JP2873647B2

JP2873647B2 - 指紋の特徴点抽出方法及び特徴点抽出装置

Info

Publication number: JP2873647B2
Application number: JP4314607A
Authority: JP
Inventors: 博行草野
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1999-03-24
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: JPH06162176A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、指紋の擬似特徴点と正
特徴点とを判別して、正確な指紋照合を可能とした指紋
照合装置に関する。本人確認を行う為の指紋照合装置が
知られており、既に各種の構成が提案されている。この
指紋照合装置は、予め指紋を登録しておき、本人確認を
行う場合、暗証番号入力等により登録された指紋を読出
し、新たに入力した指紋と照合するものであり、指紋の
１画面全体について照合を行えば正確な照合が可能とな
るが、照合画素数が非常に多くなるから、装置構成が大
きくなる。そこで、指紋１画面中の複数個所の特徴点に
ついて登録し、それぞれの特徴点について照合する構成
が一般的である。

【０００２】

【従来の技術】従来例の指紋照合装置は、予め指紋を登
録するものであり、例えば、指紋の１画面の中の指紋の
隆線の分岐点を含む領域を特徴点として抽出し、その特
徴点のデータと１画面中のアドレスとを組としてメモリ
に格納する。そして、本人確認の為の指紋照合を行う場
合、新たに入力した指紋の１画面の中心特徴点と登録中
心特徴点とを照合し、照合一致により、この中心特徴点
を基にしたアドレスに従って順次特徴点についての照合
を行い、照合一致数が所定数を超えた場合に、本人であ
ると判定するものである。

【０００３】例えば、図７の（ａ）に示すような指紋の
１画面が得られると、その中心部分の特徴点を抽出し、
その中心特徴点から順次渦巻き状に特徴点の抽出を行う
もので、例えば、１画面を５１２×５１２画素とする
と、１６×１６画素を特徴点とすることができる。この
特徴点抽出は、例えば、図７の（ｂ），（ｄ）の白地部
分を指紋の隆線、斜線部分を隆線間の谷部とすると、隆
線を細線化して、それぞれ（ｃ），（ｅ）に示す細線化
隆線を得るものであり、隆線の分岐点を含むから特徴点
とすることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】指紋の特徴点は、前述
のように、指紋の隆線の分岐点を含む領域として抽出す
るものであるが、指紋を入力する場合に、撮像台上に指
を押し付けて行うものであるから、その押し付け圧力や
指先の汗等により、その都度異なる画像となる可能性が
大きいものである。

【０００５】例えば、図７の（ｂ）は、押し付け圧力が
大きい場合或いは汗により谷部が潰れて、隣接する隆線
が接触した状態の特徴点である。従って、押し付け圧力
を弱くするか或いは汗を拭き取ると、分岐点が無くな
る。即ち、特徴点でないものとなる。このような特徴点
を擬似特徴点と称し、又図７の（ｄ）のように、隆線の
実際の分岐点を含む特徴点を正特徴点と称するものであ
る。擬似特徴点が指紋照合装置に登録されると、それ以
後の指紋照合時には、照合不一致となる可能性が大きく
なる。即ち、照合精度が低下する問題があった。本発明
は、前述の擬似特徴点を排除して、正特徴点を抽出する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の指紋の特徴点抽
出方法は、指紋の撮像信号を２値化し、指紋の隆線を細
線化し、その隆線の分岐点を中心画素とした所定数の画
素からなる領域内に於いて、その中心画素を中心とした
３×３画素のマスクを用いて分岐隆線の画素の基準線に
対する角度を求める。次に３×３画素のマスクの中心
を、分岐隆線の画素としてその分岐隆線の延長方向の基
準線に対する角度を求めることを繰り返し、各分岐隆線
の延長方向の角度を求めてそれぞれの平均値による角度
を求め、平均値による角度から分岐隆線間の分岐角度θ
₁ ，θ ₂ ，θ ₃ を求める。次に、分岐角度θ₁，θ₂，
θ₃の何れか一つの分岐角度が１８０°±α°（αは誤
差範囲を決める所定値で、例えば、５とすることができ
る）で、且つ他の二つの分岐角度の何れか一方が９０°
±α°の場合は、この分岐点を含む特徴点を擬似特徴点
と判定して排除し、その他の条件の特徴点を正特徴点と
して抽出する過程を含むものである。

【０００７】本発明の指紋の特徴点抽出装置は、図１を
参照して説明すると、指紋撮像部１による指紋撮像信号
を２値化して入力する入力部２と、この入力部２から２
値化して入力された指紋の隆線の細線化処理を行う細線
化部３と、この細線化部３により細線化された指紋の隆
線の分岐点を含む領域を特徴点として抽出し、この特徴
点が擬似特徴点か正特徴点かを判定する特徴点抽出判定
部４と、指紋の正特徴点を格納するメモリ５と、各部を
制御する制御部６とを備え、特徴点抽出判定部４は、指
紋の隆線の分岐点を中心画素とし、この中心画素から分
岐方向に沿った所定数の隆線の画素の基準線に対する角
度を３×３画素の大きさのマスクを用いて算出し、所定
数の画素の基準線に対する角度の平均値を算出し、この
平均値を中止画素からの分岐隆線の基準線に対する角度
とし、この角度から分岐隆線間の分岐角度θ₁，θ₂，
θ₃を算出する分岐角度算出部７と、この分岐角度算出
部７によって算出された分岐角度θ₁，θ₂，θ₃の何
れか一つが１８０°±α°で、且つ他の二つの分岐角度
の何れか一方が９０°±α°の場合は、この特徴点を擬
似特徴点と判定し、それ以外の条件の場合は正特徴点と
判定する判定部８とを備えている。又９は指紋を照合す
る照合部である。

【０００８】

【作用】細線化処理された指紋の隆線の分岐点を中心画
素とし、この中心画素からの分岐方向に沿った隆線の画
素の基準線に対する角度を求める。その場合の３×３画
素のマスクは、その中心の注目画素に対して、基準線を
０°とし、反時計方向に４５°，９０°，１３５°，１
８０°，−１３５°，−９０°，−４５°とするもの
で、隆線の所定数の画素について基準線に対する角度を
求め。そして、所定数の画素の基準線に対する角度の平
均値を求める。この平均値を分岐隆線の基準線に対する
角度とする。この角度から分岐隆線間の分岐角度θ₁，
θ₂，θ₃を求める。

【０００９】そして、分岐角度の一つが１８０°±α°
の場合、例えば、αを約５とすると、分岐角度の一つが
１７５°〜１８５°の範囲内で、且つ他の一つの分岐角
度が８５°〜９５°の範囲内の場合は、擬似特徴点とし
て排除する。又他の条件の場合は正特徴点として抽出す
る。例えば、図７の（ｃ）に示す場合は、隣接隆線が接
触して分岐点を形成した場合であり、その真中部分の分
岐点は、分岐角度の一つが約１８０°であり、他の分岐
角度が約９０°であるから、擬似特徴点と判定されて排
除される。又図７の（ｅ）に示す場合は、その真中部分
の分岐点は、分岐角度の一つが約１８０°であるが、他
の分岐角度は何れも約９０°ではないから、正特徴点と
判定される。

【００１０】又特徴点抽出装置は、指紋の撮像部１によ
り撮像した指紋の撮像信号を入力部２に於いて２値化
し、制御部６の制御により、例えば、メモリ５の２値化
画像領域に格納し、その２値化画像を読出して、細線化
部３により指紋の隆線を細線化する。この細線化画像も
メモリ６の領域に格納する。特徴点抽出判定部４の分岐
角度算出部７は、３×３画素の大きさのマスクを用い
て、隆線の分岐点を中心画素とし、この中心画素からの
分岐方向の隆線の画素の基準線に対する角度を算出す
る。この角度を基に分岐隆線間の分岐角度θ₁，θ₂，
θ₃を算出する。

【００１１】特徴点抽出判定部４の判定部８は、分岐角
度θ₁，θ₂，θ₃を基に擬似特徴点か正特徴点かを判
定するものであり、分岐角度の一つが約１８０°で、他
の一つが約９０°の場合に擬似特徴点と判定し、その他
の条件の場合に正特徴点と判定するものである。そし
て、指紋登録時には、擬似特徴点を排除し、正特徴点の
みをメモリ６に格納する。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の実施例のブロック図であり、
１は指紋撮像部、２は入力部、３は細線化部、４は特徴
点抽出判定部、５はメモリ、６は制御部、７は分岐角度
算出部、８は判定部、９は照合部である。指紋の撮像部
１からの１画面分の撮像信号は入力部２に於いて２値化
され、制御部６の制御によってメモリ５の２値化信号格
納領域に格納される。

【００１３】又制御部６の制御に従って細線化部３は、
メモリ５から読出した２値化信号を基に細線化処理す
る。例えば、図７の（ｂ），（ｄ）に示す白黒の２値化
信号を基に、（ｃ），（ｅ）に示すように、隆線を細線
化し、メモリ５の細線化隆線信号格納領域に格納する。

【００１４】特徴点抽出判定部４の分岐角度算出部７
は、メモリ５から読出した細線化隆線信号を基に、分岐
隆線間の分岐角度θ₁，θ₂，θ₃を算出する。判定部
８は、算出された分岐角度θ₁，θ₂，θ₃を基に擬似
特徴点か正特徴点かを判定するもので、分岐角度θ₁，
θ₂，θ₃の何れか一つが約１８０°であると共に、他
の一つが約９０°の場合に擬似特徴点と判定するもの
で、その他の条件の分岐点を含む特徴点を正特徴点と判
定し、指紋登録時に於いては、この正特徴点のみをメモ
リ５に格納する。又指紋照合時には、照合部９に於いて
正特徴点について、メモリ５に格納された正特徴点と照
合するものである。なお、細線化部３と特徴点抽出判定
部４と制御部６と照合部９とは、それぞれ論理回路を用
いたハードウェアにより構成することもできるが、プロ
セッサの演算機能を用いてそれぞれの機能を実現するこ
とができる。

【００１５】図２，図３及び図４は本発明の実施例のフ
ローチャートであり、又図５は正特徴点の説明図、図６
は擬似特徴点の説明図である。この実施例に於いては、
ステップ（１）〜（２６）による特徴点抽出のフローを
示し、又画素の所定数を７とした場合を示す。なお、こ
の画素の所定数は、分岐角度算出処理量等を考慮して他
の任意の値に選定することも可能である。この実施例に
於いては、先ず、細線化隆線信号を基に分岐点探索を行
い、分岐点画素番号ｉ＝０とする。図５及び図６に於い
ては斜線を施した画素が分岐点の画素でこれを中心画素
とする（１）。又図５及び図６に於いて、Ａ，Ｂ，Ｃは
分岐隆線を示す。

【００１６】この分岐隆線Ａ，Ｂ，Ｃに沿った隆線の画
素及び画素の基準線に対する角度をａ，ｂ，ｃ或いは中
心画素からの画素番号を付加してａ１〜ａ７，ｂ１〜ｂ
７，ｃ１〜ｃ７で示す。先ず、Ｘ＝ａとし（２）、特徴
点抽出判定部４の分岐角度算出部７に於いて、３×３画
素の大きさのマスクを用いて基準線に対する画素角度Ｘ
を求める（３）。これは、図５に示すように、３×３画
素の大きさの鎖線で示すマスクの中心を注目画素とし、
その右側を基準線に対して０°とし、その基準線から反
時計方向に、順次４５°，９０°，１３５°，１８０
°，−１３５°，−９０°，−４５°とする。従って、
図５に示す状態のマスクにより、画素ａ１は基準線に対
して１８０°であることが判る。

【００１７】この画素角度Ｘを加算する（４）。この場
合、最初の画素角度であるから、加算結果は１８０°と
なる。そして、画素番号ｉを＋１する（５）。即ち、画
素ａ１に対して次の画素ａ２を指定する。そして、ｉ＝
７か否かを判定し（６）、ｉ＝７でない場合は、ステッ
プ（３）に移行し、ｉ＝７の場合は、画素ａ１〜ａ７に
ついて画素角度を求めて、積算が終了したことになる。
この場合の画素ａ１〜ａ７の画素角度の積算結果は、１
８０×７＝１２６０（°）となる。

【００１８】そして、Ｘ＝ａであるか否かを判定し、Ｘ
＝ａの場合は、Ｘ＝ｂとし（８）、ステップ（３）に移
行する。即ち、分岐隆線Ｂに沿った画素ｂ１〜ｂ７の画
素角度を求め、その積算が行われる。この場合、４５＋
４５＋４５＋４５＋０＋０＋４５＝２２５（°）とな
る。そして、ｉ＝７となると、Ｘ＝ａか否かを判定し、
Ｘ＝ａでないことにより、Ｘ＝ｂか否かを判定し
（９）、Ｘ＝ｂであるから、Ｘ＝ｃとし（１０）、ステ
ップ（３）に移行する。

【００１９】それによって、分岐隆線Ｃに沿った画素ｃ
１〜ｃ７の画素角度を求め、その積算が行われる。この
場合、（−４５）＋（−４５）＋０＋（−４５）＋０＋
０＋（−４５）＝−１８０（°）となる。そして、ｉ＝
７となると、Ｘ＝ａか否かを判定し（７）、Ｘ＝ａでな
いことにより、Ｘ＝ｂであるか否かを判定し（９）、Ｘ
＝ｂでないことにより、Ｘ＝ｃであるか否かを判定し
（１１）、Ｘ＝ｃでない場合は、Ｘ＝ａ，ｂ，ｃの何れ
でもない場合であるから、エラーとなる。

【００２０】又Ｘ＝ｃであると、分岐隆線Ａ，Ｂ，Ｃに
ついて各画素の角度とその積算結果が得られるから、Ｘ
＝Ｘ／７として、平均値を求める（１２）。この平均値
を求めるステップ（１２）は、ステップ（６）の直後の
それぞれ画素角度の積算結果が得られた時に行うことも
可能であり、又積算過程に於いて順次平均値を求める演
算を行うことも可能である。

【００２１】次に、図３に示すように、平均値の角度Ｘ
が正か負かを判定し（１３）、負の場合は、Ｘ＝３６０
°＋Ｘとして、角度Ｘを正の値とする（１４）。又図５
に示すように、分岐隆線Ａ，Ｂ間の角度を分岐角度
θ₁、分岐隆線Ｃ，Ａ間の角度を分岐角度θ₂、分岐隆
線Ｂ，Ｃ間の角度を分岐角度θ₃とした時、θ₁＝ａ−
ｂ、θ₂＝ｃ−ａ、θ₃＝ｂ−ｃにより算出する（１
５）。そして、分岐角度θ_j（ｊ＝１，２，３）が正か
負かを判定し（１６）、負の場合はθ_j＝３６０°＋θ
_jとし、分岐角度θ_jを正の値とする（１７）。

【００２２】次に、特徴点抽出判定部４の判定部８に於
いて、分岐角度θ₁，θ₂，θ₃を基に擬似特徴点か正
特徴点かを判定する。即ち、図４に示すように、θ_jの
ｊ＝１とし（１８）、分岐角度θ₁が１８０°±α°か
否かを判定する（１９）。この場合のαは約５程度が適
当であるが、その前後の値に選定することも可能であ
る。分岐角度θ₁が１８０°±α°でない場合は、ｊ＝
ｊ＋１とし（２０）、ｊ＝４か否かを判定する（２
１）。即ち、分岐角度はθ₁〜θ₃であり、ｊ＝１〜３
の範囲であるから、ｊ＝４となった場合は、分岐角度θ
₁〜θ₃について判定し、総て１８０°±α°でないこ
とを示す。この場合は、正特徴点であると判定する（２
６）。

【００２３】又θ_j＝１８０°±α°の場合は、ｊ＝１
とし（２２）、θ_j＝９０°±α°か否かを判定する
（２３）。そして、θ_j≠９０°±α°の場合は、ｊ＝
ｊ＋１とし（２４）、ｊ＝４か否かを判定する（２
５）。ｊ＝４の場合は、正特徴点と判定する（２６）。
又ｊ≠４の場合は、ステップ（２３）に移行する。又θ
_j＝９０°±α°の場合は、擬似特徴点と判定する（２
７）。即ち、分岐角度θ₁〜θ₃の何れか一つが１８０
°±α°で、且つ他の二つの中の何れか一方が９０°±
α°の場合に、擬似特徴点と判定し、それ以外の特徴点
を正特徴点と判定するものである。

【００２４】前述のように、正特徴点と擬似特徴点との
判定を行うもので、例えば、図５に示す特徴点の場合
は、基準線に対して、分岐隆線Ａに沿った画素角度の平
均値は、１２６０°／７＝１８０°となり、分岐隆線Ｂ
に沿った画素角度の平均値は、２２５°／７≒３２．１
°となる。又分岐隆線Ｃに沿った画素角度の平均値は、
−１８０°／７≒−２５．７°となる。これは負の値で
あるから、図３のステップ（１３），（１４）に従っ
て、３６０°＋（−２５．７°）＝３３４．３°とする
ものである。

【００２５】次にステップ（１５）に従って、分岐角度
θ₁〜θ₃を求めると、 θ₁＝ａ−ｂ＝１８０°−３２．１°＝１４７．９° θ₂＝ｃ−ａ＝３３４．３°−１８０°＝１５４．３° θ₃＝ｂ−ｃ＝３２．１°−３３４．３°＝−３０２．
２° となる。この場合の分岐隆線Ｂ，Ｃ間の分岐角度θ₃は
負の値であるから、ステップ（１６），（１７）に従っ
て、３６０°＋（−３０２．２°）＝５７．８°とする
ものである。従って、図５に示す特徴点は、分岐角度θ
₁〜θ₃が何れも１８０°±α°ではないから、正特徴
点と判定することになる。

【００２６】又図６に示す特徴点の場合は、分岐隆線Ａ
に沿った画素ａ１〜ａ７の基準線に対する角度の平均値
は１８０°となり、又分岐隆線Ｂに沿った画素ｂ１〜ｂ
７の基準線に対する角度の積算値は、４５＋０＋０＋０
＋（−４５）＋０＋０＝０となるから、その平均値は０
°となる。又分岐隆線Ｃに沿った画素ｃ１〜ｃ７の基準
線に対する角度の積算値は、（−４５）＋（−９０）＋
（─９０）＋（−９０）＋（−９０）＋（−９０）＋
（−１３５）＝−６３０（°）となる。従って、平均値
は約−９０°となる。これは負の値であるから、３６０
°＋（−９０°）＝２７０°とする。

【００２７】分岐角度θ₁〜θ₃は、 θ₁＝ａ−ｂ＝１８０°−０°＝１８０° θ₂＝ｃ−ａ＝２７０°−１８０°＝９０° θ₃＝ｂ−ｃ＝０°−２７０°＝−２７０° となる。分岐角度θ₃は負の値となるから、３６０°＋
（−２７０°）＝９０°とする。

【００２８】図６に示す特徴点は、分岐角度θ₁が１８
０°±α°で、且つ他の二つの分岐角度θ₂，θ₃が９
０°±α°であるから、擬似特徴点と判定することにな
り、この擬似特徴点は、隆線の潰れや汗等によるもので
あるから、指紋登録時の特徴点或いは指紋照合時の特徴
点から排除するものである。それによって、隆線の分岐
点を含む正特徴点のみが登録され、又正特徴点について
照合が行われ、指紋の照合精度を向上することができ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の指紋の特
徴点抽出方法は、細線化した指紋の隆線の分岐角度θ₁
〜θ₃の何れか一つが１８０°±α°であり、且つ他の
二つの中の何れか一方が９０°±α°の場合に、隆線の
分岐点を含む特徴点は、隆線の潰れ等による擬似特徴点
であると判定して、排除するものであり、指紋登録時或
いは指紋照合時に於いて、指紋の撮像条件による影響を
受けないような正特徴点のみを抽出することができる。
従って、指紋照合装置の精度を向上できる利点がある。

【００３０】又本発明の指紋の特徴点抽出装置は、前述
の特徴点抽出方法を適用して指紋の特徴点を抽出するも
ので、メモリ５に指紋を登録する場合、或いは、登録さ
れた指紋と入力された指紋とを照合部９に於いて照合す
る場合に、特徴点抽出判定部４の分岐角度算出部７によ
り算出された分岐角度θ₁〜θ₃を基に、判定部８に於
いて擬似特徴点であるか否かを判定し、擬似特徴点と判
定した場合に排除するものであり、比較的簡単な構成に
より正特徴点のみを抽出することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のブロック図である。

【図２】本発明の実施例のフローチャートである。

【図３】本発明の実施例のフローチャートである。

【図４】本発明の実施例のフローチャートである。

【図５】正特徴点の説明図である。

【図６】擬似特徴点の説明図である。

【図７】指紋の特徴点の説明図である。

【符号の説明】

１指紋撮像部２入力部３細線化部４特徴点抽出判定部５メモリ６制御部７分岐角度算出部８判定部９照合部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】指紋照合に用いる特徴点を抽出する方法
に於いて、指紋の撮像信号を２値化して該指紋の隆線を細線化した
後、該隆線の分岐点を中心画素とした所定数の画素から
なる領域内に於いて、該中心画素を中心とした３×３画
素のマスクを用いて分岐隆線の画素の基準線に対する角
度を求め、次に前記３×３画素のマスクの中心を前記分岐隆線の画
素として該分岐隆線の延長方向の前記基準線に対する角
度を求めることを繰り返し、各分岐隆線の延長方向の角
度を求めてそれぞれの平均値による角度を求め、該平均
値による角度から分岐隆線間の分岐角度θ ₁ ，θ ₂ ，θ
₃ を求め、次に、前記分岐隆線間の分岐角度θ₁，θ₂，θ₃の何
れか一つの分岐角度が１８０°±α°で、且つ他の二つ
の分岐角度の何れか一方が９０°±α°の場合は、該分
岐点を含む特徴点を擬似特徴点と判定して排除し、その
他の条件の特徴点を正特徴点として抽出する過程を含む
ことを特徴とする指紋の特徴点抽出方法。
【請求項２】指紋撮像部（１）による指紋撮像信号を
２値化して入力する入力部（２）と、該入力部（２）から２値化して入力された指紋の隆線の
細線化処理を行う細線化部（３）と、該細線化部（３）により細線化された前記指紋の隆線の
分岐点を含む領域を特徴点として抽出し、該特徴点が擬
似特徴点か正特徴点かを判定する特徴点抽出判定部
（４）と、指紋の正特徴点を格納するメモリ（５）と、各部を制御する制御部（６）とを備え、前記特徴点抽出判定部（４）は、３×３画素のマスクを
用いて前記指紋の隆線の分岐点を中心として、分岐隆線
の画素方向の基準線に対する角度を求めると共に、該分
岐隆線の画素の延長方向の前記基準線に対する角度を順
次求めて平均値を算出し、該平均値を前記中心画素から
前記基準線に対する前記分岐隆線の角度とし、該角度か
ら前記分岐隆線間の分岐角度θ₁，θ₂，θ₃を算出す
る分岐角度算出部（７）と、該分岐角度算出部（７）により算出した前記分岐角度θ
₁，θ₂，θ₃の何れか一つの分岐角度が１８０°±α
°で、且つ他の二つの分岐角度の何れか一方が９０°±
α°の場合は、該特徴点を擬似特徴点と判定し、それ以
外の条件の場合は正特徴点と判定する判定部（９）とを
備えたことを特徴とする指紋の特徴点抽出装置。