JP2006072554A - Fingerprint input image judgment processing device and fingerprint collation device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fingerprint input image judgment processing device for judging whether or not inputted fingerprint image data are desired brightness and darkness-related image data regardless of the factor, and for converting the inputted fingerprint image data into the desired brightness and darkness-related image data based on the judgment result. <P>SOLUTION: The fingerprint input image judgment processing device 20 is provided with an input image judging part 21 and a brightness inversion processing part 22. The input image judging part 21 first generates binarized judgment image data based on the inputted fingerprint image data. Then, the input image judging part 21 detects an isolated region in the generated judgment image data, and counts the number of configuring elements in the isolated region constituted of a predetermined color. Then, the counted number of pixels is verified by using predetermined conditions, and the brightness and darkness relation of the inputted image data is judged. The brightness inversion processing part 22 inverts the brightness and darkness relation of the inputted fingerprint image data when the brightness and darkness relation of the input image is different from desired one. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、指紋照合処理に関するものであり、特に、指紋読取装置その他の指紋入力装置から入力された指紋画像データの隆線と谷線の明暗関係を判定し、指紋照合装置の求める明暗関係の画像データに変更可能な指紋入力画像判定処理装置、及び指紋照合装置に関する。   The present invention relates to fingerprint collation processing, and in particular, determines the light / dark relationship between ridges and valleys of fingerprint image data input from a fingerprint reader or other fingerprint input device, and determines the light / dark relationship required by the fingerprint collation device. The present invention relates to a fingerprint input image determination processing device that can be changed to image data, and a fingerprint collation device.

近年、建物や部屋への出入りの際に資格認証を行う等、本人の確認によるセキュリティの重要性に関心が集まっている。本人確認の方法としては、パスワードによる認証など種々の方法があるが、その一つとして、固有の生体情報である指紋による認証を行う装置が多く利用されている。   In recent years, there has been an interest in the importance of security based on identity verification, such as performing credential authentication when entering or leaving a building or room. There are various methods such as authentication using a password as a method for identity verification. As one of the methods, an apparatus that performs authentication using a fingerprint, which is unique biometric information, is often used.

特徴点照合方式の指紋認証装置では、指紋読取装置に指を軽く接触させて指の指紋を読取り、読み取った指紋画像から複数の特徴点を抽出し、抽出した特徴点と登録指紋画像の特徴点とを比較し、その一致度により入力された指紋が登録されている指紋であるかどうかの照合を行う。特徴点は、指紋画像の隆線模様を解析することにより、隆線の端点や分岐点の各種データとして抽出される。指紋読取装置により読み取られ、照合装置に入力される指紋画像データは、その読取方式によって、隆線と谷線の明暗関係が逆転する。そのため、指紋認証装置では、使用する指紋読取装置及び特徴点を抽出する指紋画像データの隆線と谷線の明暗関係を、予め設定しているのが一般的である。ここで隆線と谷線との明暗関係とは、「指紋画像データにおいて隆線が高輝度(明るく)、谷線が低輝度(暗く)として現れる関係、またはその逆の輝度で現れる関係」のことを示す。   In the fingerprint authentication device of the feature point matching method, a finger is lightly touched on the fingerprint reading device to read the fingerprint of the finger, a plurality of feature points are extracted from the read fingerprint image, and the extracted feature points and the feature points of the registered fingerprint image Are compared and whether or not the input fingerprint is a registered fingerprint is checked. The feature points are extracted as various data of end points and branch points of the ridges by analyzing the ridge pattern of the fingerprint image. The fingerprint image data read by the fingerprint reading device and input to the collation device has the light / dark relationship between the ridges and valleys reversed depending on the reading method. For this reason, in the fingerprint authentication device, it is general to set in advance the relationship between the ridges and valleys of the fingerprint image data for extracting the fingerprint reading device to be used and the feature points. Here, the light-dark relationship between ridges and valleys is “the relationship in which ridges appear as high brightness (brighter) and valleys appear as low brightness (darker in fingerprint image data, or vice versa)” It shows that.

例えば、指紋読取装置の読取方式として、光学式が多く利用されている。代表的な光学式の指紋読取装置としては、光源から指に光を照射し、指からの反射光を受光することにより画像データを取得する反射光方式と、指からの散乱光を受光することにより画像データを取得する散乱光方式とがある。   For example, an optical type is often used as a reading method of a fingerprint reading device. As a typical optical fingerprint reader, a reflected light system that obtains image data by irradiating a finger from a light source and receiving reflected light from the finger, and receiving scattered light from the finger There is a scattered light method for acquiring image data.

反射光方式による光学指紋読取装置では、指紋読み取り面に接している指の隆線部分から反射される光量が、読取面に接していない谷線部分から反射される光量より少ないため、隆線が低輝度(暗く)で、谷線が高輝度(明るい)の画像となる。   In the optical fingerprint reader using the reflected light method, the amount of light reflected from the ridge portion of the finger in contact with the fingerprint reading surface is less than the amount of light reflected from the valley portion not in contact with the reading surface. The image is low-intensity (dark) and the valley is high-intensity (bright).

散乱光方式による光学式指紋読取装置では、指紋読み取り面に接している指の隆線部分から散乱される光量が、読み取り面に接していない谷線部分から散乱される光量よりも多いため、隆線部分が高輝度(明るく)、谷線部分が低輝度(暗い)の画像が得られる。   In the optical fingerprint reader using the scattered light method, the amount of light scattered from the ridge portion of the finger in contact with the fingerprint reading surface is larger than the amount of light scattered from the valley portion not in contact with the reading surface. An image having a high luminance (bright) in the line portion and a low luminance (dark) in the valley portion is obtained.

このように、光学読取センサの読取方式が違うと、出力される画像データの明暗が逆転する。そのため、照合の際と登録の際に使用される指紋読取装置が異なると、画像が逆転して、抽出される特徴データが異なるものとなるため、指紋の照合ができなくなる。そこで、従来の指紋読取装置では、登録時と照合時に同じ読取方式の指紋読取装置を用いるか、または、照合時に異なる読取方式を用いる場合には、入力された指紋画像データの明暗を反転させて、読取方式の違いによる誤判定を防止していた。予め読取方式が決まっている場合には、このように読取方式に応じて、予め登録時と照合時における画像データの明暗を合わせることにより、読取方式の違いによる誤判定を防止することが可能である。   Thus, if the reading method of the optical reading sensor is different, the contrast of the output image data is reversed. For this reason, if the fingerprint readers used for collation and registration differ, the image is reversed and the extracted feature data differs, so that fingerprint collation cannot be performed. Therefore, in the conventional fingerprint reader, the fingerprint reader of the same reading method is used at the time of registration and collation, or if different reading methods are used at the time of collation, the brightness and darkness of the input fingerprint image data is reversed. Thus, erroneous determination due to a difference in reading method was prevented. When the reading method is determined in advance, it is possible to prevent erroneous determination due to the difference in the reading method by matching the light and dark of the image data at the time of registration and collation in advance according to the reading method in this way. is there.

さらに、照合時に使用される光学読取装置の読み取り方式が予め決まっていない場合であっても指紋照合を可能にする技術として、照合時に読取装置の読取方式を確認し、必要に応じて、入力画像データを求められる明暗関係の画像データに変更する指紋読取装置も提案されている(特許文献1参照)。この装置は、指紋読取装置に指を置く前の出力画像と指を置いた後の出力画像を比較し、2つの画像データ中のいずれに明るい画素が多いかにより、指紋読取装置の読取方式を判定している。
特開2001−84371
Furthermore, as a technology that enables fingerprint collation even when the reading method of the optical reading device used at the time of collation is not determined in advance, the reading method of the reading device is confirmed at the time of collation, and an input image is obtained if necessary. There has also been proposed a fingerprint reader that changes data to light-dark image data that is required (see Patent Document 1). This device compares the output image before placing the finger on the fingerprint reading device with the output image after placing the finger, and determines the reading method of the fingerprint reading device depending on which of the two image data has more bright pixels. Judgment.
JP 2001-84371 A

指紋読取装置からの出力データが、通常状態のとき、すなわち、反射式の場合には隆線が白色(明るい)、谷線が黒色(暗い)の画像データとして出力され、散乱光方式のときには隆線が黒色(暗い)、谷線が白色(明るい)の画像データとして出力される場合には、上述の先行技術により、入力される指紋画像データの明暗関係を判定し、求める明暗関係に変更することが可能である。しかし、一定の条件の下においては、指紋読取装置で取得した指紋画像の隆線と谷線の明暗関係が、通常の読取方式の出力画像データとは逆転して現れる場合がある。このような明暗の逆転現象は、極度に乾燥した指やアルコールなどが付着した指を読み取った場合に起こることがある。例えば、散乱光方式の指紋読取装置を用いた場合において、乾燥やアルコールの影響で白くなっている指の谷線部分は散乱光が強くなり、明るい部分として読み取られてしまう場合がある。このような種々の条件が重なることにより、明暗の逆転現象は稀に発生する。以下、本明細書においては、このような特定の条件下で発生する画像の明暗の反転のみを「逆転」称し、その他の意識的(人為的)に画像の明暗を反転させることを「反転」と称する。   When the output data from the fingerprint reader is in a normal state, that is, in the case of the reflection type, the ridge is output as white (light) and the valley is black (dark). When the image data is output as black (dark) lines and white (bright) valleys, the light-dark relationship of the input fingerprint image data is determined and changed to the desired light-dark relationship according to the above-described prior art. It is possible. However, under certain conditions, the contrast between the ridges and valleys of the fingerprint image acquired by the fingerprint reader may appear in reverse to the output image data of the normal reading method. Such a light-dark reversal phenomenon may occur when an extremely dry finger or a finger to which alcohol or the like is attached is read. For example, in the case of using a scattered light type fingerprint reader, the valley portion of the finger that is white due to the effect of drying or alcohol may be scattered as the scattered light becomes strong and may be read as a bright portion. Due to the overlap of these various conditions, a light-dark reversal phenomenon occurs rarely. Hereinafter, in this specification, only reversal of light and darkness of an image that occurs under such a specific condition is referred to as “reversal”, and “inversion” refers to reversing light and darkness of an image consciously (artificially). Called.

上述のような指紋読取装置から出力される指紋読取データの逆転現象は、装置本来の機能とは異なる要因によるものであり、入力装置の読取方式に応じて指紋の隆線と谷線が常に一定の明暗関係で正しく出力されることを前提とする上記先行技術では、全く対応することができなかった。   The reversal phenomenon of fingerprint reading data output from the fingerprint reading device as described above is due to a factor different from the original function of the device, and the ridges and valleys of the fingerprint are always constant according to the reading method of the input device. However, the above prior art that presumes that the output is correct in the light / dark relationship cannot be dealt with at all.

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、指紋読取装置の読取方式の違い及び画像データの逆転現象の如何にかかわらず、読取装置その他の入力装置から入力された指紋画像データの明暗関係を判定し、照合部で設定されている明暗関係と適合する明暗関係の画像データに変換して入力する指紋入力画像判定処理装置及び指紋照合装置を提供することをその目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. Regardless of the difference in the reading method of the fingerprint reading device and the reversal phenomenon of the image data, the light / dark relationship of the fingerprint image data input from the reading device or other input device is obtained. It is an object of the present invention to provide a fingerprint input image determination processing device and a fingerprint collation device that determine and convert and input light / dark relationship image data that matches the light / dark relationship set in the collation unit.

本発明の第1の実施態様に係る指紋入力画像判定処理装置は、指紋の隆線及び谷線の紋様を表す指紋画像データを入力する指紋入力手段と、入力された指紋画像データの全部または一部について、各画素の輝度を2値化処理した判定画像データを生成する判定画像生成手段と、判定画像生成手段により生成した2値の判定画像データ中の孤立領域を抽出する孤立領域抽出手段と、孤立領域を構成する画素のうち2値のいずれか一方の輝度の画素を計数し、計数した画素数に基づいて、孤立領域において計数した画素が汗腺を構成する
画素であるか否かを判定する汗腺判定手段と、計数した画素が汗腺を構成する画素であると判定した場合、判定画像データにおける隆線及び谷線を表す輝度の明暗関係は、谷線は
一方の輝度で表され、隆線は他方の輝度で表された明暗関係であると判定する明暗関係判定手段と、を備えることを特徴とする。
The fingerprint input image determination processing apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a fingerprint input means for inputting fingerprint image data representing fingerprint ridges and valley line patterns, and all or one of the input fingerprint image data. A determination image generation unit that generates determination image data obtained by binarizing the luminance of each pixel, and an isolated region extraction unit that extracts an isolated region in the binary determination image data generated by the determination image generation unit. , One of the two luminance pixels among the pixels constituting the isolated region is counted, and based on the counted number of pixels, it is determined whether the pixel counted in the isolated region is a pixel constituting the sweat gland When determining that the counted sweat gland and the counted pixels are pixels constituting the sweat gland, the brightness-darkness relationship representing the ridges and valleys in the judgment image data is expressed by one luminance. Other lines Characterized in that it comprises the light and dark relationship determination means determines that brightness relationship expressed by luminance, a.

これにより、入力された指紋画像データ中の隆線と谷線の輝度の明暗関係が不明、若しくは逆転している場合であっても、孤立領域を観察して汗腺を表している輝度を判定することで、指紋画像データ中の隆線と谷線の明暗関係を知ることができる。そして、これを
指紋照合装置に利用した場合には、判定した明暗関係に基づいて隆線(又は谷線)から指紋の特徴情報を抽出すれば、入力された指紋画像データにおける明暗関係の状態にかかわらず、適切に特徴情報を抽出可能となる。
As a result, even when the brightness relationship between the ridges and valleys in the input fingerprint image data is unknown or reversed, the isolated region is observed to determine the brightness representing the sweat gland. Thus, it is possible to know the light / dark relationship between the ridges and valleys in the fingerprint image data. When this is used in a fingerprint collation device, if the feature information of the fingerprint is extracted from the ridge (or valley line) based on the determined light / dark relationship, the state of the light / dark relationship in the input fingerprint image data is obtained. Regardless, feature information can be appropriately extracted.

指紋画像データでは、隆線と谷線とは相反する輝度で表される。つまり、隆線の輝度が低い(暗)場合には谷線の輝度は高く(明)、2値化したときの値を白黒で表現した場合には、隆線は黒(暗)、谷線は白(明)となる。このように、隆線及び谷線の明暗関係は輝度の高低(白黒)で表される。   In fingerprint image data, ridges and valleys are represented by opposite luminances. That is, when the luminance of the ridge is low (dark), the luminance of the valley is high (bright), and when the binarized value is expressed in black and white, the ridge is black (dark) and the valley Becomes white (bright). As described above, the light-dark relationship between the ridges and the valleys is expressed by high and low luminance (black and white).

また、汗腺は2値化処理することで谷線と同じ輝度に変換されており、隆線とは反対の輝度となっている。したがって、隆線上に孤立して分布する汗腺は、孤立領域として検出することができる。そして、孤立領域を観察して汗腺の輝度を検出することで、谷線は汗腺と同じきど、隆線は完成と逆の輝度であることが判り、隆線と谷線の明暗関係を知ることができる。   Also, the sweat glands are converted to the same brightness as that of the valley lines by binarization processing, and the brightness is opposite to that of the ridges. Therefore, a sweat gland distributed on the ridge can be detected as an isolated region. And by observing the isolated area and detecting the brightness of the sweat glands, the valley line is the same as the sweat gland, but the ridge line has the opposite brightness to the completed line, and the light-dark relationship between the ridge line and the valley line is known. Can do.

本発明の他の態様に係る指紋入力画像処理装置は、さらに、予め定められた明暗関係を記憶する明暗関係記憶手段と、明暗関係判定手段にて判定した明暗関係が記憶された明暗関係であるか逆の明暗関係であるかを判定する逆転検知手段と、逆の明暗関係であると判定された場合には、指紋画像データ又は判定画像データの各画素の輝度を記憶された明暗関係と一致するように修正する反転処理手段とを備える。   The fingerprint input image processing apparatus according to another aspect of the present invention further includes a light / dark relationship storage unit for storing a predetermined light / dark relationship and a light / dark relationship in which the light / dark relationship determined by the light / dark relationship determining unit is stored. The reverse rotation detection means for determining whether the light / dark relationship is reversed, and when it is determined that the light / dark relationship is reverse, the brightness of each pixel of the fingerprint image data or the determination image data matches the stored light / dark relationship. And reversing processing means for correcting it.

この態様では、指紋画像データ中の隆線及び谷線の明暗関係が所望の明暗関係を逆転手いる場合には、所望の明暗関係となるように各画素の輝度を修正する。これにより、指紋照合装置に利用した場合に、入力された指紋画像データから適切に特徴情報を抽出可能となる。   In this aspect, when the light-dark relationship between the ridges and valleys in the fingerprint image data reverses the desired light-dark relationship, the luminance of each pixel is corrected so that the desired light-dark relationship is obtained. Thereby, when used for a fingerprint collation device, feature information can be appropriately extracted from the input fingerprint image data.

輝度の修正に際し、2値の判定画像データにおいて修正する場合は、各画素の輝度を単純に明暗(白黒)置換させて修正すればよい。また、指紋画像データにおいて修正する場合は、輝度が低い画素ほど修正後の輝度が高く、輝度が高い画素ほど修正後の輝度が低くなるように修正する。例えば、指紋顔像データが256階調で表現されている場合には、輝度(明度)が0の画素は輝度(明度)を255に、輝度が100の画素は輝度を155に修正すればよい。   When correcting the binary determination image data when correcting the brightness, the brightness of each pixel may be simply replaced by light and dark (black and white) replacement. In the case of correction in fingerprint image data, correction is performed such that the lower the luminance, the higher the corrected luminance, and the higher the luminance, the lower the corrected luminance. For example, when the fingerprint face image data is expressed in 256 gradations, the luminance (brightness) of the pixels with 0 brightness may be corrected to 255 (brightness), and the brightness of 100 pixels should be corrected to 155. .

本発明の他の態様に係る指紋入力画像判定処理装置によれば、前記孤立領域抽出手段は、前記判定画像データの各画素を所定の大きさのマトリクスフィルタにより走査して、判定対象画素の周辺領域に異なる輝度の画素が所定数以上存在するときに、該判定対象画素は前記孤立領域を構成する画素であると判定する。   According to the fingerprint input image determination processing device according to another aspect of the present invention, the isolated region extraction unit scans each pixel of the determination image data with a matrix filter having a predetermined size, and surrounds the determination target pixel. When a predetermined number or more of pixels having different luminances exist in the region, the determination target pixel is determined to be a pixel constituting the isolated region.

指紋画像データが所定の明暗関係であるかどうかの判定は、全ての汗腺を正確に抽出する必要はなく、孤立領域を構成するいずれの輝度の画素が汗腺であるかを判定すれば足り
る。汗腺は指紋上に孤立して多数存在しているので、孤立領域としておおよその汗腺を抽出してその画素数を計数すれば、いずれの輝度の画素が汗腺かどうかの判定は可能である。そこで、所定の大きさのマトリクスフィルタを用い、フィルタ上の画素の多数決により判定する画素が孤立しているかどうかにより、ラフに孤立領域を判定する。これにより、孤立領域を構成する画素を高速で抽出することが可能となる。汗腺の抽出精度は落ちるが、明暗関係が逆転しているかどうかの判定には十分の精度を確保可能である。
Whether or not the fingerprint image data has a predetermined light / dark relationship does not need to accurately extract all the sweat glands, and it is sufficient to determine which luminance pixel constituting the isolated region is the sweat gland. Since many sweat glands exist on the fingerprint in isolation, if an approximate sweat gland is extracted as an isolated region and the number of pixels is counted, it is possible to determine which pixel has any luminance. Therefore, a matrix filter having a predetermined size is used, and an isolated region is roughly determined based on whether or not the pixel to be determined by the majority of pixels on the filter is isolated. This makes it possible to extract the pixels constituting the isolated region at high speed. Although the accuracy of sweat gland extraction decreases, it is possible to ensure sufficient accuracy for determining whether the light-dark relationship is reversed.

本発明の他の態様に係る指紋入力画像判定処理装置によれば、汗腺判定手段は、孤立領域を構成する画素のうち2値のいずれか一方の輝度の画素を計数するとともに、判定画像データ中の画素のうち一方の輝度の画素を計数し、判定画像において計数した画素数と孤立領域において計数した画素数との割合が所定の閾値以上である場合に、孤立領域において計数した画素が汗腺を構成する画素であると判定する。   According to the fingerprint input image determination processing device according to another aspect of the present invention, the sweat gland determination means counts one of the two luminance pixels among the pixels constituting the isolated region and includes the determination image data in the determination image data. When the ratio of the number of pixels counted in the determination image and the number of pixels counted in the isolated region is equal to or greater than a predetermined threshold, the pixels counted in the isolated region It is determined that the pixel is a constituent pixel.

この態様は、指が強く押し付けられる等により、谷線部に汗腺と逆の輝度の孤立領域(「島」とよばれる)ができた場合の、汗腺の誤判定を防止するものである。この場合、指の押し付けの程度により多数の島ができる場合があり、その画素数もかなり大きくなる。従って、孤立領域を構成する画素数だけで判定すると、判定を誤るおそれがある。このような谷線上の島が多くなるのは、指を強く押し付けたときであるので、その場合には、隆線の面積も大きくなる。従って、このような谷線上の島の面積と隆線の面積の比率は一定値を超えることがなく、同一の輝度の孤立領域の画素数と画像全体における同一輝度の画素数との比率が一定値を超える場合には、その孤立領域において計数した画素が汗腺によるものであると判断可能となる。   This mode prevents erroneous determination of sweat glands when an isolated region (called an “island”) having a brightness opposite to that of the sweat glands is formed in the valley line due to a strong pressing of the finger or the like. In this case, many islands may be formed depending on the degree of finger pressing, and the number of pixels becomes considerably large. Therefore, if only the number of pixels constituting the isolated area is determined, there is a risk of erroneous determination. Since the islands on the valley line increase when the finger is strongly pressed, in that case, the area of the ridge also increases. Therefore, the ratio of the area of the island on the valley line and the area of the ridge does not exceed a certain value, and the ratio between the number of isolated regions having the same luminance and the number of pixels having the same luminance in the entire image is constant. When the value is exceeded, it can be determined that the pixel counted in the isolated region is due to sweat glands.

本発明の第1の態様に係る指紋照合装置は、載置された指から指紋を読み取り、指紋の隆線及び谷線の指紋を表す指紋画像データを生成する指紋読取手段と、入力された指紋画像データの全部または一部について、各画素の輝度を2値化処理した判定画像データを生成する判定画像生成手段と、判定画像生成手段により生成した2値の判定画像データ中の孤立領域を抽出する孤立領域抽出手段と、孤立領域を構成する画素のうち2値のいずれか一方の輝度の画素を計数し、計数した画素数に基づいて、孤立領域において計数した画素が汗腺を構成する画素であるか否かを判定する汗腺判定手段と、計数した画素が汗腺を構成する画素であると判定した場合、判定画像データにおける隆線及び谷線を表す輝度の明暗関係は、谷線は前記一方の輝度で表され、隆線は他方の輝度で表された明暗関係であると判定する明暗関係判定手段と、予め定められた明暗関係を記憶する明暗関係記憶手段と、明暗関係判定手段にて判定した明暗関係が記憶された明暗関係であるか逆の明暗関係であるかを判定する逆転検知手段と、逆の明暗関係であると判定された場合には、記憶された明暗関係と一致するように指紋画像データ又は前記判定画像データの各画素の輝度を修正する反転処理手段と、予め定められた明暗関係に基づいて指紋画像データ中の隆線及び谷線の紋様を特定し、指紋の特徴情報を抽出する特徴抽出手段と、予め登録された指紋の特徴情報を記憶する登録指紋記憶手段と、入力された指紋画像データから抽出した特徴情報と、登録指紋記憶手段に記憶された特徴情報との類似度を算出し、該類似度を所定の閾値と比較することにより指紋照合を行う指紋照合手段と、を備えることを特徴とする。   A fingerprint collation apparatus according to a first aspect of the present invention includes a fingerprint reading unit that reads a fingerprint from a placed finger and generates fingerprint image data representing fingerprint ridge and valley fingerprints, and an input fingerprint Determination image generation means for generating determination image data obtained by binarizing the luminance of each pixel for all or part of the image data, and extraction of isolated regions in the binary determination image data generated by the determination image generation means The isolated region extracting means, and counting the pixels having one of the two luminance values among the pixels constituting the isolated region, and the pixels counted in the isolated region are the pixels constituting the sweat gland based on the counted number of pixels. The sweat gland determination means for determining whether or not there is a pixel, and if the counted pixel is determined to be a pixel constituting the sweat gland, the brightness contrast representing the ridges and valleys in the determination image data is as follows. No shine The ridge is determined by the light / dark relationship determining means for determining that the ridge is the light / dark relationship expressed by the other luminance, the light / dark relationship storing means for storing the predetermined light / dark relationship, and the light / dark relationship determining means. The reverse detection means for determining whether the light / dark relationship is the stored light / dark relationship or the reverse light / dark relationship, and if it is determined that the light / dark relationship is the reverse light / dark relationship, it matches the stored light / dark relationship. Fingerprint image data or inversion processing means for correcting the brightness of each pixel of the determination image data, and identifying ridge and valley line patterns in the fingerprint image data based on a predetermined light / dark relationship, and fingerprint feature information A feature extraction unit that extracts the feature information, a registered fingerprint storage unit that stores feature information of a fingerprint registered in advance, feature information extracted from the input fingerprint image data, and feature information stored in the registered fingerprint storage unit Similarity Out, characterized in that it and a fingerprint verification unit for performing fingerprint collation by comparing the similarity with a predetermined threshold value.

この態様により、入力された指紋画像データの明暗関係が不明、若しくは逆転している場合であっても、指紋画像データから適切に特徴情報を抽出可能であり、よって、輝度の高い指紋照合が可能となる。   According to this aspect, even when the light / dark relationship of the input fingerprint image data is unknown or reversed, it is possible to appropriately extract the feature information from the fingerprint image data, thus enabling high brightness fingerprint matching. It becomes.

本発明によると、指紋読取装置その他の入力装置から入力される指紋画像データの隆線部と谷線部の輝度がどのような明暗関係となっているかを検出することができる。また、検出した明暗関係が、指紋照合装置の求めるものであるかどうかを、その理由の如何を問わず検出することが可能である。従って、指紋画像データを、本発明にかかる指紋入力画像判定処理装置を介して照合装置に入力する構成とすることにより、複数の異なる読取形式の指紋読取装置を用いて指紋照合を行うことが可能となる。   According to the present invention, it is possible to detect how the brightness of the ridges and valleys of the fingerprint image data input from the fingerprint reader or other input device has a light-dark relationship. Moreover, it is possible to detect whether the detected light-dark relationship is what the fingerprint collation device requires, regardless of the reason. Therefore, fingerprint image data can be collated using a plurality of fingerprint readers with different reading formats by adopting a configuration in which the fingerprint image data is input to the collation device via the fingerprint input image determination processing device according to the present invention. It becomes.

また、その際に、読取装置により出力される指紋画像データが、本来の明暗関係とは逆転している場合であっても、逆転原因を問わず、正しい明暗関係の指紋画像データとして、照合装置に入力することができる。このように、読取方式の如何を問わず、また、逆転の原因を問わず、求める明暗関係の画像データを提供することができるので、読取方式の混在した指紋照合システムを構築可能となるという効果、及び、入力画像データが逆転した場合でも、正しい指紋照合が可能になるという効果を得ることができる。さらに、指紋照合装置の入力装置として、異なる読取形式の読取装置を自由に使用することが可能となり、インストールの際に指紋読取装置と指紋照合装置の種類とを整合させるための調整作業が不要になるという効果もある。   At that time, even if the fingerprint image data output by the reading device is reversed from the original light / dark relationship, the collation device is used as the correct light / dark fingerprint image data regardless of the cause of the reverse rotation. Can be entered. As described above, since the image data of the light and dark relationship to be obtained can be provided regardless of the reading method and regardless of the cause of the inversion, it is possible to construct a fingerprint collation system in which the reading methods are mixed. Even when the input image data is reversed, it is possible to obtain an effect that correct fingerprint collation is possible. Furthermore, it is possible to freely use a reading device of a different reading format as an input device of the fingerprint collation device, and no adjustment work is required for matching the type of the fingerprint reading device and the fingerprint collation device at the time of installation. There is also an effect of becoming.

以下に、本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
(指紋照合装置の動作説明)
本発明にかかる指紋入力画像処理装置は、指紋照合装置の一部として組み込んで使用することも、照合装置とは独立した指紋入力画像処理装置として使用することもできる。また、複数の指紋読取装置をLAN、WAN等の通信回線により照合装置に接続して、集中的に指紋照合を行う場合等には、まず通信回線を介して入力された指紋画像データを本発明にかかる指紋入力データ判定処理装置により判定処理したのち、照合装置に入力するよう構成してもよい。さらに、指紋読取装置により読み取った指紋画像データを本発明にかかる指紋入力データ判定処理装置により判定処理した後特徴データを抽出し、特徴データのみをLAN等の回線を通じて送信し、照合処理のみをサーバ等により集中処理するような構成とすることも可能である。以下においては、指紋照合装置に指紋入力画像判定処理部として一体的に組み込まれている例を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(Explanation of operation of fingerprint verification device)
The fingerprint input image processing apparatus according to the present invention can be used by being incorporated as a part of the fingerprint verification apparatus, or can be used as a fingerprint input image processing apparatus independent of the verification apparatus. Further, when a plurality of fingerprint readers are connected to a collation device via a communication line such as LAN or WAN and fingerprint collation is performed intensively, first, fingerprint image data input via the communication line is used as the present invention. After the determination process is performed by the fingerprint input data determination processing apparatus, the data may be input to the collation apparatus. Further, after the fingerprint image data read by the fingerprint reading device is subjected to the determination processing by the fingerprint input data determination processing device according to the present invention, the feature data is extracted, only the feature data is transmitted through a line such as a LAN, and only the collation processing is performed on the server. It is also possible to adopt a configuration in which centralized processing is performed, for example. In the following, an example will be described in which the fingerprint collation apparatus is integrally incorporated as a fingerprint input image determination processing unit.

図1は、本発明の一実施形態にかかる指紋入力画像処理部を備える指紋照合装置を示す機能ブロック図である。指紋照合装置10は、入力機能及び表示機能を有する操作表示部11、指の指紋を画像データとして取得し入力する指紋入力部12と、データ処理部13と、照合する指紋データを記憶している登録データ記憶部14とから構成されている。操作表示部11は、表示画面と表示画面上に設けられたタッチパネル、タッチペン、又は画面と独立したキー入力部(図示せず)を備えており、指紋照合装置10の各種条件、パラメータ等の設定及び指紋の登録処理の操作を行うための操作部である。   FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a fingerprint collation apparatus including a fingerprint input image processing unit according to an embodiment of the present invention. The fingerprint collation apparatus 10 stores an operation display unit 11 having an input function and a display function, a fingerprint input unit 12 that acquires and inputs a fingerprint of a finger as image data, a data processing unit 13, and fingerprint data to be collated. And a registration data storage unit 14. The operation display unit 11 includes a display screen and a touch panel provided on the display screen, a touch pen, or a key input unit (not shown) independent of the screen, and sets various conditions, parameters, and the like of the fingerprint collation device 10. And an operation unit for performing an operation of fingerprint registration processing.

指紋入力部12は、指紋の登録または照合の際に載置された指の指紋を読み取り、その指紋画像データをデータ処理部13に入力する装置である。指紋照合の場合、一般的に、各画素が256階調のグレースケールデータとして出力される。隆線及び谷線のいずれの輝度(明度)が高いかは、前述の通り、入力装置の読取方式または読み取られる指の状態によって異なってくる。   The fingerprint input unit 12 is a device that reads a fingerprint of a finger placed at the time of fingerprint registration or verification and inputs the fingerprint image data to the data processing unit 13. In the case of fingerprint collation, generally, each pixel is output as 256 gray scale data. As described above, which luminance (brightness) of the ridge and the valley is higher depends on the reading method of the input device or the state of the finger to be read.

データ処理部13は、指紋データの登録または入力された指紋の照合を行う。指紋データの登録では、入力された指紋画像から所定の特徴データが抽出され、登録データ記憶部14に記憶される。登録データ記憶部14は、予め決められた所定の権限者の指紋データを登録して記憶しておく記憶部であり、比較的高速で所定の登録データを読み出すことができれば、半導体方式の記憶装置であっても、ディスクドライブ方式又はCD−RW、DVD等の各種媒体を使用した記録装置のいずれであっても良い。   The data processing unit 13 registers fingerprint data or collates input fingerprints. In the registration of fingerprint data, predetermined feature data is extracted from the inputted fingerprint image and stored in the registration data storage unit 14. The registration data storage unit 14 is a storage unit for registering and storing fingerprint data of a predetermined authorized person determined in advance. If the predetermined registration data can be read out at a relatively high speed, a semiconductor storage device However, it may be any of a disk drive system or a recording apparatus using various media such as CD-RW and DVD.

データ処理装置13の照合により、入力された指紋が登録された指紋データと一致したときには、データ処理装置13から、照合確認信号が出力部19に送られ、出力装置から外部の電子錠等の監視装置(図示せず)に対して、許可信号が出力される。監視装置は、入退室、ログイン等のアクセスが制限された所定の場所、施設、部屋、物、または仮想空間等を監視している装置であり、照合装置からの許可信号に基づいて、アクセスを許可する。   When the input fingerprint matches the registered fingerprint data as a result of the verification of the data processing device 13, a verification confirmation signal is sent from the data processing device 13 to the output unit 19, and an external electronic lock or the like is monitored from the output device. A permission signal is output to a device (not shown). The monitoring device is a device that monitors a predetermined place, facility, room, object, or virtual space where access such as entry / exit, login, etc. is restricted, and access is performed based on a permission signal from the verification device. to approve.

指紋の照合についてさらに詳細に説明する。データ処理部13は、CPU、ROM、RAM、レジスタ及び制御プログラム等から構成されるもので、PC等を用いることも可能である。データ処理部13は、データ処理全体の動作を制御する制御部15、指紋画像等の各種データを一次記憶するデータ記憶部16、指紋入力画像判定処理部20、特徴抽出部17、及び照合部18を備えている。   The fingerprint verification will be described in more detail. The data processing unit 13 includes a CPU, a ROM, a RAM, a register, a control program, and the like, and a PC or the like can also be used. The data processing unit 13 includes a control unit 15 that controls the operation of the entire data processing, a data storage unit 16 that primarily stores various data such as fingerprint images, a fingerprint input image determination processing unit 20, a feature extraction unit 17, and a matching unit 18. It has.

指紋入力部12から入力された指紋画像データは、制御部15により、データ記憶部16に一時記憶される。次に、指紋入力画像判定処理部20により、必要に応じて入力された指紋画像データの輝度(明度)を反転させる。指紋入力画像判定処理部20は、入力画像判定部21と、明度反転処理部22とを備えている。入力画像判定部21は、入力された指紋画像データの汗腺を検出し、汗腺を構成する画素の輝度(明度)から隆線と谷線の明暗関係を判定し、その明暗関係が照合部18の設定と同じかどうかを判定する。この予め定められた明暗関係は、照合部18もしくは図示しない記憶部に記憶されている。   The fingerprint image data input from the fingerprint input unit 12 is temporarily stored in the data storage unit 16 by the control unit 15. Next, the luminance (lightness) of the fingerprint image data input is reversed by the fingerprint input image determination processing unit 20 as necessary. The fingerprint input image determination processing unit 20 includes an input image determination unit 21 and a brightness inversion processing unit 22. The input image determination unit 21 detects the sweat glands of the input fingerprint image data, determines the light / dark relationship between the ridges and valleys from the luminance (lightness) of the pixels constituting the sweat gland, and the light / dark relationship is determined by the matching unit 18. Determine if it is the same as the setting. The predetermined light / dark relationship is stored in the collation unit 18 or a storage unit (not shown).

逆転していると判定した場合には、明度反転処理部22は、入力された指紋画像データの全画素の輝度を反転(白黒反転)させる。その反転方法は、例えば、入力された指紋画像データの各画素が256階調の輝度値(明度)I(x、y)により表現されているとすると、全ての画素の輝度値をI’(x、y)=255−I(x、y)に変換する。これにより、入力された指紋画像の画像データは256階調のまま白黒(明暗)が反転されることになる。また、I(x、y)の平均値をAとして、I’(x、y)=2A−I(x、y)となるように変換してもよい。   If it is determined that the image has been reversed, the lightness reversal processing unit 22 reverses the luminance of all the pixels of the input fingerprint image data (black and white reversal). For example, if each pixel of the input fingerprint image data is expressed by a luminance value (brightness) I (x, y) of 256 gradations, the luminance values of all the pixels are set to I ′ ( x, y) = 255-I (x, y). As a result, the image data of the input fingerprint image is inverted in black and white (light and dark) with 256 gradations. Alternatively, conversion may be performed such that I ′ (x, y) = 2A−I (x, y), where A is the average value of I (x, y).

逆転していないと判定された場合には、入力された指紋画像データは照合部の設定に適合しているので、明度反転処理部は何もせず入力された指紋画像データがそのまま維持される。指紋入力画像処理部20による判定処理が終了すると、制御部15は判定処理された指紋画像データを特徴抽出部17に出力する。特徴抽出部17は、反転処理部から出力された指紋画像データに基づいて、照合対象となる特徴データを抽出する。特徴データを抽出する前に、細線化処理等の画像処理を行うことも可能である。   If it is determined that the image has not been reversed, the input fingerprint image data conforms to the setting of the collation unit, so that the input fingerprint image data is maintained as it is without doing anything. When the determination process by the fingerprint input image processing unit 20 is completed, the control unit 15 outputs the fingerprint image data subjected to the determination process to the feature extraction unit 17. The feature extraction unit 17 extracts feature data to be collated based on the fingerprint image data output from the inversion processing unit. It is also possible to perform image processing such as thinning processing before extracting feature data.

特徴データとしては、指紋の隆線の端点及び指紋の隆線と谷線の分かれ目である分岐点である特徴点により表され、各特徴点はその属性データとして、位置、方向、信頼度等の要素を有している。特徴点の位置は座標で表され、方向は角度で表される。また、特徴点の信頼度は、近傍特徴点の各方向単位ベクトルを足し合わせて平均化した方向ベクトルの大きさに比例した値として求めることができる。図2に指紋画像データを例示し、特徴点について説明する。図2は、細線化処理をした後の指紋画像データを示しており、図中、特徴点である端点は数字40、41、42、分岐点は数字43で表されている。また、特徴点の方向として端点40のθが例示されている。一つの指紋画像からこれらの特徴点が複数抽出され、これら複数の特徴点のそれぞれの座標を含む属性データが特徴点リストデータとして照合部18に出力される。 The feature data is represented by feature points that are the end points of fingerprint ridges and branch points that are the divergences of fingerprint ridges and valleys. Each feature point has its attribute data such as position, direction, reliability, etc. Has elements. The position of the feature point is represented by coordinates, and the direction is represented by an angle. Further, the reliability of the feature point can be obtained as a value proportional to the size of the direction vector obtained by adding the respective direction unit vectors of the neighboring feature points and averaging them. FIG. 2 illustrates fingerprint image data, and the feature points will be described. FIG. 2 shows the fingerprint image data after thinning processing. In the figure, the end points which are feature points are represented by numerals 40, 41 and 42, and the branch points are represented by numerals 43. Further, θ T of the end point 40 is illustrated as the direction of the feature point. A plurality of these feature points are extracted from one fingerprint image, and attribute data including the coordinates of each of the plurality of feature points is output to the matching unit 18 as feature point list data.

照合部18では、特徴抽出部17により抽出された特徴点リストデータを、登録データ記憶部14に登録されている特徴点リストデータと照合して類似度を算出し、算出した類似度を所定の閾値と比較することにより、登録者の認証の可否の判定を行う。出力部19は、照合部の判定結果、認証可であれば許可信号を出力する。許可信号を受けた監視装置は、たとえば、電気錠を解錠しまたはログイン等を許可する。   The collation unit 18 collates the feature point list data extracted by the feature extraction unit 17 with the feature point list data registered in the registered data storage unit 14 to calculate the similarity, and the calculated similarity is determined according to a predetermined value. By comparing with the threshold value, it is determined whether or not the registrant can be authenticated. The output unit 19 outputs a permission signal if the result of determination by the collation unit is that authentication is possible. The monitoring device that has received the permission signal unlocks the electric lock or permits login or the like, for example.

図3のフローチャートを用いて、指紋照合装置10の全体的な処理手順の一例を説明する。指紋照合者は、まず、操作表示部11を操作して、自己の識別番号(ID番号)を入力する(S101)。ID番号は、指紋照合のセキュリティ強度を上げるために行うものであり、ID番号の入力を省略するような構成とすることも可能である。   An example of the overall processing procedure of the fingerprint collation apparatus 10 will be described using the flowchart of FIG. First, the fingerprint collator operates the operation display unit 11 to input his / her identification number (ID number) (S101). The ID number is used to increase the security level of fingerprint collation, and the ID number can be omitted.

ついで、指紋照合者は、所定の指を指紋入力装置12に載置する。指紋入力装置は載置された指の指紋画像データを読取り、データ処理装置13に入力する(S102)。入力された指紋画像データは、まず、入力画像データが照合装置の予定する明暗関係の画像データであるかを判定して、照合部18の設定に適合するように入力画像データを必要に応じて反転処理する(S103)。入力画像の処理が終わると、入力された指紋画像データから所定の特徴点が検出され、特徴データが抽出される(S104)。   Next, the fingerprint collator places a predetermined finger on the fingerprint input device 12. The fingerprint input device reads the fingerprint image data of the placed finger and inputs it to the data processing device 13 (S102). The input fingerprint image data is first determined whether the input image data is image data related to light and darkness planned by the collation device, and the input image data is adapted as necessary to match the setting of the collation unit 18. Inversion processing is performed (S103). When the processing of the input image is completed, predetermined feature points are detected from the input fingerprint image data, and feature data is extracted (S104).

入力された指紋画像データから特徴データが抽出されると(S104)、次に登録データ記憶部14から登録指紋の特徴データが順次読み出されて、入力された指紋の特徴データと比較される(S105)。比較に際しては、入力された指紋の特徴データと各登録指紋の特徴データとの類似度がそれぞれ算出されて(S106)、類似度が所定の基準値を超えたときに両指紋の特徴データが一致するもの(照合OK)と判断される(S107;YES)。一致する登録指紋が発見されると(S107;YES)、出力部19から許可信号が監視装置に送信される(S108)。尚、この際、「照合OKです」等の照合確認ガイダンスを音声または表示により出力するよう構成することも可能である(S109)。   When the feature data is extracted from the input fingerprint image data (S104), the registered fingerprint feature data is sequentially read from the registered data storage unit 14 and compared with the input fingerprint feature data (S104). S105). At the time of comparison, the similarity between the inputted fingerprint feature data and the feature data of each registered fingerprint is calculated (S106), and the feature data of both fingerprints match when the similarity exceeds a predetermined reference value. It is determined that it is to be performed (collation OK) (S107; YES). When a matching registered fingerprint is found (S107; YES), a permission signal is transmitted from the output unit 19 to the monitoring device (S108). At this time, a collation confirmation guidance such as “collation is OK” may be output by voice or display (S109).

入力された指紋と一致する登録指紋が見つからない場合(S107;NO)、許可信号は出力されない。この際、「照合に失敗しました」等のガイダンスを流すように構成することも可能である(S109)。   If a registered fingerprint that matches the input fingerprint is not found (S107; NO), no permission signal is output. At this time, it is possible to configure such that guidance such as “failure of collation” is played (S109).

(指紋入力画像判定処理部)
次に、本発明の主要部である指紋入力画像判定処理部(または指紋入力画像判定処理装置、以下「指紋入力画像判定処理部」とする)について、より詳しく説明する。
(Fingerprint input image determination processing unit)
Next, the fingerprint input image determination processing unit (or fingerprint input image determination processing device, hereinafter referred to as “fingerprint input image determination processing unit”), which is a main part of the present invention, will be described in more detail.

図4に本発明の第1の実施形態にかかる指紋入力画像判定処理部20の機能ブロック図を示す。指紋入力画像判定処理部20の入力画像判定部21は、判定画像生成部23、及び逆転検出部26を備え、明度判定処理部22は、反転制御部30、明度算出部31、及び画像読書部32を備えている。   FIG. 4 is a functional block diagram of the fingerprint input image determination processing unit 20 according to the first embodiment of the present invention. The input image determination unit 21 of the fingerprint input image determination processing unit 20 includes a determination image generation unit 23 and a reverse rotation detection unit 26. The lightness determination processing unit 22 includes an inversion control unit 30, a lightness calculation unit 31, and an image reading unit. 32.

(判定画像生成部)
判定画像生成部23は、画像データの明暗関係を判定するための判定画像データを生成する。判定画像生成部23は、補正処理部24、2値化処理部25を備えており、入力された画像データの補正、2値化処理等を行う。補正処理部24による画像の補正として、例えば、指紋入力部に載置された指の中央部と周辺部の押圧力の違いなどにより生じる指紋画像の濃度ムラをなくし、全体の濃度を均一化するような補正を行う。より具体的には、指紋画像を部分領域に分割し、部分領域毎の輝度値の平均と分散が、指紋画像全体の輝度値の平均と分散となるように輝度値を変換すること等の処理により濃度ムラ補正を行うことができる。このように濃度ムラを正しく補正処理することにより、2値化処理の精度を向上させることができる。
(Decision image generator)
The determination image generation unit 23 generates determination image data for determining the light / dark relationship of the image data. The determination image generation unit 23 includes a correction processing unit 24 and a binarization processing unit 25, and performs correction and binarization processing of input image data. As correction of the image by the correction processing unit 24, for example, the density unevenness of the fingerprint image caused by the difference in the pressing force between the central part and the peripheral part of the finger placed on the fingerprint input part is eliminated, and the entire density is made uniform. Perform such correction. More specifically, processing such as dividing a fingerprint image into partial areas and converting the luminance values so that the average and variance of the luminance values for each partial area become the average and variance of the luminance values of the entire fingerprint image. Thus, density unevenness correction can be performed. Correcting the density unevenness in this way can improve the accuracy of the binarization process.

2値化処理部25では、濃度ムラ等を補正したグレースケールの画像データを、所定の閾値(スレッシュホールド)に基づいて、白色(明)または黒色(暗)の2値画像データに変換する。2値化処理部に代えて、3値化その他の多値化処理も可能である。しかし、多値化すると処理の負荷が増大するという問題がある。一方、入力画像の判定処理には、照合時間を短縮するために高速処理が求められる。また、2値化処理画像によっても、画像の逆転の有無は高い精度で判定可能である。以上の観点から判定画像は、多値化画像とすることも可能ではあるが、2値化画像とすることが望ましい。   The binarization processing unit 25 converts gray scale image data in which density unevenness and the like are corrected into binary image data of white (bright) or black (dark) based on a predetermined threshold (threshold). Instead of the binarization processing unit, ternarization and other multi-value processing are also possible. However, there is a problem that the processing load increases when the number of values is increased. On the other hand, the input image determination process requires high-speed processing in order to shorten the verification time. Also, the presence / absence of reversal of the image can be determined with high accuracy also from the binarized image. From the above viewpoint, the determination image can be a multi-valued image, but is preferably a binary image.

尚、判定画像データ(2値画像データ)を生成するために、処理するデータ(画素の数)が多いと、判定画像データ生成処理及び画像データの明暗の判定処理の双方に時間がかかることになり、結果として指紋照合処理に多くの時間がかかることになる。一方、判定画像データを生成する目的は、入力された指紋画像データの明暗関係(隆線と谷線の画素の明暗関係)がどのようになっているかを判定することである。隆線と谷線の色は、汗腺の画素の色により判定することが可能であり、汗腺及びその画素の色は、入力された指紋画像データの一部であっても、十分検出可能である。   Note that, in order to generate determination image data (binary image data), if there is a large amount of data (number of pixels) to be processed, both the determination image data generation process and the light / dark determination process of the image data take time. As a result, the fingerprint collation process takes a lot of time. On the other hand, the purpose of generating the determination image data is to determine how the input fingerprint image data has the light / dark relationship (the light / dark relationship between the ridge and valley pixels). The color of the ridges and valleys can be determined by the color of the sweat gland pixels, and the color of the sweat glands and the pixels can be sufficiently detected even if they are part of the input fingerprint image data. .

従って、高速処理の観点から、入力された指紋画像データの一部のみを用いて判定画像データを生成することが望ましい。また、指の大きさに個人差、性別差、年齢差があることから、できる限り指紋読取装置の中央部分における指紋画像データから判定画像データを生成することが望ましい。例えば、指紋読取装置の画像取得領域の中央部分を占める、全体の約1/4程度の面積の画像データから判定画像データを生成することが可能である。もっとも、処理速度が問題とならず、また、より正確な判定が必要な場合等には、入力された指紋画像データのすべてを処理することにより判定画像データを生成することもできる。   Therefore, from the viewpoint of high-speed processing, it is desirable to generate determination image data using only a part of the input fingerprint image data. Since there are individual differences, gender differences, and age differences in finger sizes, it is desirable to generate determination image data from fingerprint image data in the central portion of the fingerprint reader as much as possible. For example, it is possible to generate determination image data from image data having an area of about ¼ of the entire area that occupies the central portion of the image acquisition region of the fingerprint reader. Of course, when the processing speed is not a problem and more accurate determination is necessary, determination image data can be generated by processing all of the input fingerprint image data.

(逆転検出部)
逆転検出部26は、孤立領域検出部27、計数部28、及び判定部29を備えている。まず、逆転検出部26の検出原理について説明する。本発明では、指紋中の汗腺の以下の性質に着目して入力画像データの明暗関係を判定する。
1)指紋中の汗腺は、隆線にのみ存在し、それぞれ孤立して多数点在する。
2)汗腺は、窪み状となっているのでグレースケールにおけるその明度(輝度)は、隆線よりも谷線の明度に近い。
(Reverse rotation detection unit)
The reverse rotation detection unit 26 includes an isolated region detection unit 27, a counting unit 28, and a determination unit 29. First, the detection principle of the reverse rotation detection unit 26 will be described. In the present invention, the light / dark relationship of the input image data is determined by paying attention to the following properties of the sweat glands in the fingerprint.
1) The sweat glands in the fingerprint are present only on the ridges, and are isolated and scattered in large numbers.
2) Since the sweat glands are hollow, their brightness (luminance) in gray scale is closer to that of valleys than ridges.

すなわち、汗腺は、少なくとも、画像データ中の孤立領域として存在する。また、汗腺は窪みであるので白または黒に2値化処理された画像データでは谷線画素の色と同じ色となることがわかる。以上条件に基づき汗腺を検出すると、汗腺の存在領域部分を隆線部分と認定することができ、汗腺の画素の、明度に基づいて入力画像データの明暗関係を判定することができる。   That is, the sweat gland exists at least as an isolated region in the image data. Further, since the sweat gland is a depression, it can be seen that the image data binarized to white or black has the same color as the valley pixel. When the sweat gland is detected based on the above conditions, the sweat gland existing region portion can be recognized as the ridge portion, and the light / dark relationship of the input image data can be determined based on the brightness of the sweat gland pixels.

一方、汗腺は指紋中に約1割存在するので、汗腺の画素の色が白又は黒のいずれであっても、周囲の色から独立した孤立領域が一定の数または一定の割合い以上存在する場合には、高い確度を持ってその孤立領域を汗腺と推定することが可能である。なお、指紋画像データ中に、ノイズ等により汗腺とは反対の色の孤立領域が形成される場合もある。しかし、ノイズによる孤立領域の数は汗腺に比べてはるかに少ないため、ノイズによる孤立領域は汗腺の検出の観点からは、無視することができる。このようにして、2値化処理した判定画像データ中の汗腺の色を検知することにより、隆線及び谷線の明暗関係を判断することが可能となる。   On the other hand, since sweat glands are present in about 10% of fingerprints, even if the color of the sweat gland pixels is white or black, there are a certain number or more than a certain percentage of isolated regions independent of the surrounding colors. In this case, it is possible to estimate the isolated region as a sweat gland with high accuracy. Note that an isolated region having a color opposite to the sweat gland may be formed in the fingerprint image data due to noise or the like. However, since the number of isolated regions due to noise is much smaller than that of sweat glands, the isolated regions due to noise can be ignored from the viewpoint of detection of sweat glands. By detecting the color of the sweat glands in the binarized determination image data in this way, it is possible to determine the light / dark relationship between the ridges and valleys.

図4の本発明の第1の実施形態では、汗腺を検出するために、孤立領域検出部27により孤立領域を検出し、計数部28により白または黒のいずれか所定の色の孤立領域の画素数を計数している。判定部29は、計数結果に基づいて、入力画像データが照合部で設定されている所定の明暗関係と逆転していないかどうかを判定する。   In the first embodiment of the present invention shown in FIG. 4, in order to detect sweat glands, an isolated region is detected by an isolated region detector 27, and a pixel of an isolated region of a predetermined color of white or black is detected by a counter 28. The number is counted. Based on the counting result, the determination unit 29 determines whether the input image data is not reversed from the predetermined light / dark relationship set by the collation unit.

図5を用いて具体的に説明する。図5は、入力された指紋画像データを、2値化処理部25により2値化処理した後の判定画像データの例である。図5(a)は入力された指紋の画像データの隆線50が黒色(暗:低輝度)で谷線51が白色(明:高輝度)の画像データの場合を例示しており、図5(b)は図5(a)とは逆くに、隆線が白色、谷線が黒色の画像データの例を示している。図5(a)では、汗腺52及び谷線の画素が白色であり、図5(b)では黒色である。尚、図には、図5(a)、(b)には、汗腺52,57とは反対色のすじ状の「孤立領域」として53、58も現れているが、すじ状の「孤立領域」53,58及び図5(c)、(d)については、後述する。   This will be specifically described with reference to FIG. FIG. 5 is an example of determination image data after the input fingerprint image data is binarized by the binarization processing unit 25. FIG. 5A illustrates an example of image data in which the ridge 50 of the input fingerprint image data is black (dark: low luminance) and the valley 51 is white (bright: high luminance). FIG. 5B shows an example of image data in which the ridge is white and the valley is black, contrary to FIG. In FIG. 5A, sweat glands 52 and valley pixels are white, and in FIG. 5B, black. In FIGS. 5A and 5B, 53 and 58 also appear as stripe-shaped “isolated regions” having colors opposite to those of the sweat glands 52 and 57. 53 and 58 and FIGS. 5C and 5D will be described later.

尚、説明をわかりやすくするために、以下の説明においては、特徴抽出部17や照合部18から、指紋画像データにおける所定の明暗関係として、図5(a)の明暗関係を示す画像(隆線50が黒色、谷線51の白色)が求められているものとして説明する。   In order to make the description easy to understand, in the following description, an image (ridge line) showing the light / dark relationship in FIG. 5A as a predetermined light / dark relationship in the fingerprint image data from the feature extracting unit 17 and the collating unit 18. The description will be made assuming that 50 is black and the valley line 51 is white).

(孤立領域の検出)
孤立領域検出部27は、生成された2値画像データ中のすべての孤立領域を検出する。孤立領域の検出は、所定サイズのマトリクスからなる多数決フィルタを用いて行うことができる。具体的には、例えば、指紋画像データの各画素を多数決フィルタの中心におき、中心の画素の色とフィルタの他の画素の色と比較して、マトリクス全体に中心画素の色の画素がどのくらいの割合で存在しているかにより、中心画素が孤立しているかどうかを判定することが可能である。
(Isolated area detection)
The isolated area detection unit 27 detects all isolated areas in the generated binary image data. The detection of the isolated region can be performed using a majority filter composed of a matrix of a predetermined size. Specifically, for example, each pixel of the fingerprint image data is placed at the center of the majority filter, and how many pixels of the central pixel color are in the entire matrix by comparing the color of the central pixel with the color of the other pixels of the filter. It is possible to determine whether or not the central pixel is isolated depending on whether it is present at the ratio of.

例えば、汗腺がほぼ一画素で現れるような解像度の場合、3×3画素のマトリクスフィルタを用いて、多数決原理により判定すると、マトリクス中の9個の画素の5個以上が中心部分の色と異なる場合には、中心の画素は孤立領域の一部と判定される。上述の3×3のマトリクスフィルタのサイズは例示であり、サイズは、指紋画像データの解像度及び汗腺の大きさに基づいて任意に定めることができる。解像度が大きい場合には5×5、7×7等のマトリクスを使用することも可能である。マトリクスのサイズが大きくなるほど、処理負荷が増え、処理能力が低い場合には多くの時間を必要とすることになる点も考慮しつつ使用環境に最適なマトリクスフィルタを選択することができる。もっとも、少なくとも汗腺の大きさは一画素以上であり、マトリクスフィルタは、汗腺よりも十分大きなフィルタであることが望ましい。また、人種等の生物学特徴により汗腺の大きさも異なるので、使用環境に応じて、入力条件、マトリクスフィルタを選択するように構成することも可能である。尚、上述の多数決フィルタに従って中心画素を自動的に置き換え、元の指紋画像データと処理後の指紋画像データを比較して、色の変化があった画素を孤立領域と検出してもよい。   For example, when the resolution is such that the sweat gland appears in almost one pixel, using a 3 × 3 pixel matrix filter and judging by the majority rule, five or more of nine pixels in the matrix are different from the color of the central portion. In this case, the central pixel is determined as a part of the isolated region. The size of the 3 × 3 matrix filter described above is an example, and the size can be arbitrarily determined based on the resolution of the fingerprint image data and the size of the sweat glands. When the resolution is large, a matrix of 5 × 5, 7 × 7, etc. can be used. As the size of the matrix increases, the processing load increases, and when the processing capability is low, it takes a lot of time, and it is possible to select a matrix filter optimal for the use environment. However, at least the size of the sweat gland is one pixel or more, and the matrix filter is desirably a filter sufficiently larger than the sweat gland. In addition, since the size of the sweat gland varies depending on the biological characteristics such as race, it is possible to select the input condition and the matrix filter according to the use environment. Alternatively, the center pixel may be automatically replaced according to the majority filter described above, and the original fingerprint image data and the processed fingerprint image data may be compared to detect a pixel having a color change as an isolated region.

(逆転検知の判定)
上述の通り、孤立領域検出部27は、画像データ中のすべての孤立領域を検出する。計数部28は、検出した孤立領域のうち、白(明)または黒(暗)のいずれか一方の明度(輝度)の画素からなる孤立領域の総画素数を計数する。今、図5(a)のような隆線50の画素が黒色からなる画像データが求められているので、汗腺の色は白色であるので、計数部28は白色の孤立領域の画素数Nを計数するものとして説明する。判定部28では、白色の孤立領域の画素数Nが所定の閾値Tで示す数を越えるときは、白色の孤立領域を汗腺と判定する。従って、図5(a)のように、汗腺52が白色画素から構成される場合には、この条件を満たし、図5(a)の入力画像データは、求める明暗関係を備えているものと判定され、判定結果が明度反転処理部22に出力される。この場合、入力された指紋画像データが求める明暗関係にあるので、反転制御部は特別の処理を行わず、入力画像データはそのまま特徴検出部17に入力される(図1参照)。このように孤立領域を構成する画素のうち、白黒2値のいずれか一方の明度(輝度)の画素を計数し、計数した画素が汗腺を構成する画素であるか否かを判定して、汗腺を表す明度(輝度)を求める。そして、汗腺の明度と同じ明度が谷線、相反する明度が隆線という明暗関係にあることがわかる。
(Judgment of reverse rotation detection)
As described above, the isolated region detection unit 27 detects all isolated regions in the image data. The counting unit 28 counts the total number of pixels in the isolated area composed of pixels of brightness (luminance) of either white (bright) or black (dark) among the detected isolated areas. Now, since image data in which the pixels of the ridges 50 as shown in FIG. 5A are black are required, the sweat gland is white, so the counting unit 28 counts the number N W of isolated white pixels. Will be described as counting. The determination unit 28 determines that the white isolated area is a sweat gland when the number N W of pixels of the white isolated area exceeds the number indicated by the predetermined threshold T 1 . Therefore, when the sweat gland 52 is composed of white pixels as shown in FIG. 5A, it is determined that this condition is satisfied and the input image data shown in FIG. Then, the determination result is output to the brightness inversion processing unit 22. In this case, since the input fingerprint image data is in the light-dark relationship that is required, the inversion control unit does not perform any special processing, and the input image data is input as it is to the feature detection unit 17 (see FIG. 1). In this way, out of the pixels constituting the isolated region, the pixel of lightness (luminance) of one of black and white binary values is counted, and it is determined whether or not the counted pixel is a pixel constituting the sweat gland. Is calculated. Then, it can be seen that the brightness same as the brightness of the sweat gland is a valley line, and the opposite brightness is a ridge.

入力データが図5(b)のような指紋画像データの場合には、汗腺57は黒色画素からなり、白色画素の孤立領域58は、わずかである。従って、このような指紋画像データの場合、白色画素の孤立領域が所定の閾値Tに達しないため、照合部18は指紋画像データが求める明暗関係にないと判定し、明度反転処理部22に伝える。明度反転処理部22の反転制御部30は、入力された指紋画像データを読み取り、明度算出部31により各画素の反転明度(輝度)を算出して書き戻して、入力された指紋画像データを照合部18の求める明暗関係の指紋画像データに変換する。 When the input data is fingerprint image data as shown in FIG. 5B, the sweat glands 57 are composed of black pixels, and the isolated area 58 of white pixels is slight. Therefore, in such fingerprint image data, since the isolated region of the white pixel does not reach a predetermined threshold value T 1, the matching unit 18 determines that there is no light and dark relationship for obtaining the fingerprint image data, the brightness inversion processing unit 22 Tell. The reversal control unit 30 of the lightness reversal processing unit 22 reads the input fingerprint image data, the lightness calculation unit 31 calculates the reversal lightness (luminance) of each pixel and writes it back, and collates the input fingerprint image data. The image data is converted into light and dark fingerprint image data required by the unit 18.

図5の説明では、求める指紋画像データの隆線が黒色の場合には、白色の孤立領域の画素を計数して、その数が閾値Tを越えるか否かにより判定すると説明した。しかし、黒色の孤立領域の画素を計数して、その数が所定の閾値T以上ある場合に画像データが逆転していると判定するよう構成することも可能である。 In the description of FIG. 5, when the ridges of the fingerprint image data to determine the black is to count the pixels of white isolated area was described as judged by whether the number exceeds the threshold value T 1. However, by counting the pixels in the isolated area of the black, it is also possible to image data if the number is a predetermined threshold value T 2 above is configured to determine to be reversed.

指紋入力画像判定処理部20は、CPU及び制御プログラムにより構成することができる。このような指紋入力画像判定処理部20の処理手順の一例を図6のフローチャートを用いて説明する。図6のフローチャートは、図3の工程S103の処理に相当する。図3のS102の処理により入力画像が判定画像生成部23に入力されると、まず、入力画像の明暗関係を判定するための判定画像データを生成するための処理(ブロック60)が実行される。まず、濃度ムラの補正等を行い(S201)、所定の補正が終了すると、補正後の入力画像が2値化処理され(S202)、2値化された判定用画像データが生成される。   The fingerprint input image determination processing unit 20 can be configured by a CPU and a control program. An example of the processing procedure of the fingerprint input image determination processing unit 20 will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart in FIG. 6 corresponds to the process in step S103 in FIG. When the input image is input to the determination image generation unit 23 by the process of S102 of FIG. 3, first, a process (block 60) for generating determination image data for determining the light / dark relationship of the input image is executed. . First, density unevenness correction or the like is performed (S201), and when the predetermined correction is completed, the input image after correction is binarized (S202), and binarized determination image data is generated.

次に、ブロック61により、画像データの判定が行われる。まず、2値化された画像データから孤立領域が検出され(S203)、検出された孤立領域から所定の色の画素が計数される(S204)。孤立領域を構成する所定色の画素数に基づいて、入力された画像データの明暗が求める明暗関係にあるかどうかが判定される(S205)。入力された画像データの明暗が求める明暗関係と逆になっている(逆転している)場合には(S206;YES)、入力された画像データの明暗が反転処理される(S207)。逆転していない場合には(S206;NO)、そのまま工程S104(図3)へ進む。   Next, in block 61, image data is determined. First, an isolated area is detected from the binarized image data (S203), and pixels of a predetermined color are counted from the detected isolated area (S204). Based on the number of pixels of a predetermined color constituting the isolated region, it is determined whether the input image data is in the light-dark relationship that is desired (S205). If the contrast of the input image data is opposite (reversed) from the desired contrast (S206; YES), the input image data is inverted (S207). If not reversed (S206; NO), the process proceeds to step S104 (FIG. 3) as it is.

(逆転検出部の第2の実施形態)
第1の実施形態にかかる指紋画像判定処理部20では、入力画像判定部21で判定用の2値化画像を生成した後、汗腺を構成すると思われる孤立領域の画素数を計数し、その画素数が所定の閾値TまたはTを越えるか否かにより、画像データの明暗関係を判定した。しかし、画像データ中に現れる孤立領域には、次のような性質のものが含まれる。
1)逆転した画像における汗腺(図5中の汗腺52、57参照)
2)正常画像において谷部分に形成されるすじ状の「島」(図5中の島53、58参照)
3)正常画像において、谷部分に形成されるノイズ(図示せず)
(Second embodiment of reverse rotation detection unit)
In the fingerprint image determination processing unit 20 according to the first embodiment, after the input image determination unit 21 generates a binarized image for determination, the number of pixels in an isolated region that is thought to constitute the sweat gland is counted, and the pixel depending on whether the number exceeds a predetermined threshold value T 1 or T 2, to determine the brightness relationship between the image data. However, isolated regions appearing in the image data include the following properties.
1) Sweat glands in reversed image (see sweat glands 52 and 57 in FIG. 5)
2) A streak-shaped “island” formed in a valley portion in a normal image (see islands 53 and 58 in FIG. 5).
3) Noise (not shown) formed in valleys in normal images

本実施形態において、逆転検知に使用する対象となるのは1)のみであるが、孤立領域には、2)、3)も含まれる。このうち、3)のノイズによる発生する孤立領域の数は、汗腺の数(全体の画素の10%程度:隆線または谷線画素の20%程度)に比べて極端に小さいため、一般的にはほとんど問題とならない。問題となるのは、2)の谷線にあらわれる孤立領域である、すじ状の「島」53、58である。   In the present embodiment, only 1) is the target to be used for reverse rotation detection, but 2) and 3) are also included in the isolated region. Of these, the number of isolated regions generated by noise in 3) is extremely small compared to the number of sweat glands (about 10% of the total pixels: about 20% of the ridge or valley pixels). Is hardly a problem. The problem is streaky “islands” 53 and 58, which are isolated regions appearing in the valley line of 2).

この谷線51、56上に現れるすじ状の「島」53、58は、指紋入力部のガラス面に指を強く押し付けすぎることにより、隆線がつぶれて谷線の中央部付近に汗腺の色と反対の色のすじ状の「島」が発生すると考えられる。このようなすじ状の「島」は、指の押し付け具合等により、大きく現れる場合もある。従って、上記2)のすじ状の「島」の画素数が、多くなり、汗腺と反対の色の孤立領域の画素数が閾値TまたはTを越える場合も起こりえるため、画像データの逆転の判定を誤るおそれがでてくる。 The streak-like “islands” 53 and 58 appearing on the valley lines 51 and 56 cause the ridges to be crushed by pressing too hard on the glass surface of the fingerprint input area, and the color of the sweat glands near the center of the valley lines. It is thought that stripe-shaped “islands” of the opposite color occur. Such a streak-like “island” may appear greatly depending on how the finger is pressed. Accordingly, the number of pixels of the stripe-like “island” in 2) above increases, and the number of pixels in the isolated region of the color opposite to the sweat gland may exceed the threshold value T 1 or T 2 , so that the inversion of the image data There is a risk of misjudgment.

そこで、第2の逆転検出部においては、
1)すじ状の「島」53,58は、指を強く押し付けて隆線50、55がつぶれているときに発生する。
2)隆線が押し付けられてつぶれていると、隆線部50,55の面積は大きくなり、谷線部51,56の面積は小さくなっているはずである。
ということに着目して、画像全体の画素数に対する孤立領域を構成する画素数の割合いを比較することによりこの問題を解決した。
Therefore, in the second reverse rotation detection unit,
1) Line-shaped “islands” 53 and 58 are generated when the ridges 50 and 55 are crushed by strongly pressing a finger.
2) If the ridge is pressed and crushed, the areas of the ridges 50 and 55 should be large and the areas of the valleys 51 and 56 should be small.
This problem was solved by comparing the ratio of the number of pixels constituting the isolated region to the number of pixels of the entire image.

すなわち、すじ状の「島」の色は、隆線部の色と同じであるから、すじ状の「島」が現れるときには、隆線部分の面積も大きくなり、隆線部分の面積とすじ状の「島」の面積の比は、大きく増加することはない。従って、孤立領域の画素数が画像全体における孤立領域と同じ色の画素数に占める割合いを測定することにより、逆転していない指紋画像データにおけるすじ状の「島」と逆転した指紋画像データにおける汗腺とを区別することが可能となり、画像データの明暗関係を判定することが可能となる。   That is, the color of the stripe-shaped “islands” is the same as the color of the ridges, so when the stripe-shaped “islands” appear, the area of the ridges also increases, and the area of the ridges The ratio of the “island” area does not increase significantly. Therefore, by measuring the ratio of the number of pixels of the isolated region to the number of pixels of the same color as the isolated region in the entire image, the fingerprint image data in the fingerprint image data reversed with the stripe-like “island” in the fingerprint image data not reversed It is possible to distinguish the sweat glands from each other, and the light / dark relationship of the image data can be determined.

図7のフローチャートを用いて、具体的に説明する。図7は、第2の実施形態にかかる逆転検出処理手順を示すフローチャートである。図5(a)を正しい画像データとして説明する。計数する孤立領域の色は、白、黒のいずれであってもよいが、図7では、黒色の孤立領域を計数するものとして説明する。   This will be specifically described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 7 is a flowchart showing a reverse rotation detection processing procedure according to the second embodiment. FIG. 5A will be described as correct image data. The color of the isolated area to be counted may be either white or black, but in FIG. 7, the description will be made assuming that the black isolated area is counted.

まず、2値画像中の黒色を構成する画素の数Nが計数される(S301)。次に、黒色からなる孤立領域の画素数Nを計数し(S302)、全体に対する比率N/Nを算出する(S303)。全体に対する比率N/Nが所定の比率TG1を超えたとき、及びNの数が所定の数TG2を超えたときに画像データが逆転していると判断する(S304)。この条件は、図5(b)に示すように汗腺57が黒の画素から構成されているときに満足し、図5(a)のようにすじ状の「島」が黒色のときにはこの条件を満足することはない。 First, the number N B of the pixels constituting the black in the binary image is counted (S301). Next, the number of pixels NG in the isolated region composed of black is counted (S302), and the ratio N G / N B to the whole is calculated (S303). When the ratio N G / N B to the whole exceeds a predetermined ratio T G1 and when the number of NG exceeds a predetermined number T G2 , it is determined that the image data is reversed (S304). This condition is satisfied when the sweat gland 57 is composed of black pixels as shown in FIG. 5B, and this condition is satisfied when the stripe-like “island” is black as shown in FIG. 5A. There is no satisfaction.

ここで、構成比率N/N>TG1のみならず、画素数N>TG2をも条件としているのは、かすれた指紋画像データが入力された場合に、かすれた部分において孤立領域部分の判定ミスが起こる可能性があり、誤ってN/N>TG1を満足する場合がありえるからである。 Here, not only the composition ratio N G / N B > T G1 but also the number of pixels N G > T G2 is based on the condition that when the fingerprint image data that has been blurred is input, the isolated area is in the blurred area. This is because there is a possibility that a partial determination error may occur, and N G / N B > T G1 may be satisfied by mistake.

判定後の処理は、前述と同様に、明暗が逆転している場合には(S305;YES)、前述の通り指紋画像データの反転処理が行われ(S306)、逆転していない場合には入力されたままの指紋画像データに基づいて、特徴抽出部による処理が行われる(S104)。   As described above, after the determination, when the light and dark are reversed (S305; YES), the fingerprint image data is reversed as described above (S306), and when the light is not reversed, the input is performed. Based on the fingerprint image data as it is, processing by the feature extraction unit is performed (S104).

(指紋照合装置の他の実施形態)
以上の実施形態においては、入力された指紋が挿データの隆線または谷線の色が、照合装置で予定して色となっているかどうかを検出し、予定している色と異なる場合には、入力画像の白黒を反転させることにより、所定の特徴データを生成する場合について説明した。
(Another embodiment of fingerprint collation device)
In the above embodiment, the detected fingerprint detects whether the color of the ridge or valley of the insertion data is the color planned by the collation device, and if it is different from the planned color, The case where predetermined feature data is generated by inverting black and white of an input image has been described.

しかし、登録データ記憶部に、指紋中の隆線をまたは谷線のいずれかを基準にして抽出された特徴データを記憶しておき、これにあわせて、入力された指紋画像データから特徴データを抽出することにより、所定の色を基準にすることなく、入力された指紋画像データから所望の特徴データを取得することが可能になる。   However, the registered data storage unit stores the feature data extracted based on either the ridges or the valleys in the fingerprint, and the feature data is input from the input fingerprint image data accordingly. By extracting, desired feature data can be acquired from the input fingerprint image data without using a predetermined color as a reference.

すなわち、入力された指紋画像データ中の汗腺を検出して、該汗腺を構成する画素の輝度から、前記指紋画像データ中の隆線を構成する画素の色を判定することができる。これにより、入力された指紋画像データ中の隆線または谷線の位置を特定することが可能となる。従って、特徴抽出部に、隆線または谷線のいずれから特徴データを抽出するかを指示するだけで、隆線または谷線のいずれからでも特徴データの抽出が可能となる。   That is, a sweat gland in the input fingerprint image data can be detected, and the color of the pixel constituting the ridge in the fingerprint image data can be determined from the luminance of the pixel constituting the sweat gland. This makes it possible to specify the position of the ridges or valleys in the input fingerprint image data. Therefore, the feature data can be extracted from either the ridge or the valley line only by instructing the feature extraction unit whether the feature data is extracted from the ridge or the valley line.

これにより、隆線または谷線のいずれにより特徴データを抽出するかということだけを決めておけば、入力された指紋画像データの明暗関係とは無関係に、所望の特徴データを抽出することが可能となる。また、入力された指紋画像データの明暗がいずれであっても、入力された指紋画像データの明暗を反転させる必要もない。   This makes it possible to extract desired feature data regardless of the light / dark relationship of the input fingerprint image data, as long as it is determined whether the feature data is extracted by ridges or valleys. It becomes. Further, it is not necessary to reverse the brightness of the input fingerprint image data regardless of the brightness of the input fingerprint image data.

本発明の一実施形態にかかる指紋入力画像処理部を備える指紋照合装置を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the fingerprint collation apparatus provided with the fingerprint input image process part concerning one Embodiment of this invention. 細線化処理をした後の指紋画像データを示す図である。It is a figure which shows the fingerprint image data after performing a thinning process. 指紋照合装置の全体的な処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the whole process sequence of a fingerprint collation apparatus. 本発明の第1の実施形態にかかる指紋入力画像判定処理部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the fingerprint input image determination processing unit according to the first embodiment of the present invention. 2値化処理部により2値化した判定画像の例を示す図であり、隆線と谷線の明暗関係が逆転した2つの例を示している。It is a figure which shows the example of the determination image binarized by the binarization process part, and has shown two examples with which the light-dark relationship of the ridge and the valley line was reversed. 指紋画像判定処理部20の処理手順の一例をしめすフローチャートである。4 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of a fingerprint image determination processing unit 20. 第2の実施形態にかかる逆転検出処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the reverse rotation detection process procedure concerning 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 指紋照合装置 11 操作表示部
12 指紋入力部 13 データ処理部
14 登録データ記憶部 15 制御部
16 データ記憶部 17 特徴抽出部
18 照合部 19 出力部
20 指紋入力画像判定処理部 21 入力画像判定部
22 明度反転処理部 23 判定画像生成部
24 補正処理部 25 2値化処理部
26 逆転検知部 27 孤立領域検出部
28 計数部 29 判定部
30 反転制御部 31 明度算出部
32 画像読書部 40、41、42 端点
43 分岐点 50、55 隆線
51、56 谷線 52,57 汗腺
53、58 谷線中に現れる島 60 判定画像生成の処理ブロック例
61 逆転検知処理ブロック例 62 逆転検知処理ブロックの他の例


DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fingerprint collation apparatus 11 Operation display part 12 Fingerprint input part 13 Data processing part
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Registration data memory | storage part 15 Control part 16 Data memory | storage part 17 Feature extraction part 18 Collation part 19 Output part 20 Fingerprint input image determination process part 21 Input image determination part 22 Lightness inversion process part 23 Determination image generation part 24 Correction process part 25 2 Value processing unit 26 Reverse detection unit 27 Isolated region detection unit 28 Count unit 29 Determination unit 30 Inversion control unit 31 Lightness calculation unit 32 Image reading unit 40, 41, 42 End point 43 Branch point 50, 55 Ridge line 51, 56 Valley line 52, 57 Sweat glands 53, 58 Islands appearing in the valley line 60 Processing block example of determination image generation 61 Reverse rotation detection processing block example 62 Other examples of reverse rotation detection processing block


Claims (5)

指紋の隆線及び谷線の指紋を表す指紋画像データを入力する指紋入力手段と、
前記入力された指紋画像データの全部または一部について、各画素の輝度を2値化処理した反転画像データを生成する判定画像生成手段と、
前記判定画像生成手段により生成した2値の判定画像データ中の孤立領域を抽出する孤立領域抽出手段と、
前記孤立領域を構成する画素のうち前記2値のいずれか一方の輝度の画素を計数し、計数した画素数に基づいて、前記孤立領域において計数した画素が汗腺を構成する画素であるか否かを判定する汗腺判定手段と、
前記計数した画素が汗腺を構成する画素であると判定した場合、前記判定画像データにおける隆腺及び谷線を表す輝度の明暗関係は、前記谷線は前記一方の輝度で表され、前記隆腺は他方の輝度で表された明度関係であると判定する明暗関係判定手段と、
を備えることを特徴とする指紋入力画像判定処理装置。
Fingerprint input means for inputting fingerprint image data representing fingerprint ridge and valley fingerprints;
Determination image generation means for generating inverted image data obtained by binarizing the luminance of each pixel for all or part of the input fingerprint image data;
An isolated region extracting unit for extracting an isolated region in the binary determination image data generated by the determination image generating unit;
Of the pixels constituting the isolated region, the pixels having any one of the two luminance values are counted, and based on the counted number of pixels, whether or not the pixels counted in the isolated region are pixels constituting a sweat gland Sweat gland judging means for judging
When it is determined that the counted pixel is a pixel constituting a sweat gland, the brightness contrast indicating the ridge and valley line in the determination image data is expressed by the one brightness, and the ridge Is a light / dark relationship determination means for determining that the lightness relationship represented by the other luminance,
A fingerprint input image determination processing apparatus comprising:
さらに、予め定められた前記明暗関係を記憶する明暗関係記憶手段と、
前記明暗関係判定手段にて判定した明暗関係が前記記憶された明暗関係であるか逆の明暗関係であるかを判定する逆転検知手段と、
前記逆の明暗関係であると判定された場合には、前記指紋画像データ又は前記判定画像データの各画素の輝度を前記記憶された明暗関係と一致するように修正する反転処理手段と、
を備える請求項1に記載の指紋入力画像判定処理装置。
Furthermore, a light / dark relationship storage means for storing the predetermined light / dark relationship;
Reverse detection means for determining whether the light / dark relationship determined by the light / dark relationship determining means is the stored light / dark relationship or the reverse light / dark relationship;
An inversion processing unit that corrects the luminance of each pixel of the fingerprint image data or the determination image data so as to match the stored light / dark relationship when it is determined that the reverse light / dark relationship is present;
The fingerprint input image determination processing device according to claim 1.
前記孤立領域抽出手段は、前記判定画像データの各画素を所定の大きさのマトリクスフィルタにより走査して、判定対象画素の周辺領域に異なる輝度の画素が所定数以上存在するときに、該判定対象画素は前記孤立領域を構成する画素であると判定する請求項1又は2に記載の指紋入力画像判定処理装置。   The isolated region extracting unit scans each pixel of the determination image data with a matrix filter having a predetermined size, and when there are a predetermined number or more of pixels having different luminances in the peripheral region of the determination target pixel, The fingerprint input image determination processing device according to claim 1, wherein the pixel is determined to be a pixel constituting the isolated region. 前記汗腺判定手段は、前記孤立領域を構成する画素のうち前記2値のいずれか一方の輝度の画素を計数するとともに、前記判定画像データ中の画素のうち前記一方の輝度の画素を計数し、前記判定画像において計数した画素数と前記孤立領域において計数した画素数との割合が所定の閾値以上である場合に、前記孤立領域において計数した画素が汗腺を構成する画素であると判定する請求項1乃至3に記載の指紋入力画像判定処理装置。   The sweat gland determination means counts one of the binary luminance pixels among the pixels constituting the isolated region, and counts the one luminance pixel among the pixels in the determination image data, The pixel counted in the isolated region is determined to be a pixel constituting a sweat gland when a ratio between the number of pixels counted in the determination image and the number of pixels counted in the isolated region is equal to or greater than a predetermined threshold. The fingerprint input image determination processing device according to any one of claims 1 to 3. 載置された指から指紋を読み取り、指紋の隆線及び谷線の指紋を表す指紋画像データを生成する指紋読取手段と、
前記入力された指紋画像データの全部または一部について、各画素の輝度を2値化処理した判定画像データを生成する判定画像生成手段と、
前記判定画像生成手段により生成した2値の判定画像データ中の孤立領域を抽出する孤立領域抽出手段と、
前記孤立領域を構成する画素のうち前記2値のいずれか一方の輝度の画素を計数し、計数した画素数に基づいて、前記孤立領域において計数した画素が汗腺を構成する画素であるか否かを判定する汗腺判定手段と、
前記計数した画素が汗腺を構成する画素であると判定した場合、前記判定画像データにおける隆線及び谷線を表す輝度の明暗関係は、前記谷線は前記一方の輝度で表され、前記隆線は他方の輝度で表された明暗関係であると判定する明暗関係判定手段と、
予め定められた前記明暗関係を記憶する明暗関係記憶手段と、
前記明暗関係判定手段にて判定した明暗関係が前記記憶された明暗関係であるか逆の明暗関係であるかを判定する逆転検知手段と、
前記逆の明暗関係であると判定された場合には、前記記憶された明暗関係と一致するように前記指紋画像データ又は前記判定画像データの各画素の輝度を修正する反転処理手段と、
前記予め定められた明暗関係に基づいて前記指紋画像データ中の隆線及び谷線の紋様を特定し、指紋の特徴情報を抽出する特徴抽出手段と、
予め登録された指紋の特徴情報を記憶する登録指紋記憶手段と、
前記入力された指紋画像データから抽出した特徴情報と、前記登録指紋記憶手段に記憶された特徴情報との類似度を算出し、該類似度を所定の閾値と比較することにより指紋照合を行う指紋照合手段と、
を備えることを特徴とする指紋照合装置。

Fingerprint reading means for reading a fingerprint from a placed finger and generating fingerprint image data representing a fingerprint of a fingerprint ridge and valley;
Determination image generation means for generating determination image data obtained by binarizing the luminance of each pixel for all or part of the input fingerprint image data;
An isolated region extracting unit for extracting an isolated region in the binary determination image data generated by the determination image generating unit;
Of the pixels constituting the isolated region, the pixels having any one of the two luminance values are counted, and based on the counted number of pixels, whether or not the pixels counted in the isolated region are pixels constituting a sweat gland Sweat gland judging means for judging
When it is determined that the counted pixel is a pixel constituting a sweat gland, the brightness-darkness relationship indicating the ridge and the valley in the determination image data is represented by the one luminance, and the ridge Is a light / dark relationship determination means for determining that the light / dark relationship is represented by the other luminance,
A light-dark relationship storage means for storing the predetermined light-dark relationship;
Reverse detection means for determining whether the light / dark relationship determined by the light / dark relationship determining means is the stored light / dark relationship or the reverse light / dark relationship;
An inversion processing unit that corrects the luminance of each pixel of the fingerprint image data or the determination image data so as to match the stored light-dark relationship when it is determined that the reverse light-dark relationship is established;
A feature extracting means for identifying a pattern of ridges and valleys in the fingerprint image data based on the predetermined light-dark relationship and extracting fingerprint feature information;
Registered fingerprint storage means for storing pre-registered fingerprint feature information;
Fingerprint collation by calculating the similarity between the feature information extracted from the input fingerprint image data and the feature information stored in the registered fingerprint storage means, and comparing the similarity with a predetermined threshold value Matching means;
A fingerprint collation apparatus comprising:

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