JP4481191B2 - 生体認証装置、生体認証方法、ならびに、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、生体の特徴点の抽出精度や照合精度が低い場合であってもできるだけ適切に認証を行うのに好適な生体認証装置、生体認証方法、これらをコンピュータにて実現するプログラムに関する。

従来から、ユーザを認証するための技術が種々提案されている。最も広く使われている技術は、パスワードやパスフレーズなどの暗唱符号を用いるものであり、ユーザにあらかじめ対応付けられたパスワードやパスフレーズが入力されたか否かによって認証の可否を決定する。このような認証技術の応用例については、以下の文献に開示がある。
特許第３３２４７３５号公報

一方で、各人で異なる紋様を有する指紋を用いた指紋認証の技術も提案されている。このような技術には、指紋の画像から指紋の盛り上がった部分（隆線）の端点や分岐点などの特徴点を検出し、特徴点の位置情報を抽出するとともに、あらかじめ登録されたユーザの指紋の特徴点の位置情報と、抽出された位置情報とを対比して、両者の類似度を算出し、両者がある程度以上類似している場合に、認証が成功した旨を出力する特徴点抽出照合法（「マニューシャ法」と呼ばれることもある。）も、利用の端緒についている。
また、指紋の画像の入力を受け付け、その特徴点の位置情報を抽出して出力する処理を一括して行う指紋認識モジュールや指紋認識デバイスも発売されている。
さらに、指紋以外の生体認識モジュールや生体認識デバイスとして、顔の形状や声紋、瞳の虹彩、掌紋、指の長さや位置、四肢の長さや位置、血管の形状などを画像や音声などの情報として取得し、その特徴点を用いるものも提案されている。

しかしながら、安価な生体認識モジュールや生体認識デバイスの場合には特に、生体の特徴点の位置情報の抽出は、精度が必ずしも高いとはいえない。また、生体の紋様によっては、特徴点の数が少ない場合もあり、照合の精度が下がってしまうこともある。このため、正規ユーザに何回も生体の入力を要求してしまったり、正規ユーザの認証に失敗するなどの問題が生じていた。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、生体の特徴点の抽出精度や照合精度が低い場合であってもできるだけ適切に認証を行うのに好適な生体認証装置、生体認証方法、これらをコンピュータにて実現するプログラムを提供することを目的とする。

以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。
本発明の第１の観点に係る生体認証装置は、記憶部、入力受付部、抽出部、照合部、認証部、更新部を備え、以下のように構成する。

すなわち、記憶部は、識別符号と、過去に抽出された生体の特徴点の位置情報の履歴（以下、当該履歴に含まれる位置情報を「履歴位置情報」という。）と、を対応付けて記憶する。
典型的には、記憶部はハードディスク等の不揮発性の読み書き可能な記憶媒体によって構成され、各ユーザに割り当てられるユーザ番号やユーザ名等の識別符号と、当該ユーザについて過去に認証が成功した生体の特徴点の位置情報を１つまたは複数、履歴として対応付けて記憶する。

一方、入力受付部は、認証を行うべき識別符号と、生体情報と、の入力を受け付ける。
典型的には、識別符号の入力は、各種キーボードやテンキーなどによるほか、磁気カードやＩＣ（Integrated Circuit）カードをカードリーダで読み取ったり、１次元や２次元のバーコードをスキャナで読み取った後にバーコードを認識することよって行われる。一方、指紋等の生体情報の入力は、ユーザの生体を読み取るスキャナやＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラなどを用いて行われる。このほか、声紋を用いるのであればマイク等、生体情報に対応するデバイスを採用する。

一方、抽出部は、入力を受け付けられた生体情報から、特徴点の位置情報を抽出する。
上記のように、生体情報として指紋を用いる場合は、画像処理の技術によって、生体の特徴点となるような隆線の端点や分岐点の位置を、その種類とともに抽出する。声紋の場合には、声紋の周波数分布グラフの特徴点を抽出する等が考えられる。すでに安価な生体認識モジュールや生体認識デバイスが市場で提供されているので、これを用いるのが一般的である。

さらに、照合部は、入力を受け付けられた識別符号に対応付けられて記憶部に記憶された履歴位置情報を照合対象として、抽出された生体の特徴点の位置情報（以下「抽出済位置情報」という。）を、当該照合対象のそれぞれと照合する。
本発明では、照合対象として、過去に照合に成功した生体の特徴点の位置情報のそれぞれを用いる。すなわち、記憶部に履歴位置情報が１０個記憶されていれば、抽出済位置情報と、その１０個の履歴位置情報のそれぞれとを照合することとなる。照合の手法は、指紋の場合には、既存の生体抽出照合法で利用されるマニューシャ法と同様の手法を利用することができる。その他、生体情報の種類に対応する種々の手法を用いることができる。

そして、認証部は、当該抽出済位置情報と、当該照合対象のいずれかと、の照合が成功した場合、当該識別符号の認証が成功した旨を出力する。
したがって、１０個の履歴位置情報と抽出済位置情報との照合を順に行う場合、途中で照合に成功したら、残りの照合を行う必要はない。その時点で認証が成功したこととなるのである。

一方、更新部は、認証が成功した場合、当該抽出済位置情報を、認証が成功した識別符号に対応付けられる生体の特徴点の位置情報の履歴に追加するように、記憶部を更新する。
この更新によって、今回認証に成功した生体の特徴点の位置情報が以降の生体認証の際には、履歴位置情報として利用されることとなる。

本発明によれば、過去に認証に成功した生体の特徴点の位置情報を履歴として記憶し、次の認証ではその履歴を用いて認証を行うため、生体の特徴点の抽出の精度が低かったり照合の精度が低い場合であっても、正規ユーザに対する認証が失敗してしまう可能性を低減させることができ、適切にユーザの認証を行うことができるようになる。

また、本発明の生体認証装置において、記憶部は、あらかじめ定められた生体の特徴点の位置情報（以下「基本位置情報」という。）を、さらに当該識別符号に対応付けて記憶し、照合部は、入力を受け付けられた識別符号に対応付けられて記憶部に記憶された基本位置情報を、さらに照合対象とするように構成することができる。

たとえば指紋を用いた場合のマニューシャ法では、最初にユーザの生体の特徴点の位置情報を登録し、この登録された位置情報との照合によって認証を行うが、本発明では、最初のユーザ登録時に生体の特徴点の位置情報を基本位置情報として、履歴位置情報とは別に記憶部に記憶させ、両者を個別に管理することとする。
そして、照合対象として履歴位置情報と、基本位置情報の両方を用いるのである。

履歴位置情報は、更新部が行う処理によって変更されるが、基本位置情報は、一旦記憶部に記憶されればその後は変更されないのが典型的である。
したがって、指紋を用いた場合は、基本位置情報が、従来のマニューシャ法における登録された生体の特徴点の位置情報に相当する。基本位置情報は、当該ユーザの基準となる位置情報であるため、精度の高い機器で生体情報を取得し、精度の高いアルゴリズムで特徴点の位置情報を抽出したものであることが望ましい。ただし、入力受付部や抽出部で用いるのと同じような比較的安価で精度の低いデバイスにより取得した位置情報を使用しても良い。

本発明によれば、あるユーザに対する複数の生体の位置情報を、変更されない基本位置情報と、変更がありうる履歴位置情報の２種に分類して管理することができ、基準となる生体を定めておくことができるので、適切に生体認証を行うことができるようになる。

また、本発明の生体認証装置は、判定部をさらに備え、以下のように構成することができる。
すなわち、入力受付部は、暗唱符号の入力をさらに受け付ける。
生体認証のみを用いるのではなく、暗唱番号などの入力を求めるものである。多くの人がキャッシュカードを利用しているため、暗唱番号の入力にはユーザの抵抗が少ない。そこで、生体認証の技術で、補助的に暗唱番号などの既存の技術を利用するのである。

一方、判定部は、入力を受け付けられた暗唱符号が、入力を受け付けられた識別符号に対応付けられたものであるか否かを判定する。
当該判定処理は、一般的な暗唱番号やパスワード、パスフレーズを利用した認証と同様の技術を利用することができる。たとえば、各ユーザの暗唱符号を記憶部に記憶しておき、入力された暗唱符号と一致するか否かによって判定したり、当該ユーザの暗唱符号に所定の変換を施した結果を記憶部に記憶しておき、入力された暗唱符号に当該変換を施した結果が一致するかによって判定する等の手法である。

さらに、認証部は、照合部による照合が成功し、かつ、判定部により当該暗唱符号が当該識別符号に対応付けられたものであると判定された場合、当該識別符号の認証が成功した旨を出力する。
すなわち、本発明では、抽出済位置情報と履歴位置情報（および基本位置情報）の照合による認証が成功し、かつ、暗唱符号による認証が成功した場合に、全体として認証が成功することになるのである。

本発明によれば、暗唱符号による認証を補助的に用いることによって、他人の生体の特徴点の位置情報等本来履歴に追加されるべきでないものが、生体認証において誤差のために追加されてしまうことをできるだけ防止することができ、適切に生体認証を行うことができるようになる。

また、本発明の生体認証装置において、更新部は、認証が成功した識別符号に対応付けられて記憶部に記憶される履歴位置情報の個数が所定の閾値を超えないように、当該履歴位置情報からいずれかを削除するように構成することができる。
たとえば、当該所定の閾値を１とした場合には、最後に認証に成功したときの生体の特徴点の位置情報（および、基本位置情報）と、今回の位置情報とを照合することとなる。
本発明によれば、記憶部に記憶される履歴位置情報の量を制限することができるため、記憶部として利用するハードディスク等の領域を適切に振り分け、管理することができるようになる。

また、本発明の生体認証装置において、更新部は、当該履歴位置情報からいずれかを削除する場合、当該記憶部に記憶された時期が古いものから削除するように構成することができる。
本発明は、履歴位置情報の個数を制限するための手法の一つである。一般に、人間の振舞いは、同じ機器を連続して用いることが多いこと、生体情報の取得や特徴点の抽出の技術は進歩しうることを考慮すると、古い方から優先して削除して、新しい位置情報を採用することは意味がある。

また、本発明の生体認証装置において、更新部は、当該履歴位置情報の履歴からいずれかを削除する場合、当該記憶部に記憶されてから以降にされた抽出済位置情報との照合に成功した回数が少ないものから削除するように構成することができる。
本発明は、履歴位置情報の個数を制限するための手法の一つである。生体認証デバイスや生体認証モジュールには個体差があることも多く、生じる誤差も同じ傾向を見せることが多い。したがって、過去に照合に成功した回数が多い履歴位置情報は、将来も照合に成功する可能性が高いと考えられるので、成功した回数が少ないものから削除して、新しい位置情報を履歴として採用することは意味がある。

また、本発明の生体認証装置において、更新部は、当該履歴位置情報の履歴からいずれかを削除する場合、当該抽出済位置情報と最も類似しないものから削除するように構成することができる。
本発明は、履歴位置情報の個数を制限するための手法の一つである。生体認証デバイスや生体認証モジュールには個体差があることも多く、生じる誤差も同じ傾向を見せることが多い。したがって、最新の位置情報に類似する履歴位置情報は、将来も照合に成功する可能性が高いと考えられるので、類似する度合が最も低いものから削除して、新しい位置情報を履歴として採用することは意味がある。

本発明のその他の観点に係る生体認証方法は、識別符号と過去に抽出された生体の特徴点の位置情報の履歴（以下、当該履歴に含まれる位置情報を「履歴位置情報」という。）とが対応付けて記憶される記憶部、入力受付部、抽出部、照合部、認証部、更新部を有する生体認証装置にて実行され、入力受付工程、抽出工程、照合工程、認証工程、更新工程を備え、以下のように構成する。

すなわち、入力受付工程では、入力受付部が、認証を行うべき識別符号と、生体情報と、の入力を受け付ける。
一方、抽出工程では、抽出部が、入力を受け付けられた生体情報から、特徴点の位置情報を抽出する。
さらに、照合工程では、照合部が、入力を受け付けられた識別符号に対応付けられて記憶部に記憶された履歴位置情報を照合対象として、抽出された生体の特徴点の位置情報（以下「抽出済位置情報」という。）を、当該照合対象のそれぞれと照合する。

そして、認証工程では、認証部が、当該抽出済位置情報と、当該照合対象のいずれかと、の照合が成功した場合、当該識別符号の認証が成功した旨を出力する。
一方、更新工程では、更新部が、認証が成功した場合、当該抽出済位置情報を、認証が成功した識別符号に対応付けられる生体の特徴点の位置情報の履歴に追加するように、記憶部を更新する。

本発明のその他の観点に係るプログラムは、コンピュータを上記の生体認証装置として機能させ、または、コンピュータに上記の生体認証方法を実行させるように構成する。
また、本発明のプログラムは、コンパクトディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ディジタルビデオディスク、磁気テープ、半導体メモリ等のコンピュータ読取可能な情報記憶媒体に記録することができる。
上記プログラムは、プログラムが実行されるコンピュータとは独立して、コンピュータ通信網を介して配布・販売することができる。また、上記情報記憶媒体は、コンピュータとは独立して配布・販売することができる。

本発明によれば、生体の特徴点の抽出精度や照合精度が低い場合であってもできるだけ適切に認証を行うのに好適な生体認証装置、生体認証方法、これらをコンピュータにて実現するプログラムを提供することができる。

以下に本発明の実施形態を説明する。以下では、理解を容易にするため、コンピュータを利用して本発明が実現される実施形態を説明するが、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。

特に、以下では、理解を容易にするため、生体認証技術で広く用いられる指紋の特徴点を抽出してその位置関係から照合を行うマニューシャ法を応用するものとしている。
しかし、指紋を用いる技術においても、このほかの照合技術、たとえば、登録された指紋画像と入力された指紋画像とを直接比較・照合する画像マッチング法や、指紋画像をスライスした断面を波形とみなして波形スペクトル系列を特徴情報として利用し、最大相加を求めて照合を行う周波数解析法などを適用することができる。この場合、指紋画像そのものの情報も、指紋画像をスライスした断面の波形形状の情報も、「生体情報の特徴点の位置情報」の一種と考えることができる。

また、指紋以外の生体認識モジュールや生体認識デバイスとして、顔の形状や声紋、瞳の虹彩、掌紋、指の長さや位置、四肢の長さや位置、血管の形状などを画像や音声などの情報として取得し、その特徴点を用いるような、種々のバイオメトリクス技術などに適用することもできる。
したがって、任意の生体照合技術を応用する実施形態も、本発明の範囲に含まれる。

図１は、本発明の実施形態に係る指紋認証装置の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。
本実施形態に係る指紋認証装置１０１は、記憶部１０２、入力受付部１０３、抽出部１０４、照合部１０５、判定部１０６、認証部１０７、更新部１０８を備え、以下のように構成する。

まず、記憶部１０２には、以下の情報が、ユーザごとに分類して記憶される。
（ａ）当該ユーザの識別符号。いわゆるログインＩＤ（IDentifier）に相当するもので、数字のみで構成されるユーザ番号や主に英数字で構成されるログイン名、そのほかかなや漢字などの各国語の文字を用いたユーザの氏名やニックネーム等、各ユーザを識別することができるもの。

（ｂ）当該ユーザについて、過去に抽出された指紋の特徴点の位置情報のうち、認証に成功した際の位置情報。以下これを、履歴位置情報と呼ぶ。あるユーザについて記憶部１０２に記憶される履歴位置情報の個数には上限を定めることとしても良い。個数の上限に達した場合には、古いものから削除する、頻繁に使用される（照合が成功する頻度が高い）履歴位置情報を優先して記憶部１０２に残すこととしてそうでないものから削除する、などの手法を採用することもできる。

（ｃ）当該ユーザの指紋の特徴点の基本位置情報。典型的には、当該ユーザを指紋認証の対照として初めて登録する際に、指紋画像から抽出された位置情報が、基本位置情報となる。なお、基本位置情報は、実施形態によっては省略することとし、初めて登録した際の位置情報を、上記の履歴位置情報の１つとして記憶させることとしても良い。

なお、履歴位置情報の上限を１つとすると、当該ユーザについて最後に認証に成功した際の指紋の特徴点の位置情報、すなわち、最新の位置情報が、履歴位置情報として記憶部１０２に記憶されることとなる。
また、基本位置情報を利用しない場合には、初めて登録する際に抽出された特徴点の位置情報は、履歴位置情報として記憶部１０２に登録すれば良い。
典型的には、記憶部１０２はハードディスク等の不揮発性の読み書き可能な記憶媒体によって構成される。

図２は、本実施形態に係る指紋認証装置にて実行される指紋認証処理の制御の流れを示すフローチャートである。以下、本図を参照して説明する。

指紋認証処理が開始されると、まず、指紋認証装置１０１の入力受付部１０３は、以下の情報の入力をユーザに促し、これらの入力を受け付ける（ステップＳ２０１）。
（ａ）認証を行うべき識別符号。当該ユーザに割り当てられた識別符号である。
（ｂ）当該ユーザの指紋画像。
（ｃ）認証に用いるべき暗唱符号。いわゆる暗唱番号、パスワード、パスフレーズに相当するもので、当該ユーザの識別符号にあらかじめ対応付けられているものである。なお、暗唱符号の入力は、実施形態によっては省略することとしても良い。

識別符号や暗唱符号の入力は、各種キーボードやテンキー、タッチパネルなどによるのが典型的である。また、磁気カードやＩＣカードをカードリーダで読み取ったり、１次元や２次元のバーコードをスキャナで読み取った後にバーコードを認識することよって情報が入力されることとしても良い。また、ドングルと呼ばれるデバイスを利用することによって、識別符号や暗唱符号を入力することとしても良い。

一方、指紋画像の入力は、ユーザの指紋を読み取るスキャナやＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラなどを用いて行うのが典型的である。なお、指紋画像入力用に種々のモジュールやデバイスが市場で提供されているので、これらを適宜利用することとしても良い。

次に、指紋認証装置１０１の抽出部１０４は、入力を受け付けられた指紋画像から、特徴点の位置情報を抽出する（ステップＳ２０２）。
図３は、マニューシャ法における特徴点の位置を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。

人間の指紋画像３０１には、人間の指の皮膚の盛り上がった部分である隆線３０２があり、隆線が種々の紋様を描くが、マニューシャ法では、指紋の隆線の端点３０３や分岐点３０４を特徴点とする。また、隆線の渦の中心を特徴点として採用したり、隆線の方向ベクトルを特徴点の位置情報として採用することとしても良い。

本実施形態では、画像処理の技術によって、指紋の特徴点となるような隆線の端点や分岐点の位置を、その種類とともに抽出する。このようなマニューシャ法を採用する指紋認識モジュールや指紋認識デバイスは、すでに市場で安価に提供されているので、これを用いれば、指紋画像から、特徴点の位置情報を抽出することができる。このようにして抽出された特徴点の位置情報を「抽出済位置情報」と呼ぶこととする。

指紋認証装置１０１が上記のようなモジュールやデバイスを利用して構成されている場合には、当該モジュールやデバイスが抽出部１０４として機能することとなる。また、特徴点の抽出は、いわゆる画像処理に相当するものであるので、コンピュータを利用して指紋認証装置１０１を構成している場合には、当該コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）や画像処理プロセッサが抽出部１０４として機能することとなる。

ついで、指紋認証装置１０１の照合部１０５は、ステップＳ２０１にて入力された識別符号に対応付けられて記憶部１０２に記憶された履歴位置情報（および基本位置情報）を照合対照として取得する（ステップＳ２０３）。

従来のマニューシャ法による指紋認証では、基本位置情報と抽出済位置情報とを対比して、特徴点の位置情報から、同じ種類の特徴点が同じ位置にあるか否かを判定して、照合を行っている。すなわち、従来のマニューシャ法では、固定された１つの照合対照のみと、抽出済位置情報とを照合するのである。

一方、本実施形態に係る指紋認証では、過去に認証が成功した指紋の特徴点の位置情報を照合対照とする。したがって、照合対照は必ずしも１つとは限らず、複数とすることができる。また、照合対照は、これまでの認証の履歴によって、適宜変化することがあり、固定されたものではない。

ついで、照合部１０５は、取得された照合対照について、順に以下の処理を繰り返す。すなわち、すべての照合対照について照合が終わったか否かを判定し（ステップＳ２０４）、終わっていなければ（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、まだ照合を行っていない照合対照を１つ選択し（ステップＳ２０５）、当該照合対照と抽出済位置情報とを照合する（ステップＳ２０６）。そして照合が成功したか否かを判断し（ステップＳ２０７）、失敗した場合（ステップＳ２０７；Ｎｏ）、ステップＳ２０４に戻る。

ステップＳ２０６で行われる照合技術は、特徴点の位置関係を対比してマッチングをとる種々のマニューシャマッチング技術を利用することができる。すでに市場で提供されている指紋認証モジュールや指紋認証デバイスでは、このような照合処理を担う部分を、プログラムとして別途提供し、新たなマッチングアルゴリズムを適宜適用することができるようにしているものがある。また、高速なマッチングができるようにするため、専用の電子回路を構成するものもある。これらの照合技術を利用した場合には、コンピュータのＣＰＵや専用電子回路が、ハードディスク等と共働して照合部１０５として機能することとなる。

さて、抽出済位置情報といずれかの照合対照との照合に成功した場合（ステップＳ２０７；Ｙｅｓ）、指紋認証装置１０１の判定部１０６は、ステップＳ２０１で入力された暗唱符号が識別符号に対応付けられたものであるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。
当該判定処理は、一般的な暗唱番号やパスワード、パスフレーズを利用した認証と同様の技術を利用することができる。たとえば、各ユーザの暗唱符号も記憶部１０２に記憶しておき、入力された暗唱符号と一致するか否かによって判定したり、当該ユーザの暗唱符号に所定の変換を施した結果を記憶部１０２に記憶しておき、入力された暗唱符号に当該変換を施した結果が一致するかによって判定する等の手法である。また、ワンタイムパスワード（使い棄てパスワード）などを採用することとしても良い。このほか、クレジットカードの認証などと同様に、判定部１０６が他の認証装置に問い合わせを行うこととしても良い。

したがって、典型的には、当該指紋認証装置１０１を構成するコンピュータのＣＰＵが判定部１０６として機能することとなる。

当該暗唱符号が当該識別符号に対応付けられたものであると判断された場合（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）、繰り返しから抜け、指紋認証装置１０１の更新部１０８は、抽出済位置情報を、当該ユーザの識別符号に対応付けられる履歴位置情報として追加するように、記憶部１０２を更新する（ステップＳ２０９）。
今回認証に成功した指紋の特徴点の位置情報が以降の指紋認証の際には、履歴位置情報として利用されることとなるので、指紋の特徴点の抽出の精度が低かったり照合の精度が低い場合であっても、正規ユーザに対する認証が失敗してしまう可能性を低減させることができ、適切にユーザの認証を行うことができるようになる。

上記のようにあるユーザについての履歴位置情報の個数に上限を設けることとしても良い。この場合、更新部１０８は、必要性が低い履歴位置情報を削除することとなる。たとえば、当該ユーザについて最も古くに記憶部１０２に記憶された履歴位置情報を削除することとしても良い。過去の抽出済位置情報と各履歴位置情報との照合の結果成功した回数を記憶部１０２に記憶することとして、この回数が少ないものから（同じ回数である場合には古いものから）削除する。

人間は同じ機器を連続して用いることが多く、指紋画像の取得や特徴点の抽出の技術は進歩していくほか、指紋認証デバイスや指紋認証モジュールには個体差があることも多く、生じる誤差も同じ傾向で時間的に変化していくことが多い。したがって、過去に照合に成功した回数が多い履歴位置情報は、将来も照合に成功する可能性が高いと考えられるので、本実施形態では、古くに登録されたものから削除したり、成功した回数が少ないものから削除して、新しい位置情報を履歴として採用するのである。
したがって、典型的には、当該指紋認証装置１０１を構成するコンピュータのＣＰＵがハードディスク等と共働して、更新部１０８として機能することとなる。

そして、指紋認証装置１０１の認証部１０７は、当該識別符号の認証が成功した旨を出力する（ステップＳ２１０）。この出力結果は、他のアプリケーションプログラム等で利用されることとなり、当該ユーザは、認証がされたことによって種々のサービスを受けることができるようになる。
このように、本実施形態では、指紋照合と、暗唱符号による照合の両方が成功したときに識別符号の認証が成功したこととしているが、判定部１０６を適宜省略して、暗唱符号による照合（ステップＳ２０８）は行わないこととしても良い。ただし、暗唱符号による認証を補助的に用いれば、他人の指紋の特徴点の位置情報等本来履歴に追加されるべきでないものが、指紋認証において誤差のために追加されてしまうことをできるだけ防止することができ、適切に指紋認証を行うことができるようになる。

一方、当該暗唱符号が当該識別符号に対応付けられたものでないと判断された場合（ステップＳ２０８；Ｎｏ）、ステップＳ２０４に戻る。

また、すべての照合対照について照合が終わった場合（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、指紋認証装置１０１の認証部１０７は、当該識別符号の認証が失敗した旨を出力して（ステップＳ２１１）、本処理を終了する。この出力結果は、他のアプリケーションプログラム等で利用されることとなり、当該ユーザは、認証が失敗したことによって、所望のサービスを受けることができないこととなる。
したがって、典型的には、当該指紋認証装置１０１を構成するコンピュータのＣＰＵが、認証部１０７として機能することとなる。

このように、本実施形態では、過去に認証に成功した指紋の特徴点の位置情報を履歴として記憶し、以降の認証ではその履歴を用いて照合を行うため、指紋の特徴点の抽出の精度が低かったり照合の精度が低い場合であっても、正規ユーザに対する認証が失敗してしまう可能性を低減させることができ、適切にユーザの認証を行うことができるようになる。

上記実施形態では、抽出済位置情報に対する履歴位置情報と対比を順に行う途中で照合に成功するものがあった場合、そこで繰り返しを終了していたが、最後まで照合を行うこととしても良い。

一般に、２つの位置情報のマッチングでは、類似度という尺度が得られ、これと所定の閾値との大小によって、照合に成功するか否かが判定される。

したがって、履歴位置情報からいずれかを削除するときに、過去に照合に成功した回数が最も少ないものから優先して削除したい場合や、抽出済位置情報に最も類似しないものから優先して削除したい場合には、履歴位置情報のすべてとの照合を総当たりで行う必要がある。

繰り返し処理をこのように変更するには、繰り返しが開始される（ステップＳ２０４）前でＲＡＭなどに用意されたフラグ領域をクリアし、照合に成功した場合（ステップＳ２０７；Ｙｅｓ）、その旨を当該フラグ領域に記録してからステップＳ２０４に戻ることとする。

そして、すべて照合した後で（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、フラグ領域に照合が成功していた旨が記憶されていればステップＳ２０８に進み、そうでなければステップＳ２１１に進むこととすれば良い。

類似度の計算には、種々の図形のマッチング技術を採用することができるが、最も簡単には、対応する特徴点同士の距離の平均を尺度とし、これが小さければ小さいほど類似していることとする。そして、当該尺度が最も大きいものから優先して削除する、ということとすれば良い。

また、このような生体情報は、使用する環境等に応じたクラスタをなすことがある。そこで、履歴位置情報については類似度を尺度にクラスタリング処理を行うこととしておき、抽出済位置情報が属するクラスタに含まれる履歴位置情報のうち、抽出済位置情報に最も類似しないものを優先的に削除することとしても良い。

このようにすれば、精度の低い生体認証モジュールや生体認証デバイスを利用した場合であっても、認証が成功しやすいパターンが次第に生体認証装置に蓄積されることとなり、学習が進んでより正確な生体認証ができるようになる。

このような学習が行われる場合には、暗唱符号の入力を適宜省略することもできる。すなわち、ステップＳ２０１においては、ひとまず暗唱符号の入力は求めないものとし、ステップＳ２０８に進む前に、現在の抽出済位置情報と履歴位置情報との照合結果から、両者のマッチの度合を調べる。

各履歴位置情報と、抽出済位置情報と、の類似度の平均が所定程度以上類似していることを示す場合や、各履歴位置情報と、抽出済位置情報と、の類似度の分散が所定の範囲以下である場合には、信頼できる程度に生体認証ができたものとして、暗唱符号の入力は求めないこととしてステップＳ２０９に進む。そうでない場合には、暗唱符号の入力を求めて、これが一致していればステップＳ２０９に進み、そうでなければステップＳ２１１に進む、とするのである。

本実施形態によれば、生体認識のバラツキが少なく、正確に認識ができている場合には、ユーザに余計な暗唱符号の入力を求めずにすむ一方で、各種センサ等に誤差がある場合や、学習が十分に進んでいない場合であっても、暗唱符号の入力によって適宜認証が行われ、学習が進むようにすることができ、ユーザの便宜を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、指紋の特徴点の抽出精度や照合精度が低い場合であってもできるだけ適切に認証を行うのに好適な指紋認証装置、指紋認証方法、これらをコンピュータにて実現するプログラムを提供することができ、各種の認証技術に適用することができる。

本発明の実施形態に係る指紋認証装置の概要構成を示す模式図である。 本実施形態に係る指紋認証装置にて実行される指紋認証処理の制御の流れを示すフローチャートである。 マニューシャ法における特徴点の位置を示す説明図である。

符号の説明

１０１ 指紋認証装置
１０２ 記憶部
１０３ 入力受付部
１０４ 抽出部
１０５ 照合部
１０６ 判定部
１０７ 認証部
１０８ 更新部
３０１ 指紋画像
３０２ 隆線
３０３ 端点
３０４ 分岐点

Claims (10)

1. 識別符号と、過去に抽出された生体の特徴点の位置情報の履歴（以下、当該履歴に含まれる位置情報を「履歴位置情報」という。）と、を対応付けて記憶する記憶部、
   認証を行うべき識別符号と、生体情報と、の入力を受け付ける入力受付部、
   前記入力を受け付けられた生体情報から、特徴点の位置情報を抽出する抽出部、
   前記入力を受け付けられた識別符号に対応付けられて前記記憶部に記憶された履歴位置情報を照合対象として、前記抽出された生体の特徴点の位置情報（以下「抽出済位置情報」という。）を、当該照合対象のそれぞれと照合する照合部、
   当該抽出済位置情報と、当該照合対象の照合が成功したか否かに基づいて、当該識別符号の認証が成功したか否かを出力する認証部、
   前記認証が成功した場合、当該抽出済位置情報を、前記認証が成功した識別符号に対応付けられる生体の特徴点の位置情報の履歴に追加し、前記認証が成功した識別符号に対応付けられて前記記憶部に記憶される履歴位置情報の個数が所定の閾値を超えないように、当該履歴位置情報からいずれかを削除することにより、前記記憶部を更新する更新部
   を備え、
   前記照合部による照合の結果、当該抽出済位置情報と、当該照合対象のいずれかと、の照合が成功した場合、
   （ａ）当該抽出済位置情報と、当該照合対象のそれぞれと、の類似度の分散が、所定の範囲以下であれば、前記認証部は、当該識別符号の認証が成功した旨を出力し、
   （ｂ）上記（ａ）の条件が満たされない場合、前記入力受付部は、暗証符号の入力をさらに受け付け、当該入力を受け付けられた暗証符号が当該入力を受け付けられた識別符号にあらかじめ対応付けられたものであれば、前記認証部は、当該識別符号の認証が成功した旨を出力する
   ことを特徴とする生体認証装置。
2. 識別符号と、過去に抽出された生体の特徴点の位置情報の履歴（以下、当該履歴に含まれる位置情報を「履歴位置情報」という。）と、を対応付けて記憶する記憶部、
   認証を行うべき識別符号と、生体情報と、の入力を受け付ける入力受付部、
   前記入力を受け付けられた生体情報から、特徴点の位置情報を抽出する抽出部、
   前記入力を受け付けられた識別符号に対応付けられて前記記憶部に記憶された履歴位置情報を照合対象として、前記抽出された生体の特徴点の位置情報（以下「抽出済位置情報」という。）を、当該照合対象のそれぞれと照合する照合部、
   当該抽出済位置情報と、当該照合対象の照合が成功したか否かに基づいて、当該識別符号の認証が成功したか否かを出力する認証部、
   前記認証が成功した場合、当該抽出済位置情報を、前記認証が成功した識別符号に対応付けられる生体の特徴点の位置情報の履歴に追加し、前記認証が成功した識別符号に対応付けられて前記記憶部に記憶される履歴位置情報の個数が所定の閾値を超えないように、当該履歴位置情報からいずれかを削除することにより、前記記憶部を更新する更新部
   を備え、
   前記照合部による照合の結果、当該抽出済位置情報と、当該照合対象のいずれかと、の照合が成功した場合、
   （ａ）当該抽出済位置情報と、当該照合対象のそれぞれと、の類似度の平均が所定以上類似していることを示していれば、前記認証部は、当該識別符号の認証が成功した旨を出力し、
   （ｂ）上記（ａ）の条件が満たされない場合、前記入力受付部は、暗証符号の入力をさらに受け付け、当該入力を受け付けられた暗証符号が当該入力を受け付けられた識別符号にあらかじめ対応付けられたものであれば、前記認証部は、当該識別符号の認証が成功した旨を出力する
   ことを特徴とする生体認証装置。
3. 請求項１または２に記載の生体認証装置であって、
   前記記憶部は、あらかじめ定められた生体の特徴点の位置情報（以下「基本位置情報」という。）を、さらに当該識別符号に対応付けて記憶し、
   前記照合部は、前記入力を受け付けられた識別符号に対応付けられて前記記憶部に記憶された基本位置情報を、さらに照合対象とする
   ことを特徴とする生体認証装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の生体認証装置であって、
   前記更新部は、当該履歴位置情報からいずれかを削除する場合、当該記憶部に記憶された時期が古いものを削除する
   ことを特徴とする生体認証装置。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の生体認証装置であって、
   前記更新部は、当該履歴位置情報の履歴からいずれかを削除する場合、当該記憶部に記憶されてから以降にされた抽出済位置情報との照合に成功した回数が少ないものを削除する
   ことを特徴とする生体認証装置。
6. 請求項１から３のいずれか１項に記載の生体認証装置であって、
   前記更新部は、当該履歴位置情報の履歴からいずれかを削除する場合、当該抽出済位置情報と当該履歴位置情報とをクラスタリング処理し、当該抽出済位置情報が属するクラスタに含まれる当該履歴位置情報のうち、当該抽出済位置情報とと最も類似しないものを削除する
   ことを特徴とする生体認証装置。
7. 記憶部、入力受付部、抽出部、照合部、認証部、更新部を有する生体認証装置にて実行される生体認証方法であって、
   前記記憶部には、識別符号と、過去に抽出された生体の特徴点の位置情報の履歴（以下、当該履歴に含まれる位置情報を「履歴位置情報」という。）と、が対応付けて記憶され、
   前記入力受付部が、認証を行うべき識別符号と、生体情報と、の入力を受け付ける入力受付工程、
   前記抽出部が、前記入力を受け付けられた生体情報から、特徴点の位置情報を抽出する抽出工程、
   前記照合部が、前記入力を受け付けられた識別符号に対応付けられて前記記憶部に記憶された履歴位置情報を照合対象として、前記抽出された生体の特徴点の位置情報（以下「抽出済位置情報」という。）を、当該照合対象のそれぞれと照合する照合工程、
   前記認証部が、当該抽出済位置情報と、当該照合対象の照合が成功したか否かに基づいて、当該識別符号の認証が成功したか否かを出力する認証工程、
   前記認証が成功した場合、前記更新部が、当該抽出済位置情報を、前記認証が成功した識別符号に対応付けられる生体の特徴点の位置情報の履歴に追加し、前記認証が成功した識別符号に対応付けられて前記記憶部に記憶される履歴位置情報の個数が所定の閾値を超えないように、当該履歴位置情報からいずれかを削除することにより、前記記憶部を更新する更新工程
   を備え、
   前記照合工程における照合の結果、当該抽出済位置情報と、当該照合対象のいずれかと、の照合が成功した場合、
   （ａ）当該抽出済位置情報と、当該照合対象のそれぞれと、の類似度の分散が、所定の範囲以下であれば、前記認証工程では、当該識別符号の認証が成功した旨を出力し、
   （ｂ）上記（ａ）の条件が満たされない場合、前記入力受付部は、暗証符号の入力をさらに受け付け、当該入力を受け付けられた暗証符号が当該入力を受け付けられた識別符号にあらかじめ対応付けられたものであれば、前記認証工程では、当該識別符号の認証が成功した旨を出力する
   ことを特徴とする生体認証方法。
8. 記憶部、入力受付部、抽出部、照合部、認証部、更新部を有する生体認証装置にて実行される生体認証方法であって、
   前記記憶部には、識別符号と、過去に抽出された生体の特徴点の位置情報の履歴（以下、当該履歴に含まれる位置情報を「履歴位置情報」という。）と、が対応付けて記憶され、
   前記入力受付部が、認証を行うべき識別符号と、生体情報と、の入力を受け付ける入力受付工程、
   前記抽出部が、前記入力を受け付けられた生体情報から、特徴点の位置情報を抽出する抽出工程、
   前記照合部が、前記入力を受け付けられた識別符号に対応付けられて前記記憶部に記憶された履歴位置情報を照合対象として、前記抽出された生体の特徴点の位置情報（以下「抽出済位置情報」という。）を、当該照合対象のそれぞれと照合する照合工程、
   前記認証部が、当該抽出済位置情報と、当該照合対象の照合が成功したか否かに基づいて、当該識別符号の認証が成功したか否かを出力する認証工程、
   前記認証が成功した場合、前記更新部が、当該抽出済位置情報を、前記認証が成功した識別符号に対応付けられる生体の特徴点の位置情報の履歴に追加し、前記認証が成功した識別符号に対応付けられて前記記憶部に記憶される履歴位置情報の個数が所定の閾値を超えないように、当該履歴位置情報からいずれかを削除することにより、前記記憶部を更新する更新工程
   を備え、
   前記照合工程における照合の結果、当該抽出済位置情報と、当該照合対象のいずれかと、の照合が成功した場合、
   （ａ）当該抽出済位置情報と、当該照合対象のそれぞれと、の類似度の平均が所定以上類似していることを示していれば、前記認証工程では、当該識別符号の認証が成功した旨を出力し、
   （ｂ）上記（ａ）の条件が満たされない場合、前記入力受付部は、暗証符号の入力をさらに受け付け、当該入力を受け付けられた暗証符号が当該入力を受け付けられた識別符号にあらかじめ対応付けられたものであれば、前記認証工程では、当該識別符号の認証が成功した旨を出力する
   ことを特徴とする生体認証方法。
9. コンピュータを、
   識別符号と、過去に抽出された生体の特徴点の位置情報の履歴（以下、当該履歴に含まれる位置情報を「履歴位置情報」という。）と、を対応付けて記憶する記憶部、
   認証を行うべき識別符号と、生体情報と、の入力を受け付ける入力受付部、
   前記入力を受け付けられた生体情報から、特徴点の位置情報を抽出する抽出部、
   前記入力を受け付けられた識別符号に対応付けられて前記記憶部に記憶された履歴位置情報を照合対象として、前記抽出された生体の特徴点の位置情報（以下「抽出済位置情報」という。）を、当該照合対象のそれぞれと照合する照合部、
   当該抽出済位置情報と、当該照合対象の照合が成功したか否かに基づいて、当該識別符号の認証が成功したか否かを出力する認証部、
   前記認証が成功した場合、当該抽出済位置情報を、前記認証が成功した識別符号に対応付けられる生体の特徴点の位置情報の履歴に追加し、前記認証が成功した識別符号に対応付けられて前記記憶部に記憶される履歴位置情報の個数が所定の閾値を超えないように、当該履歴位置情報からいずれかを削除することにより、前記記憶部を更新する更新部
   として機能させ、
   前記照合部による照合の結果、当該抽出済位置情報と、当該照合対象のいずれかと、の照合が成功した場合、
   （ａ）当該抽出済位置情報と、当該照合対象のそれぞれと、の類似度の分散が、所定の範囲以下であれば、前記認証部は、当該識別符号の認証が成功した旨を出力し、
   （ｂ）上記（ａ）の条件が満たされない場合、前記入力受付部は、暗証符号の入力をさらに受け付け、当該入力を受け付けられた暗証符号が当該入力を受け付けられた識別符号にあらかじめ対応付けられたものであれば、前記認証部は、当該識別符号の認証が成功した旨を出力する
   ように機能させることを特徴とするプログラム。
10. コンピュータを、
    識別符号と、過去に抽出された生体の特徴点の位置情報の履歴（以下、当該履歴に含まれる位置情報を「履歴位置情報」という。）と、を対応付けて記憶する記憶部、
    認証を行うべき識別符号と、生体情報と、の入力を受け付ける入力受付部、
    前記入力を受け付けられた生体情報から、特徴点の位置情報を抽出する抽出部、
    前記入力を受け付けられた識別符号に対応付けられて前記記憶部に記憶された履歴位置情報を照合対象として、前記抽出された生体の特徴点の位置情報（以下「抽出済位置情報」という。）を、当該照合対象のそれぞれと照合する照合部、
    当該抽出済位置情報と、当該照合対象の照合が成功したか否かに基づいて、当該識別符号の認証が成功したか否かを出力する認証部、
    前記認証が成功した場合、当該抽出済位置情報を、前記認証が成功した識別符号に対応付けられる生体の特徴点の位置情報の履歴に追加し、前記認証が成功した識別符号に対応付けられて前記記憶部に記憶される履歴位置情報の個数が所定の閾値を超えないように、当該履歴位置情報からいずれかを削除することにより、前記記憶部を更新する更新部
    として機能させ、
    前記照合部による照合の結果、当該抽出済位置情報と、当該照合対象のいずれかと、の照合が成功した場合、
    （ａ）当該抽出済位置情報と、当該照合対象のそれぞれと、の類似度の平均が、所定以上類似していることを示していれば、前記認証部は、当該識別符号の認証が成功した旨を出力し、
    （ｂ）上記（ａ）の条件が満たされない場合、前記入力受付部は、暗証符号の入力をさらに受け付け、当該入力を受け付けられた暗証符号が当該入力を受け付けられた識別符号にあらかじめ対応付けられたものであれば、前記認証部は、当該識別符号の認証が成功した旨を出力する
    ように機能させることを特徴とするプログラム。

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