JP2012123526A - 生体認証装置、および生体認証方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本人認証の精度を向上させることが可能な生体認証装置、および生体認証方法を提供する。
【解決手段】認証の対象者から、前記対象者の生体情報である対象者生体情報を取得する生体情報入力部と、対象者を含む複数の生体認証装置の利用者の生体情報である利用者生体情報をあらかじめ記憶する生体登録情報記憶部と、生体情報入力部が取得した対象者生体情報と、生体情報登録記憶部が記憶する利用者生体情報とを照合する照合部と、対象者生体情報と利用者生体情報との照合結果を認証履歴情報として記憶する認証履歴情報記憶部と、認証履歴情報に基づいて照合結果の一致度を判定することにより、利用者本人の認証を行うための認証判定閾値を決定する認証閾値決定部と、認証閾値決定部が決定した認証判定閾値と、生体情報入力部が取得した生体情報とに基づいて、対象者の認証を判定する認証判定部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、本人確認を実施する生体認証端末で用いられる生体情報の認証方式に関わるものである。

生体認証装置で本人認証する場合には、センサで読取った生体情報の特徴量と、あらかじめ本人が登録した生体情報の特徴量とを照合して照合一致度を算出し、一致度が所定の閾値を超えるか否かで本人の判定を行うことが多い。この閾値の設定のしかたによっては、本人の認証を拒絶してしまう本人拒否が過剰に発生したり、また、他人を本人として誤って受け入れてしまう誤認証が発生することがある。

このような場合の対策として、特許文献１のように、登録された複数の登録情報について、各登録情報毎にその他の登録情報との照合一致度を算出し、その照合一致度の分布に基づいて閾値を生成する方法がある。また、特許文献２のように、過去の照合判定の成否回数の履歴情報として保持し、この履歴に基づき、閾値を更新する方法がある。

特開２０００−２１５３１３号公報 特開２００７−２１３１２６号公報

生体情報の照合により本人認証をおこなう生体認証装置では、本人認証の精度を向上し、本人拒否および誤認証を抑制することが課題となる。上述した特許文献１のような技術は、閾値の決定は登録情報のみに依存しており、したがって、認証装置の設置環境が登録時と認証時で異なったり、使用者が生体部位をセンサに置く（かざす）動作が登録時と認証時で異なることで、認証の運用状態に合致した閾値とはならない。

また、上述した特許文献２のような技術は、閾値の更新は認証成否の回数のみを考慮したものであるため、更新によって新たに設定された閾値が誤認証リスクに対して十分な能力を確保したものであるとは限らない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、本人認証の精度を向上させることが可能な生体認証装置、および生体認証方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる生体認証装置は、認証の対象者から、前記対象者の生体情報である対象者生体情報を取得する生体情報入力部と、前記対象者を含む複数の前記生体認証装置の利用者の生体情報である利用者生体情報をあらかじめ記憶する生体登録情報記憶部と、前記生体情報入力部が取得した前記対象者生体情報と、前記生体情報登録記憶部が記憶する前記利用者生体情報とを照合する照合部と、前記対象者生体情報と前記利用者生体情報との照合結果を認証履歴情報として記憶する認証履歴情報記憶部と、前記認証履歴情報に基づいて前記照合結果の一致度を判定することにより、前記利用者本人の認証を行うための認証判定閾値を決定する認証閾値決定部と、前記認証閾値決定部が決定した前記認証判定閾値と、前記生体情報入力部が取得した前記生体情報とに基づいて、前記対象者の認証を判定する認証判定部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、上記生体認証装置で行われる生体認証方法である。

本発明によれば、認証運用の状態にかかわらず本人認証の精度を向上させることが可能な生体認証装置、および生体認証方法を提供することができる。

本実施の形態における生体認証装置の構成を説明する図である。 本実施の形態における生体認証装置の認証フローを説明する図である。 生体登録情報の例を示す図である。 認証履歴情報の例を示す図である。 認証判定閾値を算出する例を示す図である。 認証判定閾値を算出する例を示す図である。 本実施の形態における生体認証装置の変形例の構成を説明する図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる生体認証装置、および生体認証方法の実施の形態を詳細に説明する。

（実施例1）
（生体認証装置の構成）
図１は、本実施形態における生体認証装置１００の構成図であり、生体情報入力部１１０と、特徴量抽出部１２０と、１：Ｎ照合部１３０と、認証判定部１４０と、認証結果格納部１５０と、認証判定閾値決定部１６０と、認証判定閾値更新部１７０と、生体登録情報記憶部１８０と、認証履歴情報記憶部１９０と、を含んで構成される。なお、実際には、生体登録情報記憶部１８０、認証履歴情報記憶部１９０は、メモリ等の記憶媒体から構成され、また、これら以外の上述した各部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の制御装置により実行される。

生体情報入力部１１０は、本人認証する使用者の生体情報を取得する。なお、生体情報としては、他人が本人としてなりすますことが困難な、指静脈パターン、掌静脈パターン、指紋、掌形、虹彩、顔など、個人ごとに固有の情報を用いる。

特徴量抽出部１２０は、生体情報入力部１１０から入力された使用者の生体情報から、照合に適切なデータ形態に抽出・変換するために、特徴量情報（例えば、濃淡、分岐点や端点等の情報）を抽出する。この特徴量情報の抽出は、従来から知られている種々の技術を使用することができる。

１：Ｎ照合部１３０は、特徴量抽出部１２０にて抽出された使用者の特徴量情報と、後述する生体登録情報記憶部１８０にあらかじめ登録された本人以外の生体情報を含む複数の登録データとの照合を実施し、これらの照合一致度を算出する。

認証判定部１４０は、１：Ｎ照合部１３０で算出された照合一致度と、後述する生体登録情報記憶部１８０に記憶された使用者毎の登録データに対応した認証判定閾値とを比較し、閾値を超えるか否かによって本人の認証の判定を行う。

認証結果格納部１５０は、１：Ｎ照合部１３０による照合の結果を、後述する認証履歴情報記憶部１９０に認証履歴情報として格納する。

認証判定閾値決定部１６０は、認証履歴情報記憶部１９０に格納された認証履歴情報４００を集計し、各使用や毎に最適な認証判定閾値を算出する。この算出方法については後述する。

認証判定閾値更新部１７０は、認証判定閾値決定部１６０で算出された個人毎の認証判定閾値を認証判定部１４０で使用する新たな判定閾値とするために、生体情報記憶部１８０の認証判定閾値を更新する。

生体登録情報記憶部１８０は、認証判定閾値更新部１７０が更新した認証判定閾値を記憶する。また、認証履歴情報記憶部１９０は、認証結果格納部１５０が格納する照合の結果を記憶する。続いて、認証装置１００の動作について説明する。
（認証装置の動作）
図２は、生体認証の処理フローを示す図である。以下に、図２を使って生体認証装置１００の動作の各処理ステップを説明する。本人認証をする使用者が、認証のために生体情報入力部１１０へ生体をかざすことで、認証装置１００は認証処理を開始する。

ステップＳ２００では、生体情報入力部１１０によって、使用者の生体情報の読取りを行う。ステップＳ２１０では、特徴量抽出部１２０によって、前記ステップＳ２００で読取った使用者の生体情報から、本人認証のための照合に適切なデータ形態に抽出・変換するために、特徴量情報（例えば、濃淡、分岐点や端点等の情報）を抽出する。

そして、ステップＳ２２０では、１：Ｎ照合部１３０によって、前記ステップＳ２１０で抽出した使用者の特徴量情報と、生体登録情報記憶部１８０に登録された本人以外の生体情報を含む複数の使用者の登録データとを個々に照合し、各登録データ毎に照合一致度を算出する。なお、生体認証装置１００の使用にあたっては、事前に全使用者の生体特徴量情報を登録データとして、生体登録情報記憶部１８０に登録しておくものとする。

ステップＳ２３０では、認証判定部１４０によって、前記ステップＳ２２０で算出した各登録データ毎の照合一致度が、各登録データに対応した認証判定閾値を越えるか否かによって本人認証の判定を行う。具体的には、認証判定部１４０によって、個々の登録データ毎の照合一致度について、設定された認証判定閾値を超えて照合一致度が高いと判定された場合は、登録データに対応するユーザＩＤの本人認証が是認され「認証ＯＫ」と判定する。なお、各登録データの具体的な内容については、図３を用いて後述する。

ステップＳ２４０では、認証結果格納部１５０によって、前記ステップＳ２３０で算出した照合一致度のうち、認証ＯＫとなった登録データの照合一致度とそれに対応するユーザＩＤと、認証ＯＫとはならなかった登録データの照合一致度のうち上位の照合一致度とそれぞれに対応するユーザＩＤとを、認証履歴情報記憶部１９０へ格納する。なお、認証履歴情報記憶部１９０に格納されるこれらのデータの具体的な内容については、図４を用いて後述する。

ステップＳ２５０では、認証判定閾値決定部１６０は、使用者の過去の認証回数をカウントし、使用回数があらかじめ定められた所定回数を越える場合は、ステップＳ２６０による履歴情報の集計を実施する。具体的には、認証判定閾値決定部１６０は、認証履歴情報記憶部１９０へ格納された認証結果履歴情報の中から、前記ステップＳ２３０で「認証ＯＫ」と判定したユーザＩＤが、過去に認証ＯＫとなった回数を数えることで、使用者の認証回数を算出できる。

ステップＳ２６０では、認証判定閾値決定部１６０によって、認証履歴情報記憶部１９０に記憶された認証履歴情報を使用者ごとに集計することで、使用者の登録データに最適な認証判定閾値を算出する。なお、集計方法の詳細については後述する。

ステップＳ２７０では、認証判定閾値更新部１７０によって、生体登録情報記憶部１８０に記憶されている使用者の登録データに対応する認証判定閾値を、前記ステップＳ２６０で算出された認証判定閾値で更新する。このステップで認証判定閾値が更新されることで、次回以降の本人認証において、新たな認証判定閾値が適用されることとなる。このステップＳ２７０の処理が終了すると、図２に示した全ての処理が終了する。
（生体登録情報の説明）
続いて、生体登録情報について、図３を用いて説明する。生体登録情報記憶部１８０には、図３に例示する生体登録情報３００として、複数の使用者ユーザＡ〜ユーザＮの登録データが記憶されている。

使用者の登録データには、使用者をユニークに識別するユーザＩＤと、使用者から事前に取得した生体特徴量情報である生体情報と、各生体情報に対応する認証判定閾値とが対応付けて登録されている。なお、本実施例では、認証判定閾値は、運用の当初は６５％に設定されているものとする。また、生体認証装置を使用する全使用者は、事前に登録データを、生体登録情報記憶部１８０に登録しておくものとする。
（認証履歴情報の説明）
認証履歴情報について、図４を用いて説明する。認証履歴情報記憶部１９０には、図４に例示する認証履歴情報４００が記憶される。一例として、使用者としてユーザＡが認証する場合について説明する。１：Ｎ照合部１３０は、生体情報入力部１１０がユーザＡの生体から読取った特徴量情報と、生体登録情報記憶部１８０に登録されている全使用者の登録データの生体情報とを照合し、各生体情報毎にＮ個の照合一致度を算出する。

通常、使用者本人のものである登録データＡとの照合においては、Ｎ個のうちで最も高い照合一致度となることが期待される。一方、他人のものである登録データＢ〜登録データＮとの照合においては、低い照合一致度なることが期待される。そして、Ｎ個の照合一致度のうち、最も高いものが登録データＡとなり、その照合一致度が登録データＡに設定された照合判定閾値を超えるとき、使用者はユーザＡとしての認証が是認される。このとき、認証結果格納部１５０は、照合一致度が上位となった登録データのユーザＩＤとその照合一致度を認証履歴情報として認証履歴情報４００へ記憶する。

本実施例では、図４に示すように、照合一致度１位および照合一致度２位となった登録データのユーザＩＤと照合一致度を記憶するものとする。なお照合一致度１位のものとは、本人の登録データとの照合による照合一致度であり、照合一致度２位は、複数の他人の登録データとの照合で最も高い照合一致度となったものである。使用者が生体認証装置１００による認証を繰り返し使用することで、認証履歴情報記憶部１９０には認証履歴情報４００が蓄積される
（認証判定閾値の算出方法）
図５、図６を用いて、認証判定閾値算出方法について説明する。一例として、使用者としてユーザＡが認証する場合について説明する。ユーザＡの本人認証において、認証装置１００の使用回数が所定の回数に達したとき、認証判定閾値決定部１６０が認証履歴情報を集計することで、ユーザＡの登録データに最適な認証判定閾値を算出する。

認証判定閾値決定部１６０は、認証履歴情報記憶部１９０に蓄積された認証履歴情報４００において、本人と判定されたＩＤがユーザＡであるものを抽出し、その中からさらに他人との照合判定一致度を集計する。認証判定閾値決定部１６０は、ユーザＡの認証判定閾値に近い値が出現するか否かによって他人受入れリスクの有無を判定する。そして、認証判定閾値決定部１６０によって誤認証リスクが高いと判定された場合には、認証判定閾値更新部１７０は、リスクを軽減するためにユーザＡの登録データに対応する認証判定閾値を、認証の判定が厳しくなるように更新する。

具体例として、図５に示すように、他人との照合判定一致度履歴のうち最高値をＸとする。この場合、最高値Ｘが、現在の認証判定閾値（６５％）から５ポイント以内にあるとき、すなわち最高値Ｘが６０％を超えるときは、ユーザＡは誤認証のリスクが高いと判定し、最高値Ｘへ１０ポイントを加えた、すなわちＸ＋１０％をユーザＡの登録データの新たな認証判定閾値とする。

また、認証判定閾値決定部１６０は、認証履歴情報４００から抽出したユーザＡの履歴情報のうち、本人との照合判定一致度を集計し、本人としての照合一致度が低いものが頻繁に出現するとき、ユーザＡは認証失敗が発生しやすくなっていると判定される。かつ、このとき、認証判定閾値決定部１６０は、他人との照合一致度を集計し、ユーザＡの認証判定閾値に近い照合一致度が出現しない場合には、誤認証のリスクが低いと判定される。この場合に限って、認証判定閾値更新部１７０は、本人認証成功率を改善するためにユーザＡの登録データに対応する認証判定閾値を、認証の判定が緩くなるように更新する。

具体例として、図６に示すように、認証判定閾値決定部１６０は、ユーザＡの本人の照合一致度履歴の５割以上が認証判定閾値（６５％）から５ポイント以内、すなわち７０％以下となるとき、ユーザＡは本人認証を失敗しやすい状態にあると判定する。かつ、このとき、認証判定閾値決定部１６０は、ユーザＡの他人との照合一致度履歴のうち最高値Ｙが、現在の認証判定閾値（６５％）から３０ポイント以内に無い、すなわち最高値Ｙが３５％以下となるとき、誤認証のリスクは十分に小さいと判定し、ユーザＡの認証判定閾値を現在の判定値、すなわち６５％から５ポイント減じたもの、すなわち６０％をユーザＡの登録データの新たな認証判定閾値とする。

そして、認証判定閾値更新部１７０は、前記した認証判定閾値の算出結果を、次回以降の認証判定に適用させるために、ユーザＡの登録データに対応する認証判定閾値を新たに算出された認証判定閾値で更新する。なお、認証判定閾値の更新においては、あらかじめ認証判定閾値の上限値および下限値を設定しておき、限界値を超えて更新しないこととすることで、認証の判定が過剰に厳しく、または過剰に緩くなることを抑止する。

また、認証判定閾値決定部１６０は、現在の認証判定閾値と、認証履歴情報記憶部１９０に記憶され、過去に他人と判定された認証履歴情報の照合一致度とを比較し、両者が近いか否かを判定し、両者が近い（例えば、両者が３ポイント以内）と判定した場合に、次回の認証判定に用いるべき認証判定閾値を、他人と判定された中で最も高い一致度よりも十分に高い値（例えば、１０ポイント以上）として決定することも可能である。

上述のように、本実施形態によれば、生体認証において、認証履歴情報を基づき新たな認証判定閾値を決定し更新していくことで、それぞれの登録データに最適な認証判定閾値を設定することができる。それにより、本人認証の精度を向上し、本人拒否および誤認証を抑制することができる。

すなわち、生体情報を用いる本人認証において、過去に本人認証した際の照合一致度を履歴情報として記憶保持し、この履歴情報に基づき、判定閾値を更新していくことで、認証運用の状態を考慮した上で個人毎に最適な判定閾値を設定し、認証精度の向上が見込める。また、生体情報を用いる本人認証において、１：Ｎ照合の上位の照合一致度のみを履歴情報として記憶保持することで、１：Ｎ照合のすべての照合一致度を履歴保持するのとくらべて、履歴情報の送受信に係る通信コストや履歴情報の記憶保管に係るコストを抑制することができる。さらに、生体情報を用いる本人認証において、１：Ｎ照合の上位の照合一致度のみを集計し認証判定閾値を更新することで、１：Ｎ照合のすべての照合一致度すべてを集計するのとくらべて、集計計算に係るコストを抑制することができる。

本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

例えば、図７に示すように、認証装置１００の各機能を、認証判定閾値決定部１６０と、認証判定閾値更新部１７０と、認証履歴情報記憶部１９０と、ＮＩＣ（Network Interface Card）等の通信装置から構成される通信部１２０１とを有した認証サーバ１１０１と、生体情報入力部１１０と、特徴量抽出部１２０と、１：Ｎ照合部１３０と、認証判定部１４０と、認証結果格納部１５０と、生体登録情報記憶部１８０と、認証サーバ１１０１と同様の通信部１２０２とを有した複数（図７に示す例では、１〜ｎ台）のクライアント装置１１０２とが、一般的な通信回線網であるネットワークＮを介して互いに通信させ、認証サーバ１１０１が、多数のクライアント装置１１０２から使用者の生体情報を受け取って、より多くの生体情報を基準として、使用者の本人認証させることも可能である。

１００ 生体認証装置
１１０ 生体情報入力部
１２０ 特徴量抽出部
１３０ １：Ｎ照合部
１４０ 認証判定部
１５０ 認証結果格納部
１６０ 認証判定閾値決定部
１７０ 認証判定閾値更新部
１８０ 生体登録情報記憶部
１９０ 認証履歴情報記憶部
３００ 生体登録情報
４００ 認証履歴情報
１１０１ 認証サーバ
１２０１ 通信部（認証サーバ）
１１０２ クライアント装置
１２０２ 通信部（クライアント装置）
Ｎ ネットワーク。

Claims (10)

1. 認証の対象者から、前記対象者の生体情報である対象者生体情報を取得する生体情報入力部と、
   前記対象者を含む複数の前記生体認証装置の利用者の生体情報である利用者生体情報をあらかじめ記憶する生体登録情報記憶部と、
   前記生体情報入力部が取得した前記対象者生体情報と、前記生体情報登録記憶部が記憶する前記利用者生体情報とを照合する照合部と、
   前記対象者生体情報と前記利用者生体情報との照合結果を認証履歴情報として記憶する認証履歴情報記憶部と、
   前記認証履歴情報に基づいて前記照合結果の一致度を判定することにより、前記利用者本人の認証を行うための認証判定閾値を決定する認証閾値決定部と、
   前記認証閾値決定部が決定した前記認証判定閾値と、前記生体情報入力部が取得した前記生体情報とに基づいて、前記対象者の認証を判定する認証判定部と、
   を備えることを特徴とする生体認証装置。
2. 前記判定閾値決定部は、前記認証判定部が前記対象者の認証を判定した場合に、複数の前記利用者生体情報と照合した照合結果の一致度を前記認証履歴情報として記憶し、記憶された前記認証履歴情報に基づいて、次回の判定に用いるべき前記認証判定閾値を決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
3. 前記判定閾値決定部は、前記認証判定部が前記対象者の認証を判定した場合に、複数の前記利用者生体情報と照合した照合結果の一致度を前記認証履歴情報として記憶し、前記判定が所定の回数に達した場合に、記憶された前記認証履歴情報に基づいて、次回の判定に用いるべき前記認証判定閾値を決定する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の生体認証装置。
4. 前記認証履歴情報記憶部は、前記照合結果の一致度のうち、前記対象者本人と判定された照合一致度および前記利用者のうちの前記対象者を除いた他人と判定された照合一致度のうち上位の一致度のみを前記証履歴情報として記憶する、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体認証装置。
5. 前記判定閾値決定部は、前記認証履歴情報記憶部に記憶された前記認証履歴情報の過去の照合一致度を集計し、誤認証のリスクが高いか否かを判定し、
   前記判定閾値決定部が誤認証のリスクが高いと判定した場合に、次回の認証判定に用いるべき前記認証判定閾値を、前記認証判定部による認証判定が厳しく判定されるように更新する認証判定閾値更新部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体認証装置。
6. 前記判定閾値決定部は、前記認証履歴情報記憶部に記憶された前記認証履歴情報の過去の照合一致度を集計し、誤認証のリスクが低いか否かを判定し、
   前記認証判定閾値更新部は、前記判定閾値決定部が誤認証のリスクが低いと判定した場合に、次回の認証判定に用いるべき前記認証判定閾値を、前記認証判定部による認証判定が緩く判定されるように更新する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の生体認証装置。
7. 前記判定閾値決定部は、前記認証履歴情報記憶部に記憶された前記認証履歴情報の過去の照合一致度を集計し、前記対象者本人の認証の照合一致度が低いか否かを判定し、
   前記認証判定閾値更新部は、前記前記判定閾値決定部が前記対象者本人の認証の照合一致度が低いと判定した場合に、次回の認証判定に用いるべき前記認証判定閾値を、前記認証判定部による認証判定が緩く判定されるように更新する、
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の生体認証装置。
8. 前記判定閾値決定部は、前記認証履歴情報記憶部に記憶された前記認証履歴情報の過去の照合一致度を集計し、前記対象者本人の認証の照合一致度が低いか否かを判定し、かつ、前記認証履歴情報記憶部に記憶された前記認証履歴情報の過去の照合一致度を集計し、誤認証のリスクが低いか否かを判定し、
   前記認証判定閾値更新部は、前記前記判定閾値決定部が前記対象者本人の認証の照合一致度が低く、かつ誤認証のリスクが低いと判定した場合に、次回の認証判定に用いるべき前記認証判定閾値を、前記認証判定部による認証判定が緩く判定されるように更新する、
   ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の生体認証装置。
9. 前記判定閾値決定部は、現在の認証判定閾値と、前記認証履歴情報記憶部に記憶され、過去に前記他人と判定された前記認証履歴情報の照合一致度とを比較し、両者が近いか否かを判定し、前記両者が近いと判定した場合に、次回の認証判定に用いるべき前記認証判定閾値を、他人と判定された中で最も高い一致度よりも十分に高い値として決定する、
   ことを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の生体認証装置。
10. 認証の対象者から、前記対象者の生体情報である対象者生体情報を取得する生体情報入力ステップと、
    前記生体情報入力部が取得した前記対象者生体情報と、生体登録情報記憶部があらかじめ記憶する前記対象者を含む複数の前記生体認証装置の利用者の生体情報である利用者生体情報とを照合する照合ステップと、
    前記対象者生体情報と前記利用者生体情報との照合結果を認証履歴情報として記憶する認証履歴情報記憶ステップと、
    前記認証履歴情報に基づいて前記照合結果の一致度を判定することにより、前記利用者本人の認証を行うための認証判定閾値を決定する認証閾値決定ステップと、
    前記認証閾値決定部が決定した前記認証判定閾値と、前記生体情報入力部が取得した前記生体情報とに基づいて、前記対象者の認証を判定する認証判定ステップと、
    を含むことを特徴とする生体認証方法。

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