JP2895803B2 - サイン等の認証装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、手書きされたサ
イン等の真偽を識別するためのサイン等の認証装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】我国において、提出書類、契約書類等の
個人識別は、印鑑が主流である。しかしながら、取引等
の国際化から欧米諸国と同様にサインによる個人識別も
普及してきている。このサインの偽造対策としては、肉
眼による鑑定のほか、科学的なサイン真偽識別装置が実
用化され、使用されつつあるのが現状である。これまで
に、提案されたサイン真偽識別装置の多くは、サインの
筆跡全体画像を予め登録してある本人のサイン筆跡全体
画像とパターン・マッチングを行うか、筆跡の中の特徴
点（例えば、筆跡の端点や交差点など）の位置情報を予
め登録してある本人の筆跡の中の特徴点の位置情報と比
較するとか、同様に一連の筆圧変化情報を比較するな
ど、単一の因子の変化に着目したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の簡単な
因子によるサインの偽造識別装置では、サインの偽造を
意図する者がある程度の訓練で習熟した後に、他人に似
せて偽造したサインを正確に識別することは困難であ
り、時には偽造サインでありながら、真のサインである
と誤識別することもあるという問題があった。

【０００４】この発明は上記問題点に着目してなされた
ものであって、単に記載されたサインの全体画像のみな
らず、筆記過程の特徴などをも比較して、より精度の高
いサイン等の認証装置を提供することを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この出願の特許請求の範
囲の請求項１に係るサイン等の認証装置は、被記録対象
に手書き記録するための筆記手段と、この筆記手段の先
端表面周囲の被記録面を撮像する撮像手段と、前記撮像
手段から得られる筆跡データから筆跡ベクトル情報、筆
速情報、ペン保持傾斜角情報、黒／白ドット構成比情報
の４つの認証因子を抽出する認証因子抽出手段と、この
抽出された４つの認証因子を登録記憶する登録記憶手段
と、手書きによる筆跡データから検出された４つの認証
因子と予め登録された４つの認証因子を照合する照合手
段とを備えている。

【０００６】このサイン等の認証装置では、筆跡ベクト
ル情報、筆速情報、ペン保持傾斜角情報、黒／白ドット
構成比情報の４つの認証因子を採用する。一般にサイン
を行った後の全体画像パターンの比較では、相違が表れ
てない筆記のくせは、個人毎にあるものである。例え
ば、筆記速度の速い人と遅い人、書き出しはゆっくりで
あるが終わりの方で速くなる人とそうでない人、ペンを
立てる人と寝かす人、等の場合でも、このサイン等の認
証装置では、確実にその差異を識別することができ、認
証精度を上げることができる。

【０００７】また、請求項２に係るサイン等の認証装置
は、請求項１の構成に、さらに筆記手段による手書き応
力による応力を検出する応力センサを備え、応力センサ
と撮像手段から得られる筆跡データから筆跡ベクトル情
報、筆速情報、ペン保持傾斜角情報、黒／白ドット構成
比情報、筆圧情報の５つの認証因子を抽出するようにし
たものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施
形態サイン認証システム（サイン認証装置）の基本構成
を示すブロック図である。この実施形態サイン認証シス
テムは、筆跡データを取込む筆跡データ取込み部１と、
取込まれた筆跡データから認証のための５つの認証因子
を抽出し、生成する５認証因子抽出・生成部２と、登録
モードにおいて、抽出された５認証因子を各個人の基準
データとして記憶するための基準データ登録部３と、登
録データを記憶するデータベース４と、認証モードにお
いて抽出された５認証因子と、データベース４の登録デ
ータとを照合し、真偽識別の認証を行う認証部５とから
構成されている。認証結果は、ＡＰＩ（アプリケーショ
ン・プログラムインタフェース）６を介して出力され
る。

【０００９】ここで、５認証因子とは、筆跡ベクトル、
筆速、ペン保持傾斜角、黒／白ドット構成比、筆圧であ
る。図７は、図１の装置を機能に基づいて細分化したブ
ロック図である。保持角変調画像取込み部１ａは、認証
ペンのＣＣＤカメラからのペン保持角によって変調され
た画像を所定のサンプリング周期で取込み、筆圧取込み
部１ｂは筆圧センサからの信号を所定のサンプリング周
期で取込む。画像間解析部２ａでは、今回サンプリング
時の画像データと、前回サンプリング時の画像データと
を解析し、移動ベクトル因子抽出２ｃ、及び筆速因子抽
出２ｄを行い、単位画像解析部２ｂは、今回の単位画像
中より、黒／白ドット因子抽出２ｅを行う。なお、単位
画像解析部２ｂでの単位画像毎のペン保持角の変調度合
により、ペン保持傾斜角も抽出される。これらの抽出処
理については、後に詳述する。筆圧因子抽出２ｆも同様
に、サンプリング時毎に、筆圧因子を抽出する。

【００１０】抽出された認証因子は、正規化部２ｇで正
規化され、登録モードではその特徴データを抽出して
（３）、その特徴関数パラメータと基準データを筆跡登
録部４に登録する。認証モードでは、正規化された抽出
因子より特徴抽出５ａを行い、筆跡登録部４の基準デー
タと認識部５で比較照合して、サインの真偽の認証を行
う。ここで特徴データとは、ある筆跡の中から、その人
の特徴を抽出したものであり、その特徴データを抽出す
るためのキーになるものが特徴関数パラメータであり、
登録されている特徴データが基準データである。

【００１１】移動ベクトル因子の抽出は、図２に示した
ように、連続して撮像された単位画像間の筆跡ベクトル
（筆記具先端の筆記面上の移動の変化状況を抽出する。
この筆跡ベクトルの変化をＸ軸とＹ軸に分散して、時間
経過とともに示すと、一例は図５のようになる）。筆速
因子抽出は、図３に示すように、実筆跡は例えば同じ８
であっても、筆速１５ｍ／ｓｅｃでサインするのと、筆
速２５ｍ／ｓｅｃでするのでは、NO. １０からNO. ４０
のサイン経過時点は、全く相違するものとなり、外形状
は同じでも、両者は筆速相違を抽出することができる。
この処理では、両者のサイン時間が同じであり、例え
ば、NO. ７０時点の画像が同じであるとしても、途中に
おける筆速の速さが相違する場合、例えば書き出しがゆ
っくりで後が速い場合と、その逆の場合は、NO. １０、
NO. ２０、…、NO. ６０の各時点の画像が相違すること
になり、やはり両者の相違を抽出できる。

【００１２】黒／白ドット抽出は、同じ実筆跡であって
も、認証時にペンを傾斜させる場合と、垂直に立てる場
合とでは撮像した画像が相違する。例えば、実筆跡が黒
点ドットである場合に、ペンを立てた状態では、黒点ド
ットそのままであるが、傾斜を持たせると、黒点が長く
なる（場合によっては短くなることもある）。例えば、
図４に示すように、実筆跡が同じｙであっても、ペン保
持角９０°の場合と４５°の場合では、サンプリング時
毎に黒／白ドット構成を比較すると、全く違ったものと
なる。そのため、各サンプリング毎に、黒／白ドット構
成比を比較することにより、両者の相違を抽出すること
ができる。

【００１３】また、同じ実筆跡であっても、ＣＣＤカメ
ラ等の撮像手段で撮像した画像は、ペン保持傾斜角によ
って変調されるので異なるパターンとなる。したがっ
て、画像のパターン比較によってペン保持角の相違を抽
出し、ペン保持傾斜角の異同により、同一人のサイン
か、異なる者のサインかを識別できる。図６は、上記実
施形態サイン認証装置の認証因子獲得方式を模式図的に
示したものであり、ベクトル、筆圧、筆順は接触方式
で、ベクトル、筆順を含む空間移動、保持角は撮像によ
る因子獲得であることを示している。

【００１４】図８は、上記実施形態サイン認証装置の筆
跡データ取込みに使用される筆跡記憶再現装置の概略構
成を示すブロック図である。この筆跡記憶・再現装置
は、筆跡を検出し、記憶する認証ペン１１と、インタフ
ェース装置１９と、認証ペン１１に記憶された筆跡デー
タをインタフェース装置１９を介して読み出し、再現
し、認証するコンピュータ２０とから構成されている。

【００１５】認証ペン１１は、紙面等に筆記するための
ボールペン芯等のペン軸１２、レンズ１３、ＣＣＤ１
４、マイコン１５、記憶装置１７、電源（バッテリ）１
８、及びペン軸１２の紙面への接触、非接触の有無を検
知する圧力センサ２３を内蔵しており、記憶装置１７と
電源１８からなるユニット１６は、ペン本体に対し、脱
着可能に構成されている。

【００１６】ユニット１６は認証ペン１１の本体から外
し、インタフェース装置１９に接続すると、記憶装置１
７に記憶されている筆記データが筆記データの読み出し
装置２１を経て、コンピュータ２０に取り込まれるよう
になっている。また充電装置２２によって、電源１８の
バッテリが充電可能となっている。コンピュータ２０
は、取り込まれた筆記データに基づいて、筆跡を再生
し、認証するためのソフトウェア（プログラム）を備え
る。

【００１７】図９は、認証ペン１１の断面図である。こ
の認証ペン１１は、丸棒状のケース体１１ａを有するペ
ンシル形であり、ケース体１１ａの先端部１１ｂは幾分
大径に拡張している。ケース体１１ａの先端部１１ｂに
は、光透過性のペン軸保持板３１が取付けられ、このペ
ン軸保持板３１の中心からはペン軸１２を保持するペン
軸ホルダ３２が突設されており、これらペン軸保持板３
１、ペン軸１２及びペン軸ホルダ３２で筆記手段が構成
される。

【００１８】ペン軸保持板３１の内側には、テレセント
リックレンズ系としてテレセントリックレンズ１３が配
置され、テレセントリックレンズ１３の内側端部にＣＣ
Ｄエリアセンサ（撮像手段）１４が隣接して配置されて
いる。なお、図９では、テレセントリックレンズ１３は
図示のような形状に描かれているが、これは光路を模型
的に表現したものであり、レンズ自体の形状を表現した
ものではない。また、テレセントリックレンズ以外の他
のレンズを用いてもよい。この実施形態では、テレセン
トリックレンズ１３の光軸は、ペン軸１２及びペン軸ホ
ルダ３１の中心軸（及びケース体１１ａの中心軸）と一
致しており、光軸上にＣＣＤエリアセンサ１４が配置さ
れている。但し、テレセントリックレンズ１３の光軸と
筆記手段の中心軸とは必ずしも一致させる必要はなく、
ペン軸１２の先端（即ち筆記されつつある瞬間の筆跡ポ
イント）が光学的検出視野の中に位置し、筆跡のポイン
トが検出されるのであれば、光軸と中心軸は多少ずれて
いてもよい。

【００１９】図９から分かるように、ペン軸保持板３
１、ペン軸１２、ペン軸ホルダ３２、テレセントリック
レンズ１３及びＣＣＤエリアセンサ１４は、内ケース３
３に一体的に固定されており、内ケース３３は筆記時の
筆圧によりケース体１１ａの内側に光軸方向に沿って若
干スライド可能になっている。この内ケース３３の光軸
方向のスライドにより、筆記時の筆圧で内ケース３３が
ケース体１１ａの内部に移動すれば、圧力センサ２３が
内ケース３３で押圧されて筆記中であることを検出する
ことができる。なお、圧力センサ２３が筆記中であるこ
とを検出できるのならば、例えば内ケース３３が光軸と
垂直方向（ラジアル方向）に撓むことにより筆記中を検
出してもよい。

【００２０】また、ケース体１１ａ内には、ＬＳＩ等を
含む電子回路を搭載したプリント基板３４が配置され、
この電子回路にＣＣＤエリアセンサ１４が接続され、検
出された筆跡信号が取り込まれるようになっている。ケ
ース体１１ａの後部１１ｃには、検出された筆跡情報を
記憶する記憶装置やバッテリを内蔵したユニット１６が
設けられている。

【００２１】更に、ケース体１１ａの内壁と内ケース３
３との間には、筆記中であることを検知するセンサ（圧
力センサ）２３が設けられている。この圧力センサ２３
は、前記したように本実施形態では、筆記中の筆圧で内
ケース３３がケース体１１ａの内側に若干移動すると内
ケース３３により押圧され、その押圧力で筆記中である
ことを検知するものである。一方、圧力センサ２３の外
側に位置するケース体１１ａの部分には、スタートスイ
ッチ３６が設けられており、スタートスイッチ３６を操
作することで記憶ペンの電源をＯＮ／ＯＦＦするように
なっている。

【００２２】上記のような記憶ペンの使用に際しては、
スタートスイッチ３６を押して電源をＯＮにするととも
に、ケース体１１ａを持って図９のように、紙面３５に
対してケース体１１ａを傾けて（通常の筆記状態で）文
字、図形等を記載すると、その筆圧により内ケース３３
がケース体１１ａ内に若干進入し、筆記中であることが
圧力センサ２３により検知される。そして、筆跡、即ち
紙面３５上の像は、光軸に平行な光線としてテレセント
リックレンズ１３で受像され、ＣＣＤエリアセンサ１４
で筆跡信号に変換される。この筆跡信号は、電子回路で
間引き等によりデータ圧縮され、記憶装置１７に順次記
憶される。但し、筆記中にペン軸１２の先端が紙面３５
から離れて空間を移動するが、ペン軸１２の先端が空間
移動中であるか又は紙面３５上での筆記中であるかの検
出信号も、筆跡検出信号と同時に記憶装置１７に記憶さ
れる。この空間移動中か筆記中かの検出信号は、図８で
示したコンピュータ２０による筆跡再生ソフト（筆跡再
生手段）で筆跡を再生する場合に再現を容易にするため
に利用される。

【００２３】次に、この認証ペン１１の筆記記憶の処理
について説明する。認証ペン１１のボールペン芯１２
で、紙面上に文字、例えばアルファベットのＬを筆記す
るものとする。そして、ＣＣＤエリアセンサ１４では一
定のサンプリングタイムで視野内の画像を順次、撮像す
る。図１０に示すように、文字Ｌの上方から左下方に向
けて、ゆる傾斜の第１の直線を描き、その後、左下方か
ら右下方へ向けてゆるい傾斜の第２の直線が描かれる場
合を想定すると、今、ボールペン芯１２の位置がサンプ
リングタイム毎にＰ₁ 、Ｐ₂ 、…、Ｐ₆ 、…と移動する
ものとすると、ＣＣＤエリアセンサ１４の視野もＳ₁ 、
Ｓ₂ 、…、Ｓ₆ 、…と移動し、筆跡記憶装置１７には、
図１１に示すような同じ大きさの画像Ｓ₁ 、Ｓ₂ 、…、
Ｓ₆ 、…が画像データとして時間順次に記憶される。こ
のように、一定の大きさの部分画像が連続して記憶され
たことにより、全体としての筆跡が記憶されたことにな
る。

【００２４】なお、上記説明において、認証ペンとコン
ピュータとのインタフェースは着脱可能な記憶装置を用
いているが、これに代えて、直接有線で、あるいは無線
で接続してもよい。また、上記実施形態では、認証因子
として、応力センサ（圧力センサ）と撮像手段とから得
られるものを用いる場合について説明したが、この発明
は撮像手段から得られる画像による認証因子のみでも、
サイン認証を行うことができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、筆跡ベクトル情報、筆速情報、ペン保持傾斜
角情報、黒／白ドット構成比情報の４つの認証因子を予
め登録しておき、この登録された認証因子と入力筆跡に
より得られる認証因子を比較照合するので、同じ筆跡外
形でも真偽認証を精度良く行うことができる。又、請求
項２記載の発明によれば、上記４つの認証因子に加えて
筆圧情報も用いるので、認証精度をより一層高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態サイン認証装置の基本構
成を示すブロック図である。

【図２】移動ベクトルの相違による認証処理を説明する
ための図である。

【図３】筆速の相違による認証処理を説明するための図
である。

【図４】黒／白ドット構成の相違による認証処理を説明
するための図である。

【図５】図２に関連して、ベクトルの時間的変化を示す
図である。

【図６】上記実施形態サイン認証装置の認証因子獲得式
を説明する図である。

【図７】図１に示した実施形態サイン認証装置を、さら
に機能的に細分化したブロック図である。

【図８】同実施形態サイン認証装置の筆跡データ取込み
に使用される筆跡・記憶・再現装置のブロック図であ
る。

【図９】同筆跡記憶・再現装置の認証ペンの断面図であ
る。

【図１０】同認証ペンのＣＣＤによる筆跡検出方法を説
明する図である。

【図１１】同認証ペンにおいて、サンプリング周期毎に
記憶された個別の画像例を示す図である。

【符号の説明】

１ 筆跡データの取込み ２ ５認証因子抽出・生成 ３ 基準データ登録 ４ データベース ５ 認証部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菱木 一郎 京都市南区吉祥院石原野上１番地 八洲 電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−268373（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−160880（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−129443（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06T 7/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被記録対象に手書き記録するための筆記手
   段と、この筆記手段の先端表面周囲の被記録面を撮像す
   る撮像手段と、前記撮像手段から得られる筆跡データか
   ら筆跡ベクトル情報、筆速情報、ペン保持傾斜角情報、
   黒／白ドット構成比情報の４つの認証因子を抽出する認
   証因子抽出手段と、この抽出された４つの認証因子を登
   録記憶する登録記憶手段と、手書きによる筆跡データか
   ら検出された４つの認証因子と予め登録された４つの認
   証因子を照合する照合手段とを備えたことを特徴とする
   サイン等の認証装置。
2. 【請求項２】被記録対象に手書き記録するための筆記手
   段と、この筆記手段による手書き応力による応力を検出
   する応力センサと、前記筆記手段の先端表面周囲の被記
   録面を撮像する撮像手段と、前記応力センサと前記撮像
   手段から得られる筆跡データから筆跡ベクトル情報、筆
   速情報、ペン保持傾斜角情報、黒／白ドット構成比情
   報、筆圧情報の５つの認証因子を抽出する認証因子抽出
   手段と、この抽出された５つの認証因子を登録記憶する
   登録記憶手段と、手書きによる筆跡データから検出され
   た５つの認証因子と予め登録された５つの認証因子を照
   合する照合手段とを備えたことを特徴とするサイン等の
   認証装置。