JP2002245458A

JP2002245458A - 署名認証装置、署名認証方法、及びプログラム

Info

Publication number: JP2002245458A
Application number: JP2001038801A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Ide; 博康井手
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2001-02-15
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2002-08-30

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、署名の文字間ギャップによ
る認証精度の低下を減らし、更に、筆跡全体が傾いて入
力される場合の補正の演算量を減らすことが可能な署名
認証装置、署名認証方法、及びプログラムを提供するこ
とである。【解決手段】署名認証処理部１１は、筆跡取得部１１
ａによって手書き入力されている署名について所定時間
間隔で筆跡の座標データを取り込み、ベクトルデータ化
処理部１１ｂによって座標データをベクトルデータ列
（絶対値と角度）に変換し、データ照合処理部１１ｄに
よってベクトルデータ列に変換された署名データと、登
録データバッファ１１ｃに予め登録されているベクトル
データ列に変換された登録署名データとを照合し、その
照合結果に基づいて署名を認証する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、署名認証装置、署
名認証方法、及びプログラムに係り、詳細には、手書き
入力された署名により個人を認証する署名認証装置、署
名認証方法、及びプログラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、コンピュータシステムやネッ
トワークシステムを使用する際に本人であることを確認
するため、認証処理が行われている。このような認証の
手法の一つとして、手書き入力された署名による本人認
証がある。また、認証処理をコンピュータ等により行わ
せるための署名認証装置が開発されている。

【０００３】従来の署名認証装置では、タブレット等の
入力機器に対して手書き入力された署名の筆跡から、形
状、スピード、ストローク、筆圧といった三次元時系列
情報を抽出し、抽出したこれらの三次元時系列情報と予
め登録されている署名についての上述の三次元時系列情
報とを照合することにより認証を行う。

【０００４】図９は、従来の署名認証装置における筆跡
データの処理方法を説明する図であり、（ａ）は筆圧の
時間変化、（ｂ）は筆跡のＸ座標の時間変化、（ｃ）は
筆跡のＹ座標の時間変化を示す各グラフである。即ち、
従来の署名認証装置では、筆跡入力時に所定時間間隔で
Ｘ座標、Ｙ座標、及び筆圧を取得し、これらの時間変化
情報と、予め登録されている署名についてのＸ座標、Ｙ
座標、及び筆圧の時間変化情報とを照合する。そして、
入力された筆跡と登録されている筆跡との類似度を判定
し、その判定結果により署名が本人により行われたもの
であるかを認証する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、座標を
パラメータとして筆跡を照合する署名認証装置では、例
えば筆跡全体が絶対軸に対して傾いて入力される場合
は、Ｘ座標、Ｙ座標が登録されている筆跡のそれと大き
く異なるため、その補正に多くの演算を行う必要があっ
た。具体的には、各角度毎に行列の掛け算を行う必要が
あり、その演算量は膨大なものであった。

【０００６】また、通常、文字と文字との間隔（文字間
ギャップ）は各入力毎に異なるものであるが、筆跡から
座標の時間変化のデータを抽出し、照合する場合には、
この文字間ギャップが署名全体のデータに影響を及ぼす
ため、正しい照合結果を得られないことがあった。

【０００７】本発明の課題は、署名の文字間ギャップに
よる認証精度の低下を減らし、更に、筆跡全体が傾いて
入力される場合の補正の演算量を減らすことが可能な署
名認証装置、署名認証方法、及びプログラムを提供する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項１記載の発明は、手書き入力された署名
の認証を行う署名認証装置であって、手書き入力されて
いる署名について、所定時間間隔で筆跡の座標データ
（Ｘt，Ｙt）を取り込み、この座標データをベクトルデ
ータ列（Ｖt，θt）に変換する変換手段（例えば、図２
に示す筆跡取得部１１ａ、ベクトルデータ化処理部１１
ｂ）と、この変換手段により変換されたベクトルデータ
列を登録署名データ（Ｖt0，θt0）として登録する登録
手段（例えば、図２に示す登録データバッファ１１ｃ）
と、新規に手書き入力される新規署名データについて前
記変換手段によってベクトルデータ列に変換し、この新
規署名データについてのベクトルデータ列（Ｖt，θt）
と前記登録手段によって予め登録されている登録署名デ
ータについてのベクトルデータ列（Ｖt0，θt0）とを照
合し、その照合結果に基づいて新規署名データを認証す
る認証手段（例えば、図２に示すデータ照合処理部１１
ｄ）と、を備えることを特徴としている。

【０００９】請求項１記載の署名認証装置によれば、変
換手段と、登録手段と、によって、手書き入力されてい
る署名の筆跡をベクトルデータ列に変換して、登録署名
データとして予め登録しておき、新規に署名データが入
力された際に、変換手段と、認証手段と、によって、こ
の新規署名データの筆跡をベクトルデータ列に変換し、
登録署名データのベクトルデータ列と照合し、その照合
結果により新規署名データを認証するので、角度と絶対
値をパラメータとするベクトルデータ列で署名を認証で
きる。その結果、署名の文字間ギャップ（文字と文字と
の間のばらつき）による影響をなくし、また、筆跡全体
が傾いて入力される場合にも、ベクトルデータ列（即
ち、絶対値と角度）を用いることによりその補正を加減
算で容易に処理できるため、演算量を大幅に減らすこと
ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明に係る
署名認証装置１の実施の形態を詳細に説明する。

【００１１】まず構成を説明する。本実施の形態では、
一例として、クレジットカード等の利用者の所有する記
録媒体からデータ（カード登録番号等の情報）を読出
し、或いはデータを書込む際に、署名により利用者を認
証する署名認証装置１について説明する。署名認証装置
１は、例えば店舗に設置され、カード管理会社のカード
情報管理サーバと通信接続されている（図示省略）。

【００１２】カード情報管理サーバは、カード情報（個
人情報、カード登録番号、カード利用可・不可情報、カ
ード利用状況、支払状況、その他の情報を含む）を管理
するカード情報管理機能を有するコンピュータである。
また、カード情報管理サーバは、カードの利用契約の際
に、そのカード内の記録媒体またはカード情報管理サー
バのデータベースに対して予め登録署名データや上記カ
ード情報を記録するカード情報記録機能を有する。

【００１３】図１は、署名認証装置１の装置構成の一例
を示すブロック図である。署名認証装置１は、ＣＰＵ
（Central Processing Unit）１０、タッチパネル入力
部１２、表示部１３、通信制御部１４、キー入力部１
５、カードリーダー１６、ＲＡＭ（Random Access Memo
ry）１７、ＲＯＭ（Read Only Memory）１８、外部記憶
装置１９、及び記録媒体２０によって構成されており、
記録媒体２０を除く各部はバス２１によって接続されて
いる。

【００１４】ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１８または外部記憶
装置１９に記憶されている当該署名認証装置１に対応す
る各種アプリケーションプログラムの中から指定された
アプリケーションプログラム、タッチパネル入力部１２
またはキー入力部１５から入力される各種指示をＲＡＭ
１７内のワークメモリに格納し、この入力指示及び入力
データに応じてＲＡＭ１７内に格納したアプリケーショ
ンプログラムに従って各種処理を実行し、その処理結果
をＲＡＭ１７内のワークメモリに格納するとともに、表
示部１３に表示する。そして、ワークメモリに格納した
処理結果をタッチパネル入力部１２またはキー入力部１
５から指示される外部記憶装置１９内の保存先に保存す
る。

【００１５】また、ＣＰＵ１０は、手書き入力された署
名についての認証を行う署名認証処理部１１を備える。
図２は、署名認証処理部１１の構成を示す機能ブロック
図である。署名認証処理部１１は、筆跡取得部１１ａ、
ベクトルデータ化処理部１１ｂ、登録データバッファ１
１ｃ、及びデータ照合処理部１１ｄにより構成される。

【００１６】筆跡取得部１１ａは、タッチパネル入力部
１２に対して入力されている署名の筆跡から、一定時間
間隔でＸ座標及びＹ座標を取得する。時刻ｔにおけるＸ
座標、Ｙ座標を夫々Ｘ_t、Ｙ_tと表す。

【００１７】ベクトルデータ化処理部１１ｂは、筆跡取
得部１１ａにて取得した各時刻における座標（Ｘ_t，
Ｙ_t）からベクトルデータを算出する。時刻ｔにおける
Ｘ座標、Ｙ座標を夫々Ｘ_t、Ｙ_tとし、時刻ｔ−１におけ
るＸ座標、Ｙ座標を夫々Ｘ_t-1、Ｙ_t-1とすると、それら
２点間のベクトルは、以下の式（１）、式（２）で表さ
れる。

【００１８】Ｖt＝√｛（Ｘ_t−Ｘ_t-1）²＋（Ｙ_t−Ｙ_t-1）²｝・・・・・（１） θt＝tan^-1｛（Ｙ_t−Ｙ_t-1）／（Ｘ_t−Ｘ_t-1）｝・・・・（２）ここで、Ｖtはベクトルの絶対値、θtは角度（絶対軸に
対する角度）である。

【００１９】図３は筆跡のベクトルデータ化処理を模式
的に示す図であり、図４は筆跡全体のベクトルの絶対値
と角度の時間変化を示すグラフである。

【００２０】図３（ａ）に示すように、タッチパネル入
力部１２に入力された筆跡は、図３（ｂ）に示すよう
な、夫々絶対値（Ｖt）と角度（θt）を持つ一連のベク
トルデータ列で表すことができる。各ベクトルの長さ
（絶対値）は筆跡の速度を表す。

【００２１】筆跡の各ベクトルデータの絶対値の時間変
化、即ち筆跡の入力速度は図４（ａ）のグラフで表さ
れ、角度の時間変化、即ち筆跡の方向は図４（ｂ）のグ
ラフで表される。

【００２２】このように筆跡から所定時間間隔でベクト
ルデータを抽出すると、即ち筆跡を絶対値Ｖtと角度θt
で表すと、絶対軸に対して筆跡全体が傾いて入力された
場合にも、その補正を加減算で行うことができ、演算量
が少なくなる。また、入力毎の文字の間隔（文字間ギャ
ップ）のばらつきを筆跡全体に及ぼすことなく局所化し
て表現できる。即ち、通常、文字の間隔は入力のたびに
異なり、筆跡をＸ座標、Ｙ座標の時間変化で表した場合
はその文字間隔のばらつきが筆跡全体のデータに影響を
及ぼし誤認識の原因となっていた。しかし、筆跡をベク
トルデータで表した場合は、文字間ギャップがデータ上
表れにくいため、照合の精度が向上する。

【００２３】ベクトルデータ化処理部１１ｂは、算出さ
れたベクトルデータ列（署名入力開始時から署名入力終
了時までの一連の時系列でのベクトルデータ）をデータ
照合処理部１１ｄに送出する。

【００２４】登録データバッファ１１ｃには、ベクトル
データ列に変換された署名データが登録署名データとし
て記憶される。なお、本実施の形態では、署名認証を行
う際に、利用者の所有するカードに予め記録されている
登録署名データをカードリーダ／ライタ１６にて読出
し、またはカード情報管理サーバのデータベースに予め
登録されている登録署名データを通信制御部１４を介し
て取得し、この登録署名データを登録データバッファ１
１ｃに確保する。

【００２５】データ照合処理部１１ｄは、ベクトルデー
タ化処理部１１ｂから送出される新たに入力された署名
（新規署名）についてのベクトルデータ列を、登録デー
タバッファ１１ｃに登録されている登録署名データにつ
いてのベクトルデータ列と照合する。

【００２６】ここで、ベクトルデータ列の照合処理につ
いて説明する。筆跡は入力のたびに時間長が変化するデ
ータであるので、その照合には、例えばＤＰマッチング
を利用することが望ましい。ＤＰマッチングとは、時間
長の変動を動的計画法（ＤＰ：Dynamic Programming）
を用いて時間正規化する手法である。以下、ＤＰマッチ
ングについて簡単に説明する。

【００２７】対応すべき２つのベクトルの系列を次のよ
うに表す。Ａ＝ａ1，ａ2，…，ａI Ｂ＝ｂ1，ｂ2，…，ｂJ

【００２８】Ａ，Ｂ両パターンの時間軸の対応付けは、
Ａ、Ｂからなる平面の格子点の系列で表される。即ち、
ＤＰマッチングでは、（ａ1，ｂ1）から始まり、（ａ
I，ｂJ）まで到達する交点の系列を算出する。交点の系
列Ｆは次のように表される。Ｆ＝ｃ1，ｃ2，…，ｃk，…，ｃK ｃk＝（ｉk，ｊk）

【００２９】また、Ａ，Ｂ間の各ベクトルの組（ａi，
ｂj）間の距離をｄ（ｉ，ｊ）で表すと、交点の系列Ｆ
に沿ったＡ，Ｂの距離の総和Ｄ（Ｆ）は次の式（３）で
表される。

【００３０】

【数１】

【００３１】ここで、ｗkは重み付け関数である。この
Ｄ（Ｆ）の値が小さいほど、ＡとＢの対応付けがよいこ
ととなる。

【００３２】単調連続性条件として、０≦ｉ_k−ｉ_k-1≦１０≦ｊ_k−ｊ_k-1≦１境界条件として、ｉ₁＝ｊ₁＝１ｉ_K＝Ｉ，ｊ_K＝Ｊを導入し、これらの条件を満たす範囲で、上式（３）で
表されるＤ（Ｆ）が最小となる交点系列Ｆを算出すれば
よい。

【００３３】ここで、ＤＰマッチング時の重みとして、
市街化距離を採用すると、ｗk＝（ｉ_k−ｉ_k-1）＋（ｊ_k−ｊ_k-1），（ｉ₀＝ｊ₀＝
０）となる。このとき、Ｄ（Ｆ）は次の式（４）に簡略化さ
れる。

【００３４】

【数２】

【００３５】以上の説明がＤＰマッチングの簡単な説明
である。本実施の形態では、照合すべきデータは予め登
録された署名のベクトルデータ列（絶対値と角度の系
列）と新規署名のベクトルデータ列（絶対値と角度の系
列）である。

【００３６】例えば、最も単純な第１の照合手順として
は、各ベクトルデータ列における絶対値の系列と角度の
系列とについて夫々独立にＤＰマッチングにより最小の
Ｄ（Ｆ）を算出し、両者の結果がともに所定のスレッシ
ュ値以下であれば、同一署名とする（図７（ａ）参
照）。

【００３７】照合の際は、各ベクトルの絶対値を筆跡全
体で正規化している。具体的には、例えば筆跡全体（ベ
クトルデータ列全体）のうち最大の絶対値で各ベクトル
の絶対値を割れば、各ベクトルの絶対値は０〜１の範囲
に正規化される。また、各ベクトルの角度は０〜２πの
範囲にあるものとする。この場合、スレッシュ値は、例
えば絶対値のＤＰマッチングで「０．２」、角度のＤＰ
マッチングで「１」とすればよい。

【００３８】また、第２の照合手順としては、絶対値の
系列と角度の系列とをまとめてＤＰマッチングすること
により最小のＤ（Ｆ）を算出し、その結果が所定のスレ
ッシュ値以下であれば、同一署名とする（図７（ｂ）参
照）。

【００３９】各ベクトルデータ列のベクトル間距離は、
絶対値と角度を同次元で扱い、ユークリッド距離で表し
た場合は、ｄ＝√[（1/2）｛（Ｖa−Ｖb）²＋（θa−θb）²｝] で表される。この場合、スレッシュ値は、例えば「０．
７」とすればよい。第２の照合手順では、絶対値の系列
と角度の系列とをまとめて処理することにより、絶対値
と角度についてＤＰマッチングにおける時間軸上での整
合性を取ることができる。

【００４０】データ照合処理部１１ｄは、登録されてい
る署名データのベクトルデータ列と、新規入力された署
名のベクトルデータ列と、について上述のようなＤＰマ
ッチングによる照合処理を行い、その照合結果をＣＰＵ
１０に出力する。ＣＰＵ１０は照合結果に応じた処理を
実行する。

【００４１】例えば、その照合結果により両署名データ
が同一であると認証された場合は、カードの利用、即ち
カードに対するデータの読出しや書き込み、またはカー
ドを利用した決済処理を許可するとともに、その新規署
名データのベクトルデータ列を登録署名データとしてカ
ード内の記録媒体またはカード情報管理サーバのデータ
ベースに更新登録させる。

【００４２】また、その照合結果により両署名データが
同一でないとされた場合は、通信制御部１４を介してカ
ード情報管理サーバに対して、そのカードの利用停止処
理を要求する。

【００４３】タッチパネル入力部１２は、入力ペン等の
座標を指示する装置と指示した座標を感知する透明な板
状の装置とを組み合わせた入力機器であり、電磁誘導方
式、磁気歪式、感圧式等の座標読み取り原理で入力ペン
によって指示された位置座標を検出し、検出した位置座
標をＣＰＵ１０に出力する。タッチパネル入力部１２は
表示部１３と一体となっており、その表示画面上に表示
されるアイコン等を入力ペンによって直接指示して入力
操作を行うことができるとともに、手書の文字をペンで
入力できる。

【００４４】表示部１３は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tub
e）、またはＬＣＤ（Liquid CrystalDisplay）等により
構成され、ＣＰＵ１０から入力される表示指示に従って
各種表示データの画面表示を行う。

【００４５】通信制御部１４は、モデム（ＭＯＤＥＭ：
MOdulator/DEModulator ）またはターミナルアダプタ
（ＴＡ：Terminal Adapter）等によって構成され、通信
回線を介して外部機器との通信を行うための制御を行
う。

【００４６】キー入力部１５は、カーソルキー、数字入
力キー及び各種機能キー等を備えたキーボード、及びマ
ウスを含み、キーボードで押下された押下信号やマウス
の位置信号をＣＰＵ１０に出力する。

【００４７】カードリーダ／ライタ１６は、ユーザの所
有する記録媒体（カード内の記録媒体）に記憶されてい
る情報を読取り、ＣＰＵ１０に出力し、またはＣＰＵ１
０から入力される情報をカードの記録媒体に書込む装置
である。カードは、半導体メモリを備えた接触式、或い
は非接触式のＩＣカードや、磁気記録媒体を備えた磁気
カード、またはＣＤ−ＲＯＭカード、その他の可搬のカ
ード状記録媒体であればどのようなものであってもよ
い。

【００４８】ＲＡＭ１７は、指定されたアプリケーショ
ンプログラム、入力指示、入力データ及び処理結果等を
格納するメモリ領域を有する。

【００４９】ＲＯＭ１８は、署名認証装置１に対応する
基本プログラムを格納している。すなわち、署名認証装
置１の電源がＯＮ状態にされた際に実行する初期プログ
ラム、各種演算プログラム、各処理モードにおいて実行
される処理プログラム等の書き換え不要な基本プログラ
ムを格納している。

【００５０】外部記憶装置１９は、プログラムやデータ
等が予め記憶された記録媒体２０を有し、記録媒体２０
は磁気的、光学的記録媒体、若しくは半導体等の不揮発
性メモリで構成されている。記録媒体２０は外部記憶装
置１９に固定的に設けたもの、若しくは着脱自在に装着
するものであり、この記録媒体２０には、署名認証装置
１のシステムプログラム、及びこれに対応する各種処理
プログラム、及びこれらのプログラムで処理されたデー
タ等を記憶する。

【００５１】また、記録媒体２０に記憶されたプログラ
ム、データ等は、その一部若しくは全部をサーバやクラ
イアント等の外部機器から、通信回線等の伝送媒体を介
して通信制御部１４から受信して記憶する構成にしても
よく、また、記録媒体２０はネットワーク上に構築され
たサーバの記録媒体であってもよい。更に、上記プログ
ラムを通信回線等の伝送媒体を介してサーバやクライア
ントへ伝送してこれらの機器にインストールする様に構
成してもよい。

【００５２】次に動作を説明する。後述する各フローチ
ャートに記述されている各機能を実現するためのプログ
ラムは、読み取り可能なプログラムコードの形態で署名
認証装置１の記録媒体２０またはカード情報管理サーバ
の記録媒体に格納されており、署名認証装置１のＣＰＵ
１０またはカード情報管理サーバのＣＰＵは該プログラ
ムコードに従った動作を逐次実行する。また、署名認証
装置１のＣＰＵ１０またはカード情報管理サーバのＣＰ
Ｕは伝送媒体を介して伝送される上記プログラムコード
に従った動作を逐次実行することもできる。すなわち、
記録媒体の他、伝送媒体を介して外部供給されたプログ
ラム／データを利用して本実施の形態特有の動作を実行
することもできる。

【００５３】図５はカードに署名データを登録（記録）
する際に実行される登録処理を説明するフローチャート
である。ここでは、カードの利用契約を結ぶ際にカード
管理会社のカード情報管理サーバにてこの登録処理が実
行される例を説明する。

【００５４】まず、ユーザはカード管理会社に赴き、カ
ード情報管理サーバに設けられるタッチパネル入力部に
対して署名の入力を行う（ステップＳ１）。カード情報
管理サーバではタッチパネル入力部から入力される署名
の筆跡データから所定時間間隔で座標データを抽出する
（ステップＳ２）。

【００５５】その後、カード情報管理サーバは抽出した
座標データをベクトルデータに変換し（ステップＳ
３）、変換した一連のベクトルデータ列をユーザの登録
署名データとして、カードに転送し、カード内の記録媒
体に記録する（ステップＳ４）。このとき、登録署名デ
ータとともに、必要なカード情報（カード登録番号等）
を記録する。ユーザは、このカードを受け取り、店舗で
の決済や電子商取引の決済に利用できる。また、カード
管理会社ではユーザの個人情報やカード情報、カードの
利用可・不可情報、支払状況等をカード情報管理サーバ
に登録する。

【００５６】なお、ユーザがカード管理会社に出向き、
署名データの登録を行うようにしたが、これに限定され
るものではなく、例えば、ネットワークを介して通信接
続されたユーザ端末（コンピュータ等）と、カード管理
会社のカード情報管理サーバと、の間で互いにデータを
伝送しながら行うものとしてもよい。即ち、署名データ
の入力処理をユーザ端末側に備えられるタッチパネル入
力部にて行い、オンラインでリアルタイムに送信される
署名の筆跡データをカード情報管理サーバにて受信し、
カード情報管理サーバはその受信した筆跡データから所
定時間間隔の座標データを抽出し、これをベクトルデー
タに変換し、カードに登録するようにしてもよい。その
後、カードは利用者の元に郵送等により送付されて利用
できるようになる。

【００５７】図６は、ユーザがそのカードを利用して署
名認証装置１の設置された店舗にて決済を行う場合のカ
ード決済処理を説明するフローチャートである。

【００５８】まず、署名認証装置１はカードリーダ／ラ
イタ１６にてカードに記録されている登録番号、登録署
名データ等のカード情報を読み出す（ステップＳ１
１）。ＣＰＵ１０はカードから読み出した登録署名デー
タ（ベクトルデータ列（Ｖt0，θt0））を署名認証処理
部１１の登録データバッファ１１ｃに確保する。その
後、署名認証装置１はカード管理会社のカード情報管理
サーバにアクセスし、当該カードの照会を要求する（ス
テップＳ１２）。

【００５９】カード情報管理サーバでは、署名認証装置
１からのカードの照会要求を受信すると、カード照会処
理を開始し、カード登録番号からユーザを特定し（ステ
ップＴ１）、支払状況情報を確認する（ステップＴ
２）。そして、支払状況情報に基づいてカード利用の可
否を判別し（ステップＴ３）、その判別結果を署名認証
装置１へ送信する（ステップＴ４）。

【００６０】署名認証装置１は、カード情報管理サーバ
からカード利用可否の判別結果データを受信し、その受
信した判別結果データからカード利用不可であることを
確認した場合は（ステップＳ１３；Ｎｏ）、カードによ
る決済を受付けずにそのまま処理を終了する。

【００６１】また、カード利用可能であれば（ステップ
Ｓ１３；Ｙｅｓ）、まずカウンタｎを「１」にセットす
る。カウンタｎは署名入力の回数をカウントする。ここ
では所定回数、例えば最大３回まで署名の再入力が許可
される。

【００６２】署名認証装置１のタッチパネル入力部１２
に対してユーザから署名が入力されると（ステップＳ１
５）、署名認証処理部１１は、その入力されている筆跡
データから筆跡取得部１１ａにより所定時間間隔で座標
データ（Ｘt，Ｙt）を抽出する（ステップＳ１６）。そ
して、ベクトルデータ化処理部１１ｂにより抽出した座
標データをベクトルデータ列（Ｖt，θt）に変換し、デ
ータ照合処理部１１ｄに送出する（ステップＳ１７）。

【００６３】データ照合処理部１１ｄは、入力された署
名のベクトルデータ列（Ｖt，θt）と、登録データバッ
ファ１１ｃに記録されている登録署名データのベクトル
データ列（Ｖt0，θt0）と、を照合する（ステップＳ１
９）。

【００６４】ここで、データ照合処理について図７を参
照して説明する。図７（ａ）は、絶対値と角度とを夫々
ＤＰマッチングする手法（第１の照合手順）を説明する
フローチャートであり、図７（ｂ）は、絶対値と角度と
をまとめてＤＰマッチングする手法（第２の照合手順）
を説明するフローチャートである。

【００６５】まず、図７（ａ）を参照して絶対値と角度
とを夫々ＤＰマッチングする手法（第１の照合手順）に
ついて説明する。なお、各ベクトルデータ列について絶
対値は０から１の値をとるように正規化されているもの
とする。また、角度は０から２πの値とする。

【００６６】第１の照合手順では、まず、登録署名デー
タと新規署名データの各ベクトルデータ列の絶対値につ
いてＤＰマッチングする（ステップＳ３１）。そして、
そのＤＰマッチングにより得た結果（上式（４）のＤ
（Ｆ）の値）が、所定のスレッシュ値以下であるか判定
する（ステップＳ３２）。ここで、スレッシュ値は、例
えば「０．２」等である。

【００６７】絶対値のＤＰマッチングによる結果がスレ
ッシュ値より大きい場合は（ステップＳ３２；Ｎｏ）、
署名は同一でない、即ち他人による署名と判定して（ス
テップＳ３３）、その照合結果をＣＰＵ１０に出力す
る。

【００６８】一方、絶対値のＤＰマッチングによる結果
がスレッシュ値以下であれば（ステップＳ３２；Ｙｅ
ｓ）、次に、各ベクトルデータ列の角度についてＤＰマ
ッチングする（ステップＳ３４）。そして、そのＤＰマ
ッチングにより得た結果（上記数式（４）のＤ（Ｆ）の
値）が、所定のスレッシュ値以下であるか判定する（ス
テップＳ３５）。ここで、スレッシュ値は、例えば
「１」等である。

【００６９】角度のＤＰマッチングによる結果がスレッ
シュ値より大きい場合は（ステップＳ３５；Ｎｏ）、署
名は同一でない、即ち他人による署名と判定して（ステ
ップＳ３３）、その照合結果をＣＰＵ１０に出力する。
一方、角度のＤＰマッチングによる結果がスレッシュ値
以下であれば（ステップＳ３５；Ｙｅｓ）、署名は同一
であると判定して、その照合結果をＣＰＵ１０に出力す
る（ステップＳ３６）。

【００７０】署名が同一であると判定されると、ＣＰＵ
１０はその新規署名のベクトルデータ列を登録署名デー
タとして登録する再登録処理を実行する。

【００７１】図８は再登録処理を説明するフローチャー
トである。図８に示すように、再登録処理において署名
認証装置１のＣＰＵ１０はベクトルデータ化した新規署
名データ（Ｖt，θt）を登録署名データ（Ｖt0，θt0）
としてカードリーダ／ライタ１６によってカードへ書込
ませる（再登録する）（ステップＳ５１、Ｓ５２）。

【００７２】次に、図７（ｂ）を参照して絶対値と角度
とをまとめてＤＰマッチングする手法（第２の照合手
順）について説明する。なお、新規署名データと登録署
名データの各ベクトルデータ列について、同様に、絶対
値は０から１の値をとるように正規化されているものと
する。また、角度は０から２πの値をとる。

【００７３】第２の照合手順では、まず、各ベクトルデ
ータ列の絶対値と角度とをまとめたベクトル間距離を算
出し、算出したベクトル間距離によりＤＰマッチングす
る（ステップＳ４１）。そして、そのＤＰマッチングに
より得た結果（上式（４）のＤ（Ｆ）の値）が、所定の
スレッシュ値以下であるか判定する（ステップＳ４
２）。ここで、スレッシュ値は例えば「０．７」等であ
る。

【００７４】ＤＰマッチングによる結果がスレッシュ値
より大きい場合は（ステップＳ４２；Ｎｏ）、署名は同
一でない、即ち他人による署名と判定して（ステップＳ
４３）、その照合結果をＣＰＵ１０に出力する。また、
ＤＰマッチングによる結果がスレッシュ値以下であれば
（ステップＳ４２；Ｙｅｓ）、署名は同一であると判定
して、その照合結果をＣＰＵ１０に出力する（ステップ
Ｓ４４）。

【００７５】署名が同一であると判定されると、ＣＰＵ
１０は図８に示す再登録処理を実行し、新規署名のベク
トルデータ列を登録署名データとしてカードに再登録す
る（ステップＳ４５）。

【００７６】以上説明したようにデータ照合処理が終了
すると、ＣＰＵ１０は図６のステップＳ１９以降の処理
を行う。即ち、データ照合処理の結果により、同一署名
であると認証された場合は（ステップＳ１９；Ｙｅ
ｓ）、カードの利用を許可してそのカードによる決済処
理を行う（ステップＳ２０）。

【００７７】また、同一署名であると認証されない場合
は（ステップＳ１９；Ｎｏ）、カウンタｎの値をインク
リメントして（ｎ＝ｎ＋１；ステップＳ２１）、カウン
タの値ｎが「３」以下であれば（ステップＳ２２；Ｎ
ｏ）、ステップＳ１５に戻り、ユーザに署名の再入力を
許可し、ステップＳ１５〜Ｓ１９の署名の認証処理を実
行する。カウンタの値ｎが「３」より大きい場合、即
ち、３回の署名入力で同一署名であると認証されない場
合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）は、ＣＰＵ１０は通信制
御部１４を介してカード情報管理サーバにアクセスし、
このカードの登録番号と、カード利用停止要求とを送信
する（ステップＳ２３）。即ち、このカードの利用を禁
止するための処理を行う。

【００７８】カード情報管理サーバにおいて、署名認証
装置１からカードの利用停止要求等を受信すると、カー
ド利用停止処理を開始し、受信したカード登録番号から
ユーザを特定し（ステップＴ１１）、そのユーザに対応
する利用可・不可情報を「利用不可」にする等のカード
の利用を停止するための処理を行い（ステップＴ１
２）、署名認証装置１に利用停止処理を完了した旨の通
知を送信する（ステップ１３）。

【００７９】署名認証装置１はカード情報管理サーバか
らカード利用停止処理の完了通知を受信すると（ステッ
プＳ２４；Ｙｅｓ）、一連のカード決済処理を終了す
る。

【００８０】以上説明したように、本実施の形態の署名
認証装置１は、署名認証処理部１１として、筆跡取得部
１１ａ、ベクトルデータ化処理部１１ｂ、登録データバ
ッファ１１ｃ、及びデータ照合処理部１１ｄを備え、筆
跡取得部１１ａによって、手書き入力されている署名に
ついて所定時間間隔で筆跡の座標データを取り込み、ベ
クトルデータ化処理部１１ｂによって、座標データをベ
クトルデータ列に変換し、データ照合処理部１１ｄによ
って、ベクトルデータ列に変換された署名データと、登
録データバッファ１１ｃに予め登録されているベクトル
データ列に変換された登録署名データとを照合し、その
照合結果に基づいて署名を認証する。

【００８１】従って、角度と絶対値をパラメータとする
ベクトルデータ列で筆跡を認証できる。その結果、署名
の文字間ギャップ（文字間隔のばらつき）による誤認証
を防ぎ、また、筆跡全体が傾いて入力される場合にも、
筆跡をベクトルデータ列（即ち、絶対値と角度）として
処理することにより、その補正を加減算で処理できるた
め、演算量を大幅に減らすことができる。

【００８２】また、データ照合処理部１１ｄではＤＰマ
ッチングによる照合を行うので、筆跡入力時の時間的な
ばらつき（入力速度のばらつき）を正規化し、その影響
を抑えた照合を行うことが可能になり、認証精度を向上
できる。

【００８３】また、各ベクトルデータ列に含まれるベク
トルの絶対値と、角度とを夫々照合するようにすれば、
単純な演算処理で署名を認証できる。

【００８４】また、ベクトルデータ列を照合する際に、
ベクトルの絶対値及び角度をまとめたベクトル間距離を
算出し、夫々の筆跡について時間軸上での整合を取るこ
とができ、照合の精度を向上させることができる。

【００８５】また、認証の結果、登録署名データと新規
署名データとが同一の筆跡であると認証された場合に、
新規署名データのベクトルデータ列を新たな登録署名デ
ータとして、予め登録されている登録署名データに代え
て更新登録するので、筆跡の経年変化を吸収し、反映で
きる。

【００８６】また、認証の結果、登録署名データと新規
署名データとが同一の筆跡でないと判定された場合は、
カード情報を管理するカード情報管理サーバに対してそ
のカードについての利用停止処理を要求する等、カード
の利用を禁止する処理を行うので、カードの不正使用を
防ぐことができ、また、カード情報の管理も容易とな
る。

【００８７】なお、上述の実施の形態ではクレジットカ
ード利用時の署名認証を一例として説明したが、これに
限定されるものではなく、本発明はいかなる署名認証に
も適用可能である。

【００８８】また、カード管理会社と署名認証装置１と
がネットワークを介して通信接続されている例を示した
が、これに限定されるものではなく、署名認証装置１に
カード情報の管理機能やカード情報登録機能を持たせ、
署名認証装置１のローカルな処理で上述の実施の形態と
同様の処理を行うようにしてもよい。

【００８９】また、ベクトルデータ列に変換された署名
データの登録先はカードではなく、ユーザが携帯して使
用する携帯端末（ＰＤＡや携帯電話端末等）であっても
よい。この場合、署名認証装置１はカードリーダ／ライ
タ１６に代えて、ユーザの携帯端末との間で各種データ
の送受信を行う通信インターフェイスを備え、ユーザは
決済時に携帯端末によって署名認証装置１に対して、登
録署名データやカード登録番号等の各種データを送信
し、署名認証装置１はこれらのデータを携帯端末から受
信し、署名認証装置１における署名の照合を行って同一
署名であると認証された場合に、その携帯端末をクレジ
ットカードと同様に利用する。

【００９０】また、上述の実施の形態では、店舗側に署
名認証装置が設置される例を示したが、これに限定され
るものはなく、例えばカード管理会社側に署名認証装置
１を設置し、店舗端末側には署名を入力するタッチパネ
ル入力部とカード管理会社の署名認証装置への通信制御
部を設け、ベクトルデータ列に変換された署名データの
登録先をカード情報管理サーバのデータベース（記録媒
体）としてもよい。この場合、店舗端末では新規入力さ
れた署名データをオンラインでリアルタイムにカード情
報管理サーバに送出し、カード情報管理サーバ側で、上
述の実施の形態における筆跡取得処理、ベクトルデータ
化処理、データ照合処理と同様の処理を行って、署名を
認証し、その認証結果を店舗端末に送信し、認証結果に
応じた処理（決済処理等）を行わせるようにしてもよ
い。

【００９１】また、データ照合処理部１１ｄの第２の照
合手順（ベクトルの絶対値と角度をまとめてＤＰマッチ
ングする）の説明では、ベクトル間距離としてユークリ
ッド距離を用いる例を示したが、これに限定されるもの
ではなく、例えばハミング距離ｄ＝（1/2）（|（Ｖa−Ｖb）｜＋｜（θa−θb）｜）や、チェビシェフ距離ｄ＝max（|（Ｘｎ−Ｙｎ）｜，｜（θa−θb）｜）を用いることとしてもよい。

【００９２】また、データ照合処理部１１ｄではＤＰマ
ッチングにより照合処理を行う例を示したが、これに限
定されるものではなく、例えば、線形補間による照合、
スプライン関数を用いて各点を滑らかに結ぶ曲線を計算
し照合する手法等、その他の照合手法を用いてもよい。

【００９３】また、ＤＰマッチングは説明を簡単にする
ために最も単純な一例を説明したが、これに限定される
ものではなく、認証の厳密さの程度や適切な演算量に対
応するため、適切な重み関数ｗｋを採用したり、種々の
ＤＰマッチング（端点フリーＤＰマッチング、圧縮ＤＰ
マッチング、staggered array ＤＰマッチング）を採用
するようにしてもよい。

【００９４】

【発明の効果】請求項１、７、及び８記載の発明によれ
ば、手書き入力されている署名の筆跡をベクトルデータ
列に変換して、登録署名データとして予め登録してお
き、新規に署名データが入力された際に、この新規署名
データの筆跡をベクトルデータ列に変換し、登録署名デ
ータのベクトルデータ列と照合し、その照合結果により
新規署名データを認証するので、角度と絶対値をパラメ
ータとするベクトルデータ列で署名を認証できる。その
結果、署名の文字間ギャップ（文字と文字との間のばら
つき）による影響をなくし、また、筆跡全体が傾いて入
力される場合にも、ベクトルデータ列（即ち、絶対値と
角度）を用いることによりその補正を加減算で容易に処
理できるため、演算量を大幅に減らすことができる。

【００９５】請求項２記載の発明によれば、ＤＰマッチ
ングによる照合を行うことにより、署名入力時の時間的
なばらつきを正規化し、その影響を抑えた照合を行うこ
とが可能になり、認証精度を向上できる。

【００９６】請求項３記載の発明によれば、ベクトルデ
ータ列を照合する際に、各ベクトルデータ列に含まれる
ベクトルの絶対値と角度とを夫々別に照合するので、単
純なＤＰマッチングにより各ベクトルデータ列の照合を
行える。

【００９７】請求項４記載の発明によれば、各ベクトル
データ列の絶対値及び角度をまとめたベクトル間距離を
用いて照合するので、時間軸上での整合を取ることがで
きる。

【００９８】請求項５記載の発明によれば、認証の結
果、新規署名データが登録署名データと同一であると認
証された場合に、その新規署名データのベクトルデータ
列を新たな登録署名データとして、予め登録されている
登録署名データに代えて更新登録するので、筆跡の経年
変化を吸収し、反映した署名認証装置を提供できる。

【００９９】請求項６記載の発明によれば、ユーザの所
有する記録媒体に記録された情報を該記録媒体から読出
し、或いは書込む際に、新規署名データを入力させ、こ
の新規署名データについてのベクトルデータ列と予め登
録されている登録署名データについてのベクトルデータ
列とを照合し、その照合結果に基づいて新規署名データ
を認証し、認証の結果、新規署名データが登録署名デー
タと同一の署名であると認証されなかった場合に、禁止
処理実行手段によって、前記記録媒体からの情報の読出
し、或いは書込みを禁止させる処理を実行するので、記
録媒体に記録された情報の本人以外による不正使用を防
ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】署名認証装置１の装置構成の一例を示すブロッ
ク図である。

【図２】署名認証処理部１１の構成を示す機能ブロック
図である。

【図３】筆跡のベクトルデータを模式的に示す図であ
る。

【図４】本発明における筆跡データの処理の仕方を説明
する図であり（ａ）は筆跡を表すベクトルの絶対値の時
間変化、（ｂ）は角度の時間変化を示すグラフである。

【図５】登録処理を説明するフローチャートである。

【図６】カード決済処理を説明するフローチャートであ
る。

【図７】（ａ）は、絶対値と角度とを夫々ＤＰマッチン
グする手法（第１の照合手順）を説明するフローチャー
トであり、図（ｂ）は、絶対値と角度とをまとめてＤＰ
マッチングする手法（第２の照合手順）を説明するフロ
ーチャートである。

【図８】再登録処理を説明するフローチャートである。

【図９】従来の署名認証における筆跡データの処理の仕
方を説明する図である。

【符号の説明】

１署名認証装置１０ＣＰＵ１１署名認証処理部１１ａ筆跡取得部１１ｂベクトルデータ化処理部１１ｃ登録データバッファ１１ｄデータ照合処理部１２タッチパネル入力部１３表示部１４通信制御部１５キー入力部１６カードリーダ／ライタ１７ＲＡＭ１８ＲＯＭ１９外部記憶装置２０記録媒体２１バス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】手書き入力された署名の認証を行う署名認
証装置であって、手書き入力されている署名について、所定時間間隔で筆
跡の座標データを取り込み、この座標データをベクトル
データ列に変換する変換手段と、この変換手段により変換されたベクトルデータ列を登録
署名データとして登録する登録手段と、新規に手書き入力される新規署名データについて前記変
換手段によってベクトルデータ列に変換し、この新規署
名データについてのベクトルデータ列と前記登録手段に
よって予め登録されている登録署名データについてのベ
クトルデータ列とを照合し、その照合結果に基づいて新
規署名データを認証する認証手段と、を備えることを特徴とする署名認証装置。
【請求項２】前記認証手段は、ＤＰマッチングによる照
合を行うことを特徴とする請求項１記載の署名認証装
置。
【請求項３】前記認証手段は、前記各ベクトルデータ列
に含まれるベクトルの絶対値と角度とを夫々別に照合す
ることを特徴とする請求項１記載の署名認証装置。
【請求項４】前記認証手段は、前記各ベクトルデータ列
に含まれるベクトルの絶対値及び角度をまとめたベクト
ル間距離を算出し、このベクトル間距離に基づいてその
各ベクトルデータ列を照合することを特徴とする請求項
１記載の署名認証装置。
【請求項５】前記認証手段による認証の結果、前記新規
署名データが前記登録署名データと同一の署名であると
認証された場合に、その新規署名データについてのベク
トルデータ列を新たな登録署名データとして、前記登録
署名データに代えて更新登録する更新登録手段を更に備
えることを特徴とする請求項１記載の署名認証装置。
【請求項６】前記認証手段は、ユーザの所有する記録媒
体に記録された情報を該記録媒体から読出し、或いは書
込む際に、新規署名データを入力させ、この新規署名デ
ータについて前記変換手段によってベクトルデータ列に
変換し、この新規署名データについてのベクトルデータ
列と前記登録手段によって予め登録されている登録署名
データについてのベクトルデータ列とを照合し、その照
合結果に基づいて新規署名データを認証し、前記認証手段による認証の結果、前記新規署名データが
前記登録署名データと同一の署名であると認証されなか
った場合に、前記記録媒体からの情報の読出し、或いは
書込みを禁止させる処理を実行する禁止処理実行手段を
更に備えることを特徴とする請求項１記載の署名認証装
置。
【請求項７】手書き入力された署名の認証を行う署名認
証方法であって、手書き入力されている署名について、所定時間間隔で筆
跡の座標データを取り込み、この座標データをベクトル
データ列に変換する変換工程と、この変換工程により変換されたベクトルデータ列を登録
署名データとして登録する登録工程と、新規に手書き入力される新規署名データについて前記変
換工程によってベクトルデータ列に変換し、この新規署
名データについてのベクトルデータ列と前記登録工程に
よって予め登録されている登録署名データについてのベ
クトルデータ列とを照合し、その照合結果に基づいて新
規署名データを認証する認証工程と、を含むことを特徴とする署名認証方法。
【請求項８】コンピュータに、手書き入力されている署名について、所定時間間隔で筆
跡の座標データを取り込み、この座標データをベクトル
データ列に変換する変換機能と、この変換機能により変換されたベクトルデータ列を登録
署名データとして登録する登録機能と、新規に手書き入力される新規署名データについて前記変
換機能によってベクトルデータ列に変換し、この新規署
名データについてのベクトルデータ列と前記登録機能に
よって予め登録されている登録署名データについてのベ
クトルデータ列とを照合し、その照合結果に基づいて新
規署名データを認証する認証機能と、を実現させるためのプログラム。