(57)【要約】  本発明は、ユーザのタイピングパターンに基づきユーザを識別する方法及び装置、特に操作されたキー（１４）の配置を踏まえキー操作を評価するものに関する。
2011524580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キーボード（１，１０，１００）を構成するキー（４，１４，１１４）のうち幾つかを押下することで入力を行ったユーザを、そのキー操作の特性に基づき認証する方法において、
操作されたキーの配置を踏まえキー操作を精査することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、キーボードが操作されたときに、ロギング装置を用い、キー（４，１４，１１４）操作で生じた情報、操作タイミング、操作継続時間又は操作種別を含むキー操作データを記録し、また操作種別を記録する場合はキーの押下／解放の別又はキーに加わった圧力を記録することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の方法において、キー操作を精査する際に、キー間距離、キーブロック間距離、キー間距離又はキーブロック間距離の方向別成分、ある座標系に従ったキーの座標、線沿い又はフィールド（１２，１３；１１２，１１３）内キー配列、ロー又はカラム内キー配列、並びにそれらにおけるキー位置についての情報のうち、少なくとも一種類を導出することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項記載の方法において、キー操作データに基づきキー操作を精査する際に、キーの保持時間、キーの解放から次のキー押下までの遷移時間、キー解放から次のキー解放までの遷移時間、キー押下から次のキー押下までの遷移時間、誤操作頻度、タイピング速度、キー操作頻度、単発又は連続重複、特定ファンクションキー使用頻度、オルタナティブキー選択、左又は右シフトキー選択、並びに導出済データに由来する時間的乃至キー関連特色のうち、いずれかの情報に基づき少なくとも一種類の特性を導出することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の方法において、精査の際に、キー（４，１４，１１４）の位置を示す情報をキー操作データ、特性又はその双方に関連付けることで配置関連特性を導出することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項記載の方法において、精査の際に、配置関連特性として、連続して操作されたキー間の距離及び遷移時間に基づき遷移速度を導出することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項記載の方法において、精査の際に、配置関連特性として、距離の値に基づき速度の方向別成分を導出することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項記載の方法において、精査の際に、配置関連特性として、距離の値及び時間特性に基づき速度特性を導出することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項記載の方法において、幾通りかのキー操作を分類することで、平均値、積算値若しくはそれに類するものを含む機能的データ特性又は特性フィールド若しくはベクトルを導出することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項記載の方法において、同じキー操作に備わる幾つかの異なる特性を分類して特性フィールド又はベクトルを導出することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項記載の方法において、認証対象となるユーザによるキーボード入力を通じ生成されたアクセスデータを、そのユーザについての基準データに照らすことで、そのユーザについての認証を実行することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項記載の方法において、認証対象となるユーザによる入力に、複数種類のキーボードが使用されうることを特徴とする方法。
【請求項１３】
キー（４，１４，１１４）を幾つか有し文字列の入力に使用されるキーボード（１，１０，１００）と、キーボード操作に応じキー操作データを記録するロギング装置と、一人又は複数人のユーザについての基準データが保存される保存部と、認証対象となるユーザのアクセスに伴い生成されたデータを基準データと照合する照合部と、を備え、ユーザの認証に使用される装置において、
キーボードにおけるキー配置についての情報又はそれへのアクセス手段を有することを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の装置において、キー操作データを処理することで入力時のタイピングパターンに備わる特性を精査する精査部を備え、照合部、精査部又はその双方がそれぞれ単一の又は互いに同一のデータ処理装置内にあることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４記載の装置において、キーボードにおけるキー配置についての情報を、保存部から又はデータ通信を介し取得することを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５のいずれか一項記載の装置において、データ処理プログラムにより規定される手順に従い請求項１乃至１２のいずれか一項記載の方法を実行することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キーボードを構成するキーのうち幾つかを押下することで入力を行ったユーザを、そのキー操作の特性に基づき認証する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、キーボードを操作する際のタイピングパターンに基づきユーザを認証する方法及び装置が知られている。その例を示す文献としては特許文献１や特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ９８／０６０２０号パンフレット（Ａ２）
【特許文献２】米国特許第６１５１５９３号明細書（Ａ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの方法及び装置は、非常に良好な認証結果が得られるものであるが、その安全性及び信頼性を高めつつ入力文字列を短くして簡便性を高める、という懸案が今なお残っている。高度な安全性を提供するには一般に長い文字列が必要とされるので、安全性及び信頼性と簡便性とを両立させるのは現実には難しいことである。こうした相反する要請に応えるには、それらの手法について更なる改良を検討する必要がある。
【０００５】
即ち、本発明の目的は、タイピングパターンに基づきユーザを認証する方法及び装置、特に、入力文字列が短く、高度な安全性及び信頼性と簡便性という相反する要請に対し従来技術に比べ好適に応えうるものを、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するため、請求項１に記載の特徴を有する方法及び請求項１３に記載の特徴を有する装置を提案する。それらに従属する請求項に記載されているのは好適な実施形態である。
【０００７】
まず、本発明の基本的着想は、認証の対象を拡げ安全性及び信頼性を高めるには、操作されるキーの配置を解析対象に含めればよい、というものである。このようにすると、ユーザのタイピングパターンに備わる諸特性をキーボード上でのキー配置に関連付けて認証に使用することや、使用されるキーボードの違いから来る影響を排除することができる。
【０００８】
本発明は、その種類の如何を問わず、タイピングパターンに基づきユーザを認証する既存の方法及び装置と組み合わせることができる。その際には、従来の方法及び装置で一般なロギング装置を活用することができる。ロギング装置とは、キーボード操作に応じキー操作データを記録する装置のことである。キー操作データとは、キー操作で生じた情報、操作タイミング、操作継続時間、操作種別等の情報のことである。操作種別とは、キーが押下されたかそれとも解放されたかについての情報や、キー、接触感知部又はそれに類するものに加わった圧力についての情報のことである。
【０００９】
操作されたキーの配置を踏まえキー操作を精査するに当たり、本発明に係る方法では、その種類を問わず、操作されたキーの配置についての情報を導出し利用することができる。例えば、キー間距離、キーブロック間距離、キー間距離又はキーブロック間距離の方向別成分、ある座標系の座標軸等に沿ったキーの座標、特定の線、カラム又はローに沿ったキー配列、フィールド内キー配列、それらの配列におけるキーの位置又は隣接関係、といったものについての情報である。キーブロックとは、ＰＣ用キーボードでいえばテンキーパッド等のキーエリアのことである。
【００１０】
キー操作の精査に当たっては、その種類を問わず、様々な特性情報を利用することができる。例えば、キーの保持時間、キー解放から次のキー押下までの遷移時間、キー解放から次のキー解放までの遷移時間、キー押下から次のキー押下までの遷移時間、デリートキーの操作回数等から求まる誤操作頻度、スペースキーの操作回数等から求まる特定時間当たりタイピング語数即ちタイピング速度、単位時間当たりキー押下回数即ちキー操作頻度、特定ファンクションキー使用頻度、キーボード上で多用される左シフトキー、右シフトキー等の選択、といったものについての情報を利用することができる。特に有用なのは、原則からの逸脱を示す時間的乃至キー関連特色、例えば先のキーが解放される前に次のキーが押下されるといった重複である。ユーザのタイピングパターンを特徴付ける特性であるからである。こうした重複は幾度か連続して、即ちあるキー重複に別のキー重複が続くかたちで生じることもある。
【００１１】
操作されたキーの配置を踏まえるに当たっては、キーの位置を示す情報（キーの座標、距離値等）を導出済のキー操作データ、特性又はその双方に関連付けて配置関連特性を導出することができる。
【００１２】
配置関連特性としては、例えば、連続して操作されたキー間の距離及び遷移時間に基づき遷移速度を導出することや、距離の方向別成分に基づき速度の方向別成分を導出することができる。
【００１３】
配置関連特性としては、総じて、距離の値及び時間特性に基づき速度特性を導出することができる。それらは認証性の向上に役立てることができる。
【００１４】
キー操作の特性には、こうした配置関連特性のほかに非配置関連特性もある。幾通りかのキー操作に亘りそれらの特性を精密に再処理することで、導出済のデータに係る機能的データ特性、例えば平均値、積算値若しくはそれに類するものを導出することができる。例えば、キーの保持時間を全キーに亘り平均することで、機能的データ特性として活用可能な平均値を算出することができる。また、その特性の類似性又は同一性に基づきキー操作の特性、例えばキー操作毎に入力を通じ求まる保持時間等の特性や個々のキー操作に備わる種々の特性（保持時間、遷移時間、遷移速度等）を分類し、それによって特性フィールド又はベクトルを導出することもできる。対応するデータ特性例えば平均保持時間をそのフィールド又はベクトルに入れることもできる。総じて、キー操作データ及び特性は様々な形態で処理することができる。
【００１５】
このように、本発明に係る方法によれば、認証対象となるユーザが互いに別のキーボードを使用していても、キー配置の違いを踏まえそのユーザを認証することができる。従って、ユーザは、世界中のどのコンピュータシステムからでも、また世界中にあるどのような種類のキーボードからでも、認証を受けて特定のシステムにログオンすることができる。
【００１６】
使用される装置に備わるべき部材としては、対応する文字列の入力に使用されるキーボードのほか、キー操作データを記録する手段、基準データが保存される保存部、並びにアクセス要求を構成する文字列から得られるデータを基準データと照合する照合部がある。更に、キーボードにおけるキー配置についての情報又はその情報へのアクセス手段も必要である。これを実現するには、例えば、アクセス制御に際しキーボード種別を入力するよう求める、その装置に接続されているキーボードの種別を自動認識する手段を使用する、といった手段でキーボード種別を調べればよい。キーボード種別が判れば、リモートデータ通信を介し中央情報記憶装置に問い合わせること等で、その種のキーボードにおけるキーの配置についての情報を取得することができる。これを簡便に実現するには、精査部をそのデータ処理装置上で稼働するプログラムとして構成し、そのデータ処理装置に備わる通信手段例えばネットワーク接続を利用すればよい。同様に、ロギング装置も、キーボードに付設されているセンサに加え又は代え、操作に応じキーボード又は打鍵域からの電気信号を検出するデータ処理プログラムによって実現することができる。
【００１７】
そして、認証装置、特にその精査部や照合部を、データ処理装置上で稼働するプログラムとして或いはそのデータ処理装置と一体の装置として実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】認証用文字列を入力するためのキーボードを備えた装置を示す模式図である。
【図２】本発明で使用されるキーボードを示す平面図である。
【図３】本発明で使用されるキーボードの別例を示す平面図である。
【図４】文字ｘ、ｙ及びｚに係るキーを例にキー操作時系列を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、その好適な実施形態を参照し本発明の更なる特徴、性質及び長所について説明する。別紙図面は全く模式的なものである。
【００２０】
図１にキーボードの一例構成１を模式的に示す。このキーボード１はデータ処理装置２、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に接続されている。その装置２にはモニタ、ディスプレイ等の表示装置３を設けることができる。
【００２１】
キーボード１は複数個のキー又は打鍵域４を有している。それらは指で押下し操作することができる。
【００２２】
こうしたキーボード１は、例えば入退室管理専用のセキュリティキーパッド等として使用することができる。
【００２３】
図２及び図３にキーボードの別例構成１０，１００を示す。本発明はこれらを含め様々な種類のキーボードに適用することができる。まず、図２に例示したキーボード１０はＰＣ等でよく使用されているタイプのキーボードであり、図示しないデータ処理装置に接続される制御／データ信号線１１を備えるほか、キーブロックが２個（１２，１３）形成されるように配列された複数個のキー又は打鍵域１４を備えている。一般的なＰＣ用キーボードでいえば、ブロック１３はテンキーパッドに相当し、ブロック１２は英文字キー、ファンクションキー等が並ぶフィールドに相当するものである。
【００２４】
図２に例示したキーボードにおけるキー又は打鍵域１４の配列は、複数本のカラム１５及びそれに直交する複数本のロー１６に沿った配列である。それらのカラム１５及びロー１６が延びる方向はデカルト座標系のｘ軸及びｙ軸に沿っている。従って、個々のキー又は打鍵域１４にｘｙ座標を割り当てることができる。どのキー又は打鍵域１４にも空間的な拡がりがあるので、その基準点としては、キー又は打鍵域１４の中心点又は焦点を使用すればよい。キー又は打鍵域の配列は、こうした配列に限らず、ロー又はカラムに沿った千鳥配列、対角配列等、任意の配列にすることができる。
【００２５】
例えば、キー１４のｘ軸又はｙ軸沿いサイズを単位長とするなら、キー１４のうち文字ｘに係るもの（ｘキー）のｘｙ座標は（３，４）、文字ｙに係るもの（ｙキー）のｘｙ座標は（６，３）、文字ｚに係るもの（ｚキー）のｘｙ座標は（７，１）と表すことができる。キーパッド１２，１３を構成しているどのキー１４に対しても、ユニークな空間座標を同じ要領で割り当てることができる。
【００２６】
その空間座標に基づきキー１４同士の位置関係を求めること、例えばｘキー１４及びｙキー１４のｘｙ座標に基づき両キー間の距離ｄ3を求めることもできる。距離ｄ3を求める際には、ｘキー１４・ｙキー１４間のｘ方向沿い距離ｄ1及びｙ方向沿い距離ｄ2を求め、ｄ32＝ｄ12＋ｄ22の式を使用し距離ｄ3を求めればよい。図示例では距離ｄ1の値が３、距離ｄ2の値が１であるであるので、距離ｄ3の値は（３2＋１2）1/2＝１０1/2となる。このほか、キー１４同士の関係を、複数の方向別成分、例えばｘ軸成分とｙ軸成分の組合せで表すこともできる。
【００２７】
キーブロック間の位置関係を求めること、例えば図２に示したキーボードにおけるキーパッド１２，１３間の位置関係を求め、キーパッド間距離ｄ4で表すこともできる。図２に示したキーボードではテンキーパッドと他のキーのフィールドとが物理的に分離しているが、キーパッドやキーブロックはこれにこだわらず任意に定義することができる。例えば、異なるキーパッドに属するキー又は打鍵域１４同士が踵を接していてもかまわない。
【００２８】
更に、図３から明らかな通り、本発明は任意形状のキーボードに適用することができる。その場合も、キーの配置をユニークに表すことができる。デカルト座標系を使用してもよいし、極座標系等、他の座標系を使用してもよい。
【００２９】
そのキーボード１００は、詳示を省略したデータ処理装置に至る制御／データ信号線１１１を備えるほか、図２に例示したものと同様にキーパッド１１２，１１３を備えており、それらはある距離を以て空間的に相互分離されている。キーパッド１１２，１１３は複数個のキー又は打鍵域１１４で構成されているが、それらの配列は図２の如く直線状のロー及びカラムが互いに直交する配列ではなく、曲線状のカラム１１５及びロー１１６からなる湾曲配列となっている。こうした配列でキー１１４の配置を厳密に表すには、その曲率半径を利用し極座標系（φ，ｒ）で表すのが便利である。個々のキーの位置やキー同士の距離はそれに基づき厳密に求めることができる。キー間距離やその特定軸乃至特定方向成分は、所定の形態に従いその絶対値で表すことができる。個々のキーの位置は、そのキーが属するロー及びカラムに沿った位置を位置番号等で特定することでも表すこともできる。
【００３０】
そして、図３に示した例でも、図２に示した例と同様にしてキーパッド１２，１３の間の距離ｄ4を求め、それに基づきタイピングパターンを精査することができる。
【００３１】
図４に、時間軸ｔに沿った文字列ｘｙｚｘｙの入力手順、即ちｘキー、ｙキー及びｚキーの押下順序を示す。図示例では、キー又は打鍵域４，１４，１１４が時刻ａ〜ｊにて操作されている。即ち、ｘキーは時刻ａで押下、時刻ｃで解放されており、ｙキーは時刻ｂで押下、時刻ｅで解放されており、ｚキーは時刻ｄで押下、時刻ｆで解放されており、ｘキーは時刻ｇで押下、時刻ｈで解放されており、ｙキーは時刻ｉで再押下、時刻ｊで解放されている。
【００３２】
こうしたキー操作からは、保持時間、遷移時間等といった特性を知ることができる。
【００３３】
即ち、時刻ａ，ｃ間の差からｘキーについての保持時間ｔ1が判る。ｘキー押下時刻ａとｙキー押下時刻ｂの差からｘｙ連続時押下遷移時間ｔ2が判り、例えばｘキー解放時刻ｃとｙキー解放時刻ｅの差からｘｙ連続時解放遷移時間ｔ3が判る。
【００３４】
加えて、ユーザがキー４，１４，１１４に加えた圧力ｐをロギング装置等で検出することができる。図４は純然たる模式図であるため圧力が押下から解放まで一定とされているが、圧力は何らかのパターンに従い経時変化することがある。そうしたパターンも、タイピングパターンに備わる特性の一つとして扱うことができる。図示例では、ｘキーがｙキーやｚキーよりも低い圧力で操作されており、ｙキーがｚキーよりも低い圧力で操作されている。
【００３５】
本発明に係る装置でロギング装置が果たしている役目は、相応のデータ処理プログラムが稼働しているデータ処理装置２（の一部）を使用し、キーボード上のセンサにより検出される圧力値を記録すると共に、どのキーがどの時点で押下されたかについての情報を導出して保存する、という役目である。こうして得られる情報はキー操作データとして使用することができる。そのキー操作データを使用することで、対応する特性、例えば遷移時間ｔ2，ｔ3、保持時間ｔ1等を導出することができる。全キー操作に亘るキー操作データ又は特定のキーに係るキー操作データを更に処理することで、平均値（機能的データ特性）を得ることができる。そして、多様な特性（遷移時間、遷移速度、保持時間等）やそれに類する特性例えば種々の特定キーに係る保持時間を分類し、特性フィールド又はベクトルを導出することができる。こうして計測されたデータ、即ちキー操作データ並びにそれから導出される特性、その組合せ及び特性ベクトルは、いずれも、キー入力を行ったユーザの認証に利用することができる。例えば、そのデータを登録済のユーザ別基準データと照合し、その結果を入退室管理に役立てることができる。その照合手法としては、直接的パターンマッチング、統計その他の数学的手法等、任意の手法を使用することができる。
【００３６】
重要なことに、本発明では、操作されたキーの位置も考慮されるので、タイピングパターンの特性をより好適に判別することができる。その裏付けとなっている事実は、隣り合っていてその距離が近いキー間ではその距離が大きいキー間に比べ遷移時間がかなり短くなる、というように、タイピングパターンが種々のキーの空間配置に左右されるという事実である。
【００３７】
例えば、図４に示したキー入力手順からは、文字列ｘｙｚに係るキー入力に際し、後続のキーがかなり早めに押下されるため期間の重複が生じることが判る。即ち、ｘキーの解放を待たずにｙキーが押下されていることや、ｙキーの解放を待たずにｚキーが押下されていることが判る。これに対し、文字列ｚｘに係るキー入力に際しては、ｚキーとｘキーの間の距離が大きいため、期間の重複が全くなく遷移時間も相応に長くなっている。
【００３８】
また、キー位置に関する情報に基づき速度を求めること、例えばｘキーからｙキーへの遷移に係る遷移時間ｔ2で距離ｄ3を除して遷移速度を求めることもできる。速度の方向別成分、例えばｘ方向沿い遷移速度やｙ方向沿い遷移速度も同様のやり方で求めることができる。即ち、ｘ方向に沿った距離ｄ1又はｙ方向に沿った距離ｄ2を対応する遷移時間ｔ2で除算すればよい。
【００３９】
こうして得られる遷移速度はマンハッタン速度ともいえる。即ち、キーボード上のキー配列をマンハッタンの街区配列にたとえれば、あるキーから他のキーへの遷移は、マンハッタンのある街区から他の街区への移動にたとえることができる。
【００４０】
以上、別紙図面を参照しつつ本発明につき詳細に説明してきたが、本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）には自明な通り、本発明は上掲の形態外でも実施することができる。例えば、別紙特許請求の範囲で定義されている保護範囲から逸脱することなく、諸構成要素の組合せ方を変えることや必要ない構成要素を省くことも可能である。本発明の保護範囲には、そうした様々な組合せ方が包括されるものである。
【図１】
2011524580.tif 000003
【図２】
2011524580.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011524580.tif 000006
【国際調査報告】
2011524580.tif 000007
2011524580.tif 000008
2011524580.tif 000009
2011524580.tif 000010
2011524580.tif 000011
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