| 研究課題/領域番号 |
17K00186
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| 研究機関 | 宮崎大学 |
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研究代表者 |
山場 久昭 宮崎大学, 工学部, 助教 (60260741)
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| 研究分担者 |
岡崎 直宣 宮崎大学, 工学部, 教授 (90347047)
油田 健太郎 宮崎大学, 工学部, 准教授 (30433410)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | バイオメトリクス / 深層学習 / 筋電位 / 個人認証 / 携帯端末 |
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| 研究実績の概要 |
昨年度に引き続き、筋電位を用いた個人認証システムの開発を目指し、主として認証情報として用いるジェスチャ（ハンドサイン）の選定と選定されたジェスチャの筋電位測定を行うとともに、それらを識別する手法の検討を行ってきた。 ジェスチャの選定にあたっては、日本語手話で用いられる指文字を候補として検討を進め、5本の指、および、手首を折り曲げているか否か、という視点から指文字の分類を行った。その上で、ジェスチャとしてどのような形状が適しているのか検討を図った。その結果について、国際会議で発表を行った （"Evaluation of Yubimoji Based Gestures for Realizing User Authentication Method Using s-EMG"、他2篇）。その他、1編の研究報告を宮崎大学工学部紀要に発表している。
一方、筋電位を個人認証に用いる上で、予め登録されているジェスチャの波形とシステムに入力された波形を比較し、同一人物による同一のジェスチャであるのか否かを判定する手法が必要である。その実現のため、まず、波形の特徴を表す適切な特徴量の選定と、それを精度よく取り出す方法として相互相関に基づく手法を開発した。その上で、既に検討済みの、サポートベクターマシン、および、Dynamic Data Warping 法を利用した2つの方法を用いて、ジェスチャを利用した個人認証手法の開発を行った。これらのその成果については論文にまとめた上、国際論文誌に投稿して受理され、現在出版待ちである。
なお、大学の地域貢献の一環として行われた大学開放事業の中で、本研究の内容を紹介するとともに、様々な年齢層来場者にお願いし、筋電位の計測をさせていただいた（趣旨を説明した上で、同意書をいただいた）。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
令和元年度は、認証情報として用いるジェスチャ（ハンドサイン）選定のための筋電位測定と、それらを識別するための手法の開発を行った。 ジェスチャの選定にあたっては、日本語手話で用いられる指文字を候補として検討を進め、5本の指、および、手首を折り曲げているか否か、という視点から指文字の分類を行った。その上で、ジェスチャとしてどのような形状が適しているのか検討を図った。その成果については、国際会議で発表を行った（"Evaluation of Yubimoji Based Gestures for Realizing User Authentication Method Using s-EMG"、他2篇）。その他、1編の研究報告を宮崎大学工学部紀要に発表している。
一方、筋電位を用いた個人認証の手法（予め登録されているジェスチャの波形とシステムに入力された波形を比較し、同一人物による同一のジェスチャであるのか否かの判定を行う手法）について論文にまとめた。これは、筋電位の波形の特徴量の検討、および、それらを精度よく取り出すために相互相関に基づく手法の開発と適用に関するものである。具体的には、サポートベクターマシン、および、Dynamic Data Warping 法を利用した2つの方法を用いて、ジェスチャに基づいて個人認証を行う手法をまとめた。この論文は、国際論文誌に投稿して受理され、現在出版待ちである。
また、新規に筋電位を購入し、計測実験に用いたところ、以前に他の研究室から貸与されたものと計測結果にズレが見られた。そこで、比較対照のための実験を行い、ノイズ軽減のためのフィルタの検討を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度までの成果に基づき、認証に用いるジェスチャを確定させる。そのために必要な追加の測定実験を実施するが、新規に購入した筋電位計測装置のためのフィルタ開発が急務である。また昨年同様、学生アルバイトを雇用して計測実験を行うため、謝金として予算を執行する予定である。より多くの被験者を確保するため、昨年度はボランティアで被験者に協力してもらったが、本年度は謝金を用意して被験者を募ることも計画している。その実験の中で、学生アルバイトが測定したデータを用いた解析を行えるよう、環境整備を行う。この作業に必要なPCについては、他の予算で購入したものが使用可能である。ただし、いくつかのソフトウェアをインストールするなどの作業が必要である。
一方、深層学習を用いて、似ている波形、似ていない波形を識別する手法の開発が遅れているので、本年度はこの部分に力を入れる。その方針は昨年度までと同じである。すなわち、深層学習用の機能を備えた計算機ハードウェアについては、 既に、その確保のめどが立っている。そこで、この計算機を用いて、筋電図の波形データから、その元となったジェスチャが登録されたものと同一であるか否かに基づいて認証を行うプログラムを実装する。同一と判定するか否かは、ニューラルネットワークによって学習させた結果を用いる。このプログラムは PC 上で開発し、まず、本手法による判定精度を確認する。False positive（本人でないのに、本人であると判定される）と False negative（本人であるのに、本人でないと判定される）の発生率に基づいて、正当な判定の精度が上がるように、パラメータの調整を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
令和元年度に参加した国際会議の開催場所が、2回とも国内であったため旅費が予定より節約できたこと、筋電位測定の被験者を無償のボランティアにお願いできたことから、謝金が発生しなかったこと、計画の遅れから1年間の計画延長を申請し認められたことから、最終年度の研究費を残すために積極的な使用を行わなかったことにより、次年度使用額が生じた。
今後の使用計画としては、まず、深層学習を用いた認証手法の実装に必要なソフトウェア購入の支出を行う。また、昨年度後半から今年度にかけての研究成果発表に必要な論文投稿料、および、旅費として執行する。その他、筋電位測定の被験者への謝金として使用する。
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