JP2921055B2 - パターン照合装置およびパターン照合方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明はパターン照合装置およびパターン照合方法に
関し、 照合処理を高速化することを目的とし、 登録用画面から切出し登録した複数の窓のうちの所定
の窓と、照合用画面との間でパターンの位置合わせを行
い、得られた移動量に基づき各窓の位置を移動してそれ
ぞれ該照合用画面との間でパターン照合を行うパターン
照合装置であって、前記所定の窓を該登録用画面上所定
間隔おきに移動して得られたパターンの不一致度分布を
記憶した不一致度分布記憶部と、所定の該窓を該照合用
画面の所定領域上前記間隔で移動してそれぞれの位置に
おけるパターンの不一致度を測定し、得られた不一致度
分布を前記記憶した不一致度分布と照合して位置決めを
行うとともに、前記所定領域からの移動量を算出する位
置合わせ部とを備え、予め位置合わせ用の窓と登録用画
面との間のパターンの不一致度分布を登録しておき、照
合時には該窓と照合用画面の所定領域との間の前記不一
致度分布を測定し、双方の不一致度分布を照合して位置
合わせを行うように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はパターン照合装置およびパターン照合方法の
改良に関する。

指紋照合装置では、個人の指紋像を登録しておき、本
人確認時に入力した指紋像と照合を行っているが、照合
時間を短縮するとか、登録時と照合時における指紋像の
歪みを補正して照合する等の理由から、登録用画面から
複数の窓を切出して登録し、この窓をそれぞれ照合用画
面上走査してパターン照合を行っている。

この照合処理において、指紋像の画面上の位置が一般
に登録時と照合時とで異なるため、ある窓によるパター
ン照合によりパターンの位置合わせを行っているが、位
置合わせの候補点が複数存在するため、候補点ごとに各
窓のパターン照合を行うと照合に時間がかかる。

このように、照合対象のパターンが画面上登録時と照
合時とで位置ずれがある場合、位置決めを迅速に確定し
て照合時間を短縮する必要がある。

〔従来の技術〕

以下、指紋照合装置における従来の照合方法を説明す
る。なお、詳細は「ホログラフィック指紋センサを用い
た個人照合装置」（電子情報通信学会PRU88−38）等に
記載されている。

第８図は従来技術説明図、第９図は位置合わせ用窓の
不一致度の推移を表す図である。

指紋を照合する方法として、隆線（凸部の連なり）の
分岐点，行き止まり点（端点と称する）を指紋の特徴点
とし、予め指紋の特徴点の分布を辞書情報として登録し
ておき、照合の際に入力された指紋画像データとその個
人の辞書情報とを比較する方法が用いられている。

登録時は、先ず指紋像入力装置より入力された指紋像
データが２値化され、指紋像を採取する指の接触許容エ
リアを１画面とするパターンデータとしてメモリに格納
される。次にこのパターンデータより隆線部分を細線化
し、着目する点の周囲８近傍のパターンデータを特徴抽
出マスクにかける等の方法で特徴点を複数個抽出する。

次に、第８図（ａ）に示すように、この特徴点を含む
所定大きさの領域を切り出して窓30（第８図〜）と
し、窓の位置座標、窓中のパターンデータ等を辞書情報
として登録する。この際、複数の窓30−〜のうち中
心部分の１つの窓（例えば）を位置合わせ用窓として
定義しておく。

照合時は、位置合わせ用窓をその座標を出発点とし
て１つの方法として渦巻き状に、例えば１画素おきに走
査しつつ窓と照合用画面との間でパターン照合を行
い、登録時と入力時の位置ずれを合わせる位置合わせ処
理を行う。第８図（ｂ） 第９図はパターン不一致度の推移を示したもので、不
一致度がしきい値より小さい位置を候補点とし、候補点
が検出されるごとに出発点からの移動量を算出して各窓
を移動し、登録時と照合時の指紋像の歪みを補正するた
め、その近傍でそれぞれ走査してパターン照合を行う。
そして、予め定めた数以上の窓の不一致度が所定値以下
ならば本人と確定する。第８図（ｃ） 各窓のパターン照合の結果不合格ならば、窓を再び
走査して次の候補点を検索し、前述と同様の方法で、各
窓のパターン照合を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

位置合わせ用窓を用いる従来の位置合わせでは、例え
ば１画素おきに渦巻き状に走査しつつパターン照合を行
い、候補点が検出されると各窓を移動し、その近傍を走
査してパターン照合を行い、パターン不一致と判別され
た場合は次の候補点を検索するという照合処理が繰り返
される。

各窓のパターン照合は、歪みを補正するため、位置合
わせ用窓による位置合わせが行われても、前述のごとく
各窓ごとにその近傍が走査されるから、候補点ごとにパ
ターン照合を行うと照合に時間がかかる。

本発明は、上記課題に鑑み、位置決めを迅速に確定し
て照合時間を短縮するパターン照合装置ならびにパター
ン照合方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図本発明の原理図において、 ９は不一致度分布記憶部で、所定の窓を登録用画面の
全面にわたり所定間隔で移動しそれぞれの位置でパター
ンの不一致度を測定して得られた不一致度分布が記憶さ
れている。

７は位置合わせ部で、所定の窓を照合用画面の所定領
域上前記所定間隔で移動してそれぞれの位置におけるパ
ターンの不一致度を測定し、得られた不一致度分布を前
記記憶した不一致度分布と照合して位置決めするととも
に、所定領域からの移動量を算出する。

〔作 用〕

予め、登録用画面から切出した所定の窓（位置合わせ
用窓）を登録用画面上所定間隔で全面走査し、それぞれ
の位置でパターン照合を行って不一致度を求め、得られ
た不一致度分布を不一致度分布記憶部９に登録してお
く。

照合時には、位置合わせ部７は、所定の窓を照合用画
面の所定領域、例えば所定の窓の登録用画面における座
標位置を中心として上下左右に所定範囲内を登録時と同
じ間隔で走査し、各位置でパターン照合を行って不一致
度を算出し、照合用の不一致度分布を作成する。

そして、この不一致度分布を前記登録した不一致度分
布上移動して照合し、例えば、対応する不一致度の差の
和が所定値以下の位置を検索して位置決めし、移動量を
算出する。

そして得られた移動量に基づいて各窓を平行移動し、
その近傍でそれぞれパターン照合を行う。

この方法は、所定の窓と照合用画面との間でパターン
を照合して候補点を検出する従来の方法と比較して窓領
域より大きい領域を対象とするから、不一致度分布は一
義的に定まるようになり、従って位置合わせが速やかに
確定できて各窓における照合時間が大幅に短縮される。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図〜第７図を用いて詳細に説明
する。

第２図は一実施例の構成図、第３図は登録用の不一致
度分布作成説明図、第４図は照合用不一致度分布表作成
説明図、第５図は不一致度分布表の照合による位置合わ
せ説明図、第６図は登録処理フローチャート図、第７図
は照合処理フローチャート図である。

第２図は指紋登録照合装置例を示したもので、登録番
号等を入力するテンキー１、登録時および照合時に接触
した指20より指紋像を検出する指紋像入力装置２、およ
び登録照合部３より構成される。登録照合部３におい
て、 ４は登録部で、登録用画面32（第１図）より、第８図
（ａ）に示すように複数の窓30を切出し、窓中のパター
ンデータおよび窓の座標データ等を窓情報として窓情報
記憶部10に登録するとともに、不一致度分布作成部５に
よって作成された登録用の不一致度分布表32aを不一致
度分布記憶部９に登録する。

５は不一致度分布作成部で、後述するように、登録用
画面32と位置合わせ用窓30−（以下窓とする）とを
照合して登録用の不一致度分布表32aを作成する。

６は照合部で、登録番号に対応する複数の窓情報と、
不一致度分布表32aとを読出し、位置合わせ部７によっ
て算出された移動量に基づいて各窓30のパターン照合処
理を行い、本人を確認する。

７は位置合わせ部で、入力された照合用画面31と窓
とを所定領域内でパターン照合して照合用不一致分布表
31aを作成し、前記読出された不一致度分布表32aと照合
して位置決めし、移動量を算出する。

８は画像入力部で、指紋像入力装置２より入力された
指紋像データを２値化し、画面情報として画面情報記憶
部12に格納する。

以上構成において、以下に示すような、登録および照
合処理が行われる。

〔登録処理〕第６図参照 （１） 登録用指紋像が入力されると画像入力部８はこ
の指紋像データを２値化し、登録用画面32として画像情
報記憶部12に格納する。

（２） 登録部４は、登録用画面32から特徴点を抽出
し、その特徴点を含む所定大きさの窓30を複数切出し
て、窓情報記憶部10に登録する。

この際、画面中心部に近い窓を位置合わせ用窓とし
て定義しておく。

（３） 不一致度分布作成部５は、窓と、登録用画面
32とを読出し、窓を登録用画面32上、ｄ画素づつ全面
走査してパターン照合を行い、それぞれの位置で不一致
度を算出し、不一致度分布表32aに編集して登録する。

第３図は、窓および登録用画面32から不一致度分布
表32aを作成する例を示したもので、登録用画面32上、
窓をＸ方向ｄ画素、Ｙ方向ｄ画素おきに走査移動し、
それぞれの位置でパターン照合を行い、不一致度（％）
または不一致画素数を算出する。これにより、XY方向共
にＮ画素とすると、（N/d）^２個の不一致度が得られ、
図示のように、画面対応でマッピングして不一致度分布
表を作成する。

〔照合処理〕第７図参照 （１） 照合指示がなされ、登録番号が入力されると、
照合部６は対応する窓情報，不一致度分布表32aを読出
す。

（２） 照合用指紋像が入力されると、画像入力部８は
照合用画面31に編集して画面情報記憶部12に格納する。

（３） 位置合わせ部７は、窓を照合用画面31上、上
下・左右にそれぞれｄ画素おきに所定範囲内で移動し、
それぞれパターン照合により不一致度を算出して照合用
不一致度分布表31aに編集し照合用不一致度分布記憶部1
1に格納する。

第４図は、照合用不一致度分布表31aの作成例を示し
たもので、窓を登録用画面32における座標位置から画
面上、上下左右にｄ画素おきにそれぞれｎ回移動してパ
ターン照合を行い、不一致度を求める。これにより、
（2n）^２個の不一致度が得られ、図示のごとくマッピン
グして照合用不一致度分布表31a作成する。

（４） 照合用不一致度分布表31aができると、位置合
わせ部７は、照合用不一致度分布表31aを不一致度分布
表32a上、１区画ごとに走査して不一致度の照合を行
う。第５図参照 この照合は、不一致度分布表の構成が粗いと必ずしも
一致するとは限らないから、例えば対応する不一致度の
差を求め、その差がしきい値以下の区画が所定数以上の
場合とか、または各不一致度の差の和がしきい値以下の
場合とか、または差の和が最小の位置等を不一致度分布
表31a,32aがマッチングしたとして位置決めし、その移
動量Ａ（ベクトル、またはΔx,Δｙ）を求める。

なお、この移動量Ａは窓の座標に対する移動区画数
×ｄとして求まる。

（５） 移動量Ａが求まると、照合部６は、各窓の座標
をその移動量分移動し、その位置の近傍を走査してパタ
ーン照合を行う。

（６） パターン照合により指紋像が一致していると判
別された場合は本人確認を出力する。

なお、不一致度分で位置決めした後、さらにパターン
照合で詳細に位置合わせを行ってもよいことは勿論であ
る。

以上のごとく、登録時に登録用画面と位置合わせ用窓
とのパターン不一致度を測定しておけば、照合時には比
較的小領域の不一致度分布表を作成して不一致度照合を
行えばよく、窓による小領域のパターン照合と比較し
て、候補点を少なく絞ることができ、従って各窓のパタ
ーン照合回数が減じて照合時間が短縮される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、位置合わせ用窓と登
録用画面とのパターン不一致度分布と、位置合わせ用窓
と照合用画面とのパターン不一致度分布とを照合して位
置合わせを行うものであるから、複数の候補点ごとに各
窓のパターン照合を行う従来の方法と比較して大幅に照
合時間が短縮され、運用上の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、第２図は一実施例の構成図、
第３図は登録用の不一致度分布表作成説明図、第４図は
照合用不一致度分布表作成説明図、第５図は不一致度分
布表の照合による位置合わせ説明図、第６図は登録処理
フローチャート図、第７図は照合処理フローチャート
図、第８図は従来技術説明図、第９図は位置合わせ用窓
の不一致度の推移を表す図である。 図中は、１はテンキー、２は指紋像入力装置、３は登録
照合部、４は登録部、５は不一致度分布作成部、６は照
合部、７は位置合わせ部、８は画像入力部、９は不一致
度分布記憶部、10は窓情報記憶部、11は照合用不一致度
分布記憶部、12は画面情報記憶部、20は指、30は窓、31
は照合用画面、31aは照合用不一致度分布表、32は登録
用画面、32aは登録用の不一致分布表である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】登録用画面から切出し登録した複数の窓の
   うちの所定の窓と、照合用画面との間でパターンの位置
   合わせを行い、得られた移動量に基づき各窓の位置を移
   動してそれぞれ該照合用画面との間でパターン照合を行
   うパターン照合装置であって、 前記所定の窓を該登録用画面上所定間隔おきに移動して
   得られたパターンの不一致分布を記憶した不一致度分布
   記憶部（９）と、 所定の該窓を該照合用画面の所定領域上前記間隔で移動
   してそれぞれの位置におけるパターンの不一致度を測定
   し、得られた不一致度分布を前記記憶した不一致度分布
   と照合して位置決めを行うとともに、前記所定領域から
   の移動量を算出する位置合わせ部（７）と を備え、予め位置合わせ用の窓と登録用画面との間のパ
   ターンの不一致度分布を登録しておき、照合時には該窓
   と照合用画面の所定領域との間の前記不一致度分布を測
   定し、双方の不一致度分布を照合して位置合わせを行う
   ことを特徴とするパターン照合装置。
2. 【請求項２】登録用画面から複数の窓を切出して登録
   し、該窓と照合用画面との間でそれぞれパターン照合を
   行って登録用画面および照合用画面中の所定パターンの
   照合を行う場合、 該窓のうちの所定の窓を登録用画面上所定間隔で移動
   し、それぞれの位置におけるパターンの不一致度を算出
   して不一致度分布を登録し、 該窓を照合用画面の所定領域上前記所定間隔で移動し、
   それぞれの位置でパターン照合を行って不一致度分布を
   算出し、前記登録した不一致度分布と比較して所定の該
   窓の位置決めを行うとともに、所定領域からの移動量を
   算出して各窓の位置を移動した後、それぞれ照合用画面
   との間でその近傍でパターン照合を行うことを特徴とす
   るパターン照合方法。