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A study on secure biometric authentication systems for voice control devices

Research Project

Project/Area Number 19K20271
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 60070:Information security-related
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

Shiota Sayaka  東京都立大学, システムデザイン研究科, 助教 (90705039)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords話者認識 / なりすまし検出 / 音声信号処理 / プライバシー保護 / 話者照合 / 生体認証 / 声の生体検知
Outline of Research at the Start

本研究の目的は声を使った生体認証技術をより安全に使える技術を考案することにある。近年、スマートスピーカーや音声対話システムなど声のみで操作可能な音声制御デバイスが普及してきている。これらの機器とのやりとりは、天気予報やニュースなど一般的な情報だけでなく、メールや電話、スケジュールなど個人情報も取り扱うことがある。そのため、スピーカ再生によって音声制御デバイスを勝手に操作する「なりすまし攻撃」が重大な問題になってきている。そこで本研究では、スピーカ再生にのみ必ず起こる現象に着目し、スピーカ再生特有の特徴をなりすまし検出として用いることで、収録環境や機器に依存しないなりすまし検出の実現を目指す。

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research is to improve the accuracy of spoofing detection technology to realize secure spoken dialogue technology. The spoofing attacks assumed in this research are spoken dialogue systems such as smart speakers, and research was conducted on personal authentication to protect personal information when using these systems, as well as on the security of the voice information itself. The results of this research include presentations on spoofing detection using stereo channel audio at domestic and international conferences, which were published as international papers, and the publication of a paper on research on privacy protection of voice, which is new to the world.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

声を用いた生体認証技術の研究は盛んに行われており、実用化も期待されている技術である。しかし、生体認証技術はなりすましなどの攻撃に対する頑健性を担保することが実用化の上でも非常に重要であり、研究課題としても非常に難しい問題となっている。さらに音声のプライバシー保護に関する問題も学術的に新しい問題となっており、また今後の実用化においても避けて通れない問題となっている。これらの問題に着手した本研究の成果の学術的及び社会的意義は非常に高いといえる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (28 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results)

  • [Journal Article] Lightweight and irreversible speech pseudonymization based on data-driven optimization of cascaded voice modification modules2022

    • Author(s)
      Kai Hiroto、Takamichi Shinnosuke、Shiota Sayaka、Kiya Hitoshi
    • Journal Title

      Computer Speech & Language

      Volume: 72 Pages: 101315-101315

    • DOI

      10.1016/j.csl.2021.101315

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Replay Attack Detection Based on Spatial and Spectral Features of Stereo Signal2021

    • Author(s)
      Yaguchi Ryoya、Shiota Sayaka、Ono Nobutaka、Kiya Hitoshi
    • Journal Title

      Journal of Information Processing

      Volume: 29 Issue: 0 Pages: 275-282

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.29.275

    • NAID

      130007998765

    • ISSN
      1882-6652
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Blind Bandwidth Extension with a Non-Linear Function and Its Evaluation on Automatic Speaker Verification2020

    • Author(s)
      KAMINISHI Ryota、MIYAMOTO Haruna、SHIOTA Sayaka、KIYA Hitoshi
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Information and Systems

      Volume: E103.D Issue: 1 Pages: 42-49

    • DOI

      10.1587/transinf.2019MUP0008

    • NAID

      130007779050

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • Year and Date
      2020-01-01
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] パラメータ最適化を用いた信号処理による仮名化手法の復号攻撃に対するロバスト性評価2022

    • Author(s)
      甲斐 優人, 高道 慎之介, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • Organizer
      電子情報通信学会 音声研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 自己符号化器を用いた多チャンネル信号の欠損復元法と 環境音分類における評価2022

    • Author(s)
      城間 佑樹, 木下 裕磨, 井本 桂右, 塩田 さやか, 小野 順貴, 貴家 仁志,
    • Organizer
      電子情報通信学会 応用音響研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] JTubeSpeech:音声認識と話者照合のためにYouTubeから構築される日本語音声コーパス2022

    • Author(s)
      高道 慎之介, Kurzinger Ludwig, 佐伯 高明, 塩田 さやか, 渡部 晋治
    • Organizer
      言語処理学会年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Phase representation based on HSV color model for acoustic classification with convolutional neural networks2021

    • Author(s)
      Yuki Shiroma, Yuma KINOSHITA, Sayaka SHIOTA, Hitoshi KIYA,
    • Organizer
      IEEE Global Conference on Consumer Electronics
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigation on Spatial and Frequency-Based Features for Asynchronous Acoustic Scene Analysis2021

    • Author(s)
      Yuki Shiroma, Keisuke IMOTO, Sayaka SHIOTA, Nobutaka ONO, Hitoshi KIYA
    • Organizer
      APSIPA Annual Summit and Conference
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 深層学習に基づく楽器音分類のための画像分類ネットワークを用いたファインチューニング2021

    • Author(s)
      城間 佑樹, 木下 裕磨, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • Organizer
      情報処理学会音楽情報科学研究会 音学シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 音声仮名化のための加工音声重畳と非可逆性評価2021

    • Author(s)
      甲斐 優人, 高道 慎之介, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • Organizer
      日本音響学会秋季大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 話者照合のためのステレオ音声データを用いた深層学習に基づくなりすまし検出法2021

    • Author(s)
      荻野 天翔, 今泉 遼, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • Organizer
      日本音響学会秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 短時間発話を用いた話者照合のための音声加工の効果に関する検討2021

    • Author(s)
      宋 裕進, 塩田 さやか, 高道 慎之介, 村上 大輔, 松井 知子, 猿渡 洋
    • Organizer
      情報処理学会 音声言語情報処理研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] プライバシー保護のためのカスケード型音声加工法を用いた音声仮名化2021

    • Author(s)
      甲斐 優人, 高道 慎之介, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • Organizer
      日本音響学会春季大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] マルチタスク学習による方言識別を考慮したEnd-to-End日本語方言音声認識2021

    • Author(s)
      今泉 遼, 増村 亮, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • Organizer
      日本音響学会春季大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Lightweight voice anonymization based on data-driven optimization of cascaded voice modification modules,2021

    • Author(s)
      Hiroto KAI, Shinnosuke Takamichi, Sayaka SHIOTA, Hitoshi KIYA
    • Organizer
      IEEE Spoken Language Technology Workshop
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 音声プライバシーのためのブラックボックス型音声加工法2020

    • Author(s)
      甲斐 優人, 高道 慎之介, 塩田 さやか, 貴家 仁志,
    • Organizer
      日本音響学会秋季大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 方言ラベルを補助特徴量とした End-to-End 日本語方言音声認識2020

    • Author(s)
      今泉 遼, 増村 亮, 塩田 さやか, 貴家 仁志,
    • Organizer
      日本音響学会秋季大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 深層学習に基づくなりすまし検出の言語依存性に関する調査2020

    • Author(s)
      奥野 桜子, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • Organizer
      情報処理学会 音声言語情報処理研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Application of Bandwidth Extension with No Learning to Data Augmentation for Speaker Verification2020

    • Author(s)
      Haruna MIYAMOTO, Sayaka SHIOTA, Hitoshi KIYA
    • Organizer
      The Speaker and Language Recognition Workshop Odyssey
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sequence-To-One Neural Networks for Japanese Dialect Speech Classification2020

    • Author(s)
      Ryo IMAIZUMI, Ryo MASUMURA, Sayaka SHIOTA, Hitoshi KIYA
    • Organizer
      IEEE Global Conference on Consumer Electronics
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dialect-Aware Modeling for End-to-End Japanese Dialect Speech Recognition2020

    • Author(s)
      Ryo IMAIZUMI, Ryo MASUMURA, Sayaka SHIOTA, Hitoshi KIYA,
    • Organizer
      APSIPA Annual Summit and Conference,
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 深層学習に基づく話者照合システムのための非学習型帯域拡張法を用いたデータ拡張2020

    • Author(s)
      宮本 春奈, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • Organizer
      音声言語情報処理研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 系列分類型ニューラルネットワークを用いた日本語方言識別の検討2020

    • Author(s)
      今泉 遼, 増村 亮, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • Organizer
      音声研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ブラックボックス型敵対的攻撃に対する話者照合システムの脆弱性に関する調査2020

    • Author(s)
      甲斐 優人, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • Organizer
      音声研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Replay Attack Detection Using Generalized Cross-Correlation of Stereo Signal2019

    • Author(s)
      Ryoya YAGUCHI, Sayaka SHIOTA, Nobutaka ONO, and Hitoshi KIYA
    • Organizer
      EUSIPCO 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Blind bandwidth extension with a non-linear function and its evaluation on x-vector-based speaker verification2019

    • Author(s)
      Ryota KAMINISHI, Haruna MIYAMOTO, Sayaka SHIOTA, and Hitoshi KIYA
    • Organizer
      Interspeech 2019
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigation on Latency Issues and Objective Measurements of Non-Linear Blind Bandwidth Extension2019

    • Author(s)
      Haruna MIYAMOTO, Sayaka SHIOTA, and Hitoshi KIYA
    • Organizer
      IEEE GCCE 2019
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Improving replay attack detection by combination of spatial and spectral features,2019

    • Author(s)
      Ryoya YAGUCHI, Sayaka SHIOTA, Nobutaka ONO, and Hitoshi KIYA
    • Organizer
      APSIPA ASC 2019
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 話者照合のための非線形帯域拡張法を用いたデータ拡張の検討,2019

    • Author(s)
      宮本 春奈, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • Organizer
      音声言語情報処理研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ASVspoof 2019 データを用いた環境ごとにおける なりすまし検出の性能評価に関する調査2019

    • Author(s)
      奥野 桜子, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • Organizer
      音声言語情報処理研究会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] HMMおよびEnd-to-End音声認識における非線形帯域拡張法の性能調査2019

    • Author(s)
      今泉 遼, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • Organizer
      音声言語情報処理研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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