WO2018034178A1 - 個人認証システム、個人認証装置、個人認証方法および記録媒体 - Google Patents

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rule
mounting
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acoustic
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隆行 荒川
孝文 越仲
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日本電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a personal authentication system, a personal authentication device, a personal authentication method, a personal authentication program, and the like.
  • Non-Patent Document 1 discloses a technique for measuring the acoustic characteristics of a user's external auditory canal using an earphone with a built-in microphone, and performing personal authentication using individual differences in the measured acoustic characteristics of the external auditory canal. Yes.
  • An object of the present invention is to provide a technique for solving the above-described problems.
  • a personal authentication device provides: At least one of an acoustic characteristic calculated from the acoustic signal propagating through the user's head detected by a device that transmits and receives the acoustic signal mounted on the user's head, and a feature amount extracted from the acoustic characteristic
  • Personal authentication means for authenticating an individual using first information including: mounting failure rule storage means for storing a mounting failure rule for detecting a mounting failure in the device; and the first information for the mounting failure rule.
  • mounting failure detection means for detecting that there is a failure in the mounting state of the device.
  • a personal authentication method includes: At least one of an acoustic characteristic calculated from the acoustic signal propagating through the user's head detected by a device that transmits and receives the acoustic signal mounted on the user's head, and a feature amount extracted from the acoustic characteristic If personal authentication is performed using the first information including, and the first information satisfies a mounting failure rule for detecting a mounting failure of the device, it is detected that there is a failure in the mounting state of the device. Including.
  • a personal authentication program includes: At least one of an acoustic characteristic calculated from the acoustic signal propagating through the user's head detected by a device that transmits and receives the acoustic signal mounted on the user's head, and a feature amount extracted from the acoustic characteristic
  • a process for authenticating an individual using the first information including: and if the first information satisfies a mounting failure rule for detecting a mounting failure of the device, it is detected that there is a failure in the mounting state of the device. And causing the computer to execute the process.
  • the above object can also be achieved by a recording medium on which the personal authentication program according to the present invention is recorded.
  • a personal authentication system includes: At least one of a device that transmits and receives an acoustic signal in the user's head, an acoustic characteristic calculated from the acoustic signal that propagates through the user's head detected by the mounted device, and a feature amount extracted from the acoustic characteristic Personal authentication means for authenticating an individual using the first information, mounting failure rule storage means for storing a mounting failure rule for detecting a mounting failure of the device, and the first information for the mounting failure rule. When satisfying, it has a mounting failure detection means for detecting that there is a failure in the mounting state of the device.
  • the present invention it is possible to prevent erroneous determination due to the state of wearing of a device that transmits and receives an acoustic signal, and to perform accurate personal authentication.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the personal authentication apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of a personal authentication system including a personal authentication device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the personal authentication apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating acoustic characteristics used for personal authentication according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating acoustic characteristics used for personal authentication according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating a configuration of a mounting failure rule storage unit according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5B is a diagram showing a configuration of a mounting defect detection table according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a hardware configuration of the personal authentication device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of the personal authentication apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the mounting defect determination process according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a functional configuration of the personal authentication apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is a diagram showing a configuration of a mounting failure rule storage unit according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10B is a diagram showing a configuration of an acoustic characteristic storage unit according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10C is a diagram showing a configuration of a mounting defect detection table according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a procedure of a mounting defect determination process according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a functional configuration of the personal authentication device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing feature amounts used for personal authentication according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14A is a diagram showing a configuration of a mounting failure rule storage unit according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14B is a diagram showing a configuration of a mounting defect detection table according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a processing procedure of the personal authentication apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a block diagram showing a functional configuration of a personal authentication device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • a personal authentication apparatus 100 as a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the personal authentication device 100 is a device for authenticating an individual.
  • the personal authentication device 100 includes a personal authentication unit 101, a mounting failure rule storage unit 102, and a mounting failure detection unit 103.
  • the personal authentication unit 101 is equipped with a device that transmits / receives an acoustic signal, and receives at least one of the acoustic information calculated from the acoustic signal propagating through the user's head and the feature amount extracted from the acoustic property. Use to authenticate an individual.
  • the mounting failure rule storage unit 102 stores a mounting failure rule for detecting a mounting failure of a device. When the first information satisfies the mounting failure rule, the mounting failure detection unit 103 detects that there is a failure in the mounting state of the device.
  • the mounting state of the device when the acoustic characteristics and feature values obtained from the acoustic signal propagating through the user's head satisfy the mounting failure rule for detecting the mounting failure of the device, the mounting state of the device is defective. Detect that. Thereby, it is possible to prevent erroneous determination due to the wearing state of the device that transmits and receives the acoustic signal, and to perform accurate personal authentication.
  • the personal authentication device stores a mounting failure rule for detecting a mounting failure of the device, and the acoustic characteristics obtained from the acoustic signal by the personal authentication unit detects the mounting failure of the device.
  • the mounting failure rule is a rule for determining a mounting failure based on a comparison between acoustic characteristics and a predetermined criterion. And it notifies that there is a problem in the wearing state of the device.
  • acoustic characteristics In addition, as an acoustic characteristic, the transfer function (Transfer Function) obtained by carrying out Fourier transform or Laplace transform of an impulse response (Impulse Response) and an impulse response, etc. can be considered, for example.
  • acoustic characteristics include, for example, information on how an acoustic signal is reflected and / or attenuated in a living body.
  • the ear canal impulse response Ear Canal Impulse Response
  • the ear canal transfer function Ear Canal Transfer Function
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of a personal authentication system 200 including the personal authentication device 210 according to the present embodiment.
  • a personal authentication system 200 shown in FIG. 2 includes a personal authentication device 210 as a personal computer (PC), a wearing device 220 including an earphone and a microphone, and a sound processor 230. And a microphone amplifier 240.
  • Reference numeral 250 indicates a user (Subject) to be recognized.
  • the microphone and the earphone are desirably integrated so that the relative positional relationship does not change. However, this is not the case when the relative positional relationship between the two does not change significantly.
  • a microphone-integrated earphone that inserts the wearing device 220 into the entrance to the ear canal is mentioned, but as an example of realizing both, a microphone is set on a headphone that covers the auricle. May be. As another example for realizing both, a microphone may be installed in the handset portion of the telephone. In addition, an acoustic signal transmitted by an earphone installed at the left ear canal entrance may be observed by a microphone installed at the right ear canal entrance or vice versa.
  • the personal authentication device 210 since the personal authentication device 210 detects a mounting failure of the mounting device 220, an audio output “Please re-mount the earphone” from the speaker, or a display of “Earphone mounting error!” On the screen. Has been.
  • the notification of the mounting failure may be an alarm from the mounting device 220 instead of from the personal authentication device 210.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the personal authentication device 210 according to the present embodiment.
  • the personal authentication device 210 of the present embodiment includes a personal authentication unit 301 that collates an individual from the acoustic characteristics of an acoustic signal propagating through the user's head.
  • the personal authentication device 210 includes a mounting failure rule storage unit 302 that stores a mounting failure rule, a mounting failure detection unit 303 that detects a mounting state failure of the mounting device 220 when the acoustic characteristics satisfy the mounting failure rule, A mounting failure notification unit 304 that notifies the mounting state of a failure.
  • the wearing defect detection unit 303 has a wearing defect detection table 303 a, and the acoustic performance calculated by the acoustic characteristic calculation unit 313 of the personal authentication unit 301 is stored in the acoustic performance stored in the mounting defect rule storage unit 302. Compared with the condition, a defect in the wearing state is detected.
  • the wearing failure notification unit 304 has a wearing failure notification message 304a and outputs a message corresponding to the mounting failure.
  • the personal authentication unit 301 includes an acoustic signal transmission unit 311, an acoustic signal observation unit 312, an acoustic characteristic calculation unit 313, a feature amount extraction unit 314, a user identification unit 315, and a feature amount storage unit 316.
  • the acoustic signal sending unit 311 sends an acoustic signal to a part of the user's head via the earphone.
  • a part of the head to which the acoustic signal is transmitted is an area where a cavity is formed in the head, and a device for expressing a decorative article or a sound effect can be attached or approached. It may be at least a part of the region that can be used.
  • the acoustic signal observation unit 312 observes the acoustic signal after the acoustic signal transmitted from the acoustic signal transmission unit 311 has propagated through a part of the user's head. More specifically, the part of the head used as the propagation path of the acoustic signal may be at least a part of the skull, brain, sensory sensation, and a cavity between them, constituting the head.
  • the acoustic characteristic calculation unit 313 is based on the acoustic signal transmitted from the acoustic signal transmission unit 311 and the acoustic signal observed by the acoustic signal observation unit 312, and the acoustic characteristic of the acoustic signal propagating through a part of the user's head. Calculate the characteristics.
  • an impulse response Impulse Response
  • a transfer function obtained by fast Fourier transform of the impulse response or the like can be considered.
  • the feature amount extraction unit 314 calculates a feature amount related to the user from the calculated acoustic characteristics.
  • a feature quantity a logarithm spectrum, a mel-frequency cepstrum coefficient, a linear predictive coding coefficient, or the like may be used.
  • feature quantities obtained by dimension compression using principal component analysis (Principal Component Analysis) or linear discriminative analysis (Linear Discriminative Analysis) may be used.
  • other feature quantities may be used.
  • the user identification unit 315 compares the feature amount obtained by the feature amount extraction unit 314 with the feature amount of the registered user stored in the feature amount storage unit 316 to be described later. It is determined whether it is applicable.
  • the feature amount storage unit 316 stores the extracted feature amount for a predetermined user in advance.
  • the feature quantity storage unit 316 for example, an acoustic signal transmission unit 311, an acoustic signal observation unit 312, an acoustic characteristic calculation unit 313, a feature quantity extraction unit 314, or an equivalent configuration is used for a plurality of users in advance.
  • the feature amount extracted in this way is stored.
  • the verification method in this authentication is whether or not the same person as one of the persons whose feature values are stored in advance as a target to be verified, or who is one of a plurality of persons whose feature values are stored as target targets in advance. Judgment, or both of these are performed simultaneously.
  • Example of acoustic characteristics 4A and 4B are diagrams illustrating acoustic characteristics used for personal authentication according to the present embodiment.
  • FIG. 4A is a diagram showing an impulse response 410 as acoustic characteristics. Such an impulse response is used for detection of a mounting defect in this embodiment.
  • FIG. 4B is a diagram of the logarithmic spectrum 420.
  • a peak is seen in a factor related to the volume of the frequency corresponding to the distance (usually 2 to 3 cm) between the acoustic signal transmission unit 311 and the eardrum.
  • the peak value may be compared with a predetermined reference value.
  • the volume indicates the power of the spectrum obtained by using the amplitude of the speech waveform, FFT (FastFTransform), or the like.
  • a peak corresponding to a distance of 2 to 3 cm to the eardrum exists at 5 to 8 kHz.
  • This can be understood as air column resonance of a tube having both ends closed by 2 to 3 cm.
  • the wavelength and natural vibration of a tube closed at both ends can be expressed by the following equations.
  • ⁇ n represents a wavelength (unit is meter)
  • fn represents a frequency (unit is Hz).
  • L is the length of the air column (unit: meters), and here indicates the length from the headphones or earphones to the eardrum.
  • the wavelength and natural vibration of a tube with one side of 2 to 3 cm open are as follows:
  • FIG. 5A is a diagram illustrating a configuration of the mounting failure rule storage unit 302 according to the present embodiment.
  • the mounting failure rule storage unit 302 stores a mounting failure rule for detecting a mounting failure from the acoustic characteristics. Note that the configuration of the mounting failure rule storage unit 302 is not limited to FIG. 5A.
  • the mounting failure rule storage unit 302 associates the mounting failure rule with the rule number 511 for identifying the mounting failure rule, the acoustic characteristic target factor 512 used for detecting the mounting failure, the mounting failure condition 513 in the acoustic characteristic target factor 512, and the mounting failure.
  • a combination algorithm 514 of these wearing defect rules used for detection is stored.
  • each mounting defect rule may be used independently.
  • the factor refers to one or more of a plurality of values constituting the acoustic characteristic.
  • the value of a factor corresponding to the volume of the acoustic characteristics is smaller or larger than a predetermined standard.
  • the value of the factor corresponding to the volume of the low frequency (for example, 1 kHz or less) among the acoustic characteristics is smaller (lower) or larger (exceeded) than a predetermined standard.
  • Rule No. 14 Among acoustic characteristics, the value of the factor related to the volume of the natural vibration (Characteristic Vibration / Natural Vibration) corresponding to the distance from the earphone (sound sending part) to the eardrum is smaller than a predetermined standard. Or big.
  • the frequency of the natural vibration corresponding to the distance from the earphone (sound transmission unit) to the eardrum is a constant multiple or half of the predetermined reference.
  • the frequency of the one that takes the maximum value and the one that takes a value that is larger than the two adjacent values (peak) is a predetermined person to be authenticated It is a constant multiple or half of the frequency of the corresponding factor of the acoustic characteristics obtained from (Rule No. 18): One or more factors of acoustic characteristics are greatly different from the average of acoustic characteristics acquired from a plurality of persons in advance.
  • One or more of the factors of the acoustic characteristics are similar to the acoustic characteristics that are known to be defective in wearing in advance.
  • FIG. 5B is a diagram showing a configuration of the mounting failure detection table 303a according to the present embodiment.
  • the mounting failure detection table 303a is used as temporary storage for the mounting failure detection unit 303 to detect a mounting failure.
  • the attachment failure detection table 303a is associated with the attachment failure detection target factor 521, the acoustic characteristic target factor 522 from the acoustic characteristic calculation unit 313, the attachment failure rule number 523 used for the attachment failure detection, and the acoustic characteristic target. An attachment failure determination flag 524 when the factor 522 satisfies the condition of the attachment failure rule number 523 is stored. Then, the mounting failure detection table 303a stores a mounting failure detection output 525 in which the mounting failure determination flag 524 is combined according to the mounting failure rule combination algorithm 514.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the personal authentication device 210 according to the present embodiment.
  • a CPU 610 is a processor for arithmetic control, and implements the functional configuration unit of FIG. 3 by executing a program.
  • the ROM 620 stores fixed data and programs such as initial data and programs.
  • the network interface 630 controls communication with an external device via the network.
  • the RAM 640 is a random access memory that the CPU 610 uses as a work area for temporary storage. In the RAM 640, an area for storing data necessary for realizing the present embodiment is secured.
  • the transmission sound signal data 641 is data of a transmission sound signal to the earphone.
  • the observed acoustic signal data 642 is data of the observed acoustic signal from the microphone.
  • the acoustic characteristic data 643 is acoustic characteristic data calculated by the acoustic characteristic calculation unit 313 from the transmitted acoustic signal data 641 and the observed acoustic signal data 642.
  • the feature amount extraction data 644 is data extracted by the feature amount extraction unit 314 from the acoustic characteristic data 643.
  • the user identification result 645 is user data identified by the user identifying unit 315 from the feature amount extraction data 644 and the feature amount storage unit 316.
  • the mounting failure detection table 303a is a table used by the mounting failure detection unit 303 described in FIG.
  • the attachment failure notification message 304a is a message for the attachment failure notification unit 304 to notify the attachment failure.
  • the input / output data 646 is data input / output from / to a peripheral device via the input / output interface 660.
  • the transmission / reception data 647 is data communicated via the network interface 630.
  • the storage 650 stores a database, various parameters, or the following data or programs necessary for realizing the present embodiment.
  • the mounting failure rule storage unit 302 is the database of mounting failure rules described with reference to FIG. 5A.
  • the feature amount storage unit 316 is a database that stores feature amounts extracted in advance for a predetermined user.
  • the personal authentication algorithm 651 is an algorithm of the personal authentication method in this embodiment.
  • the wearing defect determination algorithm 652 is an algorithm of the wearing defect determination method in the present embodiment.
  • the mounting failure notification message 653 is a database that stores a notification message corresponding to the mounting failure.
  • the storage 650 stores the following programs.
  • the personal authentication control program 654 is a program for controlling the personal authentication device 210.
  • the acoustic signal transmission observation module 655 is a module that controls transmission and observation of acoustic signals.
  • the acoustic characteristic calculation module 656 is a module that calculates acoustic characteristics from the transmitted and observed acoustic signals.
  • the feature amount extraction module 657 is a module that extracts feature amounts from acoustic characteristics.
  • the user identification module 658 is a module that identifies a user from the feature amount extracted from the acoustic characteristics and the feature amount of the feature amount storage unit 316.
  • the mounting failure determination module 659 is a module that determines a mounting failure of the mounting device 220 from the acoustic characteristics (or feature amount) according to the mounting failure rule.
  • the input / output interface 660 interfaces input / output with peripheral devices. Connected to the input / output interface 660 are a display unit 661, an operation unit 662, an audio input / output unit 663, and an earphone / microphone control unit 664 that connects the mounted device 220.
  • RAM 640 and the storage 650 in FIG. 6 do not show programs and data related to general-purpose functions and other realizable functions that the personal authentication device 210 has.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of the personal authentication device 210 according to the present embodiment. This flowchart is executed by the CPU 610 of FIG. 6 using the RAM 640, and implements the functional configuration unit of FIG.
  • step S701 the personal authentication device 210 transmits an acoustic signal to a part of the user's head.
  • step S703 the personal authentication device 210 observes an acoustic signal that propagates through a part of the head.
  • step S705 the personal authentication device 210 calculates acoustic characteristics from the transmitted acoustic signal and the observed acoustic signal.
  • step S707 the personal authentication device 210 performs a mounting defect determination process using the calculated acoustic characteristics.
  • step S709 the personal authentication device 210 determines whether the mounting failure flag is ON or OFF. If the mounting failure flag is ON, the personal authentication device 210 notifies the mounting failure in step S715, returns to step S701, and repeats personal authentication.
  • the mounting defect flag is OFF, the personal authentication device 210 extracts a feature amount from the acoustic characteristics in step S711.
  • step S713 the personal authentication device 210 compares the feature amount with the feature amount stored in advance, and authenticates the user.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the mounting defect determination process (S707) according to the present embodiment.
  • the personal authentication device 210 acquires a mounting failure rule from the mounting failure rule storage unit 302 in step S801. In step S803, the personal authentication device 210 determines whether or not there is a mounting failure from the calculated acoustic characteristics according to the mounting failure rule.
  • the personal authentication device 210 sets the mounting failure flag to OFF in step S805 and returns. On the other hand, if it is a mounting failure, the personal authentication device 210 sets the mounting failure flag to ON in step S807 and returns.
  • the wearing state of the headphones or earphones is in a state suitable for personal authentication. Detect whether or not there is. If the personal authentication device 210 is not in a state suitable for personal authentication, it returns a feedback to the user, thereby preventing erroneous determination due to the state of wearing headphones or earphones. Thereby, it is possible to prevent erroneous determination due to the wearing state of the device that transmits and receives the acoustic signal, and to perform accurate personal authentication.
  • the personal authentication device 210 detects that the wearing state of the worn headphones or earphones is not appropriate by comparing the acoustic characteristics with the wearing failure rule. As a result, the personal authentication device 210 causes two mistakes that occur due to a mounting failure, namely, false rejection (False Rejection) in which the principal is rejected erroneously, and false acceptance (False Acceptance) in which another person is erroneously accepted. Judgment can be prevented. As a result, the personal authentication device 210 can achieve the effects of the present embodiment.
  • the personal authentication device according to the present embodiment is different from the second embodiment in that a mounting defect is detected by comparison with acoustic characteristics acquired from a specific authentication target, not by a preset reference. That is, the personal authentication device according to the present embodiment stores acoustic characteristics obtained from acoustic signals acquired from a person to be authenticated in advance. The personal authentication device according to the present embodiment determines that there is a problem in the wearing state of the device when the relationship between the calculated acoustic characteristic and the previously stored acoustic characteristic satisfies the wearing defect rule. Since other configurations and operations are the same as those of the second embodiment, the same configurations and operations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a functional configuration of the personal authentication device 910 according to the present embodiment.
  • the same functional components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the mounting failure rule storage unit 902 stores mounting failure rules used in the present embodiment.
  • the acoustic characteristic storage unit 905 stores acoustic characteristics obtained from an acoustic signal acquired in advance from a person to be authenticated.
  • the wearing defect detection unit 903 has a wearing defect detection table 903a, and detects a wearing defect according to the wearing defect rule from the acoustic characteristics calculated by the acoustic characteristic calculation unit 313 and the acoustic characteristics stored in the acoustic characteristic storage unit 905. .
  • FIG. 10A is a diagram showing a configuration of the mounting failure rule storage unit 902 according to the present embodiment.
  • the mounting failure rule storage unit 902 stores a mounting failure rule for detecting a mounting failure from the acoustic characteristics.
  • the configuration of the mounting failure rule storage unit 902 is not limited to FIG. 10A.
  • the mounting failure rule storage unit 902 is associated with the rule number 1011 for identifying the mounting failure rule, the acoustic characteristic target factor 1012 used for detecting the mounting failure, the mounting failure condition 1013 in the acoustic characteristic target factor 1012, and the mounting failure.
  • a combination algorithm 1014 of those wearing defect rules used for detection is stored.
  • each mounting defect rule may be used independently.
  • the following can be considered.
  • the value of the factor corresponding to the volume of the acoustic characteristics is smaller or larger than the value of the corresponding factor of the acoustic characteristics acquired from the person to be authenticated in advance.
  • Rule number 22 The value of a factor corresponding to a low frequency (for example, 1 kHz or less) among the acoustic characteristics is smaller or larger than the value of the corresponding factor of the acoustic characteristics acquired from the person to be authenticated in advance.
  • the factor corresponding to the volume of the high frequency (for example, 1 kHz or more) among the acoustic characteristics is smaller or larger than the value of the corresponding factor of the acoustic characteristics acquired from the person to be authenticated in advance.
  • the factor related to the volume of the natural vibration corresponding to the distance from the earphone (sound transmission unit) to the eardrum is compared with the value of the corresponding factor of the acoustic characteristics acquired from the person to be authenticated in advance. Small or large.
  • the natural vibration frequency corresponding to the distance from the earphone (sound transmission unit) to the eardrum is a constant multiple of the frequency of the corresponding natural vibration of the acoustic characteristics acquired in advance from the person to be authenticated. Or half.
  • the frequency of the one that takes the maximum value and the one that takes a value larger than the two adjacent values (peak) is acquired in advance from the person to be authenticated It is a constant multiple or half of the frequency of the corresponding factor of the acoustic characteristics.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating a configuration of the acoustic characteristic storage unit 905 according to the present embodiment. Note that the configuration of the acoustic characteristic storage unit 905 is not limited to FIG. 10B.
  • the acoustic characteristic storage unit 905 associates the authentication target person 1051 with one or a plurality of wearing defect rule numbers 1052, and information 1053 acquired in advance of the target factors of the acoustic characteristics corresponding to the wearing defect rule numbers 1052.
  • FIG. 10C is a diagram showing a configuration of the mounting failure detection table 903a according to the present embodiment.
  • the mounting failure detection table 903a is used as temporary storage for the mounting failure detection unit 903 to detect a mounting failure.
  • the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. 5B, and redundant description will be omitted.
  • the acoustic characteristic target factor 1022 is information acquired from the acoustic characteristic storage unit 905 in correspondence with the mounting defect rule number 1023.
  • the mounting failure rule number 1023 indicates a mounting failure rule used for determination of mounting failure.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the procedure of the mounting defect determination process (S707) according to the present embodiment.
  • the processing procedure in the personal authentication device 910 is the same as that in FIG. 7, and FIG. 11 is replaced with step S707 in FIG.
  • the same steps as those in FIG. 8 are denoted by the same step numbers, and redundant description is omitted.
  • step S1102 the personal authentication device 910 acquires an acoustic characteristic corresponding to the wearing defect rule from the acoustic characteristic storage unit 905.
  • the personal authentication device differs from the second embodiment and the third embodiment in that a mounting defect is detected based on the feature amount extracted from the acoustic characteristics.
  • the personal authentication device may use the feature amount extracted in this embodiment together with or in combination with the acoustic characteristics of the second embodiment to detect a mounting defect.
  • the personal authentication device may be configured to detect a mounting defect by comparing the feature amount extracted in the present embodiment with the feature amount stored in the feature amount storage unit of the personal authentication unit. Since other configurations and operations are the same as those of the second embodiment, the same configurations and operations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a functional configuration of the personal authentication device 1210 according to the present embodiment.
  • the same functional components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the mounting failure rule storage unit 1202 stores mounting failure rules used in the present embodiment.
  • the wearing defect detection unit 1203 has a wearing defect detection table 1203a, and detects that it is a mounting defect when the feature amount extracted by the feature amount extraction unit 314 satisfies the conditions stored in the wearing failure rule storage unit 1202. .
  • Feature value As the feature quantity in the present embodiment, a logarithm spectrum, a mel-frequency cepstrum coefficient (MFCC), a linear predictive coding coefficient, or the like can be used. In addition, feature amounts obtained by dimension-compressing these using principal component analysis or linear discriminative analysis may be used. Also, other feature quantities may be used.
  • FIG. 13 is a diagram showing a related waveform 1300 of MFCC as a feature quantity used for personal authentication according to the present embodiment.
  • FIG. 14A is a diagram showing a configuration of the mounting failure rule storage unit 1202 according to the present embodiment.
  • the wearing failure rule storage unit 1202 stores a wearing failure rule for detecting a wearing failure from the acoustic characteristics.
  • the configuration of the mounting failure rule storage unit 1202 is not limited to FIG. 14A.
  • the mounting failure rule storage unit 1202 is associated with a rule number 1411 for identifying a mounting failure rule, a feature amount target factor 1412 used for mounting failure detection, a mounting failure condition 1413 in the feature amount target factor 1412, and a mounting failure.
  • a combination algorithm 1414 of these wearing defect rules used for detection is stored.
  • each mounting defect rule may be used independently.
  • the same rules as those in the second embodiment or the third embodiment can be used as the mounting failure rules. Also, if the factors that make up the feature quantity are not directly related to the volume or volume of a specific frequency, the feature quantity is used by reversing the calculation that calculated the feature quantity to restore the acoustic characteristics. May be.
  • FIG. 14B is a diagram showing a configuration of a mounting defect detection table according to the present embodiment.
  • the mounting failure detection table 1203a is used as temporary storage for the mounting failure detection unit 1203 to detect a mounting failure.
  • FIG. 14B the same components as those in FIG. 5B are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the wearing factor detection target factor 1421 indicates a feature factor target factor used for wearing failure detection.
  • the feature quantity target factor 1422 is information acquired from the feature quantity extraction unit 314.
  • the mounting failure rule number 1423 indicates the mounting failure rule of the present embodiment used for determination of mounting failure.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a processing procedure of the personal authentication device 1210 according to this embodiment.
  • the same steps as those in FIG. 7 are denoted by the same step numbers, and redundant description is omitted.
  • step S1507 the personal authentication device 1210 executes a mounting failure determination process based on the mounting failure rule.
  • step S1509 the personal authentication device 1210 determines whether the mounting failure flag is ON or OFF.
  • step S1507 is a similar process in which the acoustic characteristics in step S707 are replaced with feature amounts.
  • the present embodiment using the feature amount extracted from the acoustic characteristics, it is possible to prevent erroneous determination due to the wearing condition of a device that transmits and receives an acoustic signal, and to perform accurate personal authentication.
  • the personal authentication device 1210 detects that the wearing state of the worn headphones or earphones is not appropriate by comparing the feature amount extracted from the acoustic characteristics with the wearing failure rule. As a result, the personal authentication device 1210 causes two mistakes that occur due to a mounting failure, namely, false rejection (False Rejection) in which the principal is rejected erroneously and false acceptance (False Acceptance) in which another person is erroneously accepted. Judgment can be prevented.
  • False Rejection false rejection
  • False Acceptance false acceptance
  • the personal authentication device 1210 can improve the authentication accuracy, improve the resistance to noise and the like, and reduce the data amount by determining the mounting defect based on the feature amount.
  • the personal authentication device calculates an acoustic characteristic from an acoustic signal propagating through the bone of the head instead of an acoustic signal of the ear canal and extracts a feature amount. It is different in point to do.
  • sound propagates mainly using air as a medium, but it is also possible to propagate sound using a skeleton as a medium.
  • Propagating sound using bone as a medium is called bone conduction, but since the propagation characteristics of bone conduction also have personality, it can be used for personal authentication.
  • a configuration for detecting a mounting defect using a feature amount as in the fourth embodiment, or a configuration for comparing with an acoustic characteristic or feature amount to be authenticated as in the third embodiment is also possible.
  • the same configurations and operations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 16 is a block diagram illustrating a functional configuration of the personal authentication device 1610 according to the present embodiment.
  • the same functional components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the bone conduction signal sending unit 1611 sends a bone conduction signal that is an acoustic signal for bone conduction to a part of the head.
  • a part of the head to which the bone conduction signal is transmitted is, more specifically, a region where bone is formed in the head, and can be equipped with an ornament or a device that expresses an acoustic effect. It may be at least a part of a region that can be approached.
  • the bone conduction signal observation unit 1612 observes the bone conduction signal (acoustic signal) after the bone conduction signal (acoustic signal) sent from the bone conduction signal sending unit 1611 propagates through a part of the user's head.
  • a part of the head which is a propagation path of the bone conduction signal which is an acoustic signal for bone conduction is a skull, a tooth, a brain, a sensory organ, and a cavity between them. It may be at least a part of. It is assumed that the propagation path includes at least bone.
  • the bone conduction signal observation unit 1612 may be realized by a bone conduction microphone, for example. At this time, the bone conduction signal observation unit 1612 may observe an acoustic signal from a part different from an arbitrary part of the head sent by the bone conduction signal sending part 1611.
  • the present embodiment using the bone conduction of the head acoustic signal, it is possible to prevent erroneous determination due to the wearing condition of the device that transmits and receives the acoustic signal, and to perform accurate personal authentication.
  • the present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices, or may be applied to a single device. Furthermore, the present invention can also be applied to a case where an information processing program that implements the functions of the embodiments is supplied directly or remotely to a system or apparatus. Therefore, in order to realize the functions of the present invention on a computer, a program installed on the computer, a medium storing the program, and a WWW (World Wide Web) server that downloads the program are also included in the scope of the present invention. . In particular, at least a non-transitory computer readable medium storing a program for causing a computer to execute the processing steps included in the above-described embodiments is included in the scope of the present invention.
  • a device that transmits / receives an acoustic signal is attached, and an individual is identified using at least one of the first information of the acoustic characteristic calculated from the acoustic signal propagating through the user's head and the feature amount extracted from the acoustic characteristic.
  • a mounting failure rule storage means for storing a mounting failure rule for detecting a mounting failure of the device; When the first information satisfies the mounting failure rule, mounting failure detection means for detecting that there is a failure in the mounting state of the device;
  • a personal authentication device comprising: (Appendix 2)
  • the acoustic characteristic includes an impulse response or a transfer function obtained by Fourier transform or Laplace transform of the impulse response,
  • the feature amount includes a logarithmic spectrum, a mel cepstrum coefficient, a linear prediction analysis coefficient extracted from the acoustic characteristic, or a feature amount obtained by dimension-compressing these using principal component analysis or linear discriminant analysis.
  • the personal authentication device according to appendix 1 or 2, wherein the mounting failure rule includes a rule for determining a mounting failure based on a comparison between the first information and a predetermined reference.
  • the wearing defect rule is a factor related to the volume in the first information, a factor related to the low-frequency or high-frequency volume in the first information, a factor related to the volume of natural vibration corresponding to the distance from the acoustic transmission unit to the eardrum, or Among the factors corresponding to the volume in the first information, the one that takes the maximum value and the one that takes a value that is larger than the two adjacent values fall below or exceed the corresponding reference values.
  • the personal authentication device including a rule for determining a mounting defect in some cases.
  • the wearing failure rule is a frequency of natural vibration corresponding to the distance from the sound transmission unit to the eardrum, or a factor corresponding to the volume in the first information, which is the maximum value, and two adjacent values.
  • the personal authentication device including a rule for determining a mounting failure when the frequency of a large value is a constant multiple or half of a predetermined standard corresponding to each of the values.
  • the wearing failure rule is determined when one or more of the factors of the first information are greatly different from a standard that is an average of the first information acquired from a plurality of persons in advance, or when the factor of the first information is 1 6.
  • the personal authentication device according to any one of appendices 3 to 5, including a rule that determines that a mounting defect is present when at least one of the first information is known to have a mounting defect. .
  • Appendix 7 An acoustic characteristic storage means for storing second information obtained from an acoustic signal acquired in advance from a person to be authenticated; The personal authentication according to appendix 1, wherein the failure detection means determines that there is a failure in the mounting state of the device when the relationship between the first information and the second information satisfies the mounting failure rule. apparatus.
  • the wearing defect rule is a factor related to the volume in the first information, a factor related to the low-frequency or high-frequency volume in the first information, a factor related to the volume of natural vibration corresponding to the distance from the acoustic transmission unit to the eardrum, or Among the factors corresponding to the volume in the first information, the one that takes the maximum value and the one that takes a value that is larger than two adjacent values are below or above the value of the corresponding second information.
  • the wearing failure rule is a frequency of natural vibration corresponding to the distance from the sound transmission unit to the eardrum, or a factor corresponding to the volume in the first information, which is the maximum value, and two adjacent values.
  • the personal authentication device according to any one of appendices 1 to 10, further comprising notification means for notifying that there is a problem in the mounting state of the device.
  • a device that transmits / receives an acoustic signal is attached, and an individual is identified using at least one of the first information of the acoustic characteristic calculated from the acoustic signal propagating through the user's head and the feature amount extracted from the acoustic characteristic.
  • a device that transmits / receives an acoustic signal is attached, and an individual is identified using at least one of the first information of the acoustic characteristic calculated from the acoustic signal propagating through the user's head and the feature amount extracted from the acoustic characteristic.
  • a personal authentication program that causes a computer to execute.
  • a device that transmits and receives acoustic signals in the user's head; An individual who authenticates the individual by using at least one of the first information of the acoustic characteristic calculated from the acoustic signal propagating through the user's head detected by the mounted device and the feature amount extracted from the acoustic characteristic Authentication means; A mounting failure rule storage means for storing a mounting failure rule for detecting a mounting failure of the device; When the first information satisfies the mounting failure rule, mounting failure detection means for detecting that there is a failure in the mounting state of the device; A personal authentication system.

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Abstract

音響信号を送受信する機器の装着具合による誤判定を防ぎ、正確な個人認証を可能とする。個人認証装置は、音響信号を送受信する機器が装着されて、ユーザの頭部を伝搬する音響信号から算出された音響特性および音響特性から抽出された特徴量の少なくともいずれかの第１情報を用いて個人を認証する個人認証部と、機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを記憶する装着不具合ルール記憶部と、第１情報が前記装着不具合ルールを満たす場合、機器の装着状態に不具合があることを検出する装着不具合検出部と、を備える。

Description

個人認証システム、個人認証装置、個人認証方法および記録媒体
　本発明は、個人認証システム、個人認証装置、個人認証方法および個人認証プログラム等に関する。
　上記技術分野において非特許文献１には、マイクロホン内蔵イヤホンを用いてユーザの外耳道の音響特性を測定し、測定した外耳道の音響特性の個人の違いを利用して個人認証を行う技術が開示されている。
荒川隆行他，「外耳道音響特性を用いた高精度個人認証」，２－P－３０，日本音響学会2016年春季研究発表会講演論文集
　しかしながら、上記文献に記載の技術には、ヘッドホンやイヤホンなどの音響信号を送受信する機器の装着具合による誤判定の可能性があるが、その解決方法には言及されていない。
　本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明に係る個人認証装置は、
　ユーザの頭部に装着された音響信号を送受信する機器が検出した前記ユーザの頭部を伝搬する前記音響信号から算出された音響特性、および、前記音響特性から抽出された特徴量の少なくともいずれかを含む第１情報を用いて個人を認証する個人認証手段と、前記機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを記憶する装着不具合ルール記憶手段と、前記第１情報が前記装着不具合ルールを満たす場合、前記機器の装着状態に不具合があることを検出する装着不具合検出手段と、を備える。
　上記目的を達成するため、本発明に係る個人認証方法は、
　ユーザの頭部に装着された音響信号を送受信する機器が検知した前記ユーザの頭部を伝搬する前記音響信号から算出された音響特性、および、前記音響特性から抽出された特徴量の少なくともいずれかを含む第１情報を用いて個人を認証する個人認証し、前記第１情報が前記機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを満たす場合、前記機器の装着状態に不具合があることを検出する、ことを含む。
　上記目的を達成するため、本発明に係る個人認証プログラムは、
　ユーザの頭部に装着された音響信号を送受信する機器が検知した前記ユーザの頭部を伝搬する前記音響信号から算出された音響特性、および、前記音響特性から抽出された特徴量の少なくともいずれかを含む第１情報を用いて個人を認証する処理と、前記第１情報が前記機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを満たす場合、前記機器の装着状態に不具合があることを検出する処理と、をコンピュータに実行させる。なお、上記目的は、本発明に係る個人認証プログラムが記録された記録媒体によっても達成可能である。
　上記目的を達成するため、本発明に係る個人認証システムは、
　音響信号をユーザの頭部において送受信する機器と、装着された前記機器が検知した前記ユーザの頭部を伝搬する音響信号から算出された音響特性および前記音響特性から抽出された特徴量の少なくともいずれかの第１情報を用いて個人を認証する個人認証手段と、前記機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを記憶する装着不具合ルール記憶手段と、前記第１情報が前記装着不具合ルールを満たす場合、前記機器の装着状態に不具合があることを検出する装着不具合検出手段と、を備える。
　本発明によれば、音響信号を送受信する機器の装着具合による誤判定を防ぎ、正確な個人認証をすることができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係る個人認証装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の第２実施形態に係る個人認証装置を含む個人認証システムの概要を示す図である。 図３は、本発明の第２実施形態に係る個人認証装置の機能構成を示すブロック図である。 図４Ａは、本発明の第２実施形態に係る個人認証に使用する音響特性を示す図である。 図４Ｂは、本発明の第２実施形態に係る個人認証に使用する音響特性を示す図である。 図５Ａは、本発明の第２実施形態に係る装着不具合ルール記憶部の構成を示す図である。 図５Ｂは、本発明の第２実施形態に係る装着不具合検出テーブルの構成を示す図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る個人認証装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る個人認証装置の処理手順を示すフローチャートである。 図８は、本発明の第２実施形態に係る装着不具合判定処理の手順を示すフローチャートである。 図９は、本発明の第３実施形態に係る個人認証装置の機能構成を示すブロック図である。 図１０Ａは、本発明の第３実施形態に係る装着不具合ルール記憶部の構成を示す図である。 図１０Ｂは、本発明の第３実施形態に係る音響特性記憶部の構成を示す図である。 図１０Ｃは、本発明の第３実施形態に係る装着不具合検出テーブルの構成を示す図である。 図１１は、本発明の第３実施形態に係る装着不具合判定処理の手順を示すフローチャートである。 図１２は、本発明の第４実施形態に係る個人認証装置の機能構成を示すブロック図である。 図１３は、本発明の第４実施形態に係る個人認証に使用する特徴量を示す図である。 図１４Ａは、本発明の第４実施形態に係る装着不具合ルール記憶部の構成を示す図である。 図１４Ｂは、本発明の第４実施形態に係る装着不具合検出テーブルの構成を示す図である。 図１５は、本発明の第４実施形態に係る個人認証装置の処理手順を示すフローチャートである。 図１６は、本発明の第５実施形態に係る個人認証装置の機能構成を示すブロック図である。
　以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素は単なる例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　［第１実施形態］
　本発明の第１実施形態としての個人認証装置１００について、図１を用いて説明する。
個人認証装置１００は、個人を認証するための装置である。
　図１に示すように、個人認証装置１００は、個人認証部１０１と、装着不具合ルール記憶部１０２と、装着不具合検出部１０３と、を含む。個人認証部１０１は、音響信号を送受信する機器が装着されて、ユーザの頭部を伝搬する音響信号から算出された音響特性および音響特性から抽出された特徴量の少なくともいずれかの第１情報を用いて個人を認証する。装着不具合ルール記憶部１０２は、機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを記憶する。装着不具合検出部１０３は、第１情報が前記装着不具合ルールを満たす場合、機器の装着状態に不具合があることを検出する。
　本実施形態によれば、ユーザの頭部を伝搬する音響信号から得られた音響特性や特徴量が機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを満たす場合、機器の装着状態に不具合があることを検出する。これにより、音響信号を送受信する機器の装着具合による誤判定を防ぎ、正確な個人認証をすることができる。
　［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態に係る個人認証装置について説明する。本実施形態に係る個人認証装置は、機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを記憶しておき、個人認証部によって音響信号から得られた音響特性が、機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを満たす場合、機器の装着状態に不具合があることを検出する。本実施形態において、装着不具合ルールは音響特性とあらかじめ定めた基準との比較に基づいて装着不具合と判定するルールである。そして、機器の装着状態に不具合があることを報知する。
　（音響特性）
　なお、音響特性としては、例えば、インパルス応答（Impulse Response）およびインパルス応答をフーリエ変換またはラプラス変換することによって得られる伝達関数（Transfer Function）等が考えられる。係る音響特性は、例えば、音響信号が生体内でどのように反射および／または減衰するかの情報を含む。外耳道口にイヤホンおよびマイクロホンを設置し、外耳道中を反射する音響特性を測定する場合、音響特性として、外耳道インパルス応答（Ear Canal Impulse Response）や外耳道伝達関数（Ear Canal Transfer Function）を用いてもよい。
　《個人認証システムの概要》
　図２は、本実施形態に係る個人認証装置２１０を含む個人認証システム２００の概要を示す図である。
　図２に示す個人認証システム２００は、パーソナルコンピュータ（Personal Computer；ＰＣ）としての個人認証装置２１０と、イヤホン（Earphone）とマイクロホン（Microphone）とを含む装着機器２２０と、サウンドプロセッサ（Sound Processor）２３０と、マイクロホンアンプ（Microphone Amplifier）２４０と、を備えている。なお、符号２５０は、認識対象とされるユーザ（Subject）を示す。
　なお、マイクロホンとイヤホンとは、相対的な位置関係が変化しないよう一体型であることが望ましい。ただし、両者の相対的な位置関係が大きく変わらない場合にはその限りではない。また、ここでは、装着機器２２０を、外耳道入口の中に挿入するマイクロホン一体型のイヤホンを挙げているが、両者の実現例としては、耳介を覆うタイプのヘッドホンにマイクロホンを設定したものであってもよい。また、両者を実現する他の例としては、電話機の受話器部分にマイクロホンを設置したものであってもよい。その他、左の外耳道入口に設置したイヤホンで送出した音響信号を、右耳の外耳道入口に設置したマイクロホンで観測する、またはこの反対を行う等も考えられる。
　図２においては、個人認証装置２１０が装着機器２２０の装着不具合を検出したので、スピーカから“イヤホンを装着し直して下さい”との音声出力、あるいは、スクリーン上に“イヤホン装着エラー！”の表示がされている。なお、装着不具合の報知は、個人認証装置２１０からではなく、装着機器２２０からの警報などであってもよい。
　《個人認証装置の機能構成》
　図３は、本実施形態に係る個人認証装置２１０の機能構成を示すブロック図である。
　図３を参照すると、本実施形態の個人認証装置２１０は、ユーザの頭部を伝搬する音響信号の音響特性から個人を照合する個人認証部３０１を備える。そして、個人認証装置２１０は、装着不具合ルールを記憶する装着不具合ルール記憶部３０２と、音響特性が装着不具合ルールを満たす場合、装着機器２２０の装着状態の不具合を検出する装着不具合検出部３０３と、装着状態の不具合を報知する装着不具合報知部３０４と、を備える。
　装着不具合検出部３０３は、装着不具合検出テーブル３０３ａを有し、個人認証部３０１の音響特性算出部３１３において算出された音響得性を、装着不具合ルール記憶部３０２に格納されている音響得性の条件と比較して、装着状態の不具合を検出する。装着不具合報知部３０４は、装着不具合報知メッセージ３０４ａを有し、装着不具合に対応したメッセージを出力する。
　個人認証部３０１は、音響信号送出部３１１と、音響信号観測部３１２と、音響特性算出部３１３と、特徴量抽出部３１４と、ユーザ識別部３１５と、特徴量記憶部３１６と、を備える。
　音響信号送出部３１１は、イヤホンを介してユーザの頭部の一部に音響信号を送出する。ここで、音響信号が送出される頭部の一部は、より具体的には、頭部において空洞が形成されている領域であって、装飾品や音響効果を発現させる機器を装着できるまたは近づけることのできる領域の少なくとも一部であってもよい。
　音響信号観測部３１２は、音響信号送出部３１１から送出された音響信号がユーザの頭部の一部を伝搬した後の音響信号を観測する。音響信号の伝搬路とされる頭部の一部は、より具体的には、頭部を構成する頭蓋骨、脳、感覚器およびその間の空洞の少なくとも一部であってもよい。
　音響特性算出部３１３は、音響信号送出部３１１から送出された音響信号と、音響信号観測部３１２で観測された音響信号とに基づいて、ユーザの頭部の一部を伝搬する音響信号の音響特性を算出する。ここで音響特性としては、インパルス応答(Impulse Response)やインパルス応答を高速フーリエ変換することで得られる伝達関数(Transfer Function)等が考えられる。
　特徴量抽出部３１４は、算出された音響特性から、ユーザに関する特徴量を算出する。
特徴量としては、対数スペクトラム(logarithm spectrum)、メル周波数ケプストラム係数(mel-frequency cepstrum coefficients)、線形予測分析係数(linear predictive coding coefficients）等が用いられてよい。また、これらを主成分分析(Principal Component Analysis)または線形判別分析(Linear Discriminative Analysis)を用いて次元圧縮した特徴量が用いられてもよい。また、これ以外の特徴量が用いられてもよい。
　ユーザ識別部３１５は、特徴量抽出部３１４により得られた特徴量と、後述する特徴量記憶部３１６に格納されている、登録済みユーザの特徴量とを比較し、ユーザが登録済みの個人に該当するか否かを判定する。
　特徴量記憶部３１６は、あらかじめ、所定のユーザについて、抽出された特徴量を記憶する。特徴量記憶部３１６には、例えば、あらかじめ複数のユーザに対して、音響信号送出部３１１、音響信号観測部３１２、音響特性算出部３１３および特徴量抽出部３１４、またはそれらと同等の構成を用いて抽出した特徴量が格納されている。本認証における照合方式は、あらかじめ照合対象として特徴量が格納された人物の内の一人と同一人物であるか否か、もしくはあらかじめ照合対象として特徴量が格納された複数の人物のうちの誰かを判定する、もしくはこの２つを同時に行うものである。
　（音響特性の例）
　図４Ａおよび図４Ｂは、本実施形態に係る個人認証に使用する音響特性を示す図である。
　図４Ａは、音響特性としてのインパルス応答４１０を示す図である。かかるインパルス応答が、本実施形態の装着不具合検出に使用される。
　また、図４Ｂは、対数スペクトラム４２０の図である。本実施形態において外耳道の音響特性を用いる場合、図４Ｂに示すように、音響信号送出部３１１と鼓膜までの距離（通常２～３ｃｍ）に対応する周波数の音量に関する因子にピークが見られる。本実施形態の装着不具合検出においては、例えば、このピークの値とあらかじめ定めた基準値とを比較してもよい。また、音量とは、音声波形の振幅、ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)等を用いて得られたスペクトルのパワーを示す。
　（装着不具合の検出）
　例えば、装着状態が不十分であり隙がある場合、音が外に漏れるために、装着状態が十分である時に比べて音量特性の音量が低くなる。この変化を用いることにより、装着状態が不十分であることを検知することが可能である。また、この音量の変化は、イヤホンの形状や装着状態に依存して特定の周波数に特徴的に現れる。このため、特定の周波数の音量に着目した検知が有効である。
　さらに、図４Ｂを参照すると、鼓膜までの距離２～３ｃｍに対応するピークが、５～８ｋＨｚに存在する。これは、２～３ｃｍの両端が閉じた管の気柱共鳴として理解できる。
音速が３４０メートル毎秒だと仮定すると、両端が閉じた管の波長および固有振動は以下の式で表すことができる。
　λn=(2／n)×L        n=1,2,3,…
　ｆn=(340／2L)×n      n=1,2,3,…
ここで、λnは波長（単位はメートル）を、ｆnは周波数（単位はHz）を表す。n=1の時、固有振動の１倍音を、n=2,3,4,…の時にそれぞれ固有振動の２倍音、３倍音、４倍音を示す。Lは気柱の長さ（単位はメートル）であり、ここではヘッドホンもしくはイヤホンから鼓膜までの長さを示す。
　このことから、固有振動の周波数があらかじめ定めた値の２倍以上の定数倍になった場合には、固有振動の１倍音の周波数が観測できなかったと考えられるため、ヘッドホンまたはイヤホンの装着が不十分であると判断できる。
　２～３ｃｍの片方が開いた管の波長および固有振動は、以下の式となる。
　λn={4／(2n-1)}×L      　　n=1,2,3,…
　ｆn={340／4L}×(2n-1)       n=1,2,3,…
　このことから、固有振動の周波数が半分になった場合には、両端が閉じた管から片方が開いた管の固有振動に変化したと考えられるため、ヘッドホンまたはイヤホンの装着が不十分であると判断できる。
　（装着不具合ルール記憶部）
　図５Ａは、本実施形態に係る装着不具合ルール記憶部３０２の構成を示す図である。装着不具合ルール記憶部３０２は、音響特性から装着不具合を検出するための装着不具合ルールを記憶する。なお、装着不具合ルール記憶部３０２の構成は図５Ａに限定されない。
　装着不具合ルール記憶部３０２は、装着不具合ルールを識別するルール番号５１１に対応付けて、装着不具合検出に用いる音響特性の対象因子５１２と、音響特性の対象因子５１２における装着不具合条件５１３と、装着不具合検出に用いるそれら装着不具合ルールの組み合わせアルゴリズム５１４と、を記憶する。なお、装着不具合ルールはそれぞれ単独で用いられてもよい。
　本実施形態の装着不具合ルールの例としては、以下のものが考えられる。ここで因子とは、音響特性を構成する複数の値のうちの１つ以上の複数の値のことを指す。
（ルール番号11）：音響特性のうち音量に相当する因子の値があらかじめ定めた基準に比べて小さい、もしくは大きい。
（ルール番号12）：音響特性のうち低周波数（例えば１ｋＨｚ以下）の音量に相当する因子の値があらかじめ定めた基準に比べて小さい（下回った）、もしくは大きい（上回った）。
（ルール番号13）：音響特性のうち高周波数（例えば１ｋＨｚ以上）の音量に相当する因子の値があらかじめ定めた基準に比べて小さい、もしくは大きい。
（ルール番号14）：音響特性のうちイヤホン（音響送出部）から鼓膜までの距離に対応する固有振動(Characteristic Vibration / Natural Vibration)の音量に関する因子の値が、あらかじめ定めた基準に比べて小さい、もしくは大きい。
（ルール番号15）：音響特性の音量に相当する因子のうち、最大の値を取るものおよび隣り合う２つの値よりも大きな値を取るもの（ピーク）が、あらかじめ定めた基準に比べて小さい、もしくは大きい。
（ルール番号16）：音響特性のうちイヤホン（音響送出部）から鼓膜までの距離に対応する固有振動の周波数が、あらかじめ定めた基準に比べて定数倍もしくは半分となる。
（ルール番号17）：音響特性の音量に相当する因子のうち、最大の値を取るものおよび隣り合う２つの値よりも大きな値を取るもの（ピーク）の周波数が、あらかじめ定めた認証対象の人物から取得した音響特性の該当する因子の周波数の定数倍もしくは半分となる。
（ルール番号18）：音響特性の因子の１つ以上が、あらかじめ複数の人物から取得した音響特性の平均と比べて大きく異なる。
（ルール番号19）：音響特性の因子の１つ以上が、あらかじめ装着に不具合があるとわかっている音響特性と類似している。
　（装着不具合検出テーブル）
　図５Ｂは、本実施形態に係る装着不具合検出テーブル３０３ａの構成を示す図である。
装着不具合検出テーブル３０３ａは、装着不具合検出部３０３が装着不具合を検出するための一時記憶として使用される。
　装着不具合検出テーブル３０３ａは、装着不具合検出の対象因子５２１に対応付けて、音響特性算出部３１３からの音響特性の対象因子５２２と、装着不具合検出に用いる装着不具合ルール番号５２３と、音響特性の対象因子５２２が装着不具合ルール番号５２３の条件を満たした場合の、装着不具合判定フラグ５２４と、を記憶する。そして、装着不具合検出テーブル３０３ａは、装着不具合判定フラグ５２４を装着不具合ルールの組み合わせアルゴリズム５１４に従って組み合わせた、装着不具合検出出力５２５を記憶する。
　《個人認証装置のハードウェア構成》
　図６は、本実施形態に係る個人認証装置２１０のハードウェア構成を示すブロック図である。
　図６で、ＣＰＵ６１０は演算制御用のプロセッサであり、プログラムを実行することで図３の機能構成部を実現する。ＲＯＭ６２０は、初期データおよびプログラムなどの固定データおよびプログラムを記憶する。ネットワークインタフェース６３０は、ネットワークを介して、外部装置との通信を制御する。
　ＲＡＭ６４０は、ＣＰＵ６１０が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。ＲＡＭ６４０には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。送出音響信号データ６４１は、イヤホンへの送出音響信号のデータである。観測音響信号データ６４２は、マイクロホンからの観測音響信号のデータである。
音響特性データ６４３は、送出音響信号データ６４１と観測音響信号データ６４２とから音響特性算出部３１３が算出した音響特性のデータである。特徴量抽出データ６４４は、音響特性データ６４３から特徴量抽出部３１４が抽出したデータである。ユーザ識別結果６４５は、特徴量抽出データ６４４と特徴量記憶部３１６とからユーザ識別部３１５が識別したユーザのデータである。装着不具合検出テーブル３０３ａは、図５Ｂで説明した、装着不具合検出部３０３が装着不具合の検出に使用するテーブルである。装着不具合報知メッセージ３０４ａは、装着不具合報知部３０４が装着不具合を報知するメッセージである。入出力データ６４６は、入出力インタフェース６６０を介して周辺機器と入出力されるデータである。送受信データ６４７は、ネットワークインタフェース６３０を介して通信されるデータである。
　ストレージ６５０は、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。装着不具合ルール記憶部３０２は、図５Ａで説明した、装着不具合ルールのデータベースである。特徴量記憶部３１６は、あらかじめ所定のユーザについて抽出された特徴量を記憶するデータベースである。個人認証アルゴリズム６５１は、本実施形態における個人認証方法のアルゴリズムである。
装着不具合判定アルゴリズム６５２は、本実施形態における装着不具合判定方法のアルゴリズムである。装着不具合報知メッセージ６５３は、装着不具合に対応する報知メッセージを記憶するデータベースである。
　ストレージ６５０には、以下のプログラムが格納される。個人認証制御プログラム６５４は、本個人認証装置２１０を制御するプログラムである。音響信号送出観測モジュール６５５は、音響信号の送出および観測を制御するモジュールである。音響特性算出モジュール６５６は、送出および観測した音響信号から音響特性を算出するモジュールである。
特徴量抽出モジュール６５７は、音響特性から特徴量を抽出するモジュールである。ユーザ識別モジュール６５８は、音響特性から抽出した特徴量と特徴量記憶部３１６の特徴量とからユーザを識別するモジュールである。装着不具合判定モジュール６５９は、音響特性（または特徴量）から装着不具合ルールに従って装着機器２２０の装着不具合を判定するモジュールである。
　入出力インタフェース６６０は、周辺機器との入出力をインタフェースする。入出力インタフェース６６０には、表示部６６１と、操作部６６２と、音声入出力部６６３と、装着機器２２０を接続するイヤホン／マイク制御部６６４とが接続される。
　なお、図６のＲＡＭ６４０やストレージ６５０には、個人認証装置２１０が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関連するプログラムやデータは図示されていない。
　《個人認証装置の処理手順》
　図７は、本実施形態に係る個人認証装置２１０の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図６のＣＰＵ６１０がＲＡＭ６４０を使用して実行し、図３の機能構成部を実現する。
　個人認証装置２１０は、ステップＳ７０１において、ユーザの頭部の一部に音響信号を送出する。個人認証装置２１０は、ステップＳ７０３において、頭部の一部を伝搬する音響信号を観測する。個人認証装置２１０は、ステップＳ７０５において、送出した音響信号および観測した音響信号から音響特性を算出する。
　個人認証装置２１０は、ステップＳ７０７において、算出された音響特性を用いて装着不具合判定処理を実行する。個人認証装置２１０は、ステップＳ７０９において、装着不具合フラグがＯＮかＯＦＦかを判定する。装着不具合フラグがＯＮの場合、個人認証装置２１０は、ステップＳ７１５において、装着不具合を報知して、ステップＳ７０１に戻って個人認証を繰り返す。装着不具合フラグがＯＦＦの場合、個人認証装置２１０は、ステップＳ７１１において、音響特性から特徴量を抽出する。そして、個人認証装置２１０は、ステップＳ７１３において、特徴量をあらかじめ記憶された特徴量と比較して、ユーザを認証する。
　（装着不具合判定処理）
　図８は、本実施形態に係る装着不具合判定処理（Ｓ７０７）の手順を示すフローチャートである。
　個人認証装置２１０は、ステップＳ８０１において、装着不具合ルール記憶部３０２から装着不具合ルールを取得する。個人認証装置２１０は、ステップＳ８０３において、装着不具合ルールに従って、算出した音響特性から装着不具合か否かを判定する。
　装着不具合でなければ、個人認証装置２１０は、ステップＳ８０５において、装着不具合フラグをＯＦＦとしてリターンする。一方、装着不具合であれば、個人認証装置２１０は、ステップＳ８０７において、装着不具合フラグをＯＮとしてリターンする。
　本実施形態によれば、個人認証装置２１０は、マイクが埋め込まれたヘッドホンやイヤホンを用いてユーザの外耳道の音響特性を測定する際に、ヘッドホンやイヤホンの装着具合が個人認証に適した状態で有るか否かを検知する。個人認証装置２１０は、個人認証に適した状態でない場合にはユーザにフィードバックを返す事で、ヘッドホンやイヤホンの装着具合による誤判定を防ぐ。これにより、音響信号を送受信する機器の装着具合による誤判定を防ぎ、正確な個人認証をすることができる。
　すなわち、認証対象のユーザが、マイクロホンが埋め込まれたヘッドホンやイヤホンを装着することにより、そのユーザの頭部を伝搬する音響信号の音響特性が測定され、個人認証が行われる。このとき、個人認証装置２１０は、音響特性と装着不具合ルールとを比較することで、装着したヘッドホンやイヤホンの装着状態が適切な状態でないことを検知する。これより、個人認証装置２１０は、装着不具合が原因として起こる、本人が誤って棄却される誤棄却(False Rejection)、および、他人が誤って受理される誤受理(False Acceptance)、の２つの誤判定を防ぐことができる。これにより、個人認証装置２１０は、本実施形態の効果を奏することができる。
　［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態に係る個人認証装置について説明する。本実施形態に係る個人認証装置は、上記第２実施形態と比べると、あらかじめ設定された基準ではなく、特定の認証対象から取得した音響特性との比較により装着不具合を検出する点で異なる。すなわち、本実施形態に係る個人認証装置は、あらかじめ認証対象の人物から取得した音響信号から得られた音響特性を記憶しておく。本実施形態に係る個人認証装置は、算出した音響特性とあらかじめ記憶された音響特性との関係性が装着不具合ルールを満たす場合、機器の装着状態に不具合があることを判定する。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
　《個人認証装置の機能構成》
　図９は、本実施形態に係る個人認証装置９１０の機能構成を示すブロック図である。なお、図９において、図３と同様の機能構成部には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。
　装着不具合ルール記憶部９０２は、本実施形態で用いられる装着不具合ルールを記憶する。音響特性記憶部９０５は、あらかじめ認証対象の人物から取得した音響信号から得られた音響特性を記憶する。装着不具合検出部９０３は、装着不具合検出テーブル９０３ａを有し、音響特性算出部３１３が算出した音響特性と、音響特性記憶部９０５が記憶する音響特性とから、装着不具合ルールに従い装着不具合を検出する。
　（装着不具合ルール記憶部）
　図１０Ａは、本実施形態に係る装着不具合ルール記憶部９０２の構成を示す図である。
装着不具合ルール記憶部９０２は、音響特性から装着不具合を検出するための装着不具合ルールを記憶する。なお、装着不具合ルール記憶部９０２の構成は図１０Ａに限定されない。
　装着不具合ルール記憶部９０２は、装着不具合ルールを識別するルール番号１０１１に対応付けて、装着不具合検出に用いる音響特性の対象因子１０１２と、音響特性の対象因子１０１２における装着不具合条件１０１３と、装着不具合検出に用いるそれら装着不具合ルールの組み合わせアルゴリズム１０１４と、を記憶する。なお、装着不具合ルールはそれぞれ単独で用いられてもよい。
　本実施の形態での装着不具合ルールの例としては、以下のものが考えられる。
（ルール番号21）：音響特性のうち音量に相当する因子の値が、あらかじめ認証対象の人物から取得した音響特性の該当する因子の値と比べて小さい、もしくは大きい。
（ルール番号22）：音響特性のうち低周波数（例えば１ｋＨｚ以下）に相当する因子の値が、あらかじめ認証対象の人物から取得した音響特性の該当する因子の値と比べて小さい、もしくは大きい。
（ルール番号23）：音響特性のうち高周波数（例えば１ｋＨｚ以上）の音量に相当する因子が、あらかじめ認証対象の人物から取得した音響特性の該当する因子の値と比べて小さい、もしくは大きい。
（ルール番号24）：音響特性のうちイヤホン（音響送出部）から鼓膜までの距離に対応する固有振動の音量に関する因子が、あらかじめ認証対象の人物から取得した音響特性の該当する因子の値と比べて小さい、もしくは大きい。
（ルール番号25）：音響特性の音量に相当する因子のうち、最大の値を取るものおよび隣り合う２つの値よりも大きな値を取るもの（ピーク）の値が、あらかじめ認証対象の人物から取得した音響特性の該当する因子の値と比べて小さい、もしくは大きい。
（ルール番号26）：音響特性のうちイヤホン（音響送出部）から鼓膜までの距離に対応する固有振動の周波数が、あらかじめ認証対象の人物から取得した音響特性の該当する固有振動の周波数の定数倍もしくは半分となる。
（ルール番号27）：音響特性の音量に相当する因子のうち、最大の値を取るものおよび隣り合う２つの値よりも大きな値を取るもの（ピーク）の周波数が、あらかじめ認証対象の人物から取得した音響特性の該当する因子の周波数の定数倍もしくは半分となる。
　（音響特性記憶部）
　図１０Ｂは、本実施形態に係る音響特性記憶部９０５の構成を示す図である。なお、音響特性記憶部９０５の構成は、図１０Ｂに限定されない。
　音響特性記憶部９０５は、認証対象者１０５１に対応付けて、１つまたは複数の装着不具合ルール番号１０５２と、装着不具合ルール番号１０５２に対応する音響特性の対象因子のあらかじめ取得した情報１０５３と、を記憶する。
　（装着不具合検出テーブル）
　図１０Ｃは、本実施形態に係る装着不具合検出テーブル９０３ａの構成を示す図である。装着不具合検出テーブル９０３ａは、装着不具合検出部９０３が装着不具合を検出するための一時記憶として使用される。なお、図１０Ｃにおいて、図５Ｂと同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。
　音響特性の対象因子１０２２は、音響特性記憶部９０５から装着不具合ルール番号１０２３に対応して取得した情報である。装着不具合ルール番号１０２３は、装着不具合の判定に使用される装着不具合ルールを示す。
　（装着不具合判定処理）
　図１１は、本実施形態に係る装着不具合判定処理（Ｓ７０７）の手順を示すフローチャートである。なお、個人認証装置９１０における処理手順は図７と同様であり、図１１は図７のステップＳ７０７と入れ替えられる。また、図１１において、図８と同様のステップには同じステップ番号を付して、重複する説明を省略する。
　個人認証装置９１０は、ステップＳ１１０２において、音響特性記憶部９０５から装着不具合ルールに対応する音響特性を取得する。
　本実施形態によれば、認証対象の人物ごとに異なる装着不具合ルールを設定して、音響信号を送受信する機器の装着具合による誤判定を防ぎ、正確な個人認証をすることができる。
　［第４実施形態］
　次に、本発明の第４実施形態に係る個人認証装置について説明する。本実施形態に係る個人認証装置は、上記第２実施形態および第３実施形態と比べると、音響特性から抽出された特徴量に基づいて装着不具合を検出する点で異なる。なお、個人認証装置は、本実施形態において抽出された特徴量を、第２実施形態の音響特性と共に、それぞれあるいは組み合わせて、装着不具合の検出に用いてもよい。また、個人認証装置は、本実施形態において抽出された特徴量を、個人認証部の特徴量記憶部に記憶された特徴量と比較して、装着不具合を検出するよう構成されてもよい。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
　《個人認証装置の機能構成》
　図１２は、本実施形態に係る個人認証装置１２１０の機能構成を示すブロック図である。なお、図１２において、図３と同様の機能構成部には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。
　装着不具合ルール記憶部１２０２は、本実施形態で用いられる装着不具合ルールを記憶する。装着不具合検出部１２０３は、装着不具合検出テーブル１２０３ａを有し、特徴量抽出部３１４が抽出した特徴量が、装着不具合ルール記憶部１２０２が記憶する条件を満たす場合、装着不具合であることを検出する。
　（特徴量）
　本実施形態における特徴量としては、対数スペクトラム(logarithm spectrum)、メル周波数ケプストラム係数(ＭＦＣＣ：mel-frequency cepstrum coefficients)、線形予測分析係数(linear predictive coding coefficients）等を用いることができる。また、これらを主成分分析(Principal Component Analysis)、または、線形判別分析(Linear Discriminative Analysis)を用いて次元圧縮した特徴量を用いてもよい。また、これ以外の特徴量を用いてもよい。
　図１３は、本実施形態に係る個人認証に使用する特徴量としての、ＭＦＣＣの関連波形１３００を示す図である。
　（装着不具合ルール記憶部）
　図１４Ａは、本実施形態に係る装着不具合ルール記憶部１２０２の構成を示す図である。装着不具合ルール記憶部１２０２は、音響特性から装着不具合を検出するための装着不具合ルールを記憶する。なお、装着不具合ルール記憶部１２０２の構成は図１４Ａに限定されない。
　装着不具合ルール記憶部１２０２は、装着不具合ルールを識別するルール番号１４１１に対応付けて、装着不具合検出に用いる特徴量の対象因子１４１２と、特徴量の対象因子１４１２における装着不具合条件１４１３と、装着不具合検出に用いるそれら装着不具合ルールの組み合わせアルゴリズム１４１４と、を記憶する。なお、装着不具合ルールはそれぞれ単独で用いられてもよい。
　なお、装着不具合ルールとしては、第２実施形態もしくは第３実施形態と同様のルールを用いることができる。また、特徴量を構成する因子が、音量もしくは特定の周波数の音量と直接関係が無い場合、特徴量に対して、特徴量を算出した計算と逆の演算を施すことで音響特性に戻して用いてもよい。
　（装着不具合検出テーブル）
　図１４Ｂは、本実施形態に係る装着不具合検出テーブルの構成を示す図である。装着不具合検出テーブル１２０３ａは、装着不具合検出部１２０３が装着不具合を検出するための一時記憶として使用される。なお、図１４Ｂにおいて、図５Ｂと同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。
　装着不具合検出の対象因子１４２１は、装着不具合検出に使用される特徴量の対象因子を示す。特徴量の対象因子１４２２は、特徴量抽出部３１４から取得した情報である。装着不具合ルール番号１４２３は、装着不具合の判定に使用される本実施形態の装着不具合ルールを示す。
　《個人認証装置の処理手順》
　図１５は、本実施形態に係る個人認証装置１２１０の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１５において、図７と同様のステップには同じステップ番号を付して、重複する説明を省略する。
　個人認証装置１２１０は、ステップＳ１５０７において、装着不具合ルールに基づいて装着不具合判定処理を実行する。そして、個人認証装置１２１０は、ステップＳ１５０９において、装着不具合フラグがＯＮかＯＦＦかを判定する。
　なお、ステップＳ１５０７の装着不具合判定処理は、ステップＳ７０７における音響特性を特徴量に置き換えた同様の処理である。
　本実施形態によれば、音響特性から抽出された特徴量を用いて、音響信号を送受信する機器の装着具合による誤判定を防ぎ、正確な個人認証をすることができる。
　すなわち、認証対象のユーザが、マイクロホンが埋め込まれたヘッドホンやイヤホンを装着することにより、ユーザの頭部を伝搬する音響信号の音響特性が測定され、個人認証が行われる。このとき、個人認証装置１２１０は、音響特性から抽出した特徴量と装着不具合ルールとを比較することで、装着したヘッドホンやイヤホンの装着状態が適切な状態でないことを検知する。これにより、個人認証装置１２１０は、装着不具合が原因として起こる、本人が誤って棄却される誤棄却(False Rejection)、および、他人が誤って受理される誤受理(False Acceptance)、の２つの誤判定を防ぐことができる。
　このため、個人認証装置１２１０は、特徴量に基づいて装着不具合を判定することで、認証精度を向上し、ノイズ等への耐性を向上し、データ量を削減する、ことができる。
　［第５実施形態］
　次に、本発明の第５実施形態に係る個人認証装置について説明する。本実施形態に係る個人認証装置は、上記第２実施形態乃至第４実施形態と比べると、外耳道の音響信号ではなくて頭部の骨を伝搬する音響信号から音響特性を算出し特徴量を抽出する点で異なる。
一般に、音は空気を主に媒体にして伝搬するが、骨格を媒体にして伝搬させることも可能である。骨を媒体にして音を伝搬させることを骨伝導と呼ぶが、骨伝導の伝搬特性にも個人性が存在するため、個人の認証に用いることができる。なお、本実施形態においても、第４実施形態のように特徴量を用いた装着不具合検出の構成や、第３実施形態のように認証対象の音響特性や特徴量と比較する構成も可能である。その他の構成および動作は、第２実施形態から第４実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
　《個人認証装置の機能構成》
　図１６は、本実施形態に係る個人認証装置１６１０の機能構成を示すブロック図である。なお、図１６において、図３と同様の機能構成部には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
　骨伝導信号送出部１６１１は、頭部の一部に骨伝導用の音響信号である骨伝導信号を送出する。ここで、骨伝導信号が送出される頭部の一部は、より具体的には、頭部において骨が形成されている領域であって、装飾品や音響効果を発現させる機器を装着できるまたは近づけることのできる領域の少なくとも一部であってもよい。
　骨伝導信号観測部１６１２は、骨伝導信号送出部１６１１から送出された骨伝導信号（音響信号）がユーザの頭部の一部を伝搬した後の骨伝導信号（音響信号）を観測する。ここで、骨伝導用の音響信号である骨伝導信号の伝搬路とされる頭部の一部は、より具体的には、頭部を構成する頭蓋骨や歯、脳、感覚器およびその間の空洞の少なくとも一部であってもよい。なお、伝搬路には、少なくとも骨が含まれているものとする。
　骨伝導信号観測部１６１２は、例えば、骨伝導マイクロホンにより実現されてもよい。
このとき、骨伝導信号観測部１６１２は、骨伝導信号送出部１６１１が送出した頭部の任意の一部とは異なる一部から音響信号を観測してもよい。
　本実施形態によれば、頭部の音響信号の骨伝導を用いて、音響信号を送受信する機器の装着具合による誤判定を防ぎ、正確な個人認証をすることができる。
　［他の実施形態］
　上記実施形態においては、ＰＣによって個人認証処理や装着不具合検出処理を行なったが、オーディオデバイスを用いて個人を認証する個人認証装置、個人認証方法、個人認証プログラムも提供できる。
　また、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
　また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。
　［実施形態の他の表現］
　上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
　音響信号を送受信する機器が装着されて、ユーザの頭部を伝搬する前記音響信号から算出された音響特性および前記音響特性から抽出された特徴量の少なくともいずれかの第１情報を用いて個人を認証する個人認証手段と、
　前記機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを記憶する装着不具合ルール記憶手段と、
　前記第１情報が前記装着不具合ルールを満たす場合、前記機器の装着状態に不具合があることを検出する装着不具合検出手段と、
　を備える個人認証装置。
（付記２）
　前記音響特性は、インパルス応答、または、前記インパルス応答をフーリエ変換またはラプラス変換することによって得られる伝達関数を含み、
　前記特徴量は、前記音響特性から抽出された、対数スペクトラム、メルケプストラム係数、線形予測分析係数、または、これらを主成分分析または線形判別分析を用いて次元圧縮した特徴量を含む、付記１に記載の個人認証装置。
（付記３）
　前記装着不具合ルールは、前記第１情報とあらかじめ定めた基準との比較に基づいて装着不具合と判定するルールを含む　、付記１または２に記載の個人認証装置。
（付記４）
　前記装着不具合ルールは、前記第１情報における音量に関する因子、前記第１情報における低周波数もしくは高周波数の音量に関する因子、音響送出部から鼓膜までの距離に対応する固有振動の音量に関する因子、または、前記第１情報における音量に相当する因子のうち最大の値を取るものおよび隣り合う２つの値よりも大きな値を取るものが、それぞれに対応する基準となる値を下回った場合、もしくは、上回った場合に装着不具合と判定するルールを含む、付記３に記載の個人認証装置。
（付記５）
　前記装着不具合ルールは、音響送出部から鼓膜までの距離に対応する固有振動の周波数、または、前記第１情報における音量に相当する因子のうち最大の値を取るものおよび隣り合う２つの値よりも大きな値を取るものの周波数が、それぞれに対応するあらかじめ定めた基準に比べて定数倍もしくは半分となる場合に装着不具合と判定するルールを含む、付記３または４に記載の個人認証装置。
（付記６）
　前記装着不具合ルールは、前記第１情報の因子の１つ以上があらかじめ複数の人物から取得した前記第１情報の平均である基準と比べて大きく異なる場合、または、前記第１情報の因子の１つ以上があらかじめ装着に不具合があるとわかっている前記第１情報の基準と類似している場合に装着不具合と判定するルールを含む、付記３乃至５のいずれか１項に記載の個人認証装置。
（付記７）
　あらかじめ認証対象の人物から取得した音響信号から得られた第２情報を記憶する音響特性記憶手段を、さらに備え、
　前記不具合検出手段は、前記第１情報と前記第２情報との関係性が、前記装着不具合ルールを満たす場合、前記機器の装着状態に不具合があることを判定する、付記１に記載の個人認証装置。
（付記８）
　前記装着不具合ルールは、前記第１情報における音量に関する因子、前記第１情報における低周波数もしくは高周波数の音量に関する因子、音響送出部から鼓膜までの距離に対応する固有振動の音量に関する因子、または、前記第１情報における音量に相当する因子のうち最大の値を取るものおよび隣り合う２つの値よりも大きな値を取るものが、それぞれに対応する前記第２情報の値を下回った場合もしくは上回った場合に装着不具合と判定するルールを含む、付記７に記載の個人認証装置。
（付記９）
　前記装着不具合ルールは、音響送出部から鼓膜までの距離に対応する固有振動の周波数、または、前記第１情報における音量に相当する因子のうち最大の値を取るものおよび隣り合う２つの値よりも大きな値を取るものの周波数が、それぞれに対応する前記第２情報に比べて定数倍もしくは半分となる場合に装着不具合と判定するルールを含む、付記７または８に記載の個人認証装置。
（付記１０）
　前記音響信号は、前記ユーザの外耳道を伝搬する音響信号、または、前記ユーザの頭部の骨を伝搬する音響信号である、付記１乃至９のいずれか１項に記載の個人認証装置。
（付記１１）
　前記機器の装着状態に不具合があることを報知する報知手段を、さらに備える付記１乃至１０のいずれか１項に記載の個人認証装置。
（付記１２）
　音響信号を送受信する機器が装着されて、ユーザの頭部を伝搬する前記音響信号から算出された音響特性および前記音響特性から抽出された特徴量の少なくともいずれかの第１情報を用いて個人を認証する個人認証ステップと、
　前記第１情報が前記機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを満たす場合、前記機器の装着状態に不具合があることを検出する装着不具合検出ステップと、
　を含む個人認証方法。
（付記１３）
　音響信号を送受信する機器が装着されて、ユーザの頭部を伝搬する前記音響信号から算出された音響特性および前記音響特性から抽出された特徴量の少なくともいずれかの第１情報を用いて個人を認証する個人認証ステップと、
　前記第１情報が前記機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを満たす場合、前記機器の装着状態に不具合があることを検出する装着不具合検出ステップと、
　をコンピュータに実行させる個人認証プログラム。
（付記１４）
　音響信号をユーザの頭部において送受信する機器と、
　装着された前記機器が検知した前記ユーザの頭部を伝搬する音響信号から算出された音響特性および前記音響特性から抽出された特徴量の少なくともいずれかの第１情報を用いて個人を認証する個人認証手段と、
　前記機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを記憶する装着不具合ルール記憶手段と、
　前記第１情報が前記装着不具合ルールを満たす場合、前記機器の装着状態に不具合があることを検出する装着不具合検出手段と、
　を備える個人認証システム。
　以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
　この出願は、２０１６年８月１９日に出願された日本出願特願２０１６－１６１４１３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１００　　個人認証装置
　１０１　　個人認証部
　１０２　　装着不具合ルール記憶部
　２００　　個人認証システム
　２１０　　個人認証装置
　２２０　　装着機器
　２３０　　サウンドプロセッサ
　２４０　　マイクロホンアンプ
　３０１　　個人認証部
　３０２　　装着不具合ルール記憶部
　３０３　　装着不具合検出部
　３０４　　装着不具合報知部
　６１０　　CPU
　６２０　　ROM
　６３０　　ネットワークインタフェース
　６４０　　RAM
　６５０　　ストレージ
　６６０　　入出力インタフェース
　６６１　　表示部
　６６２　　操作部
　６６３　　音声入出力部
　６６４　　イヤホン／マイク制御部
　９０２　　装着不具合ルール記憶部
　９０３　　装着不具合検出部
　９０５　　音響特性記憶部
　９１０　　個人認証装置
　１２０２　　装着不具合ルール記憶部
　１２０３　　装着不具合検出部
　１２１０　　個人認証装置
　１６１０　　個人認証装置

Claims (14)

  1. 　ユーザの頭部に装着された音響信号を送受信する機器が検知した前記ユーザの頭部を伝搬する前記音響信号から算出された音響特性、および、前記音響特性から抽出された特徴量の、少なくともいずれかを含む第１情報を用いて個人を認証する個人認証手段と、
    　前記機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを記憶する装着不具合ルール記憶手段と、
    　前記第１情報が前記装着不具合ルールを満たす場合、前記機器の装着状態に不具合があることを検出する装着不具合検出手段と、
    　を備える個人認証装置。
  2. 　前記音響特性は、インパルス応答、または、前記インパルス応答をフーリエ変換またはラプラス変換することによって得られる伝達関数を含み、
    　前記特徴量は、前記音響特性から抽出された、対数スペクトラム、メルケプストラム係数、線形予測分析係数、または、これらを主成分分析または線形判別分析を用いて次元圧縮した特徴量を含む、請求項１に記載の個人認証装置。
  3. 　前記装着不具合ルールは、前記第１情報とあらかじめ定めた基準との比較に基づいて装着不具合と判定するルールを含む、請求項１または２に記載の個人認証装置。
  4. 　前記装着不具合ルールは、前記第１情報における音量に関する因子、前記第１情報における低周波数もしくは高周波数の音量に関する因子、音響送出部から鼓膜までの距離に対応する固有振動の音量に関する因子、または、前記第１情報における音量に相当する因子のうち最大の値を取るものおよび隣り合う２つの値よりも大きな値を取るものが、それぞれに対応する基準となる値を下回った場合、もしくは、上回った場合に装着不具合と判定するルールを含む、請求項３に記載の個人認証装置。
  5. 　前記装着不具合ルールは、音響送出部から鼓膜までの距離に対応する固有振動の周波数、または、前記第１情報における音量に相当する因子のうち最大の値を取るものおよび隣り合う２つの値よりも大きな値を取るものの周波数が、それぞれに対応するあらかじめ定めた基準に比べて定数倍もしくは半分となる場合に装着不具合と判定するルールを含む、請求項３または４に記載の個人認証装置。
  6. 　前記装着不具合ルールは、前記第１情報の因子の１つ以上があらかじめ複数の人物から取得した前記第１情報の平均である基準と比べて大きく異なる場合、または、前記第１情報の因子の１つ以上があらかじめ装着に不具合があるとわかっている前記第１情報の基準と類似している場合に装着不具合と判定するルールを含む、請求項３乃至５のいずれか１項に記載の個人認証装置。
  7. 　あらかじめ認証対象の人物から取得した音響信号から得られた第２情報を記憶する音響特性記憶手段を、さらに備え、
    　前記装着不具合検出手段は、前記第１情報と前記第２情報との関係性が、前記装着不具合ルールを満たす場合、前記機器の装着状態に不具合があることを判定する、請求項１に記載の個人認証装置。
  8. 　前記装着不具合ルールは、前記第１情報における音量に関する因子、前記第１情報における低周波数もしくは高周波数の音量に関する因子、音響送出部から鼓膜までの距離に対応する固有振動の音量に関する因子、または、前記第１情報における音量に相当する因子のうち最大の値を取るものおよび隣り合う２つの値よりも大きな値を取るものが、それぞれに対応する前記第２情報の値を下回った場合もしくは上回った場合に装着不具合と判定するルールを含む、請求項７に記載の個人認証装置。
  9. 　前記装着不具合ルールは、音響送出部から鼓膜までの距離に対応する固有振動の周波数、または、前記第１情報における音量に相当する因子のうち最大の値を取るものおよび隣り合う２つの値よりも大きな値を取るものの周波数が、それぞれに対応する前記第２情報に比べて定数倍もしくは半分となる場合に装着不具合と判定するルールを含む、請求項７または８に記載の個人認証装置。
  10. 　前記音響信号は、前記ユーザの外耳道を伝搬する音響信号、または、前記ユーザの頭部の骨を伝搬する音響信号である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の個人認証装置。
  11. 　前記機器の装着状態に不具合があることを報知する報知手段を、さらに備える請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の個人認証装置。
  12. 　ユーザの頭部に装着された音響信号を送受信する機器が検知した前記ユーザの頭部を伝搬する前記音響信号から算出された音響特性、および、前記音響特性から抽出された特徴量の少なくともいずれかを含む第１情報を用いて個人を認証し、
    　前記第１情報が前記機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを満たす場合、前記機器の装着状態に不具合があることを検出する、ことを含む
    個人認証方法。
  13. 　ユーザの頭部に装着された音響信号を送受信する機器が検知した前記ユーザの頭部を伝搬する前記音響信号から算出された音響特性、および、前記音響特性から抽出された特徴量の少なくともいずれかを含む第１情報を用いて個人を認証する処理と、
    　前記第１情報が前記機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを満たす場合、前記機器の装着状態に不具合があることを検出する処理と、
    　をコンピュータに実行させる個人認証プログラムが記録された記録媒体。
  14. 　音響信号をユーザの頭部において送受信する機器と、
    　装着された前記機器が検知した前記ユーザの頭部を伝搬する音響信号から算出された音響特性および前記音響特性から抽出された特徴量の少なくともいずれかの第１情報を用いて個人を認証する個人認証手段と、
    　前記機器の装着不具合を検出するための装着不具合ルールを記憶する装着不具合ルール記憶手段と、
    　前記第１情報が前記装着不具合ルールを満たす場合、前記機器の装着状態に不具合があることを検出する装着不具合検出手段と、
    　を備える個人認証システム。
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