JP2990491B2

JP2990491B2 - 指紋登録方法及び指紋照合装置

Info

Publication number: JP2990491B2
Application number: JP7061340A
Authority: JP
Inventors: 雅彦山口
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 1995-03-20
Filing date: 1995-03-20
Publication date: 1999-12-13
Anticipated expiration: 2014-12-13
Also published as: JPH08263658A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、指紋の登録可否を判定
して指紋登録を行う指紋登録方法及び指紋照合装置に関
する。登録された指紋と押捺した指紋とを照合して本人
確認を行う指紋照合装置は既に実用化されている。この
ような指紋照合装置に於いて、確実な指紋の登録を簡単
に実現することが要望されている。

【０００２】

【従来の技術】従来例の指紋の登録は、図５に示すよう
に、指紋撮像の為の押捺が１回目か否かを判定し（Ｄ
１）、１回目の場合は仮登録し（Ｄ２）、又１回目でな
い場合は２回目の押捺か否かを判定し（Ｄ３）、２回目
の押捺の場合は、仮登録された指紋と２回目の押捺指紋
とを照合し（Ｄ４）、照合一致か否かを判定し（Ｄ
５）、照合一致の場合に本登録し（Ｄ６）、正常終了と
する。又照合不一致の場合は、登録失敗処理とする。こ
の登録失敗の場合、他の指を用いて登録処理を繰り返す
ことができる。

【０００３】図６の（Ａ）に示す指紋を２値化した後、
細線化処理すると、（Ｂ）に示すものとなり、その中の
四角形で囲む登録窓内を拡大して（Ｃ）に示す。この
（Ｃ）に於いて、Ｎは正規特徴点、Ｐ１〜Ｐ４は疑似特
徴点を示す。例えば、隆線の所定長以上の分岐長を有す
る分岐点及び所定長以上の間隔が生じる端点を正規特徴
点とし、他の条件の分岐点及び端点は疑似特徴点とする
ものである。

【０００４】前述の仮登録及び本登録に於いては、図６
の（Ｃ）に示すように、正規特徴点Ｎがほぼ中心となる
例えば３６×３０画素からなる登録窓を、１指紋画像中
の例えば１５個所程度抽出して登録するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】指紋は変化しないこと
から、本人確認に適しており、指紋照合装置によって登
録指紋と押捺指紋とを照合し、照合一致の場合に登録本
人と判定するものであるが、指先のひび割れ，しわ，汚
れ及び押捺圧力等によって、指紋撮像部で撮像した指紋
画像は大きく変化する。従って、仮登録した直後の照合
処理に於いては、殆どの場合照合一致となるが、日時の
経過に従って急激に照合一致率が低下する問題がある。

【０００６】図７及び図８は指紋画像と細線化画像との
説明図であり、各図の（Ａ）は撮像した指紋画像、
（Ｂ）は二値化した後、細線化処理を施した画像を示
し、四角形は登録窓を示す。図７に於いては、比較的良
好な指紋画像であるから、（Ｂ）に示すように、正規特
徴点の抽出が容易である。しかし、図８に於いては、ひ
び割れ等を含み、従って、（Ｂ）に示すように、疑似特
徴点が多く、登録窓の選定が容易でなくなる。

【０００７】このような図８に示す指紋についても、仮
登録直後に押捺指紋と照合すれば照合一致となる確率が
高いものであるから、本登録されることになる。しか
し、日時の経過に従ってひび割れやしわ等の状態が変化
し、それに伴って、照合一致の確率が急激に低下する。
これを回避する為には、図７に示すような画質の良い指
紋画像を得ることが望ましいが、指紋登録時には、照合
不一致となるような指紋画像が著しく劣化した場合以外
は、指紋画像の良否の判定は困難であった。従って、照
合不一致の時に他の指を用いて指紋登録を行ったとし
て、最良の指がどれであるかを判定することは不可能で
あった。本発明は、指紋画像の品質を疑似特徴点数によ
って表し、指紋登録の確実性及び容易性を実現すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の指紋登録方法
は、指紋撮像部１により撮像した指紋の正規特徴点及び
疑似特徴点を検出し、正規特徴点をほぼ中心とした登録
窓内の疑似特徴点を計数し、全登録窓内の疑似特徴点数
の合計から登録窓内の平均疑似特徴点数を求め、この平
均疑似特徴点数が閾値以下の時に、指紋の登録処理を行
うものである。

【０００９】又登録窓内の平均疑似特徴点数が閾値を超
えた時に、別指登録指示を行い、登録窓内の平均疑似特
徴点数が閾値以下の指紋が得られるまで、順次指を変更
して登録処理を行うことかできる。

【００１０】又登録窓内の平均疑似特徴点数が閾値を超
えた時に、別指登録指示を行い、各指の指紋について、
平均疑似特徴点数が最小の指を最良指として選択し、こ
の最良指の指紋の登録処理を行うことができる。

【００１１】又本発明の指紋照合装置は、指紋撮像部１
と、この指紋撮像部１による撮像画像の細線化処理を行
う画像処理部２と、この画像処理部２からの細線化され
た画像から正規特徴点及び疑似特徴点を検出する特徴点
検出部３と、正規特徴点をほぼ中心とした登録窓内の疑
似特徴点を計数して、全登録窓についての平均疑似特徴
点数を算出する平均特徴点数算出部４と、指紋を登録す
る登録部６と、平均疑似特徴点算出部４からの平均疑似
特徴点数と閾値とを比較し、平均特徴点数が閾値以下の
時に登録部６に指紋登録を行う判定処理部５と、平均疑
似特徴点算出部４からの平均疑似特徴点数又は平均疑似
特徴点数に対応した情報を表示する表示部７と、登録部
６に登録された指紋と指紋撮像部１により撮像された指
紋とを照合する照合処理部８とを備えている。

【００１２】又判定処理部５は、平均疑似特徴点数が閾
値を超えた時に、表示部７に別指登録指示の表示を行
い、全指についての平均疑似特徴点数が閾値を超えた時
に、平均疑似特徴点数の最小の指を最良指として選択
し、この最良指の指紋を登録部６に登録する構成を備え
ている。

【００１３】

【作用】

（１）指紋の正規特徴点と疑似特徴点とを検出し、正規
特徴点をほぼ中心とした登録窓内の疑似特徴点を計数す
る。そして、全登録窓内の疑似特徴点を合計し、登録窓
数で除算することにより、登録窓内の平均疑似特徴点数
が求まる。この平均疑似特徴点数が少ない程、指紋画像
の画質が良好なことを示すものであり、平均疑似特徴点
数が閾値以下の場合に、撮像した指紋画像が良好である
と判定して、登録処理を行う。この場合、仮登録と２回
目押捺による照合処理とを行った後に本登録とすること
もできる。

【００１４】（２）又登録窓内の平均疑似特徴点数が閾
値を超えた場合は、指紋画像の画質が不良であることを
示すものであるから、例えば、５指について、平均疑似
特徴点数が閾値以下となるまで、順次指を変更して指紋
撮像を繰り返すことにより、指紋画像の画質が良好な指
についての指紋登録が可能となる。

【００１５】（３）又全部の指について指紋登録の操作
を順次行った結果、総て平均疑似特徴点数が閾値を超え
ている場合、平均疑似特徴点数が最小の指の指紋画像の
画質が最良と判定できるから、その場合の指を最良指と
して選択し、その指の指紋を登録する。

【００１６】（４）又指紋撮像部１は、ＣＣＤカメラ等
によって撮像面に押捺している状態の指紋を撮像し、画
像処理部２は、指紋画像の二値化を行って細線化処理を
行い、特徴点検出部３は、分岐点や端点等の正規特徴点
と、疑似分岐点，疑似端点等の疑似特徴点とを検出す
る。平均疑似特徴点数算出部４は、正規特徴点をほぼ中
心とした登録窓内の疑似特徴点を計数し、全登録窓につ
いての疑似特徴点数を加算して、登録窓数で除算するこ
とにより、登録窓の平均疑似特徴点数を求める。判定処
理部５は、平均疑似特徴点数が閾値以下の場合は、指紋
画像の画質が良好と判定し、登録部６にその指紋登録の
処理を行う。又表示部７に、平均疑似特徴点数又はそれ
に関連する情報を表示し、指紋画像の画質を数値で表示
することができる。又照合処理部８は、登録された指紋
と指紋撮像部１で撮像した指紋とを照合するものであ
る。

【００１７】（５）又判定処理部５は、指紋画像の画質
が不良で、平均疑似特徴点数が閾値を超えた時に、表示
部７に別指登録指示を表示する。それに従って別の指の
登録操作を行い、これを全指について行った時に、総て
平均疑似特徴点数が閾値を超えた場合、登録不可とする
か、又は全指についての平均疑似特徴点数が最小の指の
指紋画像が最良であると判定して、その指を最良指とし
て選択し、この最良指の指紋を登録部６に登録すること
ができる。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の実施例の指紋照合装置の説明
図であり、１は指紋撮像部、２は画像処理部、３は特徴
点検出部、４は平均疑似特徴点数算出部、５は判定処理
部、６は登録部、７は表示部、８は照合処理部、９は多
値画像取込部、１０は二値画像変換部、１１は細線化部
である。指紋撮像部１は、既に知られいてる各種の構成
を適用できるものであり、通常は、指紋押捺面を光源に
よって照明し、押捺した指の表面の反射光をＣＣＤカメ
ラ等によって撮像する構成を備えている。

【００１９】又画像処理部２は、指紋撮像部１からの指
紋画像を多値画像取込部９により多値レベルにディジタ
ル化し、二値画像変換部１０により二値化する。そし
て、二値化された指紋画像を細線化部１１により細線化
する。例えば、二値画像を、３×３画素のマスクを用い
て、中心の注目画素に対する隣接画素について連続か否
かの判定処理によって、図６，図７，図８の（Ｂ）に示
すように、指紋の隆線を１画素程度の線に変換する。

【００２０】又特徴点検出部３は、細線化された指紋画
像について、所定の画素数がそれぞれ連続する分岐点、
又は所定の画素数の間隔がある端点を正規特徴点として
検出し、その条件以外の分岐点や端点を疑似特徴点とし
て検出する。この場合の処理も、例えば、前述の３×３
画素のマスクを用いて、中心の注目画素に対する隣接画
素について連続か分岐かの判定処理によって、それぞれ
の特徴点を検出することができる。

【００２１】又平均疑似特徴点数算出部４は、特徴点検
出部３による正規特徴点をほぼ中心とした登録窓、例え
ば、図６の（Ｂ）の細線化画像の中の四角形に示す登録
窓について、疑似特徴点、例えば、図６の（Ｃ）のＰ１
〜Ｐ４に示す疑似特徴点を計数し、全登録窓についての
疑似特徴点数を加算し、登録窓数によって除算すること
により、登録窓の平均疑似特徴点数を求める。

【００２２】判定処理部５は、平均疑似特徴点数が閾
値、例えば、５以下ならば指紋画像が良好と判定する。
例えば、図６の（Ｃ）の登録窓内の疑似特徴点数は４で
あり、平均疑似特徴点数も４であるとすると、閾値以下
となるから、この場合の図６の（Ａ）の指紋画像は画質
が良好と判定し、登録部６にその指紋を登録する。この
場合の登録は、正規特徴点を含む登録窓の座標情報と、
登録窓内の２値画像が登録される。又登録部６は、半導
体集積回路メモリや磁気ディスク装置等の各種の記憶装
置を適用することができる。

【００２３】又表示部７は、液晶表示装置や陰極線管表
示装置等により構成することが可能であり、前述の平均
疑似特徴点数を表示するか、或いは平均疑似特徴点数が
多い程、指紋画像の画質が悪いことを示すから、画質を
表す数値に変換して表示することができる。登録可能か
否かの情報を含めて表示することができる。又判定処理
部５に於いて、平均疑似特徴点数が閾値を超えた場合、
他の指による登録を行うように表示することができる。
又最良指の指紋を登録する場合は、その最良指を登録指
として表示することができる。

【００２４】又照合処理部８は、登録部６に指紋を登録
した後、指紋撮像部１によって撮像した指紋と登録され
た指紋とを照合し、照合一致の場合に、本人確認と判定
する処理を行うものであり、各種のセキュリティ装置に
適用することができる。なお、前述の各部の機能は、各
部の個別の構成によって実現するか、又はメモリやプロ
セッサの演算処理機能によって実現することができる。

【００２５】図２は本発明の実施例の指紋登録処理のフ
ローチャートであり、ｎは登録操作の指の本数を示し、
例えば、１本目は０，２本目は１，３本目は２となる。
又ｍ〔〕は平均疑似特徴点数を記憶するメモリのアド
レスであり、例えば、１本目の指の平均疑似特徴点数を
記憶するアドレスをｍ

〔０〕とし、２本目の指の平均疑
似特徴点数を記憶するアドレスをｍ〔１〕とする。

【００２６】先ず、ｎ＝０とし（Ａ１）、指紋押捺か否
かを判定し（Ａ２）、押捺ありの場合は、平均疑似特徴
点数算出部４（図１参照）により登録窓内の平均疑似特
徴点数を算出する（Ａ３）。この平均疑似特徴点数をメ
モリのアドレスｍ

〔０〕に格納する。そして、判定処理
部５に於いて、平均疑似特徴点数が閾値以下であるか否
かを判定する（Ａ５）。平均疑似特徴点数が閾値以下の
場合は、指紋画像が良好と判定して、本登録を行う（Ａ
７）。或いは、本登録前に、仮登録と、照合処理（Ａ１
５）とを行って、照合一致の場合に本登録とすることが
できる。

【００２７】又平均疑似特徴点数が閾値を超えた場合、
平均疑似特徴点数を表示部７に表示する（Ａ８）。この
場合、前述のように、平均疑似特徴点数をそのまま数値
として表示するか、又画質を示すパーセンテージ等によ
って表示することができる。又その表示に伴って、別指
登録指示が行われたか否かを判定し（Ａ９）、別指登録
指示が行われた場合は、登録操作の指の本数ｎを＋１と
して格納し、ステップ（Ａ２）に移行する。

【００２８】又全指についての登録の繰り返しが終わっ
た場合等に於いて、別指登録指示がないことになるか
ら、その場合は、最良指登録指示の有無を判定し（Ａ１
０）、最良指登録指示があれば、最良指選択処理を行う
（Ａ１１）。この最良指選択処理によって選択された最
良指の指紋が登録される。

【００２９】又最良指登録指示がない場合は、強制登録
指示の有無を判定する（Ａ１２）。即ち、全指の指紋に
ついての平均疑似特徴点数が閾値を超えている場合に、
希望する指を指定して強制登録指示を行うことができ、
その場合は、指定された指の指紋を登録する。この場
合、従来例と同様に、仮登録と、指紋押捺による照合と
を行い、仮登録指紋と押捺指紋との照合一致の場合に本
登録（Ａ７）に移行し、照合不一致の場合は登録を拒否
することができる。又強制登録指示がなければ、強制終
了指示の有無を判定し（Ａ１３）、指示があれば強制終
了とし、強制終了指示がなければステップ（Ａ９）に移
行する。

【００３０】図３は本発明の実施例の登録窓内平均疑似
特徴点数算出のフローチャートであり、指紋撮像部１か
らの画像信号を、画像処理部２の多値画像取込部９によ
り多値ディジタル信号に変換して取込み（Ｂ１）、二値
画像変換部１０により二値画像変換し（Ｂ２）、細線化
部１１により前述のようにマスク処理等によって細線化
処理を行い（Ｂ３）、特徴点検出部３に於いて、細線化
画像を基に、特徴点抽出（Ｂ４），疑似特徴点検出（Ｂ
５），登録用正規特徴点抽出（Ｂ６）等の処理を行う。

【００３１】次に、平均疑似特徴点数算出部４に於い
て、正規特徴点をほぼ中心とした登録窓内の疑似特徴点
数を計数し（Ｂ７）、全登録窓内の疑似特徴点数の合計
を求め（Ｂ８）、登録窓数で除算して平均疑似特徴点数
を算出する（Ｂ９）。このような演算処理は、既に知ら
れている加算とシフトとの演算の組合せによって高速で
実行することが可能である。

【００３２】図４は本発明の実施例の最良指選択処理の
フローチャートであり、図２のステップ（Ａ１１）の詳
細を示すものである。又ｎ_tは最良指を選択する時に用
いるカウンタの内容、ｍ_tは平均疑似特徴点数を示す。
登録窓内の平均疑似特徴点数が閾値を超え、且つ別指登
録指示がない場合に於いて、ｎ_t＝０（Ｃ１）とし、そ
れによって、ｍ_t＝ｍ

〔０〕として（Ｃ２）、１本目の
指の平均疑似特徴点数ｍ_tを読出し、ｍ_t＞ｍ〔ｎ_t〕
か否かを判定する（Ｃ３）。

【００３３】そして、ｍ_t＞ｍ〔ｎ_t〕の場合は、ｍ_t
←ｍ〔ｎ_t〕とし（Ｃ４）、ｎ_t＝ｎか否かを判定する
（Ｃ５）。又ｍ_t＞ｍ〔ｎ_t〕でない場合もｎ_t＝ｎか
否かを判定する。そして、ｎ_t＝ｎの場合は、ｎ_tで示
される指を最良指として登録処理を行う（Ｃ７）。又ｎ
_t≠ｎの場合は、ｎ_tをカウントアップし（Ｃ６）、ス
テップ（Ｃ３）に移行する。それによって、全指につい
ての平均疑似特徴点数の最小の指を、指紋画像としては
満足すべきものではないが、一応の最良指として選択
し、その最良指の指紋を登録する。この場合、最良指に
ついて表示部７に指名や指番号を表示し、指紋登録操作
者に通知することができる。それにより、指紋照合を行
う場合に、選択された最良指を押捺すれば良いことにな
る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、指紋登
録時に、登録窓内の平均疑似特徴点数を求め、指紋画像
の画質が良好な場合は、平均疑似特徴点数が少なく、画
質が不良な場合は多くなるから、指紋画像の良否を数値
で表現することが可能となり、これに基づいて、閾値以
下ならば登録可能の指紋画像と判定することができ、日
時の経過によっても、登録指紋と押捺指紋との照合一致
の確率の低下が発生しない利点がある。

【００３５】又複数の指についての登録操作を行った場
合に総て平均疑似特徴点数が閾値を超えるような指紋画
像が不良な場合でも、平均疑似特徴点数の最小の指を最
良指として選択し、この最良指の指紋を登録することが
できるから、ひび割れやしわ等が多い指紋について、そ
の中の最良の指を自動的に選択することにより、指紋照
合の適用範囲の拡大と正確さとを図ることができる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の指紋照合装置の説明図であ
る。

【図２】本発明の実施例の指紋登録処理のフローチャー
トである。

【図３】本発明の実施例の登録窓内の平均疑似特徴点数
算出のフローチャートである。

【図４】本発明の実施例の最良指選択処理のフローチャ
ートである。

【図５】従来例の指紋登録のフローチャートである。

【図６】正規特徴点と疑似特徴点との説明図である。

【図７】指紋画像と細線化画像との説明図である。

【図８】指紋画像と細線化画像との説明図である。

【符号の説明】

１指紋撮像部２画像処理部３特徴点検出部４平均疑似特徴点数算出部５判定処理部６登録部７表示部８照合処理部９多値画像取込部１０二値画像変換部１１細線化部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】指紋撮像部により撮像した指紋の正規特
徴点及び疑似特徴点を検出し、前記正規特徴点をほぼ中
心とした登録窓内の前記疑似特徴点を計数し、全登録窓
内の疑似特徴点数の合計から登録窓内の平均疑似特徴点
数を求め、該平均疑似特徴点数が閾値以下の時に、前記
指紋の登録処理を行うことを特徴とする指紋登録方法。
【請求項２】前記登録窓内の平均疑似特徴点数が閾値
を超えた時に、別指登録指示を行い、前記登録窓内の平
均疑似特徴点数が閾値以下の指紋が得られるまで、順次
指を変更して登録処理を行うことを特徴とする請求項１
記載の指紋登録方法。
【請求項３】前記登録窓内の平均疑似特徴点数が閾値
を超えた時に、別指登録指示を行い、各指の指紋につい
て、前記登録窓内の平均疑似特徴点数が最小の指を最良
指として選択し、該最良指の指紋の登録処理を行うこと
を特徴とする請求項１記載の指紋登録方法。
【請求項４】指紋撮像部と、該指紋撮像部による撮像画像の細線化処理を行う画像処
理部と、該画像処理部からの細線化された画像から正規特徴点及
び疑似特徴点を検出する特徴点検出部と、前記正規特徴点をほぼ中心とした登録窓内の前記疑似特
徴点を計数して、全登録窓についての平均疑似特徴点数
を算出する平均疑似特徴点数算出部と、指紋を登録する登録部と、前記平均疑似特徴点数算出部からの前記平均疑似特徴点
数と閾値とを比較し、前記平均疑似特徴点数が前記閾値
以下の時に前記登録部に指紋登録を行う判定処理部と、前記平均特徴点算出部からの前記平均疑似特徴点数又は
該平均疑似特徴点数に対応した情報を表示する表示部
と、前記登録部に登録された指紋と前記指紋撮像部により撮
像された指紋とを照合する照合処理部とを備えたことを
特徴とする指紋照合装置。
【請求項５】前記判定処理部は、前記平均疑似特徴点
数が前記閾値を超えた時に、前記表示部に別指登録指示
の表示を行い、全指についての平均疑似特徴点数が前記
閾値を超えた時に、前記平均疑似特徴点数の最小の指を
最良指として選択し、該最良指の指紋を前記登録部に登
録する構成を備えたことを特徴とする請求項４記載の指
紋照合装置。