(57)【要約】【課題】音声認証時に認証の根拠となる音声データの経時変化に対応しつつ音声認証率、他人受入率に影響を及ぼさない音声認証を実現することである。【解決手段】登録音声群２４に複数の音声が登録されており、音声認証時には、利用登録音声選出部２５によって、上記複数の登録音声の中から最も素性の良い音声（音声認証に最も適している音声）が選択され、その選択された音声と、マイク２０を介して入力された音声との照合が音声照合器２２で行われ、その照合が通れば認証とされる。そして、その照合に通った入力音声が、登録更新制御部２３により、新たな登録音声として登録音声群２４に記憶される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の登録音声を登録音声群として記憶する登録音声記憶手段と、
該登録音声記憶手段によって記憶された登録音声の中から認証に適している音声を選択する選択手段と、
該選択手段により選択された登録音声と認証対象となる入力音声とを照合する照合手段と、
該照合手段による照合の結果に応じて前記入力音声を新たな登録音声として前記登録音声記憶手段に記憶させる登録手段と、
を有することを特徴とする音声認証装置。
【請求項２】
前記選択手段は、前記登録音声記憶手段に登録音声群として記憶された複数の登録音声のそれぞれについて、該登録音声群に含まれる他の全ての登録音声との類似度を算出する類似度算出手段と、
該類似度算出手段により算出された類似度に基づいて、前記登録音声群の複数の登録音声のなかから前記照合手段における照合で用いられる登録音声を選択する登録音声選択手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載の音声認証装置。
【請求項３】
前記登録手段は、前記登録音声記憶手段に登録音声群として記憶された複数の登録音声のそれぞれについて、ノイズ部分を検出してそのノイズ部分のエネルギーを算出するノイズエネルギー算出手段と、
該ノイズエネルギー算出手段により算出されたノイズ部分のエネルギーの値に基づいて、前記登録音声群の複数の登録音声のなかから前記照合手段における照合で用いられる登録音声を選択する登録音声選択手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載の音声認識装置。
【請求項４】
複数の登録音声を登録音声群として記憶する登録音声記憶ステップと、
該登録音声記憶ステップによって記憶された登録音声の中から認証に適している音声を選択する選択ステップと、
該選択ステップにより選択された登録音声と認証対象となる入力音声とを照合する照合ステップと、
該照合ステップによる照合の結果に応じて前記入力音声を前記登録音声群の新たな登録音声として記憶させる登録ステップと、
を有することを特徴とする音声認証方法。
【請求項５】
前記選択ステップは、前記登録音声記憶ステップにおいて登録音声群として記憶された複数の登録音声のそれぞれについて、該登録音声群に含まれる他の全ての登録音声との類似度を算出する類似度算出ステップと、
該類似度算出ステップにより算出された類似度に基づいて、前記登録音声群の複数の登録音声のなかから前記照合ステップにおける照合で用いられる登録音声を選択する登録音声選択ステップと、
を有することを特徴とする請求項４記載の音声認証方法。
【請求項６】
前記登録ステップは、前記登録音声記憶ステップに登録音声群として記憶された複数の登録音声のそれぞれについて、ノイズ部分を検出してそのノイズ部分のエネルギーを算出するノイズエネルギー算出ステップと、
該ノイズエネルギー算出ステップにより算出されたノイズ部分のエネルギーの値に基づいて、前記登録音声群の複数の登録音声のなかから前記照合ステップにおける照合で用いられる登録音声を選択する登録音声選択ステップと、
を有することを特徴とする請求項４記載の音声認識方法。
【請求項７】
複数の登録情報を登録情報群として記憶する登録情報記憶手段と、
該登録情報記憶手段によって記憶された登録情報の中から認証に適している情報を選択する選択手段と、
該選択手段により選択された登録情報と認証対象となる入力情報とを照合する照合手段と、
該照合手段による照合の結果に応じて前記入力情報を新たな登録情報として前記登録情報記憶手段に記憶させる登録手段と、
を有することを特徴とする情報認証装置。
【請求項８】
複数の登録情報を登録情報群として記憶する登録情報記憶ステップと、
該登録情報記憶ステップによって記憶された登録情報の中から認証に適している情報を選択する選択ステップと、
該選択ステップにより選択された登録情報と認証対象となる入力情報とを照合する照合ステップと、
該照合ステップによる照合の結果に応じて前記入力情報を前記登録情報群の新たな登録情報として記憶させる登録ステップと、
を有することを特徴とする情報認証方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、音声を認証するための装置、及び認証方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音声認証は、あらかじめシステムに個人の音声を登録しておき、新たに入力された音声が、登録音声と同一人物かどうかを判断する。そのため、音声からフーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）やケプストラム変換などの特徴抽出を行い、二つの音声（登録音声と新規入力音声）の特徴量を比較し、それがどの程度似ているかによって同一人物の発生した音声であるかどうかを判断している。図１はその例である。マイク１０より音声が入力されると、音声入力器１１でマイク１０から入力された音声をアナログ信号からデジタル信号に変換する。音声入力器１１でデジタル信号化された音声データは、音声照合器１２でフーリエ変換、ケプストラム変換の手法により音声特徴が抽出され、あらかじめ登録しておいた登録音声１３の音声特徴とＤＰマッチング等の手法を用いて比較を行い、マイク１０からの入力された音声情報と登録音声１３に登録されている音声情報が一致するかを判別し、その結果を出力する。このような技術に関しては、特許文献に開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２４４６９７
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、音声には、経時変化があるため、登録音声を登録してから日が経つにつれ、登録者本人の声が変成し、認証に通りづらくなってくるという問題がある。一方、音声の経時変化に対応するために、認証に成功した音声を常に登録音声として登録或は更新し、新たに登録或は更新された登録音声を次回の認証に利用することも考えられるが、登録音声の登録或は更新の際にたまたま調子の悪いときの声や、ノイズの多い音声が登録されてしまう事があり、やはり認証性能に悪影響を及ぼし易い。
【０００５】
以上のような問題は、音声認証において特に顕著に生じるが、指紋認証や網膜認証等、その他の情報認証においてもほぼ同様に生じることが考えられる。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、情報認証（特には音声認証）時に、その認証の対象となる入力情報（音声認証の場合は入力音声）の経時変化に対応でき、かつ経時変化に対応することによって認証率を高め、一方で他人受入率を低く抑えた認証を可能にすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、複数の登録音声を登録音声群として記憶する登録音声記憶手段と、該登録音声記憶手段によって記憶された登録音声の中から認証に適している音声を選択する選択手段と、該選択手段により選択された登録音声と認証対象となる入力音声とを照合する照合手段と、該照合手段による照合の結果に応じて前記入力音声を新たな登録音声として前記登録音声記憶手段に記憶させる登録手段と、を有することを特徴とする音声認証装置である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記選択手段は、前記登録音声記憶手段に登録音声群として記憶された複数の登録音声のそれぞれについて、該登録音声群に含まれる他の全ての登録音声との類似度を算出する類似度算出手段と、該類似度算出手段により算出された類似度に基づいて、前記登録音声群の複数の登録音声のなかから前記照合手段における照合で用いられる登録音声を選択する登録音声選択手段と、を有することを特徴とする請求項１記載の音声認証装置である。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記登録手段は、前記登録音声記憶手段に登録音声群として記憶された複数の登録音声のそれぞれについて、ノイズ部分を検出してそのノイズ部分のエネルギーを算出するノイズエネルギー算出手段と、該ノイズエネルギー算出手段により算出されたノイズ部分のエネルギーの値に基づいて、前記登録音声群の複数の登録音声のなかから前記照合手段における照合で用いられる登録音声を選択する登録音声選択手段と、を有することを特徴とする請求項１記載の音声認識装置である。
【０００９】
請求項４記載の発明は、複数の登録音声を登録音声群として記憶する登録音声記憶ステップと、該登録音声記憶ステップによって記憶された登録音声の中から認証に適している音声を選択する選択ステップと、該選択ステップにより選択された登録音声と認証対象となる入力音声とを照合する照合ステップと、該照合ステップによる照合の結果に応じて前記入力音声を前記登録音声群の新たな登録音声として記憶させる登録ステップと、を有することを特徴とする音声認証方法である。
【００１０】
請求項５記載の発明は、前記選択ステップは、前記登録音声記憶ステップにおいて登録音声群として記憶された複数の登録音声のそれぞれについて、該登録音声群に含まれる他の全ての登録音声との類似度を算出する類似度算出ステップと、該類似度算出ステップにより算出された類似度に基づいて、前記登録音声群の複数の登録音声のなかから前記照合ステップにおける照合で用いられる登録音声を選択する登録音声選択ステップと、を有することを特徴とする請求項４記載の音声認証方法である。
【００１１】
請求項６記載の発明は、前記登録ステップは、前記登録音声記憶ステップに登録音声群として記憶された複数の登録音声のそれぞれについて、ノイズ部分を検出してそのノイズ部分のエネルギーを算出するノイズエネルギー算出ステップと、該ノイズエネルギー算出ステップにより算出されたノイズ部分のエネルギーの値に基づいて、前記登録音声群の複数の登録音声のなかから前記照合ステップにおける照合で用いられる登録音声を選択する登録音声選択ステップと、を有することを特徴とする請求項４記載の音声認識方法である。
【００１２】
以上請求項１から請求項６記載の発明は、音声の経時変化に対応するため、入力情報を新たな登録情報として登録すると、ノイズ等を含んだ新たな入力情報も登録されてしまうという問題を解決するために、入力情報に基づいて登録された複数の情報の中から、認証に適している登録情報を、照合に利用する情報として選択する手段及び手法を設けたものである。これにより、新たな入力情報を登録することにより、音声の経時変化等に対応しかつ入力情報のノイズ等の影響を受けないようにすることができる。
【００１３】
請求項７記載の発明は、複数の登録情報を登録情報群として記憶する登録情報記憶手段と、該登録情報記憶手段によって記憶された登録情報の中から認証に適している情報を選択する選択手段と、該選択手段により選択された登録情報と認証対象となる入力情報とを照合する照合手段と、該照合手段による照合の結果に応じて前記入力情報を新たな登録情報として前記登録情報記憶手段に記憶させる登録手段と、を有することを特徴とする情報認証装置である。
【００１４】
請求項８記載の発明は、複数の登録情報を登録情報群として記憶する登録情報記憶ステップと、該登録情報記憶ステップによって記憶された登録情報の中から認証に適している情報を選択する選択ステップと、該選択ステップにより選択された登録情報と認証対象となる入力情報とを照合する照合ステップと、該照合ステップによる照合の結果に応じて前記入力情報を前記登録情報群の新たな登録情報として記憶させる登録ステップと、を有することを特徴とする情報認証方法である。
【００１５】
請求項７及び請求項８記載の登録情報には、音声の情報の他に指紋の情報、網膜の情報、静脈の情報、手相の情報が考えられ、前記請求項１から請求項６と同様に、これら音声等の情報の経時変化等に対応し、かつ入力情報のノイズ等の影響を受けない認証装置を実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
図２は、本発明の音声認証装置の構成を示す機能ブロック図である。
音声認証を受けようとする場合、マイク２０より音声を入力する。マイク２０に入力された音声は、音声入力器２１により音声データとして情報処理装置に入力される。一方、利用登録音声選出部２５において、あらかじめ登録しておいた登録音声群２４より最も素性の良い登録音声データ（素性の良い登録音声については後述）を選出する。音声入力器２１より入力された音声データと、利用登録音声選出部２５より選出された登録音声データを音声照合器２２により照合する。
【００１７】
認証が成功した入力音声は、登録更新制御部２３により登録音声群２４に登録される。登録更新制御部２３、及び利用登録音声選出部２５の動作について以下に詳細に説明をする。
利用登録音声選出部２５には、例えば以下の２つの方法が考えられる。
（１）            登録音声の相互類似度を利用する方法。
（２）            ノイズのエネルギーを用いる方法。
【００１８】
まず、上記の（１）の方法を用いた場合の実施例について説明をする。例えば、二つの音声の類似度は、各音声の特徴ベクトル群をＤＰマッチングした場合の距離Ｄ（Ｆ）で表され、類似度が高いほど値が小さくなる。これを利用した場合、各登録音声について、その音声と他の全ての登録音声との類似度を算出する。この値が最も小さいものが、最も平均的な（素性の良い）音声データであると考えられるので、その音声データを認証時の登録音声として選択する。
【００１９】
図３は、図２の利用登録音声選出部２５に登録音声の類似度を利用して、認証のために最も平均的な音声データを登録音声群２４の中から選出する処理を示すフローチャートである。登録音声群２４に登録可能な最大登録音声数をＮとする。また、登録音声群２４に登録されている１つの登録音声ｉと、登録音声群２４に登録されている他の１つの登録音声ｊに対する相対類似度をｓｉｊとする。さらに、登録音声群２４に登録されている１つの登録音声ｉと、登録音声群２４に登録されている他の全ての登録音声ｊ（ｊ＝１．．Ｎ、ただしｊ≠ｉ）に対する相対類似度の総和を登録音声ｉの類似度ｓ［ｉ］とする。
【００２０】
登録音声データをｉ（ｉ＝０．．Ｎ―１）とした時、ステップＳ３０１において、各登録音声の類似度を保存するためのメモリ領域ｓ［０．．Ｎ−１］を確保し、それぞれ０に初期化する。ステップＳ３０２でｉ＝０とし、まず登録音声群２４の登録音声データを１つ決める。ステップＳ３０２では、ｊを「ｉ＋１」に設定する。ステップＳ３０４では、ステップＳ３０２とステップＳ３０３で決めた登録音声データの相対類似度ｓｉｊを計算する。ステップＳ３０５では、ステップＳ３０４で計算した相対類似度を順次類似度ｓ［ｉ］に加える。なお、登録音声データｉと登録音声データｊの相対類似度ｓｉｊ、および登録音声データｊと登録音声ｉの相対類似度ｓｊｉは同じ値（ｓｉｊ＝ｓｊｉ）であることから、図３の計算では相対類似度ｓ［ｉ］と相対類似度ｓ［ｊ］を同時に計算し、無駄な計算を省略している。ステップＳ３０６では、登録音声ｉと登録音声群２４に登録された他の登録音声データの相対類似度を計算するために、ｊに１を加算したものを次の登録音声データとする。ステップＳ３０７にて登録音声群２４に登録されている他の登録音声データ全てに対して相対類似度ｓｉｊを計算したかチェックする。まだ相対類似度を計算していない登録音声データがある場合には、ステップＳ３０４に戻り相対類似度を計算する。全ての登録音声データと相対類似度を計算し、登録音声データの類似度ｓ［ｉ］の計算が終了した場合には、ステップＳ３０８で次に類似度を計算する登録音声データを決め、ステップＳ３０３に戻り、類似度を計算する。ステップＳ３０９で、登録音声群２４に登録されている登録音声データの類似度が全て計算されたかを判断する。全ての類似度が計算されると、ステップＳ３１０で、計算した類似度ｓ［ｉ］の中で最小の値となる登録音声データを選出し、認証に利用する音声とする。
【００２１】
図４は、図２の登録更新制御部２３の処理を示すフローチャートである。ステップＳ４１では、入力音声データが認証に成功したかを判別する。入力音声データが認証に通った場合（認証に成功した場合）は、登録音声データが登録音声群２４に登録可能な登録音声データの最大件数であるかをステップＳ４２で判別する。登録音声群２４に登録可能な最大件数分の登録音声データが登録されている場合には、ステップＳ４３にて、登録音声群２４に登録されている登録音声データのうち、最も過去に登録された登録音声データを削除する。登録音声群２４に登録登録されている登録音声データの件数が最大登録件数未満の場合、あるいはステップＳ４３により最も過去に登録された登録音声データが削除された後に、ステップＳ４４にて入力音声データが登録音声群２４に登録される。以上のようにして、図２の登録更新制御部２３を実行する。
【００２２】
次に、登録音声群２４から認証に利用する音声データを１つを選択する際に、ノイズのエネルギーを用いる場合について説明する。
登録音声群２４に登録されている登録音声データにも登録時の背景ノイズなどは含まれている。利用登録音声選出の方法（２）は、この登録音声群２４への音声データ登録時に入ってしまった背景ノイズを算出し、最もノイズの少ない登録音声を選出して音声認証に利用することを特徴とする音声認識装置である。例えば特許文献によれば、入力音声データから音声部分だけを切り出すことが出来るので、切り出されなかった残りの部分には、ノイズだけが録音されていると考えられる。そのノイズ部分のエネルギーを算出し、各登録音声ごとに比較する事で背景ノイズが最小の登録音声を発見できる。
【００２３】
図５は、図２の利用登録音声選出部２５に登録音声のノイズ部分のエネルギーを計算し、最もノイズ部分のエネルギーの小さい登録音声データを選出する処理を示すフローチャートである。
登録音声群２４に登録可能な最大登録音声数をＮとする。また、登録音声群２４に登録されている１つの登録音声ｉのノイズ部分のエネルギーの合計をノイズのサンプル数で割った値をｓ［ｉ］とする。ステップＳ５０１で、ノイズエネルギーｓ［ｉ］を保存するためのメモリ領域ｓ［０．．Ｎ−１］を確保し、それぞれ０に初期化する。ステップＳ５０３で、ｉ番目の登録音声データのノイズ部分を切り出す。ステップＳ５０４では、ステップＳ５０３で切り出したノイズ部分のエネルギーの合計をノイズ部分のサンプル数で割った値をｓ［ｉ］として代入する。ステップＳ５０５で、次の登録音声データを選択し、ステップＳ５０６で、全ての登録音声データに対してノイズ部分のエネルギーを計算したかを判別する。まだ、全ての登録音声データについてノイズ部分のエネルギーを計算していない場合には、ステップＳ５０３に戻り計算を続ける。全ての登録音声データについてノイズ部分のエネルギーの計算を終了した場合には、ステップＳ５０７で、ノイズ部分のエネルギーｓ［０．．Ｎ−１］のうち最小の値の登録音声データを選択し、音声認証に利用する。これにより、登録時の背景ノイズが最も少ない音声データを選択することが可能となる。
【００２４】
図６は、本発明の音声認証装置に用いる情報処理装置の構成図である。本実施の形態において音声認証装置は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）６１、メモリ６２、外部記憶装置６３、媒体駆動装置６４、可搬記憶媒体６５、入力装置６６、出力装置６７、ネットワーク接続装置６８によって構成されており、可搬記憶媒体６５以外の各装置はバス６９で接続されている。ＣＰＵ６１は、外部記憶装置６３や可搬記憶媒体６５内に格納されている音声認証を実現するために必要なプログラムをメモリ６２にロードする。さらに、ＣＰＵ６１は、入力装置６６から入力された音声データに対して、メモリ６２に格納されたプログラム命令に従って各種の処理を実行し、音声認証処理を実施する。実行された処理の結果は、外部記憶装置６３に保存され、あるいは出力装置６７から出力される。
【００２５】
なお、上記各実施形態の説明では、利用登録音声選出部２５において、登録音声群２４から一つの音声のみを選択する場合を例示して説明したが、例えば複数の登録音声を選択してこれらの平均を求めて音声照合器２２での照合に用いるといった構成をとることも可能である。この場合、利用登録音声選出部２５において、例えば、登録音声の相互類似度の値の小さいものから所定個数の登録音声を選択したり、あるいはノイズのエネルギーの小さいものから所定個数の登録音声を選択して、その選択された複数の音声の特徴ベクトルの要素毎に平均値を求めて、実際の照合に用いるデータを求めるようにすることが可能である。
【００２６】
また、以上の各実施形態の説明は、音声認証における本発明の実施例であるが、指紋認証や網膜認証等、その他の情報認証においても同様に実施可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、例えば磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリなどの記録媒体に書き込んで各種装置に適用することも可能である。本装置を実現するコンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行する。
【００２７】
また、図２中に記載されている各構成要素２０から２５は、全てが１つの装置内に収納されていなくても良い。したがって、例えば、サーバと複数の音声認証用端末とがネットワークで接続されているようなシステムにおいて、各端末内に２０と２１（及び、認証結果を表示する表示部等）が設けられ、サーバ内に２２から２５が設けられているような構成であっても良い。
【００２８】
また、本発明の各実施形態に示した記憶手段としては、上記で既に説明したＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等の記憶手段の例の他にも、例えば、Ｂｌｕｅ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（Ｒ）やＡＯＤ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｃ）などの青色レーザを用いた次世代光ディスク記憶媒体、赤色レーザを用いるＨＤ−ＤＶＤ９、青紫色レーザーを用いるＢｌｕｅ  Ｌａｓｅｒ  ＤＶＤなど、今後開発される種々の大容量記憶媒体を用いて本発明を実施することが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１から請求項２、及び請求項４から請求項５記載の発明によれば、登録音声を複数用意し、時系列にそって認証されたデータを入れ換えて行くことによって、入力音声が経時変化した場合に対応する事が可能となった。また、照合時には登録音声の中から認証に適したものを選択することで、経時変化に対応するために逐次登録音声データを更新することによる認証精度への悪影響を抑えることが出来るようになった。さらに、請求項３、請求項６記載の発明によれば、登録音声群から認証に利用する１つの登録音声データを選択する際に、相互類似度やノイズエネルギーを利用することで、最も素性の良い音声を選ぶことが可能となり、経時変化に対応し、経時変化に対応するために逐次登録音声データを更新することによる認証精度への悪影響も抑えることができるようになった。さらに、本発明を音声以外の他の認証技術に適用することにより、音声以外の情報認証においても上記と同様の効果を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】音声認証システムの一般的な構成図である。
【図２】本発明の音声認証システムの構成図である。
【図３】登録音声の相互類似度を計算し、最小の類似度となる登録音声を選出する処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の音声登録処理を示すフローチャートである。
【図５】登録音声のノイズの平均を計算し、最小のノイズとなる登録音声を選出する処理を示すフローチャートである。
【図６】情報処理装置の構成図である。
【符号の説明】
２０…マイク
２１…音声入力器
２２…音声照合器
２３…登録更新制御部
２４…登録音声群
２５…利用登録音声選出部
６１…ＣＰＵ
６２…メモリ
６３…外部記憶装置
６４…媒体駆動装置
６５…可搬記憶媒体
６６…入力装置
６７…出力装置
６８…ネットワーク接続装置
６９…バス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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