JP2009009293A - 生体認証システム - Google Patents

Abstract

【課題】
ＩＣカードやパスワードを併用することなく、複数のいずれのクライアント端末からでも生体認証を行う。
【解決手段】
パラメータ管理サーバは、クライアント端末から送られたユーザＩＤと、マスター鍵と、一時パラメータを用いてユーザパラメータを生成するユーザパラメータ生成部を有する。クライアント端末は、ユーザに予め付与されたユーザＩＤを入力する入力装置と、ユーザの生体情報を取得する生体情報センサと、生体情報センサによって取得された生体情報から特徴量を抽出する特徴抽出部と、パラメータ管理サーバで生成されたユーザパラメータを用いて特徴量を変換して変換特徴量を生成する変換部とを有する。
認証サーバは、クライアント端末から送られた該変換特徴量と記憶部に予め保管されたテンプレートとを照合する照合部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は人の生体情報を用いて本人を認証する生体認証システム及びその方法に関する。

この種の生体認証システムでは、登録時にユーザの生体情報を取得し、特徴量と呼ばれる情報を抽出して登録する。この登録情報をテンプレートという。認証時に、再びユーザの生体情報を取得して特徴量を抽出し、テンプレートと照合して本人か否かを確認する。

サーバがネットワークを介して接続されたクライアント側にいるユーザの生体情報を用いて認証するシステムでは、典型的にはサーバがテンプレートを保持する。クライアントは、認証時にユーザの生体情報を取得し、特徴量を抽出してサーバへ送信し、サーバは特徴量をテンプレートと照合して本人か否かを確認する。

しかし，テンプレートはユーザを特定することのできる情報であるため、個人情報として厳密な管理が必要とされ、高い管理コストを要する。また厳密に管理されていても、プライバシの観点からテンプレートを登録することに心理的な抵抗を感じるユーザも比較的多い。

また，一人のユーザが持つ一種類の生体情報の数には限りがある。例えば指紋は１０指のみのため、パスワードや暗号鍵のように容易にテンプレートを変更することができない。仮にテンプレートが漏洩して偽造の危険が生じた場合、その生体認証を使用することができなくなるという問題がある。さらに、異なるシステムに対して同じ生体情報を登録している場合には他のシステムまで脅威に晒されることになる。

このような問題の対策として、生体情報を暗号化して認証サーバに送信する方法が考えられる。しかし、認証時には一旦復号化する必要があるため、高度な攻撃による漏洩や、サーバの管理者による意図的な漏洩などを防ぐことが困難であり、プライバシ問題への対策としても不十分である。

そこで、非特許文献１には、登録時に特徴量を一定の関数とクライアントが持つ秘密のパラメータで変換し、元の情報を秘匿した状態でテンプレートとしてサーバに保管し、認証時にクライアントが新たに抽出した生体情報の特徴量を、同じ関数とパラメータで変換してサーバへ送信し、サーバは受信した特徴量とテンプレートを変換された状態のまま照合する方法（キャンセラブル生体認証）が提案されている。

この技術によれば、クライアントが変換パラメータを秘密に保持することで、サーバは認証時においても元の特徴量を知ることができず、ユーザのプライバシが保護される。またテンプレートが漏洩した場合にも、変換パラメータを変更して再度テンプレートを作成して登録することで、安全性を保つことができる。

N.K.Ratha, J.Ｈ.Connell, R.M.Bolle, "Enhancing security and privacy in biometrics-based authentication systems", IBM Systems Journal, Vol.40, No.3, 2001 Naoto Miura, Akio Nagasaka, and Takafumi Miyatake, "Feature extraction of finger-vein patterns based on repeated line tracking and it's application to personal identification", Machine Vision and Applications, Vol.15, pp.194-203, 2004

非特許文献１に開示されたキャンセラブル生体認証を用いてシステムを実現するには、変換パラメータをＩＣカードに保管するか、あるいはパスワードから生成する必要がある。しかし、ＩＣカードやパスワードを併用することは、生体認証の大きなメリットの一つである利便性を損なってしまうことになる。また、クライアント端末が複数台ある場合に、ユーザがどの端末からでも認証を実行できないという問題がある。

本発明の目的は、ＩＣカードやパスワードを用いることなく、また複数のいずれのクライアント端末からでも生体認証を行うことが可能なキャンセラブル生体認証システム、当該システムに用いられるパラメータ管理サーバ、クライアント端末、及び生体認証方法及びそれらに用いられるプログラムを提供することにある。

本発明に係る生体認証システムは、好ましくは、ネットワークを介して接続される、ユーザの生体情報を取得する複数台のクライアント端末と、クライアント端末で取得された生体情報の認証を行う第１のサーバと、生体認証に際して使用されるパラメータを管理する第２のサーバとを含む生体認証システムであって、
クライアント端末は、ユーザに予め付与されたユーザＩＤを入力する入力装置と、ユーザの生体情報を取得する生体情報センサと、生体情報センサによって取得された生体情報から特徴量を抽出する特徴抽出部と、第２のサーバで生成されたユーザパラメータを用いて特徴量を変換して変換特徴量を生成する変換部とを有し、
第１のサーバは、ユーザの生体情報のテンプレートを保管する記憶部と、クライアント端末から送られた変換特徴量と記憶部に保管されたテンプレートとを照合する照合部とを有し、
第２のサーバは、クライアント端末から送られたユーザＩＤを用いてユーザパラメータを生成するユーザパラメータ生成部を有する生体認証システムとして構成される。

好ましくは、第２のサーバは、マスター鍵を生成するマスター鍵生成部と、一時パラメータを生成する一時パラメータ生成部と、を有し、前記ユーザパラメータ生成部は、ユーザＩＤと、マスター鍵生成部で生成されたマスター鍵と、一時パラメータ生成部で生成された一時パラメータを用いてユーザパラメータを生成する。
また、好ましくは、第２のサーバは、更に、乱数を用いてパラメータ差分を生成するパラメータ差分生成部を有し、一時パラメータ生成部はパラメータ差分生成部で生成されたパラメータ差分を用いて一時パラメータを更新して生成する。
また、好ましくは、第２のサーバにおいて、前記ユーザパラメータ生成部は、ユーザＩＤとマスター鍵をビット連結し、ビット連結したデータのハッシュを生成し、ハッシュの各値と一時パラメータの各値を乗算してユーザパラメータとして生成する。
また、好ましくは、第２のサーバにおいて、前記ユーザパラメータ生成部は、ユーザＩＤとマスター鍵をビット連結し、ビット連結したデータのハッシュを生成し、ハッシュの各値と一時パラメータの各値を足してユーザパラメータを生成する。

また、好ましくは、第２のサーバにおいて、前記ユーザパラメータ生成部は、ユーザＩＤとマスター鍵をビット連結し、ビット連結したデータを種として乱数生成し、生成した乱数の各値と一時パラメータの各値を乗算してユーザパラメータを生成する。
また、好ましくは、第２のサーバにおいて、前記ユーザパラメータ生成部は、ユーザＩＤとマスター鍵をビット連結し、ビット連結したデータを種として乱数生成し、生成した乱数の各値と一時パラメータの各値を足してユーザパラメータを生成する。
また、好ましくは、第１のサーバは、クライアント端末においてユーザパラメータで変換されて生成された変換特徴量をテンプレートとして記憶部に予め記憶する。
また、好ましくは、第１のサーバは、第２のサーバのパラメータ差分生成部で生成されたパラメータ差分を用いて記憶部に保管されたテンプレートを更新する更新処理手段を有し、更新されたテンプレートを記憶部に保管する。

本発明に係る生体認証方法は、好ましくは、ネットワークを介して接続される、ユーザの生体情報を取得する複数台のクライアント端末と、クライアント端末で取得された生体情報の認証を行う第１のサーバと、生体認証に際して使用されるパラメータを管理する第２のサーバとを含む生体認証システムにおける生体認証方法であって、
クライアント端末において、ユーザに予め付与されたユーザＩＤを入力装置より入力するステップと、生体情報センサを用いてユーザの生体情報を取得するステップと、生体情報センサによって取得された生体情報から特徴量を抽出する特徴抽出ステップと、第２のサーバにおいて、クライアント端末から送られたユーザＩＤを用いてユーザパラメータを生成するステップと、クライアント端末において、第２のサーバから受信したユーザパラメータを用いて特徴量を変換して変換特徴量を生成するステップと、第１のサーバにおいて、クライアント端末から送られた変換特徴量と記憶部に予め保管されたユーザの生体情報のテンプレートとを照合するステップと、を有する生体認証方法として構成される。
好ましくは、前記テンプレートを登録する時に、クライアント端末において、第２のサーバから取得したユーザパラメータを用いて特徴量を変換して変換特徴量を生成して第１のサーバへ送信し、第１のサーバは受信した変換特徴量をテンプレートとして記憶部に記憶する。

本発明に係るパラメータ管理サーバは、好ましくは、ユーザの生体情報を取得する複数台のクライアント端末と、生体情報の認証を行う認証サーバにネットワークを介して接続され、生体認証に際して使用されるパラメータを管理するパラメータ管理サーバであって、クライアント端末から送信されたユーザＩＤを受信する受信手段と、マスター鍵を生成するマスター鍵生成部と、一時パラメータを生成する一時パラメータ生成部と、生成されたマスター鍵及び一時パラメータを保管する記憶部と、受信手段を介して受信したユーザＩＤと、マスター鍵生成部で生成されたマスター鍵と、一時パラメータ生成部で生成された一時パラメータを用いてユーザパラメータを生成するユーザパラメータ生成部と、ユーザパラメータ生成部で生成されたユーザパラメータをクライアント端末へ送信する送信手段と、を有するパラメータ管理サーバとして構成される。

本発明に係るパラメータ管理サーバにおける認証管理方法は、好ましくは、ユーザの生体情報を取得する複数台のクライアント端末と、生体情報の認証を行う認証サーバに、ネットワークを介して接続される、生体認証に際して用いられるパラメータを管理するパラメータ管理サーバにおける認証管理方法であって、クライアント端末から送信されたユーザＩＤを、通信部を介して受信するステップと、マスター鍵を生成するマスター鍵生成ステップと、一時パラメータを生成する一時パラメータ生成ステップと、生成されたマスター鍵及び一時パラメータを記憶部に記憶するステップと、通信部を介して受信したユーザＩＤと、マスター鍵と、一時パラメータを用いてユーザパラメータを生成するユーザパラメータ生成ステップと、生成されたユーザパラメータを通信部を介してクライアント端末へ送信するステップと、を有する認証管理方法として構成される。

また、本発明に係る生体認証用のクライアント端末は、好ましくは、ネットワークを介して接続される、ユーザの生体情報の認証を行う第１のサーバと、生体情報に対して変換処理を加えるために用いられるパラメータを生成する第２のサーバとに、ネットワークを介して接続される、ユーザの生体情報の認証のために用いられるクライアント端末であって、
ユーザに予め付与されたユーザＩＤを入力する入力装置と、入力装置より入力されたユーザＩＤを第２のサーバへ送信する送信手段と、第２のサーバからパラメータを受信する受信手段と、ユーザの生体情報を取得する生体情報センサと、生体情報センサによって取得された生体情報から特徴量を抽出する特徴抽出部と、受信手段より受信したユーザパラメータを用いて特徴量を変換して変換特徴量を生成する変換部と、変換部で生成された変換特徴量を第１のサーバへ送信する送信手段と、を有するクライアント端末として構成される。

本発明に係る生体認証用プログラムは、好ましくは、ネットワークを介して接続される、ユーザの生体情報を取得する複数台のクライアント端末と、クライアント端末で取得された生体情報の認証を行う第１のサーバと、生体認証に際して使用されるパラメータを管理する第２のサーバとを含む生体認証システムにおいて、クライアント端末と第１のサーバ及び第２のサーバで実行される生体認証用のプログラムであって、
クライアント端末において、ユーザに予め付与されたユーザＩＤを入力装置より入力する手段と、生体情報センサを用いてユーザの生体情報を取得する手段と、生体情報センサによって取得された生体情報から特徴量を抽出する特徴抽出手段と、第２のサーバにおいて、クライアント端末から送られたユーザＩＤを用いてユーザパラメータを生成する手段と、クライアント端末において、第２のサーバから受信したユーザパラメータを用いて特徴量を変換して変換特徴量を生成する手段と、第１のサーバにおいて、クライアント端末から送られた変換特徴量と記憶部に予め保管されたユーザの生体情報のテンプレートとを照合する手段と、を有することを特徴とするプログラムとして構成される。

また、本発明に係るプログラムは、生体認証に際して用いられるパラメータを管理するパラメータ管理サーバで実行される認証管理用のプログラムとしても把握される。

本発明によれば、ＩＣカードやパスワードを用いることなく、予め付与されたユーザＩＤと生体情報を用いることによって生体認証を行うことができる。また、複数のいずれのクライアント端末からでも生体認証を行える。これにより、従来に比べて利便性の高いキャンセラブル生体認証システムを実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本実施例は、新たに設置したパラメータ管理サーバで生体情報（例として指静脈）を変換処理するための鍵となるパラメータを生成し、ユーザに付与されたユーザＩＤと指静脈画像をクライアント端末から入力し、認証サーバで指静脈特徴量を秘匿したまま指静脈照合を行うキャンセラブル指静脈認証システムを例として説明するものである。なお、各ユーザ（システムの利用者）には、システムの運用開始時に予め固有の情報であるユーザＩＤが割り当てられているとする。

図１はキャンセラブル指静脈認証システムの構成例を示す。
このシステムは、認証サーバ１００と、クライアント端末１１０と、パラメータ管理サーバ１４０が、ネットワーク１５０を介して接続して構成される。なお、図示の例では、１台のクライアント端末１１０がネットワーク１５０に接続されしているが、一般的には複数台のクライアント端末１１０がネットワークに接続される。

認証サーバ１００は、全てのユーザのテンプレートをデータベース１０４（図２）に保管すると共に、ユーザの生体認証処理を行う。認証時には，クライアント端末１１０から送信されてきた生体情報の変換特徴量と、予め登録されたテンプレートとを照合する。テンプレートの更新時には、パラメータ管理サーバ１４０から送信されたパラメータ差分を受け取り、テンプレートを更新処理する。なお、登録、認証及び更新処理については後で詳述する。
クライアント端末１１０は、指静脈センサ１２０、及びキーボード或いはタッチパネルのような入力装置１３０を有する。なお、図示していないが、通常、表示装置も備えている。

ユーザの登録時には、クライアント端末１１０において、ユーザは自らに付与されたユーザＩＤを入力装置１３０から入力すると、そのユーザＩＤはパラメータ管理サーバ１４０へ送信される。パラメータ管理サーバ１４０においてユーザＩＤを用いて生成され送信されて来たユーザパラメータを受信する。また、静脈センサ１２０よりユーザの指静脈画像を読み込んでその特徴量を抽出し、該ユーザパラメータを用いて特徴量を変換する。この変換された特徴量（変換特徴量）は認証サーバ１００へ送信され、そこに登録される。

認証時には、ユーザは、同様にユーザＩＤをパラメータ管理サーバ１４０へ送信し、パラメータ管理サーバ１４０から送られて来たユーザパラメータを受信する。また、静脈センサ１２０より指静脈画像を読み込んで特徴量を抽出し、該ユーザパラメータを用いて変換する。この変換特徴量は認証サーバ１００へ送信され、そこで照合される。

パラメータ管理サーバ１４０は、システム初期化時には、マスター鍵と一時パラメータを生成して保存する。ユーザパラメータは、ユーザＩＤを基に生成される暗号鍵に相当するデータであり、クライアント端末１１０で変換特徴量を生成する（暗号化する）ときの暗号鍵に相当するデータとして使用される。
登録時および認証時には、クライアント端末１１０からの要求に応じて、ユーザＩＤを用いてユーザパラメータを作成してクライアント端末１１０へ送信する。一時パラメータの更新時には、パラメータ差分を生成し、一時パラメータを更新するとともに、認証サーバ１００へパラメータ差分を認証サーバ１００へ送信する。
なお、認証サーバ１００、クライアント端末１１０、及びパラメータ管理サーバ１４０の詳細な構成及び動作については後述する。

図２は認証サーバ１００の機能構成を示す。
認証サーバ１００は、機能的には、照合部１０１と、通信部１０２と、変換部１０３と、データベース（ＤＢ）１０４を有して構成される。なお、ハードウェアの構成は図示していないが、認証サーバ１００は記憶装置とＣＰＵ及びメモリを備え、上記照合部１０１乃至変換部１０３等の諸機能は、所定のアプリケーションプログラムをＣＰＵで実行することで実現される。

登録時には、クライアント端末１１０から送信された変換特徴量ＫＦを受け取り、テンプレートとしてＤＢ１０４に保存する。ＤＢ１０４は全てのユーザのテンプレートを保管する。
認証時には、クライアント端末１１０から送信された変換特徴量Ｋ^-１ＧとテンプレートＫＦを照合部１０１で照合し、本人か否か判定する。
テンプレートの更新時には、パラメータ管理サーバ１４０から送信されてきたパラメータ差分Δを受け取り、変換部１０３にて、ＫＦ'=ΔＫＦを生成してテンプレートを更新する。

図３はクライアント端末１１０の機能構成を示す。
クライアント端末１１０は、特徴抽出部１１１、変換部１１２、通信部１１３、ユーザＩＤ取得部１１４を有して構成される。なお、ハードウェアの構成は図示していないが、クライアント端末１１０は、記憶装置とＣＰＵ及びメモリを備え、上記特徴抽出部１１１乃至ユーザＩＤ取得部１１４等の諸機能は、所定のアプリケーションプログラムをＣＰＵで実行することで実現される。

登録時および認証時には、入力装置１３０より入力されたユーザＩＤ（ＵＩＤ）をパラメータ管理サーバ１４０へ送信し、パラメータ管理サーバ１４０から送信されたユーザパラメータＫを受け取る。また、ユーザの指静脈画像を取得して特徴抽出を行い、特徴量Ｆ（またはＧ）を作成する。ユーザパラメータＫを用いて特徴量Ｆ(またはＧ)を変換し、変換特徴量ＫＦ（またはＫ^-１Ｇ）を作成する。認証サーバ１００に変換特徴量ＫＦ（またはＫ^-１Ｇ）を送信し、登録または照合を行わせる。

図４はパラメータ管理サーバ１４０の機能構成を示す。
パラメータ管理サーバ１４０は、通信部１４１、ユーザパラメータＫ生成部１４２、マスター鍵Ｓ生成部１４３、一時パラメータＰ生成部１４４、パラメータ差分Δ生成部１４５、生成されたマスター鍵Ｓを保管するマスター鍵ＤＢ１４６、生成された一次パラメータ鍵Ｐを保管する一次パラメータ鍵ＤＢ１４７を有して構成される。なお、ハードウェアの構成は図示していないが、パラメータ管理サーバ１４０は記憶装置とＣＰＵ及びメモリを備え、上記通信部１４１乃至生成部１４５等の諸機能は、所定のアプリケーションプログラムをＣＰＵで実行することで実現される。

システム初期化時には、マスター鍵Ｓ、および一時パラメータＰを生成して各ＤＢに保管する。
登録時および認証時には、クライアント端末１１０から受け取ったユーザＩＤ（ＵＩＤ）、及びマスター鍵Ｓと一時パラメータＰを用いてユーザパラメータＫを生成し、その生成したユーザパラメータＫをクライアント端末１１０へ送信する。
一時パラメータの更新時には、パラメータ差分Δを生成する。パラメータ差分Δを用いて一時パラメータＰをＰ'=ΔＰに更新する。また、認証サーバ１００へパラメータ差分Δを送信する。

図５はパラメータ管理サーバ１４０におけるシステム初期化のフローを示す。
まず、パラメータ管理サーバ１４０のマスター鍵Ｓ生成部１４３はマスター鍵Ｓを生成する（Ｓ２０１）。例えば、マスター鍵Ｓの生成は乱数発生器を用いて行なわれる。生成されたマスター鍵Ｓはマスター鍵ＤＢ１４６に保存される（Ｓ２０２）。

次に、一時パラメータＰ生成部１４４は、例えば乱数発生器を用いて、一時パラメータＰを生成する（Ｓ２０３）。なお、一時パラメータＰは２次元画像とみなせるため、以後、Ｐ(x,y)と表記する。生成された一時パラメータＰは一次パラメータＰＤＢ１４７に保存される（Ｓ２０４）。
なお、Ｓ２０１〜２０２とＳ２０３〜２０４の実行順序を入れ替えても良い。

図６は登録処理フローを示す。
まず、クライアント端末１１０において、ユーザが入力装置１３０よりユーザＩＤ（ＵＩＤ）を入力すると（Ｓ３０１）、通信部１１３はそのＵＩＤをパラメータ管理サーバ１４０へ送信する。
パラメータ管理サーバ１４０では、受信したＵＩＤと、一時パラメータＰ(x,y)と、マスター鍵Ｓを用いてユーザパラメータＫを生成する（Ｓ３０２）。

ここで、ユーザパラメータＫの生成方法について好ましい幾つかの例を述べる。
第一の例としては、ＵＩＤとマスター鍵Ｓをビット連結し、その結果のデータのハッシュｈを生成する。ハッシュｈはＰ(x,y)のデータサイズに等しくなるようにする。ここで、ハッシュｈは２次元画像とみなせるため、これ以降ｈ(x,y)と表記する。次に、ｈ(x,y)とＰ(x,y)の対応する各画素の値を乗算する。この結果を、ユーザパラメータＫとする。なお、ユーザパラメータＫは２次元画像とみなせるため、以後、Ｋ(x,y)と表記する。パラメータ管理サーバ１４０は、算出したＫ(x,y)をクライアント端末１１０へ送信する。

第二の例としては、ＵＩＤとマスター鍵Ｓをビット連結し、その結果のデータのハッシュｈ(x,y)を生成する。ｈ(x,y)はＰ(x,y)のデータサイズに等しくなるようにする。次に、ｈ(x,y)とＰ(x,y)の対応する各画素の値を足し算する。この結果を、ユーザパラメータＫ(x,y)とする。

第三の例としては、ＵＩＤとマスター鍵Ｓをビット連結し、その結果のデータを種として乱数r(x,y)を生成する。乱数r(x,y)はＰ(x,y)のデータサイズに等しくなるようにする。次に、r(x,y)とＰ(x,y)の対応する各画素の値を乗算する。この結果を、ユーザパラメータＫ(x,y)とする。

また第四の例としては、ＵＩＤとマスター鍵Ｓをビット連結し、その結果のデータを種として乱数r(x,y)を生成する。乱数r(x,y)はＰ(x,y)のデータサイズに等しくなるようにする。次に、r(x,y)とＰ(x,y)の対応する各画素の値を足し算する。この結果を、ユーザパラメータＫ(x,y)とする。

次に、クライアント端末１１０において、ユーザは指静脈センサ１２０に指をセットすると、指静脈画像が取得されて入力される（Ｓ３０３）。そして特徴抽出部１１１は、入力された指静脈画像から特徴抽出を行い、特徴量Ｆを生成する（Ｓ３０４）。ここで、特徴量Ｆの生成方法は例えば、非特許文献２に記載された方法などがある。ここで、特徴量Ｆは２次元画像とみなせるため、以後、Ｆ(x,y)と表記する。

次に、変換部１１２は、ユーザパラメータＫ(x,y)を用いて特徴量Ｆ(x,y)を変換し、変換特徴量ＫＦを生成する（Ｓ３０５）。ここで、変換処理は、Ｆ(x,y)とＫ(x,y)の対応する各画素における値を乗算するものとする。この結果を変換特徴量ＫＦとする。ここで、変換特徴量ＫＦは２次元画像とみなせるため、以後、ＫＦ(x,y)と表記する。その後、クライアント端末１１０は、ＫＦ(x,y)を認証サーバ１００へ送信する。
認証サーバ１００では、受信した変換特徴量ＫＦ(x,y)をテンプレートとしてＤＢ１０４に登録する（Ｓ３０６）。なお、以後、ＫＦ(x,y)をテンプレートと呼ぶものとする。

図７は認証処理フローを示す。
クライアント端末１１０において、ユーザが入力装置１３０よりユーザＩＤ（ＵＩＤ）を入力すると（Ｓ４０１）、通信部１１３は、入力されたＵＩＤをパラメータ管理サーバ１４０へ送信する（Ｓ４０２）。
パラメータ管理サーバ１４０では、受信したＵＩＤと、一時パラメータＰ(x,y)と、マスター鍵Ｓを用いてユーザパラメータＫ(x,y)を生成する（Ｓ４０２）。ここで、ユーザパラメータＫ(x,y)の生成方法としては、登録時のフローにおける上記と同様の方法（Ｓ３０２）を用いる。

クライアント端末１１０では、指静脈センサ１２０で取得されたユーザの指静脈画像を入力する（Ｓ４０３）。特徴抽出部１１１は、入力された指静脈画像から特徴抽出を行い、特徴量Ｇを生成する（Ｓ４０４）。ここで、特徴量Ｇの生成方法は、登録時の処理におけるステップＳ４０４の方法と同様である。なお同様にして、特徴量Ｇは２次元画像とみなせるため、以後、Ｇ(x,y)と表記する。

次に、クライアント端末１１０では、変換部１１２はユーザパラメータＫ(x,y)を用いて特徴量Ｇ(x,y)を変換し、変換特徴量Ｋ^-１Ｇを生成する（Ｓ４０５）。
ここで、変換処理は、例えば以下のように行われる。まず、Ｋ(x,y)の乗法に関する逆元を生成し、これをＫ^-１(x,y)とする。次に、Ｇ(x,y)とＫ^-１(x,y) の対応する各画素における値を乗算する。この結果を変換特徴量Ｋ^-１Ｇとする。ここで、変換特徴量Ｋ^-１Ｇは２次元画像とみなせるため、以後、Ｋ^-１Ｇ(x,y)と表記する。その後、クライアント端末１１０は、変換特徴量Ｋ^-１Ｇ(x,y)を認証サーバ１００へ送信する。

認証サーバ１００では、変換特徴量Ｋ^-１Ｇ(x,y)とテンプレートＫＦ(x,y)を照合する（Ｓ４０６）。ここで、照合処理は例えば次の方法による。まず、Ｋ^-１Ｇ(x,y)とＫＦ(x,y)の対応する各画素の値を乗算し、この結果をＷ(x,y)とする。Ｗ(x,y)に対して逆数論変換を施し、相関関数ｗ(x,y)を得る。ｗ(x,y)の最大値を評価値とし、これが閾値を越えた場合に本人と判定し、閾値以下の場合に他人と判定する。

図８は一時パラメータ更新処理フローを示す。
まず、パラメータ管理サーバ１４０はパラメータ差分Δを生成する（Ｓ５０１）。ここで、Δは乱数生成し、一時パラメータＰ(x,y)と等しいデータサイズとする。また、Δは２次元画像とみなせるため、以後、Δ(x,y)と表記する。パラメータ管理サーバ１４０は、生成したパラメータ差分Δ(x,y)を認証サーバ１００へ送信する。

パラメータ管理サーバ１４０は、また一時パラメータＰ(x,y)を更新する（Ｓ５０２）。ここで、更新処理は、Ｐ(x,y)とΔ(x,y)の対応する各画素の値を乗算し、その結果を更新後の新しい一時パラメータＰ'(x,y)とする。その後、パラメータ管理サーバ１４０は、新しい一時パラメータＰ'(x,y)を一時パラメータＤＢ１４７に保存する。

認証サーバ１００では、テンプレートＫＦ(x,y)を更新する（Ｓ５０３）。更新処理は、テンプレートＫＦ(x,y)とパラメータ差分Δ(x,y)の対応する各画素の値を乗算し、その結果をＫＦ'(x,y)とする。ＫＦ'(x,y)は、更新後の新しいテンプレートとなる。その後、認証サーバ１００は、更新したテンプレートＫＦ'(x,y)をテンプレートＤＢ１０４に保存する。
以上の処理により、クライアント端末１１０との通信を実施することなく、ユーザパラメータの更新とテンプレートの更新を簡便に実施できる。

本実施例によれば、パラメータ管理サーバ１４０を設置することで、ＩＣカードやパスワードを併用することなく、ユーザＩＤと指静脈画像を入力することによりキャンセラブル指静脈認証を実施することができる。また、ユーザはいずれのクライアント端末からでも指静脈認証を実行することができるので、従来と比較して利便性の高いキャンセラブル指静脈認証システムを実現できる。

なお、本発明に係るキャンセラブル生体認証システムは、生体情報をサーバに登録して照合を行う種々の生体認証システムに適用可能である。例えば、社内ネットワークにおける情報アクセス制御、インターネットバンキングシステムやＡＴＭにおける本人確認、会員向けＷｅｂサイトへのログイン、保護エリアへの入場時の個人認証などに適用可能である。

一実施例によるキャンセラブル指静脈認証システムの構成例を示す図。 認証サーバ１００の機能構成を示す図。 クライアント端末１１０の機能構成を示す図。 パラメータ管理サーバ１４０の機能構成を示す図。 パラメータ管理サーバ１４０におけるシステム初期化のフローを示す図。 一実施例における登録処理フローを示す図。 一実施例における認証処理フローを示す図。 一実施例における一時パラメータ更新処理フローを示す図。

符号の説明

１００：認証サーバ １０１：照合部 １０３：変換部 １０４：ＤＢ
１１０：クライアント端末 １１１：特徴抽出部 １１２：変換部 １１３：通信部 １１４：ユーザＩＤ取得部 １２０：指静脈センサ １３０：入力装置
１４０：パラメータ管理サーバ １４１：通信部 １４２：ユーザパラメータＫ生成部 １４３：マスター鍵Ｓ生成部 １４４：一時パラメータＰ生成部 １４５：パラメータ差分Δ生成部１４５ １４６：マスター鍵ＤＢ １４７：一次パラメータ鍵ＤＢ。

Claims (19)

1. ネットワークを介して接続される、ユーザの生体情報を取得する複数台のクライアント端末と、該クライアント端末で取得された生体情報の認証を行う第１のサーバと、生体認証に際して使用されるパラメータを管理する第２のサーバとを含む生体認証システムであって、
   該クライアント端末は、ユーザに予め付与されたユーザＩＤを入力する入力装置と、ユーザの生体情報を取得する生体情報センサと、該生体情報センサによって取得された生体情報から特徴量を抽出する特徴抽出部と、該第２のサーバで生成されたユーザパラメータを用いて該特徴量を変換して変換特徴量を生成する変換部とを有し、
   該第１のサーバは、ユーザの生体情報のテンプレートを保管する記憶部と、該クライアント端末から送られた該変換特徴量と該記憶部に保管されたテンプレートとを照合する照合部とを有し、
   該第２のサーバは、該クライアント端末から送られた該ユーザＩＤを用いて該ユーザパラメータを生成するユーザパラメータ生成部を有する生体認証システム。
2. 該第２のサーバは、マスター鍵を生成するマスター鍵生成部と、一時パラメータを生成する一時パラメータ生成部と、を有し、
   前記ユーザパラメータ生成部は、該ユーザＩＤと、該マスター鍵生成部で生成された該マスター鍵と、該一時パラメータ生成部で生成された該一時パラメータを用いて該ユーザパラメータを生成する、請求項１の生体認証システム。
3. 該第２のサーバは、更に、乱数を用いてパラメータ差分を生成するパラメータ差分生成部を有し、該一時パラメータ生成部は該パラメータ差分生成部で生成されたパラメータ差分を用いて該一時パラメータを更新して生成する、請求項２の生体認証システム。
4. 該第２のサーバにおいて、前記ユーザパラメータ生成部は、該ユーザＩＤと該マスター鍵をビット連結し、ビット連結したデータのハッシュを生成し、ハッシュの各値と一時パラメータの各値を乗算して該ユーザパラメータとして生成する、請求項２の生体認証システム。
5. 該第２のサーバにおいて、前記ユーザパラメータ生成部は、該ユーザＩＤと該マスター鍵をビット連結し、ビット連結したデータのハッシュを生成し、ハッシュの各値と一時パラメータの各値を足して該ユーザパラメータを生成する、請求項２の生体認証システム。
6. 該第２のサーバにおいて、前記ユーザパラメータ生成部は、該ユーザＩＤと該マスター鍵をビット連結し、ビット連結したデータを種として乱数生成し、生成した乱数の各値と一時パラメータの各値を乗算して該ユーザパラメータを生成する、請求項２の生体認証システム。
7. 該第２のサーバにおいて、前記ユーザパラメータ生成部は、該ユーザＩＤと該マスター鍵をビット連結し、ビット連結したデータを種として乱数生成し、生成した乱数の各値と一時パラメータの各値を足して該ユーザパラメータを生成する、請求項２の生体認証システム。
8. 該第１のサーバは、該クライアント端末において該ユーザパラメータで変換されて生成された該変換特徴量を該テンプレートとして該記憶部に予め記憶することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかの生体認証システム。
9. 該第１のサーバは、該第２のサーバの該パラメータ差分生成部で生成された該パラメータ差分を用いて該記憶部に保管された該テンプレートを更新する更新処理手段を有し、更新された該テンプレートを該記憶部に保管することを特徴とする請求項２乃至８のいずれかの生体認証システム。
10. ネットワークを介して接続される、ユーザの生体情報を取得する複数台のクライアント端末と、該クライアント端末で取得された生体情報の認証を行う第１のサーバと、生体認証に際して使用されるパラメータを管理する第２のサーバとを含む生体認証システムにおける生体認証方法であって、
    該クライアント端末において、ユーザに予め付与されたユーザＩＤを入力装置より入力するステップと、生体情報センサを用いてユーザの生体情報を取得するステップと、該生体情報センサによって取得された生体情報から特徴量を抽出する特徴抽出ステップと、
    該第２のサーバにおいて、該クライアント端末から送られた該ユーザＩＤを用いて該ユーザパラメータを生成するステップと、
    該クライアント端末において、該第２のサーバから受信した該ユーザパラメータを用いて該特徴量を変換して変換特徴量を生成するステップと、
    該第１のサーバにおいて、該クライアント端末から送られた該変換特徴量と該記憶部に予め保管された該ユーザの生体情報のテンプレートとを照合するステップと、を有する生体認証方法。
11. 前記テンプレートを登録する時に、該クライアント端末において、該第２のサーバから取得した該ユーザパラメータを用いて該特徴量を変換して変換特徴量を生成して該第１のサーバへ送信し、該第１のサーバは受信した該変換特徴量をテンプレートとして該記憶部に記憶する、請求項１０の生体認証方法。
12. ユーザの生体情報を取得する複数台のクライアント端末と、生体情報の認証を行う認証サーバにネットワークを介して接続され、生体認証に際して使用されるパラメータを管理するパラメータ管理サーバであって、
    該クライアント端末から送信されたユーザＩＤを受信する受信手段と、
    マスター鍵を生成するマスター鍵生成部と、
    一時パラメータを生成する一時パラメータ生成部と、
    生成された該マスター鍵及び該一時パラメータを保管する記憶部と、
    該受信手段を介して受信した該ユーザＩＤと、該マスター鍵生成部で生成された該マスター鍵と、該一時パラメータ生成部で生成された該一時パラメータを用いて該ユーザパラメータを生成するユーザパラメータ生成部と、
    該ユーザパラメータ生成部で生成された該ユーザパラメータを該クライアント端末へ送信する送信手段と、を有するパラメータ管理サーバ。
13. 更に、乱数を用いてパラメータ差分を生成するパラメータ差分生成部を有し、該一時パラメータ生成部は該パラメータ差分生成部で生成されたパラメータ差分を用いて該一時パラメータを更新して生成する、請求項１２のパラメータ管理サーバ。
14. 前記ユーザパラメータ生成部は、該ユーザＩＤと該マスター鍵をビット連結し、ビット連結したデータのハッシュを生成し、ハッシュの各値と一時パラメータの各値を乗算して該ユーザパラメータとして生成する、請求項１２のパラメータ管理サーバ。
15. 前記ユーザパラメータ生成部は、該ユーザＩＤと該マスター鍵をビット連結し、ビット連結したデータのハッシュを生成し、ハッシュの各値と一時パラメータの各値を足して該ユーザパラメータを生成する、請求項１２のパラメータ管理サーバ。
16. ユーザの生体情報を取得する複数台のクライアント端末と、生体情報の認証を行う認証サーバに、ネットワークを介して接続される、生体認証に際して用いられるパラメータを管理するパラメータ管理サーバにおける認証管理方法であって、
    該クライアント端末から送信されたユーザＩＤを、通信部を介して受信するステップと、マスター鍵を生成するマスター鍵生成ステップと、一時パラメータを生成する一時パラメータ生成ステップと、生成された該マスター鍵及び該一時パラメータを記憶部に記憶するステップと、
    該通信部を介して受信した該ユーザＩＤと、該マスター鍵と、該一時パラメータを用いて該ユーザパラメータを生成するユーザパラメータ生成ステップと、生成された該ユーザパラメータを該通信部を介して該クライアント端末へ送信するステップと、を有する認証管理方法。
17. ネットワークを介して接続される、ユーザの生体情報の認証を行う第１のサーバと、生体情報に対して変換処理を加えるために用いられるパラメータを生成する第２のサーバとに、ネットワークを介して接続される、ユーザの生体情報の認証のために用いられるクライアント端末であって、
    ユーザに予め付与されたユーザＩＤを入力する入力装置と、該入力装置より入力された該ユーザＩＤを該第２のサーバへ送信する送信手段と、該第２のサーバから該パラメータを受信する受信手段と、ユーザの生体情報を取得する生体情報センサと、該生体情報センサによって取得された生体情報から特徴量を抽出する特徴抽出部と、該受信手段より受信した該ユーザパラメータを用いて該特徴量を変換して変換特徴量を生成する変換部と、該変換部で生成された該変換特徴量を該第１のサーバへ送信する送信手段と、を有するクライアント端末。
18. ネットワークを介して接続される、ユーザの生体情報を取得する複数台のクライアント端末と、該クライアント端末で取得された生体情報の認証を行う第１のサーバと、生体認証に際して使用されるパラメータを管理する第２のサーバとを含む生体認証システムにおいて、該クライアント端末と該第１のサーバ及び該第２のサーバで実行される生体認証用のプログラムであって、
    該クライアント端末において、ユーザに予め付与されたユーザＩＤを入力装置より入力する手段と、生体情報センサを用いてユーザの生体情報を取得する手段と、該生体情報センサによって取得された生体情報から特徴量を抽出する特徴抽出手段と、
    該第２のサーバにおいて、該クライアント端末から送られた該ユーザＩＤを用いて該ユーザパラメータを生成する手段と、
    該クライアント端末において、該第２のサーバから受信した該ユーザパラメータを用いて該特徴量を変換して変換特徴量を生成する手段と、
    該第１のサーバにおいて、該クライアント端末から送られた該変換特徴量と該記憶部に予め保管された該ユーザの生体情報のテンプレートとを照合する手段と、を有することを特徴とするプログラム。
19. ユーザの生体情報を取得する複数台のクライアント端末と、生体情報の認証を行う認証サーバに、ネットワークを介して接続され、生体認証に際して用いられるパラメータを管理するパラメータ管理サーバで実行される認証管理用のプログラムであって、
    該クライアント端末から送信されたユーザＩＤを、通信部を介して受信する手段と、マスター鍵を生成するマスター鍵生成手段と、一時パラメータを生成する一時パラメータ生成手段と、生成された該マスター鍵及び該一時パラメータを記憶部に記憶する手段と、
    該通信部を介して受信した該ユーザＩＤと、該マスター鍵と、該一時パラメータを用いて該ユーザパラメータを生成するユーザパラメータ生成手段と、生成された該ユーザパラメータを該通信部を介して該クライアント端末へ送信する手段と、を有することを特徴とするプログラム。

Images