JP4359887B2 - 個人認証システム - Google Patents
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Description
認証処理対象者の音声情報を骨伝導音にて検出する骨伝導音検出部と、
検出された骨伝導音声情報を記憶する骨伝導音声情報記憶部と、
認証処理対象者の音声情報を気導音にて検出する気導音検出部と、
検出された気導音声情報を記憶する気導音声情報記憶部と、
骨伝導音声情報と気導音声情報との双方に基づいて認証処理を行なう認証処理手段と、
を備え、
骨伝導音検出部が検出する骨伝導音波形と、気導音検出部が検出する気導音波形との双方を用いたときにのみ演算可能になるとともに、気導音波形と骨伝導音波形との位相差を複合音声特徴情報として演算する複合音声特徴情報演算手段を有しており、
認証処理手段は、複合音声特徴情報に基づいて認証処理を行なうことを特徴とする。
(1)骨伝導音と気導音との単独では知りえなかった、両波形の差異に由来した特徴情報が新たに把握可能となる。その結果、個人認証のセキュリティレベルを大幅に高めることができる。
(2)骨伝導音声情報と気導音声情報とが、いずれも情報種別としては同質の音声情報であるため、ハードウェアやソフトウェアの処理上の共有化も容易であり、波形の差異に由来した特徴情報を演算によって抽出することも容易である。
(1)骨伝導音は、検知に際しての人体接触が介在するために録音等による正確な再現が比較的難しく、これと気導音とを同時サンプリングしなければならないので、生きた本人が直接操作しない限り、セキュリティ突破することが非常に困難である。
(2)骨伝導音と気導音との波形源が同一となり、別々に発声された音声を個別に骨伝導音又は気導音として検知する場合と比較して、骨伝導音と気導音との音声波形としての相関が強まるので、波形の差異に占める認証対象者固有の差異成分、つまり、認証に利用可能な特徴情報をより明確に把握でき、認証精度を高めることができる。
この実施形態では、本発明の個人認証システムの機能を携帯電話に組み込む場合を例にとって説明する。図1は、携帯電話1の一例を示す外観斜視図である。携帯電話1は、本体の上寄りに受話器303が、同じく下寄りに送話器304が配置されており、両者の間には、液晶表示装置(例えば、カラー液晶表示装置)にて構成された液晶モニタ308、入力部305、及び携帯電話1をオンフック状態とオフフック状態との間で切り換えるオンフック/オフフック切換スイッチ306が設けられている。本実施形態において携帯電話1は、線電話通信網だけでなく、インターネット等の情報通信網へのアクセスも可能なものとされている。入力部は、情報入力用のキーボードに兼用された通話ダイアルキー305a、カーソル移動キー305b、及び通話モードや情報検索モード等の使用モードを切り換えるためのモード切替キー305c等を含んでいる。
発声させる文字を表示等により指定して発生させ、サンプリングを行なう。
(2)複数文字を組み合わせて逐次発声させる方法
基本的には(1)と同じ。発声の順序を表示等により誘導し、順次波形のサンプリングを行なう。実際の照合時には、発声順序を固定にしてもよいし、乱数を用いて発声順序を毎回変えるようにしてもよい(後者の場合、認証時に指定される文字の発声順序がランダムに変化されるので、固定順序で発声したものを録音しておいても役に立たなくできる利点がある。
(3)単語を発声させる方法
使用する単語は1種類のみとしてもよいし(この場合(2)と同じになる)、複数種類の中から選択させる方法もある。後者の場合(以下、図1を参照のこと)、照合先となる単語の選択リストを画面108に表示し、入力部305にて選択を行った後、選んだ単語の発声・サンプリングを行なう。また、文字数(あるいは録音時間)を指定して、ユーザの好みの単語を入力部305にて任意に入力し、発声・サンプリングする方法もある。この場合、その単語がパスワード代わりになることが明らかである。また、より手の込んだ方法としては、正規ユーザにしか回答がわからない質問を音声出力させ、これに対応した登録済みの回答を音声入力させる方法もある。この場合、初期化処理では、出力すべき質問内容と、それに対する回答内容の、各入力ないし選択が必要となる。
(4)文を入力する方法
基本的には(3)と同じであり、質問/回答形式を採用する場合は、複数の質問と回答とを対話形式で入力する方法もありえる。
(1)差分波形の積分振幅が最大化される位相差
(2)加算波形の積分振幅が最小化される位相差
(3)加算波形の積分振幅が最大化される位相差
S301の音声データ処理では、正規ユーザ(認証特定対象者)自身の声により音声入力を行い、既に説明した通りの方法で位相差、気導音ないし骨伝導音の周波数スペクトルないし差分スペクトルのデータを作成し、S302にて、これらを、この後の音声認証処理で使用するマスターデータ(標準音声特徴情報:標準位相差、標準周波数スペクトルあるいは標準差分スペクトル)としてEEPROM322(図4)に登録する。
100 インターホン(個人認証システム)
304 送話器(マイク:気導音検出部)
340 骨伝導マイク(骨伝導音検出部)
312 CPU(認証処理手段、照合手段、複合音声特徴情報演算手段)
313 RAM(骨伝導音声情報記憶部、気導音声情報記憶部)
322 EEPROM(標準音声特徴情報記憶部)
Claims (7)
- 認証処理対象者を、当該認証処理対象者の発する音声に基づいて認証する個人認証システムであって、
前記認証処理対象者の音声情報を骨伝導音にて検出する骨伝導音検出部と、
検出された骨伝導音声情報を記憶する骨伝導音声情報記憶部と、
前記認証処理対象者の音声情報を気導音にて検出する気導音検出部と、
検出された気導音声情報を記憶する気導音声情報記憶部と、
前記骨伝導音声情報と前記気導音声情報との双方に基づいて認証処理を行なう認証処理手段と、
を備え、
前記骨伝導音検出部が検出する骨伝導音波形と、前記気導音検出部が検出する気導音波形との双方を用いたときにのみ演算可能になるとともに、前記気導音波形と前記骨伝導音波形との位相差を複合音声特徴情報として演算する複合音声特徴情報演算手段を有しており、
前記認証処理手段は、前記複合音声特徴情報に基づいて認証処理を行なうことを特徴とする個人認証システム。 - 予め特定されている認証特定対象者固有の、前記気導音波形と前記骨伝導音波形との前記位相差を標準位相差として求めておき、前記認証処理手段は、演算された前記位相差が前記標準位相差と一致しているか否かに基づいて認証処理を行なう請求項1記載の個人認証システム。
- 前記骨伝導音声情報と前記気導音声情報とは、前記認証処理対象者が発する音声を、前記骨伝導音検出部と前記気導音検出部とにより同時検出することにより生成されるものである請求項1または2記載の個人認証システム。
- 前記認証処理手段は、
前記骨伝導音声情報と前記気導音声情報との双方に基づく照合元音声特徴情報の照合先となる標準音声特徴情報が記憶される標準音声特徴情報記憶部と、
前記照合元音声特徴情報と照合先の前記標準音声特徴情報とを照合する照合手段と、
を有しており、
前記位相差と予め特定された前記標準位相差とに基づいて照合する認証処理の他に、
前記照合手段は前記照合元音声特徴情報と前記標準音声特徴情報とに基づいて照合する認証処理を実施するものである請求項2または請求項3に記載の個人認証システム。 - 前記標準音声特徴情報は、認証特定対象者の標準音声を前記骨伝導音検出部と前記気導音検出部とにより検出して作成されたものである請求項4記載の個人認証システム。
- 前記照合元音声特徴情報は、前記骨伝導音の周波数スペクトルと前記気導音の周波数スペクトルを含むものであり、
前記標準音声特徴情報は、前記骨伝導音と前記気導音との各標準周波数スペクトルを含むものであり、
前記照合手段は、前記照合元音声特徴情報の周波数スペクトルを前記標準音声特徴情報の各標準周波数スペクトルと照合し、それらの双方において照合一致結果が得られた場合に受理認証するものである請求項4または5記載の個人認証システム。 - 前記認証処理手段は、前記骨伝導音の周波数スペクトルと前記気導音の周波数スペクトルとの少なくともいずれかを前記標準音声特徴情報としての標準周波数スペクトルと照合する第一の認証処理と、前記複合音声特徴情報として前記位相差と予め特定された前記標準位相差とに基づいて照合する第二の認証処理と、を組み合わせて実施するものである請求項4ないし請求項6のいずれか1項に記載の個人認証システム。
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