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音声制御デバイスのためのセキュアな生体認証システムに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K20271
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分60070:情報セキュリティ関連
研究機関東京都立大学

研究代表者

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

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード話者認識 / 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
研究開始時の研究の概要

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。

研究成果の概要

本研究の目的はなりすまし検出技術の精度を向上させることで、セキュアな音声対話技術を実現することである。本研究で想定しているなりすまし攻撃はスマートスピーカーなどの声で操作する音声対話システムであり、これらのシステムを使用する際の個人情報を保護するための個人認証に関する研究及び音声情報自体のセキュリティに関する研究を行った。研究の成果として、ステレオチャンネル音声を用いたなりすまし検出に関する発表を国内外の学会で発表し、国際論文として発表したことや、世界的にも新しい音声のプライバシー保護に関する研究に関する論文発表などを行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2022 2021 2020 2019

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 (28件) (うち国際学会 10件)

  • [雑誌論文] Lightweight and irreversible speech pseudonymization based on data-driven optimization of cascaded voice modification modules2022

    • 著者名/発表者名
      Kai Hiroto、Takamichi Shinnosuke、Shiota Sayaka、Kiya Hitoshi
    • 雑誌名

      Computer Speech & Language

      巻: 72 ページ: 101315-101315

    • DOI

      10.1016/j.csl.2021.101315

    • 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
  • [雑誌論文] Replay Attack Detection Based on Spatial and Spectral Features of Stereo Signal2021

    • 著者名/発表者名
      Yaguchi Ryoya、Shiota Sayaka、Ono Nobutaka、Kiya Hitoshi
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 29 号: 0 ページ: 275-282

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.29.275

    • NAID

      130007998765

    • ISSN
      1882-6652
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Blind Bandwidth Extension with a Non-Linear Function and Its Evaluation on Automatic Speaker Verification2020

    • 著者名/発表者名
      KAMINISHI Ryota、MIYAMOTO Haruna、SHIOTA Sayaka、KIYA Hitoshi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E103.D 号: 1 ページ: 42-49

    • DOI

      10.1587/transinf.2019MUP0008

    • NAID

      130007779050

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2020-01-01
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      甲斐 優人, 高道 慎之介, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • 学会等名
      電子情報通信学会 音声研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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,
    • 学会等名
      電子情報通信学会 応用音響研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      高道 慎之介, Kurzinger Ludwig, 佐伯 高明, 塩田 さやか, 渡部 晋治
    • 学会等名
      言語処理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Phase representation based on HSV color model for acoustic classification with convolutional neural networks2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Shiroma, Yuma KINOSHITA, Sayaka SHIOTA, Hitoshi KIYA,
    • 学会等名
      IEEE Global Conference on Consumer Electronics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation on Spatial and Frequency-Based Features for Asynchronous Acoustic Scene Analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Shiroma, Keisuke IMOTO, Sayaka SHIOTA, Nobutaka ONO, Hitoshi KIYA
    • 学会等名
      APSIPA Annual Summit and Conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      城間 佑樹, 木下 裕磨, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • 学会等名
      情報処理学会音楽情報科学研究会 音学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 音声仮名化のための加工音声重畳と非可逆性評価2021

    • 著者名/発表者名
      甲斐 優人, 高道 慎之介, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • 学会等名
      日本音響学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      荻野 天翔, 今泉 遼, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • 学会等名
      日本音響学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      宋 裕進, 塩田 さやか, 高道 慎之介, 村上 大輔, 松井 知子, 猿渡 洋
    • 学会等名
      情報処理学会 音声言語情報処理研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      甲斐 優人, 高道 慎之介, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • 学会等名
      日本音響学会春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      今泉 遼, 増村 亮, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • 学会等名
      日本音響学会春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Lightweight voice anonymization based on data-driven optimization of cascaded voice modification modules,2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroto KAI, Shinnosuke Takamichi, Sayaka SHIOTA, Hitoshi KIYA
    • 学会等名
      IEEE Spoken Language Technology Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      甲斐 優人, 高道 慎之介, 塩田 さやか, 貴家 仁志,
    • 学会等名
      日本音響学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      今泉 遼, 増村 亮, 塩田 さやか, 貴家 仁志,
    • 学会等名
      日本音響学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      奥野 桜子, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • 学会等名
      情報処理学会 音声言語情報処理研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Application of Bandwidth Extension with No Learning to Data Augmentation for Speaker Verification2020

    • 著者名/発表者名
      Haruna MIYAMOTO, Sayaka SHIOTA, Hitoshi KIYA
    • 学会等名
      The Speaker and Language Recognition Workshop Odyssey
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sequence-To-One Neural Networks for Japanese Dialect Speech Classification2020

    • 著者名/発表者名
      Ryo IMAIZUMI, Ryo MASUMURA, Sayaka SHIOTA, Hitoshi KIYA
    • 学会等名
      IEEE Global Conference on Consumer Electronics
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dialect-Aware Modeling for End-to-End Japanese Dialect Speech Recognition2020

    • 著者名/発表者名
      Ryo IMAIZUMI, Ryo MASUMURA, Sayaka SHIOTA, Hitoshi KIYA,
    • 学会等名
      APSIPA Annual Summit and Conference,
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      宮本 春奈, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • 学会等名
      音声言語情報処理研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      今泉 遼, 増村 亮, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • 学会等名
      音声研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      甲斐 優人, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • 学会等名
      音声研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Replay Attack Detection Using Generalized Cross-Correlation of Stereo Signal2019

    • 著者名/発表者名
      Ryoya YAGUCHI, Sayaka SHIOTA, Nobutaka ONO, and Hitoshi KIYA
    • 学会等名
      EUSIPCO 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Blind bandwidth extension with a non-linear function and its evaluation on x-vector-based speaker verification2019

    • 著者名/発表者名
      Ryota KAMINISHI, Haruna MIYAMOTO, Sayaka SHIOTA, and Hitoshi KIYA
    • 学会等名
      Interspeech 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation on Latency Issues and Objective Measurements of Non-Linear Blind Bandwidth Extension2019

    • 著者名/発表者名
      Haruna MIYAMOTO, Sayaka SHIOTA, and Hitoshi KIYA
    • 学会等名
      IEEE GCCE 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improving replay attack detection by combination of spatial and spectral features,2019

    • 著者名/発表者名
      Ryoya YAGUCHI, Sayaka SHIOTA, Nobutaka ONO, and Hitoshi KIYA
    • 学会等名
      APSIPA ASC 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      宮本 春奈, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • 学会等名
      音声言語情報処理研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      奥野 桜子, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • 学会等名
      音声言語情報処理研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      今泉 遼, 塩田 さやか, 貴家 仁志
    • 学会等名
      音声言語情報処理研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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