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Systematization of Secure Biometric Techniques based on Learning Representations

Research Project

Project/Area Number 23H00463
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 60:Information science, computer engineering, and related fields
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

伊藤 康一  東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (70400299)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 西垣 正勝  静岡大学, 情報学部, 教授 (20283335)
青木 孝文  東北大学, 情報科学研究科, 教授 (80241529)
大木 哲史  静岡大学, 情報学部, 准教授 (80537407)
Project Period (FY) 2023-04-01 – 2027-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2025)
Budget Amount *help
¥46,800,000 (Direct Cost: ¥36,000,000、Indirect Cost: ¥10,800,000)
Fiscal Year 2025: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000)
Fiscal Year 2024: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
Fiscal Year 2023: ¥13,260,000 (Direct Cost: ¥10,200,000、Indirect Cost: ¥3,060,000)
Keywords画像,文章,音声等認識 / バイオメトリクス / ディープラーニング / 学習表現 / セキュリティ技術
Outline of Research at the Start

本研究では,深層学習時代における学習表現に基づく安全なバイオメトリクス技術の確立を目指す.具体的には,生体特徴に含まれる対象固有の特徴量の抽出,生体特徴に特有なパターンの学習,識別・分類を高精度に行う類似度評価などの基本アルゴリズム,なりすまし攻撃の検知や生体特徴の保護などのセキュリティ技術,生体特徴の詳細なパーツに基づく解析技術を体系化するとともに,それらに基づく応用研究を実施する.

Outline of Annual Research Achievements

本年度は,以下の4項目について研究を実施した.
1. 学習表現を用いたバイオメトリクスの基本技術として,生体特徴に含まれる対象固有の特徴量を抽出する各種アルゴリズム,生体特徴に特有なパターンを学習時に考慮するために必要となる生体特徴に生じた歪み・ノイズ・位置姿勢変化などを考慮するためのデータ拡張,生体特徴の学習表現に基づいた識別アルゴリズムおよび分類アルゴリズムを開発し,各種アルゴリズムについて公開データセットを用いた評価および解析を行い,有効性を実証した.
2. 学習表現を用いたバイオメトリクスのセキュリティ技術として,バイオメトリクスシステムへのなりすまし攻撃やDeepFakeなどを検知する手法およびバイオメトリクスシステムに登録されているテンプレートへの攻撃に対応するためのキャンセラブルバイオメトリクスの手法を開発し,各種手法について公開データセットを用いた評価および解析を行った.その中で,顔画像のプライバシ保護を目的として,顔特徴量を埋め込む非識別化手法を開発した.
3. 学習表現を用いたバイオメトリクスの解析技術について,各種生体特徴を意味のあるパーツに分解し,CNNの推論根拠を詳細に解析する手法を開発し,本手法について公開データセットを用いた評価および解析を行った.
4. 学習表現を用いたバイオメトリクスの応用として,顔認証,指紋認証,手の特徴を用いた認証,虹彩認証を検討した.その中で,眼周囲の画像から抽出される複数の生体特徴を組み合わせることで認証精度の改善できることを実証した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度も,研究計画時に予定している通りに進んでいる.次年度についても,当初の研究計画通りに進めて問題ないことを研究参画者の間で確認している.

Strategy for Future Research Activity

次年度は,本年度までに評価解析を行った各種基本アルゴリズム,セキュリティ技術,学習表現を用いたバイオメトリクスの解析技術について,各種応用研究を通して,それらの有効性を実証していく予定である.

Report

(3 results)
  • 2024 Annual Research Report
  • 2023 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2024 2023

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Face image de-identification based on feature embedding2024

    • Author(s)
      Hanawa Goki、Ito Koichi、Aoki Takafumi
    • Journal Title

      EURASIP Journal on Image and Video Processing

      Volume: 2024 Issue: 1 Pages: 1-24

    • DOI

      10.1186/s13640-024-00646-z

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] LabellessFace: Fair Metric Learning for Face Recognition without Attribute Labels2024

    • Author(s)
      Ohki Tetsushi、Sato Yuya、Nishigaki Masakatsu、Ito Koichi
    • Journal Title

      Proceedings of International Joint Conference on Biometrics

      Volume: - Pages: 1-8

    • DOI

      10.1109/ijcb62174.2024.10744511

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multibiometrics Using a Single Face Image2024

    • Author(s)
      Ito Koichi、Tonosaki Taito、Aoki Takafumi、Ohki Tetsushi、Nishigaki Masakatsu
    • Journal Title

      Proceedings of Asia Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference

      Volume: - Pages: 1-6

    • DOI

      10.1109/apsipaasc63619.2025.10848999

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancing Remote Adversarial Patch Attacks on Face Detectors with Tiling and Scaling2024

    • Author(s)
      Okano Masora、Ito Koichi、Nishigaki Masakatsu、Ohki Tetsushi
    • Journal Title

      Proceedings of Asia Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference

      Volume: - Pages: 1-6

    • DOI

      10.1109/apsipaasc63619.2025.10848934

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
  • [Journal Article] Cancelable Face Recognition Using Deep Steganography2024

    • Author(s)
      Ito Koichi、Kozu Takashi、Kawai Hiroya、Hanawa Goki、Aoki Takafumi
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Biometrics, Behavior, and Identity Science

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 87-102

    • DOI

      10.1109/tbiom.2023.3327694

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Face Image De-identification Based on Feature Embedding for Privacy Protection2023

    • Author(s)
      Hanawa Goki、Ito Koichi、Aoki Takafumi
    • Journal Title

      Proceedings of International Conference of the Biometrics Special Interest Group

      Volume: - Pages: 1-6

    • DOI

      10.1109/biosig58226.2023.10345990

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Eye Biometrics Combined with Periocular and Iris Recognition Using CNN2023

    • Author(s)
      Tonosaki Taito、Kawakami Shokei、Ito Koichi、Aoki Takafumi、Yasumura Yoshiko、Fujio Masakazu、Kaga Yosuke、Takahashi Kenta
    • Journal Title

      Proceedings of Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference

      Volume: - Pages: 1804-1810

    • DOI

      10.1109/apsipaasc58517.2023.10317444

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 顔検出器を攻撃対象としたRemote Adversarial Patchの検討:偽陽性増加効率向上を目的とした損失関数の改善2024

    • Author(s)
      岡野真空
    • Organizer
      第14回バイオメトリクスと認識・認証シンポジウム
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] Enhancing Remote Adversarial Patch Attacks on Face Detectors with Tiling and Scaling2024

    • Author(s)
      Masora Okano
    • Organizer
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multibiometrics Using a Single Face Image2024

    • Author(s)
      Koichi Ito
    • Organizer
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference
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      2024 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 顔なりすまし攻撃検知のための ViT の検討2024

    • Author(s)
      馮美賀
    • Organizer
      電子情報通信学会バイオメトリクス研究会
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      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] 顔検出器を攻撃対象としたRemote Adversarial Patchの検討2024

    • Author(s)
      岡野真空
    • Organizer
      コンピュータセキュリティシンポジウム 2024
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      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] LabellessFace: Fair Metric Learning for Face Recognition without Attribute Labels2024

    • Author(s)
      Tetsushi Ohki
    • Organizer
      IEEE International Joint Conference on Biometrics
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      2024 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 生成顔画像による顔属性推定の精度向上に関する検討2024

    • Author(s)
      張漢瑛
    • Organizer
      電子情報通信学会画像工学研究会
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      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] 環境の変化に頑健な手の3次元姿勢推定に関する検討2024

    • Author(s)
      和田智輝
    • Organizer
      電子情報通信学会画像工学研究会
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      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] ViTを用いた顔なりすまし攻撃検知に関する検討2024

    • Author(s)
      馮美賀
    • Organizer
      2024年度電気関係学会東北支部連合大会
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      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] 顔認証におけるなりすまし攻撃検知に対するバックドア攻撃の検討2024

    • Author(s)
      岩松翔太
    • Organizer
      映像情報メディア学会メディア工学研究会サマーセミナー
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      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] ViTを用いた顔なりすまし攻撃検知とその性能評価2024

    • Author(s)
      馮美賀
    • Organizer
      映像情報メディア学会メディア工学研究会サマーセミナー
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      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] 影環境の変動に頑健な動画像からの手の3次元姿勢推定手法の検討2024

    • Author(s)
      和田智輝
    • Organizer
      第27回 画像の認識・理解シンポジウム
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      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] 1枚の顔画像を用いたマルチバイオメトリクスの検討2024

    • Author(s)
      伊藤康一
    • Organizer
      電子情報通信学会バイオメトリクス研究会
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      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] Face image de-identification based on feature embedding for privacy protection2023

    • Author(s)
      Goki Hanawa
    • Organizer
      International Conference of the Biometrics Special Interest Group
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Eye biometrics combined with periocular and iris recognition using CNN2023

    • Author(s)
      Koichi Ito
    • Organizer
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] プライバシ保護のための特徴量埋め込みに基づく顔画像の非識別化とその性能評価2023

    • Author(s)
      塙剛生
    • Organizer
      第26回 画像の認識・理解シンポジウム
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] オクルージョンに頑健な手の 3 次元姿勢推定と性能評価2023

    • Author(s)
      和田智輝
    • Organizer
      映像情報メディア学会メディア工学研究会サマーセミナー
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  • [Presentation] 部分的に隠れた手の 3 次元姿勢推定に関する検討2023

    • Author(s)
      和田智輝
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      2023年度電気関係学会東北支部連合大会
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  • [Presentation] 生体特徴の特性を考慮したマルチバイオメトリクスに関する検討2023

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      外崎汰斗
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      電子情報通信学会バイオメトリクス研究会
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      佐藤佑哉
    • Organizer
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    • Author(s)
      岡野真空
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    • Organizer
      第13回バイオメトリクスと認識・認証シンポジウム
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    • Author(s)
      伊藤康一
    • Organizer
      第13回バイオメトリクスと認識・認証シンポジウム
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      2023 Annual Research Report

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Published: 2023-04-13   Modified: 2025-12-26  

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