JP2600680B2 - 個人照合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明は個人照合装置に関し、 指紋隆線の紋様の種別に関係なく一様な弁別能力が得
られるようにすることを目的とし、 内部に特徴点を有する小領域に関して、パターン・マ
ッチング法と局所的な構造的特徴抽出・解析とを併用し
たもので、特徴点を含む小領域の画像，即ち特徴点部分
画像と、この特徴点部分画像の特徴を示す特徴コード
と、特徴小領域の座標とを個人対応に登録しておき、個
人識別に際しては位置合わせのあと、入力された指紋画
像の上で上記特徴点部分画像を走査させ、一定の範囲内
において上記特徴点部分画像と一致すると判定された小
領域に関して、この小領域の特徴に対応する特徴コード
と、該小領域に対応する特徴点部分画像の特徴コードと
の照合を併用するようにしたことにより、可塑的部分画
像照合における誤照合の発生を防止する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は可塑的部分画像照合方式に係り、特に部分画
像の照合と部分画像の特徴コードを用いた再確認とを併
用した信頼度の高い指紋照合方式に関する。

〔従来の技術〕

現在、指紋の認識技術は、個人識別の分野の中でも非
常に重要な一部門となっており、認識性能のより一層の
向上が望まれている。

近年，コンピュータが社会システムのなかに広く導入
されるに伴い、システム・セキュリティを如何に確保す
るかという点に関係者の関心が集まっている。例えば、
コンピュータルームへの入室や端末利用の際の本人確認
の手段として、これまで用いられてきたIDカードやパス
ワードには、セキュリティ確保の面から多くの疑問が提
起されている。これに対して指紋は“万人不同",“終生
不変”という二大特徴を持つため、本人確認の最も有力
な手段と考えられ、指紋を用いた簡便な個人照合システ
ムに関して多くの研究開発が行われている。

従来の指紋画像照合のための手段としては、基準とな
る指紋画像全体の中から特徴的な複数の部分画像を抜き
出し、これを特徴点部分画像として個人対応に予め外部
媒体に登録しておき、これらを入力指紋画像上で走査さ
せてパターン整合を行うようにしたものが知られてい
る。更に、上記パターン整合のやり方としては、複数の
特徴点部分画像の相対位置関係を完全に束縛（固定）し
たまま指紋画像上で走査を行うものと、上記束縛を外し
て各特徴点部分画像を自由に走査させるものとがある。

上記パターン整合の際に特徴点部分画像の相対位置関
係を束縛するようにしたものでは、それらが完全に元の
関係と一致しなければ「一致」と判断されないので、指
紋の押し具合等の違いによって指紋画像の歪みが生じた
場合、その歪みに対処することができなかった。

一方、各特徴点部分画像を自由に走査させる方法は上
記歪みには対処できるが、各特徴点部分画像が本来の相
対位置関係とは全く異なる位置でパターンの一致が生じ
る場合があるため、他人の指紋であっても誤って「一
致」と判断してしまう危険があった。

そこで本発明者らは先に、特願昭61−220869号にて指
紋画像の歪みに対処し、且つ誤照合のないパターン整合
を可能にする指紋画像照合方法を提案した。これは入力
された指紋画像を、指紋照合用に予め記憶された複数個
の特徴点部分が画像と照合し、それら画像の一致，不一
致を判断する指紋照合方法において、前記複数個の特徴
点部分画像のうちの１個の特徴点部分画像を前記入力さ
れた指紋画像上で走査させ、その各位置毎に画像の不一
致を算出し、該不一致度が最低となる位置に前記１個の
特徴点部分画像を移動させ、これに伴い残りの特徴点部
分画像をも平行移動させた後、該平行移動後の位置の近
傍で前記残りの特徴点部分画像を走査させて、各部分画
像毎に画像の不一致度を求めていき、所定の閾値以下の
不一致を示す位置が見出されたか否かで前記一致，不一
致を判断することにより、指紋画像の歪みに対処し、且
つ誤照合の発生を防止するものである。

上述の個人特徴情報（例えば指紋，網膜像のように個
人固有の情報）と予め登録された特徴点部分画像との一
致画素数により、本人確認をするための個人照合装置の
要部構成を第４図に示す。

同図において、１は個人特徴情報の入力部であって、
個人特徴情報として指紋を用いる場合には指紋センサが
これに当たる。２は個人特徴情報一時記憶部で、指紋セ
ンサで検知された指紋画像の２値化像を一時的に記憶す
るフレームメモリである。３は登録済個人特徴情報記憶
部で、予め個人対応に登録された複数個の特徴点部分画
像とその登録時の座標を格納した辞書である。これは、
個人照合装置に一括して格納したものであっても、或い
は磁気カード,ICカードのような持ち運び可能な可搬型
記憶装置に格納したものであってもよい。４は個人特徴
情報比較部で、上記登録済個人特徴情報記憶部３から読
みだした特徴点部分画像を入力された指紋画像等の上で
位置出しを行う位置合わせ部と、入力された指紋画像の
小領域画像と特徴点部分画像との照合を行う小領域特徴
照合部とを具備する。

この個人照合装置を用いて前述した可塑的部分画像の
照合法を実施すれば、全面照合法にくらべて照合画素数
が少ないので、高速化が図れるという利点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし上記登録済個人特徴情報と入力された個人特徴
情報から切り出した小領域画像双方の対応する画素を比
較し、不一致の画素数が所定の閾値以下の時に「一致」
と判定すると、第５図（ａ）に示す指紋のように平行な
隆線が多い場合には、第５図（ｂ）に示すような「端
点」を含んだ特徴点部分画像は、同図（ｃ）に示すよう
な本来は別個の画像と「一致」したと誤認する危険があ
る。

なお同図（ａ）は指紋センサで検知し、コンピュータ
によって画像処理を施した後出力した指紋画像を示す図
であって、図中の小四角（□）で囲んだ部分は特徴点を
含む小領域であっえ、これらのうち、太線で囲んだ小領
域を拡大したものが同図（ｂ）である。このように従来
の可塑的部分画像照合方法では指紋の隆線の紋様によっ
て弁別能力に差が生じるという問題があった。

そこで本発明においては、指紋隆線の紋様の種別に関
係なく一様な弁別能力が得られるようにすることを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、照合要に予め登録しておく個人特
徴情報として、特徴点部分画像と小領域の座標に、上記
各特徴点部分画像内の指紋隆線の端点あるいは分岐点の
種類を示す特徴コードを付加するとともに、個人照合装
置の個人特徴情報比較部に小領域特徴照合部を付加す
る。

個人照合に際しては、入力された指紋画像のような個
人特徴情報画像に対して、上記登録済みの個人特徴情報
の中の複数個の特徴点部分画像を用いて前述の可塑的部
分画像照合法を実行するに際し、パターン・マッチング
的手法で一致したと判断された特徴点部分画像と指紋画
像上の小領域画像に対して更に両者の特徴コードを照合
するという、局所的な構造的特徴を用いた再吟味を行
い、画像自身が整合し且つ構造的特徴が整合した場合に
始めて両者が一致したと判定するようにした。

〔作 用〕

本発明は小領域の画素情報の不一致度を所定の閾値と
比較するパターン・マッチング法と、局所的な構造的特
徴の比較という二つの照合法が、原理及び観点に互いに
異なり、その長所・短所が相補い合うことを利用し、上
記二つの照合結果の論理積を合格条件としたことによ
り、各照合法の弱点が補ぎなわれ、信頼度の高い個人照
合が実現される。

〔実 施 例〕

以下本発明の一実施例を第１図〜第３図により説明す
る。本実施例では個人特徴情報として指紋を用いる例を
説明する。

第１図は本実施例に使用した個人照合装置の要部構成
の説明に供する図であって、１は個人特徴情報入力部
で、個人照合に際して使用する各個人に固有のパターン
を検知するセンサであって、個人特徴情報として指紋を
用いる本実施例では指紋センサ、２は個人特徴情報一時
記憶部で、指紋センサで採取され２値化処理を施して出
力された指紋画像を一時的に格納するフレームメモリ、
３は登録済個人特徴情報記憶部でこれの構成は後述す
る。４は個人特徴情報比較部で、これの構成要素として
位置合わせ部６と小領域画像照合部７は従来より具備さ
れているが、本実施例は更に小領域特徴照合部８を付設
した。

上記登録済個人特徴情報記憶部３は、前述したように
個人照合装置に設けたものであっても、磁気カード,IC
カードのような可搬型の記憶装置であってもよい。これ
の内容は第２図に示すように、内部に特徴点を有する小
領域の画像の２値化パターンである従来の特徴点部分画
像11と、その特徴点の登録時に採取した指紋パターンに
おける座標である特徴小領域座標12に、上記特徴点部分
画像11の特徴の型を示す特徴コード13を付加した。

次に本実施例の登録及び照合動作を説明する。

個人特徴情報として指紋を登録する時には、個人特徴
情報入力部（以下指紋センサと略記する）１により入力
した指紋像を２値化・細線化する。この指紋像を予め定
めらられた大きさの小領域に分割し、この小領域毎に端
点・分岐点などの特徴点を求める。次に，視野の中心部
に近い小領域から順に特徴点を有する小領域を求め、該
特徴点が小領域の略中心に来るように特徴小領域を切り
出す。この各特徴小領域ごとに、第２図に示す如く特徴
点部分画像11,特徴小領域座標12,及び各特徴小領域内に
存在する特徴点の種類〔第３図参照，詳細は後述する〕
を示す特徴コードを、登録済個人特徴記憶部３に記憶さ
せる。この登録情報は前述したように、個人照合装置内
に設けた記憶装置に記録してもよく、また可搬型の記憶
媒体上に記録することも出来る。

個人特徴情報の照合時には、先ず登録済個人特徴情報
記憶部３から特徴点部分画像11を呼び出す。後は、位置
合わせ部６及び小領域画像照合部７により通常の可塑的
部分画像照合法の処理手順に従って照合を行い、位置合
わせの後、各特徴小領域ごとに特徴点部分画像の一致度
を調べる。不一致度が所定の閾値以下の合格小領域につ
いては、小領域特徴照合部８により、更に細線化し小領
域内の特徴点の有無を調べ、その小領域が特徴点を有す
る場合には、その特徴点の種類が登録済個人情報記憶部
３から読みだした特徴コード13と一致するか否かを調べ
る。

特徴点の形状は第３図に見られるように多くの種類が
存在するが、端点と分岐点とに大別され、その向きによ
って端点の場合は例えば（ａ）〜（ｄ）の４種類に、分
岐点の場合は例えば（ｅ）〜（ｌ）の８種類に分類でき
る。そこで（ａ）〜（ｄ）にそれぞれＥ−１〜Ｅ−4,
（ｅ）〜（ｌ）にそれぞれＢ−１〜Ｂ−８のように特徴
コードを付与することができる。

上記特徴コード13としてはこのようなコードを格納し
ておき、特徴コードの照合に際しては、特徴点部分画像
と一致した特徴小領域の特徴点の種類を調べ、その特徴
コードと読みだした特徴コード13とを比較する。

本実施例では以上の如く２値化像が一致した場合には
更に特徴コードが一致するか否かを調べ、両者とも合格
した場合にのみ合格と判定する。

但し合格条件は上述したように全小領域について２値
化像と特徴コードの双方が一致した場合に合格とするの
に変えて、２値化像が一致した小領域のうち、特徴コー
ドが一致するものの割合が所定の値を越えていれば合格
とすることもでき、合格判定条件は種々変形することが
できる。例えば特徴コードの種類ごとに一致する小領域
が、その特徴コードに区分される小領域数に対して一定
割合以上になっていることを合格条件とすることも可能
であり、また特徴コードの種類ごとに上記割合を異なら
しめることもできる。或いは、２値化像の一致した小領
域全体のうち、或る割合以上のものが、特徴コードも一
致していば合格としてもよく、これは本人確認の受け付
け率，即ち本人を本人と正しく判定する割合，またはこ
れの逆に本人を本人でないと誤判定する危険率を幾らに
するかという点にかかり、この受け入れ率に応じて種々
選択できる。

このように本実施例では一つの照合法のみで照合した
場合には避けることのできない曖昧さを、照合原理の異
なる二つの照合法を併用することによって補強し、照合
精度を向上させたものである。

即ち、小領域画像を構成する各画素の‘1',‘0'を特
徴点部分画像と比較し、両者の画素情報の不一致度を所
定の閾値と比較するパターンマッチング法に基づく照合
のみでは、前述の第５図（ａ）に示すように平行な隆線
の多い指紋の場合、同図（ｃ）に示すようなの小領域画
像を、同図（ｂ）に示す特徴点部分画像と弁別するのが
困難である。

そのため通常の部分画像照合方法では上記二つの画像
を一致と誤判定する危険性がある。

しかし同図（ｃ）の小領域画像は内部に端点も分岐点
もないので、内部に特徴点は存在しない。従って特徴コ
ードを比較することにより、局所的な構造的特徴を抽出
し解析すれば両者が異なる種類のパターンであることを
的確且つ容易に検知し得る。

このように本実施例では所謂パターン・マッチング法
と局所的な構造的特徴比較という原理の異なる二つの照
合法を併用し、そのいずれも一致と判定される場合のみ
を合格条件としたことにより、それぞれの画像照合法に
存在する照合の曖昧さを補完し、照合精度を向上させる
ことが出来る。

なお本発明は上記一実施例に限定されるものではな
く、種々変形して実施し得る。即ち、個人照合に使用す
る個人特徴情報は指紋以外に、例えば網膜パターンを利
用することも可能である。

また個人特徴情報入力部に使用した指紋サンサは、ホ
ログラムを用いた平板状センサ，プリズム方式の指紋セ
ンサ等いずれであっても良く、更に使用する個人特徴情
報によって選択できる。

また、入力された個人特徴情報画像上の小領域と登録
された特徴点部分画像との照合法は特に限定される必要
はなく、通常用いられる部分画像照合法のいずれを用い
ても差し支えない。更に位置合わせ法も上記一実施例に
限定されることなく、種々変形して実施できるものであ
る。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、２値化像の一致度
のみならず特徴コードも一致することを合格条件とする
ことにより、照合の精度を向上させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例に使用した個人照合装置の要部
構成説明図、 第２図は上記一実施例の辞書構成説明図、 第３図（ａ）〜（ｌ）は上記一実施例の特徴小領域のコ
ード化例説明図、 第４図は従来の個人照合装置の構成説明図、 第５図は従来の部分画像照合方法の問題点説明図で、同
図（ａ）は指紋センサで採取し、コンピュータで処理し
た後出力した指紋の２値化像の例を示す図、同図（ｂ）
は（ａ）の太線で囲んだ小領域の拡大図、同図（ｃ）は
上記（ｂ）と誤照合されやすい例を示す図である。 図において、１は個人特徴情報入力部、２は個人特徴情
報一時記憶部、３は登録済個人特徴情報記憶部、４は個
人特徴情報比較部、５は判定結果、６は位置合わせ部、
７は小領域画像照合部、８は小領域特徴照合部、11は特
徴点部分画像、12は特徴小領域の座標、13は特徴コード
を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江口 伸 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−142676（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−15779（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】照合対象の個人の指紋情報を検出する指紋
   情報入力部と、 予め個人対応に記憶された登録済指紋情報を構成する複
   数個の部分画像のそれぞれと、前記指紋情報入力部から
   入力された照合対象の個人の指紋情報との位置合わせを
   行う位置合わせ部と、 前記複数個の部分画像のそれぞれを、前記照合対象の個
   人の指紋情報上における候補位置近傍で走査させて、各
   部分画像ごとに所定の不一致度を示す位置が見出された
   か否かで、前記一致、不一致を判断する小領域画像照合
   部とを具備する個人照合装置において、 前記登録済指紋情報として内部に指紋隆線の端点あるい
   は分岐点を有する複数個の小領域のそれぞれについて、
   該小領域の画像を示す特徴点部分画像と、該小領域の座
   標を示す特徴小領域座標と、該小領域内の指紋隆線の端
   点あるいは分岐点の種類を示す特徴コードとを記憶して
   おくとともに、前記小領域画像照合部に小領域特徴照合
   部を付設し、 前記小領域画像照合部により、対応する特徴点部分画像
   を走査させて、記憶された画像と入力された個人の指紋
   情報とを比較し、所定の不一致度を示す小領域の画像が
   見いだされたことにより、当該特徴点部分画像と一致す
   ると判断された前記照合対象の個人の指紋情報内の小領
   域の画像について、前記小領域特徴照合部により、指紋
   隆線の端点あるいは分岐点の種類を示す特徴点の有無お
   よび種類を抽出し、その特徴を示す特徴コードを対応す
   る特徴点部分画像の特徴コードと照合するようにしたこ
   とを特徴とする個人照合装置。