JP4283126B2 - Biometric authentication system and biometric authentication method - Google Patents
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Description
本発明は、生体認証システム及び生体認証方法に関する。 The present invention relates to a biometric authentication system and a biometric authentication method.
近年、指紋、虹彩、顔、声紋などの身体的特徴によって本人を認証するシステムが普及してきており、例えばインターネットを介した電子商取引における本人認証などへの応用が検討されている。この生体認証システムでは、利用する生体データが重要な個人情報であることから個人情報保護のために、生体データの漏洩防止が重要課題に位置付けられている。このため、一方向性ハッシュ関数による変換や暗号化による変換を利用して、生体データや認証用の鍵自体をそのまま伝送したり、記憶したりすることを避けることが提案されている。 In recent years, a system for authenticating a person based on physical characteristics such as a fingerprint, an iris, a face, and a voiceprint has become widespread. For example, application to identity authentication in electronic commerce via the Internet is being studied. In this biometric authentication system, since biometric data to be used is important personal information, the prevention of leakage of biometric data is positioned as an important issue in order to protect personal information. For this reason, it has been proposed to avoid transmitting or storing biometric data or an authentication key itself as it is, using conversion using a one-way hash function or conversion using encryption.
ここで、一方向性ハッシュ関数による変換値の一致不一致により、認証の可否を判定する場合は、例えばパスワード認証のように、正当な被変換データ同士(正当な登録パスワードデータと正当な被認証パスワードデータ)の完全一致が前提となる。しかしながら、生体データは、測定の度に測定値に揺らぎが生じるものであり、同一人物の登録時の生体データと認証時の生体データとが完全一致するとは限らない。このため、従来の生体認証システムでは、リードソロモン符号等の線形符号を用いた誤り訂正により、生体データから生成されたパスワードの揺らぎを補正している(例えば、特許文献1参照)。
しかし、上述した線形符号を用いた誤り訂正では、生体データから生成されたパスワードの揺らぎを完全に補正することが簡単ではなく、上記した一方向性ハッシュ関数による変換を利用する生体認証システムの実現が難しいという問題がある。例えば、誤り訂正能力を向上させるには、符号長を増大させる必要があるが、それに伴って処理が急激に煩雑化して処理速度の低下を招き、即時性が要求される認証サービスには適用できなくなる。また、誤り訂正が不完全な結果となり、生体データから生成されたパスワードの揺らぎを完全に補正することができなかった場合には、正しい認証を行うことができない。 However, in the error correction using the linear code described above, it is not easy to completely correct the fluctuation of the password generated from the biometric data, and the realization of the biometric authentication system using the conversion using the one-way hash function described above. There is a problem that is difficult. For example, in order to improve error correction capability, it is necessary to increase the code length, but the processing is rapidly complicated, resulting in a decrease in processing speed, and can be applied to authentication services that require immediacy. Disappear. In addition, if the error correction results in an incomplete result and the fluctuation of the password generated from the biometric data cannot be completely corrected, correct authentication cannot be performed.
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、利用者の個人情報である生体データを秘匿したまま認証処理を行うことができ、これにより生体データの漏洩防止を図ることを簡易に実現可能な生体認証システム及び生体認証方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose is to perform authentication processing while keeping biometric data, which is personal information of the user, concealed, thereby preventing leakage of biometric data. It is an object of the present invention to provide a biometric authentication system and a biometric authentication method that can be easily realized.
上記の課題を解決するために、本発明の生体認証システムは、生体データの測定装置と、前記測定装置により測定された生体データに基づいて認証する認証装置とを具備する生体認証システムにおいて、前記測定装置は、測定した生体データを非線形変換を含む変換関数により変換する変換手段を備え、前記認証装置は、前記測定された生体データが前記変換手段により変換された登録データを記憶する記憶手段と、前記測定された生体データが前記変換手段により変換された被認証データと、前記登録データとの類似度を計算する類似度演算手段と、前記類似度を判定し、この判定結果に応じて認証する認証手段とを備えたことを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a biometric authentication system according to the present invention includes a biometric data measuring device and a biometric authentication system that authenticates based on biometric data measured by the measuring device. The measurement apparatus includes a conversion unit that converts the measured biometric data using a conversion function including non-linear conversion, and the authentication device includes a storage unit that stores registration data obtained by converting the measured biometric data by the conversion unit; , The similarity calculation means for calculating the similarity between the authentication target data obtained by converting the measured biometric data by the conversion means and the registration data, the similarity is determined, and authentication is performed according to the determination result It is characterized by having an authenticating means.
本発明の生体認証システムにおいては、前記変換関数は、非線形変換しながら情報量を拡大するものであることを特徴とする。 In the biometric authentication system of the present invention, the conversion function expands the amount of information while performing nonlinear conversion.
本発明の生体認証システムにおいては、前記変換関数は、被変換データ同士間の正規化ハミング距離を保存するものであることを特徴とする。 In the biometric authentication system of the present invention, the conversion function stores the normalized Hamming distance between the converted data.
本発明の生体認証システムにおいては、前記測定装置と前記認証装置とは通信回線を介してデータを送受信する通信手段を各々備え、使い捨てされる鍵を使用する暗号方式により前記登録データ及び前記被認証データを暗号化し、通信回線上におけるデータの秘匿を行うこと、及び他人によるなりすましを防止することを特徴とする。 In the biometric authentication system of the present invention, the measurement device and the authentication device each include communication means for transmitting and receiving data via a communication line, and the registration data and the subject to be authenticated by an encryption method using a disposable key. It is characterized by encrypting data, concealing the data on the communication line, and preventing impersonation by others.
本発明の生体認証システムにおいては、前記記憶手段は、前記暗号化された登録データを保存することを特徴とする。 In the biometric authentication system of the present invention, the storage means stores the encrypted registration data.
本発明の生体認証方法は、生体データに基づいて認証する生体認証方法であって、生体データを非線形変換を含む変換関数により変換し、登録データとして記憶する過程と、生体データを前記変換関数により変換し、被認証データとする過程と、前記登録データと前記被認証データとの類似度を計算する過程と、前記類似度を判定し、この判定結果に応じて認証する過程とを含むことを特徴としている。 The biometric authentication method of the present invention is a biometric authentication method for authenticating based on biometric data, wherein biometric data is converted by a conversion function including non-linear conversion and stored as registered data, and biometric data is converted by the conversion function. Converting the data to be authenticated, calculating the similarity between the registered data and the data to be authenticated, and determining the similarity and authenticating according to the determination result. It is a feature.
本発明の生体認証方法においては、前記変換関数は、非線形変換しながら情報量を拡大するものであることを特徴とする。 In the biometric authentication method of the present invention, the conversion function expands the amount of information while performing nonlinear conversion.
本発明の生体認証方法においては、前記変換関数は、被変換データ同士間の正規化ハミング距離を保存するものであることを特徴とする。 In the biometric authentication method of the present invention, the conversion function stores the normalized Hamming distance between the converted data.
本発明の生体認証方法においては、前記登録データが、使い捨てされる鍵を使用する暗号方式により暗号化された後に通信回線を介して利用者から認証者へ送られる過程と、前記被認証データが、使い捨てされる鍵を使用する暗号方式により暗号化された後に通信回線を介して利用者から認証者へ送られる過程とをさらに含むことを特徴とする。 In the biometric authentication method of the present invention, the registration data is encrypted by an encryption method using a disposable key and then sent from the user to the authenticator via a communication line; And a process of sending the data from the user to the authenticator via a communication line after being encrypted by an encryption method using a disposable key.
本発明の生体認証方法においては、前記暗号化された登録データが保存されることを特徴とする。 In the biometric authentication method of the present invention, the encrypted registration data is stored.
本発明によれば、変換関数による生体データ変換後の変換データを登録及び認証に使用するので、利用者の重要な個人情報である生体データ自体が、そのまま認証処理に使用されることがない。これにより、生体データの漏洩を防止することができる。さらに、該変換データの類似度に応じて認証するので、測定毎に生じる生体データの揺らぎを許容することができ、簡易な構成で実現することが可能となる。 According to the present invention, since the converted data after biometric data conversion by the conversion function is used for registration and authentication, the biometric data itself that is important personal information of the user is not used as it is for the authentication process. Thereby, leakage of biometric data can be prevented. Furthermore, since authentication is performed according to the similarity of the converted data, it is possible to allow fluctuations in biometric data that occur at each measurement, and it is possible to realize with a simple configuration.
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態においては、生体認証システムの具体的な例として、虹彩の特徴によって本人を認証するシステムを挙げて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, as a specific example of the biometric authentication system, a system that authenticates the person by the feature of the iris will be described.
図1は、本発明の一実施形態に係る生体データの測定装置1の構成を示すブロック図である。図2は、本発明の一実施形態に係る認証装置2の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る生体認証システムは、それら測定装置1及び認証装置2を具備する。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a biological
図1に示す測定装置1において、撮像部11は、カメラを有しており、利用者の目の画像から虹彩画像を取得する。この虹彩画像の取得は、例えば、カメラにより利用者の目を撮像して目の画像を取得する。次いで、その目の画像に対して、画像輝度の変化を利用することにより強膜側境界、瞳孔側境界及び上下瞼側境界を決定して虹彩領域を特定し、虹彩画像のみを切り出す。なお、虹彩画像の取得の際には、生体検知を行い、生きた人間の目から取得された画像であることを確認する。
特徴抽出部12は、虹彩画像データ(生体の計測データ)から特徴を抽出して虹彩コード(生体データ)を得る。この特徴抽出は、虹彩特有の身体的特徴量に着目して行われる。例えば、虹彩領域に8つの環状解析ゾーンを割り当て、その環状解析ゾーンを走査して虹彩コードを取得する。
なお、上記した虹彩コードの取得方法としては、例えば、特許第3307936号公報に記載のものが利用可能である。
In the
The feature extraction unit 12 extracts features from iris image data (biological measurement data) to obtain an iris code (biological data). This feature extraction is performed by paying attention to the physical feature amount unique to the iris. For example, eight annular analysis zones are allocated to the iris region, and the iris code is acquired by scanning the annular analysis zone.
In addition, as an acquisition method of an above-mentioned iris code, the thing of patent 3307936 gazette can be utilized, for example.
変換部13は、所定の変換関数を用いて虹彩コードを変換する。なお、この変換関数の詳細については後述する。
暗号化部14は、使い捨てされる鍵を使用して、変換部13による虹彩コード変換後の変換データを暗号化する。
通信部15は、インターネット等の通信ネットワークに接続し、データを送受信する。
The
The
The
図2に示す認証装置2において、データベース21は、利用者の登録データを記憶し、蓄積する。この蓄積される登録データは、上記測定装置1により測定された登録用の虹彩コードが変換部13により変換された後に、さらに暗号化部14により暗号化された暗号データである。また、この登録データには有効期限が設けられる。そして、期限切れの登録データは抹消される。この有効期限は安全性等を考慮して設定される。
In the
類似度演算部22は、被認証データと、データベース21内の登録データの復号データ(上記測定装置1により測定された登録用の虹彩コードが変換部13により変換された後の変換データ)との類似度を計算する。この被認証データは、上記測定装置1により測定された認証用の虹彩コードが変換部13により変換された後の変換データである。
また、類似度演算部22が求める類似度は、上記測定装置1の特徴抽出部12において抽出される身体的特徴量の評価に適しているものである。この類似度の演算は、特徴抽出部12の特徴抽出方法に対応する所定の方法により行う。例えば、正規化ハミング距離が虹彩認証用の類似度として利用できる。また、ユークリッド距離などが利用可能である。なお、上記特徴抽出部12及び類似度演算部22は、それぞれに組合せ可能な市販の製品を使用することにより実現可能である。また、上記撮像部11が組み合わされる場合もある。
認証部23は、類似度演算部22の計算結果である類似度を判定し、この判定結果に応じて認証する。
The
Further, the similarity obtained by the
The
鍵生成部24は、使い捨て用の鍵を生成する。この鍵は上記測定装置1に提供されて、虹彩コード変換後の変換データの暗号化に使用される。
復号部25は、上記測定装置1から受信した暗号データを該当する鍵により復号する。この復号部25は、上記測定装置1の暗号化部14に対応するものである。
通信部26は、インターネット等の通信ネットワークに接続し、データを送受信する。
The
The
The
次に、図3〜図6を参照して、本実施形態に係る生体認証システムの動作を説明する。図3、図4は、本実施形態に係る生体認証システムにおけるデータの流れを説明するための図であり、図3は利用者登録時のもの、図4は利用者認証時のものである。図5、図6は、本実施形態に係る生体認証システムにおける処理の流れを示すフローチャートであり、図5は利用者登録時のもの、図6は利用者認証時のものである。
なお、以下の説明においては、虹彩コードはnビット(X1・・・Xn)としてコード化されたものとする。但し、Xi(i=1,・・・,n)は、0又は1である。また、上記変換部13の変換によりnビットの虹彩コードが2nビットの変換虹彩コード(X1・・・X2n)に変換されるものとする。なお、虹彩コード長nは主に2048ビット又は4096ビットが使用される。
Next, the operation of the biometric authentication system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4 are diagrams for explaining the flow of data in the biometric authentication system according to the present embodiment. FIG. 3 is for user registration, and FIG. 4 is for user authentication. 5 and 6 are flowcharts showing the flow of processing in the biometric authentication system according to the present embodiment. FIG. 5 is for user registration, and FIG. 6 is for user authentication.
In the following description, it is assumed that the iris code is coded as n bits (X 1 ... X n ). However, X i (i = 1,..., N) is 0 or 1. Further, it is assumed that an n-bit iris code is converted into a 2n-bit converted iris code (X 1 ... X 2n ) by the conversion of the
初めに、図3、図5を参照して、利用者登録時の動作を説明する。
先ず、利用者が認証装置2に対して登録要求を行う。この登録要求に応じて、認証装置2の鍵生成部24が、2nビットのチャレンジコードc(使い捨て用の鍵)を生成する。そして、そのチャレンジコードcを測定装置1へ送信し、測定装置1がそのチャレンジコードcを受信する(ステップS101)。このチャレンジコードcは復号時のために復号部25で復号完了まで保持される。
First, the operation at the time of user registration will be described with reference to FIGS.
First, the user makes a registration request to the
次いで、利用者が図3に示されるカメラ11aを使用して目を撮像する。これにより、測定装置1の撮像部11が撮像データから虹彩画像を取得する(ステップS102)。次いで、特徴抽出部12がその虹彩画像データからnビットの虹彩コードA=(A1・・・An)を取得する(ステップS103)。次いで、変換部13が、変換パラメータとして乱数Rを生成する(ステップS104)。この乱数Rは認証時のために保存しておく。なお、乱数Rの詳細については後述する。
Next, the user images the eyes using the
次いで、ステップS105において、変換部13が、変換パラメータである乱数Rを用いて、変換関数fにより虹彩コードAを変換する。この変換後の変換虹彩コードをf(A,R)=A’=(A1’・・・An’)と表す。さらに、暗号化部14が、認証装置2から受信したチャレンジコードcを用いて変換虹彩コードA’を暗号化する(ステップS106)。この暗号化後のデータをEk(A’,c)と表す。但し、Ekは暗号化関数であり、その逆関数Ek −1が存在するものである。例えばEkは認証装置2の公開鍵kによる公開鍵暗号化関数である。これにより、送信データEk(A’,c)が得られる。
Next, in step S105, the
次いで、測定装置1が送信データEk(A’,c)の登録IDを作成し、該ID及び送信データEk(A’,c)を認証装置2へ送信する。また、そのIDは認証時のために保存しておく。また、虹彩コードA、変換虹彩コードA’、送信データEk(A’,c)及びチャレンジコードcについては消去する。
次いで、認証装置2がID及び送信データEk(A’,c)を受信する(ステップS107)。次いで、認証装置2がその受信したID及び送信データEk(A’,c)を関連付けてデータベース21に登録する(ステップS108)。なお、データベース21には送信データEk(A’,c)が暗号化された状態で保存される。これにより、利用者の虹彩情報の秘匿がより確実になされる。
Then, the
Next, the
次に、図4、図6を参照して、利用者認証時の動作を説明する。
先ず、上記した利用者登録時と同様にして、チャレンジコードc’の生成及び受け渡し(ステップS201)、虹彩画像の取得(ステップS202)、虹彩コードB=(B1・・・Bn)の取得(ステップS203)、変換虹彩コードB’=(B1’・・・Bn’)の計算及び暗号化による送信データEk(B’,c’)の取得(ステップS204)が行われる。なお、ステップS204で使用される変換パラメータRは利用者登録時に保存しておいたものを使用する。
Next, the operation at the time of user authentication will be described with reference to FIGS.
First, as in the case of user registration described above, generation and delivery of a challenge code c ′ (step S201), acquisition of an iris image (step S202), acquisition of an iris code B = (B 1 ... B n ). (Step S203), the conversion iris code B ′ = (B 1 ′... B n ′) is calculated and the transmission data E k (B ′, c ′) is obtained by encryption (Step S204). The conversion parameter R used in step S204 is the one saved at the time of user registration.
次いで、測定装置1が送信データEk(B’,c’)及び利用者登録時に保存したIDを認証装置2へ送信し、認証装置2により受信される(ステップS205)。なお、測定装置1は登録時と同様に虹彩コードB、変換虹彩コードB’、送信データEk(B’,c’)及びチャレンジコードc’を消去する。
Next, the
次いで、認証装置2の復号部25が、受信されたEk(B’,c’)を復号する(ステップS206)。この復号後のデータB’、即ち上記変換関数fによる変換虹彩コードB’=f(B,R)が、当該利用者の被認証データとなる。
Next, the
次いで、認証装置2の復号部25が、送信データEk(B’,c’)とともに測定装置1から受信されたIDに基づいてデータベース21から該当する登録データEk(A’,c)を取得し、これを復号する(ステップS207)。この復号後のデータA’、即ち上記変換関数fによる変換虹彩コードA’=f(A,R)が、当該利用者の参照データとなる。
Next, the
次いで、類似度演算部22が、その参照データA’と被認証データB’との類似度を計算する(ステップS208)。この実施例では、次式により、参照データA’と被認証データB’間の正規化ハミング距離HDproを計算する。
Next, the
この正規化ハミング距離HDproの計算が終了すると、認証装置2は、復号した変換虹彩コードA’,B’、及び認証用に受信した暗号化変換虹彩コードEk(B’,c’)を消去する。
When the calculation of the normalized Hamming distance HD pro is completed, the
次いで、認証部23が、類似度演算部22の計算結果である正規化ハミング距離HDproと所定の閾値とを比較する(ステップS209)。この比較の結果、計算結果が閾値以下である場合には利用者本人であると判断する(ステップS210)。これにより認証成功となる。一方、計算結果が閾値超過である場合には利用者本人ではないと判断する(ステップS211)。これにより認証失敗となる。
Next, the
なお、上記ステップS209で使用される閾値は、統計的に得られた本人拒否率(本人を誤って他人とみなす割合)と他人受け入れ率(他人を誤って本人とみなす割合)とを考慮して管理者により設定される。 Note that the threshold used in step S209 takes into account the statistically obtained identity rejection rate (the rate that the person is mistakenly regarded as another person) and the acceptance rate (the rate at which the other person is mistakenly regarded as the person). Set by the administrator.
上述したように本実施形態によれば、利用者登録時及び利用者認証時のいずれの場合にも、変換関数による虹彩コード変換後の変換データを伝送し、登録し、及び認証に使用するので、利用者の重要な個人情報である虹彩コード自体が、そのまま伝送されたり、認証処理に使用されることがない。これにより、虹彩コード(生体データ)の漏洩を防止することができる。
さらに、該変換データの類似度に応じて認証するので、測定毎に生じる虹彩コードの揺らぎを許容することができ、簡易な構成で実現することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the conversion data after the iris code conversion by the conversion function is transmitted, registered, and used for authentication in both cases of user registration and user authentication. The iris code itself, which is important personal information of the user, is not transmitted as it is or used for authentication processing. Thereby, leakage of the iris code (biological data) can be prevented.
Furthermore, since the authentication is performed according to the similarity of the converted data, the fluctuation of the iris code that occurs at each measurement can be allowed, and a simple configuration can be realized.
また、チャレンジコードにより登録データ及び被認証データを暗号化するので、通信回線上におけるデータの秘匿を行うこと、及び他人によるなりすましを防止することができる。 Further, since the registration data and the data to be authenticated are encrypted with the challenge code, it is possible to conceal the data on the communication line and to prevent impersonation by others.
次に、上記した虹彩コードを変換する変換関数fについて詳細に説明する。
この変換関数は、変換前の虹彩コード(被変換データ)同士間の類似特性を保存するものである。以下、上述した登録用の虹彩コードと認証用の虹彩コード間の正規化ハミング距離を保存する変換関数の実施例を挙げて説明する。
Next, the conversion function f for converting the above-described iris code will be described in detail.
This conversion function stores similar characteristics between iris codes (converted data) before conversion. Hereinafter, an example of a conversion function for storing the normalized Hamming distance between the registration iris code and the authentication iris code will be described.
図7は、本発明に係る変換関数による変換手順の第1の例を説明するための図である。この図7を参照して実施例1を説明する。
図7において、nビットの虹彩コードX=(X1・・・Xn)に対して、以下の手順により、2nビットの変換虹彩コードX’=(X1’・・・X2n’)への変換を行う。但し、Xi(i=1,・・・,n)及びXj’(j=1,・・・,2n)は、0又は1である。
先ず、安全性が保証されている乱数生成アルゴリズムを用いて、
{n+log22n+(2log22n+2)・3n/2}ビットの乱数Rを生成する。この乱数Rを、
R=(ReRpR1・・・R3n/2)と表す。
但し、乱数Rの要素Reはnビット、要素Rpはlog22nビット、
要素Rjは(2log22n+2)ビットであり、j=1,・・・,3n/2である。
また、要素Rjを、
Rj=(ujvjθj)と表す。
但し、uj,vjはlog22nビット、θjは2ビットである。
この生成された乱数Rは、測定装置1側で安全に保管されることにより秘匿される。また、乱数Rは、虹彩コードを登録する認証装置2ごとに変更される。
FIG. 7 is a diagram for explaining a first example of a conversion procedure using a conversion function according to the present invention. Example 1 will be described with reference to FIG.
In FIG. 7, n-bit iris code X = (X 1 ... X n ) is converted into 2n-bit converted iris code X ′ = (X 1 ′... X 2n ′) by the following procedure. Perform the conversion. However, X i (i = 1,..., N) and X j ′ (j = 1,..., 2n) are 0 or 1.
First, using a random number generation algorithm that guarantees safety,
Generate a random number R of {n +
R = (R e R p R 1 ... R 3n / 2 ).
However, the element R e of the random number R is n bits, the element R p is
The element R j is (2log 2 2n + 2) bits, and j = 1,..., 3n / 2.
Also, element R j is
R j = (u j v j θ j )
However, u j and v j are
The generated random number R is concealed by being safely stored on the
次いで、ステップS301では、乱数Rの要素Re(nビット)を虹彩コードX(nビット)に連結する。この拡大処理により、2nビットの拡大虹彩コードYが得られる。
Y=(Y1・・・Y2n)
=(X||Re)=(X1・・・XnRe1・・・Ren)
但し、記号「||」は連結を表す。
Next, in step S301, the element R e (n bits) of the random number R is connected to the iris code X (n bits). By this enlargement process, a 2n-bit enlarged iris code Y is obtained.
Y = (Y 1 ... Y 2n )
= (X || R e ) = (X 1 ... X n R e1 ... R en )
However, the symbol “||” represents concatenation.
次いで、ステップS302では、乱数Rの要素Rpによって選択される並べ替え規則に従い、拡大虹彩コードYの2nビットの要素を並べ替える。その並べ替え規則は2n個あり、変換テーブルとして安全に保管される。この並べ替え処理により、2nビットの並べ替え虹彩コードZが得られる。
Z=(Z1・・・Z2n)
Then, in step S302, in accordance with the sort rule to be selected by the element R p of the random number R, sort the elements of 2n bits enlarged iris code Y. There are 2n rearrangement rules, which are safely stored as a conversion table. By this rearrangement process, a 2n-bit rearrangement iris code Z is obtained.
Z = (Z 1 ... Z 2n )
次いで、ステップS303では、並べ替え虹彩コードZに対して回転処理を施す。この回転処理においては、先ず、次式により、並べ替え虹彩コードZから2n次元ベクトルW=(W1,・・・,W2n)を生成する。 Next, in step S303, the rearrangement iris code Z is rotated. In this rotation process, first, a 2n-dimensional vector W = (W 1 ,..., W 2n ) is generated from the rearranged iris code Z by the following equation.
次いで、以下に示すステップS303−1、S303−2の処理を繰り返し行う。このステップS303−1、S303−2の処理は、jの初期値を1に設定して処理を開始し、以降、jに1を加算しながら「jが(3n/2)以下である」条件を満足している間繰り返す。
ステップS303−1では、乱数Rの要素Rj=(ujvjθj)を使用し、2n次元ベクトルWから([uj]10+1)番目の要素と([vj]10+1)番目の要素とを抜き出して2次元ベクトルWaを構成する。但し、[x]10はxの10進数表現の値である。
Next, the processes of steps S303-1 and S303-2 shown below are repeated. The processes in steps S303-1 and S303-2 are started by setting the initial value of j to 1, and thereafter “j is (3n / 2) or less” while adding 1 to j. Repeat while being satisfied.
In step S303-1, the element R j = (u j v j θ j ) of the random number R is used, and the ([u j ] 10 +1) th element from the 2n-dimensional vector W and ([v j ] 10 +1) The two-dimensional vector Wa is constructed by extracting the th element. However, [x] 10 is the value of the decimal representation of x.
この2次元ベクトルWaは、原点(0,0)中心で横軸正方向を0度とすると、半径1の2次元円周上の45度、135度、225度、315度のいずれかの座標に位置するものとなる。
This two-dimensional vector Wa has coordinates of any of 45 degrees, 135 degrees, 225 degrees, and 315 degrees on the two-dimensional circumference of
ステップS303−2では、2次元ベクトルWaを原点を中心に角度θj’だけ反時計回りに回転して2次元ベクトルWa’を得る。但し、角度θj’=90・[θj]10(単位は度)である。ここで、θjは2ビットなので、角度θj’は0度、90度、180度、270度のいずれかとなる。 In step S303-2, the two-dimensional vector Wa ′ is obtained by rotating the two-dimensional vector Wa counterclockwise by an angle θ j ′ around the origin. However, the angle θ j ′ = 90 · [θ j ] 10 (the unit is degrees). Here, since θ j is 2 bits, the angle θ j ′ is one of 0 degree, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees.
すなわち、次式により、2次元ベクトルWaを2次元ベクトルWa’に変換する。 That is, the two-dimensional vector Wa is converted into a two-dimensional vector Wa ′ by the following equation.
そして、2次元ベクトルWa’の2つの要素を、変換2n次元ベクトルW’=(W1’,・・・,W2n’)の対応する要素、すなわち([uj]10+1)番目の要素と([vj]10+1)番目の要素とする。ここで、既に対応する要素が存在している場合は置き換える。 Then, the two elements of the two-dimensional vector Wa ′ are converted into corresponding elements of the transformed 2n-dimensional vector W ′ = (W 1 ′,..., W 2n ′), that is, the ([u j ] 10 +1) -th element. And ([v j ] 10 +1) th element. Here, if the corresponding element already exists, it is replaced.
なお、上記ステップ303−1において2n次元ベクトルWの要素が重複して選択される可能性があるが、その場合にはステップ303−1において2n次元ベクトルWの代わりに変換2n次元ベクトルW’から要素を抜き出して使用する。 In step 303-1, there is a possibility that elements of the 2n-dimensional vector W are selected in an overlapping manner. In this case, instead of the 2n-dimensional vector W, the converted 2n-dimensional vector W ' Extract and use elements.
次いで、ステップS304では、次式により、上記回転処理により得られた変換2n次元ベクトルW’から変換虹彩コードX’=(X1’・・・X2n’)を生成する。 Next, in step S304, a converted iris code X ′ = (X 1 ′... X 2n ′) is generated from the converted 2n-dimensional vector W ′ obtained by the above rotation process using the following equation.
図8は、本発明に係る変換関数による変換手順の第2の例を説明するための図である。この図8を参照して実施例2を説明する。
この実施例2においても、nビットの虹彩コードX=(X1・・・Xn)に対して、以下の手順により、2nビットの変換虹彩コードX’=(X1’・・・X2n’)への変換を行う。
FIG. 8 is a diagram for explaining a second example of the conversion procedure using the conversion function according to the present invention.
Also in this second embodiment, with respect to the iris of the n-bit code X = (
先ず、安全性が保証されている乱数生成アルゴリズムを用いて、
(3log2n+6)nビットの乱数Rを生成する。この乱数Rを、
R=(R1・・・Rj・・・Rn)と表す。
但し、要素Rjを、
Rj=(ujvjzjθjφjejdj)と表す。
但し、uj,vj,ejはlog2nビット、θj,φjは2ビット、zj,djは1ビットである。
この生成された乱数Rは、測定装置1側で安全に保管されることにより秘匿される。また、乱数Rは、虹彩コードを登録する認証装置2ごとに変更される。
First, using a random number generation algorithm that guarantees safety,
(3log 2 n + 6) An n-bit random number R is generated. This random number R is
R = (R 1 ... R j ... R n )
Where element R j is
R j = (u j v j z j θ j φ j e j d j )
However, u j , v j and e j are log 2 n bits, θ j and φ j are 2 bits, and z j and d j are 1 bit.
The generated random number R is concealed by being safely stored on the
次いで、以下に示すステップS401〜S405の処理を繰り返し行う。このステップS401〜S405の処理は、jの初期値を1に設定して処理を開始し、以降、jに1を加算しながら「jがn以下である」条件を満足している間繰り返す。
ステップS401では、次式により、虹彩コードXから、(n+j−1)次元ベクトルWn+j−1=(W1,・・・,Wn+j−1)と、一時(n+j)次元ベクトルWn+j’=(W1’,・・・,Wn+j−1’,0)とを生成する。
Next, the following steps S401 to S405 are repeated. The processing of steps S401 to S405 is started by setting the initial value of j to 1, and thereafter, while 1 is added to j, it is repeated while satisfying the condition that “j is n or less”.
In step S401, from the iris code X, (n + j−1) -dimensional vector W n + j−1 = (W 1 ,..., W n + j−1 ) and temporary (n + j) -dimensional vector W n + j ′ = (W 1 ′,..., W n + j−1 ′, 0) are generated.
次いで、ステップS402では、乱数Rの要素Rj=(ujvjzjθjφjejdj)を使用し、(n+j−1)次元ベクトルWn+j−1から([uj]10+1)番目の要素と([vj]10+1)番目の要素とを抜き出す。また、1ビットの乱数値zjを次式により変換する。 Then, in step S402, using elements R j = random number R (u j v j z j θ j φ j e j d j), (n + j-1) from dimensional vector W n + j-1 ([ u j] The 10 + 1) th element and the ([ vj ] 10 + 1) th element are extracted. Also, a 1-bit random value z j is converted by the following equation.
そして、(n+j−1)次元ベクトルWn+j−1から抜き出した2つの要素と乱数値zjの変換値Wn+jとから3次元ベクトルWaを構成する。 Then, a three-dimensional vector Wa is constructed from the two elements extracted from the (n + j−1) -dimensional vector W n + j−1 and the converted value W n + j of the random value z j .
この3次元ベクトルWaはxyz空間上のベクトルであり、順にx座標、y座標、z座標の要素となっている。 The three-dimensional vector Wa is a vector in the xyz space, and is an element of x coordinate, y coordinate, and z coordinate in order.
次いで、ステップS403では、3次元ベクトルWaをx軸の回りに角度θj’=90・[θj]10(単位は度)、y軸の回りに角度φj’=90・[φj]10(単位は度)だけそれぞれ回転して、変換3次元ベクトルWa’を得る。 Next, in step S403, the angle θ j ′ = 90 · [θ j ] 10 (in degrees) around the x-axis and the angle φ j ′ = 90 · [φ j ] around the y-axis about the three-dimensional vector Wa. Each is rotated by 10 (in degrees) to obtain a transformed three-dimensional vector Wa ′.
すなわち、次式により、3次元ベクトルWaを変換3次元ベクトルWa’に変換する。 That is, the three-dimensional vector Wa is converted into a converted three-dimensional vector Wa ′ by the following equation.
但し、x軸、y軸の回りの回転行列G、Hは次式で表される。 However, rotation matrices G and H around the x-axis and y-axis are expressed by the following equations.
次いで、ステップS404では、変換3次元ベクトルWa’の3つの要素を一時(n+j)次元ベクトルWn+j’の対応する要素、すなわち([uj]10+1)番目の要素と([vj]10+1)番目の要素と(n+j)番目の要素とする。ここで、既に対応する要素が存在している場合は置き換える。 Next, in step S404, the three elements of the transformed three-dimensional vector Wa ′ are replaced with the corresponding elements of the temporary (n + j) -dimensional vector W n + j ′, that is, the ([u j ] 10 +1) th element and ([v j ] 10 +1) element and (n + j) element. Here, if the corresponding element already exists, it is replaced.
次いで、ステップS405では、その得られた一時(n+j)次元ベクトルWn+j’を、「dj=1」ならば左方向へ、一方、「dj=0」ならば右方向へ、それぞれ([ej]10+1)ビットだけ巡回シフトする。 Next, in step S405, the obtained temporary (n + j) dimensional vector W n + j ′ is moved to the left if “d j = 1”, and to the right if “d j = 0” (([ e j ] 10 +1) bits are cyclically shifted.
これにより、(n+j)次元ベクトルWn+jが得られる。次いで、上記ステップS401へ戻り、jに1加算する。 Thereby, an (n + j) dimensional vector W n + j is obtained. Next, the process returns to step S401, and 1 is added to j.
次いで、jが1〜nまでの上記ステップS401〜S405の処理の繰り返しにより2n次元ベクトルW2nが得られたら、該2n次元ベクトルW2nから次式により、2nビットの変換虹彩コードX’=(X1’・・・X2n’)を生成する。
Then, when j is 2n-dimensional vector W 2n is obtained by repeating the processing of steps S401~S405 to 1 to n, the following equation from the 2n-dimensional vector W 2n, converting
上記した実施例1及び2ともに、乱数を用いた情報量の拡大と、乱数に基づく回転や並び替え等の非線形変換とを行って、nビットの虹彩コードXを2nビットの変換虹彩コードX’に変換する。これにより、変換虹彩コードX’から利用者の虹彩情報を得ることは非常に困難となるので、利用者の個人情報保護の実現に寄与することができる。また、実施例2では、虹彩コードを非線形変換しながら情報量を拡大するので、実施例1に比べて虹彩コード自身が非線形変換される確率が高く、より好ましい。 In both the first and second embodiments described above, the information amount is expanded using a random number, and nonlinear conversion such as rotation and rearrangement based on the random number is performed, and the n-bit iris code X is converted into the 2n-bit converted iris code X ′. Convert to This makes it very difficult to obtain the user's iris information from the converted iris code X ′, which can contribute to the realization of protection of the user's personal information. Further, in the second embodiment, the amount of information is expanded while nonlinearly converting the iris code. Therefore, the probability that the iris code itself is nonlinearly converted is higher than that of the first embodiment, which is more preferable.
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した実施形態においては、通信回線を介して測定装置1から認証装置2へ虹彩コードを送るようにしたが、虹彩コード(生体データ)の受け渡し方法はこれに限定されない。例えば、利用者がフレキシブルディスク等の記録媒体に記録して認証者に受け渡すようにしてもよい。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the iris code is sent from the
また、本発明は、生体特有の所定の身体的特徴量に基づくことにより、生体の種類によらず、各種の生体認証に適用することができる。例えば、虹彩の他、指紋、掌紋、手形、手の甲等の静脈、顔、声紋、網膜、体臭、DNA、筆跡、キーストローク、歩行などの身体的特徴を利用する認証に応用することができる。 In addition, the present invention can be applied to various types of biometric authentication regardless of the type of living body, based on a predetermined physical feature amount unique to the living body. For example, it can be applied to authentication using physical features such as irises, fingerprints, palm prints, handprints, veins such as backs of hands, faces, voiceprints, retinas, body odors, DNA, handwriting, keystrokes, and walking.
また、複数の種類の生体認証を組み合わせて本人を認証するシステムを構築することも可能である。 It is also possible to construct a system for authenticating a person by combining a plurality of types of biometric authentication.
1…虹彩コード(生体データ)の測定装置、2…認証装置、11…撮像部(生体の計測手段)、12…特徴抽出部、13…変換部、14…暗号化部、15,26…通信部、21…データベース(記憶手段)、22…類似度演算部、23…認証部、24…鍵生成部、25…復号部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記測定装置は、測定した生体データに対して、線形変換と乱数を組み合わせることにより構成された非線形性を有する変換を行う変換手段を備え、
前記認証装置は、
前記測定された生体データが前記変換手段により変換された登録データを記憶する記憶手段と、
前記測定された生体データが前記変換手段により変換された被認証データと、前記登録データとの類似度を正規化ハミング距離により計算する類似度演算手段と、
前記類似度を判定し、この判定結果に応じて認証する認証手段と、を備え、
前記変換手段は、
乱数(R=(R e R p R 1 ・・・R j ・・・R 3n/2 )、j=1,・・・,3n/2、{n+log 2 2n+(2log 2 2n+2)・3n/2}ビット、R e はnビット、R p はlog 2 2nビット、R j は(2log 2 2n+2)ビット、R j =(u j v j θ j )、u j ,v j はlog 2 2nビット、θ j は2ビットである)を生成する乱数生成手段と、
前記乱数(R)の要素(R e )を生体データ(X、nビット)に連結するデータ連結手段と、
データのビットの並べ替え規則を複数(2n個)保持する変換テーブルと、
前記乱数(R)の要素(R p )に基づいて前記変換テーブルから一つの並べ替え規則を選択し、選択した並べ替え規則に従って前記連結データ(Y、2nビット)のビットを並び替えるビット並び替え手段と、
前記並び替えデータ(Z、2nビット)の各ビットに対応する所定の要素から成る2n次元ベクトル(W)を生成する第1のベクトル生成手段と、
前記2n次元ベクトル(W)の要素のうち、前記乱数(R)の各要素(R j )の第1部分(u j )と第2部分(v j )に対応する各要素から、前記乱数(R)の各要素(R j )に対応する2次元ベクトル(Wa)を生成する第2のベクトル生成手段と、
前記2次元ベクトル(Wa)に対し、前記乱数(R)の各要素(R j )の第3部分(θ j )に応じた所定の回転処理を行う回転処理手段と、
前記回転処理後の2次元ベクトル(Wa’)の要素から2n次元ベクトル(W’)を生成する第3のベクトル生成手段と、
前記2n次元ベクトル(W’)の各要素に対応する所定のビットから成る変換後の生体データ(X’、2nビット)を生成する変換データ生成手段と、を有する、
ことを特徴とする生体認証システム。 In a biometric authentication system comprising a biometric data measurement device and an authentication device that authenticates based on biometric data measured by the measurement device,
The measurement apparatus includes a conversion unit that performs conversion having non-linearity configured by combining linear conversion and random numbers on the measured biological data,
The authentication device
Storage means for storing registration data obtained by converting the measured biological data by the conversion means;
Similarity calculation means for calculating the degree of similarity between the data to be authenticated in which the measured biometric data is converted by the conversion means and the registered data based on a normalized Hamming distance ;
Authentication means for determining the similarity and authenticating according to the determination result,
The converting means includes
Random numbers (R = (R e R p R 1 ... R j ... R 3n / 2 ), j = 1,..., 3n / 2, {n + log 2 2n + (2 log 2 2n + 2) · 3n / 2 } Bits, R e is n bits, R p is log 2 2n bits, R j is (2 log 2 2n + 2) bits, R j = (u j v j θ j ), u j , v j are log 2 2n bits, θ j is 2 bits) and random number generating means for generating
Data connection means for connecting the element (R e ) of the random number (R) to biometric data (X, n bits);
A conversion table that holds a plurality (2n) of data rearrangement rules;
Wherein selecting one of sorting rules from the conversion table based on the element (R p) of the random number (R), the connection data (Y, 2n bits) bit rearrangement rearranging bits according sorting rules selected Means,
First vector generating means for generating a 2n-dimensional vector (W) composed of predetermined elements corresponding to each bit of the rearranged data (Z, 2n bits);
Among the elements of the 2n-dimensional vector (W), from the elements corresponding to the first part (u j ) and the second part (v j ) of each element (R j ) of the random number (R) , the random number ( Second vector generation means for generating a two-dimensional vector (Wa) corresponding to each element (R j ) of R );
Rotation processing means for performing a predetermined rotation process on the two-dimensional vector (Wa) according to the third part (θ j ) of each element (R j ) of the random number (R) ;
Third vector generation means for generating a 2n-dimensional vector (W ′) from the elements of the two-dimensional vector (Wa ′) after the rotation processing;
Conversion data generation means for generating biometric data (X ′, 2n bits) after conversion consisting of predetermined bits corresponding to each element of the 2n-dimensional vector (W ′),
A biometric authentication system characterized by that.
前記測定装置は、測定した生体データに対して、線形変換と乱数を組み合わせることにより構成された非線形性を有する変換を行う変換手段を備え、
前記認証装置は、
前記測定された生体データが前記変換手段により変換された登録データを記憶する記憶手段と、
前記測定された生体データが前記変換手段により変換された被認証データと、前記登録データとの類似度を正規化ハミング距離により計算する類似度演算手段と、
前記類似度を判定し、この判定結果に応じて認証する認証手段と、を備え、
前記変換手段は、
乱数(R=(R 1 ・・・R j ・・・R n )、j=1,・・・,n、(3log 2 n+6)nビット、R j =(u j v j z j θ j φ j e j d j )、u j ,v j ,e j はlog 2 nビット、θ j ,φ j は2ビット、z j ,d j は1ビットである)を生成する乱数生成手段と、
生体データ(X、nビット)の各ビットに対応する所定の要素を用いて、(n+j−1)次元ベクトル(W n+j−1 =W 1 ,・・・,W n+j−1 )と、最初の一時(n+j)次元ベクトル(W n+j ’=W 1 ’,・・・,W n+j−1 ’,0)とを生成する第1のベクトル生成手段と、
前記(n+j−1)次元ベクトル(W n+j−1 )の要素のうち前記乱数(R)の要素(R j )の第1部分(u j )と第2部分(v j )に対応する各要素(x成分、y成分)と、前記乱数(R)の要素(R j )の第3部分(z j )に対応する所定の要素(z成分)とから成る3次元ベクトル(Wa)を生成する第2のベクトル生成手段と、
前記3次元ベクトル(Wa)に対し、前記乱数(R)の要素(R j )の第4部分(θ j )及び第5部分(φ j )に応じた所定の回転処理を行う回転処理手段と、
前記回転処理後の3次元ベクトル(Wa’)の要素(x成分、y成分)を前記一時(n+j)次元ベクトル(W n+j ’)の対応する要素に置換すると共に、該3次元ベクトル(Wa’)の要素(z成分)を前記一時(n+j)次元ベクトル(W n+j ’)の(n+j)番目の要素とする置換手段と、
前記置換後の一時(n+j)次元ベクトル(W n+j ’)の要素に対し、前記乱数(R)の要素(R j )の第6部分(e j )の値に応じた方向へ第7部分(d j )の値に応じたビット数だけ巡回シフトを行い、jに1加算したときの一時(n+j)次元ベクトル(W n+j ’=W 1 ’,・・・,W n+j−1 ’,0)を得るビットシフト手段と、
jが1からnまで1ずつ加算されながら生成された前記巡回シフト後の2n次元ベクトル(W 2n )の各要素に対応する所定のビットから成る変換後の生体データ(X’、2nビット)を生成する変換データ生成手段と、を有する、
ことを特徴とする生体認証システム。 In a biometric authentication system comprising a biometric data measurement device and an authentication device that authenticates based on biometric data measured by the measurement device,
The measurement apparatus includes a conversion unit that performs conversion having non-linearity configured by combining linear conversion and random numbers on the measured biological data,
The authentication device
Storage means for storing registration data obtained by converting the measured biological data by the conversion means;
Similarity calculation means for calculating the degree of similarity between the data to be authenticated in which the measured biometric data is converted by the conversion means and the registered data based on a normalized Hamming distance ;
Authentication means for determining the similarity and authenticating according to the determination result,
The converting means includes
Random number (R = (R 1 ... R j ... R n ), j = 1,..., N, (3log 2 n + 6) n bits, R j = (u j v j z j θ j j φ j e j d j ), u j , v j , e j are log 2 n bits, θ j , φ j are 2 bits, and z j , d j are 1 bit),
Using a predetermined element corresponding to each bit of the biometric data (X, n bits), the (n + j−1) dimension vector (W n + j−1 = W 1 ,..., W n + j−1 ) and the first First vector generation means for generating temporary (n + j) dimensional vectors (W n + j ′ = W 1 ′,..., W n + j−1 ′, 0);
Of the elements of the (n + j-1) -dimensional vector (W n + j-1 ), the elements corresponding to the first part (u j ) and the second part (v j ) of the element (R j ) of the random number (R) A three-dimensional vector (Wa) composed of (x component, y component) and a predetermined element (z component) corresponding to the third part (z j ) of the element (R j ) of the random number (R ) is generated. Second vector generating means;
Rotation processing means for performing predetermined rotation processing on the three-dimensional vector (Wa) according to the fourth part (θ j ) and the fifth part (φ j ) of the element (R j ) of the random number (R) ,
The elements (x component, y component) of the three-dimensional vector (Wa ′) after the rotation processing are replaced with corresponding elements of the temporary (n + j) dimensional vector (W n + j ′), and the three-dimensional vector (Wa ′). ) Element (z component) as the (n + j) th element of the temporary (n + j) dimensional vector (W n + j ′);
With respect to the element of the temporary (n + j) dimensional vector (W n + j ′) after the replacement , the seventh part (in the direction corresponding to the value of the sixth part (e j ) of the element (R j ) of the random number (R) ( d j ) is cyclically shifted by the number of bits corresponding to the value of j j, and a temporary (n + j) dimensional vector (W n + j ′ = W 1 ′,..., W n + j−1 ′, 0) when 1 is added to j Bit shift means to obtain
Biological data after conversion (X ′, 2n bits) composed of predetermined bits corresponding to each element of the 2n-dimensional vector (W 2n ) after the cyclic shift generated while j is added one by one from 1 to n. Conversion data generation means for generating,
A biometric authentication system characterized by that.
使い捨てされる鍵を使用する暗号方式により前記登録データ及び前記被認証データを暗号化し、通信回線上におけるデータの秘匿を行うこと、及び他人によるなりすましを防止することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の生体認証システム。 The measuring device and the authentication device each include a communication means for transmitting and receiving data via a communication line,
The registration data and the by the encryption method using a key that is disposable encrypts the authentication data, to perform the confidentiality of data on the communication line, and claim 1 or claim, characterized in that to prevent spoofing by others Item 3. The biometric authentication system according to Item 2 .
前記測定装置は変換手段を有し、
前記認証装置は記憶手段と類似度演算手段と認証手段を有し、
利用者を登録する際に、前記変換手段が前記測定装置で測定した生体データに対して線形変換と乱数を組み合わせることにより構成された非線形性を有する変換を行い、前記記憶手段が該変換手段により変換された登録データを記憶し、
利用者を認証する際に、前記変換手段が前記測定装置で測定した生体データに対して線形変換と乱数を組み合わせることにより構成された非線形性を有する変換を行い、前記類似度演算手段が該変換手段により変換された被認証データと前記記憶手段に記憶される登録データとの類似度を正規化ハミング距離により計算し、前記認証手段が該類似度を判定し、この判定結果に応じて認証し、
前記変換手段は、乱数生成手段とデータ連結手段とビット並び替え手段と第1のベクトル生成手段と第2のベクトル生成手段と回転処理手段と第3のベクトル生成手段と変換データ生成手段とデータのビットの並べ替え規則を複数(2n個)保持する変換テーブルと、を有し、
生体データを変換する際に、
前記乱数生成手段が乱数(R=(R e R p R 1 ・・・R j ・・・R 3n/2 )、j=1,・・・,3n/2、{n+log 2 2n+(2log 2 2n+2)・3n/2}ビット、R e はnビット、R p はlog 2 2nビット、R j は(2log 2 2n+2)ビット、R j =(u j v j θ j )、u j ,v j はlog 2 2nビット、θ j は2ビットである)を生成し、
前記データ連結手段が前記乱数(R)の要素(R e )を生体データ(X、nビット)に連結し、
前記ビット並び替え手段が前記乱数(R)の要素(R p )に基づいて前記変換テーブルから一つの並べ替え規則を選択し、選択した並べ替え規則に従って前記連結データ(Y、2nビット)のビットを並び替えし、
前記第1のベクトル生成手段が前記並び替えデータ(Z、2nビット)の各ビットに対応する所定の要素から成る2n次元ベクトル(W)を生成し、
前記第2のベクトル生成手段が前記2n次元ベクトル(W)の要素のうち、前記乱数(R)の各要素(R j )の第1部分(u j )と第2部分(v j )に対応する各要素から、前記乱数(R)の各要素(R j )に対応する2次元ベクトル(Wa)を生成し、
前記回転処理手段が前記2次元ベクトル(Wa)に対し、前記乱数(R)の各要素(R j )の第3部分(θ j )に応じた所定の回転処理を行い、
前記第3のベクトル生成手段が前記回転処理後の2次元ベクトル(Wa’)の要素から2n次元ベクトル(W’)を生成し、
前記変換データ生成手段が、前記2n次元ベクトル(W’)の各要素に対応する所定のビットから成る変換後の生体データ(X’、2nビット)を生成する、
ことを特徴とする生体認証方法。 A biometric authentication method in a biometric authentication system comprising a biometric data measurement device and an authentication device that authenticates based on biometric data measured by the measurement device,
The measuring device has conversion means,
The authentication device includes a storage unit, a similarity calculation unit, and an authentication unit,
When registering a user, the conversion means performs conversion having non-linearity configured by combining linear conversion and random numbers on the biological data measured by the measurement device, and the storage means uses the conversion means. Store the converted registration data,
When authenticating a user, the conversion means performs conversion having non-linearity configured by combining linear conversion and random numbers on the biometric data measured by the measuring device, and the similarity calculation means performs the conversion The degree of similarity between the data to be authenticated converted by the means and the registered data stored in the storage means is calculated by the normalized Hamming distance, and the authentication means determines the similarity and authenticates according to the determination result. ,
The converting means includes a random number generating means, a data connecting means, a bit rearranging means, a first vector generating means, a second vector generating means, a rotation processing means, a third vector generating means, a converted data generating means, A conversion table holding a plurality (2n) of bit rearrangement rules,
When converting biometric data,
The random number generation means generates a random number (R = (R e R p R 1 ... R j ... R 3n / 2 ), j = 1,..., 3n / 2, {n + log 2 2n + (2 log 2 2n + 2 ) · 3n / 2} bits, R e is n bits, R p is log 2 2n bits, R j is (2 log 2 2n + 2) bits, R j = (u j v j θ j ), u j and v j are log 2 2n bits, θ j is 2 bits)
The data concatenation means concatenates the element (R e ) of the random number (R ) to biometric data (X, n bits);
The bit rearranging unit selects one of the sorting rules from the conversion table based on the element (R p) of the random number (R), the bit of the connection data in accordance with the sort rule selected (Y, 2n bits) Sort
The first vector generating means generates a 2n-dimensional vector (W) including predetermined elements corresponding to each bit of the rearranged data (Z, 2n bits);
The second vector generating means corresponds to the first part (u j ) and the second part (v j ) of each element (R j ) of the random number (R) among the elements of the 2n-dimensional vector (W). A two-dimensional vector (Wa) corresponding to each element (R j ) of the random number (R ) is generated from each element
The rotation processing means performs a predetermined rotation process on the two-dimensional vector (Wa) according to the third part (θ j ) of each element (R j ) of the random number (R) ,
The third vector generating means generates a 2n-dimensional vector (W ′) from the elements of the rotated two-dimensional vector (Wa ′);
The converted data generating means generates converted biometric data (X ′, 2n bits) composed of predetermined bits corresponding to each element of the 2n-dimensional vector (W ′);
A biometric authentication method.
前記測定装置は変換手段を有し、
前記認証装置は記憶手段と類似度演算手段と認証手段を有し、
利用者を登録する際に、前記変換手段が前記測定装置で測定した生体データに対して線形変換と乱数を組み合わせることにより構成された非線形性を有する変換を行い、前記記憶手段が該変換手段により変換された登録データを記憶し、
利用者を認証する際に、前記変換手段が前記測定装置で測定した生体データに対して線形変換と乱数を組み合わせることにより構成された非線形性を有する変換を行い、前記類似度演算手段が該変換手段により変換された被認証データと前記記憶手段に記憶される登録データとの類似度を正規化ハミング距離により計算し、前記認証手段が該類似度を判定し、この判定結果に応じて認証し、
前記変換手段は、乱数生成手段と第1のベクトル生成手段と第2のベクトル生成手段と置換手段とビットシフト手段と変換データ生成手段とを有し、
生体データを変換する際に、
前記乱数生成手段が乱数(R=(R 1 ・・・R j ・・・R n )、j=1,・・・,n、(3log 2 n+6)nビット、R j =(u j v j z j θ j φ j e j d j )、u j ,v j ,e j はlog 2 nビット、θ j ,φ j は2ビット、z j ,d j は1ビットである)を生成し、
前記第1のベクトル生成手段が生体データ(X、nビット)の各ビットに対応する所定の要素を用いて、(n+j−1)次元ベクトル(W n+j−1 =W 1 ,・・・,W n+j−1 )と、最初の一時(n+j)次元ベクトル(W n+j ’=W 1 ’,・・・,W n+j−1 ’,0)とを生成し、
前記第2のベクトル生成手段が前記(n+j−1)次元ベクトル(W n+j−1 )の要素のうち前記乱数(R)の要素(R j )の第1部分(u j )と第2部分(v j )に対応する各要素(x成分、y成分)と、前記乱数(R)の要素(R j )の第3部分(z j )に対応する所定の要素(z成分)とから成る3次元ベクトル(Wa)を生成し、
前記回転処理手段が前記3次元ベクトル(Wa)に対し、前記乱数(R)の要素(R j )の第4部分(θ j )及び第5部分(φ j )に応じた所定の回転処理を行い、
前記置換手段が前記回転処理後の3次元ベクトル(Wa’)の要素(x成分、y成分)を前記一時(n+j)次元ベクトル(W n+j ’)の対応する要素に置換すると共に、該3次元ベクトル(Wa’)の要素(z成分)を前記一時(n+j)次元ベクトル(W n+j ’)の(n+j)番目の要素とし、
前記ビットシフト手段が前記置換後の一時(n+j)次元ベクトル(W n+j ’)の要素に対し、前記乱数(R)の要素(R j )の第6部分(e j )の値に応じた方向へ第7部分(d j )の値に応じたビット数だけ巡回シフトを行い、jに1加算したときの一時(n+j)次元ベクトル(W n+j ’=W 1 ’,・・・,W n+j−1 ’,0)を取得し、
前記変換データ生成手段がjが1からnまで1ずつ加算されながら生成された前記巡回シフト後の2n次元ベクトル(W 2n )の各要素に対応する所定のビットから成る変換後の生体データ(X’、2nビット)を生成する、
ことを特徴とする生体認証方法。 A biometric authentication method in a biometric authentication system comprising a biometric data measurement device and an authentication device that authenticates based on biometric data measured by the measurement device,
The measuring device has conversion means,
The authentication device includes a storage unit, a similarity calculation unit, and an authentication unit,
When registering a user, the conversion means performs conversion having non-linearity configured by combining linear conversion and random numbers on the biological data measured by the measurement device, and the storage means uses the conversion means. Store the converted registration data,
When authenticating a user, the conversion means performs conversion having non-linearity configured by combining linear conversion and random numbers on the biometric data measured by the measuring device, and the similarity calculation means performs the conversion The degree of similarity between the data to be authenticated converted by the means and the registered data stored in the storage means is calculated by the normalized Hamming distance, and the authentication means determines the similarity and authenticates according to the determination result. ,
The conversion means includes random number generation means, first vector generation means, second vector generation means, replacement means, bit shift means, and conversion data generation means,
When converting biometric data,
The random number generation means is a random number (R = (R 1 ... R j ... R n ), j = 1,..., N, (3log 2 n + 6) n bits, R j = (u j v j z j θ j φ j e j d j ), u j , v j , e j are log 2 n bits, θ j , φ j are 2 bits, and z j , d j are 1 bit)
The first vector generating means uses a predetermined element corresponding to each bit of the biometric data (X, n bits), and uses a (n + j−1) -dimensional vector (W n + j−1 = W 1 ,..., W n + j−1 ) and the first temporary (n + j) dimensional vector (W n + j ′ = W 1 ′,..., W n + j−1 ′, 0),
The second vector generation means includes a first part (u j ) and a second part ( R j ) of the element (R j ) of the random number (R) among the elements of the (n + j−1) dimensional vector (W n + j−1 ). 3 consisting of each element (x component, y component) corresponding to v j ) and a predetermined element (z component) corresponding to the third part (z j ) of the element (R j ) of the random number (R) Generate a dimension vector (Wa)
The rotation processing means performs a predetermined rotation process on the three-dimensional vector (Wa) according to the fourth part (θ j ) and the fifth part (φ j ) of the element (R j ) of the random number (R). Done
The replacement means replaces the elements (x component, y component) of the three-dimensional vector (Wa ′) after the rotation processing with corresponding elements of the temporary (n + j) dimensional vector (W n + j ′), and the three-dimensional Let the element (z component) of the vector (Wa ′) be the (n + j) th element of the temporary (n + j) dimensional vector (W n + j ′),
The direction according to the value of the sixth part (e j ) of the element (R j ) of the random number (R) with respect to the element of the temporary (n + j) dimensional vector (W n + j ′) after the bit shift means A cyclic (n + j) -dimensional vector (W n + j ′ = W 1 ′,..., W n + j− when a cyclic shift is performed by the number of bits corresponding to the value of the seventh part (d j ) and 1 is added to j. 1 ', 0)
Biometric data (X after conversion) composed of predetermined bits corresponding to each element of the 2n-dimensional vector (W 2n ) after the cyclic shift generated by the conversion data generation means (j is incremented by 1 from 1 to n ) ', 2n bits)
A biometric authentication method.
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