JP2004192633A - Pattern collation device - Google Patents

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JP2004192633A JP2003393932A JP2003393932A JP2004192633A JP 2004192633 A JP2004192633 A JP 2004192633A JP 2003393932 A JP2003393932 A JP 2003393932A JP 2003393932 A JP2003393932 A JP 2003393932A JP 2004192633 A JP2004192633 A JP 2004192633A
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Hiroshi Nakajima
寛 中島
Koji Kobayashi
孝次 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance collation accuracy in a pattern collation device for collating a registration pattern with a collation pattern. <P>SOLUTION: A registered fingerprint is collated with a collation fingerprint by a correlation system (amplitude suppression correlation method) in a first collation part 20A, the registered fingerprint is collated with the collation fingerprint by a feature point system in a second collation part 20B, and collation results are transmitted to a collation decision part 20D. The collation decision part 20D decides that the registered fingerprint and the collation fingerprint are "coincident (matched)" when a collation result by any one system is "coincident (OK)". In addition, collation by the first collation part 20A is performed first and when its collation result is "noncoincident (NG)", collation by the second collation part 20B can be performed. In addition, which one of the collation systems should be first conducted can be specified. This device is similarly applied not only to two-dimensional pattern such as the fingerprint but to one-dimensional, three-dimensional patterns or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

この発明は、登録パターンと照合パターンとの照合を行うパターン照合装置に関するものである。   The present invention relates to a pattern matching device that matches a registered pattern with a matching pattern.

従来のパターン照合装置として、登録パターンと照合パターンの相互相関に基づく相関方式と呼ばれる照合アルゴリズムを採用したパターン照合装置がある。   As a conventional pattern matching device, there is a pattern matching device that employs a matching algorithm called a correlation method based on a cross-correlation between a registered pattern and a matching pattern.

このパターン照合装置では、2次元の照合パターンに2次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエパターンデータを作成し、この照合フーリエパターンデータと同様の処理を施して作成されている登録パターンの登録フーリエパターンデータとを合成し、この合成フーリエパターンデータに対して2次元離散的フーリエ変換(或いは2次元離散的逆フーリエ変換)を施す。そして、この2次元離散的フーリエ変換(或いは2次元離散的逆フーリエ変換)が施された合成パターンデータ(相関パターンデータ)から得られる相関値に基づいて、照合パターンと登録パターンとの一致・不一致を判定する。   In this pattern matching apparatus, a two-dimensional discrete Fourier transform is applied to a two-dimensional matching pattern to create matching Fourier pattern data, and a registration Fourier of a registered pattern created by performing the same processing as the matching Fourier pattern data. The two-dimensional discrete Fourier transform (or two-dimensional discrete inverse Fourier transform) is performed on the combined Fourier pattern data. Then, based on the correlation value obtained from the composite pattern data (correlation pattern data) subjected to the two-dimensional discrete Fourier transform (or the two-dimensional discrete inverse Fourier transform), the match / mismatch between the matching pattern and the registered pattern Is determined.

本出願人は、先に、周波数特性または空間周波数特性に基づいてN次元のパターン〔例えば、音声(1次元)、指紋(2次元)、立体(3次元)〕の照合を行うパターン照合装置を提案した(例えば、特許文献1参照)。   The present applicant has previously described a pattern matching apparatus that performs matching of an N-dimensional pattern [for example, voice (one-dimensional), fingerprint (two-dimensional), three-dimensional (three-dimensional)] based on frequency characteristics or spatial frequency characteristics. It has been proposed (for example, see Patent Document 1).

この特許文献1には、振幅抑制処理の一種として、空間周波数空間において合成フーリエパターンに対して振幅抑制処理(例えば、log処理)を行うことの他、登録および照合パターンにフーリエ変換を施したフーリエパターンデータの位相成分のみに基づいて登録パターンと照合パターンとの相関値を求めて照合結果を得る「位相限定相関法」についても触れられている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873 discloses a type of amplitude suppression processing in which, in addition to performing amplitude suppression processing (for example, log processing) on a synthesized Fourier pattern in a spatial frequency space, a Fourier transform is performed on a registration and verification pattern. There is also mentioned a "phase-only correlation method" in which a correlation value between a registered pattern and a matching pattern is obtained based on only the phase component of the pattern data to obtain a matching result.

一方、上述したような相関方式に対して、特徴点方式と呼ばれるものもある。この特徴点方式とは、照合する両パターンの特徴点(例えば、指紋の紋の端である端点や紋の分岐である分岐点、図形中の角など)を抽出し、そのミクロ的な特徴点情報(特徴点の位置、方向、種類など)を表す特徴パラメータに基づいて、照合パターンと登録パターンとの一致・不一致を判定する方式である(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。   On the other hand, there is a method called a feature point method with respect to the above-described correlation method. This feature point method extracts feature points of both patterns to be collated (for example, an end point which is an end of a fingerprint pattern, a branch point which is a branch of a pattern, a corner in a figure, and the like), and the micro-characteristic points thereof are obtained. This is a method of determining whether a matching pattern matches a registered pattern based on feature parameters representing information (position, direction, type, etc. of feature points) (for example, see Patent Documents 2 and 3).

特開平9−22406号公報(段落〔0019〕〜〔0052〕、図4)JP-A-9-22406 (paragraphs [0019] to [0052], FIG. 4) 特開平7−57084号公報(段落〔0007〕〜〔0034〕、図15)JP-A-7-57084 (paragraphs [0007] to [0034], FIG. 15) 特開平1−211184号公報JP-A 1-211184 コンピュータ画像処理入門(日本工業技術センター編、総研出版(株)発行、P.44〜45)Introduction to Computer Image Processing (Japan Industrial Technology Center, published by Soken Publishing Co., Ltd., pp. 44-45)

相関方式、特に上述した位相限定相関法を含む振幅抑制相関法は、一般的な照合アルゴリズムである特徴点方式に比べて、照合パターンを照合装置に取り込む際の照度など環境変化の影響、登録パターンと照合パターンとの間の位置ずれの影響などに対して強く、照合精度も遙かに高いという優位性を備えている。   The correlation method, particularly the amplitude suppression correlation method including the above-described phase only correlation method, is more effective than the general matching algorithm, which is a feature point method, in that the influence of environmental changes such as illuminance when the matching pattern is imported into the matching device, the registration pattern It has the advantage that it is strong against the influence of displacement between the reference pattern and the matching pattern, and that the matching accuracy is much higher.

例えば、振幅抑制相関法を指紋照合に用いた場合、指紋の乾燥、濡れや手荒れなどで登録指紋や照合指紋の画質が悪くても、精度良く照合を行うことが可能である。図30(a)および(b)に手荒れで紋が乱れている人の登録指紋および照合指紋の画像を示す。このような場合でも、振幅抑制相関法では、空間周波数特性に基づいて照合を行うので、両指紋間の一致・不一致を判定することができる。これに対し、特徴点方式では、端点や分岐点を抽出することができないので、両指紋間の一致・不一致を判定することが難しい。   For example, when the amplitude suppression correlation method is used for fingerprint collation, it is possible to perform collation with high accuracy even if the image quality of the registered fingerprint or the collated fingerprint is poor due to drying, wetness, or rough hands. FIGS. 30 (a) and 30 (b) show images of a registered fingerprint and a collation fingerprint of a person whose hands are rough and whose fingerprint is disturbed. Even in such a case, since the matching is performed based on the spatial frequency characteristics in the amplitude suppression correlation method, it is possible to determine the match / mismatch between the two fingerprints. On the other hand, in the feature point method, since the end points and the branch points cannot be extracted, it is difficult to determine the match / mismatch between the two fingerprints.

しかしながら、最近の実験の結果、振幅抑制相関法では正しく照合できないが、特徴点方式では正しく照合することができるパターンが存在することが分かった。例えば、図31(a)に示すように登録指紋がきちんととれているにも拘わらず、照合指紋が図31(b)に示すように指先だけであったような場合、指先だけの指紋ではその紋様が歪んでいるので、振幅抑制相関法では両指紋間の一致・不一致を判定することができないことがある。これに対し、特徴点方式では、指先だけの指紋でも端点や分岐点は抽出することが可能であるので、両指紋間の一致・不一致を判定することができる。   However, as a result of recent experiments, it has been found that there are patterns that cannot be correctly matched by the amplitude suppression correlation method, but can be correctly matched by the feature point method. For example, when the registered fingerprint is properly obtained as shown in FIG. 31A, but the verification fingerprint is only the fingertip as shown in FIG. Since the pattern is distorted, the amplitude suppression correlation method may not be able to determine the match / mismatch between the two fingerprints. On the other hand, in the feature point method, the end point and the branch point can be extracted even with the fingerprint of only the fingertip, so that the coincidence / mismatch between the two fingerprints can be determined.

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、相関方式と特徴点方式という異なるタイプの照合方式を組み合わせることで、互いの弱点をカバーし、それぞれ単独の方式で実行する場合よりも照合精度を遙かに高くすることのできるパターン照合装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to combine the different types of matching methods, namely, the correlation method and the feature point method, to cover each other's weaknesses, and to independently cover each other's weak points. It is an object of the present invention to provide a pattern matching apparatus which can achieve a much higher matching accuracy than the case where the above method is used.

このような目的を達成するために、第1発明(請求項1に係る発明)は、登録パターンと照合パターンとの照合をこれらパターン間の相関値に基づいて実行する第1の照合手段と、登録パターンと照合パターンとの照合を予め定義された特徴パラメータに基づいて実行する第2の照合手段と、第1の照合手段による照合結果と第2の照合手段による照合結果のうち、少なくとも何れか一方の照合結果が登録パターンと照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、登録パターンと照合パターンとが一致したと判定する照合判定手段とを設けたものである。   In order to achieve such an object, a first invention (an invention according to claim 1) includes a first matching unit that performs matching between a registered pattern and a matching pattern based on a correlation value between the patterns, A second matching unit that executes matching between the registered pattern and the matching pattern based on a previously defined characteristic parameter; and at least one of a matching result by the first matching unit and a matching result by the second matching unit. If one of the comparison results indicates a match between the registered pattern and the matching pattern, a matching determining means for determining that the registered pattern matches the matching pattern is provided.

この発明によれば、第1の照合手段が相関方式によって登録パターンと照合パターンとの照合を行い、第2の照合手段が特徴点方式によって登録パターンと照合パターンとの照合を行い、何れか一方の照合手段から一致を示す照合結果が得られると、登録パターンと照合パターンとが一致したと判定される。すなわち、相関方式で一致したと判断されなくても、特徴点方式で一致したと判断されれば、両パターンは一致したと判定される。また、特徴点方式で一致したと判断されなくても、相関方式で一致したと判断されれば、両パターンは一致したと判定される。相関方式、特徴点方式の何れによっても一致したと判断されなかった場合、両パターンは不一致であると判定される。   According to the present invention, the first matching unit performs matching between the registered pattern and the matching pattern by the correlation method, and the second matching unit performs matching between the registered pattern and the matching pattern by the feature point method. When a matching result indicating a match is obtained from the matching means, it is determined that the registered pattern matches the matching pattern. In other words, even if it is not determined that they match in the correlation method, if it is determined that they match in the feature point method, it is determined that both patterns match. Also, even if it is not determined that they match in the feature point method, if it is determined that they match in the correlation method, it is determined that both patterns match. If it is not determined that there is a match by either the correlation method or the feature point method, it is determined that both patterns do not match.

第2発明(請求項2に係る発明)は、登録パターンと照合パターンとの照合をこれらパターン間の相関値に基づいて実行する第1の照合手段と、登録パターンと照合パターンとの照合を予め定義された特徴パラメータに基づいて実行する第2の照合手段と、第1の照合手段による照合結果が登録パターンと照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、第2の照合手段による照合を実行せずに、登録パターンと照合パターンとが一致したと判定する照合判定手段とを設けたものである。
この発明によれば、先ず最初に、第1の照合手段が相関方式によって登録パターンと照合パターンとの照合を行う。これにより、第1の照合手段から一致を示す照合結果が得られれば、直ちに両パターンは一致したと判定される。第1の照合手段から一致を示す照合結果が得られなければ、第2の照合手段が特徴点方式によって登録パターンと照合パターンとの照合を行う。これにより、第2の照合手段から一致を示す照合結果が得られれば、両パターンは一致したと判定される。第2の照合手段から一致を示す照合結果が得られなければ、両パターンは不一致であると判定される。
According to a second invention (an invention according to claim 2), a first matching unit that executes matching between a registered pattern and a matching pattern based on a correlation value between these patterns, and performs matching between the registered pattern and the matching pattern in advance. If the second collation unit that executes based on the defined feature parameters and the collation result by the first collation unit is a collation result indicating the match between the registered pattern and the collation pattern, the collation by the second collation unit And a collation judging means for judging that the registered pattern matches the collation pattern without executing the above.
According to the present invention, first, the first collation unit performs collation between the registered pattern and the collation pattern by the correlation method. As a result, if a matching result indicating a match is obtained from the first matching unit, it is immediately determined that both patterns match. If a matching result indicating a match is not obtained from the first matching unit, the second matching unit compares the registered pattern with the matching pattern by the feature point method. Thus, if a matching result indicating a match is obtained from the second matching unit, it is determined that the two patterns match. If no matching result indicating a match is obtained from the second matching means, it is determined that the two patterns do not match.

第3発明(請求項3に係る発明)は、登録パターンと照合パターンとの照合をこれらパターン間の相関値に基づいて実行する第1の照合手段と、登録パターンと照合パターンとの照合を予め定義された特徴パラメータに基づいて実行する第2の照合手段と、第2の照合手段による照合結果が登録パターンと照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、第1の照合手段による照合を実行せずに、登録パターンと照合パターンとが一致したと判定する照合判定手段とを設けたものである。
この発明によれば、先ず最初に、第2の照合手段が特徴点方式によって登録パターンと照合パターンとの照合を行う。これにより、第2の照合手段から一致を示す照合結果が得られれば、直ちに両パターンは一致したと判定される。第2の照合手段から一致を示す照合結果が得られなければ、第1の照合手段が相関方式によって登録パターンと照合パターンとの照合を行う。これにより、第1の照合手段から一致を示す照合結果が得られれば、両パターンは一致したと判定される。第1の照合手段から一致を示す照合結果が得られなければ、両パターンは不一致であると判定される。
According to a third invention (an invention according to claim 3), a first matching means for executing a comparison between a registered pattern and a matching pattern based on a correlation value between the patterns, and a method for comparing the registered pattern with the matching pattern in advance. A second matching unit that executes based on the defined feature parameter; and a matching unit that matches the registered pattern and the matching pattern when the matching result obtained by the second matching unit matches the registered pattern. And a collation judging means for judging that the registered pattern matches the collation pattern without executing the above.
According to the present invention, first, the second matching unit performs matching between the registered pattern and the matching pattern by the feature point method. As a result, if a matching result indicating a match is obtained from the second matching unit, it is immediately determined that both patterns match. If a matching result indicating a match is not obtained from the second matching unit, the first matching unit compares the registered pattern with the matching pattern by a correlation method. Thus, if a matching result indicating a match is obtained from the first matching unit, it is determined that the two patterns match. If no matching result indicating a match is obtained from the first matching means, it is determined that the two patterns do not match.

第4発明(請求項4に係る発明)は、登録パターンと照合パターンとの照合をこれらパターン間の相関値に基づいて実行する第1の照合手段と、登録パターンと照合パターンとの照合を予め定義された特徴パラメータに基づいて実行する第2の照合手段と、第1の照合手段による照合および第2の照合手段による照合のどちらの照合を先に実行するかその実行順序の指定を可能とする実行順序指定手段と、この実行順序指定手段によって先に実行が指定された照合手段による照合結果が登録パターンと照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、後に実行が指定された照合手段による照合を実行せずに、登録パターンと照合パターンとが一致したと判定する照合判定手段とを設けたものである。   A fourth invention (an invention according to claim 4) is a first matching means for executing matching between a registered pattern and a matching pattern based on a correlation value between these patterns, and performing matching between the registered pattern and the matching pattern in advance. It is possible to specify a second collation unit that executes based on the defined characteristic parameter, and to specify which collation to perform first, collation by the first collation unit or collation by the second collation unit, in the execution order. If the collation result by the execution order designating means to be executed and the collation means designated earlier by the execution order designation means is a collation result indicating the match between the registered pattern and the collation pattern, the collation designated later by the execution A collation determining means for determining that the registered pattern and the collation pattern match without executing collation by the means.

この発明によれば、第1の照合手段が相関方式によって登録パターンと照合パターンとの照合を行い、第2の照合手段が特徴点方式によって登録パターンと照合パターンとの照合を行う。この際、どちらの方式の照合を先に実行するか、前もってその実行順序を指定することができる。
相関方式を先に指定した場合には、先ず最初に、第1の照合手段による照合(相関方式による照合)が実行され、第1の照合手段から一致を示す照合結果が得られれば、直ちに両パターンは一致したと判定される。第1の照合手段から一致を示す照合結果が得られなければ、第2の照合手段による照合(特徴点方式による照合)が行われる。これにより、第2の照合手段から一致を示す照合結果が得られれば、両パターンは一致したと判定される。第2の照合手段から一致を示す照合結果が得られなければ、両パターンは不一致であると判定される。
特徴点方式を先に指定した場合には、先ず最初に、第2の照合手段による照合(特徴点方式による照合)が実行され、第2の照合手段から一致を示す照合結果が得られれば、直ちに両パターンは一致したと判定される。第2の照合手段から一致を示す照合結果が得られなければ、第1の照合手段による照合(相関方式による照合)が行われる。これにより、第1の照合手段から一致を示す照合結果が得られれば、両パターンは一致したと判定される。第1の照合手段から一致を示す照合結果が得られなければ、両パターンは不一致であると判定される。
According to the present invention, the first matching unit matches the registered pattern and the matching pattern by the correlation method, and the second matching unit matches the registered pattern and the matching pattern by the feature point method. At this time, it is possible to specify in advance which of the two types of collation should be executed.
When the correlation method is specified first, first, collation by the first collation means (collation by collation method) is executed, and if a collation result indicating a match is obtained from the first collation means, the two collations are immediately performed. The pattern is determined to match. If a matching result indicating a match is not obtained from the first matching means, matching by the second matching means (matching by the feature point method) is performed. Thus, if a matching result indicating a match is obtained from the second matching unit, it is determined that the two patterns match. If no matching result indicating a match is obtained from the second matching means, it is determined that the two patterns do not match.
When the feature point method is specified first, first, the matching by the second matching means (matching by the feature point method) is executed, and if a matching result indicating a match is obtained from the second matching means, Immediately, it is determined that both patterns match. If a collation result indicating a match is not obtained from the second collation means, collation by the first collation means (collation by a correlation method) is performed. Thus, if a matching result indicating a match is obtained from the first matching unit, it is determined that the two patterns match. If no matching result indicating a match is obtained from the first matching means, it is determined that the two patterns do not match.

第5発明(請求項5に係る発明)は、登録パターンと照合パターンとの照合をこれらパターン間の相関値に基づいて実行する第1の照合手段と、登録パターンと照合パターンとの照合を予め定義された特徴パラメータに基づいて実行する第2の照合手段と、照合パターンの画像を検査する画像検査手段と、この画像検査手段による照合パターンの画像の検査結果に基づき、第1の照合手段による照合および第2の照合手段による照合のどちらの照合を先に実行するかその実行順序を指定する実行順序指定手段と、この実行順序指定手段によって先に実行が指定された照合手段による照合結果が登録パターンと照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、後に実行が指定された照合手段による照合を実行せずに、登録パターンと照合パターンとが一致したと判定する照合判定手段とを設けたものである。
この発明によれば、照合パターンの画像が検査され、この検査結果に基づいて第1の照合手段による照合(相関方式による照合)を先に実行するのか、第2の照合手段による照合(特徴点方式による照合)を先に実行するのかが決定される。例えば、照合パターンの画像の検査として、照合パターンが十分な面積を有するかどうか、画質が良いかどうかが検査される。照合パターンの面積が小さい場合、相関方式だと全体的な類似度でみるので、不一致であると誤認される可能性が高まる。この場合、特徴点方式の方が向いているので、特徴点方式による照合を先に実行した方がよい。画質が良くて特徴点がはっきりしている場合であっても、歪みが大きいような場合には、相関方式では不一致であると誤認される可能性が高まる。このような場合にも、相関方式ではなく、特徴点方式による照合を先に実行した方がよい。
A fifth invention (an invention according to claim 5) is a first comparison means for executing a comparison between a registered pattern and a matching pattern based on a correlation value between these patterns, and a method for comparing a registered pattern with a matching pattern in advance. A second matching unit that executes based on the defined characteristic parameter; an image inspection unit that inspects an image of the matching pattern; and an image inspection unit that inspects the image of the matching pattern by the first inspection unit based on an inspection result of the image of the matching pattern. An execution order designating unit for designating which of the collation and the collation by the second collation unit is to be executed first, and a collation result by the collation unit designated to be executed first by the execution order designation unit. If the matching result indicates a match between the registered pattern and the matching pattern, the registered pattern and the matching pattern are not executed by the matching means designated to be executed later. Those in which the over down is provided and determining the match determination means and matched.
According to the present invention, the image of the collation pattern is inspected, and the collation by the first collation means (collation by the correlation method) is first executed based on the inspection result, or the collation by the second collation means (characteristic point) Is determined first. For example, as the inspection of the image of the collation pattern, it is inspected whether the collation pattern has a sufficient area and whether the image quality is good. In the case where the area of the matching pattern is small, the correlation method is used for the overall similarity, so that the possibility of being erroneously recognized as a mismatch increases. In this case, since the feature point method is more suitable, it is better to execute the matching by the feature point method first. Even when the image quality is good and the feature points are clear, if the distortion is large, the possibility of being erroneously recognized as mismatch by the correlation method increases. Even in such a case, it is better to first execute the matching by the feature point method instead of the correlation method.

第6発明(請求項6に係る発明)は、登録パターンのN次元パターンデータにN次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエN次元パターンデータを作成する登録フーリエパターンデータ作成手段と、照合パターンのN次元パターンデータにN次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエN次元パターンデータを作成する照合フーリエパターンデータ作成手段と、登録フーリエN次元パターンデータに対して振幅抑制処理を施す第1の振幅抑制手段と、照合フーリエN次元パターンデータに対して振幅抑制処理を施す第2の振幅抑制手段と、第1の振幅抑制手段によって振幅抑制処理された登録フーリエN次元パターンデータの座標系を極座標系に変換する第1の極座標系変換手段と、第2の振幅抑制手段によって振幅抑制処理された照合フーリエN次元パターンデータの座標系を極座標系に変換する第2の極座標系変換手段と、第1の極座標系変換手段によって極座標系に変換された登録フーリエN次元パターンデータと第2の極座標系変換手段によって極座標系に変換された照合フーリエN次元パターンデータとを振幅抑制相関法によって照合する第1の照合手段と、この第1の照合手段での照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の回転ずれ量を求める回転ずれ量測定手段と、この回転ずれ量測定手段で求められた回転ずれ量に基づいて登録パターンと照合パターンの何れか一方に回転ずれ補正を行う回転ずれ補正手段と、回転ずれ補正手段によって回転ずれの補正を行ったうえで登録パターンと照合パターンとを振幅抑制相関法によって照合する第2の照合手段と、この第2の照合手段での照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の縦方向および横方向のずれ量を求める縦横ずれ量測定手段と、回転ずれ量測定手段で求められた回転ずれ量と縦横ずれ量測定手段で求められた縦方向および横方向のずれ量に基づいて登録パターンと照合パターンの何れか一方に回転ずれおよび縦横ずれ補正を行う回転・縦横ずれ補正手段と、この回転・縦横ずれ補正手段によって回転ずれと縦方向および横方向ずれの補正を行ったうえで登録パターンと照合パターンとの照合を予め定義された特徴パラメータに基づいて照合する第3の照合手段と、第1の照合手段、第2の照合手段および第3の照合手段による照合結果のうち、少なくとも何れか1つの照合結果が登録パターンと照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、登録パターンと照合パターンとが一致したと判定する照合判定手段とを設けたものである。   A sixth invention (an invention according to claim 6) is a registration Fourier pattern data creating means for creating an N-dimensional pattern data by performing an N-dimensional discrete Fourier transform on the N-dimensional pattern data of the registered pattern, Matching Fourier pattern data creating means for applying N-dimensional discrete Fourier transform to N-dimensional pattern data to create matching Fourier N-dimensional pattern data, and first amplitude suppression for performing amplitude suppression processing on registered Fourier N-dimensional pattern data Means, a second amplitude suppression means for performing amplitude suppression processing on the matching Fourier N-dimensional pattern data, and a coordinate system of the registered Fourier N-dimensional pattern data subjected to the amplitude suppression processing by the first amplitude suppression means to a polar coordinate system. The first polar coordinate system conversion means for converting and the illumination suppressed by the second amplitude suppression means. Second polar coordinate system conversion means for converting the coordinate system of the Fourier N-dimensional pattern data into a polar coordinate system, registered Fourier N-dimensional pattern data converted into a polar coordinate system by the first polar coordinate system conversion means, and a second polar coordinate system conversion First matching means for matching the matched Fourier N-dimensional pattern data converted into the polar coordinate system by the means by the amplitude suppression correlation method, and a position of the correlation peak obtained in the matching process by the first matching means. Rotational displacement measuring means for determining the rotational displacement, rotational displacement correcting means for correcting the rotational displacement of one of the registered pattern and the verification pattern based on the rotational displacement obtained by the rotational displacement measuring means, Second collating means for compensating the registered pattern and the collation pattern by the amplitude suppression correlation method after correcting the rotational deviation by the deviation compensating means. A vertical / horizontal displacement amount measuring means for obtaining the vertical and horizontal displacement amounts of the correlation peaks obtained from the positions of the correlation peaks obtained in the collating process by the second collating means; Rotation / vertical / horizontal deviation correction means for correcting rotational deviation / vertical / horizontal deviation in one of the registered pattern and the verification pattern based on the vertical / horizontal deviation amounts obtained by the vertical / horizontal deviation amount measuring means; A third matching unit that corrects the registration pattern against the matching pattern based on a predefined characteristic parameter after correcting the rotation shift and the vertical and horizontal shifts by the vertical and horizontal shift correcting unit; Of at least one of the matching results of the matching means, the second matching means, and the third matching means indicates that the registered pattern matches the matching pattern. If the result is a match, a matching determining means for determining that the registered pattern matches the matching pattern is provided.

この発明によれば、登録パターンのN次元パターンデータ(R)にN次元離散的フーリエ変換が施されて登録フーリエN次元パターンデータ(RF )が作成され、照合パターンのN次元パターンデータ(I)にN次元離散的フーリエ変換が施されて照合フーリエN次元パターンデータ(IF )が作成され、登録フーリエN次元パターンデータ(RF )および照合フーリエN次元パターンデータ(IF )に対してlog処理や√処理等の振幅抑制処理が行われ、この振幅抑制処理された登録フーリエN次元パターンデータ(RFL)および照合フーリエN次元パターンデータ(IFL)の座標系が極座標系に変換され、この極座標系に変換された登録フーリエN次元パターンデータ(RPL)と照合フーリエN次元パターンデータ(IPL)とが振幅抑制相関法によって照合(第1照合)される。
第1照合により一致を示す照合結果が得られない場合には、第1照合の照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の回転ずれ量(Δθ)が求められ、この求められた回転ずれ量(Δθ)に基づいて登録パターンと照合パターンの何れか一方に回転ずれ補正を行ったうえで、登録パターンと照合パターンとが振幅抑制相関法によって再度照合(第2照合)される。
第2照合により一致を示す照合結果が得られない場合には、第2照合の照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の縦方向および横方向のずれ量(ΔX,ΔY)が求められ、この求められた縦方向および横方向のずれ量(ΔX,ΔY)と第1照合の照合過程で得られる相関ピークの位置から求めた回転ずれ量(Δθ)に基づいて登録パターンと照合パターンの何れか一方に回転ずれおよび縦横ずれ補正を行ったうえで、特徴点方式によって登録パターンと照合パターンとの照合(第3照合)が行われる。
According to the present invention, the N-dimensional pattern data (R) of the registered pattern is subjected to the N-dimensional discrete Fourier transform to generate the registered Fourier N-dimensional pattern data (R F ), and the N-dimensional pattern data (I ) Is subjected to an N-dimensional discrete Fourier transform to generate collated Fourier N-dimensional pattern data ( IF ). The registered Fourier N-dimensional pattern data (R F ) and the collated Fourier N-dimensional pattern data ( IF ) are Amplitude suppression processing such as log processing and √ processing is performed, and the coordinate system of the registered Fourier N-dimensional pattern data (R FL ) and the collated Fourier N-dimensional pattern data ( IFL ) subjected to the amplitude suppression processing is converted to a polar coordinate system. The registered Fourier N-dimensional pattern data (R PL ) converted to the polar coordinate system and the collation Fourier N-dimensional pattern data (I PL ) Matching (first matching) is performed by the suppression correlation method.
If a matching result indicating a match is not obtained by the first matching, the rotational deviation (Δθ) between the two is calculated from the position of the correlation peak obtained in the matching process of the first matching. Based on (Δθ), any one of the registered pattern and the collation pattern is subjected to rotational displacement correction, and the registered pattern and the collation pattern are collated again (second collation) by the amplitude suppression correlation method.
If a matching result indicating a match is not obtained by the second matching, the vertical and horizontal deviation amounts (ΔX, ΔY) between the two are obtained from the position of the correlation peak obtained in the matching process of the second matching. Any of the registered pattern and the matching pattern is determined based on the obtained vertical and horizontal deviation amounts (ΔX, ΔY) and the rotational deviation amount (Δθ) obtained from the position of the correlation peak obtained in the verification process of the first verification. After performing the rotational deviation and the vertical / horizontal deviation correction on one of them, the collation (third collation) between the registered pattern and the collation pattern is performed by the feature point method.

第7発明(請求項7に係る発明)は、第6発明において、振幅抑制処理された登録フーリエN次元パターンデータおよび照合フーリエN次元パターンデータに対して、その位相の符号を振幅に付加し、符号付き振幅成分のみ抽出したうえで、その座標系を極座標系に変換するようにしたものである。
この発明によれば、登録パターンのN次元パターンデータ(R)にN次元離散的フーリエ変換が施されて登録フーリエN次元パターンデータ(RF )が作成され、照合パターンのN次元パターンデータ(I)にN次元離散的フーリエ変換が施されて照合フーリエN次元パターンデータ(IF )が作成され、登録フーリエN次元パターンデータ(RF )および照合フーリエN次元パターンデータ(IF )に対してlog処理や√処理等の振幅抑制処理が行われ、この振幅抑制処理された登録フーリエN次元パターンデータ(RFL)および照合フーリエN次元パターンデータ(IFL)に対して、その位相の符号が振幅に付加され、符号付き振幅成分のみ抽出されたうえ(RFL’,IFL’)、その座標系が極座標系に変換され、この極座標系に変換された登録フーリエN次元パターンデータ(RPL’)と照合フーリエN次元パターンデータ(IPL’)とが振幅抑制相関法によって照合(第1照合)される。
A seventh invention (an invention according to claim 7) is the sixth invention, wherein the sign of the phase is added to the amplitude for the registered Fourier N-dimensional pattern data and the collated Fourier N-dimensional pattern data subjected to the amplitude suppression processing, After extracting only the signed amplitude component, the coordinate system is converted to a polar coordinate system.
According to the present invention, the N-dimensional pattern data (R) of the registered pattern is subjected to the N-dimensional discrete Fourier transform to generate the registered Fourier N-dimensional pattern data (R F ), and the N-dimensional pattern data (I ) Is subjected to an N-dimensional discrete Fourier transform to generate collated Fourier N-dimensional pattern data ( IF ). The registered Fourier N-dimensional pattern data (R F ) and the collated Fourier N-dimensional pattern data ( IF ) are An amplitude suppression process such as a log process or a √ process is performed, and the sign of the phase of the registered Fourier N-dimensional pattern data (R FL ) and the collated Fourier N-dimensional pattern data (I FL ) subjected to the amplitude suppression process is changed. is added to the amplitude, after being extracted only signed amplitude components (R FL ', I FL' ), the coordinate system is converted into the polar coordinate system, transform this polar coordinate system A registration Fourier N-dimensional pattern data (R PL ') and the collation Fourier N-dimensional pattern data (I PL') are matched by the amplitude suppression correlation method (first collation).

第8発明(請求項8に係る発明)は、第6発明において、登録フーリエN次元パターンデータおよび照合フーリエN次元パターンデータの位相成分を除去したうえでこの登録フーリエN次元パターンデータおよび照合フーリエN次元パターンデータに対して振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理された登録フーリエN次元パターンデータおよび照合フーリエN次元パターンデータの座標系を極座標系に変換するようにしたものである。
この発明によれば、登録パターンのN次元パターンデータ(R)にN次元離散的フーリエ変換が施されて登録フーリエN次元パターンデータ(RF )が作成され、照合パターンのN次元パターンデータ(I)にN次元離散的フーリエ変換が施されて照合フーリエN次元パターンデータ(IF )が作成され、登録フーリエN次元パターンデータ(RF )および照合フーリエN次元パターンデータ(IF )に対して位相成分を除去したうえでlog処理や√処理等の振幅抑制処理が行われ、この振幅抑制処理された登録フーリエN次元パターンデータ(RFL’)および照合フーリエN次元パターンデータ(IFL’)の座標系が極座標系に変換され、この極座標系に変換された登録フーリエN次元パターンデータ(RPL’)と照合フーリエN次元パターンデータ(IPL’)とが振幅抑制相関法によって照合(第1照合)される。
According to an eighth invention (an invention according to claim 8), in the sixth invention, after removing the phase components of the registered Fourier N-dimensional pattern data and matching Fourier N-dimensional pattern data, the registered Fourier N-dimensional pattern data and matching Fourier N The amplitude suppression processing is performed on the dimensional pattern data, and the coordinate system of the registered Fourier N-dimensional pattern data and the verification Fourier N-dimensional pattern data subjected to the amplitude suppression processing is converted to a polar coordinate system.
According to the present invention, the N-dimensional pattern data (R) of the registered pattern is subjected to the N-dimensional discrete Fourier transform to generate the registered Fourier N-dimensional pattern data (R F ), and the N-dimensional pattern data (I ) Is subjected to an N-dimensional discrete Fourier transform to generate collated Fourier N-dimensional pattern data ( IF ). The registered Fourier N-dimensional pattern data (R F ) and the collated Fourier N-dimensional pattern data ( IF ) are After removing the phase component, amplitude suppression processing such as log processing and √ processing is performed, and the registered Fourier N-dimensional pattern data (R FL ') and the collated Fourier N-dimensional pattern data ( IFL ') subjected to the amplitude suppression processing are performed. coordinate system is converted into the polar coordinate system, and the collation Fourier N-dimensional pattern converted registration Fourier N-dimensional pattern data into the polar coordinate system (R PL ') Ndeta and (I PL ') are matched by the amplitude suppression correlation method (first collation).

第1発明によれば、相関方式によって照合を行う第1の照合手段による照合結果と特徴点方式によって照合を行う第2の照合手段による照合結果のうち、少なくとも何れか一方の照合結果が登録パターンと照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、登録パターンと照合パターンとが一致したと判定するようにしたので、相関方式と特徴点方式という異なるタイプの照合方式を組み合わせることで、互いの弱点をカバーし、照合精度をそれぞれ単独で実行する場合よりも遙かに高くすることができるようになる。   According to the first invention, at least one of the collation result by the first collation unit that performs collation by the correlation method and the collation result by the second collation unit that performs collation by the feature point method is a registered pattern. If the matching result indicates that the registered pattern matches the matching pattern, it is determined that the registered pattern matches the matching pattern. , And the matching accuracy can be made much higher than in the case where each of them is executed independently.

第2発明によれば、相関方式によって照合を行う第1の照合手段による照合結果が登録パターンと照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、特徴点方式によって照合を行う第2の照合手段による照合を実行せずに、登録パターンと照合パターンとが一致したと判定するようにしたので、相関方式として特徴点方式よりも照合精度の高い振幅抑制相関法などを用いることにより、照合判定結果を早く得ることができるようになる。また、相関方式で正しく照合することができない照合パターンであったとしても、特徴点方式によって正確に照合することが可能であり、照合精度が高まる。   According to the second aspect, when the result of the first collation performed by the first collation unit that performs the collation by the correlation method is a result of the coincidence between the registered pattern and the collation pattern, the second collation that performs the collation by the feature point method Since it is determined that the registered pattern and the matching pattern match without executing the matching by the means, the matching determination is performed by using the amplitude suppression correlation method having a higher matching accuracy than the feature point method as the correlation method. You can get results faster. Further, even if the matching pattern cannot be correctly matched by the correlation method, the matching can be accurately performed by the feature point method, and the matching accuracy is improved.

第3発明によれば、特徴点方式によって照合を行う第2の照合手段による照合結果が登録パターンと照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、相関方式によって照合を行う第1の照合手段による照合を実行せずに、登録パターンと照合パターンとが一致したと判定するようにしたので、照合するパターンの属性が特徴点方式に向いているような場合(例えば、特徴点がはっきりしている、外乱に強い、パターンが変形しない等)や1対N照合(1つの照合パターンについて、N個の登録パターンと照合する方式)を行うような場合、照合のための演算量が少なくて済むので、照合精度が高まるだけではなく、照合結果を短時間で得ることができるようになる。   According to the third aspect, when the result of the comparison performed by the second matching unit that performs the matching by the feature point method is a result of matching indicating the match between the registered pattern and the matching pattern, the first matching that performs the matching by the correlation method Since it is determined that the registered pattern and the matching pattern match without executing the matching by the means, when the attribute of the matching pattern is suitable for the feature point method (for example, when the feature point is In the case of performing one-to-N matching (a method of matching one matching pattern with N registered patterns), the amount of calculation for matching is small. As a result, not only the matching accuracy is improved, but also the matching result can be obtained in a short time.

第4発明によれば、相関方式による照合および特徴点方式による照合の実行順序の指定を可能とする実行順序指定手段を設けることにより、照合するパターンの属性による2つの照合方式との相性が事前に分かっていれば、相性のよい方式で先に照合を行うように指定することで、照合判定結果を早く得ることができるようになる。また、最初に実行した方式で正しく照合することができない照合パターンであったとしても、次に実行する方式によって正確に照合することが可能であり、照合精度が高まる。   According to the fourth aspect, by providing the execution order designating means for enabling the designation of the execution order of the matching by the correlation method and the matching by the feature point method, the compatibility with the two matching methods based on the attribute of the pattern to be matched is determined in advance. , It is possible to quickly obtain a collation determination result by designating that collation is performed first in a compatible manner. Further, even if the collation pattern cannot be correctly collated by the method executed first, the collation can be accurately performed by the method executed next, and the collation accuracy is increased.

第5発明によれば、照合パターンの画像を検査し、この検査結果に基づいて相関方式による照合を先に実行するのか、特徴点方式による照合を先に実行するのかを決定するようにしたことにより、照合パターンの面積が小さかったり照合パターンの画質が良い場合には特徴点方式による照合を先に行うというように、その時々の照合パターンに向いた照合方式での照合を優先的に行うようにして、照合精度と照合スピードをともに高めることができるようになる。   According to the fifth aspect, the image of the collation pattern is inspected, and it is determined whether the collation based collation or the feature point collation is performed first based on the inspection result. Therefore, when the area of the matching pattern is small or the image quality of the matching pattern is good, the matching by the matching method suitable for the current matching pattern is preferentially performed, such as performing the matching by the feature point method first. Thus, both the matching accuracy and the matching speed can be improved.

第6発明によれば、第1照合により一致を示す照合結果が得られない場合には、第1照合の照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の回転ずれ量(Δθ)が求められ、この求められた回転ずれ量(Δθ)に基づいて登録パターンと照合パターンの何れか一方に回転ずれ補正を行ったうえで、登録パターンと照合パターンとが振幅抑制相関法によって再度照合(第2照合)が行われ、第2照合により一致を示す照合結果が得られない場合には、第2照合の照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の縦方向および横方向のずれ量(ΔX,ΔY)が求められ、この求められた縦方向および横方向のずれ量(ΔX,ΔY)と第1照合の照合過程で得られる相関ピークの位置から求めた回転ずれ量(Δθ)に基づいて登録パターンと照合パターンの何れか一方に回転ずれおよび縦横ずれ補正を行ったうえで、特徴点方式によって登録パターンと照合パターンとの照合(第3照合)が行われ、登録パターンと照合パターン間に回転ずれ、縦方向および横方向のずれが存在する場合でも、精度よく照合を行うことができる。
なお、第3照合(特徴点方式)を行うときには、第1照合および第2照合による照合過程で、既に回転ずれ、縦方向および横方向のずれがそれぞれ求められているので、これらの情報に基づき回転ずれ、縦方向および横方向のずれを補正することができ、第3照合による照合を迅速に行うことができる。
According to the sixth aspect, when a collation result indicating a match is not obtained by the first collation, the rotational deviation amount (Δθ) between the two is obtained from the position of the correlation peak obtained in the collation process of the first collation. After correcting the rotational deviation of either the registered pattern or the verification pattern based on the obtained rotational deviation (Δθ), the registered pattern and the verification pattern are verified again by the amplitude suppression correlation method (second verification). ) Is performed, and if a matching result indicating a match is not obtained by the second matching, the displacement amounts (ΔX, ΔY) in the vertical and horizontal directions from the position of the correlation peak obtained in the matching process of the second matching ) Is determined, and the registration pattern is determined based on the determined vertical and horizontal deviation amounts (ΔX, ΔY) and the rotational deviation amount (Δθ) determined from the position of the correlation peak obtained in the collation process of the first collation. And matching pattern After correcting the rotational deviation and the vertical / horizontal deviation for one of them, the registered pattern and the collation pattern are collated (third collation) by the feature point method, and the rotational deviation, the vertical direction, and the Even when there is a lateral shift, the matching can be performed with high accuracy.
When performing the third matching (feature point method), the rotational displacement and the longitudinal and lateral displacements have already been obtained in the matching process by the first matching and the second matching. Rotational deviation, vertical and horizontal deviations can be corrected, and the third collation can be performed quickly.

第7発明によれば、振幅抑制処理された登録フーリエN次元パターンデータおよび照合フーリエN次元パターンデータに対して、その位相の符号を振幅に付加し、符号付き振幅成分のみ抽出したうえで、その座標系を極座標系に変換するようにしたので、位相の不連続性による誤差の影響を受けにくくし、登録時と照合時で位置ずれなどの誤差があっても高精度での照合が可能となる。
第8発明によれば、登録フーリエN次元パターンデータおよび照合フーリエN次元パターンデータの位相成分を除去したうえでこの登録フーリエN次元パターンデータおよび照合フーリエN次元パターンデータに対して振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理された登録フーリエN次元パターンデータおよび照合フーリエN次元パターンデータの座標系を極座標系に変換するようにしたので、照度変化の影響を受けにくくし、登録時と照合時で照度に差があっても高精度での照合が可能となる。また、極座標変換して振幅抑制相関法で相関ピークを求める際の性能が向上する。
According to the seventh invention, the sign of the phase is added to the amplitude of the registered Fourier N-dimensional pattern data and the verification Fourier N-dimensional pattern data subjected to the amplitude suppression processing, and only the signed amplitude component is extracted. The coordinate system is converted to a polar coordinate system, making it less susceptible to errors due to phase discontinuities, and enabling high-accuracy matching even when there is an error such as positional deviation between registration and matching. Become.
According to the eighth invention, after removing the phase components of the registered Fourier N-dimensional pattern data and the collated Fourier N-dimensional pattern data, the registered Fourier N-dimensional pattern data and the collated Fourier N-dimensional pattern data are subjected to amplitude suppression processing. Since the coordinate system of the amplitude-suppressed registered Fourier N-dimensional pattern data and the collation Fourier N-dimensional pattern data is converted into a polar coordinate system, it is hardly affected by the change in illuminance. Even if there is a difference between them, it is possible to perform the matching with high accuracy. In addition, the performance at the time of obtaining the correlation peak by the amplitude suppression correlation method after the polar coordinate conversion is improved.

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態1:第1〜第5発明〕
図1はこの発明の一実施の形態を示す指紋照合装置のブロック構成図である。同図において、10は操作部、20はコントロール部であり、操作部10にはテンキー10−1,ディスプレイ(LCD)10−2と共に指紋センサ10−3が設けられている。指紋センサ10−3は光源10−31とプリズム10−32とCCDカメラ10−33とを備えている。コントロール部20は、CPUを有してなる制御部20−1と、ROM20−2と、RAM20−3と、ハードディスク(HD)20−4と、フレームメモリ(FM)20−5と、外部接続部(I/F)20−6と、フーリエ変換部(FFT)20−7とを備えており、ROM20−2には登録プログラムと照合プログラムが格納されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Embodiment 1: First to fifth inventions]
FIG. 1 is a block diagram of a fingerprint matching device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an operation unit, and reference numeral 20 denotes a control unit. The operation unit 10 includes a numeric keypad 10-1, a display (LCD) 10-2, and a fingerprint sensor 10-3. The fingerprint sensor 10-3 includes a light source 10-31, a prism 10-32, and a CCD camera 10-33. The control unit 20 includes a control unit 20-1 having a CPU, a ROM 20-2, a RAM 20-3, a hard disk (HD) 20-4, a frame memory (FM) 20-5, and an external connection unit. An (I / F) 20-6 and a Fourier transform unit (FFT) 20-7 are provided, and a registration program and a collation program are stored in the ROM 20-2.

〔指紋の登録〕
この指紋照合装置において、登録パターンとなる利用者の指紋(以下、登録指紋という)は次のようにして登録される。運用する前に、利用者は、テンキー10−1を用いて自己に割り当てられたIDナンバを入力のうえ(図2に示すステップ101)、指紋センサ10−3のプリズム10−32上に指を置く。プリズム10−32には光源10−31から光が照射されており、プリズム10−32の面に接触しない指紋の凹部(谷線部)では、光源10−31からの光は全反射し、CCDカメラ10−33に至る。逆にプリズム10−32の面に接触する指紋の凸部(隆線部)では全反射条件がくずれ、光源10−31からの光は散乱する。これにより、指紋の谷線部は明るく、隆線部は暗い、コントラストのある指紋の紋様が採取される。この採取された指紋(登録指紋)の紋様は、A/D変換により、例えば512×512画素,256階調の濃淡画像(画像データ:2次元パターンデータ)として、コントロール部20へ与えられる。
[Registration of fingerprint]
In this fingerprint matching device, a user's fingerprint (hereinafter, referred to as a registered fingerprint) to be a registered pattern is registered as follows. Before the operation, the user inputs the ID number assigned to the user using the numeric keypad 10-1 (step 101 shown in FIG. 2), and puts a finger on the prism 10-32 of the fingerprint sensor 10-3. Put. The prism 10-32 is irradiated with light from the light source 10-31. In the fingerprint concave portion (valley line portion) that does not contact the surface of the prism 10-32, the light from the light source 10-31 is totally reflected, Camera 10-33. Conversely, at the convex portion (ridge portion) of the fingerprint in contact with the surface of the prism 10-32, the condition of total reflection is broken, and light from the light source 10-31 is scattered. As a result, fingerprint valleys are bright, ridges are dark, and a fingerprint pattern with contrast is collected. The pattern of the collected fingerprint (registered fingerprint) is provided to the control unit 20 by A / D conversion, for example, as a grayscale image (image data: two-dimensional pattern data) having 512 × 512 pixels and 256 tones.

制御部20−1は、この操作部10より与えられる登録指紋の画像データをフレームメモリ20−5にキャプチャし(ステップ102)、このキャプチャした登録指紋の面積Sおよび画質値Qを算出する(ステップ103)。この面積Sおよび画質値Qの算出処理は図3に示すフローチャートに従って行う。   The control unit 20-1 captures the image data of the registered fingerprint provided from the operation unit 10 into the frame memory 20-5 (Step 102), and calculates the area S and the image quality value Q of the captured registered fingerprint (Step 102). 103). The calculation processing of the area S and the image quality value Q is performed according to the flowchart shown in FIG.

制御部20−1は、キャプチャされた登録指紋について、その指紋の紋様が存在する領域と存在しない領域との境界線を抽出し、その境界線を含む登録指紋の画素数を面積Sとして算出する(ステップ201)。また、512×512画素の登録指紋の画像を8×8画素のブロックに分け、2値化し(ステップ202)、ブロック毎の隆線方向(8方向)を算出する(ステップ203)。そして、ブロック間の隆線方向の連続性を評価し、評価値を得る(ステップ204)。そして、この評価値を面積Sで正規化し、画質値Qを求める(ステップ205)。この画質値Qは0〜1の値をとり、大きくなる程、画質が悪いことを示す。   The control unit 20-1 extracts a boundary line between a region where the fingerprint pattern exists and a region where the fingerprint pattern does not exist, and calculates the number of pixels of the registered fingerprint including the boundary line as an area S with respect to the captured registered fingerprint. (Step 201). Further, the image of the registered fingerprint of 512 × 512 pixels is divided into blocks of 8 × 8 pixels and binarized (step 202), and the ridge direction (eight directions) of each block is calculated (step 203). Then, the continuity in the ridge direction between the blocks is evaluated to obtain an evaluation value (step 204). Then, the evaluation value is normalized by the area S to obtain an image quality value Q (step 205). The image quality value Q takes a value from 0 to 1, and the larger the image quality value Q, the worse the image quality.

図4に指紋画像とこの指紋画像から得られる隆線方向ブロック画像を示す。図4(a)は画質値がQ=0.13として得られた場合の指紋画像と隆線方向ブロック画像を示し、図4(b)は画質値がQ=0.52として得られた場合の指紋画像と隆線方向ブロック画像を示す。図4(b)の指紋画像は手荒れで紋が乱れている人のもので、隆線方向の連続性が損なわれており、画質値の悪化につながっている。   FIG. 4 shows a fingerprint image and a ridge direction block image obtained from the fingerprint image. FIG. 4A shows a fingerprint image and a ridge direction block image when the image quality value is obtained as Q = 0.13, and FIG. 4B shows a case where the image quality value is obtained as Q = 0.52. 3 shows a fingerprint image and a ridge direction block image of the image. The fingerprint image shown in FIG. 4B is for a person whose hands are rough and the pattern is disturbed, and the continuity in the ridge direction is impaired, which leads to deterioration of the image quality value.

制御部20−1は、このようにしてキャプチャした登録指紋の面積Sおよび画質値Qを算出した後、その算出した面積Sを予め定められているしきい値Sthと比較する(ステップ104)。S≦Sthであった場合、制御部20−1は指紋の面積が小さいと判断し、ステップ102へ戻って、登録指紋の画像を再度キャプチャし、ステップ103以下を繰り返す。S>Sthであった場合、制御部20−1は指紋の面積は充分であると判断し、ステップ105へ進む。   After calculating the area S and the image quality value Q of the registered fingerprint captured in this way, the control unit 20-1 compares the calculated area S with a predetermined threshold value Sth (step 104). If S ≦ Sth, the control unit 20-1 determines that the area of the fingerprint is small, returns to step 102, captures the image of the registered fingerprint again, and repeats step 103 and subsequent steps. If S> Sth, the control unit 20-1 determines that the area of the fingerprint is sufficient, and proceeds to step 105.

ステップ105では、画像のキャプチャ数をチェックし、キャプチャ数がN個になるまで、ステップ102以下の動作を繰り返す。このようにして、制御部20−1は、面積SがSthを越えるN個の登録指紋の画像を集め(ステップ105のYES)、このN個の登録指紋の画像の中で最も画質値Qが高いものを選択する(ステップ106)。そして、この選択した登録指紋の画像データを登録パターンとなる原画像データとして、ハードディスク20−4内にIDナンバと対応させてファイル化する(ステップ107)。   In step 105, the number of captured images is checked, and the operations from step 102 are repeated until the number of captured images reaches N. In this way, the control unit 20-1 collects N registered fingerprint images whose area S exceeds Sth (YES in step 105), and the image quality value Q having the highest image quality among the N registered fingerprint images. The higher one is selected (step 106). Then, the image data of the selected registered fingerprint is filed in the hard disk 20-4 in correspondence with the ID number as original image data serving as a registered pattern (step 107).

〔指紋の照合:照合方式(1)(相関方式(振幅抑制相関法)+特徴点方式)〕
この指紋照合装置において利用者の指紋の照合は次のようにして行われる。運用中、利用者は、テンキー10−1を用いて自己に割り当てられたIDナンバを入力のうえ(図5に示すステップ301)、指紋センサ10−3のプリズム10−32上に指を置く。これにより、照合パターンとなる指紋(照合指紋)の紋様が、指紋の登録の場合と同様にして採取され、512×512画素,256階調の濃淡画像(画像データ:2次元パターンデータ)として、コントロール部20へ与えられる。
[Fingerprint collation: collation method (1) (correlation method (amplitude suppression correlation method) + feature point method)]
In this fingerprint collation device, collation of the user's fingerprint is performed as follows. During operation, the user inputs his / her ID number using the numeric keypad 10-1 (step 301 shown in FIG. 5) and places his / her finger on the prism 10-32 of the fingerprint sensor 10-3. As a result, a pattern of a fingerprint (collation fingerprint) serving as a collation pattern is collected in the same manner as in the case of fingerprint registration, and is formed as a grayscale image (image data: two-dimensional pattern data) of 512 × 512 pixels and 256 gradations. It is provided to the control unit 20.

〔相関方式(振幅抑制相関法)〕
制御部20−1は、テンキー10−1を介してIDナンバが与えられると、ハードディスク20−4内にファイル化されている登録指紋の画像データの中から、そのIDナンバに対応する登録指紋の原画像データを読み出す(ステップ302)。そして、この読み出した登録指紋の原画像データに対し縮小処理を行う(ステップ303)。この縮小処理は、512×512画素,256階調の原画像データに対し、そのx方向(横方向)およびy(縦方向)方向について、所定画素ピッチでその画素ラインを間引くことにより行う。例えば、x方向,y方向について、それぞれ4画素ピッチでその画素ラインを間引いて128×128画素の縮小データを得る。
[Correlation method (amplitude suppression correlation method)]
When the ID number is given via the numeric keypad 10-1, the control unit 20-1 selects the registered fingerprint corresponding to the ID number from the image data of the registered fingerprint filed in the hard disk 20-4. The original image data is read (step 302). Then, a reduction process is performed on the read original image data of the registered fingerprint (step 303). This reduction processing is performed by thinning out pixel lines at a predetermined pixel pitch in the x direction (horizontal direction) and the y (vertical direction) direction of the original image data of 512 × 512 pixels and 256 gradations. For example, in the x direction and the y direction, pixel lines are thinned out at a pitch of 4 pixels each to obtain reduced data of 128 × 128 pixels.

そして、制御部20−1は、この縮小した登録指紋の画像データ(図6(a)参照)をフーリエ変換部20−7へ送り、この登録指紋の画像データに2次元離散的フーリエ変換(DFT)を施す(ステップ304)。これにより、図6(a)に示された登録指紋の画像データは、図6(b)に示されるようなフーリエ画像データ(登録フーリエ画像データ)となる。   Then, the control unit 20-1 sends the reduced registered fingerprint image data (see FIG. 6A) to the Fourier transform unit 20-7, and converts the registered fingerprint image data into a two-dimensional discrete Fourier transform (DFT). ) (Step 304). As a result, the image data of the registered fingerprint shown in FIG. 6A becomes Fourier image data (registered Fourier image data) as shown in FIG. 6B.

また、制御部20−1は、操作部10より与えられる照合指紋の画像データをフレームメモリ20−5を介して取り込み(ステップ305)、この取り込んだ照合指紋の画像データに対してステップ303で行ったと同様の縮小処理を行う(ステップ306)。   The control unit 20-1 captures the image data of the collation fingerprint given from the operation unit 10 via the frame memory 20-5 (step 305), and performs the acquired collation fingerprint image data in step 303. The same reduction processing as described above is performed (step 306).

そして、制御部20−1は、この縮小した照合指紋の画像データ(図6(e)参照)をフーリエ変換部20−7へ送り、この照合指紋の画像データに2次元離散的フーリエ変換(DFT)を施す(ステップ307)。これにより、図6(e)に示された照合指紋の画像データは、図6(f)に示されるようなフーリエ画像データ(照合フーリエ画像データ)となる。   Then, the control unit 20-1 sends the reduced image data of the collation fingerprint (see FIG. 6E) to the Fourier transform unit 20-7, and converts the image data of the collation fingerprint into a two-dimensional discrete Fourier transform (DFT). ) (Step 307). Thereby, the image data of the collation fingerprint shown in FIG. 6E becomes Fourier image data (collation Fourier image data) as shown in FIG. 6F.

なお、2次元離散的フーリエ変換については、例えば非特許文献1等に説明されている。   The two-dimensional discrete Fourier transform is described in, for example, Non-Patent Document 1.

次に、制御部20−1は、ステップ307で得た照合指紋のフーリエ画像データとステップ304で得た登録指紋のフーリエ画像データとを合成し(ステップ308)、合成フーリエ画像データを得る。   Next, the control unit 20-1 combines the Fourier image data of the collation fingerprint obtained in Step 307 with the Fourier image data of the registered fingerprint obtained in Step 304 (Step 308) to obtain combined Fourier image data.

ここで、合成フーリエ画像データは、照合指紋のフーリエ画像データをA・exp(jθ)とし、登録指紋のフーリエ画像データをB・exp(jφ)とした場合、照合指紋のフーリエ画像データに登録指紋のフーリエ画像データの複素共役を乗じることによって得られるA・B・exp(j(θ−φ))で表される。但し、A,B,θ,φとも空間周波数(フーリエ)空間(u,v)の関数とする。   Here, when the Fourier image data of the collation fingerprint is A · exp (jθ) and the Fourier image data of the registered fingerprint is B · exp (jφ), the registered Fourier image data of the collation fingerprint is used as the synthetic Fourier image data. A · B · exp (j (θ−φ)) obtained by multiplying the Fourier image data by the complex conjugate. However, A, B, θ, and φ are all functions of the spatial frequency (Fourier) space (u, v).

そして、A・B・exp(j(θ−φ))は、
A・B・exp(j(θ−φ))=A・B・cos(θ−φ)+j・A・B・sin(θ−φ) ・・・(1)
として表され、A・exp(jθ)=α1 +jβ1 、B・exp(jφ)=α2 +jβ2 とすると、A=(α1 2+β1 21/2,B=(α2 2+β2 21/2,θ=tan-1(β1 /α1 ),φ=tan-1(β2 /α2 )となる。この(1)式を計算することにより合成フーリエ画像データを得る。
And AB exp (j (θ-φ)) is
A · B · exp (j (θ−φ)) = A · B · cos (θ−φ) + j · A · B · sin (θ−φ) (1)
Expressed as, if the A · exp (jθ) = α 1 + 1, B · exp (jφ) = α 2 + 2, A = (α 1 2 + β 1 2) 1/2, B = (α 2 2 + β 2 2) 1/2, θ = tan -1 (β 1 / α 1), φ = tan becomes -1 (β 2 / α 2) . By calculating this equation (1), synthetic Fourier image data is obtained.

なお、A・B・exp(j(θ−φ))=A・B・exp(jθ)・exp(−jφ)=A・exp(jθ)・B・exp(−jφ)=(α1 +jβ1 )・(α2 −jβ2 )=(α1 ・α2 +β1 ・β2 )+j(α2 ・β1 −α1 ・β2 )として、合成フーリエ画像データを求めるようにしてもよい。 Note that ABexp (j (θ-φ)) = ABexp (jθ) exp (−jφ) = Aexp (jθ) Bexp (-jφ) = (α 1 + jβ 1 ) · (α 2 −jβ 2 ) = (α 1 · α 2 + β 1 · β 2 ) + j (α 2 · β 1 −α 1 · β 2 ), and the synthesized Fourier image data may be obtained. .

そして、制御部20−1は、このようにして合成フーリエ画像データを得た後、振幅抑制処理を行う(ステップ309)。この実施の形態では、振幅抑制処理として、log処理を行う。すなわち、前述した合成フーリエ画像データの演算式であるA・B・exp(j(θ−φ))の振幅A・Bのlogをとり、log(A・B)・exp(j(θ−φ))とすることにより、振幅であるA・Bをlog(A・B)に抑制する(A・B>log(A・B))。   Then, after obtaining the combined Fourier image data in this way, the control unit 20-1 performs an amplitude suppression process (step 309). In this embodiment, log processing is performed as amplitude suppression processing. That is, the logarithm of the amplitude A · B of A · B · exp (j (θ−φ)) which is the arithmetic expression of the above-described synthesized Fourier image data is obtained, and log (A · B) · exp (j (θ−φ )), The amplitude AB is suppressed to log (AB) (AB> log (AB)).

図6(d)に振幅抑制処理後の合成フーリエ画像データを示す。振幅抑制処理を施した合成フーリエ画像データでは登録指紋の採取時と照合指紋の採取時の照度差による影響が小さくなる。すなわち、振幅抑制処理を行うことにより、各画素のスペクトラム強度が抑圧され、飛び抜けた値がなくなり、より多くの情報が有効となる。また、振幅抑制処理を行うことにより、指紋情報の内、個人情報である特徴点(端点,分岐点)や隆線の特徴(渦,分岐)がより強調され、一般的指紋情報である隆線全体の流れ・方向が抑えられる。   FIG. 6D shows the synthesized Fourier image data after the amplitude suppression processing. In the synthesized Fourier image data subjected to the amplitude suppression processing, the influence of the illuminance difference between when the registered fingerprint is collected and when the collation fingerprint is collected is reduced. That is, by performing the amplitude suppression processing, the spectrum intensity of each pixel is suppressed, there is no outstanding value, and more information is effective. In addition, by performing amplitude suppression processing, feature points (end points and branch points) and ridge features (vortices and branches), which are personal information, of the fingerprint information are further emphasized, and ridges that are general fingerprint information are obtained. The overall flow and direction can be suppressed.

なお、この実施の形態では、振幅抑制処理としてlog処理を行うものとしたが、√処理を行うようにしてもよい。また、log処理や√処理に限らず、振幅を抑制することができればどのような処理でもよい。振幅抑制で全ての振幅を例えば1にすると、すなわち位相のみにすると、log処理や√処理等に比べ、計算量を減らすことができるという利点とデータが少なくなるという利点がある。   In this embodiment, log processing is performed as amplitude suppression processing. However, Δ processing may be performed. Further, the processing is not limited to the log processing and the √ processing, and may be any processing as long as the amplitude can be suppressed. If all the amplitudes are set to, for example, 1 in the amplitude suppression, that is, if only the phase is used, there is an advantage that the amount of calculation can be reduced and that the amount of data decreases as compared with the log processing or the √ processing.

ステップ309で振幅抑制処理を行った後、制御部20−1は、その振幅抑制処理を行った合成フーリエ画像データをフーリエ変換部20−7へ送り、もう一度、2次元離散的フーリエ変換(DFT)を施す(ステップ310)。これにより、図6(d)に示された合成フーリエ画像データは、図6(h)に示されるような合成画像データとなる。この画像は、周波数空間における振幅が抑制されているが、基本的には照合指紋と登録指紋とを畳み込んだ画像と考えることができ、これら2つの画像の相関を表すものである。   After performing the amplitude suppression process in step 309, the control unit 20-1 sends the synthesized Fourier image data subjected to the amplitude suppression process to the Fourier transform unit 20-7, and again performs a two-dimensional discrete Fourier transform (DFT). Is performed (step 310). Thereby, the combined Fourier image data shown in FIG. 6D becomes the combined image data as shown in FIG. 6H. Although this image has suppressed amplitude in the frequency space, it can be basically considered as an image obtained by convolving the verification fingerprint and the registered fingerprint, and indicates the correlation between these two images.

そして、制御部20−1は、ステップ310で得られた合成画像データを取り込み、この合成画像データより所定の相関成分エリアの各画素の強度(振幅)をスキャンし、照合指紋と登録指紋との各画素の相関成分の強度のヒストグラムを求め、このヒストグラムより相関成分の強度の高い上位n画素(この実施の形態では、8画素)を抽出し、この抽出したn画素の相関成分の強度(相関ピーク)の平均を相関値(スコア)として求める(ステップ311)。ここで、上記相関成分エリアは、図6(h)に示される合成フーリエ画像データに対し、白い点線で囲んだ領域S0として定められている。   Then, the control unit 20-1 captures the composite image data obtained in step 310, scans the intensity (amplitude) of each pixel in a predetermined correlation component area from the composite image data, A histogram of the intensity of the correlation component of each pixel is obtained, and the upper n pixels (eight pixels in this embodiment) having a higher intensity of the correlation component are extracted from the histogram, and the intensity (correlation of the correlation component) of the extracted n pixels is extracted. The average of the peaks) is obtained as a correlation value (score) (step 311). Here, the correlation component area is defined as a region S0 surrounded by a white dotted line with respect to the combined Fourier image data shown in FIG.

そして、制御部20−1は、ステップ311で得た相関値を予め定められているしきい値と比較し(ステップ312)、相関値がしきい値よりも大きければ、振幅抑制相関法による照合結果は「一致(OK)」と判断する。相関値がしきい値以下であれば、振幅抑制相関法による照合結果は「不一致(NG)」と判断する。   Then, the control unit 20-1 compares the correlation value obtained in step 311 with a predetermined threshold value (step 312), and if the correlation value is larger than the threshold value, checks by the amplitude suppression correlation method. The result is determined to be “match (OK)”. If the correlation value is equal to or smaller than the threshold value, the matching result by the amplitude suppression correlation method is determined to be “mismatch (NG)”.

〔特徴点方式〕
一方、制御部20−1は、ステップ302で読み出した登録指紋の原画像データに対して2値化処理を施し(ステップ313)、この2値化処理を施した登録指紋の画像データに対して細線化処理を施す(ステップ314)。そして、この細線化処理を施した登録指紋の画像データから特徴点(端点や分岐点)を抽出し、その位置や方向,種類などを特徴パラメータとして取得する(ステップ315)。
[Feature point method]
On the other hand, the control unit 20-1 performs a binarization process on the original image data of the registered fingerprint read in step 302 (step 313), and applies the binarized registered fingerprint image data to the original image data. A thinning process is performed (step 314). Then, feature points (end points and branch points) are extracted from the image data of the registered fingerprint subjected to the thinning processing, and the position, direction, type, and the like are acquired as feature parameters (step 315).

また、制御部20−1は、操作部10より与えられる照合指紋の画像データをフレームメモリ20−5を介して取り込み(ステップ316)、登録指紋の画像データとの位置ずれを補正したうえ(ステップ317)、この取り込んだ照合指紋の画像データに対してステップ313および314で行ったのと同様の2値化処理および細線化処理を施し(ステップ318,319)、この2値化処理および細線化処理を施した照合指紋の画像データから特徴点(端点や分岐点)を抽出し、その位置や方向,種類などを特徴パラメータとして取得する(ステップ320)。   Further, the control unit 20-1 captures the image data of the collation fingerprint given from the operation unit 10 via the frame memory 20-5 (step 316), and corrects the positional deviation from the image data of the registered fingerprint (step 316). 317) The same binarization processing and thinning processing as performed in steps 313 and 314 are performed on the captured collation fingerprint image data (steps 318 and 319), and the binarization processing and thinning are performed. Feature points (end points and branch points) are extracted from the processed image data of the verification fingerprint, and the position, direction, type, and the like are acquired as feature parameters (step 320).

そして、制御部20−1は、ステップ315,320で抽出した登録指紋と照合指紋の特徴点の位置,方向,種類などの特徴点パラメータの各誤差値(例えば、端点であるべき特徴点が分岐点であればその誤差値10とする)を求め、この誤差値を加算して照合スコアを求める(ステップ321)。そして、この求めた照合スコアを予め定められているしきい値と比較し(ステップ322)、照合スコアがしきい値よりも小さければ、特徴点方式による照合結果は「一致(OK)」と判断する。照合スコアがしきい値以上であれば、特徴点方式による照合結果は「不一致(NG)」と判断する。   Then, the control unit 20-1 determines each error value of the feature point parameters such as the position, direction, and type of the feature points of the registered fingerprint and the verification fingerprint extracted in steps 315 and 320 (for example, the feature point that should be an end point is branched). If it is a point, the error value is assumed to be 10), and this error value is added to obtain a collation score (step 321). Then, the obtained matching score is compared with a predetermined threshold value (step 322), and if the matching score is smaller than the threshold value, the matching result by the feature point method is determined to be “match (OK)”. I do. If the collation score is equal to or greater than the threshold value, the collation result by the feature point method is determined to be “unmatched (NG)”.

〔相関方式(振幅抑制相関法)による照合結果と特徴点方式による照合結果とのOR〕
制御部20−1は、ステップ312で得られた振幅抑制相関法による照合結果とステップ322で得られた特徴点方式による照合結果とに基づき、最終的な照合判定を行う(ステップ323)。この場合、制御部20−1は、何れか一方の方式による照合結果が「一致(OK)」と判断されれば、登録指紋と照合指紋とは「一致(マッチング)」したと判定する(ステップ324)。これに対し、何れの方式による照合結果も「不一致(NG)」と判断されれば、登録指紋と照合指紋とは「不一致(ミスマッチング)」であると判定する(ステップ325)。
[OR of matching result by correlation method (amplitude suppression correlation method) and matching result by feature point method]
The control unit 20-1 performs final collation determination based on the collation result by the amplitude suppression correlation method obtained in Step 312 and the collation result by the feature point method obtained in Step 322 (Step 323). In this case, the control unit 20-1 determines that the registered fingerprint and the collated fingerprint match (match) if the collation result by any one of the methods is determined to be “match (OK)” (step S1). 324). On the other hand, if the matching result by any of the methods is determined to be “mismatch (NG)”, it is determined that the registered fingerprint and the matching fingerprint are “mismatch (mismatch)” (step 325).

すなわち、この照合方式(1)では、振幅抑制相関法で一致したと判断されなくても、特徴点方式で一致したと判断されれば、登録指紋と照合指紋とは一致したと判定され、特徴点方式で一致したと判断されなくても、振幅抑制相関法で一致したと判断されれば、登録指紋と照合指紋とは一致したと判定される。振幅抑制相関法、特徴点方式の何れによっても一致したと判断されなかった場合に、登録指紋と照合指紋とは不一致であると判定される。   That is, in the matching method (1), even if it is not determined that the matching is performed by the amplitude suppression correlation method, if it is determined that the matching is performed by the feature point method, it is determined that the registered fingerprint matches the matching fingerprint, and the matching fingerprint is determined. Even if it is not determined that they match in the point method, if it is determined that they match by the amplitude suppression correlation method, it is determined that the registered fingerprint and the verification fingerprint match. If it is not determined that they match by either the amplitude suppression correlation method or the feature point method, it is determined that the registered fingerprint and the verification fingerprint do not match.

これにより、手荒れで紋が乱れているような場合に特徴点方式で不一致と判断されたときでも振幅抑制相関法で一致と判断され、指紋の一部、例えば指先だけの照合指紋であったような場合に振幅抑制相関法で不一致と判断されたときでも特徴点方式で一致と判断される。このように、本実施の形態の組合せ方式では、何れか一方の方式で正しく照合することができる指紋についても照合判定を誤る虞れがないので、それぞれの方式で単独に照合を行う場合に比べて照合精度が著しく向上する。   Thus, even when the fingerprint is disturbed due to a rough hand, even when it is determined that the fingerprint does not match by the feature point method, it is determined that the fingerprint matches by the amplitude suppression correlation method, and the fingerprint is a part of the fingerprint, for example, the verification fingerprint of only the fingertip. In such a case, even when it is determined that they do not match by the amplitude suppression correlation method, they are determined to match by the feature point method. As described above, in the combination method according to the present embodiment, there is no risk of making a mistake in the collation determination even for a fingerprint that can be correctly collated in either one of the methods. This significantly improves the matching accuracy.

なお、振幅抑制相関法と相互相関法(振幅をそのまま使う通常の相関)とを組み合わせたり、異なる特徴パラメータを定義した2つの特徴点方式を組み合わせるなど、同じタイプの照合方式を2つ組み合わせることも考えられる。しかしながら、この場合、照合精度はどちらか高い方の照合精度と同程度の照合精度に留まり、照合精度の飛躍的な向上は望めない。これに対し、本方式では、相関方式と特徴点方式とを組合せ、その何れか一方が「一致(OK)」と判断された場合に最終的な照合判定結果を「一致(マッチング)」とするので、照合精度が飛躍的に向上する。この照合精度の飛躍的な向上は次に示す試験結果からも伺い知ることができる。   It is also possible to combine two matching methods of the same type, such as combining the amplitude suppression correlation method and the cross-correlation method (normal correlation using the amplitude as it is) or combining two feature point methods defining different characteristic parameters. Conceivable. However, in this case, the matching accuracy is as low as the matching accuracy of the higher one, and a dramatic improvement in the matching accuracy cannot be expected. On the other hand, in this method, the correlation method and the feature point method are combined, and when one of them is determined to be “match (OK)”, the final collation determination result is determined to be “match (matching)”. Therefore, the matching accuracy is dramatically improved. The dramatic improvement in the matching accuracy can be seen from the following test results.

〔試験〕
(1)被験者
本試験では、少ない被験者数で性能差を明確にするために、意図的に指紋の状態が悪い照合困難な人を多く集めた。被験者は12名とした。男性8名、女性4名で、年齢は20歳前半から30歳後半である。指紋は、良好の人7名、乾燥系で照合に多少困難な場合がある人3名、特徴点方式の照合で困難な人2名(手荒れのひどい人1名、アトピー性皮膚炎の人1名)という構成とした。本試験では、照合困難な人は16%で、無作為の場合の比率に比べ、5倍以上多いので、本人認識率も5倍以上悪くなると想定される。
(2)登録
右人差指を各人1画像とした。
〔test〕
(1) Subjects In this test, in order to clarify the difference in performance with a small number of subjects, a large number of persons who intentionally had poor fingerprints and had difficulty in matching were collected. There were 12 subjects. There are eight men and four women, ages from the early 20s to late 30s. Fingerprints: 7 good people, 3 people who may be a little difficult to match in a dry system, 2 people who have difficulty in matching by the feature point method (1 person with severe hand roughening, 1 person with atopic dermatitis) Name). In this test, the percentage of persons who have difficulty in matching is 16%, which is more than 5 times higher than the ratio in the case of randomness. Therefore, it is assumed that the personal recognition rate will be worse by more than 5 times.
(2) Registration The right index finger was defined as one image for each person.

(3)照合
本人確認の確認用データには、各人とも違うタイミングで置かれた右人差指10画像を使う(12名×10画像=合計120画像)。
他人受入の確認用データには、他人の右人差指と右中指(11名×2=22指)および本人の隣指の右中指(1指)の計23指を使う。一般的に本人の違う指の方が他人の指より似ている。本人の隣指を使うことにより、サンプルの少なさを補い、他人受入データの信頼性をより向上させることができる。
照合回数を整理すると次のようになる。
本人認識確認用:12名×本人右人差指10画像=120回の照合
他人認識確認用:12名×(他人11名×2種類の指(22指)+本人右中指(1指))=276回の照合
(3) Verification As confirmation data for personal confirmation, 10 images of the right index finger placed at different timings for each person are used (12 persons × 10 images = 120 images in total).
A total of 23 fingers including the right index finger and the right middle finger (11 persons × 2 = 22 fingers) of the other person and the right middle finger (1 finger) of the next finger of the person are used as the confirmation data for accepting another person. In general, different fingers are more similar to others. By using the next finger of the person, the smallness of the sample can be compensated and the reliability of the data received by another person can be further improved.
The collation count is as follows.
For identification verification: 12 persons × Person right index finger 10 images = 120 times collation For identification recognition of other persons: 12 persons × (11 others × 2 kinds of fingers (22 fingers) + Person right middle finger (1 finger)) = 276 Times collation

(4)試験結果
認識性能は、本人拒否率(FRR:False Rejection Rate)と他人受入率(FAR:False Acceptance Rate )の2つで表す。FRRとFARとも小さい方が認識性能が良いことを表す。FRRとFARとを同時に表すことのできるROC(Receiver Operating Characteristic)カーブという表現方法がある。
図7に、上述した試験結果から得られた、振幅抑制相関法(特性I)、特徴点方式(特性II)、振幅抑制相関法と特徴点方式との組合せ方式(特性III :本発明に係る方式)のROCカーブを示す。
(4) Test Results Recognition performance is represented by two factors: a false rejection rate (FRR) and a false acceptance rate (FAR). The smaller the FRR and the FAR, the better the recognition performance. There is an expression method called ROC (Receiver Operating Characteristic) curve that can simultaneously express FRR and FAR.
FIG. 7 shows the amplitude suppression correlation method (characteristic I), the feature point method (characteristic II), and the combination method of the amplitude suppression correlation method and the characteristic point method (characteristic III according to the present invention) obtained from the test results described above. FIG.

ROCカーブにおいて、FRRとFARとが同じになる点をEER(Equal Error Rate )と呼び、認識性能の指標に用いられる。EERの値は小さい方が性能が良いことを示す。図7において、振幅抑制相関法のROCカーブIにおけるEER(EER1)は約2.5%、特徴点方式のROCカーブIIにおけるEER(EER2)は約7%、組合せ方式のROCカーブIII におけるEER(EER3)は約0.42%で、図8にEER1,EER2,EER3を棒グラフで示すように、振幅抑制相関法と特徴点方式との組合せ方式とすることによって照合精度が飛躍的に向上することが確認された。   In the ROC curve, a point at which FRR and FAR become the same is called EER (Equal Error Rate), and is used as an index of recognition performance. The smaller the EER value, the better the performance. In FIG. 7, the EER (EER1) in the ROC curve I of the amplitude suppression correlation method is about 2.5%, the EER (EER2) in the ROC curve II of the feature point method is about 7%, and the EER (EER) in the ROC curve III of the combination method. EER3) is about 0.42%. As shown in FIG. 8, EER1, EER2, and EER3 are bar graphs, and the collation accuracy is dramatically improved by using a combination of the amplitude suppression correlation method and the feature point method. Was confirmed.

図9は図5に示したフローチャートに従って実行される照合処理(照合方式(1))に対応する機能ブロック図である。コントロール部20は、機能ブロックとして、振幅抑制相関法によって照合を行う第1照合部20Aと、特徴点方式によって照合を行う第2照合部20Bと、登録指紋記憶部20Cと、照合判定部20Dとを有する。   FIG. 9 is a functional block diagram corresponding to the collation processing (collation method (1)) executed according to the flowchart shown in FIG. The control unit 20 includes, as functional blocks, a first matching unit 20A that performs matching by the amplitude suppression correlation method, a second matching unit 20B that performs matching by the feature point method, a registered fingerprint storage unit 20C, and a matching determination unit 20D. Having.

操作部10Aから入力された登録指紋は登録指紋記憶部20Cに格納される。操作部10Aから照合指紋が入力されると、この照合指紋が第1照合部20Aと第2照合部20Bとに与えられる。第1照合部20Aは、登録指紋記憶部20Cから登録指紋を読み出し、この登録指紋と操作部10Aからの照合指紋との照合を振幅抑制相関法によって実行する。第2照合部20Bは、登録指紋記憶部20Cから同じ登録指紋を読み出し、この登録指紋と操作部10Aからの照合指紋との照合を特徴点方式によって実行する。第1照合部20Aでの照合結果および第2照合部20Bでの照合結果は照合判定部20Dへ与えられる。照合判定部20Dは、何れか一方の方式による照合結果が「一致(OK)」であれば、登録指紋と照合指紋とは「」一致(マッチング)」したと判定する。   The registered fingerprint input from the operation unit 10A is stored in the registered fingerprint storage unit 20C. When the collation fingerprint is input from the operation unit 10A, the collation fingerprint is given to the first collation unit 20A and the second collation unit 20B. The first collation unit 20A reads out the registered fingerprint from the registered fingerprint storage unit 20C, and executes collation between the registered fingerprint and the collation fingerprint from the operation unit 10A by the amplitude suppression correlation method. The second matching unit 20B reads out the same registered fingerprint from the registered fingerprint storage unit 20C, and executes matching between the registered fingerprint and the matching fingerprint from the operation unit 10A by the feature point method. The collation result in the first collation unit 20A and the collation result in the second collation unit 20B are provided to the collation determination unit 20D. The collation determination unit 20D determines that the registered fingerprint and the collated fingerprint match "" (matching) if the collation result by either method is "match (OK)".

〔指紋の照合:照合方式(2)(相関方式優先実行)〕
図5に示したフローチャートに従う照合方式(1)では、振幅抑制相関法による照合と特徴点方式による照合とを実行し、何れか一方の方式による照合結果が「一致(OK)」であれば、登録指紋と照合指紋とは「一致(マッチング)」したと判定した。これに対し、照合方式(2)では、振幅抑制相関法による照合を先に実行し、この振幅抑制相関法による照合結果が「一致(OK)」であれば、特徴点方式による照合を実行せずに、登録指紋と照合指紋とは「一致(マッチング)」したと判定する。
[Fingerprint collation: collation method (2) (correlation method priority execution)]
In the matching method (1) according to the flowchart shown in FIG. 5, the matching by the amplitude suppression correlation method and the matching by the feature point method are executed. If the matching result by any one of the methods is “match (OK)”, It was determined that the registered fingerprint and the matching fingerprint "matched". On the other hand, in the matching method (2), the matching by the amplitude suppression correlation method is executed first, and if the matching result by the amplitude suppression correlation method is “match (OK)”, the matching by the feature point method is executed. Instead, it is determined that the registered fingerprint and the verification fingerprint have “matched”.

上述した試験結果(図7,図8)からも分かるように、振幅抑制相関法は特徴点方式に比べて一般的に照合精度が高いので、登録指紋と照合指紋とが同一の場合、振幅抑制相関法の方が特徴点方式よりも照合を1度で済ませられる可能性が高い。照合方式(1)での照合に要するトータル時間は、振幅抑制相関法による照合に必要とされる処理時間と特徴点方式による照合に必要とされる処理時間との和となる(図5のフローチャートや図9の機能ブロック図では振幅抑制相関法による照合と特徴点方式による照合とが並行して行われるように示されているが、実際には1つのCPUがその処理動作を行うので、両者の和となる)。これに対し、照合方式(2)では、振幅抑制相関法による照合結果が一致であれば、特徴点方式による照合は行われないので、照合判定結果が早く得られる(振幅抑制相関法は特徴点方式に比べて一般的に照合精度が高いので、このような場合が多い)。また、振幅抑制相関法で正しく照合することができない指紋であったとしても、特徴点方式による照合で正確に照合することができるので、照合精度が高まる。   As can be seen from the test results described above (FIGS. 7 and 8), since the amplitude suppression correlation method generally has higher matching accuracy than the feature point method, when the registered fingerprint and the matching fingerprint are the same, the amplitude suppression method is used. There is a higher possibility that the correlation method can be completed only once than the feature point method. The total time required for matching in the matching method (1) is the sum of the processing time required for matching by the amplitude suppression correlation method and the processing time required for matching by the feature point method (flow chart in FIG. 5). Also, in the functional block diagram of FIG. 9, the matching by the amplitude suppression correlation method and the matching by the feature point method are shown to be performed in parallel. However, actually, one CPU performs the processing operation. Is the sum of On the other hand, in the matching method (2), if the matching result by the amplitude suppression correlation method matches, the matching by the feature point method is not performed, so that the matching determination result is obtained earlier (the amplitude suppression correlation method uses the feature point method). This is often the case because the matching accuracy is generally higher than in the method). Further, even if the fingerprint cannot be correctly collated by the amplitude suppression correlation method, it can be collated accurately by the collation by the feature point method, so that the collation accuracy is improved.

図10に照合方式(2)によって照合を行う場合のフローチャートを示す。このフローチャートに示されるように、照合方式(2)では、図5に示したステップ301〜312に対応するステップ401〜412によって振幅抑制相関法による照合を実行し、この振幅抑制相関法による照合結果が「一致(OK)」であることを確認すると(ステップ413のYES)、直ちに登録指紋と照合指紋とが「一致(マッチング)」したと判定する(ステップ414)。   FIG. 10 shows a flowchart in the case where the matching is performed by the matching method (2). As shown in this flowchart, in the matching method (2), the matching by the amplitude suppression correlation method is executed in steps 401 to 412 corresponding to steps 301 to 312 shown in FIG. Is determined to be “match (OK)” (YES in step 413), it is immediately determined that the registered fingerprint and the collation fingerprint match (match) (step 414).

これに対し、振幅抑制相関法による照合結果が「不一致(NG)」であることを確認すると(ステップ413のNO)、図5に示したステップ313〜322に対応するステップ415〜424によって特徴点方式による照合を実行する。この特徴点方式による照合結果が「一致(OK)」であることを確認すると(ステップ425のYES)、登録指紋と照合指紋とが「一致(マッチング)」したと判定する(ステップ414)。これに対し、特徴点方式による照合結果も「不一致(NG)」であれば(ステップ425のNO)、登録指紋と照合指紋とは「不一致(ミスマッチング)」であると判定する(ステップ426)。   On the other hand, when it is confirmed that the comparison result by the amplitude suppression correlation method is “mismatch (NG)” (NO in step 413), the feature points are obtained by steps 415 to 424 corresponding to steps 313 to 322 shown in FIG. Perform collation by method. When it is confirmed that the matching result by the feature point method is “match (OK)” (YES in step 425), it is determined that the registered fingerprint and the matching fingerprint match (match) (step 414). On the other hand, if the matching result by the feature point method is also “mismatch (NG)” (NO in step 425), it is determined that the registered fingerprint and the matching fingerprint are “mismatch (mismatch)” (step 426). .

図11は図10に示したフローチャートに従って実行される照合処理(照合方式(2))に対応する機能ブロック図である。コントロール部20は、機能ブロックとして、振幅抑制相関法によって照合を行う第1照合部20Aと、特徴点方式によって照合を行う第2照合部20Bと、登録指紋記憶部20Cと、照合判定部20D’とを有する。   FIG. 11 is a functional block diagram corresponding to the collation processing (collation method (2)) executed according to the flowchart shown in FIG. The control unit 20 includes, as functional blocks, a first matching unit 20A that performs matching by the amplitude suppression correlation method, a second matching unit 20B that performs matching by the feature point method, a registered fingerprint storage unit 20C, and a matching determination unit 20D ′. And

また、第1照合部20Aおよび第2照合部20Bへの照合指紋の入力ラインには切替スイッチSW1が、第1照合部20Aおよび第2照合部20Bへの登録指紋の入力ラインには切替スイッチSW2が設けられる。切替スイッチSW1は、通常はその端子c1とa1との間の導通路がオンとされており、切替スイッチSW2は、通常はその端子c2とa2との間の導通路がオンとされており、照合判定部20D′からの指令を受けて、その導通路がそれぞれb1,b2側に切り替えられる。   Further, a changeover switch SW1 is provided on the input line of the matching fingerprint to the first matching unit 20A and the second matching unit 20B, and a changeover switch SW2 is provided on the input line of the registered fingerprint to the first matching unit 20A and the second matching unit 20B. Is provided. The switch SW1 normally has a conduction path between its terminals c1 and a1 turned on, and the changeover switch SW2 normally has a conduction path between its terminals c2 and a2 turned on. In response to a command from the collation determination unit 20D ', the conduction paths are switched to the b1 and b2 sides, respectively.

操作部10Aからの登録指紋は登録指紋記憶部20Cに格納される。操作部10Aから照合指紋が入力されると、この照合指紋は切替スイッチSW1を介して第1照合部20Aへ与えられる。第1照合部20Aは、切替スイッチSW2を介して登録指紋記憶部20Cから登録指紋を読み出し、この読み出した登録指紋と操作部10Aからの照合指紋との照合を振幅抑制相関法によって照合し、その照合結果を照合判定部20D′へ送る。照合判定部20D′は、第1照合部20Aからの照合結果が「一致(OK)」であれば、登録指紋と照合指紋とは「一致(マッチング)」したと判定する。   The registered fingerprint from the operation unit 10A is stored in the registered fingerprint storage unit 20C. When the collation fingerprint is input from the operation unit 10A, the collation fingerprint is given to the first collation unit 20A via the changeover switch SW1. The first matching unit 20A reads the registered fingerprint from the registered fingerprint storage unit 20C via the changeover switch SW2, compares the read registered fingerprint with the matching fingerprint from the operation unit 10A by the amplitude suppression correlation method, The collation result is sent to collation judging section 20D '. If the collation result from the first collation unit 20A is “match (OK)”, the collation determination unit 20D ′ determines that the registered fingerprint and the collation fingerprint match “match (match)”.

これに対し、第1照合部20Aからの照合結果が「不一致(NG)」であれば、照合判定部20D′は、切替スイッチSW1,SW2へ切り替え指令を送り、切替スイッチSW1の端子c1とb1との間の導通路をオンとし、切替スイッチSW2の端子c2とb2との間の導通路をオンとする。これにより、操作部10から照合指紋が切替スイッチSW1を介して第2照合部20Bへ与えられる。第2照合部20Bは、切替スイッチSW2を介して登録指紋記憶部20Cから登録指紋を読み出し、この読み出した登録指紋と操作部10からの照合指紋との照合を特徴点方式によって実行し、その照合結果を照合判定部20D′へ送る。照合判定部20D′は、第2照合部20Bからの照合結果が「一致(OK)」であれば、登録指紋と照合指紋とは「一致(マッチング)」したと判定する。   On the other hand, if the collation result from the first collation unit 20A is “mismatch (NG)”, the collation determination unit 20D ′ sends a switching command to the changeover switches SW1 and SW2, and the terminals c1 and b1 of the changeover switch SW1. Is turned on, and the conduction path between the terminals c2 and b2 of the changeover switch SW2 is turned on. Thereby, the collation fingerprint is provided from the operation unit 10 to the second collation unit 20B via the changeover switch SW1. The second matching unit 20B reads the registered fingerprint from the registered fingerprint storage unit 20C via the changeover switch SW2, executes the matching between the read registered fingerprint and the matching fingerprint from the operation unit 10 by the feature point method, and performs the matching. The result is sent to collation determination section 20D '. If the collation result from the second collation unit 20B is “match (OK)”, the collation determination unit 20D ′ determines that the registered fingerprint and the collation fingerprint match “match (match)”.

〔指紋の照合:照合方式(3)(特徴点方式優先実行)〕
照合方式(2)では、振幅抑制相関法による照合を先に実行し、この振幅抑制相関法による照合結果が「一致(OK)」であれば、特徴点方式による照合を実行せずに、登録指紋と照合指紋とは「一致(マッチング)」したと判定する。これに対し、照合方式(3)では、特徴点方式による照合を先に実行し、この特徴点方式による照合結果が「一致(OK)」であれば、振幅抑制相関法による照合を実行せずに、登録指紋と照合指紋とは「一致(マッチング)」したと判定する。
[Fingerprint collation: collation method (3) (feature point method priority execution)]
In the matching method (2), the matching by the amplitude suppression correlation method is performed first, and if the matching result by the amplitude suppression correlation method is “match (OK)”, the registration is performed without executing the matching by the feature point method. It is determined that the fingerprint and the verification fingerprint have “matched”. On the other hand, in the matching method (3), the matching by the feature point method is executed first, and if the matching result by the feature point method is “match (OK)”, the matching by the amplitude suppression correlation method is not executed. Then, it is determined that the registered fingerprint and the verification fingerprint have “matched”.

この照合方式(3)によれば、照合するパターンの属性が特徴点方式に向いているような場合(例えば、特徴点がはっきりしている、外乱に強い、パターンが変形しない等)や1対N照合(1つの照合パターンについて、N個の登録パターンと照合する方式)を行うような場合、照合のための演算量が少なくて済むので、照合精度が高まるだけではなく、照合結果を短時間で得ることができるようになる。すなわち、振幅抑制相関法では、登録・照合パターン中の全ての画素データを用いて相関値を得るために演算を行うので、照合結果が得られるのに時間がかかる。それに比べて、特徴点方式は登録・照合パターン中の特徴点の画素データのみを用いて演算を行うので、扱うデータ量が少なく、照合結果が短時間で得られる。特に、1対N照合では、1対1照合に比べて両者の時間差が加速的に大きくなる。   According to the matching method (3), when the attribute of the pattern to be matched is suitable for the feature point method (for example, the feature point is clear, the disturbance is strong, the pattern is not deformed, or the like), In the case where N matching (a method of matching one matching pattern with N registered patterns) is performed, the amount of calculation for matching is small, so that not only the matching accuracy is improved, but also the matching result is shortened in a short time. Can be obtained at That is, in the amplitude suppression correlation method, since calculation is performed to obtain a correlation value using all pixel data in the registered / matching pattern, it takes time to obtain a matching result. On the other hand, in the feature point method, since the calculation is performed using only the pixel data of the feature point in the registration / collation pattern, the amount of data to be handled is small and the collation result can be obtained in a short time. In particular, in the one-to-N collation, the time difference between the two increases at a faster rate than in the one-to-one collation.

図12に照合方式(3)によって照合を行う場合のフローチャートを示す。このフローチャートに示されるように、照合方式(3)では、図5に示したステップ301,302,313〜322に対応するステップ801〜813によって特徴点方式による照合を実行し、この特徴点方式による照合結果が「一致(OK)」であることを確認すると(ステップ814のYES)、直ちに登録指紋と照合指紋とが「一致(マッチング)」したと判定する(ステップ815)。   FIG. 12 shows a flowchart in the case of performing the matching by the matching method (3). As shown in this flowchart, in the collation method (3), collation by the feature point method is executed by steps 801 to 813 corresponding to steps 301, 302, and 313 to 322 shown in FIG. When it is confirmed that the collation result is “match (OK)” (YES in step 814), it is immediately determined that the registered fingerprint and the collation fingerprint match (match) (step 815).

これに対し、特徴点方式による照合結果が「不一致(NG)」であることを確認すると(ステップ814のNO)、図5に示したステップ303〜312に対応するステップ816〜824によって振幅抑制相関法による照合を実行する。この振幅抑制相関法による照合結果が「一致(OK)」であることを確認すると(ステップ825のYES)、登録指紋と照合指紋とが「一致(マッチング)」したと判定する(ステップ814)。これに対し、振幅抑制相関法による照合結果も「不一致(NG)」であれば(ステップ825のNO)、登録指紋と照合指紋とは「不一致(ミスマッチング)」であると判定する(ステップ826)。   On the other hand, when it is confirmed that the matching result by the feature point method is “mismatch (NG)” (NO in step 814), the amplitude suppression correlation is performed by steps 816 to 824 corresponding to steps 303 to 312 shown in FIG. Perform a modal match. When it is confirmed that the collation result by the amplitude suppression correlation method is “match (OK)” (YES in step 825), it is determined that the registered fingerprint and the collation fingerprint match (match) (step 814). On the other hand, if the matching result by the amplitude suppression correlation method is also “mismatch (NG)” (NO in step 825), it is determined that the registered fingerprint and the matching fingerprint are “mismatch (mismatch)” (step 826). ).

図13は図12に示したフローチャートに従って実行される照合処理(照合方式(3))に対応する機能ブロック図である。この機能ブロック図において、切替スイッチSW1は、通常はその端子c1とb1との間の導通路がオンとされており、切替スイッチSW2は、通常はその端子c2とb2との間の導通路がオンとされており、照合判定部20D′からの指令を受けて、その導通路がそれぞれa1,a2側に切り替えられる。   FIG. 13 is a functional block diagram corresponding to the collation processing (collation method (3)) executed according to the flowchart shown in FIG. In this functional block diagram, the switch SW1 normally has a conduction path between its terminals c1 and b1 turned on, and the changeover switch SW2 normally has a conduction path between its terminals c2 and b2. The conduction path is turned on, and the conduction path is switched to the a1 and a2 sides in response to a command from the collation determination unit 20D '.

操作部10Aからの登録指紋は登録指紋記憶部20Cに格納される。操作部10Aから照合指紋が入力されると、この照合指紋は切替スイッチSW1を介して第2照合部20Bへ与えられる。第2照合部20Bは、切替スイッチSW2を介して登録指紋記憶部20Cから登録指紋を読み出し、この読み出した登録指紋と操作部10Aからの照合指紋との照合を特徴点方式によって照合し、その照合結果を照合判定部20D′へ送る。照合判定部20D′は、第2照合部20Aからの照合結果が「一致(OK)」であれば、登録指紋と照合指紋とは「一致(マッチング)」したと判定する。   The registered fingerprint from the operation unit 10A is stored in the registered fingerprint storage unit 20C. When the collation fingerprint is input from the operation unit 10A, the collation fingerprint is given to the second collation unit 20B via the changeover switch SW1. The second matching unit 20B reads the registered fingerprint from the registered fingerprint storage unit 20C via the changeover switch SW2, compares the read registered fingerprint with the matching fingerprint from the operation unit 10A by the feature point method, and performs the matching. The result is sent to collation determination section 20D '. If the collation result from the second collation unit 20A is “match (OK)”, the collation determination unit 20D ′ determines that the registered fingerprint and the collation fingerprint match (match).

これに対し、第2照合部20Bからの照合結果が「不一致(NG)」であれば、照合判定部20D′は、切替スイッチSW1,SW2へ切り替え指令を送り、切替スイッチSW1の端子c1とa1との間の導通路をオンとし、切替スイッチSW2の端子c2とa2との間の導通路をオンとする。これにより、操作部10から照合指紋が切替スイッチSW1を介して第1照合部20Aへ与えられる。第1照合部20Aは、切替スイッチSW2を介して登録指紋記憶部20Cから登録指紋を読み出し、この読み出した登録指紋と操作部10からの照合指紋との照合を振幅抑制相関法によって実行し、その照合結果を照合判定部20D′へ送る。照合判定部20D′は、第1照合部20Aからの照合結果が「一致(OK)」であれば、登録指紋と照合指紋とは「一致(マッチング)」したと判定する。   On the other hand, if the collation result from the second collation unit 20B is “mismatch (NG)”, the collation determination unit 20D ′ sends a switching command to the changeover switches SW1 and SW2, and the terminals c1 and a1 of the changeover switch SW1. Is turned on, and the conduction path between the terminals c2 and a2 of the changeover switch SW2 is turned on. Thereby, the collation fingerprint is provided from the operation unit 10 to the first collation unit 20A via the changeover switch SW1. The first collation unit 20A reads the registered fingerprint from the registered fingerprint storage unit 20C via the changeover switch SW2, executes collation between the read registered fingerprint and the collation fingerprint from the operation unit 10 by the amplitude suppression correlation method, The collation result is sent to collation judging section 20D '. If the collation result from the first collation unit 20A is “match (OK)”, the collation determination unit 20D ′ determines that the registered fingerprint and the collation fingerprint match “match (match)”.

〔照合方式(4)(照合実行順序指定)〕
図11に機能ブロック図を示した照合方式(2)では、必ず最初に、振幅抑制相関法による照合が実行される。これは、指紋照合を想定してのことであり、手書き文字を照合するような場合には、振幅抑制相関法による照合よりも特徴点方式による照合の方が照合精度が高くなる。このような場合には、特徴点方式による照合を先に行った方がよく、照合判定結果が早く得られる。
[Collation method (4) (designation of collation execution order)]
In the matching method (2) whose functional block diagram is shown in FIG. 11, matching by the amplitude suppression correlation method is always executed first. This is based on the assumption that fingerprint collation is performed. In the case of collating handwritten characters, the collation accuracy using the feature point method is higher than that using the amplitude suppression correlation method. In such a case, it is better to perform the matching by the feature point method first, and the matching determination result can be obtained earlier.

すなわち、照合するパターンの属性による2つの照合方式との相性(単独で相関方式と特徴点方式の何れかで照合した場合にどちらが照合精度が高いか)が事前に分かっていれば、相性のよい方式で先に照合を行うように指定することで、登録パターンと照合パターンとが同一の場合、照合を1度で済ませられる可能性が高く、照合判定結果が早く得られる。そこで、照合方式(4)では、パターンの属性が異なる複数の種類のパターンを同じパターン照合装置で照合するような場合に、適時最適な実行順序を指定できるようにする。   In other words, if the compatibility between the two matching methods based on the attribute of the pattern to be matched (which is higher in matching accuracy when using the correlation method or the feature point method alone) is known in advance. By designating that the matching is performed first by the method, when the registered pattern and the matching pattern are the same, there is a high possibility that the matching is completed only once, and the matching determination result is obtained quickly. Therefore, in the matching method (4), when a plurality of types of patterns having different pattern attributes are matched by the same pattern matching device, the optimal execution order can be designated in a timely manner.

図14に照合方式(4)を採用した場合の機能ブロック図を示す。パターン判定部40は、機能ブロックとして、振幅抑制相関法によって照合を行う第1照合部40Aと、特徴点方式によって照合を行う第2照合部40Bと、登録パターン記憶部40Cと、照合判定部40Dの各機能ブロックを有する。   FIG. 14 shows a functional block diagram when the collation method (4) is adopted. The pattern determining unit 40 includes, as functional blocks, a first matching unit 40A that performs matching by the amplitude suppression correlation method, a second matching unit 40B that performs matching by the feature point method, a registered pattern storage unit 40C, and a matching determining unit 40D. Of each function block.

第1照合部20Aおよび第2照合部20Bへの照合パターンの入力ラインには切替スイッチSW1が、第1照合部40Aおよび第2照合部40Bへの登録パターンの入力ラインには切替スイッチSW2が設けられている。切替スイッチSW1は、そのコモン端子c1を端子a1側に接続するか(Aモード)、端子b1側に接続するか(Bモード)について、照合判定部40Dより指示される。同様に、切替スイッチSW2も、そのコモン端子c2を端子a2側に接続するか(Aモード)、端子b2側に接続するか(Bモード)について、照合判定部40Dより指示される。   A changeover switch SW1 is provided on the input line of the collation pattern to the first collation unit 20A and the second collation unit 20B, and a changeover switch SW2 is provided on the input line of the registration pattern to the first collation unit 40A and the second collation unit 40B. Has been. The changeover switch SW1 is instructed by the collation determination unit 40D as to whether the common terminal c1 is connected to the terminal a1 (A mode) or to the terminal b1 (B mode). Similarly, the changeover switch SW2 is instructed by the collation determination unit 40D as to whether the common terminal c2 is connected to the terminal a2 (A mode) or to the terminal b2 (B mode).

〔相関方式(振幅抑制相関法)による照合を先に実行する場合〕
実行順序指定部50から振幅抑制相関法による照合を先に実行するという指定(初期設定)がされると、照合判定部40Dは切替スイッチSW1,SW2へ指令を送り、切替スイッチSW1,SW2を共に初期状態としてAモードとする。すなわち、スイッチSW1のコモン端子c1と端子a1との間の導通路をオンとし、スイッチSW2のコモン端子c2と端子a2との間の導通路をオンとする。
[When matching by correlation method (amplitude suppression correlation method) is performed first]
When the execution order designating section 50 designates that the collation by the amplitude suppression correlation method is executed first (initial setting), the collation determining section 40D sends a command to the changeover switches SW1 and SW2, and sets both the changeover switches SW1 and SW2 together. The A mode is set as an initial state. That is, the conduction path between the common terminal c1 and the terminal a1 of the switch SW1 is turned on, and the conduction path between the common terminal c2 and the terminal a2 of the switch SW2 is turned on.

この場合、パターン入力部30から照合パターンが入力されると、この照合パターンは切替スイッチSW1を介して第1照合部40Aへ与えられる。第1照合部40Aは、切替スイッチSW2を介して登録パターン記憶部40Cから登録パターンを読み出し、この読み出した登録パターンとパターン入力部40Aからの照合パターンとの照合を振幅抑制相関法によって実行し、その照合結果を照合判定部40Dへ送る。照合判定部40Dは、第1照合部40Aからの照合結果が「一致(OK)」であれば、登録指紋と照合指紋とは「一致(マッチング)」したと判定する。   In this case, when a matching pattern is input from the pattern input unit 30, the matching pattern is provided to the first matching unit 40A via the changeover switch SW1. The first matching unit 40A reads the registered pattern from the registered pattern storage unit 40C via the changeover switch SW2, and executes the matching between the read registered pattern and the matching pattern from the pattern input unit 40A by the amplitude suppression correlation method. The collation result is sent to the collation determination unit 40D. If the matching result from the first matching unit 40A is “match (OK)”, the matching determination unit 40D determines that the registered fingerprint and the matching fingerprint match (match).

これに対し、第1照合部40Aからの照合結果が「不一致(NG)」であれば、照合判定部40Dは、切替スイッチSW1,SW2へ指令を送り、切替スイッチSW1,SW2を共にBモードとする。すなわち、切替スイッチSW1の端子c1とb1との間の導通路をオンとし、切替スイッチSW2の端子c2とb2との間の導通路をオンとする。   On the other hand, if the collation result from the first collation unit 40A is “mismatch (NG)”, the collation determination unit 40D sends a command to the changeover switches SW1 and SW2, and sets both the changeover switches SW1 and SW2 to the B mode. I do. That is, the conduction path between the terminals c1 and b1 of the changeover switch SW1 is turned on, and the conduction path between the terminals c2 and b2 of the changeover switch SW2 is turned on.

これにより、パターン入力部30からの照合パターンが切替スイッチSW1を介して第2照合部40Bへ与えられる。第2照合部40Bは、切替スイッチSW2を介して登録パターン記憶部40Cから同じ登録パターンを読み出し、この読み出した登録パターンとパターン入力部30からの照合パターンとの照合を特徴点方式によって実行し、その照合結果を照合判定部40Dへ送る。照合判定部40Dは、第2照合部40Bからの照合結果が「一致(OK)」であれば、登録指紋と照合指紋とは「一致(マッチング)」したと判定する。   As a result, the matching pattern from the pattern input unit 30 is provided to the second matching unit 40B via the changeover switch SW1. The second matching unit 40B reads the same registered pattern from the registered pattern storage unit 40C via the changeover switch SW2, and executes the matching between the read registered pattern and the matching pattern from the pattern input unit 30 by the feature point method, The collation result is sent to the collation determination unit 40D. If the collation result from the second collation unit 40B is “match (OK)”, the collation determination unit 40D determines that the registered fingerprint and the collation fingerprint match “match (match)”.

〔特徴点方式による照合を先に実行する場合〕
実行順序指定部50から特徴点方式による照合を先に実行するという指定(初期設定)がされると、照合判定部40Dは切替スイッチSW1,SW2へ指令を送り、切替スイッチSW1,SW2を共に初期状態としてBモードとする。すなわち、スイッチSW1のコモン端子c1と端子b1との間の導通路をオンとし、スイッチSW2のコモン端子c2と端子b2との間の導通路をオンとする。
[When matching by the feature point method is performed first]
When the execution order designating section 50 designates that the collation by the feature point method is executed first (initial setting), the collation determining section 40D sends a command to the changeover switches SW1 and SW2, and initializes both the changeover switches SW1 and SW2. The state is set to the B mode. That is, the conduction path between the common terminal c1 and the terminal b1 of the switch SW1 is turned on, and the conduction path between the common terminal c2 and the terminal b2 of the switch SW2 is turned on.

この場合、パターン入力部30から照合パターンが入力されると、この照合パターンは切替スイッチSW1を介して第2照合部40Bへ与えられる。第2照合部40Bは、切替スイッチSW2を介して登録パターン記憶部40Cから登録パターンを読み出し、この読み出した登録パターンとパターン入力部40Aからの照合パターンとの照合を特徴点方式によって実行し、その照合結果を照合判定部40Dへ送る。照合判定部40Dは、第2照合部40Bからの照合結果が「一致(OK)」であれば、登録指紋と照合指紋とは「一致(マッチング)」したと判定する。   In this case, when a collation pattern is input from the pattern input unit 30, the collation pattern is provided to the second collation unit 40B via the changeover switch SW1. The second matching unit 40B reads the registered pattern from the registered pattern storage unit 40C via the changeover switch SW2, and executes the matching between the read registered pattern and the matching pattern from the pattern input unit 40A by the feature point method. The collation result is sent to the collation determination unit 40D. If the collation result from the second collation unit 40B is “match (OK)”, the collation determination unit 40D determines that the registered fingerprint and the collation fingerprint match “match (match)”.

これに対し、第2照合部40Bからの照合結果が「不一致(NG)」であれば、照合判定部40Dは、切替スイッチSW1,SW2へ指令を送り、切替スイッチSW1,SW2を共にAモードとする。すなわち、切替スイッチSW1の端子c1とa1との間の導通路をオンとし、切替スイッチSW2の端子c2とa2との間の導通路をオンとする。   On the other hand, if the collation result from the second collation unit 40B is “mismatch (NG)”, the collation determination unit 40D sends a command to the changeover switches SW1 and SW2, and sets both the changeover switches SW1 and SW2 to the A mode. I do. That is, the conduction path between the terminals c1 and a1 of the changeover switch SW1 is turned on, and the conduction path between the terminals c2 and a2 of the changeover switch SW2 is turned on.

これにより、パターン入力部30からの照合パターンが切替スイッチSW1を介して第1照合部40Aへ与えられる。第1照合部40Aは、切替スイッチSW2を介して登録パターン記憶部40Cから同じ登録パターンを読み出し、この読み出した登録パターンとパターン入力部30からの照合パターンとの照合を振幅抑制相関法によって実行し、その照合結果を照合判定部40Dへ送る。照合判定部40Dは、第1照合部40Aからの照合結果が「一致(OK)」であれば、登録指紋と照合指紋とは「一致(マッチング)」したと判定する。   As a result, the matching pattern from the pattern input unit 30 is provided to the first matching unit 40A via the changeover switch SW1. The first matching unit 40A reads the same registered pattern from the registered pattern storage unit 40C via the changeover switch SW2, and executes the matching between the read registered pattern and the matching pattern from the pattern input unit 30 by the amplitude suppression correlation method. , And sends the collation result to the collation determination unit 40D. If the matching result from the first matching unit 40A is “match (OK)”, the matching determination unit 40D determines that the registered fingerprint and the matching fingerprint match (match).

〔照合方式(5)(照合実行順序自動指定)〕
照合方式(5)では、パターンの属性が異なる複数の種類のパターンを同じパターン照合装置で照合するような場合に、適時最適な実行順序が自動的に指定されるようにする。この実行順序の自動指定により、照合パターンの面積が小さかったり照合パターンの画質が良い場合には特徴点方式による照合を先に行うというように、その時々の照合パターンに向いた照合方式での照合を優先的に行うようにして、照合精度と照合スピードをともに高めることができるようになる。
[Collation method (5) (automatic specification of collation execution order)]
In the matching method (5), when a plurality of types of patterns having different pattern attributes are matched by the same pattern matching device, the optimal execution order is automatically designated in a timely manner. By automatically specifying the execution order, if the area of the matching pattern is small or the image quality of the matching pattern is good, matching using the feature point method is performed first. Is performed preferentially, so that both the matching accuracy and the matching speed can be improved.

図15に照合方式(5)によって照合を行う場合のフローチャートを示す。このフローチャートに示されるように、照合方式(5)では、先ず、照合指紋の面積Sを算出する(ステップ901)。そして、この算出した照合面積Sを予め定められているしきい値Sthと比較し、S≦Sthであった場合(ステップ902のNO:面積小)、図12のステップ802へ進み、照合方式(3)(特徴点方式優先実行)での指紋照合を行う。   FIG. 15 shows a flowchart in the case of performing collation by the collation method (5). As shown in this flowchart, in the collation method (5), first, the area S of the collation fingerprint is calculated (step 901). Then, the calculated collation area S is compared with a predetermined threshold value Sth, and if S ≦ Sth (NO in step 902: small area), the process proceeds to step 802 in FIG. 3) Perform fingerprint matching in (feature point method priority execution).

S>Sthであった場合(ステップ902のYES:面積大)、照合指紋の画質値Qを算出する(ステップ903)。そして、この算出した画質値Qと予め定められているしきい値Qthとを比較し、Q≦Qthであった場合(ステップ904のNO:画質良)、図12のステップ802へ進み、照合方式(3)(特徴点方式優先実行)での指紋照合を行う。Q>Qthであった場合(ステップ904のYES:画質悪)、図10のステップ402へ進み、照合方式(2)(相関方式優先実行)での指紋照合を行う。なお、ステップ901での照合面積Sの算出、ステップ903での画質値Qの算出は、図3のフローチャートを用いて説明した方法と同じ方法で行うので、ここでの説明は省略する。   If S> Sth (YES in step 902: large area), the image quality value Q of the verification fingerprint is calculated (step 903). The calculated image quality value Q is compared with a predetermined threshold value Qth. If Q ≦ Qth (NO in step 904: good image quality), the process proceeds to step 802 in FIG. (3) Perform fingerprint matching in (feature point method priority execution). If Q> Qth (YES in step 904: poor image quality), the flow advances to step 402 in FIG. 10 to perform fingerprint collation in collation method (2) (correlation method priority execution). Note that the calculation of the matching area S in step 901 and the calculation of the image quality value Q in step 903 are performed in the same manner as the method described with reference to the flowchart of FIG. 3, and a description thereof will be omitted.

この照合方式(5)では、先ず最初に照合指紋の画像を検査し、照合指紋が十分な面積を有するかどうか、画質が良いかどうかを確かめる。照合指紋の面積が小さい場合、振幅抑制相関法だと全体的な類似度でみるので、不一致であると誤認される可能性が高い。この場合、特徴点方式の方が向いているので、特徴点方式による照合を先に実行する。画質が良くて特徴点がはっきりしている場合であっても、歪みが大きいような場合には、振幅抑制相関法では不一致であると誤認される可能性が高い。このような場合、振幅抑制相関法ではなく、特徴点方式による照合を先に実行する。   In the collation method (5), first, an image of the collation fingerprint is inspected to confirm whether the collation fingerprint has a sufficient area and whether the image quality is good. In the case where the area of the collation fingerprint is small, the amplitude suppression correlation method considers the overall similarity, so that there is a high possibility that the fingerprint is erroneously recognized as a mismatch. In this case, since the feature point method is more suitable, the matching by the feature point method is executed first. Even if the image quality is good and the feature points are clear, if the distortion is large, there is a high possibility that the amplitude suppression correlation method will mistakenly identify a mismatch. In such a case, the matching based on the feature point method is executed first instead of the amplitude suppression correlation method.

図16に照合方式(5)を採用した場合の機能ブロック図を示す。この機能ブロック図において、照合判定部40Dには、画像検査手段40D1と、実行順序指定手段40D2と、照合判定手段40D3とが設けられている。画像検査手段40D1は、照合判定部40Dの一部を形成し、照合パターンの面積および画質を検査して、その検査結果を実行順序指定手段40D2へ送る。実行順序指定手段40D2は、画像検査手段40D1からの検査結果に基づき、照合パターンの面積が小さい場合や画質が良い場合、切替スイッチSW1,SW2へ指令を送り、切替スイッチSW1,SW2を共にBモードとする。すなわち、切替スイッチSW1の端子c1とb1との間の導通路をオンとし、切替スイッチSW2の端子c2とb2との間の導通路をオンとする。照合パターンの面積が大きい場合や画質が悪い場合、切替スイッチSW1,SW2へ指令を送り、切替スイッチSW1,SW2を共にAモードとする。すなわち、切替スイッチSW1の端子c1とa1との間の導通路をオンとし、切替スイッチSW2の端子c2とa2との間の導通路をオンとする。   FIG. 16 shows a functional block diagram when the collation method (5) is adopted. In this functional block diagram, the collation judging unit 40D is provided with an image inspection unit 40D1, an execution order designating unit 40D2, and a collation judging unit 40D3. The image inspection unit 40D1 forms a part of the collation determination unit 40D, inspects the area and image quality of the collation pattern, and sends the inspection result to the execution order designation unit 40D2. Based on the inspection result from the image inspection unit 40D1, the execution order designation unit 40D2 sends a command to the changeover switches SW1 and SW2 when the area of the collation pattern is small or the image quality is good, and sets both the changeover switches SW1 and SW2 to the B mode. And That is, the conduction path between the terminals c1 and b1 of the changeover switch SW1 is turned on, and the conduction path between the terminals c2 and b2 of the changeover switch SW2 is turned on. When the area of the collation pattern is large or the image quality is poor, a command is sent to the changeover switches SW1 and SW2, and both the changeover switches SW1 and SW2 are set to the A mode. That is, the conduction path between the terminals c1 and a1 of the changeover switch SW1 is turned on, and the conduction path between the terminals c2 and a2 of the changeover switch SW2 is turned on.

なお、図5に示したフローチャートにおいては、照合の際に登録指紋の原画像データを読み出し(ステップ302)、この読み出した登録指紋の原画像データに対して縮小処理および2次元離散的フーリエ変換を行うようにしたが(ステップ303,304)、これらの処理を登録の際に登録指紋の原画像データに施しておき、これを登録データとしてファイル化しておいてもよい。そのようにしておけば、照合時間が短縮される。図10、図12に示したフローチャートにおいても同様である。   In the flowchart shown in FIG. 5, the original image data of the registered fingerprint is read out at the time of collation (step 302), and the read-out original image data of the registered fingerprint is subjected to reduction processing and two-dimensional discrete Fourier transform. Although these processes are performed (steps 303 and 304), these processes may be performed on the original image data of the registered fingerprint at the time of registration, and this may be filed as registered data. By doing so, the collation time is reduced. The same applies to the flowcharts shown in FIGS.

図17は照合時間を短縮するために、登録指紋の原画像データに対して、相関方式の照合で必要な縮小処理および2次元離散的フーリエ変換と特徴点方式の照合で必要な2値化処理,細線化処理および特徴点抽出を前もって行って、相関方式用の登録データと特徴点方式用の登録データに加工して、登録を行うようにした場合のフローチャートであり、図2に示したフローチャートにおけるステップ101〜106に対応するステップ501〜506の処理を実行した後、ステップ506で選択した登録指紋の画像データに対して縮小処理および2次元離散的フーリエ変換を実施し(ステップ507,508)、振幅抑制相関法用の登録データとしてファイル化する(ステップ509)。また、ステップ506で選択した登録指紋の画像データについても、2値化処理,細線化処理および特徴点抽出を実施し(ステップ510,511,512)、特徴点方式用の登録データとしてファイル化する(ステップ513)。   FIG. 17 shows, in order to shorten the collation time, the original image data of the registered fingerprint is subjected to reduction processing required for collation collation and binarization processing required for two-dimensional discrete Fourier transform and feature point collation. 2 is a flowchart in a case where the thinning processing and the feature point extraction are performed in advance, and are processed into the registration data for the correlation method and the registration data for the feature point method, and the registration is performed. After performing the processing of steps 501 to 506 corresponding to steps 101 to 106 in step (1), the image data of the registered fingerprint selected in step 506 is subjected to reduction processing and two-dimensional discrete Fourier transform (steps 507 and 508). Then, a file is created as registration data for the amplitude suppression correlation method (step 509). Also, the image data of the registered fingerprint selected in step 506 is subjected to binarization processing, thinning processing, and feature point extraction (steps 510, 511, 512), and is converted into a file as registered data for the feature point method. (Step 513).

また、図5(図10、図12)に示したフローチャートにおいては、ステップ310(410、819)において2次元離散的フーリエ変換を行うようにしたが、2次元離散的フーリエ変換ではなく2次元離散的逆フーリエ変換を行うようにしてもよい。すなわち、振幅抑制処理の施された合成フーリエ画像データに対して2次元離散的フーリエ変換を行うのに代えて、2次元離散的逆フーリエ変換を行うようにしてもよい。2次元離散的フーリエ変換と2次元離散的逆フーリエ変換とは、定量的にみて照合精度は変わらない。2次元離散的逆フーリエ変換については、先の非特許文献1に説明されている。   Further, in the flowchart shown in FIG. 5 (FIGS. 10 and 12), the two-dimensional discrete Fourier transform is performed in step 310 (410, 819). The inverse Fourier transform may be performed. That is, instead of performing the two-dimensional discrete Fourier transform on the synthesized Fourier image data subjected to the amplitude suppression processing, the two-dimensional discrete inverse Fourier transform may be performed. The two-dimensional discrete Fourier transform and the two-dimensional discrete inverse Fourier transform do not change the matching accuracy quantitatively. The two-dimensional discrete inverse Fourier transform is described in Non-Patent Document 1 above.

また、図5(図10、図12)に示したフローチャートにおいては、合成後のフーリエ画像データに対して振幅抑制処理を施して2次元離散的フーリエ変換を行うようにしたが(ステップ309,310(409,410、821、822))、合成前の登録指紋および照合指紋のフーリエ画像データにそれぞれ振幅抑制処理を行った後に合成するようにしてもよい。   In the flowchart shown in FIG. 5 (FIGS. 10 and 12), the two-dimensional discrete Fourier transform is performed by performing the amplitude suppression process on the synthesized Fourier image data (steps 309 and 310). (409, 410, 821, 822)), the synthesis may be performed after performing amplitude suppression processing on the Fourier image data of the registered fingerprint and the verification fingerprint before synthesis, respectively.

この時の合成フーリエ画像データの振幅の抑制率は、合成フーリエ画像データとしてから振幅抑制処理を行う場合に対して小さい。したがって、合成フーリエ画像データとしてから振幅抑制処理を行う方が、振幅抑制処理を行ってから合成フーリエ画像データとする方法に比べて、その照合精度がアップする。なお、振幅抑制処理を行ってから合成フーリエ画像データとする場合にも、合成フーリエ画像データに対して2次元離散的フーリエ変換ではなく、2次元離散的逆フーリエ変換を行うようにしてもよい。   The suppression rate of the amplitude of the combined Fourier image data at this time is smaller than the case where the amplitude suppression processing is performed after forming the combined Fourier image data. Therefore, when the amplitude suppression processing is performed on the synthesized Fourier image data before performing the amplitude suppression processing, the matching accuracy is improved compared to the method of performing the amplitude suppression processing on the synthesized Fourier image data. Note that, even when the combined Fourier image data is converted to the combined Fourier image data after performing the amplitude suppression processing, the combined Fourier image data may be subjected to a two-dimensional discrete inverse Fourier transform instead of the two-dimensional discrete Fourier transform.

また、図10に示したフローチャートにおいては、ステップ411で得た相関値を予め定められている唯一のしきい値と比較し(ステップ412)、相関値がこの唯一のしきい値以下であった場合に、振幅抑制相関法による照合結果は「不一致(NG)」と判断し、特徴点方式による照合を実行するようにしたが、第1のしきい値と第2のしきい値を定め(第1のしきい値>第2のしきい値)、相関値が第1のしきい値と第2のしきい値との間にある場合にのみ、特徴点方式による照合を実行するようにしてもい。この場合、相関値が第2のしきい値以下となれば、特徴点方式でも一致するという可能性はまずないものと判断し、登録指紋と照合指紋とが「不一致(ミスマッチング)」であるとの判定を下す。   In the flowchart shown in FIG. 10, the correlation value obtained in step 411 is compared with a predetermined unique threshold value (step 412), and the correlation value is equal to or smaller than the unique threshold value. In this case, the matching result by the amplitude suppression correlation method is determined to be “mismatch (NG)”, and the matching by the feature point method is executed. However, the first threshold value and the second threshold value are determined ( First threshold> second threshold), the matching by the feature point method is executed only when the correlation value is between the first threshold and the second threshold. Yes. In this case, if the correlation value is equal to or less than the second threshold value, it is determined that there is almost no possibility that they match even in the feature point method, and the registered fingerprint and the verification fingerprint are “mismatch” (mismatch). Is determined.

また、上述した実施の形態では、相関方式の一例として振幅抑制相関を用いたが、相互相関法(振幅をそのまま使う通常の相関法)やユーグリッド距離による相関法(フーリエ変化後の振幅に対する距離を利用した相関法、あるいは特開平10−124667号公報に開示されている「回転不変型振幅抑制相関法」(登録パターンと照合パターンの回転ずれを補正して行う振幅抑制相関法))を用いるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the amplitude suppression correlation is used as an example of the correlation method. However, the cross-correlation method (a normal correlation method using the amplitude as it is) or the correlation method based on the U-grid distance (the distance to the amplitude after the Fourier change) is used. Or a "rotation-invariant amplitude suppression correlation method" (amplitude suppression correlation method that corrects a rotational displacement between a registered pattern and a matching pattern) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-124667. You may do so.

〔実施の形態2(第6発明):回転不変型振幅抑制相関法(振幅抑制+位相有り)+振幅抑制相関法+特徴点方式〕
この実施の形態2では、登録指紋の画像データRに2次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエ画像データRF を作成し、照合指紋の画像データIに2次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエ画像データIF を作成し、登録フーリエ画像データRF および照合フーリエ画像データIF の座標系を極座標系に変換し、この極座標系に変換した登録フーリエ画像データRP と照合フーリエ画像データIP とを振幅抑制相関法によって照合(粗照合:第1照合)する。
第1照合により一致を示す照合結果が得られない場合には、第1照合の照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の回転ずれ量Δθを求め、この求めた回転ずれ量Δθに基づいて登録指紋と照合指紋の何れか一方に回転ずれ補正を行ったうえで、登録指紋と照合指紋とを振幅抑制相関法によって再度照合(精照合:第2照合)する。
第2照合により一致を示す照合結果が得られない場合には、第2照合の照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の縦方向および横方向のずれ量ΔX,ΔYを求め、この求めた縦方向および横方向のずれ量ΔX,ΔYと第1照合の照合過程で得られる相関ピークの位置から求めた回転ずれ量Δθに基づいて登録パターンと照合パターンの何れか一方に回転ずれおよび縦横ずれ補正を行ったうえで、特徴点方式によって登録パターンと照合パターンとの照合(第3照合)を行う。
[Embodiment 2 (Sixth invention): Rotation-invariant amplitude suppression correlation method (with amplitude suppression + phase) + amplitude suppression correlation method + feature point method]
In the second embodiment, to create the registration Fourier image data R F by performing two-dimensional discrete Fourier transform on the image data R of the registration fingerprint, the collation by performing two-dimensional discrete Fourier transform to the image data I collation fingerprint create a Fourier image data I F, registration Fourier image data R F and the collation Fourier image data I to the coordinate system of the F converted into the polar coordinate system, registration Fourier image data R P and the collation Fourier image data I is converted into the polar coordinate system P is collated (coarse collation: first collation) by the amplitude suppression correlation method.
If a matching result indicating a match is not obtained by the first matching, the rotational deviation Δθ between the two is obtained from the position of the correlation peak obtained in the matching process of the first matching, and based on the obtained rotational deviation Δθ. After performing the rotational displacement correction on either the registered fingerprint or the collated fingerprint, the registered fingerprint and the collated fingerprint are collated again by the amplitude suppression correlation method (fine collation: second collation).
If a matching result indicating a match is not obtained by the second matching, the vertical and horizontal deviation amounts ΔX and ΔY of the two are obtained from the position of the correlation peak obtained in the matching process of the second matching. Based on the vertical and horizontal deviation amounts ΔX and ΔY and the rotation deviation amount Δθ obtained from the position of the correlation peak obtained in the first verification collation process, either one of the registered pattern and the verification pattern has a rotational deviation and a vertical / horizontal deviation. After the correction, the registered pattern is compared with the matching pattern by the feature point method (third matching).

以下、フローチャートを参照しながら、この実施の形態2での指紋照合動作について具体的に説明する。
〔指紋の登録〕
この実施の形態5では、図18にそのフローチャートを示すように、図2のステップ101,102に対応してステップ601,602の処理を行い、ステップ603で縮小した登録指紋の画像データRを登録指紋の原画像データとして、IDナンバと対応させてファイル化する(ステップ604)。なお、登録指紋の画像データRに2次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエ画像データRF とし、この登録フーリエ画像データRF を登録指紋の原画像データとしてIDナンバと対応させてファイル化するようにしてもよい。
Hereinafter, the fingerprint matching operation according to the second embodiment will be specifically described with reference to a flowchart.
[Registration of fingerprint]
In the fifth embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 18, the processes of steps 601 and 602 are performed corresponding to steps 101 and 102 of FIG. 2, and the image data R of the registered fingerprint reduced in step 603 is registered. The original image data of the fingerprint is filed in association with the ID number (step 604). Incidentally, the registration Fourier image data R F by performing two-dimensional discrete Fourier transform on the image data R of the registration fingerprint is filed in the ID number and to correspond as original registration fingerprint image data of the registration Fourier image data R F You may do so.

〔指紋の照合〕
指紋の照合は次のようにして行われる。IDナンバを入力すると(図20に示すステップ701)、そのIDナンバと対応してファイル化されている登録指紋の画像データRが読み出される(ステップ702:図21(a)参照)。また、照合指紋を入力し(ステップ703)、この照合指紋に対して縮小処理を行い(ステップ704)、照合指紋の画像データIを得る(図21(b)参照)。そして、ステップ702で読み出した登録指紋の画像データRに対し2次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエ画像データRF とし(ステップ705:図21(c)参照)、ステップ704で得た照合指紋の画像データIに対し2次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエ画像データIF とする(ステップ706:図21(d)参照)。
[Fingerprint verification]
Fingerprint collation is performed as follows. When the ID number is input (step 701 shown in FIG. 20), the image data R of the registered fingerprint filed corresponding to the ID number is read (step 702: see FIG. 21A). Further, a collation fingerprint is input (step 703), and a reduction process is performed on the collation fingerprint (step 704) to obtain image data I of the collation fingerprint (see FIG. 21B). Then, read the registration Fourier image data R F by performing two-dimensional discrete Fourier transform for the image data R of the registration fingerprint in step 702 (step 705: see FIG. 21 (c)), the collation fingerprint obtained in step 704 image data I by performing two-dimensional discrete Fourier transform on the collation Fourier image data I F in (step 706: see FIG. 21 (d)).

この登録フーリエ画像データRF および照合フーリエ画像データIF には振幅成分と位相成分とが含まれている。また、この登録フーリエ画像データRF および照合フーリエ画像データIF は、デカルト座標系すなわち(x,y)座標系とされている。この登録フーリエ画像データRF および照合フーリエ画像データIF に対し振幅抑制処理を行い(ステップ707,708)、この振幅抑制処理された登録フーリエ画像データRFLおよび照合フーリエ画像データIFLの座標系を極座標に変換し(ステップ709,710)、極座標に変換された登録フーリエ画像データRPLおよび照合フーリエ画像データIPLを得る(図21(e),(f)参照)。 The registered Fourier image data RF and the collated Fourier image data IF include an amplitude component and a phase component. The registered Fourier image data RF and the collated Fourier image data IF are in a Cartesian coordinate system, that is, an (x, y) coordinate system. Performs amplitude suppression processing for the registration Fourier image data R F and the collation Fourier image data I F (step 707 and 708), the coordinate system of the amplitude suppression processed registration Fourier image data R FL and collation Fourier image data I FL Is converted to polar coordinates (steps 709 and 710), and the registered Fourier image data R PL and collation Fourier image data I PL converted to polar coordinates are obtained (see FIGS. 21 (e) and 21 (f)).

ここで、極座標変換とは、デカルト座標系(x,y)を極座標系(r,θ)に変換する処理のことをいう。すなわち、図19(a)に示されるデカルト座標系(x=rcosθ,y=rsinθ)を図19(b)に示されるような極座標系(r=(x2 +y2 1/2,θ=tan-1(y/x))に変換する処理のことをいう。 Here, the polar coordinate conversion refers to a process of converting a Cartesian coordinate system (x, y) into a polar coordinate system (r, θ). That is, the Cartesian coordinate system (x = rcosθ, y = rsinθ) shown in FIG. 19A is changed to a polar coordinate system (r = (x 2 + y 2 ) 1/2 , θ = tan -1 (y / x)).

〔粗照合(第1照合)〕
そして、ステップ709で得た極座標系とされた登録フーリエ画像データRPLとステップ710で得た極座標系とされた照合フーリエ画像データIPLとを振幅抑制相関法で照合する(ステップ711)。図22にその照合過程を示す。
[Rough collation (first collation)]
Then, the registered Fourier image data R PL obtained as the polar coordinate system obtained in Step 709 and the collation Fourier image data I PL obtained as the polar coordinate system obtained in Step 710 are collated by the amplitude suppression correlation method (Step 711). FIG. 22 shows the matching process.

この場合、極座標系とされた登録フーリエ画像データRPL(図24(a)参照)および照合フーリエ画像データIPL(図24(b)参照)に対して2次元離散的フーリエ変換を施し(ステップ711−1,711−2)、登録フーリエ画像データRPLF (図24(c)参照)および照合フーリエ画像データIPLF (図24(e)参照)を得る。 In this case, a two-dimensional discrete Fourier transform is performed on the registered Fourier image data R PL (see FIG. 24 (a)) and the collated Fourier image data I PL (see FIG. 24 (b)) which are set as a polar coordinate system (step). 711-1, 711-2), registered Fourier image data R PLF (see FIG. 24 (c)) and collation Fourier image data IPLF (see FIG. 24 (e)).

そして、この登録フーリエ画像データRPLF および照合フーリエ画像データIPLF とを合成し(ステップ711−3)、合成フーリエ画像データを得る。そして、この合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理を行い(ステップ711−4:図24(g)参照)、この振幅抑制処理を行った合成フーリエ画像データに2次元離散的フーリエ変換を施す(ステップ711−5:図24(h)、図21(g)参照、図24(h)=図21(g))。 Then, by synthesizing the registration Fourier image data R PLF and collation Fourier image data I PLF (step 711-3) to obtain synthesized Fourier image data. Then, an amplitude suppression process is performed on the synthesized Fourier image data (step 711-4: see FIG. 24G), and a two-dimensional discrete Fourier transform is performed on the synthesized Fourier image data on which the amplitude suppression process has been performed ( Step 711-5: FIG. 24 (h) and FIG. 21 (g), FIG. 24 (h) = FIG. 21 (g)).

なお、この例では、RPLF とIPLF との合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理を行ったが、RPLF およびIPLF に対して振幅抑制処理を行って登録フーリエ画像データRPLF ’および照合フーリエ画像データIPLF ’とし(図24(d),(f)参照)、このRPLF ’とIPLF ’とを合成するようにしてもよい。図24(d),(f),(g)では、振幅抑制で全ての振幅を1、すなわち位相のみとしている。 In this example, it was subjected to amplitude suppressing processing to the synthesized Fourier image data with the R PLF and I PLF, R PLF and I PLF registration Fourier image data by performing amplitude suppression processing for the R PLF 'and The collation Fourier image data I PLF ′ may be used (see FIGS. 24D and 24F ), and this R PLF ′ and IPLF ′ may be combined. In FIGS. 24 (d), (f), and (g), all the amplitudes are set to 1, that is, only the phase is set by the amplitude suppression.

そして、この2次元離散的フーリエ変換の施された合成フーリエ画像データより所定の相関成分エリアの各画素の相関成分の強度(振幅)をスキャンし、各画素の相関成分の強度のヒストグラムを求め、このヒストグラムより相関成分の強度の高い上位n画素を抽出し、この抽出したn画素の相関成分の強度の平均を相関値(スコア)として求める(ステップ711−6)。ここで、求まった相関値が予め定められているしきい値よりも高ければ(ステップ711−7のYES)、粗くではあるが登録指紋と照合指紋とは「一致(OK)」したと判断する。求まった相関値が予め定められているしきい値よりも低ければ(ステップ711−7のNO)、登録指紋と照合指紋とは「不一致(NG)」と判断する。   Then, the intensity (amplitude) of the correlation component of each pixel in the predetermined correlation component area is scanned from the synthesized Fourier image data subjected to the two-dimensional discrete Fourier transform, and a histogram of the intensity of the correlation component of each pixel is obtained. From the histogram, upper n pixels having a higher correlation component intensity are extracted, and the average of the extracted correlation component intensities of the n pixels is obtained as a correlation value (score) (step 711-6). Here, if the obtained correlation value is higher than a predetermined threshold value (YES in step 711-7), it is determined that the registered fingerprint and the collation fingerprint are "coincidence (OK)" although roughly. . If the obtained correlation value is lower than the predetermined threshold value (NO in step 711-7), it is determined that the registered fingerprint and the collation fingerprint are “mismatch (NG)”.

第1照合で登録指紋と照合指紋とが「不一致(NG)」と判断すると、ステップ711−5における2次元離散的フーリエ変換の施された合成フーリエ画像データより相関成分の強度の最も高い画素を相関ピークとして求め、この相関ピークの位置から登録指紋と照合指紋との回転ずれ量Δθ、すなわち登録指紋の画像データRと照合指紋の画像データIとの回転ずれ量Δθを求める(ステップ711−8)。   If it is determined in the first collation that the registered fingerprint and the collated fingerprint are “mismatch (NG)”, the pixel having the highest intensity of the correlation component is obtained from the synthesized Fourier image data subjected to the two-dimensional discrete Fourier transform in step 711-5. It is determined as a correlation peak, and the rotational deviation amount Δθ between the registered fingerprint and the verification fingerprint, that is, the rotational deviation amount Δθ between the image data R of the registered fingerprint and the image data I of the verification fingerprint is calculated from the position of the correlation peak (step 711-8). ).

図21(g)では相関ピークとしてP1が出現している。この相関ピークP1と相関エリアの中心との位置関係から回転ずれ量Δθを求める。すなわち、図における領域中の相関ピークP1の縦方向の位置から回転ずれ量Δθを求める。この場合、領域中の縦方向の上限位置がΔθ=+180゜、下限位置がΔθ=−180゜を示す。   In FIG. 21 (g), P1 appears as a correlation peak. From the positional relationship between the correlation peak P1 and the center of the correlation area, the rotational deviation amount Δθ is determined. That is, the rotation deviation amount Δθ is obtained from the vertical position of the correlation peak P1 in the region in the drawing. In this case, the vertical upper limit position in the region indicates Δθ = + 180 °, and the lower limit position indicates Δθ = −180 °.

〔精照合(第2照合〕
第1照合で「不一致(NG)」と判断され、登録指紋の画像データRと照合指紋の画像データIとの回転ずれ量Δθが求められると、この求めた回転ずれ量Δθに基づいて照合指紋の画像データIの回転ずれの補正を行い、登録指紋と照合指紋とを振幅抑制相関法によって再度照合する(ステップ712)。図23にその照合過程を示す。
[Fine verification (second verification)]
When the first collation is determined to be “mismatch (NG)” and the rotational deviation Δθ between the image data R of the registered fingerprint and the image data I of the collation fingerprint is obtained, the collation fingerprint is obtained based on the obtained rotational deviation Δθ. The rotational deviation of the image data I is corrected, and the registered fingerprint and the collated fingerprint are collated again by the amplitude suppression correlation method (step 712). FIG. 23 shows the matching process.

この場合、照合指紋の画像データIに対して回転ずれ量Δθの補正を行い(ステップ712−1)、登録指紋の画像データRとその回転角度を合致させた画像データIN を得る(図25(a)および(b)参照)。そして、この照合指紋の画像データIN に対して2次元離散的フーリエ変換を施し(ステップ712−2)、照合フーリエ画像データINFを得る(図25(e)参照)。 In this case, it corrects the rotation offset amount Δθ to the image data I collation fingerprint (step 712-1) to obtain image data I N which is matched image data R and the rotation angle of the registered fingerprint (FIG. 25 (See (a) and (b)). Then, two-dimensional discrete Fourier transform is performed on the image data I N of the collation fingerprint (step 712-2) to obtain collation Fourier image data I NF (see FIG. 25 (e)).

そして、この照合フーリエ画像データINFと先のステップ705で得られている登録フーリエ画像データRF (図25(c)参照)とを合成し(ステップ712−3)、合成フーリエ画像データを得る。そして、この合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理を行い(ステップ712−4)、この振幅抑制処理を行った合成フーリエ画像データ(図25(g)参照)に2次元離散的フーリエ変換を施す(ステップ712−5)。 Then, the collation Fourier image data I NF and the registered Fourier image data R F (see FIG. 25C) obtained in the previous step 705 are combined (step 712-3) to obtain combined Fourier image data. . Then, the synthesized Fourier image data is subjected to amplitude suppression processing (step 712-4), and the synthesized Fourier image data (see FIG. 25 (g)) subjected to the amplitude suppression processing is subjected to a two-dimensional discrete Fourier transform. (Step 712-5).

そして、この2次元離散的フーリエ変換の施された合成フーリエ画像データ(図25(h)参照)より所定の相関成分エリアの各画素の相関成分の強度(振幅)をスキャンし、各画素の相関成分の強度のヒストグラムを求め、このヒストグラムより相関成分の強度の高い上位n画素を抽出し、この抽出したn画素の相関成分の強度の平均を相関値(スコア)として求める(ステップ712−6)。   Then, the intensity (amplitude) of the correlation component of each pixel in the predetermined correlation component area is scanned from the synthesized Fourier image data (see FIG. 25 (h)) subjected to the two-dimensional discrete Fourier transform, and the correlation of each pixel is scanned. A histogram of the component intensities is obtained, the top n pixels having a high intensity of the correlation component are extracted from the histogram, and the average of the intensities of the extracted correlation components of the n pixels is obtained as a correlation value (score) (step 712-6). .

そして、ステップ712−6で得た相関値を予め定められているしきい値と比較し、相関値がしきい値以上であれば(ステップ712−7のYES)、登録指紋と照合指紋とが「一致(OK)」したと判断する。相関値がしきい値以下であれば(ステップ712−7のNO)、登録指紋と照合指紋とは「不一致(NG)」と判断する。   Then, the correlation value obtained in step 712-6 is compared with a predetermined threshold value, and if the correlation value is equal to or larger than the threshold value (YES in step 712-7), the registered fingerprint and the verification fingerprint are compared. It is determined that "match (OK)" has occurred. If the correlation value is equal to or smaller than the threshold value (NO in step 712-7), it is determined that the registered fingerprint and the collation fingerprint are “mismatch (NG)”.

第2照合で登録指紋と照合指紋とが「不一致(NG)」と判断すると、ステップ712−5における2次元離散的フーリエ変換の施された合成フーリエ画像データより相関成分の強度の最も高い画素を相関ピークとして求め、この相関ピークの位置から登録指紋と照合指紋との縦方向および横方向のずれ量ΔX,ΔY、すなわち登録指紋の画像データRと照合指紋の画像データIとの縦方向および横方向のずれ量ΔX,ΔYを求める(ステップ712−8)。   If it is determined in the second verification that the registered fingerprint and the verification fingerprint do not match (NG), the pixel having the highest intensity of the correlation component from the synthesized Fourier image data subjected to the two-dimensional discrete Fourier transform in step 712-5 is determined. It is determined as a correlation peak, and from the position of the correlation peak, the vertical and horizontal deviation amounts ΔX and ΔY between the registered fingerprint and the verification fingerprint, that is, the vertical and horizontal deviations between the image data R of the registered fingerprint and the image data I of the verification fingerprint. The direction deviation amounts ΔX and ΔY are obtained (step 712-8).

なお、この例では、RF とINFとの合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理を行ったが、RF およびINFに対して振幅抑制処理を行って登録フーリエ画像データRF ’および照合フーリエ画像データINF’とし(図25(d),(f)参照)、このRF ’とINF’とを合成するようにしてもよい。図25(d),(f),(g)では、振幅抑制で全ての振幅を1、すなわち位相のみとしている。 In this example, it was subjected to amplitude suppressing processing to the synthesized Fourier image data with the R F and I NF, R F and I NF amplitude suppression processing performed by the registration Fourier image data R F against 'and The reference Fourier image data I NF ′ may be used (see FIGS. 25D and 25F ), and R F ′ and I NF ′ may be combined. In FIGS. 25D, 25F, and 25G, all amplitudes are set to 1, that is, only the phase by the amplitude suppression.

また、図23では、照合指紋の画像データIに対して回転ずれの補正を行って登録指紋と照合指紋とを再度照合するようにしたが、登録指紋の画像データRに対して回転ずれの補正を行って登録指紋と照合指紋とを再度照合するようにしてもよい。   Further, in FIG. 23, the rotational deviation is corrected for the image data I of the collation fingerprint, and the registered fingerprint and the collated fingerprint are collated again. However, the rotational deviation is corrected for the image data R of the registered fingerprint. May be performed to collate the registered fingerprint with the collation fingerprint again.

〔特徴点方式による照合(第3照合〕
第2照合で「不一致(NG)」と判断され、登録指紋の画像データRと照合指紋の画像データIとの縦方向および横方向のずれ量ΔX,ΔYが求められると、この縦方向および横方向のずれ量ΔX,ΔYと第1照合で求めた回転ずれ量Δθに基づいて照合指紋の画像データIの回転ずれおよび縦横ずれ補正を行ったうえで、登録指紋と照合指紋とを特徴点方式によって再度照合する(ステップ713)。図26にその照合過程を示す。
[Collation by feature point method (third collation)
When it is determined as “mismatch (NG)” in the second collation, the deviation amounts ΔX and ΔY in the vertical and horizontal directions between the image data R of the registered fingerprint and the image data I of the collation fingerprint are obtained. After correcting the rotational deviation and the vertical / horizontal deviation of the image data I of the verification fingerprint based on the direction deviations ΔX and ΔY and the rotational deviation Δθ obtained in the first verification, the registered fingerprint and the verification fingerprint are distinguished by the feature point method. Are collated again (step 713). FIG. 26 shows the matching process.

この場合、図20に示したステップ711,712によって振幅抑制相関法による粗照合および精照合を実行し、この振幅抑制相関法による粗照合および精照合の照合結果が何れも「不一致(NG)」であることを確認すると、図5に示したステップ313〜322に対応するステップ713−1〜713−10によって特徴点方式による照合を実行する。   In this case, the rough matching and the fine matching by the amplitude suppression correlation method are executed in steps 711 and 712 shown in FIG. 20, and the matching results of the rough matching and the fine matching by the amplitude suppression correlation method are both “mismatch (NG)”. When it is confirmed that the matching is performed, the matching according to the feature point method is executed in steps 713-1 to 713-10 corresponding to steps 313 to 322 shown in FIG.

なお、この特徴点方式による照合において、第2照合で求めた縦方向および横方向のずれ量ΔX,ΔYと第1照合で求めた回転ずれ量Δθに基づく照合指紋の画像データIの回転ずれおよび縦横ずれ補正は、ステップ713−5において行っている。この回転ずれおよび縦横ずれ補正は、照合指紋の画像データIに対してではなく、登録指紋の画像データRに対して行うようにしてもよい。また、この回転ずれおよび縦横ずれ補正は、必ずしもステップ713−4の後でなくてもよい。例えば、登録指紋の画像データRに対して行う場合には、ステップ713−1〜713−8の何れかのステップの後に挿入することが可能である。   In the matching by the feature point method, the rotational deviation of the image data I of the verification fingerprint and the rotational deviation ΔX and ΔY obtained in the second verification and the rotational deviation Δθ obtained in the first verification and The vertical and horizontal displacement correction is performed in step 713-5. The rotation shift and the vertical and horizontal shift correction may be performed not on the image data I of the collation fingerprint but on the image data R of the registered fingerprint. In addition, the rotation shift and the vertical and horizontal shift correction do not always need to be performed after step 713-4. For example, when the process is performed on the image data R of the registered fingerprint, it can be inserted after any of the steps 713-1 to 713-8.

この特徴点方式による照合結果が「一致(OK)」であることを確認すると(ステップ713−10のYES)、登録指紋と照合指紋とが「一致(マッチング)」したと判定する(ステップ414)。これに対し、特徴点方式による照合結果も「不一致(NG)」であれば(ステップ713−10のNO)、登録指紋と照合指紋とは「不一致(ミスマッチング)」であると判定する(ステップ425)。   When it is confirmed that the matching result by the feature point method is “match (OK)” (YES in step 713-10), it is determined that the registered fingerprint and the matching fingerprint match (match) (step 414). . On the other hand, if the matching result by the feature point method is also "mismatch (NG)" (NO in step 713-10), it is determined that the registered fingerprint and the matching fingerprint are "mismatch (mismatch)" (step S713). 425).

〔実施の形態3(第7発明):回転不変型振幅抑制相関法(振幅抑制+位相の符号(±)を振幅に付ける)+振幅抑制相関法+特徴点方式〕
実施の形態2では、粗照合において、振幅抑制された振幅成分と位相成分とが含まれている登録フーリエ画像データRFLおよび照合フーリエ画像データIFLについて、その座標系を極座標系に変換した(図20におけるステップ709,710)。
[Embodiment 3 (Seventh Invention): Rotation-invariant amplitude suppression correlation method (amplitude suppression + phase sign (±) is added to amplitude) + amplitude suppression correlation method + feature point method]
In the second embodiment, in the coarse matching, the coordinate system of the registered Fourier image data R FL and the matching Fourier image data I FL including the amplitude component and the phase component whose amplitude is suppressed is converted to the polar coordinate system ( Steps 709 and 710 in FIG. 20).

これに対して、実施の形態3では、振幅抑制処理された登録フーリエ画像データRFLおよび照合フーリエ画像データIFLに対し、それぞれの位相の符号をそれぞれ振幅に付加し、符号付き振幅成分(RFL’,IFL’)のみを抽出する。このRFL’,IFL’についてその座標系を極座標系に変換する。図27にこの場合のフローチャートを示す。 On the other hand, in the third embodiment, the sign of each phase is added to the amplitude of the registered Fourier image data R FL and the matched Fourier image data I FL that have been subjected to the amplitude suppression processing, and the signed amplitude component (R FL ', I FL '). The coordinate system of these R FL 'and I FL ' is converted to a polar coordinate system. FIG. 27 shows a flowchart in this case.

図20に示したフローチャートと比較して分かるように、この実施の形態では、ステップ713,714を付加し、振幅抑制処理された登録フーリエ画像データRFLおよび照合フーリエ画像データIFLに対し、それぞれの位相の符号をそれぞれ振幅に付加し、符号付き振幅成分(RFL’,IFL’)のみを抽出したうえで、その座標系を極座標系に変換してRPL’およびIPL’を得る(ステップ709,710)。 As can be seen from comparison with the flowchart shown in FIG. 20, in this embodiment, steps 713 and 714 are added, and the registered Fourier image data R FL and the collated Fourier image data I FL subjected to the amplitude suppression processing are respectively Are added to the respective amplitudes, and only the signed amplitude components (R FL ′, I FL ′) are extracted. Then, the coordinate system is converted into a polar coordinate system to obtain R PL ′ and I PL ′. (Steps 709 and 710).

この実施の形態3によれば、登録フーリエ画像データRF および照合フーリエ画像データIF に対してそれぞれの位相の符号を、それぞれ振幅に付加し、符号付き振幅成分のみを抽出することによって、位相の不連続性による誤差の影響を受けにくくなり、登録時と照合時で位置ずれ等の誤差があっても高精度での照合が可能となる。 According to the third embodiment, by respective codes of the phase with respect to the registration Fourier image data R F and the collation Fourier image data I F, respectively added to the amplitude, to extract only the signed amplitude components, phase Is less susceptible to errors due to the discontinuity of, and even if there is an error such as a positional deviation between registration and collation, it is possible to perform collation with high accuracy.

〔実施の形態4(第8発明):回転不変型振幅抑制相関法(振幅抑制+位相無し)+振幅抑制相関法+特徴点方式〕
実施の形態2では、登録フーリエ画像データRF および照合フーリエ画像データIF に対し振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理された登録フーリエ画像データRFLおよび照合フーリエ画像データIFLについて、その座標系を極座標系に変換した。
[Embodiment 4 (Eighth Invention): Rotation-invariant amplitude suppression correlation method (amplitude suppression + no phase) + amplitude suppression correlation method + feature point method]
In the second embodiment, performs amplitude suppression processing for the registration Fourier image data R F and the collation Fourier image data I F, this amplitude suppression processing has been registration Fourier image data R FL and collation Fourier image data I FL, the coordinates The system was converted to a polar coordinate system.

これに対して、実施の形態4では、登録フーリエ画像データRF および照合フーリエ画像データIF に対して位相成分を除去し、この位相成分の除去された登録フーリエ画像データRF ’および照合フーリエ画像データIF ’に対して振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理された登録フーリエ画像データRFL’および照合フーリエ画像データIFL’について、その座標系を極座標系に変換する。但し、ここでの振幅抑制処理では、すべての振幅を1とする振幅抑制処理とせず、log処理や√処理とする。図28にこの場合のフローチャートを示す。 On the other hand, in the fourth embodiment, the registered Fourier image data R F and the collated Fourier image data I F are phase-removed, and the registered Fourier image data R F ′ and the collation Fourier from which the phase components have been removed are removed. 'performs amplitude suppression processing for this amplitude suppression processing has been registration Fourier image data R FL' image data I F for and collation Fourier image data I FL ', and converts the coordinate system into a polar coordinate system. However, in this amplitude suppression processing, log processing or √ processing is performed instead of amplitude suppression processing in which all amplitudes are set to 1. FIG. 28 shows a flowchart in this case.

図20のフローチャートと比較して分かるように、この実施の形態では、ステップ715,716を付加し、登録フーリエ画像データRF および照合フーリエ画像データIF に対して振幅成分のみを抽出(位相成分をカット)し(ステップ715,716)、この位相成分の除去された登録フーリエ画像データRF ’および照合フーリエ画像データIF ’に対して振幅抑制処理を行い(ステップ707,708)、この振幅抑制処理された登録フーリエ画像データRFL’および照合フーリエ画像データIFL’の座標系を極座標系に変換してRPL’およびIPL’を得る(ステップ709,710)。 As apparent from comparison with the flow chart of FIG. 20, in this embodiment, by adding a step 715 and 716, registration Fourier image data R F and extract only the amplitude components with respect to the collation Fourier image data I F (phase component (Steps 715 and 716), and an amplitude suppression process is performed on the registered Fourier image data R F ′ and the collation Fourier image data I F ′ from which the phase components have been removed (steps 707 and 708). The coordinate system of the suppressed Fourier image data R FL ′ and the collated Fourier image data I FL ′ is converted into a polar coordinate system to obtain R PL ′ and I PL ′ (steps 709 and 710).

この実施の形態4によれば、登録フーリエ画像データRF および照合フーリエ画像データIF に対して位相成分を除去したうえで振幅抑制処理を行うことによって、照度変化の影響を受けにくくなり、登録時と照合時で照度に差があっても高精度での照合が可能となるのに加えて、極座標変換して振幅抑制相関法で相関ピークを求める際の性能が向上するという効果が得られる。すなわち、位相は各画素の連続性が乏しく、逆に振幅は各画素の連続性がよい。したがって、位相成分を除去することによって、極座標変換して振幅抑制相関法で相関ピークを求める際の性能が向上する。 According to the fourth embodiment, by performing amplitude suppression processing after removing phase components against registration Fourier image data R F and the collation Fourier image data I F, less affected by illumination changes, registration In addition to enabling high-precision matching even when there is a difference in illuminance between the time and the matching, the effect of improving the performance of obtaining a correlation peak by the polar coordinate conversion and the amplitude suppression correlation method is obtained. . That is, the continuity of each pixel is poor in the phase, and the continuity of each pixel is good in the amplitude. Therefore, by removing the phase component, the performance when polar conversion is performed and the correlation peak is obtained by the amplitude suppression correlation method is improved.

但し、この時、図29に示すように、相関成分エリア上では相関ピークとしてP1,P2が出現している。これは振幅スペクトルが点対称であることによる。この相関ピークP1,P2のうちの1つを、マスク処理を行うことによって回転方向を含めた回転ずれ量Δθを示す正規の相関ピークと判定し、この判定した相関ピークから回転ずれ量Δθを求める。例えば、相関ピークP1が正規の相関ピークと判定されれば、図における領域中の相関ピークP1の縦方向の位置から回転ずれ量Δθを求める。この場合、領域中の縦方向の上限位置がΔθ=+180゜、下限位置がΔθ=−180゜を示す。   However, at this time, as shown in FIG. 29, P1 and P2 appear as correlation peaks in the correlation component area. This is because the amplitude spectrum is point symmetric. One of the correlation peaks P1 and P2 is determined as a normal correlation peak indicating the rotational deviation Δθ including the rotation direction by performing the mask processing, and the rotational deviation Δθ is determined from the determined correlation peak. . For example, if the correlation peak P1 is determined to be a normal correlation peak, the rotational deviation amount Δθ is obtained from the vertical position of the correlation peak P1 in the region in the figure. In this case, the vertical upper limit position in the region indicates Δθ = + 180 °, and the lower limit position indicates Δθ = −180 °.

なお、上述した実施の形態1〜4では、指紋照合などの2次元パターンの照合について説明したが、音声などの1次元パターン、立体像などの3次元パターンなどN次元パターンの照合についても同様にして適用することが可能である。   In the first to fourth embodiments described above, the two-dimensional pattern matching such as fingerprint matching has been described. However, the same applies to N-dimensional pattern matching such as a one-dimensional pattern such as a voice and a three-dimensional pattern such as a three-dimensional image. It is possible to apply.

本発明の一実施の形態を示す指紋照合装置のブロック構成図である。1 is a block diagram of a fingerprint matching device according to an embodiment of the present invention. この指紋照合装置における指紋登録動作を説明するためのフローチャートである。5 is a flowchart for explaining a fingerprint registration operation in the fingerprint matching device. 図2に示したフローチャートにおける登録指紋の面積および画質値の算出処理を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a process of calculating the area and image quality value of a registered fingerprint in the flowchart illustrated in FIG. 2. 指紋画像とこの指紋画像から得られる隆線方向ブロック画像を示すディスプレイ上の写真である。It is a photograph on a display showing a fingerprint image and a ridge direction block image obtained from the fingerprint image. この指紋照合装置における指紋照合動作(照合方式(1))を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the fingerprint collation operation | movement (collation method (1)) in this fingerprint collation apparatus. この指紋照合装置における指紋照合過程を説明するための画像を示すディスプレイ上の写真である。5 is a photograph on a display showing an image for explaining a fingerprint matching process in the fingerprint matching device. 試験結果から得られた振幅抑制相関法(特性I)、特徴点方式(特性II)、振幅抑制相関法と特徴点方式との組合せ方式(特性III :本発明に係る方式)のROCカーブを示す図である。The ROC curves of the amplitude suppression correlation method (characteristic I), the feature point method (characteristic II), and the combination method of the amplitude suppression correlation method and the characteristic point method (characteristic III: the method according to the present invention) obtained from the test results are shown. FIG. このROCカーブから得られる各方式のEERを棒グラフを示した図である。It is the figure which showed the EER of each system obtained from this ROC curve in the bar graph. 図5に示したフローチャートに従って実行される照合処理(照合方式(1))に対応する機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram corresponding to a matching process (a matching method (1)) executed according to the flowchart shown in FIG. 5. この指紋照合装置における指紋照合動作(照合方式(2))を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the fingerprint collation operation | movement (collation method (2)) in this fingerprint collation apparatus. 図10に示したフローチャートに従って実行される照合処理(照合方式(2))に対応する機能ブロック図である。FIG. 11 is a functional block diagram corresponding to a matching process (matching method (2)) executed according to the flowchart shown in FIG. 10. この指紋照合装置における指紋照合動作(照合方式(3))を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the fingerprint collation operation | movement (collation method (3)) in this fingerprint collation apparatus. 図12に示したフローチャートに従って実行される照合処理(照合方式(3))に対応する機能ブロック図である。FIG. 13 is a functional block diagram corresponding to a matching process (a matching method (3)) executed according to the flowchart shown in FIG. 12. 照合方式(4)を採用した場合の機能ブロック図である。FIG. 9 is a functional block diagram when a collation method (4) is adopted. この指紋照合装置における指紋照合動作(照合方式(5))を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the fingerprint collation operation | movement (collation method (5)) in this fingerprint collation apparatus. 図15に示したフローチャートに従って実行される照合処理(照合方式(5))に対応する機能ブロック図である。FIG. 16 is a functional block diagram corresponding to a matching process (matching method (5)) executed according to the flowchart shown in FIG. 15. 登録の際に登録指紋の原画像データに対して、相関方式の照合で必要な処理と特徴点方式の照合で必要な処理を施して、相関方式用登録データと特徴点方式用登録データに加工してスコア化する場合のフローチャートである。At the time of registration, the original image data of the registered fingerprint is subjected to the processing required for collation method matching and the required processing for feature point method matching, and processed into correlation method registration data and feature point method registration data. It is a flowchart at the time of making a score. 実施の形態2における指紋登録動作を説明するためのフローチャートである。13 is a flowchart for describing a fingerprint registration operation in the second embodiment. デカルト座標系からの極座標系への変換を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining conversion from a Cartesian coordinate system to a polar coordinate system. 実施の形態2における指紋照合動作を説明するためのフローチャートである。9 is a flowchart for describing a fingerprint matching operation according to the second embodiment. 実施の形態2における粗照合過程を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for describing a coarse matching process according to the second embodiment. 図20に示したステップ711での処理内容(第1照合)を示すフローチャートである。21 is a flowchart showing the processing content (first collation) in step 711 shown in FIG. 20. 図20に示したステップ712での処理内容(第2照合)を示すフローチャートである。21 is a flowchart showing the processing content (second collation) in step 712 shown in FIG. 20. 粗照合(第1照合)過程での極座標変換されてからの処理を説明するための画像を示すディスプレイ上の写真である。5 is a photograph on a display showing an image for explaining a process after the polar coordinate conversion in a coarse matching (first matching) process. 実施の形態2における精照合(第2照合)過程を説明するための画像を示すディスプレイ上の写真である。9 is a photograph on a display showing an image for explaining a fine matching (second matching) process in the second embodiment. 実施の形態2おける特徴点方式による照合(第3照合)動作を説明するためのフローチャートである。13 is a flowchart for describing a matching (third matching) operation by the feature point method according to the second embodiment. 実施の形態3における指紋照合動作を説明するためのフローチャートである。13 is a flowchart for describing a fingerprint collation operation in the third embodiment. 実施の形態4における指紋照合動作を説明するためのフローチャートである。15 is a flowchart illustrating a fingerprint matching operation according to the fourth embodiment. 実施の形態4における粗照合(第1照合)過程を説明するための画像を示すディスプレイ上の写真である。15 is a photograph on a display showing an image for explaining a coarse matching (first matching) process in Embodiment 4. 手荒れで紋が乱れている人の登録指紋および照合指紋の画像を例示するディスプレイ上の写真である。4 is a photograph on a display illustrating an image of a registered fingerprint and a collation fingerprint of a person whose hand is rough and whose crest is disturbed. 振幅抑制相関法では正しく照合できないが特徴点方式では正しく照合することができる登録指紋および照合指紋の画像を例示するディスプレイ上の写真である。It is a photograph on a display illustrating an image of a registered fingerprint and a collated fingerprint that cannot be correctly collated by the amplitude suppression correlation method but can be correctly collated by the feature point method.

符号の説明Explanation of reference numerals

10…操作部、20…コントロール部、10−1…テンキー、10−2…ディスプレイ(LCD)、10−3…指紋センサ、10−31…光源、10−32,プリズム、10−33…CCDカメラ、20−1…制御部、20−2…ROM、20−3…RAM、20−4…ハードディスク(HD)、20−5…フレームメモリ(FM)、20−6…外部接続部(I/F)、20−7…フーリエ変換部(FFT)、10A…操作部、20A…第1照合部、20B…第2照合部、20C…登録指紋記憶部、20D,20D’…照合判定部、SW1,SW2…切替スイッチ、30…パターン入力部、40…パターン判定部、40A…第1照合部、40B…第2照合部、40C…登録指紋記憶部、40D…照合判定部、40D1…画像検査手段、40D2…実行順序指定手段、40D3…照合判定手段、50…実行順序指定部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... operation part, 20 ... control part, 10-1 ... numeric keypad, 10-2 ... display (LCD), 10-3 ... fingerprint sensor, 10-31 ... light source, 10-32, prism, 10-33 ... CCD camera , 20-1 ... Control unit, 20-2 ... ROM, 20-3 ... RAM, 20-4 ... Hard disk (HD), 20-5 ... Frame memory (FM), 20-6 ... External connection unit (I / F) ), 20-7: Fourier transform unit (FFT), 10A: operation unit, 20A: first collation unit, 20B: second collation unit, 20C: registered fingerprint storage unit, 20D, 20D ': collation determination unit, SW1, SW2: changeover switch, 30: pattern input section, 40: pattern determination section, 40A: first collation section, 40B: second collation section, 40C: registered fingerprint storage section, 40D: collation determination section, 40D1: image inspection means, 40D2 ... Execution order designation means, 40D3 ... Collation determination means, 50 ... Execution order designation unit.

Claims (8)

登録パターンと照合パターンとの照合を行うパターン照合装置において、
前記登録パターンと前記照合パターンとの照合をこれらパターン間の相関値に基づいて実行する第1の照合手段と、
前記登録パターンと前記照合パターンとの照合を予め定義された特徴パラメータに基づいて実行する第2の照合手段と、
前記第1の照合手段による照合結果と前記第2の照合手段による照合結果のうち、少なくとも何れか一方の照合結果が前記登録パターンと前記照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、前記登録パターンと前記照合パターンとが一致したと判定する照合判定手段と
を備えたことを特徴とするパターン照合装置。
In a pattern matching device that matches a registered pattern with a matching pattern,
A first matching unit that performs matching between the registered pattern and the matching pattern based on a correlation value between the patterns;
A second matching unit that performs matching between the registered pattern and the matching pattern based on a predefined feature parameter;
When at least one of the comparison result by the first collation unit and the collation result by the second collation unit is a collation result indicating a match between the registered pattern and the collation pattern, A pattern matching device, comprising: matching determination means for determining that the registered pattern matches the matching pattern.
登録パターンと照合パターンとの照合を行うパターン照合装置において、
前記登録パターンと前記照合パターンとの照合をこれらパターン間の相関値に基づいて実行する第1の照合手段と、
前記登録パターンと前記照合パターンとの照合を予め定義された特徴パラメータに基づいて実行する第2の照合手段と、
前記第1の照合手段による照合結果が前記登録パターンと前記照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、前記第2の照合手段による照合を実行せずに、前記登録パターンと前記照合パターンとが一致したと判定する照合判定手段と
を備えたことを特徴とするパターン照合装置。
In a pattern matching device that matches a registered pattern with a matching pattern,
A first matching unit that performs matching between the registered pattern and the matching pattern based on a correlation value between the patterns;
A second matching unit that performs matching between the registered pattern and the matching pattern based on a predefined feature parameter;
If the result of the comparison by the first matching means is a result of matching indicating the match between the registered pattern and the matching pattern, the matching by the registered pattern and the matching pattern is performed without executing the matching by the second matching means. And a matching determining means for determining that the pattern matches.
登録パターンと照合パターンとの照合を行うパターン照合装置において、
前記登録パターンと前記照合パターンとの照合をこれらパターン間の相関値に基づいて実行する第1の照合手段と、
前記登録パターンと前記照合パターンとの照合を予め定義された特徴パラメータに基づいて実行する第2の照合手段と、
前記第2の照合手段による照合結果が前記登録パターンと前記照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、前記第1の照合手段による照合を実行せずに、前記登録パターンと前記照合パターンとが一致したと判定する照合判定手段と
を備えたことを特徴とするパターン照合装置。
In a pattern matching device that matches a registered pattern with a matching pattern,
A first matching unit that performs matching between the registered pattern and the matching pattern based on a correlation value between the patterns;
A second matching unit that performs matching between the registered pattern and the matching pattern based on a predefined feature parameter;
If the result of the comparison by the second matching means is a result of matching indicating the match between the registered pattern and the matching pattern, the matching by the registered pattern and the matching pattern is performed without executing the matching by the first matching means. And a matching determining means for determining that the pattern matches.
登録パターンと照合パターンとの照合を行うパターン照合装置において、
前記登録パターンと前記照合パターンとの照合をこれらパターン間の相関値に基づいて実行する第1の照合手段と、
前記登録パターンと前記照合パターンとの照合を予め定義された特徴パラメータに基づいて実行する第2の照合手段と、
前記第1の照合手段による照合および前記第2の照合手段による照合のどちらの照合を先に実行するかその実行順序の指定を可能とする実行順序指定手段と、
この実行順序指定手段によって先に実行が指定された照合手段による照合結果が前記登録パターンと前記照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、後に実行が指定された照合手段による照合を実行せずに、前記登録パターンと前記照合パターンとが一致したと判定する照合判定手段と
を備えたことを特徴とするパターン照合装置。
In a pattern matching device that matches a registered pattern with a matching pattern,
A first matching unit that performs matching between the registered pattern and the matching pattern based on a correlation value between the patterns;
A second matching unit that performs matching between the registered pattern and the matching pattern based on a predefined feature parameter;
Execution order designating means for enabling designation of which one of the collation by the first collation means and the collation by the second collation means to be executed first;
If the collation result by the collation means designated first to be executed by the execution order designation means is a collation result indicating the match between the registered pattern and the collation pattern, the collation by the collation means designated to be executed later is executed. Pattern matching device, comprising: a matching determining unit that determines that the registered pattern matches the matching pattern without performing the matching.
登録パターンと照合パターンとの照合を行うパターン照合装置において、
前記登録パターンと前記照合パターンとの照合をこれらパターン間の相関値に基づいて実行する第1の照合手段と、
前記登録パターンと前記照合パターンとの照合を予め定義された特徴パラメータに基づいて実行する第2の照合手段と、
前記照合パターンの画像を検査する画像検査手段と、
この画像検査手段による前記照合パターンの画像の検査結果に基づき、前記第1の照合手段による照合および前記第2の照合手段による照合のどちらの照合を先に実行するかその実行順序を指定する実行順序指定手段と、
この実行順序指定手段によって先に実行が指定された照合手段による照合結果が前記登録パターンと前記照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、後に実行が指定された照合手段による照合を実行せずに、前記登録パターンと前記照合パターンとが一致したと判定する照合判定手段と
を備えたことを特徴とするパターン照合装置。
In a pattern matching device that matches a registered pattern with a matching pattern,
A first matching unit that performs matching between the registered pattern and the matching pattern based on a correlation value between the patterns;
A second matching unit that performs matching between the registered pattern and the matching pattern based on a predefined feature parameter;
Image inspection means for inspecting the image of the matching pattern,
An execution for designating an execution order of which of the collation by the first collation unit and the collation by the second collation unit is executed first based on the inspection result of the image of the collation pattern by the image inspection unit. Order designation means;
If the collation result by the collation means designated first to be executed by the execution order designation means is a collation result indicating the match between the registered pattern and the collation pattern, the collation by the collation means designated to be executed later is executed. Pattern matching device, comprising: a matching determining unit that determines that the registered pattern matches the matching pattern without performing the matching.
登録パターンのN(N≧1)次元パターンデータにN次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエN次元パターンデータを作成する登録フーリエパターンデータ作成手段と、
照合パターンのN(N≧1)次元パターンデータにN次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエN次元パターンデータを作成する照合フーリエパターンデータ作成手段と、
前記登録フーリエN次元パターンデータに対して振幅抑制処理を施す第1の振幅抑制手段と、
前記照合フーリエN次元パターンデータに対して振幅抑制処理を施す第2の振幅抑制手段と、
前記第1の振幅抑制手段によって振幅抑制処理された登録フーリエN次元パターンデータの座標系を極座標系に変換する第1の極座標系変換手段と、
前記第2の振幅抑制手段によって振幅抑制処理された照合フーリエN次元パターンデータの座標系を極座標系に変換する第2の極座標系変換手段と、
前記第1の極座標系変換手段によって極座標系に変換された登録フーリエN次元パターンデータと前記第2の極座標系変換手段によって極座標系に変換された照合フーリエN次元パターンデータとを振幅抑制相関法によって照合する第1の照合手段と、
この第1の照合手段での照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の回転ずれ量を求める回転ずれ量測定手段と、
この回転ずれ量測定手段で求められた回転ずれ量に基づいて前記登録パターンと前記照合パターンの何れか一方に回転ずれ補正を行う回転ずれ補正手段と、
前記回転ずれ補正手段によって回転ずれの補正を行ったうえで前記登録パターンと前記照合パターンとを振幅抑制相関法によって照合する第2の照合手段と、
この第2の照合手段での照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の縦方向および横方向のずれ量を求める縦横ずれ量測定手段と、
前記回転ずれ量測定手段で求められた回転ずれ量と前記縦横ずれ量測定手段で求められた縦方向および横方向のずれ量に基づいて前記登録パターンと前記照合パターンの何れか一方に回転ずれおよび縦横ずれ補正を行う回転・縦横ずれ補正手段と、
この回転・縦横ずれ補正手段によって回転ずれと縦方向および横方向ずれの補正を行ったうえで前記登録パターンと前記照合パターンとの照合を予め定義された特徴パラメータに基づいて照合する第3の照合手段と、
前記第1の照合手段、第2の照合手段および第3の照合手段による照合結果のうち、少なくとも何れか1つの照合結果が前記登録パターンと前記照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、前記登録パターンと前記照合パターンとが一致したと判定する照合判定手段と
を備えたことを特徴とするパターン照合装置。
Registered Fourier pattern data creating means for creating N-dimensional discrete Fourier transform by applying N-dimensional discrete Fourier transform to N (N ≧ 1) -dimensional pattern data of the registered pattern;
Matching Fourier pattern data creating means for creating N-dimensional pattern data by performing N-dimensional discrete Fourier transform on N (N ≧ 1) -dimensional pattern data of the matching pattern;
First amplitude suppression means for performing amplitude suppression processing on the registered Fourier N-dimensional pattern data;
Second amplitude suppression means for performing amplitude suppression processing on the matching Fourier N-dimensional pattern data;
First polar coordinate system conversion means for converting the coordinate system of the registered Fourier N-dimensional pattern data subjected to the amplitude suppression processing by the first amplitude suppression means into a polar coordinate system;
Second polar coordinate system converting means for converting the coordinate system of the collated Fourier N-dimensional pattern data subjected to the amplitude suppressing processing by the second amplitude suppressing means into a polar coordinate system;
The registered Fourier N-dimensional pattern data converted to the polar coordinate system by the first polar coordinate system converting means and the collated Fourier N-dimensional pattern data converted to the polar coordinate system by the second polar coordinate converting means are subjected to an amplitude suppression correlation method. First matching means for matching;
A rotational displacement amount measuring means for obtaining a rotational displacement amount between the two from a position of a correlation peak obtained in a collation process by the first collation means;
A rotational deviation correcting unit that performs a rotational deviation correction on one of the registered pattern and the verification pattern based on the rotational deviation amount obtained by the rotational deviation amount measuring unit;
A second matching unit that performs the rotation shift correction by the rotation shift correction unit, and then matches the registered pattern and the matching pattern by an amplitude suppression correlation method;
Vertical and horizontal shift amount measuring means for obtaining the vertical and horizontal shift amounts of the correlation peak from the position of the correlation peak obtained in the matching process by the second matching means;
The rotational deviation and the rotational deviation in any one of the registered pattern and the verification pattern based on the rotational deviation amount obtained by the rotational deviation amount measurement unit and the vertical and horizontal deviation amounts obtained by the vertical and horizontal deviation amount measurement unit. Rotation / vertical / horizontal deviation correction means for performing vertical / horizontal deviation correction;
Third correction in which the rotation pattern and the vertical and horizontal deviations are corrected by the rotation / vertical / horizontal deviation correction means, and then the registered pattern and the verification pattern are verified based on a predefined characteristic parameter. Means,
When at least one of the comparison results of the first, second, and third matching units is a matching result indicating that the registered pattern matches the matching pattern. A pattern matching device comprising: matching means for determining that the registered pattern matches the matching pattern.
登録パターンのN(N≧1)次元パターンデータにN次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエN次元パターンデータを作成する登録フーリエパターンデータ作成手段と、
照合パターンのN(N≧1)次元パターンデータにN次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエN次元パターンデータを作成する照合フーリエパターンデータ作成手段と、
前記登録フーリエN次元パターンデータに対して振幅抑制処理を施す第1の振幅抑制手段と、
前記照合フーリエN次元パターンデータに対して振幅抑制処理を施す第2の振幅抑制手段と、
前記第1の振幅抑制手段によって振幅抑制処理された登録フーリエN次元パターンデータに対して、その位相の符号を振幅に付加し、符号付き振幅成分のみ抽出したうえで、その座標系を極座標系に変換する第1の極座標系変換手段と、
前記第2の振幅抑制手段によって振幅抑制処理された照合フーリエN次元パターンデータに対して、その位相の符号を振幅に付加し、符号付き振幅成分のみ抽出したうえで、その座標系を極座標系に変換する第2の極座標系変換手段と、
前記第1の極座標系変換手段によって極座標系に変換された登録フーリエN次元パターンデータと前記第2の極座標系変換手段によって極座標系に変換された照合フーリエN次元パターンデータとを振幅抑制相関法によって照合する第1の照合手段と、
この第1の照合手段での照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の回転ずれ量を求める回転ずれ量測定手段と、
この回転ずれ量測定手段で求められた回転ずれ量に基づいて前記登録パターンと前記照合パターンの何れか一方に回転ずれ補正を行う回転ずれ補正手段と、
前記回転ずれ補正手段によって回転ずれの補正を行ったうえで前記登録パターンと前記照合パターンとを振幅抑制相関法によって照合する第2の照合手段と、
この第2の照合手段での照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の縦方向および横方向のずれ量を求める縦横ずれ量測定手段と、
前記回転ずれ量測定手段で求められた回転ずれ量と前記縦横ずれ量測定手段で求められた縦方向および横方向のずれ量に基づいて前記登録パターンと前記照合パターンの何れか一方に回転ずれおよび縦横ずれ補正を行う回転・縦横ずれ補正手段と、
この回転・縦横ずれ補正手段によって回転ずれと縦方向および横方向ずれの補正を行ったうえで前記登録パターンと前記照合パターンとの照合を予め定義された特徴パラメータに基づいて照合する第3の照合手段と、
前記第1の照合手段、第2の照合手段および第3の照合手段による照合結果のうち、少なくとも何れか1つの照合結果が前記登録パターンと前記照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、前記登録パターンと前記照合パターンとが一致したと判定する照合判定手段と
を備えたことを特徴とするパターン照合装置。
Registered Fourier pattern data creating means for creating N-dimensional discrete Fourier transform by applying N-dimensional discrete Fourier transform to N (N ≧ 1) -dimensional pattern data of the registered pattern;
Matching Fourier pattern data creating means for creating N-dimensional pattern data by performing N-dimensional discrete Fourier transform on N (N ≧ 1) -dimensional pattern data of the matching pattern;
First amplitude suppression means for performing amplitude suppression processing on the registered Fourier N-dimensional pattern data;
Second amplitude suppression means for performing amplitude suppression processing on the matching Fourier N-dimensional pattern data;
The sign of the phase is added to the amplitude of the registered Fourier N-dimensional pattern data subjected to the amplitude suppression processing by the first amplitude suppression means, only the signed amplitude component is extracted, and the coordinate system is changed to the polar coordinate system. First polar coordinate system converting means for converting;
The sign of the phase is added to the amplitude of the collated Fourier N-dimensional pattern data subjected to the amplitude suppression processing by the second amplitude suppression means, only the signed amplitude component is extracted, and the coordinate system is changed to the polar coordinate system. Second polar coordinate system converting means for converting;
The registered Fourier N-dimensional pattern data converted to the polar coordinate system by the first polar coordinate system conversion means and the collation Fourier N-dimensional pattern data converted to the polar coordinate system by the second polar coordinate system conversion means are subjected to an amplitude suppression correlation method. First matching means for matching;
A rotational displacement amount measuring means for obtaining a rotational displacement amount between the two from a position of a correlation peak obtained in a collation process by the first collation means;
A rotational deviation correcting unit that performs a rotational deviation correction on one of the registered pattern and the verification pattern based on the rotational deviation amount obtained by the rotational deviation amount measuring unit;
A second matching unit that performs the rotation shift correction by the rotation shift correction unit, and then matches the registered pattern and the matching pattern by an amplitude suppression correlation method;
Vertical and horizontal shift amount measuring means for obtaining the vertical and horizontal shift amounts of the correlation peak from the position of the correlation peak obtained in the matching process by the second matching means;
The rotational deviation and the rotational deviation in any one of the registered pattern and the verification pattern based on the rotational deviation amount obtained by the rotational deviation amount measurement unit and the vertical and horizontal deviation amounts obtained by the vertical and horizontal deviation amount measurement unit. Rotation / vertical / horizontal deviation correction means for performing vertical / horizontal deviation correction;
Third correction in which the rotation pattern and the vertical and horizontal deviations are corrected by the rotation / vertical / horizontal deviation correction means, and then the registered pattern and the verification pattern are verified based on a predefined characteristic parameter. Means,
A case where at least one of the matching results among the matching results by the first matching unit, the second matching unit, and the third matching unit is a matching result indicating a match between the registered pattern and the matching pattern A pattern matching device, comprising: matching means for determining that the registered pattern matches the matching pattern.
登録パターンのN(N≧1)次元パターンデータにN次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエN次元パターンデータを作成する登録フーリエパターンデータ作成手段と、
照合パターンのN(N≧1)次元パターンデータにN次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエN次元パターンデータを作成する照合フーリエパターンデータ作成手段と、
前記登録フーリエN次元パターンデータの位相成分を除去したうえで、この登録フーリエN次元パターンデータに対して振幅抑制処理を施す第1の振幅抑制手段と、
前記照合フーリエN次元パターンデータの位相成分を除去したうえで、この照合フーリエN次元パターンデータに対して振幅抑制処理を施す第2の振幅抑制手段と、
前記第1の振幅抑制手段によって振幅抑制処理された登録フーリエN次元パターンデータの座標系を極座標系に変換する第1の極座標系変換手段と、
前記第2の振幅抑制手段によって振幅抑制処理された照合フーリエN次元パターンデータの座標系を極座標系に変換する第2の極座標系変換手段と、
前記第1の極座標系変換手段によって極座標系に変換された登録フーリエN次元パターンデータと前記第2の極座標系変換手段によって極座標系に変換された照合フーリエN次元パターンデータとを振幅抑制相関法によって照合する第1の照合手段と、
この第1の照合手段での照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の回転ずれ量を求める回転ずれ量測定手段と、
この回転ずれ量測定手段で求められた回転ずれ量に基づいて前記登録パターンと前記照合パターンの何れか一方に回転ずれ補正を行う回転ずれ補正手段と、
前記回転ずれ補正手段によって回転ずれの補正を行ったうえで前記登録パターンと前記照合パターンとを振幅抑制相関法によって照合する第2の照合手段と、
この第2の照合手段での照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の縦方向および横方向のずれ量を求める縦横ずれ量測定手段と、
前記回転ずれ量測定手段で求められた回転ずれ量と前記縦横ずれ量測定手段で求められた縦方向および横方向のずれ量に基づいて前記登録パターンと前記照合パターンの何れか一方に回転ずれおよび縦横ずれ補正を行う回転・縦横ずれ補正手段と、
この回転・縦横ずれ補正手段によって回転ずれと縦方向および横方向ずれの補正を行ったうえで前記登録パターンと前記照合パターンとの照合を予め定義された特徴パラメータに基づいて照合する第3の照合手段と、
前記第1の照合手段、第2の照合手段および第3の照合手段による照合結果のうち、少なくとも何れか1つの照合結果が前記登録パターンと前記照合パターンとの一致を示す照合結果であった場合、前記登録パターンと前記照合パターンとが一致したと判定する照合判定手段と
を備えたことを特徴とするパターン照合装置。
Registered Fourier pattern data creating means for creating N-dimensional discrete Fourier transform by applying N-dimensional discrete Fourier transform to N (N ≧ 1) -dimensional pattern data of the registered pattern;
Matching Fourier pattern data creating means for creating N-dimensional pattern data by performing N-dimensional discrete Fourier transform on N (N ≧ 1) -dimensional pattern data of the matching pattern;
First amplitude suppression means for performing an amplitude suppression process on the registered Fourier N-dimensional pattern data after removing a phase component of the registered Fourier N-dimensional pattern data;
A second amplitude suppression unit that removes a phase component of the matching Fourier N-dimensional pattern data, and performs amplitude suppression processing on the matching Fourier N-dimensional pattern data;
First polar coordinate system conversion means for converting the coordinate system of the registered Fourier N-dimensional pattern data subjected to the amplitude suppression processing by the first amplitude suppression means into a polar coordinate system;
Second polar coordinate system converting means for converting the coordinate system of the collated Fourier N-dimensional pattern data subjected to the amplitude suppressing processing by the second amplitude suppressing means into a polar coordinate system;
The registered Fourier N-dimensional pattern data converted to the polar coordinate system by the first polar coordinate system conversion means and the collation Fourier N-dimensional pattern data converted to the polar coordinate system by the second polar coordinate system conversion means are subjected to an amplitude suppression correlation method. First matching means for matching;
A rotational displacement amount measuring means for obtaining a rotational displacement amount between the two from a position of a correlation peak obtained in a collation process by the first collation means;
A rotational deviation correcting unit that performs a rotational deviation correction on one of the registered pattern and the verification pattern based on the rotational deviation amount obtained by the rotational deviation amount measuring unit;
A second matching unit that performs the rotation shift correction by the rotation shift correction unit, and then matches the registered pattern and the matching pattern by an amplitude suppression correlation method;
Vertical and horizontal shift amount measuring means for obtaining the vertical and horizontal shift amounts of the correlation peak from the position of the correlation peak obtained in the matching process by the second matching means;
The rotational deviation and the rotational deviation in any one of the registered pattern and the verification pattern based on the rotational deviation amount obtained by the rotational deviation amount measurement unit and the vertical and horizontal deviation amounts obtained by the vertical and horizontal deviation amount measurement unit. Rotation / vertical / horizontal deviation correction means for performing vertical / horizontal deviation correction;
Third correction in which the rotation pattern and the vertical and horizontal deviations are corrected by the rotation / vertical / horizontal deviation correction means, and then the registered pattern and the verification pattern are verified based on a predefined characteristic parameter. Means,
When at least one of the comparison results of the first, second, and third matching units is a matching result indicating that the registered pattern matches the matching pattern. A pattern matching device comprising: matching means for determining that the registered pattern matches the matching pattern.
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