JP2006065764A - 画像照合装置、画像照合方法、画像照合プログラムおよび画像照合プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 部分領域をある程度の大きさに保ちたいという要請と部分領域の数を増やしたいという要請との二律背反する両要請をともに満足でき、かつ、隣接する部分領域同士の境目における画像データの連続性を画像の異同の判定に反映させる。
【解決手段】 指紋画像同士の異同判定に際してのテンプレートマッチングに用いる矩形の部分領域を、一方の画像内に隣接させて敷き詰め、それらの隣接部分領域４つで形成される十字の境目の交点を含む箇所に境目包含部分領域を設定し、隣接部分領域と境目包含部分領域とからなる複数部分領域をテンプレートとすることにより、部分領域をある程度の大きさに保ちながら部分領域の数を増やすことができ、しかも、隣接部分領域同士の境目を境目包含部分領域で補って、隣接部分領域同士の境目における画像データの連続性を画像の異同の判定に反映できるようにした。
【選択図】 図６

Description

本発明は、たとえば、指紋等の画像同士を照合して指紋等が一致するか否かを判定する画像照合装置、画像照合方法、画像照合プログラムおよび画像照合プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関し、特に、1つの入力データと複数の参照データとを照合する画像照合装置、画像照合方法、画像照合プログラムおよび画像照合プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関する。

複数の画像データを照合し、同一の対象を表す画像であるか否かを判定する画像照合装置として、１つの画像をテンプレートマッチング用の複数の部分領域に分割し、それぞれの部分領域が別の画像の中において最もよく一致する位置を調べ、それぞれの部分領域の移動ベクトルがそろっているかどうかによって画像の異同の判定を行うものがあった（特許文献１）。
特開２００３−３２３６１８号公報

この背景技術では、照合の精度は部分領域の大きさに依存する。部分領域が小さすぎる(例えば指紋の稜線の幅と同程度)場合、もう一方の画像上で一致する位置が多数生じてしまうため、ある程度の大きさであることが必要である(例えば指紋の稜線が3本くらい入る大きさ)。

一方、部分領域の移動を計算し、移動ベクトルがそろっているかによって一致または不一致を判断する手法においては、照合の精度を確保する上で、ある程度の数の部分領域が必要である。

そのため、センサによって入力される画像の大きさが小さい場合には、前述の部分領域の大きさの条件を満たした上で、背景技術のように部分領域を互いに重なりのないようにすると、十分な数の部分領域を確保することができない。

例えば、必要な精度を得るために、部分領域が２０個以上必要であるとする。

この場合、図１８（ａ）のように面積の大きいセンサでは条件を満たすが、図１８（ｂ）のような面積の小さいセンサでは条件を満たすことができない。

さらに、前述の背景技術では、互いに隣接する部分領域同士の境目部分における画像の連続性が、移動ベクトルに基づいた画像の一致または不一致の判断に反映されない。そのため、部分領域の取り方によって照合性にばらつきが生じた。

例えば、図１９（ａ）と図１９（ｂ）の画像を照合する際、図１９（ａ）のＥ１,Ｅ２のように重なりの無い部分領域が設定されているとする。
部分領域１,２の最大一致位置を図１９（ｂ）中で探索を行なうと、それぞれＥ１ｂ,Ｅ２ｂのような位置になり、画像が異なるのにもかかわらず、類似判断するための閾値の設定によっては、類似の移動ベクトルと判断される可能性がある。

これは、部分領域の境目では画像の連続性の特性が使われず、両画像が相違する場所がちょうど部分領域の境目となると違いの検出能力が低下するためである。

以上要するに、前述の背景技術では、テンプレートマッチング用の部分領域をある程度の大きさに保ちたいという要請と部分領域の数を増やしたいという要請との二律背反する両要請を十分には満足することができず、かつ、隣接する部分領域同士の境目部分における画像データの連続性が画像の異同の判定に反映されないことに起因して画像の異同の誤判定が生じてしまうという欠点があった。

本発明は、係る実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、部分領域をある程度の大きさに保ちたいという要請と部分領域の数を増やしたいという要請との二律背反する両要請をともに満足でき、かつ、隣接する部分領域同士の境目における画像データの連続性を画像の異同の判定に反映させることができるようにすることである。

この発明のある局面に係る画像照合装置は、第１の画像と第２の画像とを照合するものであって、テンプレートマッチングに用いるための部分領域を複数第１の画像内に設定する部分領域設定手段と、部分領域設定手段により設定された複数部分領域の画像のそれぞれに対応して、第２の画像において最大の一致度となる部分領域の第２の画像内での位置である最大一致度位置を探索する最大一致度位置探索手段と、第１の画像内での部分領域の位置と、その部分領域に対応の最大一致度位置との、位置関係を示す位置関係量であって、複数部分領域毎の位置関係量のうち、その位置関係量が所定レンジに該当する部分領域に関する情報から第１の画像と第２の画像との類似度を計算して画像類似度として出力する類似度計算手段と、類似度計算手段により出力された画像類似度に基づいて第１の画像と第２の画像とが一致するか否か判定する判定手段とを備え、部分領域設定手段は、第１の画像内に互いに重複しない状態で隣接する複数の隣接部分領域を設定する隣接部分領域設定手段と、隣接部分領域設定手段により設定された隣接部分領域上でかつその隣接部分領域の境目を含む位置に境目包含部分領域を設定する境目包含部分領域設定手段とを含み、隣接部分領域と境目包含部分領域とを、複数部分領域として設定する。

このように、境目包含部分領域を設定することにより、部分領域をある程度の大きさに保ちたいという要請と部分領域の数を増やしたいという要請との二律背反する両要請をともに満足でき、照合精度の確保に必要な大きさの部分領域を設定し、かつ照合精度の確保に必要な数の部分領域を設定することができる。しかも、境目包含部分領域が、隣接部分領域の境目を含む位置に設定されているために、隣接部分領域の境目を境目包含部分領域によって補うことによって、隣接部分領域同士の境目における画像データの連続性を画像の異同の判定に極力反映させることができる。

この発明の他の局面に係る画像照合装置においては、第１の画像と第２の画像とを照合するものであって、第１の画像内に複数設定されたテンプレートマッチングに用いる部分領域の画像データであって、互いに重複しない状態で隣接する複数の隣接部分領域の画像データを記憶する部分領域画像データ記憶手段と、互いに隣接する隣接部分領域同士の境目を含む境目包含部分領域の画像データを生成する手段であって、部分領域画像データ記憶手段に記憶されている互いに隣接する隣接部分領域同士の画像データのうち境目包含部分領域が重なる部分の画像データを寄せ集めてその境目包含部分領域の画像データを生成する境目包含部分領域画像データ生成手段と、第２の画像を入力する画像入力手段と、部分領域画像データ記憶手段が記憶している複数の隣接部分領域の画像データからなる画像と境目包含部分領域画像データ生成手段が生成した境目包含部分領域の画像データからなる画像とを含む複数部分領域の画像のそれぞれに対応して、画像入力手段により入力された第２の画像において最大の一致度となる部分領域の第２の画像内での位置である最大一致度位置を探索する最大一致度位置探索手段と、第１の画像内での前記部分領域の位置と、その部分領域に対応する最大一致度位置との、位置関係を示す位置関係量であって、複数部分領域毎の位置関係量のうち、その位置関係量が所定レンジに該当する部分領域に関する情報から第１の画像と前記第２の画像との類似度を計算して画像類似度として出力する類似度計算手段と、類似度計算手段により出力された画像類似度に基づいて第１の画像と第２の画像とが一致するか否か判定する判定手段とを備えている。

このように、境目包含部分領域を画像の異同判定に用いることにより、部分領域をある程度の大きさに保ちたいという要請と部分領域の数を増やしたいという要請との二律背反する両要請をともに満足でき、照合精度の確保に必要な大きさの部分領域を設定し、かつ照合精度の確保に必要な数の部分領域を設定することができる。しかも、境目包含部分領域の画像データが、隣接部分領域の境目を含む位置の画像データであるために、隣接部分領域の境目を境目包含部分領域によって補うことによって、隣接部分領域同士の境目における画像データの連続性を画像の異同の判定に極力反映させることができる。さらに、隣接部分領域の画像データを用いて境目包含部分領域の画像データを生成するため、隣接部分領域の画像データを記憶する部分領域画像データ記憶手段が境目包含部分領域の画像データまで記憶するする必要がなく、記憶容量の増加を抑えることができる。

前述の画像照合装置は、好ましくは、前記複数部分領域が、全て同型の矩形の部分領域であり、隣接部分領域は、第１の画像内全体に敷き詰められた状態で設定され、境目包含部分領域は、互いに隣接する４個の隣接部分領域により形成される境目の交点を包含する。

このように部分領域を配置することにより、境目包含部分領域が漏れなく隣接部分領域の境目を包含でき、隣接部分領域同士の境目における画像データの連続性の画像の異同判定への反映を極力効率的に行なうことができる。しかも、それぞれの部分領域の位置の計算が簡素化される。

前述の画像照合装置は、好ましくは、境目包含部分領域が、全隣接部分領域の内画像の特徴がよく表れる隣接部分領域同士の境目を包含する個所に限定された部分領域である。

部分領域をこのように構成することにより、画像の特徴がよく表れる箇所を重点的に画像の異同の判定に使用することができ、かつ特徴のあまり表れない部分の照合を省くことにより、高速かつ計算量の少ない照合が可能である。

前述の画像照合装置は、好ましくは、類似度計算手段は、画像の特徴がよく表れる個所に限定された境目包含部分領域における類似度計算に際しての重付けを他の部分領域に比べて大きくして前記類似度を計算する。

このような構成により、画像の特徴がよく表れる個所をより大きな重付けで照合し、画像の異同の判定制度を向上させることができながらも、特徴のあまり表れない部分の照合を簡素化し、高速かつ計算量の少ない照合が可能である。

前述の画像照合装置は、好ましくは、前記第１の画像と前記第２の画像とが、生体に由来する画像である。

このような構成により、生体に由来する画像の異同判定を高精度で行なうことができる。

前述の画像照合装置は、好ましくは、前記生体に由来する画像が、指紋に由来する画像である。

このような構成により、指紋に由来する画像の異同判定を高精度で行なうことができる。

この発明のさらに他の局面における画像照合方法は、第１の画像と第２の画像とを照合するものであって、テンプレートマッチングに用いるための部分領域を複数前記第１の画像内に設定する部分領域設定ステップと、部分領域設定ステップにより設定された複数の部分領域の画像のそれぞれに対応して、第２の画像において最大の一致度となる部分領域の第２の画像内での位置である最大一致度位置を探索する最大一致度位置探索ステップと、第１の画像内での部分領域の位置と、その部分領域に対応の最大一致度位置との、位置関係を示す位置関係量であって、複数部分領域毎の位置関係量のうち、その位置関係量が所定レンジに該当する部分領域に関する情報から第１の画像と第２の画像との類似度を計算して画像類似度として出力する類似度計算ステップと、類似度計算ステップにより出力された画像類似度に基づいて第１の画像と第２の画像とが一致するか否か判定する判定ステップとを備え、部分領域設定ステップは、第１の画像内に設定された互いに隣接する部分領域の境目を含む部分領域としてその隣接する部分領域上に重ねて重複部分領域を設定する重複部分領域設定ステップを含む。

このように、境目包含部分領域を設定することにより、部分領域をある程度の大きさに保ちたいという要請と部分領域の数を増やしたいという要請との二律背反する両要請をともに満足でき、照合精度の確保に必要な大きさの部分領域を設定し、かつ照合精度の確保に必要な数の部分領域を設定することができる。しかも、境目包含部分領域が、隣接部分領域の境目を含む位置に設定されているために、隣接部分領域の境目を境目包含部分領域によって補うことによって、隣接部分領域同士の境目における画像データの連続性を画像の異同の判定に極力反映させることができる。

この発明のさらなる他の局面における画像照合方法は、第１の画像と第２の画像とを照合するものであって、第１の画像内に複数設定されたテンプレートマッチングに用いる部分領域の画像データであって、互いに重複しない状態で隣接する複数の隣接部分領域の画像データを記憶する部分領域画像データ記憶ステップと、互いに隣接する隣接部分領域同士の境目を含む境目包含部分領域の画像データを生成するステップであって、部分領域画像データ記憶ステップにより記憶された互いに隣接する隣接部分領域同士の画像データのうち境目包含部分領域が重なる部分の画像データを寄せ集めてその境目包含部分領域の画像データを生成する境目包含部分領域画像データ生成ステップと、第２の画像を入力する画像入力ステップと、部分領域画像データ記憶ステップにより記憶した複数の隣接部分領域の画像データからなる画像と境目包含部分領域画像データ生成ステップにより生成された境目包含部分領域の画像データからなる画像とを含む複数部分領域の画像のそれぞれに対応して、画像入力ステップにより入力された第２の画像において最大の一致度となる部分領域の前記第２の画像内での位置である最大一致度位置を探索する最大一致度位置探索ステップと、第１の画像内での部分領域の位置と、その部分領域に対応する最大一致度位置との、位置関係を示す位置関係量であって、複数部分領域毎の位置関係量のうち、その位置関係量が所定レンジに該当する部分領域に関する情報から第１の画像と第２の画像との類似度を計算して画像類似度として出力する類似度計算ステップと、類似度計算ステップにより出力された画像類似度に基づいて第１の画像と第２の画像とが一致するか否か判定する判定ステップとを備えている。

この発明のさらなる他の局面における画像照合プログラムは、前述の画像照合方法をコンピュータに実行させるためのものである。

この発明のさらなる他の局面におけるコンピュータ読取り可能な記録媒体は、前述の画像照合プログラムが記録されている。

本発明によれば、第１の画像内に設定された互いに隣接する部分領域の境目を含む部分領域として該隣接する部分領域上に重ねて部分領域を設定するために、照合精度の確保に必要な大きさの部分領域を設定でき、かつ照合精度の確保に必要な数の部分領域を設定することができる。さらに、重ねて設定される部分領域が隣接する部分領域の境目を含む部分領域であり、その部分領域の画像データをも含めて画像の異同の判定が行なわれるために、互いに隣接する部分領域同士の境目部分における画像の連続性を画像の異同の判定に反映することができ、部分領域の境目における連続性が画像の移動に反映されないことによる誤判定の不都合を軽減することができる。

さらに、隣接部分領域の画像データを用いて境目包含部分領域の画像データを生成する場合には、隣接部分領域の画像データを記憶する部分領域画像データ記憶手段が境目包含部分領域の画像データまで記憶するする必要がなく、記憶容量の増加を抑えることができる。

重複部分領域設定手段により、画像中で特徴がよく現れる部分に重点的に部分領域を設定した場合には、精度が高い照合を高速に実行することが可能になる。すなわち、部分領域をこのように配置することにより、画像の一部をより大きな重み付けで照合することが可能であり、また特徴のあまり現れない部分の照合を簡素化し、高速かつ計算量の少ない照合が可能となる。

以下、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明する。

ここでは、２つの画像データを照合する。照合の対象となる画像データとして指紋画像データを例示しているが、これに限定されず、個体（個人）毎に似ているが一致することはない生体の他の特徴による画像データであってもよい。

［実施の形態１］
図１は実施の形態１に係る画像照合装置１のブロック図である。

図２は各実施の形態に係る画像照合装置が搭載されるコンピュータの構成図である。図２を参照してコンピュータは、画像入力部１０１、ＣＲＴ（陰極線管）や液晶などからなるディスプレイ６１０、該コンピュータ自体を集中的に管理し制御するためのＣＰＵ（中央処理装置の略）６２２、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（ランダムアクセスメモリの略）を含んで構成されるメモリ６２４、固定ディスク６２６、ＦＤ（フレキシブルディスク）６３２が着脱自在に装着されて、装着されたＦＤ６３２をアクセスするＦＤ駆動装置６３０、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）６４２が着脱自在に装着されて、装着されたＣＤ−ＲＯＭ６４２をアクセスするＣＤ−ＲＯＭ駆動装置６４０、通信ネットワーク３００と、該コンピュータとを通信接続するための通信インターフェィス６８０、およびキーボード６５０およびマウス６６０を有する入力部７００を含む。これらの各部はバスを介して通信接続される。

コンピュータには、カセット形式の磁気テープが着脱自在に装着されて磁気テープをアクセスする磁気テープ装置が設けられてもよい。

図１を参照して画像照合装置は、画像入力部１０１、図２のメモリ６２４または固定ディスク６２６に対応のメモリ１０２、バス１０３および照合処理部１１を備える。照合処理部１１は画像補正部１０４、最大一致度位置探索部１０５、移動ベクトルに基づく類似度計算部（以下、類似度計算部と呼ぶ）１０６、照合判定部１０７および制御部１０８を含む。照合処理部１１の各部は対応のプログラムが実行されることによりその機能が実現される。

画像入力部１０１は指紋センサを含み、該指紋センサにより読込まれた指紋に対応の指紋画像データを出力する。指紋センサには光学式、圧力式および静電容量方式などのいずれを適用してもよい。メモリ１０２には画像データや各種の計算結果などが格納される。バス１０３は各部間の制御信号やデータ信号を転送するために用いられる。画像補正部１０４は画像入力部１０１から入力された指紋画像データについての濃淡補正を行なう。最大一致度位置探索部１０５は一方の指紋画像の複数の部分領域をテンプレートとし、該テンプレートと他方の指紋画像内で最も一致度の高い位置を探索する、いわゆるテンプレートマッチング部のようなものである。類似度計算部１０６はメモリ１０２に格納された最大一致度位置探索部１０５の結果情報を用いて、後述の移動ベクトルに基づく類似度を計算する。照合判定部１０７は類似度計算部１０６が算出した類似度により一致・不一致を判定する。制御部１０８は照合処理部１１の各部の処理を制御する。

図１の画像照合装置１において、２つの指紋画像を照合するために、２つの指紋画像に対応の画像Ａと画像Ｂを照合する手順について図３のフローチャートに従い説明する。

初めに制御部１０８は、画像入力部１０１へ画像入力開始の信号を送り、その後、画像入力終了信号を受信するまで待機する。画像入力部１０１は照合を行なう画像Ａを入力し、バス１０３を通してメモリ１０２の所定アドレスへ格納する（ステップＴ１）。画像入力部１０１は、画像Ａの入力が完了した後、制御部１０８に画像入力終了信号を送る。

制御部１０８は、画像入力終了信号を受信すると、再度、画像入力部１０１へ画像入力開始の信号を送り、その後、画像入力終了信号を受信するまで待機する。画像入力部１０１は照合を行なう画像Ｂを入力し、バス１０３を通してメモリ１０２の所定アドレスへ格納する（ステップＴ１）。画像入力部１０１は画像Ｂの入力が完了した後、制御部１０８に画像入力終了信号を送る。

次に制御部１０８は画像補正部１０４に画像補正開始信号を送り、その後、画像補正終了信号を受信するまで待機する。多くの場合、入力画像は画像入力部１０１の特性や指紋自体の乾燥度合いや指を押し付ける圧力に対して各画素の濃淡値や全体の濃度分布が変化するので画質が一様ではないから、入力画像データをそのまま照合に用いることは適当でない。画像補正部１０４は、画像入力時の条件の変動を抑制するように入力画像の画質を補正する（ステップＴ２）。具体的には、入力画像データに対応の画像全体もしくは画像を分割した小領域ごとに、ヒストグラムの平坦化（「コンピュータ画像処理入門」総研出版Ｐ９８）や画像の二値化処理（「コンピュータ画像処理入門」総研出版Ｐ６６−６９）などを、メモリ１０２に格納された画像ＡとＢに施す。

画像補正部１０４は画像Ａと画像Ｂに対する画像補正処理の終了後、制御部１０８に画像補正処理終了信号を送る。

以降で、画像補正部１０４により画像補正処理を施された画像Ａ，画像Ｂに対して行なう照合処理（ステップＴ３）が行われる。この処理を図４のフローチャートに従って説明する。

制御部１０８は最大一致度位置探索部１０５へテンプレートマッチング開始信号を送り、テンプレートマッチング終了信号を受信するまで待機する。最大一致度位置探索部１０５では、ステップＳ００１からステップＳ００８に示されるようなテンプレートマッチング処理が開始される。ステップＳ００１ではカウンタの変数ｉを１に初期化する。ステップＳ００２では画像Ａから部分領域Ｒｉとして規定される部分領域の画像をテンプレートマッチングに用いるテンプレートとして設定する。

このＳ００２の部分領域Ｒｉのテンプレート設定処理のサブルーチンプログラムのフローチャートが、図５に示されている。図５を参照して、部分領域Ｒｉのテンプレート設定処理の内容を説明する。ステップＳ０３０では、画像Ａ内に部分領域Ｒｉを重ねることなく設定可能か否かの判断がなされる。画像Ａ内に部分領域Ｒｉを重ねることなく設定可能な領域がまだ残っている場合には、ステップＳ０３０によりＹＥＳの判断がなされてステップＳ０３１により、互いに重なることなく隣接された部分領域（隣接部分領域）Ｒｉをテンプレートとして設定する処理がなされる。

一方、画像Ａ内に隣接部分領域Ｒｉを重ねることなく設定できる領域が残っていない場合には、ステップＳ０３０によりＮＯの判断がなされて、ステップＳ０３２により、隣接する４つのテンプレート（隣接テンプレート）からなる領域の中心にＲｉを二重重ねで設定可能であるか否かの判断がなされる。この二重重ねの部分領域Ｒｉは、たとえば図６（ａ）、（ｂ）に示すように、隣接する４つのテンプレートからなる部分領域のそれぞれの中心に重ねて設定される部分領域のことであり、４つの隣接部分領域の境目を含む境目包含部分領域である。画像Ａ内に二重重ねの境目包含部分領域Ｒｉを設定可能な領域が残っている場合には、ステップＳ０３２によりＹＥＳの判断がなされて、ステップＳ０３３により、二重重ねの境目包含部分領域Ｒｉをテンプレートとして設定する処理がなされる。一方、境目包含部分領域Ｒｉを設定可能な領域が残っていない場合には、ステップＳ０３２によりＮＯの判断がなされ、ステップＳ０３４により、現在のｉの値をｎにセットする処理がなされる。次に、ステップＳ０３５により、テンプレート設定完了フラグをＯＮにする処理がなされる。ステップＳ０３４により設定されたｎの値は、画像Ａ内に設定された部分領域Ｒｉの総数（隣接部分領域と境目包含部分領域との総和）となる。

ここでは、部分領域Ｒｉは計算を簡単にするために矩形状としているが、これに限定されるものではない。次に図４に戻り、ステップＳ００３により、テンプレート設定完了フラグがＯＮになっているか否かの判断がなされる。前述のステップＳ０３５の処理が未だ行なわれていない段階では、ステップＳ００３によりＮＯの判断がなされて、ステップＳ００５→ステップＳ００６→ステップＳ００７→ステップＳ００８→ステップＳ００２→ステップＳ００３のループを巡回する。このループの巡回毎にステップＳ００８によりｉが「１」ずつ加算更新され、その都度ステップＳ００２による部分領域Ｒｉのテンプレート設定がなされ、画像Ａ内に二重重ねの境目包含部分領域Ｒｉを設定し尽くした段階で、ステップＳ０３５によるテンプレート設定完了フラグをＯＮにする処理がなされる。すると、その段階で、ステップＳ００３によりＹＥＳの判断がなされ、ステップＳ００４によるテンプレート設定完了フラグをＯＦＦにする処理がなされた後、ステップＳ００９へ制御が進む。

ステップＳ００５ではステップＳ００２で設定したテンプレートに対し、画像Ｂ内で最も一致度の高い、つまり画像内のデータが最も一致する場所を探索する。具体的には、テンプレートとして用いる部分領域Ｒｉの左上の角を基準とした座標（ｘ，ｙ）の画素濃度をＲｉ（ｘ，ｙ）とし、画像Ｂの左上の角を基準とした座標（ｓ、ｔ）の画素濃度をＢ（ｓ，ｔ）とし、部分領域Ｒｉの幅をｗ，高さをｈとし、また、画像ＡとＢの各画素の取りうる最大濃度をＶ０とし、画像Ｂにおける座標（ｓ、ｔ）での一致度Ｃｉ（ｓ，ｔ）をたとえば以下の（式１）に従い各画素の濃度差を元に計算する。

画像Ｂ内において座標（ｓ、ｔ）を順次更新して座標（ｓ、ｔ）における一致度Ｃ（ｓ，ｔ）を計算し、その中で最も大きい値を取る位置が最も一致度が高いとし、その位置での部分領域の画像を部分領域Ｍｉとし、その位置での一致度を最大一致度Ｃｉｍａｘとする。ステップＳ００６ではステップＳ００５で算出した部分領域Ｒｉの画像Ｂ内における最大一致度Ｃｉｍａｘをメモリ１０２の所定アドレスに記憶する。ステップＳ００７では、移動ベクトルＶｉを以下の（式２）に従い計算して求めて、メモリ１０２の所定アドレスに記憶する。

ここで、上述のように、画像Ａに設定された位置Ｐに対応の部分領域Ｒｉに基づいて、画像Ｂ内をスキャンして部分領域Ｒｉと最も一致度が高い位置Ｍの部分領域Ｍｉが特定されたとき、位置Ｐから位置Ｍへの方向ベクトルを、移動ベクトルと呼ぶ。これは、指紋センサにおける指の置かれ方は一様でないことから、一方の画像、たとえば画像Ａを基準にすると他方の画像Ｂは移動したように見えることによる。

（式２） Ｖｉ＝（Ｖｉｘ、Ｖｉｙ）＝（Ｍｉｘ−Ｒｉｘ、Ｍｉｙ−Ｒｉｙ）
（式２）で、変数ＲｉｘとＲｉｙは部分領域Ｒｉの基準位置のｘ座標とｙ座標であり、たとえば画像Ａ内における部分領域Ｒｉの左上角の座標に対応する。また変数ＭｉｘとＭｉｙは部分領域Ｍｉの探索結果である最大一致度Ｃｉｍａｘの位置でのｘ座標とｙ座標であり、たとえば画像Ｂ内におけるマッチングした位置での部分領域Ｍｉの左上角の座標に対応する。

ステップ００２〜Ｓ００８の処理を繰返し実行し、すべての部分領域Ｒｉに関してテンプレートマッチングを行ない、それぞれの部分領域Ｒｉの最大一致度Ｃｉｍａｘと移動ベクトルＶｉとの計算を行ない、前述したように、画像Ａ内における境目包含部分領域Ｒｉの設定できる残りエリアがなくなった段階で、制御が、ステップＳ００４→ステップＳ００９へ進む。

最大一致度位置探索部１０５は上記のように順次計算されるすべての部分領域Ｒｉに関する最大一致度Ｃｉｍａｘと移動ベクトルＶｉとをメモリ１０２の所定アドレスに格納したのち、テンプレートマッチング終了信号を制御部１０８に送り、処理を終了する。

続いて制御部１０８は類似度計算部１０６に類似度計算開始信号を送り、類似度計算終了信号を受信するまで待機する。類似度計算部１０６は、メモリ１０２に格納されているテンプレートマッチングで得られた各部分領域Ｒｉの移動ベクトルＶｉや最大一致度Ｃｉｍａｘなどの情報を用いて、図４のステップＳ００９からステップＳ０２１に示される処理を行ない類似度計算を行なう。

ステップＳ００９では類似度Ｐ（Ａ，Ｂ）を０に初期化する。ここで類似度Ｐ（Ａ，Ｂ）とは、画像Ａと画像Ｂの類似度を格納する変数とする。ステップＳ０１０では基準とする移動ベクトルＶｉのインデックスｉを１に初期化する。ステップＳ０１１では、基準となる移動ベクトルＶｉに関する類似度Ｐｉを０に初期化する。ステップＳ０１２では、移動ベクトルＶｊのインデックスｊを１に初期化する。ステップＳ０１３では、基準移動ベクトルＶｉと移動ベクトルＶｊとのベクトル差ｄＶｉｊを以下の（式３）に従い計算する。

（式３） ｄＶｉｊ＝｜Ｖｉ−Ｖｊ｜＝ｓｑｒｔ（（Ｖｉｘ−Ｖｊｘ）＾２＋（Ｖｉｙ−Ｖｊｙ）＾２）
ここで、変数ＶｉｘとＶｉｙは移動ベクトルＶｉのｘ方向成分とｙ方向成分を示し、変数ＶｊｘとＶｊｙは移動ベクトルＶｊのｘ方向成分とｙ方向成分を示し、変数ｓｑｒｔ（Ｘ）はＸの平方根、Ｘ＾２はＸの二乗を計算する計算式である。

ステップＳ０１４では、移動ベクトルＶｉとＶｊのベクトル差ｄＶｉｊに関し所定の定数εと比較し、移動ベクトルＶｉと移動ベクトルＶｊが実質的に同一の移動ベクトルとみなすことが可能かを判断する。ベクトル差ｄＶｉｊが定数εより小さければ、移動ベクトルＶｉと移動ベクトルＶｊが実質的に同一と見なして処理をステップＳ０１５に移し、逆に大きければ実質的に同一とは見なさず処理をステップＳ０１６に移す。ステップＳ０１５では類似度Ｐｉを以下の式（４）〜（６）で増加させる。

（式４） Ｐｉ＝Ｐｉ＋α
（式５） α＝１
（式６） α＝Ｃｉｍａｘ
（式４）における変数αは類似度Ｐｉを増加させる値である。（式５）のようにα＝１とした場合には、類似度Ｐｉは基準とした移動ベクトルＶｉと同一の移動ベクトルを持つ部分領域の個数となる。また、（式６）のようにα＝Ｃｉｍａｘとした場合には、類似度Ｐｉは基準とした移動ベクトルＶｉと同一の移動ベクトルを持つ部分領域に関するテンプレートマッチング時の最大一致度の総和となる。またベクトル差ｄＶｉｊの大きさに応じて変数αの値を小さくするなどしても構わない。

ステップＳ０１６はインデックスｊが部分領域の個数ｎより小さいかどうかを判定し、インデックスｊが部分領域の個数ｎより小さい場合は処理をステップＳ０１７に移し、大きい場合には処理をステップＳ０１８に移す。ステップＳ０１７ではインデックスｊの値を１増加させる。ステップＳ０１１からステップＳ０１７の処理により、基準とした移動ベクトルＶｉに関して、同じ移動ベクトルを持つと判定される部分領域の情報を用いた類似度Ｐｉが計算される。ステップＳ０１８では移動ベクトルＶｉを基準とした場合の類似度Ｐｉと変数Ｐ（Ａ，Ｂ）と比較を行ない、類似度Ｐｉが現在までの最大の類似度（変数Ｐ（Ａ，Ｂ）の値）より大きければ処理をＳ０１９に移し、小さければ処理をＳ０２０に移す。

ステップＳ０１９では、変数Ｐ（Ａ，Ｂ）に移動ベクトルＶｉを基準とした場合の類似度Ｐｉの値を設定する。ステップＳ０１８，Ｓ０１９では、移動ベクトルＶｉを基準とした場合の類似度Ｐｉが、この時点までに計算された他の移動ベクトルを基準にした場合の類似度の最大値（変数Ｐ（Ａ，Ｂ）の値）と比べ大きい場合には、基準としている移動ベクトルＶｉが現在までのインデックスｉの中で最も基準として正当であるとしている。

ステップＳ０２０では基準とする移動ベクトルＶｉのインデックスｉの値と部分領域の個数（変数ｎの値でありＳ０３４により設定された値）を比較する。現在のインデックスｉが部分領域の個数より小さければ処理をステップＳ０２１に移す。ステップＳ０２１ではインデックスｉを１増加させる。

ステップＳ００９からステップＳ０２１により、画像Ａと画像Ｂにおける類似度が変数Ｐ（Ａ，Ｂ）の値として計算される。類似度計算部１０６は上記のように計算した変数Ｐ（Ａ，Ｂ）の値をメモリ１０２の所定アドレスに格納し、制御部１０８へ類似度計算終了信号を送り、処理を終了する。

続いて制御部１０８は照合判定部１０７に照合判定開始信号を送り、照合判定終了信号を受信するまで待機する。照合判定部１０７は照合し判定する（ステップＴ４）。具体的には、メモリ１０２に格納された変数Ｐ（Ａ，Ｂ）の値で示される類似度と予め定められた照合閾値Ｔとを比較する。比較結果、変数Ｐ（Ａ，Ｂ）≧Ｔならば画像Ａと画像Ｂは同一指紋から採取されたものと判定しメモリ１０２の所定アドレスへ照合結果として‘一致’を示す値、たとえば‘１’を書込み、そうでなければ異なる指紋から採取されたものと判定し、メモリ１０２の所定アドレスへ照合結果として‘不一致’を示す値、たとえば‘０’を書込む。その後、制御部１０８へ照合判定終了信号を送り処理を終了する。

最後に制御部１０８がメモリ１０２に格納された照合結果をディスプレイ６１０またはプリンタ６９０を介して出力して（ステップＴ５）、画像照合を終了する。

本実施の形態において、画像補正部１０４、最大一致度位置探索部１０５、類似度計算部１０６、照合判定部１０７および制御部１０８のすべてあるいは一部は処理手順をプログラムとして記憶させたメモリ６２４などのＲＯＭとそれを実行するためのＣＰＵ６２２などの演算処理装置を用いて構成してもよい。

［実施の形態２］
前述の実施の形態１では、画像内に互いに隣接する部分領域を設定し終わった後その部分領域上に二重重ねの境目包含部分領域を設定し、その境目包含部分領域を設定できる残りエリアがなくなった段階で部分領域の設定を終了するように制御しているが、この実施の形態２では、予め定められた数ｎだけ部分領域を設定した段階で部分領域の設定を終了するように制御される。この実施の形態２を、図８〜図１１に基づいて説明する。

図８は、類似度計算を示すフローチャートである。図４に示した実施の形態１における類似度計算との相違点は、ステップＳ００２による部分領域Ｒｉのテンプレート設定処理の具体的内容と、ステップＳ０１５ａによるＰｉの加算処理の具体的内容である。その他の処理は、図４に示す実施の形態１と同じである。

図８のステップＳ００２の部分領域Ｒｉのテンプレート設定処理のサブルーチンプログラムのフローチャートを、図９に示す。図９を参照して、ステップＳ０４０により、画像Ａ内に部分領域Ｒｉを重ねることなく設定可能であるか否かの判断がなされ、可能である場合にはステップＳ０４１により、重ならない隣接部分領域Ｒｉをテンプレートとして設定する処理がなされる。一方、画像Ａ内に隣接部分領域Ｒｉを重ねることなく設定してそれ以上重ねることなくなり隣接部分領域Ｒｉを設定するエリアが残っていない状態となったときに、ステップＳ０４０によりＮＯの判断がなされてステップＳ０４２により、重ね合わせ開始フラグがＯＮになっているか否かの判断がなされる。画像Ａ内に隣接部分領域Ｒｉを重ねることなく設定できる残りエリアが存在しなくなってから最初の部分領域Ｒｉのテンプレート設定処理の実行に際しては、重ね合わせ開始フラグがＯＮになっていないために、制御がステップＳ０４３へ進み、重ね合わせ開始フラグをＯＮにする処理がなされる。次に制御がステップＳ０４４へ進み、重ね合わせ開始値Ｋ＝ｉにする処理がなされる。すなわち、画像Ａ内に隣接部分領域Ｒｉを重ねることなく設定する処理を行なって、これ以上重ねることなく設定できる残りエリアが存在しなくなった段階での部分領域の数ｉを、重ね合わせ開始値Ｋにセットする処理がステップＳ０４４によりなされる。

次に制御がステップＳ０４５へ進み、画像Ａの中心を算出する処理がなされる。次に制御がステップＳ０４６へ進み、ｉ≦ｎであるか否かの判断がなされる。このｎは、画像Ａ内に設定する予め定められた全部分領域数である。画像Ａ内のすべてに隣接部分領域Ｒｉを重ねることなく敷き詰めたときの隣接部分領域Ｒｉの数よりも大きく、かつ、境目包含部分領域を隣接部分領域内のすべてに敷き詰めたときの合計部分領域の数よりも少ない値に、ｎが設定されている。

現在のｉの値がｎよりも未だ少ない場合には、制御がステップＳ０４７へ進み、ステップＳ０４５により算出した画像Ａの中心から近い位置に境目包含部分領域Ｒｉをテンプレートとして設定する処理がなされる。このステップＳ０４７の処理は、繰返し実行されてその都度ステップＳ００８によりｉの値が「１」ずつ加算更新され、ｉの値がｎに達するまで繰返し実行される。その際、ステップＳ０４０により最初にＮＯの判断がなされた段階で重ね合わせ開始フラグがＯＮにセットされるために、それ以降の実行に際しては、ステップＳ０４２によりＹＥＳの判断がなされて、ステップＳ０４３〜Ｓ０４５の処理を行なうことなく直接制御がステップＳ０４６へ進むこととなる。

ｉの値がｎに達した段階で、制御がステップＳ０４８へ進み、テンプレート設定完了フラグをＯＮにする処理がなされ、ステップＳ０４９により、重ね合わせ開始フラグをＯＦＦにする処理がなされる。

ステップＳ０４７の処理により、境目包含部分領域Ｒｉは、画像Ａの中心すなわち対象画像が指紋の場合における画像の特徴のよく現れる部分から優先的に配置されることとなる。

次に、図８のステップＳ０１５ａに示したＰｉの加算処理のサブルーチンプログラムのフローチャートが、図１０に示されている。図１０では、Ｐｉの加算処理の第１の例を（ａ）に示し、第２の例を（ｂ）に示している。

まず、図１０（ａ）を参照して、ステップＳ０５５により、現在のｉの値が前述のステップＳ０４４によりセットされた重ね合わせ開始値Ｋ以上であるか否かの判断がなされる。以上でない場合すなわち未だ境目包含部分領域の設定が行なわれていない場合には、制御がステップＳ０５６へ進み、αの値を「１」にセットする処理がなされ、ステップＳ０５７により、現在のＰｉの値を「α」加算する処理がなされる。

一方、現在のｉの値が重ね合わせ開始値Ｋ以上である場合すなわち現在既に境目包含部分領域の設定が行なわれている場合には、制御がステップＳ０５８へ進み、α＝１＋（ｎ−ｉ）／ｎにする処理がなされる。そして、ステップＳ０５７により、現在のＰｉの値にステップＳ０５８によりセットされたαの値を加算する処理がなされる。

ステップＳ０５８に示すα＝１＋（ｎ−ｉ）／ｎは、ｎの値が増加するに従ってαの値が小さくなり、ｉの値がその最大であるｎに達した段階で、αの値が「１」となる。したがって、ステップＳ０４７により中心から近い位置から優先的に境目包含部分領域Ｒｉがテンプレートとして設定されるために、中心から近い位置の境目包含部分領域Ｒｉほどαの値が大きくなり、中心から遠ざかるに従ってαの値が徐々に小さくなる。その結果、画像における特徴がよく現れる中心部分ほど重み付けを大きくして画像の異同の判定がなされることとなる。

図１０（ｂ）に示すＰｉの加算処理の他の例では、ステップＳ０６０によりＮＯの判断がなされた場合に、ステップＳ０６１により、α＝Ｃｉｍａｘにする処理がなされる。そして、ステップＳ０６２により、現在のＰｉの値にステップＳ０６１によりセットされたαの値が加算されることとなる。

一方、ステップＳ０６０によりＹＥＳの判断がなされた場合には、ステップＳ０６３によりα＝Ｃｉｍａｘ｛１＋（ｎ−ｉ）／ｎ｝にする処理がなされる。このステップＳ０６３も、前述のステップＳ０５８と同様に、ｉの値が増加するに従ってαの値が減少し、ｉの値がその最大であるｎに達した段階でαの値がＣｉｍａｘとなる。したがって、図１０（ｂ）に示す他の例でも、画像の特徴がよく現れる中心部分ほど画像の異同の判定に際しての重み付けが大きくなる。

図１１は、実施の形態２において、境目包含部分領域が設定された状態を示す図である。このように、画像の特徴がよく現れる中心部分に重点的に部分領域を設定し、特徴があまり現れない周辺部分には境目包含部分領域が設定されない状態となるために、照合精度を向上できながらも効率のよい照合が可能となる。

[実施の形態３]
実施の形態１および実施の形態２では、照合されるべき画像ＡとＢは画像入力部１０１から入力されていたが、本実施の形態３では、照合されるべき２つの画像のうち一方の画像は予め登録されており、他方の画像のみが入力される。

図１２は本実施の形態３に係る画像照合装置のブロック図である。図２の画像照合装置２と図１の画像照合装置１とを比較し、異なる点は画像照合装置２は画像照合装置１の構成に追加して登録データ記憶部２０２を備え、照合処理部１１に代替して照合処理部１２を備える点にある。照合処理部１２は照合処理部１１の構成に追加して指紋登録部２０６と登録データ読出し部２０７を有する。

登録データ記憶部２０２には照合を行なう一方の画像から照合に使用するデータ部のみが予め記憶される。指紋登録部２０６は画像入力部１０１から入力された指紋画像から照合に必要な情報を抽出し登録データ記憶部２０２に記憶させる。登録データ読出し部２０７は登録データ記憶部２０２から照合に必要な情報をメモリ１０２に読出す。

まず、照合を行なう画像対を画像Ａ、画像Ｂとする。一般的にはどちらか一方の画像を登録データ記憶部２０２に記憶しておき、他方の逐次入力される画像と登録画像との照合を行ない、登録画像と入力画像が同一の指紋から採取されたものであるか判定する。ここでは画像Ａを登録画像とし、画像Ｂを入力画像とする。

第一に画像Ａを登録画像として登録を行なう処理を図１３のフローチャートに従い説明する。

まず、制御部１０８は画像入力部１０１へ画像入力開始信号を送り、画像入力終了信号を受信するまで待機する。画像入力部１０１は画像Ａの入力を行ない、バス１０３を通してメモリ１０２の所定アドレスへ画像Ａを格納する（ステップＴ８）。画像入力部１０１は、画像入力完了後、制御部１０８に画像入力終了信号を送る。

次に制御部１０１は画像補正部１０４に画像Ａに対する画像補正開始信号を送り、画像補正終了信号を受信するまで待機する。画像補正部１０４は、メモリ１０２に格納されている画像Ａに関し、前述の実施の形態１で説明したような画質補正を施す（ステップＴ９）。その後、制御部１０８に画像補正処理終了信号を送る。

次に制御部１０８は指紋登録部２０６に対し指紋登録開始信号を送り、指紋登録終了信号を受信するまで待機する。指紋登録部２０６はメモリ１０２の画像Ａより図１４（ｂ）に示されるような予め定められた位置の部分領域（隣接部分領域）Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｎのデータを抽出して（ステップＴ１０）、順次登録データ記憶部２０２の所定アドレスにそれぞれ格納する（ステップＴ１１）。その後、指紋登録部２０６は制御部１０８に指紋登録終了信号を送る。以上で画像Ａから、照合に用いる部分領域（隣接部分領域）Ｒｉを抽出して登録画像Ａとして記憶する登録処理は終了する。

本実施の形態において、画像補正部１０４、指紋登録部２０６、登録データ読出部２０７、最大一致度位置探索部１０５、類似度計算部１０６、照合判定部１０７および制御部１０８のすべてあるいは一部は処理手順を記憶させたメモリ６２４などに相当のＲＯＭとそれを実行するためのＣＰＵ６２２などの演算処理装置を用いて構成してもよい。

図１４（ａ）は、図１３のＴ１０に示したＲｉを抽出するサブルーチンプログラムを示すフローチャートである。まず、ステップＳ０７０により、ｉの初期値を「１」に設定する処理がなされる。次にステップＳ０７１により、入力画像上の上の行でかつ左の列から隣接部分領域Ｒｉを抽出する処理がなされる。次にステップＳ０７２により、入力画像内に隣接部分領域Ｒｉを重ねることなく設定可能であるか否かの判断がなされ、未だに重ねることなく設定できるエリアが残存する場合には、制御がステップＳ０７３へ進み、ｉの値を「１」加算する処理がなされてステップＳ０７１へ戻る。

ステップＳ０７２によりＮＯの判断がなされるまでステップＳ０７１〜ステップＳ０７３の処理が繰返し実行される。その結果、図１４（ｂ）に示すように、入力画像の一番上の行の左端から右端に向かって隣接部分領域Ｒ１、Ｒ２、…が設定され、その行における右端の隣接部分領域Ｒ５を設定した後次の行に移行して左端から右端に向かって隣接部分領域Ｒ６、Ｒ７、…Ｒ１０が設定される。このような設定が繰返し実行されて最後の隣接部分領域Ｒ２５が設定された段階で、ステップＳ０７２によりＮＯの判断がなされることとなる。ステップＳ０７２によりＮＯの判断がなされると、ステップＳ０７４により、Ｋの値に現在のｉに値をセットする処理がなされる。その結果、入力画像全体に重なることなく隣接部分領域を隣接させて設定した場合のその隣接部分領域の総数が、Ｋの値となる。

第２に画像Ｂを入力画像として登録データと照合を行なう照合処理のフローチャートは、図３と同じである。また、類似度計算のフローチャートは、図４と同じである。

図１５（ａ）は、実施の形態３における部分領域Ｒｉのテンプレート設定のサブルーチンプログラムを示すフローチャートである。まずステップＳ０８１により、現在のｉの値が前述のステップＳ０７４により設定されたＫの値未満であるか否かの判断がなされる。未満の場合には未だ境目包含部分領域の画像データを用いないときであり、制御がステップＳ０８２へ進み、登録データ記憶部２０２に登録されている隣接部分領域Ｒｉの画像データを読出す処理がなされる。この読出された画像データによるテンプレートマッチング処理が実行される（ステップＳ００５〜Ｓ００７参照）。

一方、現在のｉの値がＫの値を越えている場合には境目包含部分領域の画像データを用いてテンプレートマッチングを行なうときであり、ステップＳ０８１によりＮＯの判断がなされて制御がステップＳ０８３へ進み、ｅ＝ｉ−Ｋ＋１の演算処理がなされる。次に、ステップＳ０８４により、Ｒｅを左上とする４つの隣接部分領域が存在するか否かの判断がなされる。ｅの値は、ｉの値が増加する毎に、１、２、３、…というように、１ずつ増加する。したがって、ｅの最初の値が「１」であるために、ステップＳ０８４の最初の実行に際しては、Ｒ１を左上とする４つの隣接部分領域が存在するか否かの判断がなされることとなる。図１４（ｂ）を参照し、Ｒ１は入力画像の左上端の部分領域であり、このＲ１を左上とする４つの隣接部分領域は、Ｒ１とＲ２とＲ６とＲ７とになる。その結果、ステップＳ０８４によりＹＥＳの判断がなされてステップＳ０８５に制御が進む。図１４（ｂ）に示す各隣接部分領域Ｒｉは、図１５（ｂ）に示すように、分割領域１、分割領域２、分割領域３、分割領域４の４つの分割領域の画像データで構成されている。そして、ステップＳ０８５により、たとえばｅの値が「１」のときには、Ｒ１の分割領域１のデータと右上の部分領域Ｒ２の分割領域２のデータと左下の部分領域Ｒ６の分割領域３のデータと右下の部分領域Ｒ７の分割領域４のデータとを寄せ集めてそれを部分領域Ｒｉの画像データとする処理がなされる。すなわち、図１４（ｂ）を参照して、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７の４つの隣接部分領域における境目の交点を中心とする境目包含部分領域の画像データが生成されることとなる。

次にステップＳ０８６により、ｄの値に「１」を加算する処理がなされる。

図１４（ｂ）を参照して、たとえばＲ５、Ｒ１０、Ｒ１５、Ｒ２０、Ｒ２１〜Ｒ２５の９個の部分領域に関しては、その部分領域を左上とする４つの隣接部分領域は存在しない。そのような部分領域に関しては、ステップＳ０８４によりＮＯの判断がなされ、ステップＳ０８５、ステップＳ０８６の処理が行なわれない。その結果、ｄの値は、境目包含部分領域の個数と一致する。

次に制御がステップＳ０８７へ進み、ｅの値がＫの値に一致したか否かの判断がなされ、未だ一致しない場合にはこのサブルーチンプログラムが終了する。

ｉの値が「１」加算更新される毎に（ステップＳ００８参照）、ステップＳ０８３〜ステップＳ０８７の制御が繰返し実行され、ｉの値が２Ｋすなわちｅの値がＫに達した段階で、ステップＳ０８７によりＹＥＳの判断がなされて制御がステップＳ０８８へ進み、ｎ＝Ｋ＋ｄにする処理がなされる。その結果、ｎの値は、入力画像内に設定された重なることのない隣接部分領域の数とステップＳ０８５により生成された境目包含部分領域に相当する画像データの数との合計値となる。次にステップＳ０８９により、ｄの値を「０」の値にクリアし、ステップＳ０９０により、テンプレート設定管理フラグをＯＮにする処理がなされる。

［実施の形態４］
この実施の形態４は、実施の形態３で説明した二重重ね部分領域に相当する画像データの生成制御を実施の形態２に適用したものである。

この実施の形態４では、画像照合装置のブロック図は図１２と同じであり、画像登録処理は図１３と同じであり、照合処理は図３と同じである。実施の形態４独自の内容としては、図１３のＴ１０に示したＲｉを抽出する処理の具体的内容と、部分領域Ｒｉのテンプレート設定処理のサブルーチンプログラムの具体的内容とである。

図１６（ａ）を参照して、Ｒｉを抽出するサブルーチンプログラムの内容を説明する。ステップＳ１００により、ｉを「１」に初期設定する。次にステップＳ１０１により、入力画像の中心を算出する処理がなされる。次にステップＳ１０２により、算出された中心に近い位置から隣接部分領域Ｒｉを抽出する処理がなされる。次にステップＳ１０３により、入力画像内に隣接部分領域Ｒｉを重ねることなく設定可能であるか否かの判断がなされ、隣接部分領域を設定できる残りエリアが存在する場合には、制御がステップＳ１０４へ進み、ｉを「１」加算更新してステップＳ１０２へ戻る。

このステップＳ１０２〜Ｓ１０４のループを繰返し巡回してその都度ｉが「１」ずつ加算更新され、入力画像内に隣接部分領域Ｒｉを重ねることなく設定し尽くした段階で、制御がステップＳ１０５へ進み、そのときのｉの値をＫに設定する処理がなされてこのサブルーチンプログラムが終了する。

ステップＳ１０２による中心から近い位置から隣接部分領域Ｒｉを抽出するために、図１６（ｂ）に示すような、隣接部分領域となる。すなわち、入力画像内に５行×５列のマトリックス状に隣接部分領域が設定されるが、上から３行目でかつ左から３列目の中央の画像位置にまず隣接部分領域Ｒ１が設定される。その次に、その上にＲ２が設定され、次にＲ１の下にＲ３が設定され、次にＲ１の左側にＲ４が設定され、次にＲ１の右側にＲ５が設定される。このようにして、中心から段々と周辺に向かって、隣接部分領域Ｒが設定されて最後の隣接部分領域Ｒ２５が右下隅に設定されることとなる。

この図１６（ｂ）の場合には、隣接部分領域が合計２５個設定されることとなり、その結果、ステップＳ１０５により設定されたＫの値は「２５」となる。すなわち、Ｋは、入力画像内に重なることなく隣接部分領域を敷き詰めた場合のその隣接部分領域の総数の値となる。

図１７は、部分領域Ｒｉのテンプレート設定処理のサブルーチンプログラムを示すフローチャートである。まずステップＳ１１０により、現在のｉの値がステップＳ１０５により設定されたＫの値未満であるか否かの判断がなされる。未満の場合には未だ隣接部分領域の画像を用いての照合を行なう段階であるために、登録データ記憶部２０２に記憶されている隣接部分領域Ｒｉを読出す処理がなされる。

現在のｉの値がＫ以上となった場合には、境目包含部分領域の画像を用いる段階であるために、制御がステップＳ１１２に進み、現在のｉとＫとの値がイコールであるか否かの判断がなされる。イコールの場合すなわち境目包含部分領域を用いるようになって最初の段階の場合には、ステップＳ１１３により、入力画像の中心を算出する処理がなされる。次に制御がステップＳ１１４へ進み、現在のｉがｎ以下であるか否かの判断がなされる。このｎは、前述のステップＳ０４６と同じものであり、照合に用いる部分領域の合計の値であり、予め定められた値である。このｎの値は、入力画像全体に隣接部分領域を重なることなく設置した場合のその隣接部分領域の総数（図１６（ｂ）の場合には「２５」）よりも大きくかつその隣接部分領域全体に境目包含部分領域を敷き詰めた場合の部分領域の合計数よりも小さい値に設定されている。

現在のｉの値がｎ以下である場合には、ステップＳ１１５により、ｅ＝ｉ−Ｋ＋１が算出され、隣接部分領域Ｒｅを左上とする４つの隣接部分領域が存在するか否かの判断がなされる。存在する場合にはステップＳ１１７により、隣接部分領域Ｒｅの分割領域１のデータと左上の部分領域の分割領域２のデータと左下の部分領域の分割領域３のデータと右下の部分領域の分割領域４のデータとを寄せ集めてそれを境目包含部分領域Ｒｉの画像データを生成する処理がなされる。このステップＳ１１６、Ｓ１１７の処理は、前述のステップＳ０８４、Ｓ０８５と同じものである。

このステップＳ１１４〜Ｓ１１７の処理を、繰返し実行し、その都度ｉが「１」ずつ加算更新され（ステップＳ００８参照）ｉの値がｎを越えた段階で、ステップＳ１１４によりＮＯの判断がなされて制御がステップＳ１１８へ進み、テンプレート設定完了フラグがＯＮにセットされてこのサブルーチンプログラムが終了する。

なお、実施の形態３および実施の形態４では、入力画像から抽出した隣接部分領域の画像データを登録データ記憶部２０２に登録しておくが、その際に、照合対象となる複数の画像データ（指紋画像データ）毎に、隣接部分領域を登録データ記憶部２０２に記憶しておくようにしてもよい。このようにする場合には、登録データ記憶部２０２は、複数分の画像データの隣接部分領域のデータを記憶しなければならないが、照合に必要となる境目包含部分領域のデータは、照合の際に隣接部分領域のデータを用いて生成されるために、登録データ記憶部２０２は境目包含部分領域のデータまで記憶する必要がなく、登録データ記憶部２０２の記憶容量の増加を極力抑えることができるという利点がある。

［実施の形態５］
以上説明した画像照合のための処理機能は、プログラムで実現される。本実施の形態では、このプログラムはコンピュータで読取可能な記録媒体に格納される。

本実施の形態では、この記録媒体として、図２に示されているコンピュータで処理が行なわれるために必要なメモリ、たとえばメモリ６２４のようなそのものがプログラムメディアであってもよいし、また該コンピュータの外部記憶装置に着脱自在に装着されて、そこに記録されたプログラムが該外部記憶装置を介して読取り可能な記録媒体であってもよい。このような外部記憶装置としては、磁気テープ装置（図示せず）、ＦＤ駆動装置６３０およびＣＤ−ＲＯＭ駆動装置６４０などであり、該記録媒体としては磁気テープ（図示せず）、ＦＤ６３２およびＣＤ−ＲＯＭ６４２などである。いずれの場合においても、各記録媒体に記録されているプログラムはＣＰＵ６２２がアクセスして実行させる構成であってもよいし、あるいはいずれの場合もプログラムが該記録媒体から一旦読出されて図２の所定のプログラム記憶エリア、たとえばメモリ６２４のプログラム記憶エリアにロードされて、ＣＰＵ６２４により読出されて実行される方式であってもよい。このロード用のプログラムは、予め当該コンピュータに格納されているものとする。

ここで、上述の記録媒体はコンピュータ本体と分離可能に構成される。このような記録媒体としては、固定的にプログラムを担持する媒体が適用可能である。具体的には、磁気テープやカセットテープなどのテープ系、ＦＤ６３２や固定ディスク６２６などの磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ６４２／ＭＯ（Magnetic Optical Disc）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスクのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カードなどのカード系、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Erasable and Programmable ROM）、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically EPROM)、フラッシュＲＯＭなどによる半導体メモリが適用可能である。

また、図２のコンピュータはインターネットを含む通信ネットワーク３００と通信接続可能な構成が採用されているから、通信ネットワーク３００からプログラムがダウンロードされて流動的にプログラムを担持する記録媒体であってもよい。なお、通信ネットワーク３００からプログラムがダウンロードされる場合には、ダウンロード用プログラムは予め当該コンピュータ本体に格納されていてもよく、あるいは別の記録媒体から予め当該コンピュータ本体にインストールされてもよい。

なお記録媒体に格納されている内容としてはプログラムに限定されず、データであってもよい。

以上説明した実施の形態１〜実施の形態５では、たとえば、図６（ｂ）のようなセンサ面積が小さい場合であっても、例えば、図６（ｂ）のように部分領域を設定することにより、部分領域の数を増やし、ひいては精度を向上させることができる。

さらに、例えば、図７（ａ）と図７（ｂ）の画像を照合する際、図７（ａ）のＥ１，ＥＥ２，Ｅ３のように重なりのある部分領域を設定する。部分領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の最大一致位置を図７（ｂ）中で探索を行うと、それぞれＥ１ｂ，Ｅ２ｂ，Ｅ３ｂのような位置になり、従来技術に比べて移動ベクトルの差が大きくなり、異なる画像であると検出することが容易になる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

画像照合装置のブロック図である。 画像照合装置が搭載されるコンピュータの構成図である。 画像照合手順のフローチャートである。 画像のテンプレートマッチングと類似度を算出する処理フローチャートである。 図４に示した部分領域Ｒｉのテンプレート設定のサブルーチンプログラムを示すフローチャートである。 本発明における部分領域の設定の例である。 本発明における照合の例である。 実施の形態２における類似度計算のサブルーチンプログラムを示すフローチャートである。 実施の形態２における部分領域Ｒｉのテンプレート設定処理のサブルーチンプログラムを示すフローチャートである。 図８に示したＰｉの加算処理のサブルーチンプログラムを示すフローチャートであり、（ａ）は第１の例、（ｂ）は第２の例を示すフローチャートである。 本発明における重みづけをした部分領域の設定の例である。 実施の形態３における画像照合装置のブロック図である。 実施の形態３における画像登録処理を示すフローチャートである。 （ａ）は図１３に示したＲｉを抽出するサブルーチンプログラムを示すフローチャートであり、（ｂ）は、そのフローチャートに従って抽出されたＲｉの抽出状態を示す図である。 （ａ）は実施の形態３における部分領域Ｒｉのテンプレート設定処理のサブルーチンプログラムを示し、（ｂ）は実施の形態３における隣接部分領域Ｒｉの分割領域を示す図である。 （ａ）は実施の形態４におけるＲｉを抽出する処理のサブルーチンプログラムを示すフローチャートであり、（ｂ）はそのフローチャートにより抽出されたＲｉの具体的抽出状態を示す図である。 実施の形態４における部分領域Ｒｉのテンプレート設定処理のサブルーチンプログラムを示すフローチャートである。 従来の技術における部分領域の設定の例である。 従来の技術における照合の例である。

符号の説明

１，２ 画像照合装置、１０１ 画像入力部、１０２ メモリ、１０３ バス、１０４ 画像補正部、１０５ 最大一致度位置探索部、１０６ 移動ベクトルに基づく類似度計算部、１０７ 照合判定部、１０８ 制御部、２０２ 登録データ記憶部、２０６ 指紋登録部、２０７ 登録データ読出部。

Claims (11)

1. 第１の画像と第２の画像とを照合する画像照合装置であって、
   テンプレートマッチングに用いるための部分領域を複数前記第１の画像内に設定する部分領域設定手段と、
   該部分領域設定手段により設定された複数部分領域の画像のそれぞれに対応して、前記第２の画像において最大の一致度となる部分領域の前記第２の画像内での位置である最大一致度位置を探索する最大一致度位置探索手段と、
   前記第１の画像内での前記部分領域の位置と、当該部分領域に対応の前記最大一致度位置との、位置関係を示す位置関係量であって、前記複数部分領域毎の位置関係量のうち、該位置関係量が所定レンジに該当する前記部分領域に関する情報から前記第１の画像と前記第２の画像との類似度を計算して画像類似度として出力する類似度計算手段と、
   該類似度計算手段により出力された前記画像類似度に基づいて前記第１の画像と前記第２の画像とが一致するか否か判定する判定手段とを備え、
   前記部分領域設定手段は、
   前記第１の画像内に互いに重複しない状態で隣接する複数の隣接部分領域を設定する隣接部分領域設定手段と、
   該隣接部分領域設定手段により設定された前記隣接部分領域上でかつ該隣接部分領域の境目を含む位置に境目包含部分領域を設定する境目包含部分領域設定手段とを含み、
   前記隣接部分領域と前記境目包含部分領域とを、前記複数部分領域として設定する、画像照合装置。
2. 第１の画像と第２の画像とを照合する画像照合装置であって、
   前記第１の画像内に複数設定されたテンプレートマッチングに用いる部分領域の画像データであって、互いに重複しない状態で隣接する複数の隣接部分領域の画像データを記憶する部分領域画像データ記憶手段と、
   互いに隣接する前記隣接部分領域同士の境目を含む境目包含部分領域の画像データを生成する手段であって、前記部分領域画像データ記憶手段に記憶されている互いに隣接する前記隣接部分領域同士の画像データのうち前記境目包含部分領域が重なる部分の画像データを寄せ集めて当該境目包含部分領域の画像データを生成する境目包含部分領域画像データ生成手段と、
   前記第２の画像を入力する画像入力手段と、
   前記部分領域画像データ記憶手段が記憶している複数の隣接部分領域の画像データからなる画像と前記境目包含部分領域画像データ生成手段が生成した前記境目包含部分領域の画像データからなる画像とを含む複数部分領域の画像のそれぞれに対応して、前記画像入力手段により入力された前記第２の画像において最大の一致度となる部分領域の前記第２の画像内での位置である最大一致度位置を探索する最大一致度位置探索手段と、
   前記第１の画像内での前記部分領域の位置と、当該部分領域に対応する前記最大一致度位置との、位置関係を示す位置関係量であって、前記複数部分領域毎の位置関係量のうち、該位置関係量が所定レンジに該当する前記部分領域に関する情報から前記第１の画像と前記第２の画像との類似度を計算して画像類似度として出力する類似度計算手段と、
   該類似度計算手段により出力された前記画像類似度に基づいて前記第１の画像と前記第２の画像とが一致するか否か判定する判定手段とを備えている、画像照合装置。
3. 前記複数部分領域は、全て同型の矩形の部分領域であり、
   前記隣接部分領域は、前記第１の画像内全体に敷き詰められた状態で設定され、
   前記境目包含部分領域は、互いに隣接する４個の隣接部分領域により形成される境目の交点を包含する、請求項１または２に記載の画像照合装置。
4. 前記境目包含部分領域は、全隣接部分領域の内画像の特徴がよく表れる隣接部分領域同士の境目を包含する個所に限定された部分領域である、請求項１〜３のいずれかに記載の画像照合装置。
5. 前記類似度計算手段は、前記画像の特徴がよく表れる個所に限定された前記境目包含部分領域における類似度計算に際しての重付けを他の部分領域に比べて大きくして前記類似度を計算する、請求項４に記載の画像照合装置。
6. 前記第１の画像と前記第２の画像とが、生体に由来する画像である、請求項１〜５のいずれかに記載の画像照合装置。
7. 前記生体に由来する画像が、指紋に由来する画像である、請求項６に記載の画像照合装置。
8. 第１の画像と第２の画像とを照合する画像照合方法であって、
   テンプレートマッチングに用いるための部分領域を複数前記第１の画像内に設定する部分領域設定ステップと、
   該部分領域設定ステップにより設定された複数の部分領域の画像のそれぞれに対応して、前記第２の画像において最大の一致度となる部分領域の前記第２の画像内での位置である最大一致度位置を探索する最大一致度位置探索ステップと、
   前記第１の画像内での前記部分領域の位置と、当該部分領域に対応の前記最大一致度位置との、位置関係を示す位置関係量であって、前記複数部分領域毎の位置関係量のうち、該位置関係量が所定レンジに該当する前記部分領域に関する情報から前記第１の画像と前記第２の画像との類似度を計算して画像類似度として出力する類似度計算ステップと、
   該類似度計算ステップにより出力された前記画像類似度に基づいて前記第１の画像と前記第２の画像とが一致するか否か判定する判定ステップとを備え、
   前記部分領域設定ステップは、前記第１の画像内に設定された互いに隣接する部分領域の境目を含む部分領域として該隣接する部分領域上に重ねて重複部分領域を設定する重複部分領域設定ステップを含む、画像照合方法。
9. 第１の画像と第２の画像とを照合する画像照合方法であって、
   前記第１の画像内に複数設定されたテンプレートマッチングに用いる部分領域の画像データであって、互いに重複しない状態で隣接する複数の隣接部分領域の画像データを記憶する部分領域画像データ記憶ステップと、
   互いに隣接する前記隣接部分領域同士の境目を含む境目包含部分領域の画像データを生成するステップであって、前記部分領域画像データ記憶ステップにより記憶された互いに隣接する前記隣接部分領域同士の画像データのうち前記境目包含部分領域が重なる部分の画像データを寄せ集めて当該境目包含部分領域の画像データを生成する境目包含部分領域画像データ生成ステップと、
   前記第２の画像を入力する画像入力ステップと、
   前記部分領域画像データ記憶ステップにより記憶した複数の隣接部分領域の画像データからなる画像と前記境目包含部分領域画像データ生成ステップにより生成された前記境目包含部分領域の画像データからなる画像とを含む複数部分領域の画像のそれぞれに対応して、前記画像入力ステップにより入力された前記第２の画像において最大の一致度となる部分領域の前記第２の画像内での位置である最大一致度位置を探索する最大一致度位置探索ステップと、
   前記第１の画像内での前記部分領域の位置と、当該部分領域に対応する前記最大一致度位置との、位置関係を示す位置関係量であって、前記複数部分領域毎の位置関係量のうち、該位置関係量が所定レンジに該当する前記部分領域に関する情報から前記第１の画像と前記第２の画像との類似度を計算して画像類似度として出力する類似度計算ステップと、
   該類似度計算ステップにより出力された前記画像類似度に基づいて前記第１の画像と前記第２の画像とが一致するか否か判定する判定ステップとを備えている、画像照合方法。
10. 請求項８または９に記載の画像照合方法をコンピュータに実行させるための画像照合プログラム。
11. 請求項１０に記載の画像照合プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。

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