JP2009042802A

JP2009042802A - 認証システム

Info

Publication number: JP2009042802A
Application number: JP2007203859A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nakano; 信中野; Toru Baba; 亨馬場
Original assignee: Hitachi Software Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Software Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-08-06
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2009-02-26

Abstract

【課題】生体認証を行ったときに認証エラーが起きても、本人以外のログインを許すことなく、パスワードの漏洩を防ぐことができ、認証精度を向上させると同時に本人認証率を高め、他人受け入れ率の低減を実現する認証システムを提供すること。
【解決手段】撮影手段により取得した生体情報と記憶手段に予め登録しておいた登録済みの生体情報とを照合し、その類似度が許容範囲内であった場合に本人認証を必要とする装置の利用を許可し、許容範囲外であった場合にはエラーを通知した後、生体情報の登録アプリケーションのみの起動を許可し、生体情報の再取得処理を実行する生体情報再取得手段と、再取得した生体情報と前記記憶手段に予め登録しておいた登録済みの生体情報とを照合し、その類似度が許容範囲内であった場合は再取得した生体情報を本人認証を必要とする装置を利用するための生体情報として前記記憶手段に登録する登録手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、人間の指の静脈に関する生体情報を用いて本人認証を行う認証システムに係り、特に、認証エラーのため、ログインできない場合に用いる代替ログイン情報の登録処理に関するものである。

最近では、生体識別装置においては、人間の指紋や網膜を用いた生体認証だけでなく、指の静脈パターンの画像によって識別し認証を行う静脈認証装置が普及してきている。
この静脈認証装置はセキュリテイレベル向上のために、銀行のＡＴＭやマンションや一戸建て会社などに入室する場合に利用されるようになってきた。
また、コンピュータシステムやコンピュータネットワークにログインするときに予め、静脈パターンを登録しておき、従来のＩＤ、パスワードに変えて静脈パターンによってログインできるように、パソコンやサーバなどに接続する周辺機器も利用されている。

図１０は、従来において利用されている静脈認証装置の一例を示す図である。
図１０において、１００１は静脈認証装置の斜視図であり、１００２は上方向から見た図である。
図１０で示される静脈認証装置はパソコンとＵＳＢケーブルで接続され、専用の静脈パターン登録アプリケーションにより、読み取った指静脈情報とパソコンのログインに必要な情報（ＩＤ，パスワード）を対応させて記憶させ、パソコンにログインしたい場合には、パソコンを起動すると、図１１（ａ）のジーナ（ＪＩＮＡ）と呼ばれる静脈認証ログイン画面１１０１が表示され、この案内に従い、所定の指を装置内に入れて認証処理を行う。
静脈認証を行う装置として下記の特許文献１に開示されたものがある。

特開２００２−１４９２６号公報

従来、パソコンやコンピュータネットワークにログインする場合、図１１（ｂ）で示されるログイン画面１１０２を表示し、ＩＤとパスワードを入力してログインを行うことが知られている。
上述している指静脈認証装置では図１１（ａ）に示すような静脈認証ログイン画面１１０１（ＪＩＮＡ）を表示し、静脈認証を行うことにより、ＩＤやパスワードなどを入力することなく、ログインできるようになる。

しかしながら、指紋や静脈情報などの生体情報を用いて認証を行う場合、本人の健康状態、もしくは突発的な怪我などによって生体情報が変化してしまい、本人であるにもかかわらず、正式な認証を得られず、認証エラーを起こしてしまうことがある。
結果としてコンピュータシステムやコンピュータにログインできないと問題が発生する場合がある。
これらの非常時の状態に対応するために、通常、生体認証装置には代替パスワードや回避パスワードによって、システムやコンピュータへのログインが行えるようになっている。

図１２は代替パスワードや回避パスワードの一例である。
指静脈による認証が何度か失敗して認証エラーとなり、ログインできないものとコンピュータ判断した場合、予め設定されているコマンド操作によって、通常のログイン画面１２０１を表示し、予め設定されている回避パスワード１２０２を入力することにより、デスクトップ画面１２０３にログインさせる。
ウインドウ画面ではなく、コンピュータ起動時のＢＩＯＳ画面に設定してあるパスワード入力画面を呼び出すこともある。これらのパスワードを代替パスワードと呼んでいる。
しかし、代替パスワードは、通常、１つの装置群で共通しており、誰もが知っている可能性があり、そのパスワードが漏洩してしまえば、たやすくコンピュータへのログインを許してしまうことになる。
例え、パスワードが装置群で共通となっていなくても、パスワードを漏洩させないために、本人のみが有する生体情報を用いてログインさせることにより、コンピュータシステム、コンピュータへの本人ログインの正当性を確保させることが生体情報を用いた認証装置の目的であり、代替パスワードでコンピュータシステム、コンピュータにログインさせることは生体認証装置の本来の目的とは異なるものと考える。

本発明は、以上の問題点を鑑みてなされたものであり、生体認証を行ったときに認証エラーが起きても、代替パスワードを用いず、本人以外のログインを許すことなく、パスワードの漏洩を防ぐことができ、認証精度を向上させると同時に本人認証率を高め、他人受け入れ率の低減を実現する認証システムを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明に係る認証システムは、人間の指の静脈に関する生体情報を用いて本人認証を行う認証システムであって、生体情報を取得する撮像手段と、該撮影手段により取得した生体情報と記憶手段に予め登録しておいた登録済みの生体情報とを照合し、その類似度が許容範囲内であった場合に本人認証を必要とする装置の利用を許可し、許容範囲外であった場合にはエラーを通知した後、生体情報の登録アプリケーションのみの起動を許可し、生体情報の再取得処理を実行する生体情報再取得手段と、再取得した生体情報と前記記憶手段に予め登録しておいた登録済みの生体情報とを照合し、その類似度が許容範囲内であった場合は再取得した生体情報を本人認証を必要とする装置を利用するための生体情報として前記記憶手段に登録する登録手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る認証システムによれば、認証エラー時には静脈認証用の登録アプリケーションのみの起動を許可し、再度、生体情報の再取得を行い、再取得した生体情報と記憶手段に予め登録しておいた登録済みの生体情報とを照合し、その類似度が許容範囲内であった場合は再取得した生体情報を本人認証を必要とする装置を利用するための生体情報として前記記憶手段に登録する。
これにより、本人認証を必要とする装置がコンピュータであった場合、本人以外のコンピュータへのログインを阻止し、認証精度を向上させると同時に本人認証率を高め、他人受け入れ率の低減させることができる。

以下、本発明に係る認証システムをコンピュータでの起動時のＯＳへのログイン認証に適用した実施形態について説明する。
図１は、第１の実施の形態における認証システムの全体構成を示す説明図である。
本実施形態の認証システムは、例えば一般的な情報処理装置等であるコンピュータ１２０の内部に、コンピュータ１２０が起動する際にこのコンピュータ１２０を操作する登録者の身体に基づいた指情報により認証を行う静脈認証装置１００を備えている。ここで、指情報とは、登録者の身体の指の腹側等の表面から撮像して取得した指の静脈の血管パターンを映した画像情報を含む情報である。
コンピュータ１２０は、静脈認証装置１００に対して信号や情報の送受信を行うＩ／Ｆ１２１と、各構成要素の動作を制御して各種の演算等の処理を行うＣＰＵ１２２と、ＣＰＵ１２２が演算等の処理を行った結果等の情報を一時的に格納するメモリ１２３と、登録者の身体に基づいた指情報等の情報を登録し記憶するＨＤＤ１２４と、コンピュータ１２０を操作する登録者が文字情報等の入力操作や選択操作を行うためのキーボード１２５と、ＣＰＵ１２２が実行したプログラムの処理結果や情報やデータを画面表示する表示手段である液晶ディスプレイ１２６と、コンピュータ１２０の動作中のエラー音等を出力するスピーカ１２７とを備えている。

ＣＰＵ１２２は、静脈認証装置１００から送信された画像情報をメモリ１２３に一時的に格納し、その画像情報から指情報を抽出、取得して暗号化する処理を行い、ＨＤＤ１２４に記憶する機能を有する。また、画像情報に基づいて輝度を算出し、この輝度に応じて静脈認証装置１００内の後述する赤外線光源１０１が発光する赤外線の光量を調節するための処理を行う機能を有する。

静脈認証装置１００は、登録者の指１０５の認証を行うために、指１０５を所定位置に置くための指置き部１０３と、指１０５に対して赤外線を照射する赤外線光源１０１と、赤外線光源１０１が赤外線を発光し照射することにより映し出された指１０５の静脈を撮像するカメラ１０２と、指置き部１０３に指１０５が置かれたことを検出するためのフォトセンサ１０４と、カメラ１０２が撮像した画像のアナログデータをデジタルデータに変換処理するＡ／Ｄ変換器１０６と、Ａ／Ｄ変換器１０６が変換処理したデジタルデータを用いてデジタル情報の画像情報を生成する画像入力部１０７と、ＣＰＵ１２２からＩ／Ｆ１２１を介して送信された発光制御信号に応じて赤外線光源１０１の動作の制御を行う発光制御部１０８とを備えている。

図２は静脈登録用アプリケーション（ＡＰＰ）２０１とＯＳ２０２の関連を示す図である。
静脈認証によるログインを行う場合、ＯＳ２０２はＢＩＯＳ２０３の情報に基づき、静脈認証ログイン画面（ＪＩＮＡ）２０４を呼び出し、静脈登録用アプリケーション（ＡＰＰ）２０１に対して、ＪＩＮＡ２０４を呼び出してログインの準備に入っていることを通知している。

図３は静脈認証ログインに失敗し、仮ログインを行うための手順を示した図である。
コンピュータ画面上に静脈認証ログイン画面（ＪＩＮＡ）が表示され、認証に用いる指を認証装置に置くように指示が表示される（ステップ３０１）。生体認証においては、健康状態によっては本人であっても正しい認証結果を必ず得ることができるとは限らない。そのため、認証エラーによってアクセスが拒否されるケースがある。何度か繰り返した結果、認証できなかった場合（ステップ３０２）、静脈パターン仮ログインを行うための仮ログイン画面（ＪＩＮＡ）が表示される（ステップ３０３）、仮ログインを行ってもそのコンピュータ、ネットワークにアクセスできるわけではなく、静脈パターンログインを行うと、静脈パターンを再度登録させるためのアプリケーションが起動し、その登録開始のための表示がされる（ステップ３０４）。

図４は認証エラーを起こした場合に、回避パスワードを入力させるための表示例である。
コンピュータ画面上に静脈認証ログイン画面（ＪＩＮＡ）が表示され、認証に用いる指を認証装置に置くように指示が表示される（ステップ４０１）、生体認証においては、健康状態によっては本人であっても正しい認証結果を必ず、得ることができるとは限らない、そのため、認証エラーによってアクセスが拒否されるケースがある。何度か繰り返した結果、認証できなかった場合（ステップ４０２）、静脈パターンを再度登録させるためのアプリケーションが起動し、その登録開始のための表示がされる（ステップ４０３）。
次に、かつてログインしていたかどうか、正当な利用者かどうかを確認させるため、予め準備していた回避パスワードを入力させることによって、正当な利用者であるかどうかを判断させるための回避パスワード入力画面が表示される（ステップ４０４）。

図５は正当なログインと、仮ログインの違いで利用できるアプリケーション群を示す図である。
図５から判るるように、正当なログインの場合はログインしたコンピュータにインストールされている全てのアプリケーションの利用が可能ではあるが、仮ログインの場合には静脈登録用のアプリケーション５０１の起動しか許可しないようにしている。
もちろん、アプリケーションだけではなく、コントロールパネルといったそのコンピュータにおいて必須の構成へのアクセスや、格納されているデータに関しても制限を行っている。このグルーピングは任意で設定を換えることはできず、コンピュータの管理者以外には設定変更は許されていないこととすることができる。

図６は、仮ログインを行うまでの処理手順を示すフローチャートである。
コンピュータの電源を投入し、コンピュータを起動すると（ステップ６０１）、コンピュータの起動画面に、図３で示されるような指静脈ログイン画面（ＪＩＮＡ）が表示される（ステップ６０２）。そこで、ユーザは表示されたＪＩＮＡの指示に基づき、指静脈認証装置に対し、指静脈パターンを予め登録しておいた指を挿入する（ステップ６０３）。
すると、指静脈認証装置は入力された指から静脈パターンを読み取るための撮影を行い、予め登録されている指静脈パターンとの比較処理を行う（ステップ６０４）。挿入した指静脈のパターンが登録されていた静脈パターンと一致すれば（ステップ９０５）、コンピュータにログインさせる（ステップ６０６）。
しかし、ステップ６０４で認証処理結果が一致しない場合（ステップ６０７）、すぐにログインを拒否するのでなく、再度、指静脈認証装置において、再認証を行う旨を表示させ、指が再度挿入されたことを確認して、再認証を行う（ステップ６０８）。なお、最初に指を入れて、認証できなかった場合、挿入したカウントとして履歴を保持する。
何度か挿入されたかどうかの履歴回数をチェックし、予め決めてある規定数を超えたかどうかを判断する（ステップ６０９）。規定数を超えて認証できなかった場合は仮ログイン機能を動作させる（ステップ６１０）。

図７は、仮ログイン機能を起動させた後の処理を示すフローチャートである。
図６のステップ６０９で、規定回数までに認証ができなかった場合、仮ログイン機能が動作を始める。まず、仮ログイン機能が起動する起動画面を表示する（ステップ７０１）。
すでにこの段階では指静脈認証処理の規定回数を超えてしまっているので、静脈パターンを登録するためのアプリケーションのみが起動される（ステップ７０２）。
再度、ログインを行うために指を指静脈認証装置内に挿入して、撮影および仮登録の処理を開始する（ステップ７０３）。
次に、挿入された指の静脈の画像撮影を行い（ステップ７０４）、撮影された画像を仮認証画像として登録する（ステップ７０５）。次に、仮認証画像と既に登録済みの静脈パターン登録画像とを照合し、その類似度（近似度）を判定する（ステップ７０６）。
類似度が許容範囲内であれば（ステップ７０７）、既存の登録画像を置き換えるかどうかを判断する（ステップ７０８）。この判断については、近似度の判断時に既存の登録画像の登録年月日（どれくらいの期間が経っているのか）と、その静脈パターンを有する人の年齢（幼児、児童、学生、成人のいずれかの年代によって、指自体の成長速度が異なるため、状況に応じて判断を行う）。
上述の判断基準によって、既に登録されていた既存の静脈パターンが古い、もしくは今度のデータ判定にふさわしくない場合には、既登録画像を削除し（ステップ７０９）、まだ差し替えの必要がない場合には新規登録画像を削除する（ステップ７１０）し、それぞれの静脈パターンによってログインを許可する（ステップ７１１）。
ここで許可されたログインに対して、そのまま全ての登録されたアプリケーション、データへのアクセスにするか、まだ本人と確認されてないものとして、利用できるアプリケーションやデータ範囲に対して制限をかけてもよい。例えば、ステップ７０６で判定された類似度が９０％以上、一致しているならば、明らかに本人であるため、全ての許可を与えても良い。許容範囲の基準点に近い場合（基準に対して10％程度の基準点を上回っているような場合）はまだ本人であること完全に確認が取れたものではないとして、データの利用やネットワークへのログインなどに制限をかける設定にしても良い。本人であるかどうか、別途、予め設定されているパスワードなどを入力させて一致した場合に、本人であることを確認するといった手順をとってもかまわない。

一方、ステップ７０７で類似度が許容範囲外であった場合には、仮ログインで登録させた新規登録画像を削除し（ステップ７１２）、ログインを拒否する（ステップ７１３）。

図８はステップ７０７で類似度を判定するときに利用される静脈パターンの折線化データを示す図である。
本実施形態では、静脈の血管パターンについて折線化ベクトル処理を行い、折線化データ８０１に加工し、さらに折線化データ８０１の交点、分岐点にマークを付けて、その数を静脈画像データ情報ごとに保持しておき、比較対象の折線化データを比較する。

図９は指静脈画像の折線化ベクトル処理を用いた認証アルゴリズを説明するフローチャートである。
まず、赤外線透過光による撮影データから、静脈の血管部分を抽出する（ステップ９０１）。この抽出方法としては追跡始点を設けて、線分の自動追跡が終了するまで繰り返す。
次に抽出した静脈血管データに対して折線化ベクトル処理を施し、曲線を折線ベクトル化する（ステップ９０２）。
次に、折線化された血管画像の折線部、分岐点を抽出する（ステップ９０３）。折線部、分岐点の抽出には折線化ベクトル処理を行った血管に対して、追跡始点を指定し、線分の自動追跡処理を行い、折線、分岐の位置と数を確認する。線分の自動追跡を行う場合、分岐位置は複数の線分に分かれている箇所を抽出すればよいが、折線の位置を判定する場合は、各線分に角部点があるかどうか確認することで折線の頂点を抽出する。
別途、登録してある、認証の基本パターンとなる画像に対してもステップ９０１〜ステップ９０３までの処理を施し、折線部と分岐点の数を抽出しておく。
次に認証の基本パターンと、認証しようとする静脈パターンの折線部、分岐点の数を比較する（ステップ９０４）。折線部、分岐点の数が一致する場合（ステップ９０５）は、次の処理に移行する（ステップ９０６）。
折線部、分岐点の数が一致しない場合には（ステップ９０７）、認証失敗として認証処理を終了する（ステップ９０８）。

本発明に係る認証システムの実施の形態を示す全体構成図である。図１の実施形態においてＯＳと静脈認証ログイン画面及び認証用静脈パターンの登録アプリケーションの関係を示す図である。図１の実施形態において静脈認証による認証エラーが生じた場合に、静脈画像を再度撮影してログインする手順を示すフローチャートである。図１の実施形態において静脈認証による認証エラーが生じた場合に、回避パスワードを入力してログインする手順を示すフローチャートである。仮ログイン、正当ログインに対応するアクセス可能なアプリケーション等のグルーピング例を示す図である。図１の実施形態において仮ログインを行う処理を示すフローチャートである。仮ログインにより新規の指静脈画像の登録を行う処理を示すフローチャートである。静脈パターンの折線ベクトル化データを示す図である。折線化ベクトルデータの交点、交差点を抽出して比較するフローチャートである。認証システムに用いる静脈認証装置の構成を示す説明図である。静脈認証ログイン画面の例を示す図である。静脈認証による認証エラーが生じた場合に回避パスワードによってログインする手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１００静脈認証装置
１０１赤外線光源
１０２カメラ
１０３指置き台
１０４フォトセンサ
１０５指
１０６Ａ／Ｄ変換器
１０７画像入力部
１０８発光制御部
１２０コンピュータ
１２１Ｉ／Ｆ
１２２ＣＰＵ
１２３メモリ
１２４ＨＤＤ
１２５キーボード
１２６液晶ディスプレイ
１２７スピーカ

Claims

人間の指の静脈に関する生体情報を用いて本人認証を行う認証システムであって、
前記生体情報を取得する撮像手段と、
該撮影手段により取得した生体情報と記憶手段に予め登録しておいた登録済みの生体情報とを照合し、その類似度が許容範囲内であった場合に本人認証を必要とする装置の利用を許可し、許容範囲外であった場合にはエラーを通知した後、生体情報の登録アプリケーションのみの起動を許可し、
生体情報の再取得処理を実行する生体情報再取得手段と、再取得した生体情報と前記記憶手段に予め登録しておいた登録済みの生体情報とを照合し、その類似度が許容範囲内であった場合は再取得した生体情報を本人認証を必要とする装置を利用するための生体情報として前記記憶手段に登録する登録手段とを備えることを特徴とする認証システム。