JP2606498B2 - 指紋画像入力装置 - Google Patents

指紋画像入力装置

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JP2606498B2 JP3246836A JP24683691A JP2606498B2 JP 2606498 B2 JP2606498 B2 JP 2606498B2 JP 3246836 A JP3246836 A JP 3246836A JP 24683691 A JP24683691 A JP 24683691A JP 2606498 B2 JP2606498 B2 JP 2606498B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、指紋照合装置に指紋画
像を2値化して入力する装置に関する。
【0002】
【従来技術】通常、指紋画像の入力には多値入力か2値
入力が用いられる。多値入力は、ハードの大規模化やコ
スト高、処理時間が長くなるなどの問題があり、一般に
は2値画像による入力が行われている。2値入力には浮
動閾値入力と固定閾値入力がある。このうち、浮動閾値
入力はバーコードスキャナのように走査方向と被走査物
との方向が垂直関係にありピッチに変化がないような場
合には適している。しかし、指紋のように曲線を描き、
走査方向に対して白黒のピッチが大きく変化する物には
適さず一般的には固定閾値が用いられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、指紋画
像入力装置では一般的に固定閾値が用いられる。する
と、閾値が一定の信号レベルに固定してあるため、光源
の明るさが変化した場合や外来光の影響により映像レベ
ルが変化した際には適正閾値からかけ離れてしまって指
紋が潰れたりかすれた画像(低品質画像)が指紋照合装
置に入力されてしまうという問題があった。
【0004】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、周囲の環
境変化に影響されることなく常に安定した指紋画像を指
紋照合装置に入力することができる装置を提供すること
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成における第1の特徴は、図10にその概念
を示したように、指紋採取時以外における画像の信号レ
ベルを仮閾値で2値化し、2値化された明領域又は暗領
域の所定の特定領域に対する割合を求める演算を、仮閾
値を最大値から順次減少又は最小値から順次増加させた
各値に対して実行し、その割合が所定割合となる時の仮
閾値を、指紋画像を2値化するための今回閾値として設
定する閾値設定手段G01 と、指紋採取時には閾値設定手
段により設定された今回閾値に基づいて指紋画像を2値
化する2値化手段G02 とを備えたことである。
【0006】又、第2の特徴は、図11にその概念を示
したように、第1の特徴に加えて、さらに、前回の個人
認識の実行時において、指紋画像の2値化のために用い
られた閾値を前回閾値として記憶する閾値記憶手段G11
と、閾値変化の許容幅である閾値設定幅を記憶する幅記
憶手段G12 と、閾値設定手段により設定された今回閾値
と閾値記憶手段に記憶されている前回閾値との差が幅記
憶手段に記憶されている閾値設定幅を上回る場合には前
回閾値、閾値設定幅を下回る場合には今回閾値をそれぞ
れ適正閾値として採用する閾値判定手段G14 とを有し、
2値化手段G15は、指紋採取時には閾値判定手段により
採用された適正閾値に基づいて指紋画像を2値化するこ
とを特徴とする。
【0007】
【作用及び効果】第1の特徴では、閾値設定手段G01 に
より、指紋採取時以外における画像の信号レベルが仮閾
値で2値化され、2値化された明領域又は暗領域の所定
の特定領域に対する割合を求める演算が仮閾値を減少又
は増加方向に変化させた各値に対して実行され、その割
合が所定割合となる時の仮閾値が指紋画像を2値化する
ための今回閾値として設定される。そして、2値化手段
G02 により上記閾値設定手段G01 にて設定された上記今
回閾値に基づいて指紋画像が2値化される。このよう
に、本発明に係る指紋画像入力装置においては、閾値を
指紋採取時以外における信号レベルの分布に応じて最適
値にできるため周囲の環境変化や光源などの光量の微妙
な変化などの影響も除去した良品質の指紋画像を得るこ
とができる。従って、この後の指紋照合などにおける信
頼性が飛躍的に向上するという効果がある。
【0008】第2の特徴では、前回の個人認識の実行時
において、指紋画像の2値化のために用いられた閾値が
前回閾値として閾値記憶手段G11 に記憶される。又、幅
記憶手段G13 には閾値変化の許容幅である閾値設定幅が
記憶されている。そして、閾値判定手段G14 により閾値
設定手段G11 により設定された今回閾値と閾値記憶手段
G12 に記憶されている前回閾値との差が幅記憶手段G13
に記憶されている閾値設定幅を上回る場合には前回閾
値、閾値設定幅を下回る場合には今回閾値をそれぞれ適
正閾値として採用される。又、2値化手段G15 により閾
値判定手段G14 にて設定された適正閾値に基づいて指紋
画像が2値化される。このように、第2の特徴では、一
過性の外乱光の入射や、遮蔽等が発生して、その時に、
たまたま閾値設定が行われた場合には、閾値が急変する
ことになるが、その急変した閾値は指紋画像を2値化す
る適正閾値として採用せずに、前回の閾値を適正閾値と
して採用している。この結果、そのような外乱光の急変
に対しても、適正な2値指紋画像を得ることができる。
本発明に係る指紋画像入力装置においては、閾値を指紋
採取時以外における信号レベルの分布に応じて、又、極
端な変化がないように最適値に設定できるため周囲の環
境変化や光源などの光量の微妙な変化などの影響も除去
した良品質の指紋画像を得ることができる。従って、こ
の後の指紋照合などにおける信頼性が飛躍的に向上する
という効果がある。
【0009】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図1は本発明に係る指紋画像入力装置の全体的
な構成を示したブロックダイヤグラムである。三角柱状
プリズム10の一つの面上に置かれた指に対して上記プ
リズム10の左方面からLEDを用いた光源20により
光が照射される。照射された光は指が置かれたプリズム
面の光学的境界条件(臨界角)を利用して反射されプリ
ズム10の右方面に配設されたCCDカメラ30により
指紋画像として入力される。この時、指の指紋の凸形状
部分はプリズム面に密着し、凹形状部分はプリズム面に
接触していない。従って、指紋画像では指紋の凸形状部
分は黒く、凹形状部分は白く表される。CCDカメラ3
0からの指紋画像などは2値化部40に入力される。そ
して、2値化部40にて2値化された指紋画像は指紋照
合装置の登録・照合部に伝送される。2値化部40は主
として、図2に示したように、CPU41、プログラム
を記憶したROM42、各種データを記憶するRAM4
3及び外部からデータを書き込むテンキー44とから成
る。上記RAM43には、後述の前回閾値thre603 を記
憶し、閾値記憶手段を達成する閾値記憶領域431と閾
値設定幅guard604を記憶し、幅記憶手段を達成する幅記
憶領域432とが形成されている。
【0010】次に、本実施例装置で使用されているCP
U41の適正閾値設定の処理手順を示した図3,図4の
フローチャートに基づいて説明する。図3のプログラム
により閾値がイニシャライズされる。先ず、ステップ1
00〜ステップ104で、指紋採取時以外でありプリズ
ム10面上に指が載置されていない状態であることが確
認される。即ち、図8における映像信号201の信号レ
ベルが判定される。ステップ100で、画像データが入
力される。次にステップ102に移行して、ステップ1
00で読み込まれた画像データが予め記憶された閾値に
より2値化される。次にステップ104に移行して、図
5に示す、プリズム10上の所定の枠A1(256×256画
素)内に指が載置されているか否かが判定される。即
ち、上記枠A1内における黒画素数を計数する。ステッ
プ104で、その黒画素数が所定数以上であれば、プリ
ズム10上に指が載置されているとして上述の処理を繰
り返し、黒画素数が所定数未満となるとプリズム10上
に指が載置されていないとしてステップ106に移行す
る。ステップ106では、初期設定として閾値がMAX.で
ある、図7に示す、 255に設定される。次にステップ1
08に移行して、図5に示す、プリズム10上の所定の
枠A2{(64×64)×5画素}内における黒画素数を計数
する。尚、図5の枠A3は指が載置される大きさに対応
した(512×512画素)を示している。次にステップ110
に移行して、ステップ108の計数値が 18000未満であ
るか否かが判定される。閾値がステップ106の初期設
定MAX. 255であると図6(b) のような画像データとな
り、計数値は 18000以上であるのでステップ112に移
行し、閾値を一段階下げて 254とする。次にステップ1
14に移行して、新しい画像データを入力する。そし
て、ステップ116に移行し、その画像データが閾値 2
54により2値化される。このように、ステップ108〜
ステップ116を繰り返し図6(a) のような画像データ
となり、ステップ110における計数値が 18000未満と
なった時点でステップ118に移行し、その時の閾値が
前回閾値thre603 に設定されRAM43の閾値記憶領域
431に記憶される。尚、図6(c) は閾値が低くなり過
ぎた状態における画像データを示している。
【0011】次に、図4のプログラムにより指紋画像が
2値化される。ステップ200で画像データが入力され
る。次にステップ202に移行して、ステップ200で
読み込まれた画像データが閾値の初期設定MAX. 255によ
り2値化される。次にステップ204に移行して、所定
の枠A2{(64×64)×5画素}内における黒画素数を計
数する。次にステップ206に移行して、ステップ20
4の計数値が 18000未満であるか否かが判定される。R
AM43の閾値記憶領域431に記憶された閾値による
画像データにおける計数値が 18000以上であれば、ステ
ップ208に移行し、閾値を一段階下げる。ステップ2
00〜ステップ208を繰り返し、ステップ206で計
数値が 18000未満となると、閾値設定手段を達成するス
テップ210に移行し、その時の閾値を今回閾値thre60
2 として設定する。次にステップ212に移行して、R
AM43の閾値記憶領域431に記憶された前回閾値th
re603 及び幅記憶領域432に記憶された閾値設定幅gu
ard604を読み込む。次に、閾値判定手段を達成するステ
ップ214に移行し、ステップ210で設定された今回
閾値thre602 とステップ212で読み込まれた前回閾値
thre603 との差の絶対値が閾値設定幅guard604と比較さ
れる。ステップ214で、|thre602−thre603|≧guar
d604であれば変化した閾値の差が大きいので、ステップ
216に移行し、適正閾値thre601 を前回閾値thre603
のままとする。又、ステップ214で、上記不等号が成
立しなければ変化した閾値の差が小さいので、ステップ
218に移行する。ステップ218では、今回閾値thre
602 を適正閾値thre601 とする。次に、2値化手段を達
成するステップ220に移行し、適正閾値thre601 に基
づいて指紋画像を2値化する。その後、ステップ222
に移行し、ステップ216或いはステップ218で設定
された適正閾値thre601 を前回閾値thre603 として記憶
し、本プログラムを終了する。
【0012】上述のような方法を採用することにより、
外来光などにより信号レベルが極端に変化した場合など
においても問題なく適正閾値による指紋画像が入力可能
となる。尚、閾値設定幅 guard604 はユーザーにて、上
述の指紋画像入力装置における2値化部40のテンキー
44の他、指紋照合装置に付属するテンキー又はパソコ
ン等のキーボードを使用して適宜変更することができ
る。以上のような方法により適正閾値thre601 が設定さ
れた後、指をプリズム10面上に置いた状態での映像
(指紋画像)の信号レベルを読み込むことにより、周囲
の環境変化に左右されない良質な指紋画像を得ることが
可能となり常に安定した指紋登録を行うことができる。
このようにして、図8に示す映像信号202に対する適
正な閾値211により図9(a) に示す良品質な指紋画像
を得ることができる。尚、図9(b) には、図8に示す映
像信号202に対する閾値が適正な値より高い閾値21
2による低品質な潰れた指紋画像、又、図9(c) には、
図8に示す映像信号202に対する閾値が適正な値より
低い閾値213による低品質なかすれた指紋画像を示
す。
【0013】本実施例装置では、前述のような低品質な
指紋画像を入力しないように閾値を任意のタイミングで
設定できることにより常に適正で良品質な指紋画像を得
ることができる。即ち、閾値設定ルーチンは、指を置い
ていない登録・照合後や照合前、閾値の日変化等が大き
い場合の再設定など任意のタイミングで実行され、閾値
をその時の最適値にできるため周囲の環境変化や光源な
どの光量の微妙な変化などの影響も除去した良品質な指
紋画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的な一実施例に係る指紋画像入力
装置の構成を示したブロックダイヤグラムである。
【図2】同実施例に係る2値化部の詳細な電気的構成を
示したブロックダイヤグラムである。
【図3】同実施例装置で使用されているCPUの処理手
順を示したフローチャートである。
【図4】同実施例装置で使用されているCPUの処理手
順を示したフローチャートである。
【図5】同実施例装置で使用されているCCDカメラに
おける所定の画素枠を示した説明図である。
【図6】同実施例に係る閾値の変化に対する画像データ
を示した説明図である。
【図7】同実施例に係る閾値と枠内黒画素数との関係を
示した説明図である。
【図8】同実施例に係る映像信号と閾値との関係を示し
た説明図である。
【図9】適正閾値と適正でない閾値とにより入力された
指紋画像を示した説明図である。
【図10】第1の発明の概念を示したブロックダイヤグ
ラムである。
【図11】第2の発明の概念を示したブロックダイヤグ
ラムである。
【符号の説明】
10−プリズム 20−光源 30−CCDカメラ
40−2値化部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 指紋を用いて個人認識を行う指紋照合装
    置に指紋画像を入力する指紋画像入力装置において、 指紋採取時以外における画像の信号レベルを仮閾値で2
    値化し、2値化された明領域又は暗領域の所定の特定領
    域に対する割合を求める演算を、前記仮閾値を最大値か
    ら順次減少又は最小値から順次増加させた各値に対して
    実行し、その割合が所定割合となる時の仮閾値を、前記
    指紋画像を2値化するための今回閾値として設定する
    値設定手段と、 指紋採取時には前記閾値設定手段により設定された今回
    閾値に基づいて指紋画像を2値化する2値化手段と を備えたことを特徴とする指紋画像入力装置。
  2. 【請求項2】さらに、前回の個人認識の実行時におい
    て、前記指紋画像の2値化のために用いられた閾値を前
    回閾値として記憶する閾値記憶手段と、 閾値変化の許容幅である閾値設定幅を記憶する幅記憶手
    段と、 前記閾値設定手段により設定された前記今回閾値と前記
    閾値記憶手段に記憶されている前記前回閾値との差が前
    記幅記憶手段に記憶されている前記閾値設定幅を上回る
    場合には前記前回閾値、前記閾値設定幅を下回る場合に
    は前記今回閾値をそれぞれ適正閾値として採用する閾値
    判定手段とを有し、 前記2値化手段は、 指紋採取時には前記閾値判定手段に
    より採用された適正閾値に基づいて指紋画像を2値化す
    ことを特徴とする請求項1に記載の指紋画像入力装置。
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