JP3033595B2 - 指紋画像登録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 指の指紋を登録するときの指紋画像登録方法に関し、 指紋登録時の照合率の向上と、誤照合率の減少を図る
ことを目的とし、 指紋センサと、指紋画像の特徴点を抽出する特徴抽出
部と、前記指紋センサにアナログデータを所定のしきい
値で２値化する画像入力部と、登録された指紋の指紋辞
書を格納する辞書メモリを有する指紋照合部を備えた指
紋登録照合装置において、前記指紋センサにより検出さ
れた指紋画像を、指紋画像内に特徴点を含んでおり、か
つ所定のしきい値より明るい小領域を検出したとき、前
記明るい小領域の画像データを前記指紋辞書の作成から
除外するようにして、前記指紋辞書に誤って特徴点とみ
なされた疑似特徴点を特徴点として選択されるのを防止
するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は指の指紋を登録する指紋画像登録方法に関す
る。

指紋の照合は個人の識別法の１つとして広く利用され
ている。指紋照合システムは、特に、重要施設への入室
管理に多く使用されている。通常、指紋照合システムは
指紋を画像として取り扱うので、指紋を画像データに変
換する入力装置と、登録した指紋データと入力された指
紋データを照合する指紋照合装置により構成される。

一方、指紋画像を登録する際に指の皮膚の状態で、指
紋隆線の間に汗が入り込み、あたかも指紋隆線がＨ字状
に分岐しているようなパターンを持つ指紋像が検出さ
れ、汗による「橋」が分岐点として登録される恐れがあ
る。これを誤ってその指紋の特徴点とみなさないように
することが重要である。

〔従来の技術〕

指紋登録照合装置は個人々々の指紋特徴点データを記
録した指紋辞書を格納する辞書メモリを有し、通常、格
納された特徴点データと入力された指紋の分岐点や端点
等の特徴点の分岐（座標位置）及びその形状の比較を行
い、一致しているか否で指紋の照合を行う。

第４、５図は指紋センサの要部構成図である。通常、
指紋画像入力装置（指紋センサ）は図示のように、ガラ
ス板43上に指41を置き指紋の凹凸パターンを検出するも
ので、指41をガラス板43の一面に押し当てると凸部は接
触するが凹部は接触しない。

ガラス板43を通して指を押し当てた平面に対し光を照
射すると光は指の表面と内部で反射散乱される。指の凹
部からの散乱光は一度空気中を通りガラス板43に入射す
るため、ガラス板43中を全反射し伝搬する成分が存在し
ない。

一方、凸部からの反射散乱光は指から直接ガラス板43
中に球面波として入射し、ミラー42で反射され、その一
部はガラス板中での全反射条件を満足し、ガラス板43中
を全反射を繰返しながら伝搬する。

この全反射成分を適当なレンズ44等の光学系で結像さ
せると撮像素子（例えば、CCD素子）45の受光面に凸部
の隆線パターンを得ることができる。しかし、この凸部
からの反射散乱光は球面波であるため、単一の球面レン
ズを用いて収差の少ない結像をさせる場合には第５図の
ように凸レンズ46の曲率中心に配置された開口絞り46が
必要になる。

第６図は指紋画像の局所領域分割の説明図である。図
示のように、指紋画像データをいくつかの領域（例え
ば、16個）に分割しそれぞれの分割領域毎に濃度平均値
を求める。

第７図は特徴点の決定の説明図であり、１〜６は指紋
の特徴点の窓である。

辞書メモリに登録された指紋と、入力された指紋の照
合に際してはこれらの窓と登録されたパターンを比較す
るが、先ず中心の窓に位置合わせし、各窓１〜６のの特
徴点パターンを登録された特徴点のパターンと比較す
る。

第８図は指紋画像の内の低品質な部分の説明図であ
る。本図は指紋間に汗による「橋」を含んだ指紋像であ
り、指が汗ばんでいる場合には指紋隆線間に汗が入り込
み、検出指紋像においてその部分はＨ字状の分岐点を持
つ指紋隆線として見なされる。この状態では図中の点線
の部分を指紋隆線の分岐点として指紋特徴点辞書に登録
される恐れがある。

第９図は従来の指紋登録方法の処理フローチャートで
ある。まず、第４、５図に示す指紋センサにより指紋多
値画像データが入力されると（ステップ１）、所定のし
きい値でスライスすることにより画像の２値化を行う
（ステップ２）。そして、第７図図示のような特徴点１
〜６と中心特徴点の抽出を行い（ステップ３）、辞書メ
モリにこれらの特徴点の登録を行う（ステップ４）。そ
して、特徴点の登録数が所定数Ｎに達するまで特徴点の
登録を行う（ステップ５）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように、指紋入力装置は指とガラス板の光学的
な接触を利用しているため、指の皮膚の汗ばんでいる部
分の指紋像は明るく、指紋隆線間の橋が多い指紋像とな
る。

従って、このような指紋の不良箇所を誤って特徴とみ
なし特徴抽出を行った場合には、このような疑似特徴点
を大量に含む指紋辞書が作成されることになる。このよ
うにして作成された指紋辞書を用いて照合を行った場合
には誤った照合が増加し照合率の低下を来すことにな
る。

本発明の目的は、指紋辞書の作成時に、指紋像の内、
汗による指紋隆線間の橋を誤って特徴点とみなすのを防
止し、特徴点辞書データの選択対象から除外することに
より、指紋辞書の中に疑似特徴点が含まれるのを防止
し、これにより指紋登録時の誤った照合の増大を防ぎ照
合率の向上を図ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、指紋センサと、指紋画像の特徴点を抽出す
る特徴抽出部と、前記指紋センサにアナログデータを所
定のしきい値で２値化する画像入力部と、登録された指
紋の指紋特徴点辞書を格納する辞書メモリを有する指紋
照合部を備えた指紋登録照合装置における指紋画像登録
方法であって、 前記指紋センサにより検出された指紋画像を複数の小
領域に分割し、指紋画像内に特徴点を含んだ所定のしき
い値より明るい小領域を検出したとき、前記明るい小領
域の画像データを前記指紋辞書の作成から除外するよう
にして、前記指紋辞書に誤って特徴点とみなされた疑似
特徴点を特徴点として選択されるのを防止するようにし
たことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明は、指紋データを画像処理する際に指紋データ
において所定のしきい値よりも明るい領域を検出した場
合、この明るい小領域を指紋辞書の作成対象領域から除
外するものである。

〔実施例〕

第１図は本発明を適用する指紋照合回路を含むシステ
ム構成図である。指紋入力部１は第４、５図に示す指紋
センサを有し、前述のように、指紋の隆線部分をガラス
板43とレンズ44を介してCCD素子45で受けアナログデー
タを出力する。画像入力部２は２値化回路と２値化メモ
リを有し、指紋のアナログデータを２値化してメモリに
格納する。照合回路部３は照合回路と辞書メモリを有
し、辞書メモリには既に登録された指紋を格納し、照合
回路は入力された２値化データと辞書メモリの内容を比
較し照合する。特徴抽出部４は細線化回路と細線化メモ
リを有し、入力された２値化データの細線化処理を行
う。

制御部６はCPUとワークメモリを有し、所定のプログ
ラムのもとに内部インタフェース５を介して画像入力部
２と照合回路部３と特徴抽出部４の動作制御を行う。

第２図は本発明の一実施例処理フローチャートであ
る。第４、５図に示す指紋センサから指紋画像データが
入力されると（ステップ１）、第６図に示すように指紋
画像データを複数の局所領域に分割する（ステップ
２）。そして、各領域毎に画像の明るさの平均値を求め
る（ステップ３）。次に、この画像データを２値化する
ためのしきい値（第２のしきい値）を各領域毎に決定す
る（ステップ４）。ここで、画像の明るさを判断するた
めに予め別個に第１のしきい値を決定しておく。

次に、予め決定された第１のしきい値と平均値から得
られた第２のしきい値の大小を比較し（ステップ５）、
第１のしきい値が第２のしきい値よりも小さいときは
（YES）、第１のしきい値により画像データを２値化す
るが（ステップ７）、第１のしきい値が第２のしきい値
よりも大きいときは（NO）、第２のしきい値が小さくな
る領域のアドレスをメモリに記憶する（ステップ６）。
このように対象領域のアドレスをメモリに記憶すること
により、切り出された画像がこのアドレスと一致した場
合は、この特徴点を指紋辞書の中に取り込まないように
し、新たに別の特徴点を選択する。

ステップ７において指紋画像が２値化されると、その
指紋画像データの細線化処理及び特徴点の抽出が行われ
（ステップ８）、さらにステップ８にて抽出した特徴点
がステップ５と同様に、第１のしきい値が第２のしきい
値より大きい関係にあるか否か判断し（ステップ９）、
第１のしきい値が第２のしきい値より明るさが小さいと
きは（YES）ステップ８に戻り特徴点の抽出を行い、第
１のしきい値が第２のしきい値より明るさが大きいとき
は（NO）、第２のしきい値が小さくなる小領域のアドレ
スを対象領域として記憶しておき、抽出された指紋特徴
点が前記対象領域のアドレスに存在している場合には抽
出特徴点を指紋辞書に登録せずに新たな別の特徴点につ
いて上記と同様な判定を行い適正であれば、特徴点の登
録を行い（ステップ10）、さらに特徴点の登録の数が所
定値Ｎよりも少ないときは（YES）、ステップ８に戻り
他の場所について細線化及び特徴点の抽出を行い（ステ
ップ11）、ステップ9,10を経た後に再度と登録数を判断
し所定数Ｎよりも大きければ登録処理を終了する。

第３図は本発明の他の実施例処理フローチャートであ
る。本処理では指紋画像データ全体の明るさの平均値を
求め（ステップ２）、前述の第２図の実施例では第１の
しきい値は予め決定しておいた値であるが、本実施例で
はこの平均値から第１のしきい値を決定する（ステップ
３）。そして、分割された領域を２値化するための第２
のしきい値を決定し（ステップ４）、第１のしきい値と
第２のしきい値の大小を比較する（ステップ５）。その
後のステップは第２図の実施例と同様なので説明を省略
する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、指紋辞書を作
成するときに、指紋画像の内の指紋隆線部分に汗による
橋が生じているような低品質の画像小領域部分を辞書デ
ータの選択対象から外すことにより、指紋辞書の中に疑
似特徴点が含まれることを防止し、これにより指紋登録
時に誤った照合の増加を防止して指紋照合率の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用するシステム構成図、 第２図は本発明の一実施例処理フローチャート、 第３図は本発明の他の実施例処理フローチャート、 第４図は指紋センサの要部構成図、 第５図は開口絞りを備えた指紋センサの要部構成図、 第６図は指紋画像の局所領域分割の説明図、 第７図は特徴点窓の説明図、 第８図は指紋画像の低品質部分の説明図、及び 第９図は従来の指紋登録方式の説明図である。 （符号の説明） １……指紋入力部、 ２……画像入力部、 ３……照合回路部、 ４……特徴抽出部、 ５……内部インタフェース、 ６……制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−213764（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−75824（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 15/62 G06K 9/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】指紋センサ（１）と、指紋画像の特徴点を
   抽出する特徴抽出部（４）と、前記指紋センサの多値画
   像データを所定のしきい値で２値化する画像入力部
   （２）と、登録する指紋の特徴情報としての指紋辞書を
   格納する辞書メモリを有する指紋照合部（３）を備えた
   指紋登録照合装置において、 前記指紋センサ（１）により検出された複数の小領域に
   分割したときの小領域画像内の画素の明るさの平均値を
   算出し、前記明るさの平均値に基づいて小領域の画像デ
   ータを２値化するための第２のしきい値を決定し、前記
   第２のしきい値と画像の明るさを判断するために予め設
   定された第１のしきい値とを比較し、前記第１のしきい
   値が前記第２のしきい値よりも明るさが大きいときは、
   前記第２のしきい値が小さくなる小領域のアドレスを対
   象領域として記憶しておき、抽出された指紋特徴点が前
   記対象領域のアドレスに存在している場合には前記抽出
   特徴点を前記指紋辞書に登録せずに、新たに別の特徴点
   を選択し、前記別の特徴点について、再度、前記第１の
   しきい値と第２のしきい値の明るさの大小関係を比較
   し、比較結果が適正であれば特徴点として登録する、こ
   とを特徴とする指紋画像登録方法。