JP6193868B2 - 不正行為対策デバイス - Google Patents

Description

本発明は、身体の実際の部分の圧痕担持基体（imprint-bearing substrate）としての使用を妥当性検査するための不正行為対策デバイス（antifraud device）、並びに、かかる不正行為対策デバイス内で使用される、身体の実際の部分の圧痕担持基体としての使用を妥当性検査するための方法に関する。

個人をその人の圧痕、特にその人の指紋によって識別するためのデバイスは、当該圧痕のイメージをキャプチャすることを目的とするセンサ、及びこのイメージを、識別デバイスによって識別されるべきである人物の圧痕のイメージをまとめて収集しているデータベース内のイメージと比較することを目的とする比較手段、及び比較の結果から個人の識別に関して決定することを目的とする意思決定手段からなる。

何らかの悪意ある個人は、識別デバイスを誤らせるために、おとりを使用することによって不正に識別させようと試行する。

従来、
−用紙に印刷され、水によってセンサと光学的に結合する、用紙上に圧痕のイメージを再現することからなる、不正行為、
−シリコンのブロック上に圧痕を再現することからなる、厚形の不正行為、及び
−たとえばラテックス・タイプの薄いフィルム上に圧痕を再現し、次に指の上に貼り付けることからなる、薄形の不正行為、
の、３種類の不正行為が識別される。

こうした不正行為の使用を検出するために、センサの上で指を変形させ、実際に皮膚に相当するかどうかをチェックする用法が知られており、皮膚の弾性特性はおとりを再現するための材料のそれとは異なる。

特に、イメージの歪みを生じさせるために指をセンサ上で回転させることが知られており、これによって、皮膚又は不正行為を支持する材料の弾性を分析することが可能となる。

しかしながら、識別されることを希望している個人にこうした動きを説明しなければならないため、たとえば識別デバイスが監視されていない場合などは想定不可能であり、こうした方法はあまり人間工学的ではない。

本発明の１つの目的は、従来技術の欠点を有さず、特に個人にとって非常に人間工学的である、身体の実際の部分の圧痕担持基体としての使用を妥当性検査するための不正行為対策デバイスを提案することである。

この目的を達成するために、
−制御ユニットと、
−センサ上に配置された基体によって担持される圧痕のイメージをキャプチャすることを目的とするセンサと、
−当該センサが取り付けられ、当該センサを移動させることを目的とする、移動モジュールと、
−当該センサの移動前にキャプチャされた圧痕のイメージと当該センサの移動後にキャプチャされた圧痕のイメージとを表すデータを受信すること、及びそれらを分析することを目的とする、分析モジュールと、
−分析モジュールによって送信された情報から、基体が身体の実際の部分であるか否かに関して決定することを目的とする、意思決定モジュールと、
を備える、身体の実際の部分の圧痕担持基体としての使用を妥当性検査するための、不正行為対策デバイスが提案される。

有利なことに、分析モジュールは、圧痕の２つのイメージを表すデータからの圧痕上の稜部（ridge）周波数の局所修正のマップと、２つの圧痕イメージを表すデータからの圧痕の構造の局所移動のマップとを構築すること、及び、各マップの構造と基準マップの構造とを比較することを目的とする。

有利なことに、当該身体の部分が指である場合、移動モジュールは、指がセンサ上に置かれた時に指の縦軸に対して平行な平行移動（translation）を作り出すように設計される。

本発明は、圧痕のイメージをキャプチャすることを目的とするセンサを備える妥当性検査デバイスを用いて、圧痕を担持する基体としての身体の実際の部分の使用を妥当性検査するための妥当性検査方法も提案し、当該妥当性検査方法は、
−圧痕の第１のイメージが当該センサによってキャプチャされる間の、初期キャプチャ・ステップと、
−当該センサが移動される間の、移動ステップと、
−圧痕の第２のイメージが当該センサによってキャプチャされる間の、キャプチャ・ステップと、
−そのようにしてキャプチャされた２つの圧痕イメージを表すデータが分析される間の、分析ステップと、
−分析ステップの結果に従って基体の妥当性に関して決定される間の、意思決定ステップと、
を含む。

有利なことに、分析ステップは、２つの圧痕イメージを表すデータからの圧痕の稜部周波数の局所修正のマップと、２つの圧痕イメージを表すデータからの圧痕の構造の局所移動のマップとを構築すること、及び、各マップの構造と基準マップの構造とを比較することからなる。

有利なことに、妥当性検査方法は、分析ステップと意思決定ステップとの間に、センサの新規移動が実行されなければならないかどうかをチェックする間の、試験ステップを含み、妥当性検査方法は、肯定の場合に試験ステップを移動ステップへループさせるループ・ステップを含む。

前述並びに他の本発明の特徴は、例示の実施形態の以下の説明を読むことでより明白となり、当該説明は添付の図面との関係で与えられる。

本発明に従った、個人の圧痕担持基体としての身体の実際の部分の使用を妥当性検査するための不正行為対策デバイスを示す概略図である。 検出デバイスによって歪められた指のイメージを表す概略図である。 本発明に従った、個人の圧痕担持基体としての身体の実際の部分の使用を妥当性検査するための方法のアルゴリズムを示す図である。 実際の指に対応する光学ストリームのハーフ・マップを示す図である。 紙の不正行為に対応する光学ストリームのハーフ・マップを示す図である。

以下の説明において、本発明は、より詳細には、身体の部分が指である場合について説明されるが、圧痕を担持する身体のすべての他の部分にも同様に適用される。

図１は、個人の圧痕を担持する実際の指の使用を妥当性検査することを目的とする、不正行為対策デバイス１００を示す。

不正行為対策デバイス１００は、
−不正行為対策デバイス１００の他の要素を制御するように設計された、制御ユニット１０６と、
−センサ１０２上に配置された基体１５０によって担持される圧痕のイメージをキャプチャすることを目的とするセンサ１０２と、
−キャプチャされた圧痕のイメージを表すデータを受信すること、及びそれらを以下で説明するように分析することを目的とする、分析モジュール１０８と、
−その分析に続き、分析モジュール１０８によって送信された情報から、指紋を担持している基体１５０が実際の指であるか偽の指であるかに関して決定することを目的とする、意思決定モジュール１１０と、
を備える。

不正行為対策デバイス１００は、当該センサ１０２が取り付けられ、当該センサ１０２を移動させることを目的とする、当該制御ユニット１０６によって制御される移動モジュール１０４も備える。

分析モジュール１０８は、より詳細には、センサ１０２の移動前にキャプチャされた圧痕イメージとセンサ１０２の移動後にキャプチャされた圧痕イメージとを表すデータを受信すること、及びそれらを分析することを目的とする。

したがって本発明の一般的な原理は、基体１５０の圧痕のイメージをキャプチャすること、移動モジュール１０４を用いてセンサ１０２を移動することであって、これにより基体１５０及びそれが担持する圧痕の歪みが生じ、並びにその後、センサ１０２が静止している場合、そのように歪められた圧痕の新規イメージをキャプチャすること、当該基体１５０を構成する材料を表すデータをそこから導出するためにそのようにキャプチャされた２つのイメージを分析すること、及び、そのように導出された代表的なデータの値に従って基体１５０を妥当性検査することからなる。

本来、いくつかの連続した移動を実行し、それぞれの移動について圧痕のイメージのキャプチャが行われることが可能である。したがって分析は、そのようにしてキャプチャされた様々なイメージに関連することになる。

移動しているセンサ１０２であるという事実により、もはや識別されるべきである旨を個人に通知する必要がないため、より人間工学的な不正行為対策デバイス１００を取得することが可能になる。

不正行為対策デバイス１００は、データベース内のイメージと比較するためにセンサ１０２を用いて基体１５０の圧痕のイメージをキャプチャする、識別デバイスに結合することができる。

センサ１０２は、基体１５０が隣接状態になる支持体表面を有する。

移動モジュール１０４の影響下でセンサ１０２が受ける移動は、支持体表面の平面に平行な平面内で実施される。

センサ１０２が受ける移動は単純な移動、すなわち平行移動又は回転とするか、或いは単純な移動の組み合わせからなる複雑な移動とすることが可能である。

平行移動の場合、及び人間工学的な理由のため、移動の長さはミリメートル位数（ｏｒｄｅｒ）であり、優先的には２ｍｍ未満である。２つの移動間の停止時間は、センサ１０２の捕捉速度に依存する。

指の場合、後者は優先的にはセンサ１０２上に配置され、移動モジュール１０４は、センサ１０２上に配置された時に指の縦軸に平行な平行移動を作り出すように設計される。これは、指の骨が指の端部まで延在していないことから、移動の２つの端部間で機械的条件が異なるが、おとりを使用する場合、このおとりは均質であるためこうした機械的特徴を示さず、取得される歪みは実際の指の方がより特徴的なためである。

移動モジュール１０４は、たとえば圧電振動子などの任意の好適なデバイスとすることができる。

図２は、移動方向２０２でのセンサ１０２の直線移動後に歪みを受けた基体１５０の圧痕２００のイメージの概略図である。

本明細書で提案された本発明の実施形態において、キャプチャされた各圧痕イメージ２００についてゼロ光学ストリームに対応する基準領域が確定される。

確定された基準領域の重心が決定され、圧力中心を構成し、極座標系（ρ，θ）の原点として働く、ポイント「Ｏ」を構成する。このようにして、ペア（ρ，θ）により、圧痕イメージ２００上にポイントＡが特徴付けられる。

センサ１０２上に置かれた基体１５０の面は、圧痕を形成する稜部を有する。これらの稜部は基体１５０の面全体にわたって分散される。中央稜部２０４が位置する中央領域、ここでは遠位稜部２０６及び近位稜部２０８である周辺稜部が位置する周辺領域が見られる。

中央領域は、基体１５０がセンサ１０２上、すなわち圧力中心「Ｏ」周囲でそれを介して隣接する、圧力領域に対応する。中央稜部２０４は、それらにかかる圧力によってセンサ１０２に貼り付いたままとなるため、センサ１０２の移動によってわずかに歪められる。

本明細書で提示された本発明の実施形態では、２つの周辺領域、すなわち、センサ１０２の移動２０２の方向に関して圧力中心Ｏの上流、すなわちここでは近位稜部２０８が存在する場所に位置する上流領域と、センサ１０２の移動２０２の方向に関して圧力センサＯの下流、すなわちここでは遠位稜部２０６が存在する場所に位置する下流領域とが、存在する。

基体１５０の端部、及び実際の指の場合には潜在的に指骨の端部に位置する遠位稜部２０６と、基体１０５の基部、に位置する近位稜部２０８とが、センサ１０２の移動によって歪められる。

センサ１０２の移動の方向が近位稜部２０８から遠位稜部２０８へと配向される本発明の実施形態では、遠位稜部２０６は互いにより近く移動するため、遠位稜部２０６の周波数は増加し、近位稜部２０８は分離するため、近位稜部２０８の周波数は減少する。

同時に、稜部はセンサ１０２の移動によって移動する。基準２５０はセンサ１０２の移動前の稜部を示し、基準２５２はセンサ１０２の移動後の同じ稜部を示す。

代表的なデータの分析は、これらから、稜部２０６及び２０８の周波数の局所修正マップと、センサ１０２と接触する圧痕の構造２５０、２５２の局所移動マップとを構築すること、並びに、各マップの構造と基準データベースに記憶された基準マップの構造とを比較することからなる。

稜部２０４、２０６、及び２０８の周波数の局所修正マップの分析は、２つのイメージ間で、圧痕イメージ２００の少なくともいくつかの部分上、及び特に中央領域上の、並びに圧力中心Ｏに関する少なくとも１つの周辺領域の、稜部２０４、２０６、及び２０８の周波数における変動を分析することからなる。

本明細書で提示された本発明の実施形態において、及び実際の指の場合、センサ１０２の動きによって中央稜部２０４の周波数は変化しないが、センサ１０２の移動と共に、遠位稜部２０６の周波数は増加し、近位稜部２０８の周波数は減少する。

言い換えれば、実際の指の場合、圧力中心Ｏ周囲の中央稜部２０４の周波数はセンサ１０２の移動と共に変化しないが、周辺稜部、ここでは近位及び遠位の周波数は、センサ１０２の移動と共に減少するか又は増加することによって変化する。

稜部周波数の局所修正のマップを構築するために、位数ｉ及びｊそれぞれの少なくとも２つの圧痕イメージ２００の間で、複数のポイントＡ（ρ，θ）が観察され、ポイントＡ（ρ，θ）での圧痕のイメージ２００のｉとｊとの間の稜部周波数における変動は、以下の公式によって与えられる。

稜部周波数の局所修正のマップは、圧痕のイメージ２００全体にわたって分散された、多数のポイントＡ（ρ，θ）について構築することが可能である。その後、値Δｆの分散及び大きさにより、基体１５０が実際の指であるという事実が妥当であるか否かが検査可能になる。

センサ１０２と接触する基体１５０の圧痕の構造２５０、２５２の局所移動のマップの分析は、たとえば細孔、瘢痕の端部、分岐、又は線の端部などの、圧痕のイメージ２００上の特徴的なポイント２５０、２５２の位置を特定すること、及び、センサ１０２の移動の影響下でそれらのそれぞれが受ける移動を分析することからなる。特に、周辺領域が大幅に移動するのに対して、中央領域は移動しない。

このようにして位置が特定されたそれぞれの特徴的なポイント２５０、２５２について、
センサ１０２の移動前に位置が特定された特徴的ポイント２５０とセンサ１０２の移動後に位置が特定された特徴的ポイント２５２との間に、移動ベクトル２５４が構築され得る。

したがって局所移動マップは、圧痕のイメージ２００全体にわたって分散された複数の特徴的ポイントを監視することによって、及び、それらのそれぞれの移動ベクトル２５４の決定によって構築され、これを実行するためには光学ストリーム計算が使用され、オプションで異常なポイントの数を制限するために局所フィルタリングが用いられる。

その後、移動ベクトル２５４の分散、方向、及び大きさにより、基体１５０が実際の指であるか否かの妥当性検査が実行可能になる。

図４は、実際の指について取得された光学ストリームのハーフ・マップ４００を示す。センサ１０２の支持体表面と接触する中央領域４０２はごくわずかに移動し、点４０８によって示されているが、センサ１０２の支持体表面と接触していない周辺領域４０４はより大きく移動し、ここでは矢印４０６によって示されている。

紙の不正行為の場合、基体１５０は弾性がなく、したがって稜部の周波数に変動はなく、基体１５０の歪みが存在しないため、すべての特徴的ポイントは同じ移動を受ける。基体がセンサ１０２の支持体表面全体にわたってスライドするか、又はセンサ１０２の支持体表面全体にわたってスライドしないかに依存して、異なる結果が得られる。

支持体がスライドする場合、基体上にある特徴的ポイントの移動はセンサ１０２の移動に対応する。

その後、稜部周波数の局所修正のマップは、圧痕のイメージ２００全体にわたって分散する「ゼロ」のセットであり、局所移動は、すべてがセンサ１０２の移動ベクトルと同一の移動ベクトル２５４のセットである。

支持体がスライドしない場合、これは基体の後方にある要素、一般に不正行為者の指であり、センサ１０２の移動を吸収するため、基体上にある特徴的ポイントの移動は存在しない。

図５は、スライドしない紙の不正行為について取得される光学ストリームのハーフ・マップ５００を示す。センサ１０２は移動するが、全体のイメージは変化しないままであり、点５０２によって示されている。

厚形の不正行為の場合、基体１５０は、圧力領域の周辺を除いてほぼ紙と同様に挙動する。したがってマップは紙の不正行為と同様であるか、又は周辺部がわずかに異なるが、基体１５０が実際の指であるかどうかを、たとえば皮膚とシリコンとの柔軟性の差、及び／又は、おとりの均質構造と指の非均質構造との差によって、判別するには不十分である。

薄形の不正行為の場合、薄層と指との間の接着領域は、実際の指を用いて取得される結果とは異なる結果を引き起こす。これらの相違はマップ上に見られる。

マップは極座標系の原点Ｏを中心とし、マップの解像度は圧痕のイメージ２００のそれとは異なり、たとえば解像度５０ｄｐｉが選択されるが、他の解像度も可能である。

すべての圧痕のイメージ２００上に何らかの特徴的ポイントが見られない場合、マップを構築するために必要な情報、すなわちΔｆ及び対応する移動ベクトル２５４は、すべてのマップが同じ寸法を有するように、「ゼロ」に設定される。したがってマップは、すべてが同じ寸法を有するベクトルと見られる。

上記で提示された本発明の実施形態では、より詳細には、マップは正常にキャプチャされた２つの圧痕のイメージ２００を用いて構築されるが、あるタイプのマップでは、平均値Δｆ及び移動ベクトル２５４を取得するために、同じマップ内でキャプチャされた圧痕のイメージ２００のすべてのペアの分析をまとめてグループ化することが可能である。

基体１５０が実際の指であるか偽の指であるかの事実に基づく分析及び意思決定は、いくつかの中の１つのクラスに、当該クラスと同様の特性を有するサンプルを分類する役割を伴う分類器に委託することができる。

分類器の使用には、実際の指のマップ及びクラス内に分散された不正行為の例を含む基準データベースが作成される間の、学習メカニズムを必要とする。

分類器は、ＳＶＭ又はマルチクラスＳＶＭタイプ、或いは、主成分分析（ＰＣＡ）とそれに続く線形判別分析（ＬＤＡ）とを実行するタイプとすることができる。

基体１５０が妥当性検査される場合、基体１５０によって担持されている圧痕の第１のイメージ２００がキャプチャされ、センサ１０２の移動が実行され、圧痕の第２のイメージ２００がキャプチャされる。前述のように、センサ１０２の他の移動を実行すること、及び各移動の後に圧痕イメージをキャプチャすることが可能である。

その後、稜部周波数の局所修正マップ及び局所移動マップが確立され、分類器の入力に伝送される。

クラスの数は、「実際の指」及び「不正行為」の場合の２から、「実際の指」、「紙の不正行為」、「厚形の不正行為」、及び「薄形の不正行為」の場合の４まで変化する。

第１の分類を実行した後、第２の分類を実行することによる、段階的な動作も可能である。

第１の分類は、第１の２クラス分類器を用いて、サンプルを「紙の不正行為」クラス又は「その他」クラスに分類することからなる。この第１の分類は、区別が最も容易な紙の不正行為を速やかに除外する。

第２の分類は、サンプルを「実際の指」、又は厚形の不正行為及び薄形の不正行為を含む「不正行為」の中の、「その他」クラスに分類することからなる。

図３は、基体１５０が実際の指であるという事実を妥当性検査するための、妥当性検査方法３００のアルゴリズムを示す。

妥当性検査３００は、
−第１の圧痕イメージ２００がキャプチャされる間の、初期キャプチャ・ステップ３０２と、
−センサ１０２が移動される間の、移動ステップ３０４と、
−第２の圧痕イメージ２００がキャプチャされる間の、キャプチャ・ステップ３０６と、
−そのようにしてキャプチャされた２つの圧痕イメージを表すデータが分析される間の、分析ステップ３０８と、
−分析ステップの結果に従って基体１５０の妥当性に関して決定される間の、意思決定ステップ３１０と、
を含む。

センサ１０２のいくつかの移動が実行される場合、分析ステップ３０８は、センサ１０２の移動が実行される予定である限り移動ステップ３０４へとループする。これを達成するために、妥当性検査方法３００は、分析ステップ３０８と意思決定ステップ３１０との間に、センサ１０２の新規移動の存在の妥当性検査が実行される間の試験ステップ３１２を含む。否定応答の場合、プロセスは意思決定ステップ３１０の後、続行する。肯定応答の場合、プロセスは移動ステップ３０４にループする。これを達成するために、妥当性検査方法３００は、試験ステップ３１２から移動ステップ３０４へとループする、ループ・ステップ３１４を含む。その後、意思決定ステップ３１０は様々な分析ステップ３０８の結果に基づく。

分析ステップ３０８は、稜部周波数の局所修正マップと、キャプチャされた圧痕イメージ２００の各ペアの圧痕イメージ２００を表すデータからの構造の局所移動マップとを構築すること、及び、たとえば分類器を用いて、各マップの構造と基準データベース内に記憶された基準マップの構造とを比較することからなる。

意思決定ステップ３１０は、分析ステップ３０８の結果に従って、実際の指が存在するか否かの妥当性検査を行うことからなる。

本来、本発明は、説明及び示された例及び実施形態に限定されるものではなく、当業者がアクセス可能な多数の変形形態が可能である。

たとえば本発明を、特に１本の指からなる基体の場合について説明してきたが、本発明は４本の指からなる基体の場合に適用可能である。さらに、各指について稜部周波数の局所修正マップ及び構造の局所移動マップを構築することが可能であるが、すべての代表的なデータから、稜部周波数の単一の局所修正マップ及び構造の単一の局所移動マップを構築することも可能である。後者の場合、マップは、代表的なデータから生じる平均を表す。

Claims (4)

1. 身体の実際の部分の圧痕担持基体としての使用を妥当性検査するためであって、
   −制御ユニットと、
   −センサ上に配置された前記基体によって担持される圧痕のイメージをキャプチャすることを目的とするセンサと、
   −前記センサが取り付けられ、前記センサに所定の移動を適用させることを目的とする、移動モジュールと、
   −前記センサの前記移動前にキャプチャされた圧痕のイメージと前記センサの前記移動後にキャプチャされた圧痕のイメージとを表すデータを受信すること、及びそれらを分析することを目的とする、分析モジュールと、
   −前記分析モジュールによって送信された情報から、前記基体が身体の実際の部分であるか否かに関して決定することを目的とする、意思決定モジュールと、
   を備え、
   前記分析モジュールは、前記２つの圧痕のイメージを表すデータからの前記圧痕上の稜部周波数の局所修正の第１マップと、前記２つの圧痕イメージを表す前記データからの前記圧痕の構造の局所移動の第２マップと、を構築することを目的とし、
   前記第１マップの構築は、前記２つの圧痕イメージの間で、複数のポイントのそれぞれのポイントの稜部周波数の変動を表す情報を計算することを含み、
   前記第２マップの構築は、細孔、瘢痕の端部、分岐、又は線の端部の前記圧痕の特徴的ポイントを特定することと、特定された特徴的ポイントのそれぞれの移動ベクトル、並びに、稜部周波数の変動の値の分散及び大きさを計算することと、を含み、前記移動ベクトルの分散、方向、及び大きさにより、前記意思決定モジュールが身体の実際の部分の圧痕担持基体としての前記使用の妥当性検査が実行可能になる不正行為対策デバイス。
2. 前記身体の部分が指である場合、前記移動モジュールが、前記指が前記センサ上に置かれた時に前記指の縦軸に対して平行な平行移動を作り出すように設計されることを特徴とする、請求項１に記載の不正行為対策デバイス。
3. 圧痕のイメージをキャプチャすることを目的とするセンサを備える妥当性検査デバイスを用いて、圧痕を担持する基体としての身体の実際の部分の使用を妥当性検査するための妥当性検査方法であって、
   −前記圧痕の第１のイメージが前記センサによってキャプチャされる間の、初期キャプチャ・ステップと、
   −所定の移動が前記センサに適用される間の、移動ステップと、
   −前記圧痕の第２のイメージが前記センサによってキャプチャされる間の、キャプチャ・ステップと、
   −そのようにしてキャプチャされた前記２つの圧痕イメージを表すデータが分析される間の、分析ステップと、
   −前記分析ステップの結果に従って前記基体の妥当性に関して決定される間の、意思決定ステップと、
   を含み、
   前記分析ステップは、前記２つの圧痕のイメージを表すデータからの前記圧痕上の稜部周波数の局所修正の第１マップと、前記２つの圧痕イメージを表す前記データからの前記圧痕の構造の局所移動の第２マップと、を構築することを目的とし、
   前記第１マップの構築は、前記２つの圧痕イメージの間で、複数のポイントのそれぞれのポイントの稜部周波数の変動を表す情報を計算することを含み、
   前記第２マップの構築は、細孔、瘢痕の端部、分岐、又は線の端部の前記圧痕の特徴的ポイントを特定することと、特定された特徴的ポイントのそれぞれの移動ベクトル、並びに、稜部周波数の変動の値の分散及び大きさを計算することと、を含み、前記移動ベクトルの分散、方向、及び大きさにより、前記意思決定ステップの間、身体の実際の部分の圧痕担持基体としての前記使用の妥当性検査が実行可能になる妥当性検査方法。
4. 前記妥当性検査方法が、前記分析ステップと前記意思決定ステップとの間に、前記センサの新規移動が実行されなければならないかどうかをチェックする間の、試験ステップを含み、前記妥当性検査方法が、肯定の場合に前記試験ステップを前記移動ステップへループさせるループ・ステップを含むことを特徴とする、請求項３に記載の妥当性検査方法。

Images