JP2720995B2 - 個人照合装置 - Google Patents

個人照合装置

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JP2720995B2 JP63309067A JP30906788A JP2720995B2 JP 2720995 B2 JP2720995 B2 JP 2720995B2 JP 63309067 A JP63309067 A JP 63309067A JP 30906788 A JP30906788 A JP 30906788A JP 2720995 B2 JP2720995 B2 JP 2720995B2
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【発明の詳細な説明】 〔概要〕 個人照合装置に関し、 「へそ」を中心とした所定領域の指紋像を照合用のパ
ターンデータに採用し、もって、照合精度を向上させる
ことを目的とし、 特定個人の指紋を代表するパターンデータを予め登録
し、該パターンデータに基づいて特定個人の指紋の照合
を行う個人照合装置において、任意に読み取られた指紋
像の特徴点情報を抽出する第1抽出手段と、前記指紋像
の紋様のへそ位置に相当する中心位置を検出する検出手
段と、前記第1抽出手段によって抽出された特徴点情報
の中から前記へそ位置に相当する中心位置を中心とした
所定領域の特徴点情報を抽出する第2抽出手段と、前記
第2抽出手段によって抽出された所定領域の特徴点情報
を照合用のパターンデータとして登録する登録手段と、
を備えたことを特徴とする。又は、前記登録手段は、前
記第2抽出手段によって抽出された所定領域の特徴点情
報を照合用のパターンデータとして登録すると共に、該
所定領域に隣接する周辺領域の特徴点情報も照合用のパ
ターンデータとして登録することを特徴とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、個人照合装置に関し、詳しくは、指紋を用
いて個人を識別する個人照合装置に関する。
近年、電算機が社会全般に普及するに伴い、安全性
(セキュリティ)を如何に確保するかという点において
世間の関心が集まっている。電算機室への入室や端末利
用の際の本人確認の手段としては、従前、IDカードや暗
証番号によるものが一般的であった。IDカードは磁気情
報が複製されてしまうと対処できない。また、暗証番号
は、通常、憶えやすい生年月日や電話番号等とすること
が多く、本人の周辺情報を調べることで暗証番号が見破
られることもある。
これに対して指紋は、「万人不同」・「終生不変」と
いう二大特性を持つため、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
多くの研究開発が行われている。
〔従来の技術〕
指紋を用いた個人照合装置の開発では、本人の指紋像
を実時間で鮮明に入力することのできる実時間指紋セン
サを実現すること、登録済の特徴情報と入力した指紋像
とを、実用上十分な信頼度を保ちつつ、高速に照合する
アルゴリズムを開発することの両者が鍵となる。
実時間指紋センサでは、歪みの無い鮮明な指紋像を、
前の使用者の残留指紋に影響されずに入力することが必
要であり、このため、レーザを光源とし、ホログラムと
平板状全反射導光板とを組み合わせた新しい構成のホロ
グラフィック指紋センサを本発明者は開発している。
一方、アルゴリズムの開発では、入力時の力の加わり
方の違いや、ガラスに指を付けたまま移動させることに
よって生じる指紋像の歪みに柔軟に対応することが必要
であり、このため、いわゆる部分パターンマッチング法
のもつ冗長性と、特徴抽出法のもつ構造解析性とを兼ね
備えたムービング・ウインド・アリゴリズムを本発明者
は新たに開発している。
上記開発による具体的な従来技術として、本発明者は
フレームメモリ、およびマッチング回路を付加した16ビ
ットパソコンと、独自開発のホログラフィック指紋セン
サからなる簡便な個人照合装置を試作し、本人確認約0.
7秒、他人排除約1.5秒という高速照合を確認している。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような従来の個人照合装置にあっ
ては、指紋像を画像処理して特徴点(Y字分岐点や端点
など)を抽出し、各特徴点を中心とした所定領域を、照
合用の窓として登録する構成となっていたため、仮に、
特徴点の類似した指紋同士(例えば、第4、5図に示す
ような2つの指紋)の場合には、これを識別して排除す
ることが困難であるといった問題点があった。
すなわち、指紋の紋様それ自体は万人不同、終生不変
であるが、この紋様の極く一部でしかない特徴点は必ず
しも万人不同とは言い難い。したがって、抽出された特
徴点がまれに一致した場合には、他人の指紋であっても
これを同一人として照合してしまう恐れがあり、照合精
度の面で改善の余地がある。
そこで、本発明は、各人の指紋の「へそ」、すなわ
ち、紋様の中心点(例えば、うず巻形紋様の場合のうず
中心点に相当する)に注目すると、この中心点付近の隆
線(凸状で山の部分)および谷線(凹状で谷の部分)の
パターン形状は、第4、5図に例示するように複雑で、
多くの場合各人毎に異なっている傾向が強く、すなわ
ち、部分抽出の特徴点に比して万人不同性が高いもので
あるといった観点から、この「へそ」を中心とした所定
領域の指紋像を照合用のパターンデータに採用し、もっ
て、照合精度を向上させることを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る個人照合装置は上記目的を達成するため
に、特定個人の指紋を代表するパターンデータを予め登
録し、該パターンデータに基づいて特定個人の指紋の照
合を行う個人照合装置において、任意に読み取られた指
紋像の特徴点情報を抽出する第1抽出手段と、前記指紋
像の紋様のへそ位置に相当する中心位置を検出する検出
手段と、前記第1抽出手段によって抽出された特徴点情
報の中から前記へそ位置に相当する中心位置を中心とし
た所定領域の特徴点情報を抽出する第2抽出手段と、前
記第2抽出手段によって抽出された所定領域の特徴点情
報を照合用のパターンデータとして登録する登録手段
と、を備えたことを特徴とする。又は、前記登録手段
は、前記第2抽出手段によって抽出された所定領域の特
徴点情報を照合用のパターンデータとして登録すると共
に、該所定領域に隣接する周辺領域の特徴点情報も照合
用のパターンデータとして登録することを特徴とする。
〔作用〕
本発明では、登録時、指紋のへそを中心とした所定の
領域内の指紋像を用いて照合用のパターンデータが生成
され、登録される。
したがって、へそを中心とした所定の領域内には、前
記特定個人を代表するに充分な複雑な紋様が含まれてい
るから、特徴点のみを用いた照合処理に比して照合精度
の向上が図られるうえ、へそ位置を中心とした少ない量
の特徴点情報でパターンデータが構成されるため、記憶
容量の大幅な削減が図られる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1〜5図は本発明に係る個人照合装置の一実施例を
示す図である。
まず、構成を説明する。第1図は個人照合装置の機能
を示すブロック図であり、この図において、個人照合装
置は例えば、16ビットのパーソナルコンピュータを含ん
で構成され、大きく分けて指紋センサ1、濃淡画像記憶
装置2、二値化回路3、二値化像記憶装置4、細線化回
路5、汗腺・ひげ除去回路6、細線化像記憶装置7、特
徴抽出回路8、小領域選択回路9、キーボード等の入力
装置を含む表示装置10、登録回路11、辞書記憶装置12お
よび照合回路13により表わされる各機能部を有してい
る。
指紋センサ1は、例えばレーザを光源とし、ホログラ
ムと平板状導光板とを組合わせたタイプのものあるいは
プリズムタイプのもので、指紋を撮像素子で受けて画像
信号に変換する。濃淡画像記憶装置2は指紋センサ1か
らの画像信号をA/D変換する等して画像(任意に読み取
られた指紋像に相当)を一時的に記憶するもので、その
記憶データは二値化回路3に送られて二値化される。な
お、上記二値化データは指紋の隆線(凸状で山の部分)
が“1"に、また、谷線(凹状で谷の部分)が“0"に対応
するいわゆるシルエット化された2値図形である。二値
化像記憶装置4は上記二値化データを一時的に記憶し、
この二値化像記憶装置4の記憶データは細線化回路5に
送られ、また、汗腺・ひげ除去回路6との間でデータ授
受されて不要な汗腺やひげ等のノイズ成分除去が行われ
る。細線化回路5は、ノイズ成分が除去された二値化像
記憶装置4の記憶データを隆線および谷線に細線化し、
細線化像記憶装置7は細線化データを一時的に記憶す
る。細線化像記憶装置7の記憶データは小領域選択回路
9に送られ、また、特徴抽出回路(第1抽出手段に相
当)8との間でデータ授受されて特徴点(例えばY字分
岐点や端点)の抽出が行われる。小領域選択回路(検出
手段及び第2抽出手段に相当)9は画面の中心から、辞
書に用いる特徴点を中心とした四角状の小領域を選択す
るとともに、中心領域指定情報(すなわち、指紋像のへ
そ位置を示す位置情報)に従ってへその近傍を領域指定
し、この指定された領域データを登録回路(登録手段に
相当)11に送る。ここで、上記中心領域指定情報は、既
存の手法により、自動的に検出されるものである。既存
の手法としては、例えば、指紋像の上部から細線化され
た隆線を順にたどっていく方法等がある(「情報管理」
Vol.26 No.4 July1983 255p〜265p)。
これは、細線化された指紋パターンの画像上方にある
任意の芯線上にスタートポイントS0を定め、S0から芯線
を1本下り、その芯線を左右にトレースして頂点S1を求
め、S1からさらに芯線を1本下ってその芯線の頂点S2
求めるといった操作を、S3、S4……と繰返していくと、
ついには芯線を下ることができなくなる点(すなわち、
紋様の中心点)に到達し、この中心点の位置を「へそ位
置」とするものである。
登録回路11は、細線化像のなかから、既存手法により
自動的に検出された「へそ」を中心とする中心領域およ
びその中心領域に接する複数の周辺領域を抜き出し、そ
れらを、小領域選択回路9で選ばれた小領域と共に特定
個人の指紋を代表するパターンデータとして辞書記憶装
置(登録手段に相当)12に恒久的に登録する。以下、辞
書記憶装置12に登録されたデータを照合データという。
照合回路13は二値化像記憶装置4からの二値化データ
(照合すべき指紋情報)と辞書記憶装置12に登録された
照合データとを比較して指紋の照合を行うもので、その
照合結果は、例えば図示しない表示ランプに出力され
る。
次に、作用を説明する。
第2図は個人照合処理のうち、特に指紋登録のプログ
ラムを示すフローチャートであり、図中P1〜P7はプログ
ラムのステップ番号である。
まず、P1で登録しようとする特定個人の指紋画像(任
意に読み取られた指紋像に相当;以下、元画像と言う)
を入力する。本実施例では元画像の大きさとして例えば
256×256画素のものを用いる。次いで、P2で入力画像を
2値化する。この2値化において、例えば、画像を16×
16画素毎の小領域に分割し、各領域毎に濃淡画像の平均
濃度を求め、その値をしきい値として2値化すると入力
時の指押圧の不均衡などによる画像の濃淡分布に対処で
きるので好ましい。
次いで、P3で汗腺やひげ等を除去して2値化データの
信頼性向上を図り、P4で細線化を行う。P5では特徴点の
抽出処理を行う。この処理は任意の細線が途中で切れて
いる場合には「端点」とし、また、分岐している場合に
は「分岐点」として特徴点の抽出を行う。P6では、前述
した方法等によってへそ位置を検出するとともに、この
へそ位置に従って中心領域および周辺領域を指定すると
いった小領域選択処理を実行する。これは、第3図に示
すような指紋像において、その「へそ」位置の中心領域
およびそのに接する複数の周辺領域〜を選択す
る処理であり、これら〜の小領域内には、当該指紋
の特異なパターンが多く存在している。そして、P7では
選択された〜までの小領域(所定領域に相当)に含
まれる特徴点情報を登録する。なお、これに併せてステ
ップP5で抽出された特徴点及びその近傍を含んだ小領域
も登録すると信頼性の面で一層好ましい。
このようにして登録された照合データは、照合時にお
いて、照合対象の指紋データと比較されることとなる
が、照合において、位置合わせ等で大きな役割をはたす
データは特定個人の「へそ」を中心とした所定の領域
(〜までの小領域)内のデータであって、このデー
タの特異性は特徴点のみのものに比して高いから、誤っ
た照合動作が抑えられる結果、照合の精度を向上させる
ことができる。
なお、本実施例では、〜までの小領域指定を二値
化データに対して行っているが、これに限らず、濃淡画
像や、細線化データに対して行ってもよい。
また、小領域の数は、〜までの9個に限定される
のではなく、10個以上であってもよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、特に複雑な形状で隆線や谷線が集中
する「へそ」を中心とした所定領域の指紋像を照合用の
データとしているので、照合精度の向上を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】 第1〜3図は本発明に係る個人照合装置の一実施例を示
す図であり、 第1図はその機能ブロック図、 第2図はその指紋登録処理プログラムのフローチャー
ト、 第3図はその「へそ」を中心とした複数の小領域を示す
図、 第4、5図は指紋の例をそれぞれ示す図である。 8は特徴抽出回路(第1抽出手段)、9は小領域選択回
路(検出手段及び第2抽出手段)、11は登録回路(登録
手段)、12は辞書記憶装置(登録手段)である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】特定個人の指紋を代表するパターンデータ
    を予め登録し、該パターンデータに基づいて特定個人の
    指紋の照合を行う個人照合装置において、任意に読み取
    られた指紋像の特徴点情報を抽出する第1抽出手段と、
    前記指紋像の紋様のへそ位置に相当する中心位置を検出
    する検出手段と、前記第1抽出手段によって抽出された
    特徴点情報の中から前記へそ位置に相当する中心位置を
    中心とした所定領域の特徴点情報を抽出する第2抽出手
    段と、前記第2抽出手段によって抽出された所定領域の
    特徴点情報を照合用のパターンデータとして登録する登
    録手段と、を備えたことを特徴とする個人照合装置。
  2. 【請求項2】前記登録手段は、前記第2抽出手段によっ
    て抽出された所定領域の特徴点情報を照合用のパターン
    データとして登録すると共に、該所定領域に隣接する周
    辺領域の特徴点情報も照合用のパターンデータとして登
    録することを特徴とする請求項1記載の個人照合装置。
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