JP3673650B2 - 指掌紋押捺装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指紋や掌紋等の人間の皮膚上にある隆線を電子化する指掌紋押捺装置に関し、特にネットワークを介し隆線の特徴点を使った照合システムの分散化技術における高機能指掌紋押捺装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関連する公知例に以下が挙げられる。
【０００３】
（１）田村 秀行編：コンピュータ画像処理：応用実践編第3巻、総研出版（199 2-10）
（２）水野 昇治：画像信号複合化装置、特開平6-141189号公報
（３）水野 昇治：画像信号符号化複合化装置、特開平6−14200号公報
（４）大菅 与志一：指紋画像の伝送装置、特開平07-57099号公報
文献（１）は、ローカルエリア・ネットワークにおける指紋画像の照合装置および照合方法について紹介している。
【０００４】
公知例（２）は、画像の局所が背景か否かに注目し、それぞれの領域にあった符号化した画像を効率的に複合化する方法を提案している。
【０００５】
公知例（３）は、画像変形を許さない細め処理の符号化方式を提案している。
【０００６】
公知例（４）は、リモート側で指紋のスケルトンパターンを抽出し、１００％復元性のある圧縮することにより、センタ側で伸長し特徴抽出しても、特徴抽出の劣化がない画像圧縮方式を提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ローカル側では得られる指掌紋などの隆線画像をセンタ側に転送するのみで、隆線画像やこの特徴量などを中央で集中管理する従来型の指掌紋照合装置の一般的な構成では、センタ側に特徴量抽出処理などの業務が集中し、照合処理を依頼したローカル側が照合結果を得るまでに時間がかかるという問題があった。
【０００８】
文献１では、照合装置の指紋画像入力部はローカルにありオープンネットワークを介して、多数の指紋入力部が存在する場合について言及していない。
【０００９】
公知例（２〜４）では、指紋画像を符号化圧縮処理するのみで伝送するため、照合ための前処理である特徴点（端点・分岐点）の検出処理がセンタに集中している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の指掌紋押捺装置は、上記課題を解決する手段として、ネットワークを介して通信する装置と、人体皮膚上の隆線を電子的に画像化する装置と、入力された画像を処理する計算機と、計算機の処理結果を表示する表示装置と、表示装置の表示座標を指定するポインティング装置とを持ち、入力された隆線画像から隆線紋様の特徴点を抽出する手段と、特徴点を使って個人照合する照合装置にネットワークを介して特徴点情報を転送する手段とを備えている。
【００１１】
さらに、犯罪捜査現場から採取された遺留指掌紋を電子化する装置を持ち、遺留指紋画像から隆線紋様の特徴点を抽出する手段を備えている。さらに、隆線紋様の特徴点抽出する手段において、隆線紋様を表示して、ポインティング装置により隆線の特徴点を指定する手段を備えている。
【００１２】
さらに、隆線画像を転送した照合装置で照合検索され得た複数の候補隆線画像を、ネットワークを介して受信する手段と、候補隆線画像と入力隆線画像を比較して表示する手段を備える。
【００１３】
さらに、遺留隆線画像と該遺留隆線画像から抽出した特徴点情報を登録するデータベースを有し、押捺された隆線画像より抽出した特徴点情報より該データベースを検索する手段と、該データベース検索の結果得た遺留隆線画像と該押捺隆線画像を比較して表示する手段と、該データベース検索の結果得た遺留隆線画像とその特徴点情報を該データベースから削除する手段とを備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
まず、本発明のネットワーク型指掌紋押捺装置の構成を（１）節で説明し、本発明の照合処理概要を（２）節で、登録処理概要を（３）節で説明する。（４）〜（８）で詳細に説明する。
【００１６】
（１）装置構成
まず、本発明の指掌紋押捺装置の装置構成を図１に示す。
【００１７】
指紋や掌紋などの人体皮膚上の隆線紋様を、直接、電子化する指掌紋画像入力装置（ライブスキャナ）101は、計算機102に接続されている。さらに、犯罪捜査現場から収集される遺留指紋や掌紋などの隆線紋様を電子化する装置（スキャナ）103も、計算機102に接続されている。
【００１８】
計算機102は、ライブスキャナやスキャナから入力された隆線画像や処理結果などを表示する装置（ディスプレイ）104、ディスプレイ上の座標を指示するマウスなどのポインティングデバイス105、ネットワーク110を介してデータの送受信を行う通信ポート106が接続されている。
【００１９】
ネットワーク110には、指紋や掌紋などの隆線紋様の特徴量情報のデータベース123と、指紋や掌紋などの隆線紋様画像のデータベース124とを持つサーバ計算機122が通信ポート121を介して接続されている。
【００２０】
（２）照合処理
従来の施設管理などに利用される一般的な個人識別システムは、個人識別情報を集中管理し、アクセス点では個人識別情報を入力するのみで、認証もセンタ側で集中して行っている。同じ様に、中央に集積された指掌紋データベースを持つ照合装置に、ライブスキャナやスキャナを各県の警察署に追加し、ネットワークに接続した構成の照合処理概要を図2に示す。
【００２１】
全国の警察署（ローカル）で採取される指掌紋などの隆線201や、捜査現場で採取された遺留指紋書類202は、ライブスキャナやスキャナでデジタル化処理203された隆線紋様画像を、ネットワーク210を介してセンタ側に転送される。
【００２２】
センタ側では、転送された隆線画像から特徴点（隆線の端点、および、分岐点など）を抽出処理221し、特徴量情報を得る。
【００２３】
この特徴量情報により特徴量情報データベースを照合検索223し、照合候補を絞り込む。絞り込んだ候補画像を指掌紋などの隆線画像データベースより呼び出し処理223する。転送された隆線画像と呼び出された候補画像とを比較表示し、目視確認により個人同定処理224を行う。この個人同定結果を転送元に返送し、結果を確認する（231）。
【００２４】
図２の構成では、全国の警察署で採取される指掌紋画像に対し、センタ側での特徴抽出業務、および、目視確認業務がセンタに集中し、照合結果を得るまで時間がかかる。
【００２５】
続いて、本発明の指掌紋押捺装置を全国の警察署に導入した場合の処理概要例を図３に示す。
【００２６】
全国の警察署(ローカル側)で採取される指掌紋などの隆線301や、捜査現場で採取された遺留指紋書類302は、ライブスキャナやスキャナでデジタル化処理303される。
【００２７】
デジタル処理された隆線画像から特徴点（隆線の端点、および、分岐点など）を抽出処理304し、特徴量情報を得る。
【００２８】
抽出された特徴量情報と隆線画像を、ネットワーク310を介してセンタ側に転送する。
【００２９】
センタ側では、転送された特徴量情報により特徴量データベースを照合検索322し、照合候補を絞り込む。絞り込んだ候補画像を隆線画像データベースより呼び出し処理323する。
【００３０】
転送された隆線画像と呼び出された候補画像とを比較表示し、目視確認により個人同定処理324を行う。
【００３１】
この個人同定結果を照合依頼元に返送し、この結果を受信した各県警察署の指掌紋押捺装置にて結果を確認する（331）。
【００３２】
さらに、目視確認による個人同定処理を各県の警察署に分散化した例を図４に示す。
【００３３】
図3同様、全国の警察署で採取される指掌紋などの隆線401や、捜査現場で採取された遺留指紋書類402は、ライブスキャナやスキャナでデジタル化処理403される。
【００３４】
デジタル処理された隆線画像から特徴点（隆線の端点、および、分岐点など）を抽出処理404し、特徴量情報を得る。
【００３５】
抽出された特徴量情報と隆線画像を、ネットワーク410を介してセンタに転送する。
【００３６】
センタ側では、転送された特徴量情報により特徴量データベースを照合検索422し、照合候補を絞り込む。
【００３７】
絞り込んだ候補画像を隆線画像データベースより呼び出し処理423する。
【００３８】
絞り込んだ候補画像をネットワーク410を介して照合依頼元に返送し、受信した隆線画像と候補画像とを比較表示し、目視確認により個人同定処理331を各県警察署で行う。
【００３９】
この個人同定結果を確認する（332）。
【００４０】
以上で述べた通り、本発明の指掌紋など隆線画像の照合処理では、特徴量抽出業務を中央に集中すること無く、ローカルな警察署に分散するため、個人照合時間を短縮できる。
【００４１】
さらに、目視確認による個人同定業務も、中央に集中せず、ローカルな警察署に分散するため、個人照合時間を短縮できる。
【００４２】
（３）登録処理
図５に中央に集積された指掌紋データベースに、ライブスキャナやスキャナを各県の警察署に追加してネットワークに接続した場合の指掌紋などの隆線画像の登録処理概要を示す。
【００４３】
全国の警察署（ローカル）で採取される指掌紋などの隆線501や、捜査現場で採取された遺留指紋書類502は、ライブスキャナやスキャナでデジタル化処理503された隆線紋様画像を、ネットワーク510を介してセンタ側に転送する。
【００４４】
センタ側では、転送された隆線画像から特徴点（隆線の端点、および、分岐点など）を抽出処理521し、特徴量情報を得る。
【００４５】
この特徴点情報を特徴量情報データベースに登録処理523する。
【００４６】
さらに転送された隆線画像を隆線画像データベースに登録処理524する。
【００４７】
図５の構成では、全国の警察署で採取される指掌紋画像に対し、特徴抽出業務がセンタ側に集中し、登録終了まで時間がかかる。
【００４８】
続いて、図6に本発明の指掌紋押捺装置を導入した場合の指掌紋などの隆線画像の登録処理概要を示す。
【００４９】
全国の警察署で採取される指掌紋などの隆線501や、捜査現場で採取された遺留指紋書類502は、ライブスキャナやスキャナでデジタル化処理503される。
【００５０】
デジタル処理された隆線画像から特徴点（隆線の端点、および、分岐点など）を抽出処理304し、特徴量情報を得る。
【００５１】
抽出された特徴量情報と隆線画像を、ネットワーク310を介してセンタ側に転送する。
【００５２】
センタ側では、転送された隆線画像を隆線画像データベースに登録処理624するとともに、転送された特徴量情報を特徴量データベースに登録処理623する。
【００５３】
以上で述べた通り、本発明の隆線画像の登録処理では、センタ側に特徴量抽出処理が集中せず、全国の警察署に分散されるため、登録処理の時間を短縮することができる。
【００５４】
（５）隆線紋様の特徴点
指紋や掌紋などの人体の皮膚上にある隆線紋様は、各人不同で、生涯不変の特徴がある。
【００５５】
この指紋や掌紋などの人体の皮膚上にある隆線紋様には、マニューシャと呼ばれる呼ばれる隆線の端点、および、分岐点を特徴点があり、この特徴を利用して人の同定を行われている。図７にこれらの特徴点の例を示す。
【００５６】
隆線紋様の分岐点を菱形印701で示し、端点を丸印711で示した。
【００５７】
図8に隆線紋様の特徴点の特徴情報の例を示す。
【００５８】
隆線画像の特徴点のID番号801、特徴点の端点か分岐点かを示す種類802、特徴点の位置情報を示すｘ座標803、および、ｙ座標804、特徴点の向き805、などの情報と、以上の情報を使った特徴点の相互関係と画像から得られる別の情報806などがある。
【００５９】
図９に特徴点の向き情報を示す。
【００６０】
特徴点の端点901に続く隆線方向と反対方向902、および、特徴点の分岐点911が分岐してできる内側の空間の方向の反対方向912を特徴点の向き情報とする。
【００６１】
（６）特徴点の抽出手段
隆線画像における特徴点の抽出アルゴリズムの例を図１０に示す。
【００６２】
ステップ1010：ライブスキャナまたはスキャナまたは記憶媒体より隆線画像を読み込む。
【００６３】
ステップ1020：しきい値処理により2値化し、隆線領域とそれ以外の領域を分離する。
【００６４】
ステップ1030：細線化処理する。
【００６５】
ステップ1040：特徴点の2値マスクを用意しておき、マスク処理により特徴点を抽出する。
【００６６】
ステップ1050：にせ特徴点の出現知識情報により、にせ特徴点を除去する。
【００６７】
ステップ1060：以上の処理で抽出された点を特徴点とする。
【００６８】
以上の処理で、にせ特徴点の出現知識としては、しわなどで切断された隆線により発生する特徴点は２つの対になる、などを利用しにせ特徴点を削除する。
【００６９】
図１１に特徴点指定手段の例を示す。
【００７０】
ディスプレイ1101上に表示された矢印状のアイコンを操作するポインティングデバイス1102で構成している。
【００７１】
このディスプレイ上に特徴点指定ウィンドウ1101は、
隆線画像を表示する領域1111、表示した画像を拡大表示選択するボタン1112、縮小奉じ選択するボタン1113、画面上の点指定モードを変更するボタン1114、隆線画像の情報画面を呼び出すボタン1115からなる。
【００７２】
画面上の点指定モードは、端点指定、分岐点指定、特徴点削除の3つからなる。
【００７３】
表示領域で指定された分岐点1121はひし形印で、端点1122は丸印でマーキングされる。
【００７４】
隆線画像情報表示画面を図１２に示す。
【００７５】
隆線画像情報表示ウィンドウ1201は、
採取方式を電子式、インク式、遺留から選択する選択リスト1202、
部位を右、左、？（不明）のどれかに選択し、さらに、指，掌，足裏，？（不明）のどれかに選択し、さらに指なら、親指，人差し指，中指，薬指，小指，？（不明）のどれかに選択し、さらに掌なら、掌紋，側掌，母指，四指平面，？（不明）のどれかに選択する各選択リスト1203、
指紋分類を渦状紋，右流蹄状紋，左流蹄状紋，弓状紋，その他のどれかに選択する選択リスト1204、
隆線画像を参照表示する画面を呼び出すボタン1211、ＩＤ情報を入力・参照表示する画面を呼び出すボタン1212、図８で示したような特徴量情報を表示する画面を呼び出すボタン1213、
照合装置にネットワークを介して隆線画像及び特徴量情報を転送し、照合検索を依頼するボタン1221、
照合装置にネットワークを介して隆線画像及び特徴量情報を転送し、登録処理を依頼するボタン1222、
隆線画像情報表示ウィンドウ1201を閉じるボタン1215から構成されている。
【００７６】
遺留された隆線情報を入力した場合など、部位選択では、適宜、不明を選択し、照合検索を依頼する。
【００７７】
以上で述べたような特徴点抽出手段を全国の警察署の指掌紋押捺装置に持つことで、センタ側に集中する特徴点抽出業務を分散するごとができる。
【００７８】
（７）画像比較の手段
センタ側の照合装置にて照合検索された候補画像の隆線画像比較手段の例を図13に示す。
【００７９】
隆線画像比較ウィンドウ1301は、ローカル側のライブスキャナまたはスキャナで得られた画像を表示するサブウィンドウ1302、センタ側での照合検索で得た複数の隆線画像を表示するサブウィンドウ1303、表示した隆線画像の拡大表示を指示するボタン1307、縮小表示を指示するボタン1308、隆線画像比較ウィンドウを閉じるボタン1305から構成されている。
【００８０】
ローカルのライブスキャナまたはスキャナで選られた画像を表示するサブウィンドウ1302は、ライブスキャナまたはスキャナまたは記憶媒体から画像の読み込みを指示するボタン1321、隆線画像の拡大表示領域1322、隆線画像の全体表示領域1323、から構成されている。
【００８１】
拡大表示領域が全体のどの位置を表示しているか矩形領域1324にて示す。拡大表示領域では、スクロールバー1325にて表示エリアを平行移動する。
【００８２】
センタ側の照合検索で得た複数の隆線画像を表示するサブウィンドウ1303は、検索画像の各種情報（ＩＤ情報、特徴情報、など）を表示する画面呼び出しを指定するボタン1331、次の候補画像に切り替えを指定するボタン1337、隆線画像の拡大表示領域1332、隆線画像の全体表示領域1333、から構成されている。
【００８３】
拡大表示領域が全体のどの位置を表示しているか矩形領域1334にて示す。
【００８４】
拡大表示領域では、スクロールバー1335にて表示エリアを平行移動する。
【００８５】
以上で述べた画像比較手段を持つことで、中央に集中していた照合検索結果の目視による個人同定確認業務を、全国の警察署に分散することができ、この結果、照合時間を短縮することができる。
【００８６】
（８）関係者指掌紋の振るい落とし
犯罪捜査現場から得られる遺留隆線画像には、犯罪に関係ない現場で生活している関係者の隆線画像を多数含まれている。これらの関係者隆線画像を振るい落とし、容疑者の指紋のみを抽出する手段を説明する。
【００８７】
テンポラリで隆線特徴量データベースを作成し、遺留隆線画像をこのデータベースに登録し、続いて関係者の隆線画像の特徴量で検索し、検索された画像をデータベースから削除していき、関係者全員の隆線画像に適用して、データベースに残った遺留隆線を容疑者の隆線画像とする。
【００８８】
図１４に遺留隆線画像の登録の流れ図を示す。
【００８９】
ステップ1410：遺留隆線画像を入力する。
【００９０】
ステップ1420：ステップ1410で入力された遺留隆線画像から特徴点を抽出して特徴量情報を求める。
【００９１】
ステップ1430：ステップ1420で求めた特徴量情報をテンポラリの特徴量データベース1440に登録する。
【００９２】
図１５に押捺隆線画像による検索・削除の流れ図を示す。
【００９３】
ステップ1510：関係者の隆線画像を押捺入力する。
【００９４】
ステップ1520：ステップ1510で入力された押捺隆線画像から特徴点を抽出し、特徴量情報を求める。
【００９５】
ステップ1530：ステップ1520で求めた特徴量情報で、遺留隆線画像を登録したテンポラリの特徴量データベース1540を検索する。
【００９６】
ステップ1550：ステップ1530の検索の結果、候補画像が無ければステップ1510に戻り、あれば、1560に進む。
【００９７】
ステップ1560：ステップ1510で入力された隆線画像とステップ1530の検索の結果得た候補画像を図１３のように画像比較し、確認する。
【００９８】
ステップ1570：ステップ1560の結果、同定されなければ、ステップ1510に戻る。同定されれば、ステップ1580に進む。
【００９９】
ステップ1580：ステップ1570で同定された候補画像のデータをテンポラリの特徴量データベース1540から削除する。
【０１００】
以上のように処理フローで、遺留隆線画像から現場関係者の隆線画像を振るい落とすことができる。また、現場関係者の押捺した隆線画像が不揮発性の記憶媒体に残されないため、現場関係者の抵抗感を減少することができる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上で詳細に説明した如く、本発明によれば、照合装置に集中している特徴点抽出業務を指掌紋押捺装置に分散することができ、業務効率改善できるという顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の指掌絞押捺装置構成の一例を示す図である。
【図２】現状の照合システムに指掌紋押捺装置を導入した場合の照合処理概要の一例図である。
【図３】本発明の隆線特徴点抽出機能を持つ指掌紋押捺装置を導入した場合の照合処理概要の一例を示す図である。
【図４】本発明の照合検索結果の画像比較機能をを持つ指掌紋押捺装置を導入した場合の照合処理概要の一例を示す図である。
【図５】現状の照合システムに指掌紋押捺装置を導入した場合の指掌紋登録処理概要の一例を示す図である。
【図６】本発明の隆線特徴点抽出機能を持つ指掌紋押捺装置を導入した場合の登録処理概要の一例を示す図である。
【図７】指紋や掌紋などの隆線紋様の特徴点の説明図である。
【図８】指紋や掌紋などの隆線画像の特徴点情報の一例を示す図である。
【図９】隆線の特徴点（端点、分岐点）の向き情報の説明図である。
【図１０】本発明の隆線の特徴点（端点、分岐点）の抽出アルゴリズム一例のフロー図である。
【図１１】本発明の隆線特徴点抽出手段の一例を示す図である。
【図１２】本発明の隆線情報の表示画面の一例を示す図である。
【図１３】本発明の照合候補画像との比較手段の一例を示す図である。
【図１４】本発明の遺留隆線画像のテンポラリ特徴量データベースへの登録処理フロー図である。
【図１５】本発明の押捺隆線画像によるテンポラリ特徴量データベースの検索・削除処理フロー図である。
【符号の説明】
101…指掌紋画像入力装置（ライブスキャナ）、 102…計算機、
103…遺留指紋読み取り機（スキャナ）、 104…ディスプレイ、
105…ポインティングデバイス、106…通信ポート、
110…ネットワーク、 121…通信ポート、122…サーバ計算機、
123…隆線特徴量データベース、124…画像データベース。

Claims (3)

1. 指掌紋押捺装置とネットワークを介して接続された管理装置とを有する指掌紋検索システムであって、
   前記指掌紋押捺装置は、
   指掌紋の隆線画像を入力する入力手段と、
   前記隆線画像を処理して特徴点情報を抽出する処理手段と、
   前記隆線画像および前記特徴点情報を格納する第１のデータベースと、
   前記特徴点情報を、ネットワークを介して接続された管理装置と通信する通信手段とを有し、
   前記管理装置は、
   前記指掌紋押捺装置から送信される隆線画像および特徴点情報を格納する第２のデータベースとを有し、
   前記指掌紋押捺装置は、
   前記入力手段を介して入力した、少なくとも１以上の隆線画像を有する第１の隆線画像と、前記処理手段により前記第１の隆線画像から抽出した第１の特徴量情報を前記第１のデータベースに登録し、
   前記入力手段を介して入力した第２の隆線画像から抽出した第２の特徴量情報に基づき、前記第１のデータベースを検索し、該第２の特徴量情報と前記第１の特徴量情報を比較し、
   比較の結果、前記第２の特徴量情報に対応する前記第２の隆線画像が、前記第１の特徴量情報に対応する前記第１の隆線画像のうちのいずれかであると同定された場合、該同定された隆線画像および特徴量情報を前記第１のデータベースから削除し、
   前記第１のデータベースに格納された前記第１の隆線画像および前記第１の特徴量情報のうちで削除されずに残された隆線画像および特徴量情報を、前記管理装置へ送信し、
   前記管理装置は、
   前記指掌紋押捺装置から送信された隆線画像および特徴量情報を前記第２のデータベースに登録することを特徴とする指掌紋検索システム。
2. 請求項１記載の指掌紋検索システムであって、
   前記第１の隆線画像は遺留隆線画像であり、第２の隆線画像は、関係者の隆線画像であることを特徴とする指掌紋検索システム。
3. 請求項１記載の指掌紋検索システムであって、
   前記指掌紋押捺装置は、
   さらに、前記入力した隆線画像を表示する表示手段と、該表示手段の表示画面上の位置を指定するポインティング手段を有し、
   前記ポインティング手段により、表示された隆線画像中の隆線の特徴点を指定し、
   前記指定された特徴点を、指掌紋の部位を選択する選択手段と、指掌紋の種類を選択する手段を用いて分類して登録可能であることを特徴とする指掌紋検索システム。

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