JP2019106077A - 生体認証装置、および、生体認証方法 - Google Patents

Abstract

【課題】登録時の温度と認証時の温度とに差がある場合でも、その温度変化による本人拒否を減らす生体認証を提供すること。【解決手段】生体認証装置１は、認証データ２１の生体データと登録データ２３の生体データとを照合することで、認証者を認証する認証部１３と、認証者により互いに温度データが異なる複数の生体データが生体情報入力部１１により入力され、そのうちの１つの生体データが認証部１３による認証に成功したときに、複数の生体データのうちの認証が失敗した認証データ２１の生体データと登録データ２３の生体データとを認証部１３よりも緩い基準で照合する登録判定部１４と、認証部１３による認証に成功した認証データ２１を、登録データ２３として記憶部に追加させる登録部１５と、を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、生体認証装置、および、生体認証方法に関する。

生体認証装置は、指の静脈の血管パターンなどの本人の生体データを事前に登録データとして記憶しておく。その後に入力された認証データと、記憶された登録データとの類似度が高ければ、生体認証装置は本人であると認証する。この認証精度の変動要因として、外気の変動や生体自体の温度変化などによって、血管が膨張・収縮することでパターンが変化してしまうことが挙げられる。特に、冬場は寒い屋外から屋内に入った直後の認証では、血管が収縮していることから、認証失敗のケースが多い。

そこで、特許文献１には、登録時と利用時の利用者の温度が異なっても、適切に生体認証するための生体認証方法として、生体データ登録時の温度情報と生体データ利用時の温度情報との差異に応じて、利用時に最適な生体認証を行う生体認証装置が記載されている。

特開２００７−１１７６９号公報

登録データと認証データとで指温度が異なる場合には、撮影データが本人であっても指の静脈の血管パターンなどの撮影結果の差異により本人拒否をしてしまうことがある。その場合、特許文献１に記載のように、現在の指温度を登録データの指温度になるまでヒータユニットで暖めることを促すなどのユーザに不便を強いてしまう。

そこで、本発明は、登録時の温度と認証時の温度とに差がある場合でも、その温度変化による本人拒否を減らす生体認証を提供することを、主な課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の生体認証装置は、以下の特徴を有する。
本発明は、あらかじめ登録者ごとに登録された生体データと、その生体データを前記登録者から取得したときの温度データとの対応データが登録データとして記憶される記憶部と、
認証者の生体データと、その温度データとの入力を認証データとして受け付ける生体データ入力部と、
前記認証データの生体データと前記登録データの生体データとを照合することで、前記認証者を認証する第１認証部と、
前記認証者により互いに温度データが異なる複数の生体データが前記生体データ入力部により入力され、そのうちの１つの生体データが前記第１認証部による認証に成功したときに、複数の生体データのうちの認証が失敗した前記認証データの生体データと前記登録データの生体データとを前記第１認証部よりも緩い基準で照合する第２認証部と、
前記第２認証部による認証に成功した前記認証データを、前記認証者に対応する前記登録データとして前記記憶部に追加させる生体データ登録部と、を有することを特徴とする。
その他の手段は、後記する。

本発明によれば、登録時の温度と認証時の温度とに差がある場合でも、その温度変化による本人拒否を減らす生体認証を提供することができる。

本発明の一実施形態に関する生体認証装置の構成図である。 本発明の一実施形態に関する登録データの詳細を示す構成図である。 本発明の一実施形態に関する温度区分データの詳細を示す構成図である。 本発明の一実施形態に関する初期登録時の生体データの一例を示すテーブルである。 本発明の一実施形態に関する追加登録時の生体データの一例を示すテーブルである。 本発明の一実施形態に関する図５の後に認証を行う時の生体データの一例を示すテーブルである。 本発明の一実施形態に関する生体認証装置の処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する生体データの認証結果の一例を示す画面図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、生体認証装置１の構成図である。
生体認証装置１は、処理部として、生体情報入力部１１と、温度入力部１２と、認証部１３（第１認証部）と、登録判定部１４（第２認証部）と、登録部１５とを有する。生体認証装置１の記憶部には、認証データ２１と、候補データ２２と、登録データ２３とが格納される。
生体認証装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、ハードディスクなどの記憶手段（記憶部）と、ネットワークインタフェースとを有するコンピュータとして構成される。
このコンピュータは、ＣＰＵが、メモリ上に読み込んだプログラム（アプリケーションや、その略のアプリとも呼ばれる）を実行することにより、各処理部により構成される制御部（制御手段）を動作させる。

認証指から入力された生体データは、認証の段階に応じて、以下の（Ａ１）〜（Ａ３）の３種類に分類される。
（Ａ１）認証データ２１は、認証試行者（認証者）の認証指から生体情報入力部１１を介して入力された生体データである。生体情報入力部１１は、指静脈を撮像する撮像手段と、撮像画像から認証データである生体データを作成する画像処理手段とを含む。
なお、図２で説明するように、生体情報入力部１１により入力される各生体データには、温度入力部１２によって計測された入力時の指温度が対応付けられる。温度入力部１２は、接触型の温度センサを用いてもよいし、サーモグラフィカメラなどの非接触型で認証指の指温度を取得する手段を用いてもよい。
非接触型の温度入力部１２により、冬に激しい運動をした直後に認証を行う場合や、夏に寒い冷凍庫での作業後に認証を行う場合などの外気の気温と認証指の指温度との差が大きい場合でも、外気に影響されずに高い精度で指温度を計測できる。

（Ａ２）候補データ２２は、これから以下の登録データ２３として追加登録をする候補となる認証データ２１である。
（Ａ３）登録データ２３は、本人認証済の正解データとしてあらかじめ生体認証装置１の記憶部（装置内のデータベース）に登録しておく生体データであり、認証データ２１との照合に使用されるテンプレートである。
なお、複数人のユーザの登録データ２３をデータベース化して生体認証装置１内に格納しておくことにより、各ユーザが自身の生体データを格納するＩＣカードなどの媒体を持ち歩かなくても済む。
一方、特許文献１には、ＩＣカードに登録された生体情報をもとに認証を行う方法が記載されているが、この方法では、各ユーザのＩＣカードが必要となっている。

なお、生体認証装置１は、生体データの認証を、以下の（Ｂ１）と（Ｂ２）との２種類で行う。
（Ｂ１）正規認証は、認証試行者を認証可（入場許可）とするか、認証不可（入場禁止）とするかを判断するために行われる。そのため、認証部１３は、認証データ２１の生体データと、登録データ２３の生体データとを照合（テンプレートマッチング）し、その照合スコア（類似するほど高得点）が第１閾値よりも高い場合に認証可とする。一方、照合スコアが第１閾値よりも低い認証データ２１は、候補データ２２として一時的に保存される。

（Ｂ２）簡易認証は、候補データ２２を登録データ２３に追加登録するか否かを判断するために行われる。そのため、登録判定部１４は、候補データ２２の生体データと、登録データ２３の生体データとを照合し、その照合スコアが第２閾値よりも高い場合に追加登録を許可する。なお、第１閾値よりも第２閾値のほうが低い（正規認証よりも簡易認証のほうが基準が緩い）ことが望ましい。登録部１５は、許可された候補データ２２を、登録データ２３に追加登録する。つまり、同一人物に対して、複数個の生体データが登録データ２３として登録されることもある。
このように、登録データ２３をユーザに事前登録させる代わりに、普段の使用で入力した認証データ２１を簡易認証を介して登録データ２３として自動的に追加するしくみを用意した。これにより、同一人物のユーザに対して意識させずに（通常の認証操作からシームレスに）、温度違いで複数の登録データ２３を登録させることができる。

図２は、登録データ２３の詳細を示す構成図である。登録データ２３は、各ユーザを特定するためのユーザデータ３０に対して、温度区分データ３９が規定する温度区分ごとの生体データとして、高温時生体データ３１と、常温時生体データ３２と、低温時生体データ３３とがそれぞれ対応付けられる。
ユーザデータ３０は、登録データ２３の生体データがどのユーザのものかを示すためのユーザの識別情報であり、例えば、ユーザＩＤやユーザ名などである。

図３は、温度区分データ３９の詳細を示す構成図である。例えば、温度入力部１２が取得した認証指の指温度が３５℃以上なら、その認証指から生体情報入力部１１が取得した生体データを高温時生体データ３１とする。同様に、指温度が１０℃〜３５℃の範囲なら常温時生体データ３２とし、指温度が１０℃未満なら低温時生体データ３３とする。このように、ユーザデータ３０ごとの生体データは、温度入力部１２が取得した認証指の指温度が温度区分データ３９に応じて分類されている。

以下、図４〜図６を参照して、生体認証装置１が利用される概要を説明する。
図４は、初期登録時の生体データの一例を示すテーブルである。このテーブルは１行に１つのイベントが記載される。
このテーブルは左列から順に、日時と、その日時に生体認証装置１を利用するユーザと、そのユーザデータ３０における登録データ２３と、左列の日時に発生するイベントと、そのイベント時の生体認証装置１内の認証データ２１と、候補データ２２とをそれぞれ対応付ける。

まず、日時「4/10 10:00」（４月１０日の午前１０時）には、生体認証装置１は、産業太郎というユーザが自身の生体データを「SA001」の登録データ２３として初期登録する。同様に、生体認証装置１は、同日に別人である日立二郎というユーザも、自身の生体データを「HI001」の登録データ２３として初期登録する。この４月１０日の時点では春の気候により指温度が常温であったので、初期登録される生体データは、常温時生体データ３２である。
なお、説明をわかりやすくするために、図４では生体データを「SA001」という文字列の識別子で記載したが、図８に示すように、実際の生体データは、指静脈の配置データなどである。

図５は、追加登録時の生体データの一例を示すテーブルである。
日時「11/7 8:00」の時点では、図４で示したように、ユーザ「産業太郎」の登録データ２３として「SA001」が記録されている状態である。なお、１１月７日は気候が冷え込んでおり指温度が低温であった。よって、本人である産業太郎が認証入力を行ったとしても、その生体データを「SA002」は登録データ２３「SA001」と異なってしまう。認証部１３は、登録データ２３「SA001」と認証データ２１「SA002」との相違により、正規認証を不可とする。

日時「11/7 8:05」の時点では、ユーザ「産業太郎」が自分の指を温めてから再入力を行った。これにより、読み取り結果の認証データ２１「SA001B」と登録データ２３「SA001」との相違が小さくなることで、今回は正規認証が許可される。なお、低温時に認証不可となった認証データ２１「SA002」は、ユーザ「産業太郎」の候補データ２２として一時保存されている。
そして、登録判定部１４は、候補データ２２「SA002」と登録データ２３「SA001」との簡易認証に成功することで、登録部１５を介してユーザ「産業太郎」の登録データ２３に低温時生体データ３３「SA002」を追加登録する。

図６は、図５の後に認証を行う時の生体データの一例を示すテーブルである。
まず、日時「12/9 9:00」の時点では、図５で示したように、ユーザ「産業太郎」の登録データ２３として常温時生体データ３２「SA001」および低温時生体データ３３「SA002」が記録されている状態である。
次に、日時「12/9 9:05」の時点では、気候が冷え込んでおり指温度が低温である状態で、ユーザ「産業太郎」が自分の指の正規認証を試行した。この試行での読み取り結果の認証データ２１「SA002B」と登録データ２３「SA002」とは、同じ低温どうしで取得した生体データなので類似する。よって、今回の正規認証は許可される。
つまり、図５の時点で登録データ２３に低温時生体データ３３である「SA002」を追加登録したことで、その低温時生体データ３３を活用して本人拒否率を下げることができる。

ここからは、生体認証装置１に登録されていない別人の「制御三郎」が正規認証を試行した場合を説明する。
まず、日時「12/9 9:10」の時点では、ユーザ「制御三郎」の登録データ２３が存在しない。よって、ユーザ「制御三郎」の認証データ２１「GY001」と類似する登録データ２３の検索に失敗することで、正規認証を不可とする。なお、低温時に認証不可となった認証データ２１「GY001」は、候補データ２２として一時保存されている。
次に、日時「12/9 9:15」の時点では、ユーザ「制御三郎」が自分の指を温めてから再入力を行った。しかし、常温時の認証データ２１「GY002」も前回の「GY001」と同様に、類似する登録データ２３の検索に失敗することで、正規認証を不可とする。また、登録判定部１４は、正規認証が許可されないうちは、候補データ２２「GY001」を登録データ２３に追加するための簡易認証を起動させない。
これにより、不正なユーザ「制御三郎」を適切に除外できるので、他人受入率を下げることができる。

図７は、生体認証装置１の処理を示すフローチャートである。
Ｓ１０１において、生体情報入力部１１は認証指を読み取った結果である生体データ（認証データ２１）の入力を受け付ける。併せて、温度入力部１２は計測した認証指の指温度と温度区分データ３９とをもとに、高温・常温・低温のいずれかを示す温度データの入力を受け付ける。

Ｓ１０２において、認証部１３は、Ｓ１０１の認証データ２１と、事前に記録されている登録データ２３との照合により、正規認証に成功するか否かを判定する。この正規認証の結果データは、生体データと、温度データと、認証合否データと、ユーザデータ３０として構成される。
正規認証の照合処理は、登録データ２３の全温度区分の生体データを照合対象としてもよいし、Ｓ１０１で入力された温度区分に絞り込んだ生体データを照合対象としてもよい。さらに、照合処理において別途Ｓ１０１のユーザからＩＤカードの挿入などによりユーザデータ３０が入力されたときには、そのユーザデータ３０に対応する登録データ２３の生体データを照合対象としてもよい。
Ｓ１０２として、例えば、図５の日時「11/7 8:00」の時点では、同一人物の「産業太郎」の生体データであっても、常温時の登録データ２３「SA001」と、低温時の認証データ２１「SA002」との相違により、正規認証に失敗する。Ｓ１０２でＹｅｓならＳ１０３に進み、ＮｏならＳ１１１に進む。

Ｓ１１１において、登録判定部１４は、Ｓ１１３で一時保存されている候補データ２２が存在するか否かを判定する。Ｓ１１１でＹｅｓならＳ１１２に進み、ＮｏならＳ１１３に進む。
Ｓ１１２において、登録部１５は、前回のＳ１１２で判定した候補データ２２を削除する。
Ｓ１１３において、登録部１５は、Ｓ１０１の認証データ２１を温度データに従って区分した結果である生体データ（高温時生体データ３１または常温時生体データ３２または低温時生体データ３３）を、最新の候補データ２２として一時保存する。

なお、Ｓ１１２の削除処理により、最新の候補データ２２だけを、Ｓ１０７の処理により候補データ２２に登録させることができる。例えば、同じユーザについて、１回目の生体データが正規認証に失敗し、２回目の生体データも正規認証に失敗し、３回目の生体データが正規認証に成功したとする。このとき、Ｓ１１２の削除処理を行うことで、１回目の生体データが削除される。つまり、最新の候補データ２２である２回目の生体データが、その後の簡易認証により登録データ２３に追加される。
また、最新の（２回目の）候補データ２２だけを残す代わりに、全ての（１，２回目の両方の）候補データ２２を残して登録データ２３に追加してもよいし、最古の（１回目の）候補データ２２だけを残してもよい。一時保存される候補データ２２の個数を絞り込むことで、ディスク容量を節約できる。

Ｓ１０３において、登録判定部１４は、Ｓ１１３で一時保存されている候補データ２２が存在するか否かを判定する。Ｓ１０３でＹｅｓならＳ１０４に進み、ＮｏならＳ１０８に進む。
Ｓ１０４において、登録判定部１４は、一時保存されている候補データ２２の温度区分が既に登録データ２３として登録されている温度区分と相違するか否かを判定する。つまり、同じ本人について、今回の候補データ２２が温度区分ごとに登録済みか否かを判定する。Ｓ１０４でＹｅｓならＳ１０５に進み、ＮｏならＳ１０８に進む。
Ｓ１０５において、登録判定部１４は、一時保存されている候補データ２２と、事前に記録されている登録データ２３との照合により、簡易認証を実行する。

Ｓ１０６において、登録判定部１４は、Ｓ１０５の簡易認証の結果が成功したか否かを判定する。
例えば、図５の日時「11/7 8:05」の時点では、候補データ２２「SA002」は、同一人物の「産業太郎」の登録データ２３「SA001」との簡易認証に成功する。Ｓ１０６でＹｅｓならＳ１０７に進み、Ｎｏなら他人の生体データである候補データ２２を削除するためにＳ１０８に進む。

Ｓ１０７において、登録部１５は、Ｓ１０５の簡易認証に成功した候補データ２２を、温度データに従って区分した結果である生体データ（高温時生体データ３１または常温時生体データ３２または低温時生体データ３３）として、登録データ２３に追加する。
Ｓ１０８において、登録部１５は、一時保存されている候補データ２２を削除する。そして、認証部１３は、Ｓ１０２で認証に成功したユーザをゲートから入場させるなどの認証許可に応じた制御を行い、処理を終了する。

図８は、生体データの認証結果の一例を示す画面図である。
生体データ３１０は、「産業太郎」の初期登録される登録データ２３である常温時生体データ３２の一例を示す。生体データ３１０は常温時に取得したので、認証範囲３１１には指静脈の線が途切れることなく鮮明に撮影されている。

生体データ３２０は、「産業太郎」の正規認証に成功した常温時生体データ３２の一例を示す。初期登録時とは指の配置が若干ずれたことで、指静脈の線位置が認証範囲３１１からずれた箇所３２２が認証範囲３２１に存在する。しかし、同じ本人の生体データを同じ常温時に取得したので、生体データ３１０と生体データ３２０とが類似するため、照合スコアが第１閾値を超えることで正規認証は成功する。

生体データ３３０は、「産業太郎」の正規認証には失敗したが簡易認証に成功した低温時生体データ３３の一例を示す。生体データ３１０の認証範囲３１１と比較すると、生体データ３３０の認証範囲３３１には、低温により途切れた箇所３３２や、低温により分割してしまった箇所３３３などの相違点が存在する。
しかし、生体データ３１０と生体データ３３０とは同じ本人の生体データなので、指静脈の線レイアウトが全体的に類似して照合スコアが第２閾値を超えることで簡易認証に成功する。つまり、照合スコアの算出には、指静脈の線レイアウト、線の太さ、線の長さ、線が途切れているかなどの指静脈パターンの特徴量が参照される。

生体データ３４０は、別人である「制御三郎」が「産業太郎」になりすまして正規認証したが失敗したときの常温時生体データ３２の一例を示す。常温時に取得したので、認証範囲３４１には指静脈の線が途切れることなく鮮明に撮影されている。しかし、生体データ３１０と生体データ３４０とは、別人の生体データなので、指静脈の線レイアウトが大きく異なる。

以上説明した本実施形態では、生体認証装置１は、正規認証に失敗した認証データ２１であっても、候補データ２２として一時保存しておき、今後の登録データ２３として追加することで同一人物に対して複数の（温度別の）登録データ２３を記録する。これにより、生体の温度変化に適応した個人認証を行うので、本人拒否率を適切に削減できる。
ここで、一般的には本人受入率を増加させると、他人受入率も増加してしまうという副作用が懸念される。そこで、登録判定部１４は、候補データ２２を登録データ２３にするか否かを決定するための簡易認証を実行する。これにより、他人の生体データの混入を予防できる。

なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。
また、前記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録装置、または、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、ＳＤカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１ 生体認証装置
１１ 生体情報入力部（生体データ入力部）
１２ 温度入力部（生体データ入力部）
１３ 認証部（第１認証部）
１４ 登録判定部（第２認証部）
１５ 登録部（生体データ登録部）
２１ 認証データ
２２ 候補データ
２３ 登録データ
３０ ユーザデータ
３１ 高温時生体データ
３２ 常温時生体データ
３３ 低温時生体データ
３９ 温度区分データ

Claims (5)

1. あらかじめ登録者ごとに登録された生体データと、その生体データを前記登録者から取得したときの温度データとの対応データが登録データとして記憶される記憶部と、
   認証者の生体データと、その温度データとの入力を認証データとして受け付ける生体データ入力部と、
   前記認証データの生体データと前記登録データの生体データとを照合することで、前記認証者を認証する第１認証部と、
   前記認証者により互いに温度データが異なる複数の生体データが前記生体データ入力部により入力され、そのうちの１つの生体データが前記第１認証部による認証に成功したときに、複数の生体データのうちの認証が失敗した前記認証データの生体データと前記登録データの生体データとを前記第１認証部よりも緩い基準で照合する第２認証部と、
   前記第２認証部による認証に成功した前記認証データを、前記認証者に対応する前記登録データとして前記記憶部に追加させる生体データ登録部と、を有することを特徴とする
   生体認証装置。
2. 前記第１認証部および前記第２認証部それぞれによる生体データ間の照合処理は、照合される生体データが指静脈パターンであるときには、指静脈の線レイアウト、線の太さ、および、線の長さのうちの少なくとも１つの指静脈パターンの特徴量が、照合される生体データ間で一致する度合いが高いほど高得点とする照合スコアを算出する処理であり、
   前記第１認証部は、前記照合スコアが第１閾値よりも高いときに認証に成功したと判断し、
   前記第２認証部は、前記第１閾値より低い値である第２閾値よりも前記照合スコアが高いときに認証に成功したと判断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. 前記記憶部は、複数の前記登録者についての前記登録データを記憶するデータベースとして構成されることを特徴とする
   請求項１に記載の生体認証装置。
4. 前記生体データ入力部は、前記認証者の生体データに対する温度データの入力を受け付ける手段として、前記認証者の身体に非接触で温度データを取得可能なサーモグラフィカメラを用いることを特徴とする
   請求項１に記載の生体認証装置。
5. 生体認証装置は、記憶部と、生体データ入力部と、第１認証部と、第２認証部と、生体データ登録部と、を有しており、
   前記記憶部には、あらかじめ登録者ごとに登録された生体データと、その生体データを前記登録者から取得したときの温度データとの対応データが登録データとして記憶され、
   前記生体データ入力部は、認証者の生体データと、その温度データとの入力を認証データとして受け付け、
   前記第１認証部は、前記認証データの生体データと前記登録データの生体データとを照合することで、前記認証者を認証し、
   前記第２認証部は、前記認証者により互いに温度データが異なる複数の生体データが前記生体データ入力部により入力され、そのうちの１つの生体データが前記第１認証部による認証に成功したときに、複数の生体データのうちの認証が失敗した前記認証データの生体データと前記登録データの生体データとを前記第１認証部よりも緩い基準で照合し、
   前記生体データ登録部は、前記第２認証部による認証に成功した前記認証データを、前記認証者に対応する前記登録データとして前記記憶部に追加させることを特徴とする
   生体認証方法。