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顔写真で本人確認する ― 顔認証を“手の内化”して内製、写真なりすましも深度で拒否

スマホのロック解除、空港の e ゲート、オフィスの入退室 ― いずれも「登録した顔」と「その場の顔」を照らし合わせる 顔認証(1:1 本人確認) です。

顔認証そのものは、いまや技術的には公知です。世界標準の手法(ArcFace 系)が広く使われ、精度も飽和領域に達しています。そこで当社は、この公知技術を自分たちで実装し、標準ベンチマークで評価し、実運用に向けて作り込む ― という「手の内化」として内製しました。本記事では、その仕組み・精度・実例と、なりすまし対策(深度ライブネス)を紹介します。

デモ映像

※ 顔認証の仕組み・精度・実例と、深度によるなりすまし対策をまとめた紹介映像です。

顔認証とは ― 「1:1 の本人確認」

顔認証は、あらかじめ登録した顔写真(テンプレート)と、その場で撮った顔を照合して「同じ人か?」を判定する技術です。

  • 登録(enroll)は1枚からでOK。パスワードやカードの代わりに、“顔そのもの”が鍵になります。
  • 本記事が扱うのは 1:1 本人確認(例:社員証と本人の一致確認)です。
  • なりすまし(写真・画面の提示)には、後述の深度ライブネス判定で対応します。

スマホの顔ロック、空港 e ゲート、オフィスの入退室 ― これらはすべて、同じ「1:1 照合」の仕組みです。

仕組み ― 4ステップで“顔を数値”に変える

顔認証の中身は、意外なほどシンプルな4ステップです。

顔認証の4ステップ図。入力顔写真→顔検出・整列(SCRFD)→特徴抽出512次元ベクトル(ArcFace)→コサイン類似度照合→MATCH/NO判定
顔を数値に変えて照合する4ステップ。① 顔を検出して向き・大きさを正規化(整列)→ ② ディープラーニングが顔を 512個の数値(特徴ベクトル)に変換③ 2つのベクトルの“近さ”をコサイン類似度で測る④ しきい値と比べて MATCH / NO MATCH を判定

ポイントは②です。顔を「見た目」ではなく、512個の数値の並びに置き換えてしまう。あとは、その数値がどれだけ近いかを測るだけ、というわけです。

なぜ高精度なのか ― 512次元の“顔の指紋”

では、なぜこれで人を見分けられるのか。鍵は、顔を 512 次元のベクトルにして、単位超球面上に配置することにあります。

512次元ベクトルを単位超球面上に配置した模式図。同一人物は密集し、別人は離れて配置される
512次元の“顔の指紋”。同一人物のベクトルは密集し、別人は離れて配置されます。数億枚規模で学習した「数学的な距離」で判定するため、照明・表情・数年の経年変化があっても同一人物のベクトルは近いままです。

「見た目が似ている/似ていない」ではなく、数億枚規模で学習した数学的な距離で判定するのが強みです。だからこそ、1枚の登録写真だけで運用でき、追加学習なしで新規ユーザーを登録できます。

システム構成 ― 世界標準の認識コア × 実運用の工学

コアの認識は、世界標準の ArcFace 系(SOTA 同等クラスの土台)です。当社が作り込んだのは、その周辺 ― 実運用に落とすための工学と再現性です。

システム構成図。入力(RGBカメラ/RealSense深度D455F)→認識コア(顔検出SCRFD/深度ライブネス/512次元埋め込みArcFace R50/コサイン照合)→高レベルAPI(enroll/verify/identify/compare)とギャラリー永続化。基盤に標準ベンチ評価・自前学習・開発プロセス
システム構成。認識コアは公知の強い手法(顔検出 SCRFD/512次元埋め込み ArcFace/コサイン照合)。その周辺を、数行で使える高レベル API(enroll / verify / identify / compare)、深度ライブネス標準ベンチ評価・再現可能な学習基盤として作り込んでいます。

「強い認識コアは公知のものを使い、実運用の工学は自分たちで固める」 ― これが、当社の内製(手の内化)の考え方です。

なりすまし対策 ― 深度ライブネスで“平面”を拒否

顔認証で必ず問われるのが、印刷写真やスマホ画面をかざす「なりすまし」です。当社は、これを深度(3D 形状)で弾きます。

深度ライブネス判定の図。RealSense D455Fで顔の3D形状を計測。印刷写真・画面は平面で起伏の残差≈0で拒否、実物の顔は鼻などの起伏で残差≈21mmで許可
深度ライブネス判定。RealSense 深度カメラ(D455F)で顔の3D形状を計測し、印刷写真・スマホ画面などの“平面提示”は起伏の残差がほぼ0 → 拒否、実物の顔は鼻などの起伏(残差≈21mm)→ 許可。ライブネスが真のときだけ顔認証を実行します(ROS 2 に統合)。

対応範囲は、印刷/画面など“平面提示”のなりすましです。動画リプレイや3Dマスク等への対策は、今後の課題として明示しておきます(過大に語らないのが方針です)。

精度 ― 標準ベンチマークで実測

精度は、顔認証分野で世界共通の評価データセット(LFW / CFP-FP / AgeDB / CPLFW / CALFW)で実測しています。数千ペアの「同一人物/別人」を当てられるかを測る指標です。

標準ベンチマーク評価結果の棒グラフ。LFW 99.82%、CFP-FP 99.27%、AgeDB-30 98.17%、CPLFW 94.48%、CALFW 95.95%、5種平均97.54%。LFW世界SOTA水準≈99.85%の線
標準ベンチマーク評価(1:1 照合精度)。LFW 99.82%・CFP-FP 99.27%・AgeDB-30 98.17%・CPLFW 94.48%・CALFW 95.95%、5種平均 97.54%。正面・良条件の本人確認(LFW)は、世界最高水準(≈99.85%)とほぼ差のない同等クラスです。
評価軸 本システム 世界トップ水準 コメント
LFW(正面 1:1 照合) 99.82% ≈99.85% ほぼ差なし=同等クラス
標準5種平均 97.54% 実用上きわめて高精度

LFW は各社が 99% 台後半に達した飽和領域です。実運用で問われる「正面・良条件の本人確認」は、すでに解けている段階にあります。誇張せず「標準ベンチマークでは SOTA 同等クラス」が、事実に即した表現です。

実例で見る ― MATCH と NO MATCH

実際に照合してみた例です。類似度スコア(しきい値 0.4) が高ければ同一人物(MATCH)、低ければ別人(NO MATCH)と判定します。

顔認証の実例6組。本人確認(同一人物正面, MATCH 0.649)、他人拒否(別人物, NO MATCH 0.056)、年齢差照合(10年以上前, MATCH 0.601)、姿勢差照合(向き違い, MATCH 0.529)、他人拒否(似た年代の別人, NO MATCH 0.001)、注意事例(横顔, NO MATCH 0.314)
実例6組(クリックで拡大)。正面・年齢差・姿勢差では同一人物を MATCH、別人はスコアが大きく下がって NO MATCH。最後の 横顔(注意事例)はスコア 0.314 でしきい値未満 ― ベンチマーク全体では99%超でも、個別ペアでは条件が厳しいと未満になることがあります。

注目したいのは、年齢差(10年以上前の写真)や姿勢差(向き違い)でも同一人物を捉えられる一方で、横顔のような厳しい条件では閾値調整が要るという点です。こうした“できること・苦手なこと”を正直に把握しておくことが、実運用の設計につながります。

システムの特徴 ― 内製(手の内化)の作り込み

認識モデルは世界標準の ArcFace 系(実績ある強い基盤)を採用しています。当社が作り込んだのは、実運用に向けた次の部分です。

  • ① 数行で使える高レベル APIenroll / verify / identify / compare、GPU⇄CPU の自動切替、複数テンプレート管理。
  • ② 深度ライブネス実装済み ― RealSense(D455F)の深度で、写真・画面のなりすましを検出・拒否(ROS 2 統合)。
  • ③ 再現性を担保する評価・学習基盤 ― 標準ベンチ評価と、再開可能な自前学習。
  • ④ 誠実な開発プロセス ― ADR 駆動・自己完結サイクル・“測った数字だけ”を語るベンチマーク運用。

世界標準の高精度コアを、再現性高く・実機で・すぐ使える形にまとめる ― これが、公知技術を手の内化する意味です。

まとめ

  • 仕組み ― 顔を 512次元に変換し、コサイン類似度で本人確認する、シンプルで強力な仕組み。
  • 精度 ― 標準ベンチマーク 5種平均 97.54%・LFW 99.82% で、世界 SOTA 同等クラス。1枚登録で運用でき、経年変化にも頑健。
  • なりすまし対策深度ライブネス(RealSense D455F)で写真・画面を拒否。横顔・暗所などは運用設計で補完。
  • 立ち位置 ― 顔認証は技術的には公知。それを自分たちで実装・評価・作り込む「手の内化」として内製しました。

顔認証は、入退室・本人確認の現場で実用レベルにあります。当社は、公知の強い技術を自分たちの手で動かし、実機で使える形に仕上げることで、現場に効く個人認証を提供します。

※ 本記事は技術紹介向けの概要です。実運用にあたっては、本人同意の取得・データ保護など、顔情報の取り扱いに関する別途の対応が必要です。掲載している顔画像は、顔認証分野で広く用いられる公開評価データセットに含まれるものです。

この技術や導入について、お気軽にご相談ください。

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