富士通研究所、顔写真などによる他人へのなりすましを防止できる技術を開発

近年、生体情報を用いた認証方式においてセンサー部分に触れることなく非接触で本人認証ができる手段として、カメラで撮影した顔画像で認証を行う技術が注目されている。例えば、スマートフォンやパソコンなど個人端末のアクセス管理やテレワーク時の社内システムへのログイン認証に加えて、空港の搭乗ゲートや自治体、病院での本人認証など利用シーンは多岐に渡る。

しかし、顔画像はSNSなどでインターネット上に公開されている場合も多く、顔写真付きのIDカードなどの紛失により画像が盗まれる場合も考えられるため、指紋や手のひらの静脈等ほかの生体情報と比較して他人の情報を容易に利用できてしまうという問題がある。さらに、不正に取得した他人の顔画像をカメラに提示して他人になりすます偽造物攻撃に対する懸念もあるため、カメラに写った顔が本物か偽造物か判定する技術が必要とされている。

富士通研究所、顔写真などによる他人へのなりすましを防止できる技術を開発 — IDカードなどを使った顔認証システムに対する他人へのなりすましの例

その手法として、近赤外線カメラや被写体とカメラの距離を測る深度カメラなど専用のカメラを用いて偽造物特有の特徴を捉える方法や、偽造物では再現が困難なまばたきや顔の向きを変えるなど、顔画像以外に動きの情報を追加することで本人認証を行っている。

しかし、これらの手法は専用カメラ本体のコスト増や一般的なカメラを使用する際に必要な動き情報の追加作業による利便性低下などの問題があるため、安価な一般的なカメラかつ利便性を損なわずになりすまし検知ができる技術の開発が課題となっている。

株式会社富士通研究所は、顔画像を用いた認証方式において、印刷した写真やインターネットに公開されている画像などをカメラに提示して他人になりすます不正行為を一般的なカメラで検知できる以下の2つの技術を開発した。

偽造物特有の写り方の違いに基づく偽造特徴抽出技術（トップ画）

カメラに偽造物を提示して取得した画像には、スマートフォンなどの端末画面の反射や平面の偽造物を写すことによる顔の形状の歪みなど偽造物特有の特徴が現れる。このような偽造物特有の特徴と本物の顔との差異を判定可能な数値として表現する偽造特徴抽出技術を開発した。

まず、カメラで取得した顔画像を、反射成分や形状（歪み）成分といった偽造物特有の特徴が現れる様々な成分に分離する。次に、分離した成分ごとに画像処理技術を用いて偽造物特有の特徴を数値化し、各成分の特徴を合成した判定用特徴を生成する。これを用いることで、利用者の操作に基づく情報がなくても偽造物判定が可能となる。

取得環境による写り方の変動に対応した偽造物判定技術

従来は、顔画像の取得環境により生じる写り方の変動に対応するために、機械学習を用いて様々な変動を含む顔画像を学習して1つの判定モデルを生成していた。しかし、スマートフォンの画面やIDカードのような偽造物の種類によって、写り方の変動の幅が大きくなるために本物の顔と偽造物との判定境界が複雑になり、最新のDeep Learningに基づく手法でも偽造物判定は困難だった。

そこで、オフィスで撮影した顔画像や窓際で撮影した顔画像といったように類似した変動を持つ顔画像のカテゴリで学習することにより、変動の影響を小さくした判定モデルを生成することで偽造物を正しく判定可能な技術を開発した。

開発技術の手順は、学習フェーズと判定フェーズに分かれる。学習フェーズでは、あらかじめ様々な環境で取得した顔画像を光の強さや光源の方向などの取得環境に基づき、窓際、逆光、通常といったカテゴリに分類する。次に、カテゴリごとに偽造特徴抽出技術で生成した判定用特徴を用いて、機械学習によって本物の顔か偽造物かを判定する判定モデルを構築する。

判定フェーズでは、入力画像の取得環境が学習フェーズのどのカテゴリに近いかを推定するために、まず、入力画像と各カテゴリの類似度を動的に算出する。続いて、入力画像と環境が近いカテゴリの判定モデルの結果が重視されるように、各判定モデルが出力する本物らしさを表すスコアに各カテゴリとの類似度に基づく重みを掛けた値を用いて偽造物か否かを判定する。富士通研究所、顔写真などによる他人へのなりすましを防止できる技術を開発