雑誌名 福井大学大学院工学研究科研究報告

キーボードタイピングにおける手の骨格情報をもと にした認証手法の提案

著者 山北 将平, 小高 知宏, 黒岩 丈介, 白井 治彦

雑誌名 福井大学大学院工学研究科研究報告

巻 63

ページ 97‑108

発行年 2015‑03

URL http://hdl.handle.net/10098/8765

福 井 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 研 究 報 告 第63巻2015年3月 Mem. Grad. Eng. Univ. Fukui, Vol. 63 (March 2015)

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キー ボ ー ドタイ ピ ング にお ける手 の 骨格 情 報 を も とに した 認証 手 法 の提 案

山 北 将 平*小 高 知 宏*黒 岩 丈 介**白 井 治 彦***

Authentication Meth od by the Keybord Dynamics using the Hand Skelton Infomation

Shohei YAMAKITA*

Jousuke KUROIWA**

, Tomohiro ODAKA* ,

and Haruhiro SHIRAI***

(Received February 6, 2015)

In this paper,we implement authentication system based on the the biometric characteristics of hand motion.We propose the authentication method using the hand skeleton information to im- prove the accuracy of the authentication.There is a keystroke dynamics authentication in previous research.It is an authentication method using individual differences keystroke biometrics.We em- ploy the camera to detect feature value of keystroke.This method reads the skelton from the camera image.We use NimbleSDK to track to the hand.It is a high-performance tracking middleware.It min- imizes the risk of false recognition.We evaluate the correlation of a rank of skelton.To examine the similarity, we use the Spearman's rank correlation coefficient.We devise an authentication method based on this evaluation value.Further, incorporate it into the password authentication.According to the method, high level of safety can be ensured.

Key words : Authentication,Biometrics,Seculity,Hand Tracking,Correlativity

1.は じ め に

近 年 で は シ ス テ ム を 利 用 す る 際 正 規 ユ ー ザ で あ る こ と を 認 証 す る こ と が ほ ぼ 必 須 と な っ て い る.コ ン ピ ュ ー タ へ の ロ グ イ ン,銀 行 のATMで の 引 き 下 ろ し, 出 欠 管 理 な ど用 途 は 様 々 で あ る.多 くの 場 合 これ らの 認 証 に 用 い る も の は ユ ー ザIDと パ ス ワ ー ドで あ る.

こ れ は 非 常 に 簡 単 な 仕 組 み で で き て い る.認 証 に 必 要

*原 子 力 ・エ ネ ル ギ ー 安 全 工 学 専 攻

**知 能 シ ス テ ム 工 学 専 攻

***工 学 部 技 術 部

*Nuclear Power and Energy Safety Enginnering course , Graduate School of Enginnering.

**Human and Artifical Intelligent Systems Course , Frad- uate School of Engineering

***Dept . of Techenical,Dept. Engineering

な ユ ー ザIDと パ ス ワ ー ドの ふ た つ の み で あ り,こ れ ら の キ ー ワ ー ドを 一 致 さ せ る こ と が で き れ ば 認 証 を 通 過 す る こ と が で き る.[1][2]

パ ス ワ ー ド認 証 を 突 破 す る た め の 方 法 は 数 多 く あ る.中 で も 代 表 的 な も の と して 総 当 り攻 撃(ブ ル ー ト フ ォ ー ス ア タ ッ ク)が あ る.こ れ は 暗 号 な ど で 理 論 的 に 取 り う る パ タ ー ン の す べ て を 入 力 し解 読 す る 方 法 で あ る.取 り う る 文 字 の 種 類,長 さ に よ っ て 必 要 と な る 時 間 が 大 き く変 動 す る.し か し,時 間 的 制 約 が 存 在 し な い 場 合 は 確 実 に パ ス ワ ー ド を調 べ る こ と が で き る.こ の こ とか ら,パ ス ワ ー ド認 証 は 認 証 と し て の セ キ ュ リテ ィ 性 に 重 大 と い え る 欠 陥 を 抱 え て い る と 言 え る.[3]

パ ス ワ ー ド認 証 の セ キ ュ リ テ ィ対 策 と し て 一 般 的 に あ げ られ る の は,パ ス ワ ー ドを 盗 み 出 さ れ な い よ う に す る 方 法 で あ る.そ の た め,パ ス ワ ー ド を 盗 み 出 さ

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れ て し ま っ た 後,第 三 者 が 悪 用 で き な い よ う に す る 対 策 は な され て い な い.悪 質 な 手 口 に よ る 不 正 ア ク セ ス が 増 加 す る 中,盗 み だ した パ ス ワ ー ドが 第 三 者 に 利 用 可 能 な こ と は,一 刻 も 早 く対 策 す べ き 問 題 で あ る.

正 規 ユ ー ザ 本 人 に し か 認 証 を 通 過 させ な い 技 術 の ひ と つ と して バ イ オ メ ト リ ク ス 認 証 が あ る.こ れ は 人 間 の 身 体 的 特 徴 や 行 動 的 特 徴 を も と に 人 物 の 認 証 を 行 う仕 組 み で あ り,本 人 しか 持 ち 得 な い 特 徴 を も と に 認 証 を 行 う.モ デ ル デ ー タ や テ ン プ レー トと 呼 ば れ る ユ ー ザ 本 人 を 示 す 指 標 と認 証 時 の セ ン サ 情 報 か ら算 出 した 値 を 比 較 す る こ と で 認 証 を 行 う∫4]

バ イ オ メ ト リク ス 認 証 を 実 装 す る に は,対 象 と な る シ ス テ ム に 対 し生 体 情 報 を 読 み 取 る た め の 機 器 を 取 り付 け る 必 要 が あ る.そ の た め の 取 り付 け る機 器 に 応 じて コ ス トが か か っ て く る.実 装 コ ス トの 影 響 は 製 品 の 価 格 な どユ ー ザ に 対 し て 直 接 的 に 関 わ っ て く る 問 題 で あ る た め,可 能 な 限 り コ ス トは 削 減 で き る こ とが 望 ま し い.[5]

こ の よ う な 問 題 に 対 し先 行 研 究 で は キ ー ス トロ ー ク タ イ ピ ン グ 認 証 が 存 在 す る.こ れ は 人 の キ ー ス ト ロ ー ク が 独 自 の 特 徴 を 取 る こ と を 利 用 し た 手 法 で あ る.し か し,動 作 を も と に し た 認 証 で あ る こ と か ら指 紋 認 証 の よ う な 人 体 の 形 状 を も と に し た 認 証 と 比 べ 精 度 が 劣 る と さ れ て い る.[6]

そ こで 本 研 究 で は,近 年 コ ン ピ ュ ー タ に 取 り付 け ら れ て い る こ と が 多 く な っ た カ メ ラ を 利 用 し 認 証 を 行

う方 法 を 提 案 す る.キ ー ボ ー ドの タ イ ピ ン グ が 独 自の 特 徴 を 取 る こ と を 利 用 した 認 証 方 法 が あ る よ う に,タ イ ピ ン グ す る 手 の 形 状 を 見 る こ と で 認 証 す る 方 法 を 考 案 す る.こ の 認 証 を パ ス ワ ー ド認 証 と組 み 合 わ せ る 形 で 実 装 す る こ とで,ユ ー ザ ロ グ イ ン 認 証 時 の セ キ ュ

リテ ィ 性 を 向 上 させ る.

手 の 形 状 を も と に 評 価 値 を算 出 す る 方 法 と し て,本 研 究 で は 手 の 骨 格 情 報 に 着 目 し た.タ イ ピ ン グ の 仕 方 が 異 な れ ば,タ イ ピ ン グ す る 際 の 指 の 位 置 取 りや 曲 げ 方 な ど に 個 人 差 が 生 ま れ る.こ の こ と か ら,タ イ ピ ン グ 時 の 骨 格 点 の 並 び 方 に は ユ ー ザ 独 自 の 特 徴 が 現 れ る の で は な い か と 推 測 さ れ る.こ の 並 び 方 の 特 徴 性 を 調 べ る た め,ス ピ ア マ ン の 順 位 相 関 係 数 を 用 い る.[7]こ の 手 法 は チ ャ ー ル ズ ・ス ピ ア マ ン(Charles Spea㎜an)に よ っ て 提 唱 さ れ た,統 計 学 に お け る 順 位 デ ー タ か ら の 相 関 の 指 標 で あ る.こ れ を 用 い る こ と で,入 力 デ ー タ と モ デ ル デ ー タ と の 問 に お け る,手 の 並 び 方 の 相 関 性 を 調 べ る こ と で 類 似 性 を 算 出 す る.

本 研 究 で は コ ン ピ ュ ー タ を 操 作 す る 手 の 動 作 を も と に 人 物 の 認 証 を 行 う手 法 を 開 発 す る.こ れ に よ り, 不 正 な ユ ー ザ に パ ス ワ ー ドの 漏 洩 や 盗 難 が 起 こ っ て

し ま っ た 場 合 で も,侵 入 を 阻 む こ と が で き セ キ ュ リ テ ィの 向 上 を 図 る こ と が で き る.ま た 既 存 の 認 証 手 法 の 問 題 と な っ て い る コ ス ト面 の 解 決,他 人 受 入 ・本 人 拒 否 の 危 険 性 を 取 り払 う こ と が で き る シ ス テ ム の 開 発 を 行 う.

2.コ ン ピ ュ ー タ 利 用 に お け る認 証 技 術

2.1関 連 技 術

既 存 の 技 術 で は,認 証 を 突 破 す る の に 最 適 な 手 段 を 行 使 さ れ る と侵 入 を 許 して し ま う.パ ス ワ ー ド認 証 の 不 正 対 策 は,複 雑 な パ ス ワ ー ドに す る こ と で 総 当 た り 攻 撃 な ど で 解 析 さ れ づ ら く す る と い う 方 法 が 一 般 的 で あ る.し か し,こ の よ う な 対 策 は あ く ま で 第 三 者 に 侵 入 さ れ づ ら くす る も の で あ り,シ ス テ ム に 侵 入 さ れ な い よ う に す る 対 策 で は な い.

す べ て の 機 器 に 対 して 有 効 な 認 証 は 数 少 な くな り つ つ あ る.パ ス ワ ー ド認 証 の よ う に 汎 用 性 の 高 い 認 証 は 不 正 ユ ー ザ か ら す れ ば,侵 入 方 法 が 確 立 さ れ て し ま っ て い る.そ の た め,近 年 で は 従 来 手 法 に 代 わ る 様 々 な 認 証 手 法 が 考 案 さ れ て い る.中 で も 生 態 的 特 徴 を も と に し た バ イ オ メ ト リ ク ス 認 証 と い う 手 法 が 注 目 さ れ て い る.こ れ は 人 の も つ 身 体 ・動 作 の 特 徴 を も と に し た 認 証 で あ る.各 個 人 が 持 つ 独 自 の 生 態 的 特 徴 を も と に して い る た め,第 三 者 に 悪 用 さ れ る危 険 性 が 極 め て 少 な い.し か し,バ イ オ メ ト リ ク ス 認 証 は 生 態 的 特 徴 と い う特 有 の デ ー タ を収 集 す る た め に,多 くの 場 合 は 別 途 セ ン サ 機 器 を 取 り付 け る 必 要 が あ り コ ス

トが か か っ て し ま う.

これ に 対 し,予 め 機 器 に 取 り付 け られ て い る ハ ー ド ウ エ ア を 利 用 す る こ と で コ ス ト を抑 え る こ と が 可 能 で あ る.ま た,「 コ ン ピ ュ ー タ 利 用 に お い て の み 」 と い っ た よ う に 条 件 を 限 定 す る こ と に よ り,そ の 条 件 に 特 化 し た 認 証 を 実 装 で き る.コ ン ピ ュ ー タ操 作 で あ れ ば キ ー ボ ー ドの タ イ ピ ン グ リズ ム,ス マ ー トフ ォ ン で あ れ ば タ ッ プ操 作 を 利 用 し た 技 術 が あ る.こ れ ら の 方 法 で あ れ ば,既 存 の ハ ー ドウ エ ア が 利 用 可 能 で あ る た め コ ス トを 抑 え る こ と が で き る.

以 下 に,こ の よ う な 方 法 で 実 装 さ れ て い るバ イ オ メ ト リ ク ス 認 証 を 説 明 す る.

2.1.1キ ー ス ト ロ ー ク 認 証

キ ー ス ト ロ ー ク 認 証 は キ ー ボ ー ドを 使 用 す る機 器 に 用 い られ る 認 証 手 法 で あ る.一 般 的 に は コ ン ピ ュ ー タ を対 象 と した 技 術 で あ る.コ ン ピ ュ ー タ は 例 外 を 除 き 周 辺 機 器 と し て デ ィ ス プ レ イ や キ ー ボ ー ド を 使 用

図1:キ ー ス トロ ー ク 認 証 に お け る特 徴 性 の 差 異

す る.そ の た め,キ ー ボ ー ドは コ ン ピ ュ ー タ に 付 属 さ れ て い る 機 器 と も い え る.バ イ オ メ ト リ ク ス 認 証 に は 特 徴 性 を 読 み 取 る た め に,専 用 の セ ン サ ー 機 器 が 必 要 だ と前 述 した.こ の 認 証 手 法 で は キ ー ボ ー ド と い う既 存 の 機 器 を 利 用 す る こ と で コ ス トを 抑 え る こ と が 可 能 で あ る.

認 証 方 法 に は 予 め ユ ー ザ の キ ー ス トロ ー ク 収 集 し, モ デ ル と な る デ ー タ を 保 管 し て お く必 要 が あ る.こ れ を 認 証 時 の 入 力 と比 較 す る こ と で 正 規 ユ ー ザ で あ る か ど う か を 判 別 す る.入 力 デ ー タ の 収 集 方 法 は 研 究 に よ り様 々 で あ る.長 期 的 に 入 力 を 監 視 し,正 規 ユ ー ザ で な い と判 別 し た 時 点 で シ ス テ ム か ら 弾 く も の も あ れ ば,短 期 的 に パ ス ワ ー ドの よ う な 定 め ら れ た タ イ ミ ン グ の み を 監 視 し,照 合 を 行 う も の も あ る.

キ ー ス トロ ー ク認 証 の 概 要 を 図1に 示 す.キ ー ス ト ロ ー ク 認 証 で は 入 力 内 容 の 特 徴 で 認 証 を 行 う こ と は

し な い.特 徴 量 と し て 用 い る も の は 一 般 的 に 打 鍵 の リズ ム で あ る.図1に 示 す ユ ー ザAの キ ー ス ト ロ ー ク(1)と(2)は そ れ ぞ れ 同 様 の 特 徴 を 取 る.そ れ に 対 し て,ユ ー ザAと ユ ー ザBで は 異 な る 特 徴 を 取 る.さ ら に ユ ー ザC,ユ ー ザDと 人 数 を 増 や して も 同 様 で,キ ー ス ト ロ ー ク リズ ム は 各 人 物 ご と に 独 自 の 特 徴 を も っ て い る.よ っ て,そ れ ぞ れ の ユ ー ザ ご と に モ デ ル を 作 成 し,認 証 時 の 入 力 に 対 して 照 合 を 行 う こ と で,正 規 の ユ ー ザ で あ る か が 判 別 可 能 で あ る.パ ス ワ ー ド認 証 に こ の 認 証 を 組 み 合 わ せ た 手 法 の 流 れ を 以 下 に 示 す.

1.ユ ー ザ 登 録 時 に 数 回 の タ イ ピ ン グ を 行 い,ユ ー ザ プ ロ フ ァ イ ル と し て 保 持 す る

2.認 証 時 に 入 力 し た ユ ー ザIDと パ ス ワ ー ドが 一 致 す る か を チ ェ ッ ク す る

3.認 証 時 に取 得 し た 時 間 ベ ク トル を 特 徴 抽 出 ユ ニ ッ トに 通 して,特 徴 ベ ク トル に 変 換 す る.こ の 時 の 特 徴 ベ ク トル を テ ス ト署 名 と す る

4.ユ ー ザ プ ロ フ ァ イ ル に 保 持 さ れ た 時 間 ベ ク トル を特 徴 抽 出 ユ ニ ッ トに 通 し て,特 徴 ベ ク トル に す る.こ の 時 の 特 徴 ベ ク トル か ら リ フ ァ レ ン ス 署 名 を 計 算 す る

5.リ フ ァ レ ン ス 署 名 と テ ス ト署 名 を比 べ る事 に よ っ て 認 証 を 行 う

6.認 証 に 成 功 し た 揚 合,取 得 し た 時 閥 ベ ク トル を ユ ー ザ プ ロ フ ァ イ ル に 加 え る

こ の 研 究 で は リズ ム を 意 識 した 入 力 を行 う こ と で, 精 度 が 向 上 した と い う結 果 が 得 られ て い る ∫8]また 短 い パ ス ワ ー ドで は 許 容 可 能 な 範 囲 ま で 改 善 さ れ る こ と は な か っ た と述 べ られ て い る.リ ズ ム と い う特 徴 を 検 出 す る に 十 分 な 入 力 が,短 い 入 力 で は 検 出 で き な い.短 期 的 な 入 力 を も と に 認 証 を 行 う に は,そ れ に 特 化 し た ル ー ル の 作 成 が 課 題 で あ る.

2.1.2プ リ ッ ク 認 証 と タ ッ チ ジ ェ ス チ ャ ー 認 証

ブ リ ッ ク 認 証 と タ ッ チ ジ ェ ス チ ャ ー 認 証 は 近 年 普 及 して い る ス マ ー トフ ォ ン な ど の 分 野 で 用 い られ る 認 証 手 法 で あ る.ス マ ー ト フ ォ ン と は タ ッ チ パ ネ ル で 操 作 を 行 う携 帯 端 末 の こ と で あ る.画 面 上 を指 で 払 う

よ う に 動 か す こ と で,ペ ー ジ の ス ク ロ ー ル や 項 目 の 移 動 を 行 う.こ の よ う な 動 作 を 「ブ リ ッ ク 」 と 呼 ぶ.ま た,文 字 入 力 に は ボ タ ン 式 の 入 力 方 法 と は 異 な り,こ の 方 法 を 利 用 し た ブ リ ッ ク 入 力 と 呼 ば れ る 方 式 が 採 用 さ れ て い る.

同 様 に,タ ッ チ ジ ェ ス チ ャ ー も ス マ ー ト フ ォ ン な ど を 操 作 す る の に 使 用 さ れ る 方 法 で あ る.ス マ ー ト フ ォ ン は マ ル チ タ ッ チ に 対 応 し た 設 計 が な さ れ て い る.複 数 の 指 で あ る 決 め ら れ た ジ ェ ス チ ャ ー を す る こ と で 特 別 な 操 作 が 可 能 と な る.画 面 上 に2本 の 指 を 置 き 間 隔 を狭 め る こ と で ピ ン チ イ ン,間 隔 を 広 げ る こ とで ピ ン チ ア ウ ト,と い っ た 操 作 が で き る.こ れ ら の ジ ェ ス チ ャ ー を 使 用 す る こ と で,画 面 の 縮 小 ・拡 大 を 直 感 的

に 行 う こ と が で き る.

これ らの 操 作 を も と に,ス マ ー ト フ ォ ン独 自 の 認 証 を 考 案 した も の が ブ リ ッ ク 認 証 と タ ッ チ ジ ェ ス チ ャー 認 証 で あ る.先 行 研 究 で は,ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル の 一 つ で あ る 自 己 組 織 化 マ ッ プ(SOM:Self OrgnizingMaps)を も と に,競 合 信 号 を 基 礎 と した 教 師 な し 学 習 を 行 う.[9]SOMは ク ラ ス タ リ ン グ 手 法 と

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比 べ 正 確 性 に 優 れ て い る.ま た,多 次 も と デ ー タ で の ユ ー ク リ ッ ド距 離 よ り も 認 証 精 度 が 高 い.こ の 研 究 で は,認 証 精 度90.87%か ら98.Ol%と い う結 果 が 得 ら れ て い る.精 度 の 幅 は 着 席 ・直 立 姿 勢,端 末 を 保 持 す る 手 の 利 き手 ・逆 手 に よ る も の で あ り,精 着 席 姿 勢 で 利 き 手 で 端 末 を 保 持 し て い る 場 合 が 最 も 精 度 が 高 い と い う評 価 が な さ れ て い る.こ の 手 法 は ス マ ー ト フ ォ ン の ロ ッ ク を 解 除 し た 後 の 画 面 で 動 作 す る よ う 実 装 す る こ と を 用 途 と し て い る.ユ ー ザ の 操 作 を 継 続 的 に 監 視 す る こ とや,画 面 の レイ ア ウ トに あ わ せ た 評 価 方 法 の 考 案 が 課 題 と な っ て い る.

2.1.3ハ ン ドジ ェ ス チ ャ ー 認 証

ハ ン ドジ ェス チ ャー認 証 とは,手 で 指定 の動 作 を行 うこ とで認 証 を行 う方 法 で あ る.カ メ ラや 赤外 線 セ ン サ ー を用 い て,手 の ジ ェ ス チ ャー情 報 を収 集 す る.先 行研 究 で は,空 中 に署 名 を行 う動 作 情 報 をも とに した 認 証 手 法 が あ る.[lo]Kinectを使 用 し手 の 三 次 元 情 報 を収 集 す る.座 標 点 は 「手 」 と認 識 され た 一点 の座 標 の み を使 用 す る.署名 す る動 作 か らのみ 特徴 抽 出 を行 うた め,手 の 関 節 な ど細 か な 骨 格 の検 出 は 行 わ な い.

収 集 した手 の 位 置座 標 の時 系 列 デ ー タ を正 規化 し,モ デ ル との 類 似 度 をDPマ ッチ ング を用 いて 計 算 す る.

この 結 果 が 判 定 基 準 を満 た して い る場 合 は本 人 で あ る可 能 性 が 高 い と判 断 す る.

この研 究 で はデ ー タ計 測 方 法 の確 立 が 急 務 で あ る と され て い る.手 の位 置 座標 時 系列 を取 得 す る 際 の位 置 ず れ や,手 ・肘 な どの座 標 が 重 な り誤 認 識 を生 む こ とが 問題 と して あ げ られ る.カ メ ラ情 報 を用 い た認 証 に は正確 な デ ー タ計 測 が 重 要 な課 題 で あ る とい え る.

2.2従 来 の 手 法 の 問 題 点 と そ の 解 決 方 法

本 研 究 で は,キ ー タ イ ピ ン グ を す る 人 物 の 手 の 骨 格 情 報 を も と に し た バ イ オ メ ト リ ク ス 認 証 を考 案 す る.

こ の シ ス テ ム を構 城 す る に あ た り,解 決 す べ き従 来 の 手 法 の 問 題 点 を 以 下 に ま と め る.

は じめ に,短 い 入 力 で の 認 証 精 度 に 対 す る 問 題 で あ る.キ ー ス ト ロ ー ク ダ イ ナ ミ ク ス 認 証 の よ う な 手 法 で は,収 集 す る デ ー タ 量 が 多 け れ ば 多 い ほ ど 高 い 精 度 が 期 待 で き る.そ の 反 面,認 証 に 用 い る 入 力 デ ー タ が 少 な い 場 合 の 精 度 は 低 くな りが ち で あ る.こ れ に 対 して,時 間 あ た りに 収 集 す る デ ー タ 量 を 増 や す こ と に よ って こ の 問 題 を 解 決 す る.1イ メ ー ジ あ た りに 収 集 す る 手 の 骨 格 情 報 を 出 来 る 限 り細 分 化 す る.指 先 や 手 の 付 け 根 だ け で な く,各 指 の 関 節 座 標 の 収 集 も 行 う.

図2:本 認 証 シ ス テ ム の 構 成 図

こ れ に よ り短 時 間 の 入 力 デ ー タ で も,高 精 度 の 結 果 を 得 る に 十 分 な 情 報 量 を 期 待 で き る.

次 に,ユ ー ザ が 行 う動 作 に ば ら つ き が 出 て し ま う問 題 で あ る.ス マ ー トフ ォ ン に お け る認 証 で は,普 段 の 姿 勢 や 操 作 す る 手 が 異 な る と,操 作 時 の 動 作 が 安 定 せ ず 認 証 精 度 が 低 下 す る こ とが わ か って い る.本 手 法 は キ ー ボ ー ドタ イ ピ ン グ を 行 う手 の 動 き を も と に 認 証 を す る.そ の た め,座 っ た 姿 勢 で キ ー ボ ー ド を カ メ ラ の 中 心 に な る よ う環 境 を 定 め る.ま た,本 手 法 を パ ス ワ ー ド認 証 と組 み 合 わ せ る こ と で 実 装 す る.入 力 内 容 を パ ス ワ ー ドの よ う に 短 い 入 力 内 容 に す る こ と に よ り,独 自 の リズ ム で の タ イ ピ ン グ を 再 現 す る こ と が 容 易 に な る と考 え ら れ る.

最 後 に 誤 認 識 に 関 す る 問 題 で あ る.ハ ン ド ジ ェ ス チ ャ ー 認 証 の よ う に カ メ ラ情 報 を も と に し た 認 証 で は,実 際 と は 異 な る 体 や 物 の 座 標 を 手 だ と誤 認 識 して し ま う こ とが 問 題 と な っ て い る.こ の こ と か ら,認 証 シ ス テ ム と し て 十 分 な ト ラ ッ キ ン グ 性 能 を 実 現 す る 必 要 が あ る.し か し,人 体 の 形 状 を正 確 に 認 識 す る こ と は 極 め て 難 しい.こ れ に は トラ ッ キ ン グ 用 の ミ ドル ウ ェ ア を 利 用 す る こ と で 解 決 す る.そ の 中 で も,手 の 形 状 認 識 に 優 れ たSDKを 利 用 す る こ と で 誤 認 識 の 危 険 性 を 最 小 限 に 抑 え る こ と が で き る.

2.3本 認 証 シ ス テ ム の 構 成

本 研 究 で 実 装 す る 認 証 シ ス テ ム の 構 成 に つ い て 説 明 す る.従 来 の 手 法 の 問 題 点 で 述 べ た 項 目 を 解 決 す る こ と で,既 存 の 手 法 よ り も セ キ ュ ア な 認 証 シ ス テ ム を 構 築 す る.本 研 究 で 構 成 を す る シ ス テ ム を 図2に 示 す.

シ ス テ ム が 認 証 に 至 る ま で の 流 れ に つ い て 説 明 す る.ま ず,シ ス テ ム か ら ユ ー ザ に 対 し パ ス ワ ー ドの 入

力 を 求 め る.こ れ に 対 しユ ー ザ は カ メ ラ で あ るKinect に 手 が 映 る 状 態 で パ ス ワ ー ド を 入 力 す る.そ して,こ の 入 力 内 容 で あ る パ ス ワ ー ド を デ ー タ ベ ー ス 上 に 保 存 さ れ た 正 解 の パ ス ワ ー ドと 照 合 す る.こ れ は 一 般 的 に 使 用 さ れ て い る パ ス ワ ー ド認 証 と 同 様 の も の で あ る.こ れ と 並 行 し,パ ス ワ ー ド入 力 を 行 う 手 を 写 した カ メ ラ イ メ ー ジ を読 み 込 む.こ の イ メ ー ジ を も と に 手 の 認 識 を 行 い,パ ス ワ ー ドを 入 力 す る 一 連 の 動 作 を 取 得 す る.こ の 入 力 デ ー タ を デ ー タ ベ ー ス 上 に 保 存 さ れ て い る モ デ ル デ ー タ と照 合 す る.そ の 照 合 に は 一 致 率 を 使 用 す る.バ イ オ メ ト リ ク ス 認 証 の よ う に,入 力 が モ デ ル デ ー タ と完 全 に 一 致 す る こ と の な い よ う な 認 証 方 法 の 場 合,一 致 の 度 合 い を 測 る 必 要 が あ る.こ の 一 致 率 が 定 め ら れ た 閾 値 を 上 回 れ ば 認 証 を許 可 す る.

こ の シ ス テ ム 構 成 を 行 う に 際 し説 明 した 流 れ は,大 き く分 け て3段 階 に 分 類 さ れ る.

(1)デ ー タ 収 集 (2)特 徴 量 抽 出

(3)照 合

そ れ ぞ れ を構 成 す る の に必 要 とな る 事項 に つ い て 説 明 す る.

(1)デ ー タ 収 集

ま ず,ユ ー ザ の 認 証 に 必 要 な デ ー タ を 収 集 す る.本 研 究 で は 認 証 に 使 用 す る デ ー タ に,パ ス ワ ー ドを 入 力 す る 手 の 動 作 を 使 用 す る.そ の た め,ま ず は 手 の 動 作 を も と に し た 認 証 を行 う前 に,通 常 の パ ス ワ ー ド認 証 を 行 う.こ の た め に,事 前 に ユ ー ザ の パ ス ワ ー ド を デ ー タ ベ ー ス 上 に 保 管 し て お く.ま た,パ ス ワ ー ド入 力 時 の キ ー イ ベ ン トを 調 べ る こ とで,テ キ ス トフ ォ ー ム を 利 用 し た パ ス ワ ー ド認 証 と 同 等 の 機 能 を 有 す る こ と が で き る.

手 の 動 作 に 関 し て は,KinectとNibmleSDKを 使 用 す る こ と で 骨 格 検 出 を 行 う.[ll]手 の 形 状 を 調 べ る の に 際 し,障 害 物 に よ る 誤 認 識 が 起 こ り う る こ と を 考 え られ た.そ こ でNimbleSDKと い う トラ ッ キ ン グ 用 の ミ ドル ウ ェ ア を 使 用 す る こ と で,こ の 危 険 性 を 回 避 し た.読 み 取 っ た 骨 格 デ ー タ は 三 次 元 座 標 に よ っ て 表 さ れ る.こ れ を 使 用 し,特 徴 量 の 抽 出 を 行 う.

(2)特 徴 量 抽 出

デ ー タ 収 集 を 行 っ た 後,動 作 デ ー タ を も と に 特 徴 量 の 抽 出 を 行 う.こ れ に は 予 め ユ ー ザ の モ デ ル と な る デ ー タ を 準 備 す る 必 要 が あ る.モ デ ル デ ー タ は 認 証 時

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同 様 に パ ス ワ ー ドの 入 力 を 行 い,動 作 デ ー タ を 収 集 す る こ と に よ っ て 生 成 す る.こ の モ デ ル デ ー タ と認 証 時 の 入 力 デ ー タ の ふ た つ を 比 較 し 一 致 率 を 求 め る こ と で,そ れ を 特 徴 量 を す る.デ ー タ の 比 較 方 法 に は 骨 格 の 並 び か た を も と に 相 関 性 を調 べ る こ とで 行 う.こ の 相 関 性 を 数 値 化 す る た め に,本 研 究 で はSpea㎜anの 順 位 相 関 係 数 を も と に 算 出 す る.

(3)照 合

以 上 の 結 果 を も と に 正 規 の ユ ー ザ で あ る か ど うか を 照 合 す る.こ れ に は パ ス ワ ー ド認 証 と動 作 認 証 の ふ た つ を 使 用 す る.パ ス ワ ー ド認 証 は デ ー タ ベ ー ス 上 に 保 存 さ れ て い る も と の 完 全 に 一 致 し て い た 場 合 の み 認 証 を 通 過 す る.そ れ に 対 し て 動 作 認 証 で は,算 出 し た 一 致 率 が 閾 値 を 上 回 っ て い た 場 合 の み 認 証 を 通 過 す る.こ れ は 生 体 認 証 に お い て モ デ ル デ ー タ が 入 力 と 完 全 に 一 致 す る こ と は ほ ぼ あ りえ な い か らで あ る.こ の 閾 値 の 設 定 に は 実 験 を 行 い,そ れ を も と に 最 適 な 数 値 を 決 定 す る.

本 研 究 で は 以 上 の よ う な シ ス テ ム 構 成 を こ と で 従 来 以 上 に セ キ ュ ア な 認 証 方 法 を 提 案 す る.最 終 的 な 認 証 精 度 の 算 出 に はFRR(FalseRejectionRate)/FAR

(FalseAcceptanceRate)を 使 用 し て 評 価 す る.こ れ は 本 人 拒 否 率/他 人 受 入 率 と 呼 ば れ る も の で あ り,誤 認 証 の 比 率 を 表 す.FRRは 正 規 ユ ー ザ で あ る に も か か わ らず 他 人 で あ る と認 証 を 拒 否 し て し ま う こ と で あ り,FARは 他 人 で あ る に も か か わ らず 正 規 ユ ー ザ で あ る と認 証 を 許 可 し て し ま う こ と で あ る.こ の ふ た つ の 0%に 近 い ほ ど正 確 な 認 証 が で き て い る と言 え る.

し か し,い ず れ の 評 価 値 も0%と な る 認 証 を 構 築 す る こ と は 極 め て 困 難 で あ る.製 品 化 さ れ た バ イ オ メ ト リ ク ス 認 証 で は 一 般 的 にFRR1%,FARl%以 上 の 精 度 を も っ て い る.こ れ を も と に,本 研 究 で は,目 標 と す る 認 証 精 度 をFRRl%,FARl%と した.

3.本 認 証 手 法 の 実 装

本 研 究 の 認 証 を 行 うた め に 用 い る 一 致 率 の 算 出 方 法 に つ い て 述 べ る.こ こ で の 一 致 率 と は,認 証 対 象 で あ る モ デ ル に 対 して 現 在 認 証 を 行 っ て い る ユ ー ザ が ど れ だ け 類 似 し て い る か,と い う こ と を 意 味 し て い る.本 研 究 の 認 証 に は,3つ の ス テ ッ プ が あ る.

(1)キ ー ご と の 一 致 率 (2)パ ス ワ ー ドの 一 致 率 (3)閾 値 と の 比 較

上 記 の 手 順 を 行 う こ と で,最 終 的 な 認 証 の 許 可 ・拒 否 を 行 う.

ま ず 本 研 究 で 行 う一 致 率 の 算 出 方 法 に つ い て 説 明 す る.手 法 に は ス ピ ア マ ン の 順 位 相 関 係 数 を 使 用 す る.こ の 式 を 以 下 に 示 す.

Dは 対 応 す る 値 の 順 位 差 で あ り,Nは 値 の ペ ア の 数 であ る.対 応 す る値 と は 同 一 の 骨 格 名 を 持 つ 座 標 点 の こ と を 表 して い る.こ れ を 用 い る こ とで 骨 格 の 並 び 方 フ)相関 性 に つ い て 求 め る こ と が で き る.値 の 取 り う る 龍囲 を 以 下 に 示 す.

1.0に 近 づ く ほ ど 相 関 性 は 強 く,‑1.0に 近 づ く ほ ど 逆 相 関 性 が 強 い.ま た,0に 近 づ く ほ ど相 関 性 が 弱 い こ と を 表 し て い る.

次 に 本 研 究 の 一 致 率 算 出 に 使 用 す る デ ー タ に つ い て 説 明 す る.使 用 す る デ ー タ は キ ー 入 力 の タ イ ミ ン グ に応 じ た も の を 利 用 す る.そ の タ イ ミ ン グ を 図3に 示 す.縦 軸 は キ ー の 入 力 が あ る 場 合 は 「ON」 な い 場 合 は 「OFF」 を と る.横 軸 は 時 間 軸 を 表 し て い る.山 な り に な っ て い る 間 は い ず れ か の キ ー 入 力 が 行 わ れ て い る.こ の 図 中 の 山 な り に な っ た 瞬 間 の タ イ ミ ン グ, つ ま りKeyPressイ ベ ン トが 発 生 した 瞬 間 の 手 の 形 状 を使 用 す る.図3で はn回 の キ ー 入 力 が 行 わ れ て い る た め,1パ ス ワ ー ドあ た りn個 の デ ー タ を使 用 して 一 致 率 を 算 出 す る.

次 に,キ ー ご と の 一 致 率 に つ い て 説 明 す る.本 手 法 で は 手 の 形 状 を3次 元 座 標 と し て 認 識 す る.そ の 座 標 群 のx,y,z座 標 そ れ ぞ れ を 上 記 の 手 法 で あ る Spea㎜anの 順 位 相 関 係 数 に よ っ て 相 関 係 数 を 求 め る.

そ の 後,三 方 向 の 値 を 平 均 す る こ とで キ ー ご と の 一 致 率 と す る.

次 に パ ス ワ ー ドの 一 致 率 を 求 め る 方 法 に つ い て 説 明 す る.パ ス ワ ー ドの 一・致 率 は キ ー ご との 一 致 率 を も と に し て 算 出 す る.そ して 求 め られ た キ ー ご と の 一 致 率 を 総 和 し,キ ー 数 で 割 る.こ の 一 致 率 の 平 均 を パ ス ワ ー ドの 一 致 率 と し,(3)の 閾 値 と の 比 較 に 用 い る.

最 後 に 閾 値 を も と に 許 可 ・拒 否 の 振 り分 け を 行 う.

最 終 的 な 結 果 は 以 下 の 二 通 りが 考 え られ る.

全 体 の 一 致 率 〉=閾 値

こ の よ うな 条 件 と な っ た 場 合,閾 値 を 上 回 る 一 致 率 で あ る こ と か ら正 規 ユ ー ザ で あ る 可 能 性 が 極 め て 高 い.そ の た め,認 証 を 通 過 させ る.

全 体 一 致 率 く 閾 値

対 し て 閾 値 を 下 回 っ た 場 合,正 規 ユ ー ザ で な い 危 険 性 が 高 い.よ っ て,認 証 を 弾 く こ と に よ っ て 侵 入 を 防

ぐ.以 上 が 本 手 法 の 認 証 方 法 で あ る.

4.実 験

本 章 で は開 発 した手 法 の 認証 精 度 の検 証 を行 う.認 証 精 度 に はFRR/FARの ふ た つ か ら調 査 す る.本 稿 で 提 案 した 手 法 が特 徴 性 を表 して い るか を各 パ ラ メー タ ご とに評 価 す る実験,シ ス テ ム の認 証精 度 を評 価 す る実 験 の ふ た つ を行 う.

4.1実 験 環 境 と実 験 用 デ ー タ の 収 集 方 法

今 回 の 実 験 で は,本 研 究 室 の 学 生6名 を対 象 に デ ー タ の 収 集 を 行 っ た.パ ス ワ ー ドは 各 自 に1種 類 ず つ 作 成 し て も ら い,入 力 回 数 は 各 パ ス ワ ー ドご と に10回 ず つ 収 集 し た.

実 験 で は モ デ ル デ ー タ と入 力 デ ー タ と の 一 致 率 を も と に 評 価 を 行 う.収 集 し た デ ー タ を ど の よ う に モ デ ル デ ー タ,入 力 デ ー タ と 振 り分 け る か を 図4に 示 す.こ の 図 中 に あ る モ デ ル デ ー タ名,入 力 デ ー タ 名 は

「(入力 者):(パ ス ワ ー ドの 種 類):(n番 目 の 入 力)」 の 形 で 記 述 し た.「 ユ ー ザA:パ ス ワ ー ドA:入 力1」 で あ れ ば,「 ユ ー ザAが,ユ ー ザAが 作 成 した パ ス ワ ー ド を,第1回 目 に 入 力 し た 」 入 力 内 容 を使 用 して い る と い う こ と とな る.モ デ ル デ ー タ とす る の は 入 力 者 が 作 成 し た パ ス ワ ー ドで あ る.そ の た め モ デ ル デ ー タ に は ユ ー ザ6名 ×入 力10の60パ タ ー ン を 使 用 す る.

本 研 究 は 漏 洩 し た パ ス ワ ー ドを 悪 用 し,第 三 者 が 不 正 に ロ グ イ ン し よ う と す る 場 面 を 想 定 す る.そ の た め,モ デ ル デ ー タ に 対 し入 力 デ ー タ は 同 一 の パ ス ワ ー ド を 入 力 して い る 必 要 が あ る.パ ス ワ ー ドの 種 類 は 被 験 者 数 分 あ る が,実 験 で 一 致 率 算 出 に 用 い る組 み 合 わ せ は モ デ ル デ ー タ と入 力 デ ー タ の パ ス ワ ー ドが 同 一 の も の で の み 行 う.

モ デ ル デ ー タ と入 力 デ ー タ の 入 力 者 が 同 じ で あ っ た 場 合 に つ い て 述 べ る.こ れ は 正 規 ユ ー ザ が 正 規 の 方 法 で シ ス テ ム に ロ グ イ ン し よ う と し て い る こ と を 意 味 す る.こ の 場 面 に お い て 認 証 を 拒 否 した 場 合 は 本 人 拒 否 が 起 き て い る.正 規 ユ ー ザ の ロ グ イ ン が 失 敗 した こ と か ら,本 人 拒 否 が 起 き て い る こ とが 結 果 と して 得 ら れ る.

次 に モ デ ル デ ー タ と 入 力 デ ー タ の 入 力 者 が 異 な る 場 合 に つ い て 述 べ る.こ れ は第 三 者 が 不 正 な 方 法 で 入 手 した パ ス ワ ー ドを 用 い て シ ス テ ム に ロ グ イ ン し よ う と し て い る こ と を 意 味 す る.こ の 場 面 に お い て 認 証 を 許 可 し た 場 合 は他 人 受 入 が 起 き て い る.不 正 な 方 法

図3:利 用 す る キ ー 入 力 の タ イ ミ ン グ

図4:比 較 す る デ ー タ

図5:x軸 に お け る本 人 の 一 致 率 分 布

図6:x軸 に お け る他 人 の 一 致 率 分 布

で の ロ グ イ ン を 許 し て し ま っ て い る こ と か ら,結 果 に は 他 人 受 入 が 起 き て い る こ とが 結 果 と し て 得 ら れ る.

4.2パ ラ メ ー タ ご と の 特 徴 性 評 価 実 験

入 力 さ れ た 座 標 軸 の パ タ メ ー タ ご と に,他 人 ・本 人 が そ れ ぞ れ 適 した 特 徴 性 を 表 し て い る か 調 査 す る.収 集 した デ ー タ を も と にx,y,z軸 座 標 の 三 種 類 の 一 致 率 を 算 出 す る.各 一 致 率 を グ ラ フ 化 し,本 人 ・他 人 の そ れ ぞ れ の 一 致 率 が 異 な る特 徴 を と っ て い る か を 調 べ る.

図8:y軸 に お け る他 人 の 一 致 率 分 布

図9:z軸 に お け る本 人 の 一 致 率 分 布

図10:z軸 に お け る 他 人 の 一 致 率 分 布 図7:y軸 に お け る本 人 の 一 致 率 分 布

ま ず 正 規 ユ ー ザ で あ る 本 人 の 入 力 を も と に し た 一 致 率 を 図5図7,及 び 図9に 示 す.次 に 他 人 の 入 力 を も と に し た 一 致 率 を 図6図8,及 び 図10に 示 す.こ れ ら の 結 果 か ら,本 人 に よ る も の と 他 人 に よ る も の で は,一 致 率 に 明 確 な 差 が あ る こ と を 立 証 で き た.ま た, 座 標 軸 ご と に 取 り う る値 の 域 が 異 な っ て お り,本 人 の 入 力 は よ り高 い 一 致 率 付 近 に 分 布 し て い る こ と が 確 認 さ れ た.

4.3認 証 精 度 の 評 価 実 験

認 証 精 度 を 本 人 拒 否 率,他 人 受 入 率 の ふ た つ か ら調 べ る .認 証 精 度 の 調 査 結 果 を図llに 示 す.縦 軸 が 他 人 受 入 率,横 軸 が 本 人 拒 否 率 を 表 し て お り,閾 値 を 変 化 させ る こ と で ど の よ う な 値 を 示 す か を表 し て い る.

本 人 拒 否 率,他 人 受 入 率 の ふ た つ は 相 反 関 係 に あ る.

こ の こ と か ら,閾 値 の 設 定 に よ っ てFRR/FARは 大 き く変 動 す る.こ の2つ の 評 価 値 が 最 小 と な る よ う な 閾 値 を 設 定 す る こ と が 望 ま しい.こ の よ う に 閾 値 を 設 定

した と こ ろ,こ の 実 験 か ら得 ら れ た 結 果 で はFRR4.4

%,FAR3.3%と な っ た.

次 に ユ ー ザ ご と の 結 果 を 示 す.FAR,FRRの ふ た つ か ら 認 証 精 度 の 高 か っ た ユ ー ザ,低 か っ た ユ ー ザ の ふ た つ に 分 け た.認 証 精 度 の 高 か っ た ユ ー ザ を 図12,低 か っ た ユ ー ザ を 図13に 示 す.そ れ ぞ れ の 縦 軸 は 他 人 受 入 率,横 軸 は 本 人 拒 否 率 を 表 し て い る.

ま ず 図12の 認 証 精 度 が 高 か っ た ユ ー ザ に つ い て 述 べ る .こ れ らの ユ ーザ に おい て は高 水 準 の 結果 が得 ら れ た.特 に ユ ー ザCはFRRO.0%,FARO.0%.で あ り 最 も 理 想 的 な 結 果 で あ っ た.

次 に 低 い 精 度 の も の に つ い て 示 す.こ れ ら は 実 験 結 果1と 比 べ 精 度 の 低 さ が 顕 著 で あ る.ま た,実 験 結 果1,2の2つ の 間 に 属 す る よ う な 結 果 が 得 ら れ た ユ ー ザ は お らず,こ の こ とか ら モ デ ル 生 成 の 段 階 で 何

らか の 問 題 が 発 生 し て い る こ と が 考 え られ る.

5.考 察

本 稿 で はふ た つ の実 験 か ら,パ ラ メー タ ご との評 価 と本 手法 そ の もの の評 価 を行 った.そ れ ぞ れ か ら得 ら れ た 結 果 を考 察 す る.

パ ラメ ー タ ご との 実 験 で は収 集 した 入 力 デ ー タ を も と に,各 座 標 軸 ご とに 一致 率 を算 出 した.そ れ ぞ れ が 本 人 の 場 合,他 人 の場 合 で異 な る値 を示 して い る か を調 査 した.こ れ に よ り,本手 法 が正 確 な 特 徴 性 を 取 りう る手 法 と して成 立 して い るか ど うか を調 べ た.

実験 結 果 か らは本人,他 人 そ れ ぞれ が明確 に異 な る一 致 率 の取 り方 を して い た こ とが確 認 で きた.本 人 で あ

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れ ば 一 致 率 が 高 い 域 に 多 く分 布 し て お り,他 人 で あ れ ば 一 致 率 が 低 い 域 に 分 布 し て い る.

最 も 本 人 と 他 人 の 一 致 率 に 差 が 生 じ た の はy軸 に よ る 結 果 で あ っ た.y軸 に お け る 他 人 の 一 致 率 は 他 の 軸 の 結 果 と比 べ,低 い 一 致 率 の 域 に 多 く分 布 し て い る.不 正 な ユ ー ザ の 入 力 に 対 し て は,認 証 を 弾 くた め に も で き る か ぎ り低 い 一 致 率 で あ る こ と が 望 ま し い.こ の こ とか ら,y軸 か ら得 ら れ た 結 果 は 各 軸 の 中 で 最 も 理 想 に 近 い も の で あ っ た.本 研 究 で はx,y,

zそ れ ぞ れ を 等 しい 重 み で 取 り扱 って い る が,今 回 の 結 果 か ら重 み 付 け に よ る 評 価 が 期 待 で き る と 考 え ら れ る.

ま たx軸 は 最 も差 が 小 さ い と い う結 果 と な っ た.他 人 の 一 致 率 の 下 限 が76%と 他 の パ ラ メ ー タ と 比 べ 明 らか に 高 い 値 を と っ て い る.し か し,本 人 の 一 致 率 か ら見 て み る とx軸 は 他 と比 べ 高 い 特 徴 性 を 示 して い る こ と が 見 受 け ら れ る.こ の こ とか らx軸 の 結 果 を も と に,低 い 一 致 率 の 入 力 に対 す る 足 切 りが 有 効 で あ る と 考 え られ る.

上 記 ふ た つ の 結 果 が 得 られ た 理 由 に つ い て 考 察 す る.ま ず,y軸 に お け る 一 致 率 で 他 人 の 入 力 が 非 常 に 低 い 値 を 多 く と っ た 理 由 と し て,指 の 曲 げ 伸 ば しが で き る 方 向 がy軸 に 集 中 して い る か らだ と考 え られ る.

ま たx軸 は 左 右 の 手 の 位 置 取 りに 左 右 さ れ る 点 が 少 な い こ とや,指 の 曲 げ 具 合 に よ って も 差 が 生 まれ ず ら い こ と か ら 大 き な 差 が 見 られ な か っ た と考 え られ る.

次 に 認 証 精 度 評 価 実 験 に つ い て 考 察 す る.こ の 実 験 で は収 集 し た デ ー タ を も と に 本 認 証 手 の 他 人 受 入 率, 本 人 拒 否 率 を 調 査 し た.こ の 実 験 を す る こ と に よ り本 手 法 の 認 証 精 度 を 確 認 で き る.図llに 示 さ れ た 実 験 結 果 か ら,本 手 法 の 精 度 はFRR4.4%,FAR3.3%で あ

る こ と が わ か っ た.

ま ず 認 証 精 度 が 一 見 し て 高 か っ た も の を 図12に 示 し た.こ の 結 果 で は 比 較 的 理 想 に 近 い 結 果 を 取 っ て い る.こ れ ら の ユ ー ザ は 理 想 的 な 認 証 精 度 を 示 し た.こ れ ら の ユ ー ザ で 平 均 を と る と認 証 率 はFRR1.0

%,FARO.5%で あ り,こ れ は 研 究 目標 を 上 回 る 精 度 で あ る.

これ に 対 し 図13に 示 す ユ ー ザ に 関 し て は 非 常 に 低 い 認 証 精 度 を 示 し た.こ れ ら の ユ ー ザ は 前 述 し た ユ ー ザ と比 べ 明 らか に 異 な る 結 果 を表 し て お り,モ デ ル 生 成 や 手 の トラ ッ キ ン グ の 段 階 で 何 ら か の 問 題 が 生 じ て い る可 能 性 が 推 察 さ れ る.今 後 は こ の 問 題 を 解 決 す

る こ と で,い か な る ユ ー ザ も 高 い 認 証 制 度 の ユ ー ザ グ ル ー プ に 属 す る こ と が で き る よ う に す る こ と が 課 題

と な る.

上 述 の 課 題 を解 決 す る た め,今 後 の 展 望 を以 下 に 述

図ll:認 証 精 度

図12:実 験 結 果1

図13:実 験 結 果2

べ る .現 在 は手 の 誤 認 識 を判 別 す る機 能 の 実 装 に は 至 っ て い な い.そ の た め,精 度 が 低 か っ た ユ ー ザ に 誤 認 識 が 起 き て い た 可 能 性 も 存 在 す る.手 の 形 状 デ ー タ と して 適 し た 入 力 で あ っ た か を 判 別 す る 必 要 が あ る.ま た,パ ス ワ ー ドの 文 字 列 が ユ ー ザ の 特 徴 性 を 示 す に 適 し て い な か っ た 可 能 性 も 存 在 す る.そ の た め, ユ ー ザ の 特 徴 性 を 示 し や す い パ ス ワ ー ドの 生 成 方 法 の 考 案 や モ デ ル の 生 成 の 段 階 で 一 定 の 特 徴 性 を 示 し て い る か を 確 認 す る 必 要 が あ る と 考 え られ る.

本 研 究 で 実 装 し た シ ス テ ム は 従 来 の 手 法 と比 べ,短 い キ ー タ イ ピ ン グ で の 認 証 に 対 応 す る こ と が で き た.

こ れ に は 両 手 で44点 か ら な る 骨 格 情 報 を 利 用 した こ と が あ げ ら れ る.本 来 パ ス ワ ー ド と い う短 時 間 の 入 力 で は 十 分 な 特 徴 性 を 検 出 で き な い.そ れ を 補 う に 十 分 な 情 報 量 を カ メ ラ イ メ ー ジ か ら収 集 す る こ とが で き た こ とが,本 研 究 結 果 に 結 び つ い て い る と考 え ら れ る.し か し,本 研 究 は 短 い 入 力 に 特 化 し た 手 法 で あ る こ と か ら,長 い パ ス ワ ー ドや 複 雑 な パ ス ワ ー ドは 考 慮 し て い な い.従 来 の 手 法 で は 長 期 的 な 入 力 で あ る ほ ど,精 度 は 上 が る傾 向 に あ る.そ れ に 対 し,本 研 究 で は 長 期 的 な 入 力 で あ る と,入 力 の 再 現 性 が 低 く な り精 度 が 低 下 し て し ま う と考 え られ る.長 期 的 な 入 力 を 使 用 して 認 証 を 行 う た め に は,新 た に 専 用 の 手 法 を 考 案 す る 必 要 が あ る.

実 験 で は,座 っ た 姿 勢 で の デ ー タ を収 集 し た.ま た, キ ー ボ ー ドは カ メ ラ の 中 心 に な る よ う配 置 し た.認 証 に 用 い る 入 力 内 容 も 被 験 者 に 自 分 が 打 ち や す い パ ス ワ ー ドを 作 成 して も ら う こ と で,タ イ ピ ン グ の 再 現 性 を 高 くす る こ と が で き た と考 え ら れ る.し か し,こ の 方 法 で は シ ス テ ム の 設 置 場 所 を移 行 す る 際 に,そ れ ま で 収 集 した デ ー タ で は 正 確 に 認 証 が 行 え な い 可 能 性 が あ る.キ ー ボ ー ドを 支 点 に カ メ ラ デ ー タ の 位 置 合 わ せ を 行 う機 能 の 実 装 が 必 要 と 考 え られ る.

従 来 の 研 究 で は ト ラ ッ キ ン グ を す る 際 肘 や 周 辺 に あ る 物 な ど を 間 違 っ て 手 だ と検 出 す る 誤 認 識 が 問 題 と な っ て い る.こ れ に 対 し,本 研 究 で はNimbleSDKと い う ト ラ ッキ ン グ の ミ ドル ウ ェ ア を 利 用 し た.生 体 認 証 に お い て,特 徴 に 用 い る 身 体 の 部 位 を 正 確 に 検 出 す る こ と は 極 め て 重 要 で あ る.高 い 精 度 で 手 の ト ラ ッ キ ン グ を 可 能 と す るNimbleSDKを 使 用 す る こ と で, 誤 認 識 の 危 険 性 を 最 小 限 に 抑 え る こ と が で き た と考 え られ る.し か し,誤 認 識 が 起 き て い な い か を確 認 す る た め に も,手 の 形 状 が 正 確 で あ る か を 判 別 す る 機 能 の 実 装 が 必 要 と 考 え られ る.こ の 機 能 を デ ー タ収 集 を 行 う 部 位 に 組 み 込 む こ と に よ り,収 集 した デ ー タ が 正 常 で あ る か の 判 別 が 可 能 とな る.誤 認 識 の 可 能 性 が 高 い と判 断 さ れ た 入 力 は 破 棄 し,再 入 力 を 求 め る こ とで

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も,他人 受 入 や 本人 拒 否 の 危 険性 を抑 え られ る と考 え られ る.

6.ま と め

本 稿 で は コ ン ピ ュ ー タ 利 用 に お け る 不 正 利 用 に 対 し て,よ り セ キ ュ リ テ ィ性 の 高 い 認 証 手 法 の 考 案 を 行 っ た.コ ン ピ ュ ー タ 利 用 に お け る 認 証 は 一 般 的 に ユ ー ザID・ パ ス ワ ー ド を 用 い た 認 証 方 法 で あ る が, こ の よ う な 方 法 は 総 当 り な ど極 め て 簡 単 な 方 法 で の 解 析 が 可 能 で あ り そ の 危 険 性 に つ い て は 古 くか ら 問 題 視 さ れ て き た.そ こ で 本 研 究 で は 手 の 動 作 を も と に 認 証 す る 仕 組 み を パ ス ワ ー ド認 証 と 組 み 合 わ せ る 形 で 実 装 し た.

従 来 の 研 究 か ら 人 の 取 る 動 作 は 各 々 全 く異 な る 特 徴 性 と と る こ とが わ か っ て い る.コ ン ピ ュ ー タ 利 用 に お け る 特 徴 性 を 検 出 す る た め,キ ー ボ ー ド タ イ ピ ン グ を行 う際 の 手 の 動 き に 着 目 し た.入 力 す る キ ー の 内 容 に 応 じ人 は 事 前 に 次 の 入 力 へ と指 を 進 ませ る.そ の た め 予 備 動 作 の 違 い か ら人 に よ り同 じ キ ー を 入 力 す る 場 合 で も 手 の 形 状 に 特 徴 が 生 まれ る.こ れ を 利 用 す る こ と で 同 じパ ス ワ ー ド内 容 の 入 力 を 受 け た と して も,他 人 で は 特 徴 の 違 い か ら認 証 を 通 過 す る こ と が で き な い.こ れ に よ りセ キ ュ ア な シ ス テ ム 設 計 が 可 能 と な る.

本 認 証 手 法 を 実 装 す る に あ た り,ハ ー ドウ ェ ア に は キ ー 入 力 を 得 る た め に キ ー ボ ー ド,手 の 動 き を 検 出 す る た め に カ メ ラ と し てKinectを 使 用 し た.手 の 動 き を 取 得 す る た めNimbleSDKと い う ミ ドル ウ エ ア を 利 用 し た.こ れ は 手 の 骨 格 情 報 を ト ラ ッ キ ン グ す る こ

と が で き る と い う も の で あ る.

実 験 結 果 か ら 手 の 骨 格 情 報 が 各 自 の 特 徴 性 を 示 し て い る こ とが 確 認 さ れ た.特 にy軸 に お け る順 位 相 関 係 性 が 極 め て 高 い.こ れ は 左 右 の 手 の 位 置 取 りに お い て,並 び に 特 徴 が 生 ま れ や す い た め で あ る と考 え られ

る.ま た,実 験 か ら本 手 法 の 精 度 はFRR4.4%,FAR3.3

%で あ る と い う結 果 が 得 られ た.こ の 結 果 を ユ ー ザ ご と に 分 け 比 較 した と こ ろ,精 度 が 極 め て 高 か っ た ユ ー ザ と,極 め て 低 か っ た ユ ー ザ と い う2つ の グ ル ー プ が 存 在 す る こ とが わ か っ た.こ の2グ ル ー プ は 差 が 極 め て 大 き い こ とか ら,精 度 が 低 い ユ ー ザ グ ル ー プ に は 何 ら か の 問 題 が 生 じ て い る 可 能 性 が 存 在 す る.今 後 は こ の 問 題 を 解 決 す る こ と が 研 究 の 発 展 に 繋 が る と 考 え

ら れ る.

問 題 を 解 決 す る た め に は 以 下 の よ う な 方 法 が 考 え ら れ る.ま ず 第 一 に 本 手 法 の 精 度 の 水 準 そ の も の を 引 き 上 げ る こ と で あ る.実 験 か ら パ ラ メ ー タ ご と に

108

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参考 文献

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