JP2005215963A - 個人認証装置及び個人認証方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同種の複数の生体情報を利用することで、認証精度の向上を可能とする。
【解決手段】同種の複数の生体情報を取得するセンサ１と、当該同種の複数の生体情報からそれぞれ登録用及び照合用のデータを生成するコード生成部２と、当該登録用データを予め格納するデータベース３と、個人の認証に際し、センサ１及びコード生成部２によって生成した複数の照合用データと前記データベースに予め格納された複数の登録データとを照合する照合部４とを備え、一種類のセンサ１で取得した同種かつ複数の生体情報により照合部４で同種の照合処理を複数回行って、さらに総合的な照合処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体情報を利用した個人認証装置及び個人認証方法に関するものである。

生体情報とは、例えば、人の目の虹彩、指紋など、個人についての身体特徴上の固有の情報をいう。そして、これを利用した個人認証とは、例えば、パソコンなどの機器を操作する際、あるいは特定の敷地や部屋などに入る際、そのような行為をなすことを許可された本人であるかどうかを生体情報によって認識・証明することをいう。このような生体情報を利用した認証（生体認証）は、カードなどの個人の所有物による認証のように、紛失、盗難による不正認証のおそれがなく、また、パスワードなどの暗証による認証のように、長期間利用がなかった後の忘却などのおそれがない点で優れている。

このような生体認証の従来技術として以下のものがある。
１つは、複数の生体情報を入力し、認証の精度が高い生体情報により認証するものである（特許文献１）。
もう１つは、複数の生体情報を組み合わせた複合生体情報により認証するものである（特許文献２）。

ところで、認証の精度は、他人誤認率と本人拒否率という２つの指標により評価できる。他人誤認率とは、機器などを使用する本人以外の者を本人であると誤って認めてしまう確率をいう。この確率が小さいほどセキュリティが高い。本人拒否率とは、本人が認証を受けようとしているにもかかわらず、拒否されてしまう確率をいう。この確率が小さいほど機器などの利便性が高い。

しかしながら、上述した従来技術には、次のような課題があった。
特許文献１の技術では、複数の異種または同種の生体情報から他人誤認率と本人拒否率をともに小さくできる生体情報を１つ選び出し、その生体情報のみに基づいて認証をしていた。よって、複数存在する生体情報を活用し、さらに認証精度を高めることはされていなかった。

一方、特許文献２の技術では、複数の異種の生体情報を組み合わせて複合生体情報をつくり、これにより高精度の認証をしていた。よって、例えば、虹彩と指紋の検出用のセンサを両方とも必要とするとともに、認証を受ける者がこれらの両方について操作しなければならない操作上の煩雑さがあった。また、認証処理が複雑化した。よって、処理装置の速度が遅い場合に認証に時間がかかることもあり得た。

また、特許文献１、２のどちらの技術でも、認証の精度は一定値に固定されており、その場の状況に応じた柔軟な対応により、適切な認証がされることがなかった。
例えば、認証装置とともに監視者が存在するときは、精度をある程度抑えて円滑な認証処理を行いたい状況となる。逆に、夜間など監視者が存在しないときは、精度を十分に上げてセキュリティを万全にしたい状況となる。
しかしながら、従来の技術では、これらの状況の変化に対応していなかった。

特開２００２−２３０５５３号公報 特開２００３−５０７８３号公報

解決しようとする課題は、複数の生体情報を複数の検出機器を用いずに簡単に取得するとともに、それらのすべての生体情報を有効に活用しつつ、認証処理時間もかけないようにする点である。また、状況に応じた柔軟な認証処理を行う点である。

本発明は、個人認証装置において、同種の複数の生体情報を取得するセンサと、当該同種の複数の生体情報からそれぞれ登録用及び照合用のデータを生成するコード生成部と、当該登録用データを予め格納するデータベースと、個人の認証に際し、センサ及びコード生成部によって生成した複数の照合用データとデータベースに予め格納された複数の登録データとを照合する照合部とを備えたことを最も主要な特徴とする。

また、上記個人認証装置であって、照合部は、同種の複数の生体情報のうちの第１の生体情報について照合用データと登録データとを照合し、両者の一致度が所定値以上のとき、本人と判定し、両者の一致度が所定値以下のときは、同種の複数の生体情報のうちの第２の生体情報について照合用データと登録データとを照合し、両者の一致度が所定値以上のとき、本人と判定し、両者の一致度が所定値以下のときは、第１の生体情報と前記第２の生体情報との照合結果を総合し、各照合用データと各登録データとの両者の一致度が所定値以上のとき、本人と判定し、両者の一致度が所定値以下のとき、他人と判定することを特徴とする。

また、上記個人認証装置であって、照合部は、同種の複数の生体情報のうちの第１の生体情報について照合用データと登録データとを照合し、両者の一致度が所定値以下のとき、他人と判定し、両者の一致度が所定値以上のときは、同種の複数の生体情報のうちの第２の生体情報について照合用データと登録データとを照合し、両者の一致度が所定値以下のとき、他人と判定し、両者の一致度が所定値以上のときは、第１の生体情報と第２の生体情報との照合結果を総合し、各照合用データと各登録データとの両者の一致度が所定値以下のとき、他人と判定し、両者の一致度が所定値以上のとき、本人と判定することを特徴とする。

一方、上記個人認証装置であって、照合部は、認証精度の異なる少なくとも２つの照合処理手順を含み、当該少なくとも２つの照合処理手順を切り替える切替部を備えたことを特徴とする。
例えば、切替部は、少なくとも２つの照合処理手順を所定期間内での時間帯により切り替えたり、遠隔操作により切り替えることを特徴とする。

他方、本発明の個人認証方法は、同種の複数の生体情報を取得し、当該複数の生体情報からそれぞれ登録用及び照合用のデータを生成し、当該登録用データをデータベースに格納し、個人の認証に際し、取得した生体情報から生成した照合用データと予め用意した登録データとを照合することを特徴とする。

本発明の個人認証装置及び個人認証方法は、複数の生体情報を複数種類の検出機器を用いずに簡単に取得するとともに、それらのすべての生体情報を有効に活用しつつ、認証処理時間もかけないようにすることができる。また、状況に応じた柔軟な認証処理を行うえるという利点がある。

同種の複数の生体情報を用いて個人認証を行うという目的を、ソフトウェア的に実現した。

図１は、本発明の個人認証装置の一例を示すブロック図である。
図示の装置においては、センサ１、コード生成部２、データベース３、照合部４が設けられている。

センサ１は、両目を同時に撮影できるものであり、２台のカメラから成る。これは、検出時間を多少必要としても不都合がない状況では１台のカメラにより代用することも可能である（後述の図５のセンサ１２を参照）。このようなセンサにより同種の複数の生体情報として、人の両目の虹彩または網膜の模様を取得する。

コード生成部２は、公知の手法により、センサ１によって取得された同種の複数の生体情報である虹彩の模様（または網膜の模様）からそれぞれ特徴量を抽出する。そして、それぞれの特徴量をコード化し、各生体情報についてのデータを生成する。これらのデータは、登録用及び照合用のいずれに使用することもできる。

データベース３は、公知のメモリ装置（ディスクメモリあるいは半導体メモリ）から成り、コード生成部２で生成されたデータを登録データとして格納する。このような登録データは、装置の使用に先立ち、利用者によって予め格納される。すなわち、図１に示すように、Ｐ１、Ｐ２などの利用者のＩＤごとに、左目データＩＬ１、ＩＬ２、右目データＩＲ１、ＩＲ２というように格納される。

照合部４は、利用者個人の認証に際し、センサ１及びコード生成部２によって生成した複数の照合用データとデータベース３に予め格納された複数の登録データとを照合する。各データの照合は、公知の手法を用いる。例えば、照合用データと登録データとの距離（ハミング距離）を算出する。これは、照合用データと登録データとの相違の大きさを表すものである。これが所定の閾値以下のとき、照合用データと登録データとの両者が一致すると判定する。この場合の閾値は、例えば、センサ１の検出誤差等を考慮して決定する。

ところで、本発明では、同種の複数のデータを取り扱っており、それらのデータの照合の手順に本発明の特徴点がある。この点については、後述のように、フローチャートを参照しながら詳細に説明する。

図２は、本発明の個人認証装置の他の例を示すブロック図である。
図示の装置は、基本的に、上述の図１の装置と同様である。異なる点は、センサ１１として、指紋を検出するものを用いた点である。これは、高価なカメラを用いる必要がなく、指の接触により指紋を検出できるような周知の装置であれば足りる。他方、指紋は虹彩や網膜と異なり、損傷を伴っているのが通常であり、虹彩ほど高精度の照合を可能とするデータは得られにくい。

しかしながら、図２の装置によれば、同種の複数の生体情報として、図２に示す利用者Ｐ１についてのＦ１１、Ｆ２１、利用者Ｐ２についてのＦ１２、Ｆ２２以外にもデータを生成することができる。すなわち、右手の指に限れば、最大で５つのデータを生成できる。さらに、左手の指も含めて最大で１０のデータを生成でき、これらすべてを利用して手の込んだ照合アルゴリズムをつくり、照合部４で行わせることも可能である。

図３は、本発明の実施例１に係る照合処理手順を示すフローチャートである。
まず、利用者はＩＤなどの識別情報を入力し、照合部４は、このＩＤなどを受け取る（ステップＳ１）。また、センサ１で取得された同種の複数の生体情報がコード生成部２でコード化されて送られ、照合部４は、これらを照合用データとして受け取る（ステップＳ２）。

一方、照合部４は、ステップＳ１で受け取ったＩＤにより、データベース３から第１の生体情報の登録データ、例えば、図１の右目のデータまたは図２の指１のデータを取得する（ステップＳ３）。この後、同種の複数の生体情報のうちの第１の生体情報について照合用データと登録データとを照合する（ステップＳ４）。

そして、両者の一致度が所定値以上すなわち相違の大きさが所定の閾値以下のとき、本人と判定する（ステップＳ５、Ｓ１２）。
一方、両者の一致度が所定値以下のときは、同種の複数の生体情報のうちの第２の生体情報について照合用データと登録データとを照合する。

すなわち、照合部４は、ステップＳ１で受け取ったＩＤにより、データベース３から第２の生体情報の登録データ、例えば、図１の左目のデータまたは図２の指２のデータを取得する（ステップＳ６）。この後、同種の複数の生体情報のうちの第２の生体情報について照合用データと登録データとを照合する（ステップＳ７）。

そして、両者の一致度が所定値以上のとき、本人と判定する（ステップＳ８、Ｓ１２）。
一方、両者の一致度が所定値以下のときは、第１の生体情報と前記第２の生体情報との照合結果を総合する（ステップＳ９）。

そして、各照合用データと各登録データとの両者の一致度が所定値以上のとき、本人と判定し（ステップＳ１０、Ｓ１２）、両者の一致度が所定値以下のとき、他人と判定する（ステップＳ１０、Ｓ１１）。

（実施例１の効果）
実施例１によれば、複数の生体情報のうち、まず、第１の生体情報により第１の照合過程を行うので、この第１の生体情報により第１の照合過程で十分な一致度が得られれば、本人と判定され、迅速な認証を行える（ステップＳ１ないしＳ５）。

そして、この第１の照合過程で十分な一致度が得られなければ、第２の生体情報により第２の照合過程を行うので、この第２の照合過程で本人と判定できれば、本人拒否率を下げることができる。この場合、第１及び第２の生体情報は、同種のものであるので、生体情報のセンサが１つで足り、また、利用者の操作上の煩わしさもない（ステップＳ６ないしＳ８）。

一方、第２の照合過程で本人と判定できなくても、第１の生体情報と第２の生体情報とを総合することにより、第３の照合過程を行える。つまり、第１の照合過程で一致度が本人と確信できるほどには十分でなく、第２の照合過程でも一致度が本人と確信できるほどには十分でない場合でも、第１の照合過程で、ある程度の一致度が得られており、かつ、第２の照合過程でも、ある程度の一致度が得られているのであれば、両者を総合することにより本人との確信を得ることが可能となる。これにより、本人拒否率を小さくすることができる（ステップＳ９およびＳ１０）。

この場合、他人誤認率が大きくなることも避けることができる。
例えば、他人誤認率をハミング距離に等しいものとし、
FAR1＝第１の照合過程での他人誤認率
FAR2＝第２の照合過程での他人誤認率
とする。

このとき、第３の照合過程での他人誤認率は、
FARtotal＝FAR1×FAR2
と考えられる。
例えば、システムで目標とする他人誤認率が0.001であるとする。そして、第１の照合過程でFAR1＝0.03となり、第２の照合過程でもFAR2＝0.03となり、この目標を達成しなかったとする。

このときでも、
FARtotal＝FAR1×FAR2＝0.03×0.03＝0.0009
となり、第３の照合過程では、システムの目標値に達することができる。
すなわち、第１の照合過程及び第２の照合過程の両方において0.03という目標値の30倍もの値になっているにもかかわらず、第３の照合過程では、目標値を十分に下回ることができるのである。

このように、複数の生体情報を総合することは有用であり、それらが同種であるときには、累積的な効果が得られる。
以上のようにして、他人誤認率をなんら損なうことなく、本人拒否率を小さくすることができ、利用者の利便性を向上させることができる。

（実施例１の変形例）
尚、上述した実施例１では、生体情報として虹彩、網膜、指紋を用いているが、これに限らず、顔、声紋、静脈、掌形、サインなどを用いることもできる。

実施例２では、実施例１と同じ装置を用いる。すなわち、図１または図２の装置のいずれかを用いる。

図４は、本発明の実施例２に係る照合処理手順を示すフローチャートである。
まず、利用者はＩＤなどの識別情報を入力し、照合部４は、このＩＤなどを受け取る（ステップＳ２１）。また、センサ１で取得された同種の複数の生体情報がコード生成部２でコード化されて送られ、照合部４は、これらを照合用データとして受け取る（ステップＳ２２）。

一方、照合部４は、ステップＳ２１で受け取ったＩＤにより、データベース３から第１の生体情報の登録データ、例えば、図１の右目のデータまたは図２の指１のデータを取得する（ステップＳ２３）。この後、照合部４は、同種の複数の生体情報のうちの第１の生体情報について照合用データと登録データとを照合する（ステップＳ２４）。
そして、両者の一致度が所定値以下のとき、他人と判定する（ステップＳ２５）。

一方、両者の一致度が所定値以上のときは、同種の複数の生体情報のうちの第２の生体情報について照合用データと登録データとを照合する（ステップＳ２６、Ｓ２７）。そして、両者の一致度が所定値以下のとき、他人と判定する（ステップＳ２８、Ｓ３２）。

次に、両者の一致度が所定値以上のとき、第１の生体情報と第２の生体情報との照合結果を総合する（ステップＳ２９）。そして、各照合用データと各登録データとの両者の一致度が所定値以上のときのみ、本人と判定する（ステップＳ３０、Ｓ３１）。それ以外のときは、他人と判定する（ステップＳ３０、Ｓ３２）。

（実施例２の効果）
実施例２によれば、複数の生体情報のうち、まず、第１の生体情報により第１の照合過程を行い、この第１の生体情報による第１の照合過程での一致度が不十分ならば、他人と判定し、利用者を拒否する（ステップＳ２１ないしＳ２５）。

また、この第１の照合過程での一致度が十分である場合でも、第２の生体情報による第２の照合過程での一致度が不十分であるときには、他人と判定し、利用者を拒否する（ステップＳ２６ないしＳ２８）。

そして、さらに、第２の照合過程での一致度が十分である場合でも、第１の生体情報と第２の生体情報とを総合することにより、第３の照合過程を行い、きわめて精度の高い認証を行う（ステップＳ２９およびＳ３０）。

この場合、他人誤認率は以下のようになる。
例えば、他人誤認率をハミング距離に等しいものとし、
FAR1＝第１の照合過程での他人誤認率
FAR2＝第２の照合過程での他人誤認率
とする。

このとき、第３の照合過程での他人誤認率は、
FARtotal＝FAR1×FAR2
と考えられる。
例えば、個々の照合過程で目標とする他人誤認率が0.001であるとする。

このとき、
FARtotal＝FAR1×FAR2＝0.001×0.001＝0.000001
となり、第３の照合過程では、きわめて高い他人誤認率となる。

このように、複数の生体情報を総合することは他人誤認率を高める場合にも有用であり、それらが同種であるときには、累積的な効果が得られる。

この際、第３の照合過程の前に第１及び第２の照合過程を行うことは、第１及び第２の生体情報のいずれかについて一致度が不十分であるときには、直ちに利用者を拒否し、処理時間の短縮を図っている。
以上のようにして、処理時間を抑制しつつ、認証精度を向上させることができる。

図５は、本発明の個人認証装置のさらに他の例（実施例３）を示すブロック図である。
図５の装置では、図１の装置に加えて切替部５を設けている。

そして、照合部４は、認証精度の異なる少なくとも２つの照合処理手順を含む。例えば、前述した実施例１における図３の照合処理手順と、実施例２における図４の照合処理手順との両方を含む。

切替部５は、後述する図６に示すように、これらの少なくとも２つの照合処理手順を切り替え、いずれか一方を実行する。

図６は、本発明の実施例３に係る切替部５の処理手順を示すフローチャートである。
切替部５は、例えば、図６(a)に示すように、システムのクロックに従って所定期間内での時間帯（ステップＳ６１）により図３の照合処理（ステップＳ６２）と図４の照合処理（ステップＳ６３）を切り替える。例えば、平日の午前９時から１２時と午後１時から５時までの時間帯で図３の照合処理を行い、それ以外の時間帯で図４の照合処理を行う。

また、切替部５の他の例としては、図６(b)に示すように、システムの監視センタなどから遠隔操作により上述した双方の照合処理を切り替えることが可能である。この際、より具体的には、監視センタが認証精度抑制の指令を出し、その間だけ、通常の照合処理として図３の照合処理を行う（ステップＳ６４、Ｓ６５）。それ以外のときは、デフォルトとして図４の照合処理を行う（ステップＳ６４、Ｓ６６）。

（実施例３の効果）
実施例３によれば、設置場所や時間帯などの状況に応じて、２種類の照合処理手順のうち適切な方を選んで実行することができる。すなわち、利便性を追求したい場合か、精度を追求したい場合かに応じて照合処理手順を適切に変えることができる。

例えば、夜間は図４の照合処理により精度を上げ、セキュリティを万全にできるとともに、昼間で受付に人がいるときは利便性を上げ、人の出入りを円滑化するなどの対応ができる。
また、１台の認証装置で昼間用と夜間用とを兼用でき、製品の製造コストを低減できる。
さらに、デフォルトとして図４の照合処理がなされるように設定しておくことにより、超高精度の照合を維持し、活用し、セキュリティの万全を図れる。

本発明の個人認証装置の一例を示すブロック図である。（実施例１及び２） 本発明の個人認証装置の他の例を示すブロック図である。（実施例１及び２） 本発明の実施例１に係る照合処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係る照合処理手順を示すフローチャートである。 本発明の個人認証装置のさらに他の例を示すブロック図である。（実施例３） 本発明の実施例３に係る照合処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ センサ
２ コード生成部
３ データベース
４ 照合部
５ 切替部

Claims (9)

1. 同種の複数の生体情報を取得するセンサと、
   当該同種の複数の生体情報からそれぞれ登録用及び照合用のデータを生成するコード生成部と、
   当該登録用データを予め格納するデータベースと、
   個人の認証に際し、前記センサ及び前記コード生成部によって生成した複数の照合用データと、前記データベースに予め格納された複数の登録データとを照合する照合部とを備えたことを特徴とする個人認証装置。
2. 請求項１に記載の個人認証装置であって、
   前記照合部は、前記同種の複数の生体情報のうちの第１の生体情報について前記照合用データと前記登録データとを照合し、両者の一致度が所定値以上のとき、本人と判定し、両者の一致度が所定値以下のときは、
   前記同種の複数の生体情報のうちの第２の生体情報について前記照合用データと前記登録データとを照合し、両者の一致度が所定値以上のとき、本人と判定し、両者の一致度が所定値以下のときは、
   前記第１の生体情報と前記第２の生体情報との照合結果を総合し、前記各照合用データと前記各登録データとの両者の一致度が所定値以上のとき、本人と判定し、両者の一致度が所定値以下のとき、他人と判定することを特徴とする個人認証装置。
3. 請求項１に記載の個人認証装置であって、
   前記照合部は、前記同種の複数の生体情報のうちの第１の生体情報について前記照合用データと前記登録データとを照合し、両者の一致度が所定値以下のとき、他人と判定し、両者の一致度が所定値以上のときは、
   前記同種の複数の生体情報のうちの第２の生体情報について前記照合用データと前記登録データとを照合し、両者の一致度が所定値以下のとき、他人と判定し、両者の一致度が所定値以上のときは、
   前記第１の生体情報と前記第２の生体情報との照合結果を総合し、前記各照合用データと前記各登録データとの両者の一致度が所定値以下のとき、他人と判定し、両者の一致度が所定値以上のとき、本人と判定することを特徴とする個人認証装置。
4. 請求項１に記載の個人認証装置であって、
   前記照合部は、認証精度の異なる少なくとも２つの認証処理手順を含み、
   当該少なくとも２つの認証処理手順を切り替える切替部を備えたことを特徴とする個人認証装置。
5. 請求項４に記載の個人認証装置であって、
   前記切替部は、所定期間内での時間帯により前記少なくとも２つの認証処理手順を切り替えることを特徴とする個人認証装置。
6. 請求項４に記載の個人認証装置であって、
   前記切替部は、遠隔操作により前記少なくとも２つの認証処理手順を切り替えることを特徴とする個人認証装置。
7. 同種の複数の生体情報を取得する過程と、
   当該複数の生体情報からそれぞれ登録用及び照合用のデータを生成する過程と、
   当該登録用データをデータベースに格納する過程と、
   取得した生体情報から生成した照合用データと、予め用意した登録データとを照合する過程とから成ることを特徴とする個人認証方法。
8. 請求項７に記載の個人認証方法であって、
   前記照合用データと、予め用意した登録データとを照合する過程は、
   前記同種の複数の生体情報のうちの第１の生体情報について前記照合用データと前記登録データとを照合し、両者の一致度が所定値以上のとき、本人と判定する第１の照合過程と、
   当該第１の照合過程で、両者の一致度が所定値以下となったとき、前記同種の複数の生体情報のうちの第２の生体情報について前記照合用データと前記登録データとを照合し、両者の一致度が所定値以上のとき、本人と判定する第２の照合過程と、
   当該第２の照合過程で、両者の一致度が所定値以下となったとき、前記第１の生体情報と前記第２の生体情報との照合結果を総合し、前記各照合用データと前記各登録データとの両者の一致度が所定値以上のとき、本人と判定し、両者の一致度が所定値以下のとき、他人と判定する第３の照合過程とから成ることを特徴とする個人認証方法。
9. 請求項７に記載の個人認証方法であって、
   前記照合用データと、予め用意した登録データとを照合する過程は、前記同種の複数の生体情報のうちの第１の生体情報について前記照合用データと前記登録データとを照合し、両者の一致度が所定値以下のとき、他人と判定する第１の照合過程と、
   当該第１の照合過程で、両者の一致度が所定値以上となったとき、前記同種の複数の生体情報のうちの第２の生体情報について前記照合用データと前記登録データとを照合し、両者の一致度が所定値以下のとき、他人と判定する第２の照合過程と、
   当該第２の照合過程で、両者の一致度が所定値以上となったとき、前記第１の生体情報と前記第２の生体情報との照合結果を総合し、前記各照合用データと前記各登録データとの両者の一致度が所定値以下のとき、他人と判定し、両者の一致度が所定値以上のとき、本人と判定する第３の照合過程とから成ることを特徴とする個人認証方法。

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