JP3797523B2

JP3797523B2 - 指紋による個人認証システム

Info

Publication number: JP3797523B2
Application number: JP22792798A
Authority: JP
Inventors: 庸雅児玉; 秀生山本; 重典安藤; 聡細田
Original assignee: 富士通サポートアンドサービス株式会社; キーウェアソリューションズ株式会社
Priority date: 1998-08-12
Filing date: 1998-08-12
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2018-08-12
Also published as: JP2000057341A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は指紋による個人認証システムに係り、特に短時間に、正確に認証可能とするものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
個人を確認するための個人認証方式としては、例えばビルの入退館管理などにおける指紋管理方式、ネットワークを利用したワークフローシステムにおける承認行為を行うときに使用されるパスワードによる個人認証方式、インターネットや公衆回線を経由したリモートからの利用において、システムへのログイン時のパスワードによる個人認証方式などがある。
【０００３】
指紋による個人認証は、例えば情報処理装置を使用したビルなどにおける入退館管理、特定のソフトウェアの使用権限の認証、インターネット環境での物品購入等の個人認証などに利用が期待されているものの、ビルの入退館管理などの限られた部門で使用されている。
【０００４】
従来の指紋認証は、例えば図６に示す如き指紋認証装置またはスタンドアロンで使用されるパーソナルコンピュータ１００に、指紋データを登録し、本人であることの確認が必要な場合に、指紋読取部１０１により指を置き指紋データを採取し照合を行っていた。なお図６において１０２はキーボードであり被認証者の識別番号ＩＤ等を入力するものであり１０３はガイダンス表示や認証結果の表示等を行う表示部である。
【０００５】
また、従来のワークフローシステムでは、承認行為を行う場合、パスワードによる個人認証のため、本当に本人が承認したのかどうかパスワードだけでは疑問である。
【０００６】
従来のインターネットや公衆回線を経由したリモートからの利用する場合のシステムログイン時には、パスワードによる個人認証を行っているが、セキュリティに疑問がある。
【０００７】
それでパスワードよりも信頼性の高い、利用し易い指紋認証方式の提供が要望されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の指紋認証装置は、個人の指紋データは指紋認証装置又はスタンドアロン型のパーソナルコンピュータに、保持されていた。そして利用者が非常に多い場合、複数の指紋認証装置又はスタンドアロン型のパーソナルコンピュータに、指紋データが利用者対応に分けられて保持されており、指紋データを一括管理できなかったので、個人毎に認証可能な装置が決められていた。したがって装置が故障したとき、その装置の利用者は指紋の認証が不可能となり、例えば入館できなくなるという問題が発生していた。
【０００９】
従って本発明の目的は、このような問題を改善した指紋による個人認証システムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は下記の構成に示される指紋による個人認証システムにより遂行される。
【００１１】
登録指紋データを一括管理するとともに、照合要求のあった指紋を前記登録指紋データと比較する指紋管理サーバと、被認証者の指紋を読み込み、これを前記指紋管理サーバに転送する指紋読み込みクライアントと、指紋を登録管理する指紋管理サーバに、管理者の識別記号とその管理者が指紋ユーザ管理者及び一般指紋ユーザの指紋登録、削除、変更等の管理が可能な権限と、他の全体管理者及び自分自身の指紋登録、削除、変更等の管理が可能な権限を持つ全体管理者であるか、一般指紋ユーザの指紋登録、削除、変更等の管理が可能な権限を持つ指紋管理者であるかを示す管理者種別が記載された管理者管理テーブルを設け、前記登録指紋データには、最初に登録された指紋データであるオリジナルデータの外に最後に照合成功となった指紋データを記入し、指紋登録用クライアントから指紋登録要求が行われたとき、この指紋登録用クライアントを管理する管理者の指紋をも転送させ、指紋管理サーバがこの管理者の指紋により管理者を認証し、管理者管理テーブルによりその管理者の権限が指紋登録の権限を持つことを認識したとき前記指紋登録要求された指紋を登録すること、また、オリジナルデータによる照合が不成功となった場合前記最後に照合成功となった指紋データとの照合を行うことを特徴とする指紋による個人認証システム。
【００１２】
これにより下記Ａの作用効果が得られる。
【００１３】
Ａ．指紋登録等に際し、その指紋登録を許可する権限を有する管理者の指紋を確認して、この指紋登録等を行うことができるので、登録指紋データを信頼性のあるものとすることができる。このように指紋管理プログラムにおけるアクセスに指紋認証を加えることにより、個人認証が正確に行えるので、管理プログラムへの不正アクセスを防止することができ、指紋データの改ざんや盗難されることがなくなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を説明するに先立ち関連技術を図１〜図４にもとづき説明する。図１は本発明の関連技術説明図、図２は指紋照合の動作説明図、図３は指紋読み取り手段説明図、図４は登録指紋テーブル説明図である。
【００１５】
図１において１は指紋管理サーバ、１−０はファイルサーバ、２は登録指紋データ保持部、２−０は指紋管理テーブル、３−０〜３−Ｎは指紋読み込みクライアント、４−０〜４−Ｎはキーボード、５−０〜５−Ｎは指紋読み取り手段、６−０〜６−Ｎは登録閾値設定手段、１０は照合手段、１１は特定指読み出し手段、１２は学習手段である。
【００１６】
指紋管理サーバ１は指紋照合に関する処理を統合的に行うものであって、指紋読み込みクライアント３−０〜３−Ｎから転送された指紋が、登録指紋データ保持部２に登録された指紋と一致するか否かを認証するため指紋の照合動作を行ったり、登録されている１０個の指紋から、人間の習慣や環境下における行動にもとづいてあらかじめ選択された特定指、例えば人差指の指紋を先ず読み出す処理等を行うものであり、照合手段１０、特定指読み出し手段１１を有する。この外指紋管理サーバ１は、学習手段１２を設け、後述するように湿度、怪我、気温、年齢等による変化に伴う誤照合を低減するため、オリジナルの登録指紋データと最後に照合成功となった指紋データと、現照合指紋データの総合評価を行い、現照合指紋データの照合が成功したときこの現照合指紋データを最後に照合成功となった指紋データとして登録する。
【００１７】
ファイルサーバ１−０は、指紋管理サーバ１からの指示にもとづき、登録指紋データ保持部２をアクセスするものである。ファイルサーバ１−０は指紋管理サーバ１と一体構成することもできる。
【００１８】
登録指紋データ保持部２は、個人の認証に必要な指紋が登録されているものであって、図４（Ａ）に示す如く、個人毎の識別番号ＩＤ、１０指の指紋データであるデータ１〜データ１０、アプリケーション毎の照合レベル等が記入された登録指紋テーブル２−０が保持されている。指紋データの登録順序はあらかじめ決められており、例えば左手の小指、薬指・・・親指、右手の親指、人差指・・・小指の準でデータ１〜データ１０が規定されている。ユーザがアプリケーションを使用するとき、セキュリティを高めるために指紋照合の照合レベルが高い状態で行われることが必要である。
【００１９】
このため、図４（Ｂ）に示す如く、後述する照合される指紋の特徴点の数が２１以上のときを状態Ａとし、照合レベル９又は８が可能であると規定する。同様に特徴点の数が１５以上のときを状態Ｂとし照合レベル７又は６が可能であると規定し、１０以上を状態Ｃとし可能な照合レベル５又は４とする。
【００２０】
なお照合レベルとは一致度の割合を示すものであり、照合レベル９とは、例えば特徴点数の９０％以上が一致することを示し、照合レベル８とは８５％以上が一致することを示す。そしてこのとき必要な指紋データの状態が特徴点数２１以上の状態Ａの場合に、照合レベル９とか８の照合が可能であることを示す。
【００２１】
そして、図４（Ａ）に示す如く、セキュリティ対策の重要なアプリケーションＡＰＬ１に対して必要な指紋照合を行うときは、被照合指紋データは照合レベル８の状態のよいものであることが必要であり、特に規定のないデフォルトのものに対しては、照合レベルは４以上であればよいことがこの登録指紋テーブルより得られる。
【００２２】
なお登録される指紋データは、１個ではなく、図４（Ｃ）のデータ２について代表的に示す如く、最初に登録されたときの指紋データであるオリジナルデータＯＲと、最後に照合成功となったデータＬＤが記入される。なお図４（Ｃ）においてＣＤは照合を求めた指紋データである。
【００２３】
指紋読み込みクライアント３−０はユーザが自分の指紋と登録ずみの指紋データとの照合を求めて本人であることの認証を求めるものであり、氏名やＩＤ等を入力したり、ガイダンスが表示されるキーボード４−０、指紋を読み取り指紋データを出力する指紋読み取り手段５−０、読み取った指紋データの品質が規定のレベルに達しているか否かをチェックする登録閾値設定手段６−０を具備している。
【００２４】
他の指紋読み込みクライアント３−Ｎも、同様に構成され、キーボード４−Ｎ、指紋読み取り手段５−Ｎ、登録閾値設定手段６−Ｎを具備している。
【００２５】
指紋読み取り手段５−０は指紋を読み取り指紋データを作成するものであって、市販品であり、図３（Ａ）に示す如く構成される。図３（Ａ）において、５０は発光ダイオードであって指の腹の部分を照明するもの、５１はガラス板の如き導光板であってその上に指が載置されるもの、５２は反射用のミラー、５３はレンズ、５４は反射用のミラー、５５はＣＣＤ、５６は絞り、５７は指であって導光板５１の上に載置されたとき、その腹の部分の指紋がＬＥＤ５０により照射され、レンズ５３によりＣＣＤ５５上に指紋像が結像されるものである。なお図３（Ａ）において、５８は爪、５９は指先端部、６０は指紋の溝である。
【００２６】
このようにして、ＣＣＤ５３より図３（Ｂ）に示す渦巻状の指紋が得られ、これより四角形で示した中心位置、丸印で示す特徴点、矢印で示す隆線方向等が公知の如く、特徴用指紋データとして抽出される。そしてその特徴点の数で指紋データの品質の良否を判定している。例えば図４（Ｂ）に示す如く、１つの指紋において特徴点の数が２１以上であれは状態Ａとし、１０以上であればＣとし、５以上の場合をＤとする。
【００２７】
なお、読み取られた指紋の状態は、読み取り時の指の圧力によりかなり変化するので、登録時の圧力と同一の状態で照合時の指紋を読み取ることが望ましい。
【００２８】
そのため指紋読み取り手段５−０に指圧測定手段を付加しておき、登録指紋データにその登録時の指圧を記入しておく。そして照合時に照合時の指圧と登録時の指圧を比較し、その差の状態を指紋読み込みクライアントに表示し、ユーザがそれにより指圧を調整し、一致した状態で指紋を読み取るように構成することにより、精度の高い照合結果を得ることができる。
【００２９】
登録閾値設定手段６−０は、指紋データを登録するときにおける登録可能な指紋の状態を設定するものである。登録指紋データの品質が悪いと照合結果に対する信ぴょう性がなくなるので、状態の悪いものは登録せず、状態の良いものを登録することが必要である。
【００３０】
ところで指紋管理サーバ１には照合手段１０、特定指読み出し手段１１、学習手段１２等が設けられている。
【００３１】
照合手段１０は、例えば指紋読み込みクライアント３−０から照合要求された指紋データを登録指紋データ保持部２に保持されている登録指紋データと一致するか否か照合するものである。この一致は、例えば特徴点の数が一致したとき一致するものと判断する。照合手段１０は、単に指紋データの照合のみならず、アプリケーションに応じて必要とされる指紋データの照合レベルのチェックをも行うものである。照合レベルとは、例えば登録指紋データの特徴点が９０％以上一致のとき照合レベル９とか、８５％以上一致のとき照合レベル８とか定める。
【００３２】
例えばアプリケーションＡＰＬ１が重要なアプリケーションであって、それに対するログインつまり使用許可を得るためには、信ぴょう性の高い指紋照合が必要である。そのため、登録指紋データ保持部２に保持されている登録指紋テーブル２−０には、図４（Ａ）に示す如く、アプリケーション対応に照合する指紋の照合レベルを記入しておく。
【００３３】
この状態で、ユーザが例えば指紋読み込みクライアント３−０からアプリケーションＡＰＬ１を使用したいとき、ユーザはキーボード４−０から氏名、ＩＤ、ＡＰＬ１を入力し、指紋読み取り手段５−０に指、例えば右手人差指を置き、指紋データが得られる。
【００３４】
これにより指紋管理サーバ１ではＩＤにより登録指紋テーブル２−０から、ＡＰＬ１に関する照合レベル８と、右手人差指の登録指紋データが読み出される。そして指紋読み取り手段５−０から得られた右手人差指の指紋データと前記登録指紋データとを比較して特徴点の数が８５％以上一致したことにより照合レベル８の一致が得られたことを照合手段１０で判断し、指紋読み込みクライアント３−０に対して一致信号を出力する。これにより指紋読み込みクライアント３−０ではログインを出力し、先の指紋照合を行ったユーザに対してアプリケーションＡＰＬ１へのアクセスを可能とする。
【００３５】
このようにして指紋品質に対応した照合レベルを備えることにより、使用するアプリケーションの重要度に応じたセキュリティを設定することができる。勿論一致の割合はこれに限定されるものでもなく、また％ではなく特徴点の差の数により設定してもよい。
【００３６】
特定指読み出し手段１１は、指紋の照合において最初に照合される指を、例えば右手人差指と定め、照合に際しては、登録指紋データ保持部２の指紋管理テーブル２−０から先ず右手人差指の登録指紋データを読み出すものである。
【００３７】
人には癖があり、指紋読み取り手段５−０に指を１本だけ載置するときどの指を最初に置くのか、人によりまちまちであるが、大体は一致している。従って、このような例について例えば１００名とか２００名とか多数の人の動作により統計をとり、そのもっとも多かった指の指紋、例えば右手人差指の登録指紋データを最初に読み出して照合すれば、最初の照合において一致する確率が高い。このように登録指紋データの読み出しを、人間習慣にもとづき定めることにより検索時間を短縮することができる。なお最初が不一致のときは、２番目の登録指紋データの読み出しを、同様にして定めてもよく、またこれとは無関係にあらかじめ定められた順序で読み出してもよい。
【００３８】
学習手段１２は、湿度、怪我、気温、年齢等による指紋の変化による誤照合を低減するものであり、その動作を図４（Ｃ）にもとづき説明する。この場合、登録指紋テーブルには、図４（Ｃ）に示す如く、最初に登録した登録指紋データであるオリジナルデータＯＲと、最後に照合成功となった指紋データＬＤとが記入されている。なおこの例では特徴点の数の差が３つ以内のときを一致するものとして判断さるれ場合について説明する。
【００３９】
オリジナルデータＯＲにおける特徴点数が２１のとき、例えば怪我により負傷した指を持つユーザが照合を行ったとき、その負傷した指の指紋データＣＤにおける特徴点数が１５であると、先ずオリジナルデータＯＲとの比較が行われるので、その特徴点数の差は６もあり不一致となる。なお図４（Ｃ）の指紋データＬＤ、ＣＤ内の×印は、怪我によるキズ位置を示す。
【００４０】
しかし図４（Ｃ）の場合では最後に照合が成功した指紋データＬＤも登録されているので、学習手段１２はこの指紋データＬＤと照合要求した指紋データＣＤとの照合が行われる。この場合、最後に照合が成功した指紋データＬＤの特徴点数は１８であり、照合要求した指紋データＣＤの特徴点数１５との差は３であるので、今度は照合が一致することになる。
【００４１】
そして前記指紋データＬＤに代わり、今度の指紋データＣＤが、新しく最後に照合成功となったデータＬＤとして登録されることになる。
【００４２】
このように構成することにより照合成功率を高くすることが出来るのみならず最後の照合成功データを常時書き替えることが可能となり、常に良好な指紋データが得られるとは限らない場合の対策となるのみならず、従来のように一定期間毎に登録指紋データの更新を行う必要もない。
【００４３】
次に図２にもとづき、図１における指紋照合の動作を簡単に説明する。
【００４４】
Ｓ１．個人認証を求めるユーザが、例えば図２における指紋読み込みクライアント３−０から氏名、ＩＤ、もしアプリケーションを使用するときはそのアプリケーション名例えばＡＰＬ１をキーボード４−０より入力する。
【００４５】
Ｓ２．それから指紋読み取り手段５−０を使用して１本の指の指紋を入力する。
【００４６】
Ｓ３．これらのユーザのＩＤ、指紋データ等の各データは指紋管理サーバ１に送出される。
【００４７】
Ｓ４．指紋管理サーバ１では、ＩＤにもとづき、ファイルサーバ１−０を経由して登録指紋データ保持部２からこのユーザの登録指紋データを読み出し、両者を照合する。
【００４８】
Ｓ５．照合の結果不一致ならば、ＩＤや指紋を入力し、再び前記Ｓ１以降を繰り返す。一致すれば指紋管理サーバ１は要求元の指紋読み込みクライアント３−０に対して一致信号を出力する。
【００４９】
Ｓ６．指紋読み込みクライアント３−０は、この一致信号により、システムログイン信号を出力し、ユーザに対してシステムの使用、例えば前記アプリケーションＡＰＬ１の使用を可能にする。
【００５０】
図５により本発明に係る指紋登録システムについて説明する。本発明において、指紋を登録するとき、セキュリティの確保のために、一般ユーザ及び下位の管理者は、本人単独では登録することはできず、登録を許可する権限を有する者の同意を必要とするように構成する。
【００５１】
例えば図５（Ｃ）に示す如く、指紋認証利用者を全体管理者Ａ、Ｂ、指紋管理者Ｃ、Ｄ、指紋ユーザＥ、Ｆに分ける。全体管理者Ａ、Ｂは指紋認証システム全体を管理するものであり、指紋ユーザ管理者Ｃ、Ｄ及び一般指紋ユーザの指紋登録、削除、変更等の管理が可能な権限を持つ。全体管理者は他の全体管理者及び自分自身の指紋の登録、削除、変更もできる。
【００５２】
指紋管理者Ｃ、Ｄは、一般指紋ユーザＥ、Ｆの指紋登録、削除、変更などの管理が可能な権限を持つ、しかし指紋管理者Ｃ、Ｄは、全体管理者Ａ、Ｂの指紋登録、削除、変更等の管理は不可能である。また一般指紋ユーザは他の者の指紋登録、削除、変更などの管理はできない。
【００５３】
したがって、全体管理者Ａ、Ｂ、指紋管理者Ｃ、Ｄ、指紋ユーザＥ、Ｆは、図５（Ｃ）に示す如き階層関係でその管理状態を表すことができる。
【００５４】
そして指紋管理サーバ２１には、図５（Ｂ）に示す如き、管理者管理テーブル３０が保持されている。管理者管理テーブル３０は、全体管理者及び指紋管理者のＩＤ番号と管理者種別を示すものであり、ａは全体管理者、ｂは指紋管理者を示す。
【００５５】
全体管理者用指紋読み込みクライアント（以下全体管理者用クライアントという）２３は全体管理者、指紋管理者、一般指紋ユーザの誰でも指紋登録が可能な全体管理登録手段２３−０を有し、前記の誰でもこれにもとづき、指紋読み取り手段２６を使用して指紋を登録することができるのみならず、指紋の照合を行ったり、アプリケーションプログラムの起動を可能とするものである。
【００５６】
指紋管理者用指紋読み込みクライアント（以下指紋管理者用クライアントという）２４は一般指紋ユーザが指紋登録が可能な一般指紋ユーザ登録手段２４−０を有し、一般指紋ユーザがこれにもとづき、指紋読み取り手段２６を使用して指紋を登録することができるのみならず、指紋の照合を行ったり、アプリケーションプログラムの起動を可能とするものである。
【００５７】
なお２５−０、２５−１は指紋読み込みクライアントであり、登録指紋との照合は可能であるが、指紋を登録することはできない。アプリケーションプログラムの起動は可能である。
【００５８】
次に図５により一般指紋ユーザＥ（以下ユーザＥという）が指紋登録する場合について説明する。
【００５９】
（１）ユーザＥは指紋登録可能な指紋管理用クライアント２４を探し、これを管理している指紋管理者Ｃに指紋の新規登録を依頼する。
【００６０】
（２）これに基づき指紋管理者Ｃは、指紋管理用クライアント２４の指紋登録用プログラムである一般指紋登録手段２４−０を起動する。そして指紋管理用クライアント２４に表示されるメニューにしたがって先ずＩＤを入力し、次に指紋読み取り手段２６に指をのせる。そしてこれらＩＤや指紋データが指紋管理サーバ２１に転送される。
【００６１】
（３）指紋管理用クライアント２４では、登録用のメニューに従って今度はユーザＥが登録操作を行う。すなわち、名前、ＩＤ、指紋入力、操作したいアプリケーション名、有効期限等を入力する。
【００６２】
（４）このユーザＥの登録操作の間に、指紋管理サーバ２１では、前記（２）により転送されたＩＤに基づき管理者管理テーブル３０がアクセスされ、また登録指紋データ保持部２２から登録指紋データが読み出され、指紋管理用クライアント２４から転送された指紋データとの照合が行われる。
【００６３】
（５）指紋管理サーバ２１は、管理者管理テーブル３０を照合した結果、入力されたＩＤの管理者種別が指紋管理者であることを認識する。また指紋データの照合の結果一致すれば、メニューにしたがって入力されたユーザＥの各指の指紋を図５（Ｄ）に示す登録指紋テーブル３１に順次登録する。このときユーザＥの氏名、ＩＤ、種別（この場合はａでもｂでもないのでｃ）、アプリケーションレベル、有効期限等も登録指紋テーブル３１に格納する。
【００６４】
勿論、指紋管理者の入力した指紋が登録ずみの指紋と不一致のとき、ユーザＥの指紋データの登録は行われない。
【００６５】
前記説明はユーザＥが指紋管理用クライアント２４を使用して登録処理した例について説明したが、ユーザＥは勿論全体管理者用クライアント２３を使用して登録処理を行うこともできる。また指紋管理者及び全体管理者は、同様にして全体管理者用クライアント２３を使用して登録を行うことができる。
【００６６】
登録された指紋データの削除及び変更についても同様に処理することができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明により下記Ａの如き効果を奏することができる。
【００６８】
Ａ．指紋登録等に際し、その指紋登録を許可する権限を有する管理者の指紋を確認して、この指紋登録等を行うことができるので、登録指紋データを信頼性のあるものとすることができる。このように指紋管理プログラムにおけるアクセスに指紋認証を加えることにより、個人認証が正確に行えるので、管理プログラムへの不正アクセスを防止することができ、指紋データの改ざんや盗難されることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の関連技術説明図である。
【図２】指紋照合の動作説明図である。
【図３】指紋読取手段説明図である。
【図４】登録指紋テーブル説明図である。
【図５】本発明の指紋登録説明図である。
【図６】従来例説明図である。
【符号の説明】
１指紋管理サーバ
２登録指紋データ保持部
３−０〜３−Ｎ指紋読み込みクライアント
４−０〜４−Ｎキーボード
５−０〜５−Ｎ指紋読み取り手段
６−０〜６−Ｎ登録閾値設定手段
２１指紋管理サーバ
２３全体管理者用指紋読み込みクライアント

Claims

登録指紋データを一括管理するとともに、照合要求のあった指紋を前記登録指紋データと比較する指紋管理サーバと、
被認証者の指紋を読み込み、これを前記指紋管理サーバに転送する指紋読み込みクライアントと、
指紋を登録管理する指紋管理サーバに、管理者の識別記号とその管理者が指紋ユーザ管理者及び一般指紋ユーザの指紋登録、削除、変更等の管理が可能な権限と、他の全体管理者及び自分自身の指紋登録、削除、変更等の管理が可能な権限を持つ全体管理者であるか、一般指紋ユーザの指紋登録、削除、変更等の管理が可能な権限を持つ指紋管理者であるかを示す管理者種別が記載された管理者管理テーブルを設け、
前記登録指紋データには、最初に登録された指紋データであるオリジナルデータの外に最後に照合成功となった指紋データを記入し、
指紋登録用クライアントから指紋登録要求が行われたとき、この指紋登録用クライアントを管理する管理者の指紋をも転送させ、指紋管理サーバがこの管理者の指紋により管理者を認証し、管理者管理テーブルによりその管理者の権限が指紋登録の権限を持つことを認識したとき前記指紋登録要求された指紋を登録すること、また、オリジナルデータによる照合が不成功となった場合前記最後に照合成功となった指紋データとの照合を行うことを特徴とする指紋による個人認証システム。