JP2016045939A - 心電図信号を用いたユーザ認証方法と認証装置及びその登録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】心電図信号を用いたユーザ認証方法と認証装置及びその登録装置を提供する。
【解決手段】本発明の認証装置は、対象心電図信号を受信する心電図信号受信部と、対象心電図信号をフィルタリングする前処理部と、参照心電図信号の固有のパターンに基づいて、フィルタリングされた対象心電図信号をプロセシングし、プロセシングに基づいて対象心電図信号が参照心電図信号に対応するか否かを判断する認証部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、心電図信号を用いたユーザ認証方法と認証装置及びその登録装置に関する。

生体認証技術とは、ユーザから生体に関する信号やデータを抽出し、これを既に格納されたデータと比較して本人であることを確認し、ユーザとして認証する技術を指す。生体認証技術は、個人の固有生体信号を用いることから盗難や紛失の虞がなく、偽造又は変造が難しいという長所がある。

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、心電図信号を用いたユーザ認証方法と認証装置及びその登録装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による認証装置は、対象心電図信号を受信する心電図信号受信部と、前記対象心電図信号をフィルタリングする前処理部と、参照心電図信号のパターンに基づいて前記フィルタリングされた対象心電図信号をプロセシングし、前記プロセシングに基づいて前記対象心電図信号が前記参照心電図信号に対応するか否かを判断する認証部と、を備える。

前記前処理部は、前記対象心電図信号のＲピーク（Ｒ ｐｅａｋ）を基準にして前記対象心電図信号を整列し、連続的な前記対象心電図信号のＲピーク間の時間間隔に基づいて前記対象心電図信号を正規化し得る。
前記前処理部は、所定の電圧レベルに基づいて前記対象心電図信号の振幅を正規化し得る。
前記認証部は、前記フィルタリングされた対象心電図信号と前記参照心電図信号との差を決定し、前記フィルタリングされた対象心電図信号と前記参照心電図信号との差に基づいて前記参照心電図信号のパターンを除去し得る。
前記認証部は、前記フィルタリングされた対象心電図信号の心電図波形に基づいて心電図ベクトルを抽出し、前記心電図ベクトルと前記参照心電図信号の心電図波形の平均を示す平均ベクトルとの差に基づいて、前記フィルタリングされた対象心電図信号と前記参照心電図信号との差を示すエラーマトリクスを抽出し得る。
前記認証部は、前記エラーマトリクスから前記参照心電図信号のパターンを示す主要誤差マトリクスの成分を除去し得る。
前記認証部は、前記主要誤差マトリクスの成分が除去されたエラーマトリクスのノルムを決定し、前記ノルムに基づいて前記対象心電図信号が前記参照心電図信号に対応するか否かを判断し得る。
前記認証部は、前記ノルムが所定の閾値のノルム値以下である場合、前記対象心電図信号と前記参照心電図信号とが対応するものと認証し得る。
前記認証部は、前記参照心電図信号が複数である場合、前記複数の参照心電図信号のそれぞれに対して前記ノルムを抽出し、前記複数の参照心電図信号のそれぞれに対するノルムのうちの最も値が小さいノルムを有する参照心電図信号を前記対象心電図信号に対応するものと認証し得る。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による登録装置は、心電図信号を受信する心電図信号受信部と、前記心電図信号をフィルタリングする前処理部と、前記フィルタリングされた心電図信号からパターンを抽出して前記パターンを含む前記心電図信号の情報を登録する登録部と、を備える。

前記前処理部は、前記心電図信号のＲピークを基準にして前記心電図信号を整列し、連続的な前記心電図信号のＲピーク間の時間間隔に基づいて前記心電図信号を正規化し得る。
前記登録部は、前記パターンを格納し得る。
前記登録部は、前記フィルタリングされた心電図信号と前記フィルタリングされた心電図信号の平均との差を決定し得る。
前記登録部は、前記フィルタリングされた心電図信号の心電図波形に基づいて心電図ベクトルを抽出し、複数の心電図ベクトルの平均を演算して前記フィルタリングされた心電図信号の平均を示す平均ベクトルを抽出し得る。
前記登録部は、前記複数の心電図ベクトルと前記平均ベクトルとの差を用いてエラーマトリクスを抽出し、特異値分解（Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＳＶＤ）方式を用いて前記エラーマトリクスから主要誤差を示す主要誤差マトリクスを抽出し得る。
前記主要誤差マトリクスのランクは、前記エラーマトリクスのランクよりも小さくあり得る。

上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による認証装置は、第１心電図信号及び第２心電図信号を受信する心電図信号受信部と、前記第１心電図信号及び前記第２心電図信号をフィルタリングする前処理部と、前記フィルタリングされた第１心電図信号からパターンを抽出して該パターンを含む前記第１心電図信号の情報を登録する登録部と、前記フィルタリングされた第１心電図信号のパターンに基づいて前記フィルタリングされた第２心電図信号をプロセシングし、前記プロセシングに基づいて前記第２心電図信号が前記第１心電図信号に対応するか否かを判断する認証部と、を備える。

前記前処理部は、前記第１心電図信号のＲピーク及び前記第２心電図信号のＲピークを基準にして前記第１心電図信号及び第２心電図信号のそれぞれを整列し、連続的な前記第１心電図信号のＲピーク間の時間間隔及び連続的な前記第２心電図信号のＲピーク間の時間間隔に基づいて前記第１心電図信号及び前記第２心電図信号のそれぞれを正規化し得る。
前記登録部は、前記フィルタリングされた第１心電図信号の心電図波形に基づいて第１心電図ベクトルを抽出し、複数の第１心電図ベクトルの平均を演算して前記フィルタリングされた第１心電図信号の平均を示す平均ベクトルを抽出し得る。
前記登録部は、前記複数の第１心電図ベクトルと前記平均ベクトルとの差を用いて第１エラーマトリクスを抽出し、特異値分解方式を用いて前記第１エラーマトリクスから主要誤差を示す主要誤差マトリクスを抽出し得る。
前記認証部は、前記フィルタリングされた第２心電図信号の第２心電図波形に基づいて第２心電図ベクトルを抽出し、前記第２心電図ベクトルと前記平均ベクトルとの差に基づいて前記フィルタリングされた第１心電図信号と前記フィルタリングされた第２心電図信号との差を示す第２エラーマトリクスを抽出し、前記第２エラーマトリクスから前記パターンを含む前記フィルタリングされた第１心電図信号の主要誤差マトリクスの成分を除去し得る。
前記認証部は、前記主要誤差マトリクスの成分が除去された第２エラーマトリクスのノルムを決定し、前記ノルムに基づいて前記第２心電図信号が前記第１心電図信号に対応するか否かを判断し得る。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による心電図信号を用いた認証方法は、受信した第１心電図信号をフィルタリングするステップと、前記フィルタリングされた第１心電図信号、予め受信された第２心電図信号、及び前記第２心電図信号のパターンに基づいて前記第１心電図信号が前記第２心電図信号に対応するか否かを判断するステップと、を有する。

前記第１心電図信号が前記第２心電図信号に対応するか否かを判断するステップは、前記フィルタリングされた第１心電図信号と前記第２心電図信号との差を決定するステップと、前記フィルタリングされた第１心電図信号と前記第２心電図信号との差に基づいて前記第２心電図信号のパターンを除去するステップと、前記第２心電図信号のパターンが除去された差に基づいて前記第１心電図信号が前記第２心電図信号に対応するか否かを判断するステップと、を含み得る。
前記認証方法は、前記第２心電図信号をフィルタリングするステップと、前記フィルタリングされた第２心電図信号からパターンを抽出するステップと、前記抽出されたパターンを前記第２心電図信号のパターンとして登録するステップと、を更に含み得る。
前記フィルタリングされた第２心電図信号からパターンを抽出するステップは、前記フィルタリングされた第２心電図信号と前記フィルタリングされた第２心電図信号の平均との差を決定するステップと、前記フィルタリングされた第２心電図信号と前記フィルタリングされた第２心電図信号の平均との差に基づいて前記フィルタリングされた第２心電図信号のパターンを抽出するステップと、を含み得る。

本発明によると、盗難や紛失の虞がなく偽造又は変造が難しい生体認証技術として、心電図信号を用いたユーザ認証方法及びそのための装置を提供することができる。

一実施形態による登録装置を示すブロック図である。 一実施形態による認証装置を示すブロック図である。 一実施形態による心電図信号の整列を説明するための図である。 一実施形態による心電図信号の前処理を説明するための図である。 一実施形態による主要誤差マトリクスを説明するための図である。 一実施形態によるユーザ認証を説明するための図である。 他の実施形態によるユーザ認証を説明するための図である。 一実施形態による認証装置の一例を説明するための図である。 他の実施形態による認証装置の一例を説明するための図である。 更に他の実施形態による認証装置の一例を説明するための図である。 他の実施形態による認証装置を示すブロック図である。 一実施形態による認証方法を示す動作フローチャートである。 一実施形態による登録方法を示す動作フローチャートである。 他の実施形態による認証方法を示す動作フローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面で提示する同一の参照符号は同一の部材を示す。

以下で説明する実施形態は様々な変更が加えられ得る。以下で説明する実施形態は、実施形態に対して限定しようとするものではなく、これに対する全ての変更、均等物ないし代替物を含むものとして理解される。

実施形態で用いる用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いるものであり、実施形態を限定しようとする意図はない。単数の表現は、文脈上、明白に異なることを意味しない限り複数の表現を含む。本明細書で、「含む」又は「有する」などの用語は明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しない。

異なるものとして定義しない限り、技術的又は科学的な用語を含む本明細書で用いる全ての用語は、実施形態に属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に用いられる予め定義されたような用語は、関連技術の文脈上の意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであって、本出願で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されない。

また、図面を参照して説明する際に、図面符号に関係なく同一の構成要素には同一の参照符号を付与し、それに対する重複説明を省略する。実施形態の説明において関連の公知技術に対する具体的な説明が実施形態の要旨を不必要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

図１は、一実施形態による登録装置を示すブロック図である。

図１を参照すると、登録装置１１０は、心電図信号受信部１２０、前処理部１３０、及び登録部１４０を含む。登録装置１１０は、ユーザの心電図（ＥｌｅｃｔｒｏＣａｒｄｉｏＧｒａｍ：ＥＣＧ）信号を登録する。後述する図２に示す認証装置２１０は、認証を行うために取得した心電図情報と登録装置１１０で予め登録された心電図情報とを比較し、取得した心電図信号のユーザが予め登録された心電図信号のユーザと一致するか否かを認証する。一実施形態として、登録装置１１０と図２に示す認証装置２１０は別の装置として表現したが、登録装置１２０と図２に示す認証装置２１０は１つの装置内で具現されてもよく、別の装置として具現されてもよい。

心電図信号受信部１２０は、心電図センサを用いてユーザの心電図信号を受信する。心電図センサは、複数の電極、アナログ・フロント・エンド（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ：ＡＦＥ）、及びデジタルフィルタを含む。複数の電極は、ユーザの皮膚（例えば、指）に接触してユーザの心電図信号をセンシングする。アナログ・フロント・エンドは、複数の電極で検知された心電図信号を増幅した後、デジタル信号に変換する。デジタルフィルタは、増幅信号から心電図周波数帯域のみを通過させてその他の帯域は除去する。これにより、心電図信号の信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）が向上する。

前処理部１３０は、心電図信号をユーザ認証に適切な形態に加工する。心電図信号の周期及び大きさは不規則である。例えば、同一のユーザからの心電図信号である場合であっても、ユーザの呼吸状態に応じて心電図信号の周期及び大きさは可変的である。また、心電図センサで取得された心電図信号は、心電図センサでサンプリングが実行されたものであるため、心電図センサで取得された心電図信号と実際の心電図信号のピーク（ｐｅａｋ）は互いに異なることがある。

前処理部１３０は、整列部、正規化部、及び除去部（図示せず）を含む。整列部は、Ｒピークを基準にして心電図信号を整列する。心電図信号で、Ｐ波、ＱＲＳ波、Ｔ波、及びＵ波は繰り返し現れ、そのうちのＱＲＳ波のＲピークの大きさが最も大きい。そのため、整列部は、Ｒピークを基準にして心電図信号を整列する。この場合、整列部は、連続的なＲピーク間の間隔を心電図信号の１つの周期として設定し、設定された周期に基づいて心電図信号を整列する。これにより、心電図信号は、連続的なＲピーク間の間隔に設定された周期を有する複数の心電図波形に整列される。

正規化部は、周期に基づいて心電図信号を正規化する。一実施形態による正規化部は、心電図信号の長さを同一の値に設定する。例えば、第１心電図信号のＲＲ−ｉｎｔｅｒｖａｌは８００マイクロ秒（ｍｉｃｒｏｓｅｃｏｎｄｓ（μｓ））であり、第２ユーザの心電図信号のＲＲインターバルは７５０μｓである場合、正規化部は、第１心電図信号及び第２心電図信号のそれぞれのＲＲインターバルを８００μｓに設定して第１心電図信号及び第２心電図信号を正規化する。ここで、心電図信号が離散信号である場合、正規化部は補間方式を用いて心電図信号を正規化する。他の実施形態による正規化部は、所定の電圧レベルに基づいて心電図信号の振幅を正規化する。例えば、正規化部は、第１心電図信号及び第２心電図信号の最大振幅レベルを最大１ｍＶに設定し、設定された最大振幅レベルにより第１心電図信号及び第２心電図信号を正規化する。

除去部は、正規化された心電図信号の少なくとも１つの成分のうちの関連性の低い成分を正規化された心電図信号から除去する。例えば、除去部は、正規化された心電図信号の成分間の関連性を決定し、関連性が所定の閾値の関連値以下の成分を正規化された心電図信号から除去する。一実施形態による除去部は、コサイン類似度（ｃｏｓｉｎｅ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ）、ピアソン相関性（Ｐｅａｒｓｏｎ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）、正規化された二乗平均平方根誤差（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）などを用いて心電図信号の成分間の関連性を決定する。除去部が、正規化された心電図信号の少なくとも１つの成分のうち、関連性の低い成分を正規化された心電図信号から除去することで、登録部１４０における演算量は減少し、ユーザの心電図情報の登録所要時間が短縮される。

登録部１４０は、フィルタリングされた心電図信号の平均値及び主要誤差（ｄｏｍｉｎａｎｔ ｅｒｒｏｒ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）を抽出する。ここで、１つのユーザに対するフィルタリングされた心電図信号が複数存在する場合、登録部１４０は、複数のフィルタリング又は加工された心電図信号の平均値及び主要誤差を抽出する。

前処理部１３０でフィルタリングされた心電図信号は所定の偏差を含み、このような偏差はユーザ固有の特性を反映する。フィルタリングされた心電図信号の所定の偏差は所定のパターンをもって現れ、所定のパターンは、フィルタリングされた心電図信号の主要誤差を意味する。主要誤差の抽出に先立ち、登録部１４０は、フィルタリングされた心電図信号の平均値を抽出する。登録部１４０は、フィルタリングされた心電図信号の複数の心電図波形に基づいて複数の心電図ベクトルを抽出し、複数の心電図ベクトルの平均を決定してフィルタリングされた心電図信号の平均値を示す平均ベクトルを抽出する。例えば、フィルタリングされた心電図信号が第１Ｒピークと第２Ｒピークとの間の心電図波形を示す第１心電図波形と、第２Ｒピークと第３Ｒピークとの間の心電図波形を示す第２心電図波形を含む場合、登録部１４０は、第１心電図波形に基づいて第１心電図ベクトルを抽出し、第２心電図波形に基づいて第２心電図ベクトルを抽出する。ここで、第１心電図ベクトルは第１心電図波形の大きさ（例えば、電圧値）を要素とし、第２心電図ベクトルは第２心電図波形の大きさを要素とする。登録部１４０は、第１心電図ベクトル及び第２心電図ベクトルの平均値を決定し、第１心電図ベクトル及び第２心電図ベクトルの平均値を要素とする平均ベクトルを決定する。

登録部１４０は、少なくとも１つの心電図ベクトルと平均ベクトルとの差を用いてエラーマトリクスを抽出し、ｋ−ランク近似化（ｋ−ｒａｎｋ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ）方式により、エラーマトリクスから主要誤差を示す主要誤差マトリクスを抽出する。一実施形態による登録部１４０は、特異値分解（Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＳＶＤ）方式を用いて、エラーマトリクスから主要誤差マトリクスを抽出する。フィルタリングされた心電図信号のノイズは、下記の数式（１）のように、フィルタリングされた心電図信号とフィルタリングされた心電図信号の平均値との間の距離で定義される。

ここで、Ｎ（ｉ，ｊ）はｉ番目のユーザのフィルタリングされた心電図信号のｊ番目の心電図波形のノイズを示し、ａｖｅｒａｇｅ_ｉはｉ番目のユーザのフィルタリングされた心電図信号の平均値を示し、ｓｉｇｎａｌ_ｉ（ｊ）はｉ番目のユーザのフィルタリングされた心電図信号のｊ番目の心電図波形の値を示す。登録部１４０は、ｉ番目のユーザのフィルタリングされた信号から複数の心電図波形に基づいて複数の心電図ベクトルを抽出し、複数の心電図ベクトルからフィルタリングされた心電図信号の平均ベクトルを減算し、フィルタリングされた心電図信号のノイズを示すエラーマトリクスを生成する。一実施形態による登録部１４０は、下記の数式（２）を用いてエラーマトリクスを生成する。

ここで、Ｅ_ｉはｉ番目のユーザのフィルタリングされた心電図信号のエラーマトリクスを示し、Ｘ_ｉは複数の心電図ベクトルで構成された心電図マトリクスを示し、

は平均ベクトルで構成された平均マトリクスを示す。また、エラーマトリクスは下記の数式（３）のように近似化される。

ここで、Ａ_ｉはｉ番目のユーザのフィルタリングされた心電図信号の加重値マトリクスを示し、Ｂ_ｉはｉ番目のユーザのフィルタリングされた心電図信号の主要誤差マトリクスを示す。登録部１４０は、エラーマトリクスＥ_ｉを特異値分解方式（又はローランク近似化（ｌｏｗ ｒａｎｋ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ）方式）を用いて加重値マトリクスＡ_ｉと主要誤差マトリクスＢ_ｉに分解する。ここで、主要誤差マトリクスＢ_ｉは、ｉ番目のユーザの固有特性による心電図信号のパターンを示す。また、主要誤差マトリクスＢ_ｉは、エラーマトリクスＥ_ｉを分解して抽出されるため、主要誤差マトリクスＢ_ｉのランク（行列の階数）はエラーマトリクスＥ_ｉよりも小さい。

登録部１４０は、抽出された平均ベクトル、エラーマトリクス、及び主要誤差マトリクスの心電図信号の情報をメモリに格納し、通信インターフェースを介して図２に示す認証装置２１０に心電図情報を送信する。また、登録部１４０は、ユーザが複数である場合に、複数のユーザ毎に、該当する平均ベクトル、エラーマトリクス、及び主要誤差マトリクスを区別して格納する。

図２は、一実施形態による認証装置を示すブロック図である。

図２を参考すると、認証装置２１０は、心電図信号受信部２２０、前処理部２３０、及び認証部２４０を含む。認証装置２１０は、ユーザの心電図信号を用いてユーザが予め登録されたユーザであるか否かを認証する。認証装置２１０は、図１に示す登録装置１１０に格納された予め登録されたユーザの心電図情報とユーザから取得された心電図情報とを比較し、取得された心電図信号のユーザが予め登録されたユーザと一致するか否かを認証する。上述したように、図１に示す登録装置１１０と図２に示す認証装置２１０は別個の装置として表現したが、登録装置１１０と認証装置２１０は１つの装置内で具現されてもよく、別個の装置として具現されてもよい。後述する図１１に示すように、登録装置１１０と認証装置２１０が１つの装置内で具現される場合、図１１に示す心電図信号受信部１１２０と前処理部１１３０は登録及び認証に共通して用いられる。

心電図信号受信部２２０は、心電図センサを用いてユーザの心電図信号を示す対象心電図信号を受信し、図１に示す心電図受信部１２０と同一の動作を行う。前処理部２３０は、対象心電図信号をフィルタリングして認証に適するように加工し、図１に示す前処理部１３０と同一の動作を行う。

認証部２４０は、フィルタリングされた対象心電図信号から参照心電図信号の平均値及び主要誤差を除去し、対象心電図信号が参照心電図信号に対応するか否かを判断する。参照心電図信号は、ユーザの登録された心電図信号であり、複数のユーザである場合、複数の参照心電図信号が用いられる。一実施形態による認証部２４０は、参照心電図信号の平均値及び主要誤差の情報を予め格納する。また、認証部２４０は、外部装置（例えば、図１に示す登録装置１１０）から予め登録された心電図信号の平均値及び主要誤差の情報を受信する。

認証部２４０は、フィルタリングされた対象心電図信号の心電図波形に基づいて心電図ベクトルを抽出する。ここで、認証部２４０は、心電図波形の大きさ（例えば、電圧値）を要素とする心電図ベクトルを生成する。また、認証部２４０は、複数の心電図ベクトルと参照心電図信号の平均値を示す平均ベクトルとの差を用いてエラーマトリクスを抽出する。認証部２４０は、エラーマトリクスから参照心電図信号の主要誤差を示す主要誤差マトリクスの成分を除去し、主要誤差マトリクスの成分が除去されたエラーマトリクスのノルム（ｎｏｒｍ）を決定する。一実施形態による認証部２４０は、下記の数式（４）を用いてノルムを決定する。

ここで、Ｌ_ｉはｉ番目のユーザの主要誤差マトリクスの成分が除去されたエラーマトリクスのノルムを示し、ｙは心電図ベクトルそれぞれを示し、

は参照心電図信号の平均ベクトルを示し、Ｂｉｊは主要エラーマトリクスのｊ番目のｒｏｗを意味する。

はベクトルの長さを示すノルムを意味する。ここで、ノルムは、ユークリッド・ノルム（ｅｕｃｌｉｄｅａｎ ｎｏｒｍ）、Ｌ１ノルム（Ｌ１ ｎｏｒｍ）、又はＰノルム（Ｐ ｎｏｒｍ）などを示す。例えば、認証を試みるユーザの対象心電図信号が第１心電図波形及び第２心電図波形を含む場合、認証部２４０は、第１心電図波形及び第２心電図波形に基づいて第１心電図ベクトル及び第２心電図ベクトルを生成し、第１心電図ベクトル及び第２心電図ベクトルから参照心電図信号の平均ベクトルを減算してエラーマトリクス

を生成する。

認証部２４０は、決定されたノルムに基づいて心電図信号が予め登録された心電図信号に対応するか否かを判断する。

一実施形態による認証部２４０は、エラーマトリクスのノルムと主要誤差マトリクスの成分が除去されたエラーマトリクスのノルムとを比較し、心電図信号が予め登録された心電図信号に対応するか否かを判断する。認証部２４０は、以下の数式（５）を用いてエラーマトリクスのノルムを決定し、上述した数式（４）を用いて主要誤差マトリクスの成分が除去されたエラーマトリクスのノルムを決定する。

ここで、Ｍ_ｉはｉ番目のユーザのエラーマトリクスのノルムを示し、ｙは心電図ベクトルのそれぞれを示し、

は参照心電図信号の平均ベクトルを示す。主要誤差マトリクスは、予め登録されたユーザの固有特性による心電図信号のパターンを示す。エラーマトリクスから主要成分マトリクスの成分が除去されることは、対象心電図波形から予め登録されたユーザの固有特性が除去されることを意味する。そのため、認証を試みるユーザと予め登録されたユーザとが同一である場合、エラーマトリクスから主要誤差マトリクスの成分が除去されると、対象心電図信号と参照心電図信号の距離が減少し、主要誤差マトリクスの成分が除去されたエラーマトリクスのノルムは、主要誤差マトリクスの成分が除去されていないエラーマトリクスのノルムよりも値が小さくなる（Ｌ_ｉ＜Ｍ_ｉ）。即ち、主要誤差マトリクスの成分が除去されたエラーマトリクスのノルムと主要誤差マトリクスの成分が除去されていないエラーマトリクスのノルムとの差の値｜Ｌ_ｉ−Ｍ_ｉ｜は大きくなる。また、認証を試みるユーザと予め登録されたユーザとが同一でない場合、エラーマトリクスから主要誤差マトリクスの成分が除去されても、対象心電図信号と参照心電図信号の距離が減少しないことから、主要誤差マトリクスの成分が除去されたエラーマトリクスのノルムの値と主要誤差マトリクスの成分が除去されていないエラーマトリクスのノルムの値は類似する。認証部２４０は所定の閾値のノルム値を設定し、誤差マトリクスの成分が除去されたエラーマトリクスのノルムが所定の閾値のノルム値以下である場合、対象心電図信号と参照心電図信号が対応するものとして認証される。このように、ノルムに基づいて対象心電図信号が参照心電図信号に対応するか否かを判断することで、認証装置２１０は、より正確にユーザが予め登録されたユーザであるか否かを判断できるため、認証装置２１０の他人受入率（Ｆａｌｓｅ Ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ Ｒａｔｅ：ＦＡＲ）及び本人拒否率（Ｆａｌｓｅ Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ Ｒａｔｅ：ＦＲＲ）が低くなる。

また、認証部２４０は、予め登録されたユーザが複数である場合、予め登録された複数のユーザの心電図信号を示す複数の参照心電図信号のそれぞれに対してノルムを抽出し、複数のノルムのうちの最も値が小さいノルムに対応する参照心電図信号を有する予め登録されたユーザを、認証を試みるユーザとして判断する。例えば、第１ユーザ及び第２ユーザが予め登録され、第３ユーザが認証を試みる場合、認証部２４０は、第３ユーザの心電図信号から第１ユーザの心電図信号の平均値及び主要誤差を除去して第１ノルムを生成し、第３ユーザの心電図信号から第２ユーザの心電図信号の平均値及び主要誤差を除去して第２ノルムを生成する。ここで、第１ノルムと第２ノルムの両方が閾値のノルム値以下である場合、認証部２４０は、第１ノルムと第２ノルムのうちの小さいノルムに対応する予め登録されたユーザを第３ユーザと同一であると判断する。例えば、第１ノルムが第２ノルムより値が小さい場合、認証部２４０は第１ユーザを第３ユーザと同一のユーザとして認証する。

図３は、一実施形態による心電図信号の整列を説明するための図である。

図３を参照すると、心電図信号３１０で、Ｐ波、ＱＲＳ波、Ｔ波、及びＵ波は繰り返し現れる。認証装置は、心電図信号の他人受入率（ＦＡＲ）及び本人拒否率（ＦＲＲ）を減少させるために心電図信号３１０を整列する。ここで、認証装置は、Ｐ波、ＱＲＳ波、Ｔ波、及びＵ波のピークのうちの大きさが最も大きいＱＲＳ波のＲピーク３２１、３２２、３２３を基準にして心電図信号３１０を整列する。そのため、認証装置は、Ｒピーク３２１とＲピーク３２２との間の間隔、及びＲピーク３２２とＲピーク３２３との間の間隔を心電図信号３１０の１つの周期として設定する。従って、認証装置は、心電図信号３１０からＲピーク３２１、３２２、３２３を基準にして整列された第１心電図波形３３１及び第２心電図波形３３２を抽出する、第１心電図波形３３１及び第２心電図波形３３２を用いて心電図信号３１０を有するユーザが予め登録されたユーザであるか否かを認証する。

図４は、一実施形態による心電図信号の前処理を説明するための図である。

図４を参照すると、グラフ４１０及びグラフ４２０の横軸は時間を示し、縦軸は電圧レベルを示す。心電図信号４１１は、心電図センサで検知されたロー（ｒａｗ）心電図信号を示す。認証装置は、心電図信号４１１を、Ｒピークを基準にして整列し、連続的なＲピーク間の間隔を心電図信号４１１の１つの周期として設定し、設定された周期に基づいて心電図信号４１１を正規化する。この場合、認証装置は、心電図信号４１１の振幅を所定の電圧レベルに正規化し、所定の電圧レベルに基づいて心電図信号４１１を正規化する。

また、認証装置は、心電図信号４１１のうちの関連性の低い成分を心電図信号４１１から除去して心電図信号４２１を抽出する。認証装置では、心電図信号４１１よりも少ない個数の成分を有する心電図信号４２１を用いてユーザの認証を行うため、認証装置の演算量が減少し、演算の所要時間が短縮される。

図５は、一実施形態による主要誤差マトリクスを説明するための図である。

図５を参照すると、登録装置は、登録を試みるユーザから心電図信号を取得する。心電図信号はｎ個の心電図波形を含み、登録装置は、ｎ個の心電図波形からｎ個の心電図ベクトルを生成する。登録装置は、ｎ個の心電図ベクトルの平均を決定して平均ベクトルを生成する。登録装置は、ｎ個の心電図ベクトルのそれぞれから平均ベクトルを減算してｎ個のエラーベクトル５１１〜５１５を生成し、ｎ個のエラーベクトル５１１〜５１５に基づいてエラーマトリクス５１０を生成する。ここで、ｎ個の心電図ベクトルの次元数はｍであり、これにより、エラーマトリクス５１０の大きさはｎ×ｍである。

登録装置は、特異値分解方式を用いてエラーマトリクス５１０を加重値マトリクス５２０及び主要誤差マトリクス５３０に分解する。主要誤差マトリクス５３０はユーザの固有特性によるパターンを示す。ここで、主要誤差マトリクス５３０のランクはｋであり、エラーマトリクス５１０のランクのｎよりも小さい。登録装置は、抽出された平均ベクトル、エラーマトリクス、及び主要誤差マトリクスをメモリに格納してもよく、通信インターフェースを介して心電図信号に関する情報を認証装置に送信してもよい。

図６は、一実施形態によるユーザ認証を説明するための図である。

図６を参照すると、グラフ６１０〜６４０の横軸は時間を示し、縦軸は電圧レベルを示す。心電図信号６１１は、ユーザから取得されたロー対象心電図信号をフィルタリングした対象心電図信号を示し、信号６２１は心電図信号６１１の複数の心電図波形から抽出された複数の心電図ベクトルであり、参照心電図波形の平均値を示す平均ベクトルを減算して生成されたエラーマトリクスに対応する信号を示す。また、信号６３１は、参照心電図信号の主要誤差を示す主要誤差マトリクスに対応する信号を示し、信号６４１は、信号６２１のエラーマトリクスから主要誤差マトリクスの成分が除去されたエラーマトリクスに対応する信号を示す。

図６に示す例として、信号６４１のノルムが閾値のノルム値以下である場合、心電図信号６１１と参照心電図信号とが同一のユーザの心電図信号であることを意味する。これにより、信号６４１のノルムが閾値のノルム値以下である場合、ユーザは認証装置に予め登録されたユーザと同一のユーザとして認証される。

図７は、他の実施形態によるユーザ認証を説明するための図である。

図７を参照すると、グラフ７１０〜７４０の横軸は時間を示し、縦軸は電圧レベルを示す。心電図信号７１１は、ユーザから取得されたロー対象心電図信号をフィルタリングした対象心電図信号を示し、信号７２１は心電図信号７１１の少なくとも１つの心電図波形から抽出された少なくとも１つの心電図ベクトルであり、予め登録されたユーザの心電図信号を示す参照心電図信号の複数の心電図波形の平均値を示す平均ベクトルを減算して生成されたエラーマトリクスに対応する信号を示す。また、信号７３１は、参照心電図信号の主要誤差を示す主要誤差マトリクスに対応する信号を示し、信号７４１は、信号７２１のエラーマトリクスから主要誤差マトリクスの成分が除去されたエラーマトリクスに対応する信号を示す。

図７に示す例として、信号７４１のノルムが閾値のノルム値よりも大きい場合、心電図信号７１１と参照心電図信号とが互いに異なるユーザの心電図信号であることを意味する。これにより、ユーザは、認証装置に予め登録されたユーザと異なるユーザとして判断される。

図８は、一実施形態による認証装置の一例を説明するための図である。

図８を参照すると、モバイル端末８１０は、心電図信号をセンシングするための正電極８２０、リファレンス電極８３０、及び負電極８４０を含む。一実施形態による正電極８２０及びリファレンス電極８３０はモバイル端末８１０の側面に位置し、負電極８４０はモバイル端末８１０の下端部に位置する。

ユーザが複数の電極（８１０、８２０、８３０）に指を接触させると、モバイル端末８１０は心電図信号をセンシングする。モバイル端末８１０は、心電図信号をアナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）で増幅した後、デジタル信号に変換する。

ユーザが心電図信号を登録する際、モバイル端末８１０は、Ｒピークを基準にして心電図信号を整列し、連続的なＲピーク間の間隔と設定された心電図信号の周期に基づいて心電図信号を正規化し、正規化された心電図信号の複数の成分のうちから、関連性の低い成分を正規化された心電図信号から除去することで、心電図信号をフィルタリングする。また、モバイル端末８１０は、心電図信号に基づいて複数の心電図ベクトルを生成し、複数の心電図ベクトルの平均を示す平均ベクトルを決定する。モバイル端末８１０は、複数の心電図ベクトルから平均ベクトルを減算してエラーマトリクスを生成し、エラーマトリクスに特異値分解方式を適用してエラーマトリクスから主要誤差マトリクスを抽出する。

ユーザが認証を行う際、モバイル端末８１０はＲピークを基準にして心電図信号を整列し、連続的なＲピーク間の間隔と設定された心電図信号の周期に基づいて心電図信号を正規化し、正規化された心電図信号のうちから予め登録された参照心電図信号との関連性の低い成分を除去することで、心電図信号をフィルタリングする。また、モバイル端末８１０は、心電図信号に基づいて複数の心電図ベクトルを生成し、心電図ベクトルから参照心電図信号の平均ベクトルを減算してエラーマトリクスを生成する。モバイル端末８１０は、エラーマトリクスから参照心電図信号の主要誤差を示す主要誤差マトリクスの成分を除去し、主要誤差マトリクスの成分が除去されたエラーマトリクスのノルムを決定する。ここで、参照心電図信号の平均ベクトル及び主要誤差マトリクスは、モバイル端末８１０のメモリに予め格納されてもよく、外部装置（例えば、登録装置）から参照心電図信号の平均ベクトル及び主要誤差マトリクスの情報を受信してもよい。モバイル端末８１０は、決定されたノルムに基づいて複数の電極（８１０、８２０、８３０）に指を接触させたユーザが予め登録されたユーザであるか否かを認証する。

図９は、他の実施形態による認証装置の一例を説明するための図である。

図９を参照すると、ウェラブル端末９１０は、心電図信号をセンシングするための正電極９２１、リファレンス電極９２２、及び負電極９１１を含む。一実施形態による正電極９２１及びリファレンス電極９２２はウェラブル端末９１０の後面に位置し、負電極９１１はウェラブル端末９１０の前面に位置する。

図８に示すモバイル端末８１０と同様に、ウェラブル端末９１０は、複数の電極（９１１、９２１、９２２）を用いてユーザの心電図信号を取得し、心電図信号をフィルタリングする。また、ウェラブル端末９１０は、図８に示すモバイル端末８１０と同一の動作を行ってユーザの心電図信号を予め登録し、ユーザが予め登録されたユーザと一致するか否かを認証する。

図１０は、更に他の実施形態による認証装置の一例を説明するための図である。

図１０を参照すると、モバイル端末１０１０は、心電図信号をセンシングするための正電極１０２０、リファレンス電極１０３０、及び負電極１０４０を含む。

図８に示すモバイル端末と同様に、モバイル端末１０１０は、Ｒピークを基準にしてユーザの心電図信号を整列し、連続的なＲピーク間の間隔と設定された心電図信号の周期とに基づいて心電図信号を正規化する。また、モバイル端末１０１０は、サーバ１０５０から予め登録された心電図信号を示す参照心電図信号に関する情報を受信し、正規化された心電図信号のうちの参照心電図信号との関連性の低い成分を除去することで、心電図信号をフィルタリングする。また、モバイル端末１０１０は、心電図信号に基づいて複数の心電図ベクトルを生成し、サーバ１０５０から参照心電図信号の平均ベクトル及び参照心電図信号の主要誤差を示す主要誤差マトリクスの情報を受信する。モバイル端末１０１０は、複数の心電図ベクトルから参照心電図信号の平均ベクトルを減算してエラーマトリクスを生成する。モバイル端末１０１０は、エラーマトリクスから参照心電図信号の主要誤差マトリクスの成分を除去し、主要誤差マトリクスの成分が除去されたエラーマトリクスのノルムを決定する。モバイル端末１０１０は、決定されたノルムに基づいて複数の電極（１０２０、１０３０、１０４０）に指を接触させたユーザが予め登録されたユーザであるか否かを認証する。また、モバイル端末１０１０は、エラーマトリクスに関する情報、主要誤差マトリクスの成分が除去されたエラーマトリクスの情報、及びユーザが予め登録されたユーザと一致するか否かに対する認証情報をサーバ１０５０に送信する。サーバ１０５０は、モバイル端末１０１０から受信した認証情報を用いてユーザのサーバ１０５０へのアクセスを許容する。

図１１は、他の実施形態による認証装置を示すブロック図である。

図１１を参照すると、認証装置１１１０は、心電図信号受信部１１２０、前処理部１１３０、登録部１１４０、及び認証部１１５０を含む。

心電図信号受信部１１２０は、第１心電図信号及び第２心電図信号を受信する。

前処理部１１３０は、登録しようとするユーザの第１心電図信号及び認証しようとするユーザの第２心電図信号をフィルタリングする。ここで、前処理部１１３０は、Ｒピークを基準にして第１心電図信号及び第２心電図信号を整列する整列部、連続的なＲピーク間の間隔の第１心電図信号及び第２心電図信号の時間周期に基づいて第１心電図信号及び第２心電図信号を正規化する正規化部、及び正規化された第２心電図信号の複数の成分のうちの正規化された第１心電図信号との関連性の低い成分を正規化された第２心電図信号から除去する除去部を含む。

登録部１１４０は、フィルタリングされた第１心電図信号の主要誤差を含むフィルタリングされた第１心電図信号の固有のパターンを抽出し、第１心電図信号のユーザに関する情報を登録する。一実施形態による登録部１１４０は、フィルタリングされた第１心電図信号の複数の心電図波形に基づいて複数の第１心電図ベクトルを抽出し、複数の第１心電図ベクトルの平均を決定してフィルタリングされた第１心電図信号の平均値を示す平均ベクトルを抽出する。また、登録部１１４０は、複数の第１心電図ベクトルと平均ベクトルとの差を用いて第１エラーマトリクスを抽出し、特異値分解方式を用いて第１エラーマトリクスから主要誤差を示す主要誤差マトリクスを抽出する。

認証部１１５０は、フィルタリングされた第１心電図信号の固有のパターンに基づいて、フィルタリングされた第２心電図信号をプロセシングし、第２心電図信号が第１心電図信号に対応するか否かを判断する。一実施形態による認証部１１５０は、フィルタリングされた第２心電図信号の複数の第２心電図波形に基づいて複数の第２心電図ベクトルを抽出し、各第２心電図ベクトルと平均ベクトルとの差を用いて第２エラーマトリクスを抽出し、第２エラーマトリクスから主要誤差マトリクスの成分を除去して第２心電図信号が第１心電図信号に対応するか否かを判断する。また、認証部１１５０は、主要誤差マトリクスの成分が除去された第２エラーマトリクスのノルムを決定し、ノルムに基づいて第２心電図信号が第１心電図信号に対応するか否かを判断する。

図１１に示す一実施形態による認証装置は、図１〜図１０を参照して説明した内容がそのまま適用されるため、より詳細な説明を省略する。

図１２は、一実施形態による認証方法を示す動作フローチャートである。

図１２を参照すると、認証装置は対象心電図信号を受信する（ステップＳ１２１０）。

次に、認証装置は、対象心電図信号をフィルタリングする（ステップＳ１２２０）。

その後、認証装置は、参照心電図信号の固有のパターンに基づいて、フィルタリングされた対象心電図信号をプロセシングし、プロセシングに基づいて対象心電図信号が参照心電図信号に対応するか否かを判断する（ステップＳ１２３０）。

図１２に示す一実施形態による認証方法は、図１〜図１１を参照して説明した内容がそのまま適用されるため、より詳細な説明を省略する。

図１３は、一実施形態による登録方法を示す動作フローチャートである。

図１３を参照すると、登録装置は、心電図信号を受信する（ステップＳ１３１０）。

次に、登録装置は、心電図信号をフィルタリングする（ステップＳ１３２０）。

その後、登録装置は、フィルタリングされた心電図信号の主要誤差を含むフィルタリングされた心電図信号の固有のパターンを抽出し、心電図信号のユーザに関する情報を登録する（ステップＳ１３３０）。

図１３に示す一実施形態による登録方法は、図１〜図１１を参照して説明した内容がそのまま適用されるため、より詳細な説明を省略する。

図１４は、他の実施形態による認証方法を示す動作フローチャートである。

図１４を参照すると、認証装置は、第１心電図信号及び第２心電図信号を受信する（ステップＳ１４１０）。

次に、認証装置は、第１心電図信号及び第２心電図信号をフィルタリングする（ステップＳ１４２０）。

また、認証装置は、フィルタリングされた第１心電図信号の主要誤差を含むフィルタリングされた第１心電図信号の固有のパターンを抽出し、第１心電図信号のユーザに関する情報を登録する（ステップＳ１４３０）。

その後、認証装置は、フィルタリングされた第１心電図信号の固有のパターンに基づいて、フィルタリングされた第２心電図信号をプロセシングし、プロセシングに基づいて第２心電図信号が第１心電図信号に対応するか否かを判断する（ステップＳ１４４０）。

図１４に示す他の実施形態による認証方法は、図１〜図１１を参照して説明した内容がそのまま適用されるため、より詳細な説明を省略する。

以上で説明した装置は、ハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、又はハードウェア構成要素及びソフトウェア構成要素の組合せで具現される。例えば、プロセッサ、コントローラ、ＡＬＵ（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ）、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコンピュータ、ＦＰＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ａｒｒａｙ）、ＰＬＵ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサー、又は命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を実行して応答する異なる装置のように、１つ以上の汎用コンピュータ又は特殊目的のコンピュータを用いて具現される。処理装置は、オペレーティングシステム（ＯＳ）及びオペレーティングシステム上で行われる１つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行する。また、処理装置は、ソフトウェアの実行に応答してデータをアクセス、格納、操作、処理、及び生成する。理解の便宜のために、処理装置は１つ使用されるものとして説明する場合もあるが、当該技術分野で通常の知識を有する者は、処理装置が複数の処理要素（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）又は複数類型の処理要素を含むことが分かる。例えば、処理装置は、複数のプロセッサ又は１つのプロセッサ及び１つのコントローラを含む。また、処理装置は、並列プロセッサ（ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のような、他の処理構成も可能である。

ソフトウェアは、コンピュータプログラム、コード、命令、又はこれらのうちの１つ以上の組合せを含み、希望通りに動作するよう処理装置を構成するか或は独立的又は結合的に処理装置を命令する。ソフトウェア及び／又はデータは、処理装置によって解釈され、処理装置に命令又はデータを提供するためのあらゆる類型の機械、構成要素、物理的装置、仮想装置、コンピュータ格納媒体又は装置、送信される信号波によって永久的又は一時的に具体化される。ソフトウェアは、ネットワークに接続されたコンピュータシステム上に分散され、分散された方法で格納されるか又は実行される。ソフトウェア及びデータは１つ以上のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納される。

本実施形態による方法は、多様なコンピュータ手段を介して様々な処理を実行するプログラム命令の形態で具現され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録される。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などのうちの１つ又はその組合せを含む。記録媒体に記録されるプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり、使用可能なものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、光ディスクのような光磁気媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。プログラム命令の例には、コンパイラによって作られるような機械語コードだけでなく、インタープリタなどを用いてコンピュータによって実行される高級言語コードが含まれる。ハードウェア装置は、本発明の動作を行うために１つ以上のソフトウェアモジュールとして動作するように構成されてもよく、その逆も同様である。

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

１１０ 登録装置
１２０、２２０、１１２０ 心電図信号受信部
１３０、２３０、１１３０ 前処理部
１４０、１１４０ 登録部
２１０、１１１０ 認証装置
２４０、１１５０ 認証部
３１０ 心電図信号
３２１、３２２、３２３ Ｒピーク
３３１ 第１心電図波形
３３２ 第２心電図波形
４１０、４２０、６１０〜６４０、７１０〜７４０、 グラフ
４１１、４２１、６１１、６２１、６３１、６４１、７１１、７２１、７３１、７４１ 心電図信号
５１０ エラーマトリクス
５１１〜５１５ 第１〜第ｎエラーベクトル
５２０ 加重値マトリクス
５３０ 主要誤差マトリクス
８１０、１０１０ モバイル端末
８２０、９２１、１０２０ 正電極
８３０、９２２、１０３０ リファレンス電極
８４０、９１１、１０４０ 負電極
９１０ ウェラブル端末
１０５０ サーバ

Claims (26)

1. 対象心電図信号を受信する心電図信号受信部と、
   前記対象心電図信号をフィルタリングする前処理部と、
   参照心電図信号のパターンに基づいて前記フィルタリングされた対象心電図信号をプロセシングし、前記プロセシングに基づいて前記対象心電図信号が前記参照心電図信号に対応するか否かを判断する認証部と、を備えることを特徴とする認証装置。
2. 前記前処理部は、前記対象心電図信号のＲピーク（Ｒ ｐｅａｋ）を基準にして前記対象心電図信号を整列し、連続的な前記対象心電図信号のＲピーク間の時間間隔に基づいて前記対象心電図信号を正規化することを特徴とする請求項１に記載の認証装置。
3. 前記前処理部は、所定の電圧レベルに基づいて前記対象心電図信号の振幅を正規化することを特徴とする請求項２に記載の認証装置。
4. 前記認証部は、前記フィルタリングされた対象心電図信号と前記参照心電図信号との差を決定し、前記フィルタリングされた対象心電図信号と前記参照心電図信号との差に基づいて前記参照心電図信号のパターンを除去することを特徴とする請求項１に記載の認証装置。
5. 前記認証部は、前記フィルタリングされた対象心電図信号の心電図波形に基づいて心電図ベクトルを抽出し、前記心電図ベクトルと前記参照心電図信号の心電図波形の平均を示す平均ベクトルとの差に基づいて、前記フィルタリングされた対象心電図信号と前記参照心電図信号との差を示すエラーマトリクスを抽出することを特徴とする請求項４に記載の認証装置。
6. 前記認証部は、前記エラーマトリクスから前記参照心電図信号のパターンを示す主要誤差マトリクスの成分を除去することを特徴とする請求項５に記載の認証装置。
7. 前記認証部は、前記主要誤差マトリクスの成分が除去されたエラーマトリクスのノルムを決定し、前記ノルムに基づいて前記対象心電図信号が前記参照心電図信号に対応するか否かを判断することを特徴とする請求項６に記載の認証装置。
8. 前記認証部は、前記ノルムが所定の閾値のノルム値以下である場合、前記対象心電図信号と前記参照心電図信号とが対応するものと認証することを特徴とする請求項７に記載の認証装置。
9. 前記認証部は、前記参照心電図信号が複数である場合、前記複数の参照心電図信号のそれぞれに対して前記ノルムを抽出し、前記複数の参照心電図信号のそれぞれに対するノルムのうちの最も値が小さいノルムを有する参照心電図信号を前記対象心電図信号に対応するものと認証することを特徴とする請求項７に記載の認証装置。
10. 心電図信号を受信する心電図信号受信部と、
    前記心電図信号をフィルタリングする前処理部と、
    前記フィルタリングされた心電図信号からパターンを抽出して該パターンを含む前記心電図信号の情報を登録する登録部と、を備えることを特徴とする登録装置。
11. 前記前処理部は、前記心電図信号のＲピークを基準にして前記心電図信号を整列し、連続的な前記心電図信号のＲピーク間の時間間隔に基づいて前記心電図信号を正規化することを特徴とする請求項１０に記載の登録装置。
12. 前記登録部は、前記パターンを格納することを特徴とする請求項１０に記載の登録装置。
13. 前記登録部は、前記フィルタリングされた心電図信号と前記フィルタリングされた心電図信号の平均との差を決定することを特徴とする請求項１０に記載の登録装置。
14. 前記登録部は、前記フィルタリングされた心電図信号の心電図波形に基づいて心電図ベクトルを抽出し、複数の心電図ベクトルの平均を演算して前記フィルタリングされた心電図信号の平均を示す平均ベクトルを抽出することを特徴とする請求項１３に記載の登録装置。
15. 前記登録部は、前記複数の心電図ベクトルと前記平均ベクトルとの差を用いてエラーマトリクスを抽出し、特異値分解（Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＳＶＤ）方式を用いて前記エラーマトリクスから主要誤差を示す主要誤差マトリクスを抽出することを特徴とする請求項１４に記載の登録装置。
16. 前記主要誤差マトリクスのランクは、前記エラーマトリクスのランクよりも小さいことを特徴とする請求項１５に記載の登録装置。
17. 第１心電図信号及び第２心電図信号を受信する心電図信号受信部と、
    前記第１心電図信号及び前記第２心電図信号をフィルタリングする前処理部と、
    前記フィルタリングされた第１心電図信号からパターンを抽出して該パターンを含む前記第１心電図信号の情報を登録する登録部と、
    前記フィルタリングされた第１心電図信号のパターンに基づいて前記フィルタリングされた第２心電図信号をプロセシングし、前記プロセシングに基づいて前記第２心電図信号が前記第１心電図信号に対応するか否かを判断する認証部と、を備えることを特徴とする認証装置。
18. 前記前処理部は、前記第１心電図信号のＲピーク及び前記第２心電図信号のＲピークを基準にして前記第１心電図信号及び第２心電図信号のそれぞれを整列し、連続的な前記第１心電図信号のＲピーク間の時間間隔及び連続的な前記第２心電図信号のＲピーク間の時間間隔に基づいて前記第１心電図信号及び前記第２心電図信号のそれぞれを正規化することを特徴とする請求項１７に記載の認証装置。
19. 前記登録部は、前記フィルタリングされた第１心電図信号の心電図波形に基づいて第１心電図ベクトルを抽出し、複数の第１心電図ベクトルの平均を演算して前記フィルタリングされた第１心電図信号の平均を示す平均ベクトルを抽出することを特徴とする請求項１７に記載の認証装置。
20. 前記登録部は、前記複数の第１心電図ベクトルと前記平均ベクトルとの差を用いて第１エラーマトリクスを抽出し、特異値分解方式を用いて前記第１エラーマトリクスから主要誤差を示す主要誤差マトリクスを抽出することを特徴とする請求項１９に記載の認証装置。
21. 前記認証部は、前記フィルタリングされた第２心電図信号の第２心電図波形に基づいて第２心電図ベクトルを抽出し、前記第２心電図ベクトルと前記平均ベクトルとの差に基づいて前記フィルタリングされた第１心電図信号と前記フィルタリングされた第２心電図信号との差を示す第２エラーマトリクスを抽出し、前記第２エラーマトリクスから前記パターンを含む前記フィルタリングされた第１心電図信号の主要誤差マトリクスの成分を除去することを特徴とする請求項２０に記載の認証装置。
22. 前記認証部は、前記主要誤差マトリクスの成分が除去された第２エラーマトリクスのノルムを決定し、前記ノルムに基づいて前記第２心電図信号が前記第１心電図信号に対応するか否かを判断することを特徴とする請求項２１に記載の認証装置。
23. 心電図信号を用いた認証方法であって、
    受信した第１心電図信号をフィルタリングするステップと、
    前記フィルタリングされた第１心電図信号、予め受信された第２心電図信号、及び前記第２心電図信号のパターンに基づいて前記第１心電図信号が前記第２心電図信号に対応するか否かを判断するステップと、を有することを特徴とする認証方法。
24. 前記第１心電図信号が前記第２心電図信号に対応するか否かを判断するステップは、
    前記フィルタリングされた第１心電図信号と前記第２心電図信号との差を決定するステップと、
    前記フィルタリングされた第１心電図信号と前記第２心電図信号との差に基づいて前記第２心電図信号のパターンを除去するステップと、
    前記第２心電図信号のパターンが除去された差に基づいて前記第１心電図信号が前記第２心電図信号に対応するか否かを判断するステップと、を含むことを特徴とする請求項２３に記載の認証方法。
25. 前記第２心電図信号をフィルタリングするステップと、
    前記フィルタリングされた第２心電図信号からパターンを抽出するステップと、
    前記抽出されたパターンを前記第２心電図信号のパターンとして登録するステップと、を更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の認証方法。
26. 前記フィルタリングされた第２心電図信号からパターンを抽出するステップは、
    前記フィルタリングされた第２心電図信号と前記フィルタリングされた第２心電図信号の平均との差を決定するステップと、
    前記フィルタリングされた第２心電図信号と前記フィルタリングされた第２心電図信号の平均との差に基づいて前記フィルタリングされた第２心電図信号のパターンを抽出するステップと、を含むことを特徴とする請求項２５に記載の認証方法。

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