(57)【要約】      （修正有）【課題】簡便性と安全性とを両立することができる声紋認証機能を有する電子機器及び声紋認証方法を提供する。【解決手段】電子機器スマートフォン１０は、ユーザ認証に声紋を用いる電子機器である。記憶部２と、マイク４と、認証部３とを備える。記憶部２は、第１の文字列に対応する第１の音声から生成された第１の声紋と、第１の文字列よりも長い第２の文字列に対応する第２の音声から生成された第２の声紋とが登録される。認証部３は、記憶部２に声紋が登録された後に、マイク４に入力された第３の音声から第３の声紋を生成し、第１の声紋と第３の声紋との第１の照合を行ない、第１のユーザ認証の成否を判定される。認証部３は、第１のユーザ認証に失敗した場合に、マイク４に第３の音声の後に入力された第４の音声から第４の声紋を生成し、第２の声紋と第４の声紋との第２の照合を行ない、第２のユーザ認証の成否を判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザ認証に声紋を用いる電子機器であって、
第１の文字列に対応する第１の音声から生成された第１の声紋と、前記第１の文字列よりも長い第２の文字列に対応する第２の音声から生成された第２の声紋とが登録されるように構成される記憶部と、
音声入力部と、
前記記憶部に前記第１の声紋と前記第２の声紋とが登録された後に、前記音声入力部に入力された第３の音声から第３の声紋を生成し、前記第１の声紋と前記第３の声紋との第１の照合を行ない、当該第１の照合の結果に基づいて第１のユーザ認証の成否を判定するように構成される認証部とを備え、
前記認証部は、前記第１のユーザ認証に失敗した場合に、前記音声入力部に前記第３の音声の後に入力された第４の音声から第４の声紋を生成し、前記第２の声紋と前記第４の声紋との第２の照合を行ない、当該第２の照合の結果に基づいて第２のユーザ認証の成否を判定するように構成される、電子機器。
【請求項２】
前記認証部は、
前記第１の照合において前記第１の声紋と前記第３の声紋との第１の類似度を算出し、当該第１の類似度が所定の第１の閾値より大きい場合に前記第１のユーザ認証が成功したと判定し、当該第１の類似度が当該第１の閾値よりも小さい場合に前記第１のユーザ認証が失敗したと判定するように構成され、
前記第２の照合において前記第２の声紋と前記第４の声紋との第２の類似度を算出し、当該第２の類似度が所定の第２の閾値より大きい場合に前記第２のユーザ認証が成功したと判定し、当該第２の類似度が当該第２の閾値よりも小さい場合に前記第２のユーザ認証が失敗したと判定するように構成され、
前記第２の閾値は、前記第１の閾値よりも小さい、請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
操作入力部をさらに備え、
前記認証部は、前記第１のユーザ認証が成功した場合、または前記第２のユーザ認証が成功した場合に、前記操作入力部への操作の入力を許可する、請求項１に記載の電子機器。
【請求項４】
表示部をさらに備え、
前記認証部は、
前記第１のユーザ認証を行なう場合に前記第１の文字列を読み上げるように指示する第１のメッセージを前記表示部に表示し、
前記第１のユーザ認証に失敗した場合に、前記第２の文字列を読み上げるように指示する第２のメッセージを前記表示部に表示するように構成される、請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
前記第１のメッセージは、前記第１の文字列を含まず、
前記第２のメッセージは、前記第２の文字列を含まない、請求項４に記載の電子機器。
【請求項６】
前記電子機器は、携帯端末である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項７】
ユーザ認証に声紋を用いる電子機器で行なわれる声紋認証方法であって、
声紋を登録するステップと、
前記声紋を登録するステップの後に行なわれる、ユーザ認証を行なうステップとを含み、
前記声紋を登録するステップは、
第１の文字列に対応する第１の音声から第１の声紋を生成するステップと、
前記第１の声紋を登録するステップと、
前記第１の文字列よりも長い第２の文字列に対応する第２の音声から第２の声紋を生成するステップと、
前記第２の声紋を登録するステップとを含み、
前記ユーザ認証を行なうステップは、
第３の音声から第３の声紋を生成するステップと、
前記第１の声紋と前記第３の声紋との第１の照合を行なうステップと、
前記第１の照合の結果に基づいて第１のユーザ認証の成否を判定するステップと、
前記第１のユーザ認証に失敗した場合に、前記第３の音声の後に発せられた第４の音声から第４の声紋を生成するステップと、
前記第２の声紋と前記第４の声紋との第２の照合を行なうステップと、
前記第２の照合の結果に基づいて第２のユーザ認証の成否を判定するステップとを含む、声紋認証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電子機器および声紋認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザの認証に声紋を用いる電子機器が知られている。特開２００６−９３９３４号公報（特許文献１）には、ユーザの認証に声紋を用いる携帯電話端末が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−９３９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
声紋認証は文字列を口頭で読み上げるだけでユーザ認証が行なえるため、キーボードのような文字入力装置からパスワードを手動で入力する認証方法と比べて簡便性が高い。また、声紋認証においては声紋の照合が行なわれるため、声紋認証に必要な文字列が他人に知られたとしても、そのことをもって直ちに当該他人によって認証が破られることにはならない。
【０００５】
声紋認証に必要な文字列を知った他人が本人の声を真似た場合、声紋認証において人物の同一性が誤って判定されてしまい、認証が他人によって破られることはあり得る。そこで、声紋認証の安全性を高めるために、他人によって再現することが困難な文字列である長い文字列を用いることが考えられる。しかし、長い文字列は読み上げることに時間がかかる。また、長い文字列を読み上げたときに生じる音声は多くの特徴を含む場合が多く、そこから生成される声紋の情報量は大きくなり、声紋の照合に時間がかかる。したがって、長い文字列を常に用いると声紋認証に時間がかかり、声紋認証が本来持つ簡便性が損なわれるおそれがある。
【０００６】
それゆえに、本開示の目的は、簡便性と安全性とを両立することができる声紋認証機能を有する電子機器および声紋認証方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施の形態に従う電子機器は、ユーザ認証に声紋を用いる電子機器である。電子機器は、記憶部と、音声入力部と、認証部とを備える。記憶部は、第１の文字列に対応する第１の音声から生成された第１の声紋と、第１の文字列よりも長い第２の文字列に対応する第２の音声から生成された第２の声紋とが登録されるように構成される。認証部は、記憶部に第１の声紋と第２の声紋とが登録された後に、音声入力部に入力された第３の音声から第３の声紋を生成し、第１の声紋と第３の声紋との第１の照合を行ない、当該第１の照合の結果に基づいて第１のユーザ認証の成否を判定するように構成される。認証部は、第１のユーザ認証に失敗した場合に、音声入力部に第３の音声の後に入力された第４の音声から第４の声紋を生成し、第２の声紋と第４の声紋との第２の照合を行ない、当該第２の照合の結果に基づいて第２のユーザ認証の成否を判定するように構成される。
【０００８】
本開示において「声紋」とは、所定の文字列をユーザが読み上げた場合に生じた音声波形データを発声音毎に周波数分析を行ない、その結果得られたデータを発声順（時系列）に並べたものをいう。すなわち、本開示における「声紋」は、ユーザの発声の特徴と所定の文字列の特徴の双方を含む。
【０００９】
他の実施の形態に従う声紋認証方法は、声紋を登録するステップと、声紋を登録するステップの後に行なわれる、ユーザ認証を行なうステップとを含む。声紋を登録するステップは、第１の文字列に対応する第１の音声から第１の声紋を生成するステップと、第１の声紋を登録するステップを含む。声紋を登録するステップは、第１の文字列よりも長い第２の文字列に対応する第２の音声から第２の声紋を生成するステップと、第２の声紋を登録するステップとをさらに含む。ユーザ認証を行なうステップは、第３の音声から第３の声紋を生成するステップと、第１の声紋と第３の声紋との第１の照合を行なうステップと、第１の照合の結果に基づいて第１のユーザ認証の成否を判定するステップとを含む。認証するステップは、第１のユーザ認証に失敗した場合に第３の音声の後に発せられた第４の音声から第４の声紋を生成するステップと、第２の声紋と第４の声紋との第２の照合を行なうステップと、第２の照合の結果に基づいて第２のユーザ認証の成否を判定するステップとをさらに含む。
【発明の効果】
【００１０】
本開示に係る電子機器および声紋認証方法によれば、時間がかかる長い文字列を用いた声紋認証が行なわれる場合を限定することにより、声紋認証の簡便性と安全性とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に従う電子機器であるスマートフォンの外観図である。
【図２】ユーザが文字列を読み上げる様子を示す図である。
【図３】図１のスマートフォンの機能を説明するための機能ブロック図である。
【図４】文字列声紋登録時の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図５】声紋認証時の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図６】声紋スコアと当該声紋スコアに対応する声紋が再現される頻度との関係をモデル化した図である。
【図７】２人の人間の各々が文字列「ＵＮＬＯＣＫ  ＤＥＶＩＣＥ」を読み上げた場合の声紋スコアの分布を併せて示した図である。
【図８】２人の人間の各々が文字列「ＵＮＬＯＣＫ  ＳＭＡＲＴ  ＰＨＯＮＥ  ＡＳ  ＳＯＯＮ  ＡＳ  ＰＯＳＳＩＢＬＥ」を読み上げた場合の声紋スコアの分布を併せて示した図である。
【図９】他の実施の形態に従う電子機器であるスマートフォンの外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１３】
図１は、本実施の形態に従う電子機器であるスマートフォン１０の外観図である。図１を参照して、スマートフォン１０は本体部の長手方向の上部にスピーカ５と、本体部の長手方向の下部にマイク４と、中央部に操作入力部８と表示部７とを備える。図１においては、操作入力部８からの入力は禁止（ロック）されており、表示部７には、声紋認証時に表示される「「ＵＮＬＯＣＫ  ＤＥＶＩＣＥ」を読み上げてください。」とのメッセージが表示されている。ユーザは当該表示を受けて「ＵＮＬＯＣＫ  ＤＥＶＩＣＥ」を読み上げる。
【００１４】
図１のように操作入力部８からの入力が禁止されている場合であっても、マイク４へ音声を入力することにより、当該音声に対応するスマートフォン１０の所定の機能の利用を許可するようにしてもよい。たとえば、スマートフォン１０がカメラを備えている場合、ユーザがマイク４へ向けて「カメラ」と発声したときに、当該カメラによる撮影を許可するようにしてもよい。
【００１５】
図２は、ユーザが文字列を読み上げる様子を示す図である。ユーザが文字列を読み上げる場面は２種類ある。図２（ａ）はユーザＡが文字列を読み上げて、自己の声紋を予め登録する場面（以下では「声紋登録時」ともいう。）を示す図である。当該声紋登録は声紋認証に先立って行われる。図２（ｂ）は声紋認証時にユーザＢが文字列を読み上げて自己の音声をスマートフォン１０に入力している場面を示す図である。声紋認証時としては、たとえばスマートフォン１０の起動時、あるいはスリープ状態からの復帰時を挙げることができる。図２（ａ）を参照して、ユーザＡがマイク４に入力した「ＵＮＬＯＣＫ  ＤＥＶＩＣＥ」に対応する音声から、声紋ＳＶ０が生成される。声紋ＳＶ０はスマートフォン１０の記憶部に登録される。図２（ｂ）を参照して、ユーザＢがマイク４に入力した「ＵＮＬＯＣＫ  ＤＥＶＩＣＥ」に対応する音声から声紋ＳＶ１が生成される。声紋ＳＶ１と予め登録されている声紋ＳＶ０とが照合され、ユーザ認証の成否が判定される。認証が成功した場合に、ロックが解除されて操作入力部８からの入力が許可される。
【００１６】
図３は、図１のスマートフォン１０の機能を説明するための機能ブロック図である。図３を参照して、スマートフォン１０は、制御部１と、記憶部２と、認証部３と、マイク４と、スピーカ５と、通信部６と、表示部７と、操作入力部８とを備える。
【００１７】
制御部１は、図示はしないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、および記憶素子としてＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）またはＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）を含むことができ、スマートフォン１０を統合的に制御することができる。
【００１８】
記憶部２は、制御部１に読み出されて実行されるＯＳ（Operating System）、各種アプリケーションのプログラム（例えば声紋認証を行なうプログラム）、および当該プログラムによって使用される各種データ（例えば声紋認証に必要な文字列および声紋）を保存することができる。記憶部２は、例えば、不揮発性の半導体メモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）、フラッシュメモリ、または記憶装置であるＨＤＤ（Hard Disk Drive）を含んでもよい。
【００１９】
通信部６は、アンテナスイッチ、デュプレクサ、電力増幅器、低雑音増幅器、および帯域通過フィルタを含むことができる。通信部６は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）またはＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）の方式に従い、通信事業者の通信網において通信を行なうことができる。通信部６は、アンテナで受信した信号を処理して、当該信号を制御部１に送信することができる。また、制御部１は、通信部６へ信号を送信し、通信部６において信号処理された信号をアンテナから送信することができる。通信部６は、図示はしないが無線ＬＡＮ回路および無線ＬＡＮアンテナを含み、ＷｉＦｉ（登録商標）に基づいて、例えばＷｉＦｉアクセスポイントのようなＷｉＦｉ対応機器と通信を行なうことができる。
【００２０】
表示部７は、制御部１から受信した信号に基づいて表示を行なうことができる。表示部７は、例えば液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、または有機ＥＬディスプレイから構成されてもよい。
【００２１】
操作入力部８は、ユーザからの操作入力を受け付け、制御部１に当該操作入力に基づく信号を送信することができる。操作入力部８は、例えばボタンまたはタッチパネルから構成されてもよい。
【００２２】
認証部３は、マイク４から受信した音声信号に対して、例えばＦＦＴにより周波数分析を行なって声紋を生成することができる。認証部３は、当該声紋と記憶部２に登録してある声紋とを照合し、当該照合の結果に基づいて認証の成否を判定することができる。
【００２３】
声紋認証は文字列を口頭で読み上げるだけで認証が行なえるため、キーボードのような文字入力装置からパスワードを手動で入力する認証方法と比べて簡便性が高い。また、声紋認証においては声紋の照合が行なわれるため、声紋認証に必要な文字列が他人に知られたとしても、そのことをもって直ちに当該他人によって認証が破られることにはならない。
【００２４】
声紋認証に必要な文字列を知った他人が本人の声を真似た場合、声紋認証において人物の同一性が誤って判定されてしまい、認証が他人によって破られることはあり得る。そこで、声紋認証の安全性を高めるために、他人によって再現することが困難な文字列である長い文字列を用いることが考えられる。しかし、長い文字列は読み上げることに時間がかかる。また、長い文字列を読み上げたときに生じる音声は多くの特徴を含む場合が多く、そこから生成される声紋の情報量は大きくなり、声紋の照合に時間がかかる。したがって、長い文字列を常に用いた場合には声紋認証に時間がかかり、声紋認証が本来持つ簡便性が損なわれる。
【００２５】
そこで、本実施の形態においては、比較的短い第１の文字列に対応する音声から生成した声紋を用いた第１のユーザ認証を行ない、第１のユーザ認証に失敗した場合に、第１の文字列よりも長い第２の文字列に対応する音声から生成した声紋を用いた第２のユーザ認証を行なう。これにより、時間がかかる長い文字列を用いた声紋認証が行なわれる場合を限定することができ、その結果、声紋認証の簡便性と安全性とを両立することができる。
【００２６】
以下では、図３、図４および図５を用いて本実施の形態に従う電子機器であるスマートフォン１０において行なわれる声紋認証の処理の流れについて説明する。以下で説明する声紋認証においては、声紋をたとえば規格化された０から１００まで声紋スコアに数値化し、２つの声紋のそれぞれの声紋スコアの差の絶対値の逆数を当該２つの声紋の類似度として算出するものとする。
【００２７】
図４は、声紋登録時の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図３と図４とを参照して、認証部３は、ステップＳ１０１においてユーザＡに第１の文字列である「ＵＮＬＯＣＫ  ＤＥＶＩＣＥ」を読み上げるように指示するメッセージを表示部７に表示し、処理をステップＳ１０２に処理を進めることができる。認証部３は、ステップＳ１０２においてユーザＡがマイク４に入力した音声から声紋ＳＶ０を生成し、処理をステップＳ１０３に進めることができる。認証部３は、ステップＳ１０３において声紋ＳＶ０を記憶部２に登録し、処理をステップＳ１０４に進めることができる。認証部３は、ステップＳ１０４においてユーザＡに第２の文字列である「ＵＮＬＯＣＫ  ＳＭＡＲＴ  ＰＨＯＮＥ  ＡＳ  ＳＯＯＮ  ＡＳ  ＰＯＳＳＩＢＬＥ」を読み上げるように指示するメッセージを表示部７に表示し、処理をステップＳ１０５に進めることができる。認証部３は、ステップＳ１０５においてユーザＡがマイク４に入力した音声から声紋ＬＶ０を生成し、処理をステップＳ１０６に進めることができる。認証部３は、ステップＳ１０６において声紋ＬＶ０を記憶部２に登録し、声紋登録時の処理を終了することができる。
【００２８】
図５は、声紋認証時の処理の流れを説明するためのフローチャートである。声紋認証においては、声紋登録を行なったユーザＡと、声紋認証の対象であるユーザＢとが同一人物であるか否かが判定される。したがって、ユーザＡとユーザＢとは同一人物である場合もあれば、同一人物ではない場合もある。声紋認証が始まる時点では図３の操作入力部８にはロックが施されており操作入力部８への入力は禁止されている。図３と図５とを参照して、認証部３は、ステップＳ２０１において第１の文字列である「ＵＮＬＯＣＫ  ＤＥＶＩＣＥ」を読み上げるようにユーザＢに要求し、処理をステップＳ２０２に進めることができる。認証部３は、ステップＳ２０２において、ユーザＢがマイク４に入力した音声から声紋ＳＶ１を生成し、処理をステップＳ２０３に進めることができる。認証部３は、ステップＳ２０３において声紋ＳＶ１と記憶部２に登録されている声紋ＳＶ０とを照合して両者の類似度Ｃ１を算出し、処理をステップＳ２０４に進めることができる。認証部３は、ステップＳ２０４において類似度Ｃ１が所定の閾値ＣＴＨ１以上であるか否かを判定する。
【００２９】
認証部３は、ステップＳ２０４において類似度Ｃ１が閾値ＣＴＨ１以上である場合（Ｓ２０４においてＹＥＳ）、１回目の認証に成功したと判定し、処理をステップＳ２０９に進めてロックを解除した後、処理を終了することができる。認証部３は、ステップＳ２０４において類似度Ｃ１が所定の閾値ＣＴＨ１未満である場合（Ｓ２０４においてＮＯ）、１回目の認証に失敗したと判定して処理をステップＳ２０５に進めることができる。認証が失敗するときとしては、ユーザＡとユーザＢとが同一人物ではないとき、あるいはユーザＡとユーザＢとは同一人物ではあるが「ＵＮＬＯＣＫ  ＤＥＶＩＣＥ」以外の文字列を読み上げたときなどを挙げることができる。
【００３０】
認証部３は、ステップＳ２０５においてユーザＢに第２の文字列である「ＵＮＬＯＣＫ  ＳＭＡＲＴ  ＰＨＯＮＥ  ＡＳ  ＳＯＯＮ  ＡＳ  ＰＯＳＳＩＢＬＥ」を読み上げるように指示するメッセージを表示部７に表示し、処理をステップＳ２０６に進めることができる。認証部３は、ステップＳ２０６においてユーザＢがマイク４に入力した音声から声紋ＬＶ１を生成し、処理をステップＳ２０７に進めることができる。認証部３は、ステップＳ２０７において声紋ＬＶ１と記憶部２に登録されている声紋ＬＶ０とを照合して両者の類似度Ｃ２を算出し、処理をステップＳ２０８に進めることができる。認証部３は、ステップＳ２０８において類似度Ｃ２が所定の閾値ＣＴＨ２以上であるか否かを判定する。閾値ＣＴＨ２は閾値ＣＴＨ１よりも小さい。閾値ＣＴＨ２は閾値ＣＴＨ１よりも小さくする理由については後述する。
【００３１】
認証部３は、ステップＳ２０８において類似度Ｃ２が閾値ＣＴＨ２以上である場合（Ｓ２０８においてＹＥＳ）、２回目の認証に成功したと判定し、処理をステップＳ２０９に進めて操作入力部８に施されていたロックを解除した後、処理を終了することができる。認証部３は、ステップＳ２０８において類似度Ｃ２が閾値ＣＴＨ２未満である場合（Ｓ２０８においてＮＯ）、２回目の認証に失敗したと判定して処理を終了することができる。認証に失敗するときとしては、認証に必要な文字列が「ＵＮＬＯＣＫ  ＤＥＶＩＣＥ」の場合と同様である。
【００３２】
認証部３は、ステップＳ２０８において類似度Ｃ２が閾値ＣＴＨ２未満である場合（Ｓ２０８においてＮＯ）、認証に失敗した旨を表示部７に表示してもよい。また、「ＵＮＬＯＣＫ  ＳＭＡＲＴ  ＰＨＯＮＥ  ＡＳ  ＳＯＯＮ  ＡＳ  ＰＯＳＳＩＢＬＥ」よりも長い文字列を読み上げるようにユーザに要求してもよい。あるいは、図９に示すように文字列を表示せずにパスワードを読み上げるようにユーザに要求してもよい。
【００３３】
図６〜図８を用いて閾値ＣＴＨ２を閾値ＣＴＨ１よりも小さくする理由について説明する。図６は、声紋スコアと当該声紋スコアに対応する声紋が再現される頻度との関係をモデル化した図である。図６を参照して、或る人間が所定の文字列を読み上げた場合の声紋スコアと当該声紋スコアに対応する声紋が再現される頻度との関係（以下では「声紋分布」ともいう。）は、曲線Ｎで表される正規分布に従うものとしてモデル化することができる。声紋認証においては、声紋登録時の声紋に対応する声紋スコアが声紋分布の中心である声紋スコアＣと考える。
【００３４】
図７は、ユーザＡとユーザＢとが同一人物ではない場合に、ユーザＡとユーザＢとが「ＵＮＬＯＣＫ  ＤＥＶＩＣＥ」を各々読み上げた場合の声紋スコアの分布を併せて示した図である。図７において、曲線ＮＳ１はユーザＡが当該文字列を読み上げた場合の声紋分布を示し、曲線ＮＳ２はユーザＢが当該文字列を読み上げた場合の声紋分布を示す。声紋スコアＣＳ１は、声紋登録時にユーザＡが「ＵＮＬＯＣＫ  ＤＥＶＩＣＥ」を読み上げて登録した声紋ＳＶ０に対応する声紋スコアである。図７を参照して、両者の声紋分布は範囲ＲＳ０で重なっている。領域声紋分布同士が重なる範囲に含まれる声紋スコアに対応する声紋は、ユーザＢでも再現可能な声紋であるため、範囲ＲＳ０はユーザＢをユーザＡと誤判定し得る範囲といえる。したがって、認証の対象者がユーザＡであると判定するためには、認証の対象者が発した声紋ＳＶの声紋スコアＳ１が範囲ＲＳ０に入らない声紋スコアである必要がある。声紋スコアＣＳ１から範囲ＲＳ０の声紋スコアＣＳ１側の境界値との差を差Ｄ１とすると、声紋スコアＳ１と声紋スコアＣＳ１との差の絶対値が差Ｄ１より大きい場合、声紋スコアＳ１は範囲ＲＳ０に含まれる可能性がある。そのため、認証の対象者がユーザＡであると判定するためには、当該絶対値は差Ｄ１以下である必要がある。声紋ＳＶと声紋ＳＶ０との類似度Ｃ１は、当該絶対値の逆数であるから、類似度Ｃ１は１／Ｄ１以上である必要がある。したがって、認証の対象者がユーザＡであると判定するための類似度Ｃ１の閾値ＣＴＨ１は１／Ｄ１とすることができる。
【００３５】
図８は、ユーザＡとユーザＢとが同一人物ではない場合に、ユーザＡとユーザＢとが「ＵＮＬＯＣＫ  ＳＭＡＲＴ  ＰＨＯＮＥ  ＡＳ  ＳＯＯＮ  ＡＳ  ＰＯＳＳＩＢＬＥ」を各々読み上げた場合のそれぞれの声紋スコアの分布を併せて示した図である。図８において、曲線ＮＬ１はユーザＡが当該文字列を読み上げた場合の声紋分布を示し、曲線ＮＬ２はユーザＢが当該文字列を読み上げた場合の声紋分布を示す。声紋スコアＣＬ１は、声紋登録時にユーザＡが「ＵＮＬＯＣＫ  ＳＭＡＲＴ  ＰＨＯＮＥ  ＡＳ  ＳＯＯＮ  ＡＳ  ＰＯＳＳＩＢＬＥ」を読み上げて登録した声紋ＬＶ０に対応する声紋スコアである。図８を参照して、両者の声紋分布は範囲ＲＬ０で重なっている。声紋分布同士が重なる範囲に含まれる声紋スコアに対応する声紋は、ユーザＢでも再現可能な声紋であるため、範囲ＲＬ０はユーザＢをユーザＡと誤判定し得る範囲といえる。したがって、認証の対象者がユーザＡであると判定するためには、認証の対象者が発した声紋ＬＶの声紋スコアＬ１が範囲ＲＬ０に入らない声紋スコアである必要がある。声紋スコアＣＬ１から範囲ＲＬ０の声紋ＬＳ１側の境界値との差を差Ｄ２とすると、声紋スコアＬ１と声紋スコアＣＬ１との差の絶対値が差Ｄ２より大きい場合、声紋スコアＬ１は範囲ＲＬ０に含まれる可能性がある。そのため、認証の対象者がユーザＡであると判定するためには、当該絶対値は差Ｄ２以下である必要がある。声紋ＬＶと声紋ＬＶ０との類似度Ｃ２は、当該絶対値の逆数であるから、類似度Ｃ２は１／Ｄ２以上である必要がある。したがって、認証の対象者がユーザＡであると判定するための類似度Ｃ２の閾値ＣＴＨ２は１／Ｄ２とすることができる。
【００３６】
声紋認証に用いる文字列が長いほど、それを読み上げたときに発生する声紋には発声者の音声特徴が多く含まれるため、或る人間が当該文字列を読み上げたときに発生する声紋のバリエーションは少なくなる。このことは、声紋分布において標準偏差が小さくなることを意味する。
【００３７】
図７と図８とを参照して、ユーザＡが「ＵＮＬＯＣＫ  ＤＥＶＩＣＥ」を読み上げた場合の声紋分布を示す曲線ＳＬ１と「ＵＮＬＯＣＫ  ＳＭＡＲＴ  ＰＨＯＮＥ  ＡＳ  ＳＯＯＮ  ＡＳ  ＰＯＳＳＩＢＬＥ」を読み上げた場合の声紋分布を示す曲線ＮＬ１とを比較すると、曲線ＮＬ１が示す声紋分布はその中心である声紋スコアＣＬ１の付近に偏っており、標準偏差が小さくなっている。ユーザＢが当該２つの文字列を読み上げた場合の声紋分布を示す曲線ＳＬ２，ＮＬ２にも同様のことがいえる。その結果、範囲ＲＳ０よりも範囲ＲＬ０の方が狭くなる。このことにより、ユーザＢをユーザＡと誤判定する範囲が狭くなるから、認証の対象者を誤判定するおそれのない声紋スコアの範囲が広くなる。その結果、差Ｄ２は差Ｄ１より大きくなるから、閾値ＣＴＨ２は閾値ＣＴＨ１よりも小さくすることができる。
【００３８】
実施の形態に従う電子機器によれば、簡便性は高いが安全性は低い短い文字列を用いた声紋認証によって声紋が一致しない場合のみ、簡便性は低いが安全性は高い長い文字列を用いた声紋認証が行なわれるため、声紋認証の簡便性と安全性とを両立させることができる。
【００３９】
実施の形態においては、第１のユーザ認証においては短い文字列を用いてユーザ認証を行ない、第２のユーザ認証においては長い文字列を用いてユーザ認証を行なっている。短い文字列を用いる場合、認証に要する時間は短くて済む一方で、他人を本人と誤判定してしまう確率が高い。そこで第１のユーザ認証においては、閾値ＣＴＨ１を大きくして認証が成功する場合を限定した。一方、長い文字列を用いる場合、認証に要する時間は長くなるものの、他人を本人と誤判定する確率は低いため、閾値ＣＴＨ２を閾値ＣＴＨ１よりも小さくして認証に成功する場合を緩和した。このことにより、声紋認証における簡便性と安全性との両立をより一層実現している。
【００４０】
実施の形態においては、声紋認証時に認証に必要な文字列を表示していた。図９に示すスマートフォン１１のように声紋認証時に当該文字列を表示しなくても構わない。声紋認証時に当該文字列を表示しないことで、スマートフォン１１を操作した他人に当該文字列を知られることがなく、声紋認証の安全性をさらに高めることができる。
【００４１】
実施の形態においては、声紋認証時に認証に必要な文字列を読み上げるように指示するメッセージを表示していた。当該メッセージを表示せずに、声紋認証を行なっても構わない。
【００４２】
実施の形態においては、第１の文字列を「ＵＮＬＯＣＫ  ＤＥＶＩＣＥ」とし、第２の文字列を「ＵＮＬＯＣＫ  ＳＭＡＲＴ  ＰＨＯＮＥ  ＡＳ  ＳＯＯＮ  ＡＳ  ＰＯＳＳＩＢＬＥ」とした。声紋認証に必要な文字列は当該２つの文字列に限定されるものではない。声紋認証に必要な文字列は、ユーザの音声特徴が表れ易い文字列が好ましく、第１の文字列よりも第２の文字列の方がユーザの音声特徴が表れ易ければ、第１の文字列と第２の文字列はどのような文字列であっても構わない。たとえば、所定のユーザ認証を通過した状態での検索エンジンによる音声検索に使用した言葉を記憶しておき、当該言葉の中から声紋認証に用いる文字列を選択してもよい。また、所定のユーザ認証を通過した状態での音声通話を記憶しておき、当該通話に用いた言葉から声紋認証に用いる文字列を選択してもよい。
【００４３】
声紋認証に用いる文字列は、実施の形態に従う電子機器に保存されていなくても構わない。たとえば、外部のサーバに保存してある文字列を使用しても構わない。このように声紋認証に用いる文字列を外部のサーバに保存しておくことにより、たとえば実施の形態に従う電子機器であるスマートフォンを、ユーザが別の機種に変更した場合であっても、新しいスマートフォンにおいて当該外部のサーバに保存してある文字列を用いることにより、声紋認証に用いる文字列の設定をすることなく、従前と同様の声紋認証を行なうことができる。
【００４４】
実施の形態では、実施の形態に従う電子機器として携帯端末について説明した。本開示を適用可能な電子機器は携帯端末に限られない。認証を行なうことで使用可能となる電子機器であればどのようなものでも構わない。例えば、施設への入退出時の認証を行なう電子機器にも本開示を適用可能である。
【００４５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４６】
１  制御部、２  記憶部、３  認証部、４  マイク、５  スピーカ、６  通信部、７  表示部、８  操作入力部、１０，１１  スマートフォン。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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