DE69232183T2

DE69232183T2 - Verfahren und Gerät zur Bildverarbeitung

Info

Publication number: DE69232183T2
Application number: DE69232183T
Authority: DE
Inventors: Tetsuji Kobayashi
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1991-03-11
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2012-03-12
Also published as: DE69232183D1; EP0508845A2; US5537484A; EP0508845A3; EP0508845B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildverarbeitungsvorrichtung und deren Verfahren, wobei, wenn eine Mustererkennung an einem digitalisierten Bild (Fingerabdrücken, Prägebildern, Diagrammen, Buchstabenzeichen usw.) unter Verwendung einer Bildverarbeitungsvorrichtung (Hardware/Software in einem Computer, einer elektronischen Schaltmaschine, einer Kommunikationssteuereinheit, einer IC-Karte, einer Bilderkennungs-Vorrichtung, einer Bild-Testvorrichtung oder dergleichen) durchgeführt wird, die Bildinformation zum Zwecke der Registrierung in einer Speichervorrichtung gespeichert wird. Diese Bildverarbeitungsvorrichtung und deren Verfahren werden ferner zur Ausführung einer Beurteilung, ob zwei Bilder identisch sind oder nicht, durch einen Vergleich der Übereinstimmung (Übereinstimmungsabgleich) zwischen den zwei Bildern verwendet.
Der Fall, in welchem das Bild ein Fingerabdruck ist, wird als ein Beispiel eines Bildes dargestellt, in welchem eine Mustererkennung auszuführen ist. Ein Fingerabdruck ist das Muster der Furchenrücken eines Fingers. Ferner ist es, da Tallinien (der Raum zwischen den Furchenrücken) durch die Furchenrücken festgelegt werden, anstelle der Verwendung eines Musters, welches Furchenrücken zeigt, zulässig, ein Muster zu verwenden, welches über Tallinien den Fingerabdruck darstellt. Die als Fingerabdruck behandelten Linien werden als "Fingerabdrucklinien" bezeichnet. Es gibt eine Vielfalt von Fingerabdruck-Eingabegeräten, zur Bestätigung der Identität einer Person, wie z. B. das Verfahren der Eingabe von einer Bildaufnahmevorrichtung (z. B. einer CCD- (ladungsgekoppelten)-Kamera, das Prismenverfahren (z. B. Shimizu et al., "Entry Method of Fingerprint Image with Prism -Comparison between total Reflection Method and Light-Path Separation Method"). IECE Journal, Vol. J68-D, No. 3, pp. 414-415 (1985)), und das Hologrammverfahren (z. B. Igaki et al., "Personal Identification terminal using Holographic Fingerprint Sensor", Institute of Electronics Information and Communication Engineers of Japan (IEICE) Technical Report, PRU 87-31 pp. 27-33, (1987)). Das Fingerabdruckbild einer analogen Informationseingabe aus einer Bildaufnahmeeinrichtung wird in einem Grauskalenbild eines digitalisierten Fingerabdruckes durch einen Analog/Digital-Wandler umgewandelt. Dieses Grauskalenbild des Fingerabdruckes wird durch eine Koordinate (X, Y) angegeben, welches die Bildspeicher-Pixeladresse ist, und durch die Helligkeit des Pixels, welche eine Komponente jeder Pixeladresse des Bildspeichers ist. Die Festlegungsart der X- und Y-Achsen ist frei wählbar. Ein Fingerabdruckbild kann durch Umwandeln der Konkavitäten und Konvexitäten des Fingerabdruckes direkt in ein binäres Bild erzeugt werden. Eine Korrektur kann dann an dem Grauskalenbild des Fingerabdruckes mittels einer Glättung und Anwendung der Richtung der Furchenrücken durchgeführt werden. Endpunkte, Verzweigungspunkte und Schnittpunkte sind als charakteristische Punkte vorhanden, welche die unverwechselbaren Merkmale eines Fingerabdruckes darstellen. Die charakteristischen Punkte des Grauskalenbildes eines digitalisierten Fingerabdruckes können durch eine Binärisierung eines Fingerabdruckbildes, ein weiteres Verdünnen dieses und dann durch Feststellen, ob ein Muster, das identisch zu dem Muster eines Bereiches von Pixeln ist, welche einen charakteristischen Punkt darstellen, in dem verdünnten Bild vorhanden ist, detektiert werden (z. B. Sasagawa et al., "Personal Verification System with High Tolerance of Poor Quality Fingerprints", IEICE Journal, Vol. J72-D-II, Nr. 5, pp. 707-714 (1989)).
Bei einem Fingerabdruckvergleich wird der Fingerabdruck, für welche Information vor dem Zeitpunkt des Vergleiches aufgezeichnet worden ist, als ein "registrierter Fingerabdruck" bezeichnet. Der Fingerabdruck, welcher auf Ähnlichkeit zu dem registrierten Fingerabdruck verglich wird, wie als "Testfingerabdruck" bezeichnet. Bekannte Verfahren zum Vergleichen eines registrierten Fingerabdruck mit einem Testfingerabdruck umfassen: Ein die charakteristischen Punkte des Fingerabdruckes ausnutzendes Verfahren, ein Verfahren, welches die Richtung der Furchenrücken ausnutzt und ein Verfahren eines Abgleichs der Muster der originalen Bilder des Testfingerabdruckes mit denen des registrierten Fingerabdruckes. Die japanische Patentanmeldung, Erste Veröffentlichung, Offenlegung Nr. Sho 63-132386 offenbart ein Vergleichsverfahren, welches auf der Überlagerung eines verdünnten Bildes des Testfingerabdruckes und eines verdünnten Bildes des registrierten Fingerabdruckes als ein Verfahren zum Musterabgleich der verdünnten Bilder dient.
Eine Glättung, als Behandlung zur Verringerung der Störungen eines Fingerabdruckbildes ist beispielsweise in "Handbook of Image Analysis", pp. 538-548, Tokyo University Puplishing (1991), Takagi und Shimoda (Eds.) beschrieben, in welchem ein lokales Sumierungsmittelungsfilter vorhanden ist, welches die Werte von benachbarten Pixeln jedes Pixels verwendet.
In dem Verdünnungsprozeß eines binären Bildes werden für diejenigen Pixel, welche eine Linie bilden, eine Mehrheit (Mehrheit bedeutet von mehr als der Hälfte bis alle, idealerweise alle) von den Linienbreiten auf die Breite nur eines Pixels gesetzt. Jedes Pixel jeder Linie kann entweder schwarz oder weiß sein. In der nachstehenden Beschreibung wird jedoch der Fall beschrieben, in welchem jedes Pixel jeder Linie schwarz ist. Das Verdünnungsverfahren von Hilditch, in welchem die äußeren schwarzen Pixel in einer schwarzen Pixelansammlung nacheinander gelöscht werden, während der Zusammenhang zwischen den schwarzen Pixeln aufrecht erhalten wird, steht neben anderen als ein Verfahren zur Binärisierung von Grauskalenbildern und zur Ausführung einer Verdünnung dieses binären Bildes zur Verfügung (siehe "Introduction to Computer Image Processing", (Tamura (Ed.), Soken-Shuppan pp. 80-83 (1985); Tamura "Research Related to Multi-sided Image Processing and Its Software"; Electrotechnical Laboratory in Japan (ETL); Research Report, pp. 25-64, No. 835 (Feb. 1984); und Mori et al., "Fundamentals of Image Recognition [I]"; pp. 65-71, Ohm Corporation (1986)). In Kobayashi, "A Thinning Method for Extracting Characteristic Points from an Image", IEICE (Institute of Electronics, Information and Communication Engineers of Japan) Technical Report, PRU 90-149, pp. 33-38 (1991) ist ein Verfahren zur Verdünnung eines Grauskalenbildes oder eines Binärbildes offenbart. Als Zusammenhang zwischen schwarzen Pixeln wird entweder ein 4-Nachbar-Verbindung, oder eine 8-Nachbar-Verbindung verwendet. 4- Nachbar-Verbindungen und 8-Nachbar-Verbindungen werden auch als 4-Verbindung und 8-Verbindung (z. B. "Introduction to Computer Image Processing" Tamura (Ed) Soken-Shuppan, pp. 70, (1985) bezeichnet.
Ein Verfahren zur Erzeugung eines Binärbildes durch Binärisierung eines Hell/Dunkel- Bildes ist unter anderem beispielsweise in Mori et al., "Fundamentals of Image Recognition ([I]", pp. 65-70 Ohm Corporation 1986) beschrieben.
Bei der Eingabe eines Fingerabdruckes, ist es, da Fehler in der Erkennung (Drehung und/oder Parallelversetzung) des getesteten Fingerabdruckes und des registrierten Fingerabdruckes auftreten, erforderlich, eine Positionierung beider Fingerabdrücke durchzuführen, wenn ein Vergleich zwischen einem Testfingerabdruck und einem registrierten Fingerabdruck ausgeführt wird. Als ein Verfahren zum Positionsabgleich (Rotation, vertikale und horizontale Versetzung) sind ein Verfahren, welches die Furchenrückenrichtung nutzt, ein Verfahren gemäß repräsentativer charakteristischer Punkte und benachbarter charakteristischer Punkte und ein Versuch- und Fehlerverfahren lediglich einer parallelen Versetzung des beweglichen Bereiches als Verfahren zur Positionseinstellung des Bildes bekannt, so daß das größte Maß an Übereinstimmung erreicht wird. Ein herkömmliches Verfahren zur Durchführung der Koordinatentransformation und der geometrischen Transformation, welche erforderlich sind, wenn ein Positionsabgleich durchgeführt wird, ist beispielsweise in Plastok et al., übersetzt von Koriyama, "Theory and Problems of Computer Graphics", pp. 84-88, McGraw Hill Inc. (1987) offenbart.
Bei dem Positionsabgleich während eines Bildvergleiches ist es nützlich, einen angenäherten Mittelpunkt des Fingerabdruckbildes zu bestimmen. Die japanische Patentanmeldung, Zweite Veröffentlichung, Offenlegungsschrift No. Sho 58-55548 "A Method for Determining the Centre Position of Figure" offenbart ein Verfahren, in welchem die Furchenrücken mit Gradienten einer plötzlichen Zunahme untersucht werden, um den Mittelpunkt zu erhalten. In Ito et al., "A Algorithm for Classification of Fingerprints Based on the Core", IEICE Technical Report, PRU 89-79, pp. 15-22 (1989) ist ein Verfahren zur Verwendung paralleler Linien jeder rechteckigen Fläche und der Anzahl von Schnittpunkten offenbart, um sich den Mittelpunkten schrittweise anzunähern. In "An Extraction Technique of the Pivot Location for Automated Fingerprint Identification Process", IEICE National Conferences on Information and Systems, No. 125, (1987) wird die Anzahl von Furchenrücken, welche durch jede Abtastlinie verlaufen, berechnet und die Verteilung der Anzahl von Linien erhalten.
Kobayashi, "A Template Matching Scheme for Fingerprint Image Recognition", IEICE Technical Report, PRU 91-45 und das IEICE Journal, pp. 25-30 (July 1991) stellt ein Verfahren gemäß eines Schablonenabgleichs anhand der schwarzen Pixel, welche aus dem verdünnten Linienbild eines registrierten Fingerabdruckes (oder einem Bild, an welchem eine Verschmälerung durchgeführt worden ist), erhalten wurden, mit dem binären Bild (oder einem Bild, an welchem eine Verschmälerung durchgeführt worden ist) dar. Bei diesem Verfahren werden die Verarbeitungsmenge und die Speichermenge stärker als in einem Verfahren verringert, welches einen Schablonenabgleich unter Verwendung binärer Bilder ausführt. Verschmälerung bedeutet die Verringerung der Linienbreite eines Bildes. Verdünnung bedeutet die Reduzierung der Linienbreite eines Bildes auf 1 Pixel. Verdünnung ist ein Spezialfall von Verschmälerung.
Bei der Speichereinsparung für die registrierte Information ist es erforderlich, die Größe des Speichers so klein wie möglich zu machen. In der vorliegenden Erfindung ist es erforderlich, in dem Speicher eine registrierte Information als binäres Bild zu speichern, welches einem Verschmälerungsprozeß unterzogen worden ist. Als ein Verfahren zur Speicherung von Linienfiguren in dem Speicher ist das Freeman-Verfahren gemäß Kettensymbolen (d. h., Yasuiin and Nakajima, "Image Information Processing", pp. 113-114, Morikita Publishing (1991)) bekannt. Die Anwendung dieses Verfahrens auf einem Fall, in welchem das Bild ein kompliziertes ist, wie in dem Falle eines Fingerabdruckbildes, ist jedoch schwierig.
Es ist demzufolge eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Durchsatz der Aufzeichnung und des Vergleichs eines Fingerabdruckbildes zu verringern. Eine Verbesserung in der Genauigkeit des Vergleichs, eine Verringerung in der Menge der registrierten Information usw. wurden ebenfalls in Betracht gezogen. Früher wurde bei einem Fingerabdruckvergleich ein großer Anteil der Verarbeitung durch die Rückgewinnung der Fingerabdrucklinien, der Verdünnung und mit dem Positionsabgleich des Vergleichs beansprucht.
In einem Verfahren, durch welches die charakteristischen Punkte eines Bildes (Endpunkte, Verzweigungspunkte, und Kreuzungspunkte) verglichen werden, ist die für die Fingerabdrucklinienrückgewinnung erforderliche Verarbeitungsaufwand hoch, und in dem Falle, daß die charakteristischen Punkte nicht klar definiert sind, oder nicht zahlreich sind, wird die Ausführung des Vergleichs schwierig. Bei einem Vergleichsverfahren, durch ein Musterabgleich der ursprünglichen Bilder eines registrierten Fingerabdruckes und eines Testfingerabdruckes kann leicht eine falsche Unterscheidung aufgrund einer Veränderung der Breite der Furchenrücken des Fingerabdruckes aufgrund eines Fingerdruckes, des Trockenheitszustandes der Haut des Fingers und dergleichen zum Zeitpunkt der Erstellung des Fingerabdruckes entstehen. Ferner wird die zum Speichern der registrierten Information erforderliche Speichermenge groß.
Um eine Verringerung der Genauigkeit des Vergleichs mit den Veränderungen der Fingerabdrucklinien bei der Fingerabdruckabnahme zu reduzieren, wurde ein Verfahren beschlossen, in welchem die Linienbreite des registrierten Fingerabdruckes stärker als die Linienbreite des Testfingerabdruckes verschmälert wird.
Die Verringerung des Durchsatzes der Rückgewinnung der Fingerabdrucklinien wird durch eine Vergleichseinrichtung gelöst, welche keine charakteristischen Punkte nutzt.
Die Verringerung des Durchsatzes der Aufzeichnung und des Vergleichs wird durch die selektive Anwendung der Eingabe eines aktivierten Fingerabdruckbildes, die Festlegung der Fingerabdruckbegrenzungen, und die Verarbeitung nur des aktivierten Abschnittes, und zusätzlich durch einen vorzeitigen Abbruch, eine vorzeitige Entscheidung, eine mehrstufige Variation des Inkrementes, eine Einführung einer Unter-Schablonensprungsuche und/oder Fehlanpassungsverhältnisse gelöst.
Die Reduzierung des für die Registrierung und den Vergleich erforderlichen Verarbeitungsaufwandes wird gelöst, indem die Adressen der schwarzen Pixel des verschmälerten Bildes des registrierten Fingerabdruckes auf eine aufgezeichnete Information als eine Unterschablone und als eine Nicht-Unterschablone gesetzt wird, indem eine Speicherform erzeugt wird, welche das verschmälerte Bild mittels der Speicherung der registrierten Information berücksichtigt, und indem die Reduzierung des registrierten Daten ausgeführt wird.
Die Verschmälerungsverarbeitung (einschließlich der Verdünnung) wurde durch die direkte Detektion des Mittelpunktes einer Ansammlung von schwarzen Pixeln und durch eine vorerzeugte Kriterientabelle gelöst.
In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fingerabdruckerkennungssystems, das mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwandt ist;
Fig. 2 eine erläuternde Zeichnung für das Verfahren der Anwendung des Bildspeichers und Speichers;
Fig. 3 eine Darstellung von Beispielen von Pixelansammlungen;
Fig. 4 eine Darstellung von Beispielen einer Unterschablonen/Nicht-Unterschablonen- Klassifizierung für einen Fingerabdruckbereich;
Fig. 5 ein Beispiel einer Tabelle, welche die aktivierten Unterabschnitte eines Fingerabdruckes darstellt;
Fig. 6 ein einfaches Beispiel einer Bildkorrektur;
Fig. 7 ein Beispiel einer Erläuterungsansicht der Prozedur zur Erzielung des angenäherten Mittelpunktes eines Fingerabdruckbildes;
Fig. 8 eine Abkürzung des Teilprozesses der Verdünnung eines binären Bildes (d. h., Prozedur A);
Fig. 9 eine Abkürzung des Teilprozesses der Verdünnung unaufgelöster Pixel (d. h. Prozedur D);
Fig. 10 ein Beispiel, welches die Abkürzung der Verdünnung für unaufgelöste Pixel darstellt, Fig. 10(a) eine unaufgelöste Pixelansammlung und die umgebende schwarze Pixellinie, Fig. 10(b) eine Darstellung des verdünnten Bildes, nachdem die Verdünnung für die unaufgelösten Pixel von Fig. 10(a) durchgeführt worden ist;
Fig. 11 eine Abkürzung des Prozesses für die Verdünnung der Entscheidungsdaten für unaufgelöste Pixel (Prozedur H);
Fig. 12 ein Beispiel der Tabelle zur Speicherung der Verdünnungsentscheidungsdaten für unaufgelöste Pixel;
Fig. 13 ein Beispiel des Abschnittes eines registrierten Bildes in 3 · 3 Pixelansammlungen;
Fig. 14 ein abgekürztes Flußdiagramm zur Vergleichsverarbeitung;
Fig. 15 eine Erläuterungszeichnung zum Berechnen des Umfangs der Nichtübereinstimmung;
Fig. 16 ein abgekürztes Flußdiagramm der Hilfsbildübereinstimmungsprüfprozedur für die Prüfung der Bildübereinstimmung (d. h. der Prozedur W); und
Fig. 17 ein Beispiel eines abgekürzten Flußdiagramms einer Fingerabdruckeingabeverarbeitung, einer Registrierungsverarbeitung, und einer Vergleichsverarbeitung.
Als ein Beispiel der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Fall, in welchem das Bild ein Fingerabdruck ist (manchmal auch als Fingerabdruckbild bezeichnet) nachstehend beschrieben. Fig. 1 ist ein Beispiel eines Fingerabdruck- Erkennungssystems. Ein Fingerabdruck, welcher von einer Bildeingabevorrichtung 2 eingegeben worden ist, wird bei einer Bildverarbeitungsvorrichtung 1 (d. h. bei einem Bildverarbeitungsgerät) verarbeitet. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 1 ist mit einem Bildspeicher 4 ausgestattet, um, wenn erforderlich das Grauskalenbild eines Fingerabdruckes, das binäre Bild und das Bild zu speichern, an welchem eine Vielzahl von Verarbeitungsschritten ausgeführt worden ist. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 1 ist ferner mit einer zentralen Verarbeitungsvorrichtung 5 ausgestattet, welche eine oder mehrere zentrale Verarbeitungseinheiten (CPU) und einen Speicher 6 für die Speicherung solcher Information, wie z. B. Programme, Daten und Dateien (Datensammlung) aufweist. In dem Falle, in welchem Speichervorrichtungen mit unterschiedlichen Eigenschaften (z. B. Halbleiterspeicher und Magnetplatten) in dem Speicher 6 enthalten sind, kann der Transport der Information zwischen den wechselseitigen Räumen dieser mittels Hardware oder Software nach Bedarf ausgeführt werden. Der Bildspeicher 4 und der Speicher 6 sind Klassifizierungen gemäß der gespeicherten Information und können durch Verwendung derselben Speichervorrichtung realisiert werden. Die Bildeingabevorrichtung 2 ist mit einer Bildaufnahmevorrichtung 7 ausgestattet. Ein A/D-Wandler 3 wandelt analoge Information um, (hier ist in dem Falle, in welchem eine Bildeingabevorrichtung des Typs verwendet wird, in welcher das digitale Bild direkt erzielt wird, kein A/D- Wandler erforderlich). Jede Pixeladresse in dem Bildspeicher 4, in welchem das Fingerabdruckbild, welches das Grauskalenbild eines digitalen Fingerabdruckes ist, gespeichert ist, wird durch die X- und Y-Koordinaten (X, Y) dargestellt. Die Pixeladresse (X, Y) wird manchmal als "Pixel (X, Y)" oder einfach als "(X, Y)" bezeichnet. Der Abschnitt des Bildspeichers 4, welcher ein einfaches Bild speichert, wird als Bildebene bezeichnet. Der Bildspeicher 4 kann eine oder mehrere Bildebenen enthalten.
Jede Bildebene des Bildspeichers 4 wird von Pixeln gebildet. Wenn die Bereiche von allen Pixeladressen auf 0 ≤ X ≤ Xh, 0 ≤ Y ≤ Yh gesetzt sind, wird der Verarbeitungsbereich, welcher innerhalb des Bereichs dieses Pixeladressen spezifiziert wird, verarbeitet. In dem Falle, in welchem eine Zahl mit einer Dezimalstelle für die Pixeladressen oder die Anzahl der Pixel aufgrund von Berechnungen erzeugt wird, welche die Zahl der Pixel und der Pixeladressen beinhalten, wird die Verarbeitung entweder durch Auf- oder Abrunden dieser Zahl durchgeführt. Der Wert des Pixelwertes wird durch das Maß der Helligkeit dargestellt. Welcher Teil der Helligkeit zu einem Furchenrücken wird, hängt von der Verarbeitung des Bildes in der Bildverarbeitungsvorrichtung 1 ab und von dem Verfahren der Verarbeitung der Bildeingabevorrichtung 2 ab. In beiden Fällen ist die Verarbeitung durch Vorabsetzen der dem Furchenrücken entsprechenden Helligkeitseigenschaften in der Bildverarbeitungsvorrichtung 1 möglich. Die Ansammlung von einem oder mehreren Pixeln wird als eine "Pixelansammlung" bezeichnet. Bei der Fingerabdruckerkennung, wird der Fingerabdruck, welcher von der Bildeingabevorrichtung 2 für den Eintrag in den Speicher 6 der Bildverarbeitungsvorrichtung 1 eingegeben wird, als der "registrierte Fingerabdruck" bezeichnet und der Fingerabdruck, welche von der Bildeingabevorrichtung 2 zum Testen eingegeben wird, wird als der "Testfingerabdruck" bezeichnet. In einem Bild, welches in schwarze und weiße Pixel binärisiert ist, können entweder die schwarzen Pixel oder die weißen Pixel als die bevorzugten Pixel ausgewählt werden, um die Linien des Fingerabdruckes zu bilden (beide von diesen können dazu gebracht werden, daß sie den Furchenrücken oder den Tallinien entsprechen).
In den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden schwarze Pixel als die Fingerabdrucklinien verwendet. Verdünnen ist der Prozeß, durch welchen die Mehrheit der Linienbreiten auf die Breite nur eines Pixels gesetzt wird. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Verschmälerung von einigen oder allen Linienbreiten einer schwarzen Pixelansammlung so, daß sie in einem Bild enthalten sind, das durch die schwarzen Pixel des ursprünglichen binären Bildes gebildet wird, als eine "Verschmälerungsverarbeitung" bezeichnet. Demzufolge ist in dem bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Verdünnung nur ein Typ einer Verschmälerungsverarbeitung. Zusätzlich wird die Linienbreite als der kürzeste Abstand (Anzahl von Pixeln) definiert, der für eine Wanderung von einem optionalen Punkt, der an einem Rand einer Linie gesetzt ist, zu einem Punkt an dem anderen Rand derselben Linie erforderlich ist, wobei dieser Abstand durchwandert wird, indem der innere Abschnitt der Linie durchquert wird. Die Linienbreite kann für jede Position des Randes einer Linie gesetzt werden.
Fig. 2(a) stellt den Zustand der Bilddaten dar, welcher in einem Bildspeicher 4 gespeichert ist. Das digitalisierte Bild (binärisierte Bild oder Grauskalenbild), welches von dem Bild erhalten wird, welches von der Bildeingabevorrichtung eingegeben wurde, ist in der Bildebene des Bildes 10 gespeichert. In der Bildebene von Bild 11 sind beispielsweise vorherige Bilder gespeichert und können in der Verarbeitung des Bildes 10 verwendet werden. Abhängig von der Auswahl der Verarbeitungsschritte kann das Bild 11 nicht erforderlich sein. In diesem Falle kann der Speicher 4 nur das Bild 10 verwenden. Fig. 2(b) stellt den Zustand der im Speicher 6 gespeicherten Information dar. Programm und Daten für die Realisierung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen sind in Programmen und Daten 12 gespeichert, während in registrierter Information 13 aufgezeichnete Information für das registrierte Fingerabdruckbild in einer Datei gespeichert sind und aufbewahrt werden.
Wenn das Bild ein Grauskalenbild ist, ist ein Symbolwert, wenn er dem Maß der Helligkeit entspricht, festgelegt. Abhängig von dem Verfahren der Bildeingabe kann ein durch den Bildspeicher 4 aufgebautes Grauskalenbild binärisiert und erhalten werden, oder ein binärisiertes Bild kann direkt durch den Bildspeicher 4 aufgebaut werden. Ein binärisiertes Bild wird ausschließlich mittels schwarzer und weißer Pixel dargestellt. Die Symbole, welche dem entsprechendem Grad von Helligkeitswerten der schwarzen und weißen Pixel entsprechen, sind gesetzt (z. B. schwarze Pixel = 1 und weiße Pixel = 0). Ob schwarze Pixel Abschnitten mit einem hohen Grad an Helligkeit oder Abschnitte mit einem niedrigen Grad an Helligkeit zugeordnet werden, wird von dem gewünschten Bild und von dem Verfahren der Eingabe dieses Bildes bestimmt. Eine Entsprechung zum anderen Falle ist möglich. Die Koordinatenachse und der logische Ausgangspunkt des in dem Bildspeicher 4 gespeicherten Bildes, kann unabhängig als eine Position eines Pixels des physischen Bildspeichers 4 festgelegt werden. Obwohl die X-Achse und die Y-Achse frei gesetzt werden können, wird zur Erleichterung der Erläuterung die Richtung der X-Achse von links nach rechts in der horizontalen Richtung (d. h. in der Richtung eines zunehmenden Wertes von X) und der der Y-Achse von oben nach unten in der vertikalen Richtung, d. h. in der Richtung des zunehmenden Wertes von Y) gesetzt. Eine Ansammlung von Pixeln wird als "Pixelansammlung" bezeichnet. Fig. 3(a) ist ein Beispiel einer Pixelansammlung, in welcher die Pixel in einer 3 · 3 Matrix (d. h. 3 Pixel x 3 Pixel) angeordnet sind. Fig. 3(b) ist ein Beispiel einer Ansammlung, in welcher die Pixel in einer 4 · 4 Matrix angeordnet sind, Fig. 3c) ist ein Beispiel einer Pixelansammlung, in welcher die Pixel in einer 4 · 3 Matrix angeordnet sind.
Anmerkungen und Definition werden wie folgt gezeigt. Einige dieser Anmerkungen, erscheinen jedoch nicht in der nachstehenden Erläuterung.
[m]: Zeigt die Abrundung unter den Dezimalpunkt einer optionalen Zahl m an.
: Zeigt die Verknüpfung von zwei Werten an. Beispielsweise, 2 3 4 = 234.
f(X, Y): Maß der Helligkeit in der Pixeladresse (X, Y)
FA: Fingerabdruckfläche; da die Fingerabdruckfläche lediglich durch Verwendung der Fingerabdruckbegrenzungen ausgedrückt werden kann, wird die Fingerabdruckfläche in dem Speicher 6 als eine Fingerabdruckbegrenzungsinformation gespeichert. Die Fingerabdruckbegrenzung wird als der interne Fläche des Fingerabdruckes behandelt.
(XC, Yc): Die Adresse des angenäherten Mittelpunktes des Fingerabdruckes,
(XRC, YCR): Die Adresse des angenäherten Mittelpunktes des registrierten Fingerabdruckes
(XTC, YTC): Die Adresse des angenäherten Mittelpunktes des Testfingerabdruckes
Rth: Das modifizierte Bild eines registrierten Fingerabdruckes (d. h., des ersten modifizierten Bildes), welches durch die Ausführung mindestens einer Verschmälerungsverarbeitung an dem binären Bild des registrierten Fingerabdruckes (primäres Bild) von dem Originalbild des registrierten Fingerabdruckes (Grauskalenbild oder Binärbild) erhalten wurde.
Tth: Das modifizierte Bild eines Testfingerabdruckes (d. h. eines zweiten modifizierten Bildes), welches erhalten wurde, indem mindestens eine Verschmälerungsverarbeitung an dem binären Bild des registrierten Fingerabdruckes ausgeführt wurde, welcher von dem ursprünglichen Bild des getesteten Fingerabdruckes (Grauskalenbild oder Binärbild) erhalten wurde.
RA: Die Ansammlung aller Adressen (X, Y), der schwarzen Pixel innerhalb der Fingerabdruckfläche, welche sich in dem modifizierten Bild Rth des registrierten Fingerabdruckes befindet; RA ist der Summensatz von RT(0), RB(0) und der Fläche des nicht verwendeten Fingerabdruckes.
RT(0): RT(0) ist ein Untersatz von RA; RT(0) bezeichnet die Fläche der Pixelansammlung, in welcher einer oder mehrere optionale Anzahle als ein kleinster Bereich von RA abgesondert sind; RT(0) wird als die "Unterschablone" bezeichnet; Der Abschnitt des Bildes, welcher die Unterschablone abtastet, wird manchmal als der "Unterschablonenabschnitt" bezeichnet. Die Unterschablone wird für einen Positionsabgleich des Bildes verwendet (siehe Fig. 3).
RB(0): Die Ansammlung des Abschnittes der Adressen schwarzen Pixel, welche RT(0) von RA ausschließt, RB(0) ist eine Unterklasse von RA und bezeichnet die Fläche der Pixelansammlung, welche von einer oder mehreren optionalen Zahlen abgesondert ist. RB(0) wird als die "Nicht-Unterschablone" bezeichnet. Der Abschnitt des Bildes, welcher die Nicht-Unterschablone abtastet, wird manchmal als der Nicht-Unterschablonenabschnitt bezeichnet. Die Nicht-Unterschablone wird nicht für den Positionsabgleich des Bildes verwendet (siehe Fig. 3).
RT(S): Die Ansammlung der Adressen schwarzer Pixel (X, Y) der Unterschablone RT, wenn die Koordinatenachse des modifizierten Bildes des registrierten Fingerabdruckes um S Grad um einen Punkt gedreht ist, welcher optional als Mittelpunkt gesetzt ist.
RT(S, H, V): Die Ansammlung der Adressen der Unterschablone RT(0) in den Koordinatenachsen, nach der Rotation um Sº der Koordinatenachsen des modifizierten Bildes eines registrierten Fingerabdruckes um einen optionalen Punkt (d. h. den angenäherten Mittelpunkt des registrierten Fingerabdruckes), und nach der Ausführung einer horizontalen Versetzung H, und einer vertikalen Versetzung V; RT(0, 0, 0) = RT(0) und RT(S, 0, 0) = RT(S); (Ein einzelnes Muster, welches durch die Koordinatenumwandlung des modifizierten Bildes eines registrierten Fingerabdruckes verschoben ist, wird gemäß dem Wert des Satzes S, H und V gesetzt, welcher die Position der Verschiebung bezeichnet).
RB(S, H, V): Die Ansammlung der Adressen einer Nicht-Unterschablone RB(0) in den Koordinatenachsen nach der Rotation S der Koordinatenachse des modifizierten Bildes des registrierten Fingerabdruckbildes um einen optionalen Mittelpunkt (z. B. den angenäherten Mittelpunkt des registrierten Fingerabdruckes), und nach Ausführung einer horizontalen Verschiebung H und einer vertikalen Verschiebung V; RB(0, 0, 0) ist = RB(0) und RB(S, 0, 0) = RB(S).
N1m: Die Anzahl übereinstimmender schwarzer Pixel der Unterschablone; gibt die Anzahl der schwarzen Pixel an, welche zwischen der Unterschablone des registrierten Fingerabdruckes und der Unterschablone des Testfingerabdruckes übereinstimmen.
N1c: Die Gesamtanzahl schwarzer Pixel in der Unterschablone; zeigt die Gesamtanzahl der schwarzen Pixel in der Unterschablone des registrierten Fingerabdruckes an.
N2m: Die Anzahl übereinstimmender schwarzer Pixel in den Nicht- Unterschablonen; zeigt die Anzahl der schwarzen Pixel an, welche zwischen der Nicht-Unterschablone des registrierten Fingerabdruckes und der Nicht- Unterschablone des Testfingerabdruckes übereinstimmen.
N2c: Die Gesamtanzahl der schwarzen Pixel der Nicht-Unterschablone; gibt die Gesamtanzahl der schwarzen Pixel in der Nicht-Unterschablone des registrierten Fingerabdruckes an.
Nm: Zeigt N1m oder N2m an; der Zählwert NM ist der Wert des Zählwertes für die Berechnung von Nm (der Fall, wo Nm = N1m + N2m ebenfalls existiert).
Nc: Zeigt N1c oder N2c an. Der Zählwert Nc ist der Wert des Zählwertes für die Berechnung von Nc (der Fall, wo Nc = N1c + N2c ebenfalls existiert).
Fig. 4 stellt ein Beispiel der Beziehung der Fingerabdruckfläche, bestimmt durch die Fingerabdruckbegrenzungen, zu dem Abschnitt, welcher die Unterschablone RT(0) abtastet und zu dem Abschnitt, welcher die Nicht-Unterschablone RB(0) abtastet in Fig. 10 im Bildspeicher 4 dar. Beispiele 1-4 sind Beispiele des Unterschablonenabschnittes und des Nicht-Unterschablonenabschnittes.
Die Einrichtung für die Ausführung der Verarbeitung eines Fingerabdruckbildes wird nachstehend beschrieben. Zusätzlich wird in den Schritten der Prozeduren, wenn die nachfolgende Verarbeitung nicht aufgezeichnet wird, auf den unmittelbar nachfolgenden Schritt übergegangen. Unter Berücksichtigung der Vielfalt der Bedingungen der Bildverarbeitungsvorrichtung 1 und der Bildeingabevorrichtung 2 wird die vorbestimmte Zahl, welche in jeder Einrichtung verwendet wird, statistisch oder dynamisch auf einen geeigneten Wert gesetzt. Die Realisierung jedes Schrittes kann variiert werden, vorausgesetzt, daß die Inhalte der Verarbeitung identisch sind.

I. Glättungsverarbeitungseinrichtung

Glätten ist der Prozeß der Verringerung der Störungen eines Fingerabdruckbildes. Eine Glättungsverarbeitung kann durch die Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens ausgeführt werden. (Beispielsweise kann ein lokales Summierungsmittelungsfilter oder dergleichen, welches den Wert der benachbarten Pixels jedes Pixel verwendet, angewendet werden).
In dem Falle, in welchem ein binäres Bild direkt in den Bildspeicher 4 eingegeben werden kann, kann die Glättung weggelassen werden. Wenn ein binäres Bild geglättet wird, ist es erforderlich, da das Bild zu einem Grauskalenbild wird, die Binärisierung noch einmal auszuführen.

II. Binärisierung und Hintergrundaussonderungseinrichtung

Binärisierung ist der Prozeß einer Umwandlung eines Grauskalenbildes in ein binäres Bild. Hintergrundaussonderung ist der Prozeß einer Klärung des aktivierten Bereiches des Fingerabdruckbildes des Bildes 10 im Bildspeicher 4. Ein Beispiel einer Prozedur zur Ausführung einer Binärisierung und Hintergrundabsonderung wird in der nachstehenden Prozedur B gegeben. Die Eingangsinformation der Prozedur B ist die Eingangsinformation des Bildes. Die Ausgangsinformation der Prozedur B ist das binäre Bild des Ausgangsbildes und die Begrenzungsinformation des Fingerabdruckes. Wenn eine Bildeingabevorrichtungen eines Typs verwendet wird, welche direkt ein binäres Bild in einen Bildspeicher 4 eingeben kann, wird die Binärisierung weggelassen (Schritt B1), und nur die Hintergrundaussonderung durchgeführt. Ln dem Falle, daß die Hintergrundaussonderung durch Binärisierung nicht notwendig ist, ist nur die Ausführung des Schrittes B1 zulässig

(Prozedur B)

K ist als eine vorbestimmte Anzahl definiert, welche die Länge in der Richtung von X der Unterabschnitte (gleich der Länge in der Richtung Y der Unterabschnittesfläche) angibt. Und
L = (Xh + 1)/K
Hier ist K so gewählt, daß L eine ganze Zahl ist (im allgemeinen ist es möglich, die Länge jedes Unterabschnitt zu variieren). Und
Kmax = (Xh + 1)/K) - 1
Für das Bild 10 sind die Unterabschnittadressen für eine eindeutige und klare Unterscheidung zwischen Unterabschnitten als Anfangspixeladressen für jeden Unterabschnitt definiert. Eine optionale Pixeladresse (X, Y) an Unterabschnittadressen J(M, N) ist M = [X/K], und N = [Y/K]. Demzufolge werden Pixeladressen (X, Y), welche der Unterabschnittadresse J(M, N) entspricht, erhalten durch
X = K·M, (M = 0, 1, 2 ..., Kmax
Y = K·M, (N = 0, 1, 2, ..., Kmax

Schritt B1 (Binärisierung):

Für
M = 0, 1, 2, ..., Kmax
N = 0, 1, 2, ..., Kmax
wird die nachstehende Verarbeitung ausgeführt. Die gemittelte Helligkeit Bav(M, N) aller Pixel innerhalb jedes Unterabschnittes wird für jeden Unterabschnitt J(M, N) erhalten aus:
Bav(M, N) = (die Summe der Helligkeit der Pixel innerhalb der Unterabschnitt)/ (der Anzahl der Pixel innerhalb der Unterabschnitt)
Anschließend wird (M, N) in
X = K·M(M = 0 ~ Kmax)
Y = K·M(N = 0 ~ Kmax)
zu dem Grenzwert des Bildes 10 gemacht. Mit anderen Worten, wenn die Grenzen in dem Bild
0 ≤ X ≤ Xh
0 ≤ Y ≤ Xh
sind, werden die Grenzen zu
M = 0 ~ [Hh/K]
N = 0 ~ [Yh/K]
und die Gesamtanzahl der Unterabschnitte wird zu
Unterabschnitte = ([Xh/K] + 1)·([Yh/K + 1)
im Bild 10.
Für jeden Unterabschnitt, wird für den Grad an Helligkeit f(X, Y) des Pixels (X, Y) der Unterabschnitt, für welchen Bav(X, Y) erhalten wurde, der Schwellwert T der Binärisierung gesetzt auf
T = Schwellenwert der Helligkeit des Unterabschnittes + D (wobei D eine konstante (positiv, negativ oder Null) vorbestimmte Anzahl ist)
Wenn f(X, Y) ≥ T ist, wird (X, Y) für diesen Unterabschnitt (M, N), d. h.; (X, Y) des Bereichs von
K·M ≤ X ≤ K·(M + 1) - 1
K·M ≤ Y ≤ K·(M + 1) - 1
auf weiße Pixel gesetzt (wobei jedoch, wenn die Pixel umgekehrt werden (X, Y) auf schwarze Pixel gesetzt werden), während wenn f(X, Y) < T, das (X, Y) auf schwarze Pixel gesetzt wird (wobei jedoch, wenn die Pixel umgekehrt werden (X, Y) auf weiße Pixel gesetzt wird.
Bei diesem Punkt werden BL und BH als die Konstanten für die Klassifizierung aktivierter und nicht aktivierter Unterabschnitten gesetzt.

Schritt B2 (Erzeugung einer "Aktiviert"-Entscheidung für einen Unterabschnitt)

Der Durchschnittswert des Helligkeitsgrades des Unterabschnittes wird wiederum für das sich aus dem Schritt B1 ergebende Binärbild erhalten. Anschließend wird für die
Unterabschnittadresse IMN = ([X/K, [Y/K]).
(Die Unterabschnittadresse ist die Anfangsadresse jedes Unterabschnittes).
X = K·M (M = 0, 1, 2, ..., Kmx)
Y = K·M (N = 0, 1, 2, ..., Kmx)
eine Entscheidung von "Aktiviert/Nicht-aktiviert" für jeden Unterabschnitt gemäß dem Mittelwert des Grades der Helligkeit Bav(X, Y), welcher aus der Funktion des Mittelwertes des Grads der Helligkeit für jeden Unterabschnitt erhalten wird, getroffen. Mit anderen Worten, in jedem Unterabschnitt, in welcher BL ≤ Bav(X, Y) ≤ BH ist, wird dieser Unterabschnitt als ein aktivierter Unterabschnitt beurteilt und so gesetzt, daß die aktivierte Unterabschnittestabelle G(M, N) aktiviert wird.
Der nicht-aktivierte Unterabschnitt des Bildes 10 wird auf weiße Pixel gesetzt.

Schritt B3 (Inspektion der Anzahl der aktivierten Unterabschnitte)

Aus G(M, N), wird
YT = Anzahl der aktivierten Unterabschnitte
gezählt. Wenn YT ≥ YC (YC ist eine konstante Zahl) ist, wird auf den Schritt B4 übergegangen. Wenn YT < YC ist, erfolgt aufgrund eines Mangelfehlers in der Anzahl aktivierter Unterabschnitte ein Fehlerrücksprung der vorliegenden Prozedur.

Schritt B4 (Linke Begrenzung der Fingerabdruckbegrenzung eines Unterabschnitteseinheit):

Die Information der Fingerabdruckbegrenzungen eines Unterabschnitt wird durch {(NT, ML, MR), NT = 0 ~ Kmax} dargestellt. Für jeden N = NT-Wert ist ML ≤ M ≤ MR die Fingerabdrucksfläche der Unterabschnitteseinheit.
Der linke Rand der Fingerabdruckbegrenzung wird für die Unterabschnitteseinheit bestimmt. Beginnend von N = 0, wird der nachstehende Prozeß für N = MT (NT = 0 ~ Kmax) durchgeführt. Beginnend von dem rechten Rand (M = 0) und weiter in der zunehmenden Richtung von M werden diejenigen Elemente G(M, N) mit einem Indikator von "1" (welcher einen aktivierte Unterabschnitt anzeigt) in der Tabelle G, welche die aktivierten Unterabschnitten zeigt, der Reihe nach durchsucht. Der Wert ML des anfänglichen M eines Abschnittes, in welchem Indikatoren mit einen "1" Wert für KC (1% ist eine vorbestimmte Anzahl größer als 1 und wird zur Bestimmung der Fingerabdruckbegrenzungen der Unterabschnitte verwendet) Indikatoren oder mehr zusammenhängend sind, wird als der linke Rand der Fingerabdruckfläche für das aktuelle M gesetzt. Bei M = 0 ~ Kmax ist, wenn keine Indikatoren mit einem Wert von "1" (welcher einen aktivierten Unterabschnitt anzeigt) für KC zusammenhängende Indikatoren oder mehr gefunden werden, der Wert des aktuellen N die Nicht-Fingerabdrucksfläche für alle M und bei NT von der Nicht- Fingerabdrucksfläche
ML = MR = -1

Schritt B5 (Rechter Rand der Fingerabdruckbegrenzung für jeden Unterabschnitt):

Hier wird der rechte Rand MR der Fingerabdruckbegrenzung für jede Unterabschnitteseinheit bestimmt. Beginnend von N = 0, wird für N = NT (NT = 0 ~ Kmax) jedes N, für welches der linke Rand im Schritt B4 nicht gesetzt wurde (d. h., für die N, wenn ML = -1 ist) übersprungen. Beginnend von dem linken Rand (M = Kmax) und weiter in abnehmender Richtung von M werden diejenigen Elemente G(M, N), welche mit "1" bezeichnet sind (das einen aktivierten Unterabschnitt anzeigt) nacheinander abgesucht. Der Wert MR des anfänglichen M eines Abschnittes, in welchem Indikatoren mit einem Wert von "1" für KC(KC ist eine vorbestimmte Anzahl) oder mehr Indikatoren zusammenhängend sind, als die linke Grenze der Fingerabdruckfläche für das aktuelle N gesetzt. Aus dem Vorherstehenden wird die Information ((NT, ML, MR), NT = 0 ~ Kmax) der Fingerabdruckbegrenzungen des Unterabschnittes bestimmt.

Schritt B6 (Fingerabdruckbegrenzungsinformation für jedes Pixel)

Die Fingerabdruckbegrenzungsinformation für jedes Pixel wird aus der Fingerabdruckinformation {(NT, ML, MR) NT = 0 ~ Kmax} für jeden Unterabschnitt bestimmt. Die Fingerabdruckbegrenzungsinformation für jedes Pixel ist durch {(YT, XL, XR) YT = 0 ~ (Yh - 1)} dargestellt. Für den Wert von jedem YT ist XL ≤ X ≤ XR die Fingerabdruckfläche.
Gemäß der Fingerabdruckbegrenzungsinformation des Unterabschnittes ist in N = 0 ~ Kmax, für Y = YT von K·N ≤ Y ≤ K·N + Kmax
XL = K·ML
XR = K·MR + Kmax
wird die Fingerabdruckbegrenzungsinformation {(YT, XL, XR), YT = 0 ~ (Yh - 1)} für jedes Pixel bestimmt.
(Ende der Prozedur B).
Von diesem Punkt an wird zur Vereinfachung der Begriff "Fingerabdruckbegrenzungsinformation" die Fingerabdruckbegrenzungsinformation {(YT, XL, XR), YT = 0 ~ (Yh - 1)} für jedes Pixel bezeichnen.
Fig. 5 ist ein Beispiel einer Tabelle, welche die aktivierte Fläche eines Fingerabdruckes darstellt.

III. Prozeß für die Zeittaktbestätigungseingabe von der Bildeingabevorrichtung in den Bildspeicher

Um das Bild 10 zu verändern, welches von der Bildeingabevorrichtung 2 in dem Bildspeicher 4 eingegeben wurde, indem das Objekt in der Bildaufnahmevorrichtung 7 verschoben wird, ist es erforderlich, den Zeittakt zu setzen, welcher bestätigt, daß das Bild 10 des Bildspeichers 4 ein Bild mit guter Qualität wird. Zu diesem Zweck umfaßt die Verarbeitung
(1) einen Prozeß zur Meldung des Bestätigungszeittaktes des Bildes durch ein Signal aus der Bildeingabevorrichtung 2 an die Bildverarbeitungsvorrichtung 1,
(2) einen Prozeß, in welchem der Benutzer den Bestätigungszeittakt des Bildes der Bildverarbeitungsvorrichtung 1 anzeigt, oder
(3) einen Prozeß, in welchem die Bildverarbeitungsvorrichtung 1 den Bestätigungszeittakt des Bildes und den Zustand des Bildes 10 des Bildspeichers 4 überprüft und festlegt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Prozesses (3) folgt nachstehend.
Der Eingabezeittakt wird anhand der aktivierten Blockrate eines kleinen Bereiches des Bildspeichers 4 beurteilt. Die aktivierte Blockrate kann in derselben Weise wie die Schritte B1 ~ B3 der Prozedur B erzielt werden. Diese Prozedur ist in der Prozedur BS dargestellt.
In der Prozedur BS, wird, wenn das Verhältnis des aktivierten Unterabschnittes unterhalb des Schwellenwertes liegt, die Prozedur BS noch einmal nach Ablauf einer eingestellten Zeit getestet. Die Eingangsinformation der Prozedur BS ist die Eingangsbildinformation und die Grenzen der kleinen Fensterfläche des Bildspeichers 4. Die kleine Fensterfläche stellt die in den Grenzen des Bildes 10, welches in der Prozedur B verwendet wird, enthaltenen Grenzen dar. Zusätzlich werden zur Verkürzung der Verarbeitungszeit die Verarbeitungsgrenzen kleiner als in der Prozedur B gemacht. Wenn die Verarbeitungszeit nicht von Bedeutung ist, kann das Bild 10, welches in der Prozedur B verwendet wird, zum Objekt gemacht werden. Die Ausgangsinformation der Prozedur B ist die Bestätigung oder Nicht-Bestätigung des Bildes 10.

(Prozedur BS)

K wird auf eine Konstante gesetzt, welche die Länge des Unterabschnittes in der X- Richtung (gleich der Länge der Unterabschnittes in der Y-Richtung) darstellt, und
L = (Xh + 1)/K
K wird hier so gewählt, daß L eine ganze Zahl ist (im allgemeinen kann die Länge des Unterabschnittes für jede Unterabschnitt variiert werden) und
Kmax = {(Xh + 1)/K} - 1 ist.
Für das Bild 10 sind die Unterabschnittadressen für eine klare Unterscheidung von Unterabschnitten auf die Anfangspixeladresse jedes Unterabschnittes gesetzt. Optionale Pixeladressen (X, Y) bei Unterabschnittadressen J(M, N) sind M = [X/K] und N = [Y/K]. Demzufolge werden Pixeladressen (X, Y) welche der Unterabschnittadresse J(M, N) entsprechen, erhalten, gemäß
X = K·M, (M = 0, 1, 2, ..., Kmax)
Y = K·M, (N = 0, 1, 2, ..., Kmax)

Schritt BS 1 (Binärisierung)

Für
M = 0; 1, 2, ... Kmax
N = 0, 1, 2, ... Kmax
wird die nachstehende Verarbeitung ausgeführt. Der durchschnittliche Helligkeitswert Bav(M, N) aller Pixel innerhalb jedes Unterabschnittes gemäß
Bav(M, N) = (Summe der Helligkeit der Pixel innerhalb des Unterabschnittes)/(Anzahl der Pixel innerhalb des Unterabschnittes)
für jeden Unterabschnitt J(M, N) erhalten. Anschließend wird für (M, N) in
X + K·M, (M = 0 ~ Kmax)
Y = K·N, (N = 0 ~ Kmax)
nur das vollständige kleine Fenster in den nachstehenden Schritten verarbeitet. Mit anderen Worten, wenn das kleine Fenster gleich
XS ≤ XS ≤ + XL - 1
YS ≤ YS + YL - 1
ist, sind die Grenzen
M = [XS/K] ~ [(XS + XL - 1)/K]
N = [YS/K] ~ [(YS + YL - 1)/K]
Gesamtanzahl der Unterabschnitte innerhalb des kleinen Fensters = (I(XS + XL - 1)/K] - [XS/K] + 1) · ([YS + YL - 1)/K] - [YS/K] + 1).
Für jeden Unterabschnitt ist der Schwellenwert T für die Helligkeit f(X, Y) des Pixels (X, Y) eines Unterabschnittes, für welchen Bav(X, Y) erhalten wurde, gleich
T = gemittelter Helligkeitswert des Unterabschnittes + D (D ist eine konstante ganze Zahl, positiv, negativ oder Null)
Für (X, Y) des Unterabschnittes (M, N) sind zu diesem Zeitpunkt, d. h. (X, Y) in den Grenzen von
K·M ≤ X ≤ K·(M + 1) - 1
K·M ≤ Y ≤ K·(M + 1) - 1
wenn f(X, Y) ≥ T ist (X, Y) auf weiße Pixel (oder schwarze Pixel, wenn eine Anzeige einer Schwarz/Weiß-Umkehr vorliegt) gesetzt.
Wenn f(X, Y) < T ist, ist (X, Y) auf schwarze Pixel (oder weiße Pixel wenn eine Anzeige einer Schwarz/Weiß-Umkehr vorliegt) gesetzt.
Hier sind BL und BH Konstanten für die Klassifizierung aktivierter und nicht aktivierter Unterabschnitte.

Schritt BS2 (Festlegung eines aktivierten Unterabschnittes):

Der durchschnittliche Helligkeitswert des Unterabschnittes wird wiederum für das binäre Bild, welches sich auf dem Schritt BS2 ergibt, bestimmt. Anschließend wird für die Innenfläche des kleinen Fensters innerhalb der
Unterabschnittadresse (IMN = ([X/K], [Y, K]) (die Unterabschnittadresse ist die Anfangsadresse jedes Unterabschnittes)
X = K·M (M = 0, 1, 2, ..., Kmax)
Y = K·N (N = 0, 1, 2, ..., Kmax)
eine Entscheidung von "aktiviert/nicht aktiviert" für jeden Unterabschnitt anhand des mittleren Helligkeitswertes Bav(X, Y) getroffen, welcher aus dem f(x) der mittleren Helligkeit jeder Unterabschnitt erhalten wird. Mit anderen Worten, wenn
BL ≤ Bav(X, Y) ≤ BH
Ist, wird diese Unterabschnitt als "aktiviert" beurteilt und eine Anzeige für diesen Effekt wird in einer Tabelle für aktivierte Unterabschnitten G(M, N) gesetzt.
Die nicht-aktivierten Unterabschnitte innerhalb des Fensters werden auf weiße Pixel gesetzt.

Schritt BS3 (Inspektion der Anzahl der aktivierten Pixel)

YT = Anzahl der aktivierten Unterabschnitten innerhalb des kleinen Fensters wird anhand von G(M, N) gezählt und wenn
YT ≥ YCB (YCB ist eine Konstante)
ist, endet der Prozeß damit, daß eine Bildeingabebestätigung möglich ist. Wenn
YT < YCB
ist, endet der Prozeß damit, daß keine Bestätigung möglich ist.
(Ende der Prozedur BS)

IV. Bildkorrekturverarbeitung

Der Umfang, in welchem es erforderlich ist, eine Bildkorrektur durchzuführen, wird von der Qualität des Bildes bestimmt. Nach Bedarf werden Weglassungen oder Verstärkungen ausgeführt. Beispielsweise ist es möglich, solch einfache Korrekturen an dem Bild 10, wie den Ausschluß von Ansammlungen isolierter schwarzer Pixel (indem diese in weiße Pixel umgewandelt werden), eine Auffüllung von Ansammlungen isolierter weißer Punkte (in dem diese in schwarze Pixel umgewandelt werden) usw. anhand des benachbarten Pixelmusters jedes Pixels innerhalb des Fingerabdruckbereichs des binären Bildes durchzuführen.
Die Bildkorrektur in den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat die Aufgabe, eine Fähigkeit bereitzustellen, eine Verschmälerung zufriedenstellend auszuführen. Ein Beispiel ist in der Prozedur T der Prozedur für die Ausführung solch einfacher Korrekturen an dem Bild 10 wie die Ausschließung von Ansammlungen isolierter schwarzer Punkte (durch Verändern dieser in weiße Pixel), Auffüllen von Ansammlungen isolierter weißer Punkte (durch Ändern dieser in schwarze Pixel) usw. anhand des Nachbarpixelmusters für jedes Pixels innerhalb des Fingerabdruckbereiches des binären Bildes dargestellt. Die dargestellte Situation trifft auf die individuelle Prozesse zu, die an einer 5 · 5 Pixelansammlung durchgeführt werden. Im allgemeinen kann die identische Verarbeitung für eine Pixelansammlung von n · n (n = 2k + 1, k = 1, 2 ....) durchgeführt werden. Es ist erforderlich angenäherte Größe der Pixelansammlung einzustellen, an welcher die Bildkorrektur als Reaktion auf die Pixelanzahl in dem Bildspeicher, die Qualität des Bildes usw. ausgeführt wird. Ein Beispiel einer Transformation von schwarzen und weißen Pixeln, nachdem die Positionen der individuellen Bezeichnungen P&sub0; ~ P&sub2;&sub4; einer 5 · 5 Pixelansammlung zentriert um ein optionales Pixel P&sub0; und eine Prozedur TZ angewendet wurde, ist in Fig. 6(a) und in Fig. 6(b) dargestellt. Die Eingangsinformation der Prozedur TZ ist die Eingangsbildinformation und die Information der Fingerabdruckbegrenzung. Die Ausgangsinformation ist die Ausgangsbildinformation.

(Prozedur TZ)

Ein in dem inneren Bereich des Fingerabdruckes (einschließlich der Begrenzung) in Bild 10 betrachtetes Pixel ist auf P&sub0; = (X, Y) gesetzt. Der Prozeß der Schritte T1 ~ T4 wird wiederholt, für
X = 5u + 3, (u = 0, 1, ... [(Xh - 3)/5)]
Y = 5v + 3, (v = 0, 1, ... [(Yh - 3)/5)]
(d. h. hier wird (X, Y) bei jedem sechsten Pixel gewählt.)
Zusätzlich sind, da der Bereich außerhalb der Fingerabdrucksfläche während der Binärisierung auf weiße Pixel gesetzt wurde, die Pixel einer 5 · 5 Pixelansammlung alle entweder schwarz oder weiß. Wenn 5 · 5-Pixelansammlungen nach der Auswahl von P&sub0; innerhalb des Fingerabdruckbereiches verarbeitet werden, ist es nicht erforderlich, die Fingerabdruckfläche zu betrachten.
Schritt TZ 1 (P&sub0;-Auswahl)
Ob das Pixel P&sub0; = (X&sub0;, Y&sub0;) innerhalb der Fingerabdruckbegrenzung liegt oder nicht, wird anhand der Fingerabdruckbegrenzungsinformation (YT, XL, XR) geprüft. Mit anderen Worten für XL und XR von YT, welches zu Y&sub0; = YT wird, wenn XL ≤ X&sub0; ≤ XR ist, liegt dann P&sub0; innerhalb der Begrenzungen des Fingerabdruckes. Wenn XL ≤ X&sub0; ≤ XR nicht erfüllt ist, liegt P&sub0;, außerhalb der Begrenzung des Fingerabdruckes. Anschließend wird,
(1) wenn P&sub0; innerhalb der Begrenzung eines Fingerabdruckes liegt, auf den Schritt TZ2 übergegangen
(2) wenn P&sub0; außerhalb der Begrenzung des Fingerabdruckes liegt auf den nächsten P&sub0; übergegangen und die Verarbeitung von dem Schritt TZ 1 ausgeführt.

Schritt TZ 2 (Entfernung einer isolierten Ansammlung schwarzer Pixel).

Die Entfernung von Ansammlungen isolierter schwarzer Pixel wird in diesem Schritt durchgeführt.
(1) wenn P&sub9; ~ P&sub2;&sub4; alles weiße Pixel sind, werden die Pixel von P&sub0; ~ P&sub8; alle auf weiß gesetzt und es wird auf den Schritt TZ 3 übergegangen. Wenn dieses nicht der Fall ist, wird auf (2) übergegangen.
(2) wenn P&sub1; ~ P&sub8; alles weiße Pixel sind, wird P&sub0; auf ein weißes Pixel gesetzt und auf den Schritt TZ 3 übergegangen. Wenn dieses nicht der Fall ist, wird auf den Schritt TZ 3 übergegangen ohne das irgend etwas gemacht wird.

Schritt TZ 3 (Entfernung einer Ansammlung isolierter weißer Pixel):

In diesem Schritt wird der Prozeß der Auffüllung isolierter weißer Pixelansammlung (welche als "Löcher" gedacht werden können) durchgeführt.
(1) Wenn P&sub9; ~ P&sub2;&sub4; alle schwarze Pixel sind, werden die Pixel von P&sub0; ~ P&sub8; alle auf schwarze Pixel gesetzt und auf den Schritt TZ 4 übergegangen. Wenn dieses nicht der Fall ist wird auf (2) übergegangen.
(2) Wenn P&sub1; ~ P&sub8; alle schwarze Pixel sind, wird P&sub0; auf schwarze Pixel gesetzt und auf den Schritt TZ 4 übergegangen. Wenn dieses nicht der Fall ist, wird auf den Schritt TZ 4 übergegangen ohne das irgend etwas gemacht wird.

Schritt TZ 4:

Beendet diese Prozedur
(Ende der Prozedur TZ)
In der Prozedur TZ ist bei den Schritten TZ 2 und TZ 3, wenn das zu aktualisierende Pixel bereits den Wert aufweist, auf welchem es aktualisiert werden soll, keine Aktualisierung erforderlich. Eine Aktualisierung kann jedoch ausgeführt werden, um eine Wertbestätigungsverarbeitung zu vermeiden.

V. Prozeß für die Bestimmung des angenäherten Mittelpunktes

Zusätzlich gibt es einen Prozeß für die Berücksichtung des Mittelpunktes des Bildes 10 ([Xh/2], [Yh/2]) oder eines nahegelegenen Punktes als des angenäherten Mittelpunktes (XC, YC), der an dem angenäherten Mittelpunkt des Bildes angeordnet ist.
Als ein getrennter Schritt, wird ausgehend von dem binären Bild des Fingerabdruckes im Bild 10, eine Prozedur zum Finden des angenäherten Mittelpunktes der Fläche des Fingerabdruckes nachstehend in der Prozedur QZ dargestellt. Die Eingangsinformation der Prozedur QZ ist die Eingangsbildinformation und die Information der Fingerabdruckbegrenzung. Die Ausgangsinformation der Prozedur QZ ist der angenäherte Mittelpunkt (XC, Yc). Jede Konstante, die Fingerabdruckfläche und die Funktion des angenäherten Mittelpunktes sind in Fig. 7 dargestellt.

(Prozedur QZ)

Schritt QZ 1 (Prozeß zur Bestimmung von YC):

Für die Grenzen von
VL ≤ X ≤ VR
werden die parallele Linie Y = KAi (i = 1, 2, ..., HD ≤ Y ≤ HU und die Linie KHi (i = 1, 2, ... n), welche die die Fingerabdruckslinie bildende schwarze Pixellinie schneidet, erhalten. Hier wird die Liniensegementbreite jedes Überschneidungsabschnittes von schwarzen Pixeln auf oder über einen festen Wert (beispielsweise ein Pixel) gesetzt. Für HD, HU, VL, VR liegen die Grenzen VL ≤ X ≤ VR und HD ≤ Y ≤ HU innerhalb der Fingerabdrucksfläche und sind konstante Zahlen, die so gewählt sind, daß sie zu den setzbaren Begrenzungen des angenäherten Mittelpunktes werden. KAi(i = 1, 2, ... n) ist eine Konstante, welche die Abtastposition setzt.
Anschließend wird für die Zeile KHi (i = 1, 2, ... n), welche die parallele Linie Y = KAi schneidet, i = im, für welches KHi (1 = 1, 2,.., n) groß ist, bestimmt. Im allgemeinen gibt es ein oder mehrere im (gesetzt auf TY). YC, welche die Y-Koordinate des angenäherten Mittelpunktes ist, wird erhalten gemäß
YC = (Σi=im KAi)TY)
Hier stellt Ei=im KAi die Summe von KAi für jedes i=im dar.

Schritt QZ 2 (Prozeß zum Bestimmung von XC):

Für die Grenzen von
HD ≤ Y ≤ Hu,
wird die vertikale Linie X = KBi (i = 1, 2, ... n; VL ≤ X ≤ R) und die Anzahl Linier KVi ( i = 1, 2, ... n), welche die schwarze Pixellinie schneiden, welche die Fingerabdruckslinie ist, bestimmt. Hier ist die Liniensegmentbreite der Überschneidungsabschnitte der schwarzen Pixel auf einen festen Wert (z. B. ein Pixel) eingestellt. KBi (i = 1, 2, ..., n) ist eine konstante Zahl.
Anschließend wird für die Anzahl der Linien KVi (i = 1, 2, ..., n), welche die vertikalen Linien (X = KBi schneiden, i = im bestimmt, in welcher KVi (i = 1, 2, ..., n) groß ist. Im allgemeinen gibt es eine oder mehrere i's (gesetzt auf TX)XC, welches die X-Koordinate des angenäherten Mittelpunktes ist, wird gemäß
(XC = (Σi=isKBi)/Tx)
erhalten. Hier zeigt (Σi=isKBi die Summe von KBi für jedes i = is an.

Schritt QZ 3

(XC, Yc) wird als der angenäherte Mittelpunkt der Fingerabdruckfläche gesetzt.
(Ende der Prozedur QZ).
Einschränkungen werden auf die Begrenzungen gesetzt, für welche ein angenäherter Mittelpunkt für einen Fingerabdruck mit einem unklaren Mittelpunkt erzielt wird. Die Prozedur ist wie folgt. Die Begrenzungen des angenäherten Mittelpunktes können auf eine optionale Form gesetzt werden, und werden auf kleine Grenzwerte gesetzt, welche mit einer Vergleichsverarbeitung behandelt werden können. Beispielsweise können
XCL ≤ X ≤ XCH, und
YCL ≤ Y ≤ YCH
als die Begrenzungen gesetzt werden.
Wenn ein (XC, YC) außerhalb dieser Begrenzungen bestimmt wird, wird der angenäherte Mittelpunkt auf den den Grenzwerten des angenäherten Mittelpunktes am nächsten liegenden Wert gesetzt. Mit anderen Worten,
wenn XC < XCL ist, wird XC = XCL gesetzt
wenn XC > XCH ist, wird XC = XCH gesetzt
wenn YC < YCL ist, wird YC = YCL gesetzt
wenn YC > YCH ist, wird YC = YCH gesetzt.

VI. Verdünnung

Ein digitales Bild wird, wenn es binärisiert ist, durch schwarze und weiße Pixeldaten gestellt. Jedoch ist der Symbolwert, welcher der Wert des entsprechenden Grades an Helligkeit der schwarzen und weißen Pixel ist, vorgesetzt. Ferner sind in dem erfindungsgemäßen Verfahren "unaufgelöste Pixel" (ein Pixel, welcher nicht als schwarzes oder weißes Pixel unterschieden worden ist) vorhanden. Die Symbolwerte bezüglich dieser unaufgelösten Pixel sind jedoch vorgesetzt. Obwohl in dieser Erfindung die Verdünnung für schwarze Pixel durchgeführt wird, wird, ob das schwarze Pixel einen hohen oder niedrigen Grad an Helligkeit aufweist, durch das gewünschte Bild, dessen Eingabeverfahren, das Vorliegen oder Fehlen einer Helligkeitsumkehr usw. bestimmt. Für all diese Situationen wird der zu verdünnende Abschnitt als ein "schwarzes Pixel" bezeichnet und alles andere wird als "weißes Pixel" bezeichnet. Fig. 2(a) stellt den Zustand der in dem Bildspeicher 4 gespeicherten Bilddaten dar. Das aus der Informationseingabe von der Eingabevorrichtung 2 erhaltene Grauskalenbild oder ein Binärbild (einschließlich der Situation in welcher ein Grauskalenbild binärisiert ist), ist in dem Bild 10 als das Originalbild gespeichert. In dem Zusammenhang schwarzer Pixel eines verdünnten Bildes, welches das Bild ist, weiches das sich aus der Verdünnung des Originalbildes 10 ergebende Bild ist, wird entweder eine 4-Nachbar-Verbindung oder eine 8-Nachbar- Verbindung verwendet. In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine 8-Nachbar-Verbindung für den Zusammenhang der schwarzen Pixel verwendet. Ein Bild, das dem Prozeß der Verdünnung unterzogen wird, und ein verdünntes Bild (d. h. ein Bild, für welches die Verdünnung abgeschlossen ist), wird im Bild 11 für das Originalbild 10 gespeichert. Fig. 2(b) stellt die Situation der Information dar, welche im Speicher 6 gespeichert ist. Programme und Daten für die Ausführung des Verfahren der vorliegenden Erfindung sind Programmen und Daten 12 gespeichert. Entscheidungsdaten für die Verdünnung unaufgelöster Pixel sind in den Verdünnungsentscheidungsdaten 14 für unaufgelöste Pixel gespeichert (Fig. 3(a) stellt eine Abkürzung für eine 3 · 3 Pixelansammlung, zentriert um ein Pixel P&sub0; dar. Für jede Pixeladresse, wird die Adresse von P&sub0; auf (X, Y) gesetzt, und die Adresse von P&sub1; ist (X + 1, Y), von P&sub2; ist (X + 1, Y - 1), von P&sub3; ist (X, Y - 1), von P&sub4; ist (X - 1, Y - 1), von PS ist (X - 1, Y), von P&sub6; (X - 1, Y + 1), von P&sub7; ist (X, Y + 1) und von P&sub8; ist (X + 1, Y + 1).
Eine bevorzugte Ausführungsform ist nachstehend bezüglich der Situation gegeben, in welcher die X-Achse und die Linien parallel zu ihr als eine gerade Linie LX und deren parallelen Linien verwendet werden, und in welcher die Y-Achse und Linien parallel zu ihr als eine gerade Linie LY, welche nur um einen gesetzten Winkel über 0 Grad sich von der geraden Linie LX dreht, und als die Linien parallel zu LY verwendet werden (d. h. der Drehwinkel ist 90 Grad). Zusätzlich muß jede parallele Linie nur eine Linie sein, welche durch jede Koordinate verläuft.
Ein Beispiel des Schrittes, welcher in einem binären Bild schwarze Pixel und weiße Pixel, welche einen Verdünnungsprozeß unterzogen worden sind, aus unaufgelösten Pixeln - Pixeln, für welche die Verdünnung unaufgelöst ist - klassifiziert, wird in der Prozedur A dargestellt. Eine Abkürzung der Prozedur A ist in Fig. 8 dargestellt

[Prozedur A]

Schritt A1:

In diesem Schritt werden jedes schwarze Pixel der X-Achse und der Linien parallel zu der X-Achse als ein schwarzes Pixel, ein weißes Pixel oder ein unaufgelöstes Pixel klassifiziert. Für das Originalbild 10, welches das in dem Bildspeicher 4 gespeicherte Binärbild ist, wird Y = Y&sub0; (Y&sub0; = 0, 1, 2, ... Yh) gesetzt. Der Verbindungsbereich schwarzer Pixel zu diesem Zeitpunkt auf XLi ≤ X ≤ Xhi (1 ist 1, 2, ...) gesetzt. Da nichts wie von den gesetzten Satz im Bild 11 für das verdünnte Bild ist, wird das ursprüngliche Bild 10 in dem Bild 11 dupliziert. Anschließend werden für die gesamte Richtung von X,
(1) wenn ein gesetzter Wert W nicht erfüllt wird, nur der Mittelpunkt (das Pixel in der abnehmenden Richtung der X-Koordinate, wenn die Anzahl der Pixel in dem Intervall ungerade ist) des mit dem schwarzen Pixel verbundenen Unterabschnittes (d. h. die Koordinaten (X, Y&sub0;) und das Intervall XLi ≤ X ≤ Xhi für ein i, welches Xhi - XLi + 1 ≤ W erfüllt) als ein schwarzes Pixel für den Unterabschnitt gesetzt, welcher das schwarze Pixel (W ≤ 2) verbindet. Andere Pixel werden auf weiß gesetzt; und
(2) alle Pixel in einem mit einem schwarzen Pixel verbundenen Abschnitt mit einem Wert über dem gesetzten Wert W als unaufgelöste Pixel gesetzt.
Die vorstehenden Ergebnisse werden in dem Bild 11 gesetzt.
Y&sub0; wird um 1 erhöht und die Verarbeitung dieses Schrittes wird für alle Y&sub0; ausgeführt.

Schritt A2:

In diesem Schritt wird der Zusammenhang der Koordinaten {gesetzt auf die Koordinate (X&sub0; Y&sub0;)} des Pixels, welches als ein schwarzes Pixel gesetzt ist, und der Zusammenhang des schwarzen Pixels der X-Achse und der Linien parallel zu der X-Achse für Y = Y&sub0; - 1, wobei Y die Y-Koordinate für das Pixel unmittelbar vor dem ersten schwarzen Pixel ist, für das Bild 11 (das Originalbild 10 wird ebenfalls angesprochen) geprüft. Die Verarbeitung für den Zusammenhang wird nach Bedarf ausgeführt. Mit anderen Worten, für den Bereich 0 ≤ Y&sub0; ≤ Yh wird, um ein schwarzes Pixel oder ein unaufgelöstes Pixel von Y = Y&sub0;, welches gerade verarbeitet wird, mit dem schwarzen Pixel oder dem unaufgelösten Pixel von Y = Y&sub0; - 1 zu verbinden, die Koordinate des schwarzen Pixels und des unaufgelösten Pixels (X&sub0; Y&sub0;) verbunden, und der nachstehende Prozeß ausgeführt.
(1) Wenn eine oder mehrere von den Koordinaten von (X&sub0; - 1, Y&sub0; - 1) oder (X&sub0; + 1, Y - 1) ein schwarzes Pixel oder ein unaufgelöstes Pixel ist, da es mit (X&sub0;, Y&sub0;) verbunden ist, wird die Verarbeitung dieses Schrittes abgebrochen. Oder
(2) wenn es keine schwarzen Pixel oder unaufgelösten Pixel in den Koordinaten von (X&sub0; - 1, Y&sub0; - 1), (X&sub0; Y&sub0; - 1) und (X&sub0; + 1, Y&sub0; - 1), (X&sub0; - 2, Y&sub0; - 1) gibt, geprüft, ob es ein schwarzes Pixel oder ein unaufgelöstes Pixel gibt oder nicht. Wenn es ein schwarzes Pixel oder ein unaufgelöstes Pixel ist, wird (X&sub0; - 1, Y&sub0;) als ein schwarzes Pixel gesetzt, um (X&sub0; - 2, Y&sub0; - 1) mit (X&sub0;, Y&sub0;) zu verbinden. Zusätzliche wird eine ähnliche Verarbeitung für (X&sub0; + 2, Y&sub0; - 1) ausgeführt. Anschließend daran wird eine ähnliche Verarbeitung für (X&sub0; - R, Y&sub0; - 1), (X&sub0; + R, Y&sub0; - 1) ausgeführt. Eine Prüfung wird bis zu (X&sub0; + R, Y&sub0; - 1) durchgeführt, und wenn keine schwarzen oder unaufgelösten Pixel entdeckt werden, werden die Bedingungen so gesetzt, wie sie sind. Der Zusammenhangssuchbereich R ist ein vorgesetzter Parameter. Anschließend wird der Schritt A2 für alle von (X&sub0;, Y&sub0;) die geprüft werden, wiederholt.
Anschließend wird ein unaufgelöstes Pixel, welches durch die Ergebnisse der Ausführung der Prozedur A (in dem Falle eines Grauskalenbildes, die Ergebnisse der Ausführung der Prozedur BZ), und ein Beispiel des Schrittes der Verdünnung für die Y-Achse und Linien parallel zu dieser dargestellt. Im Schritt T werden für unaufgelöste Pixel im Bild 11, für welche die Verarbeitung von Schritt A abgeschlossen worden ist, der Zusammenhang des schwarzen Pixels, welches mit dem vorstehenden unaufgelösten Pixel verbunden worden ist, beibehalten, unaufgelöste Pixel als schwarze und weiße Pixel klassifiziert und ein verdünntes Bild erzeugt. Eine Zusammenfassung vom Schritt T ist in Fig. 9 dargestellt.

[Schritt T]

Schritt T 1:

In diesem Schritt wird das Pixel des Mittelpunktes des Intervalls, in welchem die unaufgelösten Pixel in der Y-Richtung verbunden sind, in ein schwarzes Pixel oder weißes Pixel umgewandelt. Wenn eine Vielzahl getrennter unaufgelöster Pixel, welche über derselben X-Koordinate liegen, vorhanden sind, wird eine Verarbeitung ausgeführt, welche von dem unaufgelösten Pixel startet, welches die kleinste Y-Koordinate besitzt. Zuerst wird ein zu verarbeitendes unaufgelöstes Pixel aus der Richtung ausgewählt, in welcher X klein ist (X = X&sub0;). Anschließend werden beginnend von der Richtung eines kleinwertigen Y, die Pixel der Y = Richtung, wenn X = X&sub0; ist, geprüft und aus diesen Bereichen, in welchen eines oder mehrere unaufgelöste Pixel auftreten, ein Bereich ausgewählt. Dieses Intervall wird auf X = X&sub0; und YT ≤ Y ≤ YB gesetzt (YT ist die obere Spitze des Zusammenhangsintervalls der unaufgelösten Pixel, YB ist die untere Spitze des Zusammenhangsintervalls des unaufgelösten Pixel) gesetzt. Anschließend wird,
(1) wenn YB - YT = 0 oder 1 ist (d. h. wenn das Zusammenhangsintervall des unaufgelösten Pixel in der Y-Richtung eines oder zwei ist), die Verdünnungsentscheidungsprozedur für unaufgelöste Pixel (Prozedur H) durchgeführt, als die Koordinaten der unaufgelösten Pixel des Anfangspunktes (X&sub0;, YT), und als die Koordinaten der unaufgelösten Pixel des Endpunktes (X&sub0;, YB) ausgeführt, und die Verarbeitung des Schrittes T1 und des Schrittes T2 für dieses Intervall beendet. Ferner wird
(2) wenn YB - YT ≥ 2 ist, nur der Mittelpunkt des Verbindungsintervall dieser unaufgelösten Pixel (wenn die Anzahl verbundener Pixel eine ungerade Anzahl ist, das Pixel am nächsten zu dem Mittelpunkt mit der kleineren Y-Koordinate) als das schwarze Pixel des Mittelpunktes (XC, YM) des Zusammenhangintervalls des unaufgelösten Pixel gesetzt, und dann auf den Schritt TZ übergegangen.

Schritt T2:

In diesem Schritt wird der Zusammenhang zwischen dem Mittelpunkt in der Y-Richtung der unaufgelösten Pixelansammlung und den schwarzen Pixeln, welche darüber, darunter, rechts und links (links schließt die linke Horizontale in der oberen und unteren Richtung und rechts schließt die rechte Horizontale in der oberen und unteren Richtung ein) dieser unaufgelösten Pixelansammlung beibehalten, und der Verdünnungsvorgang, welcher jedes unaufgelöste Pixel in ein schwarzes Pixel oder ein weißes Pixel umwandelt, ausgeführt. Mit anderen Worten (X&sub0;, Y&sub0;) wird auf das schwarze Pixel des Mittelpunktes in der Y-Richtung der unaufgelösten Pixel gesetzt und die Verdünnung, welche den Zusammenhang der schwarzen Pixel horizontal benachbart zu und rechts und links von einem unaufgelösten Pixel eines Intervalls von X = X&sub0; und YT ≤ Y ≤ YB beibehält, und welche den Verbin Zusammenhang der schwarzen Pixels vertikal angrenzend an und oberhalb und unterhalb eines unaufgelösten Pixels desselben Intervalls beibehält, wird gemäß dem nachstehenden Prozeß ausgeführt.
(a) die Y-Koordinate (YU) des schwarzen Pixels in der obersten Position zwischen den horizontal benachbarten schwarzen Pixeln nach rechts und links wird durch den nachstehenden Prozeß erhalten. Mit anderen Worten, die Koordinate (X&sub0;, YT - 1) wird darauf geprüft, ob sie ein schwarzes Pixel ist oder nicht (oberes vertikal benachbartes schwarzes Pixel), und, wenn es ein schwarzes Pixel ist, wird es auf Yu = YT - 1 gesetzt und auf (b) übergegangen. Wenn die Koordinate (X&sub0;, YT - 1) ein weißes Pixel ist, wird:
(1) in X = X&sub0; - 1, das schwarze Pixel, welches in dem Bereich von YT - 1 ≤ Y ≤ YM - 1 ist, sequentiell von der kleinen Richtung von Y aus gesucht und die Koordinate (Y&sub0; - 1, XUL) des oberen linken benachbarten schwarzen Pixels, für welche die Y-Koordinate die kleinste ist, erhalten. Wenn das Pixel nicht existiert, wird YUL = {φ} gesetzt. Hier zeigt {φ} eine leere Ansammlung an. Anschließend wird auf (2) übergegangen.
(2) In X = X&sub0; + 1, wird das schwarze Pixel in den Grenzen YT - 1 ≤ Y ≤ YM - 1 sequentiell von der Richtungen eines kleinen Wertes für die Y-Koordinate gesucht und die Koordinaten (X&sub0; = 1, YUR) des oberen rechten horizontal benachbarten schwarzen Pixels, für welches die Y-Koordinate die kleinste ist, erhalten. Wenn die Koordinate nicht existiert, wird YUR ist {φ} gesetzt. Anschließend wird auf (3) übergegangen.
(3) YU = MIN (YUL, YUR, wird gesetzt und auf (b) übergegangen. Hier ist MIN (.,.) die kleinere von zwei Zahlen. Wenn die zwei Zahlen identisch sind, kann jede gewählt werden. In dem Falle, wo eine von den Zahlen die Leeransammlung ist, wird die andere Zahl gewählt. Wenn beide Zahlen Leeransammlungen ist, ist Yu = {φ}. Anschließend wird auf (b) übergegangen.
(b) die Y-Koordinate (YD) des schwarzen Pixels in der untersten Position entlang der horizontal benachbarten schwarzen Pixel nach rechts und links, wird gemäß dem nachstehenden Prozeß erhalten. Mit anderen Worten, die Koordinate (X&sub0;, YB + 1) wird darauf geprüft, ob sie ein schwarzes Pixel ist oder nicht, (das untere vertikal benachbarte schwarze Pixel). Aus diesem ergibt sich, wenn (X&sub0;, YB + 1) schwarz ist, YD = YB + 1 und es wird auf (3) übergegangen. Wenn (X&sub0;, YB + 1) weiß ist, wird auf das nachstehende (1) übergegangen.
(1) In X = X&sub0; - 1 wird das schwarze Pixel in den Grenzen von XM - 1 ≤ Y ≤ YB + 1 der Reihe nach aus der Richtung eines großen Y-Koordinatenwertes gesucht, und die Koordinate (Y&sub0; - 1, YDL) des unteren linken benachbarten schwarzen Pixels, für welches die Y-Koordinate die größte ist, erhalten. Wenn das schwarze Pixel nicht existiert, wird YDL = {φ} gesetzt und auf (2) übergegangen.
(2) In X = X&sub0; + 1 wird das schwarze Pixel in den Grenzen von YM + 1 ≤ Y ≤ YB + 1 der Reihe nach aus der Richtung eines großen Y-Koordinatenwertes gesucht, und die Koordinate (X&sub0; + 1, YDR) des unteren linken benachbarten schwarzen Pixels, für welche die Y-Koordinate der größte ist, erhalten. Wenn das schwarze Pixel nicht existiert, wird YDL = {φ} gesetzt, und auf (3) übergegangen.
(3) Y&sub0; = MAX(YDL, YTR) und es wird auf (c) übergegangen. Hier ist MAX(.,.) die größere von zwei Zahlen. Wenn die zwei Zahlen identisch sind, kann jede gewählt werden. In dem Falle, in welchem eine von den Zahlen die Leeransammlung ist, wird die andere Zahl gewählt. Wenn beide Zahlen Leeransammlungen sind, ist YD = {φ}. Anschließend wird auf (c) übergegangen.
(c) Der Prozeß der Umwandlung unaufgelöster Pixel, welche nicht zu an weiße Pixel angrenzenden schwarzen Pixel gehören wird ausgeführt. Mit anderen Worten X = X&sub0;.
(1) Wenn YU eine Leeransammlung ist, wird jedes unaufgelöste Pixel von YT ≤ Y ≤ YM - 1 auf ein weißes Pixel gesetzt und auf (2) übergegangen. Wenn YU keine Leeransammlung ist, und wenn YT ≤ YU ist, wird jedes unaufgelöste Pixel von YT ≤ Y ≤ YU auf ein weißes Pixel gesetzt, und auf (2) übergegangen. Wenn dieses nicht der Fall ist, wird auf (2) übergangen ohne das irgend etwas gemacht wird.
(2) Wenn YD eine Leeransammlung ist, wird jedes unaufgelöste Pixel von YM + 1 ≤ Y ≤ YB auf ein weißes Pixel gesetzt und auf (2) übergegangen. Wenn YD keine Leeransammlung ist, und wenn YD ≤ YB ist, wird jedes unaufgelöste Pixel von YD ≤ Y ≤ YB auf ein weißes Pixel gesetzt und auf (d) übergegangen. Wenn dieses nicht der Fall ist, wird auf (d) übergangen ohne daß irgend etwas getan wird.
(d) In diesem Schritt wird die Verarbeitung von unaufgelösten Pixeln, für die es erforderlich ist, ihren Zusammenhang mit den schwarzen Pixeln oberhalb, unterhalb, rechts und links angrenzend ausgeführt. Mit anderen Worten, gemäß der Verdünnungsentscheidungsprozedur für unaufgelöste Pixel (Prozedur H) die nachstehend aufgezeichnet ist, werden die unaufgelösten Pixel der Unterabschnitten von
X = X&sub0;, YU ≤ Y ≤ YM - 1 und YM + 1 ≤ Y ≤ YD - 1
in schwarze oder weiße Pixel umgewandelt. Hier werden sie, wenn YU oder YD eine Leeransammlung ist, außerhalb des innerhalb der Parameter enthaltenden Intervalls gesetzt. Anschließend wer den die Ergebnisse im Bild 11 gespeichert und der Schritt T2 endet.

Schritt T3:

Die Schritt T1 und T2, welche die Prozedur T bilden, werden für das Intervall in der Y- Richtung ausgeführt, für welches unaufgelöste Pixel eines einzelnen X zu verbinden sind. Zusätzlich wird X erhöht und derselbe Prozeß für alle unaufgelösten Pixel wiederholt.
(Ende der Prozedur T).
Fig. 10 ist ein Beispiel eines unaufgelösten Pixels und dessen Verdünnung. Fig. 10(a) stellt die Verdünnung einer Ansammlung der unaufgelösten Pixel dar, welche sich aus der Prozedur A ergeben, und von den schwarzen Pixeln, welche mit diesen verbunden sind. Fig. 10 (b) stellt das Ergebnis der Verdünnung unaufgelöster Pixel gemäß der Prozedur T dar (die gestrichelte Linie ist der Umfang der ursprünglichen Ansammlung unaufgelöster Pixel, welche in der Realität nicht existieren aber für den Zweck der Erläuterung angegeben sind).
Ein Beispiel des Verdünnungsentscheidungsprozesses für unaufgelöste Pixel, welcher in der Sehritt T angewendet wird, ist in der nachstehenden Prozedur H dargestellt. Ein Beispiel einer Tabelle, welche die Verdünnungsentscheidungsdaten 15 für unaufgelöste Pixel des in der Prozedur H verwendeten Speichers 6 aufweist, ist in Fig. 12 dargestellt. Gemäß Darstellung in der Tabelle von Fig. 2, führt die zentrale Verarbeitungsvorrichtung 5 eine Inspektion durch eine relative Position, gegeben von dem Tabellenkopf ohne die relative Positionsnummer Q, gegeben von dem Tabellenkopf, der in den Daten in der Bildverarbeitungsvorrichtung 1 gespeichert ist, aus. Eine Abkürzung der Prozedur H ist in Fig. 11 dargestellt.

[Prozedur H1]

Schritt H 1:

Die Koordinaten (X&sub0;, Y) des unaufgelösten Pixels eines Anfangspunktes und die Koordinaten (X&sub0;, Y) des unaufgelösten Pixels eines Endpunktes für das Verdünnungsprozeßbild 11 werden als Eingangsinformation bezogen auf diesen Schritt erhalten. Hier muß gelten:
Y-Koordinate des unaufgelösten Pixels am Anfangspunkt Y-Koordinaten des unaufgelösten Pixels am Endpunkt, und X-Koordinate des unaufgelösten Pixels am Anfangspunkt = X&sub0;.
Ferner müssen in der Y-Richtung fortschreitend alle Pixel ab dem unaufgelösten Pixel des Anfangspunktes bis zu dem unaufgelösten Pixel des Endpunktes unaufgelöste Pixel sein.

Schritt H 2:

Für das Intervall unaufgelöster Pixel in der Y-Richtung, wird der folgende Prozeß sequentiell an P&sub0; ausgeführt, beginnend mit dem Anfangspunkt des unaufgelösten Pixel des Mittelpunktes der Pixelansammlung (P&sub0;) durch den Endpunkt in einer 3 · 3 Pixelmatrix in der zunehmenden Richtung von Y und abhängig von den acht Nachbarpixeln. Die Bitwerte für ein unaufgelösles Pixel (P&sub0;), welches verdünnt werden soll und für dessen acht Nachbarpixel (P1 ~ P8), werden als weißes Pixel = 0, schwarzes Pixel = 1, und als unaufgelöstes Pixel vor der Verdünnung = 1 gesetzt, und die relative Positionsnummer Q des Elements (einzelne Teilelemente der Tabelle werden "Element" genannt) der Verdünnungsentscheidungstabelle für unaufgelöste Pixel ist gemäß folgendem
Q = P&sub8; P&sub7; ... P&sub1;
( bezeichnet eine Verknüpfung). In diesem Falle ist ein hexadezimaler Indikator, der Bereich für welchen Q erhalten wird, gleich 00 ~ FF (in der Tabelle von Fig. 4 wird Q der hexadezimale Indikator)).

Schritt H 3:

Da der Wert von Q zu der Elementnummer der Tabelle in dem Verdünnungsentscheidungsdaten 13 für ein unaufgelöstes Pixel wird, wird die Position des Elementes in der Tabelle der Verdünnungsentscheidungsdaten 13 für ein unaufgelöstes Pixel direkt aus Q (Q = ist die relative Adresse aus dem Tabellenkopf = Elementnummer x Größe des Elements) erhalten. Anschließend wird gemäß der Umwandlungsmischung der Verdünnungsentscheidungsdaten für ein unaufgelöstes Pixel die Verarbeitung für unaufgelöstes Pixel P&sub0; ausgeführt. Die Verarbeitung für eine Umwandlungsmischung der Tabelle (das Setzen der schwarzen und weißen Pixel wird direkt anschließend an den Abschluß einer Entscheidung für ein P&sub0; ausgeführt) ist wie folgt. Bei der Umwandlungsmischung 00 wird ein unaufgelöstes Pixel P&sub0; in ein weißes Pixel umgewandelt. Bei einer Umwandlungsmischung 01 wird ein unaufgelöstes Pixel P&sub0; in ein schwarzes Pixel umgewandelt. 02, 03 sind getrennte Prozesse. Bei der Umwandlungsmischung 02 wird das unaufgelöste Pixel P&sub0; in ein schwarzes Pixel umgewandelt und zusätzlich P&sub3; in ein schwarzes Pixel umgewandelt. Bei einer Umwandlungsmischung 03 wird ein unaufgelöstes Pixel P&sub3; in ein weißes Pixel umgewandelt und PS in ein schwarzes Pixel. Zusätzlich kann als Reaktion auf die Eigenschaft und die Aufgabe des gewünschten Bildes die Verarbeitung für diese Umwandlungsmischung erneuert werden, und die Umwandlungsmischung ergänzt werden. Als Folge des vorstehenden, wurde die Bildinformation, in welcher ein unaufgelöstes Pixel eines angegebenen Bereiches in ein schwarzes oder weißes Pixel umgewandelt wird, an das Verdünnungsprozeßbild 11 des Bildspeichers 4 ausgegeben.
(Ende von Prozedur H).
In Fig. 1 kann der Bildspeicher 4 mit dem Speicher 6 kombiniert sein. Ferner kann in dem Falle, in welchem eine Eingabevorrichtung, welche direkt ein digitalisiertes Bild verwendet, der A/D-Wandler 3 weggelassen werden. In den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Pixelansammlung von einer 3 · 3 Anordnung in der Verdünnungsentscheidungstabelle für unaufgelöste Pixel verwendet. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch entsprechend auf einen Pixelansammlung von einer N · N Matrix (N = 2, 3, 4, 5, ...) angewendet werden. Die Zuordnung des Programms und der Hardware in der vorliegenden Erfindung ist optional. Das Verfahren zum Setzen des Wertes des festen Wertes W in der Prozedur A ist optional, und es gibt beispielsweise das Verfahren der Vorsetzung, das Verfahren der Messung aus dem gewünschten Bild und dergleichen. Es ist erforderlich, die Tabelle der Verdünnungsentscheidungsdaten für unaufgelöste Pixel in Fig. 4 als Reaktion auf die Eigenschaften des Bildes, die Aufgabe der Verdünnung, und das Verfahren der Einstellung gerader Linien Lx, Ly zu erneuern. Eine Glättung oder Korrektur kann im voraus an einem Binärbild oder einem Grauskalenbild durchgeführt werden, für welches eine Verdünnungsverarbeitung ausgeführt werden soll. Der Wert des gesetzten Wertes W in dem Schritt A 1 der Prozedur A wird unter Verwendung der Eigenschaften des Bildes (z. B. der Linienbreiten, welche das Bild aufbauen) gesetzt. In den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein 8-Nachbar-Zusammenhang verwendet. Dieses kann jedoch auf den Fall verändert werden, in welchem ein 4-Nachbar- Zusammenhang eingesetzt wird. In dem Falle, in welchem die Qualität des in der Prozedur T erhaltenden verdünnten Bildes unzureichend ist, kann anstelle der Prozedur T, welche der zweite Prozeß des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist, ein optionales Verfahren (wie z. B. das Verdünnungsverfahren von Hilditch (z. B. "Multi Sided Image Processing and Related Software System Research", Tamura et al. Research Report of Electrotechnical Laboratory), Nr. 835,1984) entsprechend verwendet werden.
In der Prozedur A, wird, wenn sektional der Zusammenhang ignoriert und eine angenäherte Verdünnung ausgeführt wird, der Schritt A 2 der Prozedur A weggelassen. In der Prozedur T können, wenn sektional die Verbindung ignoriert wird und eine angenäherte Verdünnung ausgeführt wird, die Verdünnungsentscheidungsdaten für ein unaufgelöstes Pixel ohne Berücksichtigung des Zusammenhangs gesetzt werden.
Ein Beispiel des Prozesses zur Klassifizierung der schwarzen Pixel, der weißen Pixel und der unaufgelösten Pixel, für welche die Verdünnung nicht aufgelöst wird, ist im Schritt BZ für den Fall dargestellt, in welchem gleichzeitig eine Verdünnung und Binärisierung eines Grauskalenbildes und die Bestimmung eines verdünnten Bildes durchgeführt wird. In diesem Falle wird ein verdünntes Bild in den Originalbild 10 gespeichert. (Gemäß der Anwendung der Prozedur T an den ausgeführten Ergebnissen der Prozedur BZ ist es in derselben Weise wie in dem Falle, in welchem die Prozedur T auf die Prozedur A angewendet wird, möglich, ein verdünntes Bild zu erhalten, für welches die Verdünnung abgeschlossen ist).
Der Differentialwert X in der Richtung von X in der Koordinate (X, Y) 1 ≤ X ≤ Xh - 1 wird durch die nachstehende Differentialgleichung dargestellt.
X = f(X + 1, Y) - f(X - 1, Y).
Hier existiert, da X die Begrenzung der Koordinate ist, wenn X = 0 und X = Xh ist, dieser nicht. Der differenzierte Wert ΔY in der Richtung von Y in der Koordinate (X, Y), 1 Y ≤ Yh - 1 wird durch folgende Differentialgleichung dargestellt.
ΔY = f(X,Y + 1, Y) - f(X,Y - 1).
Hier existiert, da ΔY die Begrenzung der Koordinate ist, wenn Y = 0 oder Y = Yh ist, dieser nicht. (Der Differentialwert kann durch ein etwas anderes Verfahren ermittelt werden)

[Prozedur BZ].

Schritt BZ 1:

Hier wird das Originalbild 10 in einen oder mehrere Unterabschnitten klassifiziert und der gemittelte Helligkeitswert wird für jede Unterabschnitt bestimmt. Mit anderen Worten, ein Unterabschnitt wird auf die quadratische Teilung von
XS ≤ X ≤ XS - 1, und YS ≤ Y ≤ YS + YL - 1
gesetzt.
Die gemittelte Helligkeit des Unterabschnittes =

Schritt BZ 2:

In diesem Schritt wird die Verdünnung anhand einer Untersuchung in der X-Richtung wie folgt ausgeführt. Gemäß diesem Schritt BZ 2 werden andere Abschnitte als die unaufgelösten Pixel in der X-Richtung verarbeitet.
(a) Die Helligkeitsverteilung in der X-Richtung wird geprüft, wenn Y auf einen festen Wert YC gesetzt ist (YC verändert sich sequentiell von 0 bis Yh) und das Minimum und das Maximum werden gemäß dem nachstehendem (1) und (2) erhalten. Anschließend daran wird auf (b) übergegangen.

(1) Minimum

Da der kleinste Punkt in Y = YC alle von den nachstehenden Bedingungen erfüllt, wird die erste Bedingung S1 geprüft und ein Kandidat für das Minimum erhalten. Anschließend wird, wenn dieser Kandidat für das Minimum die Bedingungen S2 erfüllt, das X mit dem Minimum erhalten. Ein Minimum zeigt ein schwarzes Pixel an.
[Bedingung S1] Der Kandidat für ein Minimum ist die X-Koordinate mit der kleinsten Abweichung der Helligkeit innerhalb X, X + 1 und X - 1, welche die Nachbarschaften der X-Koordinaten sind, deren Differentialwert sich von negativ nach positiv verändert.
[Bedingung S2] Die Helligkeit des Kandidaten für ein Minimum ist kleiner als der Mittelwert der Helligkeit eines diesem Pixel zugeordneten Unterabschnittes.

(2) Maximum

Da das Maximum in Y, ist YC alle nachstehenden Bedingungen erfüllt, wird zuerst die Bedingung L1 geprüft und ein Kandidat für das Maximum erhalten. Anschließend wird, wenn dieser Kandidat für das Maximum die Bedingungen L2 erfüllt, das X- mit dem Maximum erhalten. Das Maximum zeigt ein weißes Pixel an.
[Bedingung L1] Der Kandidat für ein Maximum ist die X-Koordinate mit der größten Abweichung der Helligkeit innerhalb X, X + 1 und X - 1, welche die Nachbarschaft der X-Koordinaten sind, deren Differentialwert sich von positiv nach negativ verändert.
[Bedingung L2] Die Helligkeit des Kandidaten für das Maximum ist größer als der Mittelwert des diesem Pixel zugeordneten Unterabschnittes.
(b) In Y = Y&sub0; werden die X-Werte des X mit einem Minimum und einem Maximum, die in (1) erhalten wurden, in der Reihenfolge eines kleinen X aufgereiht.
(1) Für ein X, welches ein Minimum ist, vor welchem nach welchem Maximalpunkte liegen und welches das Nachfolgende erfüllt
(Helligkeit des unmittelbar vorhergehenden maximalen Punktes - Helligkeit des minimalen Punktes) ≥ V, und
(Helligkeit des unmittelbar vorhergehenden maximalen Punktes - Helligkeit des minimalen Punktes) ≥ V,
wird das Pixel von (X, Y&sub0;) auf schwarz gesetzt. Hier ist V eine vorgegebene Zahl. Anschließend wird auf (2) übergegangen.
(2) X, in welchem kontinuierliche Minimumpunkte, welche andere als diejenigen von den (1) sind, auftreten, wenden als unaufgelöste Pixel gesetzt und die Daten der Pixel, welche an diese angrenzen, werden auf die Daten der unaufgelösten Pixel gesetzt. Ferner wird der Bereich des unaufgelösten Pixels (X-Koordinate des linken Randes und X-Koordinate des rechten Randes) im Speicher gespeichert. Anschließend wird auf (3) übergegangen.
(3) Pixel in Y = Y&sub0;, welche andere als die vorstehenden (1) und (2) sind, werden alle auf weiße Pixel gesetzt. Anschließend wird auf übergegangen.
(c) Hier wird für das Bild 11, der Zusammenhang der schwarzen Pixel der X-Achse und von Linien parallel zu der X-Achse für die Koordinaten des Pixels geprüft, welche auf ein schwarzes Pixel gesetzt sind (die auf die Koordinate (X&sub0; , Y&sub0;) gesetzt sind) und die unmittelbar vorhergehende Y-Koordinate, Y = Y&sub0; (das Originalbild 10 wird ebenfalls angesprochen) und falls notwendig verbunden. Mit anderen Worten, dieselbe Verarbeitung wie im Schritt A2 der Prozedur A wird ausgeführt.
(Ende der Prozedur BZ)

VII. Prozedur zur Verschmälerungsverarbeitung.

Ansammlungen von einem oder mehreren schwarzen Pixeln werden als die Linien eines Bildes behandelt. Das Verfahren zum Erhalten des zugewiesenen Wertes der Linienbreite ist optional, und sowohl das Verfahren der Erhaltung des zugewiesenen Wertes der Linienbreite als Eingangsinformation des Verschmälerungsprozesses als auch das Verfahren der Erhaltung innerhalb des Verschmälerungsprozesses sind möglich. Es ist auch möglich, eine oder mehrere zugewiesene Linienbreitenwerte innerhalb einer einzigen Verschmälerungsverarbeitungsprozedur beizubehalten. In den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Prozedur der Verschmälerungsverarbeitung entsprechend als Reaktion auf den zugewiesenen Wert der Linienbreite verwendet werden. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 1 kann jedoch nur mit einer Verschmälerungsverarbeitungsprozedur für den zugewiesenen Wert der Linienbreite entsprechend dem ersten Bild und mit einer Verschmälerungsverarbeitungsprozedur entsprechend dem zweiten Bild ausgestattet sein. Ein Beispiel einer Verschmälerungsverarbeitungsprozedur, welche auf den zugewiesenen Wert der Linienbreite beruht folgt nachstehend.
(1) Verschmälerungsverarbeitung um den Großteil der Linienbreiten auf die Breite eines Pixels (der zugewiesene Wert der Linienbreite ist ein Pixel) zu setzen.
Es ist möglich, ein herkömmliches Verfahren (d. h. ein Verschmälerungsverfahren, welches die Mehrheit der Linienbreiten auf die Breite eines Pixels setzt) als eine Prozedur für die Verschmälerung der Linienbreite eines binären Bildes zu verwenden (oder eine Prozedur zur Binärisierung eines Grauskalenbildes und zum Verschmälern der Linienbreite). Ferner gibt es auch Verfahren zum direkten Binärisieren und Verschmälern eines Grauskalenbildes.
(2) Verschmälerungsverarbeitung, zum Verschmälern des Großteils der Linien auf eine Breite unter dem Wert einer zugewiesenen Linienbreite (der zugewiesene Wert der Linienbreite, ist ein optionaler numerischer Wert).
Dieses kann durch ein herkömmliches Verfahren realisiert werden. Beispielsweise ist ein Verfahren wie das Nachstehende verfügbar.
a) In dem Falle eines Verschmälerungsprozesses, in welchem der Prozeß der Entfernung der Komponenten einer Linie mit einem Pixel zu einem Zeitpunkt von der Außenseite einer Linie, welche ein Bild aufweist (in den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, entsprechend den schwarzen Pixeln, welche Fingerabdrucklinien sind) wiederholt wird, bis die Mehrheit der Linienbreiten zu einem Pixel wird, kann die Wiederholungsnummer in dem Verschmälerungsprozeß so gesetzt werden, daß
Wiederholungsanzahl = {(Größte Linienbreite des ursprünglichen Binärbildes) - (Zugewiesener Wert der Linienbreite)}/(angenäherter Wert der Anzahl der Pixel, welche jeweils Linienbreite um Linienbreite mittels einer Löschverarbeitung eines Abschnittes einer Bildebene zu löschen sind).
b) Ein Verschmälerungsverfahren, in welchem schwarze Pixel aus der Mitte der Zeilenkomponenten weggelassen werden, welche ein Bild bilden.
Für die schwarzen Pixel, über dem Liniensegment eines Abschnittes, in welchem sich eine optionale gerade Linie und die Linie eines Bildes schneiden, kann eine Verschmälerung erzielt werden, indem die schwarzen Pixel unterhalb des angezeigten Wertes der Linienbreite, welcher die Mitte des Liniensegmentes enthält, gehalten werden (in dem Falle, in weichem die Liniensegmentbreite über dem angezeigten Wert für die Linienbreite liegt, wird der Mittelpunkt des Liniensegmentes als die Mitte gesetzt und die schwarzen Pixel des angezeigten Wertes der Linienbreite werden beibehalten und alle von den schwarzen Pixeln über dem Liniensegment, für welche das Liniensegment nicht den angezeigten Wert der Linienbreite erfüllt, werden beibehalten).
Ein konkretes Beispiel der Prozedur ist in Prozedur F dargestellt.
In den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Situation offenbart, in welcher die X-Achse und Linien parallel dazu als eine gerade Linie LX und deren parallelen Linien verwendet werden, und die Y-Achse und die Linien parallel dazu als eine gerade Linie LY und deren parallelen Linien verwendet werden, wobei diese LY einen Winkel mit einem festen Grad größer als 0 Grad mit der geraden Linie LX (d. h. der Drehwinkel ist 90 Grad) bildet. Eine parallele Linie ist nur eine Linie, welche durch jede Koordinate verläuft. Die Eingangsinformation der Prozedur F ist die Blldeingangsinformation. Die Ausgangsinformation ist das Ausgangsbild.

(Prozedur F)

Schritt F 1: (Verschmälerungsverarbeitung in der X-Richtung):

In dieser Prozedur werden schwarze Pixel über der X-Achse und Linien parallel dazu in weiße und schwarze Pixel neu klassifiziert. Für das Bild 10, wird Y = Y&sub0; (Y&sub0; = 0, 1, 2, ... Yh) und die Grenzen des Zusammenhangs der aktuellen schwarzen Pixel werden auf XLi ≤ X ≤ XHi (i = 1, 2, ...) gesetzt. Anschließend werden, unter Bezugnahme auf die gesamte X-Richtung, für die Abschnitte verbundener schwarzer Pixel, welche überhalb dem angegebenen Wert WX der Linienbreite liegen (d. h. dem Intervall des Liniensegmentes XLi ≤ X ≤ XHi, welches die Koordinate (X, Y&sub0;) für ein i ist, welches XHi - XLi + 1 ≥ wX erfüllt), wenn die Länge des Liniensegmentes (Pixelanzahl) größer als wX ist, wX schwarze Pixel um den Mittelpunkt des Liniensegmentes beibehalten und alle schwarzen Pixel, welche oberhalb des Liniensegmentes liegen, für welche die Länge des Liniensegmentes kleiner als wX ist, werden beibehalten.
Die vorstehenden Ergebnisse werden im Bild 10 gesetzt. Y&sub0; wird um eins erhöht, und die Prozedur für alle Y&sub0; ausgeführt.

Schritt F2 (Verschmälerungsverarbeitung in der Y-Richtung):

In dieser Prozedur werden schwarze Pixel über der Y-Achse und Linien parallel dazu in weiße und schwarze Pixel neu klassifiziert. Für das Bild 10, wird X = X&sub0; (X&sub0; = 0, 1, 2, ... Xh), und die Grenzwerte des Zusammenhangs der aktuellen schwarzen Pixel auf YLi ≤ Y ≤ YHi(i = 1, 2, ...) gesetzt. Anschließend werden unter Bezugnahme auf die gesamte Y- Richtung für die Abschnitte verbundener schwarzer Pixel, welche über den angegebenen Wert wy der Linienbreite liegen (d. h., dem Intervall des Liniensegmentes YLi ≤ Y ≤ YHi, welches die Koordinate (X&sub0;, Y) für ein i ist, welches YHi - YLi + 1 ≥ wy) erfüllt), wenn die Länge des Liniensegmentes größer als wy ist, wy schwarze Pixel um den Mittelpunkt des Liniensegmentes beibehalten und alle schwarzen Pixel, welche oberhalb dem Liniensegment liegen, für welche die Länge des Liniensegmentes kleiner als wy ist, beibehalten.
Die vorstehenden Ergebnisse werden in dem Bild 10 gesetzt. X&sub0; wird um eins erhöht, und diese Prozedur wird für alle X&sub0; ausgeführt.
(Ende der Prozedur F).
c) Nach der Verdünnung kann die Linienbreite des Bildes erweitert werden. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, wenn eine Verschmälerungsverarbeitung an einem registrierten Fingerabdruck und an einem zu testenden Fingerabdruckbild ausgeführt wird, der angegebene Wert für die Linienbreite optional gesetzt werden. Es ist jedoch erforderlich, den Wert auf der Basis solcher Faktoren wie der Qualität und den Eigenschaften des Eingangsbildes, das Verhalten im Bezug auf den angegebenen Wert für die Linienbreite in der Verschmälerungsverarbeitung, der erforderlichen Leistung der Bildverarbeitungsvorrichtung 1 usw. zu setzen. Wenn die Differenz zwischen den angegebenen Werten für die Linienbreite in der Verschmälerungsverarbeitung eines registrierten Fingerabdrucks bzw. eines Testfingerabdrucks groß ist, werden die Fehler in Positionsabgleich beider Bilder merklich, und wenn diese Differenz zu groß wird, tritt manchmal eine Abnahme in der Genauigkeit des Vergleiches auf. Die Bereitstellung einer schmaleren Linienbreite für das modifizierte Bild eines registrierten Fingerabdruckes erlaubt eine kleiner Menge für die registrierte Information benötigten Speichers aufgrund der verringerten Anzahl von Pixel. Wenn das Vorstehende berücksichtigt wird, wird jede von den nachstehenden Anzeigen wirksam sein.
(1) In der Verschmälerungsverarbeitung des registrierten Fingerabdruckbildes wird der angezeigte Wert der Linienbreite auf ein Pixel gesetzt, und bei der Verschmälerungsverarbeitung des Testfingerabdruckes wird der angezeigte Wert der Linienbreite auf einen geeigneten Wert größer als zwei Pixel (beispielsweise drei Pixel) gesetzt.
(2) Die Werte werden entsprechend dem Zustand selektiert, wobei der angezeigte Wert der Linienbreite für die Verschmälerungsverarbeitung des modifizierten Bildes eines registrierten Fingerabdruckes auf einen kleineren Wert als den angezeigten Wert der Linienbreite des Testfingerabdruckes gesetzt wird.
In den nachstehenden bevorzugten Ausführungsformen wird die in dem vorstehenden (1) gegebene Situation dokumentiert.

VIII. Teilumwandlungsverarbeitung der Pixel eines registrierten Bildes

Die nachstehenden Effekte werden aufgrund der Teilumwandlung der schwarzen Pixel eines registrierten Bildes (d. h. der zu verarbeitenden Pixel) in weiße Pixel in den Grenzen erhalten, welche keine Auswirkung auf die Genauigkeit des Vergleichs haben.
1) Die Verarbeitungsmenge des Vergleichs nimmt aufgrund der Abnahme der schwarzen Pixel in dem Unterschablonenabschnitt ab und die Dateigröße der aufgezeichneten Information nimmt ab. 2) Die Dateigröße der aufgezeichneten Information nimmt aufgrund der Abnahme der schwarzen Pixel des Nicht- Unterschablonenabschnittes ab. In diesem Schritt ist die Weglassung des Vergleichs des Fingerabdruckes möglich, und insbesondere ist es möglich, die Dateigröße und die Verarbeitungsgröße, falls erforderlich, zu verringern.
Die Prozedur D ist ein Beispiel des Prozesses zum Umwandeln schwarzer Pixel des registrierten Bildes in weiße Pixel.

(Prozedur D)

Schritt D 1 (Verarbeitung in der X-Richtung):

Y = a·j,(0 ≤ 1 X ≤ Xh; 0 ≤ Y ≤ Yh; a ist eine vorbestimmte Zahl (2 ≤ a ≤ Xh), j ist 0, 1, 2, ...), die vorstehenden schwarzen Pixel werden in weiße Pixel umgewandelt.

Schritt D 2 (Verarbeitung in der Y-Richtung):

X = b·j, (0 ≤ 1 X ≤ Xh; 0 ≤ Y ≤ Yh; b ist eine vorbestimmte Zahl (2 ≤ b ≤ Xh), j ist 0, 1, 2, ...) Die vorstehenden schwarzen Pixel werden in weiße Pixel umgewandelt.
(Ende der Prozedur D)

Zusätzlich ist in Prozedur D,

Teilumwandlungsrate ist = (Anzahl der schwarzen Pixel einer registrierten Information nach der Teilumwandlungsnummer)/(Anzahl der schwarzen Pixel in dem ursprünglichen binären Bild)
= {(a - 1)/a}·{(b - 1)/b}.
In den Grenzen, welche keine Auswirkung auf die Vergleichsgenauigkeit haben (z. B. 0% ~ 20% für den gesamten Körper) aufgrund der Umwandlung von schwarzen Pixeln in weiße Pixel haben, wird die Datenmenge der aufgezeichneten Information nur um den Abschnitt der schwarzen Pixel reduziert, welche innerhalb der Schablone umgewandelt werden. Die Menge der Vergleichsverarbeitung wird nur um die Menge der Verarbeitung der innerhalb des Schablonenabschnittes umgewandelten schwarzen Pixel reduziert.

IX. Prozeß für die Aufzeichnung der registrierten Information eines registrierten Bildes.

Der Prozeß zum Aufzeichnen der Fingerabdruckinformation beinhaltet den Prozeß der Extraktion der Unterschablone RT(0) und der Nicht-Unterschablone RB(0) aus dem registrierten Fingerabdruckbild Rth in dem Bild 10, welches sich aus der Eingabe ergibt, als registrierter Fingerabdruck des Bildspeichers 4 in dem Bildspeicher 10, die Ausführung der Verarbeitung durch die Verschmälerungsverarbeitung, und dann die Speicherung der Schablone RT(0) und der Nicht-Unterschablone RB(0) in jeder Datei. Die Schritte für die Ausführung des Aufzeichnungsprozesses der Fingerabdruckinformation sind in der Prozedur R dargestellt. Die Eingangsinformation der Prozedur R ist der Dateiname der Unterschablone und der Nicht-Unterschablone des registrierten Fingerabdruckes, des registrierten Fingerabdruckbildes Rth, der Fingerdruckbegrenzungsinformation des registrierten Fingerabdruckes und des angenäherten Mittelpunktes des registrierten Fingerabdruckes (XRC YRC). Die Ausgangsinformation der Prozedur R ist die Datei der Unterschablone RT(0) und die Datei der Nicht-Unterschablone RB(0).

(Prozedur R)

Schritt R 1 (Erzeugung der Unterschablone RT(0):

Die Adressen der schwarzen Pixel innerhalb der Fingerabdruckfläche und in den Begrenzungen der Unterschablone RT(0) werden aus dem variablen Bild Rth des registrierten Fingerabdruckes extrahiert, und es wird die Datei der Unterschablone RT(0) erzeugt. In der in RT(0) gespeicherten Datei wird der angenäherte Mittelpunkt des registrierten Fingerabdruckes (XRC, YRC) ebenfalls gespeichert.

Schritt R 2 (Erzeugung der Unterschablone RB(0)):

Eine Adresse eines schwarzen Pixels, welches sich außerhalb der Unterschablone RT(0) und innerhalb der Fingerabdruckfläche FA befindet, wird aus dem umgesetzten aufgezeichneten Fingerabdruckbild Rth extrahiert, und es wird die Datei der Unterschablone RB(0) erzeugt.
(Ende der Prozedur R).
Das Verfahren zur Speicherung in der Datei der Unterschablone und der Nicht- Unterschablone ist optional. Beispielsweise können die Daten komprimiert und in einer Datei gespeichert werden, und bei der Anwendung kann eine Datenerweiterung durchgeführt werden.

X. Speicherverarbeitung der Bilddaten

Wenn die Adresse jedes schwarzen Pixels (X, Y), so wie sie ist, in einer Datei gespeichert wird, ist die Menge des erforderlichen Speicherplatzes wie folgt:
Speicherplatzmenge = (Anzahl der schwarzen Pixel)·((Speichermenge für X- Koordinateneinheit) + (Speichermenge für Y- Koordinateneinheit))
Es ist erforderlich im Speicher jeweils Information bezüglich der Unterschablone und der Nicht-Unterschablone in einer Datei für ein registriertes Fingerabdruckbild zu speichern. Beispiele sind in den nachstehenden Verfahren M1, M2 oder M3 des Prozesses für die Ausführung der Kompression und der Speicherung in der Datei dargestellt, wenn die Adressen der schwarzen Pixel der binären Bilddaten so wie sie sind gespeichert werden.

Verfahren M1

Die hierin aufgezeichnete Pixelansammlung gilt für den Fall einer 3 · 3 Pixelmatrix. Eine 3 · 3 Pixelansammlung ist in Fig. 3 (a) dargestellt. Ein Beispiel eines Teils der Bilddaten ist in Fig. 13 dargestellt. Ein repräsentatives Pixel ist auf P&sub4; gesetzt, und die Klassifizierung für jedes Pixel als schwarzes und weißes Pixel innerhalb der Pixelansammlung wird durch Bits angezeigt. Gemäß
G = P&sub8; P&sub7; P&sub6; P&sub5; P&sub3; P&sub2; P&sub1; P&sub0;
( bezeichnet eine Verknüpfung. Das repräsentative Pixel P&sub4; ist nicht in G enthalten).
können der schwarze und weiße Zustand jedes Pixels durch den Nachbar-Pixelcode G eines Bytes (hexadezimale Digits 00 ~ FF) dargestellt werden. P&sub4; ist das Bit des Überschusses des X-Koordinatenadressenteils, und zeigt die Klassifizierung zwischen den weißen und schwarzen Pixeln an (beispielsweise wird, wenn die X-Koordinatenadresse 1 Byte ist, und (X-Koordinatenadresse/3) durch 7 Bits angezeigt, und die Klassifizierung von weißen und schwarzen Pixeln eines repräsentativen Pixels P&sub4; wird durch andere Bytes angezeigt).
Anschließend wird gemäß dem repräsentativen Pixel P&sub4; = (X&sub4;, Y&sub4;) und dessen relativer Position die Pixeladresse (X, Y) wie folgt:
P&sub0;: X = X&sub4; + 1, Y = Y&sub4; + 1
P&sub1;: X = X&sub4; + 2, Y = Y&sub4; + 1
P&sub2;: X = X&sub4; + 2, Y = Y&sub4;
P&sub3;: X = X&sub4; + 1, Y = Y&sub4;
P&sub4;: X = X&sub4;, Y = Y&sub4;
P&sub5;: X = X&sub4;, Y = Y&sub4; + 1
P&sub6;: X = X&sub4;, Y = Y&sub4; + 2
P&sub7;: X = X&sub4; + 1, Y = Y&sub4; + 2
P&sub8;: X = X&sub4; + 2, Y = Y&sub4; + 2
Anschließend wird die Kompressionsverarbeitung erläutert. Zum Zeitpunkt der Kompression, werden die (X, Y) Koordinaten der Bilddaten in die folgende Form umgewandelt. Für den Bereich innerhalb des aktivierten Bereiches des Fingerabdruckes wird jede dritte X-Koordinate auf jede dritte Y-Koordinate als das repräsentative Pixel gesetzt und eine Prüfung durchgeführt, ob hier irgendwelche schwarze Pixel in der 3 · 3 Pixelansammlung vorhanden sind (der Anfangspunkt usw. hängt von dem Setzen der Pixelansammlung ab). Nur wenn schwarze Pixel vorhanden sind, werden die X-Koordinate des repräsentativen Pixels und der Pixelansammlungscode im Speicher gespeichert (Zur Entkomprimierung kann der entgegengesetzte Prozeß ausgeführt werden). Das Speicherverfahren des Speichermediums ist wie folgt.
Y = 3j: gespeicherte X-Koordinatensetznummer {(P&sub4; B/W-Klassifizierungsbit (anfängliches 1 Bit) + (X-Koordinate des repräsentativen Pixels aj/3)), Pixelansammlungscode); (P&sub4; B/W-Klassifizierungsbit (anfängliches 1 Bit) + (X- Koordinate des repräsentativen Pixels bj/3)), Pixelansammlungscode), ... }
wird gesetzt (j = 0, 1, 2, ....). Anstelle der gespeicherten X-Koordinatensetznummer der schwarzen Pixels kann ein Abschlußzeichen der X-Koordinatenwerten im Bezug auf den Wert jeder Y-Koordinate ebenfalls hinzugefügt werden. Hier ist die Y&sub0;-Koordinate der gespeicherten X-Koordinatensetznummer, welche gleich 0 ist, gepackt ohne gesetzt zu sein. Eine 3 · 3 Pixelansammlung, in welcher alle Pixel weiß sind, wird übersprungen. Obwohl eine 3 · 3 Anordnung hierin für die Pixelansammlung aufgezeichnet wird, kann diese optional gesetzt wenden (z. B. 4 · 4 Pixel, 5 · 3 Pixel usw.). Die Position des repräsentativen Pixels innerhalb jeder Pixelansammlung kann optional gesetzt werden. Um zu beurteilen, ob das repräsentative Pixel schwarze oder weiß ist, kann ein Indikator für eine von der Schwarz/Weiß-Pixelklassifizierung hinzugefügt werden. Die anfängliche Begrenzung und Länge RT(0) und RB(0) in diesen Ausführungsformen der Bilddaten wird so eingestellt, daß sie eine dreifach größere Zahl wird.
Anmerkungren: Ein Beispiel des Datenreduzierungsverhältnisses in dem Verfahren M1 des Bilddatenkompressionsschrittes folgt.
Die X- und Y-Koordinaten des Originalbildes werden jeweils durch 1 Byte angezeigt (da es ein binäres Bild ist, ist es möglich, den Grad der Helligkeit durch ein Bit darzustellen, wobei jedoch, wenn dieses gemacht wird, die Zugriffsverarbeitungsmenge groß wird), und der Fall, in welchem die Helligkeit durch ein Byte gespeichert ist, wird damit verglichen. Für den Bereich einer Pixelansammlung ist das
Datenreduzierungsverhältnis = (Datenmenge nach der Kompression)/(Originaldatenmenge) = [(Wahrscheinlichkeit, daß ein oder mehrere schwarze Pixel in einer 3 · 3 Pixelansammlung vorhanden sind)·{(Speichermenge zur Speicherung der X-Koordinate) + (Speichermenge zur Speicherung der BIW-Pixelklassifizierung) + (Speichermenge für die Speicherung von benachbarten Pixelcodes)}]/{(Anzahl von Pixeln in einer Pixelansammlung)·(Speichermenge zur Speicherung von Pixeleinheiten))
und die Wahrscheinlichkeit, daß ein oder mehrere schwarze Pixel in einer Pixelansammlung vorhanden sind, gleich λ. Wenn die im Speicher gespeicherte Menge der schwarzen und weißen Pixelklassifizierung des repräsentativen Pixels auf ein Byte gesetzt wird (obwohl 1 Bit zulässig ist, wird der Bereich auf 1 Byte gesetzt), ist das
Datenreduzierungsverhältnis = 2λ/9
(wenn λ = 0,1 ist, ist das Datenreduzierungsverhältnis beispielsweise 0,0222, und wenn λ 0,05 ist, beispielsweise 0,0111).

Verfahren M2

Die hierin aufgezeichnete Pixelansammlung ist für den Fall einer 4 · 4 Matrix einer Pixelansammlung. Eine 4 · 4 Pixelansammlung ist in Fig. 3 für ein optionales repräsentatives Pixel P&sub0; dargestellt. Die Schwarz/Weiß-Klassifizierung jedes Pixels ist durch Bits dargestellt. Der Zustand eines schwarzen Pixels und der Zustand eines weißen Pixels jedes benachbarten Pixels kann durch den 2 Byte Pixelansammlungscode G (0000 ~ FFFF durch hexadezimale Digits) dargestellt werden, gemäß
G ist P&sub1;&sub5; P&sub1;&sub4; P&sub1;&sub3; ... P&sub7; P&sub6; P&sub5; P&sub4; P&sub3; P&sub2; P&sub1; P&sub0;
Anschließend wird abhängig von dem repräsentativen Pixel P&sub0; = (X&sub0;, Y&sub0;) und dessen relativer Position die Pixeladresse (X, Y) wie folgt;
P&sub1;: X = X&sub0; - 1, Y = Y&sub0;
P&sub2;: X = X&sub0; - 2, Y = Y&sub0;
P&sub3;: X = X&sub0; - 3, Y = Y&sub0;
P&sub4;: X = X&sub0;, Y, Y = Y&sub0; - 1
P&sub5;: X = X&sub0; - 1, Y = Y&sub0; - 1
P&sub6;: X = X&sub0; - 2, Y = Y&sub0; - 1
P&sub7;: X = X&sub0; - 3, Y = Y - 1
P&sub8;: X = X&sub0; = Y&sub0; - 2
P&sub9;: X = X&sub0; - 1, Y = Y&sub0; - 2
P&sub1;&sub0;: X = X&sub0; - 2, Y = Y&sub0; - 2
P&sub1;&sub1;: X = X&sub0; - 3, Y = Y&sub0; - 3
P&sub1;&sub2;: X = X&sub0; , Y = Y&sub0; - 3
P&sub1;&sub3;: X = X&sub0; - 1, Y = Y&sub0; - 3
P&sub1;&sub4;: X = X&sub0; - 2, Y = Y&sub0; - 3
P&sub1;&sub5;: X = X&sub0; - 3, Y = Y&sub0; - 3
Die Kompressionsverarbeitung der registrierten Fingerabdruckdaten ist der Prozeß der Umwandlung der (X, Y) Koordinaten der registrierten Fingerabdruckbilddaten (X = 0 ~ Xh, Y = 0 ~ Yh) in die nachstehende Form. Für die Fläche innerhalb des aktivierten Bereiches des Fingerabdruckes wird jede vierte X-Koordinate auf jede vierte Y-Koordinate als das repräsentative Pixel gesetzt und eine Prüfung durchgeführt, ob es irgendwelche schwarze Pixel in der 4 · 4 Pixelansammlung gibt (der Anfangspunkt usw. hängt von der Setzung der Pixelansammlung ab). Nur wenn schwarze Pixel vorhanden sind, wird die X-Koordinate des repräsentativen Pixels und der Pixelansammlungscode im Speicher gespeichert. Mit anderen Worten, die Dateispeicherform wird gesetzt auf X = 3 + 4j: X-Koordinatensetznummer der schwarzen Pixel {(x-Koordinate des repräsentativen Pixels aj, Pixelansammlungscode), (X-Koordinate des repräsentativen Pixels bj, Pixelansammlungscode), ... }
...}
(j = 0, 1, ...). Anstelle der gespeicherten X-Koordinatensetznummer der schwarzen Pixels kann ein Abschlußzeichen der X-Koordinatenwerten im Bezug auf den Wert jeder Y-Koordinate ebenfalls hinzugefügt werden. Die Y-Koordinate wird nur einmal für den Fall gespeichert, in welchem ein schwarzes Pixel der X-Koordinate vorhanden ist (d. h., wenn die Anzahl der Setzungen gespeicherter X-Koordinaten null ist, wird die Y- Koordinate gepackt ohne gesetzt zu sein). Eine 4 · 4 Pixelanordnung, in welcher alle Pixel weiß sind wird ausgeschlossen.
Bei der Dekomprimierungsverarbeitung, wird im Bezug auf die komprimierten registrierten Fingerbilddaten, wenn die Datei ausgelesen wird, die Entkomprimierung auf die Form von (X, Y) (den umgekehrten Prozeß der Kompression) ausgeführt. Zusätzlich wird die Begrenzungsinformation des Fingerabdruckes aus dem rechten und linken Rand des X-Koordinatenwertes bezüglich jedes Y-Koordinatenwert beispielsweise für die komprimierte Dateispeicherform von RB(0) erhalten.

Verfahren M3

Wenn die Pixelansammlung aus nur einem Pixel besteht, ist das nicht-repräsentative Pixel eine leere Ansammlung und in diesem Falle wird die Speicherform gesetzt auf
{Wert der Y-Koordinate Y = j, den Zahlenwert der X-Koordinate schwarzer Pixel; (X-Koordinate J&sub1; des schwarzen Pixels, X-Koordinate J&sub2; des schwarzen Pixels, ...}
(j = 0, 1, 2, ...,) Hier wird nur für den Fall, in welcher ein schwarzes Pixel der X- Koordinate vorhanden ist, der Wert der Y-Koordinate einmal gelesen.
Zusätzlich kann anstelle des X-Koordinatenzahlenwertes des schwarzen Pixels eine Abschlußzeichen der X-Koordinatenwerte im Bezug auf den Wert jeder Y-Koordinate ebenfalls hinzugefügt werden.

XI. Vergleichsverarbeitung des registrierten Bildes und des Testbildes

Die Vergleichsverarbeitung ist der Prozeß der Prüfung der Übereinstimmung jedes schwarzen Pixels einer schwarzen Pixelansammlung in einem Bild (modifiziertem Bild) eines Testfingerabdruckes, wobei dieser Fingerabdruck in das Bild 10 des Bildspeicher 4 als ein zu testender Fingerabdruck eingegeben und allen Prozessen durch die Verschmälerungsverarbeitungen unterzogen wurde, mit jedem schwarzen Pixel in einer schwarzen Pixelansammlung, welche in dem Speicher 6 als aufgezeichnete Information bezogen auf einen registrierten Fingerabdruck gespeichert wurde.
Verschmälerte Bilder (oder Fingerabdrücke) werden als modifizierte Bilder (oder Fingerabdrücke) bezeichnet. "Verschmälert" und "modifiziert" wird jedoch in vielen Fällen weggelassen. Eine Koordinatenumwandlung, welche auf Rotations- und Parallelversetzungen basiert, um die Position eines registrierten Fingerabdruckes mit einem Testfingerabdruck abzugleichen, kann für jedes Bild durchgeführt werden. In den bevorzugten Ausführungsformen hierin wird jedoch, damit der eingestellte Wert der Linienbreite der Verschmälerungsverarbeitung in dem aufgezeichneten Fingerabdruck für die Fläche innerhalb des Fingerabdruckbereiches kleiner wird, die Anzahl schwarzer Pixel als klein angenommen und das registrierte Bild gegenüber dem Testbild bewegt und abgeglichen.
Was folgt ist eine Zusammenfassung der Vergleichsverarbeitung.

(1) Vergleich unter Verwendung der Unterschablone (Erster Vergleich)

Der Vergleich der Unterschablone ist der Prozeß der Bestimmung der Position, bei welcher die schwarzen Pixel des Bildes des registrierten Fingerabdruckes und die schwarzen Pixel des Bildes des zu testenden Fingerabdruckes das größte Maß an Übereinstimmung aufweisen. Mit anderen Worten, zuerst wird eine Unterschablone RT(0, H, V), in welcher der angenäherte Mittelpunkt des registrierten Fingerabdruckes mit dem angenäherten Mittelpunkt des zu testenden Fingerabdruckes zum Abgleich gebracht wurde, für die Unterschablone RT(0) des Bildes eines registrierten Fingerabdruckes als Ergebnis von parallelen Versetzungen der Koordinatenachse eines registrierten Fingerabdruckes erhalten. Anschließend wird, nach der Rotation und parallelen Versetzungen der Koordinatenachsen der Unterschablone RT(0, H, V) nach oben, unten, nach links und nach rechts in dem Nachbarbereich um den Mittelpunkt der Transformationswinkel S und die parallele Versetzungsgröße (horizontale Versetzungsgröße H, vertikale Versetzungsgröße V) der Unterschablone RT(S, H, V) des registrierten Fingerabdruckes an dem Punkt, wo das Maß des Abgleichs zwischen den schwarzen Pixeln des registrierten Fingerabdruckes und den schwarzen Pixeln des Bildes des zu testenden Fingerabdruckes am größten ist, erhalten (S, H, V sind ganze Zahlen).

(2) Vergleich unter Verwendung der Nicht-Unterschablone (Zweiter Vergleich)

Der Vergleich der Nicht-Unterschablone ist der Prozeß einer Ausführung einer Koordinatenumwandlung der Adressen der schwarzen Pixel von RB(0) des registrierten Fingerabdruckes gemäß S, H, V von RT(S, H, V) des registrierten Fingerabdruckes, welcher durch einen Vergleich mit den Unterschablonen erhalten wurde, und der Bestimmung der Adresse der schwarzen Pixel, der Überprüfung der Übereinstimmung dieser Adresse mit der Adresse der schwarzen Pixel des Bildes des zu testenden Fingerabdruckes, und der Ausgabe der Information bezüglich der Übereinstimmung des registrierten Fingerabdruckes und des zu testenden Fingerabdruckes. Mit anderen Worten, zuerst wird unter Verwendung der Winkelgradrotationsgröße S, der horizontalen Versetzung größer H, und der vertikalen Versetzungsgröße V die Koordinatentransformation der schwarzen Pixel der Nicht-Unterschablone RB(0) des registrierten Fingerabdruckes ausgeführt, und RB(S, H, V) wird erhalten. Anschließend wird die Überstimmung der schwarzen Pixel von RB(S, H, V) des Bildes des registrierten Fingerabdruckes zu den schwarzen Pixeln des Bildes des zu testenden Fingerabdruckes geprüft.
(3) Eine Prüfung der Anzahl schwarzer Pixel eines nicht übereinstimmenden Abschnittes wird ausgeführt.
(4) Als abschließender Beurteilungsprozeß wird aus den Ergebnissen der Übereinstimmung zwischen der Unterschablone und der Nicht-Unterschablone und aus der Prüfung der nicht übereinstimmenden Abschnitte eine Beurteilung auf der Übereinstimmung zwischen der vollständigen Fingerabdruckfläche des registrierten Fingerabdruckes und des zu testenden Fingerabdruckes getroffen.
Eine Prozedur zur Ausführung einer Vergleichsverarbeitung auf der Basis der vorstehenden Zusammenfassung ist in der Prozedur C dargestellt. Die Eingangsinformation der Prozedur C ist der Dateiname der Unterschablone und der Nicht-Unterschablone des registrierten Fingerabdruckes, das Bild des zu testenden Fingerabdruckes und der angenäherte Mittelpunkt des zu testenden Fingerabdruckes. Die Ausgangsinformation der Prozedur C ist das Vergleichsergebnis.

(Prozedur C)

Schritt C 1 (Vergleich unter Verwendung der Unterschablone):

Schritt C1 a:

Die Unterschablone RT(0) wird in einem Speicher 6 von der Datei aus gespeichert, Anschließend wird unter Verwendung der Unterschablone RT(0), S = Smin ~ Smax (inkrementaler Wert Ks von S), H = Hmin ~ Hmax (inkrementaler Wert von Kh von H) und V = Vmin ~ Vmax (inkrementaler Wert Kv von V) die nachstehende Bildübereinstimmungs- Hilfsprodzedur (Prozedur W) unter Verwendung des registrierten Informationssuch- Inkrementalwertes Kr = Kra (Kra ≥ 1) ausgeführt.
Von diesem Ergebnis werden für Smin ~ Smax, Hmin ~ Hmax und Vmin ~ Vmax die Werte von S, H, V durch Inkrementierungswerte Ks, Kh, Kv und Sa, Ha, und Va, welche die Werte der quasi-optimalen S, H und V sind, erhalten.

Schrift C1 b:

Unter Verwendung von S, H, V, wobei
S: (Sa - Dsb) ~ (Sa + Dsb), inkrementaler Wert Ksb
H: (Ha - Dhb) ~ (Ha + Dhb), inkrementaler Wert Khb
V: (Va - Dhb) ~ (Va + Dhb), inkrementaler Wert Kvb,
sind, wird die Prozedur W gemäß dem registrierten Informationssuch-Inkrementalwert Kr = Krb (Krb ≥ 1) der schwarzen Pixel der registrierten Information ausgeführt und {Sb, Hb, Vb}, welche die Werte der quasi-optimalen {S, H, V} sind, erhalten. Hier sind Dsb, Dhb und Dvb vorbestimmte Zahlen für die Einstellung des Verschiebungsbereiches.

Schritt C1 c:

Unter Verwendung von S, M, V, wobei
S: (Sb - Dsc) ~ (Sb + Dsc); inkrementaler Wert Ksc
H: (Hb - Dhc) ~ (Hb + Dhc), inkrementaler Wert Khc
V: (Vb - Dhc) ~ (Vb + Dhc), inkrementaler Wert Kvc,
wird in ähnlicher Weise wie bei dem Schritt C 1b die Prozedur W gemäß dem registrierten Informationssuch-Inkrementalwert Kr = Krc (Krc ≥ 1) der schwarzen Pixel der registrierten Information ausgeführt und {Sc, Hc, Vc}, welche die Werte der quasi-optimalen {S, H, V} sind, erzielt. Hier sind Dsc, Dhc und Dvc vorbestimmte Zahlen für die Einstellung des Verschiebungsbereiches.

Schritt C1 d:

Die Prozedur W wird gemäß S, H, V ausgeführt, wobei
S = Sc, Dsd = 0, inkrementaler Wert Ksd = 0
H = Hc, Dhd = 0, inkrementaler Wert Khd = 0
V = Vc, Dvd = 0, inkrementaler Wert Kvd = 0
sind und gemäß dem registrierten Informationssuch-Inkrementalwert Kr = Krd (Krd = 1) und {Sm, Hm, Vm} welche die Werte von dem optimalen {S, H, V} sind, erhalten. Hier sind Dsd, Dhd und Dvd vorbestimmte Zahlen zum Einstellen des ungesetzten Bereiches. Aus diesem Ergebnis werden jeder Wert von dem optimalen {S, H, V}, für welche die Übereinstimmungsrate T1 der Unterschablone groß wird, und
die Übereinstimmungsrate der Unterschablone = N1m/N1c
erhalten. Anschließend wird für eine vorbestimmte Anzahl Tk1, wenn
T1 ≥ Tk1
ist, der registrierte Fingerabdruck und der zu testende Fingerabdruck auf Übereinstimmung mittels des Vergleiches der Unterschablone beurteilt, und auf den Schritt C 2 übergegangen. Wenn
T1 < tk1
ist, werden der registrierte Fingerabdruck und der zu testende Fingerabdruck als nicht übereinstimmend beurteilt" und die Prozedur C endet.

Schritt C 2 (Vergleich der Nicht-Unterschablone);

Unter Verwendung des optimalen S, H, V, welche von der Nicht-Unterschablone RB(0) und dem Schritt C1 als Eingangsinformation erhalten werden, wird eine Hilfsbildübereinstimmungs-Prüfprozedur (Prozedur W) ausgeführt. Aus diesem Ergebnis, wird eine
Nicht-Unterschablonenrate einer Übereinstimmung T2 = N2m/M2c
erhalten. Anschließend wird für ein vorbestimmtes Tk2, wenn
T2 ≥ Tk2
ist, der registrierte Fingerabdruck und der zu testende Fingerabdruck als übereinstimmend beurteilt und auf den Schritt C3 übergegangen. Wenn
T2 < Tk2
ist, werden der registrierte Fingerabdruck und der zu testende Fingerabdruck als nicht übereinstimmend beurteilt und die Prozedur C endet. Bezüglich T2 ist es möglich, anstelle der Nicht-Unterschablonen-Übereinstimmungsrate, die Schablonenübereinstimmungsrate (d. h., (N1m + N2m)/(N1c + N2c)) zu verwenden.

Schritt C 3 (Vergleich nicht übereinstimmender Abschnitte):

Die Nichtübereinstimmung der schwarzen Pixel des registrierten Fingerabdruckes und der schwarzen Pixel des zu testenden Fingerabdruckes wird geprüft. In dem Falle, in welchem die schwarzen Pixel in dem nicht übereinstimmenden Abschnitt des Bildes des zu testenden Fingerabdruckes zu viele sind, wird eine Entfernung erforderlich. Zu diesem Zweck wird die nachstehende Prozedur ausgeführt, um angenähert das Verhältnis der schwarzen Pixel des nicht übereinstimmenden Abschnittes an dem Punkt zu erhalten und zu beurteilen, wo die Linienbreite des Bildes des zu testenden Fingerabdruck mit dem Bild des registrierten Fingerabdruckes abgeglichen wurde.

Schritt C3 a:

Der angenäherte Bereich der Fläche des Vergleichs des Bildes des registrierten Fingerabdruckes von {S, H, V} wird aus dem Bereich von RT(0) RB(0) erhalten. Die Koordinaten (X', Y') des aus den Koordinaten (X, Y) umgesetzten Bereiches wird in derselben Weise wie bei der Prozedur W durch die nachstehenden Formeln gefunden.
X' = X - XRC)·cos(S) + (Y - YRC)·sin(S) + XTC - H)
Y' = - (X - XRC)·sin(S) + (Y - YRC)·cos(S) + YTC - V).
Hier bezeichnen die Cosinus- und Sinusfunktionen trigonometrische Funktionen.

Schritt C3 b:

Die Anzahl schwarzer Pixel Tnw des Vergleichsbereichs nach der Koordinatenumwandlung des zu testenden Fingerabdruckes (d. h. der Summenzusammensetzung von RT(S, H, V) und RB(S, H, V)) wird gezählt. Mit anderen Worten,
Tnw = die Gesamtanzahl der schwarzen Pixel in dem Vergleichsbereich nach der Koordinatenumwandlung des zu testenden Fingerabdruckes.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Linienbreite des Bildes des zu testenden Fingerabdruckes auf w gesetzt und die Gesamtanzahl der schwarzen Pixel Tnc ist, wenn diese Linienbreite des Bildes des zu testenden Fingerabdruckes auf die Linienbreite des registrierten Fingerabdruckes (Linienbreite λ) gesetzt wird, angenähert gegeben durch
Tnc = Tnw/(nw/λ)
{wenn eine Teilumwandlungsprozedur (Prozedur D) für das registrierte Bild des Fingerabdruckes ausgeführt worden ist, ist
Tnc = (Teilumwandlungsrate)·Tnw/(w/λ)}.
Ferner wurden,
Nm = Anzahl der übereinstimmenden schwarzen Pixel innerhalb des Vergleichsbereichs nach der Koordinatenumwandlung der registrierten Fingerabdruckinformation und des Bildes des zu testenden Fingerabdruckes (= N1m + N2m),
Nc = Gesamtanzahl der schwarzen Pixel innerhalb des Vergleichbereiches nach der Koordinatenumwandlung des registrierten Fingerabdruckbildes (= N1c + N2c)
bereits erhalten.
Das Maß der Nichtübereinstimmung der schwarzen Pixel zwischen zwei Bildern ist beispielsweise auf
Tz = Tnc - Nm /Nc
gesetzt, wobei Tz die Rate der Nichtübereinstimmung ist.
Dann werden, wenn
Tz ≤ Tkc
ist, der registrierte Fingerabdruck und der zu testende Fingerabdruck als Endprozedur für die Vergleichsbeurteilung, als übereinstimmend beurteilt oder in dem Falle, in dem diese Bedingungen nicht erfüllt werden, als nicht übereinstimmend beurteilt. Hier ist Tkc (0 ≤ Tkc ≤ 1) eine vorbestimmte Zahl, welche das zulässige Verhältnis der Anzahl nicht übereinstimmender schwarzer Pixel des zu testenden Fingerabdruckbildes anzeigt, wobei die Bedingungen um so strenger sind, je kleiner diese Zahl ist.
(Ende der Prozedur C).
Fig. 14 ist ein abgekürztes Flußdiagramm der Vergleichsverarbeitung auf der Basis der Prozedur C. Fig. 15 ist ein Konzeptdiagramm bezüglich der Parameter im Schritt C3. Fig. 15 erläutert die Beziehung zwischen den nicht übereinstimmenden Abschnitten und den übereinstimmenden Abschnitten der Ansammlung schwarzer Pixel des modifizierten registrierten Fingerabdruckbildes und der Ansammlung schwarzer Pixel des modifizierten Bildes des zu testenden Fingerabdruckes, wenn die Linienbreite des Bildes des zu testenden Fingerabdruckes mit der Linienbreite des modifizierten Bildes des registrierten Fingerabdruckes übereinstimmend gemacht wird.
Anmerkungen C(1): jeder Wert von den inkrementalen Werten (Ks, Kh, Kv), welche die inkrementellen Breiten der primären Verschiebung im Schritt C 1a sind, wird als großer Wert gegenüber vergleichsweise breiten Grenzen geprüft. Ein schmaler Wert wird für jeden Wert des inkrementalen Wertes Ksb, Khb, Kvb) gesetzt, welche das Inkrement der zweiten Verschiebung bei dem Schritt C1b ist, und vergleichsweise kleine Grenzwerte, welche die quasi-optimalen Werte der im Schritt C1a erhaltene {S, H, V} einschießen, werden geprüft. Als Ergebnis davon kann, wenn die Verschiebungseinschränkungen im Positionsabgleich groß gemacht werden eine größere Reduzierung in der Verarbeitungsmenge geplant werden, als wenn ein feiner inkrementaler Wert verwendet wird.
Anschließend wird der optimale Wert des inkrementalen Wertes der Verschiebung und die Eigenschaften der Anzahl von Zeilen beschrieben. Als die zuerst vorgeschlagene Bedingung wird die Breitenzunahme der letzten Zeile auf 1 gesetzt, die Anzahl der Zeilen durch die dritte Zeile gesetzt und bei einer anderen als der letzten Zeile ist eine Sprungverarbeitung für diejenigen schwarzen Pixel möglich, für welche der inkrementelle Wert Kr auf 2 oder darüber für die Suche nach schwarzen Pixel der registrierten Information gesetzt ist. Ferner werden die Verschiebungsgrenzen für die Suche der ersten Zeile gesetzt, daß sie einen Einfluß auf die Vergleichsgenauigkeit haben. Was die Qualität betrifft, wird, je größer der inkrementelle Wert der Verschiebung ist, die Anzahl der Suchläufe um so kleiner. Je kleiner die Suchbegrenzungen sind, desto kleiner werden die Suchlaufwiederholungen. Es ist zu bevorzugen, daß die Anfangslinienbreite dick ist (Grund: der inkrementelle Wert kann groß gemacht werden). Obwohl es zu bevorzugen ist, daß der inkrementelle Wert in der Mittenzeile N (N = 2, 3, ...) klein ist, kann er unter Berücksichtigung der inkrementellen Werte der vorausgehenden und folgenden Zeile nach Wunsch gesetzt werden. Die Suchgrenzen für die zweite Zeile und folgende werden durch die inkrementelle Breite der vorhergehenden Zeile bestimmt. Wenn die inkrementellen Werte für die zweite Zeile und folgenden nicht kleiner als die der vorherigen Zeile (unter 1/2) gesetzt werden, wird keine Auswirkung auf die verschiedenen Zeilen registriert. Um die Linienbelastung zu absorbieren, ist eine Dicke Linienbreite zu bevorzugen. Da die Fehler in der Erkennung abnehmen, wenn die Endlinienbreite fein ist, wird die inkrementale Breite der letzten Zeile auf 1 gesetzt.
In dem Schritt C1 (ein mehrstufiger Prozeß mit 3 Schritten) kann der inkrementelle Wert jedes Verschiebungswertes (dieser Wert hängt von der Linienbreite der Verschmälerung des Testfingerabdruckbildes ab) in den primären und sekundären Schritten größer als eins gemacht werden, die quasi-optimalen werte von S, H, V, welche in dem vorhergehenden Schritt bestimmt werden, werden auf den Hauptpunkt in den sekundären und tertiären Schrillen gesetzt, und es ist zulässig, einen Vergleich innerhalb der Grenzen auszuführen, die gemäß der vorherigen Linienbreite, usw. gesetzt wurden. Da die Anzahl schwarzer Pixel des registrierten Bildes durch eine Sprungprozedur begrenzt werden kann, welche über eine feste Anzahl von schwarzen Pixeln der registrierten Information abhängig von der Einstellung des Breiteninkrementes Kr der Untersuchung der schwarzen Pixel der registrierten Information springt, kann die Verarbeitungsmenge des Vergleichs (angenähert proportional zu der Positionsabgleichsuchwiederholung) reduziert werden. Die Verschiebungsgrenzen des primären Schrittes (Smin - Smax, usw.) werden gemäß den größtzulässigen Grenzen zum Zeitpunkt der Fingerabdruckeingabe gesetzt.
Die nachstehenden Eigenschaften liegen vor. (1) Je größer die Verschiebungsgrenzen, desto größer ist die Anzahl der Suchlaufwiederholungen. (2) Je kleiner der inkrementelle Wert, desto größer ist die Anzahl der Suchlaufwiederholungen. (3) Der Inkrementwert bei einem mittleren Schritt wird unter Berücksichtigung der Inkrementbreite des unmittelbar vorausgehenden oder nachfolgenden Schrittes gesetzt. (4) Für andere Schritte als den letzten Schritt ist eine Sprungsuche möglich. (5) Wenn die Einstellung der Verschiebungsgrenzen, des inkrementalen Wertes und der Sprungsuche nicht korrekt sind, treten leicht Fehler in der Erkennung auf.
Im Schritt C3 ist die Linienbreite des modifizierten Bildes des getesteten Fingerabdruckes nahe dem Wert für die Linienbreite des modifizierten Bildes des registrierten Fingerabdruckes gesetzt und es wird die Rate der Nichtübereinstimmung der Abschnitte erhalten. Es ist jedoch auch möglich, die Linienbreite des modifizierten Bildes des registrierten Fingerabdruckes nahe dem Wert für die Linienbreite des modifizierten Bildes des Testfingerabdruckes zu setzen, und auf diese Weise die Rate der Nichtübereinstimmung zu erhalten.

XII. Hilfsprozedur für die Prüfung der Bildübereinstimmung

Eine Zusammenfassung einer Hilfsprozedur für die Durchführung einer Prüfung bezüglich der Übereinstimmung von zwei Bildern ist wie folgt. Der angenäherte Mittelpunkt (XRC, YRC) des registrierten Fingerabdruckes für jede Pixeladresse (XR, YR) der Unterschablone RT(0) oder der Nicht-Unterschablone RB(0) des registrierten Fingerabdruckes wird parallel verschoben, so daß sie mit dem angenäherten Mittelpunkt (XTC, YTC) des Testfingerabdruckes übereinstimmt. Anschließend wird die Koordinatenachse des registrierten Fingerabdruckes gedreht und die Adresse des schwarzen Pixels (XR@, YR@), welches nach der Verschiebung folgt, geprüft, ob irgend welche schwarze Pixel innerhalb des Fingerabdruckbereiches des Bildes des zu testenden Fingerabdruckes vorhanden sind oder nicht, und eine parallele Versetzung noch einmal ausgeführt. Bei RT(S, H, V) werden das S, H, V und T1, N1m und N1c, wenn eine hohe Übereinstimmungsrate T1 in jedem Wert von S, H, V vorhanden ist, bestimmt. Für RB(S, H, V) sind S, H und V, jeweils 1 und der Wert, in welchem T2 der größte ist, wird erzeugt. Zusätzlich werden in dem ersten und zweiten Vergleich dieser Prozedur, da T1 und T2, N1m und N2m und N1c und N2c dieselben sind, diese als T, Nm und Nc bezeichnet.
Die Eingangsinformation der Prozedur W ist die Ansammlung der Adressen schwarzer Pixel des bezeichneten Abschnittes des Bildes des registrierten Fingerabdruckes (entweder RT(0) oder RB(0)), die Winkelgradverschiebungsgröße S der Koordinatenachse (kleinster Wert, größter Wert, inkrementeller Wert) die horizontale Versetzung H der Koordinatenachse des registrierten Fingerabdruckes (kleinster Wert, größter Wert, inkrementeller Wert), die vertikale Versetzung V der Koordinatenachse des registrierten Fingerabdruckes (kleinster Wart, größter Wert, inkrementeller Wert), das Bild des zu testenden Fingerabdruckes und die Sprungzahl J der Sprunguntersuchung des schwarzen Pixel des registrierten Fingerabdruckes.
Wenn die schwarzen Pixels des registrierten Fingerabdruckes mit denjenigen des zu testenden Fingerabdruckes verglichen werden, bezeichnet der inkrementelle Wert der registrierten Information (d. h. die Sprungzahl J) das Inkrement, mit welchem das schwarze Pixel des registrierten Fingerabdruckes untersucht wird. Beispielsweise werden, wenn Kr = 1 ist, alle schwarzen Pixel des registrierten Fingerabdruckes untersucht und wenn Kr = 2 ist, wird jedes zweite schwarze Pixel des registrierten Fingerabdruckes untersucht.
Die Ausgangsinformation der Prozedur W ist der optimale Winkel, um welchen sich der Winkel S um die Koordinatenachse für den registrierten Fingerabdruck dreht, die optimale axialhorizontale Versetzungsgröße H, die optimale axialvertikale Versetzungsgröße V, die Anzahl der übereinstimmenden schwarzen Pixel Nm des Bildes des zu testenden F = ingerabdruckes und des Bildes des registrierten Fingerabdruckes für den angegebenen Bereich (entweder RT(0) oder RB(0)), die Gesamtanzahl der schwarzen Pixel Nc des Bildes des registrierten Fingerabdruckes des angegebenen Bereiches und die Rate der Übereinstimmung T. In der Prozedur werden die schwarzen Pixel gegen festgelegte Zahl geprüft, und wenn die Rate der Übereinstimmung unterhalb eines geforderten Grenzwertes für den Parameter zu diesem Zeitpunkt liegt, wird die Verarbeitung vorzeitig beendet. Ferner werden aus der Angabe der Eingangsinformation, wenn das Ähnlichkeitsverhältnis über einem geforderten Wert für die Entscheidung liegt, die aktuellen {S, H, V} als der optimale Wert beurteilt, und die nachfolgende Vergleichsverarbeitung kann abgekürzt werden.
Die Verarbeitung der Prozedur W ist nachstehend dargestellt. Fig. 16 ist ein abgekürztes Flußdiagramm der Prozedur W.

(Prozedur W)

Schritt W1 (Auswahl von Winkel S):

Abhängig von der Eingangsinformation des Winkel S kann der Wert von S sequentiell mittels des inkrementalen Wertes von S von dem kleinsten S-Wert bis zu dem größten S-Wert (d. h. der kleinste Wert von S ist Smin, der größte Wert von S ist Smax gewählt werden, und wenn der Wert des Inkrementes Ks ist, ändert sich S von Smin bis Smax gemäß S = Smin, Smin + Ks ..., Smax) und es wird auf den Schritt W 2 übergegangen.

Schritt W2 (Koordinatenverschiebung gemäß dem Winkel S):

Für die schwarzen Pixel des Verschmälerungsbildes des eingegebenen registrierten Fingerabdruckes (entweder RT(0) oder RB(0)) werden unter Bezugnahme auf die Adresse der schwarzen Pixel, welches durch den Suchwert der registrierten Information (d. h. die Sprungnummer) der schwarzen Pixel der registrierten Information untersucht werden sollen,
(1) wenn S = 0 ist,
XR@ = XR - XRC + XTC
YR@ = YR - YRC + YTC
gesetzt.

(2) wenn S ≠ 0,

wird nach der parallelen Versetzung zur Ausrichtung des angenäherten Mittelpunktes (XRC, YRC) des registrierten Fingerabdruckes zu dem angenäherten Mittelpunkt des zu testenden Fingerabdruckes (XTC, YTC) die Koordinatenachsenrotation in einem Winkel von S Grad im Bezug auf die Adressen (XR, YR) aller schwarzen Pixel einer Ansammlung schwarzer Pixel eines Bildes einer Ansammlung schwarzer Pixel eines Bildes eines eingegebenen registrierten Fingerabdruckes (entweder RT(0) oder RB(0)) durchgeführt. Dieses wird ausgeführt gemäß:
XR@ = (XR - XRC)·cos(S) + (YR - YRT)·sin(S) + XTC
YR@ = - (XR - XRC)·sin(S) + (YR - YRT)·COS(S) + (YTC)
Gemäß diesem wird eine Ansammlung aller Adressen (XR@, YR@) aller Adressen schwarzer Pixel des neu registrierten Fingerabdruckes zu dem Zeitpunkt, wenn H = V = 0 ist, erhalten.
Gemäß dem Vorstehenden wird der angenäherte Mittelpunkt (XRC, YRC) des registrierten Fingerabdruckes um S Grad um die Koordinatenachse des registrierten Fingerabdruckes gedreht und eine Ansammlung aller Adressen schwarzer Pixel (XR@, YR@) des neu registrierten Fingerabdruckes erhalten. (Siehe Anmerkungen für W(3))

Schritt W3 (Berechnung der Übereinstimmungsrate T):

Schritt W3a:

Der Zähler für die Anzahl übereinstimmender schwarzer Pixel Nm und der Zähler für die Gesamtanzahl schwarzer Pixel Nc in dem registrierten Fingerabdruck werden jeweils zu Beginn auf "0" gesetzt.

Schritt W3b:

Für jede Adresse der Ansammlung von (XR@, YR@) wird das Bild des zu testenden Fingerabdruckes geprüft.
(1) Wenn die Ansammlung eine von schwarzen Pixeln innerhalb der Fingerabdruckfläche ist, wird "1" zu dem Zähler für die Anzahl übereinstimmender schwarzer Pixel Nm hinzugefügt, und "1" ebenfalls dem Zähler für die Gesamtanzahl schwarzer Pixel Nc in dem registrierten Fingerabdruck hinzugefügt.
(2) Wenn die Ansammlung eine von weißen Pixeln innerhalb der Fingerabdruckfläche ist, oder wenn sie außerhalb der Fingerabdruckfläche liegt (weder als weiß noch als schwarz behandelt wird), wird "1" dem Zähler für die Gesamtanzahl der schwarzen Pixels Nc in dem registrierten Fingerabdruck hinzuaddiert.
Hier wird geprüft, ob ein vorzeitiger Abbruch des Vergleichs für {S, H, V} in der Vergleichsverarbeitung der Unterschablone möglich ist. Mit anderen Worten für eine vorbestimmte Zahl (Nci; Tci; i = 1, 2, ... k} wird, wenn
der Zähler Nc = Nci
(Nci und k sind vorbestimmte Zahlen),
Nm auf Nmi (i = 1, 2, ... k) als der Übereinstimmungsabgleich bis zu dem Punkt der Parameter gesetzt, die gemäß S, H, V gesetzt sind und in dem Falle, in welchem
Nmi/Nci < Tci, (i = 1, 2, ...)
Tci und k sind vorbestimmte Zahlen, Siehe bitte Anmerkungen W(1)
ist, werden, da selbst dann, wenn eine anschließende Prüfung durchgeführt werden sollte, kein signifikanter Grad an Übereinstimmung bei den aktuellen Werten S, H, und V gefunden wird, die aktuellen S, H, V an diesem Punkt verworfen und zu dem Schritt W 4 übergegangen, um zu den nächsten S, H, V Werten weiterzugehen.
Zusätzlich wird in der Vergleichsverarbeitung der Unterschablone, wenn es eine Anzeige einer vorzeitigen Entscheidung (z. B. kann der Aufbau so sein, daß die Anzeige über die Eingangsinformation der Prozedur W erfolgt), die nächst Verarbeitung ausgeführt. Wenn der Zähler Nc = Ncd ist, wird in dem Falle, in welchem
Nmi/Nci > Td
(Ncd, Td sind vorgegebene Zahlen. Siehe bitte Anmerkungen W(2)
ist, selbst wenn die folgende Prüfung nicht ausgeführt wird, da die Übereinstimmungsrate ausreichend ist, der Schritt W3c ausgeführt und die {S, H, V} zu diesem Zeitpunkt als die {S, H, V} der Ausgangsinformation bewertet.

Schritt W3 c:

Wenn der Schritt W3b für alle Adressen der Ansammlungen von (XR@, YR@) abgeschlossen ist, wird
T = Nm/Nc
berechnet, und Nm, Nc und T für diese {S, H, V} im Speicher gespeichert.

Schritt W4 (Parallele Versetzung gemäß H und V):

Für die Adressen (X@, Y@) der schwarzen Pixel des neu registrierten Fingerabdruckes werden, wenn H = V = 0 und H und V, welche in dem H, V Speicherbereich gesetzt wurden, der Reihe nach gewählt (wenn H = V = 0 ist, wurde die Berechnung bereits in dem Schritt 3 abgeschlossen). Wenn die Werte von H von ihrem kleinsten Wert zu ihrem größten Wert und die Weite von V und von ihrem kleinsten Wert bis zu ihrem größten Wert nacheinander durch jedes Inkrement verändert werden (d. h., der kleinste Wert von Hmin, der größte ist Hmax, wenn der Inkrementwert Kh ist, verändert sich der Wert von gemäß H = Hmin, Hmin + Kh, ... bis der größte Hmax erreicht ist, der kleinste Wert von V ist Vmin, der größte Vmax, wenn der Inkrementwert Kh ist, verändert sich der Wert von V gemäß V = Vmin, Vmin + Kv ...), wird, da (X@ - H, Y@ - V) die Adressenansammlung der schwarzen Pixel des neuen registrierten Fingerabdruckes nach der parallelen Versetzung des neuen registrierten Fingerabdruckes wird, eine Verarbeitung identisch zu dem Schritt W3 für jeden Satz von {S, H, V} ausgeführt, und die Übereinstimmungsrate in Speicher gespeichert.

Schritt W5 (Prüfung des nicht verarbeiteten S):

Wenn ein Wert eines nicht verarbeiteten S vorhanden ist, wird auf den Schritt W1 übergegangen.
Wenn kein Wert eines nicht verarbeiteten S vorhanden ist, wird auf den Schritt W6 übergegangen.

Schritt W 6 (Entscheidung der größten Übereinstimmungsrate):

Für jedes {S, H, V,} werden gemäß jedem Wert von S unter Veränderung in H = Hmin ~ Hmax, V = Vmin ~ Vmax die Werte von S, H, und V, wenn die Werte von Nm, Nc erhalten werden, wenn
T = Nm/Nc
ist, groß, und als Ausgangsinformation gesetzt. Wenn nur ein Satz von S, H und V jeweils eingegeben wird, wird die aktuelle Rate der Übereinstimmung als Ausgangsinformation gesetzt.
(Ende der Prozedur W).

Anmerkungen W(1):

Der Wert von Tci (i = 1, 2, ... k) in dem Schritt W3b ist 0 ≤ Tci ≤ 1. Er kann jedoch beispielsweise wie folgt bestimmt werden. Wenn die Anzahl aller schwarzen Pixel eines modifizierten Bildes eines registrierten Fingerabdruckes auf Nc gesetzt ist, zeigt Nci/Nc (i = 1, 2, ... k) den Zustand des Verarbeitungsfortschrittes an, und die Grenzen sind 0 ≤ Nci/Nc ≤ 1. Da Nci ansteigt und sich Nc annähert, weil Nmi/Nci sich Nm/Nc annähert, weiches die Übereinstimmungsrate im Bezug auf den aktuell geprüften Satz {S, H, V} ist, kann Tci so gesetzt werden, daß Nci so groß wie möglich ist. Je größer Tci wird, desto breiter werden die Grenzen für eine vorzeitigen Abbruch. Dieses ergibt eine erhebliche Auswirkung auf die Verringerung der Menge der erforderlichen Verarbeitung. Dieser Vorteil wird jedoch durch den Umstand aufgewoben, daß aufgrund der Häufigkeit, mit welcher Fehler in der Erkennung erzeugt werden, es notwendig ist, einen geeigneten Wert für Tci zu setzen. Die maximale Häufigkeit dieser Berechnung wird gemäß dem gesetzten Wert von k bestimmt (wenn ein vorzeitiger Abbruch eines Vergleichs einmal ausgeführt wird, ist die Berechnung für die Möglichkeit eines vorzeitigen Abbruches für die Werte von {S, H, V} nach diesem Punkt nicht erforderlich.) Es ist erforderlich, einen konkreten Wert Tci gemäß den Eigenschaften des gewünschten Bildes zu setzen. Ferner ist, wenn der Bedingungsausdruck, welcher die Grenzwerte des vorzeitigen Abbruches des Vergleichs setzt, auch die vorzeitige Übereinstimmungsanpassung setzt, der Bedingungsausdruck nicht auf das in der Prozedur W dargestellte Beispiel beschränkt.

Anmerkungen W(2):

Der Wert von Ncd und Td in dem Schritt B 3b wird beispielsweise wie folgt bestimmt. Der Wert von Ncd wird unterhalb dem von Ne, welcher der Nc im Bezug auf die Anzahl aller Pixel (Nc) des modifizierten Bildes des registrierten Fingerabdruckes gesetzt, und wird auf einen Wert nahe Nc gesetzt. Hier kann, wenn N nicht im voraus bekannt ist, ein angenommener Wert verwendet werden. Der Wert von Td ist kleiner als 1 und wird auf einem Wert in der Nähe von 1 gesetzt. Wenn der Wert von Td klein gemacht wird, treten, da die Auswirkung auf die Verringerung der Verarbeitung erheblich ist, häufig Fehler in der Erkennung auf.
Eine Verarbeitung gemäß der Angabe einer vorzeitigen Entscheidung kann zur Reduzierung der Zeit der Verarbeitung des ersten Schrittes angewendet werden, wenn beispielsweise der inkrementale Wert von {S, H, V} in Schritt 2 ausgeführt wird.
Anmerkungen W(3): Das Verfahren von Schritt W2 ist wie folgt. Für alle Adressen (XR, YR) im Schritt W2 ist die neue Adresse nach der parallelen Versetzung, um den angenäherten Mittelpunkt (XRC, YRc) des registrierten Fingerabdruckes mit dem angenäherten Mittelpunkt (XTC, YTC) des zu testenden Fingerabdruckes übereinstimmend zu machen
XR# = XR - (XRC - XTC)
YR# = YR - (YRC - YTC)
und XR#, YR#) wird zur neuen Adresse. Anschließend wird die Koordinatenachsendrehung von S Grad um (XTC, YTC) ausgeführt. Dieses kann erzielt werden gemäß
XR@ = (XR# - XTC)cos(S) + (YR# - YTC)sin(S) + XTC = (XR - XRC)cos(S) + (YR - YRC)sin(S) + XTC
YR@ = - (XR# - XTC)sin(S) + (YR# - YTC)cos(S) + XTC = - (XR - XRC)sin(S) + (YR - YRC)cos(S) + XTC
Hier können die Werte der trigonometrischen Sinus- und Kosinusfunktionen die Werte der Grenzwerte der Veränderung des vorgesetzten Winkels S enthalten.

XIII. Ablauf der Registrierungsverarbeitung und Vergleichsverarbeitung

Der Ablauf der Registrierungsverarbeitung und der Vergleichsverarbeitung eines Fingerabdruckes ist in Fig. 17 dargestellt. Die Registrierungsverarbeitung ist der Prozeß der Registrierung der Registrierungsinformation eines Fingerabdruckes im Speicher 6 der Bildverarbeitungsvorrichtung 1. Eine Vergleichsverarbeitung ist der Prozeß der Beurteilung der Übereinstimmung eines zu testenden Fingerabdruckes mit einem registrierten Fingerabdruck. Eine Abkürzung des Ablaufs oder Eingabe des Fingerabdruckes über eine Registrierungs- oder Vergleichsverarbeitung ist in der nachstehenden Prozedur Z dargestellt.

(Prozedur Z)

Die Schritte ZA 1 bis ZA 5 sind gemeinsame Prozesse der Registrierungsverarbeitung und der Vergleichsverarbeitung.

Schritt ZA 1:

Eingabe eines Fingerabdruckes von einer Bildeingabevorrichtung 2 in den Bildspeicher 4.

Schritt ZA 2:

Glätten des Grauskalenbildes des Fingerabdruckes in dem Bild 10 des Bildspeichers 4.

Schritt ZA 3:

Binärisierung und Hintergrundtrennung des Bildes 10 mittels der Prozedur B.
Schritt ZA 4:
Bestimmen des angenäherten Mittelpunktes des Fingerabdruckbildes im Bild 10.
(Ende der Schritte ZA 1 bis 4)
Die nachfolgende Verarbeitung ist für die Registrierungs- und Vergleichsverarbeitung getrennt.
Die Schritte ZR 1 ~ Schritt ZR 2 sind die Registrierungsverarbeitung und die Aufzeichnung der registrierten Information des registrierten Fingerabdrucks im Speicher 6.

Schritt ZR 1:

Die Verschmälerungsverarbeitung innerhalb der Fingerabdruckfläche wird an dem binären Bild (primären Bild) des registrierten Bildes im Bild 10 durchgeführt, und es wird ein modifiziertes Bild des registrierten Fingerabdruckes (primäres modifiziertes Bild) erhalten.

Schritt ZR 2:

Die Verarbeitung der registrierten Information des registrierten Fingerabdruckes wird ausgeführt (Prozedur R).
(Ende der Schritte ZR 1 bis ZR 2).
Die Schritte 2C 1 ~ 2C 2 werden für den Fall der Vergleichsverarbeitung ausgeführt und führen den Vergleich des zu testenden Fingerabdruckes mit dem registrierten Fingerabdruck durch.

Schritt ZC 1:

Die Verschmälerung wird mit der Fingerabdruckfläche des binärisierten Bildes des getesteten Fingerabdruckes (sekundäres Bild) im Bild 10 durchgeführt, und es wird ein modifiziertes Bild des zu testenden Fingerabdruckes (sekundäres modifiziertes Bild) erhalten.

Schritt ZC 2:

Eine Entscheidung bezüglich der Übereinstimmung des registrierten Fingerabdruckes mit dem getesteten Fingerabdruck erfolgt durch die Vergleichverarbeitung (Prozedur C, Prozedur W).
(Ende der Schritte 2C 1 bis 2C 2)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann wie folgt beispielsweise ohne Einschränkung der effektiven Nutzung der vorliegenden Erfindung erweitert oder verändert werden. Ferner sollen bezüglich des Verfahrens der Bildeingabe, der Glättung, der Binärisierungsverarbeitung, der Hintergrundtrennungsverarbeitung, der Korrekturverarbeitung, der Verarbeitung zum Bestimmen des angenäherten Mittelpunktes, der Verschmälerungsverarbeitung, und des Verfahrens der Berechnung der Übereinstimmung und Nichtübereinstimmung in der Vergleichsverarbeitung, die Ansprüche der vorliegenden Anmeldung nicht durch die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingeschränkt sein, sondern Varianten oder Erweiterungen, welche irgendein anderes Verfahren (d. h. ein konventionelles Verfahren) verwenden, oder teilweise Weglassungen sind ebenfalls möglich. Das Verfahren zum Setzen der X- und Y-Koordinaten ist optional. Wenn bei dem Positionsabgleich die Verschiebung in der Rotation klein genug ist, so daß sie ignoriert werden kann, werden nur diejenigen Fehler in der Erkennung, für welche eine parallele Versetzung möglich ist, geprüft, und die Positionierung der Bilder in der Weise, daß die größte Übereinstimmungsrate erzielt wird, detektiert. In dem Schritt W2 der Prozedur W, kann, wenn die Umwandlung, welche die Rotations- und Parallelversetzung ausführt, durchgeführt ist, der Ausdruck für den Erhalt von XR@ und YR@ verwendet werden. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken. Beispielsweise ist es auch möglich,
XR@ = XR·cos(S) + YR·sin(S)
YR@ = - XR·sin(S) + YR·cos(S)
zu verwenden.
Ferner ist die Anwendung einer Koordinatentransformation oder geometrischen Transformation nicht eingeschränkt. Der für den Vergleich erforderliche Verarbeitungsaufwand kann aufgrund der Bereitstellung eines Wertes für die Ausführung einer Rotations- und Parallelverschiebung der Unterschablone als registrierte Information (in diesem Falle nimmt die Speichermenge zu) verringert werden.
In den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung der vorliegenden Beschreibung wird der Fall, in welchem das Bild ein Fingerabdruck ist, offenbart, wobei jedoch unter der Voraussetzung, daß das Bild aus Linien besteht, die vorliegende Erfindung entsprechend angewendet werden kann. Zusätzlich kann, obwohl in den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Fall dargestellt wurde, in welchem nur ein zu testender Fingerabdruck mit nur einem registrierten Fingerabdruck verglichen wird, die vorliegende Erfindung auch dazu genutzt werden, um ein zu testendes Fingerabdruckbild mit zwei oder mehr registrierten Fingerabdrücken zu vergleichen, und aus der Gruppe der registrierten Fingerabdrücke das Bild herausfinden, mit welchem der getestete Fingerabdruck die größte Übereinstimmungsrate aufweist. Die Klassifizierung der Unterschablone und der Nicht-Unterschablone ist nicht beschränkt und Erweiterungen, wie z. B. die Klassifizierung keiner oder die Einstellung vieler Klassifikationen sind möglich.

Auswirkungen der vorliegenden Erfindung

In der vorliegenden Erfindung ist es, da der Breitenanzeigewert der Verschmälerungsverarbeitung, welche auf das primäre Bild 1 (d. h., das registrierte Fingerabdruckbild) angewendet wird, kleiner gemacht werden kann als der Breitenanzeigewert, der auf das sekundäre Bild 2 angewendeten Verschmälerungsverarbeitung (d. h. das Testfingerabdruckbild) in dem Falle, in welchem die ursprünglichen Objekte des registrierten Fingerabdruckes und des getesteten Fingerabdruckes dieselben sind, möglich, die Linienbreite des primären modifizierten Bildes kleiner als die Linienbreite des sekundären modifizierten Bildes in jedem entsprechenden Bereich zu machen. Deshalb werden, wenn die individuellen schwarzen Pixel des primären modifizierten Bildes, welches die registrierte Information des primären Bildes ist, mit den individuellen Pixeln des zweiten modifizierten Bildes, welches die Information auf der Basis des zweiten Bildes ist, verglichen werden, die folgenden Auswirkungen erhalten. 1) Da der Vergleich der zwei Bilder ohne die Verwendung der charakteristischen Punkte eines Bildes möglich ist, ist komplizierte Bildkorrekturverarbeitung (d. h., die Korrektur unter Verwendung von Linienrichtungen), welche für die Extraktionen der charakteristischen Punkte erforderlich ist, nicht notwendig. 2) Da die Linienbreite des primären Bildes kleiner als die Linienbreite des sekundären Bildes gesetzt werden kann, werden in dem Falle, in welchem das primäre Bild und das sekundäre Bild von dem selben Objekt erhalten werden, die durch Positionsversetzungen der Bilder bewirkten Fehler reduziert. 3) Da die Anzahl schwarzer Pixel in einem Bild, welches einer Verschmälerungsverarbeitung unterworfen wurde, kleiner als die Gesamtanzahl der schwarzen Pixel in dem Originalbild ist, ist die für die registrierte Information erforderliche Speichermenge kleiner als die zum Speichern von dessen Originalbild.
Durch die Einführung des Grades einer Nichtübereinstimmung zwischen zwei Bildern, wird es möglich zwei Bilder auf der Basis eines Vergleichs der schwarzen Pixel des registrierten Bildes gegen diejenigen des getesteten Bildes zu vergleichen. Demzufolge wird die Verarbeitung, welche für den Positionsabgleich erforderlich ist, im Vergleich zu dem Fall erheblich reduziert, wenn alle schwarzen Pixel der zwei Bilder geprüft werden, oder die gesamten Bilder einschließlich der schwarzen und weißen Pixel geprüft werden. Da es möglich ist, einen vorzeitigen Abbruch eines nicht angewendeten Vergleichs beider Verarbeitung eines vorzeitigen Vergleichsabbruch durchzuführen, kann die Verarbeitungsmenge reduziert werden. Ferner kann aufgrund der Sprungverarbeitung der schwarzen Pixel der registrierten Information während eines Vergleichs die Vergleichsverarbeitung verringert werden. In der mehrschrittigen Vergleichsprozedur kann aufgrund der Einstellung der Größe des Positionsabgleichs der Bildinformation zu den mehreren Schritten, der Vergleich durch den ersten Schritt ausgeführt werden, welche die Bildinformation um eine vergleichsweise große Verschiebungsgröße für vergleichsweise große Grenzwerte verschiebt und durch den sekundären Schritt, welcher die Bildinformation um eine vergleichsweise kleine Verschiebungsgröße für vergleichsweise kleine Grenzwerte verschiebt oder durch eine Wiederholung dieser. Demzufolge kann im Vergleich zu dem Falle, in welchem die Bildinformation eines Bildes um eine kleine Größe für die gesamten Grenzwerte verschoben wird, die gesamte Verarbeitungsmenge verringert werden.
Aufgrund der Unterteilung und Mehrfacheinstellung der Unterschablone, gibt es keine Verringerung der Erkennungsgenauigkeit, und die Verarbeitungsmenge für den Positionsabgleich kann stärker verringert werden, als bei der Nutzung verbundener Unterschablonenbereiche. Aufgrund der Unterteilung und des Aufbaus von einer oder mehreren Nicht-Unterschablonen und Unterschablonenflächen, kann die Dateigröße für die Registrierung des Nicht-Schablonenabschnittes verringert werden.
In dem Falle, in welchem der Verdünnungsprozeß der vorliegenden Erfindung auf ein binäres Bild angewendet wird, kann, da die feine Linienführung eines binären Bildes durch die Verarbeitung der verbundenen Abschnitte schwarzer Pixel und durch die Verarbeitung, welche nicht aufgelöste Pixel als schwarze und weiße Pixel gemäß den Verdünnungsentscheidungsdaten für nicht aufgelöste Pixel klassifiziert, die Verdünnungsverarbeitung rasch ausgeführt werden. Ferner wird, da die Aufrechterhaltung der Verdünnung der schwarzen Pixel, wenn die Verdünnung der verbundenen Abschnitte der schwarzen Pixel durch Bezugnahme auf das originale binäre Bild ausgeführt wird, und, weil es möglich ist, die Verbindung der schwarzen Pixel beizubehalten, wenn nicht aufgelöste Pixel als schwarze oder weiße Pixel durch die Inhalte der Verdünnungsentscheidungsdaten für nicht aufgelöste Pixel und durch eine weitere Verarbeitung klassifiziert werden, ein Vorteil dahin geboten, daß die Aufrechterhaltung der Verbindung der schwarzen Pixel in dem verdünnten Bild leicht beibehalten werden kann.
Aus dem Bilddatenspeicherungsprozeß kann die Menge der registrierten Information eines Fingerabdruckes reduziert werden. Ferner kann aufgrund der Prozedur für die Teiltransformation eines registrierten Bildes die registrierte Informationsmenge des Fingerabdruckes reduziert und die Vergleichsverarbeitungsmenge ebenfalls verringert werden.

Claims

1. Bildverarbeitungsverfahren, mit dem entschieden wird, ob ein Primärbild, das einen ersten Fingerabdruck darstellt, und ein Sekundärbild, das einen zweiten Fingerabdruck darstellt, den gleichen Ursprung haben, wobei das Primär und das Sekundärbild Schwarz-Pixel, die Linien bilden, und Weiß-Pixel aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

- Speichern des Primärbildes in einem Speicher, wobei den Schwarz-Pixeln Schwarz-Pixel-Adressen in dem Speicher zugeordnet sind;

- Verschmälern jeder Linienbreite von Schwarz-Pixeln des Primärbildes in dem Speicher, um ein verschmälertes Primärbild herzustellen;

- Speichern des Sekundärbildes in dem Speicher, wobei den Schwarz-Pixeln Schwarz-Pixel-Adressen in dem Speicher zugeordnet sind;

- Verschieben von Schwarz-Pixel-Adressen des verschmälerten Primärbildes in vorgegebenen Versetzungsbereichen durch Koordinatenumwandlung, um ein verschobenes Primärbild herzustellen, wobei das verschobene Primärbild Schwarz-Pixel aufweist, denen Schwarz-Pixel-Adressen zugeordnet sind;

- Bestimmen eines Grades der Übereinstimmung an einem Prüfpunkt, nachdem jedes Schwarz-Pixel des verschobenen Primärbildes mit jedem Schwarz-Pixel des Sekundärbildes verglichen worden ist, wobei der Prüfpunkt in der Mitte eines Vorgangs des Vergleichens aller Schwarz-Pixel des verschobenen Primärbildes mit Schwarz-Pixeln des Sekundärbildes unter Verwendung von Schwarz-Pixel- Adressen des verschobenen Primärbildes festgelegt wird und der Grad der Übereinstimmung an dem Prüfpunkt unter Verwendung einer Gesamtzahl zwischen den Schwarz-Pixeln des verschobenen Primärbildes und den Schwarz- Pixeln des Sekundärbildes übereinstimmender Schwarz-Pixel von einem Anfang bis zum Prüfpunkt berechnet wird; und wobei

- wenn der Grad der Übereinstimmung an dem Prüfpunkt unter einem vorgegebenen Schwellenwert an dem Prüfpunkt liegt, der Vorgang des Vergleichens für die Schwarz-Pixel des verschobenen Primärbildes endet und entschieden wird, dass das verschobene Primärbild und das Sekundärbild nicht den gleichen Ursprung haben, oder andernfalls:

- wenn der Grad der Übereinstimmung an dem Prüfpunkt nicht unter dem vorgegebenen Schwellenwert an dem Prüfpunkt liegt, der Vorgang des Vergleichens für verbleibende Schwarz-Pixel des verschobenen Primärbildes andauert, um einen Grad der Übereinstimmung zwischen den Schwarz-Pixeln des verschobenen Primärbildes und den Schwarz-Pixeln des Sekundärbildes zu bestimmen und zu entscheiden, ob das verschobene Primärbild und das Sekundärbild den gleichen Ursprung haben.

2. Bildverarbeitungsvorrichtung, mit der entschieden wird, ob ein Primärbild, das einen ersten Fingerabdruck darstellt, und ein Sekundärbild, das einen zweiten Fingerabdruck darstellt, den gleichen Ursprung haben, wobei das Primär- und das Sekundärbild Schwarz-Pixel, die Linien bilden, und Weiß-Pixel aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungsvorrichtung umfasst:

- eine Einrichtung zum Speichern des Primärbildes in einem Speicher, wobei den Schwarz-Pixeln Schwarz-Pixel-Adressen in dem Speicher zugeordnet sind;

- eine erste Verschmälerungseinrichtung, die jede Linienbreite von Schwarz-Pixeln des Primärbildes in dem Speicher verschmälert, um ein verschmälertes Primärbild herzustellen;

- eine Einrichtung zum Speichern des Sekundärbildes in einem Speicher, wobei den Schwarz-Pixeln Schwarz-Pixel-Adressen in dem Speicher zugeordnet sind;

- eine Vergleichseinrichtung, die Schwarz-Pixel-Adressen des verschmälerten Primärbildes in vorgegebenen Versetzungsbereichen durch Koordinatenumwandlung verschiebt, um ein verschobenes Primärbild herzustellen, wobei das verschobene Primärbild Schwarz-Pixel aufweist, denen Schwarz-Pixel-Adressen zugeordnet sind;

- eine Übereinstimmungs-Berechnungseinrichtung, die einen Grad der Übereinstimmung an einem Prüfpunkt bestimmt, nachdem jedes Schwarz-Pixel des verschobenen Primärbildes mit jedem Schwarz-Pixel des Sekundärbildes verglichen worden ist, wobei der Prüfpunkt in der Mitte eines Vorgangs des Vergleichens aller Schwarz-Pixel des verschobenen Primärbildes mit den Schwarz-Pixeln des Sekundärbildes unter Verwendung von Schwarz-Pixel-Adressen des verschobenen Primärbildes festgelegt wird und der Grad der Übereinstimmung an dem Prüfpunkt unter Verwendung einer Gesamtzahl zwischen den Schwarz-Pixeln des verschobenen Primärbildes und den Schwarz-Pixeln des Sekundärbildes übereinstimmender Schwarz-Pixel von einem Anfang bis zum Prüfpunkt berechnet wird; und wobei

- wenn der Grad der Übereinstimmung an dem Prüfpunkt unter einem vorgegebenen Schwellenwert an dem Prüfpunkt, der Vorgang des Vergleichens für die Schwarz-Pixel des verschobenen Primärbildes endet, und entschieden wird, dass das verschobene Primärbild und das Sekundärbild nicht den gleichen Ursprung haben,

3. Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Übereinstimmungs- Berechnungseinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass, nachdem ein Grad der Übereinstimmung an dem Prüfpunkt bestimmt worden ist, wenn der Grad der Übereinstimmung an dem Prüfpunkt über einem vorgegebenen Schwellenwert an dem Prüfpunkt liegt, die Übereinstimmungs-Berechungseinrichtung für die Schwarz-Pixel des verschobenen Primärbildes nicht fortfährt und festgestellt wird, dass das verschobene Primärbild den gleichen Ursprung hat wie das Sekundärbild.

4. Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vergleichseinrichtung des Weiteren enthält:

- eine erste Verschiebungseinrichtung, die jedes Schwarz-Pixel des Primärbildes, das verschmälert ist, um einen Satz erster vorgegebener Inkrementalwerte von Dreh-, Horizontal- und Vertikalversetzungen und einen Satz erster vorgegebener Versetzungsbereiche von Dreh-, Horizontal- und Vertikalversetzungen von Smin bis Smax, von Hmin bis Hmax bzw. Vmin bis Vmax verschiebt, um einen Satz von Dreh-, Horizontal- und Vertikal-Versetzungswerten Sa, Ha bzw. Va herzustellen, der einen Grad der Übereinstimmung in dem Satz erster vorgegebener Verlagerungsbereiche maximiert;

- eine zweite Verschiebungseinrichtung, die die Schwarz-Pixel des Primärbildes, das verschmälert ist, um einen Satz zweiter vorgegebener Inkrementalwerte von Versetzungen und einen Satz zweiter vorgegebener Bereiche von Dreh-, Horizontal- und Vertikalversetzungen von Sa-Da bis Sa+Da, Ha-Db bis Ha+Dh bzw. Va-Dv bis Va+Dv für Konstanten Da, Dh und Dv von dem Satz Dreh-, Horizontal- und Vertikalversetzungswerten ausgehend, der von der ersten Verschiebungseinrichtung hergestellt wurde, verschiebt, um einen Satz von Dreh-, Horizontal- und Vertikalversetzungswerten herzustellen, der den Grad der Übereinstimmung in dem Satz zweiter vorgegebener Versetzungsbereiche maximiert.

5. Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Übereinstimmungs- Berechnungseinrichtung des Weiteren enthält:

- eine zweite Verschmälerungseinrichtung, die die Breite jeder Linie des Sekundärbildes auf ein Pixel verschmälert, und wobei die zweite Verschmälerungseinrichtung enthält:

eine zweite Einrichtung, die umzuwandelnde Schwarz-Pixel auswählt, und

eine zweite Einrichtung, die die von der zweiten Auswähleinrichtung ausgewählten Schwarz-Pixel in Weiß-Pixel umwandelt, um ein verschmälertes Sekundärbild in dem Speicher zu erzeugen;

und wobei die Übereinstimmungs-Berechnungseinrichtung des Weiteren enthält:

- eine Nichtübereinstimmungs-Berechnungseinrichtung, die einen Grad der Nichtübereinstimmung zwischen dem verschmälerten Primärbild und dem verschmälerten Sekundärbild anhand jedes Schwarz-Pixels des verschmälerten Primärbildes und jedes Schwarz-Pixels des verschmälerten Sekundärbildes bestimmt, und

- eine Entscheidungseinrichtung, die unter Verwendung des Grades der Übereinstimmung und des Grades der Nichtübereinstimmung feststellt, ob das Verschiebungs-Primärbild und das Sekundärbild den gleichen Ursprung haben.

6. Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Verschmälerungseinrichtung ein Verdünnungsvorgang zum Verschmälern der Breite jeder Linie des Primärbildes auf ein Pixel zum Herstellen eines verschmälerten Primärbildes ist, und die Übereinstimmungs-Berechnungseinrichtung des Weiteren enthält:

- eine zweite Verschmälerungseinrichtung, die die Breite jeder Linie des Sekundärbildes auf ein Pixel verschmälert, und wobei die zweite Verschmälerungseinrichtung eine zweite Verdünnungseinrichtung enthält, die jede Linie des Sekundärbildes in dem Speicher auf ein Pixel verdünnt, um ein verschmälertes Sekundärbild herzustellen;

- eine Einrichtung, die den Grad der Übereinstimmung anhand einer Gesamtzahl zwischen den Schwarz-Pixeln des verschmälerten Primärbildes und des Sekundärbildes übereinstimmender Schwarz-Pixel in einem Vergleichsbereich in dem Speicher berechnet, und

- eine Nichtübereinstimmungs-Berechnungseinrichtung, die einen Grad der Nichtübereinstimmung zwischen dem verschmälerten Primärbild und dem verschmälerten Sekundärbild anhand jedes Schwarz-Pixels des verschmälerten Primärbildes und jedes Schwarz-Pixels des verschmälerten Sekundärbildes bestimmt;

wobei die Nichtübereinstimmungs-Berechnungseinrichtung enthält:

- eine Einrichtung, die eine Gesamtzahl von Schwarz-Pixeln des verschmälerten Primärbildes innerhalb des Vergleichsbereiches (Nc) berechnet,

- eine Einrichtung, die eine Gesamtzahl von Schwarz-Pixeln des verschmälerten Sekundärbildes innerhalb des Vergleichsbereiches (Tnc) berechnet,

- eine Einrichtung, die eine Gesamtzahl von zwischen dem verschmälerten Primärbild und dem Sekundärbild übereinstimmender Schwarz-Pixel innerhalb des Vergleichsbereiches (N m) berechnet, und

- eine Einrichtung, die den Grad der Nichtübereinstimmung bestimmt, indem der Wert Tnc-Nm /Nc berechnet wird.