研究紹介／ バイオメトリクス
はじめに
ドアを開けるときはカギやカードを使いますし，スマートフォンやパソコンの画面ロックを解除するときはパスワードや数字を使っています．カギやカードはなくしたり盗まれたりする可能性がありますし，長いパスワードや数字は忘れてしまう可能性があります．これに対してバイオメトリクス（生体認証）は，人の特徴を用いるので，そのような危険性がありません．ここでは，本研究室が取り組んでいる様々なバイオメトリクスの研究について説明します．
バイオメトリクスで使われる特徴
バイオメトリクスは，「身体的もしくは行動的特徴に基づいて個人を同定する」技術と定義されています．図1は、バイオメトリクスで使われる特徴の例です．身体的特徴であれば，顔，虹彩，指紋，掌紋，手のひら静脈，指静脈，指関節，耳介などがあります．行動的特徴であれば，音声，署名（筆跡），歩容などがあります．身近なものであれば，スマートフォンのユーザ認証で使われている顔認証や指紋認証，ATMの個人認証で使われている手のひら静脈認証や指静脈認証があります．
図 1：バイオメトリクスで使われる特徴
画像マッチングを用いたバイオメトリクス
バイオメトリクスの研究は，それぞれの特徴に対して行われています．国際会議などで発表数が多い順に，顔認証，虹彩認証，指紋認証です．特に，顔認証は，バイオメトリクスの研究分野だけではなく，コンピュータビジョンの研究分野においても数多く研究が行われています．その中で，本研究室では，画像間の類似度を評価する画像マッチングを使った手法を提案しています．その手法は，位相限定相関法 (Phase-Only Correlation: POC) と呼ばれます．POCは，画像をフーリエ変換して得られる位相情報を用いた画像マッチング手法です．手法の詳細は難しいので，興味がある方は，文献 [1] や文献 [2] を参照してください．
本研究室で開発したバイオメトリクスシステム
本研究室で開発したバイオメトリクスシステム（図2）を紹介します．
図 2：本研究室で開発したバイオメトリクスシステムの例
ディープラーニングを用いたバイオメトリクス
バイオメトリクスの研究分野でもディープラーニングを用いた手法が数多く提案されています．特に，顔認証では，ディープラーニングの登場により，実用化に耐えうる精度まで向上しました．本研究室でもディープラーニングを用いた手法を検討しています．
バイオメトリクスとセキュリティ
ここまでは，個人認証としてのバイオメトリクスについて紹介しました．バイオメトリクスは利用するだけではなく，安全に利用するためには，システムのセキュリティも考えなければなりません．
安全な顔認証システム
最後に，最近の取り組みについて紹介します．ステガノグラフィと呼ばれるデータを秘匿する手法を利用して，顔画像を別の画像に埋め込みつつ，顔認証もできるような手法を検討しています．詳細については，文献 [16]と文献 [17]を参照して下さい．
まとめ
バイオメトリクスの研究の概要について紹介しました．バイオメトリクスの研究は，単に個人認証を目的とするだけではなく，セキュリティも重要な研究テーマになっています．
参考文献
- 青木孝文ほか, "位相限定相関法に基づく高精度マシンビジョン," IEICE Fundamentals Review, vol. 1, no. 1, pp. 30-40, July 2007 (Open access).
- K. Ito et al., "Recent advances in biometric recognition," ITE Trans. Media Technology and Applications, vol. 6, no. 1, pp. 64-80, January 2018 (Open access).
- K. Ito et al., "Cancelable face recognition using deep steganography," IEEE Trans. Biometrics, Behavior, and Identity Science, vol. 6, no. 1, pp. 87--102, January 2024 (Open access).
- G. Hanawa et al., "Face image de-identification based on feature embedding for privacy protection," Proc. Int'l Conf. Biometrics Special Interest Group, September 2023 (Open access).