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高解像度3DMRIによる耳音響認証のバイオメトリクス起源の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H04112
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分60070:情報セキュリティ関連
研究機関長岡工業高等専門学校

研究代表者

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)

研究分担者 南部 功夫  長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (40553235)
児玉 直樹  新潟医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (50383146)
和田 安弘  長岡技術科学大学, 工学研究科, 理事・副学長 (70293248)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワードバイオメトリクス / 耳音響認証 / 特徴量 / バイオメトリクス認証 / 人工知能 / MRI / 核磁気共鳴画像法 / 外耳道形状類似度 / 被験者間音響特性類似度 / 3DMRI / 外耳道音響特性 / デープラーニング / 音響インパルス応答 / 機械学習 / インパルス応答
研究開始時の研究の概要

耳音響認証は、耳穴の反射音特性(耳音響特徴量)を用いて常時認証を行う画期的な認証である。しかし新しいバイオメトリクス手法であるため、人それぞれに異なる原因についての研究は不十分である。人それぞれに異なる原因は外耳道の形状によるものか、鼓膜より先の体内を含めた音響特性に由来するのかの解明を、高解像な3Dの磁気共鳴画像(Magnetic Resonance Imaging : MRI)を用いて、外耳道形状および鼓膜より深部となる、体内器官形状を計測し耳穴からの音響特徴量との関係を見出しバイオメトリクス起源の解明を行う。

研究成果の概要

情報化社会における新しいトラスト(信頼性)を確保する個人認証方法である耳音響認証を提案している。国内特許および米国国際特許を取得するに至った。耳音響認証手法において、個人認証の特徴量である耳音響特性に、個人での差異が発生するメカニズムについては検討を行った。3DMRIおよび外耳道形状スキャナーにより撮影しその形状における差異と耳音響認証の特徴量との関係を実験的に検討を行った。これにより耳音響認証の起源の解明を目指した。研究の結果、耳音響認証において個人識別のキーとなる特徴量として、外耳道形状によるものが大きいことが分かった。この成果は、論文投稿し国際的に発表した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

電子決済や電子認証等、インターネットを通じて買い物や資産の管理が行われている。顔の見えないネット社会において信頼性(トラスト)を確保する手段には、生体認証が必須となると考えられる。本研究成果はイヤホンを耳に付けることで、本人認証を行う画期的な耳音響認証技術である。耳音響認証の社会実装に向け、個人毎に音響的な差異を発生させるメカニズムについてMRIや外耳道形状スキャナ等を用いて解明を試みた。
研究の結果、外耳道形状の異なりにより耳音響認証の特徴量である音響特性に個人毎の差異が発生する可能性が高いことが分かった。これらの研究成果は論文投稿し国際的に発表を行った。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 13件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (2件)

  • [雑誌論文] A Study on the relationship between the geometrical shapes and the biometrical acoustic characteristics of human ear canal2022

    • 著者名/発表者名
      Riki Kimura, Shunsuke Tanaka, Naoki Wakui, Naoki Kodama, Shohei Yano
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: eess.SP ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Accuracy Enhancement for Ear Acoustic Authentication Using Between-class Features2022

    • 著者名/発表者名
      Masaki Yasuhara, Isao Nambu, Yoshiko Maruyama, Shohei Yano
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: cs.CR ページ: 1-11

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bilateral Ear Acoustic Authentication: A Biometric Authentication System Using Both Ears and a Special Earphone2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuhara Masaki、Nambu Isao、Yano Shohei
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 12 号: 6 ページ: 3167-3167

    • DOI

      10.3390/app12063167

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Visual inspection system using multi-layer feature sparse coding with acoustic support2023

    • 著者名/発表者名
      Natsumi Yano; Shouhei Yano; Naoki Wakui
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Consumer Electronics (ICCE)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ディープラーニングによる耳音響認証の起源の可視化2022

    • 著者名/発表者名
      田中 俊祐, 和久井 直樹, 矢野 昌平
    • 学会等名
      第27回高専シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] A Study on the relationship between the geometrical shapes and the biometrical acoustic characteristics of human ear canal2021

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Tanaka, Riki Kimura, Naoki Wakui, Naoki Kodama, Shohei Yano
    • 学会等名
      SmaSys2021,THE 9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SMART SYSTEMS ENGINEERING 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Statistical Evaluation of ASMR Activation by Natural Environmental Sounds2021

    • 著者名/発表者名
      Rui Fujitsuka, Shohei Yano
    • 学会等名
      SmaSys2021,THE 9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SMART SYSTEMS ENGINEERING 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study on Human Detection by Room Transmission Characteristics2021

    • 著者名/発表者名
      Koki Sakurai, Shohei Yano
    • 学会等名
      SmaSys2021,THE 9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SMART SYSTEMS ENGINEERING 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Discriminating between left and right ears using linear and nonlinear dimensionality reduction2021

    • 著者名/発表者名
      Rei Ominato, Naoki Wakui, Shinnosuke Takamichi, Shohei Yano
    • 学会等名
      SmaSys2021,THE 9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SMART SYSTEMS ENGINEERING 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A study of the relationship between the number of images and anomaly detection accuracy2021

    • 著者名/発表者名
      矢野夏海, 山田彰吾
    • 学会等名
      SmaSys2021,THE 9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SMART SYSTEMS ENGINEERING 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Verification of the Relation between Clustering of Environmental Sounds and Accuracy in Ear Acoustic Authentication2020

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yuki, Shohei Yano, Naoki Wakui
    • 学会等名
      THE 8TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SMART SYSTEMS ENGINEERING 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Between-class特徴を用いた耳音響認証精度向上に関する一検討2020

    • 著者名/発表者名
      [安原雅貴,荒川隆行,越仲孝文,荒川隆行,越仲孝文,和久井直樹,矢野昌平,和久井直樹,矢野昌平]
    • 学会等名
      日本音響学会2020年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 耳音響認証における観測ゆらぎ軽減手法の一検討2020

    • 著者名/発表者名
      [安原雅貴,荒川隆行,越仲孝文,荒川隆行,越仲孝文,和久井直樹,矢野昌平,和久井直樹,矢野昌平]
    • 学会等名
      第33回日本人工知能学会全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 大規模主観評価と周波数分析による 心地よいインパルス応答測定信号の設計2020

    • 著者名/発表者名
      [☆高橋 勇希(長岡高専)\, 小口 純矢\, 高道慎之介(東大院・情報理工)\, 矢野 昌平(長岡高専)\, 猿渡 洋(東大院・情報理工)]
    • 学会等名
      日本音響学会2020年春季研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] T-SNEを用いた、耳音響特徴の個人性に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      [大港 零,矢野昌平,和久井直樹,高道慎之介]
    • 学会等名
      Audio Engineering Society
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 外耳道形状の個人性の比較に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      [木村 里輝,矢野昌平,藤塚瑠偉,和久井直樹,荒川隆行,越仲孝文]
    • 学会等名
      Audio Engineering Society
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 聴覚印象を考慮したインパルス応答測定信号設計2020

    • 著者名/発表者名
      [高橋勇希,小口純矢,高道慎之介,矢野昌平,猿渡洋]
    • 学会等名
      情報処理学会研究報告 音声言語情報処理(SLP)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Verification of ear canal obstruction in ear acoustic authentication2020

    • 著者名/発表者名
      Pham The Thao, Takayuki Arakawa, Takafuki Koshinaka, Shohei Yano, Naoki Wakui
    • 学会等名
      THE 8TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SMART SYSTEMS ENGINEERING 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Ear Hole Acoustic Feature by Method of Spreading Measurement Errors over a Wide Frequency Range2020

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Ibaraki, Shohei Yano, Naoki Wakui
    • 学会等名
      THE 8TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SMART SYSTEMS ENGINEERING 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A study on extraction of ear canal shape using MRI2020

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Tanaka, Shohei Yano, Naoki, Wakui, Naoki Kodama
    • 学会等名
      THE 8TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SMART SYSTEMS ENGINEERING 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Relationship between Separation and Slice Interval in Similarity Comparison of Ear Canal2020

    • 著者名/発表者名
      Riki Kimura, Shohei Yano, Naoki Wakui, Yoshitaka Ito, National, Institute of Technology, Nagaoka College, Japan
    • 学会等名
      THE 8TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SMART SYSTEMS ENGINEERING 2020 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on comparison of individuality of ear canal shape2020

    • 著者名/発表者名
      Riki Kimura , Shouhei Yano , Rui Fujituka , NAoki Wakui , Takayuki Arakawa , Takafumi Koshimaka
    • 学会等名
      Audio Engineering Society
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Visualization of differences in ear acoustic characteristics using t-SNE2020

    • 著者名/発表者名
      Rei Ominato (NIT , Nagaoka College , Shohei Yano (NIT , Nagaoka College , Naoki Wakui (NIT , Nagaoka College , Shinnosuke Takamichi (The , University of Tokyo
    • 学会等名
      Audio Engineering Society
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] イヤホンの周波数特性と耳穴音響特徴量との関係2019

    • 著者名/発表者名
      茨木康佑(長岡高専), 荒川隆行, 越仲孝文(NEC), 和久井直樹, 矢野昌平
    • 学会等名
      電子情報通信学会信越支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ドップラーセンサ・室内音響伝達特性による人体検知に関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      櫻井康貴, 和久井直樹, 矢野昌平(長岡高専)
    • 学会等名
      電子情報通信学会信越支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 楽音を用いた耳音響認証の検証2019

    • 著者名/発表者名
      高橋勇希(長岡高専), 増田拓人(長岡技科大), 荒川隆行, 越仲孝文(NEC), 和久井直樹, 矢野昌平(長岡高専)
    • 学会等名
      電子情報通信学会信越支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 音響類似度を用いた個人性比較に関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      大港澪, 和久井 直樹(長岡高専), 荒川 隆行, 越仲孝文, 矢野昌平(長岡高専)
    • 学会等名
      電子情報通信学会信越支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Between-class特徴を用いた耳音響認証精度向上に関する一検討2019

    • 著者名/発表者名
      安原雅貴(長岡高専), 荒川隆行, 越仲孝文(NEC), 和久井直樹, 矢野昌平(長岡高専)
    • 学会等名
      電子情報通信学会信越支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 耳音響認証における環境音混入時の性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      結城遼(長岡高専), 荒川隆行, 越仲孝文(NEC), 和久井直樹, 矢野昌平(長岡高専
    • 学会等名
      電子情報通信学会信越支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Consideration Regarding Accuracy of Ear Acoustic Authentication by Atmospheric Variation2019

    • 著者名/発表者名
      Pham The Thao,Shouhei Yano, Naoki Wakui, Takayuki Arakawa, Takafumi Koshinaka.
    • 学会等名
      電子情報通信学会信越支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] The Unheard Sounds around Us

    • URL

      https://www3.nhk.or.jp/nhkworld/en/ondemand/video/2015258/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Audio Engineering Society2020

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] International Joint Conferences on Artificial Intelligence2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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