JP2007334467A - 手書署名認証方法 - Google Patents

Abstract

【課題】手書署名が不安定な人の署名でも正確に真偽判定を行うことができる手書署名認証方法を提供する。
【解決手段】認証要求された手書署名データの認証を行う手書署名 認証方法であって、手書署名を筆記するペンの動きを時系列情報 として取得し、該時系列情報を予め登録された署名データと照合 を行うオンライン署名照合工程と、前記手書署名の形状を非時系 列情報として取得し、該非時系列情報を予め登録された署名デー タと照合を行うオフライン署名照合工程とを有することを特徴と する手書署名認証方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、認証要求された手書署名データの認証を行う手書署名認証方法に関する。

従来から、予め登録された照合用署名データと入力された署名データを認証して個人認証を行う署名認証システムが知られている。

個人認証の手法としては、例えば、磁気カードや指紋による認証も挙げられるが、磁気カードはカードを持ち歩く必要があり、また指紋照合にはある種の抵抗感が伴なう。

この点、署名、すなわち、自署（手書き）する行為は、日常的に行われている行為であり、これを個人認証に適用することは何ら抵抗感なく、受け入れられるため、今後の社会がネットワーク化、電子化するに従って、署名認証は様々な場面での利用が期待されている。

手書署名認証方法に関しては、従来から種々の提案がなされており、筆記時のペンの動きを時系列情報として取得し、その時系列データを用いて照合する、オンライン署名照合方式や、紙などに描かれた署名の形状を照合する、オフライン署名照合方式が知られている。

例えば、特公平８−７７８８号公報（下記特許文献１）には、署名入力パターンを本人の登録パターンと比較する際に、署名形状と筆記運動の両相違度にて署名真偽の判定を行うことにより、本人照合率、他人拒否率を著しく改善することができるオンライン署名照合方法が記載されている。

一般的に、特許文献１に記載されたオンライン書名照合方式の方が、筆記時の癖などを反映しやすく、署名認証としての精度が高い。

しかし、高精度故に、手書署名が不安定な人にとっては、自分の署名が認証されないという問題点があった。

その点、オフラインの書名照合では、描いている途中経過は比較せず、最終的な形だけを比べて判断するので、少々署名が不安定な人でも、利用できる。

また、従来のチェックなどへの署名は全てイメージでしか残されていないので、従来のシステムへ、署名照合システムを統合しようとすると、オンライン認証だけでなく、イメージだけで判定できる署名照合システムも必要になるという問題点があった。
特公平８−７７８８号公報

本発明は、前述のような従来のオンライン署名照合方法における問題点を解決し、手書署名が不安定な人の署名でも正確に真偽判定を行うことができる手書署名認証方法を提供することを課題とする。

本発明は、前述の課題を解決するため鋭意検討の結果、オンライン署名照合とオフライン署名照合との双方を組み合わせることにより、手書署名が不安定な人の署名でも正確に真偽判定を行うことができる手書署名認証方法を提供するものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）認証要求された手書署名データの認証を行う手書署名認証方 法であって、
手書署名を筆記するペンの動きを時系列情報として取得し、該時系列情報を予め登録された署名データと照合を行うオンライン署名照合工程と、
前記手書署名の形状を非時系列情報として取得し、該非時系列情報を予め登録された署名データと照合を行うオフライン署名照合工程とを有することを特徴とする手書署名認証方法。
（２）前記オンライン署名照合工程における照合結果がグレーゾーンである場合に、前記オフライン署名照合工程を行うことを特徴とする（１）に記載の手書署名認証方法。
（３）前記オンライン署名照合工程により求めた時系列距離値と、前記オフライン署名照合工程により求めた非時系列距離値の双方を用いて署名認証を行うことを特徴とする（１）または（２）に記載の手書署名認証方法。

本発明によれば、従来別々の技術として存在していたオンライン書名とオフライン書名との双方を組み合わせることにより、手書署名が不安定な人の署名でも正確に真偽判定を行うことができる手書署名認証方法を提供することができ、具体的には、以下のような産業上有用な著しい効果を奏する。
１）認証精度が高いが故に本人での拒絶されてしまう様な場合では、最初はオンラインでの照合を行い、それなりに似ているが、オンラインでの照合では本人として認められないと言う場合に、次にオフラインの署名照合を行い判定することにより誤照合率を著しく低減できる。
２）オフラインだけでは、精度が低いままだが、オンラインと組み合わせることによって、その精度を高めることができる。
３）本発明を従来システムに導入する時は、新規のデータはオンラインで処理し、古いデータはオフラインで処理することができる。

本発明は、認証要求された手書署名データの認証を行う手書署名認証方法であって、手書署名を筆記するペンの動きを時系列情報として取得し、該時系列情報を予め登録された署名データと照合を行うオンライン署名照合工程と、前記手書署名の形状を非時系列情報として取得し、該非時系列情報を予め登録された署名データと照合を行うオフライン署名照合工程とを有することを特徴とする。

手書署名する際のペンの動きには各人の癖があるため、本人認証を正確に行うためにはオンライン署名照合が効果的であるが、手書署名が不安定な人の場合、本人であるのに認証を拒否されてしまう場合があった。

本発明者等は、このように、本人であるのに認証が拒否されるケースを詳細に分析した結果、署名が不安定な人はオンライン署名照合で拒否される場合があることが判明し、オンライン署名照合とオフライン署名照合との双方を組み合わせることにより、手書署名が不安定な人の署名でも正確に真偽判定を行うことができることを見出した。

以下、発明を実施するための最良の形態について、図面を参照し説明する。

図１は、本発明の手書署名認証方法の実施形態を例示するフロー図である。

まず、使用者を特定するために、使用者の識別コート゛(IDコート゛)を入力する（S-1）。

次に、予め署名データが格納されている登録署名データ格納データベース（D-1）から、使用者のIDコート゛に合致する登録テ゛ータを読み込む（S-2）。

図１は、使用者が用いる端末とは別に設けられているデータベース（D-1）に予め署名データが格納されている場合を想定しており、使用者が用いる端末は、このデータベースにアクセスできる環境を有する端末であればよい。

次に、認証を要求する手書署名（以下サインとも云う。）を入力する（S-3）。

入力されたサインは、ペンの動き（ペン先のX,Y座標および筆圧）が時系列情報として取得され、この時系列情報を予め登録された署名データと照合を行うオンライン署名照合を行う（S-4）。

本発明においてはサインの入力方法は問わないが、汎用性という観点から、入力パッドおよびペンを用いることが好ましい。

そして、オンラインの署名照合に成功すれば、本人と認証される（S-5,S-6）。

一方、オンラインの署名照合に失敗した場合は、前記手書署名の形状を非時系列情報として取得し、該非時系列情報を予め登録された署名データと照合を行うオフライン署名照合を行う(S-7)。

このオフライン書名照合は、ペンの動きに関係なく、書き上がったサインのイメージ（形状）と予め登録された署名情報とを照合を行うものである。

そして、オフラインの署名照合に成功すれば、本人と認証される(S-8,S-9)。

このように、本発明によればオンライン署名照合に失敗した場合でも、オフライン署名照合に成功すれば本人と認証されるので、本人の署名であれば署名が不安定な人のサインでも正しく認証することができる。

一方、オンラインおよびオフラインの両方の署名照合に失敗した場合には、本人とは認められない（S-10）。

本発明の手書署名認証方法を用いることにより、サインの誤照合率を著しく減少させることがきる。

図２は、本発明に用いるオンラインおよびオフラインの双方の署名照合を認証サーバで行う実施形態を例示するフロー図である。

その場合、図１（S-2）に示す登録データの読み込みは行われずに、使用者の端末で入力された署名データが認証サーバに送られ（S-23）、認証サーバ側で照合が行われ、その結果が使用者端末に戻ってくる（S-25）。その他は、図１のフローと同じである。

まず、使用者の識別コート゛(IDコート゛)を入力する(S-21)。

次に、サインを入力する（S-22）。

入力されたIDコート゛と署名データを認証サーバに送信して、照合する（S-24）。

照合結果を認証サーバから使用者端末に受け取る（S-25）。

図３は、オフライン署名照合の後にオンライン署名照合を行う実施形態を例示するフロー図である。

オフライン署名照合を先に行っても、その後でオンライン署名照合を組み合わせることによって誤認識率を低減することができる。

まず最初に、オフラインの署名照合を行う（S-31）。

オフラインの署名照合に成功すれば、本人と認証される（S-32）。

オフラインの署名照合に失敗した場合は、オンラインの署名照合を行う（S-33）。その他の工程は図１と同じである。

図４は、オンライン署名照合の後にオフライン署名照合を行う実施形態を例示するフロー図である。

先にオンライン署名照合を行うことによって、オンライン署名照合の結果が、比較的近い場合だけ、オフライン署名照合に移行することができるので、サインが不安定な人の署名を正確に判定することができる。この場合は、ある程度ペンの動きが近いと言うことになるので、オフライン署名照合の精度が低い部分を補うこともできる。

まず最初に、オンラインの署名照合を行う（S-41）。

オンラインの署名照合に成功すれば、本人と認証される（S-42）。

オンラインの署名照合に失敗した場合は、その失敗の程度を判断し、本人の署名に近くない場合は、認証失敗にする（S-44）。

オンラインの署名照合に失敗したが、比較的本人の署名に近いと判断された場合は、オフラインの署名照合を行う（S-45）。

図５は、本発明に用いるオンライン署名照合工程の好ましい実施形態を例示するフロー図である。

オンライン署名照合の結果の判断において、本人の署名に近いか否かの判断は、照合結果を、例えば、１）認証成功、２）グレーゾーン、３）認証失敗の３段階に分けたときに、照合結果がグレーゾーンに入っているか否かで判断することが好ましい。

本発明においてはグレーゾーンに入っているかどうかの判断基準は問わないが、例えば、オンライン署名照合に用いるサインの時系列情報と登録された署名データとの相違度を示す時系列距離値、および、オフライン署名照合に用いるサインの非時系列情報と登録された署名データとの相違度を示す非時系列距離値の双方を用い、この時系列距離値および非時系列距離値から求める閾値が１０段階のうち、３以下を認証成功、４−７段階をグレーゾーン、8段階以上を認証失敗とすることが好ましい。

本発明のオンライン署名照合工程とオフライン署名照合工程とを有する手書署名認証方法の実施例を以下に示す。

オンライン署名照合工程については、本願の出願人の前身であるキャディックスの特公平８−７７８８号公報に記載された署名照合方法を使用した。

すなわち、手書署名を筆記するペンの動きを時系列情報として取得し、該時系列情報を予め登録された署名データと照合を行うオンライン署名照合工程において、登録パターンと入力パターンとの時間歪関数をＤＰマッチング手法によって求め、入力パターンを前記時間歪関数によって補正し、時間に関する歪を最小とした整合後入力パターンと登録パターンとの形状に関する相違性を示す第１相違度ｄｓ（形状）と、前記時間歪関数の非線形度合の累積値を運動の相違性を示す第２相違度ｄｍ（運動）とを算出し、この第１相違度ｄｓ（形状）と、第２相違度ｄｍ（運動）をそれぞれ座標軸とするマップにおいて、真正署名領域、偽署名領域、および、真偽の境界近傍の署名領域（グレーゾーン）を設定することにより、手書署名の認証を行った。

このオンライン署名照合工程において、グレーゾーンに含まれる入力パターンについて、手書署名の形状を非時系列情報として取得し、該非時系列情報を予め登録された署名データと照合を行うオフライン署名照合工程を行った。

図６は、オフライン署名照合工程のフローを例示する図である。

まず、学習用署名（入力パターン）と、評価用署名の双方のイメージから署名形状に関する非時系列情報として特徴ベクトルを算出する。この特徴ベクトルの算出は、荷重方向指数ヒストグラム法を用いて、小領域に分割した局所方向ヒストグラムを次元縮小することにより、特徴次元数を少なくすることができる。

次に、学習用署名（入力パターン）の本人らしさを示す指標となる対数尤度ｇ（Ｘ）を次式により求める。

そして、この対数尤度ｇ（Ｘ）から非時系列距離値ｄo(非時系列)を求め、この値によって、非時系列情報に基づくオフライン署名照合を行うことができる。

図７は、対数尤度ｇ（Ｘ）に対する偽筆、真筆の分布を例示する図である。

図７に示すように、対数尤度ｇ（Ｘ）は学習用署名（入力パターン）の本人らしさを表しており、これに基づいて非時系列距離値ｄo(非時系列)を求めることができる。

図８は、本発明のオンライン署名照合工程とオフライン署名照合工程とを有する手書署名認証方法における時系列距離値（ｄｓ及びｄｍ）と、非時系列距離値（ｄo）に対する真筆及び偽筆の分布を例示する図である。

従来の認証方法は、前述の特公平８−７７８８号公報における第５図に示すような時系列距離値（ｄｓ及びｄｍ）のよる２次元マップを用いていたが、本発明においては、これに加えて、オフライン照明照合における非時系列距離値（ｄo）を追加した３次元マップを用いることにより、誤照合率を著しく低減することができる。

図９は、真筆及び偽筆の閾値の算出方法を例示する図である。

真筆及び偽筆の閾値は、真偽がランダムに混在する多数のサインの実績データを時系列距離値および非時系列距離値に応じてプロットし、その真偽の境界を求める方法が好ましい。この境界は、図９に示すように、真偽のそれぞれのデータからのマージンが最大となるように真偽データを分離する境界（分離超平面）を算出するSVM（Support Vector Machine）を用いて決定することができる。
本発明のオンライン署名照合工程とオフライン署名照合工程とを有する手書署名認証方法を用いることにより、手書署名が不安定な人の署名でも正確に真偽判定を行うことができ、誤照合率を著しく低減することができ本発明の効果が確認された。

本発明の手書署名認証方法の実施形態を例示するフロー図である。 本発明に用いるオンラインおよびオフラインの双方の署名照合を認証サーバで行う実施形態を例示するフロー図である。 オフライン署名照合の後にオンライン署名照合を行う実施形態を例示するフロー図である。 オンライン署名照合の後にオフライン署名照合を行う実施形態を例示するフロー図である。 本発明に用いるオンライン署名照合工程の好ましい実施形態を例示するフロー図である。 オフライン署名照合工程のフローを例示する図である。 対数尤度ｇ（Ｘ）に対する偽筆、真筆の分布を例示する図である。 本発明のオンライン署名照合工程とオフライン署名照合工程とを有する手書署名認証方法における時系列距離値（ｄｓ及びｄｍ）と、非時系列距離値（ｄo）に対する真筆及び偽筆の分布を例示する図である。 真筆及び偽筆の閾値の算出方法を例示する図である。

Claims (3)

1. 認証要求された手書署名データの認証を行う手書署名認証方法であって、
   手書署名を筆記するペンの動きを時系列情報として取得し、該時系列情報を予め登録された署名データと照合を行うオンライン署名照合工程と、
   前記手書署名の形状を非時系列情報として取得し、該非時系列情報を予め登録された署名データと照合を行うオフライン署名照合工程とを有することを特徴とする手書署名認証方法。
2. 前記オンライン署名照合工程における照合結果がグレーゾーンである場合に、前記オフライン署名照合工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の手書署名認証方法。
3. 前記オンライン署名照合工程により求めた時系列距離値と、前記オフライン署名照合工程により求めた非時系列距離値の双方を用いて署名認証を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の手書署名認証方法。
   

Images