JP2003316389A - 個人認証方法とその装置、及び個人特徴割出プログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セキュリティレベルが高く、低コストでノイズ
の影響が少ない音声による個人認証システムを提案し、
個人認証システムの導入を促して社会のセキュリティ問
題解決に貢献する。 【解決手段】個人認証方法、その装置又はそのシステム
として、認証対象者の音声を集音する集音手段と、該音
声中の音量変化によって現れる複数の音量特徴部を抽出
する特徴部抽出手段と、前記音量特徴部の相関関係に現
れる個人特徴情報を割り出す個人特徴割出手段と、記憶
手段に記憶した認証対象者別の基準特徴情報と前記個人
特徴情報とを比較する比較手段と、該比較結果に基づき
本人を認証する認証手段を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば認証対象
者の音声をマイクで集音し、該音声に基づいて本人であ
るか否かを認証するような個人認証方法とその装置及び
そのシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、音声による個人認証方法として、
認証対象者の声紋を利用したものが存在している。該声
紋は、音声を時間、周波数及び大きさで表現したパター
ンであり、この声紋に対して周波数分析を行い、予め登
録している個人パターンとマッチングすることで、本人
であるか否かを認証している。

【０００３】この声紋を利用する個人認証は、例えばパ
ーソナルコンピュータに備える場合であれば、近年増加
しているマイク付きのパーソナルコンピュータにソフト
ウェアをインストールするだけで使用でき、スキャナ等
の他のハードウェアが不要であるため、虹彩，網膜，指
紋等他のバイオメトリクス認証技術と比較してコストパ
フォーマンスが潜在的に優れている。

【０００４】このような声紋を利用する方式としては、
事前に登録したキーワードと比較するキーワード認証方
式と、通常の会話中の自由音声から認証するフリーワー
ド認証方式が存在している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記フリーワ
ード認証方式は、本人の会話を録音して再生すると、そ
の会話内容がどのようなものであっても本人であると認
証してしまうため、他人によるなりすましが容易であり
セキュリティレベルに問題があった。

【０００６】また、両方式とも使用するのが声紋である
ため、集音時にマイクのノイズが発生すると、声紋の周
波数に影響して認証率が低下することとなるため、パー
ソナルコンピュータに付属のマイクでは不十分であり、
高精度のマイクが必要であった。さらには、認証対象者
が風邪をひいた場合等、声質が変化した場合に声紋が一
致せず、本人でないと識別されるという問題も存在して
いた。

【０００７】この発明は、セキュリティレベルが高く、
低コストでノイズの影響が少ない音声による個人認証シ
ステムを提案し、個人認証システムの導入を促して社会
のセキュリティ問題解決に貢献することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、認証対象者
の音声を集音手段で集音し、該音声中の音量変化によっ
て現れる音量特徴部の複数を特徴部抽出手段で抽出し、
前記複数の音量特徴部の相関関係に現れる個人特徴情報
を個人特徴割出手段で割り出し、記憶手段に記憶した認
証対象者別の基準特徴情報と前記個人特徴情報とを比較
手段で比較し、該比較結果に基づき認証手段で本人を認
証する個人認証方法又はその装置であることを特徴とす
る。

【０００９】これにより、認証対象者の音声の音量に基
づいて本人か否かを確認することができ、ノイズの干渉
による影響を受けずに手軽かつ高精度な個人認証が可能
になる。

【００１０】また、音量に基づいて本人か否かを確認す
るため、風邪等の体調の影響を受けることなく、常時高
精度で個人認証することが可能となる。

【００１１】さらには、周波数特性を認証条件に使用し
ないため、個人特徴情報の抽出が容易であり、かつ基準
特徴情報との比較も容易となり、マッチング時間が短縮
できる。これにより、大規模システムで相当数の人数を
個人認証するような場合であっても、迅速かつ確実に本
人を認証することができる。

【００１２】前記集音手段は、ハンドマイク、卓上マイ
ク、ヘッドマイク等、音を集音する集音装置で構成する
ことを含む。

【００１３】前記特徴音量部は、発音開始部、発音終了
部、最大音量部、最大音量から順に所定個数抽出する複
数の大音量部、所定音量を超過する１又は複数の大音量
部、最小音量部、最小音量から順に所定個数抽出する複
数の小音量部、所定音量を下回る１又は複数の小音量部
等、音量に現れる特徴のいずれか又は複合で構成するこ
とを含む。前記特徴音量部の抽出は、認証対象者の発音
終了後に抽出する、あるいは発音中にリアルタイムで特
徴抽出することを含む。

【００１４】前記相関関係に現れる個人特徴情報は、音
量特徴部間の時間比率、各音量特徴部同士の音量比率、
最大音量部，第２大音量部，及びその他の大音量部が現
れる順番、最小音量部，第２小音量部，及びその他の小
音量部が現れる順番、又はこれらの複合で形成すること
を含む。

【００１５】前記基準特徴情報は、前記個人特徴情報を
同一の認証対象者から複数回サンプリングした平均デー
タ、又は各サンプリングデータの傾向から本人として許
容する所定の幅（例えば標準偏差×所定数）を持たせた
認証許容データ等の基準データで構成することを含む。

【００１６】前記比較手段は、前記個人特徴情報と前記
基準特徴情報とをマッチングするマッチングプログラム
を実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）又はＭＰＵ（マ
イクロプロセッサ）等の制御装置で構成することを含
む。

【００１７】前記認証手段は、前記比較手段の結果が所
定値、所定値以内又は所定値以外であれば本人として認
証する認証プログラムを実行するＣＰＵ又はＭＰＵ等の
制御装置で構成することを含み、認証結果を出力するこ
とを含む。

【００１８】好ましい実施の形態として、前記音量特徴
部を、認証対象者の発音開始部、所定音量部、及び発音
終了部で形成することができる。

【００１９】前記所定音量部は、最大音量又は／及び最
小音量を示す最突出音量部、最大音量又は／及び最小音
量から順に所定個数抽出する複数の突出音量部、所定音
量を超過又は／及び下回る１又は複数の所定レベル音量
部、又はこれらの複合で形成することを含む。

【００２０】前記構成により、単語や文章等の言葉を人
が発声する際、同一の言葉であれば同一若しくはほぼ同
一のアクセントで発音することを利用し、このアクセン
トを的確に抽出して個人認証を行うことができる。

【００２１】また好ましい実施の形態として、前記相関
関係を、前記音量特徴部間の時間比率で形成することが
できる。

【００２２】これにより、例えば認証対象者が本人であ
ると正しく認識できなかったため再度ゆっくり発音され
た場合等、認証対象者の気分や体調によって変化する発
音スピードに対応することができる。すなわち、発音ス
ピードが変化しても音量特徴部が現れる時間比率は同一
若しくはほぼ同一であり、この特性を利用して本人であ
ると認証することが可能になる。

【００２３】またこの発明は、前記集音手段を備えて認
証対象者に操作させる操作端末と、前記記憶手段を備え
て前記基準特徴情報を管理する管理サーバを通信手段で
通信可能に接続し、前記個人認証方法を実行可能に構成
した個人認証システムとすることができる。

【００２４】前記特徴部抽出手段、個人特徴割出手段、
記憶手段、比較手段、及び認証手段は、前記管理サーバ
に備える、又は前記操作端末に備える、あるいは管理サ
ーバと操作端末の両方に備える、若しくは一部を操作端
末に備えて残りを管理サーバ備えることを含む。

【００２５】前記記憶手段は、前記管理サーバ、前記操
作端末、又は、前記管理サーバ又は／及び前記操作端末
と通信可能なその他の装置（データベースサーバ等）に
備えることを含む。

【００２６】前記構成により、認証対象者の基準特徴情
報を管理サーバで一元管理することができ、基準特徴情
報の更新及び管理が容易になると共に、利用を許可する
認証対象者以外の基準特徴情報が不正に登録されるよう
な不正行為を、管理サーバの管理のみで排除することが
できる。

【００２７】また、操作端末を複数備えた場合であって
も、認証対象者である利用者は、各操作端末で個人認証
を受けることが可能になり、個人毎に操作端末を設置す
る必要がなく、操作端末の台数削減を実現すると共に利
用者の利便性を向上することができる。

【００２８】またこの発明は、前記個人認証システムに
使用する操作端末とすることができる。これにより、利
用者は操作端末を操作して個人認証を受けることが可能
になる。

【００２９】またこの発明は、前記個人認証システムに
使用する管理サーバとすることができる。これにより、
基準特徴情報を一元管理することができる。

【００３０】またこの発明は、認証対象者の音声中の音
量変化によって現れる複数の音量特徴部を抽出し、前記
複数の音量特徴部の相関関係に現れる個人特徴情報を割
り出す個人特徴割出プログラムとすることができる。

【００３１】これにより、例えばマイクつきのパーソナ
ルコンピュータ（又は管理サーバ）に該個人特徴割出プ
ログラムをインストールし、登録した特定利用者以外は
前記パーソナルコンピュータ（又は管理サーバ）を操作
できないように限定するといったことが容易に実行でき
る。すなわち、該個人特徴割出プログラムによって、音
声による個人認証機能を既存の装置又は既存のシステム
に付与することが容易になり、手軽で精度の高い個人認
証装置又は個人認証システムを提供することができる。

【００３２】またこの発明は、前記個人特徴割出プログ
ラムを記録した記録媒体とすることができる。前記記録
媒体は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＭＯディス
ク、フロッピー（登録商標）ディスク、又はフラッシュ
メモリカード等、磁気方式又は光方式によって情報を記
録する媒体で構成することを含む。

【００３３】前記構成により、記録媒体を介して個人認
証機能を装置又はシステムに付与することが可能にな
る。従って、手軽な個人認証ソフトをパッケージ販売す
るといったことも可能になり、委託開発形式が多く費用
面で敷居の高い個人認証の導入を、明確に表記した低価
格で提供して個人認証の導入件数を大幅に増大すること
ができる。

【００３４】

【発明の効果】この発明により、個人認証の導入件数を
増大し、セキュリティ強化が望まれる社会の要望に答
え、個人認証市場を活性化させ、コンピュータの発達し
た現代の社会活動の健全性を向上することができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を以下図面
と共に説明する。まず、図１に示す個人認証システム１
のシステム構成図と共に、個人認証システム１の構成に
ついて説明する。

【００３６】個人認証システム１は、認証データベース
（認証ＤＢ）２１を備えた管理サーバ１０と、認証対象
者に操作させる複数の操作端末３０，…とを、ハブ（図
示省略）を介してＬＡＮケーブル２で接続して構成して
おり、これにより一企業内のイントラネットを構築して
いる。

【００３７】前記管理サーバ１０は、ＣＤ−ＲＯＭドラ
イブ１７を搭載した本体１１と、該本体１１に接続した
モニタ１４、キーボード１５、マウス１６、及び認証デ
ータベース２１を格納したハードディスク２０（後述）
とを備えている。

【００３８】前記認証データベース２１は、図２のデー
タ説明図に示すように、認証対象者のＩＤ、パスワー
ド、氏名、認証禁止か否かを示す認証禁止フラグ、発音
のアクセント数、及び後述する時間比率の平均値ｍ１，
ｍ２，…で形成する認証基準データを記憶しており、該
認証基準データを本人認証の基準とする。

【００３９】図１に示した前記操作端末３０は、ＣＤ−
ＲＯＭドライブ３７を搭載した本体３１と、該本体３１
に接続したモニタ３４、キーボード３５、マウス３６、
及び個人認証用のマイク３８とを備えている。

【００４０】また、前記管理サーバ１０及び前記操作端
末３０には、個人認証システム１に必要なソフトウェア
として、図３の斜視図に示すソフトウェアパッケージ５
０に同梱の各プログラムをインストール済みである。

【００４１】該ソフトウェアパッケージ５０は、サーバ
用インストールＣＤ−ＲＯＭ５１、サーバ管理者用テク
ニカルマニュアル５２、端末用インストールＣＤ−ＲＯ
Ｍ５３、端末利用者用ユーザマニュアル５４、及びユー
ザ登録カード５５を、包装ケース５６に収納して構成し
ている。

【００４２】前記サーバ用インストールＣＤ−ＲＯＭ５
１は、認証データベース、特徴割出プログラム、比較認
証プログラム、基準登録プログラム、及び基準データ作
成プログラムをインストールするサーバ用インストール
プログラムを記録している。

【００４３】前記端末用インストールＣＤ−ＲＯＭ５３
は、音声取得プログラム、及び認証依頼プログラムをイ
ンストールする端末用インストールプログラムを記録し
ている。

【００４４】以上に説明したシステム構成により、管理
サーバ１０で認証基準データの認証データベース２１へ
の登録及び管理を実行し、操作端末３０を操作する利用
者（認証対象者）の音声をマイク３８（操作端末３０
側）で集音して、本人であるか否かを認証することがで
きる。

【００４５】次に、図４の管理サーバ１０の制御回路を
示すブロック図と共に、管理サーバ１０の構造について
説明する。

【００４６】管理サーバ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲ
ＡＭで構成する制御装置１３を備え、該制御装置１３に
Ｉ／Ｏインータフェース１２を介して以下の各装置を接
続している。

【００４７】モニタ１４は、制御装置１３から受信する
ＲＧＢ信号に従って、文字、図形、及び記号等の画像を
表示する。この画像には、認証データベース２１をメン
テナンスするメンテナンス画面や、システム管理者が認
証対象者にＩＤを発行する画面を含む。

【００４８】キーボード１５は、認証対象者にアルファ
ベット、数字、記号を入力させる装置であり、入力され
たキー信号を入力信号として制御装置１３に送信する。
認証対象者へのＩＤ発行時には、ＩＤ、パスワード、及
び氏名といった認証基準データに必要な個人情報の入力
を許容する。

【００４９】マウス１６は、サーバ管理者若しくは認証
対象者が制御装置１３に命令を伝えるためのポインティ
ングデバイスであり、座標信号及びクリック信号を入力
信号として制御装置１３に送信する。

【００５０】ＣＤ−ＲＯＭドライブ１７は、ＣＤ−ＲＯ
Ｍに記録されたサーバ用インストールプログラム等のデ
ータを読み込み、この読込信号を制御装置１３に送信す
る。

【００５１】ＬＡＮボード１９は、操作端末３０と通信
を行うための通信装置であり、制御装置１３から受信す
る通信信号に従って操作端末３０と通信し、該操作端末
３０から受信したデータを通信信号として制御装置１３
に送信する。

【００５２】ハードディスク２０は、前述のサーバ用イ
ンストールプログラムでインストールした認証データベ
ース２１、特徴割出プログラム（ＰＧ）２２、比較認証
プログラム２３、基準登録プログラム２４、及び基準デ
ータ作成プログラム２５を記憶しており、制御装置１３
から受信する書込信号に従ってデータの更新（認証基準
データの更新及びインストールを含む）を実行し、読込
信号として必要なデータを制御装置１３に送信する。

【００５３】以上の構造により、管理サーバ１０は、認
証データベース２１のメンテナンスと認証対象者へのＩ
Ｄ発行が実行可能になり、操作端末３０と通信して認証
対象者の平均値ｍ等を登録し、個人認証することができ
る。

【００５４】次に、図５の操作端末３０の制御回路を示
すブロック図と共に、操作端末３０の構造について説明
する。

【００５５】操作端末３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡ
Ｍで構成する制御装置３３を備え、該制御装置３３にＩ
／Ｏインータフェース３２を介して以下の各装置を接続
している。

【００５６】モニタ３４は、制御装置３３から受信する
ＲＧＢ信号に従って、文字、図形、及び記号等の画像を
表示する。この画像には、認証対象者を特定するための
ＩＤ及びパスワード入力画面、認証対象者に認証用キー
ワードである氏名を発声させて集音する集音画面、認証
対象者の認証基準データを登録する際の登録画面等の個
人認証に必要な画面を含む。

【００５７】キーボード３５は、認証対象者にアルファ
ベット、数字、記号を入力させる装置であり、入力され
たキー信号を入力信号として制御装置３３に送信する。
認証基準データの登録時には、ＩＤ及びパスワードとい
った認証基準データに必要な入力を許容する。

【００５８】マウス３６は、制御装置３３に利用者（認
証対象者）が命令を伝えるためのポインティングデバイ
スであり、座標信号及びクリック信号を入力信号として
制御装置３３に送信する。

【００５９】ＣＤ−ＲＯＭドライブ３７は、ＣＤ−ＲＯ
Ｍに記録された端末用インストールプログラム等のデー
タを読み込み、この読込信号を制御装置３３に送信す
る。

【００６０】マイク３８は、集音した音声を音声信号と
して制御装置３３に送信する。これにより、認証対象者
を本人と認証するために必要な音声データを取得する。
また、認証対象者の認証基準となる認証基準データの作
成時にも、登録に必要な認証対象者の音声を取得する。

【００６１】ＬＡＮボード３９は、管理サーバ１０と通
信を行うための通信装置であり、制御装置３３から受信
する通信信号に従って管理サーバ１０と通信し、該管理
サーバ１０から受信したデータを通信信号として制御装
置３３に送信する。

【００６２】ハードディスク４０は、前述の端末用イン
ストールプログラムでインストールした音声取得プログ
ラム４１及び認証依頼プログラム４２等の必要なデータ
を記憶しており、制御装置３３から受信する書込信号に
従ってデータの更新（インストールを含む）を実行し、
読込信号として必要なデータを制御装置３３に送信す
る。

【００６３】以上の構造により、認証対象者は操作端末
３０のマイク３８に向かって発声し、この音声に基づく
個人認証を受けることができる。これによって、個人認
証を受けて初めて閲覧可能となる重要データや社外秘デ
ータ等の特別データにアクセスする、あるいは他のソフ
トウェアのアップグレードや環境設定の変更等、実行可
能者が限定されている特殊操作を実行するといったこと
が可能になる。また、操作端末３０から認証対象者とし
ての登録を受けることができるため、登録時の利便性に
も優れている。

【００６４】次に、図６に示す操作端末３０の制御装置
３３の動作を示す処理フロー図と共に、管理サーバ１０
に認証対象者の認証基準データを登録する処理について
説明する。

【００６５】この登録処理を実行するにあたっては、利
用者は予め管理サーバ１０を管理するシステム管理者に
依頼して、ＩＤ及びパスワードの発行を受ける。該ＩＤ
及びパスワードは、利用者の氏名と共にシステム管理者
によって認証データベース２１（図１）に記憶（登録）
され、利用者が操作端末３０で前記ＩＤ及びパスワード
を入力したとき、前記認証データベース２１に平均値ｍ
（図２）等の必要データが未登録であることがトリガー
となって以下の登録処理を実行する。

【００６６】制御装置３３は、モニタ３４に図７の画面
イメージ説明図の（Ａ）に示す登録データ入力画面を表
示し（ステップｓ１）、今回の登録で認証対象者となる
利用者にＩＤ及びパスワードを入力させる（ステップｓ
２）。

【００６７】制御装置３３は、音声取得プログラム４１
を起動し、（Ｂ）に示す音声入力画面をモニタ３４に表
示し（ステップｓ３）、利用者に氏名を発音させて、そ
の音声をマイク３８で集音して取得する（ステップｓ
４）。

【００６８】なお、このとき利用者にキーワードとして
氏名を発音させるようにしているが、これは氏名の発音
がアクセントの抽出に最も適しているからである。すな
わち、日常生活において電話で氏名を名乗る等の機会は
多く、このとき相手に認識させるためにわかりやすくア
クセントを強調して発音する独特の癖が個人毎に存在
し、この安定した癖によって音量変化の特徴が他のキー
ワードよりも顕著に表れると共に、他人によるなりすま
しを防止する効果も高まる。

【００６９】もちろん、このキーワードは氏名に限定す
ることなく、利用者が任意のキーワードを音声入力して
もかまわず、音声取得プログラム４１は、氏名であろう
と他のキーワードであろうと変わりなく利用者の音声を
示す音声データを取得することができる。

【００７０】このようにして取得した音声データは、時
刻と音量の２次元グラフにして表示すると、図８の特徴
抽出説明図の（Ｄ）に示す複雑な波形グラフｇ１とな
り、該波形グラフｇ１を取得した時点で音声取得プログ
ラム４１を終了する。

【００７１】制御装置３３は、利用者に発声させて音声
データを取得した回数が１０回未満であるかチェック
し、１０回未満であればステップｓ３にリターンし、１
０回以上であれば次のステップに進む（ステップｓ
５）。

【００７２】１０回分の音声データを取得すると、該音
声データを全て管理サーバ１０に送信する（ステップｓ
６）。

【００７３】前記音声データを受信した管理サーバ１０
の制御装置１３は、基準データ作成プログラム２５を起
動し、まず前記１０個の音声データの各波形グラフｇ１
に対して外形を取得し、（Ｅ）に示すような外形グラフ
ｇ２を１０個作成する（ステップｓ７）。前記基準デー
タ作成プログラム２５によって、（Ｆ）に示すように、
予め定められている音量Ｖａ以上に前記外形グラフｇ２
が突出している部分の極大点の時刻を示す特徴時刻ｖ１
及びｖ２を抽出し、これと共に音量がノイズの範囲を最
初に超えた点の時刻を示す特徴時刻ｖ０、及び音量がノ
イズの範囲に収まった点の時刻を示す特徴時刻ｖ３を、
各外形グラフｇ２毎に抽出する（ステップｓ８）。な
お、前記特徴時刻ｖ１及びｖ２は、発声（発話）におけ
る印象対象者のアクセントに対応している。

【００７４】制御装置１３（管理サーバ側）は、まず音
声データ（サンプリングデータ）毎に前記特徴時刻ｖ３
の時刻から前記特徴時刻ｖ０の時刻を減算した発声時間
（ｖ３−ｖ０）を算出し、該発声時間（ｖ３−ｖ０）を
各音声データに対する各単位時間、すなわち１．００と
する。

【００７５】音声データ毎に前記単位時間に対する特徴
時刻ｖ０からｖ１間の時間比率ｔ１、特徴時刻ｖ１から
ｖ２間の時間比率ｔ２、…を割り出し、１０回分の音声
データによる各時間比率ｔ１、ｔ２、…の平均値ｍ１、
ｍ２、…を算出し（ステップｓ９）、前記基準データ作
成プログラム２５を終了する。

【００７６】なお、前記単位時間は、上述のように１０
個別々に使用するのではなく、１０回分の発声時間（ｖ
３−ｖ０）の平均値で求めた１つの単位時間を使用する
ように構成しても良い。

【００７７】制御装置１３は、基準登録プログラム２４
を起動し、前記平均値ｍ（ｍ１，ｍ２，…）を認証基準
データとして、図２に示した認証データベース２１に登
録し、前記基準登録プログラム２４を終了する（ステッ
プｓ１０）。このとき、操作端末３０に登録完了を送信
する。なお、このとき前記各平均値ｍに対して標準偏差
を求めておいても良い。該標準偏差を利用する場合に
は、サンプリングデータ（音声データ）の個々のばらつ
きに対応し、精度の高い個人認証を行うことができる。

【００７８】前記登録完了を受信した操作端末３０は
（ステップｓ１１）、図７の（Ｃ）に示す登録完了画面
を表示し（ステップｓ１２）、登録処理を終了する。

【００７９】以上の動作により、図２に示したように、
認証対象者となる利用者の認証基準データを、認証デー
タベース２１に登録することができ、前記利用者を認証
対象者として個人認証を実行するためのサーバ環境が整
う。

【００８０】次に、図９及び図１１に示す操作端末３０
の制御装置３３の動作を示す処理フロー図と共に、図１
０に示す画面イメージ説明図を参照して、認証対象者が
操作端末３０で個人認証を受ける処理について説明す
る。

【００８１】図５に示した制御装置３３は、モニタ３４
に図１０の（Ｇ）に示すＩＤ＆パスワード入力画面を表
示し（ステップｎ１）、認証対象者にＩＤとパスワード
を入力させる（ステップｎ２）。

【００８２】前記ＩＤ及びパスワードの認証対象者の認
証禁止フラグが１、すなわち認証禁止となっていた場合
は（ステップｎ３）、「誤認回数が所定回数を上回って
います。システム管理者に再登録を依頼してくださ
い。」と認証禁止である旨をモニタ３４に表示し（ステ
ップｎ４）、処理を終了する。

【００８３】認証禁止フラグが１でなかった場合には、
制御装置３３は音声取得プログラム４１を起動し、図１
０の（Ｈ）に示す音声入力画面を表示する（ステップｎ
５）。認証対象者に氏名（若しくはキーワード）を発音
させ、これをマイク３８で集音する音声入力を実行し、
これにより音声データを取得して音声取得プログラム４
１を終了する（ステップｎ６）。

【００８４】制御装置３３は、認証依頼プログラム４２
を起動し、前記音声データを管理サーバ１０に送信する
（ステップｎ７）。ここで、前記音声データを受信した
管理サーバ１０は、認証対象者が本人か否かを照合する
照合処理を実行する（ステップｎ８）。該照合処理につ
いては、図１１に示す処理フロー図と共に説明する。

【００８５】管理サーバ１０の制御装置１３は、特徴割
出プログラム２２を起動し、まず前記音声データの波形
グラフｇ１（図８の（Ｄ））の外形を取得して、外形グ
ラフｇ２（図８の（Ｅ））を作成する（ステップｐ
１）。前記特徴割出プログラム２２によって、（Ｆ）に
示したように、予め定められている音量Ｖａ以上に前記
外形グラフｇ２が突出している部分の極大点の時刻を示
す特徴時刻ｖ１及びｖ２を抽出し、これと共に音量がノ
イズの範囲を最初に超えた点の時刻を示す特徴時刻ｖ
０、及び音量がノイズの範囲に収まった点の時刻を示す
特徴時刻ｖ３を抽出する（ステップｐ２）。

【００８６】制御装置３３は、前記特徴時刻ｖ３の時刻
から前記特徴時刻ｖ０の時刻を減算した発声時間（ｖ３
−ｖ０）を算出し、該発声時間（ｖ３−ｖ０）を単位時
間、すなわち１．００とする。前記特徴時刻ｖ０からｖ
１間の時間比率ｔ１、特徴時刻ｖ１からｖ２間の時間比
率ｔ２、…を割り出し、（ステップｐ３）、前記特徴割
出プログラム２２を終了する。

【００８７】制御装置１３は、比較認証プログラム２３
を起動し、前記時間比率ｔ１，ｔ２…と認証基準データ
に記憶の平均値ｍ１，ｍ２とを比較し、その差を算出す
る（ステップｐ４）。

【００８８】前記差が予め設定した本人許容誤差（例え
ば標準偏差×所定数）の範囲内であるか否か（例えば、
各時間比率ｔと各平均値ｍの差全てが本人許容誤差以内
であるか否か、又は前記差のうち所定数（例えば９割）
が本人許容誤差以内であるか否か）によって認証の可否
を判断する（ステップｐ５）。

【００８９】前記認証がＯＫであれば認証結果として認
証ＯＫを操作端末３０に送信し（ステップｐ６）、ＮＧ
であれば認証結果として認証ＮＧを操作端末３０に送信
して（ステップｐ７）、比較認証プログラム２３を終了
し管理サーバ１０の処理を終了する。

【００９０】図９に戻って、操作端末３０は認証結果を
受信し、認証依頼プログラム４２を終了する（ステップ
ｎ９）。

【００９１】前記認証結果が認証ＯＫであった場合には
（ステップｎ１０）、アクセス許可を出力して、認証対
象者が操作端末３０で社外秘データ等のセキュリティデ
ータにアクセスすることを許容し、個人認証処理を終了
する（ステップｎ１１）。

【００９２】認証ＮＧであった場合には、認証エラー画
面をモニタ３４に表示し（ステップｎ１２）、エラー回
数が所定回数以内であれば（ステップｎ１３）、エラー
回数に１追加してステップｎ３にリターンする（ステッ
プｎ１４）。

【００９３】エラー回数が所定回数を超えた場合（例え
ば１０回連続して認証ＮＧと判断された場合）には、こ
の認証対象者の認証を禁止するための禁止データ（ＩＤ
及び認証禁止フラグで形成）を管理サーバ１０に送信し
（ステップｎ１５）、管理サーバ１０で認証データベー
ス２１の該ＩＤ（図２参照）の認証対象者に対して、認
証禁止フラグを１に更新し、認証禁止登録を行う（ステ
ップｎ１６）。

【００９４】以上の動作により、図１２の効果説明図に
示すように、例えば認証基準データの作成時には落ち着
いて発音したため、（Ｉ）の基準に示すように全体で
２．１３秒かけて氏名を入力し、個人認証時には急いで
発音したため、（Ｉ）の今回に示すように１．５７秒で
氏名を入力した場合にも対応できる。

【００９５】すなわち、そのままであれば氏名を発音す
る時間全体が大幅に異なり、比較すると本人でないと認
識してしまうところ、時間全体を単位時間（１．００）
としてその比率で特徴時刻ｖの比較を行うため、本人で
あると正しく認証することができる。これにより、認証
対象者を音声で正確に認証することができ、重要データ
にアクセス可能な利用者を制限して、セキュリティを確
保することが可能になる。また、特徴割出プログラム２
２及び比較認証プログラム２３を管理サーバ１０にのみ
備えることで、認証に関するプログラムを解析されるよ
うなハッキングの危険性を回避することができる。

【００９６】すなわち、操作端末３０に特徴割出プログ
ラム２２及び比較認証プログラム２３を備えた場合は、
操作端末３０に対して手を加えればハッキング可能とな
るため、全操作端末３０の厳重管理が必要となるが、こ
の実施形態では管理サーバ１０のみを厳重管理すれば、
前記ハッキング行為を排除することができる。

【００９７】さらには、認証対象者が風邪をひいた場合
等、声質が変化した場合であっても、この影響を受ける
ことなくアクセント（特徴時刻ｖ１，ｖ２）を抽出でき
るため、認証対象者の体調に影響されず常時高精度で個
人認証することができる。

【００９８】なお、音量Ｖａの値又は／及び特徴時刻ｖ
の抽出個数は、管理サーバ１０でシステム管理者が設定
できるように構成しても良い。これにより、個人認証シ
ステム１を導入する企業や施設毎に、個別の認証基準を
設定することができ、認証基準は個人認証システム１の
提供者さえも知り得ぬ情報となって、セキュリティレベ
ルを向上することができる。

【００９９】また、標準偏差による認証基準データとの
本人許容誤差をシステム管理者が任意に設定できるよう
に構成しても良い。これにより、個人認証システム１を
導入する企業や施設が要求する堅牢度に対し、本人とし
て認証する本人許容誤差（許容レベル）を柔軟に変更し
て対応することが可能になる。

【０１００】また、特徴時刻ｖは、音量Ｖａ以上に突出
している部分の極大点から抽出したが、最大音量となる
極大点から突出量の大きい順に１又は複数の特徴時刻ｖ
を抽出しても良い。この場合は、例えば３箇所の特徴時
刻ｖを抽出すると設定した場合、認証対象者の声量及び
マイクの性能の変化により集音レベル（録音レベル）が
変化しても常に３箇所の特徴時刻ｖを抽出することとな
る。これにより、基準データに対する集音データ全体の
音量差の影響を受けずに本人認証することができ、より
認証精度を向上することができる。

【０１０１】また、特徴割出プログラム２２、比較認証
プログラム２３、基準登録プログラム２４、及び基準デ
ータ作成プログラム２５は、全て又は一部（例えば基準
登録プログラム２４以外の各プログラム）を操作端末３
０に備えても良い。これにより、管理サーバ１０の負荷
を軽減して処理速度を向上し、多人数が使用する大規模
システムでもストレスなく利用することができる。

【０１０２】また、パスワードはシステム管理者による
発行後、利用者が操作端末３０で自由に若しくは所定の
制限範囲内で変更可能に構成しても良い。

【０１０３】また、個人認証システム１は、イントラネ
ットに限らずインターネットを介して利用可能に構成し
ても良く、操作端末３０のハードディスク４０に全ての
プログラム及びデータを格納して操作端末３０’を形成
し、該操作端末３０’単体で使用可能に構成しても良
い。

【０１０４】また、欧米人などの外国人は、日本人より
もアクセント時の音量変化が顕著であるため、個人認証
システム１を外国人専用としても良い。

【０１０５】この発明の構成と、上述の実施形態との対
応において、この発明の集音手段は、実施形態のマイク
３８に対応し、以下同様に、通信手段は、ＬＡＮボード
１９，３９に対応し、記憶手段は、ハードディスク２０
に対応し、個人特徴割出プログラムは、特徴割出プログ
ラム２２に対応し、特徴部抽出手段は、特徴割出プログ
ラム２２を実行する制御装置１３に対応し、個人特徴割
出手段は、特徴割出プログラム２２を実行する制御装置
１３に対応し、比較手段は、比較認証プログラム２３を
実行する制御装置１３に対応し、認証手段は、比較認証
プログラム２３を実行する制御装置１３に対応し、個人
認証装置は、操作端末３０’に対応し、記録媒体は、サ
ーバ用インストールＣＤ−ＲＯＭ５１、及び端末用イン
ストールＣＤ−ＲＯＭ５３に対応し、音量特徴部は、特
徴時刻ｖに対応し、発音開始部は、特徴時刻ｖ０に対応
し、所定音量部は、特徴時刻ｖ１，ｖ２に対応し、発音
終了部は、特徴時刻ｖ３に対応し、個人特徴情報は、時
間比率ｔに対応し、基準特徴情報は、平均値ｍに対応す
るも、この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定さ
れるものではなく、多くの実施の形態を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】個人認証システムのシステム構成図。

【図２】認証基準データのデータ説明図。

【図３】ソフトウェアパッケージの斜視図。

【図４】管理サーバの制御回路を示すブロック図。

【図５】操作端末の制御回路を示すブロック図。

【図６】管理サーバの制御装置の動作を示す処理フロー
図。

【図７】管理サーバの画面イメージ説明図。

【図８】特徴抽出説明図。

【図９】操作端末の制御装置の動作を示す処理フロー
図。

【図１０】操作端末の画面イメージ説明図。

【図１１】操作端末の制御装置の動作を示す処理フロー
図。

【図１２】効果説明図。

【符号の説明】

１…個人認証システム １０…管理サーバ １３…制御装置 １９…ＬＡＮボード ２０…ハードディスク ２２…特徴割出プログラム ２３…比較認証プログラム ３０…操作端末 ３０’…操作端末 ３８…マイク ３９…ＬＡＮボード ５１…サーバ用インストールＣＤ−ＲＯＭ ５３…端末用インストールＣＤ−ＲＯＭ ｖ…特徴時刻 ｔ…時間比率 ｍ…平均値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１０Ｌ 3/00 ５４５Ｄ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】認証対象者の音声を集音手段で集音し、該
   音声中の音量変化によって現れる音量特徴部の複数を特
   徴部抽出手段で抽出し、前記複数の音量特徴部の相関関
   係に現れる個人特徴情報を個人特徴割出手段で割り出
   し、記憶手段に記憶した認証対象者別の基準特徴情報と
   前記個人特徴情報とを比較手段で比較し、該比較結果に
   基づき認証手段で本人を認証する個人認証方法。
2. 【請求項２】前記音量特徴部を、認証対象者の発音開始
   部、所定音量部、及び発音終了部で形成する請求項１記
   載の個人認証方法。
3. 【請求項３】前記相関関係を、前記音量特徴部間の時間
   比率で形成する請求項１又は２記載の個人認証方法。
4. 【請求項４】認証対象者の音声を集音する集音手段と、
   該音声中の音量変化によって現れる複数の音量特徴部を
   抽出する特徴部抽出手段と、前記音量特徴部の相関関係
   に現れる個人特徴情報を割り出す個人特徴割出手段と、
   記憶手段に記憶した認証対象者別の基準特徴情報と前記
   個人特徴情報とを比較する比較手段と、該比較結果に基
   づき本人を認証する認証手段を備えた個人認証装置。
5. 【請求項５】前記音量特徴部を、認証対象者の発音開始
   部、所定音量部、及び発音終了部で形成した請求項４記
   載の個人認証装置。
6. 【請求項６】前記相関関係を、前記音量特徴部間の時間
   比率で形成した請求項４又は５記載の個人認証装置。
7. 【請求項７】前記集音手段を備えて認証対象者に操作さ
   せる操作端末と、前記記憶手段を備えて前記基準特徴情
   報を管理する管理サーバを通信手段で通信可能に接続
   し、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の個人認証方
   法を実行可能に構成した個人認証システム。
8. 【請求項８】請求項７記載の個人認証システムに使用す
   る操作端末。
9. 【請求項９】請求項７記載の個人認証システムに使用す
   る管理サーバ。
10. 【請求項１０】認証対象者の音声中の音量変化によって
    現れる複数の音量特徴部を抽出し、前記複数の音量特徴
    部の相関関係に現れる個人特徴情報を割り出す個人特徴
    割出プログラム。
11. 【請求項１１】請求項１０記載の個人特徴割出プログラ
    ムを記録した記録媒体。