JP2007011764A - 画像照合装置、および画像照合処理プログラム、画像照合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像照合装置において、例えば照合指紋画像と登録指紋画像が一致した場合でも、当該照合指紋画像に一時的な変化が生じているときには、登録指紋画像の更新を行うことなく、それ以降の照合処理に悪影響が及ぶのを防止する。
【解決手段】登録指紋画像Ｇoに対し照合指紋画像Ｇsが一致判定される毎に該照合指紋画像Ｇsを登録指紋画像Ｇoとして登録更新し、登録者の指紋経時変化に起因した本人拒否等の誤判定を防止するもので、指紋登録時から今回指紋照合時までの照合類似度履歴に基づいて登録者の年齢変化などに起因する指紋の経時変化が生じているのか、又は指紋面の汚れなどに起因する指紋の一時的変化が生じているのかを判断し、指紋の経時変化が生じていると判断された場合に今回一致判定された照合指紋画像Ｇsを登録指紋画像Ｇoとして更新可能判定し、指紋の一時的変化が生じていると判断された場合に更新不可能判定する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、例えば指紋画像データの照合を行うための画像照合装置、および画像照合処理プログラム、画像照合方法に関する。

近年、例えば重要施設への入退室管理システムや各種情報機器へのアクセス許可システムにおいて、指紋画像、虹彩画像、顔画像など、生体画像を基にして本人認証を行うシステムが広く導入されるようになっている。

このような本人認証システムにおいて、例えば指紋画像照合装置の場合には、まず、イメージセンサなどにより読み取られた正規人物の特定の指（例えば人差し指）の指紋画像を登録指紋画像として予め記憶しておく。そして、本人認証に際して同様に読み取られた対象人物の特定の指の指紋画像を照合指紋画像として、前記予め記憶された登録指紋画像との照合類似度を算出することで、登録指紋画像と照合指紋画像との同一性を判定し、登録人物本人か否かの認証を行っている。

一方で、指紋について、当該指紋のパターンそのものは、一般に年齢を重ねても基本的には同一のパターンであるものの、例えば皮膚の老化や劣化、太ったり痩せたりするなどの体型の変化などによって、前記イメージセンサによって読み取った指紋画像には経時に応じて指紋パターンの山が潰れていくなどの変化が生じる。特に人差し指など利き指である場合には、指紋面の擦れが激しく変化が著しいこともある。

このため、前記登録指紋画像が当初登録されたままの指紋画像であると、経時変化の後、例え登録人物本人の指紋を読み取った照合指紋画像であっても同一の指紋と判定されず照合困難になってしまう。

そこで、登録指紋画像に対して照合指紋画像が一致し、登録人物本人の認証が得られた場合には、その照合一致の都度、そのときの照合指紋画像を新たな登録指紋画像として記憶更新させることで、経時変化による本人拒否などの誤判定を防止した指紋画像照合装置が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平０６−０２８４５９号公報

しかしながら、前記登録指紋画像に対して照合指紋画像が照合一致する都度、そのときの照合指紋画像を新たな登録指紋画像として記憶更新させるようにした従来の指紋画像照合装置では、指紋画像が老化や体型の変化などにより、ある一定の方向に随時経時変化することに応じて登録更新されて行く場合は良く、順調な指紋照合処理と登録指紋画像の更新処理が繰り返されるものの、指紋に小さな傷が生じていたり若干の汚れが生じていたりして一時的な小さな変化があった場合に、照合不一致とならないまでも照合類似度が余り高くないまま登録指紋画像と照合一致して登録更新されてしまうと、これ以降の照合処理において、本人拒否などの誤判定を招き易くなる問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、例えば照合指紋画像と登録指紋画像が一致した場合でも、当該照合指紋画像に一時的な変化が生じているときには、登録指紋画像の更新を行うことなく、それ以降の照合処理に悪影響が及ぶのを防止することが可能になる画像照合装置、および画像照合処理プログラム、画像照合方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の画像照合装置は、登録画像と照合画像との類似度を算出し、この類似度に応じて両者が一致するか否かを判定する画像照合手段と、この画像照合手段により登録画像と照合画像との類似度が算出される毎に当該類似度を時間経過に対応させて記憶し、類似度に関する時間変動分布を作成する類似度履歴作成手段と、前記画像照合手段により登録画像と照合画像とが一致すると判定された場合に、前記類似度履歴作成手段により作成された類似度に関する時間変動分布に基づいて、前記登録画像が更新可能か否かを判定する更新判定手段と、この更新判定手段により前記登録画像が更新可能と判定された場合に、前記画像照合手段により登録画像と一致すると判定された照合画像を新たな登録画像として更新する登録更新手段とを備えたことを特徴としている。

請求項２に記載の画像照合装置は、前記請求項１に記載の画像照合装置において、前記更新判定手段は、前記画像照合手段により登録画像と照合画像とが一致すると判定された場合に、前記類似度履歴作成手段により作成された類似度に関する時間変動分布に基づいて、類似度の平均値を算出する類似度平均算出手段を有し、この類似度平均算出手段により算出された類似度の平均値と前記類似度履歴作成手段により今回記憶された類似度とが設定閾値より高い場合、または前記類似度の平均値が設定閾値より高く且つ今回の類似度が設定閾値以下であることが連続した場合に、前記登録画像が更新可能と判定し、前記類似度の平均値が設定閾値より高く且つ今回の類似度が設定閾値以下であることが連続しない場合に、前記登録画像が更新不可能と判定することを特徴としている。

本発明の請求項１（請求項８）（請求項１０）に記載の画像照合装置（画像照合処理プログラム）（画像照合方法）によれば、画像照合手段によって登録画像と照合画像との類似度が算出され、この類似度に応じて両者が一致するか否かが判定される毎に、当該類似度が時間経過に対応して記憶された類似度に関する時間変動分布が作成される。そして、画像照合手段により登録画像と照合画像とが一致すると判定された場合は、作成された類似度に関する時間変動分布に基づいて、登録画像が更新可能か否かが判定され、これにより登録画像が更新可能と判定された場合は、前記画像照合手段により登録画像と一致すると判定された照合画像が新たな登録画像として更新されるので、登録指紋画像に対して照合指紋画像が一致したと判断された場合であっても、照合類似度に関する時間変動分布に基づいて照合指紋に経年変化が生じているのか一時的変化が生じているのかを判断でき、一時的変化が生じている場合はこれを登録更新することはなく、以降の指紋照合において本人不一致など誤判定を招くのを未然に防止することができる。

本発明の請求項２（請求項９）（請求項１１）に記載の画像照合装置（画像照合処理プログラム）（画像照合方法）によれば、前記請求項１に記載の画像照合装置において、画像照合手段により登録画像と照合画像とが一致すると判定された場合に、類似度履歴作成手段により作成された類似度に関する時間変動分布に基づいて、類似度の平均値が算出され、この算出された類似度の平均値と今回記憶された照合類似度とが設定閾値より高い場合、または同類似度の平均値が設定閾値より高く且つ今回の類似度が設定閾値以下であることが連続した場合には、登録画像が更新可能であると判定され、同類似度の平均値が設定閾値より高く且つ今回の類似度が設定閾値以下であることが連続しない場合には、登録画像が更新不可能であると判定されるので、照合指紋に経時変化が生じているときには確実に登録指紋画像を更新でき、一時的変化が生じているときには登録指紋画像を更新せず、以降の指紋照合において本人不一致など誤判定を招くのを未然に防止することができる。

よって、本発明によれば、例えば照合指紋画像と登録指紋画像が一致した場合でも、当該照合指紋画像に一時的な変化が生じているときには、登録指紋画像の更新を行うことなく、それ以降の照合処理に悪影響が及ぶのを防止することが可能になる画像照合装置、および画像照合処理プログラム、画像照合方法を提供できる。

以下図面により本発明の実施の形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の画像照合装置の実施形態に係る指紋画像照合装置の電子回路の構成を示すブロック図である。

この指紋画像照合装置は、制御部（ＣＰＵ）１１、記憶装置１２、ＲＡＭ１３、イメージ読み取り装置１４、表示部１５、入力部１６、記憶媒体読み取り部１８、伝送制御部１９より構成され、バス１７を介して相互に接続されている。

制御部（ＣＰＵ）１１は、入力部１２からの入力信号に応じて、記憶装置１２に予め記憶されている制御プログラム、あるいはフロッピディスクＦＤなどの外部記憶媒体１８ａからフロッピディスクドライブＦＤＤなどの記憶媒体読み取り部１８を介して記憶装置１２に読み込まれた指紋照合処理プログラム、あるいは外部のコンピュータ端末（プログラムサーバ２１）の記憶装置２２から通信ネットワーク２０を経由し伝送制御部１９を介して記憶装置１２に読み込まれた指紋照合処理プログラムを起動させ、ＲＡＭ１３をワークメモリとして回路各部の動作を制御する。

記憶装置１２は、半導体メモリのＲＯＭやハードディスク装置ＨＤＤ等で構成し、本照合装置の電源投入直後に制御部（ＣＰＵ）１１により読み出される前述の制御プログラムを予め格納している他に、イメージ読み取り装置１４により読み取られた登録指紋画像Ｇｏを格納している。

ＲＡＭ１３は、前述の制御プログラムを実行する際に制御部（ＣＰＵ）１１が使用するワークメモリである。

イメージ読み取り装置１４は、登録指紋画像Ｇoや照合指紋画像Ｇsを取得するための装置であり、例えば、イメージスキャナ装置やＣＣＤ（電荷結合素子）などのイメージセンサである。

表示部１５は、登録指紋画像Ｇoと照合指紋画像Ｇsとの照合の判定結果を表示する、例えばＣＲＴや液晶などといったディスプレイ装置である。

入力部１６は、本照合装置の使用者が指紋画像の取得指示や後述の指紋照合処理の開始を制御部（ＣＰＵ）１１に指示するための、例えばキーボード装置などの入力装置である。

図２は、前記指紋画像照合装置のＲＡＭ１３に確保されるデータメモリを示す図である。

ＲＡＭ１３には、読み取り画像メモリ１３ａ、登録指紋画像メモリ１３ｂ、照合指紋画像メモリ１３ｃ、基準マスクサイズ・位置情報メモリ１３ｄ、最大相関位置情報メモリ１３ｅ、照合類似度メモリ１３ｆ、類似度履歴メモリ１３ｇ、およびその他の作業用メモリエリアが用意される。

読み取り画像メモリ１３ａには、イメージ読み取り装置１４により読み取られた指紋の画像データ（図３参照）が多階調画像として一時記憶される。

登録指紋画像メモリ１３ｂには、前記記憶装置１２に格納登録すべきイメージ読み取り装置１４により読み取られた登録人物本人の指紋画像データＧo（図３（Ａ）参照）が記憶保持される。

照合指紋画像メモリ１３ｃには、イメージ読み取り装置１４により読み取られた照合すべき指紋画像データＧs（図３（Ｂ）参照）が多階調画像として記憶される。

基準マスクサイズ・位置情報メモリ１３ｄには、本指紋照合装置において照合すべき一方の指紋画像データ（ＧoまたはＧs）上に配置する基準マスク領域（テンプレート）ｔ０，ｔ１，ｔ２，…，ｔｎ（本実施形態の場合はｔ０，…，ｔ８の９つ：図３（Ａ）参照）のマスクサイズ、配置位置情報が予めデフォルトで設定記憶される。

最大相関位置情報メモリ１３ｅには、前記照合すべき一方の指紋画像データ（ＧoまたはＧs）上に配置した基準マスク領域ｔ０，…，ｔ８それぞれの画像に対して、他方の指紋画像データ（ＧsまたはＧo）上で最大の相関係数が算出される各最大相関（位置）領域ｋ０，…，ｋ８（図３（Ｂ）参照）の位置情報が検索されて記憶される。

照合類似度メモリ１３ｆには、前記一方の指紋画像データ（ＧoまたはＧs）に対しての基準マスク領域ｔ０に対するｔ１，ｔ２，…，ｔ８間それぞれの相互位置関係ＸＹｔ1，…，ＸＹｔ８と、前記他方の指紋画像データ（ＧsまたはＧo）上での最大相関（位置）領域ｋ０に対するｋ１，ｋ２，…，ｋ８間それぞれの相互位置関係ＸＹｋ１，…，ＸＹｋ８との相違に応じた照合類似度Ｒが算出されて記憶されると共に、この照合類似度Ｒが予め設定された類似度閾値ＴＨｂより高いか否かに応じて評価判定される登録指紋画Ｇoと照合指紋画像Ｇsとの一致／不一致の判定結果が記憶される。

類似度履歴メモリ１３ｇには、後述する指紋画像の登録処理（図５参照）において登録候補として複数画像採取された指紋画像相互間にて実行される照合処理により算出された照合類似度Ｒを初期値として、後述する指紋画像の照合処理（図６参照）において登録指紋画像Ｇoと照合指紋画像Ｇsとの間で実行される照合処理毎に算出された照合類似度Ｒの履歴が「照合類似度に関する時間変動分布」（図４参照）として記憶される。

図３は、前記指紋画像照合装置の指紋照合処理に伴う登録指紋画像Ｇo上での基準マスク領域（テンプレート）ｔ０，ｔ１，…，ｔ８の配置状態と照合指紋画像Ｇs上での最大相関位置（領域）ｋ０，ｋ１，…，ｋ８とを示す図である。

図４は、前記指紋画像照合装置の類似度履歴メモリ１３ｇに記憶された照合類似度に関する時間変動分布データの一例を示す図である。

この指紋画像照合装置では、登録指紋画像データＧoと照合指紋画像データＧsとの照合一致判定が得られた際に、指紋登録時からそのときまでの照合類似度に関する時間変動分布データに基づいた類似度平均値Ｒav、今回類似度Ｒ、類似度閾値ＴＨｂから、当該類似度平均値Ｒavが所定の類似度閾値ＴＨｂ以下になったか、または類似度閾値ＴＨｂより平均値Ｒavおよび今回類似度Ｒの双方が高いか、または今回類似度Ｒが連続して類似度閾値ＴＨｂ以下であるかを確認して、今回一致判定された照合指紋画像データＧsを登録指紋画像データＧoとして更新し、登録人物本人の指紋の経時変化に応じた登録指紋画像データＧoの随時更新を行う一方で、今回類似度Ｒだけが類似度閾値ＴＨｂ以下となった照合指紋画像データＧsについては小さな傷や汚れなど一時的な変化が生じているとして登録指紋画像データＧoへの更新は行わず、これ以降の指紋照合において本人拒否などの誤判定を招く虞を未然に防止する。

また、この指紋画像照合装置では、登録指紋画像データＧoと照合指紋画像データＧsとの照合一致判定が得られなかった際に、指紋登録時からそのときまでの照合類似度に関する時間変動分布データに基づいた直線回帰計算を行い、その直線の右傾斜角が所定傾斜角より大きく照合類似度Ｒの低下した状態が所定回数（Ｋ回）以上連続している場合には、登録者本人の年齢や体型変化などにより指紋の変化が明確になったとして登録指紋画像Ｇoの再登録が要求される。

次に、前記構成による指紋画像照合装置における第１実施形態の指紋登録／照合機能について説明する。

図５は、前記指紋画像照合装置における第１実施形態の指紋登録処理を示すフローチャートである。

イメージ読み取り装置１４により登録すべき本人の指紋画像が読み取られ、読み取り指紋画像データＧとして読み取り画像メモリ１３ａに記憶されると（ステップＳ１）、予め設定された既定データ数（例えば、データ）分の指紋画像データＧが採取済みであるか否か判断され（ステップＳ２）、既定データ数採取済みでないと判断された場合には、前記指紋データの読み取り処理が繰り返され（ステップＳ２→Ｓ１）、登録すべき本人の指紋画像Ｇが繰り返し読み込まれて前記読み取り画像メモリ１３ａに記憶される。

そして、前記登録すべき本人の読み取り指紋画像データＧが既定データ数（例えば、３データ分）採取済みと判断された場合には、読み取り画像メモリ１３ａに記憶された登録指紋候補画像データＧ１，Ｇ２，Ｇ３の相互間において、各相関関係に基づいた照合類似度Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ２１，Ｒ２３，Ｒ３１，Ｒ３２が算出されて相互照合処理が実施される（ステップＳ３）。

すなわち、画像メモリ１３ａに記憶された登録指紋候補画像データＧ１，Ｇ２，Ｇ３間において、まず、候補画像Ｇ１に対するＧ２，Ｇ３間の各相関関係に基づいたそれぞれの照合類似度Ｒ１２，Ｒ１３が算出されると共に、その類似度合計ＲＡ１が算出され照合類似度メモリ１３ｆに記憶される。次に、候補画像Ｇ２に対するＧ１，Ｇ３間の各相関関係に基づいたそれぞれの照合類似度Ｒ２１，Ｒ２３が算出されると共に、その類似度合計ＲＡ２が算出され照合類似度メモリ１３ｆに記憶される。さらに、候補画像Ｇ３に対するＧ１，Ｇ２間の各相関関係に基づいたそれぞれの照合類似度Ｒ３１，Ｒ３２が算出されると共に、その類似度合計ＲＡ３が算出され照合類似度メモリ１３ｆに記憶される。

そして、前記照合類似度メモリ１３ｆに記憶された３通りの類似度合計ＲＡ１／ＲＡ２／ＲＡ３のうちで最大の類似度合計ＭａｘＲＡが決定され、この最大類似度合計ＭａｘＲＡが得られた登録指紋候補画像データＧｉ（ｉ＝１，２，３）が登録指紋画像データＧoとして選定される（ステップＳ４）。

この際、登録指紋画像データＧoとして選定された候補画像データＧｉについての前記照合類似度Ｒｉｊが、類似度履歴メモリ１３ｇにおける「照合類似度に関する時間変動分布」（図４参照）の初期値として保存される（ステップＳ５）。

すると、前記ステップＳ４において選定された登録指紋画像データＧoが読み取り画像メモリ１３ａから読み出され、登録指紋画像メモリ１３ｂに記憶登録される（ステップＳ６）。

これにより、登録すべき本人の複数採取した登録指紋候補画像データＧｉ（ｉ＝１，２，３）の中から最適な一つの候補画像データＧｉが選定されて登録指紋画像データＧoとして登録される。

図６は、前記指紋画像照合装置における第１実施形態の指紋照合処理を示すフローチャートである。

この指紋照合処理では、イメージ読み取り装置１４により照合対象人物の指紋画像Ｇが読み取られ、ＲＡＭ１３内の読み取り画像メモリ１３ａに記憶されると、この読み取り画像Ｇは照合指紋画像メモリ１３ｃに対し照合指紋画像データＧｓとして記憶される（ステップＡ１）。

すると、登録指紋画像メモリ１３ｂに記憶されている登録指紋画像データＧoと前記照合指紋画像メモリ１３ｃに記憶された照合指紋画像データＧｓとの間での照合処理が実行される（ステップＡ２）。

すなわち、この照合処理（ステップＡ２）では、まず、図３（Ａ）に示すように、登録指紋画像メモリ１３ｂに記憶されている登録指紋画像データＧoに対して、基準マスクサイズ・位置情報メモリ１３ｄに記憶定義されている基準マスク情報に基づき、当該登録指紋画像Ｇoの重心位置を基準にした９つの基準マスク領域ｔ０，ｔ１，…，ｔ８が配置される。そして、この登録指紋画像Ｇo上での９つの基準マスク領域ｔ０，ｔ１，…，ｔ８それぞれの画像と照合指紋画像メモリ１３ｃに記憶された照合指紋画像Ｇs上で最大の相関係数が算出される各最大相関（位置）領域ｋ０，ｋ１，…，ｋ８が、各基準マスク毎に、図３（Ｂ）に示すように検索される。すると、登録指紋画像Ｇoに配置した基準マスク（領域）ｔ０，ｔ１，…，ｔ８相互間の位置関係ＸＹｔ1，…，ＸＹｔ８と、照合指紋画像Ｇs上で検出された最大相関（位置）領域ｋ０，ｋ１，…，ｋ８相互間の位置関係ＸＹｋ１，…，ＸＹｋ８が算出され、各位置関係ＸＹｔ：ＸＹｋの類似度Ｒが算出される。

この際、ステップＡ２の照合処理において算出された登録指紋画像Ｇoと照合指紋画像Ｇsとの照合類似度Ｒは、類似度履歴メモリ１３ｇにおける「照合類似度に関する時間変動分布」（図４参照）として追加記憶される（ステップＡ３）。

すると、前記基準マスク（領域）ｔ０，ｔ１，…，ｔ８相互間の位置関係ＸＹｔ1，…，ＸＹｔ８と、その最大相関（位置）領域ｋ０，ｋ１，…，ｋ８相互間の位置関係ＸＹｋ１，…，ＸＹｋ８との誤差（位置ずれ）に応じた類似度（位置ずれ「小」→類似度「大」）が予め設定された閾値ＴＨａ以上であるか否か判断され、登録指紋画像Ｇoに対する照合指紋画像Ｇsの一致判定、または不一致判定がなされる（ステップＡ４）。

そして、前記登録指紋画像Ｇoに対する照合指紋画像Ｇsの一致または不一致の判定結果が記憶され、例えば本指紋画像照合装置が入退室管理システムに利用されている場合には、その一致／不一致の判定結果に応じて入退室が許可／拒否される。

ここで、登録指紋画像Ｇoに対し照合指紋画像Ｇsが一致判定された場合には、図７における照合ＡＢ処理に移行され、類似度履歴メモリ１３ｇに記憶されている「照合類似度に関する時間変動分布」（図４参照）に基づいて当該登録指紋画像Ｇoを更新するか否かの判定処理が実行される（ステップＡＢ）。

図７は、前記指紋画像照合装置の指紋照合処理に伴う一致判定時の登録更新判定処理（ステップＡＢ）を示すフローチャートである。

この一致判定時の登録更新判定処理（ステップＡＢ）では、まず、類似度履歴メモリ１３ｇに記憶されている「照合類似度に関する時間変動分布」データに基づいてその類似度平均値Ｒavが算出される（ステップＢ１）。

そして、この「照合類似度に関する時間変動分布」に基づいた類似度平均値Ｒavが、前記ステップＡ４において照合一致判定するための設定閾値ＴＨａよりもさらに高い閾値ＴＨｂ（＞ＴＨａ）より高いか否か判断される（ステップＢ２）。

ここで、類似度平均値Ｒavが前記設定閾値ＴＨｂ（＞ＴＨａ）より高いと判断されると（ステップＢ２（Ｙｅｓ））、前記ステップＡ２において算出された今回の照合類似度Ｒが同設定閾値ＴＨｂ（＞ＴＨａ）より高いか否か判断される（ステップＢ３）。

そして、前記類似度平均値Ｒavが前記設定閾値ＴＨｂ（＞ＴＨａ）より高いと判断され（ステップＢ２（Ｙｅｓ））、しかも今回の照合類似度Ｒが同設定閾値ＴＨｂ（＞ＴＨａ）より高いと判断された場合には（ステップＢ３（Ｙｅｓ））、今回採取された照合指紋画像Ｇsは高い類似度を安定して得ている登録すべき本人の適切な指紋画像であるとして、更新可能と判定される（ステップＢ６）。

一方、前記ステップＢ２において、「照合類似度に関する時間変動分布」に基づいた類似度平均値Ｒavが、設定閾値ＴＨｂ（＞ＴＨａ）以下であると判断された場合には、前記ステップＡ４において照合合致判定がされてはいるものの登録者本人の指紋に年齢や体型などに起因する経時変化が認められるとして、今回採取された照合指紋画像Ｇsを登録して更新すべきと判定される（ステップＢ２→Ｂ６）。

一方さらに、前記類似度平均値Ｒavが前記設定閾値ＴＨｂ（＞ＴＨａ）より高いと判断された場合（ステップＢ２（Ｙｅｓ））であっても、今回の照合類似度Ｒが同設定閾値ＴＨｂ（＞ＴＨａ）以下であると判断された場合には（ステップＢ３（Ｎｏ））、このような今回類似度Ｒが設定閾値ＴＨｂ以下である場合がｎ回（例えば、３回）連続した状況であるか否か判断される（ステップＢ３→Ｂ４）。

このステップＢ４において、前記類似度平均値Ｒavが設定閾値ＴＨｂより高いと判断された場合であっても、今回の照合類似度Ｒが同設定閾値ＴＨｂ以下であると判断された場合がｎ回連続して発生したと判断された場合には、前記ステップＡ４において照合合致判定がされてはいるものの登録者本人の指紋に年齢や体型などに起因する経時変化が認められるとして、今回採取された照合指紋画像Ｇsを登録して更新すべきと判定される（ステップＢ４→Ｂ６）。

一方、前記ステップＢ４において、前記類似度平均値Ｒavが設定閾値ＴＨｂより高いと判断された場合であっても、今回の照合類似度Ｒが同設定閾値ＴＨｂ以下であると判断され、しかも連続的でなく例えば今回だけ同設定閾値ＴＨｂ以下になったと判断された場合には、今回採取した照合指紋画像Ｇsには不一致判定されないものの小さい傷や汚れなどの若干の一時的変化が生じている登録者本人の適切でない指紋画像であるとして、登録更新すべきでない（更新不可）と判定される（ステップＢ５）。これにより、これ以降の指紋照合において本人拒否などの誤判定を招く虞を未然に防止することができる。

このような登録更新判定処理（ステップＡＢ）において登録更新すべきと判定され、更新可能と判断された場合には（ステップＡ５（Ｙｅｓ））、今回採取された照合指紋画像データＧsが登録指紋画像データＧoとして登録指紋画像メモリ１３ｂに上書き更新されて記憶される（ステップＡ５→Ａ６）。

一方、前記ステップＡ４において、登録指紋画像Ｇoに対し照合指紋画像Ｇsが不一致判定された場合には、図８における照合ＡＣ処理に移行され、類似度履歴メモリ１３ｇに記憶されている「照合類似度に関する時間変動分布」（図４参照）に基づいて当該不一致判定時に登録指紋画像Ｇoを更新するか否かの判定処理が実行される（ステップＡＣ）。

図８は、前記指紋画像照合装置の指紋照合処理に伴う不一致判定時の登録更新判定処理（ステップＡＣ）を示すフローチャートである。

この不一致判定時の登録更新判定処理（ステップＡＣ）では、まず、類似度履歴メモリ１３ｇに記憶されている「照合類似度に関する時間変動分布」データについて直線回帰計算処理が実行され（ステップＣ１）、これにより計算された回帰直線の傾きが時間軸方向に下がる（類似度が低下する方向の）角度として所定角度より大きく傾いたか否か判断される（ステップＣ２）。

ここで、前記「照合類似度に関する時間変動分布」データについての回帰直線の傾きが所定角度より大きく傾いたと判断された場合には（ステップＣ２（Ｙｅｓ））、今回採取された照合指紋画像Ｇsについての照合類似度Ｒが前記設定閾値ＴＨａよりも大幅に低くなっているとして、さらにこの不一致判定回数がＫ回以上連続したか否か判断される（ステップＣ３）。

そして、このステップＣ３において、今回採取された照合指紋画像Ｇsが登録指紋画像Ｇoと不一致判定されると共に、前記「照合類似度に関する時間変動分布」データについての回帰直線の傾きが所定角度より大きく傾いたと判断され、しかもその不一致判定回数がＫ回以上になったと判断された場合には、登録者本人おける指紋の経時変化が著しく生じているものとして、再登録の必要があると判定される（ステップＣ３→Ｃ５）。

一方、前記「照合類似度に関する時間変動分布」データについての回帰直線の傾きが所定角度以下であると判断された場合（ステップＣ２（Ｎｏ））、または、同回帰直線の傾きが所定角度より大きいと判断された場合であってもその不一致判定回数がＫ回以上になっていないと判断された場合（ステップＣ３（Ｎｏ））には、再登録の必要なしと判定される（ステップＣ４）。

このような不一致判定時の登録更新判定処理（ステップＡＣ）において再登録の必要があると判定された場合には（ステップＡ７（Ｙｅｓ））、前記図５における指紋登録処理に従って登録すべき本人の適切な指紋画像データＧが採取選定され、登録指紋画像データＧoとして登録指紋画像メモリ１３ｂに上書き更新されて再登録される。

したがって、前記構成の指紋画像照合装置における第１実施形態の指紋登録／照合機能によれば、登録指紋画像データＧoに対し照合指紋画像データＧsが一致判定される毎に、その照合指紋画像データＧsを新たな登録指紋画像データＧoとして登録更新し、登録者本人の指紋の経時変化に起因した本人拒否などの誤判定を防止しようとするものにおいて、指紋登録時から今回指紋照合時までの照合類似度履歴「照合類似度に関する時間変動分布」に基づいて、登録者本人の年齢変化や体型変化などに起因する指紋の経時変化が生じているのか、または指紋面の小さな傷や汚れなどに起因する指紋の一時的変化が生じているのかを判断し、指紋の経時変化が生じていると判断された場合には今回一致判定された照合指紋画像データＧsを新たな登録指紋画像データＧoとして更新可能と判定し、指紋の一時的変化が生じていると判断された場合には更新不可能として判定するので、前記小さな傷や汚れなどに起因する一時的に変化した指紋画像を登録更新することはなく、その後の照合処理において本人拒否など誤判定を招く恐れを無くすることができる。

また、前記構成の指紋画像照合装置における第１実施形態の指紋登録／照合機能によれば、登録指紋画像データＧoに対し照合指紋画像データＧsが不一致判定される毎に、照合類似度履歴「照合類似度に関する時間変動分布」の直線回帰計算を実行し、その回帰直線の傾きが類似度の低い方向へ所定角度以上大きくなり、所定回数以上連続して不一致判定されたと判断された場合には、登録者本人おける指紋の経時変化が著しく生じているものとして再登録の必要があると自動判定されるので、登録者本人の指紋の経時変化に起因した本人拒否などの誤判定を判断し、指紋画像の再登録を自動で促すことができる。

なお、前記第１実施形態の指紋登録／照合機能では、イメージ読み取り装置１４により読み込んだ指紋画像Ｇについて、画質のチェックを実施することなく登録指紋画像Ｇoとして登録処理したり、照合指紋画像Ｇsとして登録指紋画像Ｇoと照合処理したりする構成としたが、次の第２実施形態の指紋登録／照合機能において説明するように、当該指紋登録処理や指紋照合処理の対象となる指紋画像Ｇについては、常に画質のチェックを実施して良好な画質の指紋画像Ｇのみ登録指紋画像Ｇoや照合指紋画像Ｇsとして扱うように構成することで、より信頼性の高い指紋画像照合装置を実現してもよい。

（第２実施形態）
図９は、前記指紋画像照合装置における第２実施形態の指紋登録処理を示すフローチャートである。

この第２実施形態の指紋登録処理において、前記第１実施形態の指紋登録処理（図５参照）と同一の処理ステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。

すなわち、この第２実施形態の指紋登録処理では、ステップＳ１において登録候補の指紋画像Ｇをイメージ読み取り装置１４から読み込んだ際に、当該読み込んだ指紋画像の画質評価を実施し（ステップＳ１ａ）、登録指紋画像Ｇoの候補として良好な画質であるか否か判断する（ステップＳ１ｂ）。

この画質評価処理（ステップＳ１ａ）およびその良否判断処理（ステップＳ１ｂ）において、読み込んだ指紋画像Ｇの画質が、登録指紋画像Ｇoの候補として良好な画質ではないと判断された場合にはステップＳ１に戻り、同登録候補の指紋画像Ｇの再読み込みが行われる（ステップＳ１ｂ→Ｓ１）。

ここで、前記画質評価処理（ステップＳ１ａ）およびその良否判断処理（ステップＳ１ｂ）について説明する。

まず、読み込んだ指紋画像Ｇの全体領域の中心位置に対する指紋画像Ｇそれ自体の重心位置とのずれ量が計算され、所定の許容閾値内であるか否か判断されることで、今回の採取指紋画像データＧが採取ずれを含む指紋画像データであるか又は採取ずれのない指紋画像データであるかが判定される。

そして、読み込み指紋画像Ｇにおける画像重心のずれ量が許容の閾値以内と判断され、今回の採取指紋画像データＧが採取ずれのない指紋画像データであると判定された場合には、さらに、当該今回の採取指紋画像データＧが十分なエッジ（指紋稜線）を含んでいる画像であるか否か判断されることで、かすれ・つぶれを含む登録画像として不適切な指紋画像であるか又はかすれ・つぶれを含まない適切な指紋画像であるかが判定される。

そして、読み込み指紋画像Ｇの中央付近において既定値以上のエッジ（指紋稜線）画像を含んでいると判断され、今回の採取指紋画像データＧがかすれ・つぶれを含まない適切な指紋画像データであると判定された場合には、さらに、十分な有効データ領域を含む指紋画像データＧであるか否か、コアずれを含む指紋画像データＧであるか又はコアずれを含まない指紋画像データＧであるかなどが判定され、読み込み指紋画像Ｇの画質の評価判定が実施される。

この画質評価処理（ステップＳ１ａ）およびその良否判断処理（ステップＳ１ｂ）を経て良好な画質であると判定された登録候補の指紋画像Ｇが設定データ数分読み込まれたと判断された場合には（ステップＳ２）、前記第１実施形態における指紋登録処理と同様にして適切な登録候補の指紋画像Ｇｉが選定され新たな登録指紋画像Ｇoとして更新記憶される（ステップＳ３〜Ｓ６）。

これにより、登録すべき本人の複数採取したそれぞれ良好な画質の登録指紋候補画像データＧｉ（ｉ＝１，２，３）の中から最適な一つの候補画像データＧｉが選定されて登録指紋画像データＧoとして登録される。

図１０は、前記指紋画像照合装置における第２実施形態の指紋照合処理を示すフローチャートである。

この第２実施形態の指紋照合処理において、前記第１実施形態の指紋照合処理（図６参照）と同一の処理ステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。

すなわち、この第２実施形態の指紋照合処理では、ステップＳ１において照合すべき指紋画像Ｇをイメージ読み取り装置１４から読み込んだ際に、当該読み込んだ指紋画像Ｇの画質評価を実施し（ステップＡ１ａ）、照合指紋画像Ｇsとして良好な画質であるか否か判断する（ステップＡ１ｂ）。

この画質評価処理（ステップＡ１ａ）およびその良否判断処理（ステップＡ１ｂ）において、読み込んだ指紋画像Ｇの画質が、照合指紋画像Ｇsとして良好な画質ではないと判断された場合にはステップＡ１に戻り、同照合すべき指紋画像Ｇの再読み込みが行われる（ステップＡ１ｂ→Ａ１）。

ここで、前記画質評価処理（ステップＡ１ａ）およびその良否判断処理（ステップＡ１ｂ）については、本第２実施形態の指紋登録処理（図９参照）に従い説明した画質評価・判断処理（ステップＳ１ａ，Ｓ１ｂ）の内容と同一であるためその説明を省略する。

さらに、この第２実施形態の指紋照合処理では、ステップＡ５において、照合指紋画像Ｇsを新たな登録指紋画像Ｇoとして更新可能であると判断された際に、当該更新可能と判断された照合指紋画像Ｇsについてさらに登録指紋画像Ｇoの候補として良好な画質であることが判断された後に（ステップＡ５ａ）、今回採取された照合指紋画像Ｇsが登録指紋画像Ｇoとして登録指紋画像メモリ１３ｂに上書き更新されて記憶される（ステップＡ６）。

このような指紋画像照合装置における第２実施形態の指紋登録／照合機能によれば、指紋登録処理や指紋照合処理の対象となる指紋画像Ｇについて、常に画質のチェックを実施して良好な画質の指紋画像Ｇのみ登録指紋画像Ｇoや照合指紋画像Ｇsとして扱うようにしたので、より高精度で信頼性の高い指紋画像照合装置を実現できる。

なお、前記各実施形態において記載した指紋画像照合装置による各処理の手法、すなわち、図５のフローチャートに示す第１実施形態の指紋登録処理、図６のフローチャートに示す第１実施形態の指紋照合処理、図７のフローチャートに示す指紋照合処理に伴う一致判定時の登録更新判定処理、図８のフローチャートに示す指紋照合処理に伴う不一致判定時の登録更新判定処理、図９のフローチャートに示す第２実施形態の指紋登録処理、図１０のフローチャートに示す第２実施形態の指紋照合処理等の各手法は、何れもコンピュータに実行させることができるプログラムとして、メモリカード（ＲＯＭカード、ＲＡＭカード等）、磁気ディスク（フロッピディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の外部記録媒体１８ａに格納して配布することができる。そして、指紋読み取り機能を備えた種々のコンピュータ端末は、この外部記録媒体１８ａに記憶されたプログラムを記憶媒体読取部１８によって記憶装置１２に読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、前記各実施形態において説明した指紋登録／照合機能を実現し、前述した手法による同様の処理を実行することができる。

また、前記各手法を実現するためのプログラムのデータは、プログラムコードの形態として通信ネットワーク（インターネット）２０上を伝送させることができ、この通信ネットワーク（インターネット）２０に接続されたコンピュータ端末（プログラムサーバ２１）の記憶装置２２から前記のプログラムデータを取り込み、前述した指紋登録／照合機能を実現することもできる。

なお、本願発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの構成要件が組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。

本発明の画像照合装置の実施形態に係る指紋画像照合装置の電子回路の構成を示すブロック図。 前記指紋画像照合装置のＲＡＭ１３に確保されるデータメモリを示す図。 前記指紋画像照合装置の指紋照合処理に伴う登録指紋画像Ｇo上での基準マスク領域（テンプレート）ｔ０，ｔ１，…，ｔ８の配置状態と照合指紋画像Ｇs上での最大相関位置（領域）ｋ０，ｋ１，…，ｋ８とを示す図。 前記指紋画像照合装置の類似度履歴メモリ１３ｇに記憶された照合類似度に関する時間変動分布データの一例を示す図。 前記指紋画像照合装置における第１実施形態の指紋登録処理を示すフローチャート。 前記指紋画像照合装置における第１実施形態の指紋照合処理を示すフローチャート。 前記指紋画像照合装置の指紋照合処理に伴う一致判定時の登録更新判定処理（ステップＡＢ）を示すフローチャート。 前記指紋画像照合装置の指紋照合処理に伴う不一致判定時の登録更新判定処理（ステップＡＣ）を示すフローチャート。 前記指紋画像照合装置における第２実施形態の指紋登録処理を示すフローチャート。 前記指紋画像照合装置における第２実施形態の指紋照合処理を示すフローチャート。

符号の説明

１１ …ＣＰＵ
１２ …記憶装置
１３ …ＲＡＭ
１３ａ…読み取り画像（Ｇ）メモリ
１３ｂ…登録指紋画像（Ｇo）メモリ
１３ｃ…照合指紋画像（Ｇs）メモリ
１３ｄ…基準マスクサイズ・位置情報（ｔ０，ｔ１，…，ｔｎ）メモリ
１３ｅ…最大相関位置情報（ｋ０，ｋ１，…，ｋｎ）メモリ
１３ｆ…照合類似度（Ｒ）メモリ
１３ｇ…類似度履歴「照合類似度に関する時間変動分布」メモリ
１４ …イメージ読み取り装置
１５ …表示部
１６ …入力部
１７ …バス
１８ …記憶媒体読み取り部
１８ａ…外部記憶媒体
１９ …電送制御部
２０ …通信ネットワーク（インターネット）
２１ …プログラムサーバ
２２ …サーバ記憶装置
Ｇo …登録指紋画像データ
Ｇs …照合指紋画像データ

Claims (11)

1. 登録画像と照合画像との類似度を算出し、この類似度に応じて両者が一致するか否かを判定する画像照合手段と、
   この画像照合手段により登録画像と照合画像との類似度が算出される毎に当該類似度を時間経過に対応させて記憶し、類似度に関する時間変動分布を作成する類似度履歴作成手段と、
   前記画像照合手段により登録画像と照合画像とが一致すると判定された場合に、前記類似度履歴作成手段により作成された類似度に関する時間変動分布に基づいて、前記登録画像が更新可能か否かを判定する更新判定手段と、
   この更新判定手段により前記登録画像が更新可能と判定された場合に、前記画像照合手段により登録画像と一致すると判定された照合画像を新たな登録画像として更新する登録更新手段と、
   を備えたことを特徴とする画像照合装置。
2. 前記更新判定手段は、
   前記画像照合手段により登録画像と照合画像とが一致すると判定された場合に、前記類似度履歴作成手段により作成された類似度に関する時間変動分布に基づいて、類似度の平均値を算出する類似度平均算出手段を有し、
   この類似度平均算出手段により算出された類似度の平均値と前記類似度履歴作成手段により今回記憶された類似度とが設定閾値より高い場合、または前記類似度の平均値が設定閾値より高く且つ今回の類似度が設定閾値以下であることが連続した場合に、前記登録画像が更新可能と判定し、
   前記類似度の平均値が設定閾値より高く且つ今回の類似度が設定閾値以下であることが連続しない場合に、前記登録画像が更新不可能と判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像照合装置。
3. 前記類似度履歴作成手段は、新たな登録画像が登録されてから現在までの間で、前記画像照合手段により登録画像と照合画像との類似度が算出される毎に当該類似度を時間経過に対応させて記憶し、類似度に関する時間変動分布を作成する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像照合装置。
4. 前記画像照合手段により登録画像と照合画像とが一致しないと判定された場合に、前記類似度履歴作成手段により作成された類似度に関する時間変動分布に基づいて、前記登録画像の再登録が必要か否かを判定する再登録判定手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の画像照合装置。
5. 前記再登録判定手段は、
   前記画像照合手段により登録画像と照合画像とが一致しないと判定された場合に、前記類似度履歴作成手段により作成された類似度に関する時間変動分布に基づいて、当該類似度分布の直線回帰を計算する回帰計算手段を有し、
   この回帰計算手段により計算された回帰直線の傾きが所定角度より大きく且つ前記画像照合手段により一致しないと判定された回数が所定の回数に到達した場合に、前記登録画像の再登録が必要と判定する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像照合装置。
6. 照合画像の画質を評価する画質評価手段と、
   この画質評価手段により評価された照合画像の画質が良好な画質か否かを判断する画質判断手段を備え、
   前記画像照合手段は、登録画像と前記画質判断手段により良好な画質と判断された照合画像との類似度を算出し、この類似度に応じて両者が一致するか否かを判定する、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の画像照合装置。
7. 前記画質評価手段は、画像のずれ、画像のかすれ・つぶれ、画像の有効領域に関する画質を評価することを特徴とする請求項６に記載の画像照合装置。
8. 画像照合装置のコンピュータを制御するための画像照合処理プログラムであって、
   前記コンピュータを、
   画像メモリに記憶された登録画像と照合画像との類似度を算出し、この類似度に応じて両者が一致するか否かを判定する画像照合手段、
   この画像照合手段により登録画像と照合画像との類似度が算出される毎に当該類似度を時間経過に対応させてメモリに記憶させ、類似度に関する時間変動分布を作成する類似度履歴作成手段、
   前記画像照合手段により登録画像と照合画像とが一致すると判定された場合に、前記類似度履歴作成手段により作成された類似度に関する時間変動分布に基づいて、前記登録画像が更新可能か否かを判定する更新判定手段、
   この更新判定手段により前記登録画像が更新可能と判定された場合に、前記画像照合手段により登録画像と一致すると判定された照合画像を新たな登録画像として前記画像メモリに更新して登録させる登録更新制御手段、
   として機能させるようにしたコンピュータ読み込み可能な画像照合処理プログラム。
9. 前記更新判定手段は、
   前記画像照合手段により登録画像と照合画像とが一致すると判定された場合に、前記類似度履歴作成手段により作成された類似度に関する時間変動分布に基づいて、類似度の平均値を算出する類似度平均算出手段を有し、
   この類似度平均算出手段により算出された類似度の平均値と前記類似度履歴作成手段により今回記憶された類似度とが設定閾値より高い場合、または前記類似度の平均値が設定閾値より高く且つ今回の類似度が設定閾値以下であることが連続した場合に、前記登録画像が更新可能と判定し、
   前記類似度の平均値が設定閾値より高く且つ今回の類似度が設定閾値以下であることが連続しない場合に、前記登録画像が更新不可能と判定する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の画像照合処理プログラム。
10. コンピュータによって画像照合装置を制御するための画像照合方法であって、
    前記コンピュータにより、
    画像メモリに記憶された登録画像と照合画像との類似度を算出し、この類似度に応じて両者が一致するか否かを判定する画像照合ステップと、
    この画像照合ステップにて登録画像と照合画像との類似度が算出される毎に当該類似度を時間経過に対応させてメモリに記憶させ、類似度に関する時間変動分布を作成する類似度履歴作成ステップと、
    前記画像照合ステップにて登録画像と照合画像とが一致すると判定された場合に、前記類似度履歴作成ステップにて作成された類似度に関する時間変動分布に基づいて、前記登録画像が更新可能か否かを判定する更新判定ステップと、
    この更新判定ステップにて前記登録画像が更新可能と判定された場合に、前記画像照合ステップにて登録画像と一致すると判定された照合画像を新たな登録画像として前記画像メモリに更新して登録させる登録更新制御ステップと、
    からなることを特徴とする画像照合方法。
11. 前記更新判定ステップは、
    前記画像照合ステップにて登録画像と照合画像とが一致すると判定された場合に、前記類似度履歴作成ステップにて作成された類似度に関する時間変動分布に基づいて、類似度の平均値を算出する類似度平均算出ステップを有し、
    この類似度平均算出ステップにて算出された類似度の平均値と前記類似度履歴作成ステップにて今回記憶された類似度とが設定閾値より高い場合、または前記類似度の平均値が設定閾値より高く且つ今回の類似度が設定閾値以下であることが連続した場合に、前記登録画像が更新可能と判定し、
    前記類似度の平均値が設定閾値より高く且つ今回の類似度が設定閾値以下であることが連続しない場合に、前記登録画像が更新不可能と判定する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の画像照合方法。

Images