2018 Fiscal Year Research-status Report
深度可変アレーセンサによる生体偽装物検知高度化と生体電磁マッピング照合技術の創成
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17K20033
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Research Institution | Ritsumeikan University |
Principal Investigator |
前田 忠彦 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (40351324)
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Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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Keywords | 生体検知 / 生体認証 / 指紋認証 / 電磁応答 / FAR / FRR / LOF / CSRR |
Outline of Annual Research Achievements |
人体指を載置した際の同軸型センサと同軸型センサ単体の電流分布や簡易センサと同軸型センサの判別平面を示すことによりCSRR構造の構成要素の中で強く検知精度に影響を与える要素の分析を行った.その結果,人体指と同軸型センサの相互作用により小径リング部に電流が集中することで小径リング部の有無が検知精度に影響を与えることを確認し,その影響を定量的に把握した. また,直列型センサに小径リングを付加した提案センサの検討を行い,直列型センサと提案センサを判別平面上で比較した結果,提案センサの優位性を確認した.直列型センサと同軸型センサは周波数特性に差異があるため偽装物の検知特性が異なる.多様な偽装物に対応するためには,直列型と同軸型双方の周波数帯で検知することが望まれ,深度可変型生体検知センサの構造の検討を進めた. 一方, CSRR構造を活用したセンサによる偽装指の検出において,センサ感度が高いと考えられる周波数帯域のデータを用いることが望ましいことから,センサ感度が高いと考えられるCSRRの共振周波数付近と共振に寄与しない周波数帯域の特徴的なデータを抽出するデータ処理を用いて評価実験を行った.その評価・分析結果をもとに共振周波数付近におけるデータを選択的に処理する評価手法を提案し検出精度の向上をはかった. また,将来発生する「なりすまし攻撃」に対して偽装指を現時点で全て予測することは出来ないため,人体指データのみで弁別基準を決定できる偽装指検知手法が望ましい.多種な偽装指に対応するため,LOFを用いた検知手法を提案した.人体指データのみで学習モデルを構築し,偽装物を皮膚ファントム (0.3 mm 厚)とした場合の実験を行った.その結果,FARは10 %前後に収まり,従来手法に対する有効性を示した.
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
同軸型センサの検証を行うため,小径リング部を取り除いたモデルを提案し,平均差,類似度を用いた判別平面により検知精度の評価を行い,直列型センサに小径リングを付加したセンサ(以下 提案センサ)を提案した.判別平面の結果から提案センサは直列型センサに比べ,人体指と偽装指の分布領域が更に分離されており,検知精度向上が確認された.電流分布の分析結果から提案センサでは電流が小径リングに集中することで検知精度が向上したと考えられる.直列型センサと同軸型センサが生体検知センサとして提案されてきたが,偽装物がシリコーンゴムの場合では同軸型センサの検知精度が良く,ファントムの場合では直列型センサの方が良い結果となった.この原因として,直列型センサと同軸型センサの周波数帯が異なっていることが検知精度に差異を与えていると考えられる.この背景から,双方の周波数帯に対応した周波数変動可能な生体検知センサとして,深度可変型生体検知センサの基本構造検討を行った.CSRR構造を有するセンサにおいて,偽装指検出精度が向上する周波数選定方法の検討を行った.偽装指検出実験では,センサ感度の高いと考えられるCSRRの共振周波数付近と共振に寄与しない周波数帯域の通過特性を用いて,評価指数を導出した.偽装物に,シリコーンゴム(0.3 mm 厚)を使用した評価結果から共振周波数付近の通過特性情報を偽装指検出に用いることで,FRR及びFARが精度向上した.既知でない偽装物に対応する偽装指検知手法は,人体指データのみで判別基準を定める必要があるため,通過特性のピーク値及びピーク値における周波数を特徴量とし,LOFを適用した偽装指検知手法を提案した.正常を人体指,異常を偽装指と定義し,偽装物を皮膚ファントム(0.3 mm 厚)として実験を行った.その結果,FRRは0 %に近く,FARは10 %前後に収まる結果となった.
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Strategy for Future Research Activity |
1: 偽装物を検知するための最適周波数の検討を行う.現在,シリコーンゴムやゼラチンなど偽装物の検知精度が最も良くなる周波数帯が確認されていない.そこで,人体を含めた最適な周波数帯の検討が必要である.検討方法としては,生体検知センサのCSRR構造部分の寸法を変更することで周波数が変動させるCSRR構造に人体指に偽装物を貼り付けた偽装指を載置する基本構成を用いた実験を進めることで検討を行っていく.また,この基本構成の検討後に生体検知センサ具体的寸法や構造に関わる最適化を行っていく予定である. 2: 深度可変型生体検知センサの構造検討を行っていく予定である.現在,コンデンサやMEMSなど静電容量を生体検知センサに付加することで周波数が変動することが確認されているが,変動範囲が微々たるものである.大幅に周波数変動し,生体検知センサとして実用可能なセンサ構造の検討を行っていく予定である. 3: 検知精度の向上を目的として新たな生体検知アルゴリズムの開発に取り組む.LOF法以外の生体検知アルゴリズムを用いて生体検知精度の評価を行うことで,複数の検知アルゴリズムのメリットおよびデメリットを明確化する予定である.また,サンプルから特徴量として共振周波数でのピーク値を用いたが,来年度では位相と反射特性を含めた特徴量を選択した場合の検知精度への影響について検討する予定である.さらにこれまでの実験の被験者の多くは年齢が20代であるため,年層の違いによる検知精度の影響についても検討を進める予定である.
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Causes of Carryover |
一部の測定に使用する冶具の試作が次年度に繰り越しとなったため次年度使用額が発生したが、次年度にこれを含めて全額を使用する予定である.
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Research Products
(5 results)