JP2005202309A - 認証方法、認証装置及びｍｅｍｓフィルタバンク - Google Patents

Abstract

【課題】 音声認識の認証方法及び認証装置において、本人確認が保証され、セキュリティーも高く、かつ迅速な認証処理、小型化、低価格化を可能にする。
【解決手段】 入力されるキーワード音声信号Ｐを公開鍵として、このキーワード音声信号Ｐを複数の周波数領域に分割し、この分割された複数の周波数領域の音声信号Ｐ1 〜Ｐ４を、周波数領域の数と同じ数のビット数を持つ第１のデジタル非公開鍵１により選択して、選択された所要の周波数領域の音声信号とそのデジタル非公開鍵の番号とが重なった情報を、音声情報２として登録し、認証時には、入力されるキーワード音声信号Ｐを前記複数の周波数領域に分割し、この複数の周波数領域の音声信号Ｐ1 〜Ｐ4 と登録した音声情報２との差異を各周波数領域で計算し、信号強度の観測された周波数領域に対応した第２のデジタル非公開鍵４を抽出し、第２のデジタル非公開鍵４と第１のデジタル非公開鍵１とを照合して認証する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、音声による認証方法、その認証装置、及びこれらに用いるＭＥＭＳフィルタバンクに関する。

本人確認を行う認証技術として、音声、指紋、顔形、虹彩（ひとみの外側の模様）等の身体的な固有の特徴を利用して行うバイオメトリクス認証の技術が開発されてきている。バイオメトリクス認証を行う場合は、事前に本人固有の生体の情報を計測し、例えば指紋、顔形、或いは虹彩等の情報であれば、この情報を画像処理してデジタル化し、パターン確認処理して特徴を抽出し、個人識別データとしてシステムに登録する。そして、認証時には、本人の登録してあるデータと照合して一致するか否かを確認して本人を認証する。音声を用いたバイオメトリクス認証の場合も、音声信号そのものを分析してデジタル化し個人データとしてシステムに登録し、認証時には、この登録してある本人の音声データと照合して認証する。

上述した固体の情報そのものを認証データとして扱うバイオメトリクスを用いた認証技術は、例えば特許文献１に記載されている。
特開平5-284228号公報

上述したバイオメトリクスを用いた認証技術は、現在、広く使われている暗証番号やパスワードに比べて高い認証性を保証する技術である。しかし、音声認識技術を用いた音声認証では、音声信号そのものを分析するため多大な計算パワーが必要であり、低価格でのシステムの実現が難しく、認識精度も状況に応じて変化する。即ち、計算時間がかかり、装置の小型化、低価格化が難しい。また、認識精度によっては、体調の変化（例えば、かぜを引いたとき）で音声が少し変っただけで認証されない事態も発生する。他人が本人の声色を使った場合のセキュリティー対策も必要になる。現状の音声認証技術では、例えば携帯機器への搭載は難しい。

本発明は、上述の点に鑑み、本人確認が保証され、セキュリティーも高く、かつ迅速な認証処理、小型化、低価格化を可能にした、音声による認証方法、その認証装置、及びこれらに使用するＭＥＭＳフィルタバンクを提供するものである。

本発明に係る認証方法は、入力されるキーワード音声信号を公開鍵として、該キーワード音声信号を複数の周波数領域に分割し、この分割された複数の周波数領域の音声信号を、前記周波数領域の数と同じ数のビット数を持つ第１のデジタル非公開鍵により選択して、選択された所要の周波数領域の音声信号とそのデジタル非公開鍵の番号とが重なった情報を、音声情報として登録し、認証時には、入力されるキーワード音声信号を複数の周波数領域に分割し、この複数の周波数領域の音声信号と登録した音声情報との差異を各周波数領域で計算し、信号強度の観測された周波数領域に対応した第２のデジタル非公開鍵を抽出し、第２のデジタル非公開鍵と第１のデジタル非公開鍵とを照合して認証することを特徴とする。

本発明は、上記認証方法において、ＭＥＭＳフィルタバンクを用いて、キーワード音声信号を複数の周波数領域に分割し、所要の周波数領域の音声信号を選択することが好ましい。

本発明の認証方法では、キーワード音声信号が複数の周波数領域に分割され、この周波数分割された音声信号が予め設定されている２進数の第１のデジタル非公開鍵により選択されて、音声情報として登録される。この音声情報は、選択された周波数領域の音声信号（即ち音声スペクトルバー）と、その対応するデジタル非公開鍵の番号とが重なった情報となる。
認証時は、キーワード音声信号が前記複数の周波数領域に分割され、分割された複数の周波数領域の音声信号と、登録されている音声情報との差異が各周波数領域で計算され、信号強度の観測された周波数領域に対応した第２の非公開鍵が抽出される。即ち、分割された複数の周波数領域の音声信号から登録されている音声情報が減算処理され、登録時に選択されなかった周波数領域の音声信号とその対応するデジタル非公開鍵の番号とが重なった音声情報が得られ、これを基に第２のデジタル非公開鍵が抽出される。次いで、第１のデジタル非公開鍵と第２のデジタル非公開鍵とが照合され、両者のデジタル非公開鍵が合致されれば本人であることが認証される。両者のデジタル非公開鍵が合致されなければ本人の認証が得られないことになる。

キーワード音声信号を複数の周波数領域に分割し、所要の周波数領域の音声信号のみの選択を、ＭＥＭＳフィルタバンクを用いて行うときは、ＩＣ化された素子でキーワード音声信号の分割・選択（即ち所要の周波数領域の音声信号の透過・遮断）を行うことができる。即ち、各ＭＥＭＳフィルタの振動板へ印加する直流電圧をオン・オフ制御することにより、いくつかの周波数領域の音声信号は遮断され、その他の所要の周波数領域の音声信号のみが透過して、第１のデジタル非公開鍵に応じた周波数領域の音声信号を選択することができる。

本発明に係る認証装置は、キーワード音声信号を複数の周波数領域に分割して透過する手段と、所要の前記周波数領域の音声信号を遮断する手段と、透過した音声信号を個別に検出する手段と、遮断条件の異なる音声信号を比較し遮断周波数を特定する手段と、予め記録された遮断周波数条件と比較する手段とを備えて成ることを特徴とする。

本発明は、上記認証装置において、キーワード音声信号を複数の周波数領域に分割して透過し、所要の周波数領域の音声信号を遮断する手段を、アレイ状に配列されてなるＭＥＭＳフィルタバンクにより構成することが好ましい。

本発明の認証装置では、入力されたキーワード音声信号が上記の透過手段により、有限の複数の周波数領域として分割され、透過される。この分割された各周波数領域の音声信号は上記の遮断手段により、いくつかの周波数領域の音声信号を遮断する。即ち、遮断手段は、２進数の第１のデジタル非公開鍵により制御される。透過した他の周波数領域の音声信号は、上記の検出手段により個別に検出され、検出された情報は音声情報として登録される。この音声情報は、前述したように透過音声信号（即ち音声スペクトルバー）と、その対応するデジタル非公開鍵の番号とが重なった情報となる。
認証時は、入力されたキーワード音声信号が上記の透過手段を介して有限の複数の周波数領域の音声信号に分割され透過される。この透過した複数の周波数領域の音声信号は、遮断条件の異なる音声信号を比較し遮断周波数を特定する手段により、遮断周波数領域の音声信号が特定される。即ち、登録時にデジタル非公開鍵により遮断された周波数領域の音声信号とその対応するデジタル非公開鍵の番号とが重なった音声情報が特定され、これを基に第２のデジタル非公開鍵が抽出される。次いで、予め記録（登録）された遮断周波数条件とを比較する手段により、記録された遮断周波数条件と、認証時に抽出された遮断周波数条件とが比較され、合致すれば本人であることが認証される。即ち、第１のデジタル非公開鍵と第２のデジタル非公開鍵とが照合され、両者のデジタル非公開鍵が合致されれば本人であることが認証される。両者のデジタル非公開鍵が合致されなければ本人の認証が得られないことになる。

キーワード音声信号を複数の周波数領域に分割して透過し、所要の周波数領域の音声信号を遮断する手段を、アレイ状に配列されてなるＭＥＭＳフィルタバンクにより構成するときは、ＩＣチップに組み込むことができ、認証装置の小型化ができる。

本発明に係るＭＥＭＳフィルタバンクは、それぞれ異なる周波数信号を透過する複数のＭＥＭＳフィルタが配列され、各ＭＥＭＳフィルタの振動板への直流電圧の供給がスイッチング制御されて、各ＭＥＭＳフィルタにおいて周波数信号の透過・遮断が制御されるようにして成ることを特徴とする。

本発明のＭＥＭＳフィルタバンクでは、複数のＭＥＭＳフィルタが配列され、各ＭＥＭＳフィルタの振動板を駆動するための直流電圧の供給をオン・オフ制御するスイッチ手段を備えて構成されるので、１つのＩＣチップにより、入力されたキーワード音声信号を複数の周波数領域に分割して透過し、且つ所要の周波数領域の音声信号を遮断することができる。従って、ＭＥＭＳフィルタバンクを用いることにより、認証装置の小型化が図れる。

本発明に係る認証方法及び認証装置によれば、本人確認の認証として音声を用いるが、認証はデジタル処理して行うことができる。入力される音声信号の内容、すなわちキーワードを自由に設定することができ、本人の音声でしか認識できない利点が保護される。特に、キーワード音声信号を２進数によるデジタル非公開鍵によりフィルタリングして、周波数分割による音声スペクトルとデジタル非公開鍵の番号との２つの情報を含んだ音声情報を登録して置くので、セキュリティーも高く、より高い認証性が得られる。また、ＭＥＭＳフィルタバンク２１を用いることにより、迅速な認証処理が可能になり、しかも音声信号の周波数分割を極めて安価に構成することができる。
さらに透過・遮断手段としてＭＥＭＳフィルタバンクを用いた本実施の形態の認証装置は、小型化が可能であるために、例えば携帯機器に組み込むことが可能になる。
本発明に係るＭＥＭＳフィルタバンクによれば、１つのＩＣチップに音声信号を複数の周波数領域に分割し、その周波数信号の透過・遮断の機能を持たせることができる。このＭＥＭＳフィルタバンクは、音声認識による認証システムに適用した場合、認証装置の小型化、認証処理の高速化、さらにコスト低減を可能にする。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明に係る音声を公開鍵とした認証方法及びこれを実施するための認証装置の実施の形態の概要を示す。

本実施の形態に係る認証方法は、図１に示すように、本人確認のための音声情報を登録して置く。この登録は次のようにして行う。図２に示すように、入力されるキーワード音声信号Ｐを公開鍵として、この入力されるキーワード音声信号Ｐの一部を周波数分解し、周波数空間において有限の数の周波数領域（周波数帯）に分割する。即ち、キーワード音声信号Ｐを音声スペクトルに分析し、複数の周波数領域の音声信号Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，Ｐ4 ，・・に分割する。図１では、説明を容易にするために便宜的に、例えば「ひらけ！」というキーワード音声Ｐを、４つの周波数領域の音声信号Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，Ｐ4 に分割している（図１Ａ参照）。実際には、もっと多数の周波数領域に分割することになる。

一方、この分割する周波数領域の数と同じビット数を持つデジタルの非公開鍵を暗証番号として用意する。すなわち２進数の第１のデジタル非公開鍵１を用意する。この非公開鍵１は、例えば本人にも非公開とするのが好ましい。本例では分割した４つの周波数領域の音声信号Ｐ1 〜Ｐ4 に対応した４つのビット数で表した、例えば「０１０１」のデジタル非公開鍵１を用意する（図１Ｄ参照）。つまり、この０１０１というコードを「非公開鍵」としてコンピュータ内に保持して置く。

そして、第１のデジタル非公開鍵１の例えば０ビットに対応する周波数領域の信号強度を０として、複数に分割された周波数領域の音声信号Ｐ1 〜Ｐ4 を第１のデジタル非公開鍵１のコード「０１０１」によりフィルタリングする。即ち、複数の周波数領域に分割された音声信号Ｐ1 〜Ｐ4 のうち、「０」に対向した周波数領域の音声信号Ｐ1 ，Ｐ3 を遮断し、「１」に対応した周波数領域の音声信号Ｐ2 ，Ｐ4 のみを透過する（図１Ｂ参照）。フィルタリングした後、透過した音声信号Ｐ2 ，Ｐ4 をセンサ等の検出手段を通して出力し、所謂音声スペクトルバーを得、この透過した音声信号Ｐ2 ，Ｐ4 （音声スペクトルバー）による音声情報２をシステムを構成するコンピュータに記録し、登録する（図１Ｃ参照）。この登録された音声情報２には、２種類の情報、即ち、本人の声の形（音声スペクトルバー）と、コンピュータで任意に発生した第１のデジタル非公開鍵１の対応する番号との２種類の情報が含まれる。

入力される音声信号Ｐの内容、すなわちキーワードは、自由に設定できるため、デジタル処理としては独立に本人認証のレベルを高めることができる。

認証は、次のようにして行う。キーワード音声信号Ｐをシステムに入力する。この入力されたキーワード音声信号Ｐは、登録時と同じ数の複数の周波数領域の音声信号Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，Ｐ4 ，・・に分割される。本例では図１Ｅに示すように、「ひらけ！」というキーワード音声信号Ｐが周波数分割されて４つの周波数領域の音声信号Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，Ｐ4 が得られる。この音声信号Ｐ1 〜Ｐ4 とシステムに記録された登録情報２との差異を周波数領域で計算し（図１Ｆの差し引き作業７参照）、信号強度が観測された周波数領域に対応した第２のデジタル非公開鍵３を抽出する（図１Ｇ参照）。図１の例では認証時の４つの周波数領域の音声信号Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，Ｐ4 から登録された音声情報２（音声信号Ｐ2 ，Ｐ4 に対応した音声情報）が差し引かれて、登録時に遮断された周波数領域の音声信号Ｐ1 ，Ｐ3 に対応した音声情報３がコンピュータに記録される。即ち、この音声情報３は、音声信号Ｐ1 ，Ｐ3 （音声スペクトルバー）と第１のデジタル非公開鍵１の対応する番号との２種類の情報が含まれる。この音声情報３に基づいて、音声信号Ｐ1 ，Ｐ3 が「０」ビットに対応し、差し引かれた音声信号Ｐ2 ，Ｐ4 が「１」ビットに対応した第２のデジタル非公開鍵３の「０１０１」のコード４が抽出される。

この第２のデジタル非公開鍵４と、登録されている第１のデジタル非公開鍵１（図１Ｈ参照）とを照合して本人の認証が行われる（図１Ｉの照合・認証の作業８参照）。第２のデジタル非公開鍵４が第１のデジタル非公開鍵１のコード「０１０１」に合致すれば本人であることが確認され、合致されなければ本人でないことが確認される。

即ち、認証時に入力される公開鍵であるキーワード音声信号Ｐ(図１Ｅ参照)から、登録時に非公開鍵の「１」の周波数帯のみを透過したスペクトル(図１Ｃ参照)との差分を取ると、その結果、図１Ｇのスペクトルの透過周波数が得られる。透過していない周波数帯を「１」とすることで、第２の非公開鍵「０１０１」(図１Ｇ参照)が抽出される。この第２の非公開鍵４（図１Ｇ参照）と、システムの第１の非公開鍵１（図1Ｈ参照）とを比較して認証を行う。
なお、かぜを引いて音声強度が変わった場合には、認証時にオイテ、キーワード音声信号のスペクトルバーから登録されている音声情報２を図１Ｆの差し引き作業７で差し引いたとき、信号レベルが０となるべき周波数帯で、完全に０にならない状態が生じる場合もある。このため、例えば図１Ｆの作業７において、一定の信号レベルを基準にし、基準以下なら０と判定するようになす。本実施の形態では、「０」「１」で認証判定するので、体調不良でも本人確認が可能になる。

上述の入力されるキーワード音声信号を有限の複数の周波数領域に分割し、且つ所要の周波数領域の音声信号のみを透過し、残りの周波数領域の音声信号を遮断する手段として、各周波数領域でのフィルタリングにスイッチ可能なＭＥＭＳフィルタバンクを用いることができる。ＭＥＭＳフィルタは、透過周波数を規定した個別のバンドパスフィルタを並列に構成することができ、電気信号による制御で、特定の周波数領域の透過率を制御できる。

図１に示した認証方法を実施するための認証装置の実施の形態について説明する。
本実施の形態に係る認証装置は、入力されたキーワード音声信号を複数の周波数領域に分割して透過する手段（図１Ａに対応する）と、分割された各周波数領域の音声信号のうち、所要の周波数領域の音声信号を遮断する手段（図１の符号６に対応する）と、透過音声信号を個別に検出する手段（図１Ｂに対応する）と、遮断条件の異なる音声信号を比較し遮断周波数を特定する手段（図１Ｆに対応する）と、予め記録された遮断周波数条件と比較する手段（図１Ｉに対応する）とを備えて成る。

ここで、遮断条件の異なる音声信号とは、認証時に入力されるキーワード音声信号そのまま(図１Ｅ)と、非公開鍵に応じて遮断された音声信号(図１Ｃ)とを指す。また、遮断周波数を特定することとは、認証時において、入力されるキーワード音声信号から登録時の音声情報との差分をとる作業7(図１Ｆ)と、抽出した非公開鍵４と登録されていつ非公開鍵１との照合・認証作業8(図１Ｉ)を指す。さらに、記録された遮断周波数条件とは、図１Ｄの非公開鍵「０１０１」を指す。

透過手段は、複数の帯域フィルタを並列接続したフィルタバンクにより形成される。遮断手段は、各帯域フィルタの入力または出力側に接続したスイッチ手段と、このスイッチ手段をオン・オフ制御する制御手段（コントローラ）により形成される。本例においては、透過手段と遮断手段を、アレイ状に配列されてなるスイッチ付きＭＥＭＳフィルタバンク２１により構成することができる。

図４に示すように、スイッチ付きＭＥＭＳフィルタバンク２１は、基板２２上に複数のＭＥＭＳフィルタ２３〔２３Ａ．２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ〕がアレイ状に配列され、各ＭＥＭＳフィルタ２３の入力電極２８〔２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ〕が互いに共通接続されて入力端子ｔ1 に接続されると共に、各ＭＥＭＳフィルタ２３を構成する上部電極からなる振動板２４〔２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ〕がスイッチ手段２５〔２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ〕を介して直流電源２６に接続されて成る。この直流電源２６は、振動板を静電駆動させるためのものである。各ＭＥＭＳフィルタ２３の出力電極２９〔２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄ〕は、夫々個別の検出手段、例えばセンサ２７〔２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ〕に接続される。

各ＭＥＭＳフィルタ２３〔２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ〕は、それぞれ入力されるキーワード音声信号Ｐを複数の周波数領域に分割して特定の周波数信号のみを透過するように、各透過周波数に対応した共振周波数を有して構成される。例えば、ＭＥＭＳフィルタ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄとしては、説明の理解を容易にするために、便宜的に１１０ｋＨｚ、１２０ｋＨｚ、１３０ｋＨｚ、１４０ｋＨｚのＭＥＭＳフィルタとして構成される。各ＭＥＭＳフィルタ２３〔２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ〕のスイッチ手段２５〔２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ〕は、コンピュータに内蔵されたコントローラによりオン・オフ制御される。

図５は、１つのスイッチ付きＭＥＭＳフィルタ２３の概略構成を示す。本実施の形態のスイッチ付きＭＥＭＳフィルタ２３は、基板２２上に入力電極２８と出力電極２９と配線層３０とが形成され、入力電極２８及び出力電極２９に対して空間３１を挟んで対向するように上部電極からなる振動板２４が形成されて成る。振動板２４は両持ち梁構造に形成され、振動板２４の両端が支持部を兼ねて配線層３０に接続される。振動板２４に接続された配線層３０がスイッチ手段２５を介して直流電源２６に接続される。振動板２４の長さ、膜厚等を選択することにより、所要の共振周波数のＭＥＭＳフィルタを構成することができる。

このスイッチ付きＭＥＭＳフィルタ２３は、スイッチ手段２５をオン状態にして、入力電極２８と振動板２４間に直流電圧Ｖ１を印加した状態とし、入力電極２８にキーワード音声信号が入力されると、振動板２４が静電力により所要の共振周波数で共振し、この共振周波数に対応した周波数領域の音声信号のみが透過し出力電極２９から出力される。スイッチ手段２５をオフ状態にすれば、振動板２４と入力電極２８間に直流電圧Ｖ１が供給されないので、入力電極２８にキーワード音声信号Ｐが入力されても、振動板２４は振動せず、所要の周波数領域の音声信号は遮断状態となって出力電極２９から音声信号が出力されない。

図３は、上述したスイッチ付きＭＥＭＳフィルタバンク２１と、スイッチ手段２５をオン・オフ制御するコントローラ４１と、各ＭＥＭＳフィルタの出力電極に接続されたセンサ４２の接続関係を示すブロック図である。ＭＥＭＳフィルタバンクで透過手段が構成され、スイッチ手段２５〔２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ〕とコントローラ４１で遮断手段が構成され、センサ４２〔４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ〕で透過音声信号を個別に検出する手段が構成される。

本実施の形態の認証装置の動作を説明する。
先ず、本人確認のための登録情報の登録を説明する。予め、コンピュータ内に本人用のデジタル非公開鍵１が設定される。例えばコード「０１０１」のデジタル非公開鍵１が設定される。このデジタル非公開鍵１を第１のデジタル非公開鍵とする。そして、スイッチ付きＭＥＭＳフィルタバンク２１の入力端子ｔ1 にキーワード音声信号Ｐを入力する。キーワード音声信号Ｐは、スイッチ付きＭＥＭＳフィルタバンク２１の各分割すべき周波数領域に対応して設けられた複数のＭＥＭＳフィルタ２３の入力電極２８に入力される。本例ではキーワード音声信号Ｐが４つのＭＥＭＳフィルタ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄの入力電極２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄに入力される。一方、コンピュータ内に保持された第１のデジタル非公開鍵１であるコード「０１０１」に基づきコントローラ４１を介して各ＭＥＭＳフィルタ２３Ａ〜２３Ｄのスイッチ手段２５Ａ〜２５Ｄをオン・オフ制御する。本例では、１１０ｋＨｚのＭＥＭＳフィルタ２３Ａのスイッチ手段２５Ａをオフ、１２０ｋＨｚのＭＥＭＳフィルタの２３Ｂスイッチ手段２５Ｂをオン、１３０ｋＨｚのＭＥＭＳフィルタ２３Ｃのスイッチ手段２５Ｃをオフ、１４０ｋＨｚのＭＥＭＳフィルタ２３Ｄのスイッチ手段２５Ｄをオンする。

この操作により、スイッチ付きＭＥＭＳフィルタバンク２１においては、１１０ｋＨｚと１３０ｋＨｚのＭＥＭＳフィルタ２３Ａ，２３Ｃの振動板２４Ａ，２４Ｃが共振しないため、１１０ｋＨｚの音声信号Ｐ1 と１３０ｋＨｚの音声信号Ｐ3 が遮断されてＭＥＭＳフィルタ２３Ａ，２３Ｃを透過せず、一方、１２０ｋＨｚの音声信号Ｐ2 と１４０ｋＨｚの音声信号Ｐ4 がＭＥＭＳフィルタ２３Ｂ，２３Ｄを透過する。センサ４２Ａ，４２Ｃでは１１０ｋＨｚと１３０ｋＨｚの音声信号Ｐ2 とＰ4 が検出されず、センサ４２Ｂ，４２Ｄでは１２０ｋＨｚと１４０ｋＨｚの音声信号Ｐ1 とＰ3 が検出され、音声スペクトルバーとして出力される。

センサ４２Ｂ，４２Ｄで個別に検出された透過音声信号Ｐ2 ，Ｐ4 が、音声情報２としてコンピュータ内に記録され、登録される。この音声情報２は、前述したように信号強度をもつ音声スペクトルバーＰ2 ，Ｐ4 と第１のデジタル非公開鍵１の対応する番号、即ち「１」，「１」とが重なった情報となる。

次に、本人確認のための認証を説明する。スイッチ付きＭＥＭＳフィルタバンク２１の入力端子ｔ1 を通じてキーワード音声信号Ｐを入力する。例えば登録時と同じ「ひらけ！」のキーワード音声信号Ｐを入力する。このとき、スイッチ付きＭＥＭＳフィルタバンクの２の各スイッチ手段２５〔２５Ａ〜２５Ｄ〕は、コントローラにより、全てオン状態になされる。キーワード音声信号Ｐは、このＭＥＭＳフィルタバンク２１によりフィルタリングされ、センサ４２〔４２Ａ〜４２〕を通じて複数の周波数領域に分割された音声信号（即ち音声スペクトルバー）Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，Ｐ4 が出力される。

次に、遮断条件の異なる音声信号を比較し遮断周波数を特定する手段を介して、上記音声信号Ｐ1 〜Ｐ4 と登録されている音声情報２とが比較され、音声信号Ｐ1 〜Ｐ4 から音声情報２の音声信号Ｐ2 ，Ｐ4 が減算処理（差し引かれ）されて、信号強度の観測された周波数領域に対応した第２のデジタル非公開鍵（いわゆる識別情報）４が抽出される。本例では遮断周波数に対応した音声信号Ｐ1 、Ｐ3 が差分として得られ、音声情報３としてコンピュータ内に記録される。この音声情報は、信号強度をもつ音声スペクトルバーＰ1 ，Ｐ3 と第１のデジタル非公開鍵１の対応する番号、即ち「０」，「０」とが重なった情報となる。この音声情報３に基づいてコード「０１０１」の第２のデジタル非公開鍵（いわゆる識別情報）４が抽出される。

次に、予め登録されていた遮断周波数条件と比較する手段を介して、第１のデジタル非公開鍵（「０１０１」）１と第２のデジタル非公開鍵４とが照合され、第２の非公開鍵４が「０１０１」であって両者が合致すれば、本人であることが認証される。両者が合致しなければ本人として認証できない。

上述の本実施の形態の認証方法及び認証装置によれば、本人確認の認証として音声を用いるが、認証はデジタル処理して行うことができる。入力される音声信号の内容、すなわちキーワードを自由に設定することができ、本人の音声でしか認識できない利点が保護される。特に、キーワード音声信号を２進数によるデジタル非公開鍵によりフィルタリングして、周波数分割による音声スペクトルと非公開鍵のデジタル番号との２つの情報を含んだ音声情報２を登録して置くので、セキュリティーも高く、より高い認証性が得られる。

認証時に、例えば体調不良で音声強度が変わっても、「０」「１」のデジタル情報で認証判定が行われるので、本人確認が確実にできる。
因みに、従来の音声認証では、音声スペクトルの全体の形で行われているため、セキュリティーを厳しくするほど、かぜ等引いたときに本人確認ができない。

また、ＭＥＭＳフィルタバンク２１を用いることにより、迅速な認証処理が可能になり、しかも音声信号の周波数分割を極めて安価に構成することができる。
さらに透過・遮断手段としてスイッチ付きＭＥＭＳフィルタバンク２１を用いた本実施の形態の認証装置は、小型が可能であるために、例えば携帯機器に組み込むことが可能になる。

本発明に係る認証方法及び認証装置の概略を示す構成図である。 キーワード音声信号を各周波数領域に分割した音声スペクトルを説明する説明図である。 本発明の認証装置に適用される透過・遮断手段及び検出手段の例を示す概略構成図である。 本発明に適用されるＭＥＭＳフィルタバンクの例を示す構成図である。 ＭＥＭＳフィルタの例を示す構成図である。

符号の説明

１・・第１のデジタル非公開鍵（暗証番号）、２・・登録された音声情報、３・・認証時に抽出される音声情報、４・・認証時の第２のデジタル非公開鍵（識別情報）、２１・・スイッチ付きＭＥＭＳフィルタバンク、２２・・基板、２３〔２３Ａ〜２３Ｄ〕・・ＭＥＭＳフィルタ、２４〔２４Ａ〜２４Ｄ〕・・振動板、２５〔２５Ａ〜２５Ｄ〕・・スイッチ手段、２８・・入力電極、２９・・出力電極、３０・・配線層、Ｐ・・キーワード音声信号、Ｐ1 〜Ｐ4 ・・各周波数領域に分割された音声信号（音声スペクトルバー）

Claims (5)

1. 入力されるキーワード音声信号を公開鍵として、該キーワード音声信号を複数の周波数領域に分割し、
   該分割された複数の周波数領域の音声信号を、前記周波数領域の数と同じ数のビット数を持つ第１のデジタル非公開鍵により選択して、選択された所要の周波数領域の音声信号とそのデジタル非公開鍵の番号とが重なった情報を、音声情報として登録し、
   認証時には、入力されるキーワード音声信号を前記複数の周波数領域に分割し、
   該複数の周波数領域の音声信号と前記登録した音声情報との差異を各周波数領域で計算し、信号強度の観測された周波数領域に対応した第２のデジタル非公開鍵を抽出し、
   前記第２のデジタル非公開鍵と前記第１のデジタル非公開鍵とを照合して認証する
   ことを特徴とする認証方法。
2. ＭＥＭＳフィルタバンクを用いて、キーワード音声信号を複数の周波数領域に分割し、所要の周波数領域の音声信号を選択する
   ことを特徴とする請求項１記載の認証方法。
3. キーワード音声信号を複数の周波数領域に分割して透過する手段と、
   所要の前記周波数領域の音声信号を遮断する手段と、
   透過した音声信号を個別に検出する手段と、
   遮断条件の異なる音声信号を比較し遮断周波数を特定する手段と、
   予め記録された遮断周波数条件と比較する手段とを備えて成る
   ことを特徴とする認証装置。
4. 前記キーワード音声信号を複数の周波数領域に分割して透過し、所要の周波数領域の音声信号を遮断する手段が、アレイ状に配列されてなるＭＥＭＳフィルタバンクにより構成されてなる
   ことを特徴とする請求項３記載の認証装置。
5. それぞれ異なる周波数信号を透過する複数のＭＥＭＳフィルタが配列され、
   前記各ＭＥＭＳフィルタの振動板への直流電圧の供給がスイッチング制御されて、各ＭＥＭＳフィルタにおいて周波数信号の透過・遮断が制御されるようにして成る
   ことを特徴とするＭＥＭＳフィルタバンク。

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