JP5511277B2 - 認証システム - Google Patents

Description

本発明は、生体情報に基づいて認証する認証システムに関する。

個人情報や機密情報等を管理する建物や部屋へ入る場合や個人情報や機密情報等が記憶されているコンピュータにアクセスする場合等、厳格な本人確認を必要とする場合における認証技術として、指紋、虹彩、音声、静脈等の身体の一部に関する生体情報を認証鍵として用いるバイオメトリクス認証技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特に、指等の静脈の分布パターン（以下、静脈パターンという。）を認証鍵として用いる認証方法は外部から視認不可能な体内の特徴を用いるものであるため、認証鍵の偽造は極めて困難であり、心理的な抵抗も少ない。
この認証方法では、認証鍵である静脈パターンを静脈パターン入力装置により撮影して静脈認証用サーバに送信し、静脈認証用サーバが予め登録されている静脈パターンと照合して認証する。

特開２００９−４２８０２

しかし、例えば、銀行のＡＴＭ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｔｅｌｌｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）にアクセスする場合のように多数の認証鍵（静脈パターン）がデータベースに登録されている場合、登録されている静脈パターンと撮影された静脈パターンとの照合に処理時間を要し、照合が終了するまでの待ち時間が長くなる。

そこで、待ち時間の長時間化の対策として、例えば認証を受けようとするユーザにユーザＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を入力させて、データベースからユーザＩＤに対応する静脈パターンを読み出し、読み出された静脈パターンと撮影された静脈パターンを照合する方法がある。しかしながら、この方法では、ユーザがユーザＩＤを覚えておかなければならない。
また、ユーザの静脈パターンが記録されたＩＣカードを用いて、このＩＣカードに記録されている静脈パターンと撮影された静脈パターンを照合する方法がある。しかしながら、この方法では、ユーザがＩＣカードを管理する必要がある。
上述したいずれの方法も認証を受けようとするユーザに負担を強いるものである。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、認証を受けようとするユーザに負担を強いることなく、認証に要する処理時間を短縮することができる認証システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る認証システムは、
静脈パターンに含まれる複数のドットについてそれぞれ所定の基準に基づいて付与された値を含む静脈パターンデータと、当該所定の基準に基づいて付与された値が所定の条件を満たすドットの数を含む付加情報とを組みにして記憶部に記憶する記憶手段と、
静脈パターンを取得する静脈パターン取得手段と、
認証要求を受け付ける受付手段と、
前記静脈パターン取得手段によって取得された静脈パターンに基づいて静脈パターンデータを作成する静脈パターンデータ作成手段と、
前記静脈パターンデータ作成手段によって作成された静脈パターンデータに基づいて当該静脈パターンに対応する付加情報を作成する付加情報作成手段と、
前記受付手段によって認証要求が受け付けられたことに応答して、前記記憶部に記憶されている付加情報に含まれる所定の条件を満たすドットの数と前記付加情報作成手段によって作成された付加情報に含まれる所定の条件を満たすドットの数とに基づいて、前記記憶部に記憶されている静脈パターンデータの中から認証候補の静脈パターンデータを選択する認証候補選択手段と、
前記認証候補選択手段によって選択された認証候補の静脈パターンデータと、前記静脈パターンデータ作成手段によって作成された静脈パターンデータとを照合する静脈パターンデータ照合手段と、
を備え、
前記記憶部に記憶されている付加情報が、前記記憶部に組みとして記憶されている静脈パターンデータに基づいて作成された、
ことを特徴とする。

好ましくは、本発明に係る認証システムは、
前記受付手段が、登録要求を受け付け、
前記記憶手段が、前記受付手段によって登録要求が受け付けられたことに応答して、前記静脈パターンデータ作成手段によって作成された静脈パターンデータと、前記付加情報作成手段によって作成された付加情報とを前記記憶部に記憶させる、
ことを特徴とする。

本発明によれば、認証を受けようとするユーザに負担を強いることなく、認証に要する処理時間を短縮することができる。

本発明の実施形態に係る認証システムを示す図である。 補正された静脈パターンの一例を模式的に示す図である。 静脈データベースのデータ構成の一例を示す図である。 端末の処理のフローチャートを示す図である。 静脈認証用サーバの処理のフローチャートを示す図である。 静脈有り総ドット数カウント処理の詳細なフローチャートを示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る認証システムについて、図面を参照しながら説明する。

本発明の実施形態に係る認証システム１は、図１に示すように、静脈認証用サーバ１０と端末２０で構成される。静脈認証用サーバ１０は静脈データベース１１を備える。端末２０は静脈パターン取得部２１と入力部２２と表示部２３とを備える。静脈認証用サーバ１０と端末２０はネットワーク３０に接続されている。

静脈認証用サーバ１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙｕ）等のメモリを含む。
静脈データベース１１は、後述する静脈パターンデータと静脈有り総ドット数を記憶する。なお、静脈有り総ドット数は、静脈パターンデータから求められる付加情報である。
静脈認証用サーバ１０は、後述する登録処理と認識処理を実行する。ここで、登録処理は、後述する静脈パターン取得部２１によって撮影された静脈パターンから作成された静脈パターンデータと付加情報を静脈データベース１１に記憶させる処理である。また、認証処理は、静脈パターン取得部２１によって撮影された静脈パターンから作成された静脈パターンデータと、静脈データベース１１に記憶されている静脈パターンデータとを照合し、認証する処理である。

端末２０は、ＣＰＵとメモリを含む。端末２０のＣＰＵは、静脈パターン取得部２１と入力部２２と表示部２３を制御する。端末２０のＣＰＵは、認証されたユーザに対して所定の処理の実行を許可し、認証されなかったユーザには所定の処理の実行を禁止する。
静脈パターン取得部２１は、例えば、所定の位置に置かれたユーザの指に赤外線を照射して指を撮影することにより、静脈パターンを取得する。
入力部２２は、各種のスイッチ、キーボード、マウス等を含む。入力部２２は、登録要求と認証要求を受け付ける。
ここで、登録要求は、静脈認証用サーバ１０に登録処理を行わせる要求である。また、認証要求は、静脈認証用サーバ１０に認証処理を行わせる要求である。
表示部２３は、ディスプレイ、プリンタ等を含む。表示部２３は、静脈認証用サーバ１０における登録処理と認証処理の結果を表示する。

端末２０は、入力部２２が登録要求または認証要求を受け付けると、静脈パターン取得部２１を用いて静脈パターンを取得する。端末２０は、取得した静脈パターンから静脈パターンデータを作成し、ネットワーク３０を介して登録要求または認証要求とともに静脈パターンデータを静脈認証用サーバ１０に送信する。
静脈認証用サーバ１０は受信した静脈パターンデータから付加情報を作成する。

端末２０は、図２に示すように、撮影静脈パターンに拡大、縮小、回転等を施して幾何学的に正規化し、補正する。補正された静脈パターン１００は、小区画１０１を拡大した区画１０２に示すように細かいドットで形成されている。静脈パターン１００は全部でＮ×Ｍ個のドットを含んでいる。

静脈認証用サーバ１０は、静脈パターン１００に含まれるＮ×Ｍ個のドットのそれぞれに所定の基準に基づいて値（得点）を設定し静脈パターンデータを生成する。
ここで、所定の基準は、例えば、「指の内側であって血管有り」、「指の内側であって血管無し」、「指の外側」の３段階である。この場合、指の内側であって血管有りとされるドットには“００”、指の内側であって血管無しとされるドットには“１０”、指の外側とされるドットには“１１”がそれぞれ２ビットで与えられる。

図３は、静脈データベース１１に記憶されているデータの構成の一例を示す図である。静脈データベース１１は、静脈有り総ドット数情報２０１と静脈パターンデータ２０２と登録者情報２０３を一組のデータとして構成される。
静脈パターンデータ２０２は、上述したように、縦方向Ｍドットと横方向Ｎドットに分割された静脈パターンに含まれる各ドットに付与された得点を示す。
静脈有り総ドット数情報２０１は、例えば、静脈パターンデータ２０２に含まれるドットのうち、得点として“００”が設定されているドット、すなわち血管が有るとされるドットの数を示す。静脈有り総ドット数情報２０１は、既に稼働している認証システムに登録されている認証用の静脈パターンデータからでも導き出せる値である。静脈有り総ドット数情報２０１は、新たに静脈パターンを撮影しなくとも計算して追加する事が可能である。なお、静脈有り総ドット数情報２０１は、後述するように、認証候補の静脈パターンデータ２０２を検索して選択するための検索用のキーとして用いられる。

図４は、端末２０における処理のフローチャートである。
静脈パターン取得部２１は、所定の位置にユーザの指が置かれると、静脈パターンを撮影する。端末２０のＣＰＵは、撮影された静脈パターンを取得する（Ｓ１０１）。次に、端末２０のＣＰＵは、静脈パターンを幾何学的に正規化して補正する（Ｓ１０２）。そして、端末２０のＣＰＵは、補正された静脈パターンから静脈パターンデータを作成する（Ｓ１０３）。
入力部２２は、登録要求または認証要求を受け付ける。端末２０のＣＰＵは、入力部２２が登録要求を受け付けた場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）には、登録者名の入力を促すメッセージを表示部２３に表示する（Ｓ１０５）。入力部は、メッセージを見たユーザによって入力されたメッセージを受け付ける。端末２０のＣＰＵは、入力部２２が登録者名を受け付ける（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）と、登録要求を示す登録要求信号、静脈パターンデータ、登録者名を示す登録者情報を静脈認証用サーバ１０に送信する（Ｓ１０７）。入力部２２が認証要求を受け付けた場合には、端末２０のＣＰＵは、認証要求を示す認証要求信号と静脈パターンデータを静脈認証用サーバ１０に送信する（Ｓ１０８）。

図５は、静脈認証用サーバ１０の処理のフローチャートである。
静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、端末２０から登録要求信号または認証要求信号を受信すると、受信した静脈パターンデータに含まれる静脈有り総ドット数を求める（Ｓ２０１）。

図６は、ステップＳ２０１における静脈有り総ドット数カウント処理の詳細なフローチャートである。
静脈有り総ドット数カウント処理では、静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、まず変数ｍ、ｎ、ｔをそれぞれ１、１、０に初期化する（Ｓ２０１１）。ここで、（ｎ、ｍ）は静脈パターンデータに含まれるドッドの位置を示す。以下では、（ｎ、ｍ）で指定される位置のドットをドット（ｎ、ｍ）という。
変数ｔはカウントされた静脈有りドット数を示す。静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、ドット（ｎ、ｍ）に血管が有る場合（Ｓ２０１２：Ｙｅｓ）、変数ｔに１を加算する（Ｓ２０１３）。

次に、静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、ｎを１だけ増加させて（Ｓ２０１４）、静脈パターン１００の横方向のドット数Ｎ（図２参照）と比較する（Ｓ２０１５）。静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、ｎが横方向のドット数Ｎ以下である場合（Ｓ２０１５：Ｎｏ）、ステップＳ２０１２に戻り、ドット（ｎ、ｍ）に血管が有るか否かを判定する。
静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、変数ｎが横方向のドット数Ｎより大きい場合（Ｓ２０１５：Ｙｅｓ）、変数ｎを１に初期化し、変数ｍを１だけ増加させて（Ｓ２０１６）、静脈パターン１００の縦方向のドット数Ｍ（図２参照）と比較する（Ｓ２０１７）。

静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、変数ｍが縦方向のドット数Ｍ以下である場合（Ｓ２０１７：Ｎｏ）、ステップＳ２０１２に戻り、ドット（ｎ、ｍ）に血管が有るか否かを判定する。静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、変数ｍが縦方向のドット数Ｍより大きい場合（Ｓ２０１５：Ｙｅｓ）、変数ｔの値を静脈有り総ドット数として設定する（Ｓ２０１８）。

次に、静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、図５に示すように、端末２０から登録要求信号と認証要求信号のいずれを受信したか判別する（Ｓ２０２）。
静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、登録要求信号を受信した場合（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、静脈有り総ドット数と静脈パターンデータと登録者情報を組みにして静脈データベース１１に登録し（記憶させ）（Ｓ２０３）、処理を終了する。

静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、認証要求信号を受信した場合、（Ｓ２０２：Ｎｏ）、静脈データベース１１に記憶されているデータの中から、ステップＳ２０１で求めた静脈有り総ドット数に基づいて認証候補の認証パターンデータを選択し、認証処理を行う（Ｓ２０４〜Ｓ２０８）。すなわち、静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、例えば、ステップＳ２０１で求めた静脈有り総ドット数を中心として、所定の範囲の静脈有り総ドット数を有するデータを認証候補として選択する。そして、選択された認証候補のデータに含まれる認証パターンデータと、端末２０から受信した認証候補のデータとを照合し、認証処理を行う。

具体的には、静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、ステップＳ２０１で求めた静脈有り総ドット数に本人拒否率を掛けて１だけ増加させた値を静脈有り総ドット数から減算し、変数ｓに代入する（Ｓ２０４）。次に、静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、静脈データベース１１に記憶されているデータのうち、静脈有り総ドット数がｓに等しい静脈パターンデータと、端末２０から受信した静脈パターンデータとを照合（比較）する（Ｓ２０５）。

静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、両者が一致しているとみなせる場合（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）、正当なユーザ（登録されているユーザ）と認証されたと判定し、端末２０に認証が成功したことを示す認証成功信号を送信する（Ｓ２０９）。
ここで、同一の人物の静脈パターンを撮影した場合でも、撮影条件によって静脈パターンが異なる場合が多い。例えば、指の静脈の血管の太さは一日の時間帯によって多少異なるし、成長によって変化する。このため、静脈データベース１１に記憶されている静脈パターンデータと、端末２０から受信した静脈パターンデータとを単純に比較しても、一致することはまれである。そこで、静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、例えば、静脈データベース１１に記憶されている静脈パターンデータと、端末２０から受信した静脈パターンデータとの類似度を計算し、類似度が所定の基準以上であれば、一致しているとみなす。
端末２０は認証成功信号を受信すると、表示部２３に認証された旨のメッセージを表示し、認証されたユーザに対して所定の処理の実行を許可する。

静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、両者が一致しているとみなせない場合（Ｓ２０６：Ｎｏ）、変数ｓの値を１だけ増加させる（Ｓ２０７）。そして、静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、ステップＳ２０１で求めた静脈有り総ドット数に本人拒否率を掛けて１だけ増加させた値に静脈有り総ドット数を加算した値（以下、最大値という）と、変数ｓとを比較する（Ｓ２０８）。
静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、変数ｓが前者の値より大きい場合（Ｓ２０８：Ｙｅｓ）、不当なユーザであり、正当なユーザと認証されなかったと判定し、端末２０に認証が失敗したことを示す認証失敗信号を送信する（Ｓ２１０）。端末２０は認証失敗信号を受信すると、表示部２３に認証されなかった旨のメッセージを表示し、ユーザが所定の処理を実行することを禁止する。
静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、変数ｓが最大値以下である場合（Ｓ２０８：Ｎｏ）、ステップＳ２０５に戻る。

例えば、静脈データ有り総ドット数が“２０００”、認証システム１の本人拒否率が“０．００１％”だった場合、静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、ステップＳ２０４〜Ｓ２０８により、静脈データ有り総ドット数が２０００−（２０００×０．００１＋１）＝１９９７のデータから選択を開始し、静脈データ有り総ドット数が２０００＋（２０００×０．００１＋１）＝２００３のデータまで選択する。ただし、計算後の値の小数点以下は切り捨てる。

なお、上記実施形態では、認証システム１は静脈認証用サーバ１０と端末２０で構成されるとしたが、認証装置が静脈データベース１１と静脈パターン取得部２１と入力部２２と表示部２３とを備えており、この認証装置が、上述した端末２０の処理と静脈認証用サーバ１０の処理を全て実行するとしてもよい。

また、上記実施形態では、端末２０が静脈パターンの補正と静脈パターンデータの作成を行うとしたが、端末２０は静脈パターン取得部２１により撮像された静脈パターンを静脈認証用サーバ１０に送信し、静脈認証用サーバ１０が静脈パターンの補正と静脈パターンデータの作成を行ってもよい。あるいは、端末２０は補正された静脈パターンを静脈認証用サーバ１０に送信し、静脈認証用サーバ１０が静脈パターンデータを作成してもよい。

また、上記実施形態では、静脈データベース１１には静脈有り総ドット数情報２０１と静脈パターンデータ２０２と登録者情報２０３が組みになって登録されているとしたが、静脈データベース１１に登録者情報２０３は登録されておらず、静脈有り総ドット数情報２０１と静脈パターンデータ２０２が組みになって登録されているとしてもよい。

また、上記実施形態では、静脈パターン１００に含まれるドットのそれぞれに値（得点）を設定する際の所定の基準は、「指の内側であって血管有り」、「指の内側であって血管無し」、「指の外側」の３段階であるとしたが、血管の存在確率を所定の基準とし、血管の存在確率に応じて８ビットや１６ビットまでの値を得点として付与してもよい。すなわち、撮影された静脈画像の色の濃さをグレースケールの階調で分類し、血管のある確率に応じて各ドットに値を付与してもよい。例えば、血管のある確率が高いほど濃い色を表す値を付与してもよい。
なお、この場合、静脈認証用サーバ１０のＣＰＵは、図６のステップＳ２０１２において、ドット（ｎ、ｍ）の値が所定の基準値より大きい場合に、ドット（ｎ、ｍ）に血管がある（Ｓ２０１２：Ｙｅｓ）と判定し、ドット（ｎ、ｍ）の値が所定の基準値以下である場合に、ドット（ｎ、ｍ）には血管がない（Ｓ２０１２：Ｎｏ）と判定する。

また、上記実施形態では、付加情報（静脈有り総ドット数情報２０１）を認証パターンデータ（静脈パターンデータ２０２）から作成するとしたが、付加情報は取得された認証パターン（静脈パターン）から作成してもよい。付加情報と認証パターンデータを組みにして静脈データベース１１に記録しておけば、認証時に取得した認証パターンから作成した付加情報と、静脈データベース１１に記録されている付加情報とに基づいて認証候補の認証パターンデータを絞り込むことができる。これにより、認証パターンデータを作成する方法に係わらず、簡易な方法で付加情報を作成することが可能となる。

また、上述した照合方法とは異なる方法により照合するシステムであっても、取得された認証パターンまたは認証用の認証パターンデータに基づいて付加情報を作成することができれば、付加情報に基づいて認証候補の認証パターンデータを絞り込む本発明を適用することができることは言うまでもない。

また、上記実施形態では、生体情報として指の静脈を用いる例を示したが、本発明は指以外の静脈、指紋、虹彩、音声等の身体の一部に関する生体情報に基づいて認証を行うシステムに適用することができる。

以上説明したように、本発明によれば、認証を受けようとするユーザに負担を強いることなく、認証に要する処理時間を短縮することができる。
また、稼働している認証システムに登録されている認証用の認証パターンデータ（静脈パターンデータ２０２）に基づいて付加情報（静脈有り総ドット数情報２０１）を作成する場合には、新たに認証パターン（静脈パターン）を取得（撮影）しなくても登録されている認証パターンデータから付加情報を作成することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、設計上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、請求項に記載されている発明や発明の実施形態に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれると理解されるべきである。

１…認証システム、１０…静脈認証用サーバ、１１…静脈データベース、２０…端末、２１…静脈パターン取得部、２２…入力部、２３…表示部、３０…ネットワーク、１００…補正された静脈パターン、１０１…小区画、１０２…拡大された区画、２０１…静脈有り総ドット数情報、２０２…静脈パターンデータ、２０３…登録者情報

Claims (2)

1. 静脈パターンに含まれる複数のドットについてそれぞれ所定の基準に基づいて付与された値を含む静脈パターンデータと、当該所定の基準に基づいて付与された値が所定の条件を満たすドットの数を含む付加情報とを組みにして記憶部に記憶する記憶手段と、
   静脈パターンを取得する静脈パターン取得手段と、
   認証要求を受け付ける受付手段と、
   前記静脈パターン取得手段によって取得された静脈パターンに基づいて静脈パターンデータを作成する静脈パターンデータ作成手段と、
   前記静脈パターンデータ作成手段によって作成された静脈パターンデータに基づいて当該静脈パターンに対応する付加情報を作成する付加情報作成手段と、
   前記受付手段によって認証要求が受け付けられたことに応答して、前記記憶部に記憶されている付加情報に含まれる所定の条件を満たすドットの数と前記付加情報作成手段によって作成された付加情報に含まれる所定の条件を満たすドットの数とに基づいて、前記記憶部に記憶されている静脈パターンデータの中から認証候補の静脈パターンデータを選択する認証候補選択手段と、
   前記認証候補選択手段によって選択された認証候補の静脈パターンデータと、前記静脈パターンデータ作成手段によって作成された静脈パターンデータとを照合する静脈パターンデータ照合手段と、
   を備え、
   前記記憶部に記憶されている付加情報が、前記記憶部に組みとして記憶されている静脈パターンデータに基づいて作成された、
   ことを特徴とする認証システム。
2. 前記受付手段が、登録要求を受け付け、
   前記記憶手段が、前記受付手段によって登録要求が受け付けられたことに応答して、前記静脈パターンデータ作成手段によって作成された静脈パターンデータと、前記付加情報作成手段によって作成された付加情報とを前記記憶部に記憶させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
   

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