WO2019207649A1 - 認証装置 - Google Patents

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WO2019207649A1
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score
feature information
collation
feature
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Inventor
若林　正男
隆文 永野
藤原　秀人
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/30—Authentication, i.e. establishing the identity or authorisation of security principals
    • G06F21/31—User authentication
    • G06F21/32—User authentication using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voiceprints

Definitions

  • This invention relates to an authentication device.
  • Patent Document 1 discloses an authentication device. According to the authentication device, it is possible to reduce the average number of times biometric information is input.
  • An object of the present invention is to provide an authentication apparatus capable of reducing the principal rejection rate.
  • An authentication device stores a feature extraction unit that extracts feature information from biometric information of a collator acquired by a biometric information sensor, and feature information of biometric information of one or more users and a plurality of non-users.
  • the collation feature information of the biometric information of the collator extracted by the feature information storage unit and the feature extraction unit is stored in the biometric information of the collation target person who is one of the users stored in the feature information storage unit.
  • a first collation score calculating unit for calculating a first collation score by comparing the collation target person characteristic information with non-user characteristic information of biometric information of a plurality of non-users;
  • a matching score correction unit that corrects one matching score based on a first matching score with the plurality of non-user feature information, and the corrected first matching score is equal to or greater than a preset discrimination threshold
  • the collator An authentication unit that authenticates the case subjects, with a.
  • the first verification score is corrected based on the feature information of the non-user's biometric information. For this reason, the person rejection rate can be lowered.
  • FIG. 1 It is a block diagram of the authentication system to which the authentication apparatus in Embodiment 1 is applied. It is a figure which shows the empirical distribution of the 1st collation score with the non-user feature point information by the authentication apparatus in Embodiment 1, and the estimated probability distribution (probability density distribution). It is a figure which shows the cumulative distribution function estimated with the experience cumulative distribution of the 1st collation score with the non-user feature point information by the authentication apparatus in Embodiment 1. FIG. It is a figure which shows the difference of the empirical cumulative distribution of the 1st collation score with the non-user feature point information by the authentication apparatus in Embodiment 1, and the estimated cumulative distribution function.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining an outline of a first verification score correction operation of the authentication device according to the first embodiment.
  • 2 is a hardware configuration diagram of an authentication apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram of the authentication system with which the authentication apparatus in Embodiment 2 is applied. It is a figure which shows the reliability used when the authentication apparatus in Embodiment 2 calculates a 2nd collation score.
  • 10 is a flowchart for illustrating an outline of a first verification score correction operation of the authentication device according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an authentication system to which the authentication apparatus according to the first embodiment is applied.
  • the authentication system includes a biological information sensor 1 and an authentication device 2.
  • the biological information sensor 1 is provided so as to acquire biological information.
  • the biological information sensor 1 is provided so that fingerprint data can be acquired from a user's finger.
  • the authentication device 2 includes a feature information storage unit 2a, a feature extraction unit 2b, a first verification score calculation unit 2c, a verification score correction unit 2d, an authentication unit 2e, and a transmission unit 2f.
  • the feature information storage unit 2a is provided to store feature information of biometric information of one or more users and feature information of biometric information of a plurality of non-users.
  • the feature information storage unit 2a stores feature point information of user fingerprint data and feature point information of non-user fingerprint data.
  • the feature extraction unit 2b is provided so as to be able to extract the feature information of the biological information acquired by the biological information sensor 1.
  • the first verification score calculation unit 2c is provided so as to be able to calculate the first verification score by comparing the feature information stored by the feature information storage unit 2a with the feature information extracted by the feature extraction unit 2b.
  • the collation score correction unit 2d is provided so as to be able to correct the first collation score calculated by the first collation score calculation unit 2c based on the feature information of the biological information of a plurality of non-users.
  • the matching score correction unit 2d determines whether or not to correct based on the determination result of the suitability to the probability distribution estimated by the first matching score with respect to the feature information of the biological information of a plurality of non-users. .
  • the authentication unit 2e is provided so as to be able to determine whether or not to authenticate based on the first verification score corrected by the verification score correction unit 2d.
  • the transmission unit 2f is provided so that information indicating an authentication result by the authentication unit 2e can be transmitted to an external device such as an entrance / exit management device.
  • the non-user feature information of the biometric information of a plurality of non-users is selected so as not to be a set biased to feature information having a specific feature from among the feature information of the biometric information of a large number of non-users.
  • the biometric information is fingerprint data.
  • the collator is the collation finger
  • the collation target person is the collation target finger
  • the principal person is the real finger
  • the other person is the other finger
  • the feature information is the feature point information.
  • the other finger matching score matrix S is expressed by the following equation (1), where s ij is the first matching score of the matching finger i with respect to the matching target finger j.
  • s j is expressed by the following equation (2).
  • non-user feature point information is selected by the following method.
  • the other finger matching score vector s j of a specific matching target finger is regarded as a sample value sequence of random variables, and the entropy of each s j is calculated.
  • step 2 the feature point information of the finger to be collated with the maximum entropy is set as an initial set of non-user feature point information.
  • step 3 the fingers included in the non-user feature point information are represented by ⁇ r 1 , r 2 ,... R M ⁇ , and other finger matching score matrices and non-user feature point information candidate collation targets with the other fingers score s k fingers represented by singular value decomposition in the following equation (3) is performed.
  • the other finger matching score matrix is expressed by the following equation (4).
  • step 4 singular vectors having non-zero singular values are set as u 1 , u 2 ,... U M + 1, and the feature point information of the verification target finger k that maximizes the following equation (5) Add to feature point information.
  • the square of the absolute value represents the sum of squares of each element of the matrix.
  • Step 3 and Step 4 are repeated until the number of verification target fingers included in the non-user feature point information reaches a preset number.
  • FIG. 2 is a diagram showing a first collation score experience distribution and an estimated probability distribution (probability density distribution) with non-user feature point information by the authentication apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an empirical cumulative distribution of the first matching score with the non-user feature point information by the authentication apparatus according to the first embodiment and an estimated cumulative distribution function.
  • FIG. 4 is a diagram showing a difference between the empirical cumulative distribution of the first matching score and the estimated cumulative distribution function with the non-user feature point information by the authentication apparatus in the first embodiment.
  • a probability density distribution is estimated as a lognormal distribution, for example, from the distribution of the first matching score with the non-user feature point information.
  • the parameter of a log normal distribution can be estimated from the logarithm average value and standard deviation value of a 1st collation score, for example.
  • the empirical cumulative distribution of the first matching score with the non-user feature point information and the estimated cumulative distribution function are calculated.
  • the difference between the empirical cumulative distribution of the first matching score with the non-user feature point information and the estimated cumulative distribution function is calculated.
  • the maximum value of the difference is calculated as a distribution suitability determination statistic.
  • the determination statistic is smaller than the distribution suitability determination threshold ⁇ , it is determined that the first matching score with the non-user feature point information follows the estimated probability distribution.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining an outline of the first verification score correction operation of the authentication apparatus according to the first embodiment.
  • step S1 the authentication device 2 determines whether or not the first matching score S org between the matching finger feature point information and the feature point information of the matching target finger is smaller than the determination threshold value S ref .
  • step S1 If the first matching score S org is greater than or equal to the determination threshold value S ref in step S1, the authentication device 2 ends the correction operation.
  • step S1 If the first matching score S org is smaller than the determination threshold value S ref in step S1, the authentication device 2 performs the operation of step S2. In step S2, the authentication device 2 calculates a first matching score between the matching finger feature point information and the non-user feature point information. Thereafter, the authentication device 2 performs the operation of step S3.
  • step S3 the authentication device 2 estimates the probability distribution of the first matching score for the non-user feature point information, and the estimated maximum value of the first matching score for the other finger feature point information based on the estimated probability distribution.
  • S max is calculated.
  • the estimated maximum value S max is a value of a predetermined upper probability of the estimated probability distribution.
  • the authentication device 2 performs the operation of step S4.
  • step S4 the authentication device 2, whether or not the value obtained by subtracting the estimated maximum value S max of the first matching score for the first match score S other finger minutiae information from org is larger than the score difference [Delta] S min judge.
  • step S4 If the value obtained by subtracting the estimated maximum value S max of the first matching score in step S4 for the first match score S other finger minutiae information from org is below the score difference [Delta] S min, the authentication device 2, ends the correction operation To do.
  • step S5 If the value obtained by subtracting the estimated maximum value S max of the first matching score for the first match score S other fingers feature point information from the org in step S4 is greater than the score difference [Delta] S min, the authentication device 2, in step S5 Perform the action. In step S ⁇ b> 5, the authentication device 2 determines suitability of the first matching score of the matching finger feature point information and the non-user feature point information to the estimated probability distribution.
  • step S5 If the determination result is “nonconforming” in step S5, the authentication device 2 ends the correction operation.
  • step S5 If the determination result is “Compliant” in step S5, the authentication device 2 performs the operation in step S6.
  • step S6 the authentication device 2 uses a value obtained by multiplying a value obtained by subtracting the estimated maximum value S max of the first matching score for the other finger feature point information from the discrimination threshold S ref by a predetermined scaling coefficient ⁇ .
  • the corrected score S is calculated by adding to the score S org . Thereafter, the authentication device 2 ends the correction operation.
  • the first matching score is corrected based on the feature point information of the fingerprint data of the non-user. For this reason, the person rejection rate can be lowered.
  • the non-user feature point information of the fingerprint data of a plurality of non-users is selected so that the features are not biased. For this reason, the person rejection rate can be lowered more reliably.
  • the matching score is not corrected. For this reason, it can suppress that a collation score is unnecessarily corrected.
  • correction is performed so that the first matching score is increased only for the matching finger whose first matching score is smaller than the determination threshold S ref . For this reason, the person rejection rate can be lowered more reliably.
  • FIG. 6 is a hardware configuration diagram of the authentication apparatus according to the first embodiment.
  • Each function of the authentication device 2 can be realized by a processing circuit.
  • the processing circuit includes at least one processor 3a and at least one memory 3b.
  • the processing circuit comprises at least one dedicated hardware 4.
  • each function of the authentication device 2 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. At least one of software and firmware is described as a program. At least one of software and firmware is stored in at least one memory 3b. At least one processor 3a realizes each function of the authentication device 2 by reading and executing a program stored in at least one memory 3b.
  • the at least one processor 3a is also referred to as a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, and a DSP.
  • the at least one memory 3b is a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as RAM, ROM, flash memory, EPROM, or EEPROM, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD, or the like.
  • the processing circuit comprises at least one dedicated hardware 4, the processing circuit is implemented, for example, as a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, or a combination thereof.
  • the processing circuit is realized, for example, as a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, or a combination thereof.
  • each function of the authentication device 2 is realized by a processing circuit.
  • each function of the authentication device 2 is collectively realized by a processing circuit.
  • the functions of the authentication device 2 may be realized by dedicated hardware 4 and the other part may be realized by software or firmware.
  • the function of the matching score correction unit 2d is realized by a processing circuit as dedicated hardware 4, and at least one processor 3a is stored in at least one memory 3b for functions other than the function of the matching score correction unit 2d. It may be realized by reading out and executing the program.
  • the processing circuit realizes each function of the authentication device 2 by hardware 4, software, firmware, or a combination thereof.
  • FIG. FIG. 7 is a configuration diagram of an authentication system to which the authentication apparatus according to the second embodiment is applied.
  • symbol is attached
  • the authentication device 2 of the second embodiment is an authentication device in which a second verification score calculation unit 2g is added to the authentication device 2 of the first embodiment.
  • the second collation score calculation unit 2g is provided so as to be able to calculate the second collation score by comparing the collator feature information with the collation target person feature information and the plurality of non-user feature information.
  • the collation score correction unit 2d compares the collator feature information with the collation target person feature information and collates the first collation score calculated by the first collation score calculation unit 2c with the collator feature information.
  • the second verification score calculated by the second verification score calculation unit 2g is compared with the target person characteristic information.
  • the collation score correction unit 2d performs the second collation with respect to other person feature information based on the second collation score with a plurality of non-user feature information. Estimate the probability distribution of the score.
  • the matching score correction unit 2d estimates the maximum value of the second matching score for the other person characteristic information based on the estimated probability distribution.
  • the collation score correction unit 2d When the collation score correction unit 2d has a second collation score calculated by comparing the collator feature information with the collation target person feature information is larger than the maximum value of the second collation score for the estimated other person feature information, the first collation score calculated by comparing the collator characteristic information with the collation target person characteristic information is corrected. Specifically, the matching score correction unit 2d changes the first matching score to a second matching score calculated by comparing the collator feature information with the collation target person feature information.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the reliability used when the authentication apparatus according to the second embodiment calculates the second matching score.
  • the second matching score is calculated by the following equation (6).
  • N mtch represents the number of feature points that match among the feature points included in the feature point information of the verification finger and the feature point information of the verification target finger.
  • N vrfc represents the number of feature point information of the verification finger.
  • N rgst represents the number of feature point information of the verification target finger.
  • N max represents the maximum number of feature points.
  • x 0 and y 0 are adjustment parameters.
  • x 0 is expressed by the following equation (7)
  • y 0 is expressed by the following equation (8).
  • equation (6) reflects the proportion of feature points that matched.
  • the latter half of the equation (6) reflects the reliability of the ratio shown in FIG.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining an outline of the first verification score correction operation of the authentication apparatus according to the second embodiment.
  • step S11 the authentication device 2 determines whether or not the first verification score S org satisfies the following expression (9).
  • S ref is a discrimination threshold.
  • ⁇ S is a score difference.
  • step S11 When the first matching score S org does not satisfy the expression (9) in step S11, the authentication device 2 performs the operation of step S12. In step S12, the authentication device 2 sets the first matching score S org as the final score S rslt .
  • step S11 When the first matching score S org satisfies the expression (9) in step S11, the authentication device 2 performs the operation of step S13. In step S13, the authentication device 2 calculates a second collation score S smpl . Thereafter, the authentication device 2 performs the operation of step S14. In step S14, the authentication device 2 determines whether the first matching score S org is smaller than the second matching score S smpl .
  • step S15 the authentication device 2 sets the first matching score S org as the final score S rslt .
  • step S16 the authentication device 2 estimates the probability distribution of the second matching score with the plurality of non-user feature point information. Thereafter, the authentication device 2 performs the operation of step S17.
  • step S17 the authentication device 2 calculates the estimated maximum value Smax of the second matching score for the other finger feature point information based on the estimated probability distribution. Thereafter, the authentication device 2 performs the operation of step S18. In step S18, the authentication device 2 determines whether or not the estimated maximum value Smax of the second matching score for the other finger feature point information is smaller than the second matching score Ssmpl .
  • step S19 the authentication device 2 sets the first matching score S org as the final score S rslt .
  • step S20 the authentication device 2 determines suitability of the second matching score between the matching finger feature point information and the non-user feature point information to the estimated probability distribution.
  • step S20 the authentication device 2 performs the operation of step S19.
  • step S19 the authentication device 2 sets the first matching score S org as the final score S rslt .
  • step S20 the authentication device 2 performs the operation of step S21.
  • step S20 the authentication device 2 sets the second matching score S smpl as the final score S rslt .
  • the 2nd collation score calculated by comparing collator feature information with collation subject person feature information is the maximum of the 2nd collation score with respect to the estimated other person feature information.
  • the matching score correction unit 2d compares the first matching score calculated by comparing the collator feature information with the collation target person feature information, and compares the collator feature information with the collation target person feature information. To the calculated second matching score. For this reason, the person rejection rate can be lowered.
  • the second matching score is calculated based on the ratio of the feature points that match among the feature points included in the feature point information of the matching finger and the feature point information of the matching target finger, and the reliability of the ratio. . For this reason, the person rejection rate can be lowered with a more appropriate second verification score.
  • a collation score equivalent to the collation score may be calculated. Even in this case, appropriate authentication can be performed.
  • vein data, palm print data, iris data, face data, and the like may be used as biological information.
  • the pattern information may be feature information. Even in these cases, the rejection rate can be lowered.
  • the authentication device according to the present invention can be used in a system that lowers the principal rejection rate.
  • biometric information sensor 1 biometric information sensor, 2 authentication device, 2a feature information storage unit, 2b feature extraction unit, 2c first verification score calculation unit, 2d verification score correction unit, 2e authentication unit, 2f transmission unit, 2g second verification score calculation unit, 3a processor, 3b memory, 4 hardware

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Abstract

本人拒否率を下げることができる認証装置を提供する。認証装置は、生体情報センサが取得した照合者の生体情報から特徴情報を抽出する特徴抽出部と、一人以上の利用者と複数の非利用者の生体情報の特徴情報を記憶した特徴情報記憶部と、前記特徴抽出部により抽出された照合者の生体情報の照合者特徴情報を、前記特徴情報記憶部に記憶された利用者の中の一人である照合対象者の生体情報の照合対象者特徴情報及び複数の非利用者の生体情報の非利用者特徴情報とそれぞれ比較して第一の照合スコアを算出する第一照合スコア算出部と、前記照合対象者特徴情報との第一の照合スコアを前記複数の非利用者特徴情報との第一の照合スコアに基づいて補正する照合スコア補正部と、前記補正された第一の照合スコアが予め設定された判別閾値以上の場合に前記照合者を前記照合対象者として認証する認証部と、を備えた。

Description

認証装置
　この発明は、認証装置に関する。
　特許文献１は、認証装置を開示する。当該認証装置によれば、生体情報の平均入力回数を減らし得る。
日本特許第４９５１４１５号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の認証装置においては、正しく本人と認証されないこともある。このため、本人拒否率を改善する余地がある。
　この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、本人拒否率を下げることができる認証装置を提供することである。
　この発明に係る認証装置は、生体情報センサが取得した照合者の生体情報から特徴情報を抽出する特徴抽出部と、一人以上の利用者と複数の非利用者の生体情報の特徴情報を記憶した特徴情報記憶部と、前記特徴抽出部により抽出された照合者の生体情報の照合者特徴情報を、前記特徴情報記憶部に記憶された利用者の中の一人である照合対象者の生体情報の照合対象者特徴情報及び複数の非利用者の生体情報の非利用者特徴情報とそれぞれ比較して第一の照合スコアを算出する第一照合スコア算出部と、前記照合対象者特徴情報との第一の照合スコアを前記複数の非利用者特徴情報との第一の照合スコアに基づいて補正する照合スコア補正部と、前記補正された第一の照合スコアが予め設定された判別閾値以上の場合に前記照合者を前記照合対象者として認証する認証部と、を備えた。
　この発明によれば、第一の照合スコアは、非利用者の生体情報の特徴情報に基づいて補正される。このため、本人拒否率を下げることができる。
実施の形態１における認証装置が適用される認証システムの構成図である。 実施の形態１における認証装置による非利用者特徴点情報との第一の照合スコアの経験分布と推定された確率分布（確率密度分布）を示す図である。 実施の形態１における認証装置による非利用者特徴点情報との第一の照合スコアの経験累積分布と推定された累積分布関数を示す図である。 実施の形態１における認証装置による非利用者特徴点情報との第一の照合スコアの経験累積分布と推定された累積分布関数との差を示す図である。 実施の形態１における認証装置の第一の照合スコアの補正動作の概要を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１における認証装置のハードウェア構成図である。 実施の形態２における認証装置が適用される認証システムの構成図である。 実施の形態２における認証装置が第二の照合スコアを算出する際に用いられる信頼度を示す図である。 実施の形態２における認証装置の第一の照合スコアの補正動作の概要を説明するためのフローチャートである。
　この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
実施の形態１．
　図１は実施の形態１における認証装置が適用される認証システムの構成図である。
　図１に示されるように、認証システムは、生体情報センサ１と認証装置２とを備える。
　生体情報センサ１は、生体情報を取得し得るように設けられる。例えば、生体情報センサ１は、利用者の指から指紋データを取得し得るように設けられる。
　認証装置２は、特徴情報記憶部２ａと特徴抽出部２ｂと第一照合スコア算出部２ｃと照合スコア補正部２ｄと認証部２ｅと伝達部２ｆとを備える。
　特徴情報記憶部２ａは、一人以上の利用者の生体情報の特徴情報と複数の非利用者の生体情報の特徴情報とを記憶し得るように設けられる。例えば、特徴情報記憶部２ａは、利用者の指紋データの特徴点情報と非利用者の指紋データの特徴点情報とを記憶する。
　特徴抽出部２ｂは、生体情報センサ１が取得した生体情報の特徴情報を抽出し得るように設けられる。
　第一照合スコア算出部２ｃは、特徴情報記憶部２ａにより記憶された特徴情報と特徴抽出部２ｂにより抽出された特徴情報とを比較して第一の照合スコアを算出し得るように設けられる。
　照合スコア補正部２ｄは、複数の非利用者の生体情報の特徴情報に基づいて第一照合スコア算出部２ｃにより算出された第一の照合スコアを補正し得るように設けられる。この際、照合スコア補正部２ｄは、複数の非利用者の生体情報の特徴情報に対する第一の照合スコアの推定した確率分布への適合性の判定結果に基づいて補正するか否かを判定する。
　認証部２ｅは、照合スコア補正部２ｄにより補正された第一の照合スコアに基づいて認証するか否かを判定し得るように設けられる。
　伝達部２ｆは、認証部２ｅによる認証結果を示す情報を入退室管理装置等の外部の機器に送信し得るように設けられる。
　なお、複数の非利用者の生体情報の非利用者特徴情報は、多数の非利用者の生体情報の特徴情報の中から特定の特徴を持った特徴情報に偏った集合とならないように選定される。以降、生体情報が指紋データであるとして説明する。併せて、照合者を照合指、照合対象者を照合対象指、本人を本指、他人を他指、特徴情報を特徴点情報とする。照合指ｉの照合対象指ｊに対する第一の照合スコアをｓｉｊとして、他指照合スコア行列Ｓは、次の（１）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ｓｊは、次の（２）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　例えば、非利用者特徴点情報は、以下方法で選定される。
　手順１において、特定の照合対象指の他指照合スコアベクトルｓｊを確率変数の標本値列とみなし、各ｓｊのエントロピーが算出される。
　その後、手順２において、エントロピーが最大となる照合対象指の特徴点情報が非利用者特徴点情報の初期集合とされる。
　その後、手順３において、非利用者特徴点情報に含まれる指を｛ｒ１、ｒ２、・・・ｒM｝で表し、その他指照合スコア行列と非利用者特徴点情報の候補の照合対象指の他指スコアｓｋを使って次の（３）式で表される特異値分解が行われる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、その他指照合スコア行列は、次の（４）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　その後、手順４において、０でない特異値を持つ特異ベクトルをｕ１、ｕ２、・・・ｕＭ＋１とし、次の（５）式を最大化する照合対象指ｋの特徴点情報を非利用者特徴点情報に加える。ここで、絶対値の二乗は行列の各要素の二乗和を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　その後、非利用者特徴点情報に含まれる照合対象指が予め設定された数となるまで手順３と手順４とが繰り返される。
　次に、図２から図４を用いて、第一の照合スコアの分布適合性の判定方法を説明する。
　図２は実施の形態１における認証装置による非利用者特徴点情報との第一の照合スコア経験分布と推定された確率分布（確率密度分布）を示す図である。図３は実施の形態１における認証装置による非利用者特徴点情報との第一の照合スコアの経験累積分布と推定された累積分布関数を示す図である。図４は実施の形態１における認証装置による非利用者特徴点情報との第一の照合スコアの経験累積分布と推定された累積分布関数との差を示す図である。
　図２に示されるように、非利用者特徴点情報との第一の照合スコアの分布から例えば対数正規分布として確率密度分布が推定される。また、対数正規分布として推定する場合、例えば第一の照合スコアの対数の平均値と標準偏差値から対数正規分布のパラメータを推定できる。
　図３に示されるように、非利用者特徴点情報との第一の照合スコアの経験累積分布と推定された累積分布関数とが算出される。
　図４に示されるように、非利用者特徴点情報との第一の照合スコアの経験累積分布と推定された累積分布関数との差が算出される。この差の最大値が分布適合性の判定統計量として算出される。
　判定統計量が分布適合性判定閾値ξより小さい場合に、非利用者特徴点情報との第一の照合スコアが、推定した確率分布に従っていると判定される。
　次に、図５を用いて、認証装置２の第一の照合スコアの補正動作の概要を説明する。
　図５は実施の形態１における認証装置の第一の照合スコアの補正動作の概要を説明するためのフローチャートである。
　ステップＳ１では、認証装置２は、照合指特徴点情報と照合対象指の特徴点情報との第一の照合スコアＳｏｒｇが判別閾値Ｓｒｅｆよりも小さいか否かを判定する。
　ステップＳ１で第一の照合スコアＳｏｒｇが判別閾値Ｓｒｅｆ以上の場合、認証装置２は、補正動作を終了する。
　ステップＳ１で第一の照合スコアＳｏｒｇが判別閾値Ｓｒｅｆよりも小さい場合、認証装置２は、ステップＳ２の動作を行う。ステップＳ２では、認証装置２は、照合指特徴点情報と非利用者特徴点情報との第一の照合スコアを算出する。その後、認証装置２は、ステップＳ３の動作を行う。
　ステップＳ３では、認証装置２は、非利用者特徴点情報に対する第一の照合スコアの確率分布を推定し、推定した確率分布に基づいて他指特徴点情報に対する第一の照合スコアの推定最大値Ｓｍａｘを算出する。例えば、推定最大値Ｓｍａｘは、推定した確率分布の所定の上側確率の値とする。その後、認証装置２は、ステップＳ４の動作を行う。ステップＳ４では、認証装置２は、第一の照合スコアＳｏｒｇから他指特徴点情報に対する第一の照合スコアの推定最大値Ｓｍａｘを差し引いた値がスコア差ΔＳｍｉｎよりも大きいか否かを判定する。
　ステップＳ４で第一の照合スコアＳｏｒｇから他指特徴点情報に対する第一の照合スコアの推定最大値Ｓｍａｘを差し引いた値がスコア差ΔＳｍｉｎ以下の場合、認証装置２は、補正動作を終了する。
　ステップＳ４で第一の照合スコアＳｏｒｇから他指特徴点情報に対する第一の照合スコアの推定最大値Ｓｍａｘを差し引いた値がスコア差ΔＳｍｉｎよりも大きい場合、認証装置２は、ステップＳ５の動作を行う。ステップＳ５では、認証装置２は、照合指特徴点情報と非利用者特徴点情報との第一の照合スコアの推定した確率分布への適合性判定を行う。
　ステップＳ５で判定結果が「不適合」の場合、認証装置２は、補正動作を終了する。
　ステップＳ５で判定結果が「適合」の場合、認証装置２は、ステップＳ６の動作を行う。
　ステップＳ６では、認証装置２は、判別閾値Ｓｒｅｆから他指特徴点情報に対する第一の照合スコアの推定最大値Ｓｍａｘを差し引いた値に所定のスケーリング係数αを乗じた値を第一の照合スコアＳｏｒｇに加えることにより補正後スコアＳを算出する。その後、認証装置２は、補正動作を終了する。
　以上で説明した実施の形態１によれば、第一の照合スコアは、非利用者の指紋データの特徴点情報に基づいて補正される。このため、本人拒否率を下げることができる。
　また、複数の非利用者の指紋データの非利用者特徴点情報は、特徴が偏らないように選定される。このため、本人拒否率をより確実に下げることができる。
　また、非利用者特徴点情報との第一の照合スコアの推定した確率分布への適合性の判定結果が「不適合」の場合、照合スコアは補正されない。このため、照合スコアが無用に補正されることを抑制できる。
　また、第一の照合スコアが判別閾値Ｓｒｅｆよりも小さい照合指のみを対象に、第一の照合スコアが大きくなるように補正される。このため、本人拒否率をより確実に下げることができる。
　次に、図６を用いて、認証装置２の例を説明する。
　図６は実施の形態１における認証装置のハードウェア構成図である。
　認証装置２の各機能は、処理回路により実現し得る。例えば、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ３ａと少なくとも１つのメモリ３ｂとを備える。例えば、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア４を備える。
　処理回路が少なくとも１つのプロセッサ３ａと少なくとも１つのメモリ３ｂとを備える場合、認証装置２の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ３ｂに格納される。少なくとも１つのプロセッサ３ａは、少なくとも１つのメモリ３ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、認証装置２の各機能を実現する。少なくとも１つのプロセッサ３ａは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。例えば、少なくとも１つのメモリ３ｂは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等である。
　処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェア４を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらの組み合わせで実現される。例えば、認証装置２の各機能は、それぞれ処理回路で実現される。例えば、認証装置２の各機能は、まとめて処理回路で実現される。
　認証装置２の各機能について、一部を専用のハードウェア４で実現し、他部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、照合スコア補正部２ｄの機能については専用のハードウェア４としての処理回路で実現し、照合スコア補正部２ｄの機能以外の機能については少なくとも１つのプロセッサ３ａが少なくとも１つのメモリ３ｂに格納されたプログラムを読み出して実行することにより実現してもよい。
　このように、処理回路は、ハードウェア４、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせで認証装置２の各機能を実現する。
実施の形態２．
　図７は実施の形態２における認証装置が適用される認証システムの構成図である。なお、実施の形態１の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
　実施の形態２の認証装置２は、実施の形態１の認証装置２に第二照合スコア算出部２ｇが付加された認証装置である。
　第二照合スコア算出部２ｇは、照合者特徴情報を照合対象者特徴情報及び複数の非利用者特徴情報とそれぞれ比較して第二の照合スコアを算出し得るように設けられる。
　実施の形態２において、照合スコア補正部２ｄは、照合者特徴情報を照合対象者特徴情報と比較して第一照合スコア算出部２ｃにより算出された第一の照合スコアと照合者特徴情報を照合対象者特徴情報と比較して第二照合スコア算出部２ｇにより算出された第二の照合スコアとを比較する。当該第一の照合スコアが当該第二の照合スコアよりも小さい場合、照合スコア補正部２ｄは、複数の非利用者特徴情報との第二の照合スコアに基づいて他人特徴情報に対する第二の照合スコアの確率分布を推定する。更に、照合スコア補正部２ｄは、推定した確率分布に基づいて他人特徴情報に対する第二の照合スコアの最大値を推定する。照合スコア補正部２ｄは、照合者特徴情報を照合対象者特徴情報と比較して算出された第二の照合スコアが、推定された他人特徴情報に対する第二の照合スコアの最大値よりも大きい場合に、照合者特徴情報を照合対象者特徴情報と比較して算出された第一の照合スコアを補正する。具体的には、照合スコア補正部２ｄは、当該第一の照合スコアを、照合者特徴情報を照合対象者特徴情報と比較して算出された第二の照合スコアに変更する。
　次に、図８を用いて、第二の照合スコアの算出方法を説明する。
　図８は実施の形態２における認証装置が第二の照合スコアを算出する際に用いられる信頼度を示す図である。
　第二の照合スコアは、次の（６）式で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ここで、Ｎｍｔｃｈは照合指の特徴点情報と照合対象指の特徴点情報に含まれる特徴点の中で一致した特徴点の数を表す。Ｎｖｒｆｃは照合指の特徴点情報の数を表す。Ｎｒｇｓｔは照合対象指の特徴点情報の数を表す。Ｎｍａｘは特徴点の最大数を表す。
　ｘ０とｙ０とは調整パラメータである。ｘ０が次の（７）式で表されるとき、ｙ０は次の（８）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　なお、（６）式の前半部分は、一致した特徴点の割合を反映する。（６）式の後半部分は、図８に示した当該割合の信頼度を反映する。
　次に、図９を用いて、認証装置２の第一の照合スコアの補正動作の概要を説明する。
　図９は実施の形態２における認証装置の第一の照合スコアの補正動作の概要を説明するためのフローチャートである。
　ステップＳ１１では、認証装置２は、第一の照合スコアＳｏｒｇが以下の（９）式を満たすか否かを判定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　ここで、Ｓｒｅｆは判別閾値である。ΔＳはスコア差である。
　ステップＳ１１で第一の照合スコアＳｏｒｇが（９）式を満たさない場合、認証装置２は、ステップＳ１２の動作を行う。ステップＳ１２では、認証装置２は、第一の照合スコアＳｏｒｇを最終スコアＳｒｓｌｔとする。
　ステップＳ１１で第一の照合スコアＳｏｒｇが（９）式を満たす場合、認証装置２は、ステップＳ１３の動作を行う。ステップＳ１３では、認証装置２は、第二の照合スコアＳｓｍｐｌを算出する。その後、認証装置２は、ステップＳ１４の動作を行う。ステップＳ１４では、認証装置２は、第一の照合スコアＳｏｒｇが第二の照合スコアＳｓｍｐｌよりも小さいか否かを判定する。
　ステップＳ１４で第一の照合スコアＳｏｒｇが第二の照合スコアＳｓｍｐｌ以上の場合、認証装置２は、ステップＳ１５の動作を行う。ステップＳ１５では、認証装置２は、第一の照合スコアＳｏｒｇを最終スコアＳｒｓｌｔとする。
　ステップＳ１４で第一の照合スコアＳｏｒｇが第二の照合スコアＳｓｍｐｌよりも小さい場合、認証装置２は、ステップＳ１６の動作を行う。ステップＳ１６では、認証装置２は、複数の非利用者特徴点情報との第二の照合スコアの確率分布を推定する。その後、認証装置２は、ステップＳ１７の動作を行う。
　ステップＳ１７では、認証装置２は、推定した確率分布に基づいて他指特徴点情報に対する第二の照合スコアの推定最大値Ｓｍａｘを算出する。その後、認証装置２は、ステップＳ１８の動作を行う。ステップＳ１８では、認証装置２は、他指特徴点情報に対する第二の照合スコアの推定最大値Ｓｍａｘが第二の照合スコアＳｓｍｐｌよりも小さいか否かを判定する。
　ステップＳ１８で他指特徴情報に対する第二の照合スコアの推定最大値Ｓｍａｘが第二の照合スコアＳｓｍｐｌ以上の場合、認証装置２は、ステップＳ１９の動作を行う。ステップＳ１９では、認証装置２は、第一の照合スコアＳｏｒｇを最終スコアＳｒｓｌｔとする。
　ステップＳ１８で他指特徴情報に対する第二の照合スコアの推定最大値Ｓｍａｘが第二の照合スコアＳｓｍｐｌよりも小さい場合、認証装置２は、ステップＳ２０の動作を行う。ステップＳ２０では、認証装置２は、照合指特徴点情報と非利用者特徴点情報との第二の照合スコアの推定した確率分布への適合性判定を行う。
　ステップＳ２０で判定結果が「不適合」の場合、認証装置２は、ステップＳ１９の動作を行う。ステップＳ１９では、認証装置２は、第一の照合スコアＳｏｒｇを最終スコアＳｒｓｌｔとする。
　ステップＳ２０で判定結果が「適合」の場合、認証装置２は、ステップＳ２１の動作を行う。ステップＳ２０では、認証装置２は、第二の照合スコアＳｓｍｐｌを最終スコアＳｒｓｌｔとする。
　以上で説明した実施の形態２によれば、照合者特徴情報を照合対象者特徴情報と比較して算出された第二の照合スコアが、推定された他人特徴情報に対する第二の照合スコアの最大値よりも大きい場合に、照合スコア補正部２ｄは、照合者特徴情報を照合対象者特徴情報と比較して算出された第一の照合スコアを、照合者特徴情報を照合対象者特徴情報と比較して算出された第二の照合スコアに変更する。このため、本人拒否率を下げることができる。
　また、第二の照合スコアは、照合指の特徴点情報と照合対象指の特徴点情報に含まれる特徴点の中で一致した特徴点の割合と当該割合の信頼度とに基づいて算出される。このため、より妥当な第二の照合スコアで本人拒否率を下げることができる。
　なお、第一の照合スコアを算出せずに、照合者の特徴情報と照合対象者の特徴情報に含まれる特徴の中で一致した特徴の割合と当該割合の信頼度とに基づいて第二の照合スコアと同等の照合スコアを算出してもよい。この場合でも、妥当な認証を行うことができる。
　また、静脈データ、掌紋データ、虹彩データ、顔データ等を生体情報としてもよい。さらに、パターン情報を特徴情報としてもよい。これらの場合でも、本人拒否率を下げることができる。
　以上のように、この発明に係る認証装置は、本人拒否率を下げるシステムに利用できる。
　１　生体情報センサ、　２　認証装置、　２ａ　特徴情報記憶部、　２ｂ　特徴抽出部、　２ｃ　第一照合スコア算出部、　２ｄ　照合スコア補正部、　２ｅ　認証部、　２ｆ　伝達部、　２ｇ　第二照合スコア算出部、　３ａ　プロセッサ、　３ｂ　メモリ、　４　ハードウェア

Claims (9)

  1. 　生体情報センサが取得した照合者の生体情報から特徴情報を抽出する特徴抽出部と、
    　一人以上の利用者と複数の非利用者の生体情報の特徴情報を記憶した特徴情報記憶部と、
    　前記特徴抽出部により抽出された照合者の生体情報の照合者特徴情報を、前記特徴情報記憶部に記憶された利用者の中の一人である照合対象者の生体情報の照合対象者特徴情報及び複数の非利用者の生体情報の非利用者特徴情報とそれぞれ比較して第一の照合スコアを算出する第一照合スコア算出部と、
    　前記照合対象者特徴情報との第一の照合スコアを前記複数の非利用者特徴情報との第一の照合スコアに基づいて補正する照合スコア補正部と、
    　前記補正された第一の照合スコアが予め設定された判別閾値以上の場合に前記照合者を前記照合対象者として認証する認証部と、
    を備えた認証装置。
  2. 　前記特徴情報記憶部は、生体情報の特徴情報が偏らないように選定された複数の非利用者の生体情報の非利用者特徴情報を記憶した請求項１に記載の認証装置。
  3. 　前記照合スコア補正部は、前記複数の非利用者特徴情報との第一の照合スコアに基づいて他人の生体情報の他人特徴情報に対する第一の照合スコアの確率分布を推定し、更に前記推定した確率分布に基づいて他人特徴情報に対する照合者特徴情報の第一の照合スコアの最大値を推定し、前記判別閾値から前記推定した第一の照合スコアの最大値を差し引いた値に基づいて、前記第一照合スコア算出部により算出された第一の照合スコアを補正する請求項１または請求項２に記載の認証装置。
  4. 　前記照合スコア補正部は、前記複数の非利用者特徴情報との第一の照合スコアに基づいて他人特徴情報に対する第一の照合スコアの累積分布関数を推定し、前記複数の非利用者特徴情報との第一の照合スコアの経験累積分布と前記推定した累積分布関数との差の最大値が予め設定された分布適合性判定閾値以上の場合に、前記第一照合スコア算出部により算出された第一の照合スコアを補正しない請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の認証装置。
  5. 　生体情報が指紋データであり、特徴情報が特徴点情報である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の認証装置。
  6. 　第二照合スコア算出部は、前記照合者特徴情報を前記照合対象者特徴情報及び複数の非利用者特徴情報とそれぞれ比較して第二の照合スコアを算出する第二照合スコア算出部、
    を備え、
    　前記照合スコア補正部は、前記照合者特徴情報を前記照合対象者特徴情報と比較して第一照合スコア算出部により算出された第一の照合スコアが前記照合者特徴情報を前記照合対象者特徴情報と比較して第二照合スコア算出部により算出された第二の照合スコアよりも小さい場合は、前記複数の非利用者特徴情報との第二の照合スコアに基づいて他人特徴情報に対する第二の照合スコアの確率分布を推定し、更に前記推定した確率分布に基づいて他人特徴情報に対する照合者特徴情報の第二の照合スコアの最大値を推定し、前記照合者特徴情報を前記照合対象者特徴情報と比較して算出された第二の照合スコアが前記推定された他人特徴情報に対する第二の照合スコアの最大値よりも大きい場合に、前記照合者特徴情報を前記照合対象者特徴情報と比較して算出された第一の照合スコアを、前記照合者特徴情報を前記照合対象者特徴情報と比較して算出された第二の照合スコアに変更する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の認証装置。
  7. 　生体情報が指紋データであり、特徴情報が特徴点情報である請求項６に記載の認証装置。
  8. 　前記第二照合スコア算出部は、照合者の特徴点情報と照合対象者の特徴点情報に含まれる特徴点の中で一致した特徴点の割合と当該割合の信頼度とに基づいて第二の照合スコアを算出する請求項７に記載の認証装置。
  9. 　照合者の特徴情報と照合対象者の特徴情報に含まれる特徴の中で一致した特徴の割合と当該割合の信頼度とに基づいて照合スコアを算出する照合スコア算出部、を備えた認証装置。
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