JP2005092722A - Operation recognition device - Google Patents

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真 棚橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operation recognition device capable of performing personal identification, by utilizing the detection signal of a portable three-dimensional acceleration sensor. <P>SOLUTION: The operation recognition device comprises the portable three-dimensional acceleration sensor 1 for sensing three-dimensional acceleration; a feature extracting means 22 for extracting the time transition of the three-dimensional acceleration detected by the portable three-dimensional acceleration sensor as the amount of feature; a feature database 24 for retaining the reference feature of the three-dimensional acceleration; a matching processing means 23 for executing the matching between the amount of feature extracted by the feature extracting means and the reference feature retained in the feature database; and a certification realization signal outputting means 25 for outputting a certification realization signal when the matching processing means succeeds in the matching. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、携帯型3次元加速度センサを利用した動作認識装置に関する。   The present invention relates to a motion recognition apparatus using a portable three-dimensional acceleration sensor.

従来、特許文献1〜5に開示されているような3次元加速度センサを利用したコンピュータの入力装置が知られている。これらは、xyz3軸方向の加速度検出信号を利用して入力装置の姿勢、位置、動作経路を認識したり、3次元加速度センサの出力に応じた画面操作をするものである。また、特許文献6に開示されているように、3次元加速度センサの信号に対応した楽音を出力させるようにしたものも知られている。   Conventionally, a computer input device using a three-dimensional acceleration sensor as disclosed in Patent Documents 1 to 5 is known. These recognize the attitude, position, and motion path of the input device using acceleration detection signals in the xyz three-axis directions, and perform screen operations according to the output of the three-dimensional acceleration sensor. In addition, as disclosed in Patent Document 6, there is also known one that outputs a musical sound corresponding to a signal of a three-dimensional acceleration sensor.

しかしながら、従来、3次元加速度センサを利用し、その検出信号の特徴量を解析し、これを個人認証に利用する技術は知られていない。
特開2003−29915号公報 特開2002−196869号公報 特開2002−297284号公報 特開平11−85387号公報 特開平9−212288号公報 特開2003−76368号公報
However, conventionally, there is no known technique that uses a three-dimensional acceleration sensor, analyzes the feature amount of the detection signal, and uses this for personal authentication.
JP 2003-29915 A JP 2002-196869 A JP 2002-297284 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-85387 JP-A-9-212288 JP 2003-76368 A

本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、携帯型3次元加速度センサの検出信号を利用して個人認証を行うことができる動作認識装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a conventional technical problem, and an object of the present invention is to provide an operation recognition device capable of performing personal authentication using a detection signal of a portable three-dimensional acceleration sensor. To do.

請求項1の発明の動作認識装置は、3次元加速度をセンシングする携帯型3次元加速度センサと、前記携帯型3次元加速度センサの検出した3次元加速度の時間的推移を特徴量として抽出する特徴量抽出手段と、3次元加速度の基準特徴量を保持する特徴量データベースと、前記特徴量抽出手段の抽出した前記特徴量と前記特徴量データベースに保持されている基準特徴量とのマッチングを実行するマッチング処理手段と、前記マッチング処理手段がマッチングに成功したときに認証成立信号を出力する出力手段とを備えたものである。   The motion recognition apparatus according to the first aspect of the present invention is a portable three-dimensional acceleration sensor that senses three-dimensional acceleration, and a feature amount that extracts a temporal transition of the three-dimensional acceleration detected by the portable three-dimensional acceleration sensor as a feature amount. Extraction means, a feature quantity database that holds reference feature quantities of three-dimensional acceleration, and matching that executes matching between the feature quantities extracted by the feature quantity extraction means and reference feature quantities held in the feature quantity database Processing means and output means for outputting an authentication establishment signal when the matching processing means succeeds in matching.

請求項2の発明は、請求項1の動作認識装置において、前記携帯型3次元加速度センサを用いて任意のユーザが個人認識用に特殊な動きをさせたときに前記特徴量抽出手段が抽出した特徴量を、前記特徴量データベースに前記基準特徴量として登録する基準特徴量登録手段を備えたものである。   According to a second aspect of the present invention, in the motion recognition apparatus according to the first aspect, the feature amount extraction means extracts when an arbitrary user makes a special movement for personal recognition using the portable three-dimensional acceleration sensor. Reference feature quantity registration means for registering a feature quantity as the reference feature quantity in the feature quantity database is provided.

請求項3の発明は、請求項1又は2の動作認識装置において、前記特徴量抽出手段が抽出する前記特徴量に対応した音列信号を生成する音信号生成手段と、当該音信号生成手段の生成する音列を可聴音にして出力するスピーカとを備えたことを特徴とするものである。   According to a third aspect of the present invention, in the motion recognition apparatus according to the first or second aspect, a sound signal generating unit that generates a sound string signal corresponding to the feature amount extracted by the feature amount extracting unit, and a sound signal generating unit And a speaker that outputs an audible sound string to be generated.

請求項4の発明は、請求項1〜3の動作認識装置において、前記特徴量抽出手段は、前記携帯型3次元加速度センサの検出した3次元加速度の時間微分値の時間的推移を特徴量とすることを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the motion recognition apparatus according to any one of the first to third aspects, the feature amount extraction means uses a time transition of a time differential value of the three-dimensional acceleration detected by the portable three-dimensional acceleration sensor as a feature amount. It is characterized by doing.

本発明によれば、3次元加速度センサの検出した3次元加速度の時間的推移を特徴量とし、特徴量データベースに保持されている基準特徴量とのマッチングを実行し、マッチングに成功したときに認証成立信号を出力することにより、当該動作認識装置を個人認証器、あるいは個人認証と共に入力確認音発生器として利用することができる。   According to the present invention, the temporal transition of the three-dimensional acceleration detected by the three-dimensional acceleration sensor is used as a feature amount, matching with the reference feature amount stored in the feature amount database is performed, and authentication is performed when the matching is successful. By outputting the establishment signal, the motion recognition device can be used as a personal authentication device or an input confirmation sound generator together with personal authentication.

また、携帯型3次元加速度センサの検出した3次元加速度の時間微分値の時間的推移を特徴量として利用することにより、重力加速度の影響を受けない特徴量を用いたマッチングが実施でき、マッチング精度を高めることができる。   In addition, by using the temporal transition of the time differential value of the three-dimensional acceleration detected by the portable three-dimensional acceleration sensor as a feature value, matching using a feature value that is not affected by gravitational acceleration can be performed. Can be increased.

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図1は本発明の第1の実施の形態の動作認識装置のシステム構成図、図2は第1の実施の形態の動作認識装置の機能構成を示し、図3はそれに入力装置として利用する携帯型3次元加速度センサの構成を示している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram of a motion recognition apparatus according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 shows a functional configuration of the motion recognition apparatus according to the first embodiment, and FIG. The structure of a type | mold three-dimensional acceleration sensor is shown.

図1に示したように、本実施の形態の動作認識装置のシステム構成としては、後述するユーザが軽く手に持って任意に動かすことができるサイズ、重さの携帯型3次元加速度センサ1と、この3次元加速度センサ1の検出する3次元加速度信号を取り込み、認証処理を実施するためのソフトウェアが組み込まれているコンピュータシステム100から構成される。なお、このコンピュータシステム100の大きさは特に限定されるものではなく、CPUを内蔵し、種々のアプリケーションソフトウェアをインストールすることによって所望の動作をするものであれば、携帯電話、PDA、ノート型パーソナルコンピュータ、卓上型パーソナルコンピュータ、ワークステーション等、用途によって任意のものが採用できる。   As shown in FIG. 1, the system configuration of the motion recognition apparatus according to the present embodiment includes a portable three-dimensional acceleration sensor 1 having a size and weight that can be arbitrarily moved by a user, which will be described later. The computer system 100 includes software for taking in a three-dimensional acceleration signal detected by the three-dimensional acceleration sensor 1 and executing authentication processing. The size of the computer system 100 is not particularly limited, and any cellular phone, PDA, notebook personal computer may be used as long as it has a built-in CPU and performs various operations by installing various application software. Any computer, desktop personal computer, workstation, etc. can be used depending on the application.

図2に示したように、本実施の形態の動作認識装置は、携帯型3次元加速度センサ1と、これと有線又は無線で接続された信号処理装置2から構成される。信号処理装置2はコンピュータシステム100内にプログラムとして組み込まれるものであるが、ここでは説明の便宜のためにその処理機能をブロックに分けて示してある。   As shown in FIG. 2, the motion recognition apparatus according to the present embodiment includes a portable three-dimensional acceleration sensor 1 and a signal processing apparatus 2 connected to the portable three-dimensional acceleration sensor 1 in a wired or wireless manner. The signal processing apparatus 2 is incorporated as a program in the computer system 100. Here, for convenience of explanation, the processing function is divided into blocks.

図3に詳しく示した携帯型3次元加速度センサ1は、ユーザが手に持って軽く、自在に動かせる大きさであり、その中には、本実施の形態では同じ仕様、性能の2個の2軸加速度センサ11,12が直行する位置関係で固定してある。携帯型3次元加速度センサ1内にはまた、これらの2個の2軸加速度センサ11,12の出力のフィルタリングするノイズフィルタ13、ノイズフィルタ13を経た加速度検出信号をA/D変換するA/D変換部14、このA/D変換変換部14のデジタル信号を信号処理装置2側に送信する通信インタフェース(I/F)15、そして当該携帯型3次元加速度センサ1を制御するセンサ制御部16が組み込まれている。通信I/F15には例えばRS232Cのようなシリアルインタフェースを利用することができるが、これに限定されない。また無線通信インタフェースであってもよい。   The portable three-dimensional acceleration sensor 1 shown in detail in FIG. 3 is a size that a user can hold in his hand and can be moved freely. Among them, two 2's having the same specifications and performance in this embodiment are included. The axial acceleration sensors 11 and 12 are fixed in a perpendicular positional relationship. The portable three-dimensional acceleration sensor 1 also includes a noise filter 13 for filtering the outputs of the two two-axis acceleration sensors 11 and 12, and an A / D for A / D converting the acceleration detection signal that has passed through the noise filter 13. A conversion unit 14, a communication interface (I / F) 15 that transmits a digital signal of the A / D conversion conversion unit 14 to the signal processing device 2 side, and a sensor control unit 16 that controls the portable three-dimensional acceleration sensor 1 It has been incorporated. For example, a serial interface such as RS232C can be used for the communication I / F 15, but the present invention is not limited to this. A wireless communication interface may also be used.

なお、携帯型3次元加速度センサ1の各要素にはそれぞれの機能を有するワンチップマイコンが利用できる。2軸加速度センサ11,12には、例えば、Analog Devices, Inc.の加速度センサADXL202、センサ制御及びシリアル変換にはMicrochip Technology Inc.のワンチップマイコンPIC16F84を用いることができる。また、2軸加速度センサ2個に代えて3次元加速度センサを採用することも可能であり、また加速度検出方式も任意である。   A one-chip microcomputer having each function can be used for each element of the portable three-dimensional acceleration sensor 1. The biaxial acceleration sensors 11 and 12 include, for example, Analog Devices, Inc. Acceleration Sensor ADXL202, Microchip Technology Inc. for sensor control and serial conversion. One-chip microcomputer PIC16F84 can be used. Further, a three-dimensional acceleration sensor can be adopted instead of the two two-axis acceleration sensors, and the acceleration detection method is arbitrary.

図2に示したように、信号処理装置2は3次元加速度センサ1から通信インタフェースを介して送られてくる加速度検出信号のデジタル信号を受信し、後述する所定の信号処理を実施する加速度データ入力処理部21、この加速度データ入力処理部21の処理したデータ列に対して所定の演算処理によって特徴量を抽出し、基準特徴量登録モードでは抽出した特徴量を基準特徴量として特徴量データベース24に登録する特徴量抽出部22、動作認識モードでは特徴量抽出部22の抽出した特徴量を特徴量データベース24に保持されている基準特徴量に対してマッチング処理を実施する動作認識処理部23、上述したようにユーザIDと対応付けて基準特徴量を保持する特徴量データベース24、動作認識処理部23がマッチングに成功した場合に認証成立信号を出力する認証成立信号出力部25を備えている。   As shown in FIG. 2, the signal processing device 2 receives the digital signal of the acceleration detection signal sent from the three-dimensional acceleration sensor 1 via the communication interface, and inputs acceleration data for performing predetermined signal processing to be described later. The processing unit 21 extracts a feature amount from the data string processed by the acceleration data input processing unit 21 by a predetermined calculation process. In the reference feature amount registration mode, the extracted feature amount is used as a reference feature amount in the feature amount database 24. The feature amount extraction unit 22 to be registered, the motion recognition processing unit 23 that performs the matching process on the reference feature amount held in the feature amount database 24 in the feature recognition unit 22 in the motion recognition mode, As described above, the feature amount database 24 and the motion recognition processing unit 23 that hold the reference feature amount in association with the user ID have succeeded in matching. An authentication establishment signal output unit 25 for outputting the authentication establishment signal when.

この信号処理装置2で個人認証が成立し、認証成立信号出力部25が認証成立信号を出力した時、この信号はコンピュータのソフトウェアの認証確認処理部3に入力され、以後、当該ソフトウェアの実行を可能にする。例えば、コンピュータのユーザ認証、あるウェブサイトへのアクセス許可、オンラインショッピングのログイン許可等を可能にする。   When personal authentication is established in the signal processing device 2 and the authentication establishment signal output unit 25 outputs an authentication establishment signal, this signal is input to the authentication confirmation processing unit 3 of the software of the computer, and thereafter the execution of the software is executed. to enable. For example, it enables computer user authentication, access permission to a certain website, login permission for online shopping, and the like.

なお、特徴量データベース24には、パスワード情報と基準特徴量とを対応付けて登録しておき、後述するように例えば、あるユーザの「ABCD」というパスワードに当該ユーザが携帯型3次元加速度センサ1を持って自ら「○△□◇」を描く動作に対する特徴量とを対応付け、パスワード対応の基準特徴量として登録させる方式にすることも可能である。あるいは「ABCD」というパスワードに当該ユーザが携帯型3次元加速度センサ1を持って自ら「○」の丸記号を順に「時計回りに速く、時計回りに中くらい速く、反時計回り速く、反時計回りに中くらい速く」描く動作に対する特徴量とを対応付け、パスワード対応の基準特徴量として登録させる方式にすることも可能である。さらに、最初から「○△□◇」の動きの特徴量を基準特徴量として登録しておくことも可能である。   In the feature quantity database 24, password information and reference feature quantities are registered in association with each other. As will be described later, for example, the user uses the portable three-dimensional acceleration sensor 1 for a password "ABCD". It is also possible to adopt a method in which a feature amount corresponding to an operation of drawing “O △ □ ◇” by itself is associated and registered as a password-compatible reference feature amount. Alternatively, the user holds the portable three-dimensional accelerometer 1 in the password “ABCD” and follows the circle symbol “O” in order “fast clockwise, medium fast, counterclockwise fast, counterclockwise. It is also possible to adopt a method in which a feature amount corresponding to a drawing operation is associated with each other and registered as a reference feature amount corresponding to a password. Furthermore, it is also possible to register the feature quantity of the movement “◯ △ □ ◇” from the beginning as the reference feature quantity.

また、各処理部は必要に応じてメモリにデータを一時的に保存し、またそれを読み出して必要な処理を行うものである。さらに、本装置2では特徴量データベース24の登録処理に際して、オペレータがキーボードやポインティングデバイスにより入力介入することができるものとする。   Each processing unit temporarily stores data in a memory as necessary, and reads out the data to perform necessary processing. Furthermore, it is assumed that the operator 2 can perform an input intervention with a keyboard or a pointing device in the registration process of the feature amount database 24 in the apparatus 2.

次に、上記構成の第1の実施の形態の動作認識装置の動作について説明する。携帯型3次元加速度センサ1は、これをユーザが手に持って任意に動かすことによって、3次元加速度を検出して出力する。本実施の形態の場合、互いに垂直に配置した2軸加速度センサ2個によって3次元加速度を求めるようにしているので、両方の2軸加速度センサ11,12それぞれの2軸ずつ合計4軸(本実施の形態ではx軸の加速度信号は2データ列となる)の加速度信号データ列を信号処理部2に送信する。   Next, the operation of the motion recognition apparatus according to the first embodiment having the above configuration will be described. The portable three-dimensional acceleration sensor 1 detects and outputs a three-dimensional acceleration when the user holds it in a hand and moves it arbitrarily. In the case of the present embodiment, the three-dimensional acceleration is obtained by two two-axis acceleration sensors arranged perpendicularly to each other, so that the two axes of both of the two-axis acceleration sensors 11 and 12 have a total of four axes (this embodiment In this embodiment, the acceleration signal data string of x-axis acceleration signal becomes two data strings) is transmitted to the signal processing unit 2.

信号処理装置2の加速度データ入力処理部21は、3次元加速度センサ1からの加速度信号データ列を受信し、共通の軸であるx軸の2のデータ列を用いて信号強度を揃え、これによって3次元各軸の加速度信号の信号強度を揃える。例えば、1方のxy2軸加速度センサ11におけるx軸の加速度信号に対して他方のzx2軸加速度センサ12におけるx軸の加速度信号の強度が1.1倍大きければ、このzx2軸加速度センサ12におけるz軸の加速度信号の強度を1/1.1に小さくすることで信号強度を揃えるのである。   The acceleration data input processing unit 21 of the signal processing device 2 receives the acceleration signal data string from the three-dimensional acceleration sensor 1 and aligns the signal intensity using the two data strings of the x-axis that is a common axis, thereby Align the signal strength of the acceleration signal of each three-dimensional axis. For example, if the intensity of the x-axis acceleration signal in the other zx 2-axis acceleration sensor 12 is 1.1 times larger than the x-axis acceleration signal in one xy 2-axis acceleration sensor 11, z in the zx 2-axis acceleration sensor 12 The signal strength is made uniform by reducing the strength of the acceleration signal of the shaft to 1 / 1.1.

加速度データ入力処理部21は加速度センサの加速度信号は重力加速度の影響を受けているので、さらに3次元各軸の加速度データ列に対して所定のサンプリング時間毎に時間微分を実施し、加速度の時間変化率を時系列的に求め、これを特徴量抽出のための3次元加速度データ列として出力する。   Since the acceleration signal of the acceleration sensor is affected by the gravitational acceleration, the acceleration data input processing unit 21 further performs time differentiation on the acceleration data string of each of the three-dimensional axes at every predetermined sampling time, and the acceleration time The rate of change is obtained in a time series, and this is output as a three-dimensional acceleration data string for feature quantity extraction.

特徴量抽出部22は、加速度データ入力処理部21の求めた加速度変化の時系列データを元に周波数成分を求め、特徴量とする。なお、3次元速度変化率のデータ列そのものを特徴量とすることも可能である。   The feature amount extraction unit 22 obtains a frequency component based on the time series data of the acceleration change obtained by the acceleration data input processing unit 21, and sets it as the feature amount. It is also possible to use the data string itself of the three-dimensional speed change rate as a feature amount.

特徴量抽出部22は、抽出した特徴量データを、基準特徴量登録モードであれば特徴量データベース24にユーザの識別情報(ID)と対応付けて登録する。例えば、A氏の個人認証用にA氏が携帯型3次元加速度センサ1を持って「○△□◇」を順に描いた時の加速度変化率データ列を当該A氏の個人認証用のいわばパスワードとして登録するのである。あるいは、「ABCD」という文字パスワードをA氏が登録し、これをA氏が空中で3次元加速度センサ1を持って「ABCD」と文字を書くように動かした時の特徴量をこのA氏のパスワード「ABCD」と対応付けて登録することも可能である。   The feature quantity extraction unit 22 registers the extracted feature quantity data in the feature quantity database 24 in association with the user identification information (ID) in the reference feature quantity registration mode. For example, for Mr. A's personal authentication, when Mr. A holds the portable three-dimensional acceleration sensor 1 and draws “○ △ □ ◇” in order, the acceleration change rate data string is the password for Mr. A's personal authentication. It registers as. Alternatively, Mr. A registers the character password “ABCD”, and the characteristic amount when Mr. A moves to write “ABCD” with the three-dimensional acceleration sensor 1 in the air is displayed. It is also possible to register in association with the password “ABCD”.

特徴量抽出部22は、動作認証モードであれば抽出した特徴量のデータ列をそのまま動作認識処理部23に出力する。   The feature amount extraction unit 22 outputs the extracted feature amount data string to the operation recognition processing unit 23 as it is in the operation authentication mode.

動作認識処理部23は、特徴量抽出部22からの特徴量データ列に対して、特徴量データベース24を参照し、マッチング処理を実施し、マッチングが成立すれば認証成立とする。このマッチング処理には、例えばA氏の個人認証であれば、最初に入力されるA氏のIDをキーにして特徴量データベース24に登録されているA氏の基準特徴量データ列を読出し、この基準特徴量データ列と入力された特徴量データ列との3次元距離を演算し、一致度が所定の閾値以下であれば認証成立とし、それ以外であれば否認する。認証成立信号出力部25は動作認識処理部23が動作認証成立と判断した時に認証成立信号を認証確認処理部3に出力する。   The motion recognition processing unit 23 refers to the feature quantity data string from the feature quantity extraction unit 22 and refers to the feature quantity database 24 to perform a matching process. In this matching process, for example, in the case of Mr. A's personal authentication, Mr. A's reference feature quantity data string registered in the feature quantity database 24 is read using the first inputted Mr. A's ID as a key, and this A three-dimensional distance between the reference feature value data string and the input feature value data string is calculated, and if the degree of coincidence is equal to or less than a predetermined threshold, authentication is established, and otherwise, denial is made. The authentication establishment signal output unit 25 outputs an authentication establishment signal to the authentication confirmation processing unit 3 when the operation recognition processing unit 23 determines that the operation authentication is established.

認証確認処理部3は認証成立信号を受信すれば、例えば、コンピュータのユーザ認証、あるウェブサイトへのアクセス許可、オンラインショッピングのログイン許可等、コンピュータで起動中のソフトウェアにおける個人認証成立に続く処理を続行することになる。   If the authentication confirmation processing unit 3 receives the authentication establishment signal, for example, the process following the establishment of personal authentication in the software running on the computer, such as user authentication of the computer, permission to access a certain website, permission to log in to online shopping, etc. Will continue.

一般に同じ○、△、◇などの図形を空中で描くとしても、個人個人によって力の入れ具合や描く速度が異なり、また速く描くにしても遅く描くにしても個人個人でその速度に違いがあり、3次元加速度信号波形は個々人によって異なるものである。したがって、携帯型3次元加速度センサ1を持たせて所定の図形や文字を空中で描かせ、その3次元加速度波形の特徴量を、あらかじめ同じ図形や文字を描かせて特徴量データベース24に登録してある基準特徴量とマッチング処理すれば、同じ個人であればマッチングが成立するが、ユーザが異なれば同じ図形や文字を描かせてもマッチングが成立することはない。もちろん同じユーザであっても、基準特徴量登録操作時と異なる動きをさせたり、描く早さや強さを極端に異ならせたりすればマッチングは成立しないことになる。   In general, even if you draw the same ○, △, ◇, etc. in the air, the strength and drawing speed will vary depending on the individual, and even if you draw faster or slower, the speed will vary depending on the individual. The three-dimensional acceleration signal waveform varies depending on the individual. Accordingly, the portable three-dimensional acceleration sensor 1 is provided to draw a predetermined figure or character in the air, and the feature quantity of the three-dimensional acceleration waveform is registered in the feature quantity database 24 by drawing the same figure or letter in advance. If matching processing is performed with a certain reference feature amount, matching is established for the same individual, but matching is not established even if the same figure or character is drawn for different users. Of course, even for the same user, matching is not achieved if the movement is different from that at the time of the reference feature registration operation or if the speed and strength of drawing are made extremely different.

図4は携帯型3次元加速度センサ1を持ってあるユーザが空中である図形を描いたときの3次元加速度センサの検出信号の処理結果をコンピュータシステム100に画面表示させたものである。メインウィンドウ101に表示されている図形は3次元加速度の変化を表示しており、測定値表示ウィンドウ102には3次元加速度の時間変化率の変動を基準特徴量と対比してグラフ表示している。なお、加速度変化は敏感なので、ここでは移動平均をとって変化率を緩やかにしており、特徴量認証にもこの移動平均値の変化を利用している。ウィンドウ103は加速度ウィンドウ、ウィンドウ104は加速度変化率ウィンドウ、ウィンドウ105は特徴抽出結果ウィンドウである。   FIG. 4 shows the processing result of the detection signal of the three-dimensional acceleration sensor when the user holding the portable three-dimensional acceleration sensor 1 draws a figure in the air on the computer system 100. The graphic displayed in the main window 101 displays the change in three-dimensional acceleration, and the measurement value display window 102 displays the change in the three-dimensional acceleration with time as a graph in comparison with the reference feature amount. . Since the acceleration change is sensitive, the moving average is taken here to make the rate of change moderate, and the change of the moving average value is also used for feature amount authentication. A window 103 is an acceleration window, a window 104 is an acceleration change rate window, and a window 105 is a feature extraction result window.

この事象を利用した本実施の形態の動作認証装置によれば、ユーザの個人認証のためにキーボードから文字入力させる場合よりもいわばパスワードの入力が容易であり、また指紋、声紋等による個人認証よりもコスト的に安価な用品を用いた製品を提供することができる。   According to the operation authentication device of the present embodiment using this phenomenon, it is easier to input a password than when inputting characters from a keyboard for personal authentication of a user. Also, it is possible to provide a product using a cheap product.

次に、本発明の第2の実施の形態の動作認証装置について、図5を用いて説明する。第2の実施の形態の動作認証装置は、ユーザが携帯型3次元加速度センサ1を持って認証操作するときに、動作認証装置側がセンサ1の動きに対応した音を出力することでユーザの行っている動きが登録動作と一致するものであるか否かを確認させながら認証動作を行えるようにした点に特徴を有している。   Next, the operation | movement authentication apparatus of the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. In the operation authentication device according to the second embodiment, when the user performs an authentication operation with the portable three-dimensional acceleration sensor 1, the operation authentication device outputs a sound corresponding to the movement of the sensor 1 by the user. It is characterized in that the authentication operation can be performed while confirming whether or not the movement being performed matches the registration operation.

本実施の形態において、携帯型3次元加速度センサ1は第1の実施の形態のものと共通である。そして信号処理装置2については、第1の実施の形態と同様の加速度データ入力処理部21、特徴量抽出部22、動作認識処理部23、特徴量データベース24及び認証成立信号出力部25を備えると共に、音信号生成部26とスピーカ27を追加的に備えている。   In the present embodiment, the portable three-dimensional acceleration sensor 1 is the same as that of the first embodiment. The signal processing device 2 includes the same acceleration data input processing unit 21, feature amount extraction unit 22, motion recognition processing unit 23, feature amount database 24, and authentication establishment signal output unit 25 as in the first embodiment. A sound signal generator 26 and a speaker 27 are additionally provided.

次に、第2の実施の形態の動作認証装置の動作について説明する。ユーザが携帯型3次元加速度センサ1を持って動かすことでその3次元加速度又は3次元加速度の変化率を特徴量とし、基準特徴量登録モードではこれを特徴量データベース24に基準特徴量としてユーザの識別情報(ID)と対応付けて登録し、個人認証モードでは特徴量データベース24に登録されている該当ユーザの基準特徴量とのマッチング処理により個人認証する処理は、第1の実施の形態と同様である。   Next, the operation of the operation authentication device according to the second embodiment will be described. When the user moves the portable three-dimensional acceleration sensor 1, the three-dimensional acceleration or the rate of change of the three-dimensional acceleration is used as a feature amount. In the reference feature registration mode, this is used as a reference feature amount in the feature database 24. The process of registering in association with the identification information (ID) and performing personal authentication by matching with the reference feature quantity of the corresponding user registered in the feature quantity database 24 in the personal authentication mode is the same as in the first embodiment. It is.

そして本実施の形態では、特徴量抽出部22が特徴量抽出すれば、その特徴量に対応した音を音信号生成部26が生成し、これをスピーカ27を通じて可聴音にして出力する。音信号と特徴量との対応付けは予め設定しておくものであるが、例えば、加速度又は加速度変化率の周波数と音周波数とを対応付け、加速度又は加速度変化率信号の振幅と音の強弱とを対応付ける。   In the present embodiment, when the feature quantity extraction unit 22 extracts a feature quantity, the sound signal generation unit 26 generates a sound corresponding to the feature quantity, and outputs the sound through the speaker 27 as an audible sound. The correlation between the sound signal and the feature amount is set in advance. For example, the frequency of the acceleration or acceleration change rate is associated with the sound frequency, and the amplitude of the acceleration or acceleration change rate signal and the strength of the sound are Associate.

これにより、第2の実施の形態の動作認証装置によれば、ユーザが基準特徴量登録モードにおいて第1の実施の形態のように、例えば「○△□◇」を順に描いた時の加速度変化率データ列を当該A氏の個人認証用のいわばパスワードとして登録するときにスピーカ27からリアルタイムに出る音列をユーザが覚えておくと、次に当該ユーザが個人認証のために同じ「○△□◇」を順に描くと、それに対応した音列がリアルタイムに出力されるので、ユーザは自分の描く個人認証のための図形が登録時のものと同じであるか否かを画面101の表示と共にセンサ1を動かせている時にリアルタイムに出る音列が登録時のものとほぼ同じものか否かによって確認することができる。例えば、登録時の音よりも高い音や低い音が出れば図形を間違えていると判断し、また音が大き過ぎれば速く書き過ぎていると判断するといったことができるのである。また、基準特徴量の登録時にセンサ1を動かしている時に出た音列が「ピッ、ポッ、パッ、ピッ」であったのに、個人認証のためにセンサ1を動かす時に出る音列が「ポッ、ピッ、ピッ、パッ」であったとすれば、この音列の違いでセンサ1を動かして描いく図形そのものやその図形の順番が間違っていることを音列のフィードバックによってユーザに直感的に理解させることができるのである。   As a result, according to the motion authentication device of the second embodiment, the acceleration change when the user sequentially draws, for example, “◯ △ □ ◇” in the reference feature value registration mode as in the first embodiment. When a user remembers a sound string that is output in real time from the speaker 27 when registering the rate data string as a password for Mr. A's personal authentication, the user next uses the same “○ △ □” for personal authentication. When “◇” is drawn in order, the corresponding sound sequence is output in real time, so that the user can detect whether or not the figure for personal authentication drawn by the user is the same as that at the time of registration together with the display on the screen 101. It can be confirmed by checking whether or not the sound string that is output in real time when 1 is moved is substantially the same as that at the time of registration. For example, if a sound higher or lower than the sound at the time of registration is output, it can be determined that the figure is wrong, and if the sound is too loud, it can be determined that writing is too fast. In addition, although the sound string that was generated when the sensor 1 was moved when the reference feature amount was registered was “pip, pop, pad, pip”, the sound string that was generated when the sensor 1 was moved for personal authentication was “ If it is “Pip, Pip, Pip, Pappa”, it is intuitive to the user by feedback of the sound string that the figure itself drawn by moving the sensor 1 due to the difference in the sound string and the order of the figure are wrong. It can be understood.

本発明の第1の実施の形態の動作認証装置のシステム構成を示すブロック図。The block diagram which shows the system configuration | structure of the operation | movement authentication apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 上記第1の実施の形態の機能構成を示すブロック図。The block diagram which shows the function structure of the said 1st Embodiment. 上記第1の実施の形態における携帯型3次元加速度センサの内部構成を示すブロック図。The block diagram which shows the internal structure of the portable three-dimensional acceleration sensor in the said 1st Embodiment. 上記第1の実施の形態による個人認証画面の説明図。Explanatory drawing of the personal authentication screen by the said 1st Embodiment. 本発明の第2の実施の形態の動作認証装置の機能構成を示すブロック図。The block diagram which shows the function structure of the operation | movement authentication apparatus of the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 3次元加速度センサ
2 信号処理装置
3 認証確認処理部
11,12 2軸加速度センサ
13 ノイズフィルタ
14 A/D変換器
15 通信インタフェース
16 制御部
21 加速度データ入力処理部
22 特徴量抽出部
23 動作認識処理部
24 特徴量データベース
25 認証成立信号出力部
26 音信号生成部
27 スピーカ
100 コンピュータシステム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3D acceleration sensor 2 Signal processing apparatus 3 Authentication confirmation process part 11,12 Two-axis acceleration sensor 13 Noise filter 14 A / D converter 15 Communication interface 16 Control part 21 Acceleration data input process part 22 Feature-value extraction part 23 Motion recognition Processing unit 24 Feature amount database 25 Authentication establishment signal output unit 26 Sound signal generation unit 27 Speaker 100 Computer system

Claims (4)

3次元加速度をセンシングする携帯型3次元加速度センサと、
前記携帯型3次元加速度センサの検出した3次元加速度の時間的推移を特徴量として抽出する特徴量抽出手段と、
3次元加速度の基準特徴量を保持する特徴量データベースと、
前記特徴量抽出手段の抽出した前記特徴量と前記特徴量データベースに保持されている基準特徴量とのマッチングを実行するマッチング処理手段と、
前記マッチング処理手段がマッチングに成功したときに認証成立信号を出力する出力手段とを備えたことを特徴とする動作認識装置。
A portable 3D acceleration sensor for sensing 3D acceleration;
Feature amount extraction means for extracting temporal transition of the three-dimensional acceleration detected by the portable three-dimensional acceleration sensor as a feature amount;
A feature amount database that holds reference feature amounts of three-dimensional acceleration;
Matching processing means for performing matching between the feature quantity extracted by the feature quantity extraction means and a reference feature quantity held in the feature quantity database;
An operation recognition apparatus comprising: output means for outputting an authentication establishment signal when the matching processing means succeeds in matching.
前記携帯型3次元加速度センサを用いて任意のユーザが個人認識用に特殊な動きをさせたときに前記特徴量抽出手段が抽出した特徴量を、前記特徴量データベースに前記基準特徴量として登録する基準特徴量登録手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の動作認識装置。   The feature quantity extracted by the feature quantity extraction unit when an arbitrary user makes a special movement for personal recognition using the portable three-dimensional acceleration sensor is registered as the reference feature quantity in the feature quantity database. The motion recognition apparatus according to claim 1, further comprising a reference feature amount registration unit. 前記特徴量抽出手段が抽出する前記特徴量に対応した音列信号を生成する音信号生成手段と、当該音信号生成手段の生成する音列を可聴音にして出力するスピーカとを備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の動作認識装置。   A sound signal generating unit that generates a sound string signal corresponding to the feature amount extracted by the feature amount extracting unit; and a speaker that outputs the sound string generated by the sound signal generating unit as an audible sound. The motion recognition apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that 前記特徴量抽出手段は、前記携帯型3次元加速度センサの検出した3次元加速度の時間微分値の時間的推移を特徴量とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の動作認識装置。

The operation according to any one of claims 1 to 3, wherein the feature amount extraction unit uses a temporal transition of a time differential value of the three-dimensional acceleration detected by the portable three-dimensional acceleration sensor as a feature amount. Recognition device.

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