(57)【要約】      （修正有）【課題】生体的特徴データの比較・照合にかかるサーバの負荷を軽減し、鍵の管理・配布に問題のある共通鍵や、計算量に問題のある公開鍵を用いない暗号化方式による生体認証システムを提供する。【解決手段】端末がＩＣカードから利用者のＩＤと秘密鍵を読み取るステップと、読み取ったＩＤをサーバへ送信するステップと、サーバが受信したＩＤをキーにしてデータベースから事前に登録した暗号化された生体特徴データを読み取るステップと、読み取った生体特徴データを端末へダウンロードするステップと、端末が受信した生体特徴データを秘密鍵で復号化するステップと、センサで生体情報を取得するステップと、生体特徴データを抽出するステップと、抽出した生体特徴データと復号化した生体特徴データとを比較・照合して本人の正当性を検証するステップとを経て、利用者の本人認証を行う。【選択図】図３
2006262333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークを介してサーバと端末を接続し、
サーバにはデータベースを備えると共に、
端末にはＲＦＩＤを含むＩＣカードのリーダと生体情報のセンサを備え、
端末が、
リーダを介してＩＣカードから認証すべき利用者のＩＤと秘密鍵を読み取るステップと、
読み取ったＩＤをサーバへ送信するステップと、
サーバが、
受信したＩＤをキーにしてデータベースから事前に登録した利用者の暗号化された生体的特徴データを読み取るステップと、
読み取った生体的特徴データを端末へダウンロードするステップと、
端末が、
受信した生体的特徴データを前記秘密鍵で復号化するステップと、
センサを介して認証すべき利用者の生体情報を取得するステップと、
取得した生体情報から生体的特徴データを抽出するステップと、
抽出した生体的特徴データと前記復号化された生体的特徴データを比較・照合して本人の正当性を検証するステップと、
を経て利用者の本人認証がなされることを特徴とする生体認証システム。
【請求項２】
ネットワークを介してサーバと端末を接続し、
サーバにはデータベースを備えると共に、
端末にはＲＦＩＤを含むＩＣカードのリーダと生体情報のセンサを備え、
端末が、
リーダを介してＩＣカードから登録すべき利用者のＩＤと秘密鍵を読み取るステップと、
センサを介して登録すべき利用者の生体情報を取得するステップと、
取得した生体情報から生体的特徴データを抽出するステップと、
抽出した生体的特徴データを前記秘密鍵で暗号化するステップと、
暗号化した生体的特徴データに前記ＩＤを付加してサーバへアップロードするステップと、
サーバが、
受信したＩＤをキーにしてアップロードされた生体的特徴データをデータベースに書き込むステップと、
を経て利用者の登録処理がなされることを特徴とする生体認証システム。
【請求項３】
ビデオカメラで利用者の顔の動画像を撮影し、
撮影した動画像を１フレームずつ入力するステップと、
入力したフレームから利用者の顔を検出するステップと、
検出した顔の特徴点を特定するステップと、
特定した顔の特徴点における特徴量を抽出するステップと、
入力フレームと登録画像の顔の特徴量を照合して本人確認を行うステップと、
入力フレームの総数に対する本人確認されたフレーム数の比率を求めるステップと、
本人確認されたフレーム数の比率とあらかじめ決められた値を比較して本人の正当性を検証するステップと、
を経て利用者の本人認証がなされることを特徴とする生体認証システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、認証すべき利用者の生体的特徴データと事前にデータベースに登録した利用者の生体的特徴データを比較・照合して本人認証を行う生体認証システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体認証（バイオメトリクス）は、指紋、顔、手型、虹彩、網膜、静脈など生体の一部の特徴や筆跡、声紋など行動の特徴を利用して本人認証を行うものであるが、秘密情報を記憶あるいは保持する必要がないため、従来の本人しか知らない知識（パスワードなど）や本人しか持たない物（ＡＴＭカードなど）による本人認証に比べ利便性やなりすましに対する耐性が高く、ＡＴＭの本人確認や入退室管理などの分野で不特定多数を対象とした本人認証手段として広く普及しつつある。
【０００３】
生体認証システムは、スタンドアロンの場合もあるが大規模システムにおいては専用の端末をサーバに接続し、事前に利用者の生体的特徴データをサーバのデータベースに登録しておき、認証時に端末で取得した利用者の生体的特徴データと比較・照合して本人の正当性を検証する。
本人認証は、低い誤認率（本人拒否率、他人許容率）と共に、出入りの激しいオフィスの入退室などでは高速な認証処理が要求される。
ところが、生体的特徴データの比較・照合は膨大な情報処理を必要とするアルゴリズムなので、ＣＰＵを大量に消費する。
そのため、多数の端末から認証要求が集中すると、サーバにかかる負荷が増大し、現実的な時間内で処理するのが困難になる。
【０００４】
また、生体的特徴データはパスワードのように変更できないので、いったん偽造されると二度と使えなくなる。そのため、情報が漏洩しないように暗号化する必要がある。
暗号化には一般に共通鍵暗号化方式と公開鍵暗号化方式の２つの方式がある。
共通鍵暗号化方式は、検証者と利用者が同一の共通鍵を所有し、それを秘密に保管する必要がある。そのため、検証者と利用者が組ごとに別々の共通鍵を持つことになり、利用者の数が増えると、それだけ共通鍵の数が増加してその管理が大変になる。また、共通鍵を第三者に盗聴されることなく安全に配布する方法も慎重に検討する必要がある。
【０００５】
公開鍵暗号化方式は、検証者だけが秘密の個人鍵を所有し、利用者は公開鍵を使用するので、共通鍵暗号化方式のような鍵の管理と配布の問題がなくなる。ところが、非常に大きな桁数の数を因数分解するのは難しいという考え方に基づいて暗号化／復号化を行うので、計算量が大きく、演算処理に長い時間がかかるようになっている。そのため、暗号処理を高速化するためには、高性能で大規模な処理装置を必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は以上のような点であり、本発明は、生体的特徴データの比較・照合にかかるサーバの負荷を軽減し、鍵の管理・配布に問題のある共通鍵や、計算量に問題のある公開鍵を用いない暗号化方式による生体認証システムを提供することを目的になされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのため本発明は、ネットワークを介してサーバと端末を接続し、サーバにはデータベースを備えると共に、端末にはＲＦＩＤを含むＩＣカードのリーダと生体情報のセンサを備え、端末が、リーダを介してＩＣカードから認証すべき利用者のＩＤと秘密鍵を読み取るステップと、読み取ったＩＤをサーバへ送信するステップと、サーバが、受信したＩＤをキーにしてデータベースから事前に登録した利用者の暗号化された生体的特徴データを読み取るステップと、読み取った生体的特徴データを端末へダウンロードするステップと、端末が、受信した生体的特徴データを前記秘密鍵で復号化するステップと、センサを介して認証すべき利用者の生体情報を取得するステップと、取得した生体情報から生体的特徴データを抽出するステップと、抽出した生体的特徴データと前記復号化された生体的特徴データを比較・照合して本人の正当性を検証するステップとを経て利用者の本人認証がなされることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、事前に登録した利用者の生体的特徴データを端末へダウンロードして比較・照合するので、膨大な情報処理を必要とする処理が端末に分散され、サーバにかかる負荷が大幅に軽減される。そのため、従来に比べ認証時間を短縮できる。
また、利用者だけが鍵を所有してＩＣカードに保管し、検証者は鍵を所有しないので、鍵の管理が容易になり、配布する必要もなくなる。
また、生体的特徴データに乱数などのビット列を排他的論理和で加えて簡単に暗号化／復号化できるので、高速な暗号処理が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１に、本発明を実施した生体認証システムの一例として静脈認証システムの構成図を示す。
静脈認証システムは、ネットワーク１を介してサーバ２とＰＣ端末３を接続し、サーバ２には登録者ＤＢ４を備え、ＰＣ端末３には接触式またはＲＦＩＤを含む非接触式のＩＣカードのリーダ／ライタ５と赤外線ＣＣＤカメラなどからなる生体情報のセンサ６を備える。
登録者ＤＢ４には暗号化された利用者の静脈パターンＣｐが登録される。
ＩＣカードには利用者を特定するためのＩＤと暗号化された利用者の静脈パターンＣｐを解読するための秘密鍵Ｋｓが記録される。
【００１１】
図２に、静脈認証システムの登録処理の流れ図を示す。
まず、端末側においてリーダ／ライタ５を介してＩＣカードから利用者のＩＤと秘密鍵Ｋｓを読み取る（ステップ１０１）。
次に、登録すべき利用者の手のひらに近赤外線を照射してセンサ６で静脈画像Ｖｉを撮影する（ステップ１０２）。
次に、撮影した静脈画像Ｖｉから静脈パターンの抽出アルゴリズムで特徴分析して静脈パターンＶｐを抽出する（ステップ１０３）。
次に、抽出した静脈パターンＶｐを秘密鍵Ｋｓで暗号化して暗号文の静脈パターンＣｐに翻訳する（ステップ１０４）。
次に、暗号文の静脈パターンＣｐに利用者のＩＤを付加してサーバ２へアップロードする（ステップ１０５）。
次に、サーバ側において受信したＩＤをキーにして暗号文の静脈パターンＣｐを登録者ＤＢ４に登録する（ステップ１０６）。
【００１２】
図３に、静脈認証システムの認証処理の流れ図を示す。
まず、端末側においてリーダ／ライタ５を介してＩＣカードから利用者のＩＤと秘密鍵Ｋｓを読み取る（ステップ２０１）。
次に、読み取ったＩＤをサーバ２へ送信する（ステップ２０２）。
次に、サーバ側において受信したＩＤをキーにして登録者ＤＢ４から利用者の暗号文の静脈パターンＣｐを読み取る（ステップ２０３）。
次に、読み取った暗号文の静脈パターンＣｐをＰＣ端末３へダウンロードする（ステップ２０４）。
次に、端末側において受信した暗号文の静脈パターンＣｐを秘密鍵Ｋｓで復号化して平文の静脈パターンＶｐに復元する（ステップ２０５）。
次に、認証すべき利用者の手のひらに近赤外線を照射してセンサ６で静脈画像Ｖｉを撮影する（ステップ２０６）。
次に、撮影した静脈画像Ｖｉから静脈パターンの抽出アルゴリズムで特徴分析して静脈パターンＶｐを抽出する（ステップ２０７）。
次に、抽出した静脈パターンＶｐとステップ２０５において復号化した静脈パターンＶｐを静脈パターンの認証アルゴリズムで比較・照合し、一致すれば本人の正当性を認証し、一致しなければ否認する（ステップ２０８）。
静脈パターンの抽出／認証アルゴリズムは、静脈画像Ｖｉの静脈部分を細線化した後、分岐点から次の分岐点、分岐点から最後点までの線をたどり、分岐点の座標、長さ、分岐点と分岐点の間の分岐角度などを分析・抽出して識別する。
【００１３】
次に、本発明に関連して顔の動画像（３０フレーム／秒）を入力して本人確認を行う顔認証システムについて説明する。
顔認証システムは、図１の生体情報のセンサ６としてビデオカメラ７を設置し、登録者ＤＢ４には暗号化された利用者の顔の特徴量Ｃｎが登録される。
ＩＣカードには利用者を特定するためのＩＤと暗号化された利用者の顔の特徴量Ｃｎを解読するための秘密鍵Ｋｓが記録される。
【００１４】
図４に、顔認証システムの認証処理の流れ図を示す。
まず、端末側においてリーダ／ライタ５を介してＩＣカードから利用者のＩＤと秘密鍵Ｋｓを読み取る（ステップ３０１）。
次に、読み取ったＩＤをサーバ２へ送信する（ステップ３０２）。
次に、サーバ側において受信したＩＤをキーにして登録者ＤＢ４から利用者の暗号文の顔の特徴量Ｃｎを読み取る（ステップ３０３）。
次に、読み取った暗号文の顔の特徴量ＣｎをＰＣ端末３へダウンロードする（ステップ３０４）。
次に、端末側において受信した暗号文の顔の特徴量Ｃｎを秘密鍵Ｋｓで復号化して平文の顔の特徴量Ｆｎに復元する（ステップ３０５）。
次に、認証すべき利用者の約１〜２秒間の短い時間における顔の動画像Ｆｉをビデオカメラ７で撮影する（ステップ３０６）。
次に、撮影した顔の動画像Ｆｉを１フレームずつ入力する（ステップ３０７）。
次に、画像から顔の輪郭、目、鼻、口、耳などの距離間隔、肌の色情報などを取得し、利用者の顔を検出する（ステップ３０８）。
次に、検出した顔の大きさを正規化し、顔の特徴点の位置を特定する（ステップ３０９）。
次に、特定した特徴点においてウエーブレット変換処理を施し、利用者の顔の特徴量Ｆｃを抽出する（ステップ３１０）。
次に、抽出した顔の特徴量Ｆｃとステップ３０５において復号化した顔の特徴量Ｆｎを顔の認証アルゴリズムで比較・照合し（ステップ３１１）、一致すればＮｒ（本人と判定したフレーム数）＝Ｎｒ＋１とし（ステップ３１２）、一致しなければ次のステップ３１３に移行する。
次に、画像入力が終了したかどうかを判定し（ステップ３１３）、終了していなければステップ３０７に戻って次の画像を入力する。
終了していれば次にＮ（入力フレームの総数）に対するＮｒの比率：Ｎｒ／Ｎを求めてα（あらかじめ決められた値）と比較し（ステップ３１４）、Ｎｒ／Ｎ≧αであれば本人の正当性を認証し、そうでなければ否認する。
【００１５】
顔の認証アルゴリズムは、入力画像と登録画像の顔の特徴量を照合し、類似度の総和がしきい値を超えた場合、同一人物と判断する。
顔は向き、表情、照明などによって複雑に変化するが、本発明の認証方法は単一でなく複数の画像から顔の特徴量を抽出して照合するので、顔の動きによる変動に対応することができ、高精度で安定した本人認証を実現できる。
【００１６】
次に、本発明に関連してＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＭＤなどの媒体に貼付されたＲＦＩＤに利用者のＩＤと秘密鍵を書き込み、この秘密鍵を使って媒体に記録する情報を暗号化する媒体情報秘匿システムについて説明する。
媒体情報秘匿システムは、図１の生体情報のセンサ６の代わりに媒体の入出力装置８を設置し、ＲＦＩＤには利用者を特定するためのＩＤと暗号化された媒体の情報を解読するための秘密鍵Ｋｓが記録される。
媒体情報の暗号化／復号化はサーバ側で行う場合と端末側で行う場合があるが、以下の例は端末側だけで行うスタンドアロンタイプの場合について説明する。
【００１７】
図５に、媒体情報秘匿システムの暗号化処理の流れ図を示す。
まず、最初に乱数などの秘密鍵Ｋｓを生成する（ステップ４０１）。
次に、媒体情報をこの秘密鍵Ｋｓで暗号化して暗号文の媒体情報に翻訳する（ステップ４０２）。
次に、リーダ／ライタ５にかざしたＲＦＩＤにステップ４０１において生成した秘密鍵Ｋｓを書き込む（ステップ４０３）。
同時に、入出力装置８にセットした媒体にステップ４０２において暗号化した暗号文の媒体情報を書き込む（ステップ４０４）。
【００１８】
図５に、媒体情報秘匿システムの復号化処理の流れ図を示す。
まず、リーダ／ライタ５にかざしたＲＦＩＤから利用者のＩＤと秘密鍵Ｋｓを読み取る（ステップ５０１）。
次に、読み取ったＩＤを既に保存してあるＩＤと照合し（ステップ５０２）、一致すれば次のステップ５０３に進み、一致しなければエラーを表示して処理を終了する。
次に、入出力装置８にセットした媒体から暗号文の媒体情報を読み取る（ステップ５０３）。
次に、読み取った暗号文の媒体情報をステップ５０１においてＲＦＩＤから読み取った秘密鍵Ｋｓで復号化して平文の媒体情報に復元する（ステップ５０４）。
【００１９】
以上により、媒体と一体のＲＦＩＤに鍵が保管されるので、個別に鍵を管理・配布する必要がなくなり、鍵の取得も容易になる。
また、共通の変換ルール（アルゴリズム）を保有するネットワークもしくはＰＣのみでしか情報の読み取りができなくなり、媒体情報の安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を実施した生体認証システムの構成図の一例である。
【図２】静脈認証システムの登録処理の流れ図である。
【図３】静脈認証システムの認証処理の流れ図である。
【図４】顔認証システムの認証処理の流れ図である。
【図５】媒体情報秘匿システムの暗号化処理の流れ図である。
【図６】媒体情報秘匿システムの復号化処理の流れ図である。
【符号の説明】
【００２１】
１        ネットワーク
２        サーバ
３        ＰＣ端末
４        登録者ＤＢ
５        リーダ／ライタ
６        静脈センサ
７        ビデオカメラ
８        入出力装置
【図１】
2006262333.tif 000003
【図２】
2006262333.tif 000004
【図３】
2006262333.tif 000005
【図４】
2006262333.tif 000006
【図５】
2006262333.tif 000007
【図６】
2006262333.tif 000008