JPH087788B2 - 署名照合方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は署名照合方法、特にDPマッチングを用いて登
録パターンと入力パターン間の時間軸歪関数を求め、入
力パターンの真偽を高い確度で判定することのできる署
名照合方法に関するものである。

［従来の技術］ 本人確認の手段として署名が広く用いられ、特に西欧
においては文書の承認から小切手、クレジットカードの
承認まで幅広く署名が用いられ、近年においては、わが
国でもこのような署名によって本人確認を行う場合が増
加している。

従って、このような署名の真偽を正確に判定すること
が必要であり、従来の目視による判定のみでなく、署名
を電気的な信号としてパターン入力し、これを予め記憶
されている登録パターンと比較して電気的に署名真偽の
判定を可能としている。

従って、このようなパターン認識による真偽判定によ
れば、署名による本人確認の正確性を著しく向上させ、
その利用範囲を拡大するために資するところが大きい。

このような署名照合は、従来において、特開昭62-287
387号において手書き文字のオンライン認識の一部とし
て公知であり、この従来方法によれば、DPマッチングを
用いて登録パターンと署名入力パターンとの歪関数が求
められ、更に登録パターン及び署名入力パターンとして
座標情報ばかりでなく、筆圧情報を用いる方法が開示さ
れている。

従って、この従来方法によれば、認識精度の高い署名
照合が可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来において、この種の署名照合は登
録パターンと入力パターンとの間の座標と筆圧の相違度
のみを用いているが、DPマッチングではパターンの変動
をより吸収するようなマッチングを図ることを基本原理
としているため、本人受諾率及び他人拒否率を同時に高
めることができないという問題があった。

もちろん、署名照合において、署名パターンがある分
散をもって分布しているために、真署名分布と偽署名分
布とはどうしても重なりを持つこととなり、両者を満足
させることは極めて困難であるが、従来において、単な
る座標と筆圧の形状相違度のみではどうしても実用に耐
える照合率を得ることが困難であった。

署名窃盗者は署名の形状を偽造することは可能である
が、署名者の筆記運動、筆圧を偽造することは不可能で
ある。しかしながら、前記従来の方式では、主として形
状のみの相違度を比較しているため、盗作署名に対して
十分な排除を行うことができず、完全に形状のみを真似
した盗作署名を本人署名として見逃してしまうという問
題があった。

更に、従来において、前記真署名分布と偽署名分布と
の重なり部分においては、従来においてこれを無理矢理
真又は偽のいずれかに判定していたため、実際の署名照
合時において、他人拒否率を重視せざるを得ない場合な
ど、本人が自署したにも拘らず本人が拒否されるという
トラブルが発生する。例えば金融関係における署名照合
において、その実用化が困難であるという問題があっ
た。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は、本人受諾率及び他人拒否率を同時に満足さ
せ易い登録パターンと入力パターンとの新規な比較照合
方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、盗作署名を排除することのでき
る署名照合方法の提供にある。

本発明の更に他の目的は、本人照合分布と他人拒否分
布との重なり領域において、真偽判断に灰色領域を設定
し、両分布重なり領域におけるトラブルを未然に防止可
能な照合方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、従来における
形状の相違度を第１相違度とし、これに加えて登録パタ
ーンと入力パターンとの時間歪関数に関する非線形性の
度合の累積値を運動の相違度を示す第２相違度として求
め、前記第１相違度及び第２相違度をそれぞれ座標軸と
する二次元マップにおいて、前記登録パターンと極近似
する領域を盗作署名領域とし、登録パターンから前記盗
作署名領域を越えて所定領域まで離れた領域を真正署名
領域とし、その他を偽署名領域とし、入力パターンにつ
いて算出された前記第１相違度及び第２相違度に基づ
き、前記入力パターンを前記二次元マップ上に配置し、
前記入力パターンの配置が前記各領域のいずれに属する
かによって署名を識別することを特徴とする。

本発明は更に、前記偽署名領域が真正及び偽署名の混
在する境界領域を含み、この境界領域に対しては、本人
一致度を出力することを特徴とする。

［作用］ 従って、本発明によれば、署名の形状と筆記運動の両
相違度から二次元的に真偽判定を行うので、署名の形状
そのものを真似することができても筆記運動そのものを
真似することはできないために、本人照合率及び他人拒
否率を著しく改善することが可能となり、かつ登録パタ
ーンを盗作した盗作署名に対しても確実にこれを排除す
ることが可能となる。

更に、本発明によれば、本人照合分布と他人拒否分布
との重なり領域において、本人一致度を出力可能である
ため、両分布の重なる領域にて生じるトラブルを未然に
防止可能である。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明す
る。

第１図には本発明に係る署名照合方法の各ステップが
実施例として示されており、以下にその全体を概略的に
説明する。

ステップ11は登録パターンの呼び出しであり、登録パ
ターンは予め本人が署名を行い、署名パターンの座標値
及び筆圧値を等時間間隔でサンプリングした三次元的時
系列データとして取り込み、位置及び大きさの正規化を
施されたパターンを電気的に記録した登録パターンであ
る。

ステップ12は署名入力であり、署名照合が必要な都
度、署名者の入力パターンを前記登録パターンと同様に
座標情報及び筆圧情報の三次元的時系列情報として電気
的に取り込む。

ステップ13及び14は、予備正規化であり、ステップ13
において、入力パターンのデータ点数を同一化し、これ
によって登録パターンと入力パターンとのサンプリング
数を揃える。また、ステップ14では、署名の都度異なる
入力ボード内での位置あるいは大きさを正規化するステ
ップであり、前記データ点数の同一化とこの位置及び大
きさの正規化によって入力パターンを登録パターンと比
較するのに適したデータに変換することができる。

ステップ15は登録パターンと入力パターンとの歪関数
演算であり、DPマッチングを用いて登録パターンと入力
パターンの累積相違度が最小となるような時間歪関数が
求められる。

ステップ16は登録パターンと入力パターンとの形状の
相違度を第１相違度として算出するステップであり、本
発明において、入力パターンの時間を前記歪関数によっ
て補正し、パターン間の誤差を最小とした入力パターン
と登録パターンとの相違度が形状の相違度を示す第１相
違度として求められる。

ステップ17が本発明において特徴的な第２相違度の算
出ステップであり、前記歪関数自体の累積度を筆記に関
する運動の相違度を示す第２相違度として算出する。

そして、ステップ18において、前記形状の第１相違度
と運動の第２相違度の両者から予め定められたマップそ
の他により二次元判別関数として真正署名と偽署名とが
識別される。

従って、前記ステップ16による形状の第１相違度によ
って登録パターンと入力パターンとの時間軸に対する座
標及び筆圧の累積誤差を最小とするような正規化が施さ
れた後の署名形状の相違度が比較される。

そして、前記ステップ17の本発明における特徴的な運
動の第２相違度によって歪関数より求められた筆記運動
に対する相違度が比較される。

従って、本発明によれば、前記両相違度の二次元分布
から本人受諾率及び他人拒否率の高い照合作用が可能と
なる。

以下に、本実施例の前記各ステップを更に詳細に説明
する。

ステップ11で呼び出される登録パターンは予め真正署
名者が自署名として登録したパターンであり、座標ｚ＝
（x,y）及び筆圧ｐを署名中連続的に電気信号として取
り込み、これを登録パターンとするが、この座標及び筆
圧情報を複数回の署名から平均化したものが望ましい。
この登録パターンはサンプル点をＬとし、前記座標情報
ｚと筆圧情報ｐとの三次元的時系列データとして以下の
如く示される。

以上のようにして、署名者本人の登録パターンが呼び
出されるが、必要に応じてこの登録パターンは適当な時
間経過毎に更新され、本人署名の変化と共に登録パター
ンを変化させることが好適である。

ステップ12における署名入力は、照合を求める署名者
により行われた署名の電気的な入力にて形成され、一定
時間間隔でサンプリングした時系列データ ｛ｘ（ｎ）,y（ｎ）,p（ｎ）｝ なる座標情報と筆圧情報の両者を含んだデータとして表
わされ、ここでｎは１からＮまでのサンプル点数を示
す。

以下に、入力パターンの正規化を座標及び筆圧データ
のそれぞれに対して複素式で示す。

前記時間軸あるいは弧長軸に沿った三次元時系列情報
は、次に入力パターンの位置と大きさが正規化される。

まず座標データに対しては、x,yを複素座標系列にて
表し、更に適当なデータ補間によってサンプル点数Ｎを
Ｌに規格化することによって ｚ（ｌ）＝ｘ（ｌ）＋iy（ｌ） ｌ＝1,2,…,L をつくる。ただし である。ここで、予備的正規化のために新たな複素座標
系列 を定める。

但し、ここでz_gは入力パターンの重心であり、 と定義する。また記号‖・‖は複素系列のノルムを表
し、 である。ここで、署名は左から右へ向かって書くことが
多いなど、時間経過と共にある方向に座標値が増加する
傾向がある。

この固定した動きは、照合の観点からは無いほうが好
ましく、座標データから等速運筆成分を除去することが
望ましい。

等速運筆成分は、 として定義される。

等速運筆成分を除去した座標系列z^*は、 z^*（ｌ）＝z₁（ｌ）−z₂（ｌ） ｌ＝1,……,L であり、ξ，ηは、‖z^*(l)‖を最小とする値を選択
する。従って、 として定義できる。このような処理によって得られた
複素系列z^*（ｌ）が正規化複素座標系列（以下座標系列
という）を示す。

同様に、筆圧情報に関してもその大きさは次のごとく
正規化される。

次に、登録パターンと入力パターンとをDPマッチング
を用いて累積誤差を最小とする時間歪関数を与え、時間
軸に対する正規化を行い、正規化されたパターン同志の
比較によって相違度が求められる。すなわち、まずステ
ップ15で登録パターンと入力パターンとの時間歪関数が
求められ、ステップ16で前記時間歪関数にて両パターン
を正規化し、パターン全体の累積誤差を最小とするパタ
ーンマッチングにより相違度が求められる。

この歪み関数はDPマッチングにより多段決定プロセス
の最適化手法として署名照合のマッチングに用いたもの
である。

本実施例によれば、このDPマッチングは座標情報と筆
圧情報の両者を所定の重み付けにて同時に処理する。

第２図において、登録パターンx_rのｉ番目の点と入力
パターンx^*のｊ番目の点の間の相違度ｄを前記予備的正
規化によって得られた座標系列及び筆圧系列を用いて以
下のごとく示す。

d²（i,j）＝（１−W_p）｜z_r（ｉ）−z^*（ｊ）｜² ＋W_p｜P_r（ｉ）−p^*（ｊ）｜² i,j＝1,…,L ここで、w_p(0≦w_p≦1)は筆圧系列に関する重みであり、
一方、(1-W_p)は座標系列に関する重みである。

従って、筆圧に関する重みw_p＝０のときは関数ｄは筆
圧系列に不感でペンの座標のみに依存することから、署
名パターンを１筆書きとして扱うことに相当する。ま
た、一方、w_p＝１では関数ｄは単に筆圧のみに依存する
関数となるから、認識に対して署名の形状を全く考慮し
ないことを意味する。

従って、本実施例によれば、前記重み付け係数を特定
の値に設定し、これによって座標系列と筆圧系列の両者
に対して共通の演算式によりDPマッチングを施すことが
可能となる。

ここで、DPマッチングにおいてパターンＡ（登録パタ
ーン）,B（入力パターン）の時間軸間の非線形な変換を
考え、その誤差をDPマッチングの考えに基づき、 とする。時間軸の非線形な伸縮によって、前記式の最適
値が得られるが、この変換を示す時間軸歪み関数｛ｉ
（ｋ）,j（ｋ）｝には次のような条件が設定される。

（１）単調性、すなわち署名の筆順には変化がないの
で、時間歪関数は単調増加関数となることである。

ｉ（ｋ−１）≦ｉ（ｋ）,j（ｋ−１）≦ｊ（ｋ） （２）連続性、すなわち、ストローク間での座標及び筆
圧は連続的な変化に関し、時間歪関数も連続関数となら
なければならない。

|i（ｋ）−ｉ（ｋ−１）｜≦1,|j（ｋ）−ｊ（ｋ−１）
｜≦１ （３）境界条件、すなわち本実施例においては、署名の
起点と終点が固定され、このためには境界条件を以下の
ように設定する。

ｉ（１）＝ｊ（１）＝1,i（Ｋ）＝ｊ（Ｋ）＝Ｌ 第３図は前述したDPマッチングにより得られた時間歪
関数の一例を示しており、両パターンが完全に一致した
場合においては、各サンプリング点数は誤差がなくなる
ので、時間歪関数自体は傾き１の直線すなわち第３図の
対角線に一致するが、通常の場合、各パターン間には時
間軸方向の非線形な誤差があり、これをDPマッチングに
よって整合化すると、時間軸変換の非線形性に応じて歪
関数が求められ、第３図のごとく各サンプリング点にお
いて対角線から外れた特性を表す。

以上のようにして、時間歪関数が求められると、登録
パターンと入力パターンとを時間軸に対して補正された
座標及び筆圧の累積誤差を最小化するパターンマッチン
グが行われ、相違度が求められる。

ステップ16において、前記登録パターンと入力パター
ンの相違度ds（A,B）を筆圧情報を含む署名形状の相違
性を示す第１相違度として求められる。

以上のようにして、形状の相違度が第１相違度dsとし
て求められると、次に、ステップ17において、本発明に
おいて特徴的な筆記運動の相違性を示す第２相違度dmが
求められる。

この第２相違度dmは時間歪関数の対角線からのずれの
度合によって定義されるものであり、例えば dm＝‖ｉ（ｋ）−ｊ（ｋ）‖ のように定義される。但し、 である。

すなわち、この第２相違度dmは時間軸に対する補正の
度合を示しており、筆記運動に対する相違度を示してい
る。

もちろん、本発明において、前記第２相違度は時間歪
関数の対角線からのずれによることなく、他の手法によ
って求めることも可能である。

例えば、偽署名の場合、時間歪関数は前述した対角線
に対して左右に大きく振れる傾向があり、この振れが第
４図の対角線100に対する時間歪関数200の振れとして示
される。

従って、この振れ度合により筆記運動の相違度dmを定
義することも可能である。

第４図には２種類の異なる時間歪関数が符号200及び2
01として示されており、対角線100に対して時間歪関数2
01は振れ度合が小さく、一方、200で示される関数はこ
の振れ具合が大きいことが明らかである。

すなわち、特性201では署名の書き始めにおいて変動
が生じているが、署名中に関する変動は少なく、一方に
おいて、特性200の筆記は全体的に変動があることを示
す。従って、通常の場合は偽署名は特性200で示される
ような左右に大きく振れる特性となり、これによって筆
記運動の相違度を特徴付けすることが可能である。

以上のようにして、第１及び第２相違度が求められる
と、次にステップ18において前記両相違度が予め定めら
れた基準値に対していかなる領域に属するかが判定さ
れ、これによって署名が真正署名であるか、偽署名であ
るかあるいは盗作署名であるかが識別される。実施例に
おいて、この判定領域の設定は第５図に示される如き第
１相違度dsと第２相違度dmとで定められた二次元マップ
から読み取られる。

第５図において、横軸が本発明における形状の相違度
を示す第１相違度dsであり、一方縦軸が運動の相違度で
ある第２相違度dmを示す。

従って、両軸に沿って相違度が増加するのに従い真署
名が減少し、偽署名が増加することが理解される。

第５図において、この二次元マップは適当な判別関数
によって４個の領域A,B,C,Dに区分けされている。

Ａは本人と確認する真正署名領域であり、前述した判
定によって求められた両相違度がこの領域にある場合に
はこれを本人の自署名と判定する。

領域Ｃは偽署名領域であり、前記両相違度の少なくと
も一方が十分に大きい場合、これを偽署名として判定す
る。

従って、本発明によれば、両相違度の二次元空間にお
ける配置から真正署名と偽署名とを判定するので、従来
に比して著しく本人照合率及び他人拒否率を増加させる
ことが可能となった。

本発明において、更に、真正署名領域より更に相違度
の低い領域、すなわち両軸に近接した領域Ｄが盗作署名
領域として定められ、このような登録パターンに余りに
も近似し、特に、一方のみの相違度が近似する署名は通
常ありえず、このような署名に対しては、これを盗作署
名領域として排除しており、これによって、従来の特に
登録パターンを模倣した盗作署名に対して十分な安全性
を確保している。

本発明において、更に前記真正署名領域Ｄと偽署名領
域Ｃとの間に境界領域Ｂが設定されていることが重要で
あり、この境界領域Ｂでは必ずしもシステムが真正署名
か偽署名かの判定を行うことができないので、前記両相
違度ds,dmの少なくとも一方、好ましくは両者から演算
された相違度を本人一致度として出力する。

この出力は、例えば判定結果表示用のディスプレイに
表示してもあるいは音声、警報で表示してもよく、これ
によって、本人でありながら署名の変形によって拒否さ
れた場合等にこのときの一致度を本人か否かの目安とし
て用いることができ、無用なトラブル発生を防止するこ
とができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、署名入力パタ
ーンを本人の登録パターンと比較する際に署名形状と筆
記運動の両相違度にて署名真偽の判定を行うので、本人
照合率及び他人拒否率を著しく改善することが可能であ
る。

また、本発明によれば、形状と運動の二種の相違関数
にて真偽判定するときに真正署名領域と偽署名領域ばか
りでなく盗作署名領域を設定し、これによって登録パタ
ーンを模倣した盗作署名を確実に排除することが可能と
なる。

更に、本発明によれば、真正署名領域と偽署名領域と
の間の境界領域に対して本人一致度を出力することによ
って真偽の目安を与えることができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る署名照合方法の好適な実施例を示
すフローチャート図、 第２図は本実施例における登録パターンと入力パターン
の一例を示す説明図、 第３図は本実施例における時間歪関数の一例を示す説明
図、 第４図は本発明に係る時間歪関数の他の例を示す説明
図、 第５図は本実施例における相違度の二次元分布を示した
説明図である。 ds……形状の相違度を示す第１相違度 dm……運動の相違度を示す第２相違度 Ａ……真正署名領域 Ｂ……境界領域 Ｃ……偽署名領域 Ｄ……盗作署名領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−160488（ＪＰ，Ａ) Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ６ｔｈ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｃ ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ｐａｔｔｅｒ ｎ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｖｏｌ．12 ｎｏ．19（1982年）「Ｏｎｌｉｎｅ Ｓ ｉｇｎａｔｕｒｅ Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉ ｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｈａｐｅ，Ｍ ｏｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｒｉｔｉｎｇ Ｐ ｒｅｓｓｕｒｅ」Ｙ．Ｓａｔｏ ｅｔ ａ ｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の登録パターンと署名入力パターンと
   を比較して真正署名と偽署名との識別を行う署名照合方
   法において、 登録パターンと入力パターンとの時間歪関数をDPマッチ
   ング手法によって求め、 入力パターンを前記時間歪関数によって補正し、時間に
   関する歪を最小とした整合後入力パターンと登録パター
   ンとの形状に関する相違性を示す相違度を第１相違度と
   して算出し、 前記時間歪関数の非線形の度合の累積値を運動の相違性
   を示す第２相違度として算出し、 前記第１相違度及び第２相違度をそれぞれ座標軸とする
   二次元マップにおいて、前記登録パターンと極近似する
   領域を盗作署名領域とし、登録パターンから前記盗作署
   名領域を越えて所定領域まで離れた領域を真正署名領域
   とし、その他を偽署名領域とし、 入力パターンについて算出された前記第１相違度及び第
   ２相違度に基づき、前記入力パターンを前記二次元マッ
   プ上に配置し、 前記入力パターンの配置が前記各領域のいずれに属する
   かによって署名を識別することを特徴とする署名照合方
   法。
2. 【請求項２】請求項（１）の方法において、 偽署名領域は真正及び偽署名が混在する境界領域を含
   み、この境界領域に対しては本人一致度を出力すること
   を特徴とする署名照合方法。