JP2008123108A - 生体情報認証システム - Google Patents

Abstract

【課題】高い認証性能を確保しつつ、偽の生体情報によるなりすましを防止する生体情報認証システムを提供する。
【解決手段】ＵＳＢメモリに記録された生体情報とハードディスクに記録されている生体情報との１対１認証と、認証時に実際に指静脈認識装置から取得された生体情報とハードディスクに記録されている生体情報との類似度による１対ｎ認証により個人を認証する。
【選択図】図４

Description

本発明は、指紋、虹彩、顔写真、血管パターン等の生体情報を利用して個人を認証する生体情報認証システムに関するものである。

近年、ピッキング等による住宅等への不正侵入、パスワード盗撮等による他人の銀行口座への侵入、ネットワーク接続されているコンピュータへの不正侵入などの事件が増加している。こうした不正行為に対応するため、より偽造が困難であり、本人であることの保証能力が高い「鍵」として、生体情報が使用されるようになってきている。例えば、住宅の鍵を電子錠にして、予め本人の指紋、虹彩、顔写真、血管パターンなどの生体情報を登録しておく。そして、開錠要求者の生体情報を採取して照合を行い、一致した場合にのみ開錠するといった装置が実用化されている。同様の方法は、銀行のＡＴＭや、コンピュータ立ち上げ時の本人確認等においても使用されている。

生体情報認証を行うためには、まず照合用原本としての生体情報を何らかの方法で予め採取して記録しておく必要がある。そして、認証時においては、生体情報を取得する機能（生体情報取得機能）、および取得された生体情報と照合用原本とを対比して一致しているか否かを判定する機能（類比判定機能）が必要となる。生体情報取得機能に関しては、例えば特許文献１に記載された技術のように、赤外線を使用して指静脈パターンを撮像し、当該指静脈パターンを画像データとして取得する装置が知られている。指紋、虹彩、顔写真等を生体情報として利用する技術についても、さまざまな装置が提案されている。

類比判定機能に関しては、生体情報認証に独特の課題が存在する。即ち、生体情報を採取する際の周辺光量、採取装置と生体との相対位置・角度・距離等、さまざまな要因により、採取された生体情報画像が異なる場合がある。そのため、照合用原本として採取・記録された生体情報画像と認証時に採取された生体情報画像とを単純に比較しても、一致しない場合は少なくないと考えてよい。

類比判定を容易に行うためには、照合用原本として採取・記録された生体情報画像を、照合用に記録するとともに、ＩＣカード等の可搬媒体に記録し、このＩＣカードを使用して認証するという方法が考えられる。しかし、この方法は、生体情報以外の認証情報（例えばパスワード）をＩＣカード等に記録して認証に使用する方法と、本質的に変わるところはない。従って、ＩＣカード等が盗まれて使用されるという事態を未然に防止することはできず、生体情報による「本人」確認というメリットが生かされないことになる。

このため、生体情報画像が同一か否かを比較するのではなく、画像の類似度を計算し、類似度が一定値（以下「閾値」と記載する。）以上であれば本人であると判定する方法が一般的に行われている。また、人間の成長に伴う生体情報の経年変化に対応するために、特許文献２に記載された技術のように、認証に成功するたびに、照合用原本の生体情報を新たに採取した生体情報で置き換える技術が知られている。

特開２００３−１８７２３５号公報 特開２００６−１４９４５号公報

生体情報画像の類似度を計算する方法は、画像が単純に一致するか否かを判定する方法と比べて、処理が複雑になる。即ち、ｎ人の生体情報が照合用原本として記録されている場合、認証時に採取された生体情報を、このｎ人の生体情報と照合して類似度を計算し、そのうち類似度が最も高いものについて閾値と比較する必要がある（以下、この方法を「１対ｎ認証」と記載する。）。従って、生体情報画像の類似度を計算する方法による生体認証には長時間を要する。ここで、類似度の閾値を高くすると、本人であっても認証不成功となる可能性が高くなる。その一方で、類似度の閾値を低くすると、別人を本人として認証する可能性が高くなる。

さらに、偽の生体情報が作成されると、他人によるなりすましが可能になる。例えば、指紋による生体認証においては、指紋情報を偽造するのは比較的容易であるし、指静脈パターン等についても、技術が進歩するに伴い、偽の生体情報が作成される危険性は高まる。特に他人によるなりすましによってコンピュータシステムに侵入された場合、情報漏洩等の被害が長期間にわたって発生するおそれがある。

認証性能を高めるための方策として、生体情報に加えて識別コードを登録しておき、認証時には生体情報を採取するほかに識別コードの入力を要求し、まず、識別コードの一致判定によって生体情報の照合用原本を決定し、採取した生体情報と比較して類似度が閾値以上であれば認証成功とする方法も行われている（以下、この方法を「１対１認証」と記載する。）。しかしながら、１対１認証においても、識別コードが他人に知られ、かつ偽の生体が作成されたような場合は他人によるなりすましが可能になる。

本発明は、こうした従来の生体情報認証技術の問題点に着目しており、高い認証性能を確保しつつ、偽の生体情報によるなりすましを防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の生体情報認証システムは、生体情報を採取する生体情報採取装置と、認証を行う対象である認証対象人物への操作指示及び認証結果を表示する表示装置と、前記認証対象人物の複数の生体情報が記録されている記録装置と、前記生体情報を暗号化する暗号化装置と、暗号化された前記生体情報を記録する外部記録装置と、該外部記録装置から生体情報を読み込む入力装置と、生体情報の認証及び生体情報の暗号化／復号化機能を有する制御装置とを備え、前記外部記録装置に記憶された生体情報に基づいて認証を実行する１対１認証及び前記生体情報採取装置で採取された生体情報を前記記録装置に記録されている生体情報と照合することで認証を実行する１対ｎ認証により個人を認証することを特徴とする。

本発明の生体情報認証システムによれば、生体情報認証において、高い認証性能を保ちつつ、偽の生体によるなりすましを防止することが可能となる。

以下、本発明を適用した生体情報認証システムの一実施の形態について説明する。
図１に示すように、生体情報認証システムは、制御装置としてのコンピュータ１１、記録装置としてのハードディスク１２、外部記録装置としてのＵＳＢメモリ１３、入力装置としてのＵＳＢポート１４、生体情報採取装置としての指静脈認識装置１５、表示装置としての液晶ディスプレイ１６で構成されている。

コンピュータ１１は、生体情報認証システム全体を制御するとともに、生体情報認証機能１７及び生体情報暗号／復号機能１８を有する。なお、生体情報認証機能１７、生体情報暗号／復号機能１８は、実際には、コンピュータ１１の図示しないＣＰＵが、それぞれの機能を実現するためのプログラムを実行することによって実現される。ここでは、説明を簡潔にするため、各機能を実現するための機構がコンピュータ１１に存在するかのように説明する。

ハードディスク１２には、認証対象人物の生体情報データである照合用ファイル１９が記録されている。ＵＳＢメモリ１３には、暗号化された生体情報２０が記録されている。生体情報２０の暗号化は、コンピュータ１１の生体情報暗号／復号機能１８によって実行される。この暗号化された対象の生体情報２０は、ハードディスク１２への照合用ファイル１９の登録時に、指静脈認識装置１５により取得された情報である。

ＵＳＢポート１４は、ＵＳＢメモリ１３に記録されている生体情報２０をコンピュータ１１に読み取らせる機能を有する。指静脈認識装置１５は、利用者の生体情報を採取するものである。そして、液晶ディスプレイ１６は、利用者への操作指示・認証結果表示等のＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示する。これらの各装置１２〜１６は、コンピュータ１１にデータ通信可能に接続されている。

指静脈認識装置１５によって取得された生体情報２０は、コンピュータ１１における生体情報認証機能１７により、照合用ファイル１９の形式に変換される。そして、当該変換された照合用ファイル１９と、ハードディスク１２に記録されている照合用ファイル１９との類似度比較がコンピュータ１１で実行される。

生体情報認証機能１７は、指静脈認識装置１５から取り込まれた対象者の生体情報２０とハードディスク１２に記録されている照合用ファイル１９との類似度を算出する。そして、当該類似度が、予め設定されている一定値（閾値）以上であると認定された場合には、利用者が本人であると判定されるとともに、液晶ディスプレイ１６に判定結果が表示される。

生体情報暗号／復号機能１８は、ハードディスク１２に生体情報２０を登録する際の、当該生体情報２０の暗号化、及び認証時の照合用ファイル１９と生体情報２０のデータ復号を行う。生体情報２０が登録される際、指静脈認識装置１５で取得された生体情報２０は生体情報暗号／復号機能１８によって暗号化された上で、照合用ファイル１９の形式に整形されてハードディスク１２に記録される。ここで、暗号／復号化に必要なキーは個人毎にランダムに作成され、照合用ファイル１９にあわせて記録される。

ハードディスク１２への生体情報２０の記録と同時に、識別コード及び暗号化された生体情報２０はＵＳＢメモリ１３に記録される。認証時には、まずＵＳＢポート１４から読み込まれたＵＳＢメモリ１３に記録されている生体情報２０の識別コードに対応する照合用ファイル１９を検索するとともに、対応する暗号化キーを取得する。検出した照合用ファイル１９の生体情報２０と予めハードディスク１２に記録されている生体情報２０とを、暗号化キーを用いて復号化して一致するか否か判定する。

そして、不一致の場合には未登録とみなして認証に失敗した旨のメッセージを液晶ディスプレイ１６に表示する。一方、一致の場合には、液晶ディスプレイ１６に生体情報２０の採取を促すメッセージを表示するとともに、指静脈認識装置１５より最新の生体情報２０を取得する。

次に、取得した生体情報２０と照合用ファイル１９に記録されている生体情報２０との類似度を算出するとともに、類似度が設定されている閾値を超えるか否かにより認証可否を判断する。認証に成功した場合、コンピュータ１１は、取得した最新の生体情報２０を暗号キーにより暗号化し、照合用ファイル１９及び生体情報２０を更新する。

生体情報２０はコンピュータ１１に接続されたＵＳＢポート１４でのみ、読み取り／書き込みが可能であり、その他の機器に接続してもアクセスすることはできないように構成されている。また同一構成の生体情報認証システムであっても、実際に暗号化を行ったコンピュータ１１以外のコンピュータでは、生体情報２０を読み取ることができないようにも構成されている。

次に、照合用ファイル１９のデータ構成図について説明する。
図２に示すように、照合用ファイル１９は、識別コード２１、生体情報２２、閾値２３、リトライ回数２４、暗号化キー２５の各項目を含んで構成されている。
識別コード２１は、照合用ファイル１９を識別するための情報であり、生体情報認証システムで一意に定められている。例えば、００００、０００１、０００２、・・・のように追番で割り振られるとともに、重複のないように照合用ファイル１９の登録・削除時に制御される。

また、識別コード２１には、同一構成の生体情報認証システムであっても、異なる生体情報認証システムであれば一致しないコンピュータ１１を特定するデータ（例えば「ＡＢＣ」）と上記追番を組み合わせ、例えばＡＢＣ００００、ＡＢＣ０００１、ＡＢＣ０００３、・・・といったように付与することもできる。
生体情報２２は、指静脈認識装置１５により採取された生体情報２０を生体情報暗号／復号機能１８により暗号化したデータである。図２では表記スペースの都合上、数バイト長のデータとして表示されているが、実際には例えば数メガバイトの長さのデータが記録されている。

閾値２３は実際の認証を行う際に使用されるパラメータである。通常は、システムで一意に定められたデフォルト値を設定するが、個別に変更することも可能である。生体情報認証機能１７に基づいて指静脈認識装置１５により採取された生体情報２０と照合用ファイル１９の生体情報２２との類似度を算出し、類似度が閾値２３以上であれば照合対象者は登録人物本人であると判断される。本実施例においては、閾値２３は０以上１００以下の数値であり、１００に近いほど類似しているものとする。

リトライ回数２４は、生体情報認証機能１７に基づいて指静脈認識装置１５により採取された生体情報２０と照合用ファイル１９の生体情報２２との類似度を算出し、閾値２３と比較する回数を示す。リトライ回数２４以内で閾値２３以上の類似度を得られない場合、照合対象者は本人では無く、不正な認証（成りすまし）が行われたと判定され、生体情報２０と照合用ファイル１９が削除された上で認証に失敗した旨のメッセージが液晶ディスプレイ１６に表示される。

暗号化キー２５は、指静脈認識装置１５により採取された生体情報２０をハードディスク１２に記録されている照合用ファイル１９に登録する際の暗号化時に使用される。また、照合が行われる際、照合用ファイル１９及び生体情報２０の復号にも使用される。暗号化キー２５は、生体情報暗号／復号機能１８により生成される情報であり、各個人で一致することがないように設定される。

次に、生体情報認証システムを使用した生体情報認証における処理の流れについて説明する。
なお、各処理は、コンピュータ１１の図示しないＣＰＵがＲＯＭ等に記録されている所定のプログラムを実行することによって行われるが、以下の説明では、生体情報認証機能１７または生体情報暗号／復号機能１８が、各処理を実行するかのように記載する。

まず、生体情報２０を登録する処理について説明する。
図３に示すように、生体情報２０の登録者によって、液晶ディスプレイ１６に表示されているメインメニューから登録処理が選択されると、生体情報認証機能１７によってパスワードの入力要求メッセージが液晶ディスプレイ１６に表示される（ステップＳ３１）。なお、ここでのパスワードとしては、所定の管理者用のパスワードを必要とし、一般利用者では実行することができない。

パスワードが一致しなかった場合、再度パスワードの入力を促す画面表示に戻る（ステップＳ３２）。一方、パスワードが一致した場合、生体情報認証機能１７によってＵＳＢメモリ１３をＵＳＢポート１４に接続するように促すメッセージが液晶ディスプレイ１６に表示される（ステップＳ３３）。生体情報認証機能１７は、ＵＳＢメモリ１３が接続されているかどうかをチェックし（ステップＳ３４）、接続されていない場合には液晶ディスプレイ１６にＵＳＢメモリ１３の接続を要求するメッセージが表示される。

次に、指静脈認識装置１５より生体情報２０を取得するように促すメッセージが液晶ディスプレイ１６に表示される。そして、生体情報認証機能１７によって、指静脈認識装置１５から登録対象者の生体情報が採取されるとともに（ステップＳ３５）、取得された生体情報２０は生体情報暗号／復号機能１８により暗号化される（ステップＳ３６）。コンピュータ１１によって、暗号化された生体情報２０に識別コード２１、閾値２３、リトライ回数２４、暗号化キー２５が付加されるとともに、照合用ファイル１９の形式に整形される（ステップＳ３７）。次に、暗号化された生体情報２０がＵＳＢメモリ１３に記録されるとともに（ステップＳ３８）、照合用ファイル１９がハードディスク１２に記録される（ステップＳ３９）。

次に、生体情報認証の方法について説明する。
図４に示すように、生体情報認証機能１７によって、ＵＳＢポート１４へのＵＳＢメモリ１３の接続を要求するメッセージが液晶ディスプレイ１６に表示される（ステップＳ４１）。次に、ＵＳＢメモリ１３がＵＳＢポート１４に挿入されたか否かのチェックが実行される。接続されていなければＵＳＢメモリ１３のＵＳＢポート１４への接続を要求するメッセージが、接続されるまで液晶ディスプレイ１６に表示される。ＵＳＢメモリ１３が挿入された場合には次のステップに進む（ステップＳ４２）。

ＵＳＢメモリ１３から生体情報２０が取得されるとともに、生体情報暗号／復号機能１８により復号される（ステップＳ４３）。次に、ハードディスク１２に記録されている照合用ファイル１９から識別コード２１の一致する生体情報２０が検索される（ステップＳ４４）。そして、一致する生体情報２０がなければ認証に失敗した旨のエラーメッセージが液晶ディスプレイ１６に表示される（ステップＳ４５）。

一方、一致する生体情報２０が存在する場合には、指静脈認識装置１５から認証対照者の生体情報２０を採取する旨のメッセージが液晶ディスプレイ１６に表示されるとともに、指静脈認識装置１５から認証対照者の生体情報が採取される（ステップＳ４６）。次に、採取された生体情報２０と、照合用ファイル１９に記録されている生体情報２０との類似度が生体情報認証機能１７により判定される（ステップＳ４７）。具体的には、図５に示すように、算出された類似度が、照合用ファイル１９に記録されている閾値２３を超えているか否かが判定される（ステップＳ５１）。

類似度が閾値２３を超えていない場合には、照合用ファイル１９に記録されているリトライ回数となるまで、再度、採取された生体情報２０と、照合用ファイル１９に記録されている生体情報２０との類似度が生体情報認証機能１７により判定される（ステップＳ５２）。なお、リトライ回数に到達した場合、不正な認証行為（なりすまし）が行われたと判断され、ＵＳＢメモリ１３に記録されている生体情報２０が削除されるとともに、ハードディスク１２に記録されている照合用ファイル１９から、識別コード２１の一致する生体情報２０が削除される（ステップＳ５３）。そして、削除完了後、認証に失敗した旨を告げるエラー画面が液晶ディスプレイ１６に表示される（ステップＳ５４）。

ステップＳ５１で認証に成功した場合、その旨が液晶ディスプレイ１６に表示されるとともに、ＵＳＢメモリ１３の生体情報２０が採取された生体情報に書き換えられる（ステップＳ５５）。また、ハードディスク１２の照合用ファイル１９内の生体情報２０も採取された生体情報２０に書き換えられる（ステップＳ５６）。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・生体情報認証システムの主要部はコンピュータ１１に限られることはなく、同様の機能を持つ専用機器等であっても良い。
・各装置１２〜１６の接続方式は、例えばＵＳＢやＬＡＮ等があるが、特に限定されない。
・生体情報採取装置は指静脈認識装置１５に限られることはなく、そのほかにも指紋、虹彩、顔写真等の生体情報を認識する装置であってもよい。

本発明の一実施の形態例を示す装置構成図。 ハードディスクに格納されている照合用ファイルのデータ構成図。 生体情報登録処理の概要を示すフローチャート。 生体情報認証処理の概要を示すフローチャート。 生体情報認証処理の概要を示すフローチャート。

符号の説明

１１…制御装置としてのコンピュータ、
１２…記録装置としてのハードディスク、
１３…外部記録装置としてのＵＳＢメモリ、
１４…入力装置としてのＵＳＢポート、
１５…生体情報採取装置としての指静脈認識装置、
１６…表示装置としての液晶ディスプレイ。

Claims (1)

1. 生体情報を採取する生体情報採取装置と、
   認証を行う対象である認証対象人物への操作指示及び認証結果を表示する表示装置と、
   前記認証対象人物の複数の生体情報が記録されている記録装置と、
   前記生体情報を暗号化する暗号化装置と、
   暗号化された前記生体情報を記録する外部記録装置と、
   該外部記録装置から生体情報を読み込む入力装置と、
   生体情報の認証及び生体情報の暗号化／復号化機能を有する制御装置と
   を備え、前記外部記録装置に記憶された生体情報に基づいて認証を実行する１対１認証及び前記生体情報採取装置で採取された生体情報を前記記録装置に記録されている生体情報と照合することで認証を実行する１対ｎ認証により個人を認証することを特徴とする生体情報認証システム。

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