JP2001014464A

JP2001014464A - 指紋画像処理装置及び指紋画像処理方法

Info

Publication number: JP2001014464A
Application number: JP11180629A
Authority: JP
Inventors: Junichi Funada; 純一船田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】汗腺孔のような隆線の抽出を妨げるものが存
在する場合でも、より正確に隆線を抽出する指紋画像処
理装置及び指紋画像処理方法を提供する。【解決手段】指紋画像を入力するためのスキャナーや
ライブスキャナーなどの画像入力手段１と、局所領域で
の隆線の流れる方向を抽出する方向抽出手段２と、方向
抽出手段２で得られた方向に沿って短冊型に画素を並べ
たウィンドウにおける各画素毎の濃淡を表す画素値に関
して順序づけする順序フィルタを各画素毎に施すフィル
タリング手段３と、フィルタリング手段３で得られたフ
ィルタリング後の指紋画像から特徴点を抽出する特徴抽
出手段４とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指紋照合や指紋分
類などの処理過程において、皮膚紋様画像から隆線や終
端分岐点などの照合に必要な情報を抽出するための指紋
画像処理装置及び指紋画像処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】指紋画像から照合に必要な端点や分岐点
といった特徴点を自動的に抽出する従来技術として、電
子情報通信学会論文誌に掲載された「マニューシャネッ
トワーク特徴による自動指紋照合〜特徴抽出過程〜」
（浅井ら、Ｖｏｌ．Ｊ７２−Ｄ−ＩＩ、Ｎｏ．５、ｐ
ｐ．７２４〜７３２（１９８９））に記載された方法
や、プロシーディングス・オブ・アイエスシーブイに記
載された「イメージフィルタデザインフォーフィンガー
プリントエンハンスメント」（（亀井ら、１０９〜１１
４ページ、（「ＩｍａｇｅＦｉｌｔｅｒＤｅｓｉｇ
ｎＦｏｒＦｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔＥｎｈａｎｃｅ
ｍｅｎｔ」、Ｋａｍｅｉｅｔａｌ．、Ｐｒｏｃ．
ｏｆＩＳＣＶ ’９５−Ｆｌｏｒｉｄａ、ｐｐ．１０
９〜１１４（１９９５））に記載された方法などがあ
る。

【０００３】上記従来技術においては、図４に示すよう
に、指紋の原画像を取り込むための画像入力手段１と、
方向抽出手段１により取り込んだ指紋の原画像から局所
領域毎に隆線の方向を求める方向抽出手段４１と、局所
領域毎に隆線間の間隔である隆線ピッチを求める隆線ピ
ッチ抽出手段４２と、この抽出された隆線ピッチと隆線
の方向とを強調するフィルタを原画像の局所領域毎に施
す画像強調手段４３と、画像強調手段４３からの出力画
像を二値化し、さらにこの二値化された画像データから
隆線を示す領域を芯線化する二値化芯線化手段４４と、
その芯線画像から隆線の端点や分岐点を抽出する特徴点
抽出手段４５とにより構成されている。

【０００４】ところが、画像入力手段１により取り込ん
だ指紋画像に対しこれらの処理を施すと、隆線上に存在
する汗腺孔の影響を受け特徴抽出の結果を誤ることがあ
る。特にライブスキャナーで採取された指紋画像は汗腺
孔がはっきり出現する傾向が強いので、汗腺孔の影響に
よる特徴抽出の誤りが増加する傾向にある。

【０００５】上記の問題を解決するための従来技術１と
して、以下に挙げる隆線抽出時に汗腺孔の影響を除去す
る幾つかの技術が提案されている。

【０００６】まず、第１の技術として、特徴抽出処理途
中で得られる芯線画像の情報を用いて汗腺孔を検出する
ことにより汗腺孔の影響を防ぐ技術が挙げられる。この
技術は、以下の公報により次のように開示されている。

【０００７】特開平０１−２１３７６４号公報によれ
ば、「指紋照合用辞書作成方法」が開示されている。こ
の技術は、芯線画像に対し互いに近傍にある２つの分岐
点を基に、その中間に隆線部の画素が存在する場合は汗
腺孔とみなすことで、それらの分岐点を擬似特徴点とみ
なすという技術である。

【０００８】特開平０２−０１７５７９号公報によれ
ば、「個人照合装置」が開示されている。この技術は、
芯線画像に対し任意の２つの分岐点間に垂直二等分線を
引き、その垂直二等分線がある画素数以内に二本の芯線
と交われば汗腺孔とみなし、それらの分岐点を最終的に
出力する特徴点から外す処理を行うという技術である。

【０００９】特開平０２−２９３９８２号公報によれ
ば、「個人照合装置」が開示されている。この技術は、
芯線画像に対して２次元のマスクで間引きを行い、汗腺
孔から生じた擬似特徴点を消すという技術である。

【００１０】また、第２の技術として、特徴抽出処理途
中で得られる二値画像の情報を用いて汗腺孔を検出し汗
腺孔の影響を防ぐ技術が挙げられる。この技術は、以下
の公報により開示されている。

【００１１】特開平０３−１８０９８２号公報におい
て、「指紋画像の細線化処理方法」が開示されている。
この技術は、二値画像で周辺画素との結合度を算出し結
合度が小さい画素を汗腺孔とみなし二値画像を補正し汗
腺孔領域を塗りつぶすという技術である。

【００１２】特開平０１−２１３７５７号公報におい
て、「汗腺の除去処理装置」が開示されている。この技
術は、二値画像から隆線幅を求め、その隆線幅に応じた
大きさでなおかつ中空部を有するマスクを設定しそのマ
スクを用いて二値画像から汗腺孔を検出し二値画像を塗
りつぶすという技術である。

【００１３】また、第３の技術として、特徴抽出処理途
中で得られる二値画像と芯線画像の情報を用いて汗腺孔
を検出し汗腺孔の影響を防ぐ技術が挙げられる。この技
術は、以下の公報により開示されている。

【００１４】特開昭６３−１５７２８６号公報におい
て、「指紋の汗腺検出装置」が開示されている。この技
術は、芯線画像に対し互いに近傍にある2つの分岐点で
元の濃淡画像においてそれらの分岐点の中間に隆線部の
画素が存在する場合は汗腺孔とみなしそれらの分岐点を
擬似特徴点とみなすという技術である。

【００１５】また、第４の技術として、原画像である濃
淡画像の情報を用いて汗腺孔を検出し汗腺孔の影響を防
ぐ技術が挙げられる。この技術は、以下の公報により開
示されている。

【００１６】特開平０５−２０５０３５において、「指
紋照合装置」が開示されている。この技術は、濃淡画像
から等高線を抽出し、等高線のループのうち条件の合う
ものを汗腺孔とみなして原画像を補正するという技術で
ある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、汗腺孔が図１６で示すように短い間隔で
連なって存在する場合、特徴抽出処理の際のピッチ抽出
において、真の隆線よりも細かなピッチが抽出されてし
まい、後の隆線強調処理で誤った強調が行われ、正しい
二値画像が得られないという問題が生じる。例えば、図
１４に示されるように、汗腺孔が単独で存在している場
合を用いて考えると、この場合に得られる芯線は、図１
５に示すような２つの分岐点が小さな距離で対向してい
るという状態ではなく、図１７に示すようなあたかも真
の隆線の約２倍の周期をもつ隆線が二本存在しているよ
うな状態として得られる。この場合、影響を受けている
芯線の両端に存在する分岐点は遠く離れており、自然に
存在する分岐点と芯線パターンだけからは判別できなく
なる。

【００１８】また、上記従来の技術で挙げた特開平０１
−２１３７６４号公報、特開平０２−０１７５７９号公
報、特開平０２−２９３９８２号公報、特開平０３−１
８０９８２号公報、特開平０１−２１３７５７号公報、
及び特開昭６３−１５７２８６号公報が開示するところ
の、汗腺孔の影響を防ぐ方法のうち芯線画像や二値画像
といった特徴抽出処理途中で得られる情報を用いる技術
においては、このような隆線強調後の誤った二値画像や
その二値画像から得られた芯線画像を汗腺孔検出に用い
ているため、汗腺孔の影響を除去することができないと
いった問題を有する。

【００１９】また、上記従来の技術で挙げた特開平０５
−２０５０３５号公報が開示するところの、原画像であ
る濃淡画像の情報を用いて汗腺孔を検出し汗腺孔の影響
を防ぐの方法では、修正が汗腺孔として検出された等高
線内の画素値を一様に隆線部分の画素値に近くなるよう
に変更するため、汗腺孔の検出を誤った場合、隆線を潰
してしまうことになり隆線抽出の妨げとなるという問題
を有する。

【００２０】本発明は、係る問題に鑑みなされたもの
で、汗腺孔のような隆線の抽出を妨げるものが存在する
場合でも、より正確に隆線を抽出する指紋画像処理装置
及び指紋画像処理方法を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】係る目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、指紋画像を形成する画素と
同等の寸法及び形状を持つ領域を一つの単位領域とし、
該単位領域を複数組み合わせることにより形成された数
種類のフィルタの内、指紋画像の局所領域毎に含まれる
隆線の方向に沿ったフィルタにおける所定の単位領域を
指紋画像上の画素に重ねるように指紋画像上に該フィル
タを設定するフィルタ設定手段と、該フィルタの所定の
単位領域に重なる該画素の画素値を、該フィルタに重な
る全ての画素毎の画素値の内、所定の条件を満たす画素
値に更新する画素更新手段と、該更新された指紋画像に
おける隆線の特徴を抽出する特徴抽出手段とを有するこ
とを特徴とする。

【００２２】また、請求項２記載の発明は、指紋画像を
取り込む画像入力手段と、指紋画像を複数の局所領域に
分割する分割手段と、複数の局所領域毎に含まれる隆線
の方向を抽出する方向抽出手段と、指紋画像を形成する
画素と同等の寸法及び形状を持つ領域を一つの単位領域
とし、該単位領域を複数組み合わせることにより形成さ
れた数種類のフィルタの内、方向抽出手段により抽出さ
れた隆線方向に沿ったフィルタにおける所定の単位領域
を指紋画像上の画素に重ねるように指紋画像上に該フィ
ルタを設定するフィルタ設定手段と、該設定されたフィ
ルタに重なる複数の画素毎の画素値をそれぞれ特定する
画素値特定手段と、該特定されたフィルタ下の画素にお
ける画素値の内、所定の条件を満たす画素値を特定する
更新値特定手段と、フィルタの所定の単位領域に重なる
画素の画素値を、更新値特定手段により特定された画素
値に更新する画素値更新手段と、該更新された指紋画像
から隆線の特徴を抽出する特徴抽出手段とを有すること
を特徴とする。

【００２３】また、請求項３記載の発明は、指紋画像を
取り込む画像入力手段と、指紋画像を複数の局所領域に
分割する分割手段と、複数の局所領域毎に含まれる隆線
の方向を抽出する方向抽出手段と、指紋画像を形成する
画素と同等の寸法及び形状を持つ領域を一つの単位領域
とし、該単位領域を複数組み合わせることにより形成さ
れた数種類のフィルタの内、方向抽出手段により抽出さ
れた隆線方向に沿ったフィルタにおける所定の単位領域
を指紋画像上の画素に重ねるように指紋画像上に該フィ
ルタを設定するフィルタ設定手段と、該設定されたフィ
ルタに重なる複数の画素毎の画素値をそれぞれ特定する
画素値特定手段と、該特定されたフィルタ下の画素にお
ける画素値の内、所定の条件を満たす画素値を特定する
更新値特定手段と、フィルタの所定の単位領域に重なる
画素の画素値を、更新値特定手段により特定された画素
値に更新する画素値更新手段と、該更新された指紋画像
における隆線の領域を芯線化する隆線芯線化手段と、該
芯線化された隆線の特徴を抽出する特徴抽出手段とを有
することを特徴とする。

【００２４】また、請求項４記載の発明は、指紋画像を
取り込む画像入力手段と、指紋画像を複数の局所領域に
分割する分割手段と、複数の局所領域毎に含まれる隆線
の方向を抽出する方向抽出手段と、指紋画像を形成する
画素と同等の寸法及び形状を持つ領域を一つの単位領域
とし、該単位領域を複数組み合わせることにより形成さ
れた数種類のフィルタの内、方向抽出手段により抽出さ
れた隆線方向に沿ったフィルタにおける所定の単位領域
を指紋画像上の画素に重ねるように指紋画像上に該フィ
ルタを設定するフィルタ設定手段と、該設定されたフィ
ルタに重なる複数の画素毎の画素値をそれぞれ特定する
画素値特定手段と、該特定されたフィルタ下の画素にお
ける画素値の内、所定の条件を満たす画素値を特定する
更新値特定手段と、フィルタの所定の単位領域に重なる
画素の画素値を、更新値特定手段により特定された画素
値に更新する画素値更新手段と、画素値更新手段により
指紋画像を構成する全ての画素の画素値が更新されたか
否かを判別する更新判別手段と、複数の局所領域毎に含
まれる隆線の方向を画素値更新手段により更新された指
紋画像の画像パターンから改めて抽出する方向再抽出手
段と、該更新判別手段により指紋画像を構成する全ての
画素の画素値が更新されたことが判別された場合、方向
再抽出手段により抽出された隆線の方向を基に、局所領
域内の隆線間の距離を画素値更新手段により更新された
指紋画像の画像パターンから求める隆線ピッチ抽出手段
と、隆線ピッチ抽出手段により求められた隆線間の距離
及び方向再抽出手段により得られた隆線の方向を基に、
画素値更新手段により更新された指紋画像の画像パター
ンを強調する画像強調手段と、該画像強調手段により得
られた指紋画像を二値化する二値化手段と、該二値化さ
れた指紋画像における隆線の領域を芯線化する隆線芯線
化手段と、隆線芯線化手段により芯線化された隆線の特
徴を抽出する特徴抽出手段とを有することを特徴とす
る。

【００２５】また、請求項５記載の発明は、指紋画像を
取り込む画像入力手段と、指紋画像を複数の局所領域に
分割する分割手段と、複数の局所領域毎に含まれる隆線
の方向を抽出する方向抽出手段と、指紋画像を形成する
画素と同等の寸法及び形状を持つ領域を一つの単位領域
とし、該単位領域を複数組み合わせることにより形成さ
れた数種類のフィルタの内、方向抽出手段により抽出さ
れた隆線方向に沿ったフィルタにおける所定の単位領域
を指紋画像上の画素に重ねるように指紋画像上に該フィ
ルタを設定するフィルタ設定手段と、該設定されたフィ
ルタに重なる複数の画素毎の画素値をそれぞれ特定する
画素値特定手段と、該特定されたフィルタ下の画素にお
ける画素値の内、所定の条件を満たす画素値を特定する
更新値特定手段と、フィルタの所定の単位領域に重なる
画素の画素値を、更新値特定手段により特定された画素
値に更新する画素値更新手段と、画素値更新手段により
指紋画像を構成する全ての画素の画素値が更新されたか
否かを判別する更新判別手段と、該更新判別手段により
指紋画像を構成する全ての画素の画素値が更新されたこ
とが判別された場合、方向抽出手段により抽出された隆
線の方向を基に、局所領域内の隆線間の距離を画素値更
新手段により更新された指紋画像の画像パターンから求
める隆線ピッチ抽出手段と、隆線ピッチ抽出手段により
求められた隆線間の距離及び方向抽出手段により得られ
た隆線の方向を基に、画素値更新手段により更新された
指紋画像の画像パターンを強調する画像強調手段と、該
画像強調手段により得られた指紋画像を二値化する二値
化手段と、該二値化された指紋画像における隆線の領域
を芯線化する隆線芯線化手段と、隆線芯線化手段により
芯線化された隆線の特徴を抽出する特徴抽出手段とを有
することを特徴とする。

【００２６】また、請求項６記載の発明によれば、請求
項１から３のいずれかに記載の指紋画像処理装置におい
て、特徴抽出手段は、複数の局所領域毎に含まれる隆線
の方向を改めて抽出し、該改めて抽出された隆線の方向
を基に、該隆線の特徴を抽出することを特徴とする。

【００２７】また、請求項７記載の発明によれば、請求
項１から３のいずれかに記載の指紋画像処理装置におい
て、特徴抽出手段は、方向抽出手段により抽出された隆
線の方向を基に、該隆線の特徴を抽出することを特徴と
する。

【００２８】また、請求項８記載の発明によれば、請求
項１から７のいずれかに記載の指紋画像処理装置におい
て、特徴抽出手段は、隆線の端点及び分岐点の情報を抽
出することを特徴とする。

【００２９】また、請求項９記載の発明によれば、請求
項１から８のいずれかに記載の指紋画像処理装置におい
て、フィルタにおける所定の単位領域は、該フィルタの
中心に位置付けられた単位領域であることを特徴とす
る。

【００３０】また、請求項１０記載の発明によれば、請
求項１から９のいずれかに記載の指紋画像処理装置にお
いて、所定の条件は、フィルタに重なる全ての画素毎に
おける画素値の内、大きさが所定の順位になることであ
ることを特徴とする。

【００３１】また、請求項１１記載の発明によれば、請
求項１０記載の指紋画像処理装置において、フィルタに
おける所定の順位は、フィルタを構成する単位領域の数
の半分の順位であることを特徴とする。

【００３２】また、請求項１２記載の発明によれば、請
求項１から１１のいずれかに記載の指紋画像処理装置に
おいて、フィルタが、所定の方向には隆線の幅より小さ
な広がりを持ち、該方向と垂直な方向には汗腺孔の大き
さよりも大きな広がりを持つような形状を有し、フィル
タ設定手段は、方向抽出手段により抽出された隆線の方
向に汗腺孔の大きさよりも大きな広がりを持つ方向を設
定することを特徴とする。

【００３３】また、請求項１３記載の発明は、指紋画像
を形成する画素と同等の寸法及び形状を持つ領域を一つ
の単位領域とし、該単位領域を複数組み合わせることに
より形成された数種類のフィルタの内、指紋画像の局所
領域毎に含まれる隆線の方向に沿ったフィルタにおける
所定の単位領域を指紋画像上の画素に重ねるように指紋
画像上に該フィルタを設定するフィルタ設定工程と、該
フィルタの所定の単位領域に重なる該画素の画素値を、
該フィルタに重なる全ての画素毎の画素値の内、所定の
条件を満たす画素値に更新する画素更新工程と、該更新
された指紋画像における隆線の特徴を抽出する特徴抽出
工程とを有することを特徴とする。

【００３４】また、請求項１４記載の発明は、指紋画像
を取り込む画像入力工程と、指紋画像を複数の局所領域
に分割する分割工程と、複数の局所領域毎に含まれる隆
線の方向を抽出する方向抽出工程と、指紋画像を形成す
る画素と同等の寸法及び形状を持つ領域を一つの単位領
域とし、該単位領域を複数組み合わせることにより形成
された数種類のフィルタの内、方向抽出工程により抽出
された隆線方向に沿ったフィルタにおける所定の単位領
域を指紋画像上の画素に重ねるように指紋画像上に該フ
ィルタを設定するフィルタ設定工程と、該設定されたフ
ィルタに重なる複数の画素毎の画素値をそれぞれ特定す
る画素値特定工程と、該特定されたフィルタ下の画素に
おける画素値の内、所定の条件を満たす画素値を特定す
る更新値特定工程と、フィルタの所定の単位領域に重な
る画素の画素値を、更新値特定工程により特定された画
素値に更新する画素値更新工程と、該更新された指紋画
像から隆線の特徴を抽出する特徴抽出工程とを有するこ
とを特徴とする。

【００３５】また、請求項１５記載の発明は、指紋画像
を取り込む画像入力工程と、指紋画像を複数の局所領域
に分割する分割工程と、複数の局所領域毎に含まれる隆
線の方向を抽出する方向抽出工程と、指紋画像を形成す
る画素と同等の寸法及び形状を持つ領域を一つの単位領
域とし、該単位領域を複数組み合わせることにより形成
された数種類のフィルタの内、方向抽出工程により抽出
された隆線方向に沿ったフィルタにおける所定の単位領
域を指紋画像上の画素に重ねるように指紋画像上に該フ
ィルタを設定するフィルタ設定工程と、該設定されたフ
ィルタに重なる複数の画素毎の画素値をそれぞれ特定す
る画素値特定工程と、該特定されたフィルタ下の画素に
おける画素値の内、所定の条件を満たす画素値を特定す
る更新値特定工程と、フィルタの所定の単位領域に重な
る画素の画素値を、更新値特定工程により特定された画
素値に更新する画素値更新工程と、該更新された指紋画
像における隆線の領域を芯線化する隆線芯線化工程と、
該芯線化された隆線の特徴を抽出する特徴抽出工程とを
有することを特徴とする。

【００３６】また、請求項１６記載の発明は、指紋画像
を取り込む画像入力工程と、指紋画像を複数の局所領域
に分割する分割工程と、複数の局所領域毎に含まれる隆
線の方向を抽出する方向抽出工程と、指紋画像を形成す
る画素と同等の寸法及び形状を持つ領域を一つの単位領
域とし、該単位領域を複数組み合わせることにより形成
された数種類のフィルタの内、方向抽出工程により抽出
された隆線方向に沿ったフィルタにおける所定の単位領
域を指紋画像上の画素に重ねるように指紋画像上に該フ
ィルタを設定するフィルタ設定工程と、該設定されたフ
ィルタに重なる複数の画素毎の画素値をそれぞれ特定す
る画素値特定工程と、該特定されたフィルタ下の画素に
おける画素値の内、所定の条件を満たす画素値を特定す
る更新値特定工程と、フィルタの所定の単位領域に重な
る画素の画素値を、更新値特定工程により特定された画
素値に更新する画素値更新工程と、画素値更新工程によ
り指紋画像を構成する全ての画素の画素値が更新された
か否かを判別する更新判別工程と、複数の局所領域毎に
含まれる隆線の方向を画素値更新工程により更新された
指紋画像の画像パターンから改めて抽出する方向再抽出
工程と、該更新判別工程により指紋画像を構成する全て
の画素の画素値が更新されたことが判別された場合、方
向再抽出工程により抽出された隆線の方向を基に、局所
領域内の隆線間の距離を画素値更新工程により更新され
た指紋画像の画像パターンから求める隆線ピッチ抽出工
程と、隆線ピッチ抽出工程により求められた隆線間の距
離及び方向再抽出工程により得られた隆線の方向を基
に、画素値更新工程により更新された指紋画像の画像パ
ターンを強調する画像強調工程と、該画像強調工程によ
り得られた指紋画像を二値化する二値化工程と、該二値
化された指紋画像における隆線の領域を芯線化する隆線
芯線化工程と、隆線芯線化工程により芯線化された隆線
の特徴を抽出する特徴抽出工程とを有することを特徴と
する。

【００３７】また、請求項１７記載の発明は、指紋画像
を取り込む画像入力工程と、指紋画像を複数の局所領域
に分割する分割工程と、複数の局所領域毎に含まれる隆
線の方向を抽出する方向抽出工程と、指紋画像を形成す
る画素と同等の寸法及び形状を持つ領域を一つの単位領
域とし、該単位領域を複数組み合わせることにより形成
された数種類のフィルタの内、方向抽出工程により抽出
された隆線方向に沿ったフィルタにおける所定の単位領
域を指紋画像上の画素に重ねるように指紋画像上に該フ
ィルタを設定するフィルタ設定工程と、該設定されたフ
ィルタに重なる複数の画素毎の画素値をそれぞれ特定す
る画素値特定工程と、該特定されたフィルタ下の画素に
おける画素値の内、所定の条件を満たす画素値を特定す
る更新値特定工程と、フィルタの所定の単位領域に重な
る画素の画素値を、更新値特定工程により特定された画
素値に更新する画素値更新工程と、画素値更新工程によ
り指紋画像を構成する全ての画素の画素値が更新された
か否かを判別する更新判別工程と、該更新判別工程によ
り指紋画像を構成する全ての画素の画素値が更新された
ことが判別された場合、方向抽出工程により抽出された
隆線の方向を基に、局所領域内の隆線間の距離を画素値
更新工程により更新された指紋画像の画像パターンから
求める隆線ピッチ抽出工程と、隆線ピッチ抽出工程によ
り求められた隆線間の距離及び方向抽出工程により得ら
れた隆線の方向を基に、画素値更新工程により更新され
た指紋画像の画像パターンを強調する画像強調工程と、
該画像強調工程により得られた指紋画像を二値化する二
値化工程と、該二値化された指紋画像における隆線の領
域を芯線化する隆線芯線化工程と、隆線芯線化工程によ
り芯線化された隆線の特徴を抽出する特徴抽出工程とを
有することを特徴とする。

【００３８】また、請求項１８記載の発明によれば、請
求項１３から１５のいずれかに記載の指紋画像処理方法
において、特徴抽出工程は、複数の局所領域毎に含まれ
る隆線の方向を改めて抽出し、該改めて抽出された隆線
の方向を基に、該隆線の特徴を抽出することを特徴とす
る。

【００３９】また、請求項１９記載の発明によれば、請
求項１３から１５のいずれかに記載の指紋画像処理方法
において、特徴抽出工程は、方向抽出工程により抽出さ
れた隆線の方向を基に、該隆線の特徴を抽出することを
特徴とする。

【００４０】また、請求項２０記載の発明によれば、請
求項１３から１９のいずれかに記載の指紋画像処理方法
において、特徴抽出工程は、隆線の端点及び分岐点の情
報を抽出することを特徴とする。

【００４１】また、請求項２１記載の発明によれば、請
求項１３から２０のいずれかに記載の指紋画像処理方法
において、フィルタにおける所定の単位領域は、該フィ
ルタの中心に位置付けられた単位領域であることを特徴
とする。

【００４２】また、請求項２２記載の発明によれば、請
求項１３から２１のいずれかに記載の指紋画像処理方法
において、所定の条件は、フィルタに重なる全ての画素
毎における画素値の内、大きさが所定の順位になること
であることを特徴とする。

【００４３】また、請求項２３記載の発明によれば、請
求項２２記載の指紋画像処理方法において、フィルタに
おける所定の順位は、フィルタを構成する単位領域の数
の半分の順位であることを特徴とする。

【００４４】また、請求項２４記載の発明によれば、請
求項１３から２３のいずれかに記載の指紋画像処理方法
において、フィルタが、所定の方向には隆線の幅より小
さな広がりを持ち、該方向と垂直な方向には汗腺孔の大
きさよりも大きな広がりを持つような形状を有し、フィ
ルタ設定工程は、方向抽出工程により抽出された隆線の
方向に汗腺孔の大きさよりも大きな広がりを持つ方向を
設定することを特徴とする。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明による
指紋画像処理装置及び指紋画像処理方法の第１及び第２
及び第３の実施例を詳細に説明する。

【００４６】図１は、本発明による指紋画像処理装置及
び指紋画像処理方法の第１の実施例の主要構成を示すブ
ロック図である。図２は、本発明による指紋画像処理装
置及び指紋画像処理方法の第２の実施例の主要構成を示
すブロック図である。図３は、図２に示された本発明の
第２の実施例における具体的な構成例を示す図である。
図４は、従来技術における特徴抽出手段の具体的な実施
例を示す図である。図５は、本発明による指紋画像処理
装置及び指紋画像処理方法の第１の実施例における動作
の流れを示すフローチャート図である。

【００４７】また、図６は、方向抽出手段１により抽出
される隆線の方向の分類例を示す図である。図７は、隆
線の方向に対応する順序フィルタ（ウィンドウ）の種類
を示す図である。

【００４８】また、図８は、局所領域において汗腺孔が
独立して存在する例を示す図である。図９は、図８に示
された局所領域において、中心画素１１に汗腺孔を含む
ときの画素値を示す図である。図１０は、図９の中心画
素１１に対してフィルタリングを行った後の局所領域の
画像を示す図である。図１１は、図５のステップＳ４０
において、図９から図１０を導き出すための動作の流れ
を示すフローチャート図である。

【００４９】また、図１２は、局所領域において汗腺孔
が含まれないときの隆線に対するフィルタリングの例を
示す図である。図１３は、局所領域において汗腺孔が含
まれないときの谷線に対するフィルタリングの例を示す
図である。

【００５０】また、図１４は、局所領域において汗腺孔
が独立して存在する例を示す図である。図１５は、図１
４に示された局所領域を従来の技術により特徴抽出を行
ったときに得られる芯線の例を示す図である。図１６
は、局所領域において汗腺孔が連なって存在する例を示
す図である。図１７は、図１６に示された局所領域を従
来の技術により特徴抽出を行ったときに得られる芯線の
例を示す図である。

【００５１】また、図１８は、画像入力手段１により得
られた指紋画像の例を示す図である。図１９は、図１８
における指紋画像より隆線の方向抽出を行ったときの結
果の例を示す図である。

【００５２】また、図２０は、本発明による指紋画像処
理装置及び指紋画像処理方法の第３の実施例における動
作の流れを示すフローチャート図である。

【００５３】次に、本発明による第１の実施例について
図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本
発明の第１の実施の形態は、指紋画像を入力するための
スキャナーやライブスキャナーなどの画像入力手段１
と、局所領域での隆線の流れる方向を抽出する方向抽出
手段２と、方向抽出手段２で得られた方向に沿って短冊
型に画素を並べたウィンドウにおける各画素毎の濃淡を
表す画素値に関して順序づけする順序フィルタを各画素
毎に施すフィルタリング手段３と、フィルタリング手段
３で得られたフィルタリング後の指紋画像から特徴点を
抽出する特徴抽出手段４とを有する。

【００５４】方向抽出手段２は、画像入力手段１によっ
て入力された画像を２次元の局所領域に分割し局所領域
毎にそこに存在する隆線が流れる方向を検出する。具体
的には、浅井らによる「マニューシャネットワーク特徴
による自動指紋照合〜特徴抽出過程〜」（電子情報通信
学会論文誌、Ｖｏｌ．Ｊ７２−Ｄ−ＩＩ、Ｎｏ．５、ｐ
ｐ．７２４〜７３２（１９８９））に記載されているよ
うに、いくつかの方向毎に直線上の濃度変化累積値を測
定しその値が大きい方向を隆線の方向に直交する方向を
する方法や、河越らによる「弛緩法による指紋パターン
の分類」（情報処理学会第２２回（昭和５６年前期）全
国大会（１９８１））に記載されているように、局所領
域毎に抽出された方向パターンを弛緩法を用いて平滑化
する方法や、特開平０８−０７０９７号公報に記載され
ているように、局所領域内の各画素における画素値の勾
配ベクトルの分布の偏りを検出する方法や、特開平０５
−１８１９５６号公報に記載されているように、個々の
局所領域の方向抽出信頼度を定義しそこから計算される
エネルギー関数を最小化する事で方向パターンの平滑化
を行う方法などと同様の方法を用いて隆線の方向を検出
する。

【００５５】フィルタリング手段３は、図７で示すよう
な方向抽出手段２で検出された方向に対して長辺を持
ち、幅が隆線の幅よりも細い長方形、もしくはその方向
に平行な画素幅１の直線をウィンドウとする順序フィル
タを画像入力手段１によって入力された画像の全ての画
素に対して施す。順序フィルタとはウィンドウ内の画素
値を大きな順に並べたときに、あらかじめ決めておいた
順位になる画素値を処理対象の画素値として抽出するフ
ィルタで、中央値をとるメディアンフィルタなどがあ
る。本発明では隆線と谷線の境界ははっきりさせたまま
汗腺孔だけを平滑化し潰したいので順序フィルタのうち
メディアンフィルタを用いると良い。すなわち、フィル
タリング手段３は、方向抽出手段２で検出された方向に
応じてウィンドウを設定する画素値特定手段と、それら
の画素値からあらかじめ決めていた順序となる画素値を
特定する更新特定手段と、更新特定手段で特定された画
素値に処理対象となる画素の画素値を設定する画素値更
新手段とを有することにより実現することが可能であ
る。

【００５６】また、特徴抽出手段４は、指紋画像から照
合に必要な特徴を抽出する処理で、浅井らによる「マニ
ューシャネットワーク特徴による自動指紋照合--特徴抽
出過程--」（電子情報通信学会論文誌、Ｖｏｌ．Ｊ７２
−Ｄ−ＩＩ、Ｎｏ．５、ｐｐ．７２４〜７３２（１９８
９））や、亀井らによる「イメージフィルタデザインフ
ォーフィンガープリントエンハンスメント」（プロシー
ディングス・オブ・アイエスシーブイ、１０９〜１１４
ページ（「ＩｍａｇｅＦｉｌｔｅｒＤｅｓｉｇｎ
ＦｏｒＦｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔＥｎｈａｎｃｅｍｅ
ｎｔ」、Ｋａｍｅｉ、Ｐｒｏｃ．ｏｆＩＳＣＶ ’
９５−Ｆｌｏｒｉｄａ、ｐｐ．１０９〜１１４（１９９
５））などが開示する方法であり、図４に示した例など
の方法を用い実現する。

【００５７】次に、図１及び図５を参照して本第１の実
施例における指紋画像処理装置及び指紋画像処理方法の
動作について詳細に説明する。

【００５８】ステップＳ１０において画像入力手段１に
より入力された指紋画像は、方向抽出手段２とフィルタ
リング手段３へ供給される。方向抽出手段２は、ステッ
プＳ２０において、画像を局所領域に分割し、ステップ
Ｓ３０において、全ての局所領域についてそこに存在す
る隆線の方向を検出する。

【００５９】ここで、ステップＳ３０の隆線の方向を検
出する処理において、例えば、入力画像の解像度が２０
ｐｉｘｅｌ／ｍｍで局所領域として正方形の領域を用い
るとすると、局所領域の隆線パターンを一つの方向で代
表するのに必要かつ十分な面積となるためには、局所領
域の一辺の長さを８〜３２ｐｉｘｅｌ程度とする必要が
ある。

【００６０】そして、浅井らによる「マニューシャネッ
トワーク特徴による自動指紋照合〜特徴抽出過程〜」
（電子情報通信学会論文誌、Ｖｏｌ．Ｊ７２−Ｄ−Ｉ
Ｉ、Ｎｏ．５、ｐｐ．７２４〜７３２（１９８９））、
または河越らによる「弛緩法による指紋パターンの分
類」（情報処理学会第２２回（昭和５６年前期）全国大
会（１９８１））、または、特開平０８−０７０９７号
公報、または特開平０５−１８１９５６号公報などに記
載されている方法を用いて全ての局所領域についてそれ
ぞれの隆線方向を抽出する。

【００６１】ここで、画像入力手段１により入力され
た、全体の指紋画像の例を図１８に示す。また、図１８
の指紋画像を基に、ステップＳ３０により抽出された隆
線の方向情報の例を図１９に示す。この抽出された局所
領域毎の方向情報はフィルタリング手段３へ供給され
る。

【００６２】次に、ステップＳ４０において、ステップ
Ｓ３０でフィルタリング手段３により抽出された隆線の
方向に長辺を持つ短冊状のウィンドウにより構成された
順序フィルタを、指紋画像データの全ての画素に対して
施す。

【００６３】この順序フィルタとなる具体的なウィンド
ウの方向と形状の例を図６、及び図７に示す。ここでは
方向を図６に示すように８方向に量子化して処理する場
合を考える。また、図６に示された方向に対応して、図
７に示すようなウィンドウを設定する。例えば、図６の
方向Ｄ１に対応するウィンドウを図７のウィンドウＷ
１、図６の方向Ｄ２に対応するウィンドウを図７のウィ
ンドウＷ２というように、その方向に沿った細長いウィ
ンドウを設定する。このウィンドウを用いて各画素毎に
順序フィルタを施す。

【００６４】この順序フィルタを用いた処理は、例えば
図８で示した画像の中心画素１１について処理するとき
を考えると、図９に示すように、ステップＳ３０で抽出
された方向がＤ２だとすると図７のＷ２のウィンドウを
適用する。この順序フィルタであるウィンドウＷ２上の
画素値の中から適切なものを選択することで、中心画素
１１の画素値を新たな画素値に更新する。

【００６５】図９では順序フィルタの一例であるメディ
アンフィルタを用いた例を示す。また、中心画素１１に
対して行った処理の結果を表した画像を図１０に示す。
本第１の実施例においては、順序フィルタにメディアン
フィルタを用いたが、本発明においては、順序フィルタ
をこのメディアンフィルタに限定されるものではなく、
画素値の値を適切な値に変更することが可能な順序フィ
ルタの全てを適用することが可能である。

【００６６】また、図５のステップＳ４０による図９か
ら図１０に示された中心画素１１が有する画素値を更新
する処理の流れを図１１のフローチャートー図を用いて
詳細に説明する。

【００６７】図１１のステップＳ４１においては、図９
に示されたように図５のステップＳ４により施した順序
フィルタのウィンドウ下にある全ての画素に対して画素
値を算出する。

【００６８】次に、ステップＳ４２において、ステップ
Ｓ４１で算出された各画素における画素値の内、大きさ
が中間の順位となる画素の画素値（中央値）を検知す
る。

【００６９】ステップＳ４３では、ウィンドウの中心に
位置付けられた中心画素１１の画素値を、ステップＳ４
２で検知された画素値（中央値）に更新する。このとき
に得られる局所領域の画像が、図１０に示された局所領
域である。

【００７０】その後、図５のステップＳ５０において、
全ての画素に対して図５のステップＳ４０の処理を行っ
たか否かを判別し、全ての画素の対してステップＳ４０
の処理を行っていない場合（ステップＳ５０のＮｏ）、
ステップＳ４０に戻り、別の画素に対して処理を実行す
る。これにより、ステップＳ４０の処理は、図１の画像
入力手段１により取り込まれた画像における全ての画素
に対して行われる。

【００７１】そしてステップＳ５０において、全ての画
素に対して処理を行ったことが判別された場合（ステッ
プＳ５０のＹｅｓ）、ステップＳ６０に移行し、図１０
に示されたようなフィルタリングが施された画像を特徴
抽出手段４へ供給し、指紋照合に必要な特徴の抽出処理
を行う。

【００７２】本第１の実施例においては、方向抽出手段
２により検知される方向の種類が８方向である例を挙げ
て説明したが、この方向の種類を１６方向や３２方向と
更に細かくした場合にも同様にウィンドウを設定するこ
とが可能であり、この設定されたウィンドウを用いてフ
ィルタリングを行うことが可能である。

【００７３】次に、本発明の第２の実施例について図面
を参照して詳細に説明する。図２を参照すると、本発明
の第２の実施例は、指紋画像を入力するためのスキャナ
ーやライブスキャナーなどの画像入力手段１と、局所領
域での隆線の流れる方向を抽出する方向抽出手段２と、
方向抽出手段２で得られた方向に沿って短冊型に画素を
並べたウィンドウにおける各画素毎の濃淡を表す画素値
に関して順序づけする順序フィルタを各画素毎に施すフ
ィルタリング手段３と、フィルタリング手段３で得られ
たフィルタリング後の指紋画像から特徴点を、方向抽出
手段２で得られた方向情報も用いて抽出する特徴抽出手
段４とを有する。

【００７４】ここで、上記の画像入力手段１と方向抽出
手段２とフィルタリング手段３とは、第１の実施例と同
様のものを用いることが可能である。また、特徴抽出手
段４は、原画像における局所領域毎の隆線方向の情報を
用いて指紋画像から照合に必要な特徴を抽出する処理を
実行する。

【００７５】この方向情報には方向抽出手段２で抽出さ
れた方向情報を用いることで、特徴抽出手段４では方向
抽出を行わないことを特徴とする。局所領域毎の隆線方
向を抽出する処理を含む特徴抽出手法として、浅井らに
よる「マニューシャネットワーク特徴による自動指紋照
合〜特徴抽出過程〜」（電子情報通信学会論文誌、Ｖｏ
ｌ．Ｊ７２−Ｄ−ＩＩ、Ｎｏ．５、ｐｐ．７２４〜７３
２（１９８９））や、亀井らによる「イメージフィルタ
デザインフォーフィンガープリントエンハンスメン
ト」（プロシーディングス・オブ・アイエスシーブイ、
１０９〜１１４ページ（「ＩｍａｇｅＦｉｌｔｅｒ
ＤｅｓｉｇｎＦｏｒＦｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔＥｎ
ｈａｎｃｅｍｅｎｔ」、Ｋａｍｅｉ、Ｐｒｏｃ．ｏｆ
ＩＳＣＶ’９５−Ｆｌｏｒｉｄａ、ｐｐ．１０９〜１
１４（１９９５））などが開示する方法がある。

【００７６】次に、本発明による指紋画像処理装置及び
指紋画像処理方法の第２の実施例における動作につい
て、図面を用いて詳細に説明する。この処理は、図１及
び図５に示した第１の実施例におけるステップＳ１０か
らステップＳ５０の処理と同様な動作に加え、ステップ
Ｓ６０において、ステップＳ３０において方向抽出手段
２で抽出された方向情報を特徴抽出に用い、ステップＳ
６０の処理では２度目となる方向抽出を行わないことを
特徴とする。

【００７７】上記の理由により、本第２の実施例では、
前述した第１の実施例の効果に加えて、ステップＳ３０
で抽出される方向情報をステップＳ６０において特徴抽
出手段４で用いるため、特徴抽出手段４で改めて方向抽
出の処理を行う必要が無くなり、データ処理量が削減で
きるという効果がさらに加えられる。

【００７８】また、図３を用いて、本第２の実施例の具
体例を詳細に説明する。これは図４に示した特徴抽出手
段４の主要構成を本実施の形態に組み込んだ例であり、
上記の理由により必要としない方向抽出手段４１を除外
した構成となっている。本第２の実施例は、指紋画像を
入力するためのスキャナーやライブスキャナーなどの画
像入力手段１と、局所領域での隆線の流れる方向を抽出
する方向抽出手段２と、方向抽出手段２で得られた方向
に沿って短冊型に画素を並べたウィンドウにおける各画
素毎の濃淡を表す画素値に関して順序づけする順序フィ
ルタを各画素毎に施すフィルタリング手段３と、フィル
タリング手段３から出力される汗腺孔が除去された画像
から局所領域毎に隆線間の間隔である隆線ピッチを求め
る隆線ピッチ抽出手段４２と、方向抽出手段２から出力
される局所領域毎の隆線の方向情報と隆線ピッチ抽出手
段４２から出力される局所領域毎の隆線のピッチ情報と
を用いて局所領域の画像を強調する画像強調手段４３
と、画像強調手段４３からの出力画像を二値化し、さら
にこの二値化された画像から隆線を示す領域を芯線化す
る二値化芯線化手段４４と、二値化芯線化手段４４で得
られた芯線画像から端点や分岐点といった特徴点を抽出
する特徴点抽出手段４５とを有して構成されている。

【００７９】本第２の実施例の処理における動作の流れ
は、本発明による第１の実施例の動作の流れを示した図
５のステップＳ６０における特徴抽出処理において、隆
線ピッチ抽出手段４２による局所領域での隆線毎の間隔
を求める処理と、画像強調手段４３によるフィルタリン
グ手段２より出力された画像の隆線と谷線との区別を強
調する処理に用いられる方向情報をステップＳ３０にお
いて求められた方向情報を用いることが特徴となる。こ
れにより、上述したように、改めて方向抽出の処理を行
う必要が無くなり、データ処理量が削減できるという効
果がさらに加えられる。

【００８０】よって、上述したように、本発明による指
紋画像処理装置及び指紋画像処理方法は、主要構成とし
て、画像入力手段１と、方向抽出手段２と、フィルタリ
ング手段と、特徴抽出手段４とを有し、画像入力手段１
で入力された画像から局所領域毎に隆線の方向抽出を行
いその方向に沿った細長い短冊型のウィンドウ（図７）
内の画素値に関する順序フィルタを画素毎に施すことで
入力された濃淡画像から汗腺孔を除去し、その画像に対
して特徴抽出を施す。

【００８１】各主要構成の具体的な動作は、画像入力手
段１は指紋を撮像しディジタル画像として取り込み、方
向抽出手段２は画像入力手段１により取り込まれた画像
の局所領域毎の隆線の方向を抽出し、フィルタリング手
段３は方向抽出手段２で得られた局所領域毎の隆線の方
向に沿って短冊型のウィンドウ内の画素値に関する順序
フィルタを画素毎に施し、特徴抽出手段４はフィルタリ
ング手段３より得られた出力画像から隆線とそのその隆
線の端点や分岐点となどの照合処理に必要な情報を抽出
することを特徴とする。

【００８２】また、本発明による指紋画像処理装置及び
指紋画像処理方法の第２の実施例においては、局所領域
毎に隆線の方向抽出を行いその方向に沿った細長い短冊
型のウィンドウ内（図７）の画素値に関する順序フィル
タを画素毎に施すことで入力された濃淡画像から汗腺孔
を除去し、その際用いた方向情報を汗腺孔を除去した濃
淡画像から特徴抽出を行う際にもそのまま利用する。

【００８３】本第２の実施例は、具体的に指紋を撮像し
ディジタル画像とする画像入力手段１と，局所領域の隆
線の方向を抽出する方向抽出手段２と、方向抽出手段２
で得られた方向に沿って短冊型のウィンドウ内の画素値
に関する順序フィルタを画素毎に施すフィルタリング手
段３とを有し、方向抽出手段２で得られた方向情報を用
いることで再び方向情報抽出を行わないことを特徴とす
る特徴抽出手段４とを有する。

【００８４】なお、上述の本発明による指紋画像処理装
置及び指紋画像処理方法の第１及び第２の実施例は、本
発明の好適な実施の一例であり、本発明の形態はこれに
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲において種々変形して実施することが可能である。

【００８５】例えば、針などの先尖ったものにより付け
られた傷などの、ごく小さな傷に対しても、本発明によ
る指紋画像処理装置及び指紋画像処理方法が有効である
ことはいうまでもなく当然である。

【００８６】また、隆線方向に対してある程度の角度を
有し、また隆線方向に平行な断面の幅がウィンドウの長
さの半分以下である切り傷などが画像入力手段１により
取り込んだ画像に含まれる場合に対して本発明による指
紋画像処理装置及び指紋画像処理方法を適用したときの
第３の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。

【００８７】本第３の実施例における指紋画像処理装置
及び指紋画像処理方法の主要構成は、図１及び図２に示
す主要構成と同様であり、また、本第３の実施例におけ
る主要処理動作は、図５に示した主要処理動作と同様で
あるが、図５のステップＳ３０における、方向抽出手段
２による隆線方向の抽出処理において、局所領域におけ
る隆線方向が正しいか否かを、この局所領域に隣接する
複数の局所領域の隆線方向を基に判別する処理を実行す
ることが、上記第１及び第２の実施例との相違点とな
る。

【００８８】図２０を参照すると、ステップＳ３０にお
いて、局所領域における隆線方向の候補をすべて抽出
し、ステップＳ３１において、ステップＳ３０で方向抽
出手段２により、この抽出された隆線方向の内、どの候
補が正しい方向であるかを、この傷が含まれた局所領域
の隆線方向をこの局所領域を取り囲む局所領域の方向に
より判別する。この判別された隆線方向を基にして、ス
テップＳ４０以降の特徴抽出手段４による処理におい
て、隆線ピッチの抽出や、指紋の特徴の抽出を行うこと
により、汗腺孔や針などによる小さな傷だけでなく、隆
線方向に対してある程度の角度を有し、また隆線方向に
平行な断面の幅がウィンドウの長さの半分以下である切
り傷などの影響を省くことが可能となる。

【００８９】よって、上記の処理を方向抽出手段２にお
いて実行することで、画像入力手段１により取り込んだ
指紋画像に切り傷などの隆線とは違うものが含まれてい
たとしても、より正確に隆線方向を抽出することが可能
となる。

【００９０】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明である指
紋画像処理装置及び指紋画像処理方法の効果は、単独で
存在する汗腺孔だけでなく、従来不可能であった連なっ
て複数存在するような汗腺孔の影響も受けず正しく特徴
抽出処理を行うことを可能にすることである。その理由
は、方向情報を用いて汗腺孔を潰すフィルタリング処理
を行うことにより、汗腺孔が連なって複数存在するよう
な場合にも、汗腺孔の影響を受けやすい隆線のピッチの
抽出が比較的正確に行うことが可能となる構成となって
いるからである。

【００９１】係る理由により、本発明による指紋画像処
理装置及び指紋画像処理方法の第１の実施例では、方向
抽出手段２で得られる隆線方向に対して平行な細長いウ
ィンドウを用いてフィルタリング手段３で順序フィルタ
を施す。細長いウィンドウを用いているので谷の部分で
はウィンドウのほとんどが谷となり画素値が大きく変わ
らず（図１３）、また隆線の部分でも同様にウィンドウ
のほとんどが隆線となり画素値が大きく変わらない（図
１２）。しかし汗腺孔の部分では図９のように汗腺孔を
またがるようなウィンドウとなるため、そのようなウィ
ンドウで黒画素よりの画素値を代表としてとるような順
序フィルタを施すと汗腺孔の部分の画素値を隆線領域の
画素値に近づけ、結果として汗腺孔を潰すことができ
る。

【００９２】また、順序フィルタはエッジを保存したま
ま平滑化を行うことができるのでウィンドウが谷の部分
と隆線の部分にかかった場合でも画像が潰れてしまうこ
とが少なくなり、汗腺孔の存在しない部分への影響を少
なくすることができる。これにより、特開平０５−２０
５０３５号公報が開示する方法で問題であった汗腺孔以
外の部分の隆線を潰してしまうことを防止することが可
能である。

【００９３】また、隆線のピッチの抽出の際に汗腺孔の
影響を受けにくい局所領域の方向情報を用いることで、
特開平０１−２１３７６４号公報や、特開平０２−０１
７５７９号公報や、特開平０２−２９３９８２号公報
や、特開平０３−１８０９８２号公報や、特開平０１−
２１３７５７号公報、特開昭６３−１５７２８６号公報
とは違い、連なった汗腺孔に対しても有効に働く指紋画
像処理装置及び指紋画像処理方法を提供することが可能
である。

【００９４】次に、本発明による指紋画像処理装置及び
指紋画像処理方法の第２実施例による効果について説明
する。本発明の第２の実施例では本発明による第１の実
施例の効果に加えて、方向抽出手段２で抽出される方向
情報を特徴抽出手段４で用いることにより、特徴抽出手
段４で改めて方向抽出を行う必要が無くなり、データ処
理量が削減することが可能な指紋画像処理装置及び指紋
画像処理方法を提供することが可能である。

【００９５】ここで、本発明による指紋画像処理装置及
び指紋画像処理方法の効果は、汗腺孔の影響を取り除く
ことだけでなく、例えば、針などの先尖ったものにより
付けられた傷などの、ごく小さな傷に対しても、同様な
効果を奏することが可能である。

【００９６】また、本発明による指紋画像処理装置及び
指紋画像処理方法の第３の実施例によれば、汗腺孔や針
などによる小さな傷だけでなく、隆線方向に対してある
程度の角度を有し、また隆線方向に平行な断面の幅がウ
ィンドウの長さの半分以下である切り傷などが画像入力
手段１により取り込んだ画像に含まれる場合に対して
も、該当する局所領域を取り囲む局所領域の隆線方向を
基に、正しい隆線方向を決定するため、より正確に隆線
方向を抽出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
である。

【図２】本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図
である。

【図３】本発明の第２の実施例の具体的な構成例を示す
ブロック図である。

【図４】従来から用いられている特徴抽出手段のブロッ
ク図である。

【図５】本発明の第１の実施例の動作を示すフローチャ
ート図である。

【図６】抽出された隆線方向が分類される方向の例を示
す図である。

【図７】順序フィルタを適用する際に隆線方向毎に割り
当てられるウィンドウの形状の例を示す図である。

【図８】汗腺孔が孤立して存在する例を示す図である。

【図９】汗腺孔が存在する領域でのフィルタリング手段
の動作を説明するための図である。

【図１０】汗腺孔を有するある画素に対してフィルタリ
ングを行った結果の例を示す図である。

【図１１】汗腺孔を有するある画素に対してフィルタリ
ングを行う処理の流れの一例を示すフローチャート図で
ある。

【図１２】汗腺孔が存在しない隆線上でのフィルタリン
グ手段の動作を説明するための図である。

【図１３】谷線上でのフィルタリング手段の動作を説明
するための図である。

【図１４】汗腺孔が孤立して存在する例を示す図であ
る。

【図１５】汗腺孔が孤立して存在する場合に従来の方式
で特徴抽出をしたときに得られる芯線の例を示すための
図である。

【図１６】複数の汗腺孔が連なって存在する例を示す図
である。

【図１７】複数の汗腺孔が連なって存在する場合に従来
の方式で特徴抽出をしたときに得られる芯線の例を示す
ための図である。

【図１８】指紋画像の例を示すための図である。

【図１９】局所領域毎に方向抽出を行った結果の例を示
すための図である。

【図２０】本発明の第３の実施例の動作を示すフローチ
ャート図である。

【符号の説明】

１画像入力手段２方向抽出手段３フィルタリング手段４特徴抽出手段１０画素１１中心画素２０局所領域２１指紋画像３０汗腺孔３１汗腺孔３２連なった汗腺孔４１方向抽出手段４２隆線ピッチ抽出手段４３画像強調手段４４二値化芯線化手段４５特徴点抽出手段Ｄ１〜Ｄ８隆線方向Ｗ１〜Ｗ８ウィンドウ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指紋画像を形成する画素と同等の寸法及
び形状を持つ領域を一つの単位領域とし、該単位領域を
複数組み合わせることにより形成された数種類のフィル
タの内、前記指紋画像の局所領域毎に含まれる隆線の方
向に沿ったフィルタにおける所定の単位領域を前記指紋
画像上の画素に重ねるように前記指紋画像上に該フィル
タを設定するフィルタ設定手段と、該フィルタの前記所定の単位領域に重なる該画素の画素
値を、該フィルタに重なる全ての前記画素毎の画素値の
内、所定の条件を満たす画素値に更新する画素更新手段
と、該更新された指紋画像における前記隆線の特徴を抽出す
る特徴抽出手段とを有することを特徴とする指紋画像処
理装置。
【請求項２】指紋画像を取り込む画像入力手段と、前記指紋画像を複数の局所領域に分割する分割手段と、前記複数の局所領域毎に含まれる隆線の方向を抽出する
方向抽出手段と、前記指紋画像を形成する画素と同等の寸法及び形状を持
つ領域を一つの単位領域とし、該単位領域を複数組み合
わせることにより形成された数種類のフィルタの内、前
記方向抽出手段により抽出された隆線方向に沿ったフィ
ルタにおける所定の単位領域を前記指紋画像上の画素に
重ねるように前記指紋画像上に該フィルタを設定するフ
ィルタ設定手段と、該設定されたフィルタに重なる複数の前記画素毎の画素
値をそれぞれ特定する画素値特定手段と、該特定された前記フィルタ下の前記画素における画素値
の内、所定の条件を満たす画素値を特定する更新値特定
手段と、前記フィルタの前記所定の単位領域に重なる前記画素の
画素値を、前記更新値特定手段により特定された画素値
に更新する画素値更新手段と、該更新された指紋画像から前記隆線の特徴を抽出する特
徴抽出手段とを有することを特徴とする指紋画像処理装
置。
【請求項３】指紋画像を取り込む画像入力手段と、前記指紋画像を複数の局所領域に分割する分割手段と、前記複数の局所領域毎に含まれる隆線の方向を抽出する
方向抽出手段と、前記指紋画像を形成する画素と同等の寸法及び形状を持
つ領域を一つの単位領域とし、該単位領域を複数組み合
わせることにより形成された数種類のフィルタの内、前
記方向抽出手段により抽出された隆線方向に沿ったフィ
ルタにおける所定の単位領域を前記指紋画像上の画素に
重ねるように前記指紋画像上に該フィルタを設定するフ
ィルタ設定手段と、該設定されたフィルタに重なる複数の前記画素毎の画素
値をそれぞれ特定する画素値特定手段と、該特定された前記フィルタ下の前記画素における画素値
の内、所定の条件を満たす画素値を特定する更新値特定
手段と、前記フィルタの前記所定の単位領域に重なる前記画素の
画素値を、前記更新値特定手段により特定された画素値
に更新する画素値更新手段と、該更新された指紋画像における前記隆線の領域を芯線化
する隆線芯線化手段と、該芯線化された前記隆線の特徴を抽出する特徴抽出手段
とを有することを特徴とする指紋画像処理装置。
【請求項４】指紋画像を取り込む画像入力手段と、前記指紋画像を複数の局所領域に分割する分割手段と、前記複数の局所領域毎に含まれる隆線の方向を抽出する
方向抽出手段と、前記指紋画像を形成する画素と同等の寸法及び形状を持
つ領域を一つの単位領域とし、該単位領域を複数組み合
わせることにより形成された数種類のフィルタの内、前
記方向抽出手段により抽出された隆線方向に沿ったフィ
ルタにおける所定の単位領域を前記指紋画像上の画素に
重ねるように前記指紋画像上に該フィルタを設定するフ
ィルタ設定手段と、該設定されたフィルタに重なる複数の前記画素毎の画素
値をそれぞれ特定する画素値特定手段と、該特定された前記フィルタ下の前記画素における画素値
の内、所定の条件を満たす画素値を特定する更新値特定
手段と、前記フィルタの前記所定の単位領域に重なる前記画素の
画素値を、前記更新値特定手段により特定された画素値
に更新する画素値更新手段と、前記画素値更新手段により前記指紋画像を構成する全て
の前記画素の前記画素値が更新されたか否かを判別する
更新判別手段と、前記複数の局所領域毎に含まれる前記隆線の方向を前記
画素値更新手段により更新された前記指紋画像の画像パ
ターンから改めて抽出する方向再抽出手段と、該更新判別手段により前記指紋画像を構成する全ての前
記画素の前記画素値が更新されたことが判別された場
合、前記方向再抽出手段により抽出された前記隆線の方
向を基に、前記局所領域内の隆線間の距離を前記画素値
更新手段により更新された前記指紋画像の画像パターン
から求める隆線ピッチ抽出手段と、前記隆線ピッチ抽出手段により求められた前記隆線間の
距離及び前記方向再抽出手段により得られた前記隆線の
方向を基に、前記画素値更新手段により更新された指紋
画像の画像パターンを強調する画像強調手段と、該画像強調手段により得られた指紋画像を二値化する二
値化手段と、該二値化された前記指紋画像における前記隆線の領域を
芯線化する隆線芯線化手段と、前記隆線芯線化手段により芯線化された前記隆線の特徴
を抽出する特徴抽出手段とを有することを特徴とする指
紋画像処理装置。
【請求項５】指紋画像を取り込む画像入力手段と、前記指紋画像を複数の局所領域に分割する分割手段と、前記複数の局所領域毎に含まれる隆線の方向を抽出する
方向抽出手段と、前記指紋画像を形成する画素と同等の寸法及び形状を持
つ領域を一つの単位領域とし、該単位領域を複数組み合
わせることにより形成された数種類のフィルタの内、前
記方向抽出手段により抽出された隆線方向に沿ったフィ
ルタにおける所定の単位領域を前記指紋画像上の画素に
重ねるように前記指紋画像上に該フィルタを設定するフ
ィルタ設定手段と、該設定されたフィルタに重なる複数の前記画素毎の画素
値をそれぞれ特定する画素値特定手段と、該特定された前記フィルタ下の前記画素における画素値
の内、所定の条件を満たす画素値を特定する更新値特定
手段と、前記フィルタの前記所定の単位領域に重なる前記画素の
画素値を、前記更新値特定手段により特定された画素値
に更新する画素値更新手段と、前記画素値更新手段により前記指紋画像を構成する全て
の前記画素の前記画素値が更新されたか否かを判別する
更新判別手段と、該更新判別手段により前記指紋画像を構成する全ての前
記画素の前記画素値が更新されたことが判別された場
合、前記方向抽出手段により抽出された前記隆線の方向
を基に、前記局所領域内の隆線間の距離を前記画素値更
新手段により更新された前記指紋画像の画像パターンか
ら求める隆線ピッチ抽出手段と、前記隆線ピッチ抽出手段により求められた前記隆線間の
距離及び前記方向抽出手段により得られた前記隆線の方
向を基に、前記画素値更新手段により更新された指紋画
像の画像パターンを強調する画像強調手段と、該画像強調手段により得られた指紋画像を二値化する二
値化手段と、該二値化された前記指紋画像における前記隆線の領域を
芯線化する隆線芯線化手段と、前記隆線芯線化手段により芯線化された前記隆線の特徴
を抽出する特徴抽出手段とを有することを特徴とする指
紋画像処理装置。
【請求項６】前記特徴抽出手段は、前記複数の局所領
域毎に含まれる前記隆線の方向を改めて抽出し、該改め
て抽出された前記隆線の方向を基に、該隆線の特徴を抽
出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記
載の指紋画像処理装置。
【請求項７】前記特徴抽出手段は、前記方向抽出手段
により抽出された前記隆線の方向を基に、該隆線の特徴
を抽出することを特徴とする請求項１から３のいすれか
に記載の指紋画像処理装置。
【請求項８】前記特徴抽出手段は、前記隆線の端点及
び分岐点の情報を抽出することを特徴とする請求項１か
ら７のいずれかに記載の指紋画像処理装置。
【請求項９】前記フィルタにおける前記所定の単位領
域は、該フィルタの中心に位置付けられた単位領域であ
ることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の
指紋画像処理装置。
【請求項１０】前記所定の条件は、前記フィルタに重
なる全ての画素毎における画素値の内、大きさが所定の
順位になることであることを特徴とする請求項１から９
のいずれかに記載の指紋画像処理装置。
【請求項１１】前記フィルタにおける前記所定の順位
は、前記フィルタを構成する単位領域の数の半分の順位
であることを特徴とする請求項１０記載の指紋画像処理
装置。
【請求項１２】前記フィルタが、所定の方向には前記
隆線の幅より小さな広がりを持ち、該方向と垂直な方向
には汗腺孔の大きさよりも大きな広がりを持つような形
状を有し、前記フィルタ設定手段は、前記方向抽出手段により抽出
された前記隆線の方向に汗腺孔の大きさよりも大きな広
がりを持つ方向を設定することを特徴とする請求項１か
ら１１のいずれかに記載の指紋画像処理装置。
【請求項１３】指紋画像を形成する画素と同等の寸法
及び形状を持つ領域を一つの単位領域とし、該単位領域
を複数組み合わせることにより形成された数種類のフィ
ルタの内、前記指紋画像の局所領域毎に含まれる隆線の
方向に沿ったフィルタにおける所定の単位領域を前記指
紋画像上の画素に重ねるように前記指紋画像上に該フィ
ルタを設定するフィルタ設定工程と、該フィルタの前記所定の単位領域に重なる該画素の画素
値を、該フィルタに重なる全ての前記画素毎の画素値の
内、所定の条件を満たす画素値に更新する画素更新工程
と、該更新された指紋画像における前記隆線の特徴を抽出す
る特徴抽出工程とを有することを特徴とする指紋画像処
理方法。
【請求項１４】指紋画像を取り込む画像入力工程と、前記指紋画像を複数の局所領域に分割する分割工程と、前記複数の局所領域毎に含まれる隆線の方向を抽出する
方向抽出工程と、前記指紋画像を形成する画素と同等の寸法及び形状を持
つ領域を一つの単位領域とし、該単位領域を複数組み合
わせることにより形成された数種類のフィルタの内、前
記方向抽出工程により抽出された隆線方向に沿ったフィ
ルタにおける所定の単位領域を前記指紋画像上の画素に
重ねるように前記指紋画像上に該フィルタを設定するフ
ィルタ設定工程と、該設定されたフィルタに重なる複数の前記画素毎の画素
値をそれぞれ特定する画素値特定工程と、該特定された前記フィルタ下の前記画素における画素値
の内、所定の条件を満たす画素値を特定する更新値特定
工程と、前記フィルタの前記所定の単位領域に重なる前記画素の
画素値を、前記更新値特定工程により特定された画素値
に更新する画素値更新工程と、該更新された指紋画像から前記隆線の特徴を抽出する特
徴抽出工程とを有することを特徴とする指紋画像処理方
法。
【請求項１５】指紋画像を取り込む画像入力工程と、前記指紋画像を複数の局所領域に分割する分割工程と、前記複数の局所領域毎に含まれる隆線の方向を抽出する
方向抽出工程と、前記指紋画像を形成する画素と同等の寸法及び形状を持
つ領域を一つの単位領域とし、該単位領域を複数組み合
わせることにより形成された数種類のフィルタの内、前
記方向抽出工程により抽出された隆線方向に沿ったフィ
ルタにおける所定の単位領域を前記指紋画像上の画素に
重ねるように前記指紋画像上に該フィルタを設定するフ
ィルタ設定工程と、該設定されたフィルタに重なる複数の前記画素毎の画素
値をそれぞれ特定する画素値特定工程と、該特定された前記フィルタ下の前記画素における画素値
の内、所定の条件を満たす画素値を特定する更新値特定
工程と、前記フィルタの前記所定の単位領域に重なる前記画素の
画素値を、前記更新値特定工程により特定された画素値
に更新する画素値更新工程と、該更新された指紋画像における前記隆線の領域を芯線化
する隆線芯線化工程と、該芯線化された前記隆線の特徴を抽出する特徴抽出工程
とを有することを特徴とする指紋画像処理方法。
【請求項１６】指紋画像を取り込む画像入力工程と、前記指紋画像を複数の局所領域に分割する分割工程と、前記複数の局所領域毎に含まれる隆線の方向を抽出する
方向抽出工程と、前記指紋画像を形成する画素と同等の寸法及び形状を持
つ領域を一つの単位領域とし、該単位領域を複数組み合
わせることにより形成された数種類のフィルタの内、前
記方向抽出工程により抽出された隆線方向に沿ったフィ
ルタにおける所定の単位領域を前記指紋画像上の画素に
重ねるように前記指紋画像上に該フィルタを設定するフ
ィルタ設定工程と、該設定されたフィルタに重なる複数の前記画素毎の画素
値をそれぞれ特定する画素値特定工程と、該特定された前記フィルタ下の前記画素における画素値
の内、所定の条件を満たす画素値を特定する更新値特定
工程と、前記フィルタの前記所定の単位領域に重なる前記画素の
画素値を、前記更新値特定工程により特定された画素値
に更新する画素値更新工程と、前記画素値更新工程により前記指紋画像を構成する全て
の前記画素の前記画素値が更新されたか否かを判別する
更新判別工程と、前記複数の局所領域毎に含まれる前記隆線の方向を前記
画素値更新工程により更新された前記指紋画像の画像パ
ターンから改めて抽出する方向再抽出工程と、該更新判別工程により前記指紋画像を構成する全ての前
記画素の前記画素値が更新されたことが判別された場
合、前記方向再抽出工程により抽出された前記隆線の方
向を基に、前記局所領域内の隆線間の距離を前記画素値
更新工程により更新された前記指紋画像の画像パターン
から求める隆線ピッチ抽出工程と、前記隆線ピッチ抽出工程により求められた前記隆線間の
距離及び前記方向再抽出工程により得られた前記隆線の
方向を基に、前記画素値更新工程により更新された指紋
画像の画像パターンを強調する画像強調工程と、該画像強調工程により得られた指紋画像を二値化する二
値化工程と、該二値化された前記指紋画像における前記隆線の領域を
芯線化する隆線芯線化工程と、前記隆線芯線化工程により芯線化された前記隆線の特徴
を抽出する特徴抽出工程とを有することを特徴とする指
紋画像処理方法。
【請求項１７】指紋画像を取り込む画像入力工程と、前記指紋画像を複数の局所領域に分割する分割工程と、前記複数の局所領域毎に含まれる隆線の方向を抽出する
方向抽出工程と、前記指紋画像を形成する画素と同等の寸法及び形状を持
つ領域を一つの単位領域とし、該単位領域を複数組み合
わせることにより形成された数種類のフィルタの内、前
記方向抽出工程により抽出された隆線方向に沿ったフィ
ルタにおける所定の単位領域を前記指紋画像上の画素に
重ねるように前記指紋画像上に該フィルタを設定するフ
ィルタ設定工程と、該設定されたフィルタに重なる複数の前記画素毎の画素
値をそれぞれ特定する画素値特定工程と、該特定された前記フィルタ下の前記画素における画素値
の内、所定の条件を満たす画素値を特定する更新値特定
工程と、前記フィルタの前記所定の単位領域に重なる前記画素の
画素値を、前記更新値特定工程により特定された画素値
に更新する画素値更新工程と、前記画素値更新工程により前記指紋画像を構成する全て
の前記画素の前記画素値が更新されたか否かを判別する
更新判別工程と、該更新判別工程により前記指紋画像を構成する全ての前
記画素の前記画素値が更新されたことが判別された場
合、前記方向抽出工程により抽出された前記隆線の方向
を基に、前記局所領域内の隆線間の距離を前記画素値更
新工程により更新された前記指紋画像の画像パターンか
ら求める隆線ピッチ抽出工程と、前記隆線ピッチ抽出工程により求められた前記隆線間の
距離及び前記方向抽出工程により得られた前記隆線の方
向を基に、前記画素値更新工程により更新された指紋画
像の画像パターンを強調する画像強調工程と、該画像強調工程により得られた指紋画像を二値化する二
値化工程と、該二値化された前記指紋画像における前記隆線の領域を
芯線化する隆線芯線化工程と、前記隆線芯線化工程により芯線化された前記隆線の特徴
を抽出する特徴抽出工程とを有することを特徴とする指
紋画像処理方法。
【請求項１８】前記特徴抽出工程は、前記複数の局所
領域毎に含まれる前記隆線の方向を改めて抽出し、該改
めて抽出された前記隆線の方向を基に、該隆線の特徴を
抽出することを特徴とする請求項１３から１５のいずれ
かに記載の指紋画像処理方法。
【請求項１９】前記特徴抽出工程は、前記方向抽出工
程により抽出された前記隆線の方向を基に、該隆線の特
徴を抽出することを特徴とする請求項１３から１５のい
ずれかに記載の指紋画像処理方法。
【請求項２０】前記特徴抽出工程は、前記隆線の端点
及び分岐点の情報を抽出することを特徴とする請求項１
３から１９のいずれかに記載の指紋画像処理方法。
【請求項２１】前記フィルタにおける前記所定の単位
領域は、該フィルタの中心に位置付けられた単位領域で
あることを特徴とする請求項１３から２０のいずれかに
記載の指紋画像処理方法。
【請求項２２】前記所定の条件は、前記フィルタに重
なる全ての画素毎における画素値の内、大きさが所定の
順位になることであることを特徴とする請求項１３から
２１のいずれかに記載の指紋画像処理方法。
【請求項２３】前記フィルタにおける前記所定の順位
は、前記フィルタを構成する単位領域の数の半分の順位
であることを特徴とする請求項２２記載の指紋画像処理
方法。
【請求項２４】前記フィルタが、所定の方向には前記
隆線の幅より小さな広がりを持ち、該方向と垂直な方向
には汗腺孔の大きさよりも大きな広がりを持つような形
状を有し、前記フィルタ設定工程は、前記方向抽出工程により抽出
された前記隆線の方向に汗腺孔の大きさよりも大きな広
がりを持つ方向を設定することを特徴とする請求項１３
から２３のいずれかに記載の指紋画像処理方法。