formula 7, | distance difference from the reference point | × | angle difference | × | pen pressure difference | Known as an effective feature quantity (for example, Y. Komiya and T. Matsumoto, "On-line Pen Input Signature Verification PPI (pen-Position / pen-Pressure / pen-Inclination)", IEEE Internal Symposium on Systems, See Man and Cybernetics, pp. N-41- N-46, 1999, INSPEC Accession Number: 6529578).

数式7の「2」は、一般化角度・距離積と|筆圧差|ξとの積ではなく、一般化角度・距離積と重み付き|筆圧差|ξとの和である。幾何学的情報と筆圧情報を切り離すことにより、局所距離の頑健性を向上させるのが目的である。適切な重みを与えることにより、筆圧差の直接的変動を受けにくくなり、局所距離が頑健になる。数式7の「4」も同様である。 “2” in Equation 7 is not the product of the generalized angle / distance product and | pen pressure difference | ξ, but the sum of the generalized angle / distance product and the weighted | pen pressure difference | ξ. The purpose is to improve the robustness of the local distance by separating the geometric information and the pen pressure information. By giving an appropriate weight, it becomes less susceptible to direct fluctuations in pen pressure difference, and the local distance becomes robust. The same applies to "4" in Equation 7.

図6は、本実施形態に係るペン入力個人認証方法において算出されるDTW距離の例を示す図である。本実施形態に係るペン入力個人認証方法では、数式8に示すように、DTW距離Dnを算出する場合に、最小化問題を解くことになる。ここで、すべての経路を列挙しようとすると組み合わせ的爆発が起きるので、本実施形態に係るペン入力個人認証方法では、ダイナミック・タイムワーピング法(Dynamic Time Warping:DTW法)により計算する。DTW法では、以下の数式11に示す逐次的最小化の解が大域的最小化の解になるため、組み合わせ的爆発を回避できることが多い。ここで、境界条件としてD1(0,0)=0を課す。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the DTW distance calculated in the pen input personal authentication method according to the present embodiment. In the pen input personal authentication method according to the present embodiment, as shown in Equation 8, the minimization problem is solved when calculating the DTW distance D n. Here, since a combined explosion occurs when all the routes are listed, the pen input personal authentication method according to the present embodiment is calculated by the dynamic time warping method (DTW method). In the DTW method, since the solution of the sequential minimization shown in the following equation 11 becomes the solution of the global minimization, it is often possible to avoid the combinatorial explosion. Here, D 1 (0,0) = 0 is imposed as a boundary condition.

Figure 2021086255
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このようにして最終的に求められる値であるDTW距離Dn(I,L)を、認証モデルnでのDTW距離Dnとする。図6では、このような逐次処理を模式的に示している。 In this way, the DTW distance is a value finally determined D n (I, L), and the DTW distance D n of the authentication model n. FIG. 6 schematically shows such sequential processing.

本実施形態に係るペン入力個人認証方法は、このようにして算出したDTW距離を数式9のように正規化し、統計量を算出して、認証モデルごとの統計量と閾値とを比較し、これらを統合した結果を用いて署名の認証を行う。 In the pen input personal authentication method according to the present embodiment, the DTW distance calculated in this way is normalized as in Equation 9, the statistic is calculated, the statistic for each authentication model is compared with the threshold value, and these are compared. The signature is authenticated using the result of integrating.

統計量の統合方法は自由度が高く、多様な方法が考えられる。例えばFARが非常に低いモデル、すなわち、成り済まし防止性能が極めて高いモデルをH*とし、以下の数式11で示す手順のように複数モデルによる統合モデルによる認証を行うことにより、FRRを改善することができる。大まかには、「なりすましデータ」と判別された「本人データ」を”救出”して、FRRの向上を目指し、結果として更なる精度の向上を期待するものである。 There is a high degree of freedom in the method of integrating statistics, and various methods can be considered. For example, a model with a very low FAR, that is, a model with an extremely high spoofing prevention performance can be designated as H *, and the FRR can be improved by performing authentication by an integrated model using a plurality of models as in the procedure shown in Equation 11 below. it can. Roughly speaking, it is expected that the "personal data" determined to be "spoofing data" will be "rescued" to improve the FRR, and as a result, further improvement in accuracy will be expected.

Figure 2021086255
Figure 2021086255

[第2実施形態]
図7は、本発明の第2実施形態に係るペン入力個人認証方法における認証処理のフローチャートである。本実施形態に係るペン入力個人認証方法では、入力署名201をペン先端のタブレット平面上あるいは平面の上方近傍における位置情報及びP個の段階に区分した筆圧をトラジェクトリーとして時系列的に検出することが可能な電子ペンとタブレットの組み合わせを用いる。このタブレットに署名することにより得られる照合すべき入力署名201と、予め用意されたテンプレート署名202とについて、署名間距離1〜N(Nは2以上の自然数)の統計量を算出する。各署名間距離について、あらかじめ局所距離設定203を行う。
[Second Embodiment]
FIG. 7 is a flowchart of the authentication process in the pen input personal authentication method according to the second embodiment of the present invention. In the pen input personal authentication method according to the present embodiment, the input signature 201 is detected in chronological order as the position information on the tablet plane of the pen tip or in the vicinity of the upper part of the plane and the pen pressure divided into P stages as a trajectory. Use a combination of electronic pen and tablet that can be used. For the input signature 201 to be collated obtained by signing this tablet and the template signature 202 prepared in advance, the statistics of the distance between signatures 1 to N (N is a natural number of 2 or more) are calculated. For each signature distance, the local distance setting 203 is performed in advance.

そして、入力された筆跡情報について、基準点設定204を行ったうえで、各モデルにおける特徴抽出205を行う。各モデルにおける特徴抽出により得られるデータは、各々ペン先端のタブレット平面上あるいは、平面上のみならず平面の上方近傍における位置情報及び筆圧情報を含んでいる。これらをもとに照合すべき署名入力と予め用意された複数のテンプレートとの距離計算206を行う。その後、得られた複数の距離を正規化207する。こうして得られた複数の正規化距離から、統計量208(統計量1〜N)を求める。これらの統計量1〜Nを1つの判別器209に入力し、その出力を用いて本人か否かの判定をした後に、結果出力210を行う。 Then, after setting the reference point 204 for the input handwriting information, feature extraction 205 in each model is performed. The data obtained by feature extraction in each model includes position information and pen pressure information on the tablet plane of the pen tip or not only on the plane but also in the upper vicinity of the plane. Based on these, the distance calculation 206 between the signature input to be collated and the plurality of templates prepared in advance is performed. Then, the obtained plurality of distances are normalized 207. From the plurality of normalized distances thus obtained, the statistic 208 (statistics 1 to N) is obtained. These statistics 1 to N are input to one discriminator 209, and the output is used to determine whether or not the person is the person himself / herself, and then the result output 210 is performed.

判別器を用いた個人認証は、以下の数式13で示す手順のように行うことができる。 Personal authentication using the discriminator can be performed as in the procedure shown by the following mathematical formula 13.

Figure 2021086255
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以上説明したように、本発明によれば、電子ペンによりタブレットに入力される署名から本人の筆跡トラジェクトリーを抽出し、これを予め用意された本人のテンプレートと比較する計算を行う際に、高性能かつ頑健性の高い局所距離を設定したうえ、個人に対する依存性が低い、正規化された評価基準とその統計量を用い、複数モデルを統合する、あるいは複数距離に基づく判別を行うことで高性能な認証システムを構築することができる。 As described above, according to the present invention, when extracting the handwriting distance of the person from the signature input to the tablet by the electronic pen and comparing it with the template of the person prepared in advance, the calculation is high. High performance and robustness by setting local distances, low dependence on individuals, using normalized metrics and their statistics, integrating multiple models, or making decisions based on multiple distances. It is possible to build a high-performance authentication system.

本発明のペン入力個人認証方法は、コンピュータ読取可能な記憶媒体、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)またはハードディスクに保存された実行プログラムを読み取り、これを実行することでコンピュータ上において実施することもできる。さらに、本発明のペン入力個人認証方法は、コンピュータまたはコンピュータにより制御される装置および電子デバイスに組み込んだプログラムの形態でも提供することができる。例えば、自動現金支払機、入退室管理装置、その他の個人認証を必要とするあらゆる装置及び電子デバイスに組み込むことができる。 The pen-input personal authentication method of the present invention reads an execution program stored in a computer-readable storage medium, for example, ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), or a hard disk, and executes the program to execute the computer. It can also be done above. Further, the pen input personal authentication method of the present invention can also be provided in the form of a computer or a program incorporated in a device and an electronic device controlled by the computer. For example, it can be incorporated into automatic cash payment machines, access control devices, and any other device or electronic device that requires personal authentication.

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。 The embodiments described above are for facilitating the understanding of the present invention, and are not for limiting and interpreting the present invention. Each element included in the embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those exemplified, and can be changed as appropriate. In addition, the configurations shown in different embodiments can be partially replaced or combined.

Claims (10)

ペン先端が入力装置の平面上及びその上方近傍に描く筆跡情報に基づいて、本人か否かの認証を行うペン入力個人認証方法であって、
前記筆跡情報として前記ペン先端の前記平面上及びその上方近傍座標並びに筆圧情報を時系列的に取り込んで署名のトラジェクトリーを得るステップと、
前記トラジェクトリーの特徴量を抽出するステップと、
予め記録された本人の署名のトラジェクトリーと、入力された前記トラジェクトリーとの、各時刻における幾何学的局所距離を算出するステップと、
予め記録された前記トラジェクトリーと、入力された前記トラジェクトリーとの、各時刻における筆圧局所距離を算出するステップと、
前記幾何学的局所距離及び前記筆圧局所距離に基づいて、局所距離を算出するステップと、
前記局所距離を用いて、ダイナミック・タイムワーピング(DTW)法により、予め記録された前記トラジェクトリーと、入力された前記トラジェクトリーとのDTW距離を計測するステップと、
入力された前記トラジェクトリーに対して、前記DTW距離を正規化した正規化DTW距離を算出するステップと、
前記正規化DTW距離から所定の統計量を算出するステップと、
前記統計量と閾値との比較に基づいて、入力された前記トラジェクトリーが本人の署名であるか否かを識別するステップと、
を含むペン入力個人認証方法。
This is a pen input personal authentication method that authenticates the identity of a person based on the handwriting information drawn by the pen tip on the plane of the input device and in the vicinity above it.
A step of obtaining a signature trajectory by taking in the pen tip tip on the plane and its upper vicinity coordinates and pen pressure information in chronological order as the handwriting information.
The step of extracting the feature amount of the trajectory and
A step of calculating the geometric local distance at each time between the previously recorded trajectory of the person's signature and the input trajectory.
A step of calculating the writing pressure local distance at each time between the previously recorded trajectory and the input trajectory, and
A step of calculating a local distance based on the geometric local distance and the pen pressure local distance, and
A step of measuring the DTW distance between the previously recorded trajectory and the input trajectory by the dynamic time warping (DTW) method using the local distance.
A step of calculating a normalized DTW distance obtained by normalizing the DTW distance with respect to the input trajectory, and a step of calculating the normalized DTW distance.
A step of calculating a predetermined statistic from the normalized DTW distance, and
A step of identifying whether or not the entered trajectory is the signature of the person based on the comparison between the statistic and the threshold value.
Pen input personal authentication method including.
前記局所距離を算出するステップは、前記幾何学的局所距離と、重み付き前記筆圧局所距離の和により前記局所距離を算出するステップを含む、
請求項1に記載のペン入力個人認証方法。
The step of calculating the local distance includes a step of calculating the local distance by the sum of the geometric local distance and the weighted pen pressure local distance.
The pen input personal authentication method according to claim 1.
前記トラジェクトリーの特徴量を抽出するステップは、所定の基準点から前記座標各点へ向かうベクトルを含む、
請求項1又は2に記載のペン入力個人認証方法。
The step of extracting the feature amount of the trajectory includes a vector from a predetermined reference point to each of the coordinate points.
The pen input personal authentication method according to claim 1 or 2.
前記幾何学的局所距離を算出するステップは、前記ベクトルの角度、角速度及び長さに基づいて、前記幾何学的局所距離を算出するステップを含む、
請求項3に記載のペン入力個人認証方法。
The step of calculating the geometric local distance includes a step of calculating the geometric local distance based on the angle, angular velocity and length of the vector.
The pen input personal authentication method according to claim 3.
前記正規化DTW距離を算出するステップは、予め記録された前記トラジェクトリーの数よりも多くの複数の正規化DTW距離を算出するステップを含む、
請求項1から4のいずれか一項に記載のペン入力個人認証方法。
The step of calculating the normalized DTW distance includes a step of calculating a plurality of normalized DTW distances that is larger than the number of the trajectories recorded in advance.
The pen input personal authentication method according to any one of claims 1 to 4.
前記所定の統計量を算出するステップは、前記複数の正規化DTW距離それぞれから所定の統計量を算出するステップを含み、
入力された前記トラジェクトリーが本人の署名であるか否かを識別するステップは、複数の前記統計量と複数の閾値との比較結果を統合した統合認証モデルによって、入力された前記トラジェクトリーが本人の署名であるか否かを識別するステップを含む、
請求項5に記載のペン入力個人認証方法。
The step of calculating the predetermined statistic includes the step of calculating the predetermined statistic from each of the plurality of normalized DTW distances.
The step of identifying whether or not the input trajectory is the signature of the principal is performed by the integrated authentication model that integrates the comparison results of the plurality of statistics and the plurality of threshold values. Includes a step to identify whether it is a signature of
The pen input personal authentication method according to claim 5.
前記所定の統計量を算出するステップは、前記複数の正規化DTW距離それぞれから所定の統計量を算出するステップを含み、
入力された前記トラジェクトリーが本人の署名であるか否かを識別するステップは、複数の前記統計量を一つの判別器に入力して、前記判別器の出力によって、入力された前記トラジェクトリーが本人の署名であるか否かを識別するステップを含む、
請求項5に記載のペン入力個人認証方法。
The step of calculating the predetermined statistic includes the step of calculating the predetermined statistic from each of the plurality of normalized DTW distances.
In the step of identifying whether or not the input trajectory is the signature of the person himself / herself, a plurality of the statistics are input to one discriminator, and the output of the discriminator causes the input trajectory to be input. Including the step of identifying whether it is the signature of the person,
The pen input personal authentication method according to claim 5.
予め記録された前記トラジェクトリーは、3回以上入力された複数の署名のトラジェクトリーを含み、前記複数の署名のトラジェクトリーについて算出される前記正規化DTW距離の統計量は、閾値以下である、
請求項1から7のいずれか一項に記載のペン入力個人認証方法。
The pre-recorded trajectory includes a plurality of signature trajectories entered three or more times, and the normalized DTW distance statistic calculated for the plurality of signature trajectories is less than or equal to the threshold.
The pen input personal authentication method according to any one of claims 1 to 7.
請求項1から8のいずれか一項に記載のペン入力個人認証方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A program for causing a computer to execute the pen input personal authentication method according to any one of claims 1 to 8. 請求項9に記載のプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 A computer-readable storage medium that stores the program according to claim 9.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017201464A (en) * 2016-05-02 2017-11-09 株式会社クールデザイン Pen-input individual recognizing method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
村松 大吾: "ユーザ共通Fusionモデルを用いたオンライン署名認証", 画像ラボ 第18巻 第10号 IMAGE LAB, vol. 第18巻, JPN6022006536, 1 October 2007 (2007-10-01), JP, pages 7 - 11, ISSN: 0004997733 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113468987A (en) * 2021-06-17 2021-10-01 傲雄在线(重庆)科技有限公司 Electronic handwriting authentication method, system, electronic equipment and storage medium

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