写真や一卵性双生児による顔認証のなりすましは可能なのでしょうか？Windows HelloやFace IDなどの普及が進む顔認証技術について、その仕組みから安全性、識別精度まで徹底解説します。近年注目されているレーダー技術を活用した新世代の顔認証についても紹介しています。
## 顔認証技術の基本的な仕組みと種類
顔認証技術は大きく分けて「単なる光学認証」と「レーダーなどを用いた高精度認証」の2種類に分類できます。それぞれの特徴と識別精度の違いを見ていきましょう。
### 光学ベースの基本的な顔認証システム
従来の顔認証システムは主にカメラで撮影した2D画像を使用して認証を行います。このタイプの認証は比較的単純な仕組みで、コストが低い利点がありますが、セキュリティ面では弱点があります。
特に単純な光学認証では、写真や画像を使ったなりすましが可能なケースがあります。実際に一部の顔認証システムでは、スマートフォンに表示した顔写真でも通過できてしまうことが実証されています[19]。このような脆弱性は、特に空港や駅の改札などで使用される顔認証システムでは大きな問題となります。
### 赤外線・3D技術を用いた高精度顔認証
より高度な顔認証システムでは、赤外線カメラや3Dマッピング技術などを組み合わせた多層的なアプローチを採用しています。これらのシステムは単なる2D画像だけでなく、顔の立体構造や生体情報も検知します。
例えば、TOFセンサー（Time-of-Flight）は、光信号を発して対象物までの距離を測定することで、顔の立体的な形状を捉えることができます。これにより、暗い場所や顔が部分的に隠れている場合でも高い精度で認証が可能となります[10]。
また、最新技術として、ミリ波（mmWave）を使った顔認証システムも研究されています。ミリ波は人体を透過する特性があり、マスクを着用していても顔の特徴を検出できるという利点があります[9]。
## Windows Helloの顔認証システムとその安全性
Windows 10に搭載されている顔認証機能「Windows Hello」は、パスワード入力の代わりに顔を使ってログインできる便利な機能です。
### Windows Helloと双子の識別能力
興味深いことに、Windows 10の顔認証は一卵性双生児を正確に区別できることが検証実験で確認されています。オーストラリアで行われた実験では、6組の一卵性双生児がそれぞれのアカウントにログインを試みましたが、全ての場合において互いのアカウントにはログインできませんでした[2]。
この結果は、Intelの3Dカメラ技術「RealSense」と組み合わせたWindows Helloの顔認証が、肉眼では見分けがつかないほど似ている双子でも識別できる精度を持っていることを示しています[2]。
## iPhoneのFace IDとその識別精度
アップルのiPhone X以降に搭載されている「Face ID」は、顔認証技術の中でも特に高い安全性を持つとされています。その仕組みと精度について見ていきましょう。
### TrueDepthカメラシステムの仕組み
Face IDの中核となるのは「TrueDepthカメラシステム」と呼ばれる技術です。このシステムは、赤外線カメラ、投光イルミネーター、ドットプロジェクターなど複数のセンサーとカメラで構成されています[7]。
Face IDが動作する際、まず近接センサーがユーザーの接近を検知し、次にドットプロジェクターから約3万個の赤外線ビームを顔に向けて照射します。顔から反射した赤外線を赤外線カメラで捉え、顔の詳細な3D形状を計算します[7]。
この技術により、Face IDは単なる2D画像ではなく、顔の立体構造を認識するため、通常の写真によるなりすましを防ぐことができます。
### Face IDの写真やマスクに対する耐性
Face IDは写真による突破はほぼ不可能であると報告されています。人工知能開発会社Kneronが実施した実験では、多くの顔認証システムが3Dマスクや写真で突破できたにもかかわらず、iPhoneのFace IDは精巧な3Dマスクを使用しても突破できませんでした[19]。
これは、Face IDがユーザーの顔の表情や微妙な動きも検知する「生体検知」機能を備えているためです。顔の表情や微妙な動きを検知することで、生きている人間と静止した物体を区別することができます[5]。
## 最新の顔認証技術：レーダー技術の活用
顔認証技術の最先端では、レーダー技術を活用した新しいアプローチが注目されています。
### ミリ波レーダーを用いた顔認証システム
ミリ波（mmWave）を使用した顔認証システム「mmFace」は、特定の軌跡に沿ってミリ波レーダーを移動させることで顔をスキャンします。反射したミリ波信号は顔の生体情報や構造的特徴を含んでおり、これにより信頼性の高い認証が可能になります[9]。
ミリ波の重要な特性は透過性にあります。この特性により、ユーザーがマスクを着用していても顔認証が可能です。また、写真や偽装マスクなどによるなりすまし攻撃にも強い耐性を持っています[9]。
### Googleの「Motion Sense」技術
Googleの「Pixel 4」に搭載された「Motion Sense」は、レーダー技術を活用してユーザーの動作を検知するシステムです。このシステム自体は顔認証を直接行うわけではありませんが、ユーザーがデバイスに近づくのを検知して、顔認証プロセスを高速化する役割を担っています[13]。
Motion Senseのレーダーはユーザーが端末に向かって手を伸ばしたり動いたりするのを検出し、顔認証カメラがユーザーの顔を認識する準備を整えます。これにより、端末のロック解除がよりスムーズになります[13]。
## 顔認証技術の安全性を高めるための対策
顔認証システムの安全性を高めるためには、いくつかの重要な対策があります。
### なりすまし防止機能の重要性
Windows Helloには「拡張スプーフィング対策」機能が用意されており、これを有効にすることでなりすまし攻撃への耐性を高めることができます[1]。しかし、この機能はデフォルトでは無効になっているため、ユーザー自身が有効にする必要があります。
Face IDの場合は、「注視が必要」という設定を有効にすることで、ユーザーがデバイスをしっかりと見ている場合にのみロック解除が行われるようになります[20]。これにより、例えば寝ている間に他人によってデバイスが解除されるリスクを減らすことができます。
### 生体認証の精度評価基準
生体認証の性能を測る基準としては、「他人受入率（FAR）」と「本人拒否率（FRR）」という指標があります。Windows Helloにおける指紋認証の要件はFARが0.002％以下、FRRが10%以下、顔認証の要件はFARが0.001%以下、FRRが5%以下または10%以下となっています[3]。
これらの数値が低いほど、誤認識のリスクが低くなりますが、完全ではないことを認識しておく必要があります。環境条件や機器の状態によっては認証がスムーズに行かない場合もあります[3]。
## まとめ：各顔認証システムの比較と今後の展望
顔認証技術は、その仕組みによって安全性と使いやすさに大きな差があることがわかりました。
単純な光学認証は簡単に実装できる反面、写真や画像によるなりすましに弱い傾向があります。一方、赤外線カメラや3Dマッピング、レーダー技術を用いた高精度認証システムは、なりすましに対する耐性が高く、セキュリティレベルが高いと言えます。
Windows Helloは古いバージョンでは写真による突破の脆弱性がありましたが、最新版では対策が強化されています。また、一卵性双生児の識別においては高い精度を示しています[2][18]。
iPhoneのFace IDは写真による突破はほぼ不可能で、3Dマスクに対しても高い耐性を持っていますが、一卵性双生児の識別には課題があることがわかりました[6][19]。
今後の顔認証技術は、ミリ波レーダーなどの新技術の導入により、マスク着用時の認証やなりすまし防止能力がさらに向上すると予想されます。特に、単一の技術だけに依存するのではなく、複数のセンサーやカメラを組み合わせたマルチモーダルな認証アプローチが主流になるでしょう。
最後に、どんなに優れた顔認証システムでも完璧ではないことを理解し、重要なデータを保護するためには、顔認証だけでなく、PINやパスワードなどの二次的な認証手段も併用することをお勧めします。
引用:
[1] 「Windows Hello」による顔認証、赤外線顔写真で突破される https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1098195.html
[2] Windows10の顔認証ログインは一卵性双生児を見分ける ... - GIGAZINE https://gigazine.net/news/20150821-windows-hello-identical-twins/
[3] Windows Helloとは？安全にノートパソコンを使うための4 ... - ESET https://eset-info.canon-its.jp/malware_info/special/detail/210727.html
[4] Windows Hello の構成 - Microsoft サポート https://support.microsoft.com/ja-jp/windows/windows-hello-%E3%81%AE%E6%A7%8B%E6%88%90-dae28983-8242-bb2a-d3d1-87c9d265a5f0
[5] 【2024年】iPhoneの顔認証は写真で解除できるか？問題を回答 ... https://note.com/tuneskitjapan/n/n6c360a643b95
[6] iPhoneⅩのFace ID（顔認証）で双子の見分けがつくか？ https://smapple-shibuya.com/archives/3099
[7] iPhone顔認証を実現する『TrueDepthカメラ』の仕組みと未来とは？ https://time-space.kddi.com/ict-keywords/20180912/2436.html
[8] 顔認証＆レーダー式安全装置「カオレーダー」 バス乗降を楽しく ... https://passtell.jp/20230620/31229/
[9] [PDF] Anti-Spoofing Face Authentication using mmWave without On-site ... https://www4.comp.polyu.edu.hk/~csyqzheng/papers/mmFace-MobiCom22.pdf
[10] 顔認証技術の精度向上におけるTOFセンサーの役割 - TOF Sensors https://tofsensors.com/ja/blogs/news/enhancing-facial-recognition-accuracy-with-tof-sensors
[11] 「Windows Hello」の顔認証は赤外線画像で突破できると判明 https://gigazine.net/news/20210720-windows-hello-bypassed-infrared-image/
[12] 顔認証システムは写真で突破できるのか？手口と対策を詳しく解説 https://www.art-japan.co.jp/media/articles/photograph/
[13] 「Pixel 4」は初搭載のレーダーを使って何をするのか - CNET Japan https://japan.cnet.com/article/35144137/
[14] 顔認証は写真を使ったなりすましを検知できる？なりすましの可否 ... https://www.japancv.co.jp/column/4308/
[15] iPhone写真非表示について非表示を開くのにFaceIDを使... https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q11278007981
[16] Windows 10の顔認証はA4サイズのコピー用紙に印刷した写真で突破 ... https://iphone-mania.jp/news-197875/
[17] 顔認証のセキュリティ事情、今でも写真で突破され得るのか？ https://eset-info.canon-its.jp/malware_info/special/detail/230912.html
[18] Windows 10の顔認証機能は赤外線写真の低解像度カラーコピーでだ ... https://gigazine.net/news/20171222-windows-10-facial-recognition-bypassed-with-photo/
[19] 3Dマスクや写真で顔認証突破〜Face IDは破られず - iPhone Mania https://iphone-mania.jp/news-269726/
[20] iPhoneでFace IDを設定する - Apple サポート (日本) https://support.apple.com/ja-jp/guide/iphone/iph6d162927a/ios
[21] 研究者が明らかにした「Windows Hello」の顔認証をパイパスできる ... https://japan.zdnet.com/article/35174141/
[22] 「Windows 10」の「Hello」顔認識システム、双子を識別 https://japan.zdnet.com/article/35069350/
[23] PINコードはなぜ安全？Windowsでさらに防御力を高める方法とは？ https://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/win11tec/1394559.html
[24] Windows Hello の強化されたサインイン セキュリティ https://learn.microsoft.com/ja-jp/windows-hardware/design/device-experiences/windows-hello-enhanced-sign-in-security
[25] 顔認証システムは写真で突破できるのか？手口と対策を詳しく解説 https://www.art-japan.co.jp/media/articles/photograph/
[26] 顔認証システムは双子を見分けられるのか？（前編） https://internet.watch.impress.co.jp/docs/event/1216557.html
[27] Windows Hello for Business のしくみ | Microsoft Learn https://learn.microsoft.com/ja-jp/windows/security/identity-protection/hello-for-business/how-it-works
[28] セキュリティ向上のためWindows Helloサインインのみを許可する ... https://dynabook.com/assistpc/faq/pcdata3/018744.htm
[29] Windows Hello 顔認証、検証ビデオの裏側を解説！ | MSRC Blog https://msrc.microsoft.com/blog/2016/02/windows-10-windows-hello-2/
[30] 虹彩認証の実力測定、お面・ゴーグル・サングラス・カラコンでNG ... https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/01800/100500004/?P=2
[31] Windows Hello 顔認証 | Microsoft Learn https://learn.microsoft.com/ja-jp/windows-hardware/design/device-experiences/windows-hello-face-authentication
[32] Windows Hello の強化されたサインインセキュリティを変更する https://www.fmworld.net/biz/fmv/support/qalist/signinsecurity/
[33] iPhone XのFace IDは、そっくりな双子を見分けられるのか？ https://iphone-mania.jp/news-191639/
[34] Face ID完全ガイド 仕組みから未来の可能性まで徹底解説！ https://it-notes.stylemap.co.jp/mobiles/face-id%E5%AE%8C%E5%85%A8%E3%82%AC%E3%82%A4%E3%83%89%E3%80%80%E4%BB%95%E7%B5%84%E3%81%BF%E3%81%8B%E3%82%89%E6%9C%AA%E6%9D%A5%E3%81%AE%E5%8F%AF%E8%83%BD%E6%80%A7%E3%81%BE%E3%81%A7%E5%BE%B9%E5%BA%95/
[35] iPhoneの「Face IDが使えない…！」不具合の原因と6つの対処法を ... https://sma-sta.com/blogs/12722/
[36] 双子ならiPhoneの顔認証を突破できる？ 兄や姉はどう決まる ... https://news.allabout.co.jp/articles/o/56415/
[37] Apple Face IDの仕組みを徹底解説【図解】 - BableTech https://babl.tech/blog/apple-face-id-mechanism/
[38] 《顔認証が使用できない方必見!!》突然iPhoneに搭載されている ... https://smahospital.jp/column/iphone/rare/135937/
[39] 最近顔認証のiPhoneに変えました。 - 私は双子なのですがどうして... https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q10258776735
[40] 3DセンシングでVCSEL活況 - 産業タイムズ社 https://www.sangyo-times.jp/article.aspx?ID=2573
[41] 先進のFace IDテクノロジーについて - Apple サポート (日本) https://support.apple.com/ja-jp/102381
[42] 【双子検証企画】双子だったらiPhone顔認証 解除できる！？ https://www.youtube.com/watch?v=f0lbCcTWuzs
[43] 物理光学モデリングによるドットプロジェクターの動作原理の実証 https://www.virtuallab.jp/support/108/
[44] 寝ている間にiPhoneのFace IDを解除する方法 https://www.ultfone.jp/fix-iphone/unlock-iphone-face-id-while-sleeping.html
[45] マスクはオンサイトレジストレーションなしにmm波を用いた抗 ... https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=202202235014487429
[46] インフィニオンのTOF技術搭載、LGのスマートフォンG8ThinQで ... https://www.infineon.com/cms/jp/about-infineon/press/press-releases/2019/INFXX201902-041.html
[47] 2022 Frost Radar :Biometric Authentication Solutions - NEC https://jpn.nec.com/biometrics/evaluation/frostradar2022/index.html
[48] スマホ向けディスプレイに埋め込む顔認証システムを開発：STと ... https://eetimes.itmedia.co.jp/ee/articles/2403/05/news065.html
[49] ToF（Time of Flight）とは？｜ToFの用途と将来性を解説 | コラム https://www.qs-qms-co.com/colum/2021-06-1.html
[50] ココヘルパX - 業界初！映像とレーダーで状態変化を自動通知する ... https://www.gcomm.co.jp/cocohelpa/x/
[51] AI顔認証シリーズ | 株式会社NSS https://cpcam.jp/security/solution/lp/ai_camera.html
[52] 非接触検知の「即戦力」 すぐに試せるToF測距センサーで検出 ... https://edn.itmedia.co.jp/edn/articles/2503/28/news002.html
[53] LiDARとは? 現状での活用事例や普及にあたっての課題を紹介 https://products.sint.co.jp/aisia-ad/blog/what-is-lidar
[54] [PDF] 受動型ステレオビジョンを用いた 3 次元顔認証システム https://www.aoki.ecei.tohoku.ac.jp/~ito/I_058.pdf
[55] TOFセンサーの未来：予測と可能性– Tofsensors https://tofsensors.com/ja-jp/blogs/news/the-future-of-tof-sensors-predictions-and-possibilities
[56] 生きている人の皮膚かを判別し、顔認識をだませないようにする新 ... https://japan.cnet.com/article/35150486/
[57] レグザ、アニメ顔検出の次世代テレビ技術。ミリ波レーダーの自 ... https://av.watch.impress.co.jp/docs/news/1467862.html
[58] グーグルが「Pixel 4」に新機能、レーダー技術によるジェスチャー ... https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/news/18/07017/
[59] 顔認識システム×3D LiDARを組み合わせた最新技術で店舗戦略に ... https://www.value-press.com/pressrelease/333667
[60] 株式会社 日本ビジネス開発 - Google Sites https://sites.google.com/view/kaoradar/index
