JP6035452B2 - 生体登録・認証システムおよび生体登録・認証方法 - Google Patents

生体登録・認証システムおよび生体登録・認証方法 Download PDF

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Description

本発明は、生体情報を登録し、その生体情報を認証する生体登録・認証システムに関する。
従来から、ドアアクセスやATM等、様々な設備や取引システムにおいて、生体情報を用いて利用者を認証する生体認証技術が利用されている。このような技術を利用した生体登録・認証システムでは、あらかじめ利用者本人の生体情報をそのシステムに登録しておく必要がある。すなわち、登録時には、指や目といった、システムによって生体として定められた身体の部位を撮像部にかざすと、生体登録・認証システムは、その生体情報を取得し、取得した生体情報からその特徴成分である生体特徴量を抽出のうえ、利用者本人の情報として利用者情報格納部に登録しておく。
認証時には、利用者は、システムに登録した身体の部位をあらためて生体撮像部にかざし、生体登録・認証システムは、生体情報を取得し、取得した生体情報から生体特徴量を抽出する。そして、抽出した生体特徴量と、あらかじめ利用者情報格納部に登録されている利用者の生体特徴量とを比較・照合して類似度を算出し、算出された類似度がある閾値を超えていれば本人であると認証し、超えていなければ本人でないと認証する。
登録時と認証時とで、生体のかざし状態にばらつきがあると、利用者本人が本人でないと誤判定されるケースが発生し得る。高い精度で利用者を認証するためには、利用者は登録時および認証時に、定められた身体の部位を、生体撮像部に対して出来るだけ適切な位置に、かつブレなくかざし、鮮明な生体特徴量が得られるよう努力する必要がある。なお、生体のかざし状態のばらつきが起こる原因として、利用者の操作の不慣れや理解不足の他、故意に認証をすり抜けようとして、かざし状態をばらつかせる行為も含まれる。
このような利用者努力をサポートするため、また故意による認証のすり抜けを低減させるため、様々な技術が提案されている。提案されている技術として、例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3がある。
特許文献1には、生体情報の取得時に、利用者が操作する際の所定部位を、撮影部により撮影して認証時の操作画像を取得すると共に、その操作画像と、所定部位について予め登録されている登録操作画像とを比較し、その比較結果に応じて、操作を案内する技術が開示されている。
また、特許文献2には、撮像された指の静脈情報を用いて指が適切に配置されているか否かを判断し、指が適切に配置されていないと判断したときに、指の不適切な配置状態及び部分のうちのいずれか1つ以上を通知する技術が開示されている。
また、特許文献3には、生体情報の登録時に、第1の検知部が検知した生体情報と第2の検知部が検知した接触位置とを記憶部に記憶し、生体情報の認証時に、記憶部に記憶した接触位置に応じた操作ガイダンスを表示する技術が開示されている。
特開2008−70926号公報 特開2010−73085号公報 特開2013−105222号公報
しかし、これら特許文献により提案されている技術を用いても、それぞれの技術で程度の差こそあれ、利用者本人が本人でないと誤判定されるケースが依然発生し得る。
特許文献1で提案されている技術では、かざされた生体のずれを定性的、定量的に測定する具体的な処理方法が示されていないため、発明を実施するにあたってはその処理方法を研究開発する余地が残されており、直ちに実施することは困難である。
また、特許文献2で提案されている技術では、かざされている生体のずれを検知するための情報源として、取得された指先画像のみとしているため、生体のずれ検知の感度に制限があり、例えば指の指先、付け根方向を軸とした指の回転を検知出来ない。
また、特許文献3で提案されている技術では、利用者登録時に生体のかざし状態が適切か否かを判定していないため、利用者登録時に生体のかざし状態が規定からずれていた場合、そのずれ量についてもそのまま本人の特徴として登録されるため、利用者認証時に、利用者登録時と同じずれ量を持たせて生体をかざす必要がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、生体のかざし状態をばらつかせる様々な行為による認証失敗を、従来技術に比べてさらに低減させることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる生体登録・認証システムは、登録または認証に用いる第1の生体を撮像する撮像部と、前記第1の生体以外の第2の生体の生体情報の特徴情報を取得する取得部と、前記第2の生体情報の特徴情報に基づいて、前記第1の生体の前記撮像部へのかざし状態が適切であるか否かを判定する制御部と、を備えることを特徴とする生体登録・認証システムとして構成される。
また、本発明にかかる生体登録・認証システムは、登録または認証に用いる生体の第1の生体を撮像し、撮像した前記第1の生体の生体情報である第1の生体情報の特徴情報を取得する撮像取得部と、前記第1の生体情報の特徴情報に基づいて、前記第1の生体の前記撮像取得部へのかざし状態が適切であるか否かを判定する制御部と、を有した生体登録・認証装置と、前記生体登録・認証装置に着脱可能であって、前記第1の生体以外の第2の生体を置くためのパームレストと、を備えることを特徴とする生体登録・認証システムとして構成される。
また、本発明は、上記生体登録・認証システムで行われる生体登録・認証方法としても把握される。
本発明によれば、生体のかざし状態をばらつかせる様々な行為による認証失敗を、従来技術に比べて低減させることができる。
生体登録・認証システムの構成例を示した図である。 生体撮像部、タッチパッドの配置例の斜視図である。 生体撮像部、タッチパッドの配置例の斜視図である(変形例)。 生体撮像部、タッチパッドの配置例の斜視図である(変形例)。 生体撮像部、タッチパッドの配置例の側面図である。 タッチパッドから取得した接触情報の例である。 タッチパッドから接触情報を取得し、取得した接触情報から接触特徴量を抽出する処理フローの例である。 タッチパッドから取得した接触情報と、抽出された接触特徴量の例である。 タッチパッドから取得した接触情報と、抽出された接触特徴量の他の例である。 タッチパッドから取得した接触情報と、抽出された接触特徴量の他の例である。 タッチパッドから取得した接触情報と、抽出された接触特徴量の他の例である。 生体登録時の処理フローの例である。 生体のかざしを指示するガイダンスの例である。 生体のかざし方の是正を指示するガイダンスの例である。 登録情報の例である。 生体認証時の処理フローの例である。 生体認証時の処理フローの他の例である。 生体撮像部、タッチパッドの他の配置例である。 生体撮像部、タッチパッドの他の配置例である。 生体撮像部、タッチパッドの他の配置例である。
以下に図1〜18に示す添付図面を参照して、本発明にかかる生体登録・認証システムおよび生体登録・認証方法の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明に係る生体登録・認証システム1000の構成例を示す図である。図1に示すように、生体登録・認証システム1000は、全体制御部101、利用者登録制御部102、利用者認証制御部103、生体撮像部104、タッチパッド105、情報表示部106、情報入力部107、利用者情報格納部108を有して構成される。また、各構成要素101〜108は、I/Oバスなどのデータ通信部109によって接続され、相互にデータの送受信が可能である。
全体制御部101は、データ通信部109を介して、構成要素102〜108を秩序立てて制御し、利用者を生体登録・認証システム1000に登録する登録処理や、利用者を特定の個人として認証する認証処理を実行する。
利用者登録制御部102は、利用者の生体情報を生体登録・認証システム1000に登録する際に実行する各種処理を制御する。具体的には後述するが、利用者登録制御部102は、生体撮像部104が利用者の生体情報を撮像して取得すると、その生体情報から利用者個人の特徴となる生体特徴量を抽出する。利用者登録制御部102は、抽出した生体特徴量をその利用者個人の登録データとして、利用者情報格納部108に格納する。
利用者認証制御部103は、生体登録・認証システム1000に登録された利用者を認証する際に実行する各種処理を制御する。利用者認証制御部103は、生体撮像部104が利用者の生体情報を撮像して取得すると、その生体情報から利用者個人の特徴となる生体特徴量を抽出する。利用者認証制御部103は、抽出した生体特徴量と、あらかじめ利用者情報格納部108に登録されている生体特徴量とを比較・照合し、両者の類似度を算出する。利用者認証制御部103は、算出した類似度がある閾値を超えているか否かによって、利用者が特定の個人か否かを認証する。各制御部が実行する具体的な処理についてはフローチャートを用いて後述する。
生体撮像部104は、利用者の生体の第1の生体の生体情報を取得する。第1の生体は、本システムへの登録や認証に使用する生体である。なお、本実施例では、生体撮像部104が取得する生体情報として指静脈パターンを例に説明しているが、利用者の各個人ごとに特徴が異なり区別しやすい部位であれば、手のひら静脈パターン、指紋パターン、虹彩パターン、手のひらの輪郭、人相に代表される様々な生体情報を用いることができる。
タッチパッド105は、利用者の第2の生体のタッチパッド105への接触情報を取得する。接触情報は、タッチパッド105に接触した第2の生体から得られる情報である。第2の生体は、第1の生体以外の生体であって、本システムへの登録や認証の対象となりうる生体である。例えば、指認証における第1の生体が右手の人差し指である場合には、第2の生体は右手の人差し指以外の右手中指や手のひら等である。後述するように、利用者登録制御部102や利用者認証制御部103は、取得された接触情報を解析することにより、生体撮像部104に第1の生体が適切にかざされているか否かを判定する。
なお、生体撮像部104およびタッチパッド105の配置として、好ましくは、生体撮像部104に第1の生体がかざされた際に、あわせて、利用者が意識することなく第2の生体がタッチパッド105に接触するように、生体撮像部104とタッチパッド105を隣接して配置することが望ましい。配置の例を図2A〜図3に示し、詳細は後述する。
情報表示部106は、生体登録・認証システム1000におけるメニュー画面や操作ガイダンス、認証結果等の生体登録・認証に関する各種情報を表示する。
情報入力部107は、生体登録・認証に関する各種情報の入力を受け付ける。例えば、情報入力部107は、生体登録・認証システム1000における利用者を識別するためのID情報の入力や、登録する生体の種類(指認証であれば、親指や人差し指等の指の種類)の入力を、キーボード、マウス、あるいは画面タッチなどの操作により受け付ける。
利用者情報格納部108は、ハードディスクなどの情報格納装置または媒体であり、生体情報を含む利用者各個人に固有の情報を格納する。格納するデータの例を図13に示し、詳細は後述する。
なお、タッチパッド105、情報表示部106、情報入力部107は説明の便宜上、個別の構成要素としたが、これらをタッチパネル110に置き換える等、タッチセンサ、情報表示、情報入力、の各機能を兼ね揃えていれば1つの構成要素としてもよい。また、情報表示部106、情報入力部107は、本システム以外の機器、装置、あるいはシステムに備えられていてもよい。
また、データ通信部109は、特にI/Oバスである必要はなく、USB接続やTCP/IP接続など、データの送受信が可能な手段であればよい。また、各構成要素101〜108は、データ通信部109によりデータの送受信が可能な状態であれば、1つの筐体内に一体となっていたり、物理的に離れていたりしてもよい。例えば、全体制御部101、利用者登録制御部102、利用者認証制御部103、利用者情報格納部108の各部が、PC(Personal Computer)やATM(Automated Teller Machine)側に保持され、生体撮像部104、タッチパッド105が生体登録・認証装置側に配置されていてもよい。
図2Aは、本実施例における生体撮像部104およびタッチパッド105の配置例の斜視図である。図2Aに示すように、タッチパッド105は、パームレスト204の表面に、生体撮像部104を取り囲むようにして配置される。また、生体撮像部104は、USBに代表されるデータ通信ケーブル203を介して、物理的および電気的に、生体認証システム1000を利用する機器、装置、またはシステムに接続される。これらの機器、装置、またはシステムとしては、例えば、PC、ATMあるいはこれらを使用したシステムに代表されるような、利用者の認証が必要な機器や装置、システムがある。
図2Aでは、右手中指を生体撮像部104にかざした際の右手の想定位置201として表している。生体撮像部104に利用者の右手中指がかざされた際に、残りの指4本や手のひらがタッチパッド105に接触し、利用者が無意識のうちに、タッチパッド105に対する接触情報が接触部202として取得される。
なお、生体撮像部104およびタッチパッド105は、図示したとおりの配置でなくともよく、生体撮像部104に第1の生体がかざされた際に、あわせてタッチパッド105から第2の生体の接触情報が取得され、かつ取得された接触情報は、それを解析することにより、生体撮像部104への第1の生体のかざし状態が適切か否か等を判定するに十分であればよい。
例えば、図2Bに示すように、生体撮像部104を、指先側を底辺とした台形形状とすることも可能である。この場合、指先側が根元側に比べて広がっているため、利用者は図2Aのような長方形の場合に比べて、より容易に指をかざすことができる。また、図2Cに示すように、図2Bに示した台形形状を指の幅方向に広げた台形形状とすることも可能である。複数の指をかざして生体情報を登録・認証する場合に有効となる。さらには、これらの形状に限定されず、正方形、ひし形、凧形など、利用者の指の太さや手のひらの大きさといった生体の形状などに応じて適宜変更することができる。
なお、タッチパッド105による生体情報の出力方法として、タッチパッドのセンシングエリアを縦横の格子状に細かく単位エリアに分割し、単位エリア毎に、生体が接触しているか否かの2値情報をデータ通信ケーブル203から順次出力することが考えられる。全単位エリアの接触情報を面データ化し、1つの全エリアの接触情報として再統合することにより、接触情報の分析が比較的容易となる。また、好ましくは、感圧式のタッチパッド105を用い、上記単位エリア毎に生体の接触圧を多値で出力(接触なしの状態を含む)したほうが、より高精度にかざし状態が適切か否かを判定可能である。
図3は、図2A〜Cに示した生体撮像部104およびタッチパッド105の配置例の側面図である。ここでは接触部202の例として、親指の一部分、および手のひらの一部分について線状に示したが、実際には接触情報は縦横に広がる面情報である。
図4は、生体情報の登録処理または認証処理において、生体撮像部104に右手中指をかざした際の、タッチパッド105から得られる接触情報の例である。この例では、手のひら全体がタッチパッドに接触しており、接触部401は手のひらの形として現れる。これ以降、接触部401のようなひとかたまりの範囲の接触情報を、便宜上ランドと呼ぶ。
なお、本実施例において、生体撮像部104は、タッチパッド105の機能を兼ね揃えないと想定しているため、中指の生体撮像部104にかざされている部分402については、接触情報は取得されない。しかしながら、これは本発明の特徴として限定するものではなく、生体撮像部104はタッチパッド105の機能をも兼ね揃え、非接触部分402として表示している部分についても、接触部分401と同様に接触情報を取得するものであってもよい。
図5は、タッチパッド105から接触情報を取得し、取得した接触情報から接触特徴量を抽出する処理手順を示すフローチャートの例である。接触特徴量は、生体のかざし状態を把握するための特徴量である。以下では、利用者登録制御部102が実行する場合について説明しているが、利用者認証制御部103についても同様である。
ステップS501にて、タッチパッド105は、生体の接触情報を取得する。なお、図2A〜Cの説明で記述したとおり、生体の接触情報は、単位エリア毎の、生体が接触しているか否かを表す2値情報群、または接触圧を表す多値情報群として取得される。
ステップS502にて、利用者登録制御部102は、ステップS501にて取得した単位エリア毎の接触情報を、面データとして再構築する。すなわち、ステップS501にて取得した2値情報群、あるいは多値情報群を容易に取り扱えるように、利用者登録制御部102は、これらの値を単位エリアに対応付けて縦横に再配置加工する。
ステップS503にて、利用者登録制御部102は、ステップS502にて再構築した接触情報の平滑化を行う。平滑化とは、例えば、面積が、ある閾値以下のランドの除去、ランドどうしの距離が、ある閾値以下の場合のランドの結合、その際の各ランドの輪郭をつなげることである。
ステップS504にて、利用者登録制御部102は、ステップS503で平滑化した接触情報より、ランドがいくつ存在するかをカウントする。図4の例では、ランドの数は1である。なお、ランドの数は、接触特徴量の一種として扱う。
ステップS505にて、ステップS503で平滑化した接触情報より、利用者登録制御部102は、各ランドの重心点座標群g1(x1,y1)、g2(x2,y2)、…、gn(xn,yn)(ランドの数がnの場合)を求める。なお、感圧型のタッチパネルを使用した場合には、得られた接触圧をも考慮して重心点座標群を求める。例えば、接触圧が大きいほど値の大きい計数を乗じるなどして重心点座標群を求める。求められた重心点座標群は接触特徴量の一種として扱う。
ステップS506にて、利用者登録制御部102は、ステップS503で平滑化した接触情報を縦ライン毎に走査し、生体が接触している単位エリアがいくつ存在するかをカウントし、ヒストグラムを作成する。なお、感圧型のタッチパネルを使用した場合には、単位エリア毎に接触圧に対応した重みづけを行ったうえでカウントし、ヒストグラムを作成する。作成されたヒストグラムは接触特徴量の一種として扱う。
ステップS507にて、利用者登録制御部102は、ステップS503で平滑化した接触情報を横ライン毎に走査し、生体が接触している単位エリアがいくつ存在するかをカウントし、ヒストグラムを作成する。なお、感圧型のタッチパネルを使用した場合には、単位エリア毎に接触圧に対応した重みづけを行ったうえでカウントし、ヒストグラムを作成する。作成されたヒストグラムは接触特徴量の一種として扱う。
利用者登録制御部102は、以上の処理手順にて抽出した接触特徴量4種類(ランドの数、重心点座標群、縦および横方向に走査されたヒストグラム)のそれぞれについて、特定の閾値を上回っているか否か、または特定のレンジの組み合わせになっているか否かをチェックし、さらにはそれらチェック結果が特定の組み合わせになっているか否かについてもチェックすることにより、生体撮像部104への生体のかざし状態が適切になっているか否かを判別することが可能である。生体のかざし状態が適切になっているか否かの例については後述する。
また、利用者登録制御部102は、以上の処理手順を連続して実行し、接触特徴量のそれぞれの時系列的な変化が、ある閾値以下であるかどうかをチェックすることにより、生体撮像部104にかざされている生体がほぼ静止し、生体情報の取得に適切な状態であるか否かについても判別することが可能である。
なお、本実施例では、接触特徴量を上記4種類としたが、特に上記4種類に限定される必要はなく、生体撮像部104への生体のかざし状態が精度よく判別可能な接触特徴量であればよい。
以下、図5に示したフローチャートで実行される処理について、図6〜9の具体例を挙げて説明する。図6は、図4で示した接触情報から、接触特徴量を抽出した例である。
図6に示すように、重心点601はランド401の重心点であり、その座標(重心点座標)を表している。また、縦方向走査ヒストグラム602は、利用者登録制御部102が、画像を縦ライン毎に走査し、縦ライン毎に、生体が接触している単位エリアをカウントした値の大きさを表している。横方向走査ヒストグラム603は、利用者登録制御部102が、画像を横ライン毎に走査し、横ライン毎に、生体が接触している単位エリアをカウントした値の大きさを表している。
図6に示す例では、生体撮像部104に右手中指402が適切にかざされている。適切とはすなわち、生体撮像部104にかざした右手中指402に曲げ、浮き等がなく、かつ指の腹が、生体撮像部104に対して真正面を向いている状態である。そのように適切な場合には、手のひら全体がタッチパッド105に対し、均一な圧力で接触している状態となり、それによりランドの数は少なくなる。図6の例では、ランドの数は1である。
このように、利用者登録制御部102は、ランドの数を調べ、その数がある閾値以下であるかどうかをチェックすることにより、生体が生体撮像部104に対して適切にかざされているか否かを判定することが可能である。例えば、右手中指402が適切にかざされている場合には、ランド数は1となり、ランドの重心座標は手のひらの略中央に位置し、縦方向走査ヒストグラム602および横方向走査ヒストグラム603には偏りがない状態となるため、これらの基準やこれらの基準に一定の幅をもたせた閾値を満たす場合には、生体が適切にかざされていると判定することができる。
また、人差し指、中指、薬指などの各指が生体撮像部105に適切にかざされた際の基準となる理想的な重心点座標、ヒストグラムを、指ごとに対応付けてそれぞれあらかじめシステムに登録しておき、利用者登録制御部102が、得られた重心点601、縦方向走査ヒストグラム602、横方向走査ヒストグラム603を、それらのあらかじめ登録しておいた接触特徴量と比較し、どの指がかざされた際の接触特徴量と最も類似しているかを調べることにより、生体撮像部104にかざされている指の種類を判定することが可能である。もちろん、過去に利用者が登録した各指の接触特徴量と比較して指の種類を判定することとしてもよい。
図7は、タッチパッドから得られた接触情報と、抽出された接触特徴量の他の例である。図7では、生体撮像部104に右手中指713が適切でない状態でかざされている場合の例である。詳しくは、生体撮像部104にかざした右手中指713の腹が、生体撮像部104に対して真正面を向いておらず、指先、指の付け根方向を軸として、指がやや右回転している場合の例である。そのような状態で生体登録処理をしてしまうと、生体認証時に、右手中指を生体登録時と同程度に右回転させてかざす必要があり、認証精度の低下につながってしまう。上記のようなかざし状態では、手のひら全体も右方向に回転するため、親指、人差し指が浮き気味となり、薬指、小指が押し付け気味となる。
図7に示すように、親指、人差し指が浮いているため、親指の接触部であるランド701および人差し指の接触部であるランド702は、それぞれ指先のみに、それぞれ個別のランドとして現れていることがわかる。また、手のひらの浮きにより、中指付け根のランド703および薬指のランド704が、親指や人差し指と同様に、それぞれ個別のランドとして現れることがわかる。残りのランド705は、小指と手のひらの接触している部分とが一体となって現れたものである。利用者登録制御部102は、これらのランド701〜705それぞれについて、重心点706〜710を求める。図7の例では、ランドの数は5であり、また、縦方向走査ヒストグラム711および横方向走査ヒストグラム712が略左右対称でなく、偏って出力されている。
以上の項目を総合的に判定することにより、手が右方向に回転しており、適切なかざし状態でないと判定することが可能である。例えば、得られた縦および横方向の走査ヒストグラムが、図6に示した縦および横方向の走査ヒストグラムに比べて左や右に偏っている場合には、手が左方向や右方向に回転しており、適切なかざし状態でないと判定することができる。
図8は、タッチパッドから得られた接触情報と、抽出された接触特徴量の他の例である。図8では、生体撮像部104に右手中指813が適切でない状態でかざされている場合の例である。詳しくは、右手全体が浮き気味の場合の例である。手が浮き気味であると、生体撮像部104から得られる生体情報が不鮮明となり、認証精度の低下につながってしまう。上記のようなかざし状態では、各指の接触部が指先のみに、それぞれランド801〜804が個別に現れる。また、手のひらについては、手首付近のみが接触し、ランド805として現れる。これらのランド801〜805それぞれについて、利用者登録制御部102は、重心点806〜810を求める。図8の例では、ランドの数は5であり、また縦方向走査ヒストグラム811、横方向走査ヒストグラム812がともになだらかに出力されている。
以上の項目を総合的に判定することにより、手全体が浮き気味であり、適切なかざし状態でないと判定することが可能である。例えば、得られた縦および横方向の走査ヒストグラムのそれぞれの単位エリアの値が、図6に示した縦および横方向の走査ヒストグラムのそれぞれの単位エリアの値に比べて小さく(すなわち、ヒストグラムの出力値が全体的に低く)、それぞれの単位エリアの値同士の差も少ない場合には、手全体が浮き気味であり、適切なかざし状態でないと判定することができる。
図9は、タッチパッドから得られた接触情報と、抽出された接触特徴量の他の例である。図9では、生体撮像部104に右手人差し指905が適切な状態でかざされている場合の例である。図6と同じく、手のひら全体がタッチパッド105に対し、均一な圧力で接触している状態となり、それによりランドの数は少なくなる。図9の例では、ランドの数は1である。また、重心点902、縦方向走査ヒストグラム903、横方向走査ヒストグラム904については、図6の中指がかざされた際の重心点601、縦方向走査ヒストグラム602、横方向走査ヒストグラム603と比べ、位置や形状の傾向が異なっている。
図6の説明で記述したとおり、人差し指、中指、薬指などの各指が生体撮像部105に適切にかざされた際の、理想的な重心点座標、ヒストグラムを、指ごとに対応付けてそれぞれあらかじめシステムに登録しておき、利用者登録制御部102が、得られた重心点901、縦方向走査ヒストグラム902、横方向走査ヒストグラム903を、それらあらかじめ登録しておいた接触特徴量と比較し、どの指がかざされた際の接触特徴量と最も類似しているかを調べることにより、生体撮像部104にかざされている指の種類を判定することが可能である。図6の場合と同様、過去に利用者が登録した各指の接触特徴量と比較して指の種類を判定することとしてもよい。
以上、判定例を図6〜図9を用いて個別に説明したが、ランドの数、重心点座標、ヒストグラムの対称性やなだらかさ等、接触特徴量を組み合わせて判定することにより、生体撮像部104への指のかざし状態が適切であるか否か、また、かざしている指の種類が何であるか、を判定することが可能である。
加えて、利用者登録制御部102が、接触特徴量をある一定間隔ごとに連続して取得し、接触特徴量の時系列的なぶれ具合をチェックし、ぶれ具合がある閾値以下である場合に、生体撮像部104にかざされている生体のぶれが許容範囲であるか否かについても判定することが可能である。
次に、本実施例における生体登録・認証システム1000の利用者登録処理動作について説明する。図10は、本実施例による生体登録・認証システム1000の利用者の登録処理の処理手順を示すフローチャートの例である。以下に、図10を用いて登録処理の各ステップを説明する。
ステップS1001では、情報入力部107は、利用者を識別するID情報の入力を受け付ける。
ステップS1002では、情報入力部103は、登録しようとしている生体の種類に関する情報の入力を受け付ける。例えば、指静脈パターン認証であれば、「右手中指」、「左手人差し指」等、指を識別するための情報である。
ステップS1003では、利用者登録制御部102は、利用者に対する生体登録の操作ガイダンスを、情報表示部106に表示する。表示するガイダンスの内容は、ステップS1002で入力された生体の種類に応じた適切な内容とする。例えば、ステップS1002で入力された情報が「右手中指」である場合は、図11に示す例のように、右手中指を生体撮像部104にかざすようガイダンスを表示する。このようなガイダンスを表示することで利用者は登録する生体を正しく認識することができる。
ステップS1004では、タッチパッド105から、生体の接触情報を取得し、取得した接触情報から、接触特徴量を抽出する。すなわち、図5に示したフローチャートの処理を実行する。
ステップS1005では、利用者登録制御部102は、ステップS1004にて取得した接触特徴量をもとに、生体撮像部104に対して生体が適切にかざされているか否か、また、その生体が、ステップS1002で入力した生体の種類と一致するか否かを判定する。判定の例としては、図4〜9で示したとおりであり、例えば、図6に示したような標準的な接触特徴量のパターンとなっているか否かを判定する。
ステップS1005にて、生体撮像部104に対して生体が適切にかざされていないと判定された場合(ステップS1005;No)には、利用者登録制御部102は、ステップS1006で、利用者に対し、生体のかざし状態の是正を指示するべくガイダンスを表示し、ステップS1004から処理を再実行する。このようなガイダンスを表示することで利用者は生体のかざし状態を適切にすることができる。
是正指示ガイダンス表示の例を図12に示す。図12は、生体が浮いていると判定された場合に、利用者に対してその是正を指示するガイダンスの例である。なお、図12に示したガイダンスの例以外にも、生体の上下左右の位置ずれの是正指示や、ステップS1002で入力した生体の種類とは異なる指が生体撮像部104にかざされていると判定された場合に、正しい指をかざすよう是正指示する等、さまざまなガイダンス表示が考えられる。
ステップS1005にて、生体撮像部104に対して生体が適切にかざされていると判定された場合(ステップS1005;Yes)には、利用者登録制御部102は、ステップS1007にて、生体撮像部104より利用者の生体情報を取得し、さらに生体情報から生体特徴量を抽出する。ステップS1005において適切なかざし状態であると判定された場合にのみ本ステップの処理が実行されるので、認証時の精度を向上させることができる。
ステップS1008では、利用者登録制御部102は、利用者情報格納部108に対し、前記までのステップで取得した利用者のデータを格納する。利用者のデータの例を図13に示す。詳細については後述する。
以上が本実施例における登録処理の処理手順である。なお、生体の種類の入力を受け付ける情報入力部103としては、キーボード等により入力してもよいし、タッチパネル110を採用し、指静脈パターン認証であればタッチパネル110に左右の手の画像を表示し、登録しようとしている指をタッチすることにより入力してもよい。
また、図10に示したフローチャートの各ステップにおいて、処理が失敗した際のリトライ処理、およびリトライ回数が上限に達した際の処理の中断、タイムアウトによる処理の中断等については記載および説明を省略したが、好ましくは、それら処理を追加することが望ましい。
図13に、登録データの例を示す。格納する登録データは、登録処理で取得した利用者のID情報、生体の種類、接触特徴量、生体特徴量などの情報を含んでいる。なお、登録する生体は1つに限定しなくともよく、たとえば右手人差し指と右手中指など、複数の生体を登録してもよい。その際には、各々の生体で、生体の種類、接触特徴量、生体特徴量を登録する。また、前記した情報以外にも、生体認証取引時に必要となる情報、例えば利用者の氏名、年齢などをあわせて登録してもよい。図13に示す例では、利用者がID情報「00001234」によって識別され、本システムに登録している生体は、右手の人差し指であることを示している。また、接触特徴量として、縦方向走査時および横方向走査時のヒストグラム情報、5つの重心とそれぞれの重心座標が登録され、右手人差し指の生体特徴量が登録されていることを示している。このような登録データを記憶することで、利用者を容易に把握することができ、また、ヒストグラム情報を有しているので、その利用者による生体のかざし状態まで把握することができる。
次に、本実施例における生体登録・認証システム1000の認証処理動作について説明する。図14は、本実施例における生体登録・認証システム1000の利用者の認証処理の処理手順を示すフローチャートの例である。以下に、図14を用いて認証処理の各ステップを説明する。
ステップS1401では、情報入力部107は、利用者を識別するID情報の入力を受け付ける。以降のステップで示す利用者認証処理は、図14の認証処理を利用している利用者が、ステップS1401で入力されたIDと紐付けされた既登録利用者本人であるか否かを認証するためのものである。
ステップS1402では、情報表示部106は、利用者に対して生体認証の操作ガイダンスを表示する。表示するガイダンスの内容は、生体登録時と同様に、生体認証しようとしている生体の種類に応じた適切な内容である。例えば、生体認証として右手中指を使用する場合は、図11に示した例のように、情報表示部106は、右手中指を生体撮像部104にかざすようガイダンスを表示する。
なお、生体認証に使用する生体の種類の選択方法については、あらかじめ利用者の登録データとして保存されている生体の種類のなかから1つをある一定の法則、またはランダムに選択する他、利用者に任意に選択させてもよい。
ステップS1403では、利用者認証制御部103は、タッチパッド105から、生体の接触情報を取得し、取得した接触情報から、接触特徴量を抽出する。すなわち、図5に示したフローチャートの処理を実行する。
ステップS1404では、利用者認証制御部103は、ステップS1403にて取得した接触特徴量をもとに、生体撮像部104に対して生体が適切にかざされているか否か、また、その生体が、ステップS1402で指示した生体の種類と一致するか否かを判定する。判定の例としては、図4〜9で示したとおりであり、例えば、図6に示したような標準的な接触特徴量のパターンとなっているか否かを判定する。また、このステップで、利用者認証制御部103は、過去に適切にかざされていると判定して登録した接触特徴量との類似度を判定し、類似度がある閾値以上であれば生体が適切にかざされていると判定してもよい。この場合、接触特徴量の判定を簡素化することができ、より速やかに登録処理を実行することができる。
ステップS1404にて、生体撮像部104に対して生体が適切にかざされていないと判定された場合(ステップS1404;No)には、利用者認証制御部103は、ステップS1405で、利用者に対し、生体のかざし状態の是正を指示するべくガイダンスを表示し、ステップS1403から処理を再実行する。是正指示ガイダンス表示の例を図12に示す。
なお、図12に示したガイダンスの例以外にも、登録時と同じく、生体の上下左右の位置ずれの是正指示や、ステップS1402で指示した生体の種類とは異なる指が生体撮像部104にかざされていると判定された場合に、正しい指をかざすよう是正指示する等、さまざまなガイダンス表示が考えられる。
ステップS1404にて、生体撮像部104に対して生体が適切にかざされていると判定された場合(ステップS1404;Yes)には、利用者認証制御部103は、ステップS1406にて、生体撮像部104より利用者の生体情報を取得し、さらに生体情報から生体特徴量を抽出する。
ステップS1407にて、利用者認証制御部103は、ステップS1406で取得した生体特徴量と、利用者情報格納部108に格納されている利用者のうち、ステップS1401にて指定されたID情報の利用者の生体特徴量とを比較する。類似度がある閾値以上であれば利用者本人と判定し、閾値以下であれば利用者本人でないと判定する。ステップS1404において適切なかざし状態であると判定された場合にのみ本ステップの処理が実行されるので、精度よく利用者を認証することができる。
ステップS1407にて、利用者本人であると判定された場合(ステップS1407;Yes)には、ステップS1408にて、利用者認証制御部103は、利用者本人として判定された場合の処理を行う。例えば、本生体登録・認証システムが金融取引システムに組み込まれている場合には、金融取引の処理などを実行する。
また、ステップS1407にて、利用者本人でないと判定された場合(ステップS1407;No)には、ステップS1409として、利用者認証制御部103は、利用者本人として判定されなかった場合の処理を行う。例えば、本生体登録・認証システムが金融取引システムに組み込まれている場合には、金融取引における取引拒絶処理などを実行する。
以上が本実施例における認証処理の処理手順である。なお、図14に示した処理の各ステップにおいて、処理が失敗した際のリトライ処理、およびリトライ回数が上限に達した際の処理の中断、タイムアウトによる処理の中断等については記載を省略したが、好ましくは、それら処理を追加することが望ましい。以上、本実施例における生体登録・認証システム1000の構成および動作について説明した。上述した各処理を実行することにより、利用者の故意、または過失による場合も含め、生体のかざし状態をばらつかせる様々な行為による認証失敗を、従来技術に比べて低減させることができる。
本実施例について、図15を用いて説明する。なお、実施例2の構成、および利用者登録処理については実施例1と同様であるため、説明を省略する。
図15は、本実施例における生体登録・認証システム1000の認証処理の例である。以下に、図15を用いて認証処理の各ステップを説明する。ステップS1501〜ステップS1505の各処理は、実施例1における利用者認証処理の、ステップS1401〜S1405の各処理と同様であるため、説明を省略する。
ステップS1504にて、生体撮像部104に対して生体が適切にかざされていると判定された場合(ステップS1504;Yes)には、利用者認証制御部103は、ステップS1506にてさらに、ステップS1503で取得した接触特徴量と、利用者情報格納部108に格納されている利用者のうち、ステップS1501にて指定されたID情報によって識別される利用者の接触特徴量とを比較する。利用者認証制御部103は、類似度がある閾値に達していなければ、利用者登録時と、利用者認証時とで生体のかざし状態の違いが許容範囲を超えていると判定し、ステップS1505として、利用者に対し、生体のかざし状態の是正を指示するべくガイダンスを表示し、ステップS1503から処理を再実行する。
ステップS1506にて、類似度がある閾値を超えていれば(ステップS1506;Yes)、利用者登録時と、利用者認証時とで生体のかざし状態の違いが許容範囲内であると判定し、ステップS1507に進む。以降、ステップS1507〜ステップS1510の各処理は、実施例1における利用者認証処理の、ステップS1406〜ステップS1409の各処理と同様であるため、説明を省略する。
以上が本実施例における認証処理の処理手順である。実施例1における利用者の認証処理に比べ、タッチパッドの接触情報が、登録時と認証時で類似しているか否かの判定を追加していることにより、より高い精度で利用者を認証することができる。
なお、図15に示したフローチャートの各ステップにおいて、処理が失敗した際のリトライ処理、およびリトライ回数が上限に達した際の処理の中断、タイムアウトによる処理の中断等については記載、および説明を省略したが、好ましくは、それら処理を追加することが望ましい。以上、本実施例における生体登録・認証システムの構成および動作を説明した。
本発明の第3の実施例を、図16を用いて説明する。なお、本実施の構成、利用者登録処理、および利用者認証処理については実施例1、または実施例2と同様であるため、説明を省略する。
図16は、生体情報として指静脈パターンを用いることを想定した際の、生体撮像部104、タッチパッド105の他の配置例の斜視図である。本実施例では、生体撮像部104はパームレスト204に対して着脱可能となっており、着脱ガイド1601に沿って着脱される。狭い机の上等、パームレスト204を設置するに十分な空間が取れない場合等に、必要な場合にだけ生体撮像部104にパームレスト204を取り付け、運用することができる。
なお、タッチパッド105の、外部とのデータ通信手段として、データ通信ケーブル203とは別のデータ通信ケーブル1604を用意し、それを介してデータ通信を行う他、生体撮像部104とパームレスト本体204を結合させた際に、あわせて結合される一対のコネクタ1602、1603を用意し、それら、およびデータ通信ケーブル203を介してデータ通信を行ってもよい。なおその際、コネクタ1602と、データ通信ケーブル203とは、論理的に結合させる。また、一対のコネクタ1602、1603と、データ通信ケーブル1604とは、どちらか一方を具備していれば良い。以上、本実施例における生体登録・認証システムの構成および動作を説明した。
本発明の第4の実施例を、図17を用いて説明する。なお、本実施の構成、利用者登録処理、および利用者認証処理については実施例1、または実施例2と同様であるため、説明を省略する。
図17は、生体情報として指静脈パターンを用いることを想定した際の、生体撮像部104、タッチパッド105の他の配置例の三面図である。本実施例では、パームレスト204の図示した部分に楕円曲面状の膨らみ1701を設けている。楕円状の膨らみ1701の位置は、生体撮像部104に指をかざした際の手のひらの位置を想定しており、生体撮像部104に指をかざした際、楕円状の膨らみ1701が手のひらに接触し支えることにより、生体のぶれ、斜め置き等の低減が期待出来る。
また、楕円状の膨らみ1701の表面部分は、タッチパッド105と同様にタッチパッドの機能をも備える。利用者の登録処理、および利用者の認証処理の際、楕円状の膨らみ1701への生体の接触状態を、タッチパッド105とは独立して監視し、図10のステップS1004、また、図14のステップS1404にて、生体撮像部104への指のかざし状態が適切かどうかを判断する際、楕円状の膨らみ1701への生体の接触状態や接触面積等のチェック、あるいはヒストグラムを含む図13に示した登録データと同様の情報に対するチェックを加味することにより、生体撮像部104への指のかざし状態が適切かどうかの判断精度の向上が期待出来る。
なお、本実施例において、生体撮像部104と、パームレスト204は、実施例3と同様に着脱可能としてもよい。さらに、タッチパッド105の他の配置例として、表面部分に楕円状の膨らみ1701を設けるのではなく、手のひら全体の形状に沿って、図18に示すような全体的に膨らみや丸みを帯びた蒲鉾型やマウス形状としてもよい。タッチパッド105に曲面を適用する技術については従来から知られている技術を用いることが可能である。この場合、利用者がパームレスト105に手を置いたときの自然な状態で登録処理や認証処理を実行することができる。もちろん、上述した楕円状の膨らみ1701と組み合わせた構成とすることも可能である。以上、本実施例における生体登録・認証システムの構成および動作を説明した。
なお、本発明は上記した実施例1〜4に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、図15に示した認証処理では、ステップS1504において生体撮像部へのかざし状態が適切であるか否かを判定しているが、過去に一定の回数適切と判定されている場合には、その利用者は適切に生体をかざす傾向があると判断し、次の認証処理ではこのステップを省略してもよい。この場合、生体の認証を速やかに実行することができるとともに、適切に生体をかざさない傾向にある利用者に対してのみチェックをかけることができる。このほか、生体撮像部104やタッチパッド105の位置や形状、大きさについては、登録・認証する生体やその数などに応じて適宜変更することも可能である。
また、上記各実施例では、パームレスト204にタッチパッド105が配置されている構成を示したが、タッチパッド105が配置されていないパームレスト204としてもよく、また、上記実施例1〜4と同様の構成を適宜組み合わせてもよい。この場合、図10の登録処理や図14、図15の認証処理において、接触特徴量の抽出処理(図10のステップS1004、図14のステップS1403、図15のステップS1503)やかざし状態が適切であるか否かの判定処理(図10のステップS1005、図14のステップS1404、図15のステップS1504)が省略される。このような構成とすることにより、利用者は第2の生体を安定して置くことができ、パームレストについては簡易な構成で本システムを実現することができる。この場合も、上記実施例3、4の場合と同様に、必要な場合にだけ生体撮像部104にパームレスト204を取り付け、運用することができる。例えば、登録または認証に用いる生体の第1の生体を撮像する撮像部と、前記撮像された前記第1の生体の画像と、あらかじめ記憶部に記憶された第1の生体の登録画像とに基づいて、利用者を登録または認証する制御部と、を有した生体登録・認証装置と、前記生体登録・認証装置に着脱可能であって、前記第1の生体以外の第2の生体を置くためのパームレストと、を備えることを特徴とする生体登録・認証システムとして構成してもよい。
さらに、パームレスト204にはタッチパッド105が配置されず、図4で説明したように、生体撮像部104がタッチパッド105の機能をも兼ね揃え、非接触部分402として表示している部分についても接触情報を取得している場合には、その部分について上記抽出処理や判定処理が実行される。この場合には、第1の生体について接触特徴量を取得して、生体のかざし状態の登録・認証の精度を一定程度維持しつつ、パームレスト204については簡易な構成で本システムを実現することができる。この場合も、上記実施例3、4の場合と同様に、必要な場合にだけ生体撮像部104にパームレスト204を取り付け、運用することができる。
また、上記した実施例は、生体情報として指静脈パターンを用いることを想定しているが、他の生体情報、たとえば指紋、手のひらの静脈パターンなど、各個人で特徴が異なっている生体情報を用いることもできる。また、指静脈パターンと、声紋、虹彩パターンといった異なる生体情報を組み合わせる場合や、暗証番号など他の認証手段と組み合わせて用いてもよい。
なお、本システムの構成、機能、処理部、処理手段等の各構成要素は、それらの一部又は全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、Solid State Drive(SSD)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
101 全体制御部
102 利用者登録制御部
103 利用者認証制御部
104 生体撮像部
105 タッチパッド
106 情報表示部
107 情報入力部
108 利用者情報格納部
109 データ通信手段
201 生体の位置
202 生体のタッチパッドへの接触部。

Claims (12)

  1. 登録または認証に用いる指を撮像する撮像部と、
    手のひらの特徴情報を取得する取得部と、
    前記手のひらに基づいて、前記指の前記撮像部へのかざし状態が適切であるか否かを判定する制御部と、
    を備え、
    前記取得部は、前記手のひらの特徴情報として、前記手のひらによる前記取得部への接触情報を取得する、
    ことを特徴とする生体登録・認証システム。
  2. 請求項1に記載の生体登録・認証システムであって、
    前記制御部は、前記判定の結果に応じて前記かざし状態を適切にするためのガイダンスを表示部に表示する、
    ことを特徴とする生体登録・認証システム。
  3. 請求項1に記載の生体登録・認証システムであって、
    前記制御部は、前記撮像部が撮像した前記指の特徴情報を抽出し、抽出した前記指の特徴情報と前記手のひらの特徴情報とを対応付けて記憶部に記憶する、
    ことを特徴とする生体登録・認証システム。
  4. 請求項4に記載の生体登録・認証システムであって、
    前記制御部は、前記記憶部が記憶する前記指の特徴情報と、前記撮像部が撮像した前記指から抽出した特徴情報との類似度に基づいて利用者を認証する、または、前記記憶部が記憶する前記指の特徴情報と前記撮像部が撮像した前記指から抽出した特徴情報との類似度、および前記記憶部が記憶する前記手のひらの特徴情報と前記取得部が取得した前記手のひらの特徴情報との類似度に基づいて利用者を認証する、
    ことを特徴とする生体登録・認証システム。
  5. 請求項5に記載の生体登録・認証システムであって、
    前記制御部は、前記手のひらの特徴情報に対する類似度に基づいて前記かざし状態が適切であると判定された場合に、前記指の特徴情報に対する類似度を判定する、
    ことを特徴とする生体登録・認証システム。
  6. 請求項4に記載の生体登録・認証システムであって、
    前記制御部は、前記指の種類ごとに適切なかざし状態の基準となる前記手のひらの基準特徴情報を記憶部に記憶し、前記手のひらの基準特徴情報と前記取得部が取得した前記手のひらの特徴情報との類似度に基づいて、前記指の種類を判定する、
    ことを特徴とする生体登録・認証システム。
  7. 請求項4に記載の生体登録・認証システムであって、
    前記制御部は、過去に一定回数以上前記かざし状態が適切であると判定した場合には、前記手のひらの特徴情報による前記かざし状態の判定を省略し、前記指の特徴情報により利用者を認証する、
    ことを特徴とする生体登録・認証システム。
  8. 請求項1に記載の生体登録・認証システムであって、
    前記制御部は、前記指の種類、位置ずれ具合、浮き具合、曲げ具合、ぶれ具合を含む前記かざし状態を判定する、
    ことを特徴とする生体登録・認証システム。
  9. 請求項1に記載の生体登録・認証システムであって、
    前記制御部は、前記手のひらが前記取得部に接触する範囲を示すランドの数と、前記ランドの重心座標と、前記手のひらが前記取得部に接触している単位エリアの数を示すヒストグラムとを含む前記接触情報に基づいて、前記指の前記撮像部へのかざし状態が適切であるか否かを判定する、
    ことを特徴とする生体登録・認証システム。
  10. 請求項1に記載の生体登録・認証システムであって、
    前記取得部は、前記手のひらを置くためのパームレストを含み、前記撮像部に着脱可能に構成され、
    登録または認証に用いる生体の指を撮像し、撮像した前記指の特徴情報を取得する撮像取得部と、
    前記指の特徴情報に基づいて、前記指の前記撮像取得部へのかざし状態が適切であるか否かを判定する制御部と、を有した生体登録・認証装置と、
    前記生体登録・認証装置に着脱可能であって、前記指以外の手のひらを置くためのパームレストと、
    を備えることを特徴とする生体登録・認証システム。
  11. 登録または認証に用いる生体の指を撮像すること、
    手のひらの特徴情報として前記手のひらの接触情報を取得すること、
    前記手のひらの特徴情報に基づいて、前記指の前記撮像部へのかざし状態が適切であるか否かを判定すること、
    前記かざし状態が適切であると判定された場合に、撮像された前記指の特徴情報を抽出し、抽出した前記指の特徴情報の登録または抽出した前記指の特徴情報による認証を実行すること、
    を特徴とする生体登録・認証方法。
  12. 登録または認証に用いる指を撮像する撮像部と、
    手のひらの特徴情報を取得する取得部と、
    前記手のひらの特徴情報に基づいて、前記指の前記撮像部へのかざし状態が適切であるか否かを判定する制御部と、を備え
    前記制御部は、前記指の種類、位置ずれ具合、浮き具合、曲げ具合、ぶれ具合を含む前記かざし状態を判定する、
    ことを特徴とする生体登録・認証システム。
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