JP2008542898A - テンプレート保護システムでの分類境界の形成 - Google Patents

Abstract

本発明は、物理オブジェクトの認証方法に関し、この方法を適用した装置に関する。この方法は、参照オブジェクトに関連する制御値（Ｖ１）及びヘルパーデータ（Ｗ１）を使用し、ヘルパーデータ（Ｗ１）と物理オブジェクトに関連するメトリック（Ｙ）とを使用して第１の特性集合（Ｃ１）を生成する。第１の特性集合（Ｃ１）で雑音補償マッピング（ＮＣＭ）を使用して第２の特性集合（Ｓ１）を生成するステップと、第２の特性集合（Ｓ１）と第１の制御値（Ｖ１）とを使用して物理オブジェクトと参照オブジェクトとの間の十分な照合を定めるステップとを更に有する。この方法は、第１の特性集合（Ｃ１）と雑音補償マッピング（ＮＣＭ）から得られた情報とを使用して雑音補償マッピング（ＮＣＭ）により除去された雑音を定量化することにより誤り指標（ＥＲＲ）を生成するステップを特徴とする。また、この方法を実施するように構成された装置も提供される。

Description

本発明は、参照オブジェクトに関連する制御値及びヘルパーデータ（ｈｅｌｐｅｒ ｄａｔａ）を使用して物理オブジェクトを認証する方法に関し、ヘルパーデータと物理オブジェクトに関連するメトリックとを有する情報を使用して第１の特性集合を生成し、第１の特性集合を有する情報で雑音補償マッピングを使用して第２の特性集合を生成し、第２の特性集合と第１の制御値とを使用して物理オブジェクトと参照オブジェクトとの間の十分な照合を定めることを有する。

本発明は、参照オブジェクトに関連する制御値及びヘルパーデータを使用して物理オブジェクトを認証する装置に更に関し、ヘルパーデータと物理オブジェクトに関連するメトリックとを有する情報を使用して第１の特性集合を生成するように構成された第１の生成手段と、第１の特性集合を有する情報で雑音補償マッピングを使用して第２の特性集合を生成するように構成された第２の生成手段と、第２の特性集合と第１の制御値とを使用して物理オブジェクトと参照オブジェクトとの間の十分な照合を生成するように構成された比較手段とを更に有する。

識別及び認証は、識別情報を定めるために一般的に使用される技術である。識別情報は、人又はオブジェクトの識別情報でもよい。識別及び認証の適用分野の主な例は、ビルへのアクセス制御、（電子）パスポート、一般的に文書又は情報へのアクセス制御、支払い又は他のトランザクションの認証である。

認証の処理中に、申請された識別情報（ａｌｌｅｇｅｄ ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を備えたオブジェクトが認証に提供される。次に、認証に提供されたオブジェクトの特性が、申請された識別情報を備えた登録オブジェクトのものと照合される。十分な照合が見つかった場合、認証されているオブジェクトの識別情報は、申請された識別情報であると考えられる。このように、認証は、申請された識別情報に基づいて１つの登録オブジェクトに対して認証される１つのオブジェクトを照合することを扱う。

実際の認証システムでは、認証処理は、一般的に登録処理に先行される。この登録中に、オブジェクトの特性が当面測定されて格納される。測定データに基づいて、いわゆるテンプレートデータがオブジェクトについて生成される。このテンプレートデータは、測定された特性と登録オブジェクトとを照合するために、認証処理中に使用される。

テンプレートデータは、一見して小さい値を提示してもよい。しかし、このデータが金融トランザクションを行うために通常に使用されると、その値は明白になる。更に、バイオメトリック認証システムの場合、テンプレートデータはまた、プライバシーに注意すべきバイオメトリックデータを有してもよいため、更に大きい値を有してもよい。従来のシステムでは、テンプレートデータは一般的に保護されず、このため、悪意のある攻撃を受けやすい。

国際特許出願ＷＯ２００４／１０４８９９（ＰＨＮＬ０３０５５２）は、物理オブジェクトの認証についてのテンプレート保護の形式で、この問題への対策を開示している。

テンプレート保護を備えた認証システムでは、いわゆるヘルパーデータ及び制御値が、物理オブジェクトを認証するために使用される。双方は登録中に生成され、実際のテンプレートデータの代わりに使用される。ヘルパーデータは、テンプレートデータを使用して生成されるが、テンプレートデータの特性は、テンプレートデータとヘルパーデータとの間にほとんど相関関係が存在しないように不明瞭化される。制御値は、ヘルパーデータと並行して生成され、認証処理の制御値としての役目をする。

ヘルパーデータ及び制御値は、認証中に使用される。まず、ヘルパーデータは、物理オブジェクトから取得されたデータ（例えば、顔特徴データ）と結合される。次に、結合されたデータは、第２の制御値に“圧縮（ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ）”される。この第２の制御値は、登録中に生成された制御値と照合される。これらの制御値が照合するときに、認証が成功すると考えられる。

認証処理は、認証中に物理オブジェクトから得られたメトリックが十分にテンプレートデータと照合するか否かを確認する。物理オブジェクトが参照オブジェクトと同じであることを仮定すると、結合されたデータ（ヘルパーデータ及びメトリックデータ）は、メトリックデータの測定雑音を補償するために、雑音補償マッピングに渡される。

雑音補償マッピングは、物理オブジェクトと参照オブジェクトとの間に十分な照合が見つかったか否かをかなりの程度まで決定する。従って、オブジェクトが照合するか否かを決定するヘルパーデータシステムの分類境界は、使用される雑音補償マッピングの特性により主に決定される。個々のオブジェクトの分類境界が重複するように２つのオブジェクトが相互に実質的に似ている従来のヘルパーデータシステムでは、これらのオブジェクトの雑音と区別する特徴との間を区別することは不可能である。

テンプレート保護認証システムで個々のオブジェクトの分類境界の形成を可能にし、これによって重複する分類境界の効果的な除去を可能にする方法を提供することが、本発明の目的である。

前記の目的は、導入段落に示された方法が、第１の特性集合と雑音補償マッピングから得られた情報とを使用して雑音補償マッピングにより除去された雑音を定量化することにより誤り指標を生成するステップと、認証判定を生成するためにこの誤り指標を使用するステップとを更に有することを特徴とすることで実現される。

ヘルパーデータを用いたテンプレート保護を使用する認証方法は、ヘルパーデータを生成する登録中に適用される雑音ロバストマッピングと、認証中に適用される雑音補償マッピングとを有する。雑音ロバストマッピングは、物理オブジェクトから得られた（バイオ）メトリックデータにおいて測定誤りに対する回復力を提供するために使用される。雑音補償マッピングは、雑音ロバストマッピングの逆として解釈されてもよい。雑音ロバストマッピングは雑音の回復力を追加するが、雑音補償マッピングは、雑音が存在する場合に元のメッセージを再現するためにこれを使用する。雑音ロバストマッピングが十分にロバストであることを仮定すると、又は測定雑音が十分に小さいこと仮定すると、認証の成功が可能である。雑音ロバストマッピングは、このような認証方法の分類境界を効果的に決定する。

本発明は、雑音補償マッピングの入力及び出力を使用し、誤り測定に基づいて更なる制約を指定することにより、認証方法の分類境界を更に縮小するために使用され得る誤り測定を定量化する。このような制約を適用することにより、そうでなければ誤った肯定的な認証を生じ得るオブジェクト間の更なる区分が可能になる。

分類境界を形成するために使用され得る同じ誤り測定は、偽陽性の確率を示す確率指標を定めるために使用され得る。このような確率指標を定める直接的な方法は、雑音ロバストマッピングにより訂正されたシンボル誤り数を使用し、雑音ロバストマッピングが訂正可能なシンボル誤りの最大数でそのシンボル誤り数を割ることである。結果の比は、偽陽性の可能性を示す。

この確率指標はまた、ソフト判定を行うために使用され得る。ソフト判定は、テンプレート保護認証システムからの結果が他の認証方法の結果と結合される多モード（ｍｕｌｔｉ−ｍｏｄａｌ）認証システムで特に有利である。２つの正確な判定の代わりに、確率を組み合わせることは、判定の全体品質にかなり寄与し得る。

本発明の更に有利な用途は、複数の候補オブジェクトがメトリックデータと比較され、これによって、申請された識別情報より良い照合を提示する他のオブジェクトが存在するか否かを定める認証方法における用途である。

代替の有利な用途は、物理オブジェクトの識別方法で、認証方法に提示されたステップを適用することである。識別は、登録オブジェクトの集合からの複数のオブジェクトが物理オブジェクトと照合される繰り返し認証処理として解釈されてもよい。識別方法は、全ての照合する参照オブジェクト／識別情報から最善の照合又は最も可能性のある参照オブジェクト／識別情報を選択する更なるステップを更に必要とする。

ヘルパーデータを使用する識別方法では、複数の参照オブジェクトが、（バイオ）メトリックＹと併せてヘルパーデータが同じ第２の特性集合を生じる登録データベースに見つかってもよい。この場合、更なる選択ステップが必要になる。本発明によるステップを使用することにより、雑音指標又は確率指標が定められ得る。これらは、最小の雑音指標を生じる参照オブジェクト／識別情報を選択することにより、又は最も可能性のある参照オブジェクト／識別情報を選択することにより、最終の選択ステップで使用され得る。

この方法はまた、多モード識別情報で有利に適用され得る。前述のように、ヘルパーデータを適用した識別方法は、照合オブジェクトの集合と、これに伴う確率指標とを生成し得る。これらの確率指標は、実際の識別判定で更なる区別情報を提供する。多モード識別方法を構成する個々の方法からの確率指標と候補集合とを組み合わせることにより、より信頼性の高い識別判定を行うことが可能になる。

前記の目的は、第２段落に示された装置が、第１の特性集合と雑音補償マッピングから得られた情報とを使用して雑音補償マッピングにより除去された雑音を定量化することにより誤り指標を生成するように構成された第３の生成手段と、認証判定を生成するためにこの誤り指標を使用するように構成された認証判定手段とを更に有することで実現される。

バイオメトリック認証システムの前記及び他の態様は、添付図面を参照して更に明らかになり、これを参照して説明される。

図面を通じて、同じ参照符号は、同じ要素又は同じ機能を実行する要素を示す。

本発明は主に認証システムでの使用について説明されるが、この方法は、同様に有利に識別システムに適用可能である。

認証処理中に、典型的には、申請された識別情報を備えた物理オブジェクトから得られたメトリックは、申請された識別情報を備えた参照オブジェクトに関連する登録データと照合される。識別処理中に、典型的には、申請された識別情報のない物理オブジェクトから得られたメトリックは、一連の参照オブジェクトに関連する登録データと照合され、識別情報を定める。

双方の処理は、認証／識別中に得られたメトリックの比較を効果的に実行し、これを少なくとも１つの参照オブジェクトの登録データと比較する。これらの例は、主に認証処理に関する問題に焦点を当てるが、特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者は物理オブジェクトを識別する代替実施例を設計することが可能である。

本発明を詳細に説明する前に、テンプレート保護を適用した認証システムの一般的な概念について、図１のブロック図を使用して更に説明する。図１は、左側に登録処理ＥＮＲＬを示しており、登録処理ＥＮＲＬ中に、ヘルパーデータＷ及び制御値Ｖが登録されるオブジェクトについて生成される。次に、このデータは、中間に位置する認証データ集合ＡＤＳに格納される。右側に示す認証処理ＡＵＴＨ中に、申請された識別情報を備えた物理オブジェクト（図１に図示せず）が認証される。

まず、認証データ集合ＡＤＳが、申請された識別情報で参照オブジェクトについて検索される。このような参照オブジェクトが存在しない場合、認証は失敗する。参照オブジェクトが見つかった場合、第１のヘルパーデータＷ１と、申請された識別情報に関連するこれに伴う第１の制御値Ｖ１とが、認証データ集合ＡＤＳから取り出される。このデータは、認証される物理オブジェクトが参照オブジェクトに十分に照合し、肯定的な認証を生じるか否かを決定するために使用される。

ヘルパーデータシステムが、指紋データの形式のバイオメトリックデータを使用して、人を認証するために使用されることを仮定する。更に、バイオメトリックテンプレートデータが指紋の中心領域の線（ｌｉｎｅ）及び隆起（ｒｉｄｇｅ）を表すグラフィックを有することを仮定する。取得中の中心領域の位置確認及び位置測定のような問題は、この説明の範囲外である。

登録処理ＥＮＲＬ中に、人は指を指紋スキャナに提示する。１つ以上の指紋走査からの結果は、バイオメトリックテンプレートＸを構成するために使用される。更に、場合によっては秘密特性集合Ｓが選択される。特性集合Ｓは、雑音ロバストマッピングＮＲＭを用いて特性集合Ｃにマッピングされる。

次に、特性集合Ｃは、バイオメトリックテンプレートＸと結合され、ヘルパーデータＷを生成する。実際のヘルパーデータシステムでは、特性集合Ｓ及び雑音ロバストマッピングＮＲＭは、結果のヘルパーデータＷがバイオメトリックテンプレートデータＸとあまり又は全く相関関係を示さないように選択される。その結果、ヘルパーデータＷの使用は、悪意のあるユーザに対してバイオメトリックテンプレートデータＸを公開しない。

認証を可能にするために、登録処理はまた、制御値Ｖの生成を含む。制御値Ｖは、特性集合Ｓを使用して生成される。制御値Ｖは特性集合Ｓと同じでもよいが、セキュリティが問題となるシステムでは望ましくない。安全なヘルパーデータシステムでは、制御値Ｖを使用して特性集合Ｓを再現不可能であるべきである。この要件は、制御値Ｖが特性集合Ｓで一方向マッピングを適用することにより生成されるときに満たされる。暗号ハッシュ関数がこのような一方向マッピングの好適な例である。セキュリティが重要でない場合、一方向でないマッピングが使用されてもよい。最後に、ヘルパーデータＷと制御値Ｖとの対が、認証データ集合ＡＤＳに格納される。

ヘルパーデータＷと制御値Ｖとの単一の対を使用して特定のオブジェクトが識別可能であるが、ヘルパーデータと制御値の複数の対を使用して特定のオブジェクトが識別され得ることも考えられる。更なるヘルパーデータと制御値との対は、異なる特性集合Ｓを選択することにより、容易に生成可能である。複数のヘルパーデータと制御値との対は、アクセスレベルを管理するため、又はシステムの更新のために特に有用になり得る。ここでは、認証データ集合が登録オブジェクト当たり単一のヘルパーデータ及び制御値のみを有する場合を仮定する。

認証処理ＡＵＴＨ中に、物理オブジェクト（図１に図示せず）からのバイオメトリックデータＹ（指紋）が取得される。更に、申請された識別情報が提供される。次のステップは、認証データ集合ＡＤＳが、この申請された識別情報で参照オブジェクトについて第１のヘルパーデータＷ１と第１の制御値Ｖ１とを有するか否かを検査することである。そうである場合、参照オブジェクトに関連する第１の制御値Ｖ１及び第１のヘルパーデータＷ１が取り出される。

次に、物理オブジェクトからのバイオメトリックデータＹが第１のヘルパーデータＷ１と結合され、第１の特性集合Ｃ１を生じる。物理オブジェクトが参照オブジェクトに対応する場合、バイオメトリックデータＹは、バイオメトリックテンプレートＸの雑音のあるものとして解釈され得る。
Ｙ＝Ｘ＋Ｅ（ただしＥは小さい）
第１のヘルパーデータＷ１は、テンプレートデータＸと特性集合Ｃとにより表され得る。
Ｗ１＝Ｃ−Ｘ
置換により、第１の特性集合Ｃ１は以下のように記述され得る。
Ｃ１＝Ｃ−Ｘ＋Ｙ
Ｃ１＝Ｃ−Ｘ＋Ｘ＋Ｅ
Ｃ１＝Ｃ＋Ｅ
第１の特性集合Ｃ１は、雑音補償マッピングＮＣＭに渡され、第２の特性集合Ｓ１を生成する。ここで、参照オブジェクトが物理オブジェクトに対応することを仮定する。バイオメトリックデータＹに存在する雑音成分Ｅが十分に小さい限り、或いは雑音ロバストマッピングＮＲＭが十分にロバストである限り、雑音補償マッピングＮＣＭは、第１のヘルパーデータＷ１を生成する登録中に使用された元の特性集合Ｓと同一の第２の特性集合Ｓ１を再現する。

次に、第１の特性集合Ｓ１は、第１の制御値Ｖ１と同じように第２の制御値Ｖ２を計算するために使用される。次に、第２の制御値Ｖ２は、登録中に生成された第１の制御値Ｖ１と比較される。雑音ロバストマッピングＮＲＭが雑音に対して十分な回復力を提供することを仮定すると、第２の制御値Ｖ２は第１の制御値Ｖ１と同一である。これらの値が同一である場合、認証は成功し、物理オブジェクトの識別情報は申請された識別情報であるとして定められる。

雑音ロバストマッピングＮＲＭは、様々なマッピングから選択されてもよい。簡単な雑音ロバストマッピングＮＲＭは、入力シンボルの複製を含んでもよい。次に、雑音補償マッピングＮＣＭは、受信したシンボルを使用して多数決を要求する。スペクトルの他方側で、リードソロモン誤り訂正符号（Ｒｅｅｄ Ｓｏｌｏｍｏｎ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ Ｃｏｄｅ）エンコーダのように、更に複雑な雑音ロバストマッピングＮＲＭが選択されてもよい。

図２のグラフィック表示は、テンプレート保護を使用した認証システムの分類境界を形成するために本発明がどのように使用され得るかを示している。図２は、２つの異なるドメイン（ＳドメインＳＤＯＭ及びＣドメインＣＤＯＭ）を示している。

ＳドメインＳＤＯＭは、登録段階中に選択された特性集合Ｓの潜在的な要素を有する潜在的にＮ次元の空間の２次元投影である。ＣドメインＣＤＯＭは、特性集合Ｃに対応する潜在的な要素を有する潜在的にＭ次元の空間の２次元投影である。

認証中に、申請された識別情報に関連する第１のヘルパーデータＷ１は、物理オブジェクトのからのメトリックＹと結合され、第１の特性集合Ｃ１を生成する。第１の特性集合Ｃ１で雑音補償マッピングを適用することにより、第２の特性集合Ｓ１が得られる。認証の成功の場合、第２の特性集合Ｓ１は、登録中に使用された特性集合Ｓに対応する。

特定のオブジェクトＯＢＪ１（図示せず）を検討する。オブジェクトＯＢＪ１の登録中に、特性集合ＳＶＡＬ１が選択される。特性集合ＳＶＡＬ１は、次にヘルパーデータを生成するために使用される特性集合ＣＶＡＬ１を生成するために使用される。正確な申請された識別情報でのこのオブジェクトの認証中に、このヘルパーデータが取り出され、第１の特性集合Ｃ１へのオブジェクトから得られたメトリックと結合される。

測定雑音のため、一般的に、第１の特性集合Ｃ１は、特性集合ＣＶＡＬ１と同一ではない。雑音補償マッピングは、雑音ロバストマッピングにより追加された雑音回復力を使用して、その雑音を補償しようとする。領域ＲＥＧ１は、雑音補償マッピングによりＳＶＡＬ１にマッピングされる全ての特性集合に対応する。これによって、円ＲＥＧ１は、この特定のオブジェクトの分類境界に対応する。

図２に示す領域ＲＥＧ２及びＲＥＧ３は、それぞれ２つの他のオブジェクトＯＢＪ２及びＯＢＪ３に関連する（図示せず）。同様に、円は、各オブジェクトについてシステムにより使用される分類境界に対応する。

領域ＲＥＧ２及びＲＥＧ３が重複し、このことは、ＲＥＧ２及びＲＥＧ３の共通部分にある特性集合値が双方のオブジェクトについて認証の成功を生じることを意味する。このことは、オブジェクトが単一の参照オブジェクトに照合されるときの認証の障害を提示しないが、識別について重要な問題を提示する。

この方法は、認証中に生成された第１の特性集合Ｃ１とそれぞれＣＶＡＬ１又はＣＶＡＬ３との間の誤り指標ＥＲＲを量子化することにより、この問題への対策を提供する。次に、特定のオブジェクト毎に、この誤り指標ＥＲＲに更なる制約が追加され得る。これによって、それぞれＲＥＧ２’及びＲＥＧ３’により示されるように、その特定のオブジェクトの分類境界を縮小する。注意深い選択により、分類境界は、領域間に重複が存在しないように縮小され得る。

ＲＥＧ２’及びＲＥＧ３’により示されるように、分類境界は、制約を使用して個々のオブジェクト毎に形成され得る。これらの制約は、個々のオブジェクト毎に固有でもよく、認証データ集合ＡＤＳのそれぞれのヘルパーデータ及び制御値と共に格納されてもよい。

誤り指標ＥＲＲ及び関連する制約は、スカラー型でもよく、ベクトル型でもよい。ベクトルを使用する明らかな利点は、複数の個々の制約がベクトル要素に設定可能であり、これによって、より詳細な分類境界の形成が容易になるという点にある。閾値とは異なり、制約はまた、ベクトル係数の組み合わせに対する閾値を有し、これによって、ベクトル係数の間の関係をモデル化し得る。

図２の分類境界は同様のサイズであるが、これはこの方法の前提条件ではない。領域の形状及びサイズは、主に雑音ロバストマッピングＮＲＭにより決定され、ＣドメインＣＤＯＭの全ての値で同一である必要はない。

図３は、本発明によるテンプレート保護を使用した物理オブジェクトの認証装置のブロック図を示している。

認証処理中に、第１のヘルパーデータＷ１及び制御値Ｖ１は、認証データ集合ＡＤＳから得られる。第１の生成手段ＧＭ１は、第１のヘルパーデータＷ１と物理オブジェクト（図示せず）から得られたメトリックＹとを使用して、第１の特性集合Ｃ１を生成する。次に、第２の生成手段ＧＭ２は、第１の特性集合Ｃ１で雑音補償マッピングＮＣＭを適用することにより、第２の特性集合Ｓ１を生成する。次に、第３の生成手段ＧＭ３は、第１の特性集合Ｃ１と第２の特性集合Ｓ１とを誤り指標ＥＲＲに結合する。

第２の特性集合Ｓ１及び制御値Ｖと共に、誤り指標ＥＲＲは、判定Ｄとその判定に関する確率指標Ｐとを生成する認証判定手段ＡＤＭに入力される。図４、５及び６は、第３の生成手段ＧＭ３と認証判定手段ＡＤＭとに関して更なる詳細を提供する。

雑音ロバストマッピングＮＲＭは、本発明の中心である。認証中に、雑音ロバストマッピングＮＲＭの特性は、認証判定手段ＡＤＭで使用される分類境界を形成することを支援するために使用される。誤り訂正符号エンコーダ又はＥＣＣエンコーダは、雑音ロバストマッピングの好適な例である。

一般的に、ＥＣＣエンコーダは、メッセージに冗長性を追加し、メッセージに雑音を入れる動作の後に、メッセージ抽出を容易にするために使用される。ＥＣＣエンコーダは様々な方法で分類可能であり、ここで使用される分類は２つの種類を区別する。
１．−入力及び出力コードワードが同じアルファベットからのシンボルで構成されるＥＣＣ符号
−入力及び出力が類似のフォーマットを有するＥＣＣ符号
２．他のＥＣＣ符号
系統的ＥＣＣ符号（ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ＥＣＣ ｃｏｄｅ）は、第１の種類のメンバである。メッセージが系統的ＥＣＣエンコーダを用いてエンコードされると、メッセージは変わらずにコードワードにコピーされ、パリティビットが効果的にメッセージに追加される。次に、系統的ＥＣＣデコーダは、連結したメッセージとパリティビットとから構成される入力コードワードを、同じフォーマットの新しく訂正されたコードワードにマッピングする。

この特定の品質は、第１の種類のメンバを、雑音ロバストマッピングＮＲＭの主な候補にする。登録中に、特性集合Ｓはメッセージ部として使用され、コードワード（特性集合Ｃ）を生じるパリティビットが追加される。

認証中に、第１の特性集合Ｃ１は、第１のヘルパーデータを使用して生成される。特性集合Ｃ１は、重ね合わされた雑音成分を備えた特性集合Ｃとして見なされてもよい。雑音成分が十分に小さいことを仮定すると、又は、使用されるＥＣＣが十分にロバストであることを仮定すると、第１の特性集合Ｃ１は、ＥＣＣデコーダを用いてうまく訂正され得る。

ＥＣＣ符号の第１の種類のメンバについて入力コードワードと出力コードワードとの間の誤り指標を定めることは、ＥＣＣデコーダの出力からＥＣＣデコーダの入力を引くことのように簡単になり得る。図４は、これらの特性を利用した本発明による装置の小区分のブロック図を示している。図４の上部は、簡単な第３の生成手段ＧＭ３を示している。第３の生成手段ＧＭ３は、第２の特性集合Ｓ１から第１の特性集合Ｃ１を引くことにより、誤り指標ＥＲＲを生成する。

次に、誤り指標は、認証判定手段ＡＤＭの比較器ＣＭＰに送信される。この特定の認証判定手段ＡＤＭは、次の３つのステップを実行する。
１．第１の特性集合Ｓ１から得られた情報と第１の制御値Ｖ１とを比較し、雑音補償マッピングＮＣＭが登録中に使用された特性集合Ｓを再現できたか否かを定める。
２．誤り指標ＥＲＲに更なる制約を適用し、判定Ｄを定める。
３．判定Ｄが正確であるという可能性を表す確率指標Ｐを定める。

第１のステップは、制御値Ｖ１と第２の特性集合Ｓ１から得られた情報との間で十分な照合が定められる従来のヘルパーデータシステムでのステップに対応する。システムのセキュリティが関係しない場合、制御値Ｖ１は第２の特性集合Ｓ１と同一になり得る。

しかし、第２の特性集合Ｓ１を公開することは、悪意のあるユーザによるテンプレートデータの再現を可能にするため、セキュリティのリスクを示す。代替として、制御値Ｖ１は、暗号ハッシュのような一方向関数を用いて生成されてもよい。これを行うことで、第２の特性集合Ｓ１を公開せずに、認証が可能のままになる。

認証中に生成された第２の特性集合Ｓ１が特性集合Ｓと同一であることが明らかになり、これによって、誤り指標ＥＲＲが信頼性のあるものと認めると、誤り指標ＥＲＲは、分類境界を更に縮小するために使用され得る（第２のステップ）。

誤り指標ＥＲＲは、誤り指標ＥＲＲと共に変化し得る。誤り指標ＥＲＲが第１の特性集合Ｃ１でのシンボル誤り数のようにスカラーの性質がある場合、ビット誤り数を所定のスカラー閾値より小さくすることを要求する更なる制約が課されてもよい。

代替として、システムがベクトル誤り指標ＥＲＲを生成するように構成される場合、個々の係数が添付の所定の値より小さくなる必要があることを要求する更なる制約が課されてもよい。次に、添付の所定の値は、所定の閾値ベクトルｔを使用して表され得る。

最後に、所定の閾値ｔは、係数の閾値とベクトル係数の閾値との双方で構成され、これにより、各ベクトル係数の間の関係を考慮してもよい。これらの閾値は個々に決定され、第１のヘルパーデータＷ１及び第１の制御値Ｖ１と共に認証データ集合に格納される。

最初の２つのステップからの双方の結果に基づいて、次に認証判定に使用される判定Ｄが形成され得る。第３のステップは、判定Ｄに関する確率指標Ｐを生成する。確率指標Ｐは、判定Ｄと共に又は判定Ｄの代わりに更なる処理に使用され得る更なる情報を効果的に提供する。

図３の装置は、認証を扱うが、小さい拡張で、識別に使用され得る。識別の場合、認証データ集合ＡＤＳからの複数のオブジェクトは、物理オブジェクトから取得されたメトリックデータＹと比較される。識別の場合、識別される物理オブジェクトは、申請された識別情報を提供しない。その代わりに、物理オブジェクトの識別情報は、十分な照合又は最善の照合を提供する参照オブジェクトの識別情報から導かれ得る。このため、装置は、認証データ集合ＡＤＳから参照オブジェクトの識別情報を取り出すことができ、判定Ｄ及び／又は確率Ｐに基づいて物理オブジェクトの識別情報が参照オブジェクトのものと同一であることを定めることができる識別情報確立手段で拡張され得る。

図４は、認証判定手段ＡＤＭがこのような確率指標Ｐをどのように生成することができるかを示している。雑音補償マッピングＮＣＭにより訂正されるシンボル誤り数は、確率指標の指標として使用されてもよい。必要に応じて、この特定の指標は、雑音ロバストマッピングが補償できる誤りの最大数を通じて割ることにより正規化されてもよい。

誤り指標ＥＲＲに基づく確率指標Ｐは、誤り指標ＥＲＲが有効である場合（すなわち、認証判定手段ＡＤＭの第１のステップが成功した場合）にのみ有効である。

ここに記載した３つのステップは、本発明による実施例を表すが、限定するものではない。判定Ｄ及びこれに伴う確率指標Ｐを生成する個々のステップは、結合されてもよい。これらのステップを結合する簡単な方法は、例えば、個々のベクトル係数の誤りの注意深い重み付けて、次に認証判定が肯定的であるか否定的であるかを決定するために所定の閾値と共に確率を使用することを通じて、確率指標を定めることである。

図５に示す装置は、図４のものと類似するが、第３の生成手段ＧＭ３及び認証判定手段ＡＤＭの代替の実装を有する。第３の生成手段ＧＭ３に関する主な違いは、図５の第３の生成手段ＧＭ３の実装は、前述の双方のＥＣＣの種類の誤り訂正符号に使用され得ることである。

このため、第３の生成手段ＧＭ３は、第２の特性集合Ｓ１で雑音ロバストマッピングＮＲＭを適用することにより、第３の特性集合Ｃ２を生成する第４の生成手段ＧＭ４を有する。雑音ロバストマッピングＮＲＭの入力及び出力の要件にかかわらず、第３の特性集合Ｃ２は、第１の特性集合Ｃ１と同じフォーマットを有する。次に、第５の生成手段ＧＭ５は、第３の特性集合Ｃ２から第１の特性集合Ｃ１を引き、双方のＥＣＣ符号の種類について誤り指標ＥＲＲを取得することができる。

更に、図５はまた、テンプレート保護を使用した物理オブジェクトの安全な認証装置が、一方向関数ｈを使用して第１の特性集合Ｓ１からどのように第２の制御値Ｖ２を生成することができるかを示している。

分類境界を形成することに主に焦点が置かれているが、本発明は、ソフト判定を生成するためにも使用され得る。ソフト判定を適用するシステムは、確率指標Ｐが判定Ｄより多い情報を有するという事実を利用する。

この更なる情報は、多モード識別システムで使用可能である。単一の照合オブジェクト又は照合オブジェクトのリストを決定する代わりに、確率を備えた照合オブジェクトのリストを提供することが可能である。これらの確率は、多モードシステムの他の部分と結果を結合するときに、区別係数として使用され得る。確率指標により提供され得る更なる情報／分解能のため、識別処理は更に信頼性がよくなり得る。

図６は、本発明の実施例で使用され得る認証判定手段ＡＤＭの実装を示している。認証判定手段ＡＤＭは、２段階の手法を使用する。第１段階では、制御値Ｖ１と第２の特性集合Ｓ１から得られた第２の制御値Ｖ２とに基づいて、仮判定ＩＤが定められる。

次に、仮判定ＩＤは評価手段ＥＶＭに渡され、次に、評価手段ＥＶＭで、誤り指標ＥＲＲが所定の閾値ｔと比較される。次に、この比較に基づいて、評価手段ＥＶＭは、肯定的な仮判定ＩＤを拒否又は受領し、判定Ｄを得る。

単一の第１のヘルパーデータＷ１と第１の制御値Ｖ１とを適用した例を使用して本発明について説明したが、本発明は、物理オブジェクトを認証するためにヘルパーデータと制御値の複数の対を適用したシステムで有利に使用され得る。

誤り指標ＥＲＲに基づく更なる制約は、分類境界の縮小のみを可能にする。ヘルパーデータと制御値との複数の対の使用は、分類境界の拡張を可能にし、これによって、オブジェクトの分類境界の真の形成、縮小及び拡張が容易になる。

前述の実施例は、本発明を限定するものではなく、説明するものであり、特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者は多数の代替実施例を設計することができる点に留意すべきである。

請求項において、括弧の間にある如何なる参照符号も請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。“有する”という用語は、請求項に記載のもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。単数の要素はこのような要素の複数の存在を除外しない。

本発明は、複数の別個の要素を有するハードウェアを用いて、及び適切にプログラムされたコンピュータを用いて実装され得る。複数の手段を列挙した装置の請求項では、これらの手段のうちいくつかは、ハードウェアの同一のアイテムにより具現され得る。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを意味しているのではない。

従来技術によるテンプレート保護を使用した物理オブジェクトの認証システムにおける登録及び認証処理のブロック図 本発明によるソフト照合及び分類境界形成を表す図 本発明によるテンプレート保護を使用した物理オブジェクトの認証装置のブロック図 本発明によるテンプレート保護を使用した物理オブジェクトの認証装置の小区分の実装のブロック図 本発明によるテンプレート保護を使用した物理オブジェクトの認証装置の小区分の代替の実装のブロック図 本発明によるテンプレート保護を使用した物理オブジェクトの認証装置により使用される認証判定手段の代替の実装のブロック図

Claims (20)

1. 参照オブジェクトに関連する制御値及びヘルパーデータを使用して物理オブジェクトを認証する方法であって：
   −前記ヘルパーデータと前記物理オブジェクトに関連するメトリックとを有する情報を使用して第１の特性集合を生成し、
   −前記第１の特性集合を有する情報で雑音補償マッピングを使用して第２の特性集合を生成し、
   −前記第２の特性集合と前記第１の制御値とを使用して前記物理オブジェクトと前記参照オブジェクトとの間の十分な照合を定めることを有し、
   −前記第１の特性集合と前記雑音補償マッピングから得られた情報とを使用して前記雑音補償マッピングにより除去された雑音を定量化することにより誤り指標を生成するステップと、
   −認証判定を生成するために前記誤り指標を使用するステップと
   を更に有することを特徴とする方法。
2. 前記誤り指標を生成するステップは、前記第１の特性集合と前記第２の特性集合との間の差を定量化することを有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記誤り指標を生成するステップは、
   −前記第２の特性集合を有する情報で前記雑音ロバストマッピングを使用して第３の特性集合を生成し、
   −前記第１の特性集合と前記第３の特性集合との間の差を定量化することにより、前記誤り指標を生成するステップを有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記認証判定は、前記誤り指標と、前記参照オブジェクト及び前記ヘルパーデータの双方に関連する制御値とを有する情報を使用して生成され、前記物理オブジェクトが前記参照オブジェクトに対応するか否かを識別する認証判定を生成する、請求項１に記載の方法。
5. 前記認証方法は、前記第２の特性集合から得られた情報と、前記制御値から得られた情報とを比較することにより、仮判定を生成する、請求項１に記載の方法。
6. 前記認証方法は、前記誤り指標と所定の閾値とを比較するステップを有し、
   前記比較の結果を有する情報は、前記仮判定を拒否又は受領するために使用され、それぞれ前記仮判定と同一又は前記仮判定と異なる認証判定を生じる、請求項５に記載の方法。
7. 前記認証方法は、前記誤り指標と、前記参照オブジェクト及び前記ヘルパーデータの双方に関連する前記第１の制御値とを有する情報を使用し、前記認証判定に関する確率指標を生成する、請求項１に記載の方法。
8. 前記雑音補償マッピングは、誤り訂正符号デコーダアルゴリズムである、請求項１に記載の方法。
9. 申請された識別情報を取得するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
10. 前記第２の特性集合に一方向関数を適用することにより、第２の制御値を生成するステップを更に有し、
    前記第２の制御値は、前記物理オブジェクトと前記参照オブジェクトとの間の十分な照合を定めるために使用される、請求項１に記載の方法。
11. 参照オブジェクトに関連するヘルパーデータ及び制御値の双方を使用した識別方法であって、
    前記参照オブジェクトの識別情報と同一であるとして前記物理オブジェクトの識別情報を定めるステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
12. 前記識別方法は、前記誤り指標と、前記参照オブジェクト及び前記ヘルパーデータの双方に関連する前記第１の制御値とを有する情報を使用し、確率指標を生成する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記確率指標は、前記物理オブジェクトの識別情報を定めるために使用される、請求項１２に記載の方法。
14. 参照オブジェクトに関連する制御値及びヘルパーデータを使用して物理オブジェクトを認証する装置であって：
    −前記ヘルパーデータと前記物理オブジェクトに関連するメトリックとを有する情報を使用して第１の特性集合を生成するように構成された第１の生成手段と、
    −前記第１の特性集合を有する情報で雑音補償マッピングを使用して第２の特性集合を生成するように構成された第２の生成手段と、
    −前記第２の特性集合と前記第１の制御値とを使用して前記物理オブジェクトと前記参照オブジェクトとの間の十分な照合を生成するように構成された比較手段とを更に有し、
    −前記第１の特性集合と前記雑音補償マッピングから得られた情報とを使用して前記雑音補償マッピングにより除去された雑音を定量化することにより誤り指標を生成するように構成された第３の生成手段と、
    −認証判定を生成するために前記誤り指標を使用するように構成された認証判定手段と
    を更に有することを特徴とする装置。
15. 前記第３の生成手段は、前記第１の特性集合と前記第２の特性集合との間の差を定量化する誤り指標を生成するように構成される、請求項１４に記載の装置。
16. 誤り指標を生成するように構成された前記第３の生成手段は、
    −前記第２の特性集合を有する情報で前記雑音ロバストマッピングを使用して第３の特性集合を生成するように構成された第４の生成手段と、
    −前記第１の特性集合と前記第３の特性集合との間の差を定量化することにより、前記誤り指標を生成するように構成された第５の生成手段と
    を有する、請求項１４に記載の装置。
17. 前記認証判定手段は、前記誤り指標と、前記参照オブジェクト及び前記ヘルパーデータの双方に関連する前記第１の制御値とを有する情報を使用し、前記物理オブジェクトが前記参照オブジェクトに対応するか否かを識別する認証判定を生成するように構成される、請求項１４に記載の装置。
18. 前記認証判定手段は、前記誤り指標と、前記参照オブジェクト及び前記ヘルパーデータの双方に関連する前記第１の制御値とを有する情報を使用し、前記認証判定に関する確率指標を生成する、請求項１４に記載の装置。
19. 参照オブジェクトに関連するヘルパーデータ及び制御値の双方を使用した識別装置であって、
    前記参照オブジェクトの識別情報と同一であるとして前記物理オブジェクトの識別情報を定めるように構成された識別確立手段を更に有する、請求項１４に記載の装置。
20. コンピュータプログラムがコンピュータで作動すると、請求項１ないし１２のうちいずれか１項に記載の方法を実行する、コンピュータ可読媒体に格納されたプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。

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