JPH0370239B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は入力された例えば音声パターンに従つ
て予め登録された個人を照合識別することのでき
る個人照合装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕 金融業務や建物の入出管理業務にあつては、そ
の防犯対策上、個人の照合、確認が極めて重要で
ある。現在、代表的な個人照合法として、例えば
銀行業務におけるIDカード法が広く知られてい
る。このIDカード法は、IDカードに磁気記録さ
れた予め登録したID番号と、新たにテンキーを
用いて入力されたID番号とを照合して個人を確
認するもので、その論理構成が簡単であり、確実
な照合を行い得ることから広く普及している。

然し乍ら、このIDカード法ではIDカードを紛
失したり、或いは登録したID番号を忘れたりし
て実際上、上記照合が不能となると云う不具合を
有している。また紛失したIDカードに記録され
ているID番号が何等かの手段によつて第三者に
知れた場合、これによつて誤つた個人照合が行わ
れて上記IDカードの不正使用がなされる慮れも
ある。

そこで最近では上述したID番号の代りに個人
特有な音声、手型、手書文字等の特徴パターンを
利用した個人照合が種々試みられている。しか
し、登録されたパターンとの完全一致をとること
や、特徴値判定と云つた簡単な手法によつて個人
照合処理を行つているだけなので、十分高い照合
率を得るに至つていない。これ故、実用化には未
だ幾つかの問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、入力されたパタ
ーンに従つて予め登録された個人を簡易に、且つ
確実に識別して個人照合を行うことのできる実用
性の高い個人照合装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係る個人照合装置では、個人毎に定め
たキーコードについて各個人が入力した音声等の
パターン（登録入力パターン）から、そのキーコ
ードについての標準パターンの成分を除去した第
１の残差パターンを生成して、これを個人照合用
パターンとして予め登録しておく。

被照合者により音声等の入力パターンが入力さ
れると、その入力パターンのカテゴリを認識し、
これと同一カテゴリの標準パターンを入力パター
ンから除去した第２の残差パターンを生成する。
そして、この第２の残差パターンと先に登録され
た個人照合用パターンとを照合して被照合者を個
人照合する。

〔発明の効果〕

従つて本発明によれば、照合処理に供されるパ
ターンが、標準パターン成分を除去した個人性の
強いものとなつているので、極めて効果的で、し
かも確実な個人照合を行うことが可能となる。し
かも、登録入力パターンから標準パターン成分を
除去すると云う簡単な処理によつて個人性の強い
パターンを得るので、照合処理の確実化を図り
得、その実用的利点は多大である。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例につき
説明する。

第１図は実施例装置の概略構成図であり、音声
認識装置１、個人照合装置２、音声応答装置３、
そしてこれらの処理動作を制御するシステム制御
装置４により構成される。マイクロホン５より入
力される音声信号は前記音声認識装置１に入力さ
れ、認識処理される。この音声認識装置１は、上
記入力された音声信号を、例えばバンド・パス・
フイルタ群により構成される音声入力部１１にて
周波数分析する等して特徴パラメータに変換して
いる。この音声入力部１１にて変換された上記音
声信号の特徴パラメータは、前処理部１２を介し
て音声区間検出や、時間軸正規化等の処理が施さ
れたのち、認識部１３に転送される。この認識部
１３は、辞書記憶部１４に予め登録された音声の
標準パラメータ（特徴パターン）と上記入力音声
の特徴パラメータとの類似度計算を行う等して上
記音声のカテゴリを認識するものである。そし
て、この認識結果である音声のコード列信号が上
記音声の特徴パターンと共に個人照合装置２に与
えられるようになつている。

しかして個人照合装置２では、前記音声の特徴
パターンを個人特徴抽出部１６に入力し、前記コ
ード列信号によつて示される音声の標準パターン
を前記辞書記憶部１４から読出してこれを前記特
徴パターンより差引いている。これにより、入力
された音声の個人特有な特徴成分のみが残差パタ
ーン（第２の残差パターン）として求められるよ
うになつている。この残差パターンが個人照合部
１７に供給され、個人照合用辞書記憶部１８に予
め登録されている個人照合用パターンとの照合が
行われるようになつている。尚、この辞書記憶部
１８に登録されている個人照合用パターンは、予
め個人が定めたキーコードの上記個人の発声した
音声パターンから標準パターンの成分を除去して
生成した残差パターン（第１の残差パターン）で
ある。この個人照合用パターンも、上述した音声
確認装置１による処理と、個人特徴抽出部１６に
よる処理とにより求められる。そして、この個人
照合結果は、前記音声応答装置３からスピーカ６
を介して音声応答される。

さて、このように構成された本装置における個
人照合用パターンの辞書登録と、この辞書登録さ
れた個人照合用パターンを用いた入力パターンに
従う個人照合処理は次のようにして行われる。

今、個人照合に用いられるキーコードの音声や
文字等のパターンをベクトルf^(l)で表わすものとす
る。ここでｌは上記パターンが属するカテゴリ
（ｌ＝1.2.3〜Ｌ）を示す。一方、カテゴリｌの標
準パターン^(l)は、例えば不特定多数の人から得
られた上記カテゴリｌのパターンの集合｛f_j ^(l)
（x_i）｝より求められる。但し、上記ｊは（ｊ＝
1.2.3…Jl）として示される。この標準パターン
^(l)は、上記パターンの集合｛f_j ^(l)（x_i）｝から、従
来の複合類似度法や混合類似度法における標準パ
ターンの作成と同様にして、｛f_j ^(l)（x_i）｝の特性
核 K_(xi,xi′₎＝ 〓^j f_j(xi)f_j(xi) の固有ベクトルを｛φ^(l) _n｝として、 ^(l)＝｛φ^(l) _n｝（ｍ＝1.2.〜M_l） として定義されるものであつて、与えられたパタ
ーンの集合｛f^(l) _j｝の平均的パターン、或いは代表
的な変形パターンを示すもので、最小２乗的な意
味での最適近似表現されたものとなる。そして、
その標準パターン｛φ^(l) _n｝は、同一のカテゴリｌ
について相互に直交関係を為す辞書として与えら
れる。

さて、特定の個人αが個人照合の為に登録する
キーコードの音声パターンをgα^(l)として示す。こ
の音声パターンgα^(l)は、上記個人αの発声により
音声入力されるものであつて、個人αの特性を示
す特有の歪を持つたカテゴリ−ｌのパターンとな
つている。しかして本装置では、上記個人の音声
パターンgα^(l)から、前述した同じカテゴリｌの標
準パターンである平均的パターン成分φ^(l) _nを除去
し、上述した個人の特性を強調した残差パターン
hα^(l)を求め、これを個人照合用パターンとして前
記記憶部１８に辞書登録している。即ち、上記残
差パターンhα^(l)は例えば次のようにして求められ
る。

但し、上式中（・）はパターン・ベクトルの内
積処理を示しており、‖ ‖はノルムを示してい
る。この式に示される分母項は正規化の為に導入
されたものであつて、これを１として演算の簡易
化を図ることが可能である。このようにして複数
の個人がそれぞれ定めたキーコードの上記各個人
が入力した登録入力パターンに基づく個人照合用
パターンが各々求められて、個人照合用辞書記憶
部１８に、例えばカテゴリ別に分類されて辞書登
録される。

さて、上記の如く各個人の照合用パターンh^(l)
が予め辞書登録されたのち、被照合者の個人照合
は次のようにして行われる。上記被照合者が音声
等によつてパターンＰを入力すると、このパター
ンＰに対して前述した標準パターンの成分除去が
同様に行われ、その残差パターンq^(l)が求められ
る。

但し、この処理は上記入力パターンＰと同じカ
テゴリｌの標準パターンφ^(l)/mを用いて行われる
ことは云うまでもない。しかして個人照合部１７
は、この入力パターンＰに対して求められた残差
パターンq^(l)と、前記辞書記憶部１８に予め登録
された各個人の照合用パターンh^(l)とを遂次照合
して個人照合を行う。この照合は、公知の単純類
似度法や複合類似度法等を適宜用いて行われる。
例えば上記パターンq^(l)とhα^(l)との類似度Ｓ（q^(l)，
hα^(l)）は次のようにして求められる。

Ｓ（q^(l)，hα^(l)）＝（q^(l)，hα^(l)／‖q^(l)‖・‖
hα^(l)‖ そして、このようにして求められた類似度結果
に従う個人照合判定は、その判定閾値をθ₁として Ｓ（q^(l)，hα^(l)）≧θ₁ なる条件で、被照合者が個人αであり、 Ｓ（q^(l)，hα^(l)）＜θ₁ なる条件で上記被照合者が個人αでないとして行
われる。

また辞書登録されている照合用パターンhα^(l)が
複数個存在する場合には、つまり同じカテゴリを
定めた複数の個人が存在する場合にその各々につ
いて類似度値を求める。そして、その中で最大
（若しくは最小）の値を示す最大類似度S^(l) _naxと、
その次に位置する類似度S^(l) _oextとをそれぞれ求め、 S^(l) _nax＝Max｛Ｓ（q^(l)，hα^(l)）｜α｝＞θ₂， および S^(l) _nax−S^(l) _oext＞θ₃ なる条件判定を行い、これらの条件が満たされる
場合にのみ、被照合者を個人αであると判定する
ようにすればよい。但し、上記θ₂，θ₃はそれぞれ
所定の定数からなる判定閾値である。

以上のように、本装置によれば、個人性の強い
入力パターンと標準パターンとの残差パターンを
用いて個人照合を行うので、その照合精度が非常
に高い。しかも、入力パターンから、カテゴリを
同じくする標準パターンの成分を除去し、個人性
の強い残差パターンを求めて個人照合を行うと云
う、個人の特徴を効果的に利用して照合を行うの
で、誤つた照合結果を得る慮れがなく、その実用
的利点は絶大である。更には上述した処理がさほ
ど複雑でないから、装置を簡易に実現できると云
う効果も奏する。

尚、上記照合処理を実行制御するシステム制御
装置４は、例えば第２図に示すように、その制御
プロセスを実行するようにすればよい。

即ち、個人が設定するキーコードが、例えば０
〜９、ア、イ〜ンから選択されたｎ個のコードに
よつて与えられるものとする。この場合、先ずス
テツプ２１に示すようにｎ桁のコードの音声を発
声入力し、これをステツプ２２において音声認識
し、ｎ桁の音声コードに変換する。この処理を音
声認識装置１に行わしめる。しかして制御装置４
において、ステツプ２３に示されるように上記ｎ
桁の音声コードで示されるキーワードが個人照合
用として登録されているか否かを判定する。上記
音声コードが未登録の場合にはこれをリジエクト
し、また登録されている場合には次の処理に進め
る。そして、ステツプ２４として、個人特徴抽出
部１６に個人の特徴パラメータ（残差パターン）
の抽出を行わしめ、しかるのちステツプ２５，２
６にて辞書検索、照合処理を行わしめる。この照
合処理は前述したように類似度計算等によつて行
われる。そして、ステツプ２７において前述した
ような照合結果の条件判定を行い、被照合者に対
する個人を判定する。まれにこれによつて個人が
特定されない場合には、これをリジエクトする。
そして、このリジエクトにより、上述した照合処
理の再試行や、入力手順のガイダンス等が行われ
る。

以上説明したように本装置における照合処理の
制御フローも非常に簡単であり、特別な照合手順
を特に必要としない。また類似度法等は、公知の
手法をそのまま利用することができる。更にま
た、照合に用いるパターンの種類を増やすだけ
で、更に高精度な照合を行うことを可能とする等
の効果をも奏する。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。実施例では照合パターンを音声として与え
たが、手書き文字等であつてもよい。この場合、
入力装置としてタブレツト等を用い、また特徴パ
ラメータも文字線分やその濃度に関する特徴等と
して与えるようにすればよい。更に、照合法自体
の手法、つまり類似度計算法等は仕様に応じて定
めればよい。要するに本発明はその要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の概略構成図、
第２図は実施例装置における処理制御フローの一
例を示す図である。 １……音声認識装置、２……個人照合装置、３
……音声応答部、４……システム制御装置、５…
…マイクロホン、６……スピーカ、１３……認識
部、１４……辞書記憶部、１６……個人特徴抽出
部、１７……個人照合部、１８……個人照合用辞
書記憶部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 個人毎に定めたキーコードについて各個人が
   入力したパターンから、前記キーコードについて
   の標準パターンの成分を除去した第１の残差パタ
   ーンを生成する手段と、 この手段により生成された第１の残差パターン
   を個人照合用パターンとして登録する登録手段
   と、 被照合者により入力された入力パターンのカテ
   ゴリを確認する手段と、 この手段により認識されたカテゴリと同一カテ
   ゴリの標準パターンを前記入力パターンから除去
   した第２の残差パターンを生成する手段と、 この手段により生成された第２の残差パターン
   と前記登録手段により登録された個人照合用パタ
   ーンとを照合して被照合者を個人照合する手段と
   を具備することを特徴とする個人照合装置。