JP2018067120A - 指紋処理装置、指紋処理方法、プログラム、指紋処理回路 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は同実施形態による指紋処理装置を含む指紋照合システムを示す図である。
指紋照合システムは、図1に示すように指紋処理装置1、指紋読取機2、データベース3を含んで構成されている。指紋処理装置1は指紋読取機2と通信ケーブルを介して接続されている。また指紋処理装置1はデータベース3と通信ケーブルを介して接続されている。指紋処理装置1は指紋読取機2から取得した指紋画像から得た指紋情報と、データベース3に格納されている指紋情報とを比較することにより指紋照合の処理を行う。データベース3には、予め多くの人の指紋画像から得られた指紋情報が記録される。
指紋処理装置1は、CPU(Central Processing Unit)11,RAM(Random Access Memory)12、ROM(Read Only Memory)13、SSD(Solid State Drive)14、通信モジュール15、表示画面16、IF(Interface)17などを備えてよい。指紋処理装置1はこのような各機能を備えたコンピュータである。
指紋処理装置1はCPU11において指紋処理プログラムを実行する。これにより指紋処理装置1には、画像取得部21、鮮明度判定部22、隆線品質判定部23、特徴点検出部24、照合処理部25の機能を備える。また指紋処理装置1は記憶部15を備える。
鮮明度判定部22は指紋画像中の各画素の指紋の鮮明度を判定して分類する。
隆線品質判定部23は指紋画像中の各画素に写る指紋の隆線の品質を判定する。
特徴点検出部24は指紋画像に映る指紋の特徴点を検出する。
照合処理部25は画像取得部21の取得した指紋画像から得た指紋情報と、データベース3に記録されている複数の人の指紋情報との比較による照合処理を行う。
または照合処理部25は、照合元の指紋画像において特定した指紋の特徴点のうち、指紋画像において特定された画像の鮮明さが不明な画素領域までの距離が長いことを示す第二度合に基づいて当該第二度合の値が大きい複数の特徴点を、代表特徴点と判定する。
または照合処理部25は、他の特徴点との間の距離が長いことを示す第一度合と、指紋画像において特定された画像の鮮明さが不明な画素領域までの距離が長いことを示す第二度合とを用いて複数の代表特徴点を判定する。例えば、第一度合に第二度合を乗じ、この値に基づいて代表度を算出し、当該代表度に基づいて複数の代表特徴点を判定してよい。
次に指紋処理装置の処理の詳細について順を追って説明する。
まず指紋処理装置1において画像取得部21が指紋読取機2から指紋画像を取得する(ステップS101)。画像取得部21は指紋画像を一時的にRAM12などに記録する。すると鮮明度判定部22は指紋画像をRAM12から読み取り、指紋画像中全体に渡って設定した各矩形領域の鮮明度を判定する(ステップS102)。各矩形領域は画素に対応する領域であってもよいし、画素とは別に設定した矩形の領域であってもよい。鮮明度判定部22は各矩形領域の鮮明度を判定すると、指紋画像中の矩形領域を特定するIDと鮮明度とをRAM12に記録する。鮮明度は例えば鮮明か不鮮明かを示す2値であってよい。鮮明度の判定方法はどのような方法であってもよい。例えば鮮明度判定部22は特開平10−177650号公報に記述されている品質指標抽出手段の行う処理と同様の処理により鮮明度を算出してよい。
特徴点検出部24が対象とする第1の特徴点は、隆線の終点(端点)である。図5(a)には、2本の隆線501、502に挟まれた第1特徴点P1が図示されている。特徴点検出部24は、図5(a)に示す第1特徴点P1のような隆線の端点を、入力された指紋画像の第1特徴点P1として検出する。具体的には、特徴点検出部24は、指紋画像の全体を走査しながら第1特徴点P1を検出していく。
この図が示す指紋画像における網掛け表示されている領域は、鮮明度が閾値未満の不鮮明領域E1を示している。また網掛け表示されていない領域は、鮮明度が閾値以上の鮮明領域E2を示している。このような指紋画像において、当該画像中の丸印や四角印で囲まれている局所点が特徴点を示している。特徴点のうち丸印で示す特徴点は第1特徴点P1を示す。特徴点のうち四角印で示す特徴点は第2特徴点P2を示す。丸印や四角印から出ている直線が各特徴点から延伸する隆線の延伸方向を示している。
図7で示す指紋画像は、鮮明領域E2において隆線の安定度(品質)の高い白部分の領域と、隆線の安定度が閾値より低い黒部分の領域を示している。ステップS103の処理の結果、指紋処理装置1は、このような図7で示す隆線の安定度の分布を示す画像を出力するようにしてもよい。
照合処理部25は、代表度eval_pの算出においては、まず、特徴点検出部24の検出した各特徴点についての位置情報と延伸方向情報をRAM12から取得する。照合処理部25は各特徴点の中から一つの選択特徴点を選択し、その選択特徴点と他の全ての特徴点の距離を算出する(ステップS1051)。照合処理部25は算出した複数の距離のうち最も値の小さい距離の情報を、選択特徴点の最近傍特徴点までの距離Lmp(第一度合)と決定する(ステップS1052)。
図9で示すように指紋画像には多くの特徴点が検出される。照合処理部25は各特徴点の代表度eval_pを算出し、大きい順に選択した所定の数の特徴点を、代表特徴点と判定する。図9において特徴点を示す印を黒く表示している特徴点は代表度eval_pが高く、色の薄い印を示す特徴点は代表度eval_pが低いことを表している。
図11は代表特徴点の特徴量を付与する処理フローを示す第一の図である。
照合処理部25は次に複数の代表特徴点にそれぞれ特徴量を付与する(ステップS108)。具体的には照合処理部25は、複数の代表特徴点のうち1つの代表特徴点を選択する(ステップS108−1)。この選択した代表特徴点を選択代表特徴点と呼ぶ。照合処理部25は選択代表特徴点についての位置情報と延伸方向情報(代表延伸方向)とをRAM12から読み取る。また照合処理部25は指紋画像中の他の特徴点の位置情報と延伸方向情報とをRAM12から読み取る。照合処理部25は選択代表特徴点についての延伸方向情報(代表延伸方向)が示す延伸方向を垂直軸のプラス方向と仮定して、選択代表特徴点を中心とし延伸方向情報に基づく垂直軸を基準として指紋画像平面上の360度方向を45度角毎に分割した第一象限〜第八象限までの分割領域を特定する(ステップS1082)。
図12に示すように、照合処理部25は認証指紋画像において特定した複数の代表特徴点それぞれについて、代表度と、第一象限〜第八象限において特定した最近傍特徴点までの距離と、当該最近傍特徴点から延びる隆線の延伸方向を示す延伸方向情報と、から成る指紋特徴量の情報をRAM12に記録している。データベース3に記録される複数の探索先指紋画像も同様の指紋特徴量の情報から構成される。
照合処理部25は認証指紋画像における1つの代表特徴点を代表特徴点1とすると、その認証指紋画像における代表特徴点1と、探索先指紋画像の代表特徴点1〜Nそれぞれとの差分S(11,12,…1N)を算出する。
照合処理部25は算出したそれらの差分Sのうち、最も差分Sの小さい探索先指紋画像の代表特徴点を特定する。この処理により照合処理部25は認証指紋画像において特定した1つの代表特徴点1に近い、探索指紋画像に含まれる代表特徴点を特定できる。
照合処理部25は、認証指紋画像における全ての代表特徴点(1〜n)について、探索先指紋画像中の差分Sの小さい代表特徴点を特定する。
照合処理部25は認証指紋画像における代表特徴点(1〜n)それぞれについて特定した探索先指紋画像中の代表特徴点との間の差分Sを小さい順にソートして、小さい順に一定数(2〜4)の値の平均を算出する。照合処理部25は、その平均値を定数から減算することで、認証指紋画像と探索先指紋画像との間の類似度を算出する。類似度の高い探索指紋画像の値は、定数からの減算の値が小さいため、その値は高くなる。
図14は代表特徴点の特徴量の特定概要を示す第三の図である。
図15は代表特徴点の特徴量を付与する処理フローを示す第二の図である。
照合処理部25は、図10〜図12を用いて説明した処理以外の方法で、照合候補の探索先指紋画像を特定するようにしてもよい。
照合処理部25は複数の代表特徴点にそれぞれ特徴量を付与する(ステップS108)。具体的には照合処理部25は、複数の代表特徴点のうち1つの代表特徴点を選択する(ステップS108−11)。図13においては符号1で示す代表特徴点を選択代表特徴点としている。この選択した代表特徴点を選択代表特徴点と呼ぶ。照合処理部25は選択代表特徴点についての位置情報と延伸方向情報とをRAM12から読み取る。照合処理部25は指紋画像中の他の特徴点(代表特徴点以外の特徴点も含む)の位置情報と延伸方向情報とをRAM12から読み取る。照合処理部25は選択代表特徴点についての延伸方向情報が示す延伸方向を垂直軸のプラス方向と仮定して、他の特徴点の延伸方向が垂直軸の延伸方向に逆向きとなる特徴点の近傍の画素を白色、他の特徴点の延伸方向が垂直軸の延伸方向に同一方向となる特徴点の近傍の画素を黒色とした隆線延伸方向判定画像(図13)を生成する(ステップS108−12)。隆線延伸方向判定画像において黒色や白色と特定されていない画像については、近傍の他の画素の色(画素値)に基づいて、補間された色の値が算出されて、黒色から白色までの階調の値のうちの何れかの階調の画素値を有するようにしてもよい。図13において選択代表特徴点1の隆線の延伸方向と同一方向の延伸方向となっている特徴点50についてはその周囲が黒色の画素となっていることが分かる。また図13において選択代表特徴点1の隆線の延伸方向と逆方向の延伸方向となっている特徴点9や特徴点6についてはその周囲が白色の画素となっていることが分かる。
この図が示すように認証指紋画像の指紋特徴量には、多くの特徴点の中から特定した複数の代表特徴点に対応する画素(又は矩形領域)における隆線の安定度(隆線品質)と、その代表特徴点を基準とした周囲の特徴抽出点(1)〜(24)の画素値が含まれる。データベース3に記録される複数の探索先指紋画像も同様の指紋特徴量の情報から構成される。
照合処理部25は認証指紋画像における1つの代表特徴点を代表特徴点1とすると、その認証指紋画像における代表特徴点1と、探索先指紋画像の代表特徴点1〜Nそれぞれとの差分S(11,12,…1N)を算出する。
照合処理部25は算出したそれらの差分Sのうち、最も差分Sの小さい探索先指紋画像の代表特徴点を特定する。この処理により照合処理部25は認証指紋画像において特定した1つの代表特徴点1に近い、探索指紋画像に含まれる代表特徴点を特定できる。
照合処理部25は、認証指紋画像における全ての代表特徴点(1〜n)について、探索先指紋画像中の差分Sの小さい代表特徴点を特定する。
照合処理部25は認証指紋画像における代表特徴点(1〜n)それぞれについて特定した探索先指紋画像中の代表特徴点との間の差分Sを小さい順にソートして、小さい順に一定数(2〜4)の値の平均を算出する。照合処理部25は、その平均値を定数から減算することで、認証指紋画像と探索先指紋画像との間の類似度を算出する。類似度の高い探索指紋画像の値は、定数からの減算の値が小さいため、その値は高くなる。
また上述の照合候補の探索先指紋画像を決定する処理において簡易な四則演算とソート処理を利用し、また算出に用いる特徴点を代表特徴点や特徴抽出点などの少ない特徴点に限定している。これにより照合候補を決定する処理を軽減することができる。
また照合処理においても照合候補として特定した探索先指紋画像のみを用いて認証指紋画像との照合処理を行うため、処理を軽減することができる。
この図で示すように指紋処理装置1は少なくとも、照合元の指紋画像において特定した指紋の特徴点のうち、他の特徴点との間の距離が長いことを示す第一度合に基づいて当該第一度合の値が大きい複数の特徴点を、指紋照合に用いる代表特徴点と判定する照合処理部25を有している。
なお本実施形態による指紋処理装置1は、少なくとも上記の照合処理部25の機能を備えた照合処理回路であると定義されてもよい。
2・・・指紋読取機
3・・・データベース
11・・・CPU
12・・・RAM
13・・・ROM
14・・・SSD
15・・・通信モジュール
16・・・表示画面
17・・・IF(インタフェース)
21・・・画像取得部
22・・・鮮明度判定部
23・・・隆線品質判定部
24・・・特徴点検出部
25・・・照合処理部
Claims (11)
- 照合元の指紋画像において特定した指紋の特徴点のうち、他の特徴点との間の距離が長いことを示す第一度合に基づいて当該第一度合の値が大きい複数の特徴点を、指紋照合に用いる代表特徴点と判定する
指紋処理装置。 - 前記照合元の指紋画像において特定した指紋の特徴点のうち、前記指紋画像において特定された画像の鮮明さが不明な画素領域までの距離が長いことを示す第二度合に基づいて当該第二度合の値が大きい前記複数の特徴点を、前記代表特徴点と判定する
請求項1に記載の指紋処理装置。 - 前記他の特徴点との間の距離が長いことを示す第一度合に、前記指紋画像において特定された画像の鮮明さが不明な画素領域までの距離が長いことを示す第二度合を乗じた値に基づいて代表度を算出し、当該代表度に基づいて前記代表特徴点を判定する
請求項1または請求項2に記載の指紋処理装置。 - 前記指紋画像において特定した指紋の特徴点に対応する画素における隆線の安定度合をさらに用いて前記代表度を算出し、当該代表度に基づいて前記代表特徴点を判定する
請求項3に記載の指紋処理装置。 - 前記代表度の高い特徴を示す複数の前記代表特徴点を特定し、前記照合元の指紋画像におけるそれら複数の代表特徴点と、照合先の指紋画像における複数の代表特徴点とを用いて照合処理を行う
請求項3または請求項4に記載の指紋処理装置。 - 複数の前記代表特徴点から抽出した一つの抽出代表特徴点について、当該抽出代表特徴点から延びる指紋の隆線の代表延伸方向を特定し、前記抽出代表特徴点に基づいて決定した近傍特徴点までの距離と、当該近傍特徴点から延びる指紋の隆線の前記代表延伸方向を基準とした延伸方向と、当該近傍特徴点の前記代表度とに基づいて決定される特徴量を付与し、前記代表特徴点それぞれに同様に付与した特徴量を用いて、前記照合元の指紋画像におけるそれら複数の代表特徴点と、照合先の指紋画像における複数の代表特徴点とによる指紋の照合処理を行う
請求項5に記載の指紋処理装置。 - 前記近傍特徴点は前記抽出代表特徴点についての前記代表延伸方向を基準として前記抽出代表特徴点を原点とした8象限の領域それぞれにおける当該抽出代表特徴点に近傍の特徴点である
請求項6に記載の指紋処理装置。 - 複数の前記代表特徴点から抽出した一つの抽出代表特徴点について、当該抽出代表特徴点から延びる指紋の隆線の代表延伸方向を特定し、前記抽出代表特徴点に基づいて決定した近傍特徴点から延びる指紋の隆線の前記代表延伸方向を基準とした延伸方向と、前記代表延伸方向との一致度が高いことを示す当該近傍特徴点の画素値と、前記代表延伸方向との一致度が低いことを示す当該近傍特徴点の画素値とを示す隆線延伸方向判定画像を生成し、前記隆線延伸方向判定画像において対応する前記抽出代表特徴点の位置を基準とした所定位置の複数の画素値を示す特徴量を付与し、前記代表特徴点それぞれに同様に付与した特徴量を用いて、前記照合元の指紋画像におけるそれら複数の代表特徴点と、照合先の指紋画像における複数の代表特徴点とによる指紋の照合処理を行う
請求項5に記載の指紋処理装置。 - 照合元の指紋画像において特定した指紋の特徴点のうち、他の特徴点との間の距離が長いことを示す第一度合に基づいて当該第一度合の値が大きい複数の特徴点を、指紋照合に用いる代表特徴点と判定する
指紋処理方法。 - コンピュータに、
照合元の指紋画像において特定した指紋の特徴点のうち、他の特徴点との間の距離が長いことを示す第一度合に基づいて当該第一度合の値が大きい複数の特徴点を、指紋照合に用いる代表特徴点と判定させる
プログラム。 - 照合元の指紋画像において特定した指紋の特徴点のうち、他の特徴点との間の距離が長いことを示す第一度合に基づいて当該第一度合の値が大きい複数の特徴点を、指紋照合に用いる代表特徴点と判定する
指紋処理回路。
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