JP2007272757A - 使用者認証方法、使用者認証装置、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】携帯端末において実現が容易で、かつ認証の精度を高めることができる認証方法、認証装置及びコンピュータプログラムをを提供する。
【解決手段】カードＣの表面に表された図像を画像データに変換する撮像装置３と、撮像装置３で変換した画像データを記憶する基準画像記憶部６と、撮像装置３で撮影した画像データを基準画像として基準画像記憶部６に登録する基準画像登録部５と、撮像装置３で基準画像とは別に撮影した画像データと前記基準画像とを比較し、それらの類似度を判定する類似度判定部８と、類似度判定部８で判定した前記画像データと前記基準画像との類似度が所定の値より大きい場合に、機器１の機能の使用を許可する認証処理部９と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、機器の機能の使用を許可する認証技術に関する。より詳しくは、画像データを用いて携帯端末機器の機能の使用を許可する認証技術に関する。

今日、携帯電話等の携帯端末は、決済手段又は航空券やチケットとして利用される場合がある。また、携帯端末に含まれる個人情報を他人に知られないように保護する必要がある。そこで、携帯電話など個人用携帯端末機器（以下、機器という）では、機器の一部又は全部の機能の使用をある使用者に許可するかどうかを決定するために、正規使用者であることを認証する必要がある。従来、正規使用者しか知らない秘密情報としての暗証番号又はパスワードと呼ばれる文字列を予め機器に登録しておき、この暗証番号が正しく入力された場合に、認証成功とする方法が多く用いられている。

暗証番号等の代わりに使用者が描いた文字列や図形等を予め端末に記憶させ、端末が記憶した文字列や図形等と同じ文字列や図形等を使用者が描き、両者が一致するか否かを判定することにより、利用者を認証する仕組みがある（例えば、特許文献２）。

また、正規使用者の顔の容貌などの生体特徴（バイオメトリクス）を用いた認証方法がある。生体特徴を用いた認証方法では、予め正規使用者の顔の画像をカメラで撮影して機器に登録し、認証時には機器を使用しようとする者が同様にカメラで顔を撮影して、撮影した顔画像と登録された顔画像が充分類似している場合に、その者を正規使用者と認証する。

生体認証としては、正規の使用者の掌紋をデジタルスチルカメラに予め登録しておき、電源投入時にロック状態であれば使用者に対して掌紋の撮像を要求し、撮像された掌紋を登録されている掌紋と比較して、認証する方法がある（特許文献１参照）。

さらに、正規使用者のみが保有する無線鍵が携帯機の近くにある場合に、機器の使用を許可する認証方法がある。例えば、ＳＰＣ（Secure Private Cosm）として知られる技術では、機器と相互に微弱電波による無線通信を常時行う無線鍵（ウエアラブル・キー）を正規使用者が保持し、機器が無線鍵から一定の距離範囲にある場合に限って、機器を使用できる。無線鍵が充分小さく、正規使用者が常時携行することが容易であれば、使用者に負担をかけずに認証できるという利点がある。
特開２００１−３２６８４１号公報 特開２００３−４４１５８号公報

しかし、例えば暗証番号等による利用者の認証では、暗証番号等の文字列等を推測されることにより、本人以外の利用者が認証されてしまう可能性が高い。また、利用者に図形等を描かせることによって利用者の認証をする場合は、必ずしも同じ図形等を描くことができるとは限らず、利用者にとってもわざわざその図形等を描くという操作が必要となり、手間が掛かる。

また、生体特徴を用いる使用者の認証では、なりすましを防ぐことはできるが、例えば携帯端末の使用者の認証では、周りに人がいる環境で、カメラ等で自分の顔を撮影することに抵抗のある使用者も多く、必ずしも使い勝手がよいとは言えない。また、携帯電話においては多くの場合、顔認証に用いる内側に設けられたカメラでは、照明機能や自動焦点機能がなく、また画素数が少ないなど、外側のカメラに比較して機能が低い。そのため、特に暗い場所では認証に充分な品質の画像が得られないという問題もある。

さらに、前述のＳＰＣを用いる認証方法では、そのための無線通信機能を備える必要がある。その無線通信機能の分だけ、機器のコストがかかり、その無線通信機能が故障すれば機器が使用できない場合があり、また、無線鍵の稼働には電池が必要でその交換もしなければならないという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、携帯端末において実現が容易で、かつ認証の精度を高めることができる使用者認証方法、使用者認証装置及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る使用者認証方法は、
機器の機能の使用を許可するための使用者認証方法であって、
物体の表面に表された図像を撮像装置で画像データに変換する基準画像撮影ステップと、
前記基準画像撮影ステップで撮影した画像データを基準画像として記憶手段に登録する登録ステップと、
前記撮像装置で前記基準画像撮影ステップとは別に撮影した画像データと前記基準画像とを比較し、それらの類似度を判定する判定ステップと、
前記判定ステップで判定した前記画像データと前記基準画像との類似度が所定の値より大きい場合に、前記機器の機能の使用を許可する認証ステップと、
を備えることを特徴とする。

また、前記物体は、図像を表面に表すことができる板状部材であって、
前記基準画像撮影ステップは、前記板状部材の表面に表された図像を前記撮像装置で画像データに変換することを特徴としてもよい。

さらに、前記基準画像は、前記画像データにおける前記図像の向きの情報を含み、
前記判定ステップは、前記図像の前記画像データにおける向きの情報の一致も含めて類似度を判定することを特徴としてもよい。

また、前記基準画像撮影ステップは、複数の図像についてそれぞれ画像データに変換し、
前記登録ステップは、前記複数の図像の画像データをそれぞれに順序をつけて複数の基準画像として前記記憶手段に登録し、
前記判定ステップは、前記撮像装置で撮影される複数の画像データを順に、前記複数の基準画像の同じ順序を有する基準画像と比較して、それぞれの類似度を判定し、
前記認証ステップは、前記複数の画像データそれぞれの類似度から所定の方法で演算される値が所定の基準値より大きい場合に、前記機器の使用を許可する、
ことを特徴としてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る使用者認証装置は、
機器の機能の使用を許可するための使用者認証装置であって、
物体の表面に表された図像を画像データに変換する撮像手段と、
前記撮像手段で変換した画像データを記憶する記憶手段と、
前記撮像手段で撮影した画像データを基準画像として記憶手段に登録する登録手段と、
前記撮像手段で前記基準画像とは別に撮影した画像データと前記基準画像とを比較し、それらの類似度を判定する判定手段と、
前記判定手段で判定した前記画像データと前記基準画像との類似度が所定の値より大きい場合に、前記機器の機能の使用を許可する認証手段と、
を備えることを特徴とする。

また、前記物体は、図像を表面に表すことができる板状部材であって、
前記撮像手段は、前記板状部材の表面に表された図像を画像データに変換することを特徴としてもよい。

さらに、前記基準画像は、前記画像データにおける前記図像の向きの情報を含み、
前記判定手段は、前記図像の前記画像データにおける向きの情報の一致も含めて類似度を判定することを特徴としてもよい。

また、前記撮像手段は、前記物体の表面に表された図像から複数の画像データに変換し、
前記登録手段は、前記撮像手段で変換された複数の画像データをそれぞれに順序をつけて複数の基準画像として前記記憶手段に登録し、
前記判定手段は、前記撮像手段で前記複数の基準画像とは別に撮影される複数の画像データを順に、前記複数の基準画像の同じ順序を有する基準画像と比較して、それぞれの類似度を判定し、
前記認証手段は、前記複数の画像データそれぞれの類似度から所定の方法で演算される値が所定の基準値より大きい場合に、前記機器の使用を許可する、
ことを特徴としてもよい。

本発明の第３の観点に係るコンピュータプログラムは、
機器の機能の使用を許可するために、コンピュータを、
物体の表面に表された図像を画像データに変換する撮像手段と、
前記撮像手段で変換した画像データを記憶する記憶手段と、
前記撮像手段で撮影した画像データを基準画像として記憶手段に登録する登録手段と、
前記撮像手段で前記基準画像とは別に撮影した画像データと前記基準画像とを比較し、それらの類似度を判定する判定手段と、
前記判定手段で判定した前記画像データと前記基準画像との類似度が所定の値より大きい場合に、前記機器の機能の使用を許可する認証手段と、
して機能させることを特徴とする。

本発明によれば、生体特徴を用いる認証方法に比較して、認証のための画像の照合の実現が容易で、かつ認証の精度を高めることができる。また、図形等を直接入力する方法に比べて、認証画像の再現性が高く、認証の精度が高い。そして、ＳＰＣのように別の無線通信を用いる認証技術に比べて、専用の装置を備える必要がない。特に、デジタルカメラを内蔵した携帯端末機器にハードウェアを追加することなく、認証機能を実現できる。

（実施の形態）
以下、本発明の一実施の形態に係る使用者認証方法及び使用者認証装置について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る使用者認証方法に従う使用者認証装置を備える携帯端末機器の構成を示すブロック図である。図２は、図１の使用者認証装置の物理的構成の一例を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る携帯端末機器１は、使用者認証装置２と機器機能部１０とから構成される。使用者認証装置２は、ある条件に適合した場合に、携帯端末機器（以下、機器という）１の機能の使用を許可する。機器機能部１０は、機器１の本来の機能を実現する。例えば、機器１が携帯電話の場合は、音声通話、メールの作成・送受信、インターネットを経由したホームページの閲覧、ファイルのダウンロード、アドレスデータの作成と検索、デジタルカメラによる撮影などの機能を含む。

本発明において機器１は、電子装置に限られない。特定の者に使用を限定する必要のある機器一般に適用することができる。使用者認証装置２は、機械的に機器１の機能の使用を許可又は制限するロック機構であってもよい。一般に使用者認証装置２は、機器機能部１０を実現するプログラムの動作を許可又は禁止するプログラムスイッチとして実現できる。本発明は特に、デジタルカメラを備える電子機器に適している。

使用者認証装置２は、撮像装置３と、位置合わせ正規化部４と、基準画像登録部５と、基準画像記憶部６と、基準画像読出部７と、類似度判定部８と、認証処理部９と、撮影指示部１１とから構成される。

撮像装置３は、被写体の像をデジタルな値を有する画素の集合である画像データに変換する、例えば、デジタルカメラである。機器１がデジタルカメラを備える場合は、そのデジタルカメラを用いることができる。位置合わせ正規化部４は、撮像装置３で撮影した画像データを、画面内で所定の位置、向き、大きさに合うように整える。

基準画像登録部５は、認証の際に比較する基準となる画像を、認証に先立って予め登録する。基準画像記憶部６は、認証の基準となる画像データを記憶する。基準画像読出部７は、認証の際に基準画像を基準画像記憶部６から読み出して、類似度判定部８に供給する。

類似度判定部８は、認証の際に撮影された画像データと、予め登録された基準画像とを比較して、それらの類似度を判定する。例えば、ＤＰマッチング(dynamic programming matching)を用いて、類似度を数値として表す。認証処理部９は、類似度判定部８で判定した類似度に応じて、機器機能部１０の機能の使用を許可又は禁止する。類似度が所定の値を超えている場合は、対象となる機能の使用を許可する。類似度が所定の値を超えていない場合は、対象となる機能の使用を禁止する。

撮影指示部１１は、撮像装置３のオン・オフスイッチと、シャッターボタンを備える。使用者は、撮影指示部１１を操作して、撮像装置３で画像を撮影する（画像データに変換する）指令を与える。

図１に示す本発明の使用者認証方法に従う使用者認証装置２は、図２に示すように、制御部２１、記憶部２２、画像表示部２３、操作部２４及び撮像装置３から構成される。記憶部２２、画像表示部２３、操作部２４及び撮像装置３はいずれも内部バス２０を介して制御部２１に接続されている。

また、機器１の機器機能部１０として、例えば、音声入出力部１２及び通信部１３を備える。例えば機器１が携帯電話の場合、音声入出力部１２はマイクとスピーカを備え、通話する音声を入出力し、ダウンロードした楽曲などを再生する。通信部１３は、例えば、携帯電話基地局との通信を行う。通信部１３は、他の電子機器とシリアルインタフェースや赤外線通信などを用いてデータを送受信する機能を備える場合もある。

制御部２１はＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、記憶部２２に記憶されているプログラムに従って、位置合わせ正規化部４と、基準画像登録部５と、基準画像記憶部６と、基準画像読出部７と、類似度判定部８と、認証処理部９と、撮影指示部１１の処理を実行する。位置合わせ正規化部４と、基準画像登録部５と、基準画像記憶部６と、基準画像読出部７と、類似度判定部８及び認証処理部９は、制御部２１とその上で実行されるプログラムで実現される。

なお、機器機能部１０の処理も制御部２１で実現される。例えば、機器１が携帯電話機の場合、前述の音声通話等の機能は、音声入出力部１２と通信部１３を用いて、制御部２１で実現される。

記憶部２２はＲＡＭ（Random-Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ及びハードディスク等から構成される。ＲＡＭは、制御部２１の作業領域として用いられる。認証の際に撮影された画像データ及び、読み出した基準画像は、類似度判定のために、ＲＡＭに保持される。ＲＯＭは、前記の処理を制御部２１に行わせるためのプログラム（の一部）を予め記憶する。フラッシュメモリ又はハードディスクは、制御部２１の指示に従って、このプログラムのデータを制御部２１に供給し、制御部２１から供給されたデータを記憶する。フラッシュメモリ又はハードディスクは、基準画像記憶部６を構成する。

操作部２４はテンキーなどの各種キースイッチ等と、各種キースイッチ等を内部バス２０に接続するインターフェース装置から構成されている。操作部２４は、撮影指示部１１を含む。操作部２４を介して、認証の基準画像登録、認証の起動・停止、画像データの入力（撮像）などの指令が入力され制御部２１に供給される。また、操作部２４を介して、機器１の各機能の起動・停止、機器１の状況表示などの指令が入力され制御部２１に供給される。

画像表示部２３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などから構成され、操作部２４から入力された指令に応じた制御部２１の命令によって、撮影された画像や登録時の基準画像などを表示する。

つぎに、使用者認証装置２における使用者認証の方法について説明する。図３は、使用者認証に用いる図像を表面に表した物体の例を示す。本実施の形態では物体として、板状部材でできた矩形のカードＣを想定する。理解を容易にするために、矩形のカードＣで説明するが、表面に任意の図像を表すことができれば、物体の形状及び材質は特に限定されない。

基準画像となる図像を表すことのできるカードＣを用意する。例えば、機器１の供給業者が機器１にカードＣを付属して供給してもよい。機器１の正規使用者となる者は、カードＣに自分で決めた図像を描く。例えば、図３に示すような線画を描く。図像としては、手書きでなくても、他人に容易に作成できない図であればよい。例えば、「プリント倶楽部」（登録商標）のようなシール写真などを貼り付けるものであってもよい。

また、カードＣは使用者認証のための専用のものである必要はなく、例えば、免許証、定期券、社員証など他の目的に用いるものを流用してもよい。これらの場合、何を用いるかは使用者本人のみしか知らず、また、複製することがより困難なので、安全性がより高くなる。

カードＣには、画像を正規化するための基準となるマークを予め記載しておいてもよい。図３（ｂ）は基準となるマークＭが記載されている例を示す。例えば、位置合わせ正規化部４（図１参照）は、このマークＭを画像データから抽出して、画面内におけるそのマークＭの位置、２つのマークＭの向き、マークＭの間の距離が所定の位置、向き、長さになるように、画像データを変換する。

基準マークＭを用いない場合は、描かれた図像から基準となる方向を抽出する。基準となる方向は任意の図像について一意に定まる方法であればよい。例えば、図像を囲む最小の面積の長方形の長辺としてよい。また、例えば、図像の最大の直径が所定の長さになるように画像データを拡大又は縮小して正規化してもよい。

図像を表したカードＣを撮像装置３で撮影する。図４は、機器１でカードＣの図像を撮影する様子を示す。例えば携帯電話である機器１の撮像装置３のデジタルカメラで、図像を描いたカードＣを撮影する。機器１の画像表示部２３に撮影する画像を表示させて、位置を確認しながら撮影指示部１１のシャッターボタンを押して、画像データを取り込む。使用者の顔の容貌などの生体特徴を認証に用いる方法に比べて、カードＣの撮影は容易にかつ正確に行うことができる。

位置合わせ正規化部４は、前述のとおり基準マークＭを抽出して画像データを正規化する。又は、図像から基準となる方向を抽出して、さらに正規化する。基準画像登録部５は、位置合わせ正規化部４で正規化された画像データを基準画像として、基準画像記憶部６に格納する。基準画像は、その基準となる方向及び正規化のための基準となる長さの情報を含む。

機器１の何らかの機能を使用するために使用者認証をする場合、カードＣの図像を撮像装置３で撮影し、画像データを入力する。位置合わせ正規化部４は、二値化、雑音除去を行った後、基準画像のときと同じように、画像データの位置合わせ、基準方向への回転、基準長さに合わせた正規化を行う。カードＣに所定の基準マークＭがない場合は、基準画像の基準となる方向及び正規化のための基準となる長さの情報を用いる。それらの情報は、基準画像読出部７で読み出して供給される。

図５は、画像データの正規化の一例を説明する図である。図５（ａ）は撮影された画像データ、図５（ｂ）は正規化した画像データを示す。使用者認証のときに撮影された画像データＰは、基準画像とは異なる角度で撮影されている場合（図５（ａ））、例えば、基準マークＭの一方の位置を基準画像の同じマークの位置に合わせて移動する。そして、基準マークＭの間の角度φが基準画像の角度θに一致するように、画像データＰを回転し、基準マークＭの間の長さｌが基準画像の長さＬに一致するように、画像データＰを拡大又は縮小する（図５（ｂ））。このように画像データＰを正規化することによって、認証画像の撮影条件が登録時と異なる場合でも、認証画像と基準画像の画像データＰの類似度を正しく判定できる。

位置合わせ正規化部４で正規化された画像データＰは類似度判定部８に送られる。また、基準画像読出部７は基準画像記憶部６から基準画像を読み出して、類似度判定部８に送る。類似度判定部８は、画像データＰと基準画像を比較して、それらの類似度を判定する。例えば、ＤＰマッチング(dynamic programming matching)を用いて類似度を判定することができる。

次に、使用者認証装置の動作について、図を参照して説明する。図６は基準画像を登録する場合の動作の一例を示すフローチャートである。

基準画像を登録する場合、カードＣの表面に表された図像をカメラで撮影し、画像データＰを入力する（ステップＡ１）。ついで、前述のとおり、基準マークの位置を合わせて、正規化する（ステップＡ２）。基準マークを用いない場合は、図像から特徴となる方向と長さを抽出して、正規化する。そして、正規化した画像データＰを基準画像として記憶部（基準画像記憶部６）へ登録する（ステップＡ３）。

図７は、使用者認証の動作の一例を示すフローチャートである。使用者の認証が必要な場合、例えば、機器１の電源を入れたとき、又は機器１の決済機能を起動したときのような場合、機器１の制御部２１は、画像表示部２３に要求画面を表示して、使用者に認証画像の入力を要求する（ステップＢ１）。

使用者の認証が必要な場合としては、制御部２１は機器１の機能ごとに認証を要求してもよい。また、機器１の機能ごとに異なる基準画像を登録できるようにしてもよい。

図９は、使用者に認証画像の入力を要求する画面表示の例を示す。画像データＰの判定回数を表すカウンタをリセットする（ステップＢ１）。そして、基準画像を基準画像記憶部６から読み出す（ステップＢ２）。

撮像装置３のカメラで図像を撮像し（ステップＢ３）、位置合わせ正規化部４で画像データＰの位置合わせ及び正規化を行う（ステップＢ４）。そして、類似度判定部８で正規化した画像データＰと基準画像を比較して、類似度を判定する（ステップＢ５）。

図８は、画像データＰの位置合わせ・正規化処理の動作を示すフローチャートである。画像データＰの特徴パターンを抽出する（ステップＣ１）。基準マークＭを用いる場合は、基準マークＭの位置と向きを抽出する。そして、画像データＰの主軸方向を抽出する（ステップＣ２）。基準マークＭを用いる場合は、基準マークＭの方向を主軸方向とする。

つぎに、主軸が基準画像に定義されている主軸の方向に合うように、画像データＰを画面に対して回転する（ステップＣ３）。特徴パターンの間の距離が基準画像に定義されている特徴パターンの間の長さになるように画像データＰを伸縮する（ステップＣ４）。基準マークＭを用いる場合は、基準マークＭの間の長さが基準画像と同じになるように、画像データＰを伸縮する。そして、特徴パターンの位置が、基準画像における特徴パターンの位置と同じになるように、画像を画面内で移動する（ステップＣ５）。

こうして、認証画像の正規化された画像データＰを得る。位置合わせ、回転、伸縮は順序を変えて行ってもよい。

類似度判定部８で判定された画像データＰと基準画像の類似度は、認証処理部９で所定の値と比較される（ステップＢ６）。認証処理部９は、類似度が所定の値を超えている場合に（ステップＢ６；Ｙｅｓ）、画像データＰが基準画像と一致すると判断して、機器機能部１０の機能の使用を許可する（ステップＢ７）。

類似度が所定の値を超えていない場合は（ステップＢ６；Ｎｏ）、判定の回数を表すカウンタを加算して（ステップＢ８）、判定の回数が規定の回数になったかどうかを調べる（ステップＢ９）。判定回数が規定の回数に達していなければ（ステップＢ９；Ｎｏ）、再度認証画像を入力する画面を表示して（ステップＢ１１）、図像の撮像（ステップＢ３）から類似度の比較（ステップＢ６）までを繰り返す。

判定回数が規定の回数に達している場合は（ステップＢ９；Ｙｅｓ）、認証が失敗して、機能の使用が許可されないことを表示する（ステップＢ１０）。図１０は、認証が失敗した場合の画面表示の例を示す。

本実施の形態によれば、２次元的な画像を用いて、基準画像と認証画像の画像データＰを比較するので、認証のための画像の照合の実現が容易で、かつ認証の精度を高めることができる。また、図形等を直接入力する方法に比べて、認証画像の再現性が高く、認証の精度が高い。そして、ＳＰＣのように別の無線通信を用いる認証技術に比べて、専用の装置を備える必要がない。特に、デジタルカメラを内蔵した携帯端末機器にハードウェアを追加することなく、認証機能を実現できる。

なお、上述の方法では、基準画像を登録したときのカードＣを用いて認証画像の入力を行うように説明したが、図像を表す物体はカード状のものに限らず、撮影しやすく携行できるものであれば何でもかまわない。例えば、使用者が常時携帯する時計の裏面を用いることができる。あるいは、例えば手の甲などの使用者の身体の一部で平らな部分に描いた図などであってもよい。これらの場合、機器１の使用を認証する目的だけのためにカードＣを携帯する必要がないので、使用者の利便性が増す。

さらに、カードＣなどに表す図像を使用者が再現できれば、登録時の基準画像を表した物体（カードＣ）と認証時の図像を表した物体（カードＣ）は異なっていてもよい。例えば、登録時のカードＣを破り捨てるか図像を消去して、認証画像がわからないようにする。認証が必要なときに、図像を改めてカードＣなど何らかの物体の表面に再現して撮影する。認証のときに図像を再現する方法では、カードＣを盗用されるおそれがないので、さらに安全性が高い。

（実施の形態の変形例１）
基準画像の画面に対する向きの情報をさらに追加して利用する場合について説明する。図１１及び図１２は、図像の向きを複数の角度に正規化する方法を説明する図である。

例えば、カードＣの図像を縦位置と横位置で撮影する場合を区別して認識する。そのために、画像データＰの特徴となる方向を、基準画像の方向とその±９０°の方向の近いほうに合わせるように、画像データＰを回転する。

例えば、基準画像が図３（ｂ）であったとして、図１１（ａ）のように、認証画像の特徴点の角度が基準画像の向きに近い場合は、図１１（ｂ）のように、基準画像の向きに回転する。図１２（ａ）では、認証画像の特徴点の角度が基準画像の角度＋９０°に近いので、図１２（ｂ）に示すように、基準画像を反時計方向に９０°回転させた向きに画像データＰを回転させる。

図１３は、図像の向きを複数の角度に正規化する場合の画像位置合わせ正規化処理の動作を示すフローチャートである。画像データＰの特徴パターン抽出（ステップＤ１）及び画像の主軸抽出（ステップＤ２）は、図８のフローチャートで説明したステップＣ１及びＣ２と同じである。

画像データＰから抽出した主軸の方向が、基準画像で定義されている主軸方向と、その方向の±９０°の方向のいずれか近い方向に合うように、画像データＰを回転する（ステップＤ３）。すなわち、図１１及び図１２で説明したように、認証画像の画像データＰを画面に対して回転させる。

図８のフローチャートで説明したように、特徴パターン間の距離を基準画像に合わせて画像データＰを伸縮し（ステップＤ４）、位置を合わせる（ステップＤ５）。基準画像と異なる向きになった場合は位置合わせができないことになるが、その場合は例えば、特徴パターンの中心が基準画像と一致するように平行移動する。

本実施の形態では、カードＣの図像を縦位置と横位置で撮影する場合を区別して基準画像が登録される。認証画像は、縦位置と横位置の近いほうに正規化される。基準画像の向きと認証画像の向きが異なる場合は、認証されない。その結果、認証をより安全にすることができる。

画像データＰの向き区別する角度は、縦と横に限らない。９０°以外に、１２０°（三角形）、６０°（六角形）、４５°（八角形）など、識別しやすい角度を用いてもよい。

（実施の形態の変形例２）
複数の基準画像をその順序で用いて、複数の認証画像の類似判定を行う場合について説明する。図１４は、複数の基準画像を登録する動作を示すフローチャートである。

複数の基準画像を登録する場合、１つの基準画像について、カードＣの表面に表された図像をカメラで撮影し（ステップＥ１）、正規化して（ステップＥ２）、記憶部（基準画像記憶部６）へ登録する（ステップＥ３）動作は、図６のステップＡ１〜Ａ３と同じである。ただし、基準画像はその順序の情報を含む。

１つの基準画像を登録したとき、基準画像の枚数が終了したかどうか判断する（ステップＥ４）。基準画像の枚数は、あらかじめ決めた数でもよいし、使用者が基準画像を登録するときに任意に設定できるようにしてもよい。例えば、１つの基準画像を登録したときに、終了を示すキーを操作することによって、基準画像の枚数が終了したことを判断する。

登録すべき基準画像がまだあれば（ステップＥ４；Ｎｏ）、ステップＥ１に戻って、次の基準画像を登録する。基準画像の枚数が終了すれば（ステップＥ４；Ｙｅｓ）、基準画像の数を基準画像記憶部６に登録する（ステップＥ５）。

複数の基準画像としては、例えば、カードＣの表と裏の両方に異なる図像を表し、それらを使用者のみが知る特定の順序で撮影する。変形例２で説明した方法を用いて、表裏の図像の向きの情報を含めて、それらを組み合わせて画像の順序を構成してもよい。さらに、複数のカードＣを用いて複数の基準画像を構成してもよい。

また、カメラのマクロ撮影（拡大撮影）機能を用いて、カードＣの図像の部分を基準画像の１つとしたり、複数の部分の画像を組み合わせて複数の基準画像を構成してもよい。さらに、カメラの動画撮影機能を用いて、カードＣの上を一定の走査パターンで連続撮影するなどの方法を用いてもよい。

図１５は、複数の認証画像の類似判定を行う認証装置の動作を示すフローチャートである。使用者の認証が必要な場合、例えば、機器１の電源を入れたとき、又は機器１の決済機能を起動したときのような場合、機器１の制御部２１は、画像表示部２３に要求画面を表示して、使用者に認証画像の入力を要求し、画像データＰの判定回数を表すカウンタをリセットする（ステップＦ１）。そして、複数の基準画像を基準画像記憶部６から読み出す（ステップＦ２）。

撮像装置３のカメラで図像を撮像し（ステップＦ３）、位置合わせ正規化部４で画像データＰの位置合わせ及び正規化して（ステップＦ４）、類似度判定部８で正規化した画像データＰとその順序の基準画像を比較して、類似度を判定する（ステップＦ５）。ステップＦ３からステップＦ５までの処理を、複数の基準画像の数繰り返す（ステップＦ６；Ｎｏ）。画像データＰの正規化は、図８のフローチャート又は図１３のフローチャートで表される方法を用いる。

基準画像記憶部に登録された基準画像の数だけ、認証画像を入力して類似度を判定したら（ステップＦ６；Ｙｅｓ）、複数の認証画像のそれぞれの類似度から所定の演算方法で演算される判定値を求める（ステップＦ７）。判定値は認証処理部９で所定の値と比較される（ステップＦ８）。認証処理部９は、判定値が所定の値を超えている場合に（ステップＦ８；Ｙｅｓ）、複数の画像データＰが複数の基準画像とそれぞれ一致すると判断して、機器機能部１０の機能の使用を許可する（ステップＦ９）。

判定値が所定の値を超えていない場合は（ステップＦ８；Ｎｏ）、判定の回数を表すカウンタを加算して（ステップＦ１０）、判定の回数が規定の回数になったかどうかを調べる（ステップＦ１１）。判定回数が規定の回数に達していなければ（ステップＦ１１；Ｎｏ）、再度認証画像を入力する画面を表示して（ステップＦ１３）、図像の撮像（ステップＦ３）から判定値の演算（ステップＦ７）までを繰り返す。

判定回数が規定の回数に達している場合は（ステップＦ１１；Ｙｅｓ）、認証が失敗して、機能の使用が許可されないことを表示する（ステップＦ１２）。

判定値は、例えば、複数の画像データＰそれぞれの類似度の合計、又は、複数の類似度の最小値としてもよい。あるいは、複数の類似度それぞれについて、基準となる所定の値を定めて、すべての類似度がそれぞれ所定の値を超えることを条件としてもよい。その場合は、１つの認証画像を入力するごとに類似度と対応する基準値を比較して、認証画像ごとに撮影のリトライを行うように構成してもよい。

以上説明したように、複数の基準画像の順序を秘密の情報とすることによって、機器１の使用者認証をさらに安全なものにすることができる。

その他、前記のハードウエア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更及び修正が可能である。

機器１における使用者認証装置２は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読みとり可能な記録媒体（フレキシブルディスク、CD-ROM、DVD-ROM等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する装置を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで本発明の使用者認証装置２を構成してもよい。

また、前記の各機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。

また、搬送波に上述のコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。

本発明の実施の形態に係る使用者認証方法に従う使用者認証装置を備える携帯端末機器の構成を示すブロック図である。 図１の使用者認証装置の物理的構成の一例を示すブロック図である。 使用者認証に用いる図像を表面に表した物体の例を示す図である。 機器でカードの図像を撮影する様子を示す図である。 画像データの正規化の一例を説明する図である。 基準画像を登録する場合の動作の一例を示すフローチャートである。 使用者認証の動作の一例を示すフローチャートである。 画像データの位置合わせ・正規化処理の動作を示すフローチャートである。 使用者に認証画像の入力を要求する画面表示の例を示す図である。 認証が失敗した場合の画面表示の例を示す図である。 図像の向きを複数の角度に正規化する方法を説明する図である。 図像の向きを複数の角度に正規化する方法を説明する図である。 図像の向きを複数の角度に正規化する場合の画像位置合わせ正規化処理の動作を示すフローチャートである。 複数の基準画像を登録する動作を示すフローチャートである。 複数の認証画像の類似判定を行う認証装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 携帯端末機器（機器）
２ 使用者認証装置
３ 撮像装置（撮像手段）
４ 位置合わせ正規化部
５ 基準画像登録部（登録手段）
６ 基準画像記憶部（記憶手段）
７ 基準画像読出部
８ 類似度判定部（判定手段）
９ 認証処理部（認証手段）
１０ 機器機能部
１１ 撮影指示部
１２ 音声入出力部
１３ 通信部
２０ 内部バス
２１ 制御部（登録手段、判定手段、認証手段）
２２ 記憶部（記憶手段）
２３ 画像表示部
２４ 操作部
Ｃ カード（物体）
Ｐ 画像データ

Claims (10)

1. 機器の機能の使用を許可するための使用者認証方法であって、
   物体の表面に表された図像を撮像装置で画像データに変換する基準画像撮影ステップと、
   前記基準画像撮影ステップで撮影した画像データを基準画像として記憶手段に登録する登録ステップと、
   前記撮像装置で前記基準画像撮影ステップとは別に撮影した画像データと前記基準画像とを比較し、それらの類似度を判定する判定ステップと、
   前記判定ステップで判定した前記画像データと前記基準画像との類似度が所定の値より大きい場合に、前記機器の機能の使用を許可する認証ステップと、
   を備えることを特徴とする使用者認証方法。
2. 前記物体は、図像を表面に表すことができる板状部材であって、
   前記基準画像撮影ステップは、前記板状部材の表面に表された図像を前記撮像装置で画像データに変換することを特徴とする請求項１に記載の使用者認証方法。
3. 前記基準画像は、前記画像データにおける前記図像の向きの情報を含み、
   前記判定ステップは、前記図像の前記画像データにおける向きの情報の一致も含めて類似度を判定することを特徴とする請求項１に記載の使用者認証方法。
4. 前記基準画像撮影ステップは、複数の図像についてそれぞれ画像データに変換し、
   前記登録ステップは、前記複数の図像の画像データをそれぞれに順序をつけて複数の基準画像として前記記憶手段に登録し、
   前記判定ステップは、前記撮像装置で撮影される複数の画像データを順に、前記複数の基準画像の同じ順序を有する基準画像と比較して、それぞれの類似度を判定し、
   前記認証ステップは、前記複数の画像データそれぞれの類似度から所定の方法で演算される値が所定の基準値より大きい場合に、前記機器の使用を許可する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の使用者認証方法。
5. 前記物体の表面に表された図像は、前記機器の機能の使用をする使用者が前記物体の表面に表した図像であることを特徴とする請求項１に記載の使用者認証方法。
6. 機器の機能の使用を許可するための使用者認証装置であって、
   物体の表面に表された図像を画像データに変換する撮像手段と、
   前記撮像手段で変換した画像データを記憶する記憶手段と、
   前記撮像手段で撮影した画像データを基準画像として記憶手段に登録する登録手段と、
   前記撮像手段で前記基準画像とは別に撮影した画像データと前記基準画像とを比較し、それらの類似度を判定する判定手段と、
   前記判定手段で判定した前記画像データと前記基準画像との類似度が所定の値より大きい場合に、前記機器の機能の使用を許可する認証手段と、
   を備えることを特徴とする使用者認証装置。
7. 前記物体は、図像を表面に表すことができる板状部材であって、
   前記撮像手段は、前記板状部材の表面に表された図像を画像データに変換することを特徴とする請求項６に記載の使用者認証装置。
8. 前記基準画像は、前記画像データにおける前記図像の向きの情報を含み、
   前記判定手段は、前記図像の前記画像データにおける向きの情報の一致も含めて類似度を判定することを特徴とする請求項６に記載の使用者認証装置。
9. 前記撮像手段は、前記物体の表面に表された図像から複数の画像データに変換し、
   前記登録手段は、前記撮像手段で変換された複数の画像データをそれぞれに順序をつけて複数の基準画像として前記記憶手段に登録し、
   前記判定手段は、前記撮像手段で前記複数の基準画像とは別に撮影される複数の画像データを順に、前記複数の基準画像の同じ順序を有する基準画像と比較して、それぞれの類似度を判定し、
   前記認証手段は、前記複数の画像データそれぞれの類似度から所定の方法で演算される値が所定の基準値より大きい場合に、前記機器の使用を許可する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の使用者認証装置。
10. 機器の機能の使用を許可するために、コンピュータを、
    物体の表面に表された図像を画像データに変換する撮像手段と、
    前記撮像手段で変換した画像データを記憶する記憶手段と、
    前記撮像手段で撮影した画像データを基準画像として記憶手段に登録する登録手段と、
    前記撮像手段で前記基準画像とは別に撮影した画像データと前記基準画像とを比較し、それらの類似度を判定する判定手段と、
    前記判定手段で判定した前記画像データと前記基準画像との類似度が所定の値より大きい場合に、前記機器の機能の使用を許可する認証手段と、
    して機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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