KR100372297B1 - 패턴조합장치 - Google Patents

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코지 고바야시
마사유끼 가와마타
타카후미 아오끼
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야마다께 코오포레이션
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Abstract

패턴처리장치애 있어서, 등록데이터 처리부는 등록패턴의 화상데이터의 2차원 이산적 푸리에변환을 수행하여 등록푸리에 화상데이터를 작성하고, 조합데이터 처리부는 조합화상데이터의 2차원이산적 푸리에변환을 수행하여 조합푸리에 화상데이터를 작성하고, 데이터합성부는 위상 및 진폭정보로 구성된 등록푸리에 화상데이터를 조합푸리에 화상데이터를 합성하여 제 1 합성푸리에 화상데이터를 출력하고 화상처리부는 제 1합성화상데이터를 푸리에변환하여 상관성분의 강도를 나타내는 제 2합성푸리에 화상데이터를 출력하고 패턴조합부는 제 2합성푸리에화상데이터내에 설정된 상관성분에리어 내 화소의 상관성분의 강도에 기하여 등록패턴을 조합패턴과 조합하고 진폭억제리부는 등록/조합 푸리에화상데이터 및 제 1합성푸리에 화상데이터의 하나의 진폭억제처리를 하여 단지 위상정보만을 압출한다.

Description

패턴 조합장치
이 발명은 공간 주파수특성에 기한 지문과 같은 패턴의 조합을 하는 패턴조합 장치에 관한 것이다.
근년, 컴퓨터실과 중요기기실로의 입퇴실관리 · 컴퓨터 말단과 은행의 금융단말로의 액세스관리등의 개인 인식을 필요로하는 분야에 있어서, 이들의 ID번호와 ID카드에 대체하여 지문조합장치가 계속 채용되고 있다.
12도는 「l993년 전자정보통신학회 추기대회에서 보고된 도요다등에 의해 위상변조형액정공간 광변조기를 이용한 지문인식시스템」 (참고1)에 나타낸 실험시스템을 도시한 도이다. 본도에 있어서, 1은 CRT(Cathode Ray Tube)디스플레이, 2-1 ·2-2는 위상변조형 액정공간 광변조기, 3은 렌즈, 4-1 ·4-2는 푸리에렌즈(Fourier lense), 5-1∼5-3은 하프미러(half mirror), 6은 전반사미러, 7은 포토다이오드(photodiode), L은 레이저광이다.
이 시스템은 먼저 등록하고자하는 손가락의 지문(등록지문)을 CCD카메라(도시하지 않음)로 찍어서 기억한다. 그리고, 조합하는 손가락의 지문(조합지문)을 CCD카메라로 찍는다. 제 13A도에서 나타난 바와같이 등록지문 및 조합지문의 화상을 한개의 입력화상으로 좌우에 배치하고 이 입력화상을 CRT디스플레이(1)의 화면상에 영출한다. 이 CRT(1)의 화면위에 영출된 입력화상은 위상변조형 액정공간 광변조기(2-1) · 푸리에변환렌즈(4-1)를 통과하면 간섭하고 합성되어 종호(縱縞)모양을 만든다.
이에의해 제 1회째의 광푸리에변환에 의해 공간 주파수의 분리가 행해지고, 제 13A도에 도시된 입력화상은 제 13B도에 도시된 바와같이 푸리에 상으로 된다. 이 푸리에상에서는 중심부에 공간주파수의 저주파성분이 나타난다. 그리고, 이 푸리에상이 위상변조형 액정공간 광변조기(2-2) ·푸리에변환렌즈(4-2)를 통과하고, 제 2회째의 광푸리에변환이 행해진다. 이에의해 제 13B도에 도시된 푸리에상은 제 13C도에 도시된 바와같이 푸리에상으로 된다. 푸리에상에서는 공간주파수의 저주파성분이 중심부에 나타나고, 고주파성분이 좌우로 나누어진 형으로 나타난다.
여기서, 등록지문과 조합지문이 일치하는 경우에는 제 13C도에서 좌우의 상관성분에리어(S1, S2)의 광강도가 강해진다. 포토다이오드(7)는 좌우의 상관성분에리어(S1, S2)중에 예컨데 좌측의 상관성분에리어(S1)에 그 수광면이 위치하도록 설치되어 있다. 이에의해, 포토다이오드(7)가 검출하는 상관성분에리어(S1)의 광 강도가 임계값보다 강하면, 즉 상관피크가 출현하고 있으면, 등록지문과 조합지문이 일치하고 있다고 판단할수 있다.
그렇지만, 이러한 종래의 지문합성방법에 의하면, 상관성분에리어(S1) 전체의 광강도를 포토다이오드(7)에서 검출하는 것으로 함으로, 즉, 상관성분에리어(S1) 내의 광강도의 평균값을 검출하는 것으로 함으로, 상관성분에리어(S1)를 구성하는 화소중에 존재하는 광강도가 낮은 화소의 영향을 받아 S/N비가 악화하고, 조합정도 또한 등록지문과 조합지문간 샘플링의 조도차에 의해 악화한다. 또한, 등록지문의 채용시와 조합지문간 샘플링의 조도차가 크면 본인의 지문이라도 동일로 인식할수 없다.
또한, 등록지문에 대하여 조합지문의 위치가 어긋나면 상관피크가 출현하는 위치도 어긋나지만, 종래의 지문조합방법에서는 상관피크를 포착하는데 포토다이오도(7)를 사용하고 있으므로 이에 대응할수 없는 경우가 있었다. 특히, S/N 비를 좋게하기 위해 포토다이오드의 면적을 좁게하면 상관피크의 위치변위에 대응할수 없고, 또 이 위치변위에 대응시키도록 포토다이오드의 면적을 넓게하면 S/N 비가 악화하게 되어 쌍방을 양립시킬수 없다는 문제가 있었다.
게다가, 포토다이오드(7)에 대체하여 CCD(Charge Coupled Device)소자를 사용하고, 그 수광면적을 넓게하면 상술한 조합정도의 악화와 조합지문의 위치변위에 대처할수는 있지만, 포토다이오드에 비하여 CCD는 극히 고가이고, 장치전체의 비용이 대폭 상승하게 된다.
또한, 종래의 지문조합방법예서는 위상변조형 액정공간 광변조기와 푸리에변환렌즈를 필요로하고, 이들을 조합시켜 광학계를 제작함은 정밀도로서도 곤란하고, 또 이들 소자는 그 자체가격이 고가이므로 시스템으로서도 고가로 될수밖에 없다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 된 것으로, 그 목적으로 하는 것은 조합정도가 높고, 조합팬턴의 위치변위에도 대응할수 있고, 게다가 저렴한 패턴조합장치를 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 위상정보 및 진폭정보로 구성된 등록푸리에화상데이터를 작성하는 등록패턴의 화상데이터의 2차원이산적 푸리에변환을 수행하기 위한 등록데이터작성수단, 화상정보 및 진폭정보로 구성된 조합푸리에 화상데이터를 작성하는 조합패턴의 화상데이터의 2차원이산적 푸리에변환을 수행하기 위한조합데이터 작성수단, 제 1차 합성푸리에 화상데이터를 출력도록 조합데이터작성수단에 의해 작성된 조합푸리에 화상데이터와 등록데이터 작성수단에 의해 제조된 등록푸리에 화상데이터를 합성하는 데이터합성수단, 상관성분의 강도를 나타내는 제 2 합성푸리에화상데이터를 출력하도록 데이터합성수단으로부터 제 1 합성푸리에 화상의 푸리에변환을 수행하는 화상처리수단, 화상처리수단으로부터 제 2합성푸리에 화상데이터에 세트된 상관성분에리어 내 화소의 상관성분의 강도에 기한 조합패턴과 등록패턴을 조합하는 패턴조합수단 및 단지 위상정보만을 추출하기 위한 제 1합성푸리에 화상데이터 및 등록/조합 푸리에 화상데이터의 하나의 진폭억제처리를 수행하기 위한 진폭억제처리장치로 구성된 패턴 처리장치를 제공한다.
이하, 본 발명을 실시예에 기하여 상세히 설명한다. 제 2도는 본 발명의 1실시예에 따른 지문조합장치를 나타낸다. 본도에서 10은 조작부, 20은 컨트롤러부이고, 조작부(10)에는 텐키패드(10-1; Ten-Key Pad) · 디스플레이(10-2; LCD)와 함께 지문센서(10-3)가 설치되어 있다. 지문센서(10-3)는 광원(10-31) · 프리즘(10-32) · CCD카메라(10-33)를 구비하여 이루어진다. 컨트롤러부(20)는 CPU를 가지고 이루어지는 제어부(20-1)와 ROM(20-2) · RAM(20-3) · 하드디스크(20-4) · 프레임메모리(20-5; FM) ·외부접속부(20-6; I/F)와 푸리에변환부(20-7; FFT)를 구비하여 이루어지고, 지문의 요부는 CCD카매라(10-33)에 데해 등록지문 또는 조합지문의 큰 위치변환을 방지하기 위해 프리즘(10-32)의 표면에 손가락의 형상이 형성된 후 주물된다. ROM(20-2)에는 등록프로그램과 조합프로그램이 수납되어 있다.
[지문의 등록]
제 1C도에 나타난 바와같이 제어부(20-1)는 등록데이터 작성부(20a) · 조합데이터 작성부(20b) · 제 1축소처리부(20c) · 제 2 축소처리부(20d) · 데이터합성부(20e) · 진폭억제부(20f) 및 패턴 조합부(20g)로 구성된다. 등록데이터 작성부(20a)는 등록푸리에 화상데이터를 작성하기 위해 등록패턴의 화상데이터의 2차원 DFT(2차원이산적 푸리에변환)을 수행하고, 조합데이터 작성부(20b)는 조합푸리에 화상데이터를 작성하기 위해 조합패턴의 화상데이터의 2차원 DFT를 수행한다. 제 1 축소처리부(20c)는 등록데이터 작성부(20a)에 의해 작성되고 등록된 등록푸리에 화상데이터의 축소처리를 수행하고, 제 2축소처리부(20d)는 조합데이터 작성부(20b)에 의해 작성된 조합푸리에 화상데이터의 축소처리를 수행한다. 데이터합성부(20e)는 제 1축소처리부(20c)로부터 출력되어 등록된 등록푸리에 화상데이터를 제 2축소처리부(20d)로부터 출력된 조합푸리에 화상데이터와 합성하여 합성푸리에 화상데이터를 출력한다. 진폭억제부(20f)는 데이터 합성부(20e)로부터 합성된 푸리에화상 데이터에 진폭억제처리를 수행하고 패턴조합부(20g)는 푸리에변환부(20-7; 화상변환수단)가 진폭억제부(20f)로부터 합성된 푸리에 화상데이터의 2 차원 DFT를 수행한후 푸리에변환부(20-7)로부터 합성된 푸리에 화상데이터 출력내로 나타나는 상관성분에리어 내 화소의 상관성분의 강도에 기하여 등록패턴을 조합패턴과 조합한다.
등록데이터작성부(20a) 및 조합데이터 작성부(20b)는 푸리에변환부(20-7)를 사용함에 의해 등록패턴 및 조합패턴의 화상데이터의 2차원 DFT를 수행한다. 등록데이터 작성부(20a) 및 조합데이터 작성부(20b)는 2차원 DFT를 수행하여 등록 및 조합패턴을 구성하는 공간주파수성분을 얻고 이에의해 화상데이터의 진폭 및 위상정보를 얻을수 있다. 진폭억제부(20f)는 합성된 푸리에화상데이터의 진폭정보를 억제하여 단지 위상정보만을 얻는다.
푸리에 변환부(20-7)가 진폭억제처리후 합성된 푸리에 화상데이터의 2차원 DFT를 수행할때 조합강도를 나타내는 푸리에화상이 얻어진다.
이 지문조합장치에서 이용자의 지문등록 작동은 제 3도를 참고하여 기술한다. 운용하기 전에 이용자는 텐키패드(10-1)를 사용하여 자기에게 할당된 ID번호를 입력한후(제 3도에 도시한 스텝 S301), 지문센서(10-3)의 프리즘(10-32)위에 손가락을 올린다. 프리즘(10-32)에는 광원(10-31)에서 빛이 조사되고 있고, 프리즘(10-32)의 면에 접촉하지 않는 지문의 요부(곡부)에서는 광원(10-31)에서의 빛은 전반사하고, CCD카메라(10-33)에 이르른다. 역으로 프리즘(10-32)의 면에 접촉하는 지문의 철부(융기부)에서는 전반사 조건이 무너지고, 광원(10-31)에서의 빛은 산란한다. 이에의해 지문의 곡부는 밝고 융기부는 어두워 명암이 있는 지문의 문양이 채취된다. 이 채취된 지문(등록지문)패턴은 A/D변환기(10-4)에 의해 A/D 변환되고, 320×400화소·256개준위의 농담화상(디지탈화상데이터)으로서 컨트롤러부(20)로 부여된다.
제어부(20-1)는 이 조작부(10)에 의해 부여된 등록지문의 화상데이터를 프레임메모리(20-5)를 개재하여 취입(스텝 S302)하고, 제 1축소처리부(20c)가 취입된 등록지문의 화상데이터에 대한 축소처리를 한다(스텝 S303). 이 축소처리는 제 5A도에 나타난 바와같이 320×400화소 · 256개준위의 원화상데이터에 대하여 그 X방항(횡방향)에서는 좌우의 단을 32화소씩 나누어 4화소피치로 간인함에 의해, 그 Y방향(종방향)에서는 상하의 단을 8화소씩 나누어 3화소피치로 간인함에 의해 행한다. 이에의해 재 5B도에 나타난 바와같이 등록지문의 화상데이터가 64×128화소 · 256개조의 화소데이터로 축소된다.
그리고, 제어부(20-1)의 등록데이터 작성부(20a)는 제 1A도애 나타난 바와같이 이 축소한 등록지문의 화상데이터{제 1도(a)참조}를 푸리에변환부(20-7)로 보내고, 이 등록지문의 화상데이터에 2차원이산적 푸리에변환(DFT)을 실시한다(스텝 S304). 이에의해 제 1A도에 도시된 등록지문 화상데이터는 제 1B도에 도시된 바와같이 푸리에화상데이터(등록푸리에 화상데이터)로 된다. 제어부(20-1)는 이 푸리에화상데이터를 등록지문의 원화상데이터로 하여 하드디스크(20-4)안에 ID번호와 대응시켜 파일화 한다(스텝 S305).
더구나, 2차원이산적 푸리에변환에 있어서는 예컨데 「컴퓨터화상처리입문, 일본공업기술센터편-1990년 6월 발행 P.44∼45」 (참고 2)등에 설명되어 있다.
[지문조합]
이 지문조합장치에서 이용자의 지문조합작동은 제 4도를 참고하여 기술한다. 즉, 운용중 이용자는 텐키(10-1)를 사용하여 자기에게 할당된 ID번호를 입력하고(제 4도에 도시한 스텝 S401), 지문센서(10-3)의 프리즘(10-32)위에 손가락을 올린다. 이에의해 지문등록의 경우와 같이 CCD카메라에 의해 채취된 지문(조합지문)패턴을 A/D변환기(10-4)에 의해 A/D변환되고 문양이 320×400화소 · 256개준위의 농담화상(디지탈화상데이터)로서 컨트롤러부(20)로 부여된다.
제어부(20-1)는 텐키페드(10-1)를 개재하여 ID번호가 부여되면하드디스크(20-4)안에 파일화되어 있는 등록지문에서 그 ID번호에 대응하는 등록지문의 푸리에화상데이터를 읽어낸다(스텝 S402).
또한, 제어부(20-1)는 조작부(10)에 의해 부여되는 조합지문의 화상데이터를 프레임메모리(20-5)를 매개하여 취입(스텝 S403)하고, 이 취입한 조합지문의 화상데이터에 대하여 스텝 S303에서 행했던 동일한 축소처리를 한다(스텝 S404). 이에의해 조합지문의 화상데이터가 64×128화소 · 256개준위의 화상데이터로 축소된다.
그리고, 제 1E도에 나타난 바와같이 제어부(20-1)는 이 축소한 조합지문의 화상데이터를 푸리에변환부(20-7)로 보내고, 이 조합지문의 화상데이터에 2차원이산적 푸리에변환(DFT)를 실시한다(스텝 S405). 이에의해 제 1E도에 도시된 조합지문의 화상데이터는 제 1F도에 도시된 바와같이 푸리에화상데이터(조합푸리에화상데이터)로 된다.
다음에, 제어부(20-1)의 데이터합성부(20e)는 스텝 S405에서 얻은 조합지문의 푸리에화상데이터와 스텝 S402에서 읽어낸 등록지문의 푸리에화상데이터를 합성(스텝 S406)하고, 합성푸리에화상데이터를 얻는다.
여기서, 조합지문의 푸리에화상데이터를 A · ejθ로 하고, 등록지문의 푸리에화상데이터를 B · ejΦ로 한 경우, A · B · ej(θ-Φ)로 표시된다. 단, A,B,θ및 Φ 공히 주파수(푸리에) 공간(u,v)의 기능이다. 그리고, A · B · ej(θ-Φ) 는
로서 표시되고, A ·eiθ=α1+jβ1, B ·ejΦ=α2+ jβ2로 하면 A=(α1 2+β1 2)1/2, B=(α2 2+β2 2)1/2, θ=tan-1(β1/α1), Φ=tan-1(β2/α2)로 된다. 이 ①식을 계산함에 의해 합성푸리에화상데이터를 얻는다.
게다가,
로 하여 합성푸리에화상데이터를 구하도록 해도 좋다.
그래서, 제어부(20-1)는 이렇게하여 합성푸리에화상데이터를 얻은후, 진폭억제부(20f)를 사용하여 단지위상상관에 기하여 진폭억제처리를 한다(스텝 S407). 본 실시예에서는 진폭억제처리로서 로그(log)처리를 한다. 특히 진폭제어부(20f)는 상술한 합성푸리에화상데이터 연산식인 A · B · ej(θ-Φ)의 log를 취해 log(A · B) · ej(θ-Φ)를 게산하여 진폭인 A · B를 log(A · B)로 제어{A ·B>log(A · B)}한다. 제 1D도에 진폭억제처리후의 합성푸리에화상데이터를 도시한다.
상술한 단지위상상관은 교정에 대해 크로스상관으로 화상기 공간위상변환에 대해 유의하도록 보정되고 따라서, 단지위상정보만을 가진 합성푸리에화상이 진폭정보를 억제함에 의해 얻어진다.
진폭억제처리를 실시한 합성푸리에화상데이터로서는 등록지문의 채취시와 조합지문의 채취시의 조도차에 의한 영향이 적게된다. 즉, 진폭억제처리를 함에의해 각 화소의 스텍트럼 강도가 억제되고, 과도값이 없어지고, 보다많은 정보가 유효로 된다. 또, 진폭억제처리를 함에의해 지문정보의 안에 개인정보에서 어느 특징점(끊어진점, 분기점)과 융기선의 특징(와, 분기)이 보다 강조되고, 일반적 지문정보인 융기선 전체의 흐름 · 방향이 억제될수 있다.
더구나, 본 실시예에서는 진폭제어처리로서 log처리를 했지만,처리를 해도 좋다. 또, log처리와처리에 한하지 않고 진폭을 억제할수 있으면 어떠한 처리라도 좋다. 진폭억제처리에 의해 모든 진폭을 일정한 값 즉 1로하면, 위상정보만이 얻어질때 log처리와처리등에 계산량을 줄일수 있다는 이점과 데이터가 적어진다는 이점이 있다.
스텝 S407에서 진폭억제처리를 한후 제어부(20-1)는 진폭억제처리를 한 합성푸리에화상데이터를 푸리에변환부(20-7)로 보내고, 제 2회째의 2차원이산적푸리에변환(DFT)를 실시(스텝 S408)한다. 이에의해 제 1D도에 도시된 합성푸리에 화상데이터를 제 1H도에 도시한 바와같이 합성푸리에 화상데이터로 한다.
그리고, 재어부(20-1)의 패턴조합부(20g)는 스텝 S408에서 얻은 합성푸리에화상데이터를 취입하고, 이 합성푸리에화상데이터에 의해 소정의 상관성분에리어의 각 화소의 상관성분 강도(진폭)를 스캔하고, 각 화소의 상관성분 강도의 히스토그램을 구하고, 이 히스토그램에 의해 상관성분 강도의 높은 상위 N화소(본 실시예에서는 8화소)를 추출하고, 이 추출한 N화소의 상관성분 강도(상관피크)의 평균값을 상관값(스크어)로서 구한다(스텝 409). 여기서, 상관성분에리어는 제 1H도에 도시된 합성푸리에화상데이터 내의 힌점선으로 포위된 영역 SO로 정해져 있다. 이 상관성분에리어 SO의 일부에 걸쳐서 각 화소의 상관성분 강도의 수치데이터의 예를 제 6도에 나타낸다. 본도에서 둘러쌓인 수치값이 상위 8화소의 상관성분 강도이다.
그리고, 재어부(20-1)의 패턴조합부(20g)는 스텝 S409에서 얻은 상관값을 미리 정해져있는 임계값과 비교(스텝 S410)하고, 상관값이 임계값이상이면 등록지문과 조합지문이 일치한 것으로 판단(스텝 S411)하고, 그 판단결과를 표시함과함께 전기적 록(lock)을 풀기위해 지시출력을 송출한다. 상관값이 임계값 이하이면 등록지문과 조합지문이 일치하지 않음을 판단(스텝 S412)하고, 그 판단결과를 표시할 뿐만 아니라 스텝 S401로 돌아간다.
여기서, 상관값과 비교되는 참고값으로서 임계값은 샘플로 20-50세대의 남여 10인의 검지손가락 지문을 각 10회 입력하여 얻은 합계 100지를 각각 등록과 조합에 사용하여 일만회의 조합을 하고, 그 조합결과에서 얻었다. 본인대 본인 · 본인대 타인에 대한 각각 상관값의 상대주파수 분포도를 제 7도에 도시한다. 본인대 본인의 조합에 관한 상관값의 평균치 μ와 표준편차 σ로 표시된 상관도는 X축을 따라 기입되고, 상대도수는 Y축을 따라 기입된다. 타인배타율이 100%로 되는 곳의 상관값을 임계값으로 사용한다. 게다가, 타인배타율은 100%로 되어도 좋고, 목적에 맞추어 임의의 율로 정하면 좋다.
제 8도에 진폭억제처리를 하지않은 경우의 본인대 본인 · 본인대 타인 각각 상관값의 상대주파수 분포도를 도시한다. 본 실시예에서는 스텝 S407에서 진폭억제처리를 하고 있으므로, 합성푸리에화상데이터에 관한 등록지문의 채취시와 조합지문의 채취시의 조도차에 의한 영향이 적게되고, 또 지문정도의 내애 개인정보의 특징점(끊어지는 점, 분기점)과 융기선의 특징(와, 분기)이 보다 강조되고, 조합정도가 각단에서 상승한다. 즉, 제 8도에서는 타인배타율 100%일때의 본인 인식율이 6.6%이지만, 제 7도에서는 타인배타율 100%일때의 본인인식율은 93.1%로 된다.
이상 설명한 바와같이, 본 실시예에 의한 지문조합장치에 의하면, 조합지문의 화상데이터에 2차원이산적 푸리에변환이 실시되어 조합푸리에화상데이터가 작성되고, 이 조합푸리에화상데이터와 동일한 처리를 실시하여 작성되어 있는 등록지문의 등록푸리에화상데이터가 합성되고, 이 합성푸리에화상데이터에 대하여 진폭억제치리가 행해진 뒤에 2차원이산적 푸리에변환이 실시되고, 이 2차원이산적 푸리에변환이 실시된 합성푸리에화상데이터에 출현하는 상관성분에리어 SO에 의해 그 상관성분 강도의 높은 상위 N화소가 추출되고, 이 추출된 N화소의 상관성분 강도의 평균이 상관값으로 임계값과 비교되고, 등록지문과 조합지문과의 조합이 행해지는 것으로 되고, 상관성분에리어 SO를 구성하는 화소중의 상관성분 강도의 낮은것을 제거하여 지문조합이 행해지며, 또 진폭제어처리를 함에 의해 조도 보정이 되므로, 종래의 광푸리에변환을 하는 방법에 비하여 조합정도가 비약적으로 향상하게 된다.
또한, 입력된 화상데이터에 대하여 화상처리를 가하기만 해도 좋고, 위상변조형 액정공간 광변조기와 푸리에변환렌즈를 필요로하지 않으므로, 저가격화를 촉진할수 있다. 또한, 화상처리기술에 의해 상관성분에리어 SO는 자유로이 설정가능하고, 상관성분에리어 SO를 넓게하여 조합지문의 위치변위도 간단히 대응할수 있다. 또한, 본 실시예에 의한 지문조합장치에 의하면, 입력되는 화상데이터에 대하여 2차원이산적 푸리에변환을 실시하여 상관값을 구하는 방식이므로, 동일 화상처리기술이라도 끊어진점과 분기점등의 특징점을 압출하는 방식에 비하여 그 처리가 간단하게 되고, 지문조합속도가 향상된다. 또한, 본 실시예에 의하면 조합지문의 화상데이터와 등록지문의 화상데이터가 별개로 2차원 DFT되므로, 등록지문의 화상데이터가 가공되어 재생하기 어렵고, 즉 등록지문의 화상데이터의 복원이 곤란하게 되고, 따라서 등록지문의 화상데이터의 불법적 사용을 방지할수 있다.
더구나, 본 실시예에서는 상관성분에리어 SO의 각 화소에서 상관성분의 강도가 높은 N화소를 압출하고 그 평균을 상관값으로 하였지만, 그 상위 N화소의 상관성분 강도의 가산값으로 해도 좋다. 또한, 임계값을 넘는 모든 화소의 상관성분 강도를 가산하고, 그 가산값을 상관값으로하거나, 그 가산값의 평균을 상관값으로 하는등도 좋다. 또한, 각 화소의 상관성분 강도중 한개라도 임계값 이상인 것이 있으면 "일치"로 판단해도 좋고, 임계값을 넘는 것이 N개이상 이면 "일치"로 판단하는등 여러가지 판단방법이 고려된다.
또한, 본 실시예에서는 2차원이산적푸리에변환을 푸리에변환부(20-7)에서 하는 것으로 했지만, 제어부(20-1)내에서 하는 것으로 해도 좋다. 또한, 본 실시예에서는 등록지문의 화상데이터의 축소처리가 스텝 S303에서 행하였지만, 등록지문의 푸리에화상데이터를 읽어낸 후의 단계(스텝 S402와 스텝 S403의 사이)에서 축소 처리를 하도록 해도 좋다. 또한, 등록지문과 조합지문의 화상데이터에 대하여는 필히 축소처리를 하지 않아도 좋고, 등록 또는 조합시의 입력화상데이터를 푸리에화상데이터를 작성하기 위한 어떠한 처리도 없이 그대로 사용하여도 좋다. 축소처리가 왜 행하여지는가 하는 이유는 입력화상데이터 처리시에 사용하는 화상메모리의 용량을 작게 할수가 있기 때문이다.
또한, 본 실시예에서는 제 4도에 도시한 스텝 S408에서 2차원이산적 푸리에변환을 하도록 했지만, 2차원이산적 푸리에변환대신에 2차원 이산적 역푸리에변환(IDFT)을 하도록해도 좋다. 즉, 진폭억제처리가 실시된 합성푸리에화상데이터에 대하여 2차원이산적 푸리에변환을 하는 대신에 2차원이산적 푸리에변환을 하도록 해도 좋다. 조합정도는 2차원이산적 푸리에변환과 2차원 이산적 역푸리에변환 사이에서 양적으로 변하지 않고 2차원 이산적 역푸리에 변환은 참고 2에 기술되어져 있다.
또한, 본 실시예에서는 합성푸리에 화상데이터에 대하여 진폭억제처리를 실시하였지만(스텝 S406 및 S407), 합성전 등록지문 푸리에화상데이터와 조합지문 푸리에화상데이터에 대해 제 1D도에 나타난 제 1 및 제 2 처리부(20f1, f2)에 의해 진폭억제처리가된 후 화상데이터가 합성되어도 좋다. 특히, 제 9A도에 나타난 바와같이 제 3도에 도시한 스텝 S304와 S305의 사이에 스텝 S306을 설치하고, 제 9B도에서와 같이 제 4도에 도시한 스텝 S406과 S407을 교체입력하도록 해도 좋다.
이렇게한 경우, 스텝 S306의 진폭억제처리에 의해 제 1C도에 도시한 바와같이 진폭억제치리가 실시된 등록지문의 푸리에화상데이터(등록푸리에화상데이터)가 얻어지고, 스텝 S406과 S407의 교체입력에 의해 제 1G도에 도시한 바와같이 진폭억제처리가 실시된 조합지문의 푸리에화상데이터(조합푸리에화상데이터)가 얻어진다. 그리고, 이 진폭억제처리가 실시된 등록지문의 푸리에화상데이터와 조합지문의 푸리에화상데이터가 합성되고, 제 ID도에 도시된 바와같이 합성 푸리에화상데이터가 얻어진다. 제 4도에 나타난 바와같이 이때의 합성푸리에화상데이터의 진폭 억제율은 합성 푸리에화상데이터로 하고나서 진폭억제처리를 하는 경우에 대하여 작다. 따라서, 제 4도에 나타난 바와같이 합성 푸리에화상데이터로 하고나서 진폭억제처리를 하는 방법이 제 9B도에 나타난 바와같이 진폭억제처리를 하고나서 합성 푸리에화상데이터로 하는 방법에 비하여 그 조합정도가 상승한다. 게다가, 제 9B도에 도시된 진폭억제처리를 하고나서 합성 푸리에화상데이터를 하는 경우에도 합성 푸리에화상데이터에 대하여 2차원이산적 푸리에변환이 없고, 2차원이산적 역푸리에변환을 하도록해도 좋다.
참고로서 제 11A도 내지 제 11H도에 조합지문이 타인인 경우 지문조합과정의 각 화상을 제 1A도 내지 1H도와 대응하여 도시한다. 제 1A 내지 1H도는 조합지문이 본인인 경우의 지문조합과정의 각 화상이고, 조합지문이 본인인 경우에는 상관성분에리어 SO에 상관성분 강도가 높은 부분이 생기지만 조합지문이 타인인 경우에는 생기지 않는다.
더구나, 본 실시예에서는 지문조합을 하는 경우를 예로서 설명했지만, 성문조합을 하는 경우에도 동일하게 하여 적용할수 있고, 지문 · 성문에 구속되지 않고 각종의 패턴(1차원/2차원/다차원)의 조합에 이용할수 있다.
이상 설명한 것으로부터 명확한 바와같이 본 발명에 의하면, 2차원이산적 푸리에변환(2차원 이산적 역푸리에변환)이 실시된 합성 푸리에화상데이터에 출현하는 상관성분에리어의 화소마다 상관성분의 강도에 기하여 등록패턴과 조합패턴의 조합이 행해지는 것으로 되고, 종래의 광푸리에변환을 하는 방법에 비하여 S/N비를 향상시킬수 있고, 진폭억제처리를 함에 의해 조도차로 인해 발생된 조합정도 열악을 방지할수 있다.
특히, 진폭정보가 억제되기 때문에 화상간의 조도차의 영향, 위치변위, 다양한 농담, 뒤틀림, 미소 지문의 상세부분의 연결 또는 단락의 에러를 최소화한다.
또한, 화상처리기술에 의해 상관성분에리어는 자유로 설정가능하고, 상관성분에리어를 넓게 하여 조합지문의 위치변위에도 간단히 대응할수 있게 된다. 즉, S/N비와 위치변위의 문제를 양립시킬수 있다.
또한, 입력화상데이터에 대하여 화상처리를 가하기만 해도 좋고, 위상변조형 액정공간광변조기와 푸리에변환렌즈와 포토다이오드 혹은 이에 대신하여 CCD를 필요로 하지 않으므로 저가격화를 촉진할수 있게 된다.
또한, 등록패턴의 화상데이터가 가공되어 재생하기 어렵고, 즉 등록패턴의 화상데이터의 복원이 곤란하게 되고, 악용됨을 미연에 방지할수 있게 된다.
합성 푸리에화상데이터에 대하여 진폭억제처리를 행할때, 진폭억제처리를 하고나서 합성 푸리에화상데이터를 얻는 것에 대하여 더욱 조합정도를 향상시킬수 있다.
제 1A도에서 제 1H도는 제 2도에 나타난 지문 조합장치에 있어서 지문조합과정을 설명하는 도면이고
제 2도는 본 발명의 실시예에 따른 지문조합장치를 나타내는 블럭구성이고
제 3도는 제 2도에 나타난 지문조합장치의 지문등록 동작을 설명하는 플로어챠트이고
제 4도는 제 2도에 나타난 지문조합장치의 지문조합동작을 설명하는 플로어챠트이고
제 5A 및 5B도는 화상데이터에 대한 축소처리 전후의 화상데이터를 설명하는 도이고
제 6도는 상관성분 에리어(area)의 일부에 화소(pixel)의 상관성분 강도의 수치적 데이터를 나타내는 도이고
제 7도는 실험으로부터 얻어진 본인대 본인 및 본인대 타인의 상관값의 상대주파수분배를 나타내는 그래프이고
제 8도는 진폭억제처리하지 않은 경우의 본인대 본인 및 본인대 타인의 상관값의 상대주파수 분배를 나타내는 그래프이고
제 9A 및 9B도는 제 2도에 나타난 지문 조합장치의 지문등록 동작 및 지문조합동작의 또다른 예를 설명하는 플로어챠트이고
제 10도는 제 2도에 나타난 제어기의 기능적 블럭구성도이고
제 11A도에서 제 11H도는 조합지문이 타인인 경우 지문조합과정의 각 화상을 제 1A도에서 제 1H도에 대응하여 도시한 도이고
제 12도는 종래의 위상변조형 액정공간 광변조를 사용한 지문조합 시스템의 실험시스템을 나타내는 도이고
제 13A도에서 제 13C도는 제 12도에 나타난 종래의 시스템에서 지문조합 과정을 설명하는 도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. ----- CRT디스플레이 3. ----- 렌즈 7. ----- 포토다이오드
10. ----- 조작부 20. -----컨트롤러부 10-1. -----텐키
10-2. ----- 디스플레이(LCD) 10-3. ----- 지문센서 10-31. ----- 광원
10-32. ----- 프리즘 10-33. ----- CCD카메라 20-1. ----- 제어부
20-2. ----- ROM 20-3. ----- RAM 20-4. ----- 하드디스크(HD)
20-5. ----- 프레임메모리(FM) 20-6. ----- 외부접속부(I/F)
20-7. ----- 푸리어변환부(FFT) 20a. ----- 등록데이터 작성부
20b. ----- 조합데이터 작성부 20c. ----- 제 1축소처리부
20d. ----- 제 2축소처리부 20e. ----- 데이터합성부
20f. ----- 진폭억제부 20g. ----- 패턴조합부

Claims (18)

  1. 등록패턴의 다차원 데이터에 다차원 이산적 푸리에(Fourier)변환을 실시하여 위상정보와 진폭정보로 구성된 등록푸리에 다차원 데이터를 작성하는 등록 다차원 데이터 작성수단(20a)과 ;
    조합패턴의 다차원 데이터에 다차원 이산적 푸리에변환을 실시하여 위상정보와 진폭정보로 구성된 조합푸리에 다차원 데이터를 작성하는 조합 다차원 데이터 작성수단(20b)과 ;
    상기 등록데이터 작성수단에 의해 작성된 등록푸리에 다차원 데이터와 상기 조합데이터 작성수단에 의해 작성된 조합푸리에 다차원 데이터를 합성하여 제 1 합성푸리에 다차원 데이터를 출력하는 데이터합성수단(20e)과 ;
    상기 데이터합성수단으로부터 제 1합성푸리에 다차원 데이터의 푸리에변환을 행하여 상관성분의 강도를 나타내는 제 2합성푸리에 다차원 데이터를 출력하는 화상처리수단(20-7)과 ;
    상기 화상처리수단으로부터 제 2합성푸리에 다차원 데이터에 출현하는 상관성분에리어내 화소의 상관성분의 강도에 기하여 상기 등록패턴과 상기 조합패턴을 조합하는 패턴조합수단(20g)과 ;
    등록/조합푸리에 다차원 데이터와 제 1합성푸리에 다차원 데이터중 하나에 진폭억제처리를 행하여 단지 위상정보만을 압출하는 진폭억제수단(20f)과,
    를 구비한 구비한 것을 특징으로 하는 패턴 조합장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 진폭억제처리수단이 상기 합성수단으로부터 제 1합성푸리에 화상데이터의 진폭억제처리를 행하고, 상기 데이터합성수단이 등록푸리에화상데이터와 조합푸리에화상데이터를 합성하여 진폭억제처리되지 않고 상기 진폭억제처리수단에 제 1합성푸리에 화상데이터를 출력함을 특징으로 하는 패턴 조합장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 진폭억제처리수단이 제 1등록데이터 작성수단에 의해 작성된 등록푸리에 화상데이터의 진폭억제처리를 수행하는 제 1처리부, 상기 조합데이터 작성수단에 의해 작성된 조합푸리에 화상데이터의 진폭억제처리를 수행하는 제 2처리부로 구성되고, 상기 데이터합성수단이 등록푸리에 화상데이터와 조합푸리에 화상데이터를 합성하여 상기 제 1 및 제 2처리부에 의해 진폭억제처리가 행하여지지 않은 제 1합성푸리에 화상데이터를 출력함을 특징으로 하는 패턴 조합장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 화상처리수단이 푸리에변환으로서 2차원 이산적 푸리에변환을 수행함을 특징으로 하는 패턴 조합장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 화상처리수단이 푸리에변환으로서 2차원 이산적 역푸리에변환을 수행함을 특징으로 하는 패턴 조합장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 등록패턴의 화상데이터의 축소처리를 수행하는 제 1 축소처리수단(20c), 상기 조합패턴의 화상데이터의 축소처리를 행하는 제 2축소처리장치(20d)를 포함하고, 여기서 상기 등록데이터 작성수단과 상기 조합데이터 작성수단이 축소처리후 각각 상기 등록패턴 및 상기 조합패턴의 화상데이터의 2차원 이산적 푸리에변환을 수행함을 특징으로 하는 패턴 조합장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 등록데이터 작성수단에 의해 작성된 등록푸리에 화상데이터를 저장하는 메모리수단(20-4)을 포함하고, 여기서 상기 조합패턴의 화상데이터를 수용하여 상기 합성수단이 상기 조합데이터 작성수단에 의해 작성된 조합푸리에 화상데이터를 상기 메모리수단으로부터 판독된 등록푸리에 화상데이터를 합성함을 특징으로 하는 패턴 조합장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 패턴조합수단이 상관성분의 강도의 축소명령내 제 2합성푸리에 화상내의 예정된 상관성분에리어로부터 예정된 수의 화소를 압출하는 압출수단(20-1, S409)과 상관값으로서 상기 압출수단에 의해 압출된 상기 화소의 상관성분 강도의 값을 계산하는 계산수단(20-1, S409)과 계산수단에 의해 계산된 상관값이 임계값보다 큰 경우 상기 등록패턴과 상기 조합패턴간이 부합한다는 판단을 하는 판단수단(20-1, S410)으로 구성됨을 특징으로 하는 패턴 조합장치.
  9. 제 1항에 있어서, 등록 및 조합패턴이 등록 및 조합지문임을 특징으로 하는패턴조합장치.
  10. 등록패턴의 다차원 데이터에 다차원 이산적 푸리에변환을 실시하여 위상정보와 진폭정보로 구성된 등록푸리에 다차원 데이터를 작성하는 단계(S304)와;
    조합패턴의 다차원 데이터에 다차원 이산적 푸리에변환을 실시하여 위상정보와 진폭정보로 구성된 조합푸리에 다차원 데이터를 작성하는 단계(S405)와;
    등록푸리에 다차원 데이터와 조합푸리에 다차원 데이터를 합성하여 제 1합성푸리에 다차원 데이터를 출력하는 단계(S406)와 ;
    제 1합성푸리에 다차원 데이터의 푸리에변환을 수행하여 상관 강도를 나타내는 제 2합성푸리에 다차원 데이터내 설정된 상관성분에리에내 화소의 상관성분강도에 기하여 상기 등록패턴과 상기 조합패턴간 패턴조합을 실행하는 단계(S410)와 ;
    등록/조합푸리에 다차원 데이터와 제 1합성푸리에 다차원 데이터중 하나에 진폭억제처리를 실행하는 단계(S407) ;
    로 구성됨을 특징으로 하는 패턴처리방법.
  11. 제 10항에 있어서, 진폭억제처리 수행단계는 제 1합성푸리에 화상데이터의 진폭억제처리를 수행하는 단계를 포함하고, 제 1합성푸리에 화상데이터를 출력하는 단계는 진폭억제처리가 되지 않은 등록푸리에 화상데이터를 조합푸리에 화상데이터와 합성하여 제 1합성푸리에 화상데이터를 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 패턴처리방법.
  12. 제 10항에 있어서, 진폭억제처리를 행하는 단계는 등록푸리에 화상데이터의 진폭억제처리를 수행하는 단계와 조합푸리에 화상데이터의 진폭억제처리를 수행하는 단계를 포함하고, 제 1합성푸리에 화상데이터를 출력하는 단계는 진폭억제처리가 행하여지지 않은 제 1합성푸리에 화상데이터를 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 패턴처리방법.
  13. 제 10항에 있어서, 제 1합성푸리에 화상데이터를 출력하는 단계가 푸리에 변환으로서 2차원 이산적 푸리에변환을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 패턴처리방법.
  14. 제 10항에 있어서, 제 2합성푸리에 화상데이터를 출력하는 단계가 푸리에 변환으로서 2차원 이산적 푸리에변환을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 패턴처리방법.
  15. 제 10항에 있어서, 상기 등록패턴의 화상데이터의 축소처리를 수행하는 단계(S303), 상기 조합패턴의 화상데이터의 축소처리를 행하는 단계(S404)를 포함하고, 여기서 등록푸리에 화상데이터 및 조합푸리에 화상데이터의 작성단계가 축소처리후 각각 상기 등록패턴 및 상기 조합패턴의 화상데이터의 2차원 이산적 푸리에변환을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 패턴처리방법.
  16. 제 10항에 있어서, 등록푸리에 화상데이터를 저장하는 단계(S305) 및 상기 조합패턴의 화상데이터를 수용하여 등록푸리에 화상데이터를 판독하는 단계(S402)를 포함하고, 여기서 제 1합성푸리에 화상데이터를 출력하는 단계는 입력조합푸리에 화상데이터를 판독된 등록푸리에 화상데이터와 합성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 패턴처리방법.
  17. 제 10항에 있어서, 패턴조합 실행단계는 상관성분의 강도의 축소명령내 제 2합성푸리에 화상내의 예정된 상관성분예리어로부터 예정된 수의 화소를 압출하는 단계(S409)와 상관값으로서 상기 압출된 화소의 상관성분 강도의 평균값을 계산하는 단계(S409)와 계산된 상관값이 임계값과 큰 경우 상기 등록패턴과 상기 조합패턴간이 부합한다는 판단을 하는 단계(S410)를 포함함을 특징으로 하는 패턴처리방법.
  18. 제 10항에 있어서, 등록 및 조합패턴이 등록 및 조합지문임을 특징으로 하는 패턴처리방법.
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