JP2005115481A - 認証システム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 異なる環境下での顔情報を複数用意しておくことにより、どのような環境下においても正しく認証を行うことができる認証システム及びこの認証システムに用いるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供すること。
【解決手段】 認証本人の顔１３を互いに異なる複数の環境下で撮影し、それらの顔情報を、環境に対応したパターン名をつけて顔認証用データベース１６に登録しておく。また、登録されたパターン名と、このパターン名で撮影した認証本人とを対応付けた認証本人特定テーブル１９を設けておく。そして、認証時は、認証対象人の顔１３をカメラ１１で撮影し、この撮影した顔情報と、顔認証用データベース１６に登録された複数の顔情報とを認証処理手段１８で１：Ｎ照合し、最も類似度の高い顔情報を特定する。この特定された顔情報のパターン名から、本人特定テーブル１９により対応する認証本人を特定する。したがって認証時の環境が異なっても、認証対象人を認証本人か否か確実に認証することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、認証対象者が予め登録された認証本人かを認証する認証システム及びこの認証システムに用いられるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。

一般に、計算機システムなど、機密性の高い情報を有する機器の使用に当っては、セキュリティの面から予め特定したユーザにのみ使用許可を与えるようにしている。この場合、機器を使用しようとするものが、使用許可されているユーザか否かを認証する認証システムが必要となる。

これまで、計算機システムにおけるログオン時の認証方式としては、パスワードによるものが一般的であった。しかし、パスワード方式では、パスワードを盗まれてしまったり、簡単なパスワード（本人の名前や、生年月日など）を設定した場合は簡単に破られてしまうという問題があった。また、ログオンのたびに長いパスワードを入力することは面倒であり、利便性に問題がある。

そこで他の方式として、認証本人（許可されているユーザ）の顔の画像情報を登録しておき、認証時にカメラで撮影された認証対象者の顔の画像情報と照合して、登録してあるものかどうかを認証する、いわゆる顔認証方式が採用されるようになってきた。この顔認証は、顔をカメラに向けるだけでよいため利便性はきわめて高い。

このような顔認証を行うためには、カメラによって撮影された顔の画像情報を安定に保つ必要がある。従来から、例えば、撮影対象者がメガネをかけている場合、照明光の反射が撮影画像に与える影響を少なくする必要があり、そのための提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。このように、一定の周囲環境下では、メガネからの反射光の影響を低減するようなことは行われていた。

しかし、顔を撮影する周囲環境が大きく異なる場合（例えば、室内と野外等）、環境によって画像情報が変化するため、同一人物であっても認証できなくなることがある。このため、認証率を上げようとして認証閾値を低く設定すると、他人を本人と認証する、いわゆる他人受理を行う可能性がある。

例えば、顔認証方式を携帯型のパーソナルコンピュータ（以下、パソコン）のログオン時認証に用いた場合、パソコンが携帯型であることから、室内のみならず野外等、異なる環境の下で使用可能であり、認証時における顔の撮影環境がそれぞれ異なる。すなわち、室内と野外では、周囲の光環境が大きく異なるので、撮影された画像情報にも差が生じる。このため、室内で撮影した顔情報を登録していた場合、野外で撮影した顔情報と照合しても、両者の画像情報に差があるため、同一人と認証できない場合がある。
特開平１１−１９１８５６号公報

このように、異なる環境下で認証を行う場合、環境差によってカメラで撮影された顔の画像情報に差が生じ、同一人であっても認証できない場合が生じる。

本発明の目的は、異なる環境下での顔情報を複数用意しておくことにより、使用環境が異なっても正しく認証を行うことができる認証システム及びこの認証システムに用いるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供することにある。

本発明の認証システムは、認証本人の顔を互いに異なる複数の環境下で撮影して得られた複数の顔情報を、前記環境に対応したパターン名をつけて登録した顔認証用データベースと、この顔認証用データベースに登録されたパターン名と、このパターン名で撮影した認証本人とを対応付けた認証本人特定テーブルと、認証対象人の顔を撮影して顔情報を得るカメラと、このカメラで撮影した顔情報と、前記顔認証用データベースに登録された複数の顔情報とを照合し、最も類似度の高い顔情報を特定する認証処理手段と、この認証処理手段により特定された顔情報のパターン名から、前記認証本人特定テーブルにより、このパターン名に対応する認証本人を特定する認証本人特定手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明では、更新指定された顔情報を顔認証用データベースから読出し、画像表示させる更新顔情報表示手段と、更新する新たな顔情報を、前記更新指定された顔情報に代って顔認証用データベースに更新登録させる更新登録手段とを加えるとよい。

また、本発明では、顔認証用データベースにパターン名をつけて登録できる認証本人１人当たりの登録数を、予め設定した数以下に制限することが好ましい。

本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、認証システムを構成するコンピュータが、認証本人の顔を互いに異なる複数の環境下で撮影して得られた複数の顔情報を、前記環境に対応したパターン名をつけて登録し、カメラで撮影した認証対象人の顔情報と、前記登録された複数の顔情報とを照合し、最も類似度の高い顔情報を特定し、特定された顔情報のパターン名から、対応する認証本人を特定するプログラムを記憶している。

また、このコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、そのプログラムが、更新指定された顔情報を読出し、画像表示させ、更新する新たな顔情報を、前記更新指定された顔情報に代って更新登録するプログラムでもある。

これらの発明では、認証本人の顔を互いに異なる複数の環境下で撮影し、それらの顔情報を、環境に対応したパターン名をつけて顔認証用データベースに登録しておく。また、登録されたパターン名と、このパターン名で撮影した認証本人とを対応付けた認証本人特定テーブルを設けておく。そして、認証時は、認証対象人の顔をカメラで撮影し、この撮影した顔情報と、顔認証用データベースに登録された複数の顔情報とを認証処理手段で照合し、最も類似度の高い顔情報を特定する。この特定された顔情報のパターン名から、本人特定テーブルにより対応する認証本人を特定する。したがって認証時の環境が異なっても、認証対象人を認証本人か否か確実に認証することができる。

本発明によれば、認証環境が異なっても、単に顔を撮影するだけで認証対象人が認証本人か否かを確実に認証することができ、異なる環境下での認証率を向上させることができる。

以下、本発明による認証システムの一実施の形態について図面を用いて説明する。

この実施の形態では、パソコンのログオン時において使用対象者の認証を行う場合を例にとって説明する。なお、認証システムは、ログオン対象機器であるパソコンにパッケージソフトなどでプログラムされているものとする。

図1において、１１はカメラ、１２は信号処理手段で、機器使用対象者の顔１３を撮影し、コントローラ１４の指令に基づき、画像情報を出力する。カメラ１１としては、ＵＳＢカメラなど、パソコン用として市販されているものを用いればよい。このカメラ１１は、パソコンのディスプレー上部など、ユーザの顔正面画像を撮影可能な位置に取り付ける。

コントローラ14は、パソコンの制御部により構成されており、各種情報を入力するためのキーボードなどの入力手段１５が接続されている。この入力手段１５は、認証本人の顔情報を登録する際に、認証本人であること確認するためのユーザ名やパスワードの入力に用いられる。

１６は顔認証用データベースで、認証データである顔情報を保持し、且つ特定するためのもので、認証に先立って予め作成しておく。この顔認証用データベース１６には、認証本人（以下、パソコンの使用を許可されているユーザとして説明する）の、互いに異なる複数の環境下で撮影された顔情報を登録する。すなわち、ユーザ毎に互いに異なる複数の環境下、例えば室内、会社事務所、野外、会議室などにおいて、それぞれカメラ１１により撮影され、信号処理手段１２から出力される画像情報（顔情報）を入力し、コントローラ１４の制御に基づき、各環境に対応したパターン名１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，・・・をつけて登録される。

１８は認証処理手段で、コントローラ１４の制御に基づいて認証時に動作し、カメラ１１で撮影され信号処理手段１２から出力される認証対象者の顔１３の画像情報と、顔認証用データベース１６から読み出された顔情報とを１：Ｎ照合する照合エンジンである。顔認証用データベース１６から読み出される顔情報は、ユーザ毎にそれぞれ互いに異なるパターンで撮影され、パターン名と共に予め登録された複数の顔情報であり、認証処理手段１８はこれらの中から、最も類似度の高い顔情報を特定する。

１９は認証本人特定テーブルで、顔認証用データベース１６に各顔情報毎に登録されたパターン名と、このパターン名で撮影した認証本人との対応関係が設定されている。例えば、図４で示すように、各ユーザ（認証本人）名Ａ，Ｂ，・・・と、この登録用の顔画像を撮影した環境を表すパターン名とが対応つけられて設定されている。なお、パターン名は重複する可能性があるので、実際の内部処理では、パターン名に一意のＩＤを付している。

２０は認証本人特定手段で、認証処理手段１８により特定された顔情報のパターン名を認証本人特定テーブル１９に入力し、このパターン名に対応する認証本人を特定する。

次に、顔認証用データベース１６に登録された顔情報を更新する際に使用される各手段の構成を説明する。

２１は更新顔情報表示手段で、入力手段１５などによって更新指定された顔情報を、更新対象の顔情報か否か確認するために顔認証用データベース１６から読出し、ディスプレイ２２に画像表示させる。

２３は更新登録手段で、更新する新たな顔情報を、更新指定された顔情報（確認のために読み出された顔情報でもある）に代って顔認証用データベース１６に、該当するパターン名をつけて更新登録する。すなわち、更新指定された更新対象の顔情報と同じ環境下で、カメラ１１により新たに撮影され、信号処理手段１２から出力される画像情報（顔情報）を、対応するパターン名と共に顔認証用データベース１６に更新登録させる。

次に、図２で示すフローチャートにより、この実施の形態における認証時の動作を説明する。図２のフローチャートは、顔登録フローと顔照合フローとに大別されている。

まず、顔登録フローを説明する。この顔登録は、認証に先立って、パソコンの使用が許可されているユーザを登録する。登録処理が開始されると、登録されるユーザは、図１で示した入力手段１５により認証本人の確認情報としてのユーザ名及びパスワードと、撮影環境に対応する登録パターン名とを入力する（ステップ２０１）。

なお、ユーザが複数の場合、ユーザ名が同じ場合もあるので、その場合はドメイン（例えば、ユーザの組織名称など）も入力し、識別可能とする。また、パスワードを入力するのは、セキュリティ上、ユーザ本人ではない他人を誤って登録しないためである。

次に、顔情報を顔認証用データベース１６に登録する（ステップ２０２）。すなわち、図１のカメラ１１により撮影した情報をキャプチャし、信号処理手段１２から出力された顔情報を、前記登録パターン名１６ａ乃至１６ｄ、・・・をキーにして顔認証用データベース１６に登録する。

顔情報を登録すると、その登録されたパターン名とユーザ名との関係を、図４で示す認証本人特定テーブル１９に保存し（ステップ２０３）、顔登録を終了する。

次に、顔照合フローを説明する。認証開始により、まず、ログオン対象者（認証対象者）は、カメラ１１により顔を撮影する。認証処理手段１８は、カメラにより撮影された認証対象者の顔情報と、顔認証用データベース１６に登録されているすべての顔情報とを照合し（１：Ｎ照合）、最も類似度の高い顔情報を選択し、そのパターン名を特定する（ステップ２０４，２０５）。

次に、特定されたパターン名から、図４で示した認証本人特定テーブル１９を用い、認証本人を特定する（ステップ２０６）。例えば、認証処理手段１８における１：Ｎ照合において、最も類似度の高かった顔情報につけられたパターン名が「室内（家）（ＩＤ１）」であれば、認証対象者は、認証本人「Ａ」であると特定する。

このようにして認証本人が特定されると、パスワードを入力すれば、パソコンをログオンすることができる（ステップ２０７）。

このように、認証対象者は、単にカメラで顔を撮影するだけで、撮影した顔情報と顔認証用データベースに登録されている顔情報との１：Ｎ照合により、認証本人か否かを判定することができ、面倒な操作を伴わないことから利便性が向上する。また、認証本人については、各環境下で撮影された各環境下の顔情報をパターン名をつけて顔認証用データベースに登録しているので、携帯型パソコンのように、使用環境が種々変化する場合でも、確実に使用者本人（認証本人）を特定することができ、顔照合の適用範囲を広くすることができる。

次に、顔情報の更新時における動作を図３により説明する。

一般に、顔照合を行う場合、登録された顔情報は、経年変化や環境変化を伴うため、ある程度の頻度で更新する必要がある。このような更新を行う場合、前述のように、認証本人１人当たり、複数パターンの顔情報を登録していると、複数パターンのうち、どのパターンの顔情報を更新するかわかり難いという問題が生じた。もし、間違って別のパターンに登録してしまうと、同等の顔情報が複数パターン存在することになり、顔の認識率が低下する。

そこで、顔情報の更新に当たり、更新対象の登録パターン及び顔情報を表示して、更新対象を確認できるように構成した。以下、動作を図３により説明する。

まず、更新するユーザ名、パスワードを入力手段１５から入力する（ステップ３０１）。この操作により、該当するユーザ名で登録されているパターン名がディスプレイ２２に表示されるので、更新する登録パターン名を選択する（ステップ３０２）。この操作により、選択されたパターン名に該当する顔情報が顔認証用データベース１６から読み出され、静止画像としてディスプレイ２２に表示される（ステップ３０３）。

更新者は、表示された静止画像により、これが更新すべき顔画像かを確認し、更新ＯＫ（ステップ３０４）であれば、新たに撮影した更新画像を、顔認証用データベース１６の、ユーザ名、パターン名に対応した辞書に登録（ステップ３０５）し、更新を終了する。

このように、顔情報の更新を行う場合、更新対象のパターン名や顔情報を表示して確認できるので、認証本人１人当たり複数パターンの顔情報を登録していても、どのパターンの顔情報を更新すればよいかを確実に把握でき、更新誤りを防止することができる。

また、認証や更新などの上述した一連の機能を実現するプログラムをコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶させることにより、上記認証システムを任意のコンピュータにより実現することができる。

なお、顔認証用データベース１６にパターン名をつけて登録できる認証本人１人当たりの登録数を、予め設定した数（例えば、４パターン）以下に制限するようにしてもよい。このようにすればデータの肥大化を防止し、コンピュータ資源の有効活用化につながる。

また、認証対象として、パソコンのログオン時の認証を例示したが、本発明はこれに限定されず、セキュリティ上、使用者を限定した各種機器の認証に用いてもかまわない。

例えば、携帯電話の個人情報アクセス時の認証に用いると効果は大きい。すなわち、携帯電話は紛失する可能性が比較的高く、もし紛失した場合、携帯電話内に格納されている多数の個人情報が外部に漏れてしまう。これを防ぐために、現在でもパスワードを設定して、パスワード入力により本人認証を行い、個人情報にアクセスできるようにしている。しかし、使用のたびにパスワードを入力することはきわめて面倒であり、携帯電話の利便性を大きく損なうため、実際にはほとんど使用されていなかった。

そこで、携帯電話に本発明の認証システムを適用すると、面倒なパスワード入力を要することなく、顔撮影だけで本人認証を行うことができる。しかも、複数パターンの顔情報を登録してあるので、携帯性により使用環境が異なっても確実に本人認証を行うことができる。また、最近の携帯電話は、カメラ付の機種がほとんどであり、このカメラを利用することにより、新たにカメラを用意することなく、ソフトウエアの変更によりそのまま適用することができる。

本発明による認証システムの一実施の形態を示すシステム構成図である。 同上一実施の形態における顔登録及び顔照合時の動作を説明するフローチャートである。 同上一実施の形態における顔更新時の動作を説明するフローチャートである。 同上一実施の形態で使用する認証本人特定テーブルを示す図である。

符号の説明

１１ カメラ
１３ 顔
１５ 照合情報入力手段
１６ 顔照合用データベース
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、・・・ 登録パターン名
１８ 認証処理手段
１９ 認証本人特定テーブル
２０ 認証本人特定手段
２１ 更新顔情報表示手段
２３ 更新登録手段

Claims (5)

1. 認証本人の顔を互いに異なる複数の環境下で撮影して得られた複数の顔情報を、前記環境に対応したパターン名をつけて登録した顔認証用データベースと、
   この顔認証用データベースに登録されたパターン名と、このパターン名で撮影した認証本人とを対応付けた認証本人特定テーブルと、
   認証対象人の顔を撮影して顔情報を得るカメラと、
   このカメラで撮影した顔情報と、前記顔認証用データベースに登録された複数の顔情報とを照合し、最も類似度の高い顔情報を特定する認証処理手段と、
   この認証処理手段により特定された顔情報のパターン名から、前記認証本人特定テーブルにより、このパターン名に対応する認証本人を特定する認証本人特定手段と、
   を備えたことを特徴とする認証システム。
2. 更新指定された顔情報を顔認証用データベースから読出し、画像表示させる更新顔情報表示手段と、
   更新する新たな顔情報を、前記更新指定された顔情報に代って顔認証用データベースに更新登録させる更新登録手段と、
   を加えたことを特徴とする請求項１に記載の認証システム。
3. 顔認証用データベースにパターン名をつけて登録できる認証本人１人当たりの登録数を、予め設定した数以下に制限することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の認証システム。
4. 認証システムを構成するコンピュータが、
   認証本人の顔を互いに異なる複数の環境下で撮影して得られた複数の顔情報を、前記環境に対応したパターン名をつけて登録し、
   カメラで撮影した認証対象人の顔情報と、前記登録された複数の顔情報とを照合し、最も類似度の高い顔情報を特定し、
   特定された顔情報のパターン名から、対応する認証本人を特定する
   プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
5. 請求項４において、プログラムは、
   更新指定された顔情報を読出し、画像表示させ、
   更新する新たな顔情報を、前記更新指定された顔情報に代って更新登録する
   プログラムであることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

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