JP2000215308A - 生体情報認証装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 個人認証の性能と快適性のバランス、また環
境変動に対する強さなどを状況に応じて調整可能とし、
もって利便性を向上させること。 【解決手段】 被認証者の生体情報を取得する手段
（１）と、その入力情報から被認証者の特徴を抽出して
生体特徴情報と成す手段（２、３）と、該生体特徴情報
と予めカテゴリ別に用意されている登録情報とを照合
（４、５）し、該被認証者の属するカテゴリを決定する
識別手段と、前記生体情報受理手段および識別手段のう
ち少なくとも一方が複数用意された生体情報認証装置に
おいて、それらを組み合わせることによって構成される
認証論理を用いて生体情報認証を行う際、複数の認証論
理モードの中から一つを選択することにより前記生体情
報受理手段および識別手段を制御可能なモード管理手段
（６）を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は生体情報を用いた個
人認証装置および個人認証方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまで生体情報から個人を認証する認
証技術はより高度なセキュリティの実現を目指して様々
な分野にわたって研究が行われてきた。中でも画像処理
技術を用いた顔画像認識による個人認証システムは、認
証に必要な生体情報の入力のために対象とする人物に時
間や手間をほとんどかけさせないという快適性によって
注目されている。しかし顔画像認識は他の虹彩、指紋な
どの生体情報を使用する認識に比べて快適性では勝って
いるものの認識性能において劣っており、このことが個
人認証システムへの適用の障害となってきた。顔画像認
識を用いて高度なセキュリティを実現するためには本人
を識別する率（本人通過率）と本人以外の人物を拒絶す
る率（他人排除率）が共に十分な高さを維持していなく
てはならない。

【０００３】しかし現在の顔画像認識では被認証者の画
像と登録情報を所定の特徴空間で比較・照合して類似度
を求め、その類似度が所定の閾値を超えているか否かで
被認証者が当該登録情報の人物であるか否かを判定する
ことが一般的であるが、判定の基準となる閾値を固定す
ると少なくとも前述のどちらかの率の一方において十分
な高さを得られないという不都合が発生する。

【０００４】例えば他人排除率と本人通過率関係は図２
０で示すようになり、（Ａ）のように閾値を高く設定す
れば他人が通過する低くなるが同時に本人が拒絶される
ことがあり、（Ｂ）のように低く設定すれば本人は必ず
通過できても他人も通過することがある。即ちセキュリ
ティの高さと正規利用者が拒否されないことを含んだ快
適性とを共に十分達成することが従来の顔画像認識を用
いた個人認証システムでは困難であった。なお生体情報
の入力における快適性では顔画像に及ばないが、生体情
報として音声を対象とした認証においても上記と同様の
問題が発生する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の顔
や音声による生体情報認証では本人通過率と他人排除率
の双方を十分高く保つことは困難であり、さらに照明や
雑音などの環境条件に対する強さなども含めると、単一
の認証論理のみを用いて十分な認証性能と快適さを持つ
個人認証システムを実現することは難しかった。

【０００６】本発明はこの様な問題点に鑑みて成された
ものであり、その目的とするところは個人認証の性能と
快適性のバランス、また環境変動に対する強さなどを状
況に応じて調整可能とし、もって利便性を向上させたシ
ステムを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、被認証者から受理した入力情報を
用いて人物を識別・認証するための認証論理を一つの入
力情報に対して複数内蔵し、それらを管理／制御するこ
とによって認証性能と快適性を制御することによる利便
性を実現できる処理手段（モード管理手段）を有するこ
とを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】まず本発明に係わる生体情報認証
装置とその方法の実施例を図面に従って説明する。ここ
では生体情報として顔画像を用いた認証の実施例につい
て述べる。

【０００９】本発明における生体情報認証装置の基本的
構造を示したブロック様式を図１に示す。生体情報受理
部Ａは被認証者から認証に必要な入力生体情報を取得す
る手段であり、基本的な構成要素は画像入力部１と顔検
出部２、特徴抽出部３の３つである。画像入力部１は被
認証者の顔画像を含むある一定領域の画像を取得し、そ
の入力画像情報をデジタルデータとして顔検出部２へ伝
送する処理手段である。顔検出部２は画像入力部１から
送られた入力画像情報を解析することによって顔画像が
含まれているかどうかを判断し、含まれている場合には
顔画像情報を抽出して特徴抽出部３へ送る処理手段であ
る。特徴抽出部３は入力画像情報中の顔画像における特
徴量をモード管理部Ｃによって選択された特徴抽出アル
ゴリズムによって算出し、その結果を生体特徴情報とし
て照合部４へ送る処理手段である。

【００１０】識別部Ｂは被認証者が登録されている人物
に含まれているか、またどのカテゴリに分類されるのか
判断する手段であり、照合部４と認証情報記憶部５から
成っている。照合部４はモード管理部Ｃから送られるモ
ード制御情報によって決定される識別方法を用いて生体
情報受理部Ａから送られる生体特徴情報と登録されてい
る認証用登録情報を照合して類似度を求め、被認証者が
登録された人物のどれかと一致しているか識別する処理
手段である。認証情報記憶部５は照合部４が類似度を求
める際に使用される認証用登録情報を記憶しておく処理
手段であり、照合部４が識別を行う際には認証用登録情
報をそこへ伝送する。

【００１１】モード管理部Ｃは照合部４が被認証者の生
体特徴情報を登録情報と照合して識別する際に使用する
識別方法を管理／制御する手段であり、様々な情報に基
づいて識別方法を決定しその結果をモード制御情報とし
て照合部４に伝送する処理手段、すなわちモード決定部
６を持っている。これによってシステムは認証性能と快
適性を制御することになり被認証者の利便性を向上させ
ることができる。

【００１２】前記モード管理手段による認証論理の管理
／制御パターンの例として以下の５つが挙げられる。 （１） 時間によるモードの制御。 （２） センサによって感知される情報に基づくモード
の制御。 （３） 入力画像に含まれる環境情報に基づくモードの
制御。 （４） 管理者および被認証者による外部からの操作に
よるモードの制御。 （５） 複数種の異なる生体情報について、認証に使用
するために被認証者からどれを取得するのか選択するモ
ードの制御。 （６） 生体情報と非生体認証情報について、認証に使
用するために被認証者からどちらを取得するのか選択す
るモードの制御。

【００１３】（１）〜（３）は生体情報認証装置の中に
モードを制御するための情報を自動的に収集する何らか
の手段を持ち、モード管理部Ｃがその情報を基にモード
の制御を行うシステムである。この様なモード制御の方
式を自動モード制御と呼ぶ。（４）は生体情報認証装置
の中に管理者および被認証者がモード管理部Ｃに対して
モードの制御を指示するための命令を送るための外部入
力装置を含んでいることが特徴である。モード管理部Ｃ
はここから送られる情報に基づいてモードを決定し各部
に伝達する。この様なモード制御の方式を手動モード制
御と呼ぶ。（１）〜（４）はモード管理部がモードを決
定するための要素となる情報に注目した実施例である
が、（５）、（６）は認証に利用するために被認証者か
らどのような入力情報を取得するかを、モード管理部に
よって制御する実施例である。（１）〜（６）の認証モ
ード制御機構それぞれについてその実施例を示す。 （実施例１）最初の実施例は（１）の時間モード制御で
ある。この場合モード管理手段はあらかじめ設定された
時刻がくると識別手段に対してそれまでとは別のある決
められた識別方法に切り替えるような命令（モード制御
情報）を出す。つまり識別手段は予め設定された時間帯
によって異なる識別方法を用いた識別作業を行うことが
できる。

【００１４】ここでは前記時間モード制御システムを取
り入れた生体情報認証装置について説明する。

【００１５】認証を判定するための閾値に対する本人通
過率および他人排除率の変動（図２０；山口 修、福井
和広：“動画像を用いた顔認識システム”，ＰＲＭＵ
９７−５０，ｐｐ．１７−２４（１９９７））を見ても
分かるように、閾値をどこに設定しても双方を十分高く
固定することは不可能である。そこでどちらか一方につ
いて十分な高さを得られる閾値を二つ設定する。本実施
例では“本人通過率は高いが他人排除率はやや低い”閾
値設定１（本人利便モード）と“本人通過率はやや低い
が他人排除率は高い”閾値設定２（安全優先モード）の
２つを用意する。

【００１６】これらのモードを時間帯によって交替させ
ることによって、昼は快適性、夜は安全性を重視したセ
キュリティーシステムを実現する。（図２）時間制御モ
ードにおいてモード管理部Ｃは本人を識別するために必
要な閾値を、時間帯によって２通りに分けて制御するこ
とができる。閾値設定１はそれほど高い安全性を求めら
れていない昼に使用され、閾値設定２は十分な安全性を
得る必要のある夜に利用される。これはモード管理部Ｃ
が人間によって意図的に操作されること無く閾値を変更
することで成り立っており、この様なモード制御を自動
モード制御と呼ぶ。これら２つの閾値設定を使い分ける
ことによって実現するセキュリティーシステムの処理の
流れを、図３のフローチャートを参照しながら説明す
る。

【００１７】画像入力部１は被認証者の顔を捕らえるよ
う考慮して設置されたカメラを用いて画像情報を取得
し、顔検出部２へ伝送する。顔検出部２では入力画像中
に顔が検出された場合のみ検出された顔画像情報を特徴
抽出部３へ送る（ステップＳ１）。特徴抽出部３では送
られた顔画像情報を解析して取得した特徴量を生体特徴
情報として照合部４へ送る。モード決定部６は作動して
いる時間帯が昼であれば本人利便モードを、夜であれば
安全優先モードで識別を行うよう照合部４に指令を出す
（ステップＳ２）。照合部４は特徴抽出部３から送られ
る生体特徴情報と認証情報記憶部５から送られる認証登
録情報の双方を照合することによって特徴類似度をもと
め、その類似度の中で最大のものがモード決定部６から
の指示に従って選択された閾値設定を越えているか否か
によって識別を行い、結果を出力する（ステップＳ
３）。 本実施例では２つのモードの切り替えについて
述べたが、モードは２つに限定するものではなく３つ以
上の複数でもよい。このことは以下の実施例（２）〜
（４）についても同様である。 （実施例２）顔画像認識は照明条件の変動に対して十分
ロバストでなく、照明変動にロバストに作成された特徴
抽出アルゴリズムはそうでないものより基準となる照明
条件の下での認証性能が低いという問題がある。そこで
新たに照度センサを設け、このセンサによって照明の強
度を感知し、強度に応じて特徴抽出アルゴリズムを照明
にロバストなものに切り替える前記（２）に該当するモ
ード制御例を導入する。この様なモード制御を実現した
例が次に説明する本発明に係る第二の実施例である。

【００１８】本実施例装置は認証項目を顔画像とし、照
明条件に対する性質の異なる２つの特徴抽出方法を用い
て照明にロバストな生体情報認証装置を構成する。２つ
の特徴抽出方法とは、“基準となる照明強度においては
十分高い認識率を達成できるが、それ以外では認識率が
良くない”アルゴリズム１と、“基準となる照明強度に
おいてはアルゴリズム１より認識率は落ちるが、それ以
外ではより高い認識率を可能にできる”アルゴリズム２
である。それぞれを用いた場合の認証を通常モード、照
明ロバストモードとする。（図４）ここで上記アルゴリ
ズム１とアルゴリズム２について説明する。

【００１９】ある照明条件下で人物の顔を撮影して得ら
れる顔画像は顔と言う立体物に照明光が反射して作られ
る反射輝度画像である。装置はこの様な顔の反射輝度画
像を入力し、これを所定の大きさに正規化し、更に輝度
の範囲を正規化して画像パタンとする。上記アルゴリズ
ム１はこの様にして生成される反射輝度表現による画像
パタンを生体特徴情報と成す特徴抽出アルゴリズムであ
る。

【００２０】ところが反射輝度表現による画像パタンは
物体の変形（顔における表情変化などの立体形状変
化）、照明変動（時間帯や天候による照明分光強度や照
明方向の変化）、および物体の姿勢変動（顔における向
きの変化などの撮像方向の変化）などが原因で様々な変
化を受ける。特に照明方向については画像パタンの陰影
の付き方が劇的に変わるという不安定差を抱えているに
も関わらず、照合用登録情報に様々な照明方向のパタン
を予め学習させることが難しい。未学習の照明変動はす
べての入力パタンに未学習の照明輝度を与えてしまう。
そのためアルゴリズム１では学習時と異なる照明条件下
では深刻な認識率低下を起こすのである。

【００２１】このような照明変動による認識率低下を防
ぐためには、照明の影響を受けにくく、かつ物体（個人
の顔）固有の特徴情報を温存した特徴量（すなわち画像
表現）による生体特徴情報を用いて認識を行う必要があ
る。照明変動は対象物の反射輝度画像に強い変動を与え
るため、反射輝度表現を生体特徴情報とする限り照明変
動の影響は避けられない。一方、反射輝度パタンから導
かれるある種の画像表現には照明条件に影響されにくい
恒常性があることが知られている。

【００２２】例えば、文献（Ｙａｅｌ Ｍｏｓｅｓ ｅ
ｔ ａｌ．， ″Ｆａｃｅ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ：
ｔｈｅ Ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔ
ｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ Ｉｌｌｕｍｉ
ｎａｔｉｏｎ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ″， Ｐｒｏｃｅｅ
ｄｉｎｇ ｏｆ ＥＣＣＶ′９４， １９９４）では、
照明変動に対して有効な特徴量として反射輝度画像を微
分して得られる輝度勾配表現（以下、微分画像と呼ぶ）
が提案されている。

【００２３】反射輝度画像への１階微分は輝度の変化率
を求める操作に相当し、輝度がステップ状に変化する箇
所（エッジ）を抽出する。物体表面には物体特有の反射
率の高低パタンがあり、反射率の低い箇所では照明強度
に依らず常に低い反射輝度が、反射率の高い箇所では照
明強度に依存して反射輝度が高低に変化する。このた
め、１階微分画像は（ａ）照明が当たる箇所における反
射率の変化と（ｂ）高反射率箇所における陰影変化を表
現している。（ａ）は物体の姿勢が変わらない限り照明
変動による強度変動はあっても位置変動がないエッジで
あり、（ｂ）は物体の姿勢が変わらなくても照明変動に
より強度と位置がともに変動するエッジである。

【００２４】微分により抽出されるエッジの傾斜は、微
分処理におけるオペレータの性質に依存する。一般的に
はオペレータが大きいほどなだらかなエッジを抽出で
き、小さいほど急峻なエッジのみが抽出される。どのよ
うな微分オペレータを用いるかは照明によるコントラス
トの強さなどに依存するので、本実施例においては、照
明強度の大きさに応じて使用する微分オペレータの大き
さを小さくする制御を併せてモード決定部により行う。

【００２５】照明変動に対する微分画像の第１の効果
は、（ａ）が物体の姿勢に応じた物体固有の反射率パタ
ンの特徴を保存していることである。これは微分パタン
を物体認識に使用することの正当性を示している。照明
変動に対する微分画像の第２の効果は、物体表面の反射
率パタンの高低差が大きい、すなわち物体のテクスチャ
が強いほど（ａ）は（ｂ）より強く現われることであ
る。特に物体が滑らかな曲面を有しているとき、照明に
よる陰影はなだらかな変化を示すので（ｂ）はさらに弱
くなる。これは反射輝度表現では大規模な変動であった
未学習の照明変動が、微分画像では（ｂ）に関する未学
習の変動に抑えられること（局所化と微小化）を意味す
る。微分画像はこのような効果により照明変動恒常性を
有すると考えられる。上記アルゴリズム２は顔の反射輝
度画像を入力し、これを微分処理した後に所定の大きさ
に正規化し、さらに輝度の範囲を正規化して画像パタン
とする。この結果、アルゴリズム２では照明変動の影響
が局所化・微小化されて照明変動ロバスト性が向上す
る。

【００２６】しかし、アルゴリズム２は顔の額や頬にお
ける陰影情報（個人の顔の立体形状的特徴を反映してい
る）を落として、眉や目などのテクスチャ情報のみを個
人性として用いるため、これら全てを手がかりに個人性
を認識できるアルゴリズム１より若干認識率が劣るので
ある。以上の結果、アルゴリズム１は”照合用登録情報
学習時の照明条件下では非常に高い認識率を達成できる
が、照明条件がこれからずれると認識率が極端に悪化す
る”アルゴリズムであり、アルゴリズム２は”照合用登
録情報学習時の照明条件下でそこそこ高い認識率を達成
でき、照明条件が変動しても認識率が安定している”ア
ルゴリズムとなる。なお、照明強度の変動に対してはい
ずれのアルゴリズムにおいても画像パタンの輝度を正規
化することで吸収している。

【００２７】図５に本実施例のブロック構成を示す。構
造図は図１と良く似ているが、二つ異なる部分がある。
第一に被認証者周辺の照明条件を感知するための装置が
取り付けられたことである。この照明センサ部１７は対
象範囲の照明の強度をデジタルデータ（照明強度情報）
としてモード決定部１６に伝送する処理手段である。第
二にモード決定部１６によってモードの制御を受けるの
は照合部１４ではなく特徴抽出部１３に変更されたこと
である。照明に強いシステムを作るには特徴抽出を行う
際のアルゴリズムを照明にロバストなものに変更しなく
てはならず、特徴抽出部１３に作用しなければならな
い。

【００２８】以上を踏まえて本実施例装置の処理の流れ
を図６のフローチャートを参照しながら説明する。まず
実施例１と同様に、画像入力部１１によって取得された
入力画像から顔特徴を抽出した顔検出部１２により顔画
像情報が特徴抽出部１３へ送られる（ステップＳ１
１）。照明センサ部１７は被認証者周辺の照明強度を常
に感知しており、照明強度情報をモード決定部１６へ伝
送する。モード決定部１６は現在の照明強度が照合用登
録情報学習時の照明強度からさほど変化なく、アルゴリ
ズム１で十分許容できる範囲であると判断した場合には
通常モードを、照明強度の変化が大きすぎると判断した
場合には照明ロバストモードを採用するように特徴抽出
部１３へ指令を都度出しているものとする（ステップＳ
１２）。特徴抽出部１３はこれに従ってアルゴリズムを
選択し特徴抽出作業を行う（ステップＳ１３）。このこ
とによってシステムはそれぞれのモードを単独で用いる
よりも総合的に高い認識率を達成することができる。特
徴抽出部で生成された生体特徴情報は照合部１４へ送ら
れ、そこで認証情報記憶部１５から送られる認証用登録
情報と照合して認証が行われる。

【００２９】なお変形例として、モードを変更すること
によって特徴抽出部１３において生成される特徴量毎に
照合部１４で用いられる識別アルゴリズムを変えること
も可能である。（図７） （実施例３）上述の第二の実施例と同様に照明条件にロ
バストな生体情報認証装置を、前記（３）に該当するモ
ード制御例（３）を用いて実施することもできる。その
基本的なブロック構成は図８に示される通りである。こ
の装置では第二の実施例の図５と比較して照明センサの
代わりに、顔検出部２２と特徴抽出部２３の間に新たに
照明強度解析部２７が設置されている。照明強度解析部
２７は顔検出部２２から入力された顔画像情報を解析
し、例えば顔画像情報の平均輝度を照明強度情報として
モード決定部２６に送る。モード決定部２６は照明強度
情報を受けると特徴抽出アルゴリズムを決定し、これを
特徴抽出部２３に指令する。また顔検出部２２において
取得された顔画像情報は特徴抽出部２３を経て照合部２
４にて識別される。このとき特徴抽出部２３で用いられ
る特徴抽出アルゴリズムは、第二の実施例と同じ通常モ
ードと照明ロバストモードの２つである。

【００３０】次にこの装置における処理の流れを説明す
る。各処理ステップの主体は異なるが、フローチャート
は第二の実施例で用いた図６と同一である。まず画像入
力部２１は定められた領域の画像を取得し、入力画像情
報として顔検出部２２へ送る。顔検出部２２は入力画像
中に顔を検出すると顔画像情報を抽出して出力する（ス
テップＳ１１）。顔画像情報はそのまま照明強度解析部
２７に転送され、画像中の例えば平均輝度が照明強度と
して計算される。その照明強度情報はモード管理部Ｃへ
送られ最適なモードを決定するための要素となる。モー
ド管理部Ｃにおけるモード決定部２６は受理した照明強
度情報に基づいて特徴抽出に用いるべきアルゴリズムを
決定し、その結果をモード制御情報として特徴抽出部２
３へ伝達する（ステップＳ１２）。

【００３１】照明強度が照合用登録情報学習時の照明強
度からさほど変化なく、アルゴリズム１で十分許容範囲
内であれば通常モード、照明強度の変化が大きすぎる場
合は照明ロバストモードを選択するよう指示を出す。特
徴抽出部２３は顔検出部２２による顔画像情報からモー
ド制御情報に従って決定されたアルゴリズムを用いて特
徴を抽出し（ステップＳ１３）、取得した生体特徴情報
を照合部２４へ送る。識別部Ｂでは照合部２４におい
て、認証情報記憶部２５から送られる認証用登録情報と
特徴抽出部２３から送られる生体特徴情報を用いて認証
が行われる。このようなシステムによって被認証者は第
二の実施例の場合と同様に照明にロバストな個人認証を
受けることができる。

【００３２】これまでに挙げた３つの実施例はすべて装
置の中のいずれかの機能ブロックが得た情報を基にモー
ド管理部Ｂが自動的にモードを決定する自動モード制御
であった。次に挙げる第四の実施例はこれらとは異な
り、モード管理部Ｂに対して管理者もしくは被認証者自
身がモードを操作する信号を送ることによって、システ
ムが採用するモードを制御することができる。この様な
モード制御を手動モード制御と呼ぶことにする。 （実施例４）ここでは前記（４）に該当するモード制御
を採用して、管理者もしくは被認証者が外部からモード
管理部Ｃに対してモードを選択するための信号（モード
選択情報）を入力し、それに従って採用すべきモードを
決定する生体情報認証装置を用いたセキュリティシステ
ム（装置ａ）と（装置ｂ）について説明する。（装置
ｂ）の被認証者によるモード制御については、生体情報
に加えてパスワード、ＩＤカードなどの記憶や物理的手
段を用いた非生体認証情報を併用する実施形態について
説明する。以下において、この装置の実施例として第一
の実施例で使用した二つの識別方法（閾値設定１，２）
を備えたシステム（装置ａ）と（装置ｂ）について説明
する。

【００３３】まず管理者によって制御される装置ａの実
施例として、管理者が装置付近の例えば受付にいる間は
快適性を重視した本人利便モード、受付を離れる場合は
安全性を重視した安全優先モードを採用するシステムに
ついて説明する。これは管理者が受付にいる場合は管理
者が通過しようとする人物をチェックしているので、本
人利便モードでも十分な不正抑止力が得られるというこ
とを前提としている。

【００３４】そのブロック構造を図９に示す。第一の実
施例と異なるのはモード決定部３６が時間帯によってモ
ードを制御するのではなく、代わりに管理者用外部入力
部３９からの信号に従ってモードを決定するようになっ
たことである。管理者用外部入力部３９は管理者が入力
する信号をモード決定部３６に伝達する処理手段であ
る。管理者はモードを切り替えるための信号（モード選
択情報）を送ることによって、自身の都合に応じてモー
ドを制御する利便性を得ることができる。

【００３５】この装置を使用した場合の処理の流れを図
１０のフローチャートを参照しながら説明する。通常こ
の装置は照合部３４で認証が行われる時は閾値の低い本
人利便モードが使用されるようにモード決定部３６によ
って制御されている。管理者は自分が受付を離れる場合
には、管理者用外部入力部３９を用いて本人利便モード
から安全優先モードへ切り替える信号をモード決定部３
６に対して入力する。この信号を受けたモード決定部３
６は認証モードを閾値の高い安全優先モードに切り替え
るよう指示を出す（モード制御情報）。この後の情報伝
達過程は第一の実施例と同様である。画像入力部３１で
取得した入力画像情報は顔検出部３２へ送られる。そこ
で画像中に顔が含まれていると認識した場合には顔画像
情報を（ステップＳ３１）、特徴抽出部３３は顔画像情
報を解析して取得した生体特徴情報を照合部３４に送
る。これを受けた照合部３４は先に指示された（ステッ
プＳ３２）通り安全優先モードで認証をおこなう（ステ
ップＳ３３）。

【００３６】受付に戻った管理者が再び認証モードを本
人利便モードに切り替えるようにモード管理部Ｃに信号
を送れば、もとの状態に戻ることができる。

【００３７】次に装置ｂについて説明する。この装置の
実施例として、被認証者が無線タグ、ＩＤカード、パス
ワードなどの個人ＩＤによって自分の登録認証情報を指
定し、それと入力顔画像情報を用いて一対一の個人認証
を行うことができる生体情報認証装置を用いたセキュリ
ティシステムについて説明する。装置ｂの基本的な構成
を図１１に示す。このシステムは通常安全優先モードで
作動しており、一部の被認証者は登録されている本人で
あるにも関わらず拒絶される場合がある。そのような時
被認証者は被認証者用外部入力部４９を用いてモード決
定部４６に対して暗証番号を入力し、認証モードを暗証
番号によって指定される特定個人を高い本人通過率で検
証する個人同定モードに切り替えてから再び認証を受け
ることができる。これによって十分高い安全性を維持し
た上で登録された本人である被認証者が最終的に拒絶さ
れる確率が低く押さえられた、非常に利便性の高いセキ
ュリティシステムを実現することができる。

【００３８】装置ａの構成と異なる点は外部入力装置が
被認証者用の個人ＩＤを入力する装置、被認証者用外部
入力部４９になったことである。このシステムを使用し
た際の処理の流れについて説明する。通常の安全優先モ
ードが作動している場合については第一の実施例で説明
しているので省略し、登録された本人でありながら拒絶
された場合（ステップＳ４１）について図１２を参照し
ながら説明する。このとき被認証者は被認証者用外部入
力部４９を用いてモード決定部４６に対して個人ＩＤを
入力し、モード決定部４６は照合部４４に対して今回の
み認証モードを個人同定モードに変更する指示と入力さ
れた個人ＩＤとを出力する（モード制御情報）。画像入
力部４１と顔検出部４２、特徴抽出部４３では再び被認
証者の生体情報を入力し、取得された生体特徴情報は照
合部４４へ送られる。照合部４４はこの生体特徴情報と
認証情報記憶部４５から送られる単一の個人認証情報を
個人同定モードによって照合し、再びその結果を出力す
る（ステップＳ４２）。

【００３９】これまで実施例に挙げてきた認証作業は、
被認証者が多数の登録人物中の誰かと一致しているか否
か判定する識別問題であった。それに対しステップＳ４
１以降の処理過程（バックアップモード）は被認証者が
登録人物中のある一人に一致しているか否かを判定する
同定問題に帰着している。この誤認識の少ない同定問題
によるバックアップ処理を持つことによって、本実施例
におけるセキュリティシステムは非常に高い安全性を実
現することができる。 （実施例５）モード制御例（１）〜（４）において認証
に用いる生体情報が１種類（顔画像）のみであったのと
は異なり、本実施例において説明される生体情報認証装
置は前記（５）に該当するモード制御を用い、顔画像と
虹彩の２種類を採用している。また（１）〜（４）では
すべて単一の手段によってモードを変更する機構であっ
たのに対し、本実施例では複数の手段によってモードが
制御される機構が取り入れられている。

【００４０】本実施例における生体情報認証装置は、昼
は快適性を重視した顔画像による認証を採用し、夜は管
理者がいないため十分警戒が必要であることを考慮して
安全性を重視した虹彩を用いた認証を採用している。虹
彩による認証は虹彩画像を取得するためのカメラを覗き
こまなければならず快適性は高いとは言い難いが、認識
率においては現在までにセキュリティに適用できるだけ
の水準に達していると考えられている。本実施例で使用
するモードについて図１３を参照しながら説明する。

【００４１】上述の通り本実施例装置において使用する
モードは時間帯によって交替する。昼は実施例４の装置
ａで使用した管理者によるモード制御システムを採用す
る。これは通常管理者が受付にいる時は快適性を重視し
た本人利便モードを使用し、管理者が受付を離れる場合
は外部入力装置を用いて安全性重視の安全優先モードに
切り替えるシステムであるが、既に実施例４において説
明したので詳細は省く。夜は虹彩のみを用いて認証を行
う虹彩認証モードを使用する。虹彩画像を用いて認証を
行うために、この生体情報認証装置は顔画像を取得する
ものとは別に虹彩画像取得用の撮像手段と、その画像か
ら虹彩を検出して特徴量を抽出する機能を備えている。

【００４２】本実施例による生体情報認証装置の構造に
ついてブロック様式図１４を参照しながら説明する。顔
画像を用いた認証に関連した機能を有する顔画像情報受
理部Ａ及び顔認識部Ｂについてはその機能が実施例３の
生体情報受理部Ａ及び認識部Ｂと同様であるので省く。
虹彩画像情報受理部Ｄは虹彩画像取得部５８と虹彩検出
部５９、虹彩特徴抽出部６０によって構成されている。
虹彩画像取得部５８は被認証者の虹彩画像を取得できる
ように設定された撮像手段によって画像を取得し、それ
を入力画像情報として虹彩検出部５９へ送る処理手段で
ある。虹彩検出部５９は伝送されてきた入力画像情報を
解析することによって画像中に虹彩が含まれているか否
か判断し、検出された場合には虹彩部分の画像を虹彩特
徴抽出部６０へ送る処理手段である。虹彩特徴抽出部６
０は送られてきた虹彩画像を解析し、虹彩照合部６１に
おいて類似度を算出するための特徴量を抽出し虹彩特徴
情報として送る処理手段である。虹彩識別部Ｅは虹彩照
合部６１と虹彩情報記憶部６２で構成されている。虹彩
照合部６１は虹彩特徴抽出部６０から送られる虹彩特徴
情報と虹彩情報記憶部６２から送られる登録虹彩情報を
照合することによって類似度を算出し、設定された閾値
と比較することによって識別を行い結果を出力する処理
手段である。虹彩情報記憶部６２は虹彩照合部６１にお
いて照合を行う際に使用する登録虹彩情報を記憶し、必
要なときに伝送する処理手段である。モード管理部Ｃは
モード決定部５６と管理者用外部入力部５７で構成され
ている。モード決定部５６は時間帯によって昼は顔認
証、夜は虹彩認証を使用するように命令を出し、また時
刻が昼に属している場合には管理者用外部入力部５７か
ら送られたモード選択情報に従って本人利便モードか安
全優先モードのどちらを使用するのか判断し、その結果
を顔照合部５４に伝達する処理手段である。時間帯が昼
であれば虹彩情報受理部Ｄと虹彩識別部Ｅには機能を停
止しておくよう命令を出し、管理者用外部入力部５７か
らのモード選択情報に従ってモードを決定し顔照合部３
４へ伝達する。時間帯が夜であれば顔画像情報受理部Ａ
と顔識別部Ｂには機能を停止しておくように命令を出
し、虹彩認証のみを行うシステムに移行させる。管理者
用外部入力部５７は、時間帯が昼の場合通常は本人利便
モードが作動しているが管理者が受付を離れる場合に安
全優先モードに切り替える信号（モード選択情報）をモ
ード決定部５６に対して送るための処理手段であり、実
施例４で説明した管理者用外部入力部３９と同じ機能を
持つ。

【００４３】本生体情報認証装置を使用した場合の処理
の流れを図１５を参照しながら説明する。まず昼の時間
帯に使用したとする（ステップＳ５１）。この時モード
決定部５６によって虹彩認証に関連した機能、虹彩画像
情報受理部Ｄ及び虹彩識別部Ｅは停止されており、顔画
像を用いた認証のみが可能である。顔検出部５２におい
て顔が検出されると顔画像情報が特徴抽出部５３に出力
され（ステップＳ５２）、顔特徴抽出部５３では顔検出
部５２より受け取った顔画像から特徴量を抽出する（ス
テップＳ５３）。モード決定部５６は管理者が受付にい
る通常の場合は本人利便モードを使用し、受付を離れる
場合には管理者が外部入力部５７を用いてモードを切り
替え安全優先モードで識別作業を行う（ステップＳ５
４）よう、顔照合部５４に指示を出す。この管理者のモ
ード制御による顔画像認証の詳細は実施例４に説明した
のでここでは省く。次に夜使用した場合について説明す
る（ステップＳ５１）。モード決定部５６によって顔認
証に関連した機能、顔画像情報受理部Ａ及び顔識別部Ｂ
は停止されており虹彩画像を用いた認証のみ可能であ
る。虹彩検出部５９において入力画像中に虹彩が検出さ
れると、虹彩特徴抽出部６０は入力虹彩画像から特徴量
を抽出し（ステップＳ５６）、虹彩照合部６０において
その特徴量と登録虹彩情報を用いて識別を行う（ステッ
プＳ５７）。 （実施例６）本発明は元々安全性と快適性をバランスよ
く高い水準で備えたセキュリティを実現することを目的
とし、従来の認識技術が抱えている問題点を克服しよう
というものであった。そこで本実施例では前記（６）に
該当するモード制御例を用い、生体情報認証に無線タグ
や暗証番号などの非生体認証情報を組み合わせて、被認
証者の利便性をなるべく損なわずにより高い安全性を目
指したセキュリティシステムを説明する。

【００４４】本実施例におけるセキュリティシステムで
は生体情報として顔画像を用い、非生体認証情報として
登録者全員に渡される無線タグと暗証番号によって入力
される個人ＩＤを用いることにし、これら顔画像認証と
非生体認証情報を組み合わせることによって成る次の４
つの認証モードを用いて認証を行う。まず昼は管理者が
付近にいることを想定しているため、登録本人でも通過
できないことがあるが本人以外が通過する可能性が低い
実施例１記載の“安全優先モード”による顔画像認証
か、無線タグを用いて個人ＩＤを入力する非生体認証情
報認証のどちらかで登録本人であると認められれば通過
できる“昼モード”を用いる。夜は通常安全優先モード
で認証を行い、通過できなかった場合には無線タグか暗
証番号のどちらか一方によって個人ＩＤを入力し、それ
によって指定される特定個人を高い本人通過率で同定す
る実施例４の装置ｂ記載の“個人同定モード”によって
再度認証を行うことができる“夜モード”を採用する。
（図１６）この昼モードと夜モードを時間帯に応じて使
い分けることによって、昼は快適性を、夜は安全性を重
視した認証を行うことができる。

【００４５】このセキュリティシステムのブロック構造
図を図１７に示す。

【００４６】生体情報受理部Ａは実施例１と同様に画像
入力部７１、顔検出部７２、特徴抽出部７３の３つの部
分によって構成されている。これらの部分の役割につい
ては実施例１で説明したものと同様である。

【００４７】顔画像識別部Ｂは顔照合部７４と登録顔画
像情報記憶部７５から成っている。登録顔画像情報記憶
部７５は照合に必要な登録顔画像情報を記憶しておき、
必要な時に顔照合部７４に送る処理手段である。顔照合
部７４は特徴抽出部７３から送られる生体特徴情報と登
録顔画像記憶部７５から送られる登録顔画像情報をモー
ド決定部７６によって指定されたモードにおける閾値設
定に従って照合、識別を行い、通過判定部８３に識別結
果情報として送る処理手段である。なお個人同定モード
で認証を行う場合顔情報記憶部７５はモード決定部７６
から送られる被認証者の個人ＩＤ情報を参照して特定個
人の登録顔画像情報のみを顔照合部７４へ送り、それと
特徴抽出部７３から送られる生体特徴情報を用いて顔照
合部７４では個人同定が行われる。

【００４８】非生体認証情報受理部Ｆは無線タグによる
個人ＩＤ入力に関連した無線受信部７７と無線情報照合
部７８、登録無線情報記憶部７９、暗証番号による個人
ＩＤの入力に関連した暗証番号入力部８０と暗証番号照
合部８１、登録暗証番号記憶部８２から成っている。無
線受信部７７は被認証者が所有している無線タグを感知
してＩＤ情報を取得し個人ＩＤ情報として無線情報照合
部７８へ送る処理手段である。登録無線情報記憶部７９
は無線タグによる個人ＩＤの照合に必要な登録無線情報
を記憶しておき、必要な時に無線情報照合部７８に送る
処理手段である。無線情報照合部７８は無線受信部７７
から送らる個人ＩＤ情報と登録無線情報記憶部７９から
送られる登録無線情報を照合、識別し、被認証者が登録
人物のいずれかと一致したか否かを識別結果情報として
通過判定部８３へ送り、また照合の結果選られた個人Ｉ
Ｄをモード決定部７６にへ送る処理手段である。

【００４９】暗証番号入力部８０は認証者が入力する暗
証番号を個人ＩＤ情報として取得し、暗証番号照合部８
１へ送る処理手段である。登録暗証番号記憶部８２は暗
証番号による個人ＩＤの照合に必要な登録暗証番号を記
憶しておき、必要な時に暗証番号照合部８１に送る処理
手段である。無線情報照合部８１は暗証番号入力部８０
から送らる個人ＩＤ情報と登録暗証番号記憶部８２から
送られる登録暗証番号を照合、識別し、被認証者が登録
人物のいずれかと一致したか否かを通過判定部８３に識
別結果情報として送り、また照合の結果選られた個人Ｉ
Ｄをモード決定部７６にへ送る処理手段である。

【００５０】モード管理部Ｃはモード決定部７６と通過
判定部８３から成っている。モード決定部７６は顔照合
部７４に対して識別を行う際に使用する閾値設定をその
時間帯が昼であれば閾値設定１、夜であれば閾値設定２
を用いるように指令するモード制御情報を送り、また通
過判定部８３に対して昼は安全優先モードによる顔画像
認証と無線タグ認証のどちらか一方、夜は安全優先モー
ドによる顔画像認証か安全優先モード２による認証のど
ちらか一方が成功した場合に通過を許可するよう指定す
る情報をモード制御情報として送る処理手段である。通
過判定部８３は顔照合部７４と無線情報照合部７８、暗
証番号照合部８１から送られる識別結果情報を統合し、
モード決定部７６から送られるモード制御情報に従って
最終的に通過を許可するか判定する処理手段である。ま
た夜に安全優先モードで通過を許可しない判断をした場
合にはモード決定部に対して個人同定モードで認証を行
うことを要請する再認証要請情報を送る。

【００５１】本セキュリティシステムを使用した場合の
処理の流れを図１８、１９を参照しながら説明する。被
認証者が来訪した時間帯が昼であった場合（ステップＳ
７１）、入力画像中に顔が検出されれば（ステップＳ７
２）安全優先モードによる顔画像認証が行われ認証結果
が“通過”であれば認証は終了する（ステップＳ７
３）。結果が“不通過”であった場合や前述のステップ
Ｓ７２において顔が検出されなかった場合には、被認証
者が無線タグを所有していることを感知した上で無線タ
グモードによる非生体認証が行われる（ステップＳ７
４）。時間帯が夜であればまず顔を検知し安全優先モー
ドによる顔画像認証を行い（ステップＳ７５）、結果が
“通過”であればそこで認証は終了する（ステップＳ７
６）。結果が“不通過”であれば被認証者から無線タグ
もしくは暗証番号によって個人ＩＤを取得し、改めて顔
画像を取得し直した後に個人同定モードによる認証を改
めて行う（ステップＳ７７）。

【００５２】また、実施例において、昼モードの場合に
は最初に生体情報を用いて判断を行い、その後生体情報
を用いて最終判断を下したが、両情報の構成要素の数や
それらの順序などは制限されない。例えば夜モードの場
合に図１９ステップＳ７７からステップＳ７８で使用し
た個人同定モードのように無線タグ（非生体認証情報）
の判断を行った後生体情報のチェックを行ったが、これ
は先に非生体認証情報を取得することによって生体情報
の検索範囲を制限するという利得を得るためである。例
えば顔検出範囲の方が無線検出範囲よりも広い場合、迅
速さを重視して顔画像による認証を行った後通過できな
ければ無線タグによる認証を行う昼モードを用いれば良
い。しかしよりセキュリティの高い認証を行うには先に
無線タグによって個人ＩＤを取得し、検索範囲を狭めた
後顔画像認証を行う個人同定モードに切り替えた方が良
い。このように順序関係の違いによっても認識全体のパ
フォーマンスを制御可能である。この制御はこれまでに
述べた制御と同様に時間による制御や管理者の操作によ
る制御などの他の制御と組み合わせて、パラメータの調
整などのモード管理を行うことができる。

【００５３】なおこれまで各実施例は顔画像による認証
に基づいて認証を行ったが、生体情報としては音声、指
紋、掌紋、虹彩、網膜などいずれを用いても良い。また
実施例４、６で用いた非生体認証情報の種類も制限され
ない。

【００５４】本発明は上述した実施の形態に限定される
ものではなく、その技術的範囲において種々変形して実
施することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、安
全性と快適性を高い水準で兼ね備えるセキュリティシス
テムを実現することが困難であった従来の生体情報認証
方法を利用して、安全性と快適性のバランスを制御する
ことによる利便性を実現する新たなシステムを提供する
ことができる。また本発明では被認証者の周囲の環境変
動を検知してそれに応じた最適な認証方法を選択するこ
とによって、総合的に認識率の低下を防ぐシステムを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示す図。

【図２】実施例１における認証モードの構成を示す図。

【図３】実施例１における処理手続を示す図。

【図４】実施例２における認証モードの構成を示す図。

【図５】実施例２におけるブロック構成を示す図。

【図６】実施例２における処理手続を示す図。

【図７】実施例３における認証モードの構成を示す図。

【図８】実施例３におけるブロック構成を示す図。

【図９】実施例４装置ａにおけるブロック構成を示す
図。

【図１０】実施例４装置ａにおける処理手続を示す図。

【図１１】実施例４装置ｂにおけるブロック構成を示す
図。

【図１２】実施例４装置ｂにおける処理構成を示す図。

【図１３】実施例５における認証モードの構成を示す
図。

【図１４】実施例５におけるブロック構成を示す図。

【図１５】実施例５における処理構成を示す図。

【図１６】実施例６における認証モードの構成を示す
図。

【図１７】実施例６におけるブロック構成を示す図。

【図１８】実施例６における処理構成を示す図。

【図１９】実施例６における処理構成を示す図。

【図２０】他人排除率と本人通過率との関係を示す図。

【符号の説明】

１ 画像入力部 ２ 顔検出部 ３ 特徴抽出部 ４ 照合部 ５ 認証情報記憶部 ６ モード決定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 薫 大阪府大阪市北区大淀中１丁目１番30号 株式会社東芝関西支社内 (72)発明者 福井 和広 大阪府大阪市北区大淀中１丁目１番30号 株式会社東芝関西支社内 (72)発明者 湯浅 真由美 大阪府大阪市北区大淀中１丁目１番30号 株式会社東芝関西支社内 Ｆターム(参考） 5B043 AA09 BA01 GA13 GA17

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被認証者の生体情報を取得し、その入力
   情報から被認証者の特徴を抽出して生体特徴情報と成す
   生体情報受理手段と、該生体特徴情報と予めカテゴリ別
   に用意されている登録情報とを照合し、該被認証者の属
   するカテゴリを決定する識別手段とを備えた生体情報認
   証装置において、前記生体情報受理手段および識別手段
   のうち少なくとも一方が複数用意されており、それらを
   組み合わせることによって構成される認証論理を用いて
   生体情報認証を行う際、複数の認証論理モードの中から
   一つを選択することにより前記生体情報受理手段および
   識別手段を制御可能なモード管理手段を有することを特
   徴とする生体情報認証装置。
2. 【請求項２】 被認証者の一ないし複数の生体情報から
   特徴抽出を行い一ないし複数の生体特徴情報と成す生体
   情報受理手段と、前記生体特徴情報の一部もしくは全部
   をそれぞれ予めカテゴリ別に用意されている登録情報と
   照合し、被認証者の所属するカテゴリを決定する識別手
   段とを備えた生体情報認証装置において、該生体情報に
   よって分類される複数のモードの中から一つを選択する
   ことにより、複数の生体情報による認証の組み合わせを
   制御可能なモード管理手段を有することを特徴とする生
   体情報認証装置。
3. 【請求項３】 被認証者の生体情報を取得し、その入力
   情報から被認証者の特徴を抽出して生体特徴情報と成す
   生体情報受理手段と、被認証者が所有する非生体認証情
   報を取得する非生体認証情報受理手段と、前記生体情報
   と非生体認証情報の一方もしくは両方をそれぞれ予めカ
   テゴリ別に用意されている登録情報と照合し、被認証者
   の所属するカテゴリを決定する識別手段とを備えた生体
   情報認証装置において、前記生体情報、非生体認証情報
   によって分類される複数のモードの中から一つを選択す
   ることにより生体情報と非生体認証情報による認証の組
   み合わせを制御可能なモード管理手段を有することを特
   徴とする生体情報認証装置。
4. 【請求項４】 前記生体情報受理手段が特徴抽出を行う
   際、前記モード管理手段によって決定されたモードに従
   って特徴抽出方法を変更可能であることを特徴とする請
   求項１，２，３記載の生体情報認証装置。
5. 【請求項５】 前記識別手段が識別を行う際、前記モー
   ド管理手段によって決定されたモードに従って識別方法
   を変更可能であることを特徴とする請求項１，２，３記
   載の生体情報認証装置。
6. 【請求項６】 前記生体情報受理手段が特徴抽出を行う
   際、前記モード管理手段によって決定されたモードに従
   いパラメータ値を操作することによって特徴抽出方法を
   変更可能であることを特徴とする請求項１，２，３記載
   の生体情報認証装置。
7. 【請求項７】 前記識別手段が照合を行う際、前記モー
   ド管理手段によって決定されたモードに従いパラメータ
   値を操作することによって識別方法を変更可能であるこ
   とを特徴とする請求項１，２，３記載の生体情報認証装
   置。
8. 【請求項８】 認証を行う時間帯に応じて前記モード管
   理手段が異なる複数のモードの中から１つのモードを選
   択することを特徴とする請求項１，２，３記載の生体情
   報認証装置。
9. 【請求項９】 周囲の環境条件を検知・取得する環境検
   知手段と、前記検知手段によって得られた環境条件情報
   に基づいて複数のモードの中から１つを決定する前記モ
   ード管理手段を有することを特徴とする請求項１、２，
   ３記載の生体情報認証装置。
10. 【請求項１０】 前記モード管理手段に対して装置外部
    からモードを指定可能であり、該モード管理手段は該指
    定されたモードに従って前記生体情報受理手段と前記識
    別手段の一方もしくは両方の動作を制御可能であること
    を特徴とする請求項１、２，３記載の生体情報認証装
    置。
11. 【請求項１１】 被認証者の生体情報を取得し、その入
    力情報から被認証者の特徴を抽出して生体特徴情報と成
    す生体情報受理ステップと、該生体特徴情報と予めカテ
    ゴリ別に用意されている登録情報とを照合し、該被認証
    者の属するカテゴリを決定する識別ステップとを備えた
    生体情報認証方法において、前記生体情報受理手段およ
    び識別手段のうち少なくとも一方が複数用意されてお
    り、それらを組み合わせることによって構成される認証
    論理を用いて生体情報認証を行う際、複数の認証論理モ
    ードの中から一つを選択することにより前記生体情報受
    理手段および識別手段を制御可能なモード管理ステップ
    を有することを特徴とする生体情報認証方法。