JP2021002357A - Personal authentication device, personal authentication method, and personal authentication program - Google Patents

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Abstract

To provide a personal authentication device that can prevent impersonation after authentication by quickly performing highly accurate authentication even during insertion with wearing of a single hands-free headset.SOLUTION: A personal authentication device 300 comprises: an acoustic signal observation unit 303 for, when detecting contact with a transmission path, which is a part of a head of an authentication subject, observing a first observation acoustic signal observed by transmitting an audible range to a part of the head and a second observation acoustic signal observed by transmitting an inaudible range with a higher frequency than that of the audible range to a part of the head; a storage unit for storing a first registration acoustic signal with an audible range of the authentication subject and a second registration acoustic signal with an inaudible range with a higher frequency than that of the first registration acoustic signal and not including the audible range; and an identification unit 304 for performing first authentication for authenticating the authentication subject by comparing the first observation acoustic signal and the first registration acoustic signal, and performing second authentication after succeeding in the first authentication by comparing the second observation acoustic signal and the second registration acoustic signal.SELECTED DRAWING: Figure 17

Description

本発明は、個人を認証する個人認証装置等に関する。 The present invention relates to a personal authentication device or the like that authenticates an individual.

生体の個人差に基づいた個人認証(Biometrics-based authentication)は、ユーザが作成するパスワード等に比べ漏えいや盗難の危険性が低い。この為、個人を特定し権利を確認する目的やセキュリティ保護の目的で、生体の個人差に基づいた個人認証を導入する例が増えている。一般的に生体の個人差に基づいた個人認証技術には、生体として、指紋(Fingerprint)、静脈(Vein)、顔(Face)、虹彩(Iris)、音声(Voice)などを用いるものが知られている。この中でも音声を使った個人認証は、特殊なデバイスではなく、電話機やマイクロホンといった汎用的に使用されている安価なデバイスを用いて行う事が可能である。 Biometrics-based authentication, which is based on individual differences in living organisms, has a lower risk of leakage or theft than passwords created by users. For this reason, there are an increasing number of cases where personal authentication based on individual differences in living organisms is introduced for the purpose of identifying individuals and confirming their rights and for the purpose of security protection. In general, personal authentication technology based on individual differences in living organisms is known to use fingerprints (Fingerprint), veins (Vein), faces (Face), irises (Iris), voice (Voice), etc. as living organisms. ing. Among these, personal authentication using voice can be performed using an inexpensive device that is generally used, such as a telephone or a microphone, instead of a special device.

生体認証の中でも、近年、耳(外耳道)の音響的特徴の変化を用いた個人認証(耳音響認証)が注目されている。耳音響認証以外の他の生体情報を取得して個人認証を行う方法の場合、認証を行うためにユーザに何らかの動作をしてもらう必要がある。例えば、指紋や静脈を用いた個人認証の場合、専用のスキャナに指を載せるといったユーザの動作が必要である。また、顔や虹彩を用いた個人認証の場合、カメラに顔を向ける等のユーザの動作が必要である。また、音声や骨伝導音を用いた個人認証の場合、パスワードを発声する等のユーザの動作が必要である。そのような動作を強いられるユーザは、それが短時間であっても心理的、肉体的負担を負う。また、そのような動作を長時間継続することは、ユーザの次の動作を妨げるため好ましくない。しかし、耳音響認証の場合は、受話器やイヤホン等の音響電波送受信機を耳に当てる又は耳内に挿入していればよいので、それが長時間であっても、ユーザの心理的、肉体的負担は他の生体認証手法と比して少ない。耳音響認証の技術については、特許文献1および特許文献2に開示されている。 Among biometrics, in recent years, personal authentication (otoacoustic authentication) using changes in the acoustic characteristics of the ear (ear canal) has attracted attention. In the case of a method of acquiring biometric information other than otoacoustic authentication and performing personal authentication, it is necessary to have the user perform some action in order to perform authentication. For example, in the case of personal authentication using fingerprints or veins, a user action such as placing a finger on a dedicated scanner is required. Further, in the case of personal authentication using a face or an iris, a user's action such as turning the face to the camera is required. Further, in the case of personal authentication using voice or bone conduction sound, user actions such as uttering a password are required. A user who is forced to perform such an action bears a psychological and physical burden even if it is a short time. Further, it is not preferable to continue such an operation for a long time because it hinders the user's next operation. However, in the case of otoacoustic authentication, it is sufficient to put an acoustic radio wave transmitter / receiver such as a handset or earphone on the ear or insert it into the ear, so even if it takes a long time, the user's psychological and physical The burden is less than other biometric authentication methods. The technique of otoacoustic emission authentication is disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.

国際公開第2014/061578号International Publication No. 2014/061578 特開2005−032056号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-032056

しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示されるような耳音響認証には、認証用の音響信号を送受信するためのイヤホンマイク装置の耳への挿抜時に発生する当該装置の振動、微動により、外耳道の音響的特徴が変化しやすいという問題がある。 However, in the otoacoustic emission as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, the vibration and fine movement of the earphone / microphone device generated when the earphone / microphone device for transmitting / receiving the authentication acoustic signal is inserted into and removed from the ear is used. There is a problem that the acoustic characteristics of the ear canal are easily changed.

音響的特徴変化の問題について述べる。例えば、イヤホンマイク装置挿入後に、耳に違和感がある等の理由でイヤホンマイク装置を付け直した場合、一般のユーザが前回と全く同位置にイヤホンマイク装置を挿入することは難しく、多くの場合、前回の挿入位置よりも若干ずれた位置に挿入することとなる。この挿入位置のずれにより、外耳道に当たって跳ね返される音響信号が変化し、音響信号を基とする認証が正確にできなくなることがある。 The problem of acoustic feature change will be described. For example, after inserting the earphone / microphone device, if the earphone / microphone device is reattached due to a feeling of strangeness in the ear, it is difficult for a general user to insert the earphone / microphone device at the exact same position as the previous time. It will be inserted at a position slightly deviated from the previous insertion position. Due to this deviation of the insertion position, the acoustic signal that hits the ear canal and is bounced changes, and authentication based on the acoustic signal may not be accurate.

更に、特許文献2には、精度の高い認証を得るために他の認証手段(例えばユーザIDの入力)が必要であるという問題がある。この場合、ユーザIDを失念した場合に認証は不可能である。また、緊急の現場(例えば事故現場や救急車内)において迅速に機密性の高い情報にアクセスするための許可が必要な場合、キーボード等を介してのユーザIDの入力が、現場の雨、突風、地震の振動等により不可能となることや、ユーザIDの入力に時間を要し、素早く当該情報にアクセスできないこともある。更にユーザID入力のためのマウスやキーボードが別途必要である。 Further, Patent Document 2 has a problem that another authentication means (for example, input of a user ID) is required in order to obtain highly accurate authentication. In this case, if the user ID is forgotten, authentication is impossible. In addition, when permission is required to quickly access highly confidential information at an emergency site (for example, at an accident site or in an ambulance), inputting a user ID via a keyboard or the like can be performed by rain, gusts, etc. at the site. It may not be possible due to the vibration of an earthquake, or it may take time to input the user ID, and the information may not be accessed quickly. Further, a mouse and a keyboard for inputting a user ID are required separately.

そこで、本発明は、上述した課題に鑑み、精度の高い認証を素早く実行し、認証後のなりすましを防止可能な個人認証装置等を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a personal authentication device or the like that can quickly execute highly accurate authentication and prevent spoofing after authentication.

上記問題点を鑑みて、本発明の一態様に係る個人認証装置は、認証対象者の頭部の一部である伝搬路への接触を検知する検知手段と、前記検知手段が前記接触を検知すると、可聴音域を前記頭部の一部へ送出して観測された第1観測音響信号と、前記可聴音域よりも周波数が高い不可聴音域を前記頭部の一部へ送出して観測された第2観測音響信号を観測する音響信号観測手段と、認証対象者の可聴音域の第1登録音響信号と、当該第1登録音響信号よりも周波数が高く前記可聴音域を含まない不可聴音域である第2登録音響信号を記憶する記憶手段と、前記第1観測音響信号と前記第1登録音響信号を比較し前記認証対象者の認証する第1認証を実行し、前記第1認証が成功した後に、前記第2観測音響信号と前記第2登録音響信号を比較する第2認証を実行する識別手段と、を備える。 In view of the above problems, the personal authentication device according to one aspect of the present invention includes a detection means for detecting contact with a propagation path which is a part of the head of the person to be authenticated, and the detection means for detecting the contact. Then, the first observed acoustic signal observed by sending the audible sound range to a part of the head and the inaudible sound range having a frequency higher than the audible sound range were sent to a part of the head and observed. An acoustic signal observing means for observing the second observed acoustic signal, a first registered acoustic signal in the audible sound range of the person to be certified, and an inaudible sound range having a frequency higher than that of the first registered acoustic signal and not including the audible sound range. After the storage means for storing the second registered audio signal is compared with the first observed audio signal and the first registered audio signal and the first authentication to be authenticated by the authentication target person is executed, and the first authentication is successful. The identification means for executing the second authentication for comparing the second observed acoustic signal with the second registered audio signal is provided.

本発明の一態様に係る個人認証方法は、認証対象者の頭部の一部である伝搬路への接触を検知し、前記接触を検知すると、可聴音域を前記頭部の一部へ送出して観測された第1観測音響信号と、前記可聴音域よりも周波数が高い不可聴音域を前記頭部の一部へ送出して観測された第2観測音響信号を観測し、認証対象者の可聴音域の第1登録音響信号と、当該第1登録音響信号よりも周波数が高く前記可聴音域を含まない不可聴音域である第2登録音響信号を記憶し、前記第1観測音響信号と前記第1登録音響信号を比較し前記認証対象者の認証する第1認証を実行し、前記第1認証が成功した後に、前記第2観測音響信号と前記第2登録音響信号を比較する第2認証を実行する。 The personal authentication method according to one aspect of the present invention detects contact with a propagation path that is a part of the head of the person to be authenticated, and when the contact is detected, sends an audible sound range to a part of the head. The first observed acoustic signal observed in the above and the second observed acoustic signal observed by sending the inaudible sound range having a frequency higher than the audible sound range to a part of the head are observed, and the audible person to be certified. The first registered audio signal of the sound range and the second registered audio signal which has a frequency higher than that of the first registered audio signal and is an inaudible sound range which does not include the audible sound range are stored, and the first observed sound signal and the first first registered sound signal are stored. The first authentication that compares the registered acoustic signals and authenticates the person to be authenticated is executed, and after the first authentication is successful, the second authentication that compares the second observed acoustic signal with the second registered audio signal is executed. To do.

本発明の一態様に係る個人認証プログラムは、認証対象者の頭部の一部である伝搬路への接触を検知し、前記接触を検知すると、可聴音域を前記頭部の一部へ送出して観測された第1観測音響信号と、前記可聴音域よりも周波数が高い不可聴音域を前記頭部の一部へ送出して観測された第2観測音響信号を観測し、認証対象者の可聴音域の第1登録音響信号と、当該第1登録音響信号よりも周波数が高く前記可聴音域を含まない不可聴音域である第2登録音響信号を記憶し、前記第1観測音響信号と前記第1登録音響信号を比較し前記認証対象者の認証する第1認証を実行し、前記第1認証が成功した後に、前記第2観測音響信号と前記第2登録音響信号を比較する第2認証を実行することをコンピュータに実現させる。個人認証プログラムは、非一時的なコンピュータ可読の記憶媒体に格納されていてもよい。 The personal authentication program according to one aspect of the present invention detects contact with a propagation path that is a part of the head of the person to be authenticated, and when the contact is detected, sends an audible sound range to a part of the head. The first observed acoustic signal observed in the above and the second observed acoustic signal observed by sending the inaudible sound range having a frequency higher than the audible sound range to a part of the head are observed, and the audible person to be certified. The first registered audio signal of the sound range and the second registered audio signal which has a frequency higher than that of the first registered audio signal and is an inaudible sound range which does not include the audible sound range are stored, and the first observed sound signal and the first first registered sound signal are stored. The first authentication that compares the registered acoustic signals and authenticates the person to be authenticated is executed, and after the first authentication is successful, the second authentication that compares the second observed acoustic signal with the second registered audio signal is executed. Make the computer do what you want. The personal authentication program may be stored on a non-temporary computer-readable storage medium.

本発明によれば、精度の高い認証を素早く実行し、認証後のなりすましを防止可能な個人認証装置等を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a personal authentication device or the like that can quickly execute highly accurate authentication and prevent spoofing after authentication.

本発明の第1の実施形態にかかる個人認証装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the personal authentication apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第1の実施形態の個人認証装置の具体的な構成例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the specific configuration example of the personal authentication apparatus of 1st Embodiment. ECTF(Ear Canal Transfer Function:外耳道伝達関数)を示すグラフである。It is a graph which shows ECTF (Ear Canal Transfer Function). 第1の実施形態にかかる個人認証装置におけるユーザ登録の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the user registration in the personal authentication apparatus which concerns on 1st Embodiment. 送出される音響信号の送信タイミングを示すチャート図である。It is a chart figure which shows the transmission timing of the transmitted acoustic signal. 送出される音響信号の波形を概略的に示すグラフ図である。It is a graph which shows schematic the waveform of the transmitted acoustic signal. 観測される音響信号の波形を概略的に示すグラフ図である。It is a graph which shows schematic the waveform of the observed acoustic signal. 同期加算処理後の信号の波形の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the waveform of the signal after the synchronous addition processing. 音響特性としてのインパルス応答の一例を示すグラフ図であるIt is a graph which shows an example of the impulse response as an acoustic characteristic. 音響特性をECTF(Ear Canal Transfer Function)で表わしたグラフ図である。It is a graph which expressed the acoustic characteristic by ECTF (Ear Canal Transfer Function). スペクトル包絡を表すグラフ図である。It is a graph which shows the spectral envelope. 複数人のスペクトル包絡を表すグラフ図である。It is a graph which shows the spectral envelope of a plurality of people. 第1の実施形態にかかる個人認証装置におけるユーザ識別の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the user identification in the personal authentication apparatus which concerns on 1st Embodiment. 送出される音響信号の送信タイミングを示すチャート図である。It is a chart figure which shows the transmission timing of the transmitted acoustic signal. 本発明の第2の実施形態にかかる個人認証装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the personal authentication apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施形態にかかる個人認証装置におけるユーザ識別の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the user identification in the personal authentication apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 本発明の第3の実施形態にかかる個人認証装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the personal authentication apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 各実施形態において適用可能な情報処理装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the information processing apparatus applicable in each embodiment.

一般に、人に聞こえる周波数の範囲(可聴音域)は、低い音で20Hz程度、高い音で20kHz程度である。こうした人に聞こえる音を「可聴音」、人の耳に聞こえないほど高い音を「超音波」(以下、「不可聴音」とも称呼する)、および、人の耳に聞こえないほど低い音を「超低周波音」と称呼する。人に良好に聞こえる音の周波数は2kHz−4kHz程度である。 Generally, the frequency range (audible range) that can be heard by humans is about 20 Hz for low sounds and about 20 kHz for high sounds. Such sounds that can be heard by humans are "audible sounds", sounds that are so high that they cannot be heard by humans are "ultrasonic waves" (hereinafter, also referred to as "infrasounds"), and sounds that are so low that they cannot be heard by humans are "audible". It is called "infrasound". The frequency of sound that humans can hear well is about 2kHz-4kHz.

本実施形態では、耳音響認証に、可聴音と不可聴音とを使用する。一般的にユーザは、自らが所望していない、認証用の可聴音を長時間に亘り聴かねばならぬこと又は一定の時間間隔毎に当該可聴音を聴かねばならぬことを不快に感じる。このため、耳音響認証には不可聴音を用いる方がユーザの負担が軽くて好ましいという意見もある(特許文献2参照)。 In this embodiment, audible sound and inaudible sound are used for otoacoustic emission authentication. In general, the user feels uncomfortable that he / she has to listen to the audible sound for authentication for a long period of time or that he / she has to listen to the audible sound at regular time intervals, which he / she does not want. For this reason, there is an opinion that it is preferable to use an inaudible sound for otoacoustic emission because the burden on the user is light (see Patent Document 2).

しかしながら、本願発明の発明者は、音響信号を送受信しているイヤホンマイク装置の耳への挿抜により外耳道の音響的特徴が変化する中にあっても、可聴音域の音響的特徴は不可聴音域と比して安定している、ということを発見した(詳細は後述する)。本発明の各実施形態はこの考えを基に考案されたものである。 However, the inventor of the present invention considers the acoustic feature of the audible range to be the inaudible range even while the acoustic feature of the ear canal is changed by inserting and removing the earphone / microphone device transmitting and receiving the acoustic signal into the ear. I found that it was relatively stable (details will be described later). Each embodiment of the present invention has been devised based on this idea.

以下、図面を参照して、本発明の各実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は本発明の実施形態における構成を概略的に表している。更に以下に記載される本発明の実施形態は一例であり、その本質を同一とする範囲において適宜変更可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings below, the same or similar parts are designated by the same or similar reference numerals. However, the drawings schematically show the configuration in the embodiment of the present invention. Further, the embodiment of the present invention described below is an example, and can be appropriately changed as long as the essence thereof is the same.

<第1の実施形態>
(個人認証装置)
本発明の第1の実施形態に係る個人認証装置100は、図1に示すように、第1音響信号生成部101、第2音響信号生成部102、音響信号観測部103、音響特性算出部104、特徴抽出部105、識別部106、第1特徴量記憶部107および第2特徴量記憶部108を備える。
<First Embodiment>
(Personal authentication device)
As shown in FIG. 1, the personal authentication device 100 according to the first embodiment of the present invention has a first acoustic signal generation unit 101, a second acoustic signal generation unit 102, an acoustic signal observation unit 103, and an acoustic characteristic calculation unit 104. , A feature extraction unit 105, an identification unit 106, a first feature amount storage unit 107, and a second feature amount storage unit 108.

第1音響信号生成部101は、可聴音域の音響信号(第1音響信号)を生成する。イヤホン14は、この第1音響信号を入力し、ユーザ(認証対象者)の頭部の一部である伝搬路に送出する。ここで、音響信号が送出される頭部の一部は、頭部中の空洞であり外に向かって開口を有するよう形成されている領域、例えば、代表的には聴覚器官の外耳道である。この他、鼻腔であってもよい。尚、外への開口部を有さない頭部中の空洞であってもよい。この他、音響効果を発現させる機器を装着できるまたは近づけることのできる領域の少なくとも一部であってもよい。 The first acoustic signal generation unit 101 generates an acoustic signal (first acoustic signal) in the audible range. The earphone 14 inputs the first acoustic signal and sends it to a propagation path which is a part of the head of the user (authentication target person). Here, a part of the head to which an acoustic signal is sent is a region in the head that is formed to have an outward opening, for example, the ear canal of an auditory organ. In addition, it may be the nasal cavity. It may be a cavity in the head that does not have an opening to the outside. In addition, it may be at least a part of the area where the device that produces the sound effect can be attached or approached.

第2音響信号生成部102は、可聴音域よりも周波数が高い不可聴音域(超音波音域)の音響信号(第2音響信号)を生成する。イヤホン14はこの第2音響信号を入力し、上述したユーザの頭部の一部である伝搬路に送出する。不可聴音域は、可聴音域よりも周波数が高い不可聴音域であることが望ましい。これは第2認証においてユーザに可聴音の発生によるストレスを生じさせないためである。 The second acoustic signal generation unit 102 generates an acoustic signal (second acoustic signal) in an inaudible range (ultrasonic range) having a frequency higher than that in the audible range. The earphone 14 inputs the second acoustic signal and sends it to the propagation path which is a part of the user's head described above. The inaudible range is preferably an inaudible range having a higher frequency than the audible range. This is because the second authentication does not cause stress on the user due to the generation of audible sound.

音響信号観測部103は、イヤホン14に設けられたマイクロホン15の出力信号を入力し、第1音響信号生成部101から送出された可聴音域の音響信号がユーザの頭部の一部を伝搬した後の第1音響信号を観測する。更に、音響信号観測部103は、第2音響信号生成部102から送出された不可聴音域の音響信号がユーザの頭部の一部を伝搬した後の第2音響信号も観測する。尚、第2音響信号生成部102は、音響信号観測部103が第1音響信号を観測した後に、第2音響信号を生成することが好ましい。 The acoustic signal observation unit 103 inputs the output signal of the microphone 15 provided on the earphone 14, and after the acoustic signal in the audible sound range transmitted from the first acoustic signal generation unit 101 propagates through a part of the user's head. Observe the first acoustic signal of. Further, the acoustic signal observation unit 103 also observes the second acoustic signal after the acoustic signal in the inaudible sound range transmitted from the second acoustic signal generation unit 102 propagates in a part of the user's head. It is preferable that the second acoustic signal generation unit 102 generates the second acoustic signal after the acoustic signal observation unit 103 observes the first acoustic signal.

第1および第2音響信号の伝搬路とされる頭部の一部は、より具体的には、頭部を構成する頭蓋骨、脳、感覚器およびその間の空洞の少なくとも一部であってもよい。また、伝搬した後の音響信号には、伝搬路において反射された信号も含まれる。 More specifically, the part of the head that is used as the propagation path of the first and second acoustic signals may be at least a part of the skull, the brain, the sensory organs, and the cavities in between. .. In addition, the acoustic signal after propagation includes a signal reflected in the propagation path.

更に、図1においては第1音響信号生成部101と第2音響信号生成部102とは別々の部とされているが、これは同一の部または装置であっても良い。 Further, in FIG. 1, the first acoustic signal generation unit 101 and the second acoustic signal generation unit 102 are separate units, but they may be the same unit or device.

音響特性算出部104は、音響信号観測部103が観測する第1音響信号に基づいて、ユーザの頭部の一部を伝搬する第1音響信号の音響特性(第1音響特性)を算出する。更に音響特性算出部104は、音響信号観測部103が観測する第2音響信号に基づいて、ユーザの頭部の一部を伝搬する第2音響信号の音響特性(第2音響特性)を算出する。 The acoustic characteristic calculation unit 104 calculates the acoustic characteristic (first acoustic characteristic) of the first acoustic signal propagating in a part of the user's head based on the first acoustic signal observed by the acoustic signal observation unit 103. Further, the acoustic characteristic calculation unit 104 calculates the acoustic characteristic (second acoustic characteristic) of the second acoustic signal propagating in a part of the user's head based on the second acoustic signal observed by the acoustic signal observation unit 103. ..

特徴抽出部105は、算出された第1音響特性から、音響信号を伝搬したユーザに関する特徴量(第1特徴量)を算出する。更に特徴抽出部105は、算出された第2音響特性から、音響信号を伝搬したユーザに関する特徴量(第2特徴量)を算出する。 The feature extraction unit 105 calculates a feature amount (first feature amount) relating to the user who has propagated the acoustic signal from the calculated first acoustic characteristic. Further, the feature extraction unit 105 calculates a feature amount (second feature amount) relating to the user who has propagated the acoustic signal from the calculated second acoustic characteristic.

第1特徴量記憶部107は、所定のユーザに紐付けられた第1音響特性および第1特徴量の少なくとも片方を記憶する。ユーザ数は単数であっても複数であっても良い。第2特徴量記憶部108は、所定のユーザに紐付けられた第2音響特性および第2特徴量の少なくとも片方を記憶する。即ち、一人のユーザに紐付けられる2つの特徴量(第1および第2音響特性、または、第1および第2特徴量)が、2つの記憶部(第1特徴量記憶部107および第2特徴量記憶部108)に格納される。以下、第1特徴量記憶部107および第2特徴量記憶部108に音響特性や特徴量が記憶されているユーザを、登録済みユーザという場合がある。尚、図1においては、第1特徴量記憶部107および第2特徴量記憶部108は別の記憶媒体に格納されるよう描かれているが、これは一つの記憶媒体に格納されていてもよい。更に、無線または有線の回線を介して、当該記憶媒体に接続可能に設定されていても良い。また、音響特性および特徴量のいずれを用いてもユーザ識別は可能であるが、以下においては、主に特徴量を使用して認証を行う例について説明する。 The first feature amount storage unit 107 stores at least one of the first acoustic characteristic and the first feature amount associated with a predetermined user. The number of users may be singular or plural. The second feature amount storage unit 108 stores at least one of the second acoustic characteristic and the second feature amount associated with a predetermined user. That is, two feature quantities (first and second acoustic characteristics, or first and second feature quantities) associated with one user are two storage units (first feature quantity storage unit 107 and second feature quantity). It is stored in the quantity storage unit 108). Hereinafter, a user whose acoustic characteristics and feature amounts are stored in the first feature amount storage unit 107 and the second feature amount storage unit 108 may be referred to as a registered user. In FIG. 1, the first feature amount storage unit 107 and the second feature amount storage unit 108 are drawn so as to be stored in different storage media, but even if they are stored in one storage medium. Good. Further, it may be set to be connectable to the storage medium via a wireless or wired line. Further, although the user can be identified by using either the acoustic characteristic or the feature amount, an example of performing authentication mainly using the feature amount will be described below.

識別部106は、観測された第1音響信号が所定の条件を満たす場合に、ユーザ(認証対象者)の第1認証は成功したと判断し、第2音響信号が所定の条件を満たす場合に、第1認証が成功したユーザ(認証対象者)は同一人物か判断する第2認証は成功したと判断する。例えば、識別部106は、特徴抽出部105に抽出された第1特徴量と第1特徴量記憶部107に格納されている登録済みユーザの第1特徴量とを比較した結果(第1認証)を基に、認証対象ユーザが登録済みユーザかを判断する。更に、識別部106は、特徴抽出部105に抽出された第2特徴量と第2特徴量記憶部108に格納されている登録済みユーザの特徴量とを比較した結果(第2認証)とを基に、登録済みユーザの入れ替わり(なりすまし)が発生していないかを判断する。一般的に、第1特徴量の方は認証精度が高いが、可聴音域であるためユーザが不愉快に感じやすい。よって、識別部106は、ユーザがイヤホンマイク装置を挿入(伝搬路への接触)した直後の初回の当該ユーザの第1認証は第1特徴量を基に行う。これはイヤホンマイク装置の挿入直後であれば、数秒の可聴音は、ユーザにとって認証処理が適切に開始された合図としてストレス無く受け入れられるからである。更に可聴音域の音波は挿入時の振動、微動に対しても堅牢性があり、認証精度が高いため、認証対象のユーザが登録済みユーザか否かを高い信頼度で判別することができるからである。 The identification unit 106 determines that the first authentication of the user (authentication target person) is successful when the observed first acoustic signal satisfies a predetermined condition, and when the second acoustic signal satisfies the predetermined condition. , Judge whether the user (authentication target person) who succeeded in the first authentication is the same person. Judge that the second authentication was successful. For example, the identification unit 106 compares the first feature amount extracted by the feature extraction unit 105 with the first feature amount of the registered user stored in the first feature amount storage unit 107 (first authentication). Based on, it is determined whether the user to be authenticated is a registered user. Further, the identification unit 106 compares the second feature amount extracted by the feature extraction unit 105 with the feature amount of the registered user stored in the second feature amount storage unit 108 (second authentication). Based on this, it is determined whether or not the registered user has been replaced (spoofed). Generally, the first feature amount has higher authentication accuracy, but the user tends to feel unpleasant because it is in the audible range. Therefore, the identification unit 106 performs the first authentication of the user for the first time immediately after the user inserts the earphone / microphone device (contact with the propagation path) based on the first feature amount. This is because, immediately after the earphone / microphone device is inserted, the audible sound for several seconds is accepted without stress by the user as a signal that the authentication process is properly started. Furthermore, sound waves in the audible range are robust against vibration and fine movement during insertion, and the authentication accuracy is high, so it is possible to determine with high reliability whether or not the user to be authenticated is a registered user. is there.

識別部106は、第2特徴量を基に第2認証を行う。これはイヤホンマイク装置の使用時には、ユーザは何らかの処理をしているか別の音を聞いている可能性があり、可聴音による認証は、ユーザの集中力を途切れさせたり、ユーザが認証時にストレスを感じたりすることが考えられるためである。更に、初回の認証処理に成功したユーザであれば、不可聴音(超音波)による認証であっても、なりすまし等を判別するには十分な精度の認証となりえるからである。 The identification unit 106 performs the second authentication based on the second feature amount. This is because when using the earphone / microphone device, the user may be doing something or listening to another sound, and audible sound authentication can disrupt the user's concentration or stress the user during authentication. This is because it is possible to feel it. Further, if the user succeeds in the initial authentication process, even if the authentication is performed by an inaudible sound (ultrasonic wave), the authentication can be performed with sufficient accuracy to discriminate spoofing or the like.

尚、識別部106は、第1認証の結果が成功である場合、または、第1認証および第1認証直後の第2認証の結果が成功である場合に、所定のアクセスを許可し、当該第2認証以降の第2認証の結果が成功である場合に所定のアクセスの許可を継続するようにしてもよい。これにより初回のアクセス許可のセキュリティをより強固なものとすることができる。 In addition, the identification unit 106 permits a predetermined access when the result of the first authentication is successful, or when the result of the first authentication and the second authentication immediately after the first authentication is successful, and the first authentication is performed. If the result of the second authentication after the second authentication is successful, the predetermined access permission may be continued. This makes it possible to strengthen the security of the initial permission.

(個人認証装置の構成例)
図2は、本実施形態にかかる個人認証装置の具体的な構成例を示す図である。図2に示す個人認証装置は、パーソナルコンピュータ(Personal Computer;PC)11、サウンドプロセッサ12、マイクロホンアンプ13、イヤホン14、マイクロホン15(イヤホン14とマイクロホン15とを合わせてイヤホンマイク装置17と称呼する)、およびセンサ18を備える。なお、符号16は、認識対象とされるユーザを表す。
(Configuration example of personal authentication device)
FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration example of the personal authentication device according to the present embodiment. The personal authentication device shown in FIG. 2 includes a personal computer (PC) 11, a sound processor 12, a microphone amplifier 13, an earphone 14, and a microphone 15 (the earphone 14 and the microphone 15 are collectively referred to as an earphone microphone device 17). , And a sensor 18. Reference numeral 16 represents a user to be recognized.

イヤホン14は上述した第1音響信号生成部101および第2音響信号生成部102が送出する音響信号を出力する。また、マイクロホン15は、音響信号を受信し音響信号観測部103に出力する。なお、図2で示すように、マイクロホン15とイヤホン14は、相対的な位置関係が変化しないよう一体型であることが望ましい。ただし、両者の相対的な位置関係が大きく変わらない場合にはその限りではない。イヤホンマイク装置17は、音響信号の伝搬路の一片に当接状態、圧接状態または略嵌合状態で保持される。図2に示す例では、イヤホン14、マイクロホン15、センサ18の構成例として、これらが一体した型のイヤホンマイク装置17を挙げている。このイヤホンマイク装置17は、外耳道入口の中に挿入する。センサ18は、認証対象者の頭部の一部である伝搬路への接触を検知する。一般的にセンサ18は、ユーザが体にこのようなイヤホンマイク装置17を装着しているかを判断可能なセンサ、例えば、温感センサ、光センサ、タッチセンサである。 The earphone 14 outputs an acoustic signal transmitted by the first acoustic signal generation unit 101 and the second acoustic signal generation unit 102 described above. Further, the microphone 15 receives the acoustic signal and outputs it to the acoustic signal observation unit 103. As shown in FIG. 2, it is desirable that the microphone 15 and the earphone 14 are integrated so that the relative positional relationship does not change. However, this does not apply if the relative positional relationship between the two does not change significantly. The earphone / microphone device 17 is held in a contact state, a pressure contact state, or a substantially fitted state with a piece of an acoustic signal propagation path. In the example shown in FIG. 2, an earphone / microphone device 17 in which these are integrated is given as a configuration example of the earphone 14, the microphone 15, and the sensor 18. The earphone / microphone device 17 is inserted into the entrance of the ear canal. The sensor 18 detects contact with a propagation path that is a part of the head of the person to be authenticated. Generally, the sensor 18 is a sensor capable of determining whether or not the user wears such an earphone / microphone device 17 on the body, for example, a warmth sensor, an optical sensor, or a touch sensor.

イヤホンマイク装置17は、上記の例以外に、耳介を覆うタイプのヘッドホンにマイクロホンを設けたもの(耳介タイプのマイクロホン一体型イヤホンマイク装置)によって実現されてもよい。また、イヤホンマイク装置17は、受話器部分にマイクロホンを設けた電話機によって実現されてもよい。なお、そのような場合に、左の外耳道入口等に位置するイヤホン14から送出した音響信号を、右耳の外耳道入口等に位置するマイクロホン15で観測する、またはこの反対を行うなど、左右で機能を分けてもよい。 In addition to the above example, the earphone / microphone device 17 may be realized by a type of headphone that covers the auricle with a microphone (auricle type microphone integrated earphone / microphone device). Further, the earphone / microphone device 17 may be realized by a telephone provided with a microphone in the receiver portion. In such a case, the acoustic signal transmitted from the earphone 14 located at the entrance of the left ear canal or the like is observed by the microphone 15 located at the entrance of the ear canal of the right ear, or vice versa. May be divided.

音響特性算出部104、特徴抽出部105および識別部106は、それぞれPC11が備える、個人認証プログラムに従って動作するCPU(Central Processing Unit)及びメモリにより実現される。PC11の具体的構成例については後述する(図18参照)。また、第1特徴量記憶部107および第2特徴量記憶部108は、PC11が備えるハードディスク等の記憶媒体により実現される。 The acoustic characteristic calculation unit 104, the feature extraction unit 105, and the identification unit 106 are each realized by a CPU (Central Processing Unit) and a memory that operate according to a personal authentication program provided in the PC 11. A specific configuration example of the PC 11 will be described later (see FIG. 18). Further, the first feature amount storage unit 107 and the second feature amount storage unit 108 are realized by a storage medium such as a hard disk included in the PC 11.

次に、可聴音域と不可聴音域との認証の堅牢性の違いについて説明する。図3は、同一人物がイヤホンマイク装置17の同耳への挿抜を10回繰り返した際の、ECTF(Ear Canal Transfer Function:外耳道伝達関数)を示すグラフである。当該グラフの縦軸は音波の振幅(dB:デシベル)を示し、横軸は周波数(Hz:ヘルツ)を示す。図3を参照すると、0kHz<周波数<20kHz程度までは、挿抜を繰り返してもECTFのグラフは高い割合で重複する。即ち、イヤホンマイク装置17の挿入位置の微動に対しても高い堅牢性(再現性)を有する。尚、同グラフが示すように、20kHz以降はECTFの再現性は徐々に低くなっていく。可聴音の高音域は上述のように20kHz程度であるため、ECTFにおいて、可聴音は不可聴音と比して、挿抜動作に左右されず、認証率が高いと換言できる。尚、一般的に、可聴音域の認証成功率は97%程度、不可聴音域の認証成功率は90%程度とされる。よってこれら可聴音域および不可聴音域の認証結果を組み合わせれば、可聴音域のみでの認証よりもユーザに負担がかからず、不可聴音域のみでの認証結果よりも高い精度の認証結果を得ることができる。 Next, the difference in the robustness of authentication between the audible range and the inaudible range will be described. FIG. 3 is a graph showing ECTF (Ear Canal Transfer Function) when the same person repeatedly inserts and removes the earphone / microphone device 17 into the same ear 10 times. The vertical axis of the graph shows the amplitude (dB: decibel) of the sound wave, and the horizontal axis shows the frequency (Hz: hertz). With reference to FIG. 3, the ECTF graphs overlap at a high rate even if the insertion and removal are repeated up to about 0 kHz <frequency <20 kHz. That is, it has high robustness (reproducibility) even with respect to slight movements of the insertion position of the earphone / microphone device 17. As the graph shows, the reproducibility of ECTF gradually decreases after 20 kHz. Since the treble range of the audible sound is about 20 kHz as described above, in ECTF, the audible sound is not affected by the insertion / removal operation as compared with the inaudible sound, and it can be said that the authentication rate is high. Generally, the authentication success rate of the audible range is about 97%, and the authentication success rate of the inaudible range is about 90%. Therefore, by combining these authentication results of the audible range and the inaudible range, the user is less burdened than the authentication result of only the audible range, and the authentication result with higher accuracy than the authentication result of only the inaudible range can be obtained. Can be done.

(個人認証装置の動作)
次に、第1の実施形態に係る個人認証装置100の動作について説明する。本実施形態の動作は、「1.ユーザの登録」と「2.ユーザの識別」とに分けられる。
以下、「1.ユーザの登録」の動作について図4に示すフローチャートを参照して説明する。尚、ユーザの登録であるか識別であるかの判断は、識別部106が行う。識別部106は、例えば、第1特徴量記憶部107に一致する特徴量が格納されていない場合、イヤホンマイク装置17の電源が投入された場合、または、ユーザのイヤホンマイク装置17の挿入を、音響信号観測部103が音響信号の変化により検知した場合等にユーザ登録処理であると判断する。尚、判断手法はこれに限られない。
(Operation of personal authentication device)
Next, the operation of the personal authentication device 100 according to the first embodiment will be described. The operation of this embodiment is divided into "1. user registration" and "2. user identification".
Hereinafter, the operation of "1. User registration" will be described with reference to the flowchart shown in FIG. It should be noted that the identification unit 106 determines whether the user is registered or identified. The identification unit 106 may, for example, store a feature amount that matches the first feature amount storage unit 107, turn on the power of the earphone / microphone device 17, or insert the user's earphone / microphone device 17. When the acoustic signal observation unit 103 detects a change in the acoustic signal, it is determined that the user registration process is performed. The judgment method is not limited to this.

まずステップS101において、第1音響信号生成部101は、第1音響信号を生成し、イヤホン14から出力する。その次に第2音響信号生成部102は、第2音響信号を生成し、イヤホン14から送出する。図5は、第1音響信号および第2音響信号の送出のタイミングを模式的に示すチャートである。当該グラフの縦軸は周波数(kHz)を示し、横軸は時間(t)を示す。最初に、第1音響信号生成部101が、認証対象となるユーザの頭部の一部に向けて、所定間隔(n)毎に可聴音域の第1音響信号を複数回送出する。これは精度の観点から複数回数送出されることが好ましいからである。図5では第1音響信号生成部101は、0.2秒毎に可聴音として最低限の周波数(説明の簡略のため図5では0kHzと例示される)から20kHzまでの第1音響信号を5回送出する。 First, in step S101, the first acoustic signal generation unit 101 generates the first acoustic signal and outputs it from the earphone 14. Next, the second acoustic signal generation unit 102 generates the second acoustic signal and sends it out from the earphone 14. FIG. 5 is a chart schematically showing the transmission timing of the first acoustic signal and the second acoustic signal. The vertical axis of the graph indicates frequency (kHz), and the horizontal axis indicates time (t). First, the first acoustic signal generation unit 101 transmits the first acoustic signal in the audible range a plurality of times at predetermined intervals (n) toward a part of the head of the user to be authenticated. This is because it is preferable to send a plurality of times from the viewpoint of accuracy. In FIG. 5, the first acoustic signal generation unit 101 transmits the first acoustic signal from the minimum frequency as an audible sound (exemplified as 0 kHz in FIG. 5 for simplification of explanation) to 20 kHz five times every 0.2 seconds. To do.

その後、第2音響信号生成部102は、上述した第1音響信号生成部101と同様に、認証対象となるユーザの頭部の一部に向けて、所定間隔(n)毎に不可聴音域の第2音響信号を複数回送出する。例えば、図5では、第2音響信号生成部102は、0.2秒毎に20kHzから40kHzまでの第2音響信号を5回送出する。 After that, the second acoustic signal generation unit 102, like the first acoustic signal generation unit 101 described above, has an inaudible sound range at predetermined intervals (n) toward a part of the head of the user to be authenticated. The second acoustic signal is transmitted multiple times. For example, in FIG. 5, the second acoustic signal generation unit 102 transmits the second acoustic signal from 20 kHz to 40 kHz five times every 0.2 seconds.

尚、第1音響特性および第1特徴量が抽出されるのは可聴音域であり、第2音響特性および第2特徴量が抽出されるのは不可聴音域であることが好ましいが、必ずしもこれに限られることはない。これは、認証対象となるユーザの頭部等の形状や、使用する音響信号および特徴量の種類によっては、精度の高い音響信号および特徴量が抽出できる周波数の範囲が異なる場合があるからである。このため、設計者は、可聴音域および不可聴音域のうち、高い精度で音響特性等が算出可能な帯域を設定しても良い。 It is preferable that the first acoustic characteristic and the first feature amount are extracted in the audible range, and the second acoustic characteristic and the second feature amount are extracted in the inaudible range, but this is not always the case. There is no limit. This is because the range of frequencies from which highly accurate acoustic signals and features can be extracted may differ depending on the shape of the user's head and the like to be authenticated and the types of acoustic signals and features used. .. Therefore, the designer may set a band within the audible range and the inaudible range in which the acoustic characteristics and the like can be calculated with high accuracy.

図6は送出される音響信号(第1音響信号および第2音響信号)の波形を時間領域表現で概略的に示すグラフ図である。縦軸は時刻tにおける計測された音響信号の信号値の振幅、横軸は時間tを表わす。第1音響信号生成部101および第2音響信号生成部102が生成した音響信号は、例えば、外耳道入口から外耳道に向けて送出されてもよい。このとき、これらの音響信号には、インパルス応答(Impulse Response)を計測する目的で広く用いられているM系列信号(maximal length sequence)や、TSP(Time Stretched Pulse)信号等を使ってもよい。 FIG. 6 is a graph diagram schematically showing the waveforms of the transmitted acoustic signals (first acoustic signal and second acoustic signal) in the time domain representation. The vertical axis represents the amplitude of the signal value of the measured acoustic signal at time t, and the horizontal axis represents time t. The acoustic signals generated by the first acoustic signal generation unit 101 and the second acoustic signal generation unit 102 may be transmitted from, for example, the entrance of the ear canal toward the ear canal. At this time, as these acoustic signals, an M-sequence signal (maximal length sequence) widely used for the purpose of measuring an impulse response, a TSP (Time Stretched Pulse) signal, or the like may be used.

尚、送出間隔や音域(周波数)の設定値は一例であり、使用する機器や用途等に応じ適宜変更が可能である。 The transmission interval and the set value of the range (frequency) are examples, and can be changed as appropriate according to the equipment to be used, the application, and the like.

ステップS102において、音響信号観測部103は、認証対象であるユーザの頭部の一部を伝搬した後の第1音響信号を観測する。同様に、音響信号観測部103は、認証対象のユーザの頭部の一部を伝搬した後の第2音響信号を観測する。 In step S102, the acoustic signal observation unit 103 observes the first acoustic signal after propagating a part of the head of the user to be authenticated. Similarly, the acoustic signal observation unit 103 observes the second acoustic signal after propagating a part of the head of the user to be authenticated.

図7は観測される音響信号(第1音響信号および第2音響信号)の波形を時間領域表現で概略的に示すグラフ図である。当該グラフにおいて、縦軸は時刻tにおける計測された音響信号の信号値(振幅)を示し、横軸は時間(t)を示す。観測される第1音響信号は、外耳道伝播の際に、心拍音、運動音(関節音や筋肉音)、呼吸音、発声音等の、体内で発生する雑音の影響を受け、図6のグラフから図7のグラフのように変化する。 FIG. 7 is a graph diagram schematically showing the waveforms of the observed acoustic signals (first acoustic signal and second acoustic signal) in the time domain representation. In the graph, the vertical axis represents the signal value (amplitude) of the measured acoustic signal at time t, and the horizontal axis represents time (t). The observed first acoustic signal is affected by noises generated in the body such as heartbeat sounds, motion sounds (joint sounds and muscle sounds), breath sounds, and vocal sounds during propagation in the external auditory canal, and the graph in FIG. Changes from to as shown in the graph of FIG.

更に、音響信号観測部103は、同期加算処理を行い、観測された音響信号(第1音響信号および第2音響信号)内の雑音を除去する。図8は、上述した0.2秒間における同期加算処理後の信号の波形を示す。 Further, the acoustic signal observation unit 103 performs a synchronous addition process to remove noise in the observed acoustic signals (first acoustic signal and second acoustic signal). FIG. 8 shows the waveform of the signal after the synchronous addition processing in 0.2 seconds described above.

ステップS103において、音響特性算出部104は、送出された第1音響信号(図6参照)と観測された(同期加算処理後のものも含む)第1音響信号(図7、図8参照)とを比較して、それらの変化から、第1音響信号がユーザの頭部の一部を伝搬する際の音響特性(第1音響特性)を算出する。同様に、音響特性算出部104は、送出された第2音響信号(図6参照)と観測された(同期加算処理後のものも含む)第2音響信号(図7、図8参照)とを比較して、それらの変化から、第2音響信号がユーザの頭部の一部を伝搬する際の音響特性(第2音響特性)を算出する。 In step S103, the acoustic characteristic calculation unit 104 includes the transmitted first acoustic signal (see FIG. 6) and the observed first acoustic signal (including the one after the synchronous addition process) (see FIGS. 7 and 8). The acoustic characteristics (first acoustic characteristics) when the first acoustic signal propagates through a part of the user's head are calculated from those changes. Similarly, the acoustic characteristic calculation unit 104 picks up the transmitted second acoustic signal (see FIG. 6) and the observed second acoustic signal (including the one after the synchronous addition process) (see FIGS. 7 and 8). By comparison, the acoustic characteristics (second acoustic characteristics) when the second acoustic signal propagates through a part of the user's head are calculated from those changes.

音響特性(第1音響特性および第2音響特性)とは、音響信号を送出した際に、それが対象(本発明ではユーザの頭部の一部)をどのように伝播して観測されるかを表す特性である。観測される音響信号は送出された信号に依存して変わるが、原理的に、インパルス信号と呼ばれる突発的で非常に短い音響信号を送出した際に観測される信号がわかれば、任意の送出信号に対する観測信号が計算できるため、インパルス信号に対して観測される信号、すなわちインパルス応答が代表的な音響特性である。また、インパルス応答にフーリエ解析を施して得られる伝達関数(TF:Transfer Function)もまた、代表的な音響特性である。音響特性には、音響信号が生体内でどのように反射および/または減衰するかの情報が含まれることが好ましい。 The acoustic characteristics (first acoustic characteristic and second acoustic characteristic) are how an acoustic signal propagates and is observed by propagating an object (a part of the user's head in the present invention) when it is transmitted. It is a characteristic that represents. The observed acoustic signal changes depending on the transmitted signal, but in principle, if the signal observed when a sudden and very short acoustic signal called an impulse signal is transmitted is known, an arbitrary transmitted signal can be obtained. Since the observation signal for the impulse signal can be calculated, the signal observed for the impulse signal, that is, the impulse response is a typical acoustic characteristic. A transfer function (TF) obtained by performing a Fourier analysis on an impulse response is also a typical acoustic characteristic. The acoustic properties preferably include information on how the acoustic signal is reflected and / or attenuated in vivo.

以下、伝搬路が外耳道であることを前提として説明する。図9は、音響特性算出部104により算出された音響特性を時間領域表現で示したECIR(Ear Canal Impulse Response:外耳道インパルス応答)のグラフである。図9に示すグラフは、横軸が時刻tを示し、縦軸が時刻tにおける観測された音響信号の外耳道インパルス応答の値h(t)を示す。尚、送出される音響信号の信号値x(t)と、伝搬後に観測される音響信号の信号値y(t)と、外耳道インパルス応答の値h(t)との間には以下の式(1)に示す関係性がある。尚、τはシフト係数である。 Hereinafter, the description will be made on the assumption that the propagation path is the ear canal. FIG. 9 is a graph of ECIR (Ear Canal Impulse Response) showing the acoustic characteristics calculated by the acoustic characteristic calculation unit 104 in the time domain representation. In the graph shown in FIG. 9, the horizontal axis represents the time t, and the vertical axis represents the value h (t) of the external auditory canal impulse response of the observed acoustic signal at the time t. The following equation (t) is used between the signal value x (t) of the transmitted acoustic signal, the signal value y (t) of the acoustic signal observed after propagation, and the value h (t) of the impulse response of the external auditory canal. There is a relationship shown in 1). Τ is a shift coefficient.

Figure 2021002357
Figure 2021002357

音響特性は、ECTF(Ear Canal Transfer Function:外耳道伝達関数)であってもよい。図10は図9に示す音響特性を周波数領域で表わしたECTFのグラフである。当該グラフは、縦軸が振幅(dB)を示し、横軸が周波数(kHz)を示す。当該グラフでは、不可聴音域と比して、可聴音域には複数の極大(山)と極小(谷)が鮮明に観測されることが分かる。 The acoustic characteristic may be ECTF (Ear Canal Transfer Function). FIG. 10 is a graph of ECTF showing the acoustic characteristics shown in FIG. 9 in the frequency domain. In the graph, the vertical axis represents the amplitude (dB) and the horizontal axis represents the frequency (kHz). In the graph, it can be seen that a plurality of maximums (mountains) and minimums (valleys) are clearly observed in the audible range as compared with the inaudible range.

ステップS104において、特徴抽出部105は、音響特性算出部104により算出された第1音響特性から特徴量(第1特徴量)を算出する。 In step S104, the feature extraction unit 105 calculates the feature amount (first feature amount) from the first acoustic characteristic calculated by the acoustic characteristic calculation unit 104.

ここで特徴量(第1特徴量および後述する第2特徴量)とは、音響信号に何らかの処理を施して抽出された、求められる処理(本発明では個人の認証)にとって有用な数値である。音響特徴量とも称呼される。例えば、音声認識で広く用いられるMFCC(Mel-Frequency Cepstrum Coefficients:メルケプストラム係数)は、音響信号に対してフーリエ解析、対数化、メル変換、離散コサイン変換などの処理を施して得られる、代表的な音響特徴量である。MFCCは、人間の音声知覚を考慮しつつ声道特性を表わす。尚、ECIRをFFT (Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)処理したものがECTFであり、ECTFに上述の処理を施して得られるケプストラムの低次成分がMFCCである。 Here, the feature amount (the first feature amount and the second feature amount described later) is a numerical value useful for the required processing (individual authentication in the present invention) extracted by applying some processing to the acoustic signal. Also called acoustic features. For example, MFCC (Mel-Frequency Cepstrum Coefficients), which is widely used in speech recognition, is a typical acoustic signal obtained by subjecting an acoustic signal to processing such as Fourier analysis, logarithmization, mel conversion, and discrete cosine transform. Acoustic features. MFCC expresses vocal tract characteristics while considering human speech perception. The ECIR processed by FFT (Fast Fourier Transform) is ECTF, and the low-order component of cepstrum obtained by subjecting ECTF to the above processing is MFCC.

第1特徴量には、音響特性として算出されたインパルス応答や伝達関数がそのまま用いられてもよい。すなわち、特徴抽出部105は、第1音響特性としてのインパルス応答の各時刻の値や伝達関数の各周波数の値を特徴量としてもよい。 The impulse response or transfer function calculated as the acoustic characteristic may be used as it is for the first feature amount. That is, the feature extraction unit 105 may use the value of each time of the impulse response as the first acoustic characteristic and the value of each frequency of the transfer function as the feature quantity.

図11はあるECTFスペクトル包絡を表すグラフである。当該グラフにおいて、横軸は周波数(Hz)を示し、縦軸は音圧を示す(共に対数尺度)。図11のグラフに示すユーザの特徴量は、1.5kHz−1.8kHz辺りに最初の極大を形成し、3kHz−4kHz辺りに最初の極小を形成し、5kHz−8kHz辺りに再度極大を形成する。5kHz−8kHz辺りの極大時における外耳道外口から鼓膜までの距離は平均2−3cm程度である。この形状またはこれに関連する数値が当該ユーザの特徴量となる。図12にスペクトル包絡を表わす別のグラフを示す。図12(a)は男性A、図12(b)は男性B、図12(c)は女性Cに対応する1回目および30回目測定時のMFCCのグラフを示している。グラフ中、丸で囲まれた箇所が各人に固有の特徴となる。尚、低音(可聴音域)であるため、1回目の計測であろうと30回目の計測であろうと高い一致率となることがグラフから観測される。 FIG. 11 is a graph showing a certain ECTF spectral envelope. In the graph, the horizontal axis indicates frequency (Hz) and the vertical axis indicates sound pressure (both are logarithmic scales). The user features shown in the graph of FIG. 11 form the first maximum around 1.5kHz-1.8kHz, the first minimum around 3kHz-4kHz, and the maximum again around 5kHz-8kHz. The average distance from the outer mouth of the ear canal to the eardrum at the maximum around 5kHz-8kHz is about 2-3 cm. This shape or a numerical value related thereto is the feature amount of the user. FIG. 12 shows another graph showing the spectral envelope. FIG. 12 (a) shows a graph of MFCC at the first and 30th measurements corresponding to male A, FIG. 12 (b) shows male B, and FIG. 12 (c) shows female C. In the graph, the circled parts are the characteristics unique to each person. Since it is a bass (audible range), it is observed from the graph that a high concordance rate is obtained regardless of whether it is the first measurement or the thirtieth measurement.

特徴抽出部105は、同様の手法により、音響特性算出部104により算出された第2音響特性からも特徴量(第2特徴量)を算出する。 The feature extraction unit 105 calculates the feature amount (second feature amount) from the second acoustic characteristic calculated by the acoustic characteristic calculation unit 104 by the same method.

ステップS105において、識別部106は、特徴抽出部105から取得する第1特徴量を第1特徴量記憶部107に格納する。更に、識別部106は、特徴抽出部105から取得する第2特徴量を第2特徴量記憶部108に格納する。具体的に、例えば特徴量がECTFだとすると、識別部106は、図10に示すグラフの0kHz−20kHzのグラフまたはこれらを表わす数値を第1特徴量として第1特徴量記憶部107に格納し、20kHz−40kHzのグラフまたはこれらを表わす数値を第2特徴量として第2特徴量記憶部108に格納する。 In step S105, the identification unit 106 stores the first feature amount acquired from the feature extraction unit 105 in the first feature amount storage unit 107. Further, the identification unit 106 stores the second feature amount acquired from the feature extraction unit 105 in the second feature amount storage unit 108. Specifically, for example, assuming that the feature amount is ECTF, the identification unit 106 stores the 0kHz-20kHz graph of the graph shown in FIG. 10 or a numerical value representing these as the first feature amount in the first feature amount storage unit 107, and stores the graph at 20kHz. A graph of −40 kHz or a numerical value representing these is stored in the second feature quantity storage unit 108 as the second feature quantity.

以上により、ユーザ登録処理は終了する。 With the above, the user registration process is completed.

次に、「2.ユーザの識別」の動作について図13に示すフローチャートを参照して説明する。尚、ステップS201〜S207までが可聴音域での第1特徴量を利用した第1認証処理であり、ステップS208〜S215までが不可聴音域での第2特徴量を利用した第2認証処理である。 Next, the operation of "2. User identification" will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Steps S201 to S207 are the first authentication process using the first feature amount in the audible range, and steps S208 to S215 are the second authentication process using the second feature amount in the inaudible range. ..

まず認証対象者がイヤホンマイク装置17を自らの頭部の一部である伝搬路(例えば外耳道入口)に挿入すると、センサ18が伝搬路への接触を検知する。ステップS201において、第1音響信号生成部101が、可聴音域の信号(第1音響信号)を生成し、所定間隔毎にイヤホン14を介し伝搬路へ送出する。 First, when the person to be authenticated inserts the earphone / microphone device 17 into the propagation path (for example, the entrance of the ear canal) which is a part of his / her head, the sensor 18 detects the contact with the propagation path. In step S201, the first acoustic signal generation unit 101 generates a signal in the audible range (first acoustic signal) and sends it to the propagation path via the earphone 14 at predetermined intervals.

ステップS202において、音響信号観測部103は、第1音響信号が、認証対象であるユーザの頭部の一部を伝搬した後の音響信号を、マイクロホン15を介し受信し、観測する。 In step S202, the acoustic signal observation unit 103 receives and observes the acoustic signal after the first acoustic signal propagates through a part of the head of the user to be authenticated via the microphone 15.

図14は、まずステップS201およびS202における、第1音響信号および第2音響信号の送出のタイミングを模式的に示すチャートである。当該グラフの縦軸は音波の周波数(kHz)を示し、横軸は時間(t)を示す。最初に、第1音響信号生成部101が、認証対象となるユーザの頭部の一部に向けて、所定間隔(n)毎に、生成した可聴音域の第1音響信号を複数回(図14では5回)送出する。その後、第2音響信号生成部102は、上述した第1音響信号生成部101と同様に、認証対象となるユーザの頭部の一部に向けて、所定間隔(n)毎に、生成した不可聴音域の第2音響信号を生成し、複数回(図14では5回)イヤホン14を介して伝搬路へ送出する。 FIG. 14 is a chart schematically showing the transmission timing of the first acoustic signal and the second acoustic signal in steps S201 and S202. The vertical axis of the graph shows the frequency (kHz) of the sound wave, and the horizontal axis shows the time (t). First, the first acoustic signal generation unit 101 generates the first acoustic signal in the audible range a plurality of times (FIG. 14) toward a part of the head of the user to be authenticated at predetermined intervals (n). Then 5 times). After that, the second acoustic signal generation unit 102, like the first acoustic signal generation unit 101 described above, is unable to generate at predetermined intervals (n) toward a part of the head of the user to be authenticated. A second acoustic signal in the listening range is generated and transmitted to the propagation path a plurality of times (five times in FIG. 14) via the earphone 14.

ステップS203において、音響特性算出部104は、第1音響信号と、音響信号観測部103に観測された第1音響信号とを比較して、それらの変化から、第1音響信号がユーザの頭部の一部を伝搬した際の該音響信号の音響特性(第1音響特性)を算出する。 In step S203, the acoustic characteristic calculation unit 104 compares the first acoustic signal with the first acoustic signal observed by the acoustic signal observation unit 103, and from the changes thereof, the first acoustic signal is the head of the user. The acoustic characteristic (first acoustic characteristic) of the acoustic signal when propagating a part of the sound signal is calculated.

ステップS204において、特徴抽出部105は、音響特性算出部104により算出された第1音響特性から特徴量(第1特徴量)を算出する。 In step S204, the feature extraction unit 105 calculates the feature amount (first feature amount) from the first acoustic characteristic calculated by the acoustic characteristic calculation unit 104.

ステップS205において、識別部106は、特徴抽出部105から取得する第1特徴量が、第1特徴量記憶部107に格納される特徴量のいずれかと一致するか、即ち認証対象であるユーザが登録済みユーザであるかを判断する。 In step S205, the identification unit 106 matches whether the first feature amount acquired from the feature extraction unit 105 matches any of the feature amounts stored in the first feature amount storage unit 107, that is, the user who is the authentication target is registered. Determine if you are a completed user.

ステップS206において、識別部106は、登録済みユーザであると判断した場合、処理をステップS207へ進める。一致しない場合、処理はステップS215へ進められる。 If the identification unit 106 determines in step S206 that the user is a registered user, the process proceeds to step S207. If they do not match, the process proceeds to step S215.

ステップS207において、識別部106は、第1認証処理が成功したとして、登録済みユーザに所定装置へのアクセス行為を許可する。所定装置へのアクセスとは、例えば、あるシステムへのログイン、ログイン後のシステム等内部のアプリケーションやデータベースの使用である。使用可能なアプリケーションやデータベースは登録済みユーザ毎に異なるように設定されても良い。 In step S207, the identification unit 106 permits the registered user to access the predetermined device, assuming that the first authentication process is successful. Access to a predetermined device is, for example, login to a certain system, use of an internal application or database such as a system after login. The applications and databases that can be used may be set differently for each registered user.

ステップS208において、所定時間、例えば10秒が経過すると、処理はステップS209に進められ、アクセス許可を継続するかの第2認証処理が実行される。 In step S208, when a predetermined time, for example, 10 seconds elapses, the process proceeds to step S209, and a second authentication process for continuing the access permission is executed.

まずステップS209において、第2音響信号生成部102が、認証対象となるユーザの頭部の一部に向けて、生成した不可聴音域の信号(第2音響信号)を、イヤホン14を介して、所定間隔毎に送出する。 First, in step S209, the second acoustic signal generation unit 102 directs the generated inaudible sound range signal (second acoustic signal) toward a part of the head of the user to be authenticated via the earphone 14. It is sent out at predetermined intervals.

ステップS210において、音響信号観測部103は、第2音響信号が、認証対象であるユーザの頭部の一部を伝搬した後の音響信号を、マイクロホン15を介して受信し、観測する。 In step S210, the acoustic signal observation unit 103 receives and observes the acoustic signal after the second acoustic signal propagates through a part of the head of the user to be authenticated via the microphone 15.

ステップS211において、音響特性算出部104は、第2音響信号と、音響信号観測部103に観測された第2音響信号とを比較して、それらの変化から、第2音響信号がユーザの頭部の一部を伝搬した際の該音響信号の音響特性(第2音響特性)を算出する。 In step S211 the acoustic characteristic calculation unit 104 compares the second acoustic signal with the second acoustic signal observed by the acoustic signal observation unit 103, and from the change thereof, the second acoustic signal is the head of the user. The acoustic characteristic (second acoustic characteristic) of the acoustic signal when propagating a part of the sound signal is calculated.

ステップS212において、特徴抽出部105は、音響特性算出部104により算出された第2音響特性から特徴量(第2特徴量)を算出する。 In step S212, the feature extraction unit 105 calculates the feature amount (second feature amount) from the second acoustic characteristic calculated by the acoustic characteristic calculation unit 104.

ステップS213において、識別部106は、特徴抽出部105から取得する第2特徴量が、第2特徴量記憶部108に格納される特徴量のいずれかと一致するか、即ち認証対象であるユーザが登録済みユーザであるかを判断する。 In step S213, in the identification unit 106, whether the second feature amount acquired from the feature extraction unit 105 matches any of the feature amounts stored in the second feature amount storage unit 108, that is, the user who is the authentication target is registered. Determine if you are a completed user.

ステップS214において、識別部106は、登録済みユーザであると判断した場合、処理をステップS216へ進める。一致しない場合、処理はステップS215へ進められる。 If the identification unit 106 determines in step S214 that the user is a registered user, the process proceeds to step S216. If they do not match, the process proceeds to step S215.

ステップS215において、識別部106は、第1認証処理または第2処理が失敗したとして、認証対象ユーザの所定装置へのアクセスを不許可とし、当該アクセスを切断する。 In step S215, the identification unit 106 disallows the access to the predetermined device of the authentication target user and disconnects the access, assuming that the first authentication process or the second process has failed.

ステップS216において、識別部106は、第2認証処理が成功したとして、登録済みユーザの所定装置へのアクセス行為の継続を許可する。その後、処理はステップS208へ進められ、所定時間の経過後に再度第2認証処理が実行される。具体的には、図14に示す、最初の第2の音響信号送信後の待ち時間(m)の経過後に、再度、第2の音響信号が送信される。 In step S216, the identification unit 106 permits the registered user to continue accessing the predetermined device, assuming that the second authentication process is successful. After that, the process proceeds to step S208, and the second authentication process is executed again after the elapse of a predetermined time. Specifically, after the lapse of the waiting time (m) after the transmission of the first second acoustic signal shown in FIG. 14, the second acoustic signal is transmitted again.

尚、第2認証処理は、センサ18が、ユーザによるイヤホンマイク装置17の抜去を検知しない限り繰り返される。 The second authentication process is repeated unless the sensor 18 detects the removal of the earphone / microphone device 17 by the user.

逆に、センサ18が、イヤホンマイク装置17の挿入を検知すると、次は「1.ユーザの登録」の処理が再度開始される。イヤホンマイク装置17の挿入の検知は、センサ18以外を用いても良い。例えば、ユーザにイヤホンマイク装置17の挿抜行為の都度、イヤホンマイク装置の電源投入を依頼しても良い。または、ユーザのイヤホンマイク装置17の挿入を、音響信号観測部103が観測する音響信号の変化により検知してもよい。 On the contrary, when the sensor 18 detects the insertion of the earphone / microphone device 17, the process of "1. User registration" is restarted. A sensor other than the sensor 18 may be used to detect the insertion of the earphone / microphone device 17. For example, the user may be requested to turn on the power of the earphone / microphone device each time the earphone / microphone device 17 is inserted / removed. Alternatively, the insertion of the user's earphone / microphone device 17 may be detected by a change in the acoustic signal observed by the acoustic signal observation unit 103.

この他、識別部106は、1対1認証を用いてもよいし、1対N認証を用いてもよい。ここで、Nは1以上の整数である。 In addition, the identification unit 106 may use one-to-one authentication or one-to-N authentication. Here, N is an integer of 1 or more.

識別部106は、1対1認証を用いる場合には、認証対象とされたユーザの特徴量(特徴抽出部105により得られた特徴量)と、登録済みユーザとの特徴量とを、1対1で比較する。このとき、個人認証装置の管理者は、予めユーザIDなどを用いて、どの登録済みユーザとの比較を行うかの指定を、識別部106に与えてもよい。識別部106は、1対1認証を用いる場合に、例えば、認証対象とされたユーザの特徴量と、指定された登録済みユーザの特徴量との間の距離を計算し、距離が閾値よりも小さい場合に、両者が同一人であると判定してもよい。一方、ユーザ識別部106は、計算された距離が閾値よりも大きい場合に、両者が異なる人間であると判定してもよい。 When one-to-one authentication is used, the identification unit 106 sets a pair of the feature amount of the user to be authenticated (the feature amount obtained by the feature extraction unit 105) and the feature amount of the registered user. Compare with 1. At this time, the administrator of the personal authentication device may give the identification unit 106 a designation as to which registered user is to be compared with the user ID or the like in advance. When one-to-one authentication is used, the identification unit 106 calculates, for example, the distance between the feature amount of the user to be authenticated and the feature amount of the designated registered user, and the distance is greater than the threshold value. If they are small, it may be determined that they are the same person. On the other hand, the user identification unit 106 may determine that they are different human beings when the calculated distance is larger than the threshold value.

識別部106は、1対N認証を用いる場合には、認証対象となるユーザと、登録済みユーザN人とを比較する。識別部106は、認証対象となるユーザの特徴量に対して、N人の登録済みユーザの各々の特徴量との間の距離を計算し、適当な閾値を設け、当該閾値内において最も距離の近い登録済みユーザが、認証対象とされたユーザであると判定する。また、識別部106は、1対1認証と1対N認証とを組み合わせて用いることも可能である。その場合、ユーザ識別部106は、1対N認証を行って最も距離の小さい登録済みユーザを抽出した後で、抽出された登録済みユーザを比較対象にして1対1認証を行ってもよい。また、算出する距離の尺度は、ユークリッド距離(Euclid distance)、コサイン距離(cosine distance)等が考えられるが、これらに限定されない。 When 1-to-N authentication is used, the identification unit 106 compares the user to be authenticated with N registered users. The identification unit 106 calculates the distance between the feature amount of each of the N registered users with respect to the feature amount of the user to be authenticated, sets an appropriate threshold value, and sets the distance most within the threshold value. It is determined that the closest registered user is the user to be authenticated. Further, the identification unit 106 can also be used in combination with one-to-one authentication and one-to-N authentication. In that case, the user identification unit 106 may perform 1-to-N authentication to extract the registered user having the shortest distance, and then perform 1-to-1 authentication with the extracted registered user as a comparison target. Further, the scale of the calculated distance may be, but is not limited to, the Euclidean distance, the cosine distance, and the like.

また、上記では、第1特徴量記憶部107および第2特徴量記憶部108が、予め複数人から得られた特徴量を記憶する例を説明したが、特徴量の代わりに統計モデルを保存してもよい。統計モデルは、例えば、ユーザ毎に複数回特徴量を取得して、その平均値と分散値またはそれらを用いて算出された関係式であってもよい。また、統計モデルは、GMM(Gaussian Mixture Model)や、SVM(Support Vector Machine)、ニューラルネットワークを使ったモデル等であってもよい。 Further, in the above description, an example in which the first feature amount storage unit 107 and the second feature amount storage unit 108 store the feature amounts obtained from a plurality of people in advance has been described, but a statistical model is stored instead of the feature amount. You may. The statistical model may be, for example, an average value and a variance value obtained by acquiring the feature quantity a plurality of times for each user, or a relational expression calculated by using them. Further, the statistical model may be a GMM (Gaussian Mixture Model), an SVM (Support Vector Machine), a model using a neural network, or the like.

(第1の実施形態の変形例)
図13のステップS207において、識別部106は、第1認証処理が成功した場合に、登録済みユーザに所定装置へのアクセス行為を許可していた。しかしながら、識別部106は、第1認証処理および初回の第2認証処理が成功した場合に、登録済みユーザに所定装置へのアクセス行為を許可してもよい。具体的には、識別部106は、ステップS214でYESであった場合に、登録済みユーザに所定装置へのアクセス行為を許可(ステップS207)してもよい。このように設計変更することで、アクセス許可をより厳格に行い、ひいては認証のセキュリティを高めることができる。
(Modified example of the first embodiment)
In step S207 of FIG. 13, when the first authentication process is successful, the identification unit 106 permits the registered user to access the predetermined device. However, the identification unit 106 may allow the registered user to access the predetermined device when the first authentication process and the first second authentication process are successful. Specifically, if YES in step S214, the identification unit 106 may allow the registered user to access the predetermined device (step S207). By changing the design in this way, it is possible to make the access permission stricter and, by extension, enhance the security of authentication.

(第1の実施形態の効果)
上述したように、本発明の第1の実施形態によると、イヤホンマイク装置単体の装着で、挿入時においても精度の高い認証を素早く実行し、認証後のなりすましを防止可能な個人認証装置等を提供することができる。この理由は、識別部106が、観測された第1音響信号が所定の条件を満たす場合に、認証対象者の第1認証を実行し、当該第1認証の後、第2音響信号が所定の条件を満たす場合に、第1認証が成功した認証対象者は同一人物か判断する第2認証を実行するからである。本実施形態においては、挿入をセンサ部301が検知し、これをトリガとして、可聴音域を含む第1音響信号の伝搬結果を、その後、当該可聴音域よりも周波数の高い不可聴音域を含む第2音響信号の伝搬結果を取得し、これらを基に、識別部106が、ユーザが登録済みユーザかの判断(第1認証)を行い、第1認証にて登録済みユーザと判断されたユーザの入れ違い(なりすまし)が発生していないかの判断(第2認証)を行うからである。
(Effect of the first embodiment)
As described above, according to the first embodiment of the present invention, a personal authentication device or the like capable of quickly performing highly accurate authentication even at the time of insertion and preventing spoofing after authentication by attaching the earphone / microphone device alone. Can be provided. The reason for this is that the identification unit 106 executes the first authentication of the authentication target person when the observed first acoustic signal satisfies a predetermined condition, and after the first authentication, the second acoustic signal is predetermined. This is because, when the condition is satisfied, the authentication target person who succeeds in the first authentication executes the second authentication for determining whether the person is the same person. In the present embodiment, the sensor unit 301 detects the insertion, and using this as a trigger, the propagation result of the first acoustic signal including the audible sound range is obtained, and then the second sound range including the inaudible sound range having a frequency higher than the audible sound range is included. The propagation result of the acoustic signal is acquired, and based on these, the identification unit 106 determines whether the user is a registered user (first authentication), and misplaces the user determined to be the registered user in the first authentication. This is because it is determined (second authentication) whether or not (spoofing) has occurred.

<第2の実施形態>
第1の実施形態に係る認証装置100においては、第2認証処理は予め定められた時間間隔で行われていた。しかしながら、長時間にわたる第2認証処理となると、超音波を短い時間間隔毎で出力し続けるのは電力が必要な上、認証を長時間継続するユーザの体質によってはそれが負担となる可能性もある。よって、第2の実施形態においては、第2認証処理が一定回数以上成功したユーザ、即ち、なりすまし行為を行っていない実績があるユーザに対しては、第2認証処理の回数を段階的に減じるようにする個人認証装置200について説明する。
<Second embodiment>
In the authentication device 100 according to the first embodiment, the second authentication process is performed at predetermined time intervals. However, when it comes to the second authentication process for a long time, it requires power to continue to output ultrasonic waves at short time intervals, and it may be a burden depending on the constitution of the user who continues the authentication for a long time. is there. Therefore, in the second embodiment, the number of times of the second authentication process is gradually reduced for the user who has succeeded in the second authentication process more than a certain number of times, that is, the user who has a track record of not performing the spoofing act. The personal authentication device 200 to be used will be described.

(個人認証装置)
本発明の第2の実施形態に係る個人認証装置200は、図15に示すように、第1音響信号生成部101、第2音響信号生成部102、音響信号観測部103、音響特性算出部104、特徴抽出部105、識別部106、第1特徴量記憶部107および第2特徴量記憶部108、検知部109、カウンタ部110および調整部111を備える。
(Personal authentication device)
As shown in FIG. 15, the personal authentication device 200 according to the second embodiment of the present invention has a first acoustic signal generation unit 101, a second acoustic signal generation unit 102, an acoustic signal observation unit 103, and an acoustic characteristic calculation unit 104. , A feature extraction unit 105, an identification unit 106, a first feature amount storage unit 107 and a second feature amount storage unit 108, a detection unit 109, a counter unit 110, and an adjustment unit 111.

検知部109は、ユーザのイヤホンマイク装置17(図2参照)の外耳道への挿抜を検知する。検知部109は、例えば、温感センサ、光センサ、タッチセンサである。検知部109は、音響信号観測部103が観測する音響信号の変化により、挿抜を検知してもよい。判断手法はこれに限られない。 The detection unit 109 detects the insertion / removal of the user's earphone / microphone device 17 (see FIG. 2) into the ear canal. The detection unit 109 is, for example, a warmth sensor, an optical sensor, or a touch sensor. The detection unit 109 may detect insertion / removal based on a change in the acoustic signal observed by the acoustic signal observation unit 103. The judgment method is not limited to this.

検知部109は、イヤホンマイク装置17の挿入(伝搬路への接触)を検知すると第1音響信号生成部101に当該検知結果を出力する。これは第1認証の開始となる第1音響信号の送出のタイミングを通知するためである。逆に、検知部109は、イヤホンマイク装置17の抜去(伝搬路との非接触)を検知すると、カウンタ部110のカウンタ値を初期値(例えば0)に戻し、第1音響信号生成部101および第2音響信号生成部102に当該検知結果を出力する。これは音響信号の送出を停止させ、第1および第2認証を停止するためである。 When the detection unit 109 detects the insertion of the earphone / microphone device 17 (contact with the propagation path), the detection unit 109 outputs the detection result to the first acoustic signal generation unit 101. This is to notify the timing of transmitting the first acoustic signal, which is the start of the first authentication. On the contrary, when the detection unit 109 detects the removal of the earphone / microphone device 17 (non-contact with the propagation path), the detection unit 109 returns the counter value of the counter unit 110 to the initial value (for example, 0), and the first acoustic signal generation unit 101 and The detection result is output to the second acoustic signal generation unit 102. This is to stop the transmission of the acoustic signal and stop the first and second authentication.

カウンタ部110は、認証対象のユーザが、第1認証に成功したと識別された回数、第2音響信号が送出された回数等をカウントする。カウンタ部110は、第1音響信号が送出された回数をカウントしても良い。カウンタ部110は、第1認証処理および第2認証処理の回数をカウントしてもよい。 The counter unit 110 counts the number of times the user to be authenticated is identified as having succeeded in the first authentication, the number of times the second acoustic signal is transmitted, and the like. The counter unit 110 may count the number of times the first acoustic signal is transmitted. The counter unit 110 may count the number of times of the first authentication process and the second authentication process.

一例として、認証処理をカウントする場合、カウントは第1認証処理の回数「1回」、第2認証処理の回数「45回」のように個別にカウントしてもよいし、1回目を第1認証回数としてカウントし、n回目の第2認証処理を(n−1)回目と算出しても良い。 As an example, when counting the authentication processes, the count may be counted individually such as the number of times of the first authentication process "1 time" and the number of times of the second authentication process "45 times", or the first time is the first time. It may be counted as the number of authentications, and the nth second authentication process may be calculated as the (n-1) th time.

調整部111は、第2認証処理の成功回数に応じて、第2認証処理の待ち時間間隔を調整する。例えば、認証成功回数がp回以上であると待ち時間を(初期値+q)秒遅延させ、認証成功回数の絶対値の大きさに応じて待ち時間を長くするようにする。具体例として、認証成功回数が10回以上となると待ち時間を(初期値+5)秒と設定し、更に、認証成功回数が20回以上となると待ち時間を(初期値+10)秒と設定する。調整部111は調整された待ち時間の間隔で第2音響信号を送出するよう第2音響信号生成部102を制御する。 The adjusting unit 111 adjusts the waiting time interval of the second authentication process according to the number of successful times of the second authentication process. For example, if the number of successful authentications is p or more, the waiting time is delayed by (initial value + q) seconds, and the waiting time is lengthened according to the magnitude of the absolute value of the number of successful authentications. As a specific example, when the number of successful authentications is 10 or more, the waiting time is set to (initial value +5) seconds, and when the number of successful authentications is 20 or more, the waiting time is set to (initial value +10) seconds. The adjusting unit 111 controls the second acoustic signal generation unit 102 so as to transmit the second acoustic signal at the adjusted waiting time interval.

他の装置は第1の実施形態と同様である。 Other devices are the same as in the first embodiment.

(個人認証装置の動作)
次に、第2の実施形態にかかる個人認証装置200の動作について説明する。個人認証装置200の動作は「1.ユーザの登録」と「2.ユーザの識別」とに分けられる。「1.ユーザの登録」の動作については、第1の実施形態(図4)と同様である。以下、「2.ユーザの識別」の動作について図16に示すフローチャートを参照して説明する。
(Operation of personal authentication device)
Next, the operation of the personal authentication device 200 according to the second embodiment will be described. The operation of the personal authentication device 200 is divided into "1. user registration" and "2. user identification". The operation of "1. User registration" is the same as that of the first embodiment (FIG. 4). Hereinafter, the operation of "2. User identification" will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず認証対象者がイヤホンマイク装置17を自らの頭部の一部である伝搬路(例えば外耳道入口)に挿入すると、センサを構成する検知部109が伝搬路への接触を検知する。以後、ステップS301〜S316の動作については第1の実施形態の動作(図13のフローチャートのステップS201〜S216参照)と同様である。 First, when the person to be authenticated inserts the earphone / microphone device 17 into the propagation path (for example, the entrance of the ear canal) which is a part of his / her head, the detection unit 109 constituting the sensor detects the contact with the propagation path. Hereinafter, the operations of steps S301 to S316 are the same as the operations of the first embodiment (see steps S201 to S216 in the flowchart of FIG. 13).

ステップS317において、カウンタ部110は、例えば、識別部106における第1認証処理および第2認証処理の成功回数をカウントする。カウントは第1認証処理の回数および第2認証処理の回数を個別にカウントしてもよいし、これらを合算してカウントしてもよい。尚、カウンタ部110は、第1音響信号生成部101および第2音響信号生成部102からの音響信号送出回数をカウントしてもよい。尚、イヤホンマイク装置17の抜去が検知部109により検知されたことが通知されると、カウンタ部110は、カウンタ値を初期値(例えば0)に戻す。 In step S317, the counter unit 110 counts, for example, the number of successful first authentication processes and the second authentication process in the identification unit 106. As the count, the number of times of the first authentication process and the number of times of the second authentication process may be individually counted, or these may be added up and counted. The counter unit 110 may count the number of times the acoustic signal is transmitted from the first acoustic signal generation unit 101 and the second acoustic signal generation unit 102. When the detection unit 109 notifies that the earphone / microphone device 17 has been removed, the counter unit 110 returns the counter value to the initial value (for example, 0).

ステップS318において、調整部111は、カウンタ部110がカウントする認証成功回数が、所定数以上となったか判断する。所定数以上となった場合、処理はステップS319に進められる。所定の回数以上ではない場合、処理はステップS308へ進められる。 In step S318, the adjusting unit 111 determines whether the number of successful authentications counted by the counter unit 110 has reached a predetermined number or more. When the number exceeds the predetermined number, the process proceeds to step S319. If it is not more than a predetermined number of times, the process proceeds to step S308.

ステップS319において、調整部111は、当該認証成功回数に応じて、第2認証処理の待ち時間間隔を決定する。調整部111は待ち時間間隔を決定するための数式や決定表を備えていても良い。調整部111は決定された待ち時間の間隔で第2音響信号を送出するよう、第2音響信号生成部102を制御する。これにより、第2音響信号生成部102は、決定された待ち時間間隔で生成した第2音響信号を送出する。 In step S319, the coordinating unit 111 determines the waiting time interval for the second authentication process according to the number of successful authentications. The adjusting unit 111 may include a mathematical formula or a decision table for determining the waiting time interval. The adjusting unit 111 controls the second acoustic signal generation unit 102 so as to transmit the second acoustic signal at the determined waiting time interval. As a result, the second acoustic signal generation unit 102 transmits the second acoustic signal generated at the determined waiting time interval.

(第2の実施形態の変形例)
第2の実施形態においては、イヤホンマイク装置17の抜去が検知されると、カウンタ部110のカウンタ値を初期値に戻し、「1.ユーザの登録」の処理が再度開始されていた(即ち、再度第1音響信号が送出される)。しかしながら、これ以外にも、ユーザの負担とならない程度であれば第1音響信号生成部101は第1の音響信号の送出を行っても良い。例えば、カウンタ部110の第2認証処理の成功回数が所定数Aを超えた場合、または当該成功回数がこのAの倍数となった場合をトリガとして、第1音響信号生成部101は第1の音響信号の送出を行っても良い。
(Modified example of the second embodiment)
In the second embodiment, when the removal of the earphone / microphone device 17 is detected, the counter value of the counter unit 110 is returned to the initial value, and the process of "1. User registration" is restarted (that is, that is). The first acoustic signal is transmitted again). However, in addition to this, the first acoustic signal generation unit 101 may transmit the first acoustic signal as long as it does not burden the user. For example, when the number of successes of the second authentication process of the counter unit 110 exceeds a predetermined number A, or when the number of successes becomes a multiple of this A, the first acoustic signal generation unit 101 is the first. The acoustic signal may be transmitted.

(第2の実施形態の効果)
上述したように、本発明の第2の実施形態によると、第1の実施形態と同様の効果、即ち、イヤホンマイク装置単体の装着で、挿入時においても精度の高い認証を素早く実行し、認証後のなりすましを防止可能な個人認証装置等を提供することができる。更に、認証成功回数に応じて、認証処理の待ち時間間隔を調整し、カウンタ部110がカウントする認証成功回数に応じて、調整部111が第2音響信号の送出間隔を決定する。このことにより、なりすまし行為を行っていない実績が積まれているユーザに対しては、第2認証処理の回数を段階的に減じることができる。この結果、超音波出力のための電力を削減することができ、ユーザの体内の認証箇所に負担をかける可能性を少なくすることができる。
(Effect of the second embodiment)
As described above, according to the second embodiment of the present invention, the same effect as that of the first embodiment, that is, by mounting the earphone / microphone device alone, quickly performs highly accurate authentication even at the time of insertion and authenticates. It is possible to provide a personal authentication device or the like that can prevent subsequent spoofing. Further, the waiting time interval of the authentication process is adjusted according to the number of successful authentications, and the adjusting unit 111 determines the transmission interval of the second acoustic signal according to the number of successful authentications counted by the counter unit 110. As a result, the number of times of the second authentication process can be gradually reduced for a user who has a track record of not performing spoofing. As a result, the power for ultrasonic output can be reduced, and the possibility of imposing a burden on the authentication point in the user's body can be reduced.

<第3の実施形態>
本発明の第3の実施形態に係る個人認証装置300は、図17に示すように、センサ部301、音響信号生成部302、音響信号観測部303および識別部304を備える。
<Third embodiment>
As shown in FIG. 17, the personal authentication device 300 according to the third embodiment of the present invention includes a sensor unit 301, an acoustic signal generation unit 302, an acoustic signal observation unit 303, and an identification unit 304.

センサ部301は、認証対象者の頭部の一部である伝搬路への接触を検知する。 The sensor unit 301 detects contact with a propagation path that is a part of the head of the person to be authenticated.

音響信号生成部302は、センサ部301が接触を検知すると、可聴音域を含む第1音響信号を生成し、更に、当該可聴音域よりも周波数が高く可聴音域を含まない不可聴音域である第2音響信号を生成し、伝搬路に向けて送出する。 When the sensor unit 301 detects contact, the acoustic signal generation unit 302 generates a first acoustic signal including an audible sound range, and further, a second inaudible sound range having a frequency higher than the audible sound range and not including the audible sound range. Generates an acoustic signal and sends it toward the propagation path.

音響信号観測部303は、第1音響信号が頭部の一部を伝播した後の音響信号を観測し、第2音響信号が頭部の一部を伝播した後の音響信号を観測する。 The acoustic signal observation unit 303 observes the acoustic signal after the first acoustic signal propagates through a part of the head, and observes the acoustic signal after the second acoustic signal propagates through a part of the head.

識別部304は、観測された第1音響信号が所定の条件を満たす場合に、認証対象者の第1認証を実行し、当該第1認証の後、第2音響信号が所定の条件を満たす場合に、前記第1認証が成功した認証対象者は同一人物か判断する第2認証を実行する。 The identification unit 304 executes the first authentication of the person to be authenticated when the observed first acoustic signal satisfies a predetermined condition, and after the first authentication, the second acoustic signal satisfies the predetermined condition. In addition, the second authentication for determining whether the authentication target person who succeeded in the first authentication is the same person is executed.

本発明の第3の実施形態によると、イヤホンマイク装置単体の装着で、挿入時においても精度の高い認証を素早く実行し、認証後のなりすましを防止可能な個人認証装置等を提供することができる。この理由は、識別部304が、観測された第1音響信号が所定の条件を満たす場合に、認証対象者の第1認証を実行し、当該第1認証の後、第2音響信号が所定の条件を満たす場合に、第1認証が成功した認証対象者は同一人物か判断する第2認証を実行するからである。本実施形態においては、挿入をセンサ部301が検知し、これをトリガとして、可聴音域を含む第1音響信号の伝搬結果を、その後、当該可聴音域よりも周波数の高い不可聴音域を含む第2音響信号の伝搬結果を取得し、これらを基に、識別部106が、ユーザが登録済みユーザかの判断(第1認証)を行い、第1認証にて登録済みユーザと判断されたユーザの入れ違い(なりすまし)が発生していないかの判断(第2認証)を行うからである。 According to the third embodiment of the present invention, it is possible to provide a personal authentication device or the like that can quickly execute highly accurate authentication even at the time of insertion and prevent spoofing after authentication by attaching the earphone / microphone device alone. .. The reason for this is that the identification unit 304 executes the first authentication of the person to be authenticated when the observed first acoustic signal satisfies a predetermined condition, and after the first authentication, the second acoustic signal is predetermined. This is because, when the condition is satisfied, the authentication target person who succeeds in the first authentication executes the second authentication for determining whether the person is the same person. In the present embodiment, the sensor unit 301 detects the insertion, and using this as a trigger, the propagation result of the first acoustic signal including the audible sound range is obtained, and then the second sound range including the inaudible sound range having a frequency higher than the audible sound range is included. The propagation result of the acoustic signal is acquired, and based on these, the identification unit 106 determines whether the user is a registered user (first authentication), and misplaces the user determined to be the registered user in the first authentication. This is because it is determined (second authentication) whether or not (spoofing) has occurred.

上述した本発明の各実施形態において、個人認証装置100、200、300は、イヤホンマイク装置17内部に個人認証プログラムを搭載し、単体装置で認証を行っても良い。図2に示すようにイヤホンマイク装置17とPC11とを接続し、全体動作の制御をPC11側で行っても良い。即ち、PC11側の個人認証用のアプリケーションプログラムを以下のような構成の下で使用してもよい。 In each of the above-described embodiments of the present invention, the personal authentication devices 100, 200, and 300 may be equipped with a personal authentication program inside the earphone / microphone device 17 and authenticated by a single device. As shown in FIG. 2, the earphone / microphone device 17 and the PC 11 may be connected, and the overall operation may be controlled on the PC 11 side. That is, the application program for personal authentication on the PC11 side may be used under the following configuration.

(情報処理装置)
上述した本発明の各実施形態において、図1、2等に示す個人認証装置における各構成要素の一部又は全部は、例えば図18に示すような情報処理装置500(PC11)とプログラムとの任意の組み合わせを用いて実現することも可能である。情報処理装置500は、一例として、以下のような構成を含む。
(Information processing device)
In each of the above-described embodiments of the present invention, a part or all of each component in the personal authentication device shown in FIGS. 1, 2, etc. is an optional combination of the information processing device 500 (PC11) and the program as shown in FIG. It is also possible to realize by using the combination of. The information processing device 500 includes the following configuration as an example.

・CPU(Central Processing Unit)501
・ROM(Read Only Memory)502
・RAM(Random Access Memory)503
・RAM503にロードされるプログラム504a
・プログラム504bおよび他のデータを格納する記憶装置505
・記録媒体506の読み書きを行うドライブ装置507
・通信ネットワーク509と接続する通信インタフェース508
・データの入出力を行う入出力インタフェース510
・各構成要素を接続するバス511
本願の各実施形態における個人認証装置の各構成要素は、これらの機能を実現するプログラム504bをCPU501が取得して実行することで実現される。個人認証装置の各構成要素(例えば、音響信号生成部、音響信号観測部および識別部)の機能を実現するプログラム504bは、例えば、予め記憶装置505やRAM503に格納されており、必要に応じてCPU501が読み出す。なお、プログラム504bは、通信ネットワーク509を介してCPU501に供給されてもよいし、予め記録媒体506に格納されており、ドライブ装置507が当該プログラムを読み出してCPU501に供給してもよい。
-CPU (Central Processing Unit) 501
-ROM (Read Only Memory) 502
-RAM (Random Access Memory) 503
-Program 504a loaded into RAM 503
Storage device 505 that stores program 504b and other data.
Drive device 507 that reads and writes the recording medium 506.
-Communication interface 508 that connects to the communication network 509
-I / O interface 510 for inputting / outputting data
-Bus 511 connecting each component
Each component of the personal authentication device according to each embodiment of the present application is realized by the CPU 501 acquiring and executing the program 504b that realizes these functions. The program 504b that realizes the functions of each component of the personal authentication device (for example, the acoustic signal generation unit, the acoustic signal observation unit, and the identification unit) is stored in, for example, in the storage device 505 or the RAM 503 in advance, and is stored as needed. Read by CPU 501. The program 504b may be supplied to the CPU 501 via the communication network 509, or may be stored in the recording medium 506 in advance, and the drive device 507 may read the program and supply the program to the CPU 501.

尚、入出力インタフェース510は、図2に示すセンサ18およびサウンドプロセッサ12等と接続されている。記憶装置505は、図1および図15に示す特徴量記憶部(第1特徴量記憶部および第2特徴量記憶部)504aを備えている。 The input / output interface 510 is connected to the sensor 18 and the sound processor 12 shown in FIG. The storage device 505 includes a feature amount storage unit (first feature amount storage unit and second feature amount storage unit) 504a shown in FIGS. 1 and 15.

各装置の実現方法には、様々な変形例がある。例えば、個人認証装置は、構成要素毎にそれぞれ別個の情報処理装置とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。また、個人認証装置が備える複数の構成要素が、一つの情報処理装置500とプログラムとの任意の組み合わせにより実現されてもよい。 There are various modifications in the method of realizing each device. For example, the personal authentication device may be realized by any combination of an information processing device and a program that are separate for each component. Further, a plurality of components included in the personal authentication device may be realized by any combination of one information processing device 500 and a program.

また、個人認証装置の各構成要素の一部又は全部は、その他の汎用または専用の回路、プロセッサ等やこれらの組み合わせによって実現される。これらは、単一のチップによって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップによって構成されてもよい。 In addition, some or all of the components of the personal authentication device are realized by other general-purpose or dedicated circuits, processors, etc., or a combination thereof. These may be composed of a single chip or may be composed of a plurality of chips connected via a bus.

個人認証装置の各構成要素の一部又は全部は、上述した回路等とプログラムとの組み合わせによって実現されてもよい。 A part or all of each component of the personal authentication device may be realized by a combination of the above-mentioned circuit or the like and a program.

個人認証装置の各構成要素の一部又は全部が複数の情報処理装置や回路等により実現される場合には、複数の情報処理装置や回路等は、集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、情報処理装置や回路等は、クライアントアンドサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等、各々が通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。 When a part or all of each component of the personal authentication device is realized by a plurality of information processing devices and circuits, the plurality of information processing devices and circuits may be centrally arranged or distributed. You may. For example, the information processing device, the circuit, and the like may be realized as a form in which each of the client and server system, the cloud computing system, and the like is connected via a communication network.

以上、本実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 Although the present invention has been described above with reference to the present embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made within the scope of the present invention in terms of the structure and details of the present invention.

本発明は、例えば、緊急性を要し、かつ、機密情報にアクセスが必要な現場、例えば、救急隊員、警察官、自衛隊等の迅速かつ高精度の認証が必要なシステムにおいて適用可能である。さらには、オーディオデバイスを用いて個人を認証する個人認証装置等にも適用可能である。また、そのような個人認証装置等を利用したパーソナライズシステム、コンテンツ権利管理システム、通信制御システム等にも適用可能である。 The present invention is applicable, for example, to sites that require urgency and access to confidential information, such as emergency personnel, police officers, the Self-Defense Forces, and other systems that require quick and highly accurate authentication. Furthermore, it can also be applied to a personal authentication device or the like that authenticates an individual using an audio device. It is also applicable to personalization systems, content rights management systems, communication control systems, etc. that use such personal authentication devices.

11 PC
12 サウンドプロセッサ
13 マイクロホンアンプ
14 イヤホン
15 マイクロホン
16 ユーザ
17 イヤホンマイク装置
18 センサ
101 第1音響信号生成部
102 第2音響信号生成部
103 音響信号観測部
104 音響特性算出部
105 特徴抽出部
106 識別部
107 第1特徴量記憶部
108 第2特徴量記憶部
109 検知部
110 カウンタ部
111 調整部
100 個人認証装置
200 個人認証装置
300 個人認証装置
301 センサ部
302 音響信号生成部
303 音響信号観測部
304 識別部
500 情報処理装置
501 CPU
503 RAM
504b プログラム
505 記憶装置
506 記録媒体
507 ドライブ装置
508 通信インタフェース
509 通信ネットワーク
510 入出力インタフェース
511 バス
11 PC
12 Sound processor 13 Microphone amplifier 14 Earphone 15 Microphone 16 User 17 Earphone microphone device 18 Sensor 101 1st acoustic signal generator 102 2nd acoustic signal generator 103 Acoustic signal observation unit 104 Acoustic characteristic calculation unit 105 Feature extraction unit 106 Identification unit 107 1st feature quantity storage unit 108 2nd feature quantity storage unit 109 Detection unit 110 Counter unit 111 Adjustment unit 100 Personal authentication device 200 Personal authentication device 300 Personal authentication device 301 Sensor unit 302 Acoustic signal generation unit 303 Acoustic signal observation unit 304 Identification unit 500 Information processing device 501 CPU
503 RAM
504b Program 505 Storage device 506 Recording medium 507 Drive device 508 Communication interface 509 Communication network 510 Input / output interface 511 Bus

Claims (10)

認証対象者の頭部の一部である伝搬路への接触を検知する検知手段と、
前記検知手段が前記接触を検知すると、可聴音域を前記頭部の一部へ送出して観測された第1観測音響信号と、前記可聴音域よりも周波数が高い不可聴音域を前記頭部の一部へ送出して観測された第2観測音響信号を観測する音響信号観測手段と、
認証対象者の可聴音域の第1登録音響信号と、当該第1登録音響信号よりも周波数が高く前記可聴音域を含まない不可聴音域である第2登録音響信号を記憶する記憶手段と、
前記第1観測音響信号と前記第1登録音響信号を比較し前記認証対象者の認証する第1認証を実行し、前記第1認証が成功した後に、前記第2観測音響信号と前記第2登録音響信号を比較する第2認証を実行する識別手段と、
を備える個人認証装置。
A detection means that detects contact with the propagation path that is part of the head of the person to be authenticated,
When the detection means detects the contact, the first observed acoustic signal observed by sending the audible sound range to a part of the head and the inaudible sound range having a frequency higher than the audible sound range are one of the heads. An acoustic signal observation means for observing the second observation acoustic signal sent to the unit and observed,
A storage means for storing the first registered acoustic signal in the audible range of the person to be authenticated and the second registered acoustic signal which is an inaudible range having a frequency higher than that of the first registered acoustic signal and not including the audible range.
The first observed acoustic signal is compared with the first registered acoustic signal, the first authentication to be authenticated by the person to be authenticated is executed, and after the first authentication is successful, the second observed acoustic signal and the second registration are performed. An identification means that performs a second authentication that compares acoustic signals,
A personal authentication device equipped with.
前記識別手段は、前記第1認証が成功した場合は前記第2認証を行い、前記第1認証が失敗した場合は前記第2認証を実行しない
請求項1に記載の個人認証装置。
The personal authentication device according to claim 1, wherein the identification means performs the second authentication when the first authentication succeeds, and does not execute the second authentication when the first authentication fails.
観測された前記第1観測音響信号から第1音響特性を算出し、観測された前記第2観測音響信号から第2音響特性を算出する音響特性算出手段を更に備え、
前記識別手段は、前記第1音響特性および前記第1音響特性から抽出される第1特徴量の少なくとも片方を含む情報に基づき前記第1認証を実行し、前記第2音響特性および前記第2音響特性から抽出される第2特徴量の少なくとも片方を含む情報に基づき前記第2認証を実行する
請求項1または請求項2に記載の個人認証装置。
Further provided with an acoustic characteristic calculation means for calculating the first acoustic characteristic from the observed first observed acoustic signal and calculating the second acoustic characteristic from the observed second observed acoustic signal.
The identification means executes the first authentication based on information including at least one of the first acoustic characteristic and the first feature amount extracted from the first acoustic characteristic, and executes the first authentication, the second acoustic characteristic and the second acoustic characteristic. The personal authentication device according to claim 1 or 2, wherein the second authentication is executed based on information including at least one of the second feature amounts extracted from the characteristics.
前記音響信号観測手段が前記第1観測音響信号を観測した後に、前記不可聴音域の音響信号を送出する第2音響信号生成手段
をさらに備える請求項1乃至請求項3のいずれ一項に記載の個人認証装置。
The invention according to any one of claims 1 to 3, further comprising a second acoustic signal generating means for transmitting an acoustic signal in the inaudible range after the acoustic signal observing means observes the first observed acoustic signal. Personal authentication device.
前記識別手段は、前記第1認証の結果が成功である場合、または、前記第1認証および前記第1認証直後の前記第2認証の結果が成功である場合に、所定のアクセスを許可し、当該第2認証以降の前記第2認証の結果が成功である場合に所定のアクセスの許可を継続する
請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の個人認証装置。
The identification means permits a predetermined access when the result of the first authentication is successful, or when the result of the first authentication and the second authentication immediately after the first authentication is successful. The personal authentication device according to any one of claims 1 to 4, which continues to permit predetermined access when the result of the second authentication after the second authentication is successful.
予め、一人ないし複数人に紐付けられた、前記第1および第2音響特性、前記第1および第2特徴量の少なくとも片方を記憶する記憶手段を備え、
前記識別手段は、算出された前記第1および第2音響特性と前記記憶手段に記憶された前記第1および第2音響特性とを比較して、または、抽出された前記第1および第2特徴量と前記記憶手段に記憶された前記第1および第2特徴量とを比較して、前記第1認証に成功した認証対象者であるか識別する
請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の個人認証装置。
A storage means for storing at least one of the first and second acoustic characteristics and the first and second feature quantities associated with one or more persons in advance is provided.
The identification means compares the calculated first and second acoustic characteristics with the first and second acoustic characteristics stored in the storage means, or extracts the first and second characteristics. Any one of claims 1 to 5 that compares the amount with the first and second feature quantities stored in the storage means to identify whether the person is an authentication target person who has succeeded in the first authentication. The personal authentication device described in.
前記認証対象者が、前記第1認証に成功した認証対象者であると識別された回数および前記不可聴音域の音響信号が送出された回数の少なくとも片方をカウントするカウンタ手段
を更に備え、
前記検知手段は、前記接触が非接触となったことを検知すると、前記カウンタ手段のカウンタ値を初期値に戻す
請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の個人認証装置。
Further provided with a counter means for counting at least one of the number of times the authentication target person is identified as the authentication target person who succeeded in the first authentication and the number of times the acoustic signal in the inaudible range is transmitted.
The personal authentication device according to any one of claims 1 to 6, wherein when the detection means detects that the contact has become non-contact, the counter value of the counter means is returned to an initial value.
前記カウンタ手段がカウントする前記回数を取得し、取得する当該回数が所定数を超えていると判断すると、前記音響信号観測手段が前記第1観測音響信号を観測した後から、前記不可聴音域の音響信号が送出されるまでの時間間隔を長くするよう調整する調整手段
を更に備える請求項7に記載の個人認証装置。
When the number of times to be counted by the counter means is acquired and it is determined that the number of times to be acquired exceeds a predetermined number, after the acoustic signal observing means observes the first observed acoustic signal, the inaudible sound range The personal authentication device according to claim 7, further comprising adjusting means for adjusting the time interval until the acoustic signal is transmitted.
認証対象者の頭部の一部である伝搬路への接触を検知し、
前記接触を検知すると、可聴音域を前記頭部の一部へ送出して観測された第1観測音響信号と、前記可聴音域よりも周波数が高い不可聴音域を前記頭部の一部へ送出して観測された第2観測音響信号を観測し、
認証対象者の可聴音域の第1登録音響信号と、当該第1登録音響信号よりも周波数が高く前記可聴音域を含まない不可聴音域である第2登録音響信号を記憶し、
前記第1観測音響信号と前記第1登録音響信号を比較し前記認証対象者の認証する第1認証を実行し、前記第1認証が成功した後に、前記第2観測音響信号と前記第2登録音響信号を比較する第2認証を実行する
個人認証方法。
Detects contact with the propagation path that is part of the head of the person to be authenticated,
When the contact is detected, the first observed acoustic signal observed by sending the audible sound range to a part of the head and the inaudible sound range having a frequency higher than the audible sound range are sent to the part of the head. Observe the second observation acoustic signal observed in
The first registered audio signal in the audible range of the person to be certified and the second registered audio signal in the inaudible range having a frequency higher than that of the first registered acoustic signal and not including the audible range are stored.
The first observed acoustic signal is compared with the first registered acoustic signal, the first authentication to be authenticated by the person to be authenticated is executed, and after the first authentication is successful, the second observed acoustic signal and the second registration are performed. A personal authentication method that performs a second authentication that compares acoustic signals.
認証対象者の頭部の一部である伝搬路への接触を検知し、
前記接触を検知すると、可聴音域を前記頭部の一部へ送出して観測された第1観測音響信号と、前記可聴音域よりも周波数が高い不可聴音域を前記頭部の一部へ送出して観測された第2観測音響信号を観測し、
認証対象者の可聴音域の第1登録音響信号と、当該第1登録音響信号よりも周波数が高く前記可聴音域を含まない不可聴音域である第2登録音響信号を記憶し、
前記第1観測音響信号と前記第1登録音響信号を比較し前記認証対象者の認証する第1認証を実行し、前記第1認証が成功した後に、前記第2観測音響信号と前記第2登録音響信号を比較する第2認証を実行する
ことをコンピュータに実現させるための個人認証プログラム。
Detects contact with the propagation path that is part of the head of the person to be authenticated,
When the contact is detected, the first observed acoustic signal observed by sending the audible sound range to a part of the head and the inaudible sound range having a frequency higher than the audible sound range are sent to the part of the head. Observe the second observation acoustic signal observed in
The first registered audio signal in the audible range of the person to be certified and the second registered audio signal in the inaudible range having a frequency higher than that of the first registered acoustic signal and not including the audible range are stored.
The first observed acoustic signal is compared with the first registered acoustic signal, the first authentication to be authenticated by the person to be authenticated is executed, and after the first authentication is successful, the second observed acoustic signal and the second registration are performed. A personal authentication program that enables a computer to perform a second authentication that compares acoustic signals.
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