超小型・低価格で高速認証が可能
指紋照合LSIの開発に成功


　科学技術振興機構（ＪＳＴ）はこのほど、ビヨンド・エルエスアイ（東京都目黒区大岡山２―１２―１）に委託して実用化を進めていた「汎用指紋照合ＬＳＩ」の開発を成功と認定した。この技術は東京工業大学・國枝博昭教授の研究成果を基にしたもの。新開発のＬＳＩは、プログラムサイズが小さく、使用メモリー量の少ない高精度な認証アルゴリズムを採用し、センサーや用途に合わせてプログラムの変更が可能な汎用プロセッサＬＳＩとしてワンチップ化させている。

■バイオメトリックスを用いた認証システム

　バイオメトリクス（生体認証）を用いた本人認証システムは、パスワードまたはＩＤカードなどを用いた認証と比べ成りすまし脅威からの防御性に強く利便性の高い本人認証技術として、指紋、虹彩、顔、静脈認証など各種の技術が開発されている。現状では指紋認証が一般的で過半数を占めている。

　また、生体認証技術は、認証アルゴリズムをパソコン（ＰＣ）上で稼働させるソフトウエア技術から、単独で動作するハ一ドウエアモジュール技術へと移行しつつある。しかし、その大半はＰＣと同じ環境を機能モジュールに搭載したもので、プログラムサイズが大きいために照合速度が遅い。

　指紋照合システムの場合、プログラムを１００Ｋバイト以下にすることは困難で、１指の登録データのサイズは２００バイト以上のため、多人数登録する場合には非常に大きなメモリーが必要となる。



【図】製作したLSIとBSFPGAのレイアウト



【表】設計したLSIの主な仕様

■高速指紋照合ＬＳＩを実現

　新技術は、ソフトウエアとハードウエア処理の最適な組み合わせを可能にする周辺Ｉ／Ｏ用のハードウエアとプロセッサ、高速照合エンジンとプロセッサで構成され、その間のデータ交換を効率良く行える小型高速の１：Ｎ指の指紋照合用のシステムＬＳＩの実現である。この開発ではプログラムサイズが小さく、使用メモリー量の少ない高精度な独自の認証アルゴリズムを採用している。指紋照合センサー、ＬＣＤ表示装置、ＩＣカードなどインターフェイスの使用に応じた変更可能なプログラムや高速照合エンジンをビットシリアルＦＰＧＡ（ＢＳＦＰＧＡ）で実現させ、指紋画像処理、指紋照合を高速で処理できるＬＳＩ（表、図）を設計・製作した。

　指紋認証方法には、指紋の盛り上がった曲線の端点や分岐点を特徴点として、その２次元座標情報を用いた独自の「特徴点抽出法」を採用し、認証は画像処理、特徴点抽出、照合処理という方法で行われる。

　従来の方法では、１指あたりの登録データサイズは２００バイト以上が必要とされてきたが、新開発の特徴点抽出法では、それを６４バイトまで圧縮、認識のためのプログラム格納サイズも３２Ｋバイトで従来の１／３に低減している。この開発により、ＬＳＩチップの設計、動作検証、量産テスト技術を確立し、これまで３チップが必要であった機能モジュールを、超小型（５×５ｍｍ）のワンチップで可能にした。

　実際の指紋センサーと組み合わせた試験では、１秒で１０００指のデータと照合できることが測定された。これはソフトウエアのみの場合と比べ約１０倍高速で、照合速度は単一チップＬＳＩとしては世界初とのこと。

■認証ＬＳＩは、多くの分野で応用が可能

　このＬＳＩの認証システムは、汎用性を持たせるためにＲＩＳＣプロセッサとＢＳＦＰＧＡの組み合わせとしているため、毎年製品化されるセンサーや周辺機器の変化に対してハードウエアを追加することなく対応できる。

　また、高速照合機能を持ちながら超小型・低価格で量産可能なため、電子鍵、金庫などのアクセス制御用のほか、指紋照合としては従来のセキュリティカードにチップを搭載して個人認証を取り入れるなどの用途拡大も考えられる。ＰＣやネットワークのセキュリティ制御用、携帯電話およびＩＣカードの電子商取引における個人認証など多くの応用が可能となる。