JPH06208611A

JPH06208611A - 個人認証装置

Info

Publication number: JPH06208611A
Application number: JP5002737A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Takeda; 昌弘竹田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-01-11
Filing date: 1993-01-11
Publication date: 1994-07-26

Abstract

(57)【要約】【目的】人によって本人確認許可になりやすい人、不許
可になりやすい人、他人と間違えられやすい人、間違え
られにくい人などのばらつきがなくなる個人認証装置を
提供する。【構成】記憶部１２には、あらかじめ多人数の指から抽
出した指の特徴情報が標準特徴情報として記憶される。
指の特徴情報を登録する際、個人別しきい値決定部１３
は、登録する特徴情報を記憶部１２内の各標準特徴情報
と照合することにより、目標の第二種エラー率になるよ
うに、本人、他人を判定するためのしきい値を個人別に
決定し、登録する特徴情報とともに記憶部１５，１４に
記憶する。照合時、照合部１６は、入力された被照合特
徴情報を記憶部１４内の対応する登録特徴情報と照合す
る。判定部１７は、この照合結果と記憶部１５内の対応
する個人別しきい値とによって本人、他人の判定を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば、重要施設へ
の入退室管理を行なう入退室管理装置などにおいて、個
人の指の画像情報から得られる指の特徴情報を用いて個
人認証を行なう個人認証装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報化社会の発達とともに、特定
エリア（重要施設）への入退室管理などを目的とした人
物の本人確認技術が必要とされている。従来は、暗証番
号や個人認証カード（ＩＤカード）などを用いて本人確
認を行なうことが多かったが、これらは忘却や紛失の可
能性があり、また、第三者から悪用される危険性もあ
り、安全性の限界が問題となってきている。

【０００３】そこで、最近、人間の身体の特徴情報（生
体特徴情報）を用いた個人認証方法が注目されており、
たとえば、指紋、手形、指、目の網膜などの生体特徴情
報を用いた各種の個人認証方式が提案されている。

【０００４】ここで、たとえば、指の特徴情報を用いて
個人認証を行なう個人認証装置について説明する。指に
含まれる特徴情報を用いる個人認証装置は、プリズム、
光源、テレビジョンカメラからなる指画像入力手段によ
って指の画像情報を取込み、指に直交する方向に画像情
報を加算することによって得られる指の特徴情報を用い
て照合を行なうものである。

【０００５】プリズムに指の腹面を当椄すると、指の指
紋や間接部分のしわ模様などによって形成される指の皮
膚の凸凹に起因して、プリズム面に接触するところと接
触しないところがでてくる。この状態で、光源によって
プリズムを通して指の腹面を照明すると、皮膚が接触し
ていない部分では光がプリズム内部で全反射し、入力光
は理想的には全てがテレビジョンカメラに入射する。

【０００６】ところが、指の皮膚が接触している部分で
は、全反射の条件を満たさなくなり、光の拡散が起り、
テレビジョンカメラに入射する光は入力光の一部分にな
る。この結果、皮膚の凸凹に対応したコントラストを持
つ指の画像情報がテレビジョンカメラによって撮像され
る。

【０００７】次に、入力された指の画像情報から指に直
交する方向に画像情報を加算して得られる指の特徴情報
を抽出し、これを個人の特徴情報として、あらかじめ登
録（記憶）しておく。照合時（個人認証時）は、同様に
して得られた指の特徴情報を、登録済みの指の特徴情報
と照合することによって、本人または他人の判定を行な
う。

【０００８】照合時に入力される指の画像情報は、登録
時と完全に同一に入力されることが不可能である。この
ため、登録された特徴情報と照合される指の特徴情報
は、たとえ同一の指によるものでも完全に一致すること
はない。

【０００９】したがって、このような両特徴情報からそ
の一致の度合い（照合値Ｓ）を計算し、これがあらかじ
め設定された値よりも小さい場合は、両特徴情報は同じ
指から抽出されたものと判断するようにしている。すな
わち、適当なしきい値ｒを用いて次のように本人、他人
の判定を行なう。Ｓ≦ｒのとき：本人と判定Ｓ＞ｒのとき：他人と判定

【００１０】ここで、上記しきい値ｒの決定方法につい
て説明する。まず、ｎ人分の特徴情報を１人あたりｍ個
ずつ収集する。なお、ｎとｍは、たとえば、ｎ＝５０
０、ｍ＝５とする。収集したｎ×ｍ個の特徴情報を２個
ずつ組にし、全ての組合わせに対してそれぞれ照合を行
ない、照合値を求めると、_nmＣ₂個の照合結果（照合
値）が得られる。これらのうち、本人間の組合わせは（
_mＣ₂）×ｎ個である。ここで、次のように整理する。本人間の組合わせ総数Ｔ１Ｔ１＝（_mＣ₂）×ｎ他人間の組合わせ総数Ｔ２Ｔ２＝_nmＣ₂−Ｔ１

【００１１】ここで、得られた_nmＣ₂（＝Ｔ１＋Ｔ２）
個の照合結果（照合値）に対して、しきい値ｒで判定を
行なうことを考える。このとき、Ｔ１個の本人間の組合
わせの中で、照合値がｒの値以上になる場合は、本人を
他人と間違える誤り（第一種エラー）であり、この個数
をｅ1 （ｒ）個とすれば、第一種エラー率Ｅ１（ｒ）
は、Ｅ１（ｒ）＝（ｅ1 （ｒ）／Ｔ１）×１００（％）となる。

【００１２】一方、Ｔ２個の他人間の組合わせの中で、
照合値がｒの値よりも小さくなる場合は、他人を本人と
間違える誤り（第二種エラー）であり、この個数をｅ2
（ｒ）個とすれば、第二種エラー率Ｅ２（ｒ）は、Ｅ２（ｒ）＝（ｅ2 （ｒ）／Ｔ２）×１００（％）

【００１３】となる。ｒを照合値のとり得る値の範囲内
で変化させるとき、ｅ1 （ｒ）、ｅ2（ｒ）はｒの関数
になり、それぞれ減少関数、増加関数であるから、Ｅ１
（ｒ）、Ｅ２（ｒ）も同様にそれぞれ減少関数、増加関
数となる。第一種エラー率と第二種エラー率はどちらも
小さくなることが個人認証装置としての理想であるが、
現実には両者はこのように相反する関係にあり、両立さ
せることは困難である。

【００１４】ところで、個人認証装置は、重要エリアへ
の入退室管理のようなセキュリティの確保の目的で使わ
れることが多く、第二種エラー率Ｅ２（ｒ）は充分に小
さくなければならない。そこで、たとえば、Ｅ２（ｒ）
＝０．１％となるようなｒを選び、これを本人、他人判
定のためのしきい値として用いる。そして、ｒの値が決
まることによって、第一種エラー率Ｅ１（ｒ）も決まる
ことになる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の個人認証装置にあっては、本人または他人の判定は、
第二種エラー率をある目標の値（たとえば０．１％）に
なるように、登録者全員に共通の１個のしきい値を用い
て行なっていた。したがって、ここでいう第二種エラー
率は、全体の平均としてのエラー率であることを意味し
ている。第一種エラー率についても同様である。

【００１６】ところで、先にも述べたように、同じ人物
の同じ指による入力が２回行なわれるとき、これが完全
に一致することはない。すなわち、同一の指による複数
回の入力に対して得られる指の特徴情報は、ある範囲の
ばらつきを持つことになる。しかし、このようなばらつ
きは、個人個人によってその範囲が異なっており、全登
録者に一律のしきい値で本人、他人の判定を行なうと、
各個人についてみれば一定のエラー率とはならず、本人
確認許可になりやすい人、不許可になりやすい人などが
生じるという問題があった。

【００１７】そこで、本発明は、人によって本人確認許
可になりやすい人、不許可になりやすい人、他人と間違
えられやすい人、間違えられにくい人などのばらつきが
なくなる個人認証装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の個人認証装置
は、個人の生体情報を入力する生体情報入力手段と、こ
の生体情報入力手段で入力された生体情報から個人の生
体特徴情報を抽出する特徴抽出手段と、あらかじめ複数
の個人の生体特徴情報を標準特徴情報として記憶してお
く第１の記憶手段と、個人の生体特徴情報を登録する
際、前記生体情報入力手段および特徴抽出手段を経て得
られる生体特徴情報を前記第１の記憶手段に記憶されて
いる各標準特徴情報とそれぞれ照合することにより、得
られた複数の照合結果から所定の他人誤認識率となるし
きい値を決定する個人別しきい値決定手段と、この個人
別しきい値決定手段で決定された個人別しきい値を、そ
の個人別しきい値を決定する際に用いた前記特徴抽出手
段から得られる生体特徴情報と対応させて記憶する第２
の記憶手段と、個人認証を行なう際、、前記生体情報入
力手段および特徴抽出手段を経て得られる生体特徴情報
を、前記第２の記憶手段に記憶されている対応する生体
特徴情報と照合する照合手段と、この照合手段の照合結
果と前記第２の記憶手段に記憶されている対応する個人
別しきい値とによって本人または他人の判定を行なう判
定手段とを具備している。

【００１９】

【作用】本人または他人を判定するためのしきい値を、
あらかじめ個人の生体特徴情報を登録する際に、この生
体特徴情報をあらかじめ記憶してある複数の標準特徴情
報と照合することによって、目標の第二種エラー率（お
よび第一種エラー率）になるように個人別に決定するこ
とにより、複数の登録者それぞれが同じ第二種エラー率
を持つようになり、人によって本人確認許可になりやす
い人、不許可になりやすい人、他人と間違えられやすい
人、間違えられにくい人などのばらつきがなくなる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。

【００２１】図１は、本実施例に係る例えば指の特徴情
報を用いた個人認証装置を示すものである。図におい
て、１は照合すべき指２の画像情報を入力するための画
像情報入力部（生体情報入力手段）であり、たとえば、
指置き台３と、この指置き台３のほぼ中央部に埋設され
たプリズム４とからなる指置き部５、指置き部５のプリ
ズム４上に置かれた指２の腹面を照明する光源６、プリ
ズム４上の指当接面での反射光を受光して電気信号に変
換する、たとえば、ＣＣＤ形のテレビジョンカメラ（以
下、ＴＶカメラと略称する）７によって構成されてい
る。８はＡ／Ｄ変換器で、ＴＶカメラ７から得られる画
像信号を例えば５１２×５１２画素、量子化ビット数８
のデジタル画像情報ＩＭ（ｘ，ｙ）（0 ≦ｘ≦511 、0 ≦ｙ≦511 ）に変換する。

【００２２】９はＡ／Ｄ変換器８から出力される画像情
報を指２の直交方向に加算することにより、数１に示す
ように、指２の特徴情報Ｐ（ｘ）を抽出する特徴抽出部
（特徴抽出手段）で、制御部１０に接続されている。こ
こに、図２（Ａ）は指２の画像情報ＩＭ（ｘ，ｙ）の一
例を示し、図２（Ｂ）はこの画像情報から抽出された指
２の特徴情報Ｐ（ｘ）の一例を示している。

【００２３】

【数１】

【００２４】１０は全体的な制御を司る制御部で、たと
えば、ＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニッ
ト）などを主体に構成されている。１１は暗証番号など
を入力する操作部で、キーボードなどによって構成され
ており、制御部１０に接続されている。

【００２５】１２はあらかじめ多人数の指から抽出した
指の特徴情報が標準特徴情報として記憶される標準特徴
情報記憶部（第１の記憶手段）で、たとえば、光ディス
ク装置、ハードディスク装置、あるいは、磁気ディスク
装置などによって構成されており、制御部１０に接続さ
れている。１３は後で詳細を説明するような処理によっ
て、本人または他人を判定するための個人別しきい値を
決定する個人別しきい値決定部（個人別しきい値決定手
段）で、制御部１０に接続されている。

【００２６】１４は登録者の指の特徴情報を暗証番号と
ともにあらかじめ記憶しておく登録特徴情報記憶部（第
２の記憶手段）で、制御部１０に接続されている。１５
は個人別しきい値決定部１３で決定された個人別しきい
値を記憶する個人別しきい値記憶部（第２の記憶手段）
で、制御部１０に接続されている。

【００２７】１６は照合のために入力された指の特徴情
報と登録特徴情報記憶部１４に記憶された指の特徴情報
との照合を行なう照合部（照合手段）で、制御部１０に
接続されている。１７は照合部１６の照合結果と個人別
しきい値記憶部１５に記憶されている個人別しきい値と
に基づき本人または他人の判定を行なう判定部（判定手
段）で、制御部１０に接続されている。１８は操作案内
や異常報知などを行なう出力部で、たとえば、ランプや
ブザーなどによって構成されており、制御部１０に接続
されている。次に、上記のような構成において動作を説
明する。

【００２８】プリズム４上に指２の少なくとも第一関節
および第二間接部分を含むように指２の腹面を当接す
る。指２の皮膚には指紋や間接部分の筋模様などに起因
する凸凹が形成されており、凸部分はプリズム４上に接
触し、凹部分は接触しない。光源６からプリズム４を通
して指２の腹面を照明すると、指２の腹面の凸凹のう
ち、凹部分では光は全反射し、凸部分では光が拡散す
る。このため、ＴＶカメラ７では、指２表面の皮膚の凸
凹に対応した画像情報を撮像することができる。こうし
て得られた指２の画像情報は、Ａ／Ｄ変換器８で例えば
５１２×５１２の画素、量子化ビット数８のデジタル画
像情報ＩＭ（ｘ，ｙ）（0 ≦ｘ≦511 、0 ≦ｙ≦511 ）

【００２９】に変換される。ここで、指２の画像情報
は、図２（Ａ）に示すように、指２の長手方向がｘ軸に
平行になるように、あらかじめＴＶカメラ７とプリズム
４との位置を設定しておくものとする。次に、特徴抽出
部９において、上記のように変換された画像情報ＩＭ
（ｘ，ｙ）から、前記数１を用いて指２の特徴情報Ｐ
（ｘ）を抽出する。次に、指２の特徴情報の照合方法に
ついて説明する。２つの特徴情報Ｐ１（ｘ）とＰ２
（ｘ）とを数２および数３を用いて照合する。

【００３０】

【数２】

【００３１】

【数３】ここで、Ｓを特徴情報Ｐ１（ｘ）とＰ２（ｘ）との照合
値として定義し、簡単にするために次のように表現す
る。Ｓ＝Ｖ（Ｐ１（ｘ），Ｐ２（ｘ））

【００３２】Ｓは「０」から「１」までの値をとる両特
徴情報の間の一種の距離と考えられ、Ｓの値が小さいほ
ど両特徴情報が似ているものと考え、両者が完全に一致
している場合はＳの値は「０」になる。一般的には、し
きい値ｒを用いて次のように本人または他人の判定を行
なう。Ｓ≦ｒのとき：本人と判定Ｓ＞ｒのとき：他人と判定本発明においては、このしきい値ｒを各個人別に決定す
ることを最も特徴としており、以下、その方法および使
い方について３つに分けて詳細に説明する。

【００３３】まず、標準特徴情報の作成について説明す
る。指の特徴情報の登録に先立ち、標準特徴情報記憶部
１２に多人数（たとえば、１００００人）の指から抽出
した指の特徴情報（以下、これを標準特徴情報と呼ぶ）
を記憶しておく必要がある。図３に標準特徴情報の作成
のための手順をフローチャートで示す。これまでに述べ
たものと同じ方法により、指の特徴情報を１人につき１
個ずつ収集し、これをＰＳｉ（ｘ）とする。ＰＳｉ（ｘ）（ｉ＝１，２，…，ｎ）

【００３４】ｎは現在までの指の特徴情報の登録個数で
あり、１人登録するごとに、これに１つずつ加算して行
く。なお、標準特徴情報への登録は、１人１度限りで、
同じ人が何度も重複しないようにする。また、ここで標
準特徴情報に登録する人は、本個人認証装置で例えば入
退室管理などをされる登録者（利用者）である必要はな
い。

【００３５】ところで、標準特徴情報の収集は、入退室
用の指の特徴情報の登録や照合を行なう個人認証装置で
行なってもかまわないが、非情に多人数を対象とするた
め、一般的には膨大な時間を要する。したがって、この
作業は、あらかじめ同じ性能を有する別の装置で収集を
行なっておき、登録および照合用の個人認証装置に同じ
標準特徴情報をコピーするのが現実的である。

【００３６】このため、本実施例においては、標準特徴
情報記憶部１２は、たとえば、可搬形の光ディスク装置
などで構成されており、別の装置で収集して作成された
標準特徴情報のコピーを光ディスクに記憶して、登録お
よび照合用の個人認証装置にセットして用いる。

【００３７】次に、指の特徴情報の登録について説明す
る。本個人認証装置を用いて、たとえば入退室管理をさ
れる登録者（利用者）の指の特徴情報の登録であり、図
４に指の特徴情報の登録のための手順をフローチャート
で示す。

【００３８】登録者には、あらかじめシステム管理者か
ら暗証番号としてのシリアルナンバｊが与えられてい
る。登録作業においては、まず、操作部１１からこのシ
リアルナンバｊを入力する。そして、プリズム４上に指
２を置き、指２の画像情報を入力し、指２の特徴情報Ｐ
ｊ（ｘ）が得られているものとする。個人別しきい値決
定部１３は、この登録特徴情報Ｐｊ（ｘ）を、標準特徴
情報記憶部１２内の標準特徴情報ＰＳｉ（ｘ）の全てと
照合を行ない、それらの照合結果、すなわち、ｎ個の照
合値Ｓｉを求める。Ｓｉ＝Ｖ（Ｐｊ（ｘ），ＰＳｉ（ｘ））（ｉ＝１，２，…，ｎ）次に、ここで得られたｎ個の照合値（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，……，Ｓｎ）を小さい順に並び変え、（ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３，……，ＳＳｎ）とする。そして、この中から目標とする第二種エラー率
Ｅ２（たとえば０．１％）に相当する個数（ｎ×０．０
０１個）を照合値の小さい順に選ぶ。ｋ＝［ｎ×Ｅ２／１００］（［］はガウス記号）

【００３９】このとき、小さい方からｋ個目まで（ＳＳ
１，ＳＳ２，ＳＳ３，……，ＳＳｋ）が、登録用の特徴
情報Ｐｊ（ｘ）に対して第二種エラーを発生させる対象
となるものであるから、この内の最大値、すなわち、Ｓ
Ｓｋをこの登録者の個人別しきい値ｒｊ＝ＳＳｋとして選べば、この登録者の第二種エラー率は目標通り
Ｅ２（％）となる。

【００４０】こうして決定したしきい値ｒｊは、制御部
１０の制御によって、登録特徴情報Ｐｊ（ｘ）ととも
に、それぞれ個人別しきい値記憶部１５、登録特徴情報
記憶部１４に記憶される。

【００４１】次に、照合処理（個人認証処理）につい
て、図５に示すフローチャートを参照して説明する。ま
ず、被照合者は、与えられた暗証番号としてのシリアル
ナンバｊを操作部１１から入力する。制御部１０は、こ
の入力されたシリアルナンバｊを受けて、該当するエリ
アに格納されている登録特徴情報Ｐｊ（ｘ）と個人別し
きい値ｒｊをそれぞれ登録特徴情報記憶部１４、個人別
しきい値記憶部１５から読出す。

【００４２】一方、被照合者は、出力部１８のランプな
どによってプリズム４上に指２を置くよう指示を受ける
ことにより、指２の特徴情報Ｐ（ｘ）が抽出される。制
御部１０では、登録特徴情報記憶部１４から読出した登
録特徴情報Ｐｊ（ｘ）と、抽出された被照合特徴情報Ｐ
（ｘ）とを照合部１６に送り、次式によって照合処理を
行なう。Ｓ＝Ｖ（Ｐ（ｘ），Ｐｊ（ｘ））

【００４３】そして、制御部１０は、この照合結果（照
合値Ｓ）を、個人別しきい値記憶部１５から読出した個
人別しきい値ｒｊとともに判定部１７に送ることによ
り、次式を用いて本人または他人の判定処理を行なう。Ｓ≦ｒｊのとき：本人と判定Ｓ＞ｒｊのとき：他人と判定

【００４４】以上説明したように上記実施例によれば、
本人または他人を判定するためのしきい値を、あらかじ
め指の特徴情報を登録する際に、この特徴情報をあらか
じめ収集して記憶してある多人数の標準特徴情報と照合
することによって、目標の第二種エラー率（および第一
種エラー率）になるように個人別に決定するので、複数
人の登録者それぞれが同じ第二種エラー率を持つように
なる。したがって、人によって通過しやすい人、しにく
い人、他人と間違えられやすい人、間違えられにくい人
などのばらつきがなくなる。

【００４５】なお、前記実施例では、指の画像情報から
指の直交方向に画像情報を加算して得られる信号を指の
特徴情報として用いる個人認証装置を例にあげて説明し
てきたが、本発明はこれに限定されるものでなく、たと
えば、指紋、手形、目の網膜などの特徴情報を用いる個
人認証装置にも同様に適用することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、人
によって本人確認許可になりやすい人、不許可になりや
すい人、他人と間違えられやすい人、間違えられにくい
人などのばらつきがなくなる個人認証装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る個人認証装置の構成を
示すブロック図。

【図２】指の画像情報および指の特徴情報の一例を示す
図。

【図３】標準特徴情報の作成のための手順を示すフロー
チャート。

【図４】指の特徴情報の登録のための手順を示すフロー
チャート。

【図５】照合処理を説明するための手順を示すフローチ
ャート。

【符号の説明】

１……画像情報入力部（生体情報入力手段）、８……Ａ
／Ｄ変換器、９……特徴抽出部（特徴抽出手段）、１０
……制御部、１１……操作部、１２……標準特徴情報記
憶部（第１の記憶手段）、１３……個人別しきい値決定
部（個人別しきい値決定手段）、１４……登録特徴情報
記憶部（第２の記憶手段）、１５……個人別しきい値記
憶部（第２の記憶手段）、１６……照合部（照合手
段）、１７……判定部（判定手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】個人の生体情報を入力する生体情報入力
手段と、この生体情報入力手段で入力された生体情報から個人の
生体特徴情報を抽出する特徴抽出手段と、あらかじめ複数の個人の生体特徴情報を標準特徴情報と
して記憶しておく第１の記憶手段と、個人の生体特徴情報を登録する際、前記生体情報入力手
段および特徴抽出手段を経て得られる生体特徴情報を前
記第１の記憶手段に記憶されている各標準特徴情報とそ
れぞれ照合することにより、得られた複数の照合結果か
ら所定の他人誤認識率となるしきい値を決定する個人別
しきい値決定手段と、この個人別しきい値決定手段で決定された個人別しきい
値を、その個人別しきい値を決定する際に用いた前記特
徴抽出手段から得られる生体特徴情報と対応させて記憶
する第２の記憶手段と、個人認証を行なう際、、前記生体情報入力手段および特
徴抽出手段を経て得られる生体特徴情報を、前記第２の
記憶手段に記憶されている対応する生体特徴情報と照合
する照合手段と、この照合手段の照合結果と前記第２の記憶手段に記憶さ
れている対応する個人別しきい値とによって本人または
他人の判定を行なう判定手段とを具備したことを特徴と
する個人認証装置。