(57)【要約】【課題】  身体的特徴の異なる利用者に適合する指紋認証システムの設計は難しい。【解決手段】  入力部１０は利用者から指紋画像と指紋幅の分類記号を受け付ける。切替制御部１２は、指紋幅の分類記号にもとづいてスイッチ１４ａ、１４ｂを制御し、通常指紋幅の場合は、特徴抽出部１５の入出力を通常指紋幅用特徴抽出処理１６ａ側に切り替え、狭い指紋幅の場合は、特徴抽出部１５の入出力を狭い指紋幅用特徴抽出処理１６ｂ側に切り替える。特徴抽出部１５は、通常指紋幅の指紋画像に対しては通常指紋幅用特徴抽出処理１６ａを適用し、狭い指紋幅の指紋画像に対しては狭い指紋幅用特徴抽出処理１６ｂを適用し、指紋特徴データを抽出する。被認証データ作成部１９は、抽出された指紋特徴データをもとに被認証指紋データを作成し、指紋認証部２４は、被認証指紋データを指紋認証データベース３０に登録された指紋認証用データ３２と照合する。【選択図】        図４
2005100062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
認証対象の生体情報とともに、前記生体情報を個体差に応じて大別した分類の識別情報の入力を受け付ける認証情報入力部を含むことを特徴とする認証装置。
【請求項２】
前記分類の識別情報にもとづいて、前記分類に適した特徴抽出処理に切り替えて認証する認証処理部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の認証装置。
【請求項３】
前記分類毎に格納領域が分割されて利用者の生体情報が登録される認証データベースと、
入力された前記分類の識別情報をもとに、前記認証データベースの対応する分割格納領域を検索し、入力された前記認証対象の生体情報の照合を行う認証処理部とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の認証装置。
【請求項４】
認証対象の生体情報の入力を受け付ける認証情報入力部と、
入力された生体情報について、個体差に応じて大別した分類を判定する判定部と、
判定された分類を提示する表示部とを含むことを特徴とする認証装置。
【請求項５】
前記分類毎に格納領域が分割されて利用者の生体情報が登録される認証データベースと、
前記判定部により判定された分類をもとに、前記認証データベースの対応する分割格納領域に入力された前記生体情報を登録する登録部とをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の認証装置。
【請求項６】
認証対象の生体情報とともに、前記生体情報を個体差に応じて大別した分類に関する情報の入力を受け付けるステップと、
前記分類に適した特徴抽出処理を行うステップと、
前記分類毎に利用者の生体情報が登録された認証データベースを検索し、入力された前記認証対象の生体情報の照合を行うステップとを含むことを特徴とする認証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、認証技術に関し、特に生体情報を用いて本人認証を行う認証装置および認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
指紋、掌紋、顔、虹彩（アイリス）、声紋などの生体情報を認証対象とするバイオメトリクス認証においては、認証データの登録時および認証時における特徴抽出処理のパラメータなどを典型的な生体情報に合わせてチューニングし、パラメータなどを固定して用いている。たとえば、指紋認証では、画像処理時の画像解像度や指紋の特徴抽出手法における各種パラメータを典型的な指紋、たとえば大人の指紋に合わせて最適化して、閾値や定数などを決めている。指紋認証では、このようにして最適化された設定値を指紋の登録時および認証時に用いて画像処理や特徴抽出を行い、一定の認証精度を保証している。
【０００３】
仮に、登録時と認証時で設定値や条件などを変更して特徴抽出処理を行うと、認証閾値を同じとすれば、本人拒否率、すなわち本人を本人として認識しない確率が悪化してしまう。一方、本人拒否率を低くするには、認証閾値を緩く設定すればよいが、その場合、他人許容率、すなわち他人を誤って本人として認識する確率が悪化することになる。したがって、認証対象の個体差によって処理パラメータを変えることは行われていない。
【０００４】
また、バイオメトリクス認証の場合、認証データベースの検索や照合処理に多大な時間を要するため、利用者の年齢や性別などによって認証対象を振り分けて、認証処理の高速化を図ることが行われている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−８０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
指紋認証システムでは、典型的な利用者に合わせて画像処理の解像度や特徴点抽出のフィルタがチューニングされているため、典型的な指紋から逸脱した指紋をもつ人、たとえば、指が小さく指紋の皺が細かい人や肌が荒れている人などは指紋認証ができないという問題が生じていた。そのような指紋認証ができない利用者にはパスワード認証などの代替手段を提供して認証システムを運用しているのが現状であるが、こうした対応はセキュリティを高めるためにバイオメトリクス認証を導入した趣旨からすれば、逆行するものである。
【０００６】
指紋認証に限らず、虹彩認証や顔認証などにおいても、認証対象に処理パラメータの調整が必要となる個体差があり、典型的な生体情報を前提とした認証システムには適合しない利用者が存在することは避けられず、認証システムの運用に不都合が生じる。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたもので、その目的は、身体的特徴の違いから一般的な認証システムには不適合な利用者に対しても適用可能な認証技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は認証装置に関する。この装置は、認証対象の生体情報とともに、前記生体情報を個体差に応じて大別した分類の識別情報の入力を受け付ける認証情報入力部を含む。この個体差に応じて大別された分類とは、利用者の身体的特徴の違いに対応するために必要な認証処理方式の調整に対応して設けられる分類である。
【０００９】
前記分類の識別情報にもとづいて、前記分類に適した特徴抽出処理に切り替えて認証する認証処理部をさらに含んでもよい。前記分類毎に格納領域が分割されて利用者の生体情報が登録される認証データベースと、入力された前記分類の識別情報をもとに、前記認証データベースの対応する分割格納領域を検索し、入力された前記認証対象の生体情報の照合を行う認証処理部をさらに含んでもよい。
【００１０】
この装置によれば、利用者から生体情報の大まかな分類の入力を受けるため、分類に適した特徴抽出処理を適用することができ、利用者層の幅を広げることができる。また、分類に応じて論理的もしくは物理的に区分けされた認証データベースを検索することにより、処理の高速化と認証精度の向上を図ることができる。
【００１１】
本発明の別の態様も認証装置に関する。この装置は、認証対象の生体情報の入力を受け付ける認証情報入力部と、入力された生体情報について、個体差に応じて大別した分類を判定する判定部と、判定された分類を提示する表示部とを含む。前記分類毎に格納領域が分割されて利用者の生体情報が登録される認証データベースと、前記判定部により判定された分類をもとに、前記認証データベースの対応する分割格納領域に入力された前記生体情報を登録する登録部とをさらに含んでもよい。
【００１２】
本発明のさらに別の態様は認証方法に関する。この方法は、認証対象の生体情報とともに、前記生体情報を個体差に応じて大別した分類の識別情報の入力を受け付けるステップと、前記分類の識別情報にもとづいて、前記分類に適した特徴抽出処理に切り替えて特徴を抽出するステップと、前記分類毎に格納領域が分割されて利用者の生体情報が登録された認証データベースを検索して、入力された生体情報の照合を行うステップとを含む。
【００１３】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、身体的特徴の違いを吸収して、幅広い利用者層に対してバイオメトリクス認証を実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、実施の形態に係る指紋登録装置１００の構成図である。これらの構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた指紋認証処理機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組み合わせによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００１６】
入力部１０は、利用者から指紋画像と分類記号を受け付ける。分類記号は、身体的特徴の違いのために指紋特徴抽出処理の切り替えが必要な場合に応じて大別された分類を示すものである。たとえば、大人と子どものような年齢層による分類、性別による分類、指紋幅の広狭による分類などである。ここでは、成人男性の指紋幅を通常として、女性や子どもの狭い指紋幅を区別する分類を例として説明する。
【００１７】
図２（ａ）は、通常指紋幅の指紋をもつ利用者の指紋入力データ３００ａを説明する図である。通常指紋幅の指紋入力データ３００ａは、通常指紋幅の指紋画像３１０ａと通常指紋幅の分類記号３２０ａを含む。通常指紋幅の分類記号３２０ａは記号○で示される。一方、図２（ｂ）は、狭い指紋幅の指紋をもつ利用者の指紋入力データ３００ｂを説明する図である。狭い指紋幅の指紋入力データ３００ｂは、狭い指紋幅の指紋画像３１０ｂと狭い指紋幅の分類記号３２０ｂを含む。狭い指紋幅の分類記号３２０ｂは、記号△で示される。利用者は自分の指紋幅が通常であるか狭いかを事前に知らされており、指紋を入力する際、指紋幅の分類記号３２０ａ、３２０ｂを合わせて入力する。
【００１８】
再び、図１を参照し、切替制御部１２は、入力部１０に入力された指紋幅の分類記号３２０ａ、３２０ｂにもとづいてスイッチ１４ａ、１４ｂを切り替え、特徴抽出部１５に設けられた通常指紋幅用特徴抽出処理１６ａと狭い指紋幅用特徴抽出処理１６ｂのいずれかを選択する。通常指紋幅の分類記号３２０ａの場合、スイッチ１４ａ、１４ｂは、特徴抽出部１５の入出力を通常指紋幅用特徴抽出処理１６ａ側に切り替える。狭い指紋幅の分類記号３２０ｂの場合、スイッチ１４ａ、１４ｂは、特徴抽出部１５の入出力を狭い指紋幅用特徴抽出処理１６ｂ側に切り替える。
【００１９】
特徴抽出部１５は、通常指紋幅の指紋画像３１０ａに対しては、通常指紋幅用特徴抽出処理１６ａを適用して特徴点などの指紋特徴データを抽出し、狭い指紋幅の指紋画像３１０ｂに対しては、狭い指紋幅用特徴抽出処理１６ｂを適用して指紋特徴データを抽出し、抽出された指紋特徴データを出力する。
【００２０】
認証用データ作成部１８は、特徴抽出部１５により抽出された指紋特徴データと、切替制御部１２により与えられた指紋幅の分類記号とを所定のフォーマットで格納した指紋認証用データ３２を作成する。認証用データ登録部２０は、作成された指紋認証用データ３２を指紋認証データベース３０に記録する。登録結果表示部２２は利用者に指紋登録が完了したことをディスプレイなどに表示する。また、登録結果表示部２２は、指紋画像が不明瞭などの理由で、指紋の特徴抽出が十分にできず、登録できない場合には、再度の指紋画像の入力を促すメッセージを表示する。
【００２１】
図３は、別のタイプの指紋登録装置１１０の構成図である。図１の指紋登録装置１００は、利用者から指紋画像と分類記号の入力を受けて指紋登録を行う構成であるが、図３の指紋登録装置１１０は、利用者から指紋画像の入力を受けて、分類を自動判定して、指紋登録後に分類記号を利用者に提示する構成である。図１の指紋登録装置１００と同じ構成については、同一符号を付して説明を省略し、異なる構成のみ説明する。
【００２２】
判定部１３は、入力部１０に入力された指紋画像の指紋幅が通常であるか狭いかを判定する。この判定は、画像処理によって行われてもよいが、指紋画像以外の情報を用いて判定してもよい。たとえば、利用者の性別や年齢が利用者に関する登録情報などから分かる場合は、性別や年齢でその利用者の指紋幅の広狭を判断することができる。
【００２３】
切替制御部１２は、判定部１３により判定された指紋幅の分類結果にもとづいて、スイッチ１４ａ、１４ｂを制御して、通常指紋幅の場合は、特徴抽出部１５の入出力を通常指紋幅用特徴抽出処理１６ａ側に切り替え、狭い指紋幅の場合は、特徴抽出部１５の入出力を狭い指紋幅用特徴抽出処理１６ｂ側に切り替える。以降、認証用データ作成部１８、認証用データ登録部２０の処理を経て、登録結果表示部２２は、登録が正常に行われた場合に、指紋幅の分類結果を示す分類記号を利用者に提示する。
【００２４】
図４は、実施の形態に係る指紋認証装置２００の構成図である。これらの機能ブロックもハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組み合わせによっていろいろな形で実現することができる。指紋認証装置２００は、利用者から指紋画像と分類記号の入力を受けて、利用者を指紋認証する。指紋認証装置２００の構成の内、入力部１０、切替制御部１２、スイッチ１４ａ、１４ｂ、および特徴抽出部１５については、図１の指紋登録装置１００の同符号の構成と同じである。
【００２５】
被認証データ作成部１９は、特徴抽出部１５により抽出された指紋特徴データと、切替制御部１２により与えられた指紋幅の分類記号とを所定のフォーマットで格納した被認証指紋データを作成する。指紋認証部２４は、認証用データ作成部１８により作成された被認証指紋データを指紋認証データベース３０に登録された指紋認証用データ３２と照合して、一致するものがあるかどうか調べる。照合の結果、登録利用者の指紋であると判定された場合、認証結果表示部２６は、認証が成功した旨を利用者に対して表示し、いずれの登録利用者の指紋とも一致しない場合、認証結果表示部２６は、認証が失敗した旨を表示する。
【００２６】
図５は、実施の形態に係る認証システムの構成図である。認証システムは、図１の指紋登録装置１００と図２の指紋認証装置２００が指紋認証データベース３０を共有してアクセスする構成である。指紋認証データベース３０は、通常指紋幅用認証データベース３４と狭い指紋幅用認証データベース３６とに物理的もしくは論理的に格納領域を分割して構成される。
【００２７】
登録時において、ある利用者が通常指紋幅の指紋入力データ３００ａを指紋登録装置１００に入力すると、既に述べたように、指紋登録装置１００は、入力された指紋画像に対して通常指紋幅用の特徴抽出処理を適用して、指紋認証用データを作成し、通常指紋幅用認証データベース３４に登録する。
【００２８】
認証時において、別の利用者が狭い指紋幅の指紋入力データ３００ｂを指紋認証装置２００に入力すると、指紋認証装置２００は、入力された指紋画像に対して狭い指紋幅用の特徴抽出処理を適用して、被認証指紋データを作成し、狭い指紋幅用認証データベース３６の登録利用者の指紋データと照合し、認証の成否を表示する。
【００２９】
指紋認証データベース３０が、指紋幅の広狭により２つの通常指紋幅用認証データベース３４と狭い指紋幅用認証データベース３６に分類されているため、照合対象が半減し、検索が高速化するとともに、照合対象が限定されることより、認証の精度が向上する。
【００３０】
別のタイプの認証システムとして、図１の指紋登録装置１００の代わりに、図３の指紋登録装置１１０を利用してもよい。登録時には、指紋登録装置１１０は、利用者から指紋画像のみの入力を受け、指紋幅の分類を判定し、利用者に指紋幅の分類記号を通知する。利用者は分類記号を記憶しておいて、登録時には、指紋認証装置２００に指紋画像と分類記号の両方を入力する。
【００３１】
以上の構成による認証システムによる指紋登録手順と指紋認証手順を説明する。ここでは、指紋幅の分類を自動判定する図３の指紋登録装置１１０を利用した認証システムの動作を説明する。図６は、指紋登録装置１１０による指紋登録手順を説明するフローチャートである。
【００３２】
指紋登録装置１１０の入力部１０に利用者から指紋画像が入力される（Ｓ１０）。判定部１３は、入力された指紋画像をもとに指紋幅を判定する（Ｓ１２）。判定部１３が通常の指紋幅であると判定した場合（Ｓ１２のＡ）、特徴抽出部１５は、指紋画像に対して通常指紋幅向けの特徴抽出処理を行い（Ｓ１４）、認証用データ作成部１８は、抽出された指紋特徴データをもとに、指紋認証用データ３２を作成し（Ｓ１６）、認証用データ登録部２０が指紋認証用データ３２を通常指紋幅用認証データベース３４に登録する（Ｓ１８）。登録結果表示部２２は、通常指紋幅の分類記号「○」を利用者に通知する（Ｓ２０）。
【００３３】
判定部１３が狭い指紋幅であると判定した場合（Ｓ１２のＢ）、特徴抽出部１５は、指紋画像に対して狭い指紋幅向けの特徴抽出処理を行い（Ｓ２４）、認証用データ作成部１８は、抽出された指紋特徴データをもとに、指紋認証用データ３２を作成し（Ｓ２６）、認証用データ登録部２０が指紋認証用データ３２を狭い指紋幅用認証データベース３６に登録する（Ｓ２８）。登録結果表示部２２は、狭い指紋幅の分類記号「△」を利用者に通知する（Ｓ３０）。
【００３４】
図７は、指紋認証装置２００による指紋認証手順を説明するフローチャートである。指紋認証装置２００の入力部１０に利用者から指紋画像と分類記号が入力される（Ｓ４０）。切替制御部１２は、入力された分類記号にもとづいて、特徴抽出部１５の処理を切り替える（Ｓ４２）。
【００３５】
分類記号が通常の指紋幅を示す場合（Ｓ４２のＡ）の手順を説明する。特徴抽出部１５は、指紋画像に対して通常指紋幅向けの特徴抽出処理を行い（Ｓ４４）、被認証データ作成部１９は、抽出された指紋特徴データをもとに、被認証指紋データを作成する（Ｓ４６）。指紋認証部２４は、通常指紋幅用認証データベース３４を検索し（Ｓ４８）、被認証指紋データを登録済みの指紋認証用データ３２と照合する（Ｓ５０）。照合の結果、被認証指紋データと適合する指紋認証用データ３２が通常指紋幅用認証データベース３４に存在すれば（Ｓ５０のＹ）、認証結果表示部２６は認証の成功を利用者に通知し（Ｓ６２）、被認証指紋データと適合する指紋認証用データ３２が通常指紋幅用認証データベース３４に存在しなければ（Ｓ５０のＮ）、認証結果表示部２６は認証の失敗を利用者に通知する（Ｓ６４）。
【００３６】
次に、分類記号が狭い指紋幅を示す場合（Ｓ４２のＢ）の手順を説明する。特徴抽出部１５は、指紋画像に対して狭い指紋幅向けの特徴抽出処理を行い（Ｓ５４）、被認証データ作成部１９は、抽出された指紋特徴データをもとに、被認証指紋データを作成する（Ｓ５６）。指紋認証部２４は、狭い指紋幅用認証データベース３６を検索し（Ｓ５８）、被認証指紋データを登録済みの指紋認証用データ３２と照合する（Ｓ６０）。照合の結果、被認証指紋データと適合する指紋認証用データ３２が狭い指紋幅用認証データベース３６に存在すれば（Ｓ６０のＹ）、認証結果表示部２６は認証の成功を利用者に通知し（Ｓ６２）、被認証指紋データと適合する指紋認証用データ３２が狭い指紋幅用認証データベース３６に存在しなければ（Ｓ６０のＮ）、認証結果表示部２６は認証の失敗を利用者に通知する（Ｓ６４）。
【００３７】
以上述べたように、実施の形態の指紋認証装置２００では、利用者から指紋幅の分類記号の入力を受けるため、システム側で指紋幅の広狭を判定する必要がなく、入力された分類記号をもとに画像処理の解像度や特徴点抽出のフィルタを指紋幅に合ったものに切り替えることができる。これにより、身体的特徴の違いを吸収してより多くの利用者を認証することができる。また、指紋認証データベース３０を分類毎に論理的もしくは物理的に区分けすることで、検索効率と認証精度の向上を図ることができる。
【００３８】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３９】
そのような変形例として、上記では、指紋認証を例にあげて認証システムを説明したが、本発明は、掌紋、顔、虹彩、網膜、静脈、声紋その他の生体情報による認証にも適用できる。たとえば、掌紋認証の場合、大人と子ども、性別、指の太さなどにより大まかに分類し、解像度などを分類に合わせて最適化することができる。虹彩認証の場合、目の色の違いによって大別し、画像処理方法を切り替えることができる。声紋認証の場合、声の高低、性別、大人と子ども、年齢層などにより分類し、音声認識のパラメータなどを分類毎に調整することができる。
【００４０】
上記の説明の分類記号は、利用者が覚えやすい１桁程度の数字であってもよい。また、大人と子ども、男性と女性などの選択ボタンを設けて、生体情報の入力時に利用者がいずれかのボタンを押すことで分類を入力する構成でもよい。また、大人か子どもかを識別するために背の高さを検出するセンサを設けて、利用者が分類を入力しなくても、自動的に大人か子どもかの分類情報が取得できるように構成してもよい。
【００４１】
実施の形態では、指紋登録装置１００、１１０と指紋認証装置２００を別構成としたが、指紋認証装置２００に指紋登録装置１００、１１０の機能構成を含めて、一体化してもよい。その場合、入力部１０、切替制御部１２、スイッチ１４ａ、１４ｂ、特徴抽出部１５などの構成は共通化することができるため、認証システムの構成を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施の形態に係る指紋登録装置の構成図である。
【図２】図１の指紋登録装置に入力される指紋入力データの説明図である。
【図３】実施の形態に係る別のタイプの指紋登録装置の構成図である。
【図４】実施の形態に係る指紋認証装置の構成図である。
【図５】実施の形態に係る認証システムの構成図である。
【図６】図３の指紋登録装置による指紋登録手順を説明するフローチャートである。
【図７】図４の指紋認証装置による指紋認証手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１０  入力部、  １２  切替制御部、  １３  判定部、  １５  特徴抽出部、  １６ａ  通常指紋幅用特徴抽出処理、  １６ｂ  狭い指紋幅用特徴抽出処理、  １８  認証用データ作成部、  １９  被認証データ作成部、  ２０  認証用データ登録部、  ２２  登録結果表示部、  ２４  指紋認証部、  ２６  認証結果表示部、  ３０  指紋認証データベース、  ３２  指紋認証用データ、  ３４  通常指紋幅用認証データベース、  ３６  狭い指紋幅用認証データベース、  １００、１１０  指紋登録装置、  ２００  指紋認証装置。
【図１】
2005100062.tif 000003
【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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【図７】
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