2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidating the origin of biometric authentication based on the acoustic characteristics of the ears with high resolution 3D MRI
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19H04112
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| Research Institution | Nagaoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
矢野 昌平 長岡工業高等専門学校, 電気電子システム工学科, 教授 (90332006)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南部 功夫 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (40553235)
和田 安弘 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (70293248)
児玉 直樹 新潟医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (50383146)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 耳音響認証 / ３DMRI / 外耳道音響特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コロナ禍での活動であるため、感染対策に留意し測定実験を実施した。昨年度において３DMRI測定を延べ人数６人において実施し３DのMRIデータを取得した。参加した被験者については、形状的類似度が高いと想定される双子の被験者２名を含んでいる。また被験者２名はMRI測定における観測揺らぎの影響を検討するため、期間を開けて２回計測を行っている。これらの３DMRIデータに加え、外耳道の音響特性の取得実験を行った。３D-MRIによる形状データと音響特性取得実験による音響時系列データより、耳音響認証の起源について下記のアプローチによる研究を遂行した。
１）外耳道形状と音響信号との類似性に関する検討：これは、時系列データと３DモデルであるMRIの形状データとの異分野のデータの類似度を評価することを目的に実施した。初めに異分野間でのデータの類似度については、検討を行わずに各分野（形状データ分野と時系列データ分野）とで、被験者間の類似度の計測を実施した。その結果、双子のように形状が似ていると思われる被験者の外耳道内の形状データの類似度が他の被験者に比べて高いことが分かった。また、同様に時系列データについても類似度が高くなることが分かった。２）外耳道形状における音響特性との関連性の研究：音響特性から各被験者間の差異が発生する原因について、外耳道の幾何学的特性から検討をAIを用いて行う検討を実施した。その結果、外耳道形状に関連した時系列部分をAIが個人識別のキーとして用いていることが分かった。これより、外耳道形状が個人識別のキーとなっている可能性がある。３）外耳道形状を変化させることによる音響特性の研究：３DMRIにより取得された外耳道形状を３Dプリンターにて作成する。その際に、形状変化を人為的に与えたデータをし各々の形状と音響特性との関係とを実験的に検討を行った。
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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
各研究についておおむね順調に進展している。しかし、コロナ禍であるため、３DMRI計測については延べ人数としては６名の計測にとどまった。これは検討を行う上手最低限の人員、形状が似ていると思われる２人、複数回の計測によるMRI計測の観測揺らぎの影響を確認するための２人が２回の延べ６人である。本研究においては３つのアプローチよち検討を進めている。１）外耳道形状と音響信号との類似性に関する検討：これは、時系列データと３DモデルであるMRIの形状データとの異分野のデータの類似度を評価することを目的に実施した。初めに異分野間でのデータの類似度については、検討を行わずに各分野（形状データ分野と時系列データ分野）とで、被験者間の類似度の計測を実施した。その結果、双子のように形状が似ていると思われる被験者の外耳道内の形状データの類似度が他の被験者に比べて高いことが分かった。また、同様に時系列データについても類似度が高くなることが分かった。２）外耳道形状における音響特性との関連性の研究：音響特性から各被験者間の差異が発生する原因について、外耳道の幾何学的特性から検討をAIを用いて行う検討を実施した。その結果、外耳道形状に関連した時系列部分をAIが個人識別のキーとして用いていることが分かった。これより、外耳道形状が個人識別のキーとなっている可能性がある。３）外耳道形状を変化させることによる音響特性の研究：３DMRIにより取得された外耳道形状を３Dプリンターにて作成する。その際に、形状変化を人為的に与えたデータをし各々の形状と音響特性との関係とを実験的に検討を行った。これらの検討結果については、令和３年度における学会等において積極的に報告を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
MRIデータの計測人数が少ないことが、現在の課題となっている。これは、コロナ禍における、感染症予防のため計測実験を実施が難しいことに由来する。感染症対策を行いMRI]および音響特性の取得実験を行っていく予定である。
現在実施している、３つのテーマについて引きつづき検討を進めていく一方、感染症予防対策による被験者データの取得が難しい問題への対策として、昨年度までに測定されたデータの解析と、特定の被験者による測定によって、耳音響認証の起源を解明するAIを用いた検討をメインに検討をすすめていく予定である。
また、耳音響認証の計測デバイスの改良を行い、観測揺らぎが発生しにくい形状のものを開発を行った、これらの有効性について今後検討を行っていく予定である。
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| Remarks |
NHKscience viewにて研究内容が紹介されました。
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