フジタ技術研究報告㻌第㻡㻠号㻌 㻌 㻞㻜㻝㻤年㻌
㻌㻌

トンネル入坑管理における顔認証技術の適用㻌㻌㻌
園 木 㻌 匠㻌㻌

森 時 㻌 悠㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌概㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 要㻌㻌
トンネル工事の現場では、入坑状況の管理が重要であるが、従来入坑状況は人手で管理されており、人為的ミスや入坑時刻及び退坑時刻の管理が出来ないなどの課題があった。近年、入坑管理のデジタル化が進み、㻵㻯カードやインターネットを利用した入坑管理方法が実用化されているが、㻵㻯カードの盗難による成りすましの問題がある。そこで筆者らは、生態認証の中でも利便性が高い顔認証技術を利用することで、課題解決が出来るのではないかと考え、顔認証技術によるトンネル入坑管理の有効性を検証した。本稿では、検証結果や課題について報告する。㻌
㻌㻌

Application of face authentication technology in tunnel entry management㻌㻌Abstract
At the site of tunnel construction, it is important to manage the entrance situation, but the entrance situation has
traditionally been managed using manual methods. There were problems such as human error, and administrationof entry time and withdrawal time could not be achieved. In recent years, digitization of entry control hasadvanced. Although admission management methods using IC cards and the Internet have been put to practicaluse, there is a problem of IC card theft and subsequent impersonation. Therefore, the authors examined theeffectiveness of tunnel entrance management using face authentication technology, thinking that problems can besolved by using face recognition technology, which is a highly convenient method of biological authentication. In thispaper, we report on verification results and challenges faced.

キーワード：㻌

画像処理、生態認証、顔認証㻌㻌㻌㻌㻌−25−㻌㻌

フジタ技術研究報告㻌 第㻡㻠号㻌

§１. はじめにて、事務所内の㻼㻯やディスプレイで入坑状況を閲覧できる

㻌方法もある。これにより、入坑状況の遠隔監視が可能だが、トンネル工事の現場では、トンネルへの人の入退出を人為的ミスの課題が残る。また、入坑口にゲートを設置し、Ｉ管理する入坑管理が必須である。入坑状況を正確に把握

Ｃカードリーダーを専用の端末にタッチして入坑管理を行う

できない場合、トンネル坑内での急な火災や落盤などの緊方法もある。人為的ミスの低減は可能だが、作業員のカード急事態が発生した際に、誰が坑内に取り残されているか正忘れやカードの盗難などによる成りすましによる不審者侵確に判断ができず、対応が遅れる可能性がある。㻌

入の問題が有り、セキュリティ面に課題が残っているのが現

従来の入坑管理方法は、人依存の管理方法が主流であ状である。㻌

り、人為的ミスや入坑時刻及び、退坑時刻の管理ができな

㻌いなどの課題がある。㻌

㻞㻚㻟㻚 生態認証による入坑管理㻌

一方、生体認証には、非接触で個人を認証可能な手法

㻌が様々存在するが、画像を用いた顔認証技術に着目し、ト生態認証には、指紋認証や声紋認証など様々あるが、ンネル入坑管理に適用することで、上記課題解決に対する指紋認証は、認証時に指をかざすなどの作業が発生し、普有効性を検証した。㻌

段手袋などをしている現場関係者には、手間になってしま㻌う。また、声帯認証は、常時工事騒音が発生している現場§２. トンネル入坑管理のシステム化には不向きである。㻌

㻌

一方、顔認証技術は、装備品や音に影響されることなく、㻞㻚㻝㻚 入坑札による入坑管理㻌㻌

カメラの前に数秒間立ち止まるだけで認証が可能である。
したがって、従来の入坑管理方法の課題を解決する為に顔従来のトンネル入坑管理は入坑札（図１参照）を利用して認証技術を採択し、現場検証を実施した。㻌

行われている。入坑札とは、表面は赤色、裏面が白色にな㻌っている回転式の札である。各札の両面には現場関係者の㻞㻚㻠㻚 顔認証技術㻌

名前が記載してあり、入退坑時に自分の名前が書かれた札

㻌を返すことにより、入坑状況を把握する事が可能となる。し顔認証技術（図２参照）とは、撮影した画像の中から顔をかし入退坑時に札の返し忘れや間違った札を返してしまう見つける「顔検出処理」とデータベース内に登録した顔画などの事態が発生した場合、入坑状況が不明瞭になってし像と検出された顔画像が一致しているかを判断する「顔照まう。また、入坑札は人手で管理している為、入坑時刻及合処理」を組み合わせた技術である。㻌

び、退坑時刻の管理ができないという課題もある。㻌

「顔検出処理」は、画像の中から人間の顔を検出後、特㻌徴点（目・鼻など）を抽出し、顔領域を求める処理である。

㻌「顔照合処理」は、抽出された顔領域について、特徴点を利㻌用し、データベース内に登録されている顔画像の中から一㻌致率の高い画像を判定する処理である。㻌

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図１㻌 入坑札㻌㻌㻌㻞㻚㻞㻚 入坑管理のデジタル化㻌㻌㻌
図２㻌 顔認証技術フロー㻌

最近では入坑札がデジタル化し、インターネットを経由し−26−－㻞－㻌トンネル入坑管理における顔認証技術の適用㻌

例えば、オリンピックでは不審者検知、行方不明者捜索などに利用され、事前に危険人物や行方不明者の顔を登為、画像内の各札の色を判別するツールを作成し、入退坑状況を容易に把握できる仕組みを構築した。㻌

録しておき、人通りの多い箇所にカメラを設置することで事件の未然防止や行方不明者の発見などの効果を発揮して撮影した画像については、現場詰所に設置した管理用ＰＣ（図６参照）に蓄積し、日付ごとに保存することにした。㻌

いる。ユニバーサルスタジオジャパンでは、年間パス所有

㻌者のみ顔認証システムを利用した「顔パス入場」を導入して㻌いる。これにより利用者にＶＩＰ気分の入場を実現させること㻌で、顔認証本来の目的だけでなく、独自の価値を付加する

㻌などの事例もあり、近年急速に普及が進み、あらゆる分野で㻌実績を重ねている。㻌

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§３. 顔認証技術を用いたトンネル入坑管理

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㻟㻚㻝㻚㻌 システム概要㻌

㻌㻌㻌
顔認証技術のトンネル入坑管理への適用の有効性を検㻌証する為、従来管理方法と顔認証技術の比較検証を行っ㻌

た。本検証は、㻞㻜㻝㻣年㻝㻝月～㻞㻜㻝㻤年㻞月までの約㻠ヶ月間㻌実施し、現場負担を減らす為に大型設備などの導入は行㻌わず、簡易的に検証を行った。現場職員㻢名及び作業員㻣

㻌

名を対象とし、従来管理方法と顔認証技術による入坑管理

㻌を並行して実施した。検証時のシステム図を図３に示す。㻌

㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌

図４㻌 㼃㼑㼎カメラ（入坑札撮影用）㻌

図３㻌 システム図㻌㻌㻟㻚㻝㻚㻝㻚㻌 従来管理方法による入退坑データの収集㻌
㻌㻌
㻌
㻌
㻌

本検証は、従来管理方法と顔認証技術を比較する為、従㻌

来管理方法による入退坑状況を収集する必要がある。しか㻌

し、人の手で管理されている為、入退坑状況を収集すること㻌は困難である。そこで、入坑札付近に㼃㼑㼎カメラ（図４参照）を設置し、入坑札を撮影（図５参照）した。㻌
収集した画像から入坑札による入退坑状況を抽出する

図５㻌 㼃㼑㼎カメラの映像㻌㻌㻌

−27−－㻟－㻌

図６㻌 管理用㻼㻯㻌フジタ技術研究報告㻌 第㻡㻠号㻌㻟㻚㻝㻚㻞㻚㻌 顔認証技術による入坑状況の収集㻌㻌㻌

㻌 ○○会社㻌 㻌 氏名㻌㻌

立坑入口にタブレット㻼㻯（図７参照）を㻞台（入坑管理用、退坑管理用）設置し、タブレット㻼㻯のフロントカメラを利用し㻌て、顔認証処理を行った。対象者にはカメラ正面で一時停㻌止し、認証するよう依頼した。認証結果を画面に表示（図８㻌

参照）し、対象者に認証結果を把握できるようにした。認証㻌

結果は、図６に示した管理用㻼㻯に蓄積することで、顔認証㻌

△△会社㻌 㻌 㻌 氏名㻌

による入坑管理情報を収集した。また顔認証による入坑状㻌

況を把握できるようにする為、立坑付近にディスプレイ（図９㻌参照）を設置し、入坑状況表示画面（図１０参照）を利用し表㻌示した。画面には、入場者氏名や滞在人数及び、日毎の人㻌数を表示した。この入坑状況表示画面を利用し、毎日㻜時に㻟㻚㻝㻚㻟㻚㻌 入退坑時刻の記録及び遠隔監視㻌

入坑状況のリセットすることで、日毎のデータ収集を行っ㻌た。㻌

図１０㻌 入坑状況表示画面㻌

入坑札による入坑管理において課題である入退坑時刻

㻌の記録及び、遠隔地からの入坑状況監視のニーズを実現㻌

する為に、入退坑時刻の記録については、管理用㻼㻯（図６㻌

参照）に入退坑時刻を保存した。また、立坑側と詰所側をネ㻌ットワーク接続し、遠隔監視環境を構築することで対応し㻌た。㻌

㻌㻌㻌㻟㻚㻝㻚㻠㻚㻌 認証状況確認用パトライト㻌

㻌

㻌

㻌

対象者の認証状況を目視で確認できるよう、立坑付近に

㻌パトライト（図１㻝参照）を設置した。パトライトは認証結果に

図７㻌 タブレット㻼㻯（入坑管理用、退坑管理用）㻌 㻌㻌

応じて点灯するように設定し、認証㻻㻷の場合は青色に点㻌

灯、㻺㻳もしくは、エラー（顔未登録）の場合に黄色に点灯さ㻌せることにより、付近の現場職員に視覚的に結果を通知し㻌た。㻺㻳、エラーの場合もデータは記録され、㻺㻳の要因分析

㻌や未登録者の確認に利用した。㻌

㻌㻌㻌㻌㻌㻌

㻌図８㻌 認証結果画面㻌

㻌㻌

㻌

㻌㻌㻌㻌

㻌

㻌㻌㻌

㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌

図９㻌 入坑状況表示用ディスプレイ㻌㻌㻌㻌−28−－㻠－㻌

図１１㻌 パトライト㻌トンネル入坑管理における顔認証技術の適用

検証結果

顔認証時にピントのずれやぼやけが発生する要因は、一時停

顔認証結果止時間の不足及び、システム利用の失念である。今回は簡易的

本検証は 219 件の顔認証を行った。認証結果の割合な検証と位置づけていた為、ゲは 68％（151 件）が成功で、32％（68 件）が失敗となった。

ートを設置しておらず、認証しな認証失敗の主な要因を以下の 3 つに分類した。分類結果

くても通過できる仕組みとしていの割合を図１２に示す。

た。検証中に本課題への対応と29%

22%

成し、立坑に設置したが防止には至れ・ぼやけ

上記課題への対応として考えられるのが、認証結果に② ピントのずれ・ぼやけ③ 光・影

図１４ ピントのずらなかった。

① 装備品の装着49%して注意喚起看板（図１６参照）を作呼応したゲートの設置である。また、立ち位置によって認証結果が異なる場合があった為、認証位置を明示化することで認証結果を一定に保つことが可能だと考える。また、システム利用の失念に対しては、認証状況確認方法をパトライトだけでなく、音や光などを組み合わせて通知する

図１２ 認証失敗の要因
顔認証結果の要因と改善策など、運用面での改善が必要であると考える。
③ 光・影による影響（図１５参照）
屋外での画像処理技術の課抽出された失敗の要因について、発生要因と改善策を以下に示す。

題としてよく挙げられる、撮影時の環境的要因に光や影がある。
本検証内でも影響が多く見られ、① 装備品の装着による影響（図１３参照）
検証時期が冬季であったこと

認証失敗の内の 29％が光や影の影響によるものであった。もあり、対象者はマスクやネック

本課題に対応する為には、撮ウォーマーを装着していた。認証

影環境を一定にする必要がある。

時に装着状態、もしくは少しずら

たとえば、立坑前に顔認証用の建屋などを設置し、屋外

図１５ 光 ・影した状態などで、顔が隠れることの明かりを遮断し、建屋内にライトを設置することで照度により、認証失敗となっている例が一定になり、認証率の向上が可能だと考える。

が多く見られた。その他にも職員が常時装着しているヘルメットが少し前に傾いており、顔が隠れ、図１３ 装備品認証が失敗している例があった。
本課題に対応する為には、認証時に顔が隠れる要因になるマスクやネックウォーマーは外し、ヘルメットについては、ヘルメットの角度を調整したり、装着時の顔写真をシステムに登録するなどの対応を行うことで、認証率を向上させることが可能だと考える。
図１６ 注意喚起看板② ピントのずれ・ぼやけによる影響（図１４参照）
対象者別平均スコア
対象者別の平均スコア（以下、スコアとする）を表１に示す。本検証では、職員 6 名、現場作業員 7 名を対象に検−29−－ －フジタ技術研究報告 第証を行った。

号

また、新規入場者が来た場合も、新規に顔写真を登録

スコアとは、カメラより検出された顔画像がシステム登録画像とどの程度一致しているかを算出した値である。

する必要があり、対応方法を検討する必要がある。対応案として、顔の登録やデータ削除などの一連のフローを認証回数が多い対象者はスコアが 70％以上と安定した現場フローに組み込むことで解決できるのではないかと値となった。前述した運用面での工夫を行うことにより、ス考える。例えば、新規入場者教育を行う際に顔写真を撮コアを向上させることが可能と考える。

影して登録を行い、退場時に顔写真データを削除するな

作業員 A は認証回数 6 回と少ないが、認証時に必ず立ど、運用しやすいフローを検討し、導入することで本課題ち止まり、カメラに対して正面で認証を行っていた為、スコは解決すると考える。

アは高い値を示した。

§４. 終わりに
表１ 対象者別平均認証率
氏名

スコア

回数

本検証を実施した結果、顔認証技術を入坑管理に適社員A用する為には、課題も多いことがわかった。それらを改善社員Bする為には、設備や費用が必要になり、従来管理方法と社員Cは異なる運用方法が要求されることもわかった。

社員D

しかし、顔認証技術を利用することにより、なりすましの社員E防止や人為的なミスなどの防止が見込める。さらに従来社員F管理では取得できない情報を収集することが可能になり、作業員Aより正確な入坑状況を把握でき、現場の生産性向上に寄作業員B与すると考えられる。

作業員C
作業員D

今後は課題の解決方法の検討を行い、適用していくことで、可能性を広げていきたい。

作業員E
作業員F

本文中に記載されている会社名・商品名等は各社の作業員G商標および登録商標です。なお、本文および図表中では、「™」、「®」は明記しておりません。

入坑状態の検証結果

参考文献
従来管理方法を正として、顔認証による入坑情報との

１） NEC HP 『https://jpn.nec.com/』

比較を行った。収集した従来管理方法の結果と顔認証結果の 1 時間毎の入坑者の氏名・人数を比較し、一致率をひとこと算出したところ、一致率は 87.7％となった。この結果の要顔認証技術はさまざまな可能因としては、顔認証が失敗した場合でも入坑している社性を秘めており、トンネル入坑管員がみられた為である。本検証では、認証を失敗しても理以外にも適用可能だと考える。

入坑可能な仕組みの為、このような結果となった。

今回の検証で終わりではなく、引き続き検証を行っていきたい。

運用面の課題
園木 匠

検証期間中に発注者や見学者などの来客者が多くみられ、76 件の未登録エラーが発生した。来客者がトンネルに入坑する際も入坑状況を管理する必要がある。入坑札を利用する場合は、事前に来客用の札を用意しておく事で対応が可能であるが、顔認証技術で管理する場合は、事前に顔の登録が必要である為、来客者の入坑状況を管理する方法を別途用意するなどの対応が必要であると考える。
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