JP2611258B2 - 相対位置が可変の部分画像照合法の辞書圧縮方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明は相対位置を可変とした部分画像照合法の辞書
圧縮方式に関し、 相対位置を可変とした部分画像照合法において使用す
る辞書の容量を圧縮することを目的とし、 個人特徴情報から切り出した内部に特徴点を有する複
数個の特徴小領域の部分画像を細線化し、各特徴小領域
に関して求めた細線化像と前記特徴小領域の外枠との交
点の座標，前記特徴小領域における特徴点の座標，及
び、前記特徴小領域内の特徴の種別を示す特徴コードと
を、各個人対応の特徴情報として予め辞書に記録してお
き、照合に際しては、前記辞書から読みだした特徴情報
から登録時の部分画像を再現し、該再現された部分画像
と照合対象の個人特徴情報上の対応する特徴小領域の部
分画像とを比較するよう構成した。

〔産業上の利用分野〕

本発明は相対位置を可変とした部分画像照合法におけ
る辞書圧縮方式に関する。

〔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に歪みが生じた
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
度を算出し、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，眼紋のように個人
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５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。８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。７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
上で位置出しを行い、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。

この個人照合装置を用いて前述した相対位置を可変と
した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〕

上述した個人特徴情報を記録する記憶媒体として、従
来より持ち運び可能な記憶媒体を用いる方式が多く用い
られている。この方式は個人特徴情報が使用者本人以外
の手に渡らないため、指紋の使用に際して抵抗感が少な
く、受け入れられやすいシステムを構成できるという特
徴がある。しかし、個人特徴情報として指紋画像の一部
を切り出した２値化像を用いているため、個人特徴情報
のデータ容量が1KB程度となるため、これを可搬型の記
憶媒体に格納しようとすると、記憶容量の大きいICカー
ドのような高価な媒体を採用しなければならないという
問題点があった。

そこで本発明は個人特徴情報のデータ量を極力小さく
して、相対位置を可変とした部分画像照合法における辞
書を圧縮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、上記辞書内容を特徴小領域の部分
画像そのものではなく、部分画像を示す情報即ち特徴小
領域の細線化像と外枠との交点座標，同領域内における
特徴点の座標，及び、特徴小領域内の特徴の種別を示す
特徴コードとを特徴情報とし、照合時にはこの特徴情報
から登録時の部分画像を再現し、この再現された部分画
像を用いて相対位置を可変とした部分画像照合法を実行
するようにして上記問題点を解消した。

〔作 用〕

辞書に格納された特徴情報、即ち、細線化像と特徴小
領域との交点座標，特徴点の座標，及び特徴の種別を示
す特徴コードから、もとの部分画像を容易に再現でき
る。即ち、上記特徴コードからもとの部分画像の類型化
されたパターンが判り、このパターンの外枠との交点座
標と特徴点の座標は、辞書から読みだした特徴情報中の
交点座標および特徴点の座標により決定できる。以上で
登録時の細線化像が再現できる。

このように辞書内容を特徴小領域の画像そのものでな
く、特徴小領域の特徴情報とすることにより、従来の部
分画像を用いるのに比較してデータ量は大幅に圧縮さ
れ、また、この圧縮されたデータを用いても上述したよ
うに登録時の画像を容易に復元できるので、相対位置を
可変とした部分画像照合法を用いて照合を行うことが可
能である。

〔実 施 例〕

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）〜（ｃ）に上記一実施例の辞書圧縮法と
元の２値化像の再現法を、第２図に特徴コードを、第３
図に個人照合装置を、そして第４図に辞書の構成を示
す。なお本実施例では個人特徴情報として指紋を用いて
説明する。

第１図（ａ）は指紋像から切り出した内部に特徴点を
含む小領域，即ち特徴小領域21の部分画像22で、これを
細線化したものが同図（ｂ）であって、23は細線化像,B
は特徴点,HおよびＶは細線化像と小領域の外枠との交点
を示し、（）内はそれぞれの座標を示す。

上記特徴小領域１の部分画像22は、その特徴点の種類
により、例えば第２図（ａ）〜（ｌ）に見られるように
分類できる。（ａ）〜（ｄ）は端点をその向きによって
分類した例であり、（ｅ）〜（ｈ）は分岐点を形状とそ
の向きによって分類した例である。更に、（ｉ）と
（ｊ）及び（ｋ）と（ｌ）は、交点座標H,Vおよび特徴
点座標Ｂだけでは、区別が困難な例として掲げたもので
ある。

特徴コードはこれらの各々に対して、例えば（ａ）〜
（ｄ）にそれぞれＥ−１〜Ｅ−4,（ｅ）〜（ｈ）に対し
てＢ−１〜Ｂ−４の如く付与する。

本実施例で使用する辞書は、特徴小領域の部分画像22
そのものを格納するのではなく、上述の各特徴小領域21
内の部分画像22を細線化し、この細線化像23と外枠との
交点座標H,Vと同領域内の特徴点座標Ｂと特徴コード
を、可搬型の記憶媒体に記録したもので、特徴小領域21
の部分画像22そのものを記録する場合に比較して辞書容
量を大幅に圧縮することができる。従って磁気カードの
ように比較的記憶容量の小さい記憶媒体を使用すること
ができる。

照合に際しては上述のように構成した辞書から読みだ
した特徴コードから、登録時の細線化像23を類型化した
パターンが分かる。この特徴コードが第２図（ｅ）のパ
ターンを示すコードであったとする。第１図（ｃ）にこ
の場合の類型化した細線パターン25を示す。次いで辞書
から読みだした交点座標H,Vと特徴点座標Ｂにより、特
徴小領域21内の細線化像５の位置を確定できる。そこで
この細線化像25を図示したように２値化像24に復元す
る。ここで２値化像24の太さは予め定められた値として
も良いし、また、その特徴小領域１内の平均的な太さ情
報を特徴情報の一部として、予め登録しておいても良
い。

このようにして２値化像24が再現されれば、後は従来
の相対位置を可変とした部分画像照合法の処理手順によ
り照合を行うことができる。

なお、第２図（ｉ）と（ｊ）に示すパターンは、交点
座標H,Vと特徴点座標Ｂだけでは区別できない。本実施
例では特徴情報として特徴コードを合わせ使用している
ので、このような場合にも正確に登録時のパターンを復
元できる。

次に本実施例に使用した個人照合装置と動作について
第３図により説明する。

辞書の登録即ち辞書を作成し発行するには、個人特徴
情報入力部（指紋センサ）１により辞書作成対象の指紋
を入力し、これの２値化像をフレームメモリからなる個
人特徴情報一時記憶部２に格納する。次いで特徴抽出部
４によりこれを細線化し、予め分割してある小領域ごと
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、
この特徴点が小領域の中心に来るように特徴小領域を切
り出し、この小領域における細線化像と外枠との交点座
標および特徴点座標を求める。これとともに、特徴小領
域の外枠と細線化像の交わり方に応じて、前述したよう
に小領域の特徴をコード化する。

次いで記憶媒体発行部３により、第４図に示すように
上述の交点座標11,特徴点座標12および特徴コード13
を、磁気カードのような持ち運び可能な記憶媒体に書き
込む。

辞書を可搬型の記憶媒体を用いるのは、指紋像を本人
以外に渡すことは種々問題もあるので、個人照合装置側
に登録するのではなく、辞書を本人自身で保持可能とす
るためである。

照合時には、まず特徴小領域の外枠と細線化像との交
点座標11および特徴点の座標12を、記憶媒体情報入力部
５により上記辞書から読みだし、これらのデータをもと
に小領域の２値化像を再現する。ここで２値化像の太さ
は予め決められた値にする。

小領域の２値化像が再現されれば、従来の相対位置を
可変とした部分画像照合法の処理手順により照合を行え
ばよい。この照合に当たって、照合対象の指紋像は登録
時と同じく個人特徴情報入力部１により読み取り、その
２値化像を個人特徴情報一時記憶部２に格納する。個人
特徴情報比較部７はこれと前述の再現化された小領域の
２値化像とを比較・照合する。

本実施例では更に上記２値化像の照合のみならず、２
値化像が一致と判定された小領域に対してはその特徴点
の種類を調べて特徴コードを検出し、これと記憶媒体情
報入力部５により読み取った特徴コード13との比較・照
合を行う。

このようにパターン・マッチング法による２値化像の
照合と、特徴抽出とを併用することにより、二つの照合
法の弱点を相互に補完しあって、個人照合がより高精度
とすることができる。

なお本実施例では個人特徴情報として指紋画像を用い
た例を説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えば個人特徴情報として眼紋を用いこともでき
る。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、必要なデータ量が
小さくなるので、辞書容量を圧縮でき、従って可搬型の
辞書を容易に作成できる。

また特徴コードを併用することによって、圧縮された
データを用いて正確に登録時の２値化像を再現できるの
で、辞書を圧縮したことにより照合の信頼度が低下する
ことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の辞書圧縮法および２値化像の
再現法説明図、 第２図は上記一実施例における特徴コード説明図、 第３図は上記一実施例の個人照合装置の構成説明図、 第４図は上記一実施例の辞書構成説明図、 第５図は従来の個人照合装置の構成説明図である。 図において、 １は個人特徴情報入力部,3は記憶媒体発行部、４は特徴
抽出部、５は記憶媒体情報入力部、６はデータ再現部,7
は個人特徴情報比較部、11は交点座標、12は特徴点の座
標、13は特徴コード、21は特徴小領域、22は部分画像、
23は細線化像、24は復元された２値化像、25は類型化さ
れたパターンを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 弘之 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 (72)発明者 稲垣 雄史 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63−229582（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−780（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−151265（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−142696（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】個人特徴情報から切り出した内部に特徴点
   を有する複数個の特徴小領域（21）の部分画像（22）を
   細線化し、各特徴小領域に関して求めた細線化像（23）
   と前記特徴小領域の外枠との交点の座標（H,V），前記
   特徴小領域における特徴点の座標（Ｂ），及び、前記特
   徴小領域内の特徴の種別を示す特徴コードとを、各個人
   対応の特徴情報として予め辞書に記録しておき、 照合に際しては、前記辞書から読みだした特徴情報から
   登録時の部分画像（24）を再現し、該再現された部分画
   像と照合対象の個人特徴情報上の対応する特徴小領域の
   部分画像とを比較することを特徴とする相対位置が可変
   の部分画像照合法における辞書圧縮方式。
2. 【請求項２】前記個人特徴情報の原画像として指紋像を
   用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の相
   対位置が可変の部分画像照合法における辞書圧縮方式。