JP4623053B2 - Portable electronic device and personal authentication method using biometric information - Google Patents

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JP4623053B2
JP4623053B2 JP2007133628A JP2007133628A JP4623053B2 JP 4623053 B2 JP4623053 B2 JP 4623053B2 JP 2007133628 A JP2007133628 A JP 2007133628A JP 2007133628 A JP2007133628 A JP 2007133628A JP 4623053 B2 JP4623053 B2 JP 4623053B2
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Description

本発明は、ICカード等を代表とする携帯電子装置の個人認証やインターネットなどの
ネットワークを通じた個人認証や電子署名に関する。例えば、第三者が不正に使用するこ
とが出来ない安全な電子通貨や、キャッシュレスショッピング、オンラインショッピング
、ホームバンキング等の電子商取引に利用できる。
The present invention relates to personal authentication of a portable electronic device represented by an IC card or the like, personal authentication through a network such as the Internet, and an electronic signature. For example, it can be used for safe electronic currency that cannot be illegally used by a third party, and electronic commerce such as cashless shopping, online shopping, home banking, and the like.

現在、銀行の預金引き下ろしや商品の購入において特定の個人を認証するため、情報を
記憶する磁気ストライプを有するカード(以下、磁気カードと呼ぶ)が広く用いられてい
る。キャッシュカードにより銀行の自動預け払い機から現金を引き出す場合には、暗証番
号により個人認証を行う。クレジットカードにより商品購入する場合には、クレジットカ
ード裏面の署名と商品購入時の署名とを照合し、個人認証を行っている。
Currently, a card having a magnetic stripe for storing information (hereinafter referred to as a magnetic card) is widely used in order to authenticate a specific individual in the withdrawal of bank deposits or purchase of goods. When cash is withdrawn from a bank automatic teller machine using a cash card, personal authentication is performed using a personal identification number. When a product is purchased using a credit card, the personal authentication is performed by comparing the signature on the back of the credit card with the signature at the time of product purchase.

このような個人認証方法には、セキュリティに関する問題点が指摘されている。キャッ
シュカードとその暗証番号とが第三者に盗まれた場合、容易に第三者によって預金が引き
出されてしまう。クレジットカードは、第三者が署名を真似ることで盗用されることもあ
る。
Such personal authentication methods have been pointed out as having problems with security. When a cash card and its PIN are stolen by a third party, the deposit is easily withdrawn by the third party. Credit cards can be stolen by third parties imitating signatures.

そこで、磁気カードに代えてICカードを使用することにより、カードに格納できる情
報量を増大できることに着目し、指紋や網膜パターンあるいは音声等の生体情報を使用し
て個人認証する方法が提案されている。これら提案の多くは、生体情報を利用する個人認
証には相当の処理負荷を要するため、ICカードターミナルで処理することが想定されて
いる。しかし、かかる処理もまた、個人登録データが外部に流出すること、ICカードタ
ーミナルに対しては比較的容易に認証プログラムの第三者の改変が可能であることにより
、セキュリティ上の問題がある。
Therefore, by using an IC card instead of a magnetic card, attention has been paid to the fact that the amount of information that can be stored in the card can be increased, and a method for personal authentication using biometric information such as a fingerprint, a retina pattern, or voice has been proposed. Yes. Many of these proposals are assumed to be processed by an IC card terminal because personal authentication using biometric information requires a considerable processing load. However, this processing also has a security problem because personal registration data is leaked to the outside and the IC card terminal can be modified by a third party relatively easily.

そこで、特開昭61−199162号公報「個人識別システム」には、暗証コードとし
て指紋を用い、指紋の特徴抽出及び照合処理をICカードで行うアイディアが提案されて
いる。しかしながら、ICカードのデータ処理性能は、生体情報を利用する個人認証を行
うには著しく不足し、実質的に実現できないものであった。
In view of this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-199162 “Individual Identification System” proposes an idea that uses a fingerprint as a personal identification code and performs fingerprint feature extraction and collation processing using an IC card. However, the data processing performance of the IC card is extremely insufficient to perform personal authentication using biometric information, and cannot be substantially realized.

さらに、インターネット上で商取引、選挙が行われる場合など、個人認証とともにイン
ターネットを通じて信用情報がやり取りされる。この場合には信用情報を暗号化すること
により、セキュリティを高めているが、送られてきた信用情報が本当に本人の情報であっ
て、リアルタイムに送られてきたかどうかを判断することは困難であった。
In addition, credit information is exchanged through the Internet together with personal authentication, such as when business transactions and elections are held on the Internet. In this case, the security is enhanced by encrypting the credit information, but it is difficult to judge whether the sent credit information is really the person's information and sent in real time. It was.

特開昭61−199162号公報JP 61-199162 A

本発明の第一の目的は、情報の記憶量が磁気カードに比べて格段に大きい携帯電子装置
と盗難や模倣が困難な生体情報により個人認証を行うシステムであって、特に、携帯電子
装置に格納された生体情報を外部に流出させないことによりセキュリティを高めた個人認
証システムを提供することにある。
The first object of the present invention is a system that performs personal authentication using a portable electronic device that has a much larger storage capacity of information than a magnetic card and biometric information that is difficult to be stolen or imitated. An object of the present invention is to provide a personal authentication system with improved security by preventing stored biometric information from leaking outside.

本発明の第二の目的は、生体情報が再構成できないように処理されたデータを用いて、
データ処理装置と携帯電子装置で協調して個人認証を行うことにより、悪意のある第三者
がデータ処理装置を不法に操作してシステムへ不法にアクセスすることを防止する、セキ
ュリティの高い個人認証システムを提供することにある。
The second object of the present invention is to use data processed so that biometric information cannot be reconstructed,
Highly secure personal authentication that prevents malicious third parties from illegally accessing the system by illegally operating the data processing device by performing personal authentication in cooperation between the data processing device and the portable electronic device To provide a system.

さらに、本発明の第三の目的は、外部ネットワークを通じて携帯電子装置から送られた
情報が個人認証を受け、かつ、決められた時間以内に送られた情報であることを証明でき
るセキュリティの高い個人認証システムを提供することにある。
Furthermore, a third object of the present invention is to provide a high-security individual who can verify that information sent from a portable electronic device through an external network is personally authenticated and sent within a predetermined time. To provide an authentication system.

本発明の携帯電子装置は、第一の生体情報の特徴量を登録データとして記憶するメモリ
と、データ処理装置から認証の対象となる第二の生体情報の特徴量を特徴データとして受
信する送受信インタフェースと、登録データと特徴データとを比較照合するプロセッサと
を有する。
The portable electronic device of the present invention includes a memory for storing the feature quantity of the first biological information as registration data, and a transmission / reception interface for receiving the feature quantity of the second biological information to be authenticated from the data processing device as the feature data. And a processor for comparing and comparing the registered data and the feature data.

また、本発明の生体情報を用いた個人認証方法では、データ処理装置は、入力された生
体情報から特徴量を抽出し、抽出した特徴量を特徴データとして携帯電子装置に送信し、
携帯電子装置は、特徴データとメモリに記憶されている生体情報の特徴量である登録デー
タとを照合する。さらに、携帯電子装置は照合処理の一部をデータ処理装置により実行す
ることにより、ハードウエア負荷を軽減する。
Further, in the personal authentication method using the biometric information of the present invention, the data processing device extracts a feature amount from the input biometric information, transmits the extracted feature amount to the portable electronic device as feature data,
The portable electronic device collates the feature data with registered data, which is a feature amount of biometric information stored in the memory. Furthermore, the portable electronic device reduces the hardware load by executing a part of the collation processing by the data processing device.

本発明により、携帯電子装置に格納された生体情報を外部に流出させないことによりセ
キュリティを高めた個人認証システムが実現される。
According to the present invention, a personal authentication system with improved security is realized by preventing the biometric information stored in the portable electronic device from leaking outside.

図1に、ICカード等に代表される携帯電子装置の構成を示す。携帯電子装置10は、
携帯電子装置10全体の制御を行うCPU102と、アプリケーションプログラムやデー
タを格納するRAM/ROMl03と、携帯電子装置10と外部との通信を行うI/O1
01とを備える。RAM/ROMl03はEEPROM(Electronic Erasable Programma
ble Read Only Memory)により構成できる。
EEPROMは、電力なしにデータを維持することができ、またデータの書き換えも可能
なものである。CPU102とRAM/ROMl03とはアドレスバス104で、CPU
101とRAM/ROM103とI/O101とは制御信号データ信号バス105で接続
されている。CPU102は、外部からのI/O信号をI/O101経由で受け、RAM
/ROM103上のアプリケーションプログラムを実行し、実行結果をRAM/ROM1
03に書き込む、あるいはI/O101経由で外部に出力する。
FIG. 1 shows a configuration of a portable electronic device represented by an IC card or the like. The portable electronic device 10
A CPU 102 that controls the entire portable electronic device 10, a RAM / ROM 103 that stores application programs and data, and an I / O 1 that communicates between the portable electronic device 10 and the outside.
01. RAM / ROM 103 is an EEPROM (Electronic Erasable Programma
ble Read Only Memory).
The EEPROM can maintain data without power and can rewrite data. The CPU 102 and RAM / ROM 103 are the address bus 104 and the CPU
101, RAM / ROM 103 and I / O 101 are connected by a control signal data signal bus 105. The CPU 102 receives an I / O signal from the outside via the I / O 101, and the RAM
/ Executes the application program on the ROM 103 and displays the execution result in the RAM / ROM 1
Write to 03 or output to the outside via the I / O 101.

携帯電子装置10は1チップの中にハードウエア(101〜105)及びソフトウエア
(RAM/ROM)を封じ込める、あるいは携帯電子装置に対してユーザが一定の操作を
加えるとソフトウエアを消去する機能を設けることにより耐タンパー性を実現した装置で
ある。耐タンパー性装置はユーザによるソフトウエアの改竄を防止する機能を備えること
により、本発明の適用される電子商取引等の分野に使用する携帯電子装置として望ましい
ものである。
The portable electronic device 10 has a function of enclosing hardware (101 to 105) and software (RAM / ROM) in one chip, or erasing software when a user performs a certain operation on the portable electronic device. It is a device that realizes tamper resistance by providing it. The tamper resistant device is desirable as a portable electronic device used in the field of electronic commerce to which the present invention is applied because it has a function of preventing software tampering by the user.

図2に、ICカードターミナルやICカードリーダー等に代表されるデータ処理装置2
0の構成を示す。データ処理装置20は、プログラムを実行するCPU201と、実行す
べきプログラムやデータが格納されているRAM205と、初期プログラムブート用のR
OM202と、携帯電子装置と情報のやり取りを行う携帯電子装置I/O203と、外部
ネットワークと情報のやり取りを行う外部I/O204と、データ処理装置20に接続さ
れる入力装置(キーボードやピンパッド等)208と出力装置(ディスプレイやスピーカ
ー等)209を制御するユーザI/O206とを有しており、上記各構成要素はバス20
7により接続されている。
FIG. 2 shows a data processing device 2 typified by an IC card terminal or an IC card reader.
A configuration of 0 is shown. The data processing device 20 includes a CPU 201 that executes a program, a RAM 205 that stores programs and data to be executed, and an R for initial program boot.
An OM 202, a portable electronic device I / O 203 that exchanges information with the portable electronic device, an external I / O 204 that exchanges information with an external network, and an input device (such as a keyboard or a pin pad) connected to the data processing device 20 208 and a user I / O 206 for controlling an output device (display, speaker, etc.) 209.
7 is connected.

図3に示すように、データ処理装置20はI/O信号で携帯電子装置10と接続される
。また、データ処理装置20は、必要に応じて、インターネット等のネットワークを通じ
て、外部情報処理装置30と情報のやり取りを行うことが出来るものである。
As shown in FIG. 3, the data processing device 20 is connected to the portable electronic device 10 by an I / O signal. Further, the data processing device 20 can exchange information with the external information processing device 30 through a network such as the Internet as necessary.

ここで、ICカード等に代表される携帯電子装置内のCPUやRAM/ROMは、ハー
ドウエアをコンパクトに実現するため、また電源供給や放熱による制約から、データ処理
装置(ICカードターミナルやICカードリーダー等)内のCPUやRAM/ROMに比
べて、一般的に性能が劣る。
Here, CPUs and RAM / ROMs in portable electronic devices typified by IC cards and the like are used for data processing devices (IC card terminals and IC cards) in order to realize hardware in a compact manner and because of restrictions due to power supply and heat dissipation. Generally, the performance is inferior to the CPU and RAM / ROM in the reader.

(実施例1)
図4に本発明に係る個人認証システムの第1の実施例のフローチャートを示す。本実施
例での処理は携帯電子装置10及びデータ処理装置20で実行される処理を含む。
データ処理装置20に、指紋や網膜パターンあるいは音声、筆跡等の生体情報が入力装
置208から入力される(ステップ401)。入力された生データの特徴をCPU201
で抽出処理し(ステップ402)、抽出処理して得た特徴データを携帯電子装置10に送
る。
Example 1
FIG. 4 shows a flowchart of the first embodiment of the personal authentication system according to the present invention. The processing in this embodiment includes processing executed by the portable electronic device 10 and the data processing device 20.
Biological information such as a fingerprint, a retina pattern, voice, handwriting, or the like is input from the input device 208 to the data processing device 20 (step 401). The CPU 201 displays the characteristics of the input raw data.
(Step 402), and the feature data obtained by the extraction process is sent to the portable electronic device 10.

携帯電子装置10では、登録データが格納されているRAM/ROM103から登録デ
ータを読み出し(ステップ403)、データ処理装置20から送られてきた特徴データと
登録データとをCPU102で比較照合する(ステップ404)。照合結果が真であれば
個人認証を正常に終了し、引き続き次の処理を行う。
照合結果が偽であれば、個人認証を拒絶し、次の処理を実行しない。
In the portable electronic device 10, the registration data is read from the RAM / ROM 103 in which the registration data is stored (step 403), and the feature data sent from the data processing device 20 is compared with the registration data by the CPU 102 (step 404). ). If the collation result is true, the personal authentication ends normally, and the next processing is continued.
If the collation result is false, the personal authentication is rejected and the next process is not executed.

本実施例での処理によれば、携帯電子装置に登録された生体情報(登録データ)を外部
(データ処理装置等)に出力することなく、かつ、処理量の大きい生体情報(生データ)
の特徴抽出処理をCPU性能の大きいデータ処理装置で実行するために、安全にかつ高速
に個人認証を実現できる。
According to the processing in this embodiment, the biological information (registration data) registered in the portable electronic device is not output to the outside (data processing device or the like), and the biological information (raw data) with a large processing amount is output.
Since the feature extraction processing is executed by a data processing device having a high CPU performance, personal authentication can be realized safely and at high speed.

ここで、生体情報として指紋を使用する場合の登録データの携帯電子装置への登録方法
について説明する。指紋の登録は図2に示したデータ処理装置で行われる。
Here, a method for registering registration data in a portable electronic device when a fingerprint is used as biometric information will be described. The fingerprint registration is performed by the data processing apparatus shown in FIG.

図9に示したように、指紋を入力する入力装置208は、光学装置(例えば、CCDカ
メラ等を用いた指紋センサ)901と光学装置901から取り込まれた画像データをデジ
タル化するデジタル装置902とを有する。デジタル化された画像データ(生データ)は
データ処理装置20に入力される。CPU201は、生体情報の照合を容易にするために
入力された生データから特徴データを抽出するプログラムを実行する。特徴を抽出する方
式は様々提案されており、これにより本発明は制約されない。例えば、南他「指紋照合の
ための新しいセキュリティシステム開発」(エレクトロニクス昭和63年9月号)に記載
された方法が使用できる。この方法は、図10に示すように、生データに対して階調変換
(ステップ1001)、平準化(ステップ1002)、隆線方向抽出(ステップ1003
)の各処理を順に施す。指紋パターンの一例を図11に示し、詳細に述べる。
As shown in FIG. 9, an input device 208 for inputting a fingerprint includes an optical device (for example, a fingerprint sensor using a CCD camera) 901, and a digital device 902 for digitizing image data captured from the optical device 901. Have Digitized image data (raw data) is input to the data processing device 20. The CPU 201 executes a program for extracting feature data from the input raw data in order to facilitate biometric information collation. Various methods for extracting features have been proposed, and the present invention is not limited thereby. For example, the method described in Minami et al. “Development of a new security system for fingerprint verification” (Electronics September, 1988 issue) can be used. In this method, as shown in FIG. 10, tone conversion (step 1001), leveling (step 1002), and ridge direction extraction (step 1003) are performed on raw data.
) Are performed in order. An example of a fingerprint pattern is shown in FIG. 11 and will be described in detail.

階調変換1001は、生データ1101の階調(いわゆる色数)を落とす処理である。
例えば256色の生データを32色に階調を落とす。平準化1002は、指紋データには
、その画像の性質上、急激な階調変化は少なく、かつ隣接画素間の相関が強いことから、
孤立点の除去を行う処理である。これらの処理を行った画像を格子状領域に区分し、各格
子状領域における隆線方向を抽出する。各格子状領域について抽出された隆線方向パター
ンを特徴データ1102とする。
The gradation conversion 1001 is a process of reducing the gradation (so-called number of colors) of the raw data 1101.
For example, the gradation of 256 colors of raw data is reduced to 32 colors. In the leveling 1002, fingerprint data has few sharp gradation changes due to the nature of the image, and the correlation between adjacent pixels is strong.
This is a process for removing isolated points. The image subjected to these processes is divided into grid areas, and the ridge direction in each grid area is extracted. The ridge direction pattern extracted for each grid area is defined as feature data 1102.

通常、得られた特徴データ1102の周辺領域は、入力装置の光学的歪みなどでノイズ
が多く含まれている。また、照合に有用な指紋の特徴位置は隆線変化の多い特徴データの
中心領域である。そこで、特徴データの特徴位置が多く含まれる中心領域を切り出し、切
り出された部分特徴データ1103は携帯電子装置10に送る。携帯電子装置10は、部
分特徴データ1103を登録データとしてRAM/ROM103に格納する。
Normally, the surrounding area of the obtained feature data 1102 contains a lot of noise due to optical distortion of the input device. The feature position of the fingerprint useful for collation is the central area of feature data with many ridge changes. Therefore, a center region including many feature positions of feature data is cut out, and the cut out partial feature data 1103 is sent to the portable electronic device 10. The portable electronic device 10 stores the partial feature data 1103 in the RAM / ROM 103 as registration data.

(実施例2)
図5に、本発明に係る個人認証システムの第2の実施例のフローチャートを示す。本実
施例では、第1の実施例における携帯電子装置の処理の一部をデータ処理装置で行うこと
により、携帯電子装置上の処理の負荷を軽減する。
データ処理装置20に生体情報が入力装置208から入力され(ステップ501)、入
力された生データの特徴をCPU201で抽出処理し、特徴データを得る(ステップ50
2)。携帯電子装置10は、RAM/ROM103から格納されている登録データを読み
出し(ステップ505)、読み出した登録データの一部分を切り出し(ステップ506)
、切り出した部分登録データをデータ処理装置20に送る。
(Example 2)
FIG. 5 shows a flowchart of the second embodiment of the personal authentication system according to the present invention. In this embodiment, part of the processing of the portable electronic device in the first embodiment is performed by the data processing device, thereby reducing the processing load on the portable electronic device.
Biometric information is input to the data processing device 20 from the input device 208 (step 501), and features of the input raw data are extracted by the CPU 201 to obtain feature data (step 50).
2). The portable electronic device 10 reads registration data stored from the RAM / ROM 103 (step 505), and cuts out a part of the read registration data (step 506).
The cut partial registration data is sent to the data processing device 20.

データ処理装置20では、特徴データと携帯電子装置より送られた部分登録データとか
ら切り出し制御信号を生成し(ステップ503)、特徴データを切り出し(ステップ50
4)、携帯電子装置10に送る。携帯電子装置10では、切り出された特徴データと登録
データとをCPU102で比較照合し(ステップ507)、照合結果が真であれば個人認
証を正常に終了し、引き続き次の処理を行う。照合結果が偽であれば、個人認証を拒絶し
、次の処理を実行しない。
The data processing device 20 generates a cut-out control signal from the feature data and the partial registration data sent from the portable electronic device (step 503), and cuts out the feature data (step 50).
4) Send to portable electronic device 10 In the portable electronic device 10, the extracted feature data and the registered data are compared and collated by the CPU 102 (step 507). If the collation result is true, the personal authentication is terminated normally, and the next processing is continued. If the collation result is false, the personal authentication is rejected and the next process is not executed.

第2の実施例における認証処理をより詳細に説明する。予め登録されている登録データ
と認証の対象として入力された生体情報の特徴データとを照合するためには、(a)登録
データと特徴データの正規化処理(指紋を生体情報とする場合には位置合わせ等の処理)
と(b)登録データと特徴データの比較処理、の2つの処理が必要である。第2の実施例
では正規化処理はデータ処理装置20で行い、比較処理は携帯電子装置10で行う。携帯
電子装置10では登録データから正規化処理に必要最低限の部分登録データを抽出する。
そして、正規化済み(位置合わせ済み)の特徴データを携帯電子装置10に送り、携帯電
子装置10で比較処理を行う。これにより、悪意の第三者が携帯電子装置より出力された
部分登録データを入手し、別の携帯電子装置にその部分登録データを登録しても、個人認
証はできない。
The authentication process in the second embodiment will be described in more detail. In order to collate pre-registered registration data with feature data of biometric information input as an authentication target, (a) normalization processing of registration data and feature data (when fingerprint is used as biometric information) Processing such as alignment)
And (b) processing for comparing registered data and feature data is required. In the second embodiment, normalization processing is performed by the data processing device 20 and comparison processing is performed by the portable electronic device 10. The portable electronic device 10 extracts minimum partial registration data necessary for normalization processing from the registration data.
Then, the normalized (positioned) feature data is sent to the portable electronic device 10 and the portable electronic device 10 performs comparison processing. Thereby, even if a malicious third party obtains partial registration data output from the portable electronic device and registers the partial registration data in another portable electronic device, personal authentication cannot be performed.

図12に示す指紋データを例に取り、第2の実施例における比較処理の流れを詳細に説
明する。認証の対象となる指紋の画像データ1204が、入力装置208からデータ処理
装置20に入力され、特徴抽出処理が実行されることにより特徴データ1205を得る。
Taking the fingerprint data shown in FIG. 12 as an example, the flow of comparison processing in the second embodiment will be described in detail. Fingerprint image data 1204 to be authenticated is input from the input device 208 to the data processing device 20, and feature extraction processing is executed to obtain feature data 1205.

一方、携帯電子装置10では、登録データ1201を読み出し、位置合わせ用の部分登
録データ1202を作成する。図12には、部分登録データ1202として登録データ1
201の四隅を切り出す例を示している。位置合わせ用部分登録データ1302は登録デ
ータの盗用につながらない限り任意でよい。したがって、指紋の特徴情報を多く含まない
登録データの周縁部を切り出すことが望ましく、また、照合するデータの回転を考慮して
複数箇所を切り出すことが望ましい。
On the other hand, the portable electronic device 10 reads the registration data 1201 and creates partial registration data 1202 for alignment. FIG. 12 shows registration data 1 as partial registration data 1202.
An example in which four corners of 201 are cut out is shown. The registration partial registration data 1302 may be arbitrary as long as the registration data is not stolen. Therefore, it is desirable to cut out the peripheral portion of the registered data that does not contain much fingerprint feature information, and it is desirable to cut out a plurality of locations in consideration of the rotation of the data to be collated.

切り出した部分登録データ1202はデータ処理装置20に送られる。データ処理装置
20は、特徴データ1205と送られてきた部分登録データ1202とから切り出し制御
信号を生成する。切り出し制御信号とは、登録データ1203に一致する特徴データ12
05の部分を指示する信号であり、例えば登録データ1301の四隅に対応する座標で表
される。データ処理装置20は切り出し制御信号にしたがって特徴データ1205に切り
出し処理を行う。これにより、4つの箇所からなる位置合わせ用データ1202を四隅と
する矩形(切り出された特徴データ1206)が切り出される。
切り出された特徴データ1206は、携帯電子装置10に送られ、登録データ1203
と比較照合される。
The cut partial registration data 1202 is sent to the data processing device 20. The data processing device 20 generates a cut-out control signal from the feature data 1205 and the partial registration data 1202 sent thereto. The cut-out control signal is the feature data 12 that matches the registered data 1203.
This is a signal indicating the portion 05, and is represented by coordinates corresponding to the four corners of the registration data 1301, for example. The data processing device 20 performs a cut-out process on the feature data 1205 in accordance with the cut-out control signal. As a result, a rectangle (cut-out feature data 1206) having the four corners of the alignment data 1202 composed of four places is cut out.
The extracted feature data 1206 is sent to the portable electronic device 10 and registered data 1203.
And compared.

第2の実施例では、携帯電子装置に格納された生体情報の登録データを携帯電子装置の
外に出力することなく、また、処理量の大きい正規化処理をCPU性能の大きいデータ処
理装置により実行するために、安全、かつ高速な個人認証が実現できる。
In the second embodiment, registration data of biometric information stored in the portable electronic device is not output to the outside of the portable electronic device, and normalization processing with a large processing amount is executed by a data processing device with high CPU performance. Therefore, safe and high-speed personal authentication can be realized.

(実施例3)
図6に、本発明に係る個人認証システムの第3の実施例のフローチャートを示す。
データ処理装置20に生体情報が入力装置208から入力され(ステップ601)、入
力された生データの特徴をCPU201で抽出処理し、特徴データを得る(ステップ60
2)。携帯電子装置10は、RAM/ROM103から格納されている登録データを読み
出し(ステップ606)、読み出した登録データの一部分を切り出し(ステップ607)
、切り出した部分登録データをデータ処理装置20に送る。
(Example 3)
FIG. 6 shows a flowchart of a third embodiment of the personal authentication system according to the present invention.
Biometric information is input to the data processing device 20 from the input device 208 (step 601), and the features of the input raw data are extracted by the CPU 201 to obtain feature data (step 60).
2). The portable electronic device 10 reads registration data stored from the RAM / ROM 103 (step 606), and cuts out a part of the read registration data (step 607).
The cut partial registration data is sent to the data processing device 20.

データ処理装置20では、特徴データと携帯電子装置より送られた部分登録データとか
ら切り出し制御信号を生成し(ステップ603)、特徴データを切り出す(ステップ60
4)。切り出された特徴データに見込み処理を行い(ステップ605)、切り出された特
徴データ及び見込み処理データを携帯電子装置10に送る。携帯電子装置10では、切り
出された特徴データ、見込み処理データ、登録データとをCPU102で比較照合し(ス
テップ608)、照合結果が真であれば個人認証を正常に終了し、引き続き次の処理を行
う。照合結果が偽であれば、個人認証を拒絶し、次の処理を実行しない。
The data processing device 20 generates a cut-out control signal from the feature data and the partial registration data sent from the portable electronic device (step 603), and cuts out the feature data (step 60).
4). Probability processing is performed on the extracted feature data (step 605), and the extracted feature data and prediction processing data are sent to the portable electronic device 10. In the portable electronic device 10, the extracted feature data, prospective processing data, and registered data are compared and collated by the CPU 102 (step 608). If the collation result is true, the personal authentication ends normally, and the next processing is continued. Do. If the collation result is false, the personal authentication is rejected and the next process is not executed.

生体情報として指紋を使用する場合を例として第3の実施例をより詳細に説明する。
照合処理には(a)正規化処理、(b)比較処理の2つの処理が含まれることは第2の
実施例で説明したとおりである。本実施例ではさらに、比較処理における携帯電子装置の
処理負担を軽減する。登録データと特徴データの比較は、両者の距離を計算し、距離の大
小から判定するのが一般的である。ここで、距離の関数によっては演算量が多くなり、ハ
ードウエア性能が貧弱な携帯電子装置にとって処理負荷が大きくなる場合がある。
The third embodiment will be described in more detail by taking the case of using a fingerprint as biometric information as an example.
As described in the second embodiment, the collation process includes two processes of (a) normalization process and (b) comparison process. The present embodiment further reduces the processing burden on the portable electronic device in the comparison process. In comparison between registered data and feature data, the distance between the two is generally calculated and the determination is made based on the magnitude of the distance. Here, depending on the function of distance, the amount of calculation increases, and the processing load may increase for a portable electronic device with poor hardware performance.

本実施例では、もし認証されるべき入力データが本人のものである場合には入力データ
は登録データの近傍に位置するという点に着目し、切り出された特徴データを近傍の範囲
内でずらし、見込み距離を計算する。
In this embodiment, paying attention to the fact that the input data to be authenticated is that of the person, the input data is located in the vicinity of the registered data, and the extracted feature data is shifted within the vicinity, Calculate the expected distance.

図13に具体例を示す。単純化のため、特徴データを構成する隆線方向パターンはx軸
との角度をa°とする単位ベクトルで表示されるものとし、特徴データをaで代表させる
。ここで、切り出された特徴データ1301が、(41、33、18、37、22、5、
24、12、3)であったとする。
A specific example is shown in FIG. For simplification, it is assumed that the ridge direction pattern constituting the feature data is represented by a unit vector whose angle with the x-axis is a °, and the feature data is represented by a. Here, the extracted feature data 1301 is (41, 33, 18, 37, 22, 5,
24, 12, 3).

データ処理装置20は、例えば、最初の特徴データ「41」について、その近傍として
「−2、−1、0、+1、+2」をとり、その絶対値「2、1、0、1、2」を求める。
各特徴データについて許容できる近傍の範囲について予め計算した結果が見込み処理デー
タ1302である。
For example, for the first feature data “41”, the data processing device 20 takes “−2, −1, 0, +1, +2” as its neighborhood, and its absolute value “2, 1, 0, 1, 2”. Ask for.
The prospective processing data 1302 is a result calculated in advance for the permissible neighborhood range for each feature data.

携帯電子装置10では、見込み処理データ1302を受け、最初の特徴データ「41」
とこれに対応した近傍データ「2、1、0、1、2」を基に、仮に登録データ列が、(4
0、35、20、37、20、8、28、10、5)の場合、最初の登録データが「40
」なので、特徴データ「41」と比較し、差が「−1」なので、見込み処理データ「2、
1、0、1、2」から「1」を得る。同様に、次々との登録データと切り出された特徴デ
ータとを比較し、対応した見込み処理データから距離を得て、累積加算する。累積加算し
た結果が、登録データと切り出された特徴データとの差となり、この値が、ある閥値より
小さければ、登録データと切り出された特徴データとが一致していると判断する。
The portable electronic device 10 receives the prospective processing data 1302 and receives the first feature data “41”.
Based on the corresponding neighborhood data “2, 1, 0, 1, 2”, the registered data string is (4
0, 35, 20, 37, 20, 8, 28, 10, 5), the first registration data is “40”.
”Is compared with the feature data“ 41 ”, and the difference is“ −1 ”.
“1” is obtained from “1, 0, 1, 2”. Similarly, successive registration data and the extracted feature data are compared, a distance is obtained from the corresponding prospective processing data, and cumulative addition is performed. The cumulative addition result is the difference between the registered data and the extracted feature data. If this value is smaller than a certain threshold value, it is determined that the registered data and the extracted feature data match.

以上のように、携帯電子装置10では、計算量の必要な距離計算を行わず、データ処理
装置20で演算を行い、登録データと切り出された特徴データとを比較することにより、
見込み処理データからテーブルルックアップ的に距離を得て、照合処理を行う。
As described above, the portable electronic device 10 does not perform the distance calculation that requires a calculation amount, performs the calculation in the data processing device 20, and compares the registered data with the extracted feature data.
A distance is obtained from the prospective processing data in a table look-up and collation processing is performed.

なお、ここでは、1次元の特徴データを例に説明したが、次元数が増えた場合、また、
距離の関数にどのようなものを用いても、携帯電子装置10の演算負荷を軽くすることが
できる。
Here, one-dimensional feature data has been described as an example, but when the number of dimensions increases,
Whatever the distance function is used, the calculation load of the portable electronic device 10 can be reduced.

(実施例4)
図7に、本発明に係る個人認証システムの第4の実施例のフローチャートを示す。
データ処理装置20に生体情報が入力装置208から入力され、入力された生データの
特徴をCPU201で抽出処理し、特徴データを得る。携帯電子装置10は、RAM/R
OM103から格納されている登録データを読み出す。データ処理装置でのステップ70
1〜704の処理、携帯電子装置でのステップ706、707の処理は実施例2、3と同
様である。本実施例では、登録データと送られてきた特徴データとの差分を計算する(ス
テップ709)。この差分データに対して、ステップ708で発生させた乱数により暗号
化処理を行い(ステップ710)、暗号化データをデータ処理装置20に送る。
Example 4
FIG. 7 shows a flowchart of the fourth embodiment of the personal authentication system according to the present invention.
Biometric information is input to the data processing device 20 from the input device 208, and the feature of the input raw data is extracted by the CPU 201 to obtain feature data. The portable electronic device 10 is RAM / R
The registered data stored in the OM 103 is read out. Step 70 in the data processor
Processes 1 to 704 and steps 706 and 707 in the portable electronic device are the same as those in the second and third embodiments. In this embodiment, the difference between the registered data and the feature data sent is calculated (step 709). The difference data is encrypted with the random number generated in step 708 (step 710), and the encrypted data is sent to the data processing device 20.

データ処理装置20では、特徴データと送られた暗号化データで前照合処理を行い(ス
テップ705)、前照合データを携帯電子装置10に送る。携帯電子装置10では、前照
合データと発生した乱数から後照合処理を行い(ステップ711)、照合結果が真であれ
ば個人認証を正常に終了し、引き続き次の処理を行う。照合結果が偽であれば、個人認証
を拒絶し、次の処理を実行しない。
The data processing device 20 performs a pre-collation process with the feature data and the encrypted data sent (step 705), and sends the pre-collation data to the portable electronic device 10. The portable electronic device 10 performs a post-collation process from the pre-collation data and the generated random number (step 711). If the collation result is true, the personal authentication ends normally, and the next process continues. If the collation result is false, the personal authentication is rejected and the next process is not executed.

生体情報として指紋を使用する場合を例として第4の実施例をより詳細に説明する。   The fourth embodiment will be described in more detail by taking the case of using a fingerprint as biometric information as an example.

本実施例も第3の実施例と同様に、比較処理における携帯電子装置の処理負担を軽減す
ることを目的とするものである。本実施例も距離を求める演算をデータ処理装置で行い、
その演算結果を携帯電子装置で受け、最終照合処理を行う。
Similar to the third embodiment, the present embodiment also aims to reduce the processing burden on the portable electronic device in the comparison process. In this embodiment, the calculation for obtaining the distance is performed by the data processing device,
The calculation result is received by the portable electronic device and a final verification process is performed.

携帯電子装置10では、図14に示すように、特徴抽出された特徴データ1401と登
録データ1402の差データ1403を求める。完全に特徴データの隆線方向ベクトルと
登録データの隆線方向ベクトルとが一致すれば結果はゼロベクトルになるが、一般に特徴
データには誤差が多く含まれるのでゼロにはならない。ここで、この差データ1403を
そのままデータ処理装置に送ると、登録データ1402が逆算されてしまう。そこで、差
データ1403を乱数を使用してスクランブル(データの順序をランダムに並びかえる)
し、暗号化データ1404としてデータ処理装置に送る。これにより、登録データの逆算
を防止できる。
In the portable electronic device 10, as shown in FIG. 14, difference data 1403 between the extracted feature data 1401 and the registration data 1402 is obtained. If the ridge direction vector of the feature data completely matches the ridge direction vector of the registered data, the result is a zero vector. However, since the feature data generally contains many errors, it does not become zero. If the difference data 1403 is sent to the data processing apparatus as it is, the registration data 1402 is calculated backward. Therefore, the difference data 1403 is scrambled using a random number (the order of the data is rearranged randomly).
The encrypted data 1404 is sent to the data processing apparatus. Thereby, back calculation of registration data can be prevented.

データ処理装置20では携帯電子装置10で生成された暗号化されたデータの絶対値(
角度の差の絶対値を距離とする)を求め、携帯電子装置10に送る。携帯電子装置10で
は距離計算結果を受け、累積加算する。累積加算結果が登録データと切り出された特徴デ
ータとの差となり、この値を閾値と比較し(後照合)、閾値より小さければ、登録データ
と切り出された特徴データとが一致すると判断する。
In the data processing device 20, the absolute value of the encrypted data generated by the portable electronic device 10 (
The absolute value of the angle difference is taken as a distance) and sent to the portable electronic device 10. The portable electronic device 10 receives the distance calculation result and performs cumulative addition. The cumulative addition result is the difference between the registered data and the extracted feature data, and this value is compared with a threshold value (post-matching). If the value is smaller than the threshold value, it is determined that the registered data matches the extracted feature data.

単純化のため、データとして1次元の角度を使用する例で説明したが、2次元データ(
例えば、ベクトル終点の座標)等多次元データを使用することももちろん可能である。ま
た、差データを乱数でスクランブルする場合、スクランブルした結果が登録データと同じ
次元であると、データ処理装置20からゼロベクトルや単位ベクトルを繰り返し送ること
で、登録データが推論されるおそれがある。
そこで、スクランブルにあたっては、暗号化されたデータに乱数で次元数を増やすことに
より、推論を困難にすることができる。
For the sake of simplicity, an example using a one-dimensional angle as data has been described.
For example, it is of course possible to use multidimensional data such as the coordinates of the vector end point. Further, when the difference data is scrambled with random numbers, if the scrambled result has the same dimension as the registered data, there is a possibility that the registered data is inferred by repeatedly sending a zero vector or a unit vector from the data processing device 20.
Therefore, in scrambling, inference can be made difficult by increasing the number of dimensions of the encrypted data with random numbers.

また、本実施例では正規化処理をデータ処理装置にて行っているが、携帯電子装置のハ
ードウエア性能によっては特徴データをそのまま携帯電子装置に送信し、正規化処理及び
差分処理を行わせることも可能である。
In this embodiment, the normalization process is performed by the data processing apparatus. However, depending on the hardware performance of the portable electronic device, the characteristic data may be transmitted to the portable electronic device as it is, and the normalization process and the difference process may be performed. Is also possible.

(実施例5)
図8に、本発明に係る個人認証システムの第5の実施例のフローチャートを示す。本実
施例は、データ処理装置が外部ネットワークと接続された環境においてセキュリティの高
い個人認証システムを実現する。本実施例では、データ処理装置20はインターネット等
のネットワークに接続され、ネットワークにはコンピュータ等の外部情報処理装置30(
例えば、サービス提供者のホストコンピュータ)が接続されている。
(Example 5)
FIG. 8 shows a flowchart of the fifth embodiment of the personal authentication system according to the present invention. This embodiment implements a personal authentication system with high security in an environment where the data processing apparatus is connected to an external network. In this embodiment, the data processing device 20 is connected to a network such as the Internet, and the network is connected to an external information processing device 30 (such as a computer).
For example, a service provider host computer) is connected.

データ処理装置20に生体情報が入力装置208から入力され(ステップ801)、入
力された生データの特徴をCPU201で抽出処理し、特徴データを得(ステップ802
)、携帯電子装置10に送る。携帯電子装置10は、RAM/ROM103から格納され
ている登録データを読み出し(ステップ804)、登録データと送られてきた特徴データ
と照合し(ステップ805)、照合結果が真であれば個人認証を正常に終了し、引き続き
次の処理を行う。照合結果が偽であれば、個人認証を拒絶し、次の処理を実行しない。以
上の照合処理には、上述した第1乃至第4の実施例が適用できる。
Biometric information is input to the data processing device 20 from the input device 208 (step 801), and the feature of the input raw data is extracted by the CPU 201 to obtain feature data (step 802).
) To the portable electronic device 10. The portable electronic device 10 reads the registration data stored from the RAM / ROM 103 (step 804), collates the registration data with the feature data sent (step 805), and performs personal authentication if the collation result is true. Completes normally and continues with the next process. If the collation result is false, the personal authentication is rejected and the next process is not executed. The first to fourth embodiments described above can be applied to the above collation processing.

ここで、データ処理装置20にユーザにより電子商取引に於ける金銭や取引要求等の情
報が入力される。データ処理装置20は、入力された情報を読み出し(ステップ803)
、携帯電子装置10に送る。ユーザによるデータ処理装置への情報の入力もしくは携帯電
子装置での個人認証の完了をトリガーとして、外部情報処理装置30は現在時刻を読み出
し(ステップ808)、暗号処理(ステップ809)を施し、ネットワーク経由で携帯電
子装置10に送る。携帯電子装置10では、送られてきた暗号化された時刻を解読し(ス
テップ807)、所望の情報と送られてきた時刻とに暗号化処理を施し(ステップ806
)、データ処理装置20を通り、ネットワーク経由で外部情報処理装置30に送る。外部
情報処理装置30では、暗号を解読し(ステップ810)、送られてきた時刻が、自分自
身が送信した時刻と一致していれば(ステップ811)、送られてきた情報が正しい情報
であると判断して、所望の情報処理、例えば、電子商取引を行う(ステップ812)。
Here, information such as money and transaction requests in electronic commerce is input to the data processing device 20 by the user. The data processing device 20 reads the input information (step 803).
To the portable electronic device 10. The external information processing device 30 reads the current time (step 808), performs encryption processing (step 809), triggered by the input of information to the data processing device by the user or the completion of personal authentication in the portable electronic device, via the network To the portable electronic device 10. The portable electronic device 10 decrypts the sent encrypted time (step 807), and performs encryption processing on the desired information and the sent time (step 806).
), And passes through the data processing device 20 to the external information processing device 30 via the network. The external information processing apparatus 30 decrypts the cipher (step 810), and if the sent time matches the time sent by itself (step 811), the sent information is correct information. The desired information processing, for example, electronic commerce is performed (step 812).

本実施例の個人認証システムは、外部情報処理装置30の指示を受け、データ処理装置
からの情報を外部情報処理装置30に転送する場合に、転送処理を行う者が携帯電子装置
10に登録された者(本人)であることを、外部情報処理装置30が認識するシステムで
ある。すなわち、本発明による個人認証により第三者が携帯電子装置を悪用して登録され
た者に成りすますことを防ぎ、かつ、外部情報処理装置30から送られる時刻を携帯電子
装置10が情報に付加して送り返すことで、データ処理装置20による改竄を防止する。
In the personal authentication system according to the present embodiment, when an instruction from the external information processing device 30 is received and information from the data processing device is transferred to the external information processing device 30, a person who performs the transfer process is registered in the portable electronic device 10. This is a system in which the external information processing apparatus 30 recognizes that the user is the person (person). That is, the personal authentication according to the present invention prevents a third party from impersonating a registered person by misusing the portable electronic device, and the portable electronic device 10 uses the time sent from the external information processing device 30 as information. By adding and sending back, falsification by the data processing device 20 is prevented.

これにより、携帯電子装置10に登録された者(本人)がその時刻においてネットワー
クの向こうに存在していることを証明することができる。このような特性を利用すれば、
一定の時間内に処理を行うことを要求されるネットワーク上での競り、選挙に有効なシス
テムを提供することが可能になる。
Thereby, it is possible to prove that the person (person) registered in the portable electronic device 10 exists beyond the network at the time. If you use these characteristics,
It is possible to provide an effective system for competition and election on a network that is required to perform processing within a certain period of time.

なお、データ処理装置から必要な情報が送られる例について説明したが、携帯電子装置
に登録されている情報、既にデータ処理装置に格納されている情報であっても同様の処理
が行える。また、外部情報処理装置において現在時刻の読み出し(ステップ808)を行
うタイミングがシステムが任意に定めることができる。さらに、外部情報処理装置から現
在時刻を携帯電子装置に送信するようにしているが、特に一定の時間内に処理を行うこと
が要求されていない場合には、時刻に代えて、乱数を送るようにしても同様の効果が達成
できる。
Although an example in which necessary information is sent from the data processing device has been described, the same processing can be performed for information registered in the portable electronic device and information already stored in the data processing device. Further, the system can arbitrarily determine the timing for reading the current time (step 808) in the external information processing apparatus. In addition, the current time is transmitted from the external information processing device to the portable electronic device, but a random number is sent instead of the time, especially when processing is not required within a certain time. However, the same effect can be achieved.

以上、実施例1から5について詳細に説明した。本発明で使用できる生体情報を指紋を
例として説明してきたが、勿論、指紋以外でも、2次元平面に展開できる生体情報、例え
ば、網膜パターンや手相、人相等、更に筆跡や声紋等のべクトル表現可能なデータ等でも
入力処理を変え、特徴抽出のアルゴリズムを変えるだけで本発明を実施できる。生体情報
を音声とする場合の認証(話者照合)方法について図15から図18により説明する。
The examples 1 to 5 have been described in detail above. The biometric information that can be used in the present invention has been described by taking a fingerprint as an example. Of course, other than fingerprints, biometric information that can be developed on a two-dimensional plane, for example, retina patterns, palms, human phases, and vectors such as handwriting and voiceprints. The present invention can be implemented only by changing the input processing of data that can be expressed, etc., and changing the algorithm of feature extraction. An authentication (speaker verification) method when the biometric information is voice will be described with reference to FIGS.

図15に話者照合のフローチャートを示す。音声を入力し(ステップ1501)、入力
された音声を音韻に変える(音韻処理、ステップ1502)。音韻は音声の特徴量であっ
て、音声のスペクトル解析を基にする。このスペクトル解析による音韻処理としては、中
川聖一「確率モデルによる音声認識」第10頁〜第12頁(電子情報通信学会発行)に記
載のLPCケプストラム分析を使用することができる。この音韻処理1502の後、音韻
処理した音声に対してベクトル量子化処理を行う(ステップ1503)。音声の特徴量を
ベクトル量子化することにより、効率的な計算ができるようになる。このような処理15
02及び1503が生体情報として音声を用いる場合の特徴抽出処理に相当する。また、
携帯電子装置10にはベクトル量子化された音声の特徴量が登録データとして登録され、
データ処理装置20に入力された音声の特徴データと照合される。図16に示すように、
音声の特徴量は特徴ベクトルの時系列として表され、登録データは(A1,A2,・・・A
n)、入力音声の特徴データは(X1,X2,・・・Xm)とする。
FIG. 15 shows a flowchart of speaker verification. A voice is input (step 1501), and the input voice is changed to a phoneme (phoneme processing, step 1502). A phoneme is a feature quantity of speech and is based on a spectrum analysis of speech. As the phonological processing by the spectrum analysis, LPC cepstrum analysis described in Seichi Nakagawa “Speech recognition using a probability model”, pages 10 to 12 (published by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers) can be used. After this phoneme processing 1502, vector quantization processing is performed on the phoneme-processed speech (step 1503). Efficient calculation can be performed by vector quantization of the feature amount of speech. Such processing 15
02 and 1503 correspond to a feature extraction process in the case where voice is used as biological information. Also,
In the portable electronic device 10, vector quantized speech feature values are registered as registration data,
It is collated with the voice feature data input to the data processing device 20. As shown in FIG.
The feature amount of speech is represented as a time series of feature vectors, and the registered data is (A 1 , A 2 ,... A
n ) The feature data of the input speech is (X 1 , X 2 ,... X m ).

照合処理(ステップ1504)には、DP(Dynamic Programming)マッチング法やH
MM(Hidden Markov Model)法が用いられる。DPマッチング法による照合処理を、図
17を用いて説明する。音声は時間的に伸縮するため時間的変化を許容する照合が必要と
なる。DPマッチング法では、AiとXjとの累積距離が最小とする組合せ(Ai,Xj)(
1≦i≦n,1≦j≦m)の時系列を求め、その場合の累積距離と所定の基準とを比較す
ることにより照合する。
The matching process (step 1504) includes DP (Dynamic Programming) matching method and H
The MM (Hidden Markov Model) method is used. The matching process by the DP matching method will be described with reference to FIG. Since voice expands and contracts in time, it is necessary to perform collation that allows temporal changes. The DP matching method, a combination that the cumulative distance between A i and X j is the minimum (A i, X j) (
1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ m) is obtained, and collation is performed by comparing the cumulative distance in this case with a predetermined reference.

このようにDPマッチング法では、何通りもの組合せの時系列について累積距離を計算
する必要があるため、計算量を削減することを目的として組合せを一定の範囲に制限する
ことが行われる。この一定の範囲を整合窓と呼ばれ、図17の直線1703と直線170
4の間にあるような組合せについてのみ累積距離の計算を行う。
As described above, in the DP matching method, since it is necessary to calculate the cumulative distance for a time series of various combinations, the combinations are limited to a certain range for the purpose of reducing the amount of calculation. This certain range is called a matching window, and the straight line 1703 and straight line 170 in FIG.
The cumulative distance is calculated only for combinations that are between four.

まず、(A1,Xj)(1≦j≦r)の距離を比較し、距離の小さいM個の組合せ候補を
抽出し、次に、このM個の候補に対して次時点での組合せ(A2,Xj)の距離との累積距
離を計算し、候補を絞り込む。このような処理を繰り返す。最終的には、組合せ(Ai
j)の時系列の中で累積距離を最小とするもの、例えば(A1,X1)(A1,X2)(A2,X3)(A3,X3)(A4,X4)・・・(An,Xm)が抽出される。このようなDPマ
ッチング法の詳細については森健一「パターン認識」(電子情報通信学会発行)第117
頁から第119頁に記載されている。
First, the distances of (A 1 , X j ) (1 ≦ j ≦ r) are compared, M combination candidates having a small distance are extracted, and then the combinations at the next time point are extracted from the M candidates. The cumulative distance with the distance (A 2 , X j ) is calculated, and the candidates are narrowed down. Such a process is repeated. Eventually, the combination (A i ,
X j ) that minimizes the cumulative distance, for example, (A 1 , X 1 ) (A 1 , X 2 ) (A 2 , X 3 ) (A 3 , X 3 ) (A 4 , X 4 )... (A n , X m ) are extracted. For details of such DP matching method, see Kenichi Mori “Pattern Recognition” (published by IEICE) 117.
Pages 119 to 119.

このように、話者照合においても、組合せの時系列についての累積距離の計算の処理負
荷が大きく携帯電子端末での処理は困難である。そこで、一般に発声の最初においては特
徴データに変動が多い一方、発声の途中からは変動が少なくなることから、最初において
は整合窓を大きくする必要があるが、途中からは整合窓を比較的に小さくしておいても照
合可能である点に着目する。すなわち、発声の前半の照合処理をデータ処理装置で行い(
実施例5の「切り出し処理」に対応するものである)、発声の後半の照合処理を携帯電子
装置で行う。前半の照合処理のため、登録データが一部分が携帯電子装置からデータ処理
装置に送られるが、それ以外の部分は外部に流出することはない。
Thus, even in speaker verification, the processing load for calculating the cumulative distance for the time series of combinations is large, and it is difficult to perform processing in the portable electronic terminal. Therefore, in general, the feature data at the beginning of the utterance has a lot of fluctuations, but since the fluctuation is small from the middle of the utterance, it is necessary to enlarge the matching window at the beginning. Pay attention to the fact that it can be collated even if it is small. In other words, the first half of the utterance is checked by the data processor (
(This corresponds to the “cutout process” in the fifth embodiment), and the collation process in the latter half of the utterance is performed by the portable electronic device. Part of the registration data is sent from the portable electronic device to the data processing device for the first half of the verification process, but the other portions do not flow out to the outside.

図18を用いて具体的に説明する。携帯電子装置は登録データAi(1≦i≦u)をデ
ータ処理装置に送り、特徴データと照合する。その照合範囲は矩形1810に示された範
囲となる。この場合の整合窓は広く、直線1811と直線1812によって挟まれる範囲
である。携帯電子装置には照合範囲1810での照合結果が送られ、携帯電子装置では引
き続きAi(u+1≦i≦n)について照合処理が行われる。携帯電子装置での照合範囲
は矩形1820に示された範囲となり、照合範囲1820の整合窓は直線1821と直線
1822によって挟まれる範囲である。このように、携帯電子装置における照合処理では
、データ処理装置における照合処理におけるよりも整合窓を狭くして計算負荷を軽減する
ことができる。
This will be specifically described with reference to FIG. The portable electronic device sends registration data A i (1 ≦ i ≦ u) to the data processing device and collates with the feature data. The collation range is a range indicated by a rectangle 1810. In this case, the matching window is wide and is a range between the straight line 1811 and the straight line 1812. The collation result in collation range 1810 is sent to the portable electronic device, and the collation processing is continued for A i (u + 1 ≦ i ≦ n) in the portable electronic device. The collation range in the portable electronic device is a range indicated by a rectangle 1820, and the matching window of the collation range 1820 is a range sandwiched between the straight line 1821 and the straight line 1822. As described above, in the collation processing in the portable electronic device, the calculation window can be reduced by narrowing the matching window as compared with the collation processing in the data processing device.

さらに、上述した実施例3、4に対応する処理を行い、携帯電子装置において計算量を
軽減することができる。実施例3に対応して、特徴データXjの近傍Yk(1≦k≦l)と
の距離を求めたものを見込み処理データとする。Aiと一致するYkを選択し、見込み処理
として予め算出した(Yk,Xj)の距離を(Ai,Xj)の距離とすることができる。この
ようにして累積距離を最小とする組合せ(Ai,Xj)の時系列を得ることができる。
Furthermore, the processing corresponding to the third and fourth embodiments described above can be performed to reduce the amount of calculation in the portable electronic device. Corresponding to the third embodiment, the distance from the neighborhood Y k (1 ≦ k ≦ l) of the feature data X j is obtained as prospective processing data. Y k that matches A i is selected, and the distance of (Y k , X j ) calculated in advance as the prospective process can be set as the distance of (A i , X j ). In this way, a time series of combinations (A i , X j ) that minimize the cumulative distance can be obtained.

また、実施例4に対応して差分処理として、組合せ(Ai,Xj)の差を整合窓を満たす
時系列としてとり、それに暗号処理を施して前照合処理として組合せ(Ai,Xj)の距離
計算を行うことができる。この場合、後照合処理として得られた累積距離からその値を最
小とするものを選び、閾値と照合する。
Further, as a difference process corresponding to the fourth embodiment, the difference of the combination (A i , X j ) is taken as a time series satisfying the matching window, and subjected to a cryptographic process to obtain a combination (A i , X j as a pre-matching process). ) Distance calculation. In this case, the cumulative distance obtained as the post-collation process is selected to minimize the value and collated with the threshold value.

このような特徴ベクトル列のマッチング方法は筆跡の照合にも有効なものである。   Such a feature vector string matching method is also effective for handwriting collation.

携帯電子装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a portable electronic device. データ処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a data processor. 携帯電子装置とデータ処理装置と外部情報処理装置との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a portable electronic device, a data processor, and an external information processor. 本発明に係る個人認証処理の第1の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 1st Example of the personal authentication process which concerns on this invention. 本発明に係る個人認証処理の第2の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd Example of the personal authentication process which concerns on this invention. 本発明に係る個人認証処理の第3の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd Example of the personal authentication process which concerns on this invention. 本発明に係る個人認証処理の第4の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 4th Example of the personal authentication process which concerns on this invention. 本発明に係る個人認証処理の第5の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 5th Example of the personal authentication process which concerns on this invention. 生体情報として指紋を用いる場合の入力装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the input device in the case of using a fingerprint as biometric information. 指紋の特徴データを求める方法を示す図である。It is a figure which shows the method of calculating | requiring the fingerprint characteristic data. 指紋の登録データを作成する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of producing the registration data of a fingerprint. 位置合わせ用データにより位置合わせを行い、登録データと特徴データとを照合する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of matching by registration data, and collating registration data and characteristic data. 登録データと特徴データとを照合するための見込み処理を説明する図である。It is a figure explaining the expectation process for collating registration data and characteristic data. 登録データと特徴データから差データを求め、暗号化データを生成する図である。It is a figure which calculates | requires difference data from registration data and characteristic data, and produces | generates encryption data. 生体情報として音声を用いる場合の、話者照合方法を示す図である。It is a figure which shows the speaker collation method in the case of using a sound as biometric information. 生体情報として音声を用いる場合の、登録データと特徴データとを示す図である。It is a figure which shows registration data and the characteristic data in the case of using a sound as biometric information. 話者照合のためのDPマッチング法を示す図である。It is a figure which shows DP matching method for speaker collation. 本発明における話者照合のためのDPマッチング法を示す図である。It is a figure which shows DP matching method for speaker collation in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…携帯電子装置、101…I/O(Input/Output)、102…CPU(Central Process
ing Unit)、103…RAM/ROM(Random Access Memory/ Read Only Memory)、10
4…アドレスバス、105…制御信号・データ信号バス、20…データ処理装置、201
…CPU、202…ROM、203…携帯電子装置I/O、204…外部I/O、205
…RAM、206…ユーザI/O、207…バス、208…入力装置、209…出力装置
、30…外部情報処理装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Portable electronic device, 101 ... I / O (Input / Output), 102 ... CPU (Central Process
ing Unit), 103 ... RAM / ROM (Random Access Memory / Read Only Memory), 10
4 ... Address bus, 105 ... Control signal / data signal bus, 20 ... Data processing device, 201
... CPU, 202 ... ROM, 203 ... portable electronic device I / O, 204 ... external I / O, 205
... RAM, 206 ... User I / O, 207 ... Bus, 208 ... Input device, 209 ... Output device, 30 ... External information processing device.

Claims (4)

第一の生体情報の特徴量を登録データとして保持する携帯電子装置とデータ処理装置とにより、上記携帯電子装置の個人認証を行う個人認証方法において、
上記データ処理装置は、入力された第二の生体情報から特徴量を特徴データとして抽出し、上記特徴データについて所定の複数の近傍との距離を算出し、上記特徴データと上記算出された距離とを上記携帯電子装置に送信し、
上記携帯電子装置は、上記登録データと一致する上記複数の近傍のいずれかを選択し、上記選択された近傍と上記特徴データとの距離を用いることにより、上記特徴データと上記登録データとを照合することを特徴とする個人認証方法。
In the personal authentication method for performing personal authentication of the portable electronic device by the portable electronic device and the data processing device that hold the feature amount of the first biological information as registration data,
The data processing device extracts feature amounts as feature data from the input second biological information, calculates distances between the feature data and a plurality of predetermined neighborhoods, and calculates the feature data and the calculated distances. To the portable electronic device,
The portable electronic device collates the feature data with the registered data by selecting one of the plurality of neighbors that matches the registered data and using the distance between the selected neighborhood and the feature data. A personal authentication method characterized by:
請求項1記載の個人認証方法において、
上記携帯電子装置は、上記登録データの一部分を切り出し、上記切り出された部分登録データを上記データ処理装置に送信し、
上記データ処理装置は、上記特徴データと上記部分登録データとにより、上記特徴データと上記携帯電子装置に保持された上記登録データとの位置合わせを行い、上記位置合わせの処理を行った特徴データと、上記複数の近傍と上記特徴データとの距離に基づいて算出された見込み処理データとを上記携帯電子装置に送信することを特徴とする個人認証方法。
The personal authentication method according to claim 1,
The portable electronic device cuts out a part of the registration data, transmits the cut-out partial registration data to the data processing device,
The data processing device, the and the characteristic data and the partial registration data, aligns with the registration data held in the feature data and the portable electronic device, the feature data subjected to the process of alignment A personal authentication method comprising: transmitting to the portable electronic device, the expected processing data calculated based on the distance between the plurality of neighborhoods and the feature data .
個人認証を実行する携帯電子装置に、当該個人装置に用いる情報を送信できるデータ処理装置において、  In a data processing apparatus capable of transmitting information used for the personal device to a portable electronic device that executes personal authentication,
第一の生体情報の特徴量を登録データとして保持する手段と、上記登録データから登録データの一部を切り出し部分登録データを切り出す手段と、第二の生態情報の特徴データを受信し、上記登録データと一致する上記複数の近傍のいずれかを選択し、上記選択された近傍と上記特徴データとの距離を用いることにより、上記特徴データと上記登録データを照合する手段とを有する携帯電子装置に接続される送受信インタフェースと、Means for holding the feature quantity of the first biological information as registration data; means for cutting out part of the registration data from the registration data; and part registration data; receiving the feature data of the second biological information; A portable electronic device having means for collating the feature data with the registered data by selecting one of the plurality of neighbors that matches the data and using the distance between the selected neighborhood and the feature data A send / receive interface to be connected;
入力された上記第二の生情報から特徴量を上記特徴データとして抽出する抽出手段と、  Extraction means for extracting feature values as the feature data from the input second raw information;
上記部分登録データと上記特徴データについて所定の複数の近傍との距離を算出する演算手段と、Computing means for calculating the distance between the partial registration data and the feature data with a plurality of predetermined neighborhoods;
を有し、Have
上記送受信インタフェースを介して、上記特徴データと、上記算出された距離に基づく情報を前記携帯電子装置に送信し、Sending the feature data and information based on the calculated distance to the portable electronic device via the transmission / reception interface,
上記携帯電子装置は、上記登録データと一致する上記複数の近傍のいずれかを選択し、上記選択された近傍と上記特徴データとの距離を用いることにより、上記特徴データと上記登録データとを照合することを特徴とするデータ処理装置。The portable electronic device collates the feature data with the registered data by selecting one of the plurality of neighbors that matches the registered data and using the distance between the selected neighborhood and the feature data. A data processing apparatus.
請求項3記載のデータ処理装置において、  The data processing apparatus according to claim 3, wherein
上記演算手段は、上記特徴データと上記部分登録データとの位置合わせを行い、上記位置合わせの処理を行った特徴データと、上記複数の近傍と上記特徴データと距離に基づいて算出された見込み処理データとを前記携帯電子装置に送信することを特徴とするデータ処理装置。The calculation means aligns the feature data and the partial registration data, performs the alignment process, and the likelihood process calculated based on the plurality of neighborhoods, the feature data, and the distance A data processing device for transmitting data to the portable electronic device.
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