JP2821282B2

JP2821282B2 - ムービング・ウインドウ型指紋画像照合方法及び照合装置

Info

Publication number: JP2821282B2
Application number: JP3122234A
Authority: JP
Inventors: 卓新崎; 誠吾井垣
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-04-24
Filing date: 1991-04-24
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: JPH04324583A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はムービング・ウインドウ
型指紋画像照合方法及び照合装置に係り、特に１つの位
置合せ用窓が一致しない場合でも本人確認を可能とした
ものに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばコンピュータ・ルームとか銀行の
端末ルームのような重要施設への入出室を許可されてい
る個人か否かを識別するため、パスカード・システムあ
るいはパス・ワードシステムがある。前者はカードを忘
れたときに問題があり、後者はパスワードを思い出せな
かったとき問題がある。そのために個人識別の手段の１
つとして指紋照合システムがある。

【０００３】この指紋照合システムでは、あらかじめ個
人の指紋を、例えば図７（Ａ）に示す如く、画像として
取扱い、この画像にもとづき特徴抽出を行ない、照合す
る。したがって指紋を画像データに変換する入力手段
と、登録した画像データと入力された指紋画像データと
を照合する照合手段から構成されている。

【０００４】登録に際しては、図７（Ａ）に示す如き、
指紋隆線画像から、図７（Ｂ）に示す如く、位置合せ用
窓Ｗ０と、照合用窓Ｗ１〜Ｗ６を抽出し、この各窓Ｗ０
〜Ｗ６を指紋辞書に登録する。

【０００５】位置合せ用窓Ｗ０と、照合用窓Ｗ１〜Ｗ６
は、例えば分岐点や端点のような、指紋の特徴点を使用
するものである。

【０００６】これらの窓の抽出は、最初に例えば位置合
せ用窓Ｗ０から行う。位置合せ用窓の抽出は、次のよう
にして行う。すなわち図７（Ａ）に示す如き、指紋隆線
画像の中心部から渦巻き状（右、左どちらでもよい）に
走査して、最初に特徴点を抽出したとき、それを位置合
せ用窓Ｗ０とする。

【０００７】特徴点の抽出に際しては、多値入力画像を
２値化してこれを１ビット幅に細線化し、これを例えば
３×３のウインドウで走査して端点、分岐点を検出す
る。このように特徴点を検出したのち、この点を中心
に、指紋隆線画像に例えば１６×１６画素、３２×３２
画素等のサイズの窓をかけて、図６（Ｂ）に示す如き、
２値の幅広の画像の位置合せ用窓Ｗ０を得る。

【０００８】照合用窓Ｗ１〜Ｗ６の抽出も同様にして行
う。すなわち位置合せ用窓Ｗ０の位置を抽出後、更に前
記３×３のウインドウで渦巻状の走査を続ける。そして
特徴点を検出したとき、その点を中心に、上記の大きな
サイズの窓を、図７（Ａ）に示す如き指紋隆線画像にか
けて照合用窓Ｗ１を得る。

【０００９】このようにして順次Ｗ１，Ｗ２・・・を抽
出し、所定の数の照合用窓を抽出する。勿論、図７
（Ｂ）に示す如き、位置合せ用窓Ｗ０と照合用窓Ｗ１〜
Ｗ６の各画像データは、位置データとともに指紋辞書に
個人情報として登録される。

【００１０】指紋の照合は、このようにして記憶された
多数の個人情報の指紋画像データのパターンマッチング
により行う。このとき指紋辞書内は１つの位置合せ用窓
Ｗ０と、その周辺の複数の照合用窓Ｗ１〜Ｗ６とに２分
される。

【００１１】照合の具体的順序について図７（Ｃ）及び
図８の照合動作説明用フローチャートに従って説明す
る。

【００１２】最初に、照合時に入力された指紋全体に
対して位置合せ用窓Ｗ０とのパターンマッチングを行
う。このとき位置合せ用窓Ｗ０の位置データにもとづき
照合するが、パターンの一致度が基準値まで達せず、位
置合せ用窓の候補部分と判定できないとき、この位置合
せ用窓Ｗ０を渦巻き状に移動させ、パターンマッチング
を行う。このとき位置の移動量があらかじめ定められた
規定内の移動範囲内のものについてはパターンマッチン
グを行うが、それでも一致度が得られず、規定された移
動範囲を越えて移動する場合には、入力された指紋は登
録者のものと別と判断され、拒否される。

【００１３】位置合せ用窓の移動量が規定範囲内で、
位置合せ用窓Ｗ０のパターンについて一致が得られたと
き、その移動量だけ、各照合用窓Ｗ１〜Ｗ６を移動す
る。

【００１４】そして各照合用窓Ｗ１〜Ｗ６のパターン
についてマッチングを行う。このとき、例えば指紋中心
に近い、内側のものより順次照合する。この例ではＷ
５，Ｗ２，Ｗ６・・・の順で個別に照合する。この場合
も、位置合せ用窓を前記移動量だけ移動させた位置を中
心として、例えば人間の皮膚の柔らかさによる歪みに対
応させるため、あらかじめ規定された量だけ渦巻き状に
二次元的に移動させて、パターンマッチングを行う。

【００１５】このようにして先ずＷ５について一致し
たとき、６個中１個しか合格していないので、合格数が
例えば４個のとき確認できたものと判定するような場
合、この確認判定の閾値に達していない。それ故、次の
Ｗ２について照合処理を行う。このようにして合格の照
合定数が閾値に達したとき、本人確認と判定する。しか
し閾値に達しないまま、全体の照合用窓に対して照合処
理が終了したとき、入力された指紋は登録者のものと別
と判断され拒否される。

【００１６】図７（Ｃ）は、照合画像と辞書画像つまり
位置合せ用窓のパターン、照合用窓のパターンのマッチ
ング状態を示すものである。なお図７（Ｃ）では、図示
簡略化のため、Ｗ０〜Ｗ６を数字のみで表現した。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の場合
は、図７，図８に示す如く、まず位置合せ用窓Ｗ０のパ
ターンマッチングを行い、それから各照合用窓Ｗ１，Ｗ
２・・・の照合を行っているため、位置合せ用窓Ｗ０の
パターンマッチングが成立しなかった場合、それ以降の
照合を行うことができなかった。

【００１８】すなわち、位置合せ用窓のパターンマッチ
ングのとき、何らかの理由によりマッチングしなかった
とき、例えば指紋隆線のかすれ、再現性の悪さ等によ
り、位置合せの場所が見つからない場合には照合ができ
ない場合がある。

【００１９】したがって本発明の目的は、一つの位置合
せ用窓の位置合せに失敗による、照合の失敗を防ぐよう
にするムービング・ウインドウ型指紋照合方法及び照合
装置を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、位置合せ用窓を複数とし、入力指紋画
像に対し、複数の位置合せ用窓を同時に走査してパター
ンマッチングを行い、登録辞書に対する入力指紋画像の
移動量を把握し、照合用窓のパターンマッチングを行う
ものである。

【００２１】このため、図１（Ａ）に示す如く、複数の
位置合せ用窓画像ＷＡ，ＷＢ，ＷＣ（この例では３個）
と照合用窓画像Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４（この例では４
個）を設ける。

【００２２】

【作用】照合を行うとき、図１（Ｂ）に示す如く、複数
の位置合せ用窓画像ＷＡ，ＷＢ，ＷＣを同時にムービン
グして照合画像と位置合せを行う。位置合せが成立した
とき、次に照合用窓画像をこの位置合せにもとづく移動
情報にもとづき移動させて、ムービング・ウインドウ方
式により照合を行い、本人確認を行う。

【００２３】このように位置合せ用窓を複数設けたの
で、例えばその１つに、例えば指の負傷等の理由にもと
づき不一致の場合でも、他の位置合せ用窓画像にもとづ
き位置合せすることができる。

【００２４】

【実施例】本発明を詳述するに先立ち、図２によりその
指紋辞書の作成について説明する。登録すべき指紋辞
書の作成に際し、まずその指紋画像を入力し、これを２
値化し、そして１ビット幅に細線化する。

【００２５】次にその中心部から渦巻き状（右、左ど
ちらでもよい）に走査して、特徴点を順次抽出する。

【００２６】このようにして多数の特徴点を抽出した
後、この特徴点を中心に指紋画像を例えば１６×１６画
素のサイズで切り出しその中心から特定数のものを位置
合せ用窓にする。例えば図１（Ａ）の例ではＷＡ〜ＷＣ
の３個を位置合せ用窓画像としてこれらの２値画像を位
置データとともに辞書登録する。

【００２７】それから、その周辺の特徴点から同様に
して規定数のものを照合用窓として切り出し、これらの
２値画像を照合用窓画像として位置データとともに辞書
登録する。勿論このとき個人情報も登録する。なお図１
（Ａ）の例は、Ｗ１〜Ｗ４の４個を照合用窓とした場合
を示す。

【００２８】なお登録に際しては、図２の如く、中心よ
り順次走査して得た位置合せ用窓の抽出の外に、図３に
示す如く、近い位置にある特徴点をグループ化して位置
合せ用窓としてもよい。図３によりこれを説明する。

【００２９】登録する指紋辞書の作成に際し、まず登
録者の指紋画像を入力し、これを２値化し、それから１
ビット幅に細線化する。

【００３０】次にその中心部から渦巻き状（右、左ど
ちらでもよい）に走査して、特徴点を順次抽出する。

【００３１】このようにして多数の特徴点を抽出した
後、これらの特徴点のうち近い位置にある特徴点を複数
抽出してグループ化する。

【００３２】このグループ化した特徴点を中心に、指
紋画像を例えば１６×１６画素のサイズで切り出し、こ
れらのグループで位置合せ用窓にする。そしてこれらの
２値画像を位置データとともに辞書登録する。

【００３３】それからその他の特徴点から、同様にし
て規定数のものを照合用窓画像として切り出し、これら
を位置データとともに辞書登録する。勿論このとき個人
情報も登録する。

【００３４】なお図３の場合は、位置合せ用窓画像が互
いに近い位置にあるので、本人確認のとき、不自然に大
きな距離を移動する必要がないので、選択した指の変形
による位置合せ用窓の相対位置ずれの影響を減少させる
ことができる。

【００３５】図２、図３の登録点抽出のとき、中心部よ
り渦巻状に走査する例について説明したが、登録点の抽
出はこの渦巻状走査に限定されるものではなく、例えば
水平方向に順次走査するなど、他の手段を用いることが
できる。

【００３６】本発明の一実施例構成ブロック図を図４に
示す。図４においては、１は指紋画像入力部、２は指紋
辞書部、３は指紋照合部、４は照合回数記録部、５は位
置更新部、６は補正量記憶部、１０は制御部、１１はキ
ーボードである。

【００３７】指紋画像入力部１は、登録するときの指紋
が入力されたり、照合するときの指紋が入力されるもの
であり、登録時には、図１（Ａ）に示す如き、位置合せ
用窓ＷＡ〜ＷＣ及び照合用窓Ｗ１〜Ｗ４を有する指紋辞
書画像を作成する。そしてこれらの各画像は、それらの
位置情報、キーボード１１から入力された氏名、所属等
とともに、指紋辞書部２に記入されて、指紋辞書を構成
する。当然のことながら図２にもとづく指紋辞書登録
か、図３にもとづく指紋辞書登録かの選択は、キーボー
ド１１から入力される指令にもとづく制御部１０の制御
動作により行われる。

【００３８】指紋辞書部２は、位置合せ用窓画像、照合
用窓画像、これら各窓画像の位置情報及び登録者の氏
名、所属などの個人情報が記入され、例えばメモリで構
成される。

【００３９】指紋照合部３は指紋照合を行うものであ
り、位置合せ用窓画像により位置合せを行ったり、照合
用窓画像により位置合せ後の照合を行うものである。こ
れらはいずれもムービング・ウインドウにより行う。

【００４０】照合回数記憶部４は、指紋照合部３におい
て照合用指紋に対し位置合せ用窓画像の一致情報、照合
用窓画像の一致情報等を記録保持するものである。

【００４１】位置更新部５は、ムービング・ウインドウ
制御のため、指紋照合部３に対し位置合せ用窓、照合用
窓の位置を変更するための制御を行うものである。

【００４２】補正量記憶部６は位置合せ用窓画像、照合
用窓画像に対する照合で一致が得られたとき、各位置合
せ用窓、照合用窓の移動量を記憶するものである。

【００４３】制御部１０は、指紋登録及び指紋照合にお
ける総合的な制御を行うものであり、例えばＣＰＵで構
成されている。

【００４４】キーボード１１は、図２または図３の辞書
登録を選択指示入力したり、登録者の氏名、所属等の個
人情報を入力する等、各種のデータをマニアル入力する
ものである。

【００４５】次に図４により、図１の照合処理を行う場
合について説明する。このとき指紋辞書部２には、位置
合せ用窓画像ＷＡ〜ＷＣの情報（位置、パターン等）、
照合用窓画像Ｗ１〜Ｗ４の情報（位置、パターン等）及
び個人情報等が格納されている。

【００４６】指紋画像入力部１に確認を求める者つまり
被確認者の指紋画像が入力されたとき、指紋画像入力部
１はこれを２値化して指紋照合部３に送出する。このと
き指紋辞書部２から、位置合せ用窓画像を指紋照合部３
に送出する。例えば図１（Ａ）のＷＡ〜ＷＣを送出す
る。

【００４７】指紋照合部３では、これら位置合せ用窓画
像ＷＡ〜ＷＣをその位置情報にもとづき照合して位置合
せを行う。照合が成功すればよいが、成功しないとき、
位置更新部５が、これら位置合せ用窓画像ＷＡ〜ＷＣを
同時にムービング・ウインドウ走査し位置合せを行う。

【００４８】位置合せが成功すると、その成功したとき
の移動量を補正量記憶部６に保持させる。それから照合
用窓Ｗ１〜Ｗ４をこの移動量だけ移動した位置におき、
順次ムービング・ウインドウにより照合する。

【００４９】この照合に際し位置合せ用窓での照合が不
成功のとき、指紋辞書部２から次の登録パターンを読み
出して位置合せ用窓からの照合を行い、同じく照合用窓
での照合が不成功のときも次の登録パターンを読出して
位置合せ用窓からの照合を行う。このようにして指紋辞
書部２に登録されたものと一致が得られたとき、本人確
認となるが、全ての登録されたものと一致しないとき、
本人確認拒否される。

【００５０】なお、位置合せ窓における位置合せ成功の
判別の態を図５により説明する。図５（Ａ）は一致した
窓の数により位置合せが成功したか否かを判別するもの
であり、例えば３個の位置合せ窓があるとき２個一致す
れば成功と判別する場合を示し、図５（Ｂ）は位置合せ
用窓において一致した全画素の割合により成功と判別す
る場合を示す。

【００５１】図５（Ａ）の場合について簡単に説明す
る。指紋画像入力部１に被確認者の指紋画像が入力さ
れたとき、これを２値化して指紋照合部３に送出する。
このとき指紋辞書部２から位置合せ用画像が指紋照合部
３に送出される。指紋照合部３は、まず位置合せ用窓画
像の位置情報により照合して位置合せを行うが、一致し
ないとき、位置合せ用窓画像全体を同時にムービングし
て位置合せを行う。いま、位置合せ用窓の一致度がＡの
とき合格としたとき、個々の位置合せ用窓の一致度がＡ
に達しているか否かを判別する。

【００５２】一方、位置合せが成功したか否かを例え
ば全位置合せ用窓の半分が前記Ａに達したか否かで判別
するものとすると、前記ムービングにより一致度Ａに達
した位置合せ用窓の数を制御部１０で監視し、規定範囲
ムービングしてもこれに達したとき位置合せ成功として
次の照合用窓による照合過程に進み、達しないとき位置
合せ失敗として、指紋辞書より次の登録パターンを読み
出し位置合せ照合を行う。

【００５３】図５（Ｂ）の場合について説明する。指
紋画像入力部１に被確認者の指紋画像が入力されたと
き、前記の場合と同様にして位置合せ用窓画像照合を行
う。このとき、各位置合せ用窓における各画素毎の一致
数を求める。

【００５４】そして全体の位置合せ用窓の総画素数に
対しての一致度が規定値に達したとき合格とする。例え
ばＷＡ〜ＷＣにおいてＷＡとＷＢの一致度が８０％であ
りＷＣの一致度が２０％であり、全体の画素に対する一
致率が５０％以上のとき合格とした場合、（８０＋８０
＋２０）÷３＝６０となり、位置合せ成功とする。位置
合せ成功のとき次の照合用窓による照合過程に進み、位
置合せ失敗のとき次の登録パターンを読み出し位置合せ
照合を行う。

【００５５】このようにして、位置合せ用窓の１つが何
等かの理由により不一致の場合でも照合用窓により照合
が可能となる。

【００５６】本発明の他の実施例を図６により説明す
る。図６の場合は、まず複数の位置合せ用窓で概略一致
点を求め、次にこの一致点が正しい位置合せ点かどうか
を判別するものである。

【００５７】指紋画像入力部１に被確認者の指紋画像
が入力されたとき、これを２値化して指紋照合部３に送
出する。同時に指紋辞書部２から位置合せ用画像も送出
される。

【００５８】指紋照合部３では、この位置合用せ用窓
画像の位置情報により照合して位置合せを行うが、この
とき一致度を少し低い閾値に定める。そしてこの位置合
せ用窓画像を同時にムービング・ウインドウの手法によ
りムービングして一致度に達したか否かを検知する。こ
のとき、複数の位置合せ用窓の全部が前記閾値に達しな
くとも例えば過半数の如く、規定値になれば一致度が閾
値以上と判別する。そして一定の移動量だけムービング
しても一致度が閾値に達しなかったとき、次の登録パタ
ーンの位置合せ用窓を読み出し照合を行う。

【００５９】一致度が閾値に達したとき、位置合せ用
窓画像に対するパターンマッチングの閾値を変更する。
このとき、前記の閾値よりも高い方に変更する。

【００６０】それからこの位置合せ用窓を、で一致
度が閾値に達した位置を中心としてあらかじめ定められ
た狭い許容量の範囲でムービング・ウインドウによるパ
ターンマッチングを行い、で定めた高い閾値でパター
ンマッチングさせる。

【００６１】これにより高い閾値で一致度が得られた
位置合せ用窓の数が規定値に達しなかったとき本人確認
拒否とし、指紋照合部３から次の登録パターンを読み出
す。

【００６２】高い閾値で一致度が得られた位置合せ用
窓の数が規定値に達したとき、次に照合用窓画像による
照合を行うことになる。

【００６３】この図６の例によれば、複数の位置合せ用
窓を同時に動かして低い閾値により位置合せ候補点を求
め、次に高い閾値によりこの候補点が正しい位置合せ点
か否かを判断するので、全体を高い閾値で判断するため
に微細にムービングするよりも、速く照合することがで
きる。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば位置合せ用窓の１つが位
置合せできない場合でも、他の位置合せ用窓により位置
合せを行うことができるので、照合の精度を向上するこ
とができる。

【００６５】また複数の位置合せ用窓を設けても、最初
は低い一致度で複数の位置合せ用窓の同時照合を行い、
位置合せ点の候補が得られたときに、個々の位置合せ用
窓で正確な位置合せを行うことができるので、位置合せ
用窓を複数設けても位置合せを速くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例説明図である。

【図２】本発明に使用する辞書の作成説明図である。

【図３】本発明に使用する辞書の他の作成説明図であ
る。

【図４】本発明の一実施例構成ブロック図である。

【図５】本発明における位置合せ状態説明図である。

【図６】本発明の第２実施例説明図である。

【図７】（Ａ）は指紋隆線、（Ｂ）は指紋辞書画像、
（Ｃ）はマッチング状態を示す。

【図８】従来の照合動作説明図である。

【符号の説明】

１指紋画像入力部２指紋辞書部３指紋照合部４照合回数記録部５位置更新部６補正量記憶部１０制御部１１キーボード

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】登録された指紋の複数の特徴点窓画像を
有する指紋登録辞書を有し、入力画像をこれらの複数の
窓画像と照合するムービング・ウインドウ型指紋画像照
合方法において、位置合せ用窓画像を複数個具備し、入
力指紋画像に対し、これら複数の位置合せ用窓を同時に
走査し、パターン・マッチングを行い、登録辞書に対す
る入力指紋画像の移動量を把握し、従属する照合用窓を
この移動量だけ移動させたのち、照合用窓のパターン・
マッチングを行うことを特徴とするムービング・ウイン
ドウ型指紋画像照合方法。
【請求項２】複数の位置合せ用窓の一致を判別すると
き、個々の位置合せ用窓の一致・不一致を求め、一致し
た位置合せ用窓の数が、所定の閾値以上のとき、正しく
位置合せしたものと判別することを特徴とする請求項１
記載のムービング・ウインドウ型指紋画像照合方法。
【請求項３】複数の位置合せ用窓の一致を判別すると
き、使用したすべての位置合せ用窓画像の画素総和に対
して、所定の閾値以上一致した画素が検知されたとき正
しく位置合せしたものと判別することを特徴とする請求
項１記載のムービング・ウインドウ型指紋画像照合方
法。
【請求項４】複数の位置合せ用窓の一致を判別すると
き、初めに複数個の位置合せ用窓画像の相対位置関係を
そのままにして同時に移動して、第１の閾値で一致度を
判別し、次に位置合せ用窓画像をムービングして第１の
閾値よりも高い値の第２の閾値で一致度を判別すること
を特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載のム
ービング・ウインドウ型指紋画像照合方法。
【請求項５】照合すべき指紋画像が入力される指紋画
像入力手段と、登録された指紋の複数の特徴点窓画像を
有する指紋登録辞書と、入力された指紋画像と登録され
た特徴点窓画像を照合するムービング・ウインドウ型指
紋画像照合装置において、複数の位置合せ用窓画像と、
照合用窓画像を有する指紋辞書手段（２）と、入力され
た指紋画像と、指紋辞書手段（２）に保持された窓画像
を照合する指紋照合手段（３）と、この指紋照合手段
（３）における画像を移動制御する位置更新手段（５）
を具備し、入力された指紋画像を指紋辞書に登録された
複数の位置合せ用窓画像と照合したのち、照合用窓画像
と照合することを特徴とするムービング・ウインドウ型
指紋画像照合装置。
【請求項６】近い位置関係にある複数の特徴点窓画像
を、前記複数の位置合せ用窓画像として格納されている
指紋辞書手段を具備したことを特徴とする請求項５記載
のムービング・ウインドウ型指紋画像照合装置。