JP2005078487A - 手書き入力装置および手書き入力の認証方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
認証の精度・確度を向上することができる手書き入力装置及び認証方法を提供すること。
【解決手段】
本発明にかかる手書き入力装置１００は、パタン面２０１に対し手書きすることができると共に、当該手書きした筆跡情報を取得し、ＰＣへ送信するものである。また、本入力装置は、パタン面２０１における当該入力装置の位置情報を取得する光学モジュール１０４と、パタン面２０１と当該入力装置との筆圧を検出する筆圧センサ１０３と、筆圧センサ１０３によりパタン面２０１と入力装置の筆圧が検出された場合の位置情報を実筆跡情報とし、筆圧センサ１０３によりパタン面２０１と入力装置の筆圧が検出されない場合の位置情報を空筆跡情報として処理する信号処理部１０６と、実筆跡情報と空筆跡情報とを含む筆跡情報をＰＣへ送信する通信制御部１１１とを備えるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、手書き入力装置および手書き入力文字等による個人の認証方法に関するものであり、特にペン型入力手段による入力情報の特性量の新規な検出・処理方法により新たに有力な情報の活用を可能とした装置および方法に関する。

文字や絵、図、記号など手書き情報のＰＣ（パーソナルコンピュータ）等への入力手段として各種のペン型入力装置がある。これらの入力手段は以下のように種々の種類が存在する。

まず、タブレットと専用ペンによる方法では、タブレットにペンの位置（座標）を検出する手段を備え、ペンとタブレット面との接点の各時刻における座標値の時系列データにより手書き情報を表す。ペン座標の検出方式には、例えば、抵抗膜式、超音波式、磁気式、光方式等がある。

また、タブレット自体にペンの位置検出手段を組み込んだ装置の他に、光や超音波の送受信手段を備えたモジュールにより、専用のタブレットを使わずに通常の紙面やボード面上等でのペンの位置を検出する方式も提案されている。

一方、紙面等に特殊なパタンやマークを作り付け、これらのマークやパタンをペンで検出することでペンの位置を検出する方式もある（特許文献１乃至３参照）。

上記のマークやパタンとして予め作り付けたものの他に、紙面等のランダムな性質自体を利用し専用の面によらない方式、例えばスペックルやドップラ効果を利用した方式などもある。

上記の従来の技術においては、ペンの位置を夫々の手段・方式により検出し、それらのデータの時系列集合で文字パタンや筆跡の入力情報としている。ここで、文字の認識や個人の認証等に利用される特性には、上記筆跡の他に筆圧パタン、書き順、ペンの速度等がある。これらの特性量は、入力時のダイナミック特性を含み、個人の癖・特徴等を色濃く反映したものであり、個人認証への応用例も存在する。しかし、文字の”みため”では認識可能のような場合でも、文字ストロークの付加・脱落・とぎれ(かすれ)や続け字、略字・崩し字、筆順誤りなどによって誤認識を招くとも言われている。

このように筆跡情報等は、本人に対する特徴量がどの程度信頼性・安定性あるものであるかという問題の他、他人でもある程度特徴を真似ることが可能であり、認証の精度・確度が不十分であるという問題がある。即ち、筆跡鑑定のような大変なプロセスを経ない限り、例えば手書き入力情報からリアルタイムで利用できる簡便な方法は実用化されていない。このため、個人認証等での簡便にしてより精度・確度を向上しうる新たな情報の利用や方法が望まれている。

尚、筆圧情報等を用いた認証方法が知られている（特許文献４参照）。また、バーコードにより用紙情報を識別する方法も知られている（特許文献５参照）。
特開平３−３７７０７号公報 特開平８−３６４５２号公報 特開２００２−２５９０３８号公報 特開平１１−３１２２４７号公報 特開平１０−２６０９８９号公報

このように、従来の手書き入力による認証方法では、認証の精度・確度が不十分であるという問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、認証の精度・確度を向上することができる手書き入力装置及び認証方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる手書き入力装置は、筆記面に対し手書きすることができると共に、当該手書きした筆跡情報を取得し、筆跡情報処理装置（例えば、ＰＣ）へ送信する手書き入力装置であって、前記筆記面における当該入力装置の位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記筆記面と当該入力装置との筆圧を検出する筆圧検出手段と、前記筆圧検出手段により前記筆記面と前記入力装置の筆圧が検出された場合の前記位置情報を実筆跡情報とし、前記筆圧検出手段により前記筆記面と前記入力装置の筆圧が検出されない場合の前記位置情報を空筆跡情報として処理する制御手段と、前記実筆跡情報と前記空筆跡情報とを含む前記筆跡情報を前記筆跡情報処理装置へ送信する送信手段とを備えるものである。これにより、手書き入力の情報として、新たに空筆跡情報を利用することができる。

上述の手書き入力装置において、前記筆記面には、位置情報を含むパタンが表示され、前記位置情報取得手段は、前記パタンを検出することにより前記筆記面上の位置情報を取得してもよい。これにより、空筆跡情報と位置情報を組み合わせて利用することができる。

また、本発明にかかる手書き入力システムは、上述の手書き入力装置と、前記筆跡情報処理装置を備えた手書き入力システムであって、前記筆跡情報処理装置は、前記手書き入力装置より送信された筆跡情報を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された筆跡情報に含まれる実筆跡情報及び空筆跡情報、若しくは空筆跡情報に基づいて、予め定められた基準筆跡情報と比較することにより、認証を行う認証手段を備えるものである。これにより、空筆跡情報を用いた様々な処理を行うことができる。

さらに、本発明にかかる手書き入力方法は、筆記面における手書き入力装置の位置情報を取得するステップと、前記筆記面と当該入力装置との筆圧を検出するステップと、前記筆記面と前記入力装置の筆圧が検出された場合の前記位置情報を実筆跡情報とし、前記筆記面と前記入力装置の筆圧が検出されない場合の前記位置情報を空筆跡情報として処理するステップとを備えるものである。これにより、手書き入力の情報として、新たに空筆跡情報を利用することができる。

上述の手書き入力方法において、前記筆記面には、位置情報を含むパタンが表示され、前記パタンを検出することにより前記筆記面上の位置情報を取得してもよい。これにより、空筆跡情報と位置情報を組み合わせて利用することができる。

上述の手書き入力方法において、前記実筆跡情報及び空筆跡情報、若しくは空筆跡情報に基づいて、予め定められた基準筆跡情報と比較することにより、認証を行うステップをさらに備えてもよい。これにより、認証の精度・確度を向上することができる。

上述の手書き入力方法において、前記認証ステップは、前記位置情報に基づいて予め定められた所定の領域に当該入力装置が位置していることを検出して、認証処理を実行してもよい。これにより、認証処理を効率よく実行することができる。

本発明によれば、認証の精度・確度を向上することができる手書き入力装置及び認証方法を提供することができる。

本発明の実施の形態１．
まず、図１を用いて、本発明の実施の形態１にかかるペン型入力装置のハードウェア構成の概略について説明する。このペン型入力装置１００は、図示しないＰＣ等と、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を用いて無線により接続されているが、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等を用いて有線により接続されていてもよい。また、ペン型入力装置１００は、用紙２００のパタン面２０１上に通常の方法で文字や絵、図等を手書きし、同時に手書きした情報をＰＣに送信する。パタン面２０１には、後述する特定の符号パタンが設けられている。

ペン型入力装置１００は、図１に示されるように、ボールペン１０１、筆圧センサ１０３、光学モジュール１０４、信号処理部１０６、制御部１０７、スイッチ１０８、メモリ１０９、バッテリー１１０及び通信制御部１１１を備えている。また、ペン型入力装置１００は、パタン面２０１に文字や図等を書くことができればよく、ペンの形に限らず、任意の形でもよい。

ボールペン１０１は、筆記手段であり、一端にペン先１０２を有し、他端を筆圧センサ１０３と接触している。ボールペン１０１の内部には、インクが充填されている。このインクの材料や色は、用紙２００上の符号パタンの読み取りに影響のないものであれば、特に限定されないが、赤外線を吸収するもの、例えば、カーボン等ではないことが好ましい。また、ボールペン１０１は、通常のボールペンと同様に、用紙２００又は通常の用紙にも、文字等を書くことができる。さらに、ボールペン１０１は、ボールペンに限らず、蛍光ペン、サインペン、万年筆等でもよい。

筆圧センサ１０３は、ボールペン１０１と接触しており、例えば、信号処理部１０６と接続されている。筆圧センサ１０３は、後述するようにボールペン１０１の筆圧を検出し、信号処理部１０６へ出力する。また、筆圧センサ１０３は、ボールペン１０１の筆圧を検出できるものであればよく、圧力センサ等の接触型センサでもよいし、光センサや超音波センサ等の非接触型センサでもよい、非接触型センサであれば、ボールペン１０１とは接触しなくてもよい。さらに、筆圧センサ１０３は、筆圧に限らず、ボールペン１０１のインクの量などを検出してもよい。

光学モジュール１０４は、例えば、信号処理部１０６と接続されている。光学モジュール１０４は、後述するようにペン先１０２の近傍である検出範囲１０５の符号パタンを光学的手段により検出し、信号処理部１０６へ出力する。また、光学モジュール１０４は、検出範囲１０５の符号パタンを検出できるものであればよく、例えば、ＣＭＯＳカメラ、ＣＣＤカメラ、発光素子と受光素子等でもよい。さらに、光学モジュール１０４は、符号パタンに限らず、ペン先１０２とパタン面２０１の距離や、ボールペン１０１の角度などを検出してもよい。尚、光学モジュール１０４は、ペン先１０２がパタン面２０１から約５ｍｍ離れていても符号パタンを検出できる性能を備えていることが好ましいが、これに限定されるものではない。

信号処理部１０６は、例えば、筆圧センサ１０３、光学モジュール１０４、制御部１０７及びメモリ１０９と接続されている。信号処理部１０６は、後述するように正規化部３０１やデコーダ部３０２、ＡＤＣ３０３及び筆跡状態検出部３０４等を備えており、筆圧センサ１０３の検出信号をデジタル信号に変換したり、光学モジュール１０４の検出信号を復号したりする。また、信号制御部１０６は、変換・復号した信号を制御部１０７やメモリ１０９へ出力する。

制御部１０７は、例えば、信号処理部１０６、スイッチ１０８及びメモリ１０９と接続されている。制御部１０７は、例えば、スイッチ１０８のＯＮ／ＯＦＦに応じて、ペン型入力装置１００全体の電源のＯＮ／ＯＦＦを制御してもよい。また、制御部１０７は、後述するようにＣＮＴ（コントローラ）３０５等を備えており、信号処理部１０６からの信号等をメモリ１０９へ出力する。

スイッチ１０８は、例えば、制御部１０７と接続されている。スイッチ１０８は、電源スイッチでもよいし、筆圧センサ１０３や光学モジュール１０４の検出のためのスイッチ、通信制御部１１１が通信するためのスイッチ等としてもよい。

メモリ１０９は、例えば、信号処理部１０６及び制御部１０７と接続されている。メモリ１０９は、後述するように信号処理部１０６や制御部１０７から入力された情報を格納し、格納した情報を通信制御部１１１へ出力する。メモリ１０９は、信号処理部１０６や制御部１０７から入力された情報を記憶できるものであればよく、ＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、メモリーカード等でもよい。

バッテリー１１０は、ペン型入力装置１００の各要素に動作電力を供給するものである。バッテリー１１０は、乾電池等の一次電池でもよいし、リチウムイオン電池等の二次電池でもよく、さらに、別の装置やＵＳＢ等の電力供給能力を有するインタフェースでもよい。

通信制御部１１１は、例えば、メモリ１０９と接続されている。通信制御部１１１は、後述するようにメモリ１０９から入力された情報を、無線あるいは有線通信によりＰＣ等へ送信する。通信制御部１１１は、ＰＣ等と通信接続できるものであればよく、無線接続の場合、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等による通信を可能とする通信制御回路や無線アンテナ等でもよいし、有線接続の場合、ＵＳＢ等による通信を可能とする通信制御回路や通信ポート等でもよい。

尚、上記の夫々の要素は、その具体的方式や実現手段は特定のものに限定しない。

次に、図２を用いて、本発明の実施の形態１にかかるペン型入力装置とともに用いられる用紙２００について説明する。用紙２００は、筆記面であるパタン面２０１に符号パタン２１０が印刷されている。また、用紙２００は、紙に限らず、木やプラスチック板、ガラス等でもよい。

符号パタン２１０は、図２に示すように、格子状に配置された複数のドット２１１から構成されている。ドット２１１は、光学モジュール１０４で認識できればよく、人間の視覚により認識できなくてもよいし、例えば、カーボンインク等により印刷されていてもよい。例えば、ドット２１１の直径は０．１ｍｍであり、格子の間隔は０．３ｍｍであるが、その他の任意の値でもよい。図２に示すように、ドット２１１は、格子の位置から上下左右にずれて配置されてもよい。例えば、上下左右にずれたドット２１１にそれぞれ、”０”、”１”、”２”、”３”と４つの符号、つまり２進数における２ビットの符号と等価となる。例えば、パタンの符号語が、縦×横で６×６の符号とすると、６×６×２ビット、つまり符号語当たり７２ビットの値を表すことができる。そして、この符号パタン２１０によって示される唯一の符号パタンからＸ軸座標及びＹ軸座標の座標データを表すことにより、用紙２００の絶対的な位置等を検出することができる。また、符号パタン２１０は、座標データに限らず、用紙２００の情報を含んでいてもよい。尚、符号パタン２１０は、ペン先１０２の位置座標を検出できるものであれぱ特定の符号方式・符号パタンおよびその記録方法やパタンの検出方法には制限されるものではない。

続いて、図３及び図４を用いて、図１で示したペン型入力装置１００の各要素における手書き入力時の動作について説明する。

ここで、ペン等により文字、図等の手書きの状況をみると、手書き入力状態における筆圧波形は、入力文字等の画や区切りで多くの個所で短い断点が存在する。これらの短い期間では、ペン先１０２はパタン面２０１から浮いている。この浮いている期間は、筆圧センサ１０３によりゼロ筆圧状態として検知される。一方、この状態でのペン先１０２のパタン面２０１からの距離は、通常極めて小さいから、符号化パタン２１０は十分読み取りかつ認識でき、ペン先１０２の位置座標は筆圧のゼロ／非ゼロによらず連続して検出することができる。

以下では、手書き入力したときに、用紙２００に筆跡として現れるものを「実筆跡」といい、筆跡として現れないペン先１０２の空中での軌跡を「空筆跡」という。この空筆跡の情報を、上記ゼロ筆圧信号を利用して独立に分離して検出することができる。もちろん、ペン先１０２とパタン面２０１との距離が一定以上離れると検出不可能であるから、空筆跡の情報に対する有効な範囲を表す情報も同時に利用することができる。

図３は、本発明の実施の形態１にかかるペン型入力装置の要部を示すブロック図である。

ペン型入力装置１００によりパタン面２０１に文字等を手書きした場合、まず、光学モジュール１０４において、パタン面２０１の符号パタン２１０を検出し、検出パタンを信号処理部１０６の正規化部３０１へ出力する。

正規化部３０１は、光学モジュール１０４から検出パタンが入力されると、当該検出パタンを適当なフィルタ等の処理を行って２値化し、さらに傾き等の補正を行って正規化し、正規化パタンをデコーダ部３０２へ出力する。

デコーダ部３０２は、正規化部３０１から正規化パタンが入力されると、当該正規化パタンのエラー等を処理して復号を行い、復号データを生成する。この復号データにより、ペン先１０２の座標データを得ることができる。座標データは、後述するサンプリング周期毎に、読み取られ、次々とメモリ１０９に出力される。また、復号データが、予め定められたコマンドパタンである場合には、検出したコマンドを制御部１０７のＣＮＴ３０５へ出力する。

一方、上述の光学モジュール１０４における符号パタン２１０の検出と同時に、筆圧センサ１０３において、夫々のサンプル時点でのボールペン１０１の筆圧を検出し、筆圧信号を信号処理部１０６のＡＤＣ３０３及び筆跡状態検出部３０４へ出力する。

ＡＤＣ３０３は、アナログ・デジタル変換器であり、筆圧センサ１０３から筆圧信号が入力されると、一定の閾値を通して２値化し、デジタル信号である筆圧データをＣＮＴ３０５へ出力する。ここで、筆圧データがゼロであれば、ペン先１０２はパタン面２０１に触れていないことを意味し、非ゼロであれば、何らかの手書き入力を実行中であることを意味する。

筆跡状態検出部３０４は、筆圧センサ１０３から筆圧信号が入力されると、後述するように、空筆跡等の筆跡状態を検出し、制御部１０７のＣＮＴ３０５へ出力する。

ＣＮＴ３０５は、例えば、デコーダ部３０２からコマンドが入力されると、当該コマンドに対応する処理を実行する制御手段（コントローラ）である。また、ＣＮＴ３０５は、ＡＤＣ３０３から筆圧データが入力されると、必要に応じて、メモリ１０９へ出力する。さらに、ＣＮＴ３０５は、筆跡状態検出部３０４から筆跡状態が入力されると、必要に応じて、メモリ１０９へ出力する。例えば、筆跡状態が実筆跡あるいは空筆跡の場合にのみ、筆圧データや筆跡状態を出力してもよい。

メモリ１０９は、例えば、デコーダ部３０２から入力された座標データとともに、ＣＮＴ３０５から入力された筆圧データ及び筆跡状態を格納する。また、メモリ１０９は、格納した各データを通信制御部１１１へ出力するが、出力するタイミングは限定されない。例えば、１つのデータ格納毎でもよいし、一定のデータ量が格納される毎でもよいし、一定時間毎でもよい。また、通信制御部１１１へ出力したときに、出力した当該データを、消去してもよいし、消去しなくてもよい。

図４は、本発明の実施の形態１にかかるペン型入力装置のタイムチャートである。図４（ａ）乃至（ｆ）は、図３における信号処理部１０６及び筆跡状態検出部３０４におけるの各部の信号の様子を示している。

図４（ａ）は、図３中の（ａ）における信号を示しており、サンプリング周期ｔｓ毎の座標データである。このサンプリング間隔ｔｓ毎に座標データや筆圧データが生成される。サンプリング間隔ｔｓは、例えば、１０ｍｓでもよいし、その他の任意の値でもよい。

図４（ｂ）は、図３中の（ｂ）における信号を示しており、筆圧センサ１０３が出力した検出信号の出力波形ｐ（ｔ）である。

図４（ｃ）は、図３中の（ｃ）における信号を示しており、図４（ｂ）の信号を２値化した筆圧データである。この信号は、例えば、アナログ・デジタル変換器等により生成される。また、この信号は、ペン先１０２がパタン面２０１に接した時に”１”、パタン面から浮いた時に”０”を出力するものである。つまり、この信号は実筆跡を示している。

図４（ｄ）は、図３中の（ｄ）における信号を示しており、図４（ｃ）の信号の立下りから所定の間隔τだけ遅延したタイミング信号である。この信号は、例えば、遅延器等により生成される。

図４（ｅ）は、図３中の（ｅ）における信号を示しており、図４（ｃ）及び（ｄ）の信号から得られたタイミング信号である。この信号は、図４（ｃ）が”０”で、かつ、図４（ｄ）が”１”のときに”１”を出力する。この信号は、ペン先１０２がパタン面２０１から浮いた時に”１”、パタン面２０１に接した時に”０”を出力するものである。つまり、この信号は、空筆跡を示している。さらに、この信号は、図３に示すように、筆跡状態検出部３０４からＣＮＴ３０５へ出力される。

図４（ｆ）は、図３中の（ｆ）における信号を示しており、図４（ｃ）及び（ｄ）の信号から得られたタイミング信号である。この信号は、ペン先１０２がパタン面２０１と接した状態及びパタン面２０１から浮いた状態を含む全期間を示している。さらに、この信号は、図３に示すように、筆跡状態検出部３０４からＣＮＴ３０５へ出力される。

図４（ｇ）は、図３には図示しないが、この信号は、筆跡状態検出部３０４において生成されてもよいし、ＣＮＴ３０５において生成されてもよい。例えば、ＣＮＴ３０５において、光学モジュール１０４がパタン面２０１を検出してから、この信号を出力するようにしてもよい。さらに、この信号は、ボールペン１０１の書き出し状態、即ち、最初の筆圧信号発生の直前の状態では、ボールペン１０１は入力状態であり、この間を含めた手書き入力の有効期間である。この有効期間は、一連の入力動作で連続する場合もあるし、一文字あるいは一動作毎に区切られる場合もある。通常両者の違いが生じるのは、主としてオフ期間の長さによる。

尚、ペン先１０２は浮いている状態でも、パタン面２０１との距離が微小な場合は符号パタン２１０を正常に検出することができる。即ち、少なくとも図４（ｇ）の有効期間の範囲にあっては、連続してペン先１０２の座標データが得られる。従って、これら時系列データは、手書き入力のストローク情報となる。

図５は、本発明の実施の形態１にかかるストローク情報のフォーマットの例を示す。即ち、座標データＸとそのときの筆圧データｐ及びボールペン１０１の状態を表すフラッグＦからなる。

座標データＸは、例えば、デコーダ部３０２の出力したデータであり、パタン面２０１のＸ軸座標及びＹ軸座標を含むものである。また、符号パタン２１０が、座標以外に用紙２００の情報等を含んでいれば、それらの情報を座標データＸに含んでもよい。さらに、筆圧データｐは、例えば、ＡＤＣ３０３の出力したデータであり、筆圧のオン／オフでもよいし、筆圧の圧力を示す値でもよい。

フラッグＦは、図４（ｃ）（ｅ）を反映した値であり、これにより、当該ストローク情報が、実筆跡か空筆跡かを識別することができる。例えば、この値により、筆跡として記録されるか否かを判定してもよい。

尚、筆跡に残る状態、つまり実筆跡におけるストローク情報を「実筆跡データ」と呼び、ペン先１０２が浮いた状態、つまり空筆跡におけるストローク情報を「空筆跡データ」と呼ぶ。従来の装置においては、実筆跡データのみが扱われたが、本発明においては、実筆跡データと空筆跡データの両者のフラッグＦを参照して区別し、夫々単独もしくは総合して利用できる様にする。

図６は、本発明の実施の形態１にかかるペン型入力装置による文字の入力例である。ここでは、漢字「犬」の手書き入力の例を示している。図６（ａ）は、パタン面２０１上に手書きされた実筆跡である。これは、ペン先１０２がパタン面２０１に接触した非ゼロ筆圧の状態を示している。図６（ｂ）は、この入力でのペン先１０２がパタン面２０１から浮いたゼロ筆圧状態をも含めた全筆跡である。図６（ｃ）は、ペン先１０２がパタン面２０１から浮いた空筆跡である。即ち、（ｂ）＝（ａ）＋（ｃ）である。また、図６（ａ）乃至（ｃ）は、夫々単独でも、総合しても利用可能であることが容易に理解される。尚、これらの情報が、前述の通り、ストローク情報としてサンプリング周期毎にメモリ１０９に格納されている。

図７は、本発明の実施の形態１にかかるペン型入力装置による複数文字の入力例である。ここでは、「手書き」という文字列を連続して入力した場合の例を示している。図６と同様に、図７（ａ）は実筆跡、図７（ｂ）は全筆跡、図７（ｄ）は空筆跡を示している。また、図７（ｃ）は、全筆跡と実筆跡との関係を解りやすく示したものである。ここでは、一つ一つの文字のみならず、文字間のペン先１０２の空中での動きも空筆跡として利用可能であることが理解される。尚、図６と同様に、これらの情報が、前述の通り、ストローク情報としてサンプリング周期毎にメモリ１０９に格納されている。

このような構成において、下記のような実用上多大な効果を得ることができる。

新たな、特徴パラメータとして利用可能とした空筆跡は、実筆跡と同様、あるいは実筆跡以上に個人の癖や特徴などの特性が強く反映される。また、必要により故意に空筆跡を追加することも可能であるなど、特に書かれた後のイメージ情報としての筆跡ではなく、手書き入力動作そのものを反映したペンの動き、即ち位置座標の時間的変化、速度、書き順、筆圧等のダイナミックな特性量を活用することが可能となる。

また、空筆跡の情報は故意に挿入することができるため、類似筆跡からの検出閾値を高くでき、誤認証の確率を低減できる。空筆跡は、実筆跡には表れないから、入力された有効な情報自体には何ら影響を与えない。しかも、筆跡自体から推定することは不可能であるから、セキュリティ特性の向上が図れる。

さらに、上記の特徴は、文字に限らず例えば図や絵などを含む任意の手書き入力においても適用でき、文字とは異なる空筆跡の新たな効果を発見できる可能性が開かれる。

本発明の実施の形態２．
次に、図８乃至図１１を用いて、本発明の実施の形態２にかかる個人認証方法について説明する。この個人認証方法は、図１に示したペン型入力装置１００と、後述する用紙８００、ペン型入力装置１００と無線により通信可能に接続されたＰＣにより実現される。また、個人認証の判定等の処理は、例えば、ＰＣにおける認証プログラムにより実行される。この認証プログラムは、認証専用のプログラムでもよいし、文字や図形を認識するプログラムでもよい。さらに、個人認証の判定等の処理は、ペン型入力装置１００において実行されてもよい。

図８を用いて、本発明の実施の形態２にかかる用紙８００について説明する。この用紙８００は、パタン面８０１に特定エリア８０２が設けられている。用紙８００及びパタン面８０１は、図２で示した用紙２００及びパタン面２０１と同様である。

特定エリア８０２は、例えば、個人認証のための署名欄等である。特定エリア８０２は、当該エリアの枠を印刷等により視覚的に明示してもよいし、明示しなくてもよい。特定エリア８０２は、図示した位置、形、大きさ等に限定されない。また、特定エリア８０２の認識は、例えば、ＰＣにおいて、ペン型入力装置１００から入力されたストローク情報の座標データが予め定めた特定エリア８０２の座標に含まれるか否かにより容易に判定される。また、パタン面８０１の符号パタンに、特定エリア８０２の識別情報を含んでもよい。

図９を用いて、本発明の実施の形態２にかかる認証データの一例について説明する。この認証データは、例えば、ＰＣに設けられた記憶部等に格納されている。また、認証データは、図に示すように、実筆跡データＲＤ、空筆跡データＩＤ、基準実筆跡データＲＲ及び基準空筆跡データＲＩを含んでいる。これらのデータは、いずれも図３に示したストローク情報のフォーマットにより任意の数格納されていてもよい。

実筆跡データＲＤ及び空筆跡データＩＤは、ペン型入力装置１００により手書きされて入力されたデータである。例えば、ＰＣにおける認証プログラムは、ペン型入力装置１００から入力されたストローク情報について、常に、記憶部に格納してもよいし、そのストローク情報が、特定エリア８０２に含まれると判定した場合にのみ、実筆跡データＲＤ及び空筆跡データＩＤを格納してもよい。また、実筆跡データＲＤのみを常に格納し、特定エリア８０２に含まれると判定した場合に、実筆跡データＲＤ及び空筆跡データＩＤを格納してもよい。さらに、入力されたストローク情報のフラッグＦに基づいて、実筆跡あるいは空筆跡かを識別し、実筆跡データＲＤあるいは空筆跡データＩＤに格納される。

基準実筆跡データＲＲ及び基準空筆跡データＲＩは、実筆跡及び空筆跡の認証を判定するための基準となるデータであり、あらかじめ記憶部に格納されている。基準実筆跡データＲＲ及び基準空筆跡データＲＩを格納する方法は、実筆跡データＲＤ及び空筆跡データＩＤと同様でもよい。

図１０のフローチャートを用いて、本発明の実施の形態２にかかる、認証処理について説明する。この認証処理は、例えば、ＰＣにおける認証プログラムにより実行されてもよいし、ペン型入力装置１００において実行されてもよい。

まず、認証プログラムは、ペン型入力装置１００から入力されたストローク情報が、特定エリア８０２に含まれているか認識する（Ｓ１００１）。この処理は、前述の通り、入力された座標データと特定エリア８０２の座標データを比較し判定する。判定の結果、特定エリア８０２に含まれていれば、Ｓ１００２へ進み、含まれていなければ、Ｓ１００１の処理を繰り返してもよい。

次に、実筆跡データの類似度を判定し（Ｓ１００２）、続いて、空筆跡データの類似度を判定する（Ｓ１００３）。類似度の判定処理については、後述する。実筆跡データの類似度を判定した後に、空筆跡データの類似度を判定してもよいし、空筆跡データの類似度を判定した後に、実筆跡データの類似度を判定してもよい。また、実筆跡データと空筆跡データを合わせて同時に類似度を判定してもよいし、実筆跡データのみ、あるいは空筆跡データのみ類似度を判定してもよい。

その後、Ｓ１００２及びＳ１００３の判定結果を総合し、認証の判定を行う（Ｓ１００４）。例えば、実筆跡データ及び空筆跡データの両方が類似と判定された場合に、認証成功とし、それ以外の場合は認証失敗としてもよい。また、実筆跡データあるいは空筆跡データのどちらか一方が類似と判定された場合に、認証成功としてもよい。さらに、実筆跡データ及び空筆跡データの類似度を総合して判定してもよい。

図１１のフローチャートを用いて、本発明の実施の形態２にかかる、類似度の判定処理について説明する。この処理は、図１０のＳ１００２及びＳ１００３の処理を示している。

まず、認証プログラムは、入力された実筆跡データあるいは空筆跡データと、基準実筆跡データあるいは基準空筆跡データを比較する（Ｓ１１０１）。比較する方法は限定されない。これらのデータは図６や図７で示したような一連の時系列データであり、例えば、最初のデータから最後のデータまで全て比較してもよいし、特徴となる点のみ比較してもよい。また、時系列データを２次元の画像データに変換してから、比較してもよい。さらに、実筆跡データと空筆跡データを組み合わせて３次元の画像データに変換してから、比較してもよい。

そして、比較した結果より、類似度を評価する（Ｓ１１０２）。実筆跡の場合も、空筆跡の場合も、夫々のデータの性質に基づいたパラメータの相違はあり得るが、基本的には同様の処理になる。例えば、類似度は、比較するデータ全体の類似度でもよいし、特徴となる点に重みなどを持たせた類似度でもよい。また、実筆跡であれば、座標データと筆圧データを合わせて類似度を評価してもよいし、空筆跡であれば、座標データのみの類似度を評価してもよい。

その後、類似度を予め決められた閾値と比較し、判定する（Ｓ１１０３）。例えば、閾値よりも類似度が大きい場合、類似と判定し、閾値よりも類似度が小さい場合、非類似と判定する。この閾値は、実筆跡と空筆跡で、同じ値でもよいし、別の値でもよい。

尚、図１０及び図１１に示した処理の具体的方式や内容は本発明とは独立であり、特に方式等を制限するものではない。

このような方法において、手書き入力情報に対して、手書き入力特有の新規な特性量を検出し、入力者個人の癖や特徴・個性に関連した情報を活用可能とすることができる。即ち、個人認証においては、（１）本人を本人と認識する正しい場合の他に、（２）本人が他人に誤認識される場合、（３）他人が本人に誤認識される場合の誤りがある。もちろん（１）を大きくし、（２）（３）が限りなくゼロが望ましいが、一般的には（１）を大きくする条件は（３）を大きくする条件にもつながり、また（２）を小さくする条件は（１）を小さくする条件ともつながる。そこで、上述の例は、これらの相反する条件を緩和し（１）を大としながら（３）を小とする新たな情報・パラメータとして、従来利用されていなかった「実際の筆跡には残らない空筆跡情報すなわち紙面から離れたペンの空中での軌跡」を実筆跡と共にあるいは実筆跡と区別して検出・利用できる装置および空筆跡を利用する方法を提供することができる。さらに、上述の例は、上記の空筆跡情報を含む処理が有効な場合・条件においては、ユーザの新たな操作無しに自動的にその処理が実行される装置を得ることができる。

本発明にかかるペン型入力装置の構成図である。 本発明にかかる用紙を示す図である。 本発明にかかるペン型入力装置のブロック図である。 本発明にかかるペン型入力装置のタイミングチャートである。 本発明にかかるストローク情報のフォーマットを示す図である。 本発明にかかる手書き入力した文字を示す図である。 本発明にかかる手書き入力した文字列を示す図である。 本発明にかかる用紙を示す図である。 本発明にかかる認証データを示す図である。 本発明にかかる認証処理を示すフローチャートである。 本発明にかかる類似度判定処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ ペン型入力装置
１０１ ボールペン
１０２ ペン先
１０３ 筆圧センサ
１０４ 光学モジュール
１０５ 検出範囲
１０６ 信号処理部
１０７ 制御部
１０８ スイッチ
１０９ メモリ
１１０ バッテリー
１１１ 通信制御部

Claims (7)

1. 筆記面に対し手書きすることができると共に、当該手書きした筆跡情報を取得し、筆跡情報処理装置へ送信する手書き入力装置であって、
   前記筆記面における当該入力装置の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   前記筆記面と当該入力装置との筆圧を検出する筆圧検出手段と、
   前記筆圧検出手段により前記筆記面と前記入力装置の筆圧が検出された場合の前記位置情報を実筆跡情報とし、前記筆圧検出手段により前記筆記面と前記入力装置の筆圧が検出されない場合の前記位置情報を空筆跡情報として処理する制御手段と、
   前記実筆跡情報と前記空筆跡情報とを含む前記筆跡情報を前記筆跡情報処理装置へ送信する送信手段とを備えた手書き入力装置。
2. 前記筆記面には、位置情報を含むパタンが表示され、
   前記位置情報取得手段は、前記パタンを検出することにより前記筆記面上の位置情報を取得することを特徴とする請求項１記載の手書き入力装置。
3. 前記請求項１又は２記載の手書き入力装置と、前記筆跡情報処理装置を備えた手書き入力システムであって、
   前記筆跡情報処理装置は、
   前記手書き入力装置より送信された筆跡情報を受信する受信手段と、
   前記受信手段によって受信された筆跡情報に含まれる実筆跡情報及び空筆跡情報、若しくは空筆跡情報に基づいて、予め定められた基準筆跡情報と比較することにより、認証を行う認証手段を備えた手書き入力システム。
4. 筆記面における手書き入力装置の位置情報を取得するステップと、
   前記筆記面と当該入力装置との筆圧を検出するステップと、
   前記筆記面と前記入力装置の筆圧が検出された場合の前記位置情報を実筆跡情報とし、前記筆記面と前記入力装置の筆圧が検出されない場合の前記位置情報を空筆跡情報として処理するステップとを備えた手書き入力方法。
5. 前記筆記面には、位置情報を含むパタンが表示され、前記パタンを検出することにより前記筆記面上の位置情報を取得することを特徴とする請求項４記載の手書き入力方法。
6. 前記実筆跡情報及び空筆跡情報、若しくは空筆跡情報に基づいて、予め定められた基準筆跡情報と比較することにより、認証を行うステップをさらに備えたことを特徴とする請求項４又は５記載の手書き入力方法。
7. 前記認証ステップは、前記位置情報に基づいて予め定められた所定の領域に当該入力装置が位置していることを検出して、認証処理を実行することを特徴とする請求項６記載の手書き入力方法。

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