JP4743053B2 - 生体認証装置、生体認証方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、音声（声紋）や指紋といった生体的な特徴量（以下「生体情報」という）を利用した認証の技術に関する。

正当な利用者から予め採取された生体情報の集合（以下「辞書」という）と認証の対象者（以下「被認証者」という）から採取された生体情報とを照合することで被認証者の正当性を判定する生体認証（バイオメトリクス認証）の技術が従来から提案されている。特許文献１には、正当な利用者の生体情報が変動した場合であっても認証の精度を低下させないために、被認証者から採取された生体情報と辞書の生体情報との類似度が閾値を上回る場合（すなわち被認証者が正当な利用者である場合）に辞書を適宜に更新する構成が開示されている。
特開平１１−１８４４９１号公報

しかし、特許文献１のように辞書が随時に更新される構成によっても、正当な利用者の体調や認証時の周囲の環境に応じて生体情報が短時間に大幅に変動するような場合には、認証の精度を高水準に維持することが困難である。例えば人間の音声から採取された生体情報（例えばケプストラム）は起床の直後と昼間の活動中とで大きく変動する。また、静寂な環境と騒々しい環境とでは発話の仕方（特に声量や声質）が大幅に相違する。ひとつの辞書が認証に使用される特許文献１の構成のもとで、以上のように時間や環境が相違する各ケースにおいても正当な利用者を適正に認証しようとすれば、正当でない被認証者が正当と誤認される可能性が上昇するという問題がある。このような事情に鑑みて、本発明は、生体情報が変動する場合でも認証の精度を高水準に維持するという課題の解決を目的としている。

以上の課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る生体認証装置は、生体情報を含む辞書を記憶する記憶手段と、被認証者の生体情報を取得する情報取得手段と、記憶手段が記憶する辞書の生体情報と情報取得手段が取得した生体情報との類否を示す指標値に基づいて被認証者の正当性を認証する認証手段と、指標値が第１閾値（例えば図２や図３の閾値ＶTHR1）よりも類似側にある第１の場合に、情報取得手段が取得した生体情報に基づいて記憶手段の辞書を更新し、指標値が、第１閾値と当該第１閾値よりも非類似側の第２閾値（例えば図２や図３の閾値ＶTHR2）との間にある第２の場合に、情報取得手段が取得した生体情報に応じた新規な辞書を生成して記憶手段に格納する辞書管理手段とを具備する。以上の態様によれば、第２の場合に新規な辞書が作成されるから、正当な権利者の生体情報が短期的に変動する場合であっても認証の精度を高水準に維持することが可能である。なお、利用者による操作部への操作に応じて第１閾値や第２閾値が変更される構成も採用される。

本発明の好適な態様において、認証手段は、第１の場合に被認証者の正当性を肯定し、指標値が第２閾値よりも非類似側にある場合に被認証者の正当性を否定する。この態様においては、辞書の更新や追加の可否を判断する基準となる第１閾値や第２閾値が、被認証者の正当性を判断する基準としても使用されるから、各々の判断に別個の閾値が使用される構成と比較して処理が簡素化される。

本発明の好適な態様において、認証手段による認証とは別個に被認証者の正当性を認証する補助認証手段を具備し、辞書管理手段は、第２の場合に、補助認証手段が被認証者の正当性を肯定したときには新規な辞書を作成し、補助認証手段が被認証者の正当性を否定したときには新規な辞書を作成しない。以上の態様においては、生体情報が第１閾値と第２閾値との間にあるときに、補助認証手段によって被認証者の正当性が判定された場合に限って新規な辞書が作成されるから、正当な利用者以外の被認証者から取得された生体情報に基づいて新たな辞書が作成されるといった事態は有効に回避される。

本発明のひとつの態様に係る生体認証装置は、各々が生体情報を含む複数の辞書を記憶する記憶手段と、被認証者の生体情報を取得する情報取得手段と、記憶手段が記憶する複数の辞書の各々の生体情報と情報取得手段が取得した生体情報との類否を示す複数の指標値に基づいて被認証者の正当性を認証する認証手段と、複数の指標値のうち類似度が最大となる指標値が第１閾値よりも類似側にある第１の場合に、当該指標値に対応した辞書を、情報取得手段が取得した生体情報に基づいて更新し、複数の指標値のうち類似度が最大となる指標値が、第１閾値と当該第１閾値よりも非類似側の第２閾値との間にある第２の場合に、情報取得手段が取得した生体情報に応じた新規な辞書を生成して記憶手段に格納する辞書管理手段とを具備する。以上の態様によれば、第２の場合に新規な辞書が作成されるから、第１の態様と同様に、正当な権利者の生体情報が短期的に変動する場合であっても認証の精度を高水準に維持することが可能である。

第２の態様に係る生体認証装置においては、記憶手段に記憶された辞書の総数を削減する辞書削減手段を具備する構成が好適に採用される。辞書削減手段は、記憶手段に格納された辞書の総数が所定の最大値（例えば図４の変数ｎCHKDIC）に到達した場合に辞書の削減を実行する。以上のように辞書削減手段を具備する構成によれば、記憶手段に必要となる容量を低減することが可能である。辞書の総数の最大値は、利用者による操作部への操作に応じて変更される。

例えば、辞書削減手段としては、記憶手段に記憶された複数の辞書のうち辞書管理手段による更新の回数が閾値（例えば図４の閾値UPDATE_thr）を下回る辞書を削除する手段や、記憶手段が記憶する複数の辞書に対する更新の回数の合計が所定値を上回る場合に、当該複数の辞書のうち非更新の回数が閾値（例えば図４の閾値UnUPDATE_thr）を上回る辞書を削除する手段が好適に採用される。以上の態様によれば、複数の辞書のうち使用の頻度が低い辞書が削除されるから、認証の精度を高水準に維持しながら、記憶手段に必要となる容量を低減することができる。なお、更新の回数や非更新の回数と比較される閾値は、利用者による操作部への操作に応じて変更される。
また、辞書削減手段が、記憶手段が記憶する複数の辞書のうち類似度が閾値（例えば図４の閾値INTERDIC_thr）を上回る２個の辞書を、両者の併合または一方の削除によってひとつの辞書に削減する構成も好適である。以上の態様によれば、類似度の高い複数の辞書がひとつの辞書に削減されるから、生体情報の変動に対応するという作用を損なうことなく、記憶手段に必要となる容量を低減することができる。各辞書の類似度と対比される比較される閾値は、利用者による操作部への操作に応じて変更される。

以上の各態様に係る生体認証装置は、被認証者を認証する方法としても特定される。本発明のひとつの形態に係る生体認証方法は、被認証者の生体情報を取得し、記憶手段に記憶された辞書に含まれる生体情報と取得した生体情報との類否を示す指標値に基づいて被認証者の正当性を認証し、指標値が第１閾値よりも類似側にある第１の場合に、取得した生体情報に基づいて記憶手段の辞書を更新し、指標値が、第１閾値と当該第１閾値よりも非類似側の第２閾値との間にある第２の場合に、取得した生体情報に応じた新規な辞書を生成して記憶手段に格納することを特徴としている。以上の方法によれば、本発明の生体認証装置と同様の作用および効果が奏される。

本発明に係る生体認証装置は、各処理に専用されるＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのハードウェア（電子回路）によって実現されるほか、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの汎用の演算処理装置とプログラムとの協働によっても実現される。本発明に係るプログラムは、 生体情報を含む辞書を記憶する記憶手段を具備するコンピュータに、被認証者の生体情報を取得する情報取得処理と、記憶手段が記憶する辞書の生体情報と情報取得処理で取得した生体情報との類否を示す指標値に基づいて被認証者の正当性を認証する認証処理と、指標値が第１閾値よりも類似側にある第１の場合に、情報取得処理で取得した生体情報に基づいて記憶手段の辞書を更新し、指標値が、第１閾値と当該第１閾値よりも非類似側の第２閾値との間にある第２の場合に、情報取得処理で取得した生体情報に応じた新規な辞書を生成して記憶手段に格納する辞書管理処理とを実行させる内容である。以上のプログラムによっても、本発明に係る生体認証装置と同様の作用および効果が奏される。なお、本発明のプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなど可搬型の記録媒体に格納された形態で利用者に提供されてコンピュータにインストールされるほか、ネットワークを介した配信の形態でサーバ装置から提供されてコンピュータにインストールされる。

＜Ａ：生体認証装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る生体認証装置の構成を示すブロック図である。生体認証装置１００は、被認証者が特定の言葉を発声したときの音声に基づいて当該被認証者の正当性（予め登録された正規の利用者であるか否か）を判定する装置であり、携帯電話機や情報処理装置など各種の電子機器に搭載される。図１に示すように、生体認証装置１００は、情報取得部１０と記憶装置２０と制御部３０と操作部４０と出力部５０とを具備する。

情報取得部１０は、被認証者の生体情報ＤINを取得する手段（情報取得手段）であり、入力部１２と分析部１４とを含む。入力部１２は、被認証者が発した音声を収音する機器（例えばマイクロホン）である。分析部１４は、入力部１２に入力された音声を分析することで、当該音声の特徴を反映した生体情報ＤINを生成する。例えば分析部１４は、被認証者が発声した音声のケプストラムの時系列的なベクトル列を生体情報ＤINとして生成する。したがって、周波数分析（例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理）を含む各種の演算を実行する手段が分析部１４として好適に採用される。

記憶装置２０は、辞書DIC（DIC_1〜DIC_m）や認証の処理に使用される各種の変数を記憶する手段（記憶手段）である。磁気記憶装置や半導体記憶装置や光記憶装置など様々な機器が記憶装置２０として採用される。記憶装置２０は、生体認証装置１００に固定的に設置された機器であっても、生体認証装置１００に対して自在に着脱される可搬型の機器（メモリ）であってもよい。辞書DICは、認証に際して生体情報ＤINと対比（照合）される生体情報Ｄ0を含むテンプレートファイルである。図１に示すように、記憶装置２０には、複数（図１ではｍ個）の辞書DIC_1〜DIC_mを格納し得る容量の記憶領域が確保される。

制御部３０は、生体認証装置１００の各部を制御する機器である。本形態の制御部３０は、プログラムの実行によって認証部３２・辞書管理部３４・辞書削減部３６および補助認証部３８として機能する演算処理装置（ＣＰＵ）である。もっとも、以上の各部の機能を実現する電子回路を含むＤＳＰなどのハードウェア回路を制御部３０として採用してもよい。

認証部３２は、情報取得部１０（分析部１４）から供給される生体情報ＤINと記憶装置２０に記憶された辞書DICの生体情報Ｄ0とを照合することで被認証者の正当性を判定する。認証部３２による判定の結果は出力部５０に出力される。辞書管理部３４は、記憶装置２０に記憶された各辞書DICの更新や記憶装置２０に対する新規な辞書DICの追加を実行する。辞書削減部３６は、記憶装置２０に記憶された辞書DICの総数ｍを、複数の辞書DICの併合や何れかの辞書DICの削除によって削減する。辞書管理部３４や辞書削減部３６による具体的な処理の内容や各処理の時機については後述する。補助認証部３８は、認証部３２による認証とは別個に被認証者の正当性を補助的に認証（以下「補助認証」という）する手段である。

操作部４０は、利用者によって操作される複数の操作子を含む。利用者は、操作部４０を適宜に操作することで、認証に使用される各種の変数の変更や認証の開始を制御部３０に指示することができる。出力部５０は、認証部３２による認証の結果を出力する手段である。例えば、認証の結果を画像として出力する表示機器や認証の結果を音声で出力する放音装置が出力部５０として好適に採用される。

＜Ｂ：生体認証装置の動作＞
次に、図２から図４を参照して、以上に説明した生体認証装置１００の動作を説明する。
まず、正当な利用者の辞書DIC_1を新規に登録（以下「初期登録」という）するための動作を説明する。利用者は、操作部４０の操作によって初期登録の開始を指示したうえで入力部１２に対して特定の言葉を発声する。分析部１４は、入力部１２に入力された音声から実際に利用者が発声した区間を抽出し、当該区間内の波形の分析によって生体情報Ｄ0（例えばケプストラムのベクトル列）を生成する。生体情報Ｄ0の生成には公知の様々な技術が採用される。図１に破線で図示されるように、分析部１４が生成した生体情報Ｄ0は、最初の辞書DIC_1として記憶装置２０に格納される。

以上の手順で辞書DIC_1の初期登録が完了すると、以後においては認証が必要な時機が到来するたびに制御部３０が図２の処理を実行する。認証が必要な時機としては、例えば、生体認証装置１００が搭載された電子機器が電源の投入を契機として動作を開始する時機や、電子機器が所定の動作（例えば特定の情報に対するアクセス）を開始する時機がある。認証が開始すると、被認証者は、入力部１２に対して所定の言葉を発声する。分析部１４は、初期登録時と同様の処理によって音声から生体情報ＤINを生成して制御部３０に出力する。

図２の処理が開始すると、認証部３２は、分析部１４から取得した生体情報ＤINと記憶装置２０が記憶する辞書DIC_1の生体情報Ｄ0との距離DST_1を算定する（ステップＳA10）。距離DST_i（ｉは１≦ｉ≦ｍを満たす整数）は、生体情報ＤINと辞書DIC_iの生体情報Ｄ0とが類似（整合）する程度の指標となる数値である。距離DST_iの算定には、２種類のベクトル列について相互間の正規化距離を算定するＤＰマッチングなど各種のパターンマッチング技術が利用される。距離DST_iが小さいほど生体情報ＤINと辞書DIC_iの生体情報Ｄ0とは類似する（すなわち被認証者が正当な利用者である可能性が高い）。

次に、認証部３２は、ステップＳA10で算定した距離DST_1が閾値ＶTHR1を下回るか否かを判定する（ステップＳA11）。閾値ＶTHR1は、記憶装置２０に記憶された変数であり、操作部４０に対する操作に応じて制御部３０が適宜に変更する。ただし、閾値ＶTHR1は、認証が充分に高精度となる程度に小さい数値（すなわち距離DST_1が採り得る数値の範囲のうち類似度が充分に高い範囲内の数値）に設定される。したがって、距離DST_1が閾値ＶTHR1を下回る場合（すなわち生体情報ＤINと生体情報Ｄ0とが充分に類似する場合）、制御部３０は、ステップＳA12およびステップＳA13の処理を実行したうえで、被認証者が正当な利用者と認証されたことを出力部５０から被認証者に報知する（ステップＳA14）。以上のように認証が適正に完了すると、電子機器による各種の処理が許可される。

ステップＳA12において、制御部３０は、今回の認証に際して新たに取得した生体情報ＤINに基づいて記憶装置２０の辞書DIC_1を更新する（ステップＳA12）。例えば、制御部３０は、既存の辞書DIC_1の生体情報Ｄ0と新規な生体情報ＤINとの平均値を、辞書DIC_1の新たな生体情報Ｄ0として記憶装置２０に格納する。なお、ステップＳA12においては、記憶装置２０に格納された生体情報Ｄ0を新たな生体情報ＤINに置換してもよい。

次のステップＳA13において、制御部３０は、記憶装置２０に格納された各変数に今回の辞書DIC_1の更新を反映させる。さらに詳述すると、制御部３０は、変数ｎUPDATE_1および変数ｎUPDATE_allの各々に「１」を加算するとともに、変数ｎUnUPDATE_1をゼロに初期化する。変数ｎUPDATE_iは、辞書DIC_iが過去に更新された回数である。変数ｎUPDATE_allは、記憶装置２０に記憶された総ての辞書DICに対する更新の回数の合計である。また、変数ｎUnUPDATE_iは、認証に際して辞書DIC_iが更新されなかった回数である。

ステップＳA11において距離DST_1が閾値ＶTHR1を下回らないと判定した場合、制御部３０は、距離DST_1が閾値ＶTHR2を下回るか否かを判定する（ステップＳA15）。閾値ＶTHR2は、記憶装置２０に記憶された変数であり、操作部４０に対する操作に応じて制御部３０が変更する。ただし、閾値ＶTHR2は、閾値ＶTHR1よりも大きい数値（閾値ＶTHR1よりも非類似側の距離DST_1に対応した数値）に設定される。

距離DST_1が閾値ＶTHR1と閾値ＶTHR2との間の範囲内にある場合、距離DST_1が閾値ＶTHR1を下回る場合と比較すると被認証者を直ちに正当であると認定できる程度には生体情報ＤINと生体情報Ｄ0とが類似していないものの、被認証者の正当性を確定的に否定できるほどに生体情報ＤINと生体情報Ｄ0とが乖離している訳でもない。そこで、距離DST_1が閾値ＶTHR2よりも小さい場合（ＶTHR1≦DST_1＜ＶTHR2）、補助認証部３８による補助認証の結果を補助的に考慮して被認証者の正当性が判定される（ステップＳA16およびステップＳA17）。

記憶装置２０には正当な利用者が予め登録したパスワードが記憶される。補助認証部３８は、被認証者に対してパスワードの入力を促し（ステップＳA16）、これに応答して被認証者が操作部４０から入力したパスワードと記憶装置２０に登録されたパスワードとが合致するか否かを判定する（ステップＳA17）。ステップＳA17の判定が肯定されると、制御部３０は、ステップＳA18およびステップＳA19の処理を実行したうえで処理をステップＳA14に移行する。すなわち、認証が適正に完了したことが出力部５０から報知されたうえで電子機器による各種の処理が可能となる。

距離DST_1が閾値ＶTHR1以上であるけれども補助認証によって正当な利用者と判定されたということは、正当な利用者の音声の特性が利用者の体調や周囲の環境に応じて変動した場合である可能性が高い。そこで、今回の認証時と同様の特性の生体情報ＤINが今後の認証で入力された場合に直ちに（すなわち補助認証部３８による補助認証を実行するまでもなく）正当な利用者と判定できるように、辞書管理部３４は、ステップＳA18において、今回の認証に際して取得した生体情報ＤINを含む新規な辞書DIC_2を生成して記憶装置２０に格納する。さらに、制御部３０は、記憶装置２０に記憶された各変数に今回の辞書DIC_2の追加を反映させる（ステップＳA19）。すなわち、制御部３０は、変数ｎUPDATE_2（辞書DIC_2の更新の回数）および変数ｎUPDATE_allの各々に「１」を加算するとともに、辞書DIC_2の非更新の回数である変数ｎUnUPDATE_2をゼロに初期化する。また、制御部３０は、今回の認証で更新されなかった辞書DIC_1の変数ｎUnUPDATE_1に「１」を加算する。

距離DST_1が閾値ＶTHR2を上回るほどに生体情報ＤINと生体情報Ｄ0とが乖離する場合（ステップＳA15：NO）や補助認証でパスワードが合致しない場合（ステップＳA17：NO）には被認証者が正当な利用者でない可能性が高い。したがって、ステップＳA15やステップＳA17の判定が否定されると、制御部３０は、被認証者の正当性が否定されたことを出力部５０から報知する（ステップＳA20）。以上のように被認証者の正当性が否定されると、電子機器による各種の処理は禁止される。

図２の処理によって記憶装置２０に複数の辞書DIC_1〜DIC_mが格納されると、以後においては認証の必要な時機が到来するたびに、図３に例示された手順で制御部３０が認証を実行する。認証が開始すると、被認証者は、入力部１２に対して所定の言葉を発声する。分析部１４は、被認証者の音声から生体情報ＤINを生成して制御部３０に出力する。

図３の処理が開始すると、認証部３２は、記憶装置２０が記憶するｍ個の辞書DIC_1〜DIC_mの各々の生体情報Ｄ0と分析部１４が取得した生体情報ＤINとに基づいて距離DST_1〜DST_mを算定し、距離DST_1〜DST_mの最小値（以下「最小距離」という）MINDSTを特定する（ステップＳB10）。すなわち、最小距離MINDSTは、辞書DIC_1〜DIC_mに含まれるｍ種類の生体情報Ｄ0のうち生体情報ＤINとの類似度が最大となる生体情報Ｄ0と当該生体情報ＤINとの距離である。

次いで、認証部３２は、最小距離MINDSTが閾値ＶTHR1を下回るか否かを判定する（ステップＳB11）。最小距離MINDSTが閾値ＶTHR1を下回るほどに生体情報ＤINと生体情報Ｄ0とが類似する場合には、被認証者を正当な利用者と認定できる。したがって、ステップＳB11の判定が肯定された場合、制御部３０は、ステップＳB12およびステップＳB13を実行したうえで、正当性が認証されたことを出力部５０から被認証者に報知する（ステップＳB14）。以上のように正当性が肯定されると、電子機器による各種の処理が許可される。

ステップＳB12において、辞書管理部３４は、図２のステップＳA12と同様の処理によって辞書DIC_dMINDSTを生体情報ＤINに応じた内容に更新する。辞書DIC_dMINDSTは、生体情報ＤINとの距離が最小距離MINDSTである生体情報Ｄ0を含む辞書DICである。さらに、制御部３０は、記憶装置２０に格納された各変数にステップＳB12の更新を反映させる（ステップＳB13）。すなわち、制御部３０は、変数ｎUPDATE_dMINDST（辞書DIC_dMINDSTの更新の回数）および変数ｎUPDATE_allの各々に「１」を加算するとともに、変数ｎUnUPDATE_dMINDST（辞書DIC_dMINDSTの非更新の回数）をゼロに初期化する。また、制御部３０は、辞書DIC_dMINDST以外の各辞書DICについて非更新の回数を示す変数ｎUnUPDATE_1〜ｎUnUPDATE_m（ｎUnUPDATE_dMINDSTを除く）に「１」を加算する。

ステップＳB11にて最小距離MINDSTが閾値ＶTHR1以上であると判定すると、制御部３０は、図２のステップＳA15と同様に、最小距離MINDSTが閾値ＶTHR2を下回るか否かを判定する（ステップＳB15）。ステップＳB15の判定が肯定される場合、制御部３０は、記憶装置２０に記憶された辞書DICの総数ｍが最大値ｎMAXDICを上回るか否かを判定する（ステップＳB16）。最大値ｎMAXDICは、記憶装置２０に記憶されるとともに操作部４０に対する操作に応じて制御部３０が変更する。ステップＳB16にて辞書数ｍが最大値ｎMAXDICを下回ると判定した場合には、図２のステップＳA16およびステップＳA17と同様に、補助認証部３８による補助認証が実行される（ステップＳB17およびステップＳB18）。ステップＳB18にて正当な利用者と判定されると、辞書管理部３４は、今回の認証に際して取得した生体情報ＤINに基づいて新規な辞書DIC_m+1を生成する（ステップＳB19）。さらに、制御部３０は、図２のステップＳA19と同様の処理によって、記憶装置２０に格納された各変数に辞書DIC_m+1の作成を反映させる（ステップＳB20）。

ステップＳB15において最小距離MINDSTが閾値ＶTHR2以上であると判定された場合やステップＳB18において正当な利用者でないと判定された場合、図２と同様に、制御部３０は、被認証者の正当性が否定されたことを出力部５０から報知したうえで（ステップＳB21）、電子機器による各種の処理を禁止する。

ステップＳB16において辞書DICの総数ｍが最大値ｎMAXDICに到達した（ｍ≧ｎMAXDIC）と判定した場合、制御部３０は、図４に示すように、記憶装置２０に記憶された既存の辞書DICを削減する処理を実行する。以下に説明する辞書DICの削減によって、図３のステップＳB19においては最大値ｎMAXDICを越えない範囲で新規な辞書DICを追加することが可能となる。

図４の処理を開始すると、制御部３０は、変数ｎUPDATE_allが閾値ｎCHKDICを上回るか否かを判定する（ステップＳC10）。制御部３０は、ステップＳC10の判定が否定された場合には処理を図２のステップＳB21に移行し、ステップＳC10の判定が肯定された場合には処理をステップＳC11に移行する。すなわち、総ての辞書DIC_1〜DIC_mに対する更新の回数の合計（ｎUPDATE_all）が閾値ｎCHKDICを上回ることを契機として、既存の辞書DICを削減するための処理が実行される。記憶装置２０に記憶された閾値ｎCHKDICは、操作部４０に対する操作に応じて制御部３０が適宜に変更する。

ステップＳC11において、制御部３０は、各辞書DICに対応したｍ個の変数ｎUnUPDATE_1〜ｎUnUPDATE_mのなかに閾値UnUPDATE_thrを上回る数値があるか否かを判定する（ステップＳC11）。変数ｎUnUPDATE_iは、ステップＳA11やステップＳB11において辞書DIC_iが認証に使用されない（ステップＳA12やステップＳB12において更新されない）場合に増加するから、変数ｎUnUPDATE_iが大きいということは、辞書DIC_iの使用の頻度が低い（すなわち辞書DIC_iの生体情報Ｄ0に類似する生体情報ＤINが被認証者から取得される頻度が低い）ということを意味する。そこで、ステップＳC11の判定が肯定されると、辞書削減部３６は、変数ｎUnUPDATE_iが閾値UnUPDATE_thrを上回るひとつの辞書DICを記憶装置２０から削除し、各辞書DICの番号ｉが「１」から「m-1」まで連続するように残余の（m-1）個の辞書DICを再配列する（ステップＳC12）。そして、制御部３０は、ステップＳC12における削除によって確保された記憶領域に記憶されるべき辞書DIC_ｎMAXDIC（この時点では未作成）の変数ｎUPDATE_ｎMAXDICおよび変数ｎUnUPDATE_ｎMAXDICをゼロに初期化したうえで（ステップＳC13）、図３のステップＳB17に処理を移行する。

ステップＳC11の判定が否定される場合、制御部３０は、変数ｎMINUPDATEが閾値UPDATE_thrを下回るか否かを判定する（ステップＳC14）。変数ｎMINUPDATEは、各辞書DICに対応するｍ個の変数ｎUPDATE_1〜ｎUPDATE_mの最小値である。閾値UPDATE_thrは、操作部４０に対する操作に応じて変更される。変数ｎUPDATE_iは、ステップＳA11やステップＳB11にて辞書DIC_iが認証に使用されるたびに増加するから、変数ｎUPDATE_iが小さいということは、辞書DIC_iの使用の頻度が低いことを意味する。そこで、ステップＳC14の判定が肯定されると、辞書削減部３６は、変数ｎUPDATE_iが最小値ｎMINUPDATEであったひとつの辞書DIC_dMINUPDATEを記憶装置２０から削除し、各辞書DICの番号ｉが「１」から「m-1」まで連続するように残余の（m-1）個の辞書DICを再配列する（ステップＳC15）。そして、制御部３０は、ステップＳC13における変数の更新を経たうえで図３のステップＳB17に処理を移行する。

ステップＳC14の判定が否定される場合、記憶装置２０に格納されたｍ個の辞書DIC_1〜DIC_mのうち生体情報Ｄ0が相互に類似する２個の辞書DICを併合するための処理（ステップＳC16〜ステップＳC18）が実行される。ステップＳC16において、制御部３０は、記憶装置２０に格納されたｍ個の辞書DIC_1〜DIC_mのなかから２個を選択する総ての組合せについて各辞書DICの相互間の距離を算定し、ここで算定した距離の最小値MIN_INTERDIC_DSTを特定する。さらに、制御部３０は、最小値MIN_INTERDIC_DSTが閾値INTERDIC_thrを下回るか否かを判定する（ステップＳC17）。閾値INTERDIC_thrは、記憶装置２０に記憶されるとともに操作部４０に対する操作に応じて変更される。

制御部３０は、ステップＳC17の判定が否定された場合には処理を図３のステップＳB21に移行し、ステップＳC17の判定が肯定された場合には処理をステップＳC18に移行する。ステップＳC18において、辞書削減部３６は、相互間の距離が最小値MIN_INTERDIC_DSTである２個の辞書DIC（すなわち生体情報Ｄ0が最も類似する組み合わせの２個の辞書DIC）を併合し、各辞書DICの番号ｉが「１」から「m-1」まで連続するように残余の（m-1）個の辞書DICを再配列する（ステップＳC18）。２個の辞書DICの併合は、例えば、各々の生体情報Ｄ0の平均値を含むひとつの辞書DICを新規に作成するとともに既存の２個の辞書DICを削除する処理である。もっとも、ステップＳC18においては、各々の距離が最小値MIN_INTERDIC_DSTと算定された２個の辞書DICの一方を単純に削除してもよい。ステップＳC18を実行すると、制御部３０は、ステップＳC13における変数の更新を経たうえで図３のステップＳB17に処理を移行する。

以上に説明したように、本形態においては、生体情報ＤINと生体情報Ｄ0との距離（図２のDST_1や図３のMINDST）が閾値ＶTHR1と閾値ＶTHR2との間の範囲内にある場合に、当該生体情報ＤINに応じた辞書DICが新規に作成される。例えば、起床の直後と昼間の活動中との各々における生体情報ＤINについて別個の辞書DICが作成される。また、静寂な環境と騒々しい環境との各々における生体情報ＤINについて別個の辞書DICが作成される。したがって、正当な利用者から取得される生体情報ＤINが短期的に変動する場合であっても認証の精度を高水準に維持することが可能である。

なお、距離が閾値ＶTHR2を上回る場合には被認証者の正当性は否定され、距離が閾値ＶTHR1と閾値ＶTHR2との間にある場合には補助認証部３８によって正当性が補助的に認証される。したがって、各々の距離が閾値ＶTHR1を上回る程度に生体情報ＤINと生体情報Ｄ0とが相違する場合にも新たな辞書DICが作成されるとは言っても、正当な利用者以外の被認証者から取得された生体情報ＤINに基づいて新たな辞書DICが作成されるという危険性は有効に排除される。

また、生体情報ＤINと辞書DIC_iの生体情報Ｄ0との距離が閾値ＶTHR1を下回る場合には辞書DIC_iが更新される（図２のステップＳA12や図３のステップＳB12）。したがって、生体情報ＤINと生体情報Ｄ0との距離が閾値ＶTHR1を下回る範囲内で、正当な利用者の生体情報ＤINが長期にわたって徐々に変動するような場合であっても、認証の精度を高水準に維持しながら生体情報ＤINの変動に対応することが可能である。さらに、被認証者の正当性を判断する基準となる閾値ＶTHR1や閾値ＶTHR2が、辞書DICの更新や追加の可否を決定する基準としても使用される。したがって、閾値ＶTHR1や閾値ＶTHR2とは別個の変数を基準として辞書DICの更新や追加の可否が決定される構成と比較して、制御部３０による処理の負荷が軽減されるという利点もある。

ところで、認証に使用される複数の辞書を作成する方法としては、例えば、発声の仕方を変化させながら利用者に複数回にわたって発声させ、各回の発声から取得した生体情報Ｄ0について複数の辞書を作成する方法も考えられる。しかしながら、この方法においては、発声の仕方を変えながら発声するという煩雑な作業を利用者に強制する結果となるから利便性に欠けるという問題がある。これに対し、本形態においては、生体情報ＤINおよび生体情報Ｄ0の距離と閾値ＶTHR1および閾値ＶTHR2との大小に応じて自動的に辞書DICの更新や作成が実行される。したがって、辞書DICの更新や作成を利用者に認識させることなく認証の精度を随時に改善できるという利点がある。

また、利用者は発声の仕方を変化させているつもりでも、実際の発声は、起床の直後と昼間の活動中とにおける発声の相違や静寂な環境と騒々しい環境とにおける発声の相違ほどには変化していない場合が多い。したがって、発声の仕方を強制的に変化させる方法では、生体情報ＤINが短期的に（例えば早朝と昼間とで）大きく変化するような場合にまで高精度な認証を実行することは困難である。本形態によればこれらの問題も解消される。

本形態においては、認証や辞書DICの更新・追加・削除に使用される各種の変数を利用者が適宜に変更できる。したがって、利用者の要求に合致した認証を実現することが可能となる。例えば、閾値ＶTHR1や閾値ＶTHR2を増加させるほど高頻度に辞書DICの更新や追加が実行され、閾値ＶTHR1や閾値ＶTHR2を減少させるほど高精度な認証が実現される。また、辞書DICの個数の最大値ｎMAXDICを増加させた場合には、記憶装置２０に多数の辞書DICが格納されることで多様な発声に対応することが可能となり、最大値ｎMAXDICを減少させた場合には、記憶装置２０に格納されるデータの容量が削減される。

＜Ｃ：変形例＞
以上の各形態には様々な変形を加えることができる。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。なお、以下の各態様を適宜に組み合わせてもよい。

（１）変形例１
以上の形態においては、音声から抽出された生体情報ＤINに基づいて認証が実行される構成を例示したが、認証に使用される生体情報は適宜に変更される。例えば、手や網膜など身体の各部における静脈のパターンや顔面の画像、あるいは指紋や虹彩や筆跡といった様々な特徴量を生体情報ＤINとして認証に利用することができる。以上のような生体情報ＤINを利用する場合には、身体の各部や筆跡の画像を認識する機器が入力部１２として採用される。以上の形態に例示した音声に加えて筆跡や顔面の形態といった生体情報ＤINは短期間に大きく変化する場合が多いから、生体情報の変動に拘わらず高精度な認証が実現される本発明は、これらの生体情報ＤINを認証に使用した生体認証装置１００に特に好適に採用される。

（２）変形例２
以上の形態においては、操作部４０から入力されたパスワードに基づいて補助認証部３８が補助認証を実行する構成を例示したが、補助認証の方式は適宜に変更される。例えば、操作部４０から入力されたパスワードを認証に利用する構成に代えて、またはこの構成とともに、入力部１２から音声として入力されたパスワードを認証に利用する構成も採用される。すなわち、補助認証部３８は、入力部１２に音声として入力されたパスワードを音声認識技術によって特定し、この特定したパスワードと記憶装置２０に登録されたパスワードとを照合することで認証を実行する。以上の例示から理解されるように、補助認証部３８は、認証部３２による認証とは別個に（より具体的には、生体情報ＤINとは別途に被認証者から取得した情報（パスワード）に基づいて）、補助的な認証を実行する手段であればよい。

（３）変形例３
以上の形態においては辞書DICがひとつずつ削減される構成を例示したが、複数の辞書DICが一括的に削除される構成も採用される。例えば、図４のステップＳC12においては、変数ｎUnUPDATE_iが閾値UnUPDATE_thrを上回る複数の辞書DICを削除してもよい。

（４）変形例４
入力部１２と分析部１４とは生体認証装置１００から適宜に省略される。例えば、入力部１２および分析部１４を備えた端末が通信網を介して生体認証装置１００に接続された構成も採用される。この構成においては、端末の分析部１４が生成した生体情報ＤINを、生体認証装置１００が通信網を介して受信したうえで認証に使用する。以上の構成においては、通信網から生体情報ＤINを受信する手段が本発明のひとつの形態における情報取得手段として機能する。

（５）変形例５
以上の形態においては生体情報ＤINと生体情報Ｄ0との距離DST_iが認証に利用される構成を例示したが、生体情報ＤINと生体情報Ｄ0との類似度の指標となる数値は距離に限定されない。例えば、生体情報ＤINと生体情報Ｄ0とが類似するほど数値が増加する性質の変数（指標値）に基づいて認証が実行される構成も採用される。以上の構成においては、閾値ＶTHR2が閾値ＶTHR1よりも小さい数値（すなわち非類似側の数値）とされる。そして、ステップＳA11やステップＳB11においては指標値が閾値ＶTHR1を上回るか否か（類似側にあるか否か）が判定され、ステップＳA15やステップＳB15においては指標値が閾値ＶTHR2を上回るか否かが判定される。

（６）変形例６
制御部３０による処理に使用される各変数（例えば閾値ＶTHR1やＶTHR2）が複数の利用者の各々について個別に記憶装置２０に格納される構成としてもよい。制御部３０は、複数の変数群のうち被認証者が認証に先立って指定した変数群に基づいて認証や辞書DICの更新・追加または削減といった各種の処理を実行する。以上の構成によれば、ひとつの電子機器が複数の利用者で共用される場合に各利用者を適切に認証できるから、電子機器の利便性が向上するという利点がある。

本発明の実施の形態に係る生体認証装置の構成を示すブロック図である。 制御部による処理の流れを示すフローチャートである。 制御部による処理の流れを示すフローチャートである。 制御部による処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１００……生体認証装置、１０……情報取得部、１２……入力部、１４……分析部、２０……記憶装置、３０……制御部、３２……認証部、３４……辞書管理部、３６……辞書削減部、３８……補助認証部、４０……操作部、５０……出力部。

Claims (10)

1. 生体情報を含む辞書を記憶する記憶手段と、
   被認証者の生体情報を取得する情報取得手段と、
   前記記憶手段が記憶する辞書の生体情報と前記情報取得手段が取得した生体情報との類否を示す指標値に基づいて被認証者の正当性を認証する認証手段と、
   前記指標値が第１閾値よりも類似側にある第１の場合に、前記情報取得手段が取得した生体情報に基づいて前記記憶手段の辞書を更新し、前記指標値が、前記第１閾値と当該第１閾値よりも非類似側の第２閾値との間にある第２の場合に、前記情報取得手段が取得した生体情報に応じた新規な辞書を生成して前記記憶手段に格納する辞書管理手段と
   を具備する生体認証装置。
2. 前記認証手段は、前記第１の場合に被認証者の正当性を肯定し、前記指標値が前記第２閾値よりも非類似側にある場合に被認証者の正当性を否定する
   請求項１に記載の生体認証装置。
3. 前記認証手段による認証とは別個に被認証者の正当性を認証する補助認証手段を具備し、
   前記辞書管理手段は、前記第２の場合に、前記補助認証手段が被認証者の正当性を肯定したときには前記新規な辞書を作成し、前記補助認証手段が被認証者の正当性を否定したときには前記新規な辞書を作成しない
   請求項１または請求項２に記載の生体認証装置。
4. 各々が生体情報を含む複数の辞書を記憶する記憶手段と、
   被認証者の生体情報を取得する情報取得手段と、
   前記記憶手段が記憶する複数の辞書の各々の生体情報と前記情報取得手段が取得した生体情報との類否を示す複数の指標値に基づいて被認証者の正当性を認証する認証手段と、
   前記複数の指標値のうち類似度が最大となる指標値が第１閾値よりも類似側にある第１の場合に、当該指標値に対応した辞書を、前記情報取得手段が取得した生体情報に基づいて更新し、前記複数の指標値のうち類似度が最大となる指標値が、前記第１閾値と当該第１閾値よりも非類似側の第２閾値との間にある第２の場合に、前記情報取得手段が取得した生体情報に応じた新規な辞書を生成して前記記憶手段に格納する辞書管理手段と
   を具備する生体認証装置。
5. 前記記憶手段が記憶する複数の辞書のうち前記辞書管理手段による更新の回数が閾値を下回る辞書を削除する辞書削減手段
   を具備する請求項４に記載の生体認証装置。
6. 前記記憶手段が記憶する複数の辞書のうち非更新の回数が閾値を上回る辞書を削除する辞書削減手段
   を具備する請求項４に記載の生体時認証装置。
7. 前記記憶手段が記憶する複数の辞書のうち類似度が閾値を上回る２個の辞書を、両者の併合または一方の削除によってひとつの辞書に削減する辞書削減手段
   を具備する請求項４に記載の生体認証装置。
8. 前記辞書削減手段は、前記記憶手段に格納された辞書の総数が所定値に到達した場合に辞書の削減を実行する
   請求項５から請求項７の何れかに記載の生体認証装置。
9. 被認証者の生体情報を取得し、
   記憶手段に記憶された辞書に含まれる生体情報と前記取得した生体情報との類否を示す指標値に基づいて被認証者の正当性を認証し、
   前記指標値が第１閾値よりも類似側にある第１の場合に、前記取得した生体情報に基づいて前記記憶手段の辞書を更新し、前記指標値が、前記第１閾値と当該第１閾値よりも非類似側の第２閾値との間にある第２の場合に、前記取得した生体情報に応じた新規な辞書を生成して前記記憶手段に格納する
   生体認証方法。
10. 生体情報を含む辞書を記憶する記憶手段を具備するコンピュータに、
    被認証者の生体情報を取得する情報取得処理と、
    前記記憶手段が記憶する辞書の生体情報と前記情報取得処理で取得した生体情報との類否を示す指標値に基づいて被認証者の正当性を認証する認証処理と、
    前記指標値が第１閾値よりも類似側にある第１の場合に、前記情報取得処理で取得した生体情報に基づいて前記記憶手段の辞書を更新し、前記指標値が、前記第１閾値と当該第１閾値よりも非類似側の第２閾値との間にある第２の場合に、前記情報取得処理で取得した生体情報に応じた新規な辞書を生成して前記記憶手段に格納する辞書管理処理と
    を実行させるプログラム。
    
    

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