JP2007079771A - Personal identification device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非接触で撮像された生体パターンを解析して個人を識別する個人識別装置に関するものである。 The present invention relates to a personal identification device that identifies a person by analyzing a biometric pattern captured in a non-contact manner.
従来の個人識別装置において、例えば指紋識別装置では平面のセンサデバイスに指を押しつけて指紋を採取する方式のほか、近年、離れた位置からカメラで、非接触で指紋を撮像する方式がある(例えば特許文献1参照)。
上記特許文献1では、指置きガイドを使わず、指を浮かせた状態で指を撮像し、指を透過した光を画像化して指紋画像を得る手法が示されている。
In a conventional personal identification device, for example, in a fingerprint identification device, there is a method of collecting a fingerprint by pressing a finger against a flat sensor device, and in recent years, there is a method of imaging a fingerprint in a contactless manner with a camera from a remote location (for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 discloses a technique of obtaining a fingerprint image by imaging a finger while the finger is lifted without using a finger placement guide, and imaging light transmitted through the finger.
非接触で指紋パターンを撮像する上記従来装置にあっては、指の位置が特定されていないので、指と撮像素子との距離により指紋パターンの大きさがまちまちとなるため、撮像された撮像画像と予め登録された画像とを正確に照合することができないという問題があった。
大きさが変化する指紋画像を登録された画像と照合する方法としては、例えば従来の接触式の指紋識別装置における照合方法を流用し、得られた画像のサイズを様々な拡大率で変化させ、うまく照合できる拡大率を網羅的に探すような方法が適用できるが、処理時間がかかる。また、距離計測用のハードウェアを用いて、指までの距離を測定し、画像のサイズに距離の逆数を掛けて正規化するという方法もあるが、付加的な装置が必要となり、コスト的に問題があった。
また、指紋パターンに限らず、血流パターンなどのように個人識別に用いられる他の生体パターンを非接触で撮像する装置についても同じ課題があった。
In the above-described conventional device that captures a fingerprint pattern in a non-contact manner, since the position of the finger is not specified, the size of the fingerprint pattern varies depending on the distance between the finger and the image sensor. There is a problem that it is not possible to accurately collate the image with a previously registered image.
As a method of collating a fingerprint image whose size changes with a registered image, for example, using a collation method in a conventional contact-type fingerprint identification device, changing the size of the obtained image at various magnifications, Although a method of exhaustively searching for an enlargement rate that can be successfully verified can be applied, it takes time. There is also a method of measuring the distance to the finger using distance measurement hardware and normalizing the image size by multiplying the reciprocal of the distance, but an additional device is required, which is costly. There was a problem.
In addition, the same problem has been encountered not only for fingerprint patterns but also for devices that image other biological patterns used for personal identification such as blood flow patterns without contact.
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、非接触で撮像された生体パターンの画像を、付加的な装置を設けることなく、平易に、登録された画像データと精度良く照合できる個人識別装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The image data of a biological pattern captured in a non-contact manner can be easily registered without providing an additional device. It is an object to obtain a personal identification device that can be collated with high accuracy.
この発明に係る個人識別装置は、個別の生体パターンを有する撮像対象に光を照射する光源、上記生体パターンを上記撮像対象と共に撮像する撮像手段、上記撮像対象が所定の移動許容範囲内で移動しても、上記生体パターンが上記撮像対象と共に撮像可能となるように設置された光学系、上記撮像手段で撮像された撮像画像より、上記撮像対象の特定部分の長さを正規化パラメータとして算出する正規化パラメータ取得手段、予め撮像された個別の生体パターンの画像における特徴パラメータを登録データとして記憶する記憶手段、上記撮像画像の座標系と上記登録データの座標系とが一致するように、上記正規化パラメータを用いて正規化する正規化処理手段、正規化処理後の撮像画像より特徴パラメータを抽出する特徴パラメータ抽出手段、並びに抽出された上記特徴パラメータと上記登録データとを照合する照合手段を備えたものである。 The personal identification device according to the present invention includes a light source that irradiates light to an imaging target having an individual biological pattern, an imaging unit that images the biological pattern together with the imaging target, and the imaging target moves within a predetermined allowable movement range. However, the length of the specific portion of the imaging target is calculated as a normalization parameter from the optical system installed so that the biological pattern can be imaged together with the imaging target and the captured image captured by the imaging means. Normalization parameter acquisition means, storage means for storing characteristic parameters in an image of an individual biometric pattern captured in advance as registration data, and the normalization parameter so that the coordinate system of the captured image matches the coordinate system of the registration data Normalization processing means for normalizing using normalization parameters, feature parameter extraction for extracting feature parameters from captured images after normalization processing Stage, as well as those with matching means for matching the extracted the feature parameters and the registered data.
また、この発明に係る個人識別装置は、個別の生体パターンを有する撮像対象に光を照射する光源、上記生体パターンを上記撮像対象と共に撮像する撮像手段、上記撮像対象が所定の移動許容範囲内で移動しても、上記生体パターンが上記撮像対象と共に撮像可能となるように設置された光学系、上記撮像手段で撮像された撮像画像より、上記撮像対象の特定部分の長さを正規化パラメータとして算出する正規化パラメータ取得手段、予め撮像された個別の生体パターンの画像における特徴パラメータを登録データとして記憶する記憶手段、上記撮像画像より特徴パラメータを抽出する特徴パラメータ抽出手段、抽出された特徴パラメータの座標系と上記登録データの座標系とが一致するように、上記正規化パラメータを用いて正規化する正規化処理手段、並びに正規化された上記特徴パラメータと上記登録データとを照合する照合手段を備えたものである。 The personal identification device according to the present invention includes a light source that irradiates light to an imaging target having an individual biological pattern, an imaging unit that images the biological pattern together with the imaging target, and the imaging target is within a predetermined movement allowable range. An optical system installed so that the biological pattern can be imaged together with the imaging target even if it moves, and a length of a specific portion of the imaging target as a normalization parameter from the captured image captured by the imaging means Normalization parameter acquisition means for calculating, storage means for storing feature parameters in an image of an individual biometric pattern captured in advance as registration data, feature parameter extraction means for extracting feature parameters from the captured image, and extraction of feature parameters The normalization using the normalization parameter is performed so that the coordinate system and the coordinate system of the registered data match. Processing means, as well as those with matching means for matching the normalized the feature parameters and the registered data.
この発明によれば、撮像条件の変化、個人の成長・体形の変化等により、撮像画像の大きさが変化しても、容易に、かつ低コストで登録データと照合できるとともに、精度良く照合することができる。 According to the present invention, even if the size of a captured image changes due to changes in imaging conditions, changes in personal growth, body shape, etc., it can be easily verified at low cost against registered data and verified accurately. be able to.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1による個人識別装置を示す構成図である。許容撮像範囲21内に挿入された指7に指背面より光源1から出た光が照射されると、上記光は指を透過し、光学系2(図では簡単のため単一レンズで示す)と撮像手段3とで指の生体パターンが指と共に撮像される。撮像される生体パターンは、光源1の波長や撮像方法によって指紋パターン、血流パターン、またはそれらが重畳した画像となる。
光学系2の合焦範囲を広く取ることにより、指7は許容撮像範囲21のどこにあっても生体パターンが得られる。また、光学系2および撮像手段3は許容される指の移動範囲において指幅より広い範囲を撮像できるように設置される。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a personal identification device according to Embodiment 1 of the present invention. When the light emitted from the light source 1 is irradiated from the back of the finger onto the
By taking a wide focusing range of the optical system 2, a biological pattern can be obtained regardless of where the
許容撮像範囲21としては、撮像される可能性がある指の下半分(指の腹側)が範囲21の上端部分にある状態で、指幅に許容撮像範囲21の上端における指の移動範囲の要求値を加算した値が、範囲21の上端部分の幅の下限値となる。範囲21の上端部分の幅の上限値は、撮像手段3もしくはその後の正規化手段4や特徴パラメータ抽出手段5にて最低限必要な画像解像度(すなわち隆線の間隔以上の解像度)を維持できる幅となる。具体的な計算例として、例えば装置の利用者が日本人に限定できる場合は、通常認証によく用いられる第2指の指先の幅の上限値が統計的に24mm程度であることから、左右方向の自由度要求値として例えば10mmをその値に加算して範囲21の上端幅の下限値を34mmとする。また、撮像素子の幅方向の画素数を例えば1400画素として、隆線間隔の見かけの最低値を例えば0.05mmとおくと、範囲21の上端幅の上限値は1400÷√2×0.05≒50mm(÷√2は撮像素子における斜め45度方向の解像度低下を反映するため)と試算することができる。上限値が下限値より大きいことが確認されたので上限値を50mmと決定する。
なお、上記の議論では、簡単のため指の前後方向の自由度や、範囲21の下端部分の自由度についてはふれなかったが、実際にはそれらについても上記と同様の試算が必要である。
また、光学系2の画角が広いと、焦点距離が短い分装置を小型化しやすいが、上端と下端で指の移動可能範囲の差が広がり、とくに上端で画像解像度の限界に達しやすくなることから、自由度の確保には焦点距離が長い方が有利である。一方、焦点距離が長くなると光量が不足して画質の低下につながるという負の面もあり、焦点距離、画角、許容撮像範囲の広さの最適なバランスは、光学系、撮像装置、画像処理部分の各所で確保できる性能の比にも依存している。画角の目安としては通常30度以下、最大でも45度以下とすることが望ましい。
また、光量不足に関する問題が少なければ、光学系2として無限遠の焦点距離に相当する状態を光学的に実現したテレセントリック系とよばれる構造とすることで、焦点距離をある程度抑えつつ、許容撮像範囲の上下差を最小化することもできる。
As the
In the above discussion, for the sake of simplicity, the degree of freedom in the front-rear direction of the finger and the degree of freedom of the lower end portion of the
Also, if the angle of view of the optical system 2 is wide, the device can be miniaturized because the focal length is short, but the difference in the movable range of the finger at the upper end and the lower end widens, and the limit of the image resolution tends to be reached especially at the upper end. Therefore, a longer focal length is advantageous for securing the degree of freedom. On the other hand, there is a negative aspect that if the focal length becomes long, the amount of light is insufficient and the image quality deteriorates. The optimal balance among the focal length, the angle of view, and the width of the allowable imaging range is the optical system, imaging device, image processing It also depends on the ratio of performance that can be secured at various points. As a guide for the angle of view, it is usually 30 degrees or less, and preferably 45 degrees or less at the maximum.
Further, if there are few problems related to insufficient light amount, the optical system 2 has a structure called a telecentric system that optically realizes a state corresponding to an infinite focal length, so that the allowable imaging range is suppressed while suppressing the focal length to some extent. It is also possible to minimize the difference between the top and bottom.
図2(a)は生体パターン(ここでは指紋パターン)が撮像されている状態を示す図である。指が7許容撮像範囲21から離れてピントがあっていなかったり、指7の動きが撮像フレームレートより早すぎて生体パターンが得られないような場合は、画像に空間的な微分処理を施してエッジ部分のコントラストを調べる等の方法によって容易に区別できるので、ここではそのようなことがない場合についてのみ説明する。
FIG. 2A is a diagram illustrating a state in which a biological pattern (here, a fingerprint pattern) is captured. If the finger is away from the 7
撮像手段3により図2(a)に示すような撮像画像が得られると、得られた撮像画像は正規化手段4に送られ、以下のような処理が施される。
まず、正規化パラメータ取得手段41において、正規化パラメータとして指の幅を求める。手順としては、得られた撮像画像を画像処理し、上記撮像画像より背景部分75を除去して指領域70を求める。背景部分75には、指領域70の領域と異なりピントが合う範囲に物体がないことから、例えば空間的な低周波成分の除去等の処理によって背景部分75を取り除くか、または生体パターンとは明らかに異なる光学波長特性を有することを利用して背景部分75を取り除く。
When the picked-up image as shown in FIG. 2A is obtained by the image pickup means 3, the obtained picked-up image is sent to the normalization means 4 and subjected to the following processing.
First, the normalization
空間的な低周波成分の除去による背景除去方法としては、例えば撮像画像に二次元のフーリエ変換等を施し、所定の空間周波数しきい値以下の成分を0にした上で逆変換し、所定のしきい値で二値化し、収縮・膨張処理を数回行うなどの方法で領域の穴埋め処理やノイズ領域の消去を行う。上記空間周波数しきい値としては、指が画像の幅いっぱいに映る状態が隆線間隔の最大値であるから、例えば撮像画像の幅を、統計的に隆線が最も疎な指における、指の横断方向の隆線数より十分少ない数(たとえば20〜30)で除すれば、背景部分のピントがあっていない物体と比較して十分高周波のしきい値が設定できる。 As a background removal method by removing spatial low-frequency components, for example, a captured image is subjected to two-dimensional Fourier transform, etc., a component equal to or lower than a predetermined spatial frequency threshold value is converted to 0, and inverse conversion is performed. The region is filled and the noise region is erased by a method such as binarization with a threshold value and performing shrinkage / expansion several times. As the spatial frequency threshold, since the maximum value of the ridge interval is the state in which the finger is projected to the full width of the image, for example, the width of the captured image is set to the finger of the finger with statistically the least ridge. By dividing by a number sufficiently smaller than the number of ridges in the transverse direction (for example, 20 to 30), a sufficiently high frequency threshold can be set as compared with an object in which the background portion is not in focus.
また、光学波長特性による背景除去方法としては、光源1から発せられ、生体を通過する光の波長を透過するバンドパスフィルタ20と、撮像範囲の背後に上記波長の光の反射や透過を防ぐ背景板10を設けることにより、上記波長の光を通す指は明るい領域として、上記波長の光のない背景領域は暗い領域として撮像される。したがって、このような構成の基で得られた撮像画像に対して、例えば二値化処理を行えば、指領域70が容易に得られる。図1の装置では背景板10とバンドパスフィルタ20とを設けた構成としている。
In addition, as a background removal method based on optical wavelength characteristics, a
指領域70が求められると、次に、その主軸71を求め、さらに上記主軸71に垂直な方向の指幅72を求める。
主軸71は例えば主成分分析などの手法を用いてもよいが、装置の構造上、指の方向がほぼ限定される場合には、例えば以下に述べるような平易な方法でも近似的に求められる。すなわち、図2(a)に示すように、指がほぼ上下方向であることがわかっていれば、まず画像を横方向(x方向)に沿って走査し、各水平ライン(位置y)に対する指領域70の左端の座標列xl(y)および右端の座標列xr(y)を検出する。
なお背景部分のみの部分は処理対象外とする。
そしてそれらの中点座標列
xc(y)=(xl(y)+xr(y))/2
を求め、最小二乗法によって近似線の切片と傾きを確定し、主軸71とする。
When the
For example, the
Note that only the background portion is not subject to processing.
And the midpoint coordinate sequence xc (y) = (xl (y) + xr (y)) / 2
And the intercept and slope of the approximate line are determined by the least square method and set as the
次に、点(xl(y1),y1)と点(xr(y2),y2)との任意の組み合わせから主軸に直交する組をすべて選び出すと、選び出された点間の距離が、指の主軸71に沿った指幅72を表す。
なお、主軸に直交する組をすべて選び出すには以下の方法により行う。ある注目点(xl(y1),y1)と組をなす参照点(xr(y2),y2)は、主軸の傾きをθとすると、
tanθ=(yl−yr)/(xl(y1)−xr(y1))
を満たす。よって、上記式を満たすy=y2を、点列xr(y)の中からyを順次変化させて探索することによって求めることができる。そこで点列xl(y1)の各点に対して上記の探索作業を行うと、主軸に直交する点の組がすべて選び出される。
したがって、y1における指幅72の値Fw(y1)は
Fw(y1)=√((xl(y1)−xr(y1))2+(yl−yr)2)
または
Fw(y1)=|cosθ ×(xl(y1)−xr(y1))|
により算出できる。
Next, when all pairs orthogonal to the principal axis are selected from any combination of the points (xl (y1), y1) and the points (xr (y2), y2), the distance between the selected points is The
The following method is used to select all the sets orthogonal to the main axis. A reference point (xr (y2), y2) paired with a certain point of interest (xl (y1), y1)
tan θ = (yl−yr) / (xl (y1) −xr (y1))
Meet. Therefore, y = y2 satisfying the above equation can be obtained by searching by sequentially changing y from the point sequence xr (y). Therefore, when the above search operation is performed for each point of the point sequence xl (y1), all pairs of points orthogonal to the main axis are selected.
Therefore, the value Fw (y1) of the
Or Fw (y1) = | cos θ × (xl (y1) −xr (y1)) |
Can be calculated.
得られた指幅の中から、例えば、指先から所定の距離だけ根元側に移動した部分の幅、あるいは指の主軸71に沿って変化する指幅の最大幅、あるいは指の主軸71に沿って変化する指幅の平均値、などの方法で指幅72の代表値Fwを決定する。
Among the obtained finger widths, for example, the width of the portion moved to the base side by a predetermined distance from the fingertip, the maximum width of the finger width that changes along the
以上のような処理によって、指幅72を正規化パラメータとして算出すると、正規化処理手段42では、上記指幅72の情報を用いて、撮像された指紋パターンの大きさを所定の大きさに合わせると共に、指紋パターンの向きを所定方向に合わせるように正規化する。
指領域70に存在する指紋パターンの見かけの拡大率は、光学系2の焦点位置からの距離に逆比例する成分に加え、さらに識別しようとする個人の成長、体形の変化等により生じる指本来の大きさの個体差という別の成分が含まれる。したがって、上記距離の計測値なしには両者を分離することはできない。また、たとえ上記距離による画像の伸縮がなくても成長などによる生体パターンの伸縮に対応した画像処理が必要となる。
本実施の形態では指紋パターンの大きさを所定の大きさに合わせこむように正規化するに際し、正規化パラメータとして撮像画像の指幅を用い、撮像画像の座標系と登録データの座標系とが一致するように正規化を行っている。その結果、前述の指紋パターンの見かけの拡大率において、光学系2の焦点位置からの距離に逆比例する成分と、指本来の大きさの個体差による成分とを分離することが不要となる。また、距離の測定が不要となる。すなわち、指紋などの生体パターンは終生不変であるから、成長や肥満によって指の大きさが変わると、生体パターンは皮膚の伸縮に比例して伸縮するだけで、指紋の隆線数が増えたりするようなことは起こりえない。したがって、個体差による上記成分はみかけの指幅に応じて拡大縮小する成分として考えればよい。また、距離による画像の伸縮に関しても、みかけの指幅に応じて拡大縮小する成分として考えればよいので、指幅を所定の指幅にそろえるような正規化処理を施すことによって、各成分による影響をまとめてキャンセルすることができる。
When the
The apparent enlargement ratio of the fingerprint pattern existing in the
In this embodiment, when normalizing the fingerprint pattern to a predetermined size, the finger width of the captured image is used as a normalization parameter, and the coordinate system of the captured image matches the coordinate system of the registered data. Normalization is performed so that As a result, it is not necessary to separate a component that is inversely proportional to the distance from the focal position of the optical system 2 and a component due to individual differences in the original size of the finger in the apparent magnification of the fingerprint pattern. Further, distance measurement is not necessary. In other words, since biometric patterns such as fingerprints are life-long, if the size of the finger changes due to growth or obesity, the biometric pattern only expands and contracts in proportion to the expansion and contraction of the skin, and the number of fingerprint ridges increases. Such a thing cannot happen. Therefore, the above component due to individual differences may be considered as a component that expands or contracts according to the apparent finger width. In addition, regarding the expansion / contraction of the image depending on the distance, it can be considered as a component that expands and contracts according to the apparent finger width, so by applying a normalization process that aligns the finger width to the predetermined finger width, the influence of each component Can be canceled together.
具体的には、以下の変換により撮像画像の正規化を行う。例えば、基準となる指幅(所定の固定値)をWとし上記指幅の指画像の主軸71をY軸、それに垂直な軸をX軸とし、さらに原点を所定位置に定めて基準となる座標系とする。座標系の原点は、例えば単純にY軸と画像下端との交点とするか、またはY軸にそってさらに(+)方向に指の先端位置の検出を行い、その先端位置からW×k(kは所定の倍率)だけY軸(−)方向に移動した点などとして決定する。
正規化パラメータ取得手段41で得られた撮像画像における指幅をFwとすれば、正規化処理により変換した後の撮像画像の各点の座標は、
(X,Y)=(W/Fw)R(Xo,Yo)+(Xc,Yc) (1)
で表される。ただし(Xo,Yo)は元の撮像画像の座標系における各画素の座標(この場合も主軸71をYo軸、それに垂直な軸をXo軸とし、指画像が中央にくるように原点を定める。)Rは撮像画像の座標系における主軸71と基準となる座標系における指画像の主軸71との傾き角度に対応する逆回転行列、(Xc,Yc)は(X、Y)平面の原点と(Xo,Yo)平面の原点の平行移動量である。また逆回転行列Rは、主軸71の傾きの逆正接として得られる角度θを用いて、
Specifically, the captured image is normalized by the following conversion. For example, the reference finger width (predetermined fixed value) is W, the
If the finger width in the captured image obtained by the normalization
(X, Y) = (W / Fw) R (Xo, Yo) + (Xc, Yc) (1)
It is represented by However, (Xo, Yo) is the coordinates of each pixel in the coordinate system of the original captured image (in this case, the
として表される。
上記正規化処理により変換処理された撮像画像を図2(b)に示す。
Represented as:
A captured image converted by the normalization process is shown in FIG.
このようにして、基準となる座標系と一致するように変換処理された撮像画像は、次に特徴パラメータ抽出手段5で処理され、特徴パラメータが抽出される。
一方、予め、個別に、指紋パターンが指と共に撮像され、この指画像に対しても、基準となる座標系と一致するように正規化を行い、所定の値の指幅をもった画像を得る。さらにこの画像に対して特徴パラメータを抽出し、抽出された特徴パラメータを個別にデータベース61に登録する。
照合手段6では、上記特徴パラメータ抽出手段5で抽出された撮像画像の特徴パラメータと、データペース61に登録されている特徴パラメータ(登録データ)とを照合する。
これにより、拡大縮小による特徴パラメータの位置のずれが大幅に減少して精度良く照合できるようになる。
In this way, the captured image that has been converted so as to coincide with the reference coordinate system is then processed by the feature parameter extraction means 5 to extract the feature parameter.
On the other hand, a fingerprint pattern is captured separately with a finger in advance, and this finger image is also normalized so that it matches the reference coordinate system, and an image having a finger width of a predetermined value is obtained. . Further, feature parameters are extracted from this image, and the extracted feature parameters are individually registered in the
The collating unit 6 collates the characteristic parameters of the captured image extracted by the characteristic
As a result, the positional shift of the feature parameter due to enlargement / reduction is greatly reduced, and the matching can be performed with high accuracy.
なお、上記正規化手段4、上記特徴パラメータ抽出手段5、および上記照合手段6において実行される上記各演算処理は、得られた撮像画像をコンピュータに入力すると共に、コンピュータ内でのプログラムによって実行される。
The arithmetic processing executed in the normalizing
特徴パラメータの抽出には、例えば特開2005−10842号公報に記載されるような方法が利用でき、照合には、例えば特開平4−357570号公報に記載されるような方式が利用できる。 For example, a method as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-10842 can be used for extracting characteristic parameters, and a method as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-357570 can be used for collation.
なお、上記実施の形態では、登録データに用いる画像の方も所定の値(固定値)の指幅に正規化されており、撮像された撮像画像の指幅を上記所定の値(固定値)の指幅に合わせこむような正規化処理について説明したが、登録データに用いる画像の方は正規化を行わず、撮像画像を正規化処理する際に、登録データに用いる画像の指幅へと合わせこむような処置としてもよい。この場合、データベース61には上記登録データに対し、それぞれ指幅に関するデータが合わせて登録されている。
In the above embodiment, the image used for the registration data is also normalized to a finger width of a predetermined value (fixed value), and the finger width of the captured image is set to the predetermined value (fixed value). The normalization process that fits the finger width of the image is described. However, the image used for the registration data is not normalized, and when the captured image is normalized, the finger width of the image used for the registration data is reduced. It is good also as a treatment to match. In this case, data relating to the finger width is registered in the
以上のように、本実施の形態では、撮像画像の指幅を正規化パラメータとし、撮像画像の座標系と、登録データの座標系とが一致するように、上記正規化パラメータを用いて正規化すると共に、正規化処理後の撮像画像より特徴パラメータを抽出し、上記特徴パラメータと登録データとを照合するようにしたので、撮像条件の変化、個人の成長・体形の変化等により、撮像画像の大きさが変化しても、容易に、かつ低コストで撮像画像と登録データとの照合が可能となるとともに、特徴パラメータがずれることなく、精度良く照合することができる。 As described above, in this embodiment, the finger width of the captured image is used as a normalization parameter, and normalization is performed using the normalization parameter so that the coordinate system of the captured image matches the coordinate system of the registered data. At the same time, feature parameters are extracted from the captured image after normalization, and the above-mentioned feature parameters are registered with the registered data. Even if the size changes, the captured image can be compared with the registered data easily and at low cost, and the matching can be performed with high accuracy without shifting the characteristic parameter.
また、指紋等の画像処理において、例えば特開2005−10842号公報に記載されるように、ある空間周波数に限定した空間パターンフィルタを利用し、その周波数に近い隆線間隔の部分のみを撮像画像から抽出するという方式が用いられる。生体パターンの空間周波数は個人差を除けば基本的にみかけの指幅に比例するため、本発明の正規化により、画像上の空間周波数の変動から指の距離による成分と成長などによる成分の両方が取り除かれ、本来の個人差による変動成分だけとなる。したがって、空間周波数の値分布がより限定されるため、広い空間周波数範囲に対応するために多くの空間周波数に対応したフィルタを用意するといったような、付加的な処理の必要がなくなるというメリットも得られる。 In image processing such as fingerprints, a spatial pattern filter limited to a certain spatial frequency is used as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-10842, and only a portion of a ridge interval close to that frequency is captured image. The method of extracting from is used. Since the spatial frequency of the biological pattern is basically proportional to the apparent finger width except for individual differences, the normalization of the present invention allows both the component due to finger distance and the component due to growth, etc., from fluctuations in the spatial frequency on the image. Is removed, and only the fluctuation component due to the original individual difference is obtained. Therefore, since the spatial frequency value distribution is more limited, there is an advantage that there is no need for additional processing such as preparing filters corresponding to many spatial frequencies in order to cope with a wide spatial frequency range. It is done.
上記実施の形態では、光源からの光を指の背面より入射させ、指を透過した透過光により指紋パターンを得るものを示したが、指の腹面に光を照射して直接、指紋パターンを撮像するものに対しても、本実施の形態の正規化手段4を設けることにより同様の効果がある。
In the above embodiment, the light from the light source is incident from the back of the finger and the fingerprint pattern is obtained by the transmitted light transmitted through the finger. However, the fingerprint pattern is directly imaged by irradiating light on the finger abdomen. The same effect can be obtained by providing the normalizing
また、指の生体パターンは指紋パターンに限らず、血流パターンを撮像するものであっても同様の効果がある。
さらに、手のひらの生体パターン、たとえば掌紋パターン、あるいは手のひらの血流パターンを撮像する装置に対しても、同様の正規化手段を設けることにより同様の効果がある。ただし、この場合の正規化パラメータは指幅ではなく、手のひらの幅、たとえば小指の第3関節と人差し指の第3関節における幅など、手のひらが動きに対して比較的変動の少ない個所であり、かつ体形の変化に比例してその生体パターンも伸縮する個所の値をパラメータとするとよい。
The biometric pattern of the finger is not limited to the fingerprint pattern, and the same effect can be obtained even if the blood flow pattern is imaged.
Further, the same effect can be obtained by providing the same normalizing means for an apparatus that captures a biological pattern of a palm, for example, a palmprint pattern or a blood flow pattern of the palm. However, the normalization parameter in this case is not the finger width, but the palm width, for example, the width at the third joint of the little finger and the third joint of the index finger, and the like, where the palm is relatively less fluctuating with respect to movement, and It is preferable to use as a parameter the value at which the biological pattern expands and contracts in proportion to the change in body shape.
また、上記実施の形態では、撮像画像の座標系が登録データの座標系と一致するように撮像画像を正規化したが、登録データと撮像画像とを入れ替え、撮像画像の方は正規化を行わず、登録データの座標系が撮像画像の座標系と一致するように、登録データを正規化しても良い。 In the above embodiment, the captured image is normalized so that the coordinate system of the captured image matches the coordinate system of the registration data. However, the registration data and the captured image are interchanged, and the captured image is normalized. Instead, the registration data may be normalized so that the coordinate system of the registration data matches the coordinate system of the captured image.
実施の形態2.
図3は本発明の実施の形態2による個人識別装置を示す構成図である。実施の形態1では撮像された画像そのものを正規化してから特徴パラメータを抽出するようにしたが、本実施の形態では先に撮像画像より特徴パラメータを求め、その後、特徴パラメータの座標系と登録データの座標系とが一致するように正規化する。すなわち、図3において、正規化パラメータ取得手段41と正規化処理42との間に特徴パラメータ抽出手段5を配置する。他の構成は実施の形態1と同様の構成である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a personal identification device according to Embodiment 2 of the present invention. In the first embodiment, the feature parameter is extracted after normalizing the captured image itself. However, in the present embodiment, the feature parameter is first obtained from the captured image, and then the coordinate system of the feature parameter and the registration data are obtained. Normalize to match the coordinate system of. That is, in FIG. 3, the feature
正規化パラメータ取得手段41では、実施の形態1において正規化手段4で行われたと同様の方法で、指幅Fwを算出すると共に、画像の拡大縮小率W/Fw、および回転行列Rなど、数式(1)のパラメータの算出を行う。
特徴パラメータ抽出手段5では、撮像画像より特徴パラメータを抽出する。このとき、抽出処理の性質によっては上記で算出された拡大縮小率などのパラメータも用いる。例えば前述の特開2005−10842号公報では、ある空間周波数に限定した空間パターンフィルタを利用し、その周波数に近い隆線間隔の部分のみを撮像画像から抽出するような処理のため、隆線間隔が拡大縮小されると、フィルタの周波数も調整する必要がある。この場合は、通常用いる周波数に拡大縮小率の逆数を掛けた周波数とすればよい。
In the normalization
The feature
正規化処理手段42では、抽出された特徴パラメータの座標系が登録データの座標系と一致するように、数式(1)と同じ式を用いて座標変換し、抽出された特徴パラメータを正規化する。ただし、(Xo,Yo)は撮像画像の座標系における特徴パラメータの座標となる。
The
照合手段6では、正規化処理後の特徴パラメータと、データペース61に登録されている登録データ(特徴パラメータ)とを照合する。これにより、拡大縮小による特徴パラメータの位置のずれが大幅に減少して精度良く照合できるようになる。
The collating means 6 collates the normalized characteristic parameter with the registered data (characteristic parameter) registered in the
特徴パラメータの情報量は一般に画像そのものよりは少ないので、この構成により実施の形態1と同等の効果をより少ない処理量で得ることができる。 Since the information amount of the characteristic parameter is generally smaller than that of the image itself, this configuration can obtain the same effect as that of the first embodiment with a smaller processing amount.
なお、本実施の形態においても、実施の形態1と同様、予め登録された登録データの座標系は基準となる座標系に正規化していてもよいし、正規化を行わず、撮像画像より抽出された特徴パラメータを正規化する際に、登録データに用いる画像の指幅へと合わせこむような処置としてもよい。
また、正規化に際し、撮像画像より抽出された特徴パラメータの正規化を行わず、登録データの座標系が撮像画像より抽出された特徴パラメータの座標系と一致するように、登録データを正規化しても良い。
In this embodiment as well, as in the first embodiment, the coordinate system of registered data registered in advance may be normalized to a reference coordinate system, or extracted from the captured image without normalization. When normalizing the feature parameters that have been performed, a procedure may be adopted in which the feature parameters are adjusted to the finger width of the image used for the registration data.
Also, in normalization, the registered data is normalized so that the coordinate system of the registered data matches the coordinate system of the feature parameter extracted from the captured image without normalizing the feature parameter extracted from the captured image. Also good.
1 光源、2 レンズ系、21 許容撮像範囲、3 撮像手段、4 正規化手段、41 正規化パラメータ取得手段、42 正規化処理手段、5 特徴パラメータ抽出手段、6 照合手段、61 データベース、7 指、70 指領域、71 主軸、 72 指幅、 75 背景領域。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source, 2 Lens system, 21 Permissible imaging range, 3 Imaging means, 4 Normalization means, 41 Normalization parameter acquisition means, 42 Normalization processing means, 5 Feature parameter extraction means, 6 Collation means, 61 Database, 7 fingers, 70 finger area, 71 main axis, 72 finger width, 75 background area.
Claims (4)
The personal identification device according to any one of claims 1 to 3, wherein a coordinate system of registration data is normalized to a reference coordinate system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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