JP3742313B2 - 画像照合装置、画像照合方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指紋、鼻紋、虹彩、テクスチャパターンなどの周期性がある画像において、予め登録された画像と新たに入力された画像における類似の程度を評価して、新たに入力された画像が予め登録された画像と同一かどうかを判定する画像照合装置、画像照合方法、プログラム及び記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、様々な画像照合装置が知られている。例えば、文献「小林，”細線化画像パターンマッチングによる指紋照合”，電子情報通信学会論文誌（D-II），vo1.J79-D-II,no.3,pp.330-340,March1996. 」に記載された画像照合装置の１例である指紋照合装置では、画像そのものをパターンマッチングして、２枚の画像が同じ指紋画像であるか、異なる指紋画像であるかを判定している。図１７はこのようなパターンマッチングによる指紋照合装置の構成を示すブロック図である。この指紋照合装置は、画像入力装置１０９と、画像データベース２０９と、処理装置３０９とから構成される。
【０００３】
画像入力装置１０９は、自装置のセンサ上に置かれた指の指紋の凹凸をセンサで検出して、センサが出力した信号に対してアナログ／ディジタル変換と２値化などの画像処理を行う。画像入力装置１０９の出力は、指紋の凸部分を黒の輝度をもつ画素（黒画素）によって表し、指紋の凹部分を白の輝度をもつ画素（白画素）によって表す２値画像である。なお、指紋の凸部分を白画素、指紋の凹部分を黒画素としてもよい。ここで、画像入力装置１０９が出力する画像を検査画像と呼ぶ。
【０００４】
画像データベース２０９は、あらかじめ取得した指紋画像を登録データとして記憶している。ここで、画像データベース２０９が記憶している画像を登録画像と呼ぶ。
処理装置３０９は、画像入力装置１０９から出力された検査画像と画像データベース２０９から出力された登録画像とを比較照合して、２枚の画像が同じ指紋画像であるか、異なる指紋画像であるかを判定する。判定の精度（照合精度）を向上させるために、処理装置３０９は、変換手段２９と、照合手段３９と、最大一致率抽出手段５９と、判定手段６９とを備えている。
【０００５】
変換手段２９は、入力された登録画像の各画素を一定の変化量だけ平行移動（シフト）および回転させた登録画像を出力する。照合手段３９は、変換手段２９から出力された登録画像と画像入力装置１０９から出力された検査画像とにおいて、同一位置の画素ごとに輝度値を比較して、輝度値が一致する画素の数を予め設定された照合領域内で集計し、集計した一致画素数と登録画像の黒画素数から検査画像と登録画像の類似の程度（一致率）を求める。さらに、照合手段３９は、平行移動量が予め設定された範囲を外れるまで、変換手段２９による平行移動および回転と自身による比較照合とを繰り返させるために、変換手段２９に対して平行移動量４１８を出力する。
【０００６】
最大一致率抽出手段５９は、照合手段３９が出力した一致率４１９の中から最大値（最大一致率）４２０を求めて出力する。
判定手段６９は、最大一致率４２０とあらかじめ設定されたしきい値とを比較して、最大一致率４１９がしきい値以上である場合には同じ指紋画像と判定し、最大一致率４１９がしきい値より小さい場合には異なる指紋画像と判定する。
【０００７】
図１８は図１７の指紋照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。まず、画像入力装置１０９は、センサ上に置かれた指の指紋を検出して、検査画像を生成する（ステップＳ５１）。処理装置３０９は、画像入力装置１０９から検査画像が入力され（ステップＳ５２）、画像データベース２０９から登録画像が入力されると（ステップＳ５３）、変換手段２９によって登録画像を平行移動及び回転させながら（ステップＳ５４）、変換手段２９から出力された登録画像と画像入力装置１０９から出力された検査画像とを照合手段３９で比較照合して一致率４１９を求める（ステップＳ５５）。
【０００８】
そして、処理装置３０９は、一致率４１９の中から最大一致率４２０を最大一致率抽出手段５９によって求める（ステップＳ５６，Ｓ５７）。処理装置３０９は、平行移動量が予め設定された範囲を外れるまで（ステップＳ５８においてＮＯ）、前記平行移動と比較照合とを繰り返す。最後に、処理装置３０９の判定手段６９は、最大一致率４２０がしきい値以上である場合には（ステップＳ５９においてＹＥＳ）同じ指紋画像と判定し、最大一致率４２０がしきい値より小さい場合には異なる指紋画像と判定する。なお、変換手段２９の処理は、登録画像を対象とする代わりに、検査画像を対象として実行されることもある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１９に、図１７の指紋照合装置によって登録画像と検査画像を比較照合する様子を示す。従来の指紋照合装置では、判定指標として用いる最大一致率を一致画素数から求めるため、検査画像の全画素数に対する黒画素数の割合を一定にする必要がある。例えば、全画素数に対する黒画素数の割合を５０％に設定したとき、同じ指から取得した指紋画像同士の照合（本人照合）における最大一致率は理想的には１００％であるが、実際は位置ずれなどが原因で低下し１００％を下回る。これに対して、異なる指から取得した指紋画像同士の照合（他人照合）における最大一致率は、理想的には５０％程度の値となる。
【００１０】
しかしながら、従来の指紋照合装置では、同一位置・同一輝度の画素であれば、本人照合の場合であっても他人照合の場合であっても、一致画素として評価する。このため、指紋のように似通ったパターンが存在する画像の照合では、他人照合の場合の最大一致率が５０％を大きく上回ってしまい、本人照合と他人照合との間で最大一致率の差が小さくなることがある。以上の理由から、従来の指紋照合装置では、同じ指紋画像であるか、異なる指紋画像であるかを判定するためのしきい値設定が困難となり、照合精度が低下するという問題点があった。この問題は、指紋照合装置以外の他の画像照合装置についても同様に発生する。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、照合精度を向上させることができる画像照合装置、画像照合方法、プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像照合装置は、第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行し、収縮処理前及び収縮処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手段（１０）と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手段（２０）と、前記画像処理手段の毎回の処理毎に、前記収縮処理前又は前記収縮処理後の第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率（４０３）を求める第１の照合手段（３０）と、前記第１の変換手段の毎回の処理毎に、前記第１の照合手段が前記画像処理手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均（４０４）を求める演算手段（４０）と、この演算手段が前記第１の変換手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求める抽出手段（５０）と、この抽出手段から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手段（６０）とを備えるものである。
また、本発明の画像照合装置は、第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行し、膨張処理前及び膨張処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手段（１１）と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手段（２０）と、前記画像処理手段の毎回の処理毎に、前記膨張処理前又は前記膨張処理後の第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率（４０３）を求める第１の照合手段（３１）と、前記第１の変換手段の毎回の処理毎に、前記第１の照合手段が前記画像処理手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均（４０４）を求める演算手段（４０）と、この演算手段が前記第１の変換手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求める抽出手段（５０）と、この抽出手段から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手段（６０）とを備えるものである。
【００１２】
また、本発明の画像照合装置は、第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行し、収縮処理前及び収縮処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手段（１０）と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手段（２０）と、前記画像処理手段から出力される前記収縮処理前及び前記収縮処理後の第１の画像を記憶する第１の記憶手段（９０）と、この第１の記憶手段に記憶された第１の画像毎に、この第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率（４０３）を求める第１の照合手段（３２）と、前記第１の変換手段の毎回の処理毎に、前記第１の照合手段が前記第１の画像毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均（４０４）を求める演算手段（４０）と、この演算手段が前記第１の変換手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求める抽出手段（５０）と、この抽出手段から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手段（６０）とを備えるものである。
また、本発明の画像照合装置は、第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行し、膨張処理前及び膨張処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手段（１１）と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手段（２０）と、前記画像処理手段から出力される前記膨張処理前及び前記膨張処理後の第１の画像を記憶する第１の記憶手段（９０）と、この第１の記憶手段に記憶された第１の画像毎に、この第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率（４０３）を求める第１の照合手段（３２）と、前記第１の変換手段の毎回の処理毎に、前記第１の照合手段が前記第１の画像毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均（４０４）を求める演算手段（４０）と、この演算手段が前記第１の変換手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求める抽出手段（５０）と、この抽出手段から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手段（６０）とを備えるものである。
【００１３】
また、本発明の画像照合装置は、第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行して前記第１の画像を複数の荷重領域に分割するか、あるいは第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行して前記第１の画像を複数の荷重領域に分割し、パターンの中心線に近い前記荷重領域ほど重みが大きくなるように前記第１の画像の画素毎に付与された重みを示すデータと、前記第１の画像とを記憶する画像蓄積手段（２０１）と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手段（２０）と、この第１の変換手段の毎回の処理毎に、前記第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して、前記重みに基づく重み付け平均演算により一致率（４０３）を求める第１の照合手段（３６）と、この第１の照合手段が前記第１の変換手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求める抽出手段（５０）と、この抽出手段から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手段（６０）とを備えるものである。
【００１４】
また、本発明の画像照合装置の１構成例は、第１の初期位置にある前記第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第２の変換手段（２１）と、この第２の変換手段の毎回の処理毎に、前記第２の変換手段から出力される第２の画像と前記第１の画像とを比較照合して一致率（４０７）を求める第２の照合手段（３３）と、この第２の照合手段から出力された一致率が最大となるとき、前記第１の初期位置から現在位置までの前記第２の画像の平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度の両方を記憶する第２の記憶手段（９１）とをさらに備え、前記第１の変換手段（２２）は、前記第２の記憶手段で記憶された平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を前記第１の初期位置に加えた位置を第２の初期位置として、この第２の初期位置に前記第２の画像を移動させた上で、この第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を実行するものである。
また、本発明の画像照合装置の１構成例は、前記第１の変換手段に予め設定される範囲を、前記第２の変換手段に予め設定される範囲よりも小さくするものである。
また、本発明の画像照合装置の１構成例は、前記第２の変換手段が前記第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を、前記第１の変換手段が前記第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度よりも大きくするものである。
また、本発明の画像照合装置の１構成例は、前記第２の照合手段が一致率を求める照合領域の面積を、前記第１の照合手段が一致率を求める照合領域の面積よりも小さくするものである。
【００１５】
また、本発明の画像照合方法は、第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行し、収縮処理前及び収縮処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、前記画像処理手順の毎回の処理毎に、前記収縮処理前又は前記収縮処理後の第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記画像処理手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とを実行するようにしたものである。
また、本発明の画像照合方法は、第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行し、膨張処理前及び膨張処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、前記画像処理手順の毎回の処理毎に、前記膨張処理前又は前記膨張処理後の第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記画像処理手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とを実行するようにしたものである。
【００１６】
また、本発明の画像照合方法は、第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行し、収縮処理前及び収縮処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、前記収縮処理前及び前記収縮処理後の第１の画像をメモリに格納する第１の記憶手順と、この第１の記憶手順で記憶された第１の画像毎に、この第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記第１の画像毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とを実行するようにしたものである。
また、本発明の画像照合方法は、第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行し、膨張処理前及び膨張処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、前記膨張処理前及び前記膨張処理後の第１の画像をメモリに格納する第１の記憶手順と、この第１の記憶手順で記憶された第１の画像毎に、この第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記第１の画像毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とを実行するようにしたものである。
【００１７】
また、本発明の画像照合方法は、第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行して前記第１の画像を複数の荷重領域に分割するか、あるいは第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行して前記第１の画像を複数の荷重領域に分割し、パターンの中心線に近い前記荷重領域ほど重みが大きくなるように前記第１の画像の画素毎に付与された重みを示すデータと、前記第１の画像とをメモリに格納する画像蓄積手順と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、この第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して、前記重みに基づく重み付け平均演算により一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、この抽出手順から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とを実行するようにしたものである。
【００１８】
また、本発明の画像照合方法の１構成例は、各手順の前に、第１の初期位置にある前記第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第２の変換手順と、この第２の変換手順の毎回の処理毎に、前記第２の変換手順から出力される第２の画像と前記第１の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第２の照合手順と、この第２の照合手順から出力された一致率が最大となるとき、前記第１の初期位置から現在位置までの前記第２の画像の平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度の両方をメモリに格納する第２の記憶手順とを実行し、前記第１の変換手順は、前記第２の記憶手順で記憶された平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を前記第１の初期位置に加えた位置を第２の初期位置として、この第２の初期位置に前記第２の画像を移動させた上で、この第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を実行するようにしたものである。
また、本発明の画像照合方法の１構成例は、前記第１の変換手順で予め設定される範囲を、前記第２の変換手順で予め設定される範囲よりも小さくするようにしたものである。
また、本発明の画像照合方法の１構成例は、前記第２の変換手順で前記第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を、前記第１の変換手順で前記第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度よりも大きくするようにしたものである。
また、本発明の画像照合方法の１構成例は、前記第２の照合手順で一致率を求める照合領域の面積を、前記第１の照合手順で一致率を求める照合領域の面積よりも小さくするようにしたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明では、第１の画像と第２の画像の位置ずれを補正するために第１の画像を平行移動、回転または平行移動及び回転させる処理と、この処理後の第１の画像と第２の画像とを比較照合して類似の程度（一致率）を求める処理とを繰り返す中で、第２の画像を画像処理によって収縮又は膨張させながら比較照合し、求めた一致率を平均する点が従来の画像照合装置とは異なる。
【００２０】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態として画像が指紋である場合について述べる。図１は、本発明の第１の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。この画像照合装置は、画像入力装置１００と、画像データベース２００と、処理装置３００とから構成される。
【００２１】
画像入力装置１００は、自装置のセンサ（不図示）上に置かれた指の指紋の凹凸をセンサで検出して、このセンサが出力した信号に対してアナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）や２値化などの画像処理を行う。画像入力装置１００の出力は、指紋の凸部分を黒の輝度をもつ画素（黒画素）によって表し、指紋の凹部分を白の輝度をもつ画素（白画素）によって表す２値画像である。なお、指紋の凸部分を白画素、指紋の凹部分を黒画素としてもよい。以下、画像入力装置１００が出力する画像を検査画像と呼ぶ。
【００２２】
画像入力装置１００は、ＬＳＩチップ上に２次元状に配置された小さなセンスユニットの電極と絶縁膜を介して触れた指の皮膚との間に形成される静電容量を検出して、指紋の凹凸パターンを感知する容量検出形指紋センサと、このセンサの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力データに対して２値化などの画像処理を実行するプロセッサと、画像データを記憶する半導体メモリなどの記憶装置とから構成される。容量検出形指紋センサについては、例えば文献「M.Tartagni and R.Guerrieri,"A fingerprint sensor based on the feedback capacitive sensing scheme",IEEE J.Solid-State Circuits,vol.33,pp.133-142,Jan,1998」に記載されている。
【００２３】
画像データベース２００は、あらかじめ取得した指紋画像を登録データとして記憶している。この画像データベース２００は、ハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶装置によって構成される。以下、画像データベース２００が記憶している画像を登録画像と呼ぶ。
【００２４】
処理装置３００は、画像入力装置１００から出力された検査画像と画像データベース２００から出力された登録画像とを比較照合して、２枚の画像が同じ指紋画像であるか、異なる指紋画像であるかを判定する。判定の精度（照合精度）を向上させるために、処理装置３００は、画像処理手段１０と、変換手段２０と、照合手段３０と、演算手段４０と、最大一致率抽出手段５０と、判定手段６０とを備えている。従来例との違いは、画像処理手段１０と演算手段４０とを備える点である。このような処理装置３００は、プロセッサと半導体メモリなどの記憶装置とによって実現できる。
【００２５】
画像処理手段１０は、画像入力装置１００から出力された検査画像をパターンの中心線と直角の方向に例えば１画素分だけ細める収縮処理を繰り返し実行し、毎回の処理毎に収縮処理した検査画像を照合手段３０に出力する。収縮処理は、着目画素の近傍（４近傍または８近傍）に１画素でも白画素が存在すれば、着目画素を白画素にすることで実現することができる。
【００２６】
変換手段２０は、画像データベース２００から入力された登録画像の各画素を初期位置（画像データベース２００から入力された時点の位置）から後述する平行移動量指定信号４０２に従って一定量だけ平行移動（シフト）させた登録画像を出力する。この変換手段２０によるシフト動作を説明すると、まず登録画像に対して座標系を設定し、この座標系で決まる各画素の座標を平行移動するために一次変換し、最後に一次変換後の各画素の座標を基に画像を再構成することで、平行移動させた登録画像を生成する。
【００２７】
照合手段３０は、画像処理手段１０から出力された検査画像と変換手段２０から出力された登録画像とにおいて、同一位置の画素ごとに輝度値を比較照合して、輝度値が一致する黒画素の数を予め設定された第１の照合領域内で集計し、集計した一致画素数を登録画像の全黒画素数で割ることにより、検査画像と登録画像の類似の程度（一致率）４０３を求める。なお、一致画素数×２／（登録画像の全黒画素数＋検査画像の全黒画素数）を一致率４０３としてもよい。
【００２８】
また、照合手段３０は、検査画像中の最小線幅が０画素となって検査画像と登録画像の比較照合が不可能になるまで、画像処理手段１０による検査画像の収縮処理と自身による比較照合とを繰り返すために画像処理手段１０に対して検査画像催促信号４０１を出力する。さらに、照合手段３０は、初期位置から現在位置（変換手段２０による平行移動が行われた後の位置）までの登録画像の移動量が予め設定された範囲内である場合、登録画像の平行移動と一致率の算出とを再度実行するために、変換手段２０に対して登録画像の１回当たりの移動量を指定する平行移動量指定信号４０２を出力する。変換手段２０は、平行移動量指定信号４０２で指定された量だけ登録画像を平行移動させる。
【００２９】
演算手段４０は、収縮処理前及び収縮処理後の各検査画像と登録画像とを比較照合した結果である複数の一致率４０３の平均値（一致率平均）４０４を計算して出力する。最大一致率抽出手段５０は、演算手段４０が出力した一致率平均４０４の中から最大の一致率（最大一致率）４０５を求めて出力する。判定手段６０は、最大一致率４０５とあらかじめ設定されたしきい値とを比較して、最大一致率４０５がしきい値以上である場合には同じ指紋画像と判定し、最大一致率４０５がしきい値より小さい場合には異なる指紋画像と判定する。
【００３０】
図２に本実施の形態の画像照合装置の照合動作を示す。まず、画像入力装置１００は、センサ上に置かれた指の指紋を検出して、検査画像を生成する（ステップＳ１）。処理装置３００は、画像入力装置１００から検査画像が入力され（ステップＳ２）、画像データベース２００から登録画像が入力されると（ステップＳ３）、画像処理手段１０によって検査画像を記憶すると共に、変換手段２０によって登録画像を平行移動させる（ステップＳ４）。
【００３１】
照合手段３０は、画像処理手段１０から出力された検査画像と変換手段２０から出力された登録画像とを比較照合して、輝度値が一致する黒画素の数を予め設定された第１の照合領域内で集計し、一致率４０３を求める（ステップＳ５）。なお、ここでは照合手段３０から検査画像催促信号４０１が出力されていないので、画像処理手段１０は、画像入力装置１００から入力された検査画像を記憶して、そのまま出力するだけで、収縮処理は実施しない。
【００３２】
演算手段４０は、照合手段３０から出力された一致率４０３を記憶する（ステップＳ６）。次に、照合手段３０は、画像処理手段１０から出力された検査画像中の最小線幅が１画素以下かどうかを判定し（ステップＳ７）、１画素以下でない場合（２画素以上の場合）、検査画像を収縮処理させるべく画像処理手段１０に検査画像催促信号４０１を出力する。
【００３３】
検査画像催促信号４０１が入力されたとき、画像処理手段１０は、直前に記憶した検査画像に対して収縮処理を実行し、収縮処理後の検査画像を記憶すると共に、照合手段３０に出力する（ステップＳ８）。照合手段３０は、ステップＳ５の処理を再び実施して、収縮処理された検査画像と変換手段２０から出力された登録画像とから一致率４０３を求め、演算手段４０は、この一致率４０３を記憶する（ステップＳ６）。
【００３４】
こうして、収縮処理後の検査画像の最小線幅が０にならない限り、ステップＳ８，Ｓ５，Ｓ６の処理が繰り返され、収縮処理前及び収縮処理後の各検査画像と登録画像とを比較照合した結果である複数の一致率４０３が得られる。次に、直前のステップＳ８で画像処理手段１０から出力された検査画像の最小線幅が１画素以下である場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、演算手段４０は、記憶した複数の一致率４０３の平均値（一致率平均）４０４を計算して出力する（ステップＳ９）。
【００３５】
最大一致率抽出手段５０は、演算手段４０から出力された一致率平均４０４が最大値かどうかを判定し（ステップＳ１０）、最大値であればこの値を最大一致率４０５として記憶する（ステップＳ１１）。続いて、照合手段３０は、初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された範囲内かどうかを判定して（ステップＳ１２）、移動量が設定された範囲内であれば、画像処理手段１０に検査画像復元信号を出力すると共に、変換手段２０に平行移動量指定信号４０２を出力する。
【００３６】
検査画像復元信号が入力されたとき、画像処理手段１０は、検査画像を画像入力装置１００から入力された収縮処理前の状態に戻して記憶し、この検査画像を照合手段３０に出力する（ステップＳ１３）。変換手段２０は、平行移動量指定信号４０２で指定された量だけ登録画像を平行移動させる（ステップＳ４）。こうして、初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された範囲内である限り、ステップＳ１３，Ｓ４〜Ｓ１１の処理が繰り返される。
【００３７】
記憶している最大一致率４０５よりも演算手段４０から出力された一致率平均４０４が大きい場合には（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、この一致率平均４０４が新たな最大一致率４０５として記憶されることは言うまでもない（ステップＳ１１）。
【００３８】
登録画像の移動量が予め設定された範囲を超えたとき（ステップＳ１２においてＮＯ）、判定手段６０は、最大一致率４０５とあらかじめ設定されたしきい値とを比較して（ステップＳ１４）、最大一致率４０５がしきい値以上である場合には同じ指紋画像と判定し、最大一致率４０５がしきい値より小さい場合には異なる指紋画像と判定する。
【００３９】
従来の画像照合装置との違いは、画像処理手段１０による収縮処理と、照合手段３０による比較照合を繰り返して求めた線幅の異なる複数の検査画像に対応する一致率４０３を演算手段４０が平均して出力する点である。
【００４０】
図３は画像入力装置１００から出力された収縮処理前の検査画像と画像処理手段１０から出力された収縮処理後の検査画像の１例を示す模式図である。図３（ａ）は収縮処理前の検査画像、図３（ｂ）は図３（ａ）の検査画像に対して収縮処理を１回実施した後の検査画像、図３（ｃ）は図３（ａ）の検査画像に対して収縮処理を２回実施して線幅が１画素になったときの検査画像を示している。
【００４１】
図４は検査画像と登録画像とを比較照合する様子を示す模式図である。ただし、図４では、登録画像と図３（ａ）〜図３（ｃ）の各検査画像との間で行われる３回の比較照合を１回にまとめている。登録画像と検査画像とが登録画像の平行移動によって最適に位置合わせされたとき、一致率平均４０４が最大となり、最大一致率４０５が得られる。
【００４２】
ここで、同じ指から取得した指紋画像同士の照合（本人照合）の場合、登録画像と検査画像が最適に位置合わせされていると、前記一致画素数は、異なる指から取得した指紋画像同士の照合（他人照合）の場合に比べて大きくなる。特に、図４に示すように検査画像を収縮させて、登録画像と検査画像の重なりを小さくしていった場合には、本人照合と他人照合の間の一致画素数の差が拡大され、最大一致率４０５の差が拡大される。
【００４３】
すなわち、本人照合の場合、図３（ｃ）の検査画像と登録画像とが重なる画素については、登録画像と図３（ａ）〜図３（ｃ）の各検査画像との間で行われる３回の比較照合の全てにおいて輝度値の一致がそれぞれカウントされるので、輝度値の一致が同一の画素で計３回カウントされ、同様に図３（ｂ）の検査画像と登録画像とが重なる画素については、登録画像と図３（ａ）、図３（ｂ）の各検査画像との間で行われる２回の比較照合において輝度値の一致がそれぞれカウントされるので、輝度値の一致が計２回カウントされ、図３（ａ）の検査画像と登録画像とが重なる画素については、輝度値の一致が１回カウントされる。
【００４４】
したがって、この３回の比較照合の結果得られた一致率４０３を平均して最大一致率４０５（一致率平均４０４）を求めると、他人照合の場合の最大一致率４０５よりも大きくなる。このように、本実施の形態では、収縮処理した検査画像、特に心線に近い程度まで細めた検査画像と登録画像との一致の度合いが高くなるほど、最大一致率４０５が１００％に近づくようにしたので、本人照合と他人照合の間で最大一致率４０５の差を拡大することができ、照合精度を向上させることができる。
【００４５】
［第２の実施の形態］
図５は本発明の第２の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態と第１の実施の形態との違いは、処理装置３０１が、画像処理手段１０の代わりに画像処理手段１１を備え、照合手段３０の代わりに照合手段３１を備える点である。
【００４６】
画像処理手段１１は、細線化手段７０と膨張手段８０とから構成される。細線化手段７０は、画像入力装置１００から出力された検査画像を全ての場所で線幅１画素の心線となるように細める細線化処理を実行して、細線化処理した検査画像を膨張手段８０に出力する。細線化処理は、黒画素の集合内に着目したときに外側にある黒画素を黒画素の連結性（４連結または８連結）を保持しながら順に削除していく方法（Ｈｉｌｄｉｔｃｈ細線化）などによって実現することができる。
【００４７】
膨張手段８０は、細線化処理された検査画像をパターンの中心線と直角の方向に例えば１画素分だけ太める膨張処理を繰り返し実行し、毎回の処理毎に膨張処理した検査画像を照合手段３１に出力する。膨張処理は、着目画素の近傍（４近傍または８近傍）に１画素でも黒画素が存在すれば、着目画素を黒画素にすることで実現することができる。
【００４８】
図６は、本実施の形態の画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図であり、図２と同一の処理には同一の符号を付してある。ステップＳ１〜Ｓ３の処理は第１の実施の形態と全く同じである。細線化手段７０は、画像入力装置１００から出力された検査画像に対して細線化処理を実行し、細線化処理した検査画像を膨張手段８０に出力する（ステップＳ１５）。変換手段２０は、画像データベース２００から出力された登録画像を平行移動させる（ステップＳ４）。
【００４９】
照合手段３１は、画像処理手段１１（膨張手段８０）から出力された検査画像と変換手段２０から出力された登録画像とを比較照合して、第１の実施の形態と同様に一致率４０３を求める（ステップＳ５）。なお、ここでは照合手段３１から検査画像催促信号４０１が出力されていないので、膨張手段８０は、細線化手段７０から出力された細線化処理された検査画像を記憶して、そのまま出力するだけで、膨張処理は実施しない。
【００５０】
演算手段４０は、照合手段３１から出力された一致率４０３を記憶する（ステップＳ６）。次に、照合手段３１は、画像処理手段１１から出力された検査画像中の最小線幅が予め設定された画素数以上かどうかを判定し（ステップＳ１６）、設定画素数以上でない場合、検査画像を膨張処理させるべく画像処理手段１１に検査画像催促信号４０１を出力する。
【００５１】
検査画像催促信号４０１が入力されたとき、膨張手段８０は、直前に記憶した検査画像に対して膨張処理を実行し、膨張処理後の検査画像を記憶すると共に、照合手段３１に出力する（ステップＳ１７）。照合手段３１は、ステップＳ５の処理を再び実施して、膨張処理された検査画像と変換手段２０から出力された登録画像とから一致率４０３を求め、演算手段４０は、この一致率４０３を記憶する（ステップＳ６）。
【００５２】
こうして、膨張処理後の検査画像の最小線幅が設定画素数以上にならない限り、ステップＳ１７，Ｓ５，Ｓ６の処理が繰り返され、膨張処理前（細線化処理後）及び膨張処理後の各検査画像と登録画像とを比較照合した結果である複数の一致率４０３が得られる。次に、直前のステップＳ１７で画像処理手段１１から出力された検査画像の最小線幅が設定画素数以上である場合（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、演算手段４０は、第１の実施の形態と同様に一致率平均４０４を計算して出力する（ステップＳ９）。
【００５３】
ステップＳ１０，Ｓ１１の処理は第１の実施の形態と全く同じである。照合手段３１は、初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された範囲内かどうかを判定して（ステップＳ１２）、移動量が設定された範囲内であれば、画像処理手段１１に検査画像復元信号を出力すると共に、変換手段２０に平行移動量指定信号４０２を出力する。
【００５４】
検査画像復元信号が入力されたとき、膨張手段８０は、検査画像を細線化手段７０から入力された細線化処理後の状態に戻して記憶し、この検査画像を照合手段３１に出力する（ステップＳ１８）。変換手段２０は、平行移動量指定信号４０２で指定された量だけ登録画像を平行移動させる（ステップＳ４）。こうして、初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された範囲内である限り、ステップＳ４〜Ｓ６，Ｓ１６，Ｓ１７，Ｓ９〜Ｓ１１の処理が繰り返される。ステップＳ１４の処理は第１の実施の形態と全く同じである。
【００５５】
第１の実施の形態では、収縮処理前の検査画像の線幅が細い場合、線幅が太い場合に比べて収縮処理の実行回数が少なくなる。このため、比較照合の実行回数（収縮処理の実行回数＋１）を最適な値にすることができず、本人照合と他人照合の間で最大一致率４０５の差を十分に拡大することが難しくなる。
【００５６】
これに対して、本実施の形態では、検査画像をいったん細線化してから膨張処理によって太らせていくので、検査画像の線幅を比較照合にとって最適な太さに制御することができる。これにより、収縮処理前の検査画像の線幅が細い場合であっても、本人照合と他人照合の間で最大一致率４０５の差を十分に拡大することができ、照合精度を向上させることができる。
【００５７】
［第３の実施の形態］
図７は本発明の第３の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態と第１の実施の形態との違いは、処理装置３０２が、記憶手段９０を新たに備え、照合手段３０の代わりに照合手段３２を備える点である。
【００５８】
記憶手段９０は、画像処理手段１０から出力された収縮処理前及び収縮処理後の各検査画像を全て記憶し、検査画像の出力を促す検査画像催促信号４０１に応じて、記憶した検査画像を順次出力する。照合手段３２は、記憶手段９０から順次出力される収縮処理前及び収縮処理後の各検査画像と変換手段２０から出力される登録画像とを比較照合して、検査画像毎に一致率４０３を求める。
【００５９】
図８は、本実施の形態の画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図であり、図２と同一の処理には同一の符号を付してある。ステップＳ１，Ｓ２の処理は第１の実施の形態と全く同じである。処理装置３０２の画像処理手段１０は、画像入力装置１００から検査画像が入力されると、これを記憶すると共に出力し、記憶手段９０は、画像処理手段１０から出力された検査画像を記憶する（ステップＳ１９）。なお、画像処理手段１０から最初に出力される検査画像は、画像入力装置１００から入力された収縮処理されていない検査画像である。
【００６０】
続いて、画像処理手段１０は、直前に記憶した検査画像に対して収縮処理を実行し、収縮処理後の検査画像を記憶すると共に記憶手段９０に出力する（ステップＳ２０）。記憶手段９０は、画像処理手段１０から出力された収縮処理後の検査画像中の最小線幅が０画素かどうかを判定し（ステップＳ２１）、０画素でない場合（１画素以上の場合）、この検査画像を記憶する（ステップ１９）。こうして、収縮処理後の検査画像の最小線幅が０になるまで、ステップＳ１９，Ｓ２０の処理が繰り返され、収縮処理前及び収縮処理後の各検査画像が記憶手段９０に格納される。
【００６１】
次に、処理装置３０２は、画像データベース２００から登録画像が入力されると（ステップＳ３）、変換手段２０によって登録画像を平行移動させる（ステップＳ４）。照合手段３２は、検査画像を出力させるべく記憶手段９０に検査画像催促信号４０１を出力する。この検査画像催促信号４０１に応じて、記憶手段９０は、記憶している中から１枚の検査画像を照合手段３２に出力する。照合手段３２は、記憶手段９０から出力された検査画像と変換手段２０から出力された登録画像とを比較照合して、輝度値が一致する黒画素の数を予め設定された第１の照合領域内で集計し、一致率４０３を求める（ステップＳ２２）。
【００６２】
演算手段４０は、照合手段３２から出力された一致率４０３を記憶する（ステップＳ６）。次に、照合手段３２は、記憶手段９０に格納されている検査画像の中に比較照合が未了の検査画像が存在するかどうかを判定し（ステップＳ２３）、比較照合が未了の検査画像が存在する場合、この未了の検査画像を出力させるべく記憶手段９０に検査画像催促信号４０１を出力する。この検査画像催促信号４０１に応じて、記憶手段９０は、比較照合が未了の１枚の検査画像を照合手段３２に出力する。照合手段３２は、ステップＳ２２の処理を再び実施して一致率４０３を求め、演算手段４０は、この一致率４０３を記憶する（ステップＳ６）。
【００６３】
こうして、比較照合が未了の検査画像毎にステップＳ２２，Ｓ６の処理が実施され、検査画像毎に一致率４０３が計算され記憶される。ステップＳ９〜Ｓ１２，Ｓ１４の処理は第１の実施の形態と全く同じである。なお、本実施の形態では、ステップＳ１３の処理を実行する必要はない。
【００６４】
第１の実施の形態では、ステップＳ４の登録画像の平行移動処理を２回以上行う場合、ステップＳ４の前にステップＳ１３を実行して検査画像を収縮処理前の状態に戻し、ステップＳ４の後にステップＳ８の収縮処理を再び実行する必要があった。これに対して、本実施の形態では、収縮処理前及び収縮処理後の各検査画像を記憶手段９０に格納しておくので、ステップＳ４の登録画像の平行移動処理を２回以上行う場合、ステップＳ４の前に検査画像の復元処理と検査画像の収縮処理とを再度行う必要がなくなる。したがって、画像処理の頻度を低減することができるので、第１の実施の形態に比べて処理を高速化することができる。
【００６５】
なお、本実施の形態では、処理装置３０２の基になる構成として第１の実施の形態の処理装置３００を用いているが、第２の実施の形態の構成を用いてもよい。第２の実施の形態の場合には、膨張手段８０と照合手段３１との間に記憶手段９０を追加すればよい。
【００６６】
［第４の実施の形態］
図９は本発明の第４の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態と第１の実施の形態との違いは、第１に、処理装置３０３が、登録画像と検査画像の相対的な位置ずれを大まかに補正する手段として、変換手段２１と照合手段３３と記憶手段９１とを備え、変換手段２１による平行移動と照合手段３３による比較照合とを繰り返す中で、最大一致率が得られたときの移動量を記憶手段９１に記憶させる点である。第２に、第１の実施の形態の変換手段２０に相当する変換手段２２に対して記憶手段９１から移動量を出力して、この移動量と第１の初期位置に基づく第２の初期位置から変換手段２２による検査画像の平行移動を開始させる点である。
【００６７】
変換手段２１は、画像データベース２００から入力された登録画像の各画素を第１の初期位置（画像データベース２００から入力された時点の位置）から後述する平行移動量指定信号４０６に従って一定量だけ平行移動させた登録画像を出力する。照合手段３３は、変換手段２１から出力された登録画像と画像入力装置１００から出力された検査画像とにおいて、同一位置の画素ごとに輝度値を比較照合して、輝度値が一致する黒画素の数を第２の照合領域内で集計し、集計した一致画素数を登録画像の黒画素数で割ることにより、検査画像と登録画像の一致率４０７を求める。
【００６８】
さらに、照合手段３３は、第１の初期位置から現在位置（変換手段２１による平行移動が行われた後の位置）までの登録画像の移動量を表す移動量信号４０８を記憶手段９１に出力すると共に、この移動量が予め設定された第１の範囲内である場合、登録画像の平行移動と一致率の算出とを再度実行するために、変換手段２１に対して登録画像の１回当たりの移動量を指定する平行移動量指定信号４０６を出力する。変換手段２１は、平行移動量指定信号４０６で指定された量だけ登録画像を平行移動させる。ここで、第１の範囲は、第１の実施の形態の照合手段３０に設定された範囲と同じである。
【００６９】
記憶手段９１は、照合手段３３から出力された一致率４０７が最大となるとき照合手段３３から出力されている移動量信号４０８を記憶して、これを移動量信号４０９として変換手段２２に出力する。変換手段２２は、前記第１の初期位置に移動量信号４０９が表す移動量を加えた位置を第２の初期位置として、画像データベース２００から入力された登録画像を第２の初期位置に移動させた上で、この登録画像の各画素を平行移動量指定信号４０２に従って一定量だけ平行移動させた登録画像を出力する。
【００７０】
照合手段３４は、画像処理手段１０から出力された検査画像と変換手段２２から出力された登録画像の一致率４０３を照合手段３０と同様にして求める。さらに、照合手段３４は、第２の初期位置から現在位置（変換手段２２による平行移動が行われた後の位置）までの登録画像の移動量が予め設定された第２の範囲内である場合、登録画像の１回当たりの移動量を指定する平行移動量指定信号４０２を出力する。変換手段２２は、平行移動量指定信号４０２で指定された量だけ登録画像を平行移動させる。ここで、第２の範囲は前記第１の範囲より小さい範囲に設定される。
【００７１】
図１０は本実施の形態の画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図であり、図２と同一の処理には同一の符号を付してある。まず、画像入力装置１００は、センサ上に置かれた指の指紋を検出して、検査画像を生成する（ステップＳ１）。処理装置３０３は、画像入力装置１００から検査画像が入力され（ステップＳ２４）、画像データベース２００から登録画像が入力されると（ステップＳ２５）、変換手段２１によって登録画像を平行移動させる（ステップＳ２６）。なお、最初の平行移動量は０でよい。
【００７２】
そして、照合手段３３は、変換手段２１から出力された登録画像と画像入力装置１００から出力された検査画像とを比較照合して一致率４０７を求める（ステップＳ２７）。記憶手段９１は、照合手段３３から出力された一致率４０７が最大値かどうかを判定し（ステップＳ２８）、最大値であれば、このとき照合手段３３から出力されている移動量信号４０８を記憶する（ステップＳ２９）。
【００７３】
照合手段３３は、第１の初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された第１の範囲内かどうかを判定して（ステップＳ３０）、移動量が第１の範囲内であれば、変換手段２１に平行移動量指定信号４０６を出力する。こうして、第１の初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が第１の範囲内である限り、ステップＳ２６〜Ｓ２９の処理が繰り返される。
【００７４】
登録画像の移動量が第１の範囲を超えたとき（ステップＳ３０においてＮＯ）、記憶手段９１は、記憶していた移動量信号４０８を移動量信号４０９として出力する。そして、登録画像の移動量が第１の範囲を超えたとき、変換手段２２は、前記第１の初期位置に移動量信号４０９が表す移動量を加えた位置を第２の初期位置として、画像データベース２００から出力された登録画像を第２の初期位置に移動させる（ステップＳ３１）。さらに、変換手段２２は、この登録画像を平行移動量指定信号４０２に従って平行移動させる（ステップＳ４）。
【００７５】
照合手段３４は、画像処理手段１０から出力された検査画像と変換手段２２から出力された登録画像とを比較照合して、第１の実施の形態と同様に一致率４０３を求める（ステップＳ３２）。なお、ここでは照合手段３４から検査画像催促信号４０１が出力されていないので、画像処理手段１０は、画像入力装置１００から入力された検査画像を記憶して、そのまま出力するだけで、収縮処理は実施しない。
【００７６】
ステップＳ６〜Ｓ１１の処理は第１の実施の形態と同じである。照合手段３４は、第２の初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された第２の範囲内かどうかを判定して（ステップＳ３３）、移動量が第２の範囲内であれば、変換手段２２に平行移動量指定信号４０２を出力する。このようにして、第２の初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が第２の範囲内である限り、ステップＳ１３，Ｓ４，Ｓ３２，Ｓ６〜１１の処理が繰り返される。ステップＳ１３，Ｓ１４の処理は第１の実施の形態と全く同じである。
【００７７】
本実施の形態では、登録画像と検査画像の相対的な位置ずれを大まかに補正するために第１の範囲内で最大一致率を求め、この最大一致率が得られた位置を第２の初期位置として第１の範囲より小さい第２の範囲内で第１の実施の形態で説明した処理を実行するので、第１の実施の形態の照合手段３０に設定される範囲と前記第１の範囲とを同じにすれば、照合手段３３による比較照合では検査画像の収縮処理を省略して、収縮処理前の検査画像と登録画像とから最大一致率を求めるだけでよいので、第１の実施の形態に比べて処理時間を短縮することができる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、処理装置３０３の基になる構成として第１の実施の形態の処理装置３００を用いているが、第２，第３の実施の形態の構成を用いてもよい。第２、第３の実施の形態の場合には、変換手段２１と照合手段３３と記憶手段９１とを追加し、変換手段２０の代わりに変換手段２２を使用し、照合手段３１，３２の機能に照合手段３４の機能を追加すればよい。
【００７９】
［第５の実施の形態］
図１１は本発明の第５の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図であり、図１、図５、図７、図９と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第１〜第４の実施の形態を組み合わせたものである。記憶手段９２は、画像処理手段１１から出力された膨張処理前及び膨張処理後の各検査画像を全て記憶し、検査画像催促信号４１０に応じて任意の検査画像を照合手段３５に出力すると共に、検査画像催促信号４０１に応じて、記憶した全ての検査画像を順次出力する。
【００８０】
照合手段３５は、第４の実施の形態の照合手段３３の機能に加えて、比較照合の前に、記憶手段９２に検査画像の出力を促すべく検査画像催促信号４１０を出力する機能を有している。
【００８１】
図１２は本実施の形態の画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図であり、図２、図６、図８、図１０と同一の処理には同一の符号を付してある。ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ１５の処理は第２の実施の形態と全く同じである。記憶手段９２は、画像処理手段１１（膨張手段８０）から出力された検査画像を記憶する（ステップＳ３４）。ここでは、膨張手段８０は、細線化手段７０から出力された細線化処理された検査画像を記憶して、そのまま出力するだけで、膨張処理は実施しない。
【００８２】
膨張手段８０は、直前に記憶した検査画像に対して膨張処理を実行し、膨張処理後の検査画像を記憶すると共に記憶手段９２に出力する（ステップＳ３５）。記憶手段９２は、画像処理手段１１から出力された検査画像中の最小線幅が予め設定された画素数以上かどうかを判定し（ステップＳ３６）、設定画素数以上でない場合、この検査画像を記憶する（ステップＳ３４）。こうして、膨張処理後の検査画像の最小線幅が設定画素数以上にならない限り、ステップＳ３４，Ｓ３５の処理が繰り返され、膨張処理前（細線化処理後）及び膨張処理後の各検査画像が記憶手段９２に格納される。
【００８３】
ステップＳ２６の処理は第４の実施の形態と全く同じである。照合手段３５は、記憶手段９２に検査画像催促信号４１０を出力し、これに応じて、記憶手段９２は、記憶している中から任意の１枚の検査画像を照合手段３５に出力する。照合手段３５は、記憶手段９２から出力された検査画像と変換手段２１から出力された登録画像とを比較照合して一致率４０７を求める（ステップＳ３７）。
【００８４】
ステップＳ２８〜Ｓ３０の処理は第４の実施の形態と同様である。したがって、第１の初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が第１の範囲内である限り、ステップＳ２６，Ｓ３７，Ｓ２９の処理が繰り返される。登録画像の移動量が第１の範囲を超えたとき（ステップＳ３０においてＮＯ）、記憶手段９１は、記憶していた移動量信号４０８を移動量信号４０９として出力する。そして、登録画像の移動量が第１の範囲を超えたとき、変換手段２２は、前記第１の初期位置に移動量信号４０９が表す移動量を加えた位置を第２の初期位置として、画像データベース２００から出力された登録画像を第２の初期位置に移動させる（ステップＳ３１）。
【００８５】
ステップＳ４，Ｓ２２，Ｓ６，Ｓ２３，Ｓ９〜Ｓ１２，Ｓ１４の処理は第３の実施の形態と全く同じである。こうして、本実施の形態では、第１〜第４の実施の形態の効果を同時に得ることができる。
【００８６】
［第６の実施の形態］
第４、第５の実施の形態では、登録画像と検査画像の相対的な位置ずれを大まかに補正するために照合手段３３，３５が出力する平行移動量指定信号４０６と、照合領域毎に比較照合するために照合手段３２，３４が出力する平行移動量指定信号４０２の違いについて言及していないが、平行移動量指定信号４０６が表す１回当たりの移動量を平行移動量指定信号４０２が表す１回当たりの移動量より大きくしてもよい。この場合にも、画像照合装置としての構成及びその照合動作は、図９〜図１２で示した通りである。
【００８７】
こうして、本実施の形態では、登録画像と検査画像の相対的な位置ずれを大まかに補正するときの検査画像の１回当たりの移動量を大きくするので、変換手段２１による平行移動処理の回数と照合手段３３，３５による比較照合の回数を削減することができ、第４、第５の実施の形態に比べて処理時間を短縮することができる。
【００８８】
［第７の実施の形態］
第４、第５の実施の形態では、照合手段３３，３５が一致率４０７を計算する第２の照合領域と照合手段３２，３４が一致率４０３を計算する第１の照合領域の違いについて言及していないが、照合手段３３，３５に予め設定される第２の照合領域の面積を、照合手段３２，３４に予め設定される第１の照合領域面積より小さくしてもよい。この場合にも、画像照合装置としての構成及びその照合動作は、図９〜図１２で示した通りである。
【００８９】
これにより、本実施の形態では、登録画像と検査画像の相対的な位置ずれを大まかに補正するときに、比較照合する画素数を削減できるため処理時間を短縮することができる。
【００９０】
［第８の実施の形態］
第１〜第７の実施の形態では、登録画像を平行移動させているが、検査画像を平行移動させてもよい。検査画像を平行移動させる場合には、登録画像の収縮処理又は膨張処理を予め実施しておくことができる。以下、このような実施の形態について説明する。図１３は本実施の形態の画像照合装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。
【００９１】
変換手段２０の動作は、平行移動処理の対象が画像入力装置１００から出力された検査画像である点を除いて、第１の実施の形態と全く同じである。画像データベース２０１には、第１〜第７の実施の形態と同様の登録画像が蓄積されているが、この登録画像の各画素に重みＷが付与されている点が第１〜第７の実施の形態と異なる。図１４は本実施の形態の登録画像の１例を示す図である。
【００９２】
図１４において、荷重領域Ａ，Ｂ，Ｃは黒画素の領域を示す。荷重領域Ａは、第１〜第７の実施の形態の登録画像を画像処理手段１０と同様の手法によって例えば２回収縮処理した画像に相当し、中心線に最も近い領域である。荷重領域Ｂは、同登録画像を例えば１回収縮処理した画像から荷重領域Ａを除いた領域に相当し、中心線から若干遠い領域である。荷重領域Ｃは、同登録画像から荷重領域Ｂを除いた領域に相当し、中心線から最も遠い領域である。
【００９３】
重みＷは、中心線に近い荷重領域ほど値が大きくなるように付与される。例えば、図１４の例では、白画素については重みＷ０＝０が付与され、黒画素の荷重領域Ｃについては重みＷ１＝１が付与され、荷重領域Ｂについては重みＷ２＝２が付与され、荷重領域Ａについては重みＷ３＝３が付与されている。このように、画像データベース２０１には、第１〜第７の実施の形態と同様の登録画像と、この登録画像の各画素の重みＷを示すデータとが格納されている。
【００９４】
照合手段３６は、変換手段２０から出力された検査画像と画像データベース２０１から出力された登録画像とにおいて、同一位置の画素ごとに輝度値を比較照合して、輝度値が一致する黒画素の数を予め設定された第１の照合領域内で荷重領域Ａ，Ｂ，Ｃ毎に集計し、集計した荷重領域毎の一致画素数から次式によって一致率４０３を計算する。
【００９５】
式（１）において、ＡＡは荷重領域Ａ内の一致画素数、ＡＢは荷重領域Ｂ内の一致画素数、ＡＣは荷重領域Ｃ内の一致画素数、ＮＡは登録画像における荷重領域Ａ内の黒画素数、ＮＢは登録画像における荷重領域Ｂ内の黒画素数、ＮＣは登録画像における荷重領域Ｃ内の黒画素数である。
【００９６】
また、照合手段３６は、照合手段３０と同様に、平行移動量指定信号４０２を出力する。なお、本実施の形態では、登録画像を３個の荷重領域に分割しているが、荷重領域は２個以上であればよく、荷重領域が３個以外の場合でも、式（１）と同様に一致率４０３を計算できることは言うまでもない。
【００９７】
図１５は本実施の形態の画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図であり、図２と同一の処理には同一の符号を付してある。画像データベース２０１は、登録画像と、この登録画像の各画素の重みＷを示すデータとを照合手段３６に出力する（ステップＳ４０）。
【００９８】
変換手段２０は、画像入力装置１００から出力された検査画像を平行移動させる（ステップＳ４２）。照合手段３６は、変換手段２０から出力された検査画像と画像データベース２０１から出力された登録画像とを比較照合して、式（１）により一致率４０３を求める（ステップＳ４３）。本実施の形態の一致率４０３は、第１の実施の形態の一致率平均４０４に相当するものであるので、演算手段４０を用いる必要はない。
【００９９】
最大一致率抽出手段５０は、照合手段３６から出力された一致率４０３が最大値かどうかを判定し（ステップＳ４４）、最大値であればこの値を最大一致率４０５として記憶する（ステップＳ４５）。続いて、照合手段３６は、初期位置から現在位置までの検査画像の移動量が予め設定された範囲内かどうかを判定して（ステップＳ４６）、移動量が設定された範囲内であれば、変換手段２０に平行移動量指定信号４０２を出力する。
【０１００】
変換手段２０は、平行移動量指定信号４０２で指定された量だけ検査画像を平行移動させる（ステップＳ４２）。こうして、初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された範囲内である限り、ステップＳ４２〜Ｓ４５の処理が繰り返される。
【０１０１】
検査画像の移動量が予め設定された範囲を超えたとき（ステップＳ４６においてＮＯ）、判定手段６０は、第１の実施の形態と同様にステップＳ１４の処理を行う。以上のように、本実施の形態では、各画素に重みＷを付与した登録画像を予め用意しておくことにより、画像処理手段１０が不要となり、収縮処理を繰り返し行う必要がなくなる。したがって、第１の実施の形態に比べて処理を高速化することができる。
【０１０２】
なお、本実施の形態では、登録画像を収縮させることで登録画像内の黒画素領域を複数の荷重領域に分割しているが、第２の実施の形態のように登録画像をいったん細線化してから膨張処理によって太らせることで各荷重領域を決定してもよい。また、本実施の形態の構成を第４の実施の形態に適用してもよい。
【０１０３】
［第９の実施の形態］
図１６は本発明の第９の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。第１〜第８の実施の形態で示した画像照合装置の構成はコンピュータ３０６で実現することができる。このコンピュータ３０６は、ＣＰＵ５００、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０１、ＲＡＭ(Random Access Memory ）５０２、フレキシブルディスク装置等の補助記憶装置５０３、ハードディスク装置等の大容量の補助記憶装置５０４、映像出力のためのディスプレイ装置（不図示）とのインタフェースとなるインタフェース装置５０５、キーボード（不図示）とのインタフェースとなるインタフェース装置５０６、画像入力装置１００とのインタフェースとなるインタフェース装置５０７といった構成を有している。
【０１０４】
画像データベース２００，２０１は、ＲＡＭ５０２あるいは補助記憶装置５０４で実現することができる。図１６の装置において、本発明の画像照合方法を実現させるためのプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード等の記録媒体に記録された状態で提供される。この記録媒体をコンピュータ３０６の補助記憶装置５０３に挿入すると、媒体に記録されたプログラムが読み取られる。そして、ＣＰＵ５００は、読み込んだプログラムをＲＡＭ５０２あるいは補助記憶装置５０４に書き込み、このプログラムに従って第１〜第８の実施の形態で説明したような処理を実行する。こうして、第１〜第８の実施の形態と同様の処理を実現することができる。
【０１０５】
なお、以上の第１〜第９の実施の形態では、照合する画像が指紋画像である場合について説明したが、動物の鼻紋や虹彩やテクスチャーパターンなどのように周期性をもつ画像であれば、本発明を適用することができる。
【０１０６】
また、第１〜第９の実施の形態では、黒画素を用いて一致画素数をカウントしているが、白画素を用いて一致画素数をカウントしてもよい。また、第１〜第９の実施の形態では、登録画像と検査画像を２値画像としているが、２値化処理する前の例えば２５６階調の濃淡画像を用いてもよい。この場合には、検査画像と登録画像の輝度値の差が所定の範囲内にある画素を一致画素とすればよい。
【０１０７】
また、変換手段２０〜２２は、検査画像と登録画像の位置ずれを補正するために検査画像又は登録画像を平行移動させているが、検査画像又は登録画像を回転させてもよく、平行移動と回転の両方を実行してもよい。平行移動と回転の両方を実行する場合には、位置ずれだけでなく角度ずれも補正することができる。平行移動と回転の両方を実行する場合には、例えば検査画像又は登録画像を一定角度だけ回転させた後、前記のように検査画像又は登録画像の平行移動を繰り返し、平行移動量の合計が予め設定された範囲を超えた時点で、再び検査画像又は登録画像を一定角度だけ回転させ、検査画像又は登録画像の平行移動を繰り返すといった処理を行えばよい。
【０１０８】
ただし、平行移動と回転の両方を実行する場合には、平行移動量と回転角度のそれぞれの範囲を照合手段３０〜３６に設定する必要がある。照合手段３０〜３６は、第１または第２の初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された平行移動量の範囲内であれば、検査画像の１回当たりの移動量を指定する平行移動量指定信号４０２，４０６を出力し、第１または第２の初期位置から現在位置までの検査画像の回転角度が予め設定された回転角度の範囲内であれば、検査画像の１回当たりの回転角度を指定する回転角度指定信号を出力する。回転だけを行う場合には、回転角度指定信号を出力する。
【０１０９】
変換手段２０〜２２は、平行移動量指定信号４０２，４０６に従って検査画像又は登録画像を平行移動させ、回転角度指定信号に従って検査画像又は登録画像を回転させる。また、平行移動と回転の両方を実行する場合、照合手段３３は、第１の初期位置から現在位置までの検査画像又は登録画像の移動量を表す移動量信号４０８と、第１の初期位置から現在位置までの検査画像又は登録画像の回転角度を表す角度信号とを出力し、記憶手段９１は、一致率４０７が最大となるとき照合手段３３から出力されている移動量信号４０８と角度信号とを記憶して変換手段２２に出力する。
【０１１０】
また、第１〜第９の実施の形態では、検査画像と登録画像が同一かどうかを判定するのに最大一致率のみを用いているが、最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いるようにすればよい。
最大一致率及び最小一致率の両方を用いる方法としては、一致率平均４０４（第８の実施の形態では一致率４０３）から抽出手段によって最大一致率及び最小一致率を求め、この最大一致率と最小一致率との差分である一致率差分を求め、この一致率差分が予め設定されたしきい値以上かどうかを判定手段で判定して、一致率差分がしきい値以上の場合に検査画像と登録画像が同一であると判定する方法がある。この方法によれば、本人照合と他人照合の間で判定指標の差を拡大することができるので、照合精度をさらに向上させることができる。
【０１１１】
また、最大一致率を最小一致率で割った商を抽出手段で求め、この商が予め設定されたしきい値以上かどうかを判定手段で判定して、商がしきい値以上の場合に検査画像と登録画像が同一であると判定してもよい。この方法によれば、最小一致率が最大一致率に対して２桁以上小さい場合に、本人照合と他人照合の間で判定指標の差を拡大することができるので、照合精度をさらに向上させることができる。
【０１１２】
また、最大一致率が予め設定された第１のしきい値以上で、かつ最小一致率が予め設定された第２のしきい値（第１のしきい値≧第２のしきい値）より小さい場合に検査画像と登録画像が同一であると判定してもよい。この方法によれば、しきい値設定が可能な一致率の範囲を拡大することができるので、照合精度をさらに向上させることができる。
【０１１３】
また、最小一致率が予め設定されたしきい値より小さい場合に検査画像と登録画像が同一であると判定してもよい。この方法によれば、最大一致率抽出処理を削減することで処理を簡易にできるため、処理時間を短縮することができる。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の変換手段により第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行することで、第１の画像と第２の画像の位置ずれを補正しつつ、この第１の変換手段の毎回の処理毎に、収縮処理前（膨張処理前）及び収縮処理後（膨張処理後）の複数の第１の画像と第２の画像とを比較照合してそれぞれ一致率を求め、これら一致率の平均を求めるようにしたことにより、第１の画像と一致しない第２の画像に比べて、第１の画像と同一である可能性が高い第２の画像（収縮処理した第１の画像又は細線化処理のみを施した膨張処理前の第１の画像と比較照合しても、一致画素が得られる画像）の方が一致率がより大きくなるようにすることができるので、本人照合と他人照合の間で判定指標の差を拡大することができ、照合精度を向上させることができる。
【０１１５】
また、第１の記憶手段を設けることにより、収縮処理前（膨張処理前）及び収縮処理後（膨張処理後）の各第１の画像を第１の記憶手段に格納しておくので、第１の変換手段の処理を行う度に、第１の画像に対する収縮処理又は膨張処理を行う必要がなくなる。したがって、画像処理の頻度を低減することができるので、処理を高速化することができる。
【０１１６】
また、各画素に重みを付与した第１の画像を予め用意しておき、パターンの中心線に近い領域ほど値が大きくなるように重みを設定して、第１の画像と第２の画像の同一位置・同一輝度の一致画素数と重みとから重み付け平均演算により一致率を求めることにより、第１の画像と一致しない第２の画像に比べて、第１の画像と同一である可能性が高い第２の画像の方が一致率がより大きくなるようにすることができるので、本人照合と他人照合の間で判定指標の差を拡大することができ、照合精度を向上させることができる。また、比較照合時に、第１の画像の収縮処理又は膨張処理を行う必要がなくなるので、処理を高速化することができる。
【０１１７】
また、第２の変換手段、第２の照合手段及び第２の記憶手段を設け、第１の変換手段に予め設定される範囲を第２の変換手段に予め設定される範囲よりも小さくし、第１の変換手段が、第２の記憶手段で記憶された平行移動量、回転角度または平行移動量及び回転角度を第１の初期位置に加えた位置を第２の初期位置として、この第２の初期位置に第２の画像を移動させた上で、この第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を実行することにより、第１の画像と第２の画像の相対的な位置ずれを大まかに補正するための第２の変換手段、第２の照合手段及び第２の記憶手段では最大一致率だけを求めればよいので、処理時間を短縮することができる。
【０１１８】
また、第２の変換手段が第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を、第１の変換手段が第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度よりも大きくすることにより、第１の画像と第２の画像の位置ずれを大まかに補正するときの第２の画像の１回当たりの移動量を大きくするので、第２の変換手段による平行移動処理の回数と第２の照合手段による比較照合の回数を削減することができ、処理時間を短縮することができる。
【０１１９】
また、第２の照合手段が一致率を求める照合領域の面積を、第１の照合手段が一致率を求める照合領域の面積よりも小さくすることにより、第１の画像と第２の画像の相対的な位置ずれを大まかに補正するときに、比較照合する画素数を削減することができるので、処理時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の第１の実施における画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。
【図３】 収縮処理前の検査画像と収縮処理後の検査画像の１例を示す図である。
【図４】 本発明の第１の実施の形態において検査画像と登録画像とを比較照合する様子を示す模式図である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。
【図６】 本発明の第２の実施における画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。
【図７】 本発明の第３の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。
【図８】 本発明の第３の実施の形態となる画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。
【図９】 本発明の第４の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】 本発明の第４の実施の形態となる画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。
【図１１】 本発明の第５の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】 本発明の第５の実施の形態となる画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。
【図１３】 本発明の第８の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】 本発明の第８の実施の形態における登録画像の１例を示す図である。
【図１５】 本発明の第８の実施の形態となる画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。
【図１６】 本発明の第９の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】 従来の指紋照合装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】 図１７の指紋照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。
【図１９】 従来の指紋照合装置の問題を説明するための指紋の拡大模式図である。
【符号の説明】
１００…画像入力装置、２００、２０１…画像データベース、３００、３０１、３０２、３０３、３０４、３０５…処理装置、１０、１１…画像処理手段、２０、２１、２２…変換手段、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６…照合手段、４０…演算手段、５０…最大一致率抽出手段、６０…判定手段、７０…細線化手段、８０…膨張手段、９０、９１、９２…記憶手段。
【発明の属する技術分野】
本発明は、指紋、鼻紋、虹彩、テクスチャパターンなどの周期性がある画像において、予め登録された画像と新たに入力された画像における類似の程度を評価して、新たに入力された画像が予め登録された画像と同一かどうかを判定する画像照合装置、画像照合方法、プログラム及び記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、様々な画像照合装置が知られている。例えば、文献「小林，”細線化画像パターンマッチングによる指紋照合”，電子情報通信学会論文誌（D-II），vo1.J79-D-II,no.3,pp.330-340,March1996. 」に記載された画像照合装置の１例である指紋照合装置では、画像そのものをパターンマッチングして、２枚の画像が同じ指紋画像であるか、異なる指紋画像であるかを判定している。図１７はこのようなパターンマッチングによる指紋照合装置の構成を示すブロック図である。この指紋照合装置は、画像入力装置１０９と、画像データベース２０９と、処理装置３０９とから構成される。
【０００３】
画像入力装置１０９は、自装置のセンサ上に置かれた指の指紋の凹凸をセンサで検出して、センサが出力した信号に対してアナログ／ディジタル変換と２値化などの画像処理を行う。画像入力装置１０９の出力は、指紋の凸部分を黒の輝度をもつ画素（黒画素）によって表し、指紋の凹部分を白の輝度をもつ画素（白画素）によって表す２値画像である。なお、指紋の凸部分を白画素、指紋の凹部分を黒画素としてもよい。ここで、画像入力装置１０９が出力する画像を検査画像と呼ぶ。
【０００４】
画像データベース２０９は、あらかじめ取得した指紋画像を登録データとして記憶している。ここで、画像データベース２０９が記憶している画像を登録画像と呼ぶ。
処理装置３０９は、画像入力装置１０９から出力された検査画像と画像データベース２０９から出力された登録画像とを比較照合して、２枚の画像が同じ指紋画像であるか、異なる指紋画像であるかを判定する。判定の精度（照合精度）を向上させるために、処理装置３０９は、変換手段２９と、照合手段３９と、最大一致率抽出手段５９と、判定手段６９とを備えている。
【０００５】
変換手段２９は、入力された登録画像の各画素を一定の変化量だけ平行移動（シフト）および回転させた登録画像を出力する。照合手段３９は、変換手段２９から出力された登録画像と画像入力装置１０９から出力された検査画像とにおいて、同一位置の画素ごとに輝度値を比較して、輝度値が一致する画素の数を予め設定された照合領域内で集計し、集計した一致画素数と登録画像の黒画素数から検査画像と登録画像の類似の程度（一致率）を求める。さらに、照合手段３９は、平行移動量が予め設定された範囲を外れるまで、変換手段２９による平行移動および回転と自身による比較照合とを繰り返させるために、変換手段２９に対して平行移動量４１８を出力する。
【０００６】
最大一致率抽出手段５９は、照合手段３９が出力した一致率４１９の中から最大値（最大一致率）４２０を求めて出力する。
判定手段６９は、最大一致率４２０とあらかじめ設定されたしきい値とを比較して、最大一致率４１９がしきい値以上である場合には同じ指紋画像と判定し、最大一致率４１９がしきい値より小さい場合には異なる指紋画像と判定する。
【０００７】
図１８は図１７の指紋照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。まず、画像入力装置１０９は、センサ上に置かれた指の指紋を検出して、検査画像を生成する（ステップＳ５１）。処理装置３０９は、画像入力装置１０９から検査画像が入力され（ステップＳ５２）、画像データベース２０９から登録画像が入力されると（ステップＳ５３）、変換手段２９によって登録画像を平行移動及び回転させながら（ステップＳ５４）、変換手段２９から出力された登録画像と画像入力装置１０９から出力された検査画像とを照合手段３９で比較照合して一致率４１９を求める（ステップＳ５５）。
【０００８】
そして、処理装置３０９は、一致率４１９の中から最大一致率４２０を最大一致率抽出手段５９によって求める（ステップＳ５６，Ｓ５７）。処理装置３０９は、平行移動量が予め設定された範囲を外れるまで（ステップＳ５８においてＮＯ）、前記平行移動と比較照合とを繰り返す。最後に、処理装置３０９の判定手段６９は、最大一致率４２０がしきい値以上である場合には（ステップＳ５９においてＹＥＳ）同じ指紋画像と判定し、最大一致率４２０がしきい値より小さい場合には異なる指紋画像と判定する。なお、変換手段２９の処理は、登録画像を対象とする代わりに、検査画像を対象として実行されることもある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１９に、図１７の指紋照合装置によって登録画像と検査画像を比較照合する様子を示す。従来の指紋照合装置では、判定指標として用いる最大一致率を一致画素数から求めるため、検査画像の全画素数に対する黒画素数の割合を一定にする必要がある。例えば、全画素数に対する黒画素数の割合を５０％に設定したとき、同じ指から取得した指紋画像同士の照合（本人照合）における最大一致率は理想的には１００％であるが、実際は位置ずれなどが原因で低下し１００％を下回る。これに対して、異なる指から取得した指紋画像同士の照合（他人照合）における最大一致率は、理想的には５０％程度の値となる。
【００１０】
しかしながら、従来の指紋照合装置では、同一位置・同一輝度の画素であれば、本人照合の場合であっても他人照合の場合であっても、一致画素として評価する。このため、指紋のように似通ったパターンが存在する画像の照合では、他人照合の場合の最大一致率が５０％を大きく上回ってしまい、本人照合と他人照合との間で最大一致率の差が小さくなることがある。以上の理由から、従来の指紋照合装置では、同じ指紋画像であるか、異なる指紋画像であるかを判定するためのしきい値設定が困難となり、照合精度が低下するという問題点があった。この問題は、指紋照合装置以外の他の画像照合装置についても同様に発生する。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、照合精度を向上させることができる画像照合装置、画像照合方法、プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像照合装置は、第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行し、収縮処理前及び収縮処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手段（１０）と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手段（２０）と、前記画像処理手段の毎回の処理毎に、前記収縮処理前又は前記収縮処理後の第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率（４０３）を求める第１の照合手段（３０）と、前記第１の変換手段の毎回の処理毎に、前記第１の照合手段が前記画像処理手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均（４０４）を求める演算手段（４０）と、この演算手段が前記第１の変換手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求める抽出手段（５０）と、この抽出手段から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手段（６０）とを備えるものである。
また、本発明の画像照合装置は、第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行し、膨張処理前及び膨張処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手段（１１）と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手段（２０）と、前記画像処理手段の毎回の処理毎に、前記膨張処理前又は前記膨張処理後の第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率（４０３）を求める第１の照合手段（３１）と、前記第１の変換手段の毎回の処理毎に、前記第１の照合手段が前記画像処理手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均（４０４）を求める演算手段（４０）と、この演算手段が前記第１の変換手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求める抽出手段（５０）と、この抽出手段から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手段（６０）とを備えるものである。
【００１２】
また、本発明の画像照合装置は、第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行し、収縮処理前及び収縮処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手段（１０）と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手段（２０）と、前記画像処理手段から出力される前記収縮処理前及び前記収縮処理後の第１の画像を記憶する第１の記憶手段（９０）と、この第１の記憶手段に記憶された第１の画像毎に、この第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率（４０３）を求める第１の照合手段（３２）と、前記第１の変換手段の毎回の処理毎に、前記第１の照合手段が前記第１の画像毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均（４０４）を求める演算手段（４０）と、この演算手段が前記第１の変換手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求める抽出手段（５０）と、この抽出手段から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手段（６０）とを備えるものである。
また、本発明の画像照合装置は、第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行し、膨張処理前及び膨張処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手段（１１）と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手段（２０）と、前記画像処理手段から出力される前記膨張処理前及び前記膨張処理後の第１の画像を記憶する第１の記憶手段（９０）と、この第１の記憶手段に記憶された第１の画像毎に、この第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率（４０３）を求める第１の照合手段（３２）と、前記第１の変換手段の毎回の処理毎に、前記第１の照合手段が前記第１の画像毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均（４０４）を求める演算手段（４０）と、この演算手段が前記第１の変換手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求める抽出手段（５０）と、この抽出手段から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手段（６０）とを備えるものである。
【００１３】
また、本発明の画像照合装置は、第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行して前記第１の画像を複数の荷重領域に分割するか、あるいは第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行して前記第１の画像を複数の荷重領域に分割し、パターンの中心線に近い前記荷重領域ほど重みが大きくなるように前記第１の画像の画素毎に付与された重みを示すデータと、前記第１の画像とを記憶する画像蓄積手段（２０１）と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手段（２０）と、この第１の変換手段の毎回の処理毎に、前記第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して、前記重みに基づく重み付け平均演算により一致率（４０３）を求める第１の照合手段（３６）と、この第１の照合手段が前記第１の変換手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求める抽出手段（５０）と、この抽出手段から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手段（６０）とを備えるものである。
【００１４】
また、本発明の画像照合装置の１構成例は、第１の初期位置にある前記第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第２の変換手段（２１）と、この第２の変換手段の毎回の処理毎に、前記第２の変換手段から出力される第２の画像と前記第１の画像とを比較照合して一致率（４０７）を求める第２の照合手段（３３）と、この第２の照合手段から出力された一致率が最大となるとき、前記第１の初期位置から現在位置までの前記第２の画像の平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度の両方を記憶する第２の記憶手段（９１）とをさらに備え、前記第１の変換手段（２２）は、前記第２の記憶手段で記憶された平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を前記第１の初期位置に加えた位置を第２の初期位置として、この第２の初期位置に前記第２の画像を移動させた上で、この第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を実行するものである。
また、本発明の画像照合装置の１構成例は、前記第１の変換手段に予め設定される範囲を、前記第２の変換手段に予め設定される範囲よりも小さくするものである。
また、本発明の画像照合装置の１構成例は、前記第２の変換手段が前記第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を、前記第１の変換手段が前記第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度よりも大きくするものである。
また、本発明の画像照合装置の１構成例は、前記第２の照合手段が一致率を求める照合領域の面積を、前記第１の照合手段が一致率を求める照合領域の面積よりも小さくするものである。
【００１５】
また、本発明の画像照合方法は、第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行し、収縮処理前及び収縮処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、前記画像処理手順の毎回の処理毎に、前記収縮処理前又は前記収縮処理後の第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記画像処理手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とを実行するようにしたものである。
また、本発明の画像照合方法は、第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行し、膨張処理前及び膨張処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、前記画像処理手順の毎回の処理毎に、前記膨張処理前又は前記膨張処理後の第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記画像処理手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とを実行するようにしたものである。
【００１６】
また、本発明の画像照合方法は、第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行し、収縮処理前及び収縮処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、前記収縮処理前及び前記収縮処理後の第１の画像をメモリに格納する第１の記憶手順と、この第１の記憶手順で記憶された第１の画像毎に、この第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記第１の画像毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とを実行するようにしたものである。
また、本発明の画像照合方法は、第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行し、膨張処理前及び膨張処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、前記膨張処理前及び前記膨張処理後の第１の画像をメモリに格納する第１の記憶手順と、この第１の記憶手順で記憶された第１の画像毎に、この第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記第１の画像毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とを実行するようにしたものである。
【００１７】
また、本発明の画像照合方法は、第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行して前記第１の画像を複数の荷重領域に分割するか、あるいは第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行して前記第１の画像を複数の荷重領域に分割し、パターンの中心線に近い前記荷重領域ほど重みが大きくなるように前記第１の画像の画素毎に付与された重みを示すデータと、前記第１の画像とをメモリに格納する画像蓄積手順と、第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、この第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して、前記重みに基づく重み付け平均演算により一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、この抽出手順から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とを実行するようにしたものである。
【００１８】
また、本発明の画像照合方法の１構成例は、各手順の前に、第１の初期位置にある前記第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第２の変換手順と、この第２の変換手順の毎回の処理毎に、前記第２の変換手順から出力される第２の画像と前記第１の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第２の照合手順と、この第２の照合手順から出力された一致率が最大となるとき、前記第１の初期位置から現在位置までの前記第２の画像の平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度の両方をメモリに格納する第２の記憶手順とを実行し、前記第１の変換手順は、前記第２の記憶手順で記憶された平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を前記第１の初期位置に加えた位置を第２の初期位置として、この第２の初期位置に前記第２の画像を移動させた上で、この第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を実行するようにしたものである。
また、本発明の画像照合方法の１構成例は、前記第１の変換手順で予め設定される範囲を、前記第２の変換手順で予め設定される範囲よりも小さくするようにしたものである。
また、本発明の画像照合方法の１構成例は、前記第２の変換手順で前記第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を、前記第１の変換手順で前記第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度よりも大きくするようにしたものである。
また、本発明の画像照合方法の１構成例は、前記第２の照合手順で一致率を求める照合領域の面積を、前記第１の照合手順で一致率を求める照合領域の面積よりも小さくするようにしたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明では、第１の画像と第２の画像の位置ずれを補正するために第１の画像を平行移動、回転または平行移動及び回転させる処理と、この処理後の第１の画像と第２の画像とを比較照合して類似の程度（一致率）を求める処理とを繰り返す中で、第２の画像を画像処理によって収縮又は膨張させながら比較照合し、求めた一致率を平均する点が従来の画像照合装置とは異なる。
【００２０】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態として画像が指紋である場合について述べる。図１は、本発明の第１の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。この画像照合装置は、画像入力装置１００と、画像データベース２００と、処理装置３００とから構成される。
【００２１】
画像入力装置１００は、自装置のセンサ（不図示）上に置かれた指の指紋の凹凸をセンサで検出して、このセンサが出力した信号に対してアナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）や２値化などの画像処理を行う。画像入力装置１００の出力は、指紋の凸部分を黒の輝度をもつ画素（黒画素）によって表し、指紋の凹部分を白の輝度をもつ画素（白画素）によって表す２値画像である。なお、指紋の凸部分を白画素、指紋の凹部分を黒画素としてもよい。以下、画像入力装置１００が出力する画像を検査画像と呼ぶ。
【００２２】
画像入力装置１００は、ＬＳＩチップ上に２次元状に配置された小さなセンスユニットの電極と絶縁膜を介して触れた指の皮膚との間に形成される静電容量を検出して、指紋の凹凸パターンを感知する容量検出形指紋センサと、このセンサの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力データに対して２値化などの画像処理を実行するプロセッサと、画像データを記憶する半導体メモリなどの記憶装置とから構成される。容量検出形指紋センサについては、例えば文献「M.Tartagni and R.Guerrieri,"A fingerprint sensor based on the feedback capacitive sensing scheme",IEEE J.Solid-State Circuits,vol.33,pp.133-142,Jan,1998」に記載されている。
【００２３】
画像データベース２００は、あらかじめ取得した指紋画像を登録データとして記憶している。この画像データベース２００は、ハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶装置によって構成される。以下、画像データベース２００が記憶している画像を登録画像と呼ぶ。
【００２４】
処理装置３００は、画像入力装置１００から出力された検査画像と画像データベース２００から出力された登録画像とを比較照合して、２枚の画像が同じ指紋画像であるか、異なる指紋画像であるかを判定する。判定の精度（照合精度）を向上させるために、処理装置３００は、画像処理手段１０と、変換手段２０と、照合手段３０と、演算手段４０と、最大一致率抽出手段５０と、判定手段６０とを備えている。従来例との違いは、画像処理手段１０と演算手段４０とを備える点である。このような処理装置３００は、プロセッサと半導体メモリなどの記憶装置とによって実現できる。
【００２５】
画像処理手段１０は、画像入力装置１００から出力された検査画像をパターンの中心線と直角の方向に例えば１画素分だけ細める収縮処理を繰り返し実行し、毎回の処理毎に収縮処理した検査画像を照合手段３０に出力する。収縮処理は、着目画素の近傍（４近傍または８近傍）に１画素でも白画素が存在すれば、着目画素を白画素にすることで実現することができる。
【００２６】
変換手段２０は、画像データベース２００から入力された登録画像の各画素を初期位置（画像データベース２００から入力された時点の位置）から後述する平行移動量指定信号４０２に従って一定量だけ平行移動（シフト）させた登録画像を出力する。この変換手段２０によるシフト動作を説明すると、まず登録画像に対して座標系を設定し、この座標系で決まる各画素の座標を平行移動するために一次変換し、最後に一次変換後の各画素の座標を基に画像を再構成することで、平行移動させた登録画像を生成する。
【００２７】
照合手段３０は、画像処理手段１０から出力された検査画像と変換手段２０から出力された登録画像とにおいて、同一位置の画素ごとに輝度値を比較照合して、輝度値が一致する黒画素の数を予め設定された第１の照合領域内で集計し、集計した一致画素数を登録画像の全黒画素数で割ることにより、検査画像と登録画像の類似の程度（一致率）４０３を求める。なお、一致画素数×２／（登録画像の全黒画素数＋検査画像の全黒画素数）を一致率４０３としてもよい。
【００２８】
また、照合手段３０は、検査画像中の最小線幅が０画素となって検査画像と登録画像の比較照合が不可能になるまで、画像処理手段１０による検査画像の収縮処理と自身による比較照合とを繰り返すために画像処理手段１０に対して検査画像催促信号４０１を出力する。さらに、照合手段３０は、初期位置から現在位置（変換手段２０による平行移動が行われた後の位置）までの登録画像の移動量が予め設定された範囲内である場合、登録画像の平行移動と一致率の算出とを再度実行するために、変換手段２０に対して登録画像の１回当たりの移動量を指定する平行移動量指定信号４０２を出力する。変換手段２０は、平行移動量指定信号４０２で指定された量だけ登録画像を平行移動させる。
【００２９】
演算手段４０は、収縮処理前及び収縮処理後の各検査画像と登録画像とを比較照合した結果である複数の一致率４０３の平均値（一致率平均）４０４を計算して出力する。最大一致率抽出手段５０は、演算手段４０が出力した一致率平均４０４の中から最大の一致率（最大一致率）４０５を求めて出力する。判定手段６０は、最大一致率４０５とあらかじめ設定されたしきい値とを比較して、最大一致率４０５がしきい値以上である場合には同じ指紋画像と判定し、最大一致率４０５がしきい値より小さい場合には異なる指紋画像と判定する。
【００３０】
図２に本実施の形態の画像照合装置の照合動作を示す。まず、画像入力装置１００は、センサ上に置かれた指の指紋を検出して、検査画像を生成する（ステップＳ１）。処理装置３００は、画像入力装置１００から検査画像が入力され（ステップＳ２）、画像データベース２００から登録画像が入力されると（ステップＳ３）、画像処理手段１０によって検査画像を記憶すると共に、変換手段２０によって登録画像を平行移動させる（ステップＳ４）。
【００３１】
照合手段３０は、画像処理手段１０から出力された検査画像と変換手段２０から出力された登録画像とを比較照合して、輝度値が一致する黒画素の数を予め設定された第１の照合領域内で集計し、一致率４０３を求める（ステップＳ５）。なお、ここでは照合手段３０から検査画像催促信号４０１が出力されていないので、画像処理手段１０は、画像入力装置１００から入力された検査画像を記憶して、そのまま出力するだけで、収縮処理は実施しない。
【００３２】
演算手段４０は、照合手段３０から出力された一致率４０３を記憶する（ステップＳ６）。次に、照合手段３０は、画像処理手段１０から出力された検査画像中の最小線幅が１画素以下かどうかを判定し（ステップＳ７）、１画素以下でない場合（２画素以上の場合）、検査画像を収縮処理させるべく画像処理手段１０に検査画像催促信号４０１を出力する。
【００３３】
検査画像催促信号４０１が入力されたとき、画像処理手段１０は、直前に記憶した検査画像に対して収縮処理を実行し、収縮処理後の検査画像を記憶すると共に、照合手段３０に出力する（ステップＳ８）。照合手段３０は、ステップＳ５の処理を再び実施して、収縮処理された検査画像と変換手段２０から出力された登録画像とから一致率４０３を求め、演算手段４０は、この一致率４０３を記憶する（ステップＳ６）。
【００３４】
こうして、収縮処理後の検査画像の最小線幅が０にならない限り、ステップＳ８，Ｓ５，Ｓ６の処理が繰り返され、収縮処理前及び収縮処理後の各検査画像と登録画像とを比較照合した結果である複数の一致率４０３が得られる。次に、直前のステップＳ８で画像処理手段１０から出力された検査画像の最小線幅が１画素以下である場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、演算手段４０は、記憶した複数の一致率４０３の平均値（一致率平均）４０４を計算して出力する（ステップＳ９）。
【００３５】
最大一致率抽出手段５０は、演算手段４０から出力された一致率平均４０４が最大値かどうかを判定し（ステップＳ１０）、最大値であればこの値を最大一致率４０５として記憶する（ステップＳ１１）。続いて、照合手段３０は、初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された範囲内かどうかを判定して（ステップＳ１２）、移動量が設定された範囲内であれば、画像処理手段１０に検査画像復元信号を出力すると共に、変換手段２０に平行移動量指定信号４０２を出力する。
【００３６】
検査画像復元信号が入力されたとき、画像処理手段１０は、検査画像を画像入力装置１００から入力された収縮処理前の状態に戻して記憶し、この検査画像を照合手段３０に出力する（ステップＳ１３）。変換手段２０は、平行移動量指定信号４０２で指定された量だけ登録画像を平行移動させる（ステップＳ４）。こうして、初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された範囲内である限り、ステップＳ１３，Ｓ４〜Ｓ１１の処理が繰り返される。
【００３７】
記憶している最大一致率４０５よりも演算手段４０から出力された一致率平均４０４が大きい場合には（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、この一致率平均４０４が新たな最大一致率４０５として記憶されることは言うまでもない（ステップＳ１１）。
【００３８】
登録画像の移動量が予め設定された範囲を超えたとき（ステップＳ１２においてＮＯ）、判定手段６０は、最大一致率４０５とあらかじめ設定されたしきい値とを比較して（ステップＳ１４）、最大一致率４０５がしきい値以上である場合には同じ指紋画像と判定し、最大一致率４０５がしきい値より小さい場合には異なる指紋画像と判定する。
【００３９】
従来の画像照合装置との違いは、画像処理手段１０による収縮処理と、照合手段３０による比較照合を繰り返して求めた線幅の異なる複数の検査画像に対応する一致率４０３を演算手段４０が平均して出力する点である。
【００４０】
図３は画像入力装置１００から出力された収縮処理前の検査画像と画像処理手段１０から出力された収縮処理後の検査画像の１例を示す模式図である。図３（ａ）は収縮処理前の検査画像、図３（ｂ）は図３（ａ）の検査画像に対して収縮処理を１回実施した後の検査画像、図３（ｃ）は図３（ａ）の検査画像に対して収縮処理を２回実施して線幅が１画素になったときの検査画像を示している。
【００４１】
図４は検査画像と登録画像とを比較照合する様子を示す模式図である。ただし、図４では、登録画像と図３（ａ）〜図３（ｃ）の各検査画像との間で行われる３回の比較照合を１回にまとめている。登録画像と検査画像とが登録画像の平行移動によって最適に位置合わせされたとき、一致率平均４０４が最大となり、最大一致率４０５が得られる。
【００４２】
ここで、同じ指から取得した指紋画像同士の照合（本人照合）の場合、登録画像と検査画像が最適に位置合わせされていると、前記一致画素数は、異なる指から取得した指紋画像同士の照合（他人照合）の場合に比べて大きくなる。特に、図４に示すように検査画像を収縮させて、登録画像と検査画像の重なりを小さくしていった場合には、本人照合と他人照合の間の一致画素数の差が拡大され、最大一致率４０５の差が拡大される。
【００４３】
すなわち、本人照合の場合、図３（ｃ）の検査画像と登録画像とが重なる画素については、登録画像と図３（ａ）〜図３（ｃ）の各検査画像との間で行われる３回の比較照合の全てにおいて輝度値の一致がそれぞれカウントされるので、輝度値の一致が同一の画素で計３回カウントされ、同様に図３（ｂ）の検査画像と登録画像とが重なる画素については、登録画像と図３（ａ）、図３（ｂ）の各検査画像との間で行われる２回の比較照合において輝度値の一致がそれぞれカウントされるので、輝度値の一致が計２回カウントされ、図３（ａ）の検査画像と登録画像とが重なる画素については、輝度値の一致が１回カウントされる。
【００４４】
したがって、この３回の比較照合の結果得られた一致率４０３を平均して最大一致率４０５（一致率平均４０４）を求めると、他人照合の場合の最大一致率４０５よりも大きくなる。このように、本実施の形態では、収縮処理した検査画像、特に心線に近い程度まで細めた検査画像と登録画像との一致の度合いが高くなるほど、最大一致率４０５が１００％に近づくようにしたので、本人照合と他人照合の間で最大一致率４０５の差を拡大することができ、照合精度を向上させることができる。
【００４５】
［第２の実施の形態］
図５は本発明の第２の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態と第１の実施の形態との違いは、処理装置３０１が、画像処理手段１０の代わりに画像処理手段１１を備え、照合手段３０の代わりに照合手段３１を備える点である。
【００４６】
画像処理手段１１は、細線化手段７０と膨張手段８０とから構成される。細線化手段７０は、画像入力装置１００から出力された検査画像を全ての場所で線幅１画素の心線となるように細める細線化処理を実行して、細線化処理した検査画像を膨張手段８０に出力する。細線化処理は、黒画素の集合内に着目したときに外側にある黒画素を黒画素の連結性（４連結または８連結）を保持しながら順に削除していく方法（Ｈｉｌｄｉｔｃｈ細線化）などによって実現することができる。
【００４７】
膨張手段８０は、細線化処理された検査画像をパターンの中心線と直角の方向に例えば１画素分だけ太める膨張処理を繰り返し実行し、毎回の処理毎に膨張処理した検査画像を照合手段３１に出力する。膨張処理は、着目画素の近傍（４近傍または８近傍）に１画素でも黒画素が存在すれば、着目画素を黒画素にすることで実現することができる。
【００４８】
図６は、本実施の形態の画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図であり、図２と同一の処理には同一の符号を付してある。ステップＳ１〜Ｓ３の処理は第１の実施の形態と全く同じである。細線化手段７０は、画像入力装置１００から出力された検査画像に対して細線化処理を実行し、細線化処理した検査画像を膨張手段８０に出力する（ステップＳ１５）。変換手段２０は、画像データベース２００から出力された登録画像を平行移動させる（ステップＳ４）。
【００４９】
照合手段３１は、画像処理手段１１（膨張手段８０）から出力された検査画像と変換手段２０から出力された登録画像とを比較照合して、第１の実施の形態と同様に一致率４０３を求める（ステップＳ５）。なお、ここでは照合手段３１から検査画像催促信号４０１が出力されていないので、膨張手段８０は、細線化手段７０から出力された細線化処理された検査画像を記憶して、そのまま出力するだけで、膨張処理は実施しない。
【００５０】
演算手段４０は、照合手段３１から出力された一致率４０３を記憶する（ステップＳ６）。次に、照合手段３１は、画像処理手段１１から出力された検査画像中の最小線幅が予め設定された画素数以上かどうかを判定し（ステップＳ１６）、設定画素数以上でない場合、検査画像を膨張処理させるべく画像処理手段１１に検査画像催促信号４０１を出力する。
【００５１】
検査画像催促信号４０１が入力されたとき、膨張手段８０は、直前に記憶した検査画像に対して膨張処理を実行し、膨張処理後の検査画像を記憶すると共に、照合手段３１に出力する（ステップＳ１７）。照合手段３１は、ステップＳ５の処理を再び実施して、膨張処理された検査画像と変換手段２０から出力された登録画像とから一致率４０３を求め、演算手段４０は、この一致率４０３を記憶する（ステップＳ６）。
【００５２】
こうして、膨張処理後の検査画像の最小線幅が設定画素数以上にならない限り、ステップＳ１７，Ｓ５，Ｓ６の処理が繰り返され、膨張処理前（細線化処理後）及び膨張処理後の各検査画像と登録画像とを比較照合した結果である複数の一致率４０３が得られる。次に、直前のステップＳ１７で画像処理手段１１から出力された検査画像の最小線幅が設定画素数以上である場合（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、演算手段４０は、第１の実施の形態と同様に一致率平均４０４を計算して出力する（ステップＳ９）。
【００５３】
ステップＳ１０，Ｓ１１の処理は第１の実施の形態と全く同じである。照合手段３１は、初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された範囲内かどうかを判定して（ステップＳ１２）、移動量が設定された範囲内であれば、画像処理手段１１に検査画像復元信号を出力すると共に、変換手段２０に平行移動量指定信号４０２を出力する。
【００５４】
検査画像復元信号が入力されたとき、膨張手段８０は、検査画像を細線化手段７０から入力された細線化処理後の状態に戻して記憶し、この検査画像を照合手段３１に出力する（ステップＳ１８）。変換手段２０は、平行移動量指定信号４０２で指定された量だけ登録画像を平行移動させる（ステップＳ４）。こうして、初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された範囲内である限り、ステップＳ４〜Ｓ６，Ｓ１６，Ｓ１７，Ｓ９〜Ｓ１１の処理が繰り返される。ステップＳ１４の処理は第１の実施の形態と全く同じである。
【００５５】
第１の実施の形態では、収縮処理前の検査画像の線幅が細い場合、線幅が太い場合に比べて収縮処理の実行回数が少なくなる。このため、比較照合の実行回数（収縮処理の実行回数＋１）を最適な値にすることができず、本人照合と他人照合の間で最大一致率４０５の差を十分に拡大することが難しくなる。
【００５６】
これに対して、本実施の形態では、検査画像をいったん細線化してから膨張処理によって太らせていくので、検査画像の線幅を比較照合にとって最適な太さに制御することができる。これにより、収縮処理前の検査画像の線幅が細い場合であっても、本人照合と他人照合の間で最大一致率４０５の差を十分に拡大することができ、照合精度を向上させることができる。
【００５７】
［第３の実施の形態］
図７は本発明の第３の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態と第１の実施の形態との違いは、処理装置３０２が、記憶手段９０を新たに備え、照合手段３０の代わりに照合手段３２を備える点である。
【００５８】
記憶手段９０は、画像処理手段１０から出力された収縮処理前及び収縮処理後の各検査画像を全て記憶し、検査画像の出力を促す検査画像催促信号４０１に応じて、記憶した検査画像を順次出力する。照合手段３２は、記憶手段９０から順次出力される収縮処理前及び収縮処理後の各検査画像と変換手段２０から出力される登録画像とを比較照合して、検査画像毎に一致率４０３を求める。
【００５９】
図８は、本実施の形態の画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図であり、図２と同一の処理には同一の符号を付してある。ステップＳ１，Ｓ２の処理は第１の実施の形態と全く同じである。処理装置３０２の画像処理手段１０は、画像入力装置１００から検査画像が入力されると、これを記憶すると共に出力し、記憶手段９０は、画像処理手段１０から出力された検査画像を記憶する（ステップＳ１９）。なお、画像処理手段１０から最初に出力される検査画像は、画像入力装置１００から入力された収縮処理されていない検査画像である。
【００６０】
続いて、画像処理手段１０は、直前に記憶した検査画像に対して収縮処理を実行し、収縮処理後の検査画像を記憶すると共に記憶手段９０に出力する（ステップＳ２０）。記憶手段９０は、画像処理手段１０から出力された収縮処理後の検査画像中の最小線幅が０画素かどうかを判定し（ステップＳ２１）、０画素でない場合（１画素以上の場合）、この検査画像を記憶する（ステップ１９）。こうして、収縮処理後の検査画像の最小線幅が０になるまで、ステップＳ１９，Ｓ２０の処理が繰り返され、収縮処理前及び収縮処理後の各検査画像が記憶手段９０に格納される。
【００６１】
次に、処理装置３０２は、画像データベース２００から登録画像が入力されると（ステップＳ３）、変換手段２０によって登録画像を平行移動させる（ステップＳ４）。照合手段３２は、検査画像を出力させるべく記憶手段９０に検査画像催促信号４０１を出力する。この検査画像催促信号４０１に応じて、記憶手段９０は、記憶している中から１枚の検査画像を照合手段３２に出力する。照合手段３２は、記憶手段９０から出力された検査画像と変換手段２０から出力された登録画像とを比較照合して、輝度値が一致する黒画素の数を予め設定された第１の照合領域内で集計し、一致率４０３を求める（ステップＳ２２）。
【００６２】
演算手段４０は、照合手段３２から出力された一致率４０３を記憶する（ステップＳ６）。次に、照合手段３２は、記憶手段９０に格納されている検査画像の中に比較照合が未了の検査画像が存在するかどうかを判定し（ステップＳ２３）、比較照合が未了の検査画像が存在する場合、この未了の検査画像を出力させるべく記憶手段９０に検査画像催促信号４０１を出力する。この検査画像催促信号４０１に応じて、記憶手段９０は、比較照合が未了の１枚の検査画像を照合手段３２に出力する。照合手段３２は、ステップＳ２２の処理を再び実施して一致率４０３を求め、演算手段４０は、この一致率４０３を記憶する（ステップＳ６）。
【００６３】
こうして、比較照合が未了の検査画像毎にステップＳ２２，Ｓ６の処理が実施され、検査画像毎に一致率４０３が計算され記憶される。ステップＳ９〜Ｓ１２，Ｓ１４の処理は第１の実施の形態と全く同じである。なお、本実施の形態では、ステップＳ１３の処理を実行する必要はない。
【００６４】
第１の実施の形態では、ステップＳ４の登録画像の平行移動処理を２回以上行う場合、ステップＳ４の前にステップＳ１３を実行して検査画像を収縮処理前の状態に戻し、ステップＳ４の後にステップＳ８の収縮処理を再び実行する必要があった。これに対して、本実施の形態では、収縮処理前及び収縮処理後の各検査画像を記憶手段９０に格納しておくので、ステップＳ４の登録画像の平行移動処理を２回以上行う場合、ステップＳ４の前に検査画像の復元処理と検査画像の収縮処理とを再度行う必要がなくなる。したがって、画像処理の頻度を低減することができるので、第１の実施の形態に比べて処理を高速化することができる。
【００６５】
なお、本実施の形態では、処理装置３０２の基になる構成として第１の実施の形態の処理装置３００を用いているが、第２の実施の形態の構成を用いてもよい。第２の実施の形態の場合には、膨張手段８０と照合手段３１との間に記憶手段９０を追加すればよい。
【００６６】
［第４の実施の形態］
図９は本発明の第４の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態と第１の実施の形態との違いは、第１に、処理装置３０３が、登録画像と検査画像の相対的な位置ずれを大まかに補正する手段として、変換手段２１と照合手段３３と記憶手段９１とを備え、変換手段２１による平行移動と照合手段３３による比較照合とを繰り返す中で、最大一致率が得られたときの移動量を記憶手段９１に記憶させる点である。第２に、第１の実施の形態の変換手段２０に相当する変換手段２２に対して記憶手段９１から移動量を出力して、この移動量と第１の初期位置に基づく第２の初期位置から変換手段２２による検査画像の平行移動を開始させる点である。
【００６７】
変換手段２１は、画像データベース２００から入力された登録画像の各画素を第１の初期位置（画像データベース２００から入力された時点の位置）から後述する平行移動量指定信号４０６に従って一定量だけ平行移動させた登録画像を出力する。照合手段３３は、変換手段２１から出力された登録画像と画像入力装置１００から出力された検査画像とにおいて、同一位置の画素ごとに輝度値を比較照合して、輝度値が一致する黒画素の数を第２の照合領域内で集計し、集計した一致画素数を登録画像の黒画素数で割ることにより、検査画像と登録画像の一致率４０７を求める。
【００６８】
さらに、照合手段３３は、第１の初期位置から現在位置（変換手段２１による平行移動が行われた後の位置）までの登録画像の移動量を表す移動量信号４０８を記憶手段９１に出力すると共に、この移動量が予め設定された第１の範囲内である場合、登録画像の平行移動と一致率の算出とを再度実行するために、変換手段２１に対して登録画像の１回当たりの移動量を指定する平行移動量指定信号４０６を出力する。変換手段２１は、平行移動量指定信号４０６で指定された量だけ登録画像を平行移動させる。ここで、第１の範囲は、第１の実施の形態の照合手段３０に設定された範囲と同じである。
【００６９】
記憶手段９１は、照合手段３３から出力された一致率４０７が最大となるとき照合手段３３から出力されている移動量信号４０８を記憶して、これを移動量信号４０９として変換手段２２に出力する。変換手段２２は、前記第１の初期位置に移動量信号４０９が表す移動量を加えた位置を第２の初期位置として、画像データベース２００から入力された登録画像を第２の初期位置に移動させた上で、この登録画像の各画素を平行移動量指定信号４０２に従って一定量だけ平行移動させた登録画像を出力する。
【００７０】
照合手段３４は、画像処理手段１０から出力された検査画像と変換手段２２から出力された登録画像の一致率４０３を照合手段３０と同様にして求める。さらに、照合手段３４は、第２の初期位置から現在位置（変換手段２２による平行移動が行われた後の位置）までの登録画像の移動量が予め設定された第２の範囲内である場合、登録画像の１回当たりの移動量を指定する平行移動量指定信号４０２を出力する。変換手段２２は、平行移動量指定信号４０２で指定された量だけ登録画像を平行移動させる。ここで、第２の範囲は前記第１の範囲より小さい範囲に設定される。
【００７１】
図１０は本実施の形態の画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図であり、図２と同一の処理には同一の符号を付してある。まず、画像入力装置１００は、センサ上に置かれた指の指紋を検出して、検査画像を生成する（ステップＳ１）。処理装置３０３は、画像入力装置１００から検査画像が入力され（ステップＳ２４）、画像データベース２００から登録画像が入力されると（ステップＳ２５）、変換手段２１によって登録画像を平行移動させる（ステップＳ２６）。なお、最初の平行移動量は０でよい。
【００７２】
そして、照合手段３３は、変換手段２１から出力された登録画像と画像入力装置１００から出力された検査画像とを比較照合して一致率４０７を求める（ステップＳ２７）。記憶手段９１は、照合手段３３から出力された一致率４０７が最大値かどうかを判定し（ステップＳ２８）、最大値であれば、このとき照合手段３３から出力されている移動量信号４０８を記憶する（ステップＳ２９）。
【００７３】
照合手段３３は、第１の初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された第１の範囲内かどうかを判定して（ステップＳ３０）、移動量が第１の範囲内であれば、変換手段２１に平行移動量指定信号４０６を出力する。こうして、第１の初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が第１の範囲内である限り、ステップＳ２６〜Ｓ２９の処理が繰り返される。
【００７４】
登録画像の移動量が第１の範囲を超えたとき（ステップＳ３０においてＮＯ）、記憶手段９１は、記憶していた移動量信号４０８を移動量信号４０９として出力する。そして、登録画像の移動量が第１の範囲を超えたとき、変換手段２２は、前記第１の初期位置に移動量信号４０９が表す移動量を加えた位置を第２の初期位置として、画像データベース２００から出力された登録画像を第２の初期位置に移動させる（ステップＳ３１）。さらに、変換手段２２は、この登録画像を平行移動量指定信号４０２に従って平行移動させる（ステップＳ４）。
【００７５】
照合手段３４は、画像処理手段１０から出力された検査画像と変換手段２２から出力された登録画像とを比較照合して、第１の実施の形態と同様に一致率４０３を求める（ステップＳ３２）。なお、ここでは照合手段３４から検査画像催促信号４０１が出力されていないので、画像処理手段１０は、画像入力装置１００から入力された検査画像を記憶して、そのまま出力するだけで、収縮処理は実施しない。
【００７６】
ステップＳ６〜Ｓ１１の処理は第１の実施の形態と同じである。照合手段３４は、第２の初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された第２の範囲内かどうかを判定して（ステップＳ３３）、移動量が第２の範囲内であれば、変換手段２２に平行移動量指定信号４０２を出力する。このようにして、第２の初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が第２の範囲内である限り、ステップＳ１３，Ｓ４，Ｓ３２，Ｓ６〜１１の処理が繰り返される。ステップＳ１３，Ｓ１４の処理は第１の実施の形態と全く同じである。
【００７７】
本実施の形態では、登録画像と検査画像の相対的な位置ずれを大まかに補正するために第１の範囲内で最大一致率を求め、この最大一致率が得られた位置を第２の初期位置として第１の範囲より小さい第２の範囲内で第１の実施の形態で説明した処理を実行するので、第１の実施の形態の照合手段３０に設定される範囲と前記第１の範囲とを同じにすれば、照合手段３３による比較照合では検査画像の収縮処理を省略して、収縮処理前の検査画像と登録画像とから最大一致率を求めるだけでよいので、第１の実施の形態に比べて処理時間を短縮することができる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、処理装置３０３の基になる構成として第１の実施の形態の処理装置３００を用いているが、第２，第３の実施の形態の構成を用いてもよい。第２、第３の実施の形態の場合には、変換手段２１と照合手段３３と記憶手段９１とを追加し、変換手段２０の代わりに変換手段２２を使用し、照合手段３１，３２の機能に照合手段３４の機能を追加すればよい。
【００７９】
［第５の実施の形態］
図１１は本発明の第５の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図であり、図１、図５、図７、図９と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、第１〜第４の実施の形態を組み合わせたものである。記憶手段９２は、画像処理手段１１から出力された膨張処理前及び膨張処理後の各検査画像を全て記憶し、検査画像催促信号４１０に応じて任意の検査画像を照合手段３５に出力すると共に、検査画像催促信号４０１に応じて、記憶した全ての検査画像を順次出力する。
【００８０】
照合手段３５は、第４の実施の形態の照合手段３３の機能に加えて、比較照合の前に、記憶手段９２に検査画像の出力を促すべく検査画像催促信号４１０を出力する機能を有している。
【００８１】
図１２は本実施の形態の画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図であり、図２、図６、図８、図１０と同一の処理には同一の符号を付してある。ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ１５の処理は第２の実施の形態と全く同じである。記憶手段９２は、画像処理手段１１（膨張手段８０）から出力された検査画像を記憶する（ステップＳ３４）。ここでは、膨張手段８０は、細線化手段７０から出力された細線化処理された検査画像を記憶して、そのまま出力するだけで、膨張処理は実施しない。
【００８２】
膨張手段８０は、直前に記憶した検査画像に対して膨張処理を実行し、膨張処理後の検査画像を記憶すると共に記憶手段９２に出力する（ステップＳ３５）。記憶手段９２は、画像処理手段１１から出力された検査画像中の最小線幅が予め設定された画素数以上かどうかを判定し（ステップＳ３６）、設定画素数以上でない場合、この検査画像を記憶する（ステップＳ３４）。こうして、膨張処理後の検査画像の最小線幅が設定画素数以上にならない限り、ステップＳ３４，Ｓ３５の処理が繰り返され、膨張処理前（細線化処理後）及び膨張処理後の各検査画像が記憶手段９２に格納される。
【００８３】
ステップＳ２６の処理は第４の実施の形態と全く同じである。照合手段３５は、記憶手段９２に検査画像催促信号４１０を出力し、これに応じて、記憶手段９２は、記憶している中から任意の１枚の検査画像を照合手段３５に出力する。照合手段３５は、記憶手段９２から出力された検査画像と変換手段２１から出力された登録画像とを比較照合して一致率４０７を求める（ステップＳ３７）。
【００８４】
ステップＳ２８〜Ｓ３０の処理は第４の実施の形態と同様である。したがって、第１の初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が第１の範囲内である限り、ステップＳ２６，Ｓ３７，Ｓ２９の処理が繰り返される。登録画像の移動量が第１の範囲を超えたとき（ステップＳ３０においてＮＯ）、記憶手段９１は、記憶していた移動量信号４０８を移動量信号４０９として出力する。そして、登録画像の移動量が第１の範囲を超えたとき、変換手段２２は、前記第１の初期位置に移動量信号４０９が表す移動量を加えた位置を第２の初期位置として、画像データベース２００から出力された登録画像を第２の初期位置に移動させる（ステップＳ３１）。
【００８５】
ステップＳ４，Ｓ２２，Ｓ６，Ｓ２３，Ｓ９〜Ｓ１２，Ｓ１４の処理は第３の実施の形態と全く同じである。こうして、本実施の形態では、第１〜第４の実施の形態の効果を同時に得ることができる。
【００８６】
［第６の実施の形態］
第４、第５の実施の形態では、登録画像と検査画像の相対的な位置ずれを大まかに補正するために照合手段３３，３５が出力する平行移動量指定信号４０６と、照合領域毎に比較照合するために照合手段３２，３４が出力する平行移動量指定信号４０２の違いについて言及していないが、平行移動量指定信号４０６が表す１回当たりの移動量を平行移動量指定信号４０２が表す１回当たりの移動量より大きくしてもよい。この場合にも、画像照合装置としての構成及びその照合動作は、図９〜図１２で示した通りである。
【００８７】
こうして、本実施の形態では、登録画像と検査画像の相対的な位置ずれを大まかに補正するときの検査画像の１回当たりの移動量を大きくするので、変換手段２１による平行移動処理の回数と照合手段３３，３５による比較照合の回数を削減することができ、第４、第５の実施の形態に比べて処理時間を短縮することができる。
【００８８】
［第７の実施の形態］
第４、第５の実施の形態では、照合手段３３，３５が一致率４０７を計算する第２の照合領域と照合手段３２，３４が一致率４０３を計算する第１の照合領域の違いについて言及していないが、照合手段３３，３５に予め設定される第２の照合領域の面積を、照合手段３２，３４に予め設定される第１の照合領域面積より小さくしてもよい。この場合にも、画像照合装置としての構成及びその照合動作は、図９〜図１２で示した通りである。
【００８９】
これにより、本実施の形態では、登録画像と検査画像の相対的な位置ずれを大まかに補正するときに、比較照合する画素数を削減できるため処理時間を短縮することができる。
【００９０】
［第８の実施の形態］
第１〜第７の実施の形態では、登録画像を平行移動させているが、検査画像を平行移動させてもよい。検査画像を平行移動させる場合には、登録画像の収縮処理又は膨張処理を予め実施しておくことができる。以下、このような実施の形態について説明する。図１３は本実施の形態の画像照合装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。
【００９１】
変換手段２０の動作は、平行移動処理の対象が画像入力装置１００から出力された検査画像である点を除いて、第１の実施の形態と全く同じである。画像データベース２０１には、第１〜第７の実施の形態と同様の登録画像が蓄積されているが、この登録画像の各画素に重みＷが付与されている点が第１〜第７の実施の形態と異なる。図１４は本実施の形態の登録画像の１例を示す図である。
【００９２】
図１４において、荷重領域Ａ，Ｂ，Ｃは黒画素の領域を示す。荷重領域Ａは、第１〜第７の実施の形態の登録画像を画像処理手段１０と同様の手法によって例えば２回収縮処理した画像に相当し、中心線に最も近い領域である。荷重領域Ｂは、同登録画像を例えば１回収縮処理した画像から荷重領域Ａを除いた領域に相当し、中心線から若干遠い領域である。荷重領域Ｃは、同登録画像から荷重領域Ｂを除いた領域に相当し、中心線から最も遠い領域である。
【００９３】
重みＷは、中心線に近い荷重領域ほど値が大きくなるように付与される。例えば、図１４の例では、白画素については重みＷ０＝０が付与され、黒画素の荷重領域Ｃについては重みＷ１＝１が付与され、荷重領域Ｂについては重みＷ２＝２が付与され、荷重領域Ａについては重みＷ３＝３が付与されている。このように、画像データベース２０１には、第１〜第７の実施の形態と同様の登録画像と、この登録画像の各画素の重みＷを示すデータとが格納されている。
【００９４】
照合手段３６は、変換手段２０から出力された検査画像と画像データベース２０１から出力された登録画像とにおいて、同一位置の画素ごとに輝度値を比較照合して、輝度値が一致する黒画素の数を予め設定された第１の照合領域内で荷重領域Ａ，Ｂ，Ｃ毎に集計し、集計した荷重領域毎の一致画素数から次式によって一致率４０３を計算する。
【００９５】
【００９６】
また、照合手段３６は、照合手段３０と同様に、平行移動量指定信号４０２を出力する。なお、本実施の形態では、登録画像を３個の荷重領域に分割しているが、荷重領域は２個以上であればよく、荷重領域が３個以外の場合でも、式（１）と同様に一致率４０３を計算できることは言うまでもない。
【００９７】
図１５は本実施の形態の画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図であり、図２と同一の処理には同一の符号を付してある。画像データベース２０１は、登録画像と、この登録画像の各画素の重みＷを示すデータとを照合手段３６に出力する（ステップＳ４０）。
【００９８】
変換手段２０は、画像入力装置１００から出力された検査画像を平行移動させる（ステップＳ４２）。照合手段３６は、変換手段２０から出力された検査画像と画像データベース２０１から出力された登録画像とを比較照合して、式（１）により一致率４０３を求める（ステップＳ４３）。本実施の形態の一致率４０３は、第１の実施の形態の一致率平均４０４に相当するものであるので、演算手段４０を用いる必要はない。
【００９９】
最大一致率抽出手段５０は、照合手段３６から出力された一致率４０３が最大値かどうかを判定し（ステップＳ４４）、最大値であればこの値を最大一致率４０５として記憶する（ステップＳ４５）。続いて、照合手段３６は、初期位置から現在位置までの検査画像の移動量が予め設定された範囲内かどうかを判定して（ステップＳ４６）、移動量が設定された範囲内であれば、変換手段２０に平行移動量指定信号４０２を出力する。
【０１００】
変換手段２０は、平行移動量指定信号４０２で指定された量だけ検査画像を平行移動させる（ステップＳ４２）。こうして、初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された範囲内である限り、ステップＳ４２〜Ｓ４５の処理が繰り返される。
【０１０１】
検査画像の移動量が予め設定された範囲を超えたとき（ステップＳ４６においてＮＯ）、判定手段６０は、第１の実施の形態と同様にステップＳ１４の処理を行う。以上のように、本実施の形態では、各画素に重みＷを付与した登録画像を予め用意しておくことにより、画像処理手段１０が不要となり、収縮処理を繰り返し行う必要がなくなる。したがって、第１の実施の形態に比べて処理を高速化することができる。
【０１０２】
なお、本実施の形態では、登録画像を収縮させることで登録画像内の黒画素領域を複数の荷重領域に分割しているが、第２の実施の形態のように登録画像をいったん細線化してから膨張処理によって太らせることで各荷重領域を決定してもよい。また、本実施の形態の構成を第４の実施の形態に適用してもよい。
【０１０３】
［第９の実施の形態］
図１６は本発明の第９の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。第１〜第８の実施の形態で示した画像照合装置の構成はコンピュータ３０６で実現することができる。このコンピュータ３０６は、ＣＰＵ５００、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０１、ＲＡＭ(Random Access Memory ）５０２、フレキシブルディスク装置等の補助記憶装置５０３、ハードディスク装置等の大容量の補助記憶装置５０４、映像出力のためのディスプレイ装置（不図示）とのインタフェースとなるインタフェース装置５０５、キーボード（不図示）とのインタフェースとなるインタフェース装置５０６、画像入力装置１００とのインタフェースとなるインタフェース装置５０７といった構成を有している。
【０１０４】
画像データベース２００，２０１は、ＲＡＭ５０２あるいは補助記憶装置５０４で実現することができる。図１６の装置において、本発明の画像照合方法を実現させるためのプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード等の記録媒体に記録された状態で提供される。この記録媒体をコンピュータ３０６の補助記憶装置５０３に挿入すると、媒体に記録されたプログラムが読み取られる。そして、ＣＰＵ５００は、読み込んだプログラムをＲＡＭ５０２あるいは補助記憶装置５０４に書き込み、このプログラムに従って第１〜第８の実施の形態で説明したような処理を実行する。こうして、第１〜第８の実施の形態と同様の処理を実現することができる。
【０１０５】
なお、以上の第１〜第９の実施の形態では、照合する画像が指紋画像である場合について説明したが、動物の鼻紋や虹彩やテクスチャーパターンなどのように周期性をもつ画像であれば、本発明を適用することができる。
【０１０６】
また、第１〜第９の実施の形態では、黒画素を用いて一致画素数をカウントしているが、白画素を用いて一致画素数をカウントしてもよい。また、第１〜第９の実施の形態では、登録画像と検査画像を２値画像としているが、２値化処理する前の例えば２５６階調の濃淡画像を用いてもよい。この場合には、検査画像と登録画像の輝度値の差が所定の範囲内にある画素を一致画素とすればよい。
【０１０７】
また、変換手段２０〜２２は、検査画像と登録画像の位置ずれを補正するために検査画像又は登録画像を平行移動させているが、検査画像又は登録画像を回転させてもよく、平行移動と回転の両方を実行してもよい。平行移動と回転の両方を実行する場合には、位置ずれだけでなく角度ずれも補正することができる。平行移動と回転の両方を実行する場合には、例えば検査画像又は登録画像を一定角度だけ回転させた後、前記のように検査画像又は登録画像の平行移動を繰り返し、平行移動量の合計が予め設定された範囲を超えた時点で、再び検査画像又は登録画像を一定角度だけ回転させ、検査画像又は登録画像の平行移動を繰り返すといった処理を行えばよい。
【０１０８】
ただし、平行移動と回転の両方を実行する場合には、平行移動量と回転角度のそれぞれの範囲を照合手段３０〜３６に設定する必要がある。照合手段３０〜３６は、第１または第２の初期位置から現在位置までの登録画像の移動量が予め設定された平行移動量の範囲内であれば、検査画像の１回当たりの移動量を指定する平行移動量指定信号４０２，４０６を出力し、第１または第２の初期位置から現在位置までの検査画像の回転角度が予め設定された回転角度の範囲内であれば、検査画像の１回当たりの回転角度を指定する回転角度指定信号を出力する。回転だけを行う場合には、回転角度指定信号を出力する。
【０１０９】
変換手段２０〜２２は、平行移動量指定信号４０２，４０６に従って検査画像又は登録画像を平行移動させ、回転角度指定信号に従って検査画像又は登録画像を回転させる。また、平行移動と回転の両方を実行する場合、照合手段３３は、第１の初期位置から現在位置までの検査画像又は登録画像の移動量を表す移動量信号４０８と、第１の初期位置から現在位置までの検査画像又は登録画像の回転角度を表す角度信号とを出力し、記憶手段９１は、一致率４０７が最大となるとき照合手段３３から出力されている移動量信号４０８と角度信号とを記憶して変換手段２２に出力する。
【０１１０】
また、第１〜第９の実施の形態では、検査画像と登録画像が同一かどうかを判定するのに最大一致率のみを用いているが、最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いるようにすればよい。
最大一致率及び最小一致率の両方を用いる方法としては、一致率平均４０４（第８の実施の形態では一致率４０３）から抽出手段によって最大一致率及び最小一致率を求め、この最大一致率と最小一致率との差分である一致率差分を求め、この一致率差分が予め設定されたしきい値以上かどうかを判定手段で判定して、一致率差分がしきい値以上の場合に検査画像と登録画像が同一であると判定する方法がある。この方法によれば、本人照合と他人照合の間で判定指標の差を拡大することができるので、照合精度をさらに向上させることができる。
【０１１１】
また、最大一致率を最小一致率で割った商を抽出手段で求め、この商が予め設定されたしきい値以上かどうかを判定手段で判定して、商がしきい値以上の場合に検査画像と登録画像が同一であると判定してもよい。この方法によれば、最小一致率が最大一致率に対して２桁以上小さい場合に、本人照合と他人照合の間で判定指標の差を拡大することができるので、照合精度をさらに向上させることができる。
【０１１２】
また、最大一致率が予め設定された第１のしきい値以上で、かつ最小一致率が予め設定された第２のしきい値（第１のしきい値≧第２のしきい値）より小さい場合に検査画像と登録画像が同一であると判定してもよい。この方法によれば、しきい値設定が可能な一致率の範囲を拡大することができるので、照合精度をさらに向上させることができる。
【０１１３】
また、最小一致率が予め設定されたしきい値より小さい場合に検査画像と登録画像が同一であると判定してもよい。この方法によれば、最大一致率抽出処理を削減することで処理を簡易にできるため、処理時間を短縮することができる。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の変換手段により第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行することで、第１の画像と第２の画像の位置ずれを補正しつつ、この第１の変換手段の毎回の処理毎に、収縮処理前（膨張処理前）及び収縮処理後（膨張処理後）の複数の第１の画像と第２の画像とを比較照合してそれぞれ一致率を求め、これら一致率の平均を求めるようにしたことにより、第１の画像と一致しない第２の画像に比べて、第１の画像と同一である可能性が高い第２の画像（収縮処理した第１の画像又は細線化処理のみを施した膨張処理前の第１の画像と比較照合しても、一致画素が得られる画像）の方が一致率がより大きくなるようにすることができるので、本人照合と他人照合の間で判定指標の差を拡大することができ、照合精度を向上させることができる。
【０１１５】
また、第１の記憶手段を設けることにより、収縮処理前（膨張処理前）及び収縮処理後（膨張処理後）の各第１の画像を第１の記憶手段に格納しておくので、第１の変換手段の処理を行う度に、第１の画像に対する収縮処理又は膨張処理を行う必要がなくなる。したがって、画像処理の頻度を低減することができるので、処理を高速化することができる。
【０１１６】
また、各画素に重みを付与した第１の画像を予め用意しておき、パターンの中心線に近い領域ほど値が大きくなるように重みを設定して、第１の画像と第２の画像の同一位置・同一輝度の一致画素数と重みとから重み付け平均演算により一致率を求めることにより、第１の画像と一致しない第２の画像に比べて、第１の画像と同一である可能性が高い第２の画像の方が一致率がより大きくなるようにすることができるので、本人照合と他人照合の間で判定指標の差を拡大することができ、照合精度を向上させることができる。また、比較照合時に、第１の画像の収縮処理又は膨張処理を行う必要がなくなるので、処理を高速化することができる。
【０１１７】
また、第２の変換手段、第２の照合手段及び第２の記憶手段を設け、第１の変換手段に予め設定される範囲を第２の変換手段に予め設定される範囲よりも小さくし、第１の変換手段が、第２の記憶手段で記憶された平行移動量、回転角度または平行移動量及び回転角度を第１の初期位置に加えた位置を第２の初期位置として、この第２の初期位置に第２の画像を移動させた上で、この第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を実行することにより、第１の画像と第２の画像の相対的な位置ずれを大まかに補正するための第２の変換手段、第２の照合手段及び第２の記憶手段では最大一致率だけを求めればよいので、処理時間を短縮することができる。
【０１１８】
また、第２の変換手段が第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を、第１の変換手段が第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度よりも大きくすることにより、第１の画像と第２の画像の位置ずれを大まかに補正するときの第２の画像の１回当たりの移動量を大きくするので、第２の変換手段による平行移動処理の回数と第２の照合手段による比較照合の回数を削減することができ、処理時間を短縮することができる。
【０１１９】
また、第２の照合手段が一致率を求める照合領域の面積を、第１の照合手段が一致率を求める照合領域の面積よりも小さくすることにより、第１の画像と第２の画像の相対的な位置ずれを大まかに補正するときに、比較照合する画素数を削減することができるので、処理時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の第１の実施における画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。
【図３】 収縮処理前の検査画像と収縮処理後の検査画像の１例を示す図である。
【図４】 本発明の第１の実施の形態において検査画像と登録画像とを比較照合する様子を示す模式図である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。
【図６】 本発明の第２の実施における画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。
【図７】 本発明の第３の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。
【図８】 本発明の第３の実施の形態となる画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。
【図９】 本発明の第４の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】 本発明の第４の実施の形態となる画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。
【図１１】 本発明の第５の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】 本発明の第５の実施の形態となる画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。
【図１３】 本発明の第８の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】 本発明の第８の実施の形態における登録画像の１例を示す図である。
【図１５】 本発明の第８の実施の形態となる画像照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。
【図１６】 本発明の第９の実施の形態となる画像照合装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】 従来の指紋照合装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】 図１７の指紋照合装置の照合動作を示すフローチャート図である。
【図１９】 従来の指紋照合装置の問題を説明するための指紋の拡大模式図である。
【符号の説明】
１００…画像入力装置、２００、２０１…画像データベース、３００、３０１、３０２、３０３、３０４、３０５…処理装置、１０、１１…画像処理手段、２０、２１、２２…変換手段、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６…照合手段、４０…演算手段、５０…最大一致率抽出手段、６０…判定手段、７０…細線化手段、８０…膨張手段、９０、９１、９２…記憶手段。
Claims (28)
- 第１の画像と第２の画像が同一かどうかを判定する画像照合装置において、
第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行し、収縮処理前及び収縮処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手段と、
第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手段と、
前記画像処理手段の毎回の処理毎に、前記収縮処理前又は前記収縮処理後の第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求める第１の照合手段と、
前記第１の変換手段の毎回の処理毎に、前記第１の照合手段が前記画像処理手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求める演算手段と、
この演算手段が前記第１の変換手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求める抽出手段と、
この抽出手段から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手段とを備えることを特徴とする画像照合装置。 - 第１の画像と第２の画像が同一かどうかを判定する画像照合装置において、
第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行し、膨張処理前及び膨張処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手段と、
第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手段と、
前記画像処理手段の毎回の処理毎に、前記膨張処理前又は前記膨張処理後の第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求める第１の照合手段と、
前記第１の変換手段の毎回の処理毎に、前記第１の照合手段が前記画像処理手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求める演算手段と、
この演算手段が前記第１の変換手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求める抽出手段と、
この抽出手段から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手段とを備えることを特徴とする画像照合装置。 - 第１の画像と第２の画像が同一かどうかを判定する画像照合装置において、
第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行し、収縮処理前及び収縮処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手段と、
第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手段と、
前記画像処理手段から出力される前記収縮処理前及び前記収縮処理後の第１の画像を記憶する第１の記憶手段と、
この第１の記憶手段に記憶された第１の画像毎に、この第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求める第１の照合手段と、
前記第１の変換手段の毎回の処理毎に、前記第１の照合手段が前記第１の画像毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求める演算手段と、
この演算手段が前記第１の変換手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求める抽出手段と、
この抽出手段から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手段とを備えることを特徴とする画像照合装置。 - 第１の画像と第２の画像が同一かどうかを判定する画像照合装置において、
第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行し、膨張処理前及び膨張処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手段と、
第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手段と、
前記画像処理手段から出力される前記膨張処理前及び前記膨張処理後の第１の画像を記憶する第１の記憶手段と、
この第１の記憶手段に記憶された第１の画像毎に、この第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求める第１の照合手段と、
前記第１の変換手段の毎回の処理毎に、前記第１の照合手段が前記第１の画像毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求める演算手段と、
この演算手段が前記第１の変換手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求める抽出手段と、
この抽出手段から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手段とを備えることを特徴とする画像照合装置。 - 第１の画像と第２の画像が同一かどうかを判定する画像照合装置において、
第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行して前記第１の画像を複数の荷重領域に分割するか、あるいは第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行して前記第１の画像を複数の荷重領域に分割し、パターンの中心線に近い前記荷重領域ほど重みが大きくなるように前記第１の画像の画素毎に付与された重みを示すデータと、前記第１の画像とを記憶する画像蓄積手段と、
第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手段と、
この第１の変換手段の毎回の処理毎に、前記第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して、前記重みに基づく重み付け平均演算により一致率を求める第１の照合手段と、
この第１の照合手段が前記第１の変換手段の毎回の処理毎に求めた前記一致率の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求める抽出手段と、
この抽出手段から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手段とを備えることを特徴とする画像照合装置。 - 請求項１−５の何れかに記載の画像照合装置において、
第１の初期位置にある前記第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第２の変換手段と、
この第２の変換手段の毎回の処理毎に、前記第２の変換手段から出力される第２の画像と前記第１の画像とを比較照合して一致率を求める第２の照合手段と、
この第２の照合手段から出力された一致率が最大となるとき、前記第１の初期位置から現在位置までの前記第２の画像の平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度の両方を記憶する第２の記憶手段とをさらに備え、
前記第１の変換手段は、前記第２の記憶手段で記憶された平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を前記第１の初期位置に加えた位置を第２の初期位置として、この第２の初期位置に前記第２の画像を移動させた上で、この第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を実行することを特徴とする画像照合装置。 - 請求項６記載の画像照合装置において、
前記第１の変換手段に予め設定される範囲を、前記第２の変換手段に予め設定される範囲よりも小さくすることを特徴とする画像照合装置。 - 請求項６記載の画像照合装置において、
前記第２の変換手段が前記第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を、前記第１の変換手段が前記第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度よりも大きくすることを特徴とする画像照合装置。 - 請求項６記載の画像照合装置において、
前記第２の照合手段が一致率を求める照合領域の面積を、前記第１の照合手段が一致率を求める照合領域の面積よりも小さくすることを特徴とする画像照合装置。 - 第１の画像と第２の画像が同一かどうかを判定する画像照合方法において、
第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行し、収縮処理前及び収縮処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、
第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、
前記画像処理手順の毎回の処理毎に、前記収縮処理前又は前記収縮処理後の第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記画像処理手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、
前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とを実行することを特徴とする画像照合方法。 - 第１の画像と第２の画像が同一かどうかを判定する画像照合方法において、
第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行し、膨張処理前及び膨張処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、
第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、
前記画像処理手順の毎回の処理毎に、前記膨張処理前又は前記膨張処理後の第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記画像処理手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、
前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とを実行することを特徴とする画像照合方法。 - 第１の画像と第２の画像が同一かどうかを判定する画像照合方法において、
第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行し、収縮処理前及び収縮処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、
第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、
前記収縮処理前及び前記収縮処理後の第１の画像をメモリに格納する第１の記憶手順と、
この第１の記憶手順で記憶された第１の画像毎に、この第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記第１の画像毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、
前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とを実行することを特徴とする画像照合方法。 - 第１の画像と第２の画像が同一かどうかを判定する画像照合方法において、
第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行し、膨張処理前及び膨張処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、
第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、
前記膨張処理前及び前記膨張処理後の第１の画像をメモリに格納する第１の記憶手順と、
この第１の記憶手順で記憶された第１の画像毎に、この第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記第１の画像毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、
前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とを実行することを特徴とする画像照合方法。 - 第１の画像と第２の画像が同一かどうかを判定する画像照合方法において、
第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行して前記第１の画像を複数の荷重領域に分割するか、あるいは第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行して前記第１の画像を複数の荷重領域に分割し、パターンの中心線に近い前記荷重領域ほど重みが大きくなるように前記第１の画像の画素毎に付与された重みを示すデータと、前記第１の画像とをメモリに格納する画像蓄積手順と、
第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、
この第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して、前記重みに基づく重み付け平均演算により一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、
この抽出手順から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とを実行することを特徴とする画像照合方法。 - 請求項１０−１４の何れかに記載の画像照合方法において、
各手順の前に、第１の初期位置にある前記第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第２の変換手順と、
この第２の変換手順の毎回の処理毎に、前記第２の変換手順から出力される第２の画像と前記第１の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第２の照合手順と、
この第２の照合手順から出力された一致率が最大となるとき、前記第１の初期位置から現在位置までの前記第２の画像の平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度の両方をメモリに格納する第２の記憶手順とを実行し、
前記第１の変換手順は、前記第２の記憶手順で記憶された平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を前記第１の初期位置に加えた位置を第２の初期位置として、この第２の初期位置に前記第２の画像を移動させた上で、この第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を実行することを特徴とする画像照合方法。 - 請求項１５記載の画像照合方法において、
前記第１の変換手順で予め設定される範囲を、前記第２の変換手順で予め設定される範囲よりも小さくすることを特徴とする画像照合方法。 - 請求項１５記載の画像照合方法において、
前記第２の変換手順で前記第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を、前記第１の変換手順で前記第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度よりも大きくすることを特徴とする画像照合方法。 - 請求項１５記載の画像照合方法において、
前記第２の照合手順で一致率を求める照合領域の面積を、前記第１の照合手順で一致率を求める照合領域の面積よりも小さくすることを特徴とする画像照合方法。 - 第１の画像と第２の画像が同一かどうかを判定する画像照合プログラムにおいて、
第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行し、収縮処理前及び収縮処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、
第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、
前記画像処理手順の毎回の処理毎に、前記収縮処理前又は前記収縮処理後の第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記画像処理手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、
前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする画像照合プログラム。 - 第１の画像と第２の画像が同一かどうかを判定する画像照合プログラムにおいて、
第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行し、膨張処理前及び膨張処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、
第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、
前記画像処理手順の毎回の処理毎に、前記膨張処理前又は前記膨張処理後の第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記画像処理手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、
前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする画像照合プログラム。 - 第１の画像と第２の画像が同一かどうかを判定する画像照合プログラムにおいて、
第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行し、収縮処理前及び収縮処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、
第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、
前記収縮処理前及び前記収縮処理後の第１の画像をメモリに格納する第１の記憶手順と、
この第１の記憶手順で記憶された第１の画像毎に、この第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記第１の画像毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、
前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする画像照合プログラム。 - 第１の画像と第２の画像が同一かどうかを判定する画像照合プログラムにおいて、
第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行し、膨張処理前及び膨張処理後の第１の画像を順次出力する画像処理手順と、
第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、
前記膨張処理前及び前記膨張処理後の第１の画像をメモリに格納する第１の記憶手順と、
この第１の記憶手順で記憶された第１の画像毎に、この第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記第１の画像毎に求めた前記一致率の平均値である一致率平均を求めてメモリに格納する演算手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率平均の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、
前記最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする画像照合プログラム。 - 第１の画像と第２の画像が同一かどうかを判定する画像照合プログラムにおいて、
第１の画像に対して収縮処理を繰り返し実行して前記第１の画像を複数の荷重領域に分割するか、あるいは第１の画像に対して細線化処理を実行して、細線化処理後の第１の画像に対して膨張処理を繰り返し実行して前記第１の画像を複数の荷重領域に分割し、パタ ーンの中心線に近い前記荷重領域ほど重みが大きくなるように前記第１の画像の画素毎に付与された重みを示すデータと、前記第１の画像とをメモリに格納する画像蓄積手順と、
第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第１の変換手順と、
この第１の変換手順の毎回の処理毎に、前記第１の画像と前記処理後の第２の画像とを比較照合して、前記重みに基づく重み付け平均演算により一致率を求めてメモリに格納する第１の照合手順と、
前記第１の変換手順の毎回の処理毎に求めた前記一致率の中から最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を求めてメモリに格納する抽出手順と、
この抽出手順から出力された最大一致率又は最小一致率の少なくとも一方を用いて前記第１の画像と前記第２の画像が同一かどうかを判定する判定手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする画像照合プログラム。 - 請求項１９−２３の何れかに記載の画像照合プログラムにおいて、
各手順の前に、第１の初期位置にある前記第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を予め設定された範囲内で一定量毎に繰り返し実行し、処理後の第２の画像を出力する第２の変換手順と、
この第２の変換手順の毎回の処理毎に、前記第２の変換手順から出力される第２の画像と前記第１の画像とを比較照合して一致率を求めてメモリに格納する第２の照合手順と、
この第２の照合手順から出力された一致率が最大となるとき、前記第１の初期位置から現在位置までの前記第２の画像の平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度の両方をメモリに格納する第２の記憶手順とをコンピュータに実行させ、
前記第１の変換手順は、前記第２の記憶手順で記憶された平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を前記第１の初期位置に加えた位置を第２の初期位置として、この第２の初期位置に前記第２の画像を移動させた上で、この第２の画像に対して平行移動処理及び回転処理のうち少なくとも１つの処理を実行することを特徴とする画像照合プログラム。 - 請求項２４記載の画像照合プログラムにおいて、
前記第１の変換手順で予め設定される範囲を、前記第２の変換手順で予め設定される範囲よりも小さくすることを特徴とする画像照合プログラム。 - 請求項２４記載の画像照合プログラムにおいて、
前記第２の変換手順で前記第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度を、前記第１の変換手順で前記第２の画像に対して実行する１回当たりの平行移動量、回転角度又は平行移動量及び回転角度よりも大きくすることを特徴とする画像照合プログラム。 - 請求項２４記載の画像照合プログラムにおいて、
前記第２の照合手順で一致率を求める照合領域の面積を、前記第１の照合手順で一致率を求める照合領域の面積よりも小さくすることを特徴とする画像照合プログラム。 - 請求項１９−２７の何れかに記載の画像照合プログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
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