JP3948283B2 - 画像データ照合方法、画像データ照合装置、及びプログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データを照合する技術に関し、特に、画像データの照合処理に要する処理量の削減に寄与する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像データを照合する技術の適用分野のひとつに指紋照合の分野がある。
指紋画像データの照合方法について様々な技術が従来から提案されている。ここではそのような技術のひとつを説明する。
【０００３】
この照合方法では、指紋画像を表現している予め登録されているデータ（以下、「登録指紋画像データ」と称することとする）と、この登録指紋画像データに対して照合を行なう被験者の指紋の画像を表現しているデータ（以下、「照合指紋画像データ」と称することとする）とに対して以下の（１）から（５）までの手順に示す処理を施すことによって両者の照合が行なわれる。
（１）登録指紋画像データで表現されている登録指紋画像Ａ内に複数の矩形領域Ａi （但しｉ＝１〜Ｎ、Ｎは２以上の整数）を定義して配置する。
（２）照合指紋画像データで表現されている照合指紋画像Ｂ内でＡi と同一形状の矩形領域を走査させながら、その矩形領域内の画素データとＡi 内の画素データとの相関係数を算出する。
（３）Ｂ内の矩形領域のうち、上述した（２）の処理によって算出された相関係数が最大であるもの、すなわちＡi との相関が最も高いことを示したものを検出して矩形領域Ｂi とする。
（４）Ａに定義された矩形領域Ａi の分布とＢから検出された矩形領域Ｂi の分布とを比較し、その比較結果に基づいてＡとＢとの同一性を評価する。
（５）（４）においてＡとＢとの同一性が否定されたならば、ＡまたはＢを所定の角度の範囲内で少しずつ回転させて（１）から（４）の処理を繰り返し、ＡとＢとの同一性を評価する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した指紋画像データの照合方法の（４）の処理におけるＡとＢとの同一性の評価手法は、矩形領域の分布における相対的な位置の両者間でのズレ量が所定の閾値よりも小さければ両者は同一であると評価し、一方大きければ両者は同一でないと評価するというものである。このため、この閾値を小さく設定すれば、両者を同一と判定する基準が高くなるので、他人を本人と間違えてしまう確率（この確率を「他人受入率」と称することとする）は低くなるものの、本人を他人と間違えてしまう確率（この確率を「本人拒否率」と称することとする）は高くなる。一方、この閾値を大きく設定すれば、本人拒否率は低くなるものの、他人受入率は高くなる。
【０００５】
以上のように、本人拒否率と他人受入率とはトレードオフの関係にあり、これらの本人拒否率及び他人受入率を改善させるためには計算量の増大が避けられなかった。
以上の問題を鑑み、画像データの照合において、同一起源の画像を同一でないと誤認する確率及び異なる起源の画像を同一であると誤認する確率の維持・向上を図りつつ、照合のための処理量を削減することが本発明が解決しようとする課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第一の画像を表現している画像データと第二の画像を表現している画像データとを照合して該第一の画像と該第二の画像との類似の程度を判定する画像データ照合方法及び画像データ照合装置、並びに画像データ照合処理をコンピュータに行なわせるためのプログラムを前提とする。
【０００７】
そして、本発明の態様のひとつである画像データ照合方法では、複数の第一の領域及び複数の第二の領域についての前記第一の画像における配置の定義を取得し、前記第一の領域の各々について、該第一の領域と最大の相関関係を有する第一最大相関領域を、前記第二の画像における所定の領域から検出する第一の検出を行ない、前記第一の領域相互の位置関係と前記第一最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて前記類似の程度についての第一の判定を行ない、前記第一の判定による類似の程度が第一の所定の程度を満たしているときに、前記第二の領域の各々について、該第二の領域と最大の相関関係を有する第二最大相関領域を、前記第二の画像においての前記所定の領域よりも広い領域から検出する第二の検出を行ない、前記第二の領域相互の位置関係と前記第二最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて前記類似の程度についての第二の判定を行ない、前記第一の判定による類似の程度が前記第一の所定の程度を満たしていないとき、または前記第二の判定による類似の程度が第二の所定の程度を満たしていないときに、前記第一の画像における前記第一の領域及び前記第二の領域についての前記配置の定義の変更を行ない、前記変更により変更された前記配置の定義に従って前記第一の検出及び前記第一の判定を再度行なうようにすることによって前述した課題を解決する。
【０００８】
ここで、前記第一の画像及び前記第二の画像は、例えば指紋を表す画像である。
上記の方法において、第一の画像と第二の画像とが同一のものを表しているのであれば、第一の画像から抽出された部分領域と最大の相関関係を有する最大相関領域の第二の画像上の位置は、その最大相関領域の検出の範囲を第二の画像上で多少狭めても変化しないため、同一起源の画像を同一でないと誤認する確率には影響が少ない。本発明ではこのことを利用する。
【０００９】
すなわち、第一の画面に配置が定義された第一の領域相互の位置関係と、検出範囲を狭めて行なわれる第一の検出で検出された第一最大相関領域相互の位置関係との類似の程度を判定する第一の判定を行ない、その類似の程度が高いと判定されたときにのみ、第一の画面に配置が定義された第二の領域相互の位置関係と、検出範囲を第一の検出以上に広げて行なわれる第二の検出で検出された第二最大相関領域相互の位置関係との類似の程度を判定する第二の判定を行なうようにする。
【００１０】
第一の検出の結果に基づいて行なわれる第一の判定によって類似の程度が低いと判定されたときには、前述したように検出範囲の狭い第一の検出を行なっても同一起源の画像を同一でないと誤認する確率には影響が少ないため、検出範囲を広げて判定を行なうまでもなく、第一の画像と第二の画像とは現在の領域配置の定義においては異なるものであると直ちに判別することが可能である。従って、上述した方法によれば、第一の検出において検出範囲を狭めた分だけ検出のための処理量を削減することができる。しかも、この第一の検出は第一の画像における領域配置の定義を変更しつつ繰り返し行なわれるので、この繰り返し回数に応じて処理量の削減効果が増大する。
【００１１】
なお、上述した本発明に係る画像データ照合方法における前記第二の判定において、前記類似の程度が前記第二の所定の程度を満たすときには、前記第一の画像と前記第二の画像とは同一のものを表していると判別するようにすることができる。
【００１２】
こうすることにより、検出範囲の狭い第一の検出に基づく第一の判定を行なうことによって生じ得る異なる起源の画像を同一であると誤認する確率の上昇が、検出範囲の広い第二の検出に基づく第二の判定を行なうことによって打ち消されるので、照合のための処理量を削減しつつ、異なる起源の画像を同一であると誤認する確率の維持・低減が図られた画像データの照合結果の提示が可能となる。
【００１３】
また、前述した本発明に係る画像データ照合方法において、前記第一の領域及び前記第二の領域についての前記第一の画像における配置の定義を所定の範囲内で変更しても、前記第一の判定において前記類似の程度が所定の程度を満たしていないときには、該第一の画像と前記第二の画像とは異なるものを表していると判別するようにすることができる。
【００１４】
こうすることにより、照合のための処理量を削減しつつ、同一起源の画像を同一でないと誤認する確率の維持が図られた画像データの照合結果の提示が可能となる。
また、前述した本発明に係る画像データ照合方法における前記定義の変更によって、前記第一の領域及び前記第二の領域の配置が前記第一の画像上において回転移動するようにすることができる。
【００１５】
こうすることにより、第一の画像と第二の画像とが同一のものを表しているにも拘らず、両画像間で回転方向のずれを生じていたためにその両者が異なるものであると誤認してしまう問題が解消される。
なお、このときに、前記第二の判定において前記類似の程度が所定の程度を満たしていなかったときであっても、前記第一の領域についての前記第一の画像における配置の定義を変更したときに、前記第一の判定において前記類似の程度が所定の程度を満たしたときには、該第一の画像と前記第二の画像とは同一のものを表していると判別するようにすることができる。
【００１６】
こうすることにより、第一の領域の配置を第一の画像上において回転移動して再度行なわれた第一の判定によって前記類似の程度が所定の程度を満たしているという判定結果が改めて得られた場合には、第一の画像と第二の画像に表されているものは同一であるという最終的な照合結果が下されるので、第二の検出は最終的な照合結果の如何に拘らず常に１回のみしか実行されず、他は、検出範囲が狭いために検出のための処理量が少ない第一の検出が繰り返し実行されるので、処理量の削減効果が更に高くなる。
【００１７】
また、前述した本発明に係る画像データ照合方法において、前記第一の領域と前記第二の領域との配置の定義は同一であるようにすることができる。
このように配置の定義を共通化することにより、第一及び第二の検出のための処理の共通化が検出範囲の違いを除いて可能となり、これらの検出のための構成を別個独立に設ける必要がなくなる。
【００１８】
また、前述した本発明に係る画像データ照合方法における前記配置の定義において、前記第一の領域のうちの少なくとも１つの配置は、前記第二の領域のうちのいずれかの配置と同一であるようにすることができる。
こうすることにより、この共通の領域を基準にして、第一の画像上に配置が定義された領域相互の位置関係と、第二の画像上から検出された最大相関領域相互の位置関係との相違に基づく第一及び第二の判定を行なうことができるので、第一及び第二の判定を部分的に共通化することが可能となり、これらの判定のための構成を別個独立に設ける必要がなくなる。
【００１９】
また、本発明の別の態様のひとつである画像データ照合装置では、複数の第一の領域及び複数の第二の領域についての前記第一の画像における配置の定義が格納される格納手段と、前記第一の領域の各々について、該第一の領域と最大の相関関係を有する第一最大相関領域を、前記第二の画像における所定の領域から検出する第一の検出を行なう第一検出手段と、前記第一の領域相互の位置関係と前記第一最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて前記類似の程度についての第一の判定を行なう第一判定手段と、前記第一の判定による類似の程度が第一の所定の程度を満たしているときに、前記第二の領域の各々について、該第二の領域と最大の相関関係を有する第二最大相関領域を、前記第二の画像においての前記所定の領域よりも広い領域から検出する第二の検出を行なう第二検出手段と、前記第二の領域相互の位置関係と前記第二最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて前記類似の程度についての第二の判定を行なう第二判定手段と、前記第一の判定による類似の程度が前記第一の所定の程度を満たしていないとき、または前記第二の判定による類似の程度が第二の所定の程度を満たしていないときに、前記第一の画像における前記第一の領域及び前記第二の領域についての前記配置の定義の変更を行なう定義変更手段と、を有し、前記第一検出手段及び前記第一判定手段は、前記定義変更手段により変更された前記配置の定義に従って前記第一の検出及び前記第一の判定を各々再度行なうようにすることによって前述した課題を解決する。
【００２０】
この構成によれば、前述した本発明に係る画像データ照合方法と同様の作用・効果が得られる。
また、前述した本発明に係る画像データ照合方法に相当する処理をコンピュータに行なわせるためのプログラムであっても、そのプログラムをコンピュータに読み込ませて実行させることによって、前述した本発明に係る画像データ照合方法と同様の作用・効果が得られ、前述した課題が解決される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは、本発明を指紋画像データの照合のために使用する実施形態について説明する。
図１は本発明を実施する指紋画像データ照合装置（以下、「本装置」と称することとする）の構成を示す図である。
【００２２】
指紋画像データ入力部１０は指紋画像データの取得を行なうものであり、例えば画像スキャナ、あるいはＣＣＤ（Charge Coupled Device ）等のイメージセンサを備えて構成される。
指紋画像データ入力部１０で取得された指紋画像データで表現されている指紋画像の例を図２に示す。同図に示す指紋画像は２値化されているが、指紋画像データが多階調の指紋画像を表現するものであってもよい。
【００２３】
登録指紋画像データ記憶部２０には指紋画像データ入力部１０で取得された指紋画像データが登録されて記憶される。この登録指紋画像データ記憶部２０に記憶されている指紋画像データは前述した登録指紋画像データとして扱われる。
照合指紋画像データ記憶部３０には、指紋画像データ入力部１０で取得された、本装置で指紋照合を行なう被験者の指紋画像データ、すなわち前述した照合指紋画像データが一時的に記憶される。
【００２４】
指紋照合処理部４０は登録指紋画像データ記憶部２０に記憶されている登録指紋画像データと、照合指紋画像データ記憶部３０に記憶されている照合指紋画像データとを照合する処理が行なわれる。
指紋照合処理部４０は回転変換部４１、テンプレート配置管理部４２、最大相関検出部４３、及び照合判定処理部４４を有して構成されている。
【００２５】
回転変換部４１は、所定の指示に従って指紋照合処理部４０に入力された登録指紋画像データが表現している登録指紋画像を回転させる。
テンプレート配置管理部４２は、回転変換部４１による処理が施された後の登録指紋画像内の所定の位置に所定の大きさの複数の領域（これらを総称して「テンプレート」と称している）を配置する。これらの領域の大きさ及び配置を示すデータは領域配置テーブル４２−１に示されている。
【００２６】
最大相関領域検出部４３は、指紋照合処理部４０に入力された照合指紋画像データが表現している照合指紋画像内の所定の大きさの領域のうち、テンプレート配置管理部４２によって登録指紋画像内に配置された各領域との相関が最も高いものの位置を各々検出する。この領域の検出を行なう照合指紋画像内の検出範囲を示すデータは検出領域座標テーブル４３−１に示されている。
【００２７】
照合判定処理部４４は、テンプレート配置管理部４２によって登録指紋画像内に配置された複数の領域の分布と、最大相関領域検出部４３によって検出された複数の領域の分布とを比較し、この比較結果に基づいて登録指紋画像と照合指紋画像との同一性を判定する。
【００２８】
照合結果表示部５０では指紋照合処理部４０の照合判定処理部４４で行なわれた照合処理の結果の表示が行なわれる。
本装置は以上のように構成されている。
なお、本装置は、標準的な構成を有するコンピュータ、すなわち、制御プログラムを実行することで各構成要素を制御するＣＰＵと、ＲＯＭやＲＡＭ及び磁気記憶装置などからなり、ＣＰＵに各構成要素を制御させる制御プログラムの記憶やＣＰＵが制御プログラムを実行する際のワークエリアあるいは各種データの記憶領域として使用される記憶部と、ユーザによる操作に対応する各種のデータが取得される入力部と、ディスプレイなどに各種のデータを提示してユーザに通知する出力部と、ネットワークに接続するためのインタフェース機能を提供するＩ／Ｆ部とを備えるコンピュータに、指紋画像データ入力部１０として画像スキャナやイメージセンサ等を接続して構成することもできる。
【００２９】
次に、本装置で行なわれる指紋照合処理について説明する。この指紋照合処理は図１における指紋照合処理部４０によって行なわれる処理であり、指紋画像データ入力部１０で取得された照合指紋画像データと、登録指紋画像データ記憶部２０に予め記憶されている登録指紋画像データとの照合判定を行なう処理である。
【００３０】
以下、この指紋照合処理の処理内容を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
まず、Ｓ１０１において、登録指紋画像データ記憶部２０より登録指紋画像データが、また照合指紋画像データ記憶部３０より照合指紋画像データが、それぞれ読み込まれる。なお、本装置で行なう指紋照合はいわゆる１対１の認証を行なうことを前提としており、この指紋照合処理の実行が開始される前に照合指紋画像データに照合される登録指紋画像データが、例えば被験者によって入力される認識コードやパスワードによって、予め唯一つに特定されているものとする。
【００３１】
Ｓ１０２では、画像ずれ補正角度が設定されるパラメータθｍに−θｍＭＡＸが代入され、更に照合フラグが「０」にセットされる。
ここで、画像ずれ補正角度とは、照合指紋画像と登録指紋画像とが同一人の被験者によるものであってもそれらの間に生じ得る回転方向のずれによって両者が同一でないと誤判定されてしまうことを防止するために、照合判定の前に登録指紋画像に対して施される回転変換における回転角度のことをいう。この画像ずれ補正角度として、θｍ＞０に設定されると時計回りの回転変換が行なわれ、またθｍ＜０に設定されると反時計回りの回転変換が行なわれる。また、定数θｍＭＡＸはこの回転変換により補正を行なう最大の角度を示す値であり、θｍには±θｍＭＡＸの範囲の値が設定される。
【００３２】
なお、照合フラグについては後で説明する。
Ｓ１０３では、Ｓ１０１の処理によって読み込まれていた登録指紋画像データが回転変換部４１によって角度θｍだけ回転変換される。
以下、Ｓ１０４からＳ１１４にかけての処理の実行により、登録指紋画像データと照合指紋画像データとの間で第一の照合の処理が行なわれる。
【００３３】
Ｓ１０４では、前ステップの処理が施された後の登録指紋画像データで表現される登録指紋画像上に基準矩形領域Ｋが領域配置定義テーブル４２−１の定義に基づいてテンプレート配置管理部４２によって配置される。
Ｓ１０５では、基準矩形領域Ｋに関係する領域をＳ１０１の処理によって読み込まれていた照合指紋画像データで表現される照合指紋画像上から検出するときの走査範囲が最大相関領域検出部４３によって検出領域座標テーブル４３−１から取得される。
【００３４】
Ｓ１０６では、前ステップの処理によって取得された走査範囲内で照合指紋画像に対する走査が最大相関領域検出部４３によって行なわれ、基準矩形領域Ｋと同一形状・同一面積である矩形領域であって、基準矩形領域Ｋとの間の相関係数が最大となる領域ＫＲがその走査範囲内から検出される。
【００３５】
Ｓ１０７では、領域配置定義テーブル４２−１に定義されていた基準矩形領域Ｋの登録指紋画像上の位置を示す座標（Ｘ０、Ｙ０）が照合判定処理部４４へと送られて記憶され、更に、前ステップの処理によって検出された矩形領域ＫＲの照合指紋画像上の位置を特定する座標（ＸＲ０，ＹＲ０）が最大相関領域検出部４３によって取得されて照合判定処理部４４へと送られて記憶される。
【００３６】
以上のＳ１０４からＳ１０７にかけての処理が行なわれる様子について図面を参照しながら説明する。
図４は指紋照合処理部４０が有しているテーブルの例を示している。同図において、左側が領域配置定義テーブル４２−１の例、右側が検出領域座標テーブル４３−１の例を示している。
【００３７】
ここで、図４に示すテーブル例における「Ｋ」の行の定義内容について、図５を用いて説明する。
まず、領域配置定義テーブル４２−１における「Ｋ」の行の内容から、図５（Ａ）に示すように、基準矩形領域Ｋとして幅Ｗが「Ｗ０」、高さＨが「Ｈ０」の矩形領域が定義され、また、図５（Ｂ）に示すように、その基準矩形領域Ｋが登録指紋画像Ａにおける座標（Ｘ，Ｙ）＝（「Ｘ０」，「Ｙ０」）の位置に配置することが定義されている。なお、このＸ０及びＹ０の値としては、例えば、長方形である登録指紋画像Ａの中心の位置を示すＸ軸及びＹ軸の値が設定される。
【００３８】
なお、図５（Ｂ）以降の各図においては、いずれも右方向がＸ軸の増加方向、下方向がＹ軸の増加方向とする。
Ｓ１０４の処理ではこれらの定義内容に従って基準矩形領域Ｋの登録指紋画像Ａへの配置が行なわれる。
【００３９】
次に、検出領域座標テーブル４３−１における「Ｋ」の行の内容から、図５（Ｃ）に示すように、登録指紋画像Ａにおける基準矩形領域Ｋの配置を示す座標（Ｘ０，Ｙ０）を照合指紋画像Ｂにおける仮の基準とし、その仮の基準を中心として水平方向（Ｘ軸方向）に「±ＸＭａｉｎＳｅａｒｃｈ」、垂直方向（Ｙ軸方向）に「±ＹＭａｉｎＳｅａｒｃｈ」の範囲で照合指紋画像Ｂに対する走査を行なうことが定義されている。
【００４０】
Ｓ１０５及びＳ１０６の処理では、この定義の取得、及びその定義に基づいた照合指紋画像Ｂに対する走査、該走査おいて照合指紋画像Ｂから逐次抽出される領域である相関係数算出対象領域ＫＣと登録指紋画像Ａにおける基準矩形領域Ｋとの間の相関係数の算出、及び基準矩形領域Ｋとの相関が最も高かった矩形領域ＫＲの相関係数算出対象領域ＫＣからの検出が行なわれる。そして、Ｓ１０７の処理では、図５（Ｄ）のように検出された矩形領域ＫＲの照合指紋画像Ｂにおける位置を特定するための座標（ＸＲ０，ＹＲ０）が取得され、基準矩形領域Ｋの登録指紋画像上の位置を示す座標（Ｘ０、Ｙ０）と共に記憶される。
【００４１】
ここで、Ｓ１０６の処理において行なわれる相関係数の算出について説明する。なお、ここでは、矩形領域Ａと矩形領域Ｂとの間の相関係数の算出について説明する。
まず、矩形領域Ａと矩形領域Ｂのそれぞれに含まれる画素をそれぞれ、Ａ（ｉ、ｊ）、Ｂ（ｍ、ｎ）とする。但し、矩形領域Ａと矩形領域Ｂのそれぞれに含まれる画素の総数は等しくする。また、これらの画素についての濃淡を示す多階調値である信号強度をそれぞれＸij、Ｙmnとする。
【００４２】
これらの信号強度を一般化してＺpqと表したとき、以下の式を定義する。
【００４３】
【数１】
【００４４】
上式において、Ｎはその矩形領域に含まれる画素の総数を示す。また、上式において、Σはその矩形領域に含まれる画素の全てについての総和であることを示す。つまり、上式はその矩形領域に含まれる画素についての信号強度の平均値を示すものである。
【００４５】
次に、以下の式を更に定義する。
【００４６】
【数２】
【００４７】
上式はその矩形領域に含まれる画素についての信号強度の２乗平均値を示すものである。
ここで、矩形領域Ａと矩形領域Ｂとの間の相関係数ＣABは、前述の式の定義を用いて表される次式により算出できる。
【００４８】
【数３】
【００４９】
上式を用いて両領域間の相関係数を算出する。
なお、上式による相関係数の算出においては、矩形領域内の全ての画素の信号強度を用いて算出する代わりに、例えば、その矩形領域内の任意の１列の線上に並ぶ画素のみを用いての算出、その矩形領域内の一部の領域に含まれる画素のみを用いての算出、あるいは、その矩形領域内から任意に間引いて選択した画素のみを用いての算出であっても、要求される指紋照合の照合精度が得られるのであれば問題はない。このような算出手法を用いると、相関係数算出の対象とする画素数が減少するので計算量が削減されるので、有益である。また、他の相関係数の算出法を採用してもよい。
【００５０】
図３の説明へ戻る。
Ｓ１０８ではＳ１０３の処理が施された後の登録指紋画像データで表現される登録指紋画像上に矩形領域Ｐ１からＰ４が領域配置定義テーブル４２−１の定義に基づいてテンプレート配置管理部４２によって配置される。
【００５１】
Ｓ１０９では、矩形領域Ｐ１からＰ４に関係する領域をＳ１０１の処理によって読み込まれていた照合指紋画像データで表現される照合指紋画像上から検出するときの走査範囲が最大相関領域検出部４３によって検出領域座標テーブル４３−１から取得される。
【００５２】
Ｓ１１０では、前ステップの処理によって取得された走査範囲内で照合指紋画像に対する走査が最大相関領域検出部４３によって行なわれ、矩形領域Ｐｉと同一形状・同一面積である矩形領域であって、その矩形領域Ｐｉとの間の相関係数が最大となる領域ＰＲｉがその走査範囲内から検出される。
【００５３】
Ｓ１１１では、領域配置定義テーブル４２−１に定義されていた矩形領域Ｐｉの登録指紋画像上の位置を示す座標（Ｘｉ、Ｙｉ）が照合判定処理部４４へと送られて記憶され、更に、前ステップの処理によって検出された矩形領域ＰＲｉの照合指紋画像上の位置を特定する座標（ＸＲｉ，ＹＲｉ）が最大相関領域検出部４３によって取得されて照合判定処理部４４へと送られて記憶される。
【００５４】
Ｓ１１２では、上述したＳ１０９からＳ１１１にかけての処理をｉ＝１〜４の全てについて完了したか否かが照合判定処理部４４によって判定され、この判別結果がＹｅｓならばＳ１１３に処理が進み、ＮｏならばＳ１０９へと処理が戻って上述した処理が繰り返される。
【００５５】
以上のＳ１０８からＳ１１２にかけての処理が行なわれる様子を図４及び図６を参照しながら説明する。
図４に示すテーブル例における「Ｐ１」、「Ｐ２」、「Ｐ３」、及び「Ｐ４」の行に注目する。ｉ＝１〜４とすると、これらの各行の内容から、図６（Ａ）に示すように、矩形領域Ｐｉとして幅がＷｉ、高さがＨｉの矩形領域が定義され、また、図６（Ｂ）に示すように、その矩形領域Ｐｉが登録指紋画像Ａにおける座標（Ｘｉ，Ｙｉ）の位置に配置することが定義されている。Ｓ１０８の処理ではこれらの定義内容に従って矩形領域Ｐｉの登録指紋画像Ａへの配置が行なわれる。
【００５６】
また、検出領域座標テーブル４３−１におけるＰｉの各行の内容から、登録指紋画像Ａにおける矩形領域Ｐｉの配置を示す座標（Ｘｉ，Ｙｉ）を照合指紋画像Ｂにおける仮の基準とし、その仮の基準を中心として水平方向に±ＸＳｕｂＳｅａｒｃｈi 、垂直方向に±ＹＳｕｂＳｅａｒｃｈi の範囲で照合指紋画像Ｂに対する走査を行なうことが定義されている。但し、ここで、ＸＳｕｂＳｅａｒｃｈi ＜ＸＭａｉｎＳｅａｒｃｈ且つＹＳｕｂＳｅａｒｃｈi ＜ＹＭａｉｎＳｅａｒｃｈとし、矩形領域Ｐｉの検出のための走査範囲を矩形領域ＫＲの検出のための走査範囲よりも狭くする。
【００５７】
Ｓ１０９及びＳ１１０の処理では、これらの定義の取得、及びその定義に基づいた照合指紋画像Ｂに対する走査、該走査おいて照合指紋画像Ｂから逐次抽出される領域である相関係数算出対象領域ＰＣｉと登録指紋画像Ａにおける矩形領域Ｐｉとの間の相関係数の算出、及び相関係数算出対象領域ＰＣｉから矩形領域Ｐｉとの相関が最も高かった矩形領域ＰＲｉの検出が行なわれる。ここで、Ｓ１１０の処理において行なわれる相関係数の算出は、例えば前述したＳ１０６の処理において行なわれるものと同様の手法によって行なうものでよい。
【００５８】
なお、図６（Ｃ）においては、ｉ＝１、すなわち矩形領域Ｐ１についての照合指紋画像Ｂにおける相関係数算出対象領域ＰＣ１の検出範囲を示している。
続くＳ１１１の処理では、検出された矩形領域ＰＲｉの照合指紋画像Ｂにおける位置を特定するための座標（ＸＲｉ，ＹＲｉ）が取得され、矩形領域Ｐｉの登録指紋画像Ａ上の位置を示す座標（Ｘｉ、Ｙｉ）と共に記憶される。
【００５９】
なお、図６（Ｄ）においては、登録指紋画像Ａに配置された矩形領域Ｐ１との相関が最も高い矩形領域ＰＲ１が照合指紋画像Ｂから検出された状態を示している。
以上までのＳ１０９からＳ１１１にかけての処理がＳ１１２の判別処理によって矩形領域Ｐ１からＰ４の各々について施されることにより、登録指紋画像データと照合指紋画像データとの間で行なわれる第一の照合のために用いられる矩形領域の配置が完了する。これらの矩形領域の配置完了例を図７に示す。
【００６０】
図３の説明へ戻る。
Ｓ１１３では登録指紋画像データと照合指紋画像データとの間での照合判定の基礎となる、Ｋ−Ｐｉ間とＫＲ−ＰＲｉ間との各々についての相対距離の差が照合判定処理部４４によって算出され、続くＳ１１４において、この算出結果に基づく両データの間での照合判定の結果がＯＫとなるか否か、すなわち両データが同一の指紋を表現していると第一の照合の処理において判定されるか否かが照合判定処理部４４によって判別される。そして、この判定結果がＹｅｓならばＳ１１７に、ＮｏならばＳ１１５に進む。
【００６１】
上述したＳ１１３及びＳ１１４について更に説明する。
前述したＳ１０７及びＳ１１１の処理によって、照合判定処理部４４には、図８にテーブルで示されているような、Ｋ、ＫＲ、Ｐｉ、及びＰＲｉの各矩形領域の配置を示す座標のデータが記憶されている。なお、同図に括弧付きで示されている文字については、ここでは無視することとする。
【００６２】
Ｓ１１３では、基準矩形領域Ｋと矩形領域Ｐｉとの間の相対距離と、矩形領域ＫＲと矩形領域ＰＲｉとの相対距離との違いΔｉを、全てのｉ（＝１、２、３、４）について次式に基づいて算出する。
【００６３】
【数４】
【００６４】
そして、Ｓ１１４において、算出された全てのΔｉが所定値内に収まるか否かを判定する。ここで、その全てのΔｉが所定値内に収まるならば照合判定はＯＫ、すなわち両データで表現されている指紋は同一のものであると判定し、一方、そうでない場合には照合判定ＮＧ、すなわち両データで表現されている指紋は同一ではないと判定する。なお、ここで用いられる所定値は、例えば、複数人より取得した指紋画像データよりΔｉを実際に計算し、その計算結果の分布に基づいて所望の照合精度が得られる値とする。
【００６５】
なお、このＳ１１３及びＳ１１４の処理の代わりに、例えばＫ及びＰｉを頂点として形成される図形とＫＲ及びＰＲｉを頂点として形成される図形との、形状、あるいは面積の違いに基づく判定など、様々な画像照合判定法を採用することも可能である。
【００６６】
図３に示す処理の説明を進める。
Ｓ１１５では、回転変換部４１において前述したパラメータθｍの現在の値に定数ｎの値が加算され、この加算結果が改めてθｍに代入される。この定数ｎの値は任意であるが、より小さい値とする方が画像ずれの補正をより細かく行なうことができるもののそれだけこの指紋照合処理全体の処理量が増加する点に留意すべきである。
【００６７】
Ｓ１１６ではパラメータθｍの現在の値が前述した定数θｍＭＡＸの値以下であるか否かが回転変換部４１において判別され、この判別結果がＹｅｓならばＳ１０３へ処理が戻って登録指紋画像データに対して角度θｍの回転変換が行なわれ、更にＳ１０４以降の第一の照合の処理が繰り返される。従って、この後にＳ１０８の処理で登録指紋画像に配置される矩形領域Ｐ１〜Ｐ４、及び後述する第二の照合処理で登録指紋画像に配置される矩形領域Ｑ１〜Ｑ４は、前回のこれらの登録指紋画像における位置から相対的に回転移動した位置に配置されることになる。
【００６８】
一方、Ｓ１１６の判別結果がＮｏならば、最終的な照合結果はＮＧ、すなわち登録指紋画像データと照合指紋画像データとで表されている指紋は同一ではないという照合結果を確定させて照合結果を照合結果表示部５０に表示させ、この指紋照合処理が終了する。
【００６９】
ところで、前述したＳ１１４の判別処理の結果がＹｅｓ、すなわち第一の照合の処理による照合結果がＯＫであったときには、Ｓ１１７において、照合フラグが「１」にセットされているか否かが判定され、この判定結果がＹｅｓならば最終的な照合結果はＯＫ、すなわち登録指紋画像データと照合指紋画像データとは同一の指紋であるという照合結果を確定させて照合結果を照合結果表示部５０に表示させ、この指紋照合処理が終了する。一方、Ｓ１１７の判定結果がＮｏならばＳ１１８において第二の照合処理が行なわれる。この第二の照合処理の詳細は後述する。
【００７０】
Ｓ１１９では、Ｓ１１８で行なわれた第二の照合処理による照合判定の結果がＯＫとなるか否か、すなわち登録指紋画像データと照合指紋画像データとが同一の指紋を表現していると第二の照合の処理において判定されるか否かが照合判定処理部４４によって判別される。そして、この判別結果がＹｅｓならば最終的な照合結果はＯＫ、すなわち登録指紋画像データと照合指紋画像データとは同一の指紋であるという照合結果を確定させて照合結果を照合結果表示部５０に表示させ、この指紋照合処理が終了する。
【００７１】
一方、このＳ１１９の判別結果がＮｏならば、Ｓ１２０において照合フラグが「１」にセットされ、その後はＳ１１５へと処理が戻って上述した処理が繰り返される。つまり、照合フラグとは、第二の照合処理による照合が行なわれ、且つその照合結果がＮＧであったことを示すフラグである。
【００７２】
以上までの処理が指紋照合処理であり、この処理が指紋照合処理部４０で行なわれることによって、本装置による指紋画像データの照合が行なわれる。
次に、上述した指紋照合処理におけるＳ１１８の処理として指紋照合処理部４０で行なわれる第二の照合処理について説明する。第二の照合処理の処理内容を示すフローチャートを図９に示す。
【００７３】
この第二の照合処理の処理内容は、図３に示したフローチャート中に存在する前述した第一の照合処理におけるＳ１０８からＳ１１３にかけての処理と基本的には同様の処理である。
図９において、まず、Ｓ２０１では図３のＳ１０３の処理が施された後の登録指紋画像データで表現される登録指紋画像上に矩形領域Ｑ１からＱ４が領域配置定義テーブル４２−１の定義に基づいてテンプレート配置管理部４２によって配置される。
【００７４】
Ｓ２０２では、矩形領域Ｑ１からＱ４に関係する領域を図３のＳ１０１の処理によって読み込まれていた照合指紋画像データで表現される照合指紋画像上から検出するときの走査範囲が最大相関領域検出部４３によって検出領域座標テーブル４３−１から取得される。
【００７５】
Ｓ２０３では、前ステップの処理によって取得された走査範囲内で照合指紋画像に対する走査が最大相関領域検出部４３によって行なわれ、矩形領域Ｑｉと同一形状・同一面積である矩形領域であって、その矩形領域Ｑｉとの間の相関係数が最大となる領域ＱＲｉがその走査範囲内から検出される。
【００７６】
Ｓ２０４では、領域配置定義テーブル４２−１に定義されていた矩形領域Ｑｉの登録指紋画像上の位置を示す座標（ＯＰＸｉ、ＯＰＹｉ）が照合判定処理部４４へと送られて記憶され、更に、前ステップの処理によって検出された矩形領域ＱＲｉの照合指紋画像上の位置を特定する座標（ＯＰＸＲｉ，ＯＰＹＲｉ）が最大相関領域検出部４３によって取得されて照合判定処理部４４へと送られて記憶される。
【００７７】
Ｓ２０５では、上述したＳ２０２からＳ２０６にかけての処理をｉ＝１〜４の全てについて完了したか否かが照合判定処理部４４によって判定され、この判別結果がＹｅｓならばＳ２０６に処理が進み、ＮｏならばＳ２０２へと処理が戻って上述した処理が繰り返される。
【００７８】
Ｓ２０６では登録指紋画像データと照合指紋画像データとの間での照合判定の基礎となる、Ｋ−Ｑｉ間とＫＲ−ＱＲｉ間との各々についての相対距離の差が照合判定処理部４４によって算出され、その後はこの第二の照合処理が終了し、処理が図３へ戻る。
【００７９】
以上までの処理が第二の照合処理である。この処理が行なわれる様子を図４、図８、図１０、及び図１１を参照しながら説明する。
図４に示すテーブル例における「Ｑ１」、「Ｑ２」、「Ｑ３」、及び「Ｑ４」の行に注目する。ｉ＝１〜４とすると、これらの各行の内容から、図１０（Ａ）に示すように、矩形領域Ｑｉとして幅がＯＰＷｉ、高さがＯＰＨｉの矩形領域が定義され、また、図１０（Ｂ）に示すように、その矩形領域Ｑｉが登録指紋画像Ａにおける座標（ＯＰＸｉ，ＯＰＹｉ）の位置に配置することが定義されている。Ｓ２０１の処理ではこれらの定義内容に従って矩形領域Ｑｉの登録指紋画像Ａへの配置が行なわれる。
【００８０】
なお、本実施形態においては、ＯＰＷｉ＝Ｗｉ且つＯＰＨｉ＝Ｈｉ、すなわち矩形領域Ｑｉのサイズを、前述した第一の照合処理において登録指紋画像Ａへ配置された矩形領域Ｐｉと同一とし、更に、ＯＰＸｉ＝Ｘｉ且つＯＰＹｉ＝Ｙｉ、すなわち矩形領域Ｑｉの登録指紋画像Ａ上における位置を矩形領域Ｐｉと同一の位置とする。こうすることにより、第二の照合処理と第一の照合処理との処理の共通化が図られるので、指紋照合処理部４０の構成の簡素化が可能となる。
【００８１】
また、検出領域座標テーブル４３−１におけるＱｉの各行の内容から、登録指紋画像Ａにおける前述した基準矩形領域Ｋの配置を示す座標（Ｘ０，Ｙ０）を照合指紋画像Ｂにおける仮の基準とし、その仮の基準を中心として水平方向に±ＯＰＸＳｅａｒｃｈｉ、垂直方向に±ＯＰＹＳｅａｒｃｈｉの範囲で照合指紋画像Ｂに対する走査を行なうことが定義されている。但し、ここで、ＯＰＸＳｅａｒｃｈi ＝ＸＭａｉｎＳｅａｒｃｈ且つＯＰＹＳｅａｒｃｈi ＝ＹＭａｉｎＳｅａｒｃｈとし、矩形領域Ｑｉの検出のための走査範囲を矩形領域ＫＲの検出のための走査範囲と同一、すなわち矩形領域Ｐｉの検出のための走査範囲よりも広くする。
【００８２】
Ｓ２０２及びＳ２０３の処理では、これらの定義の取得、及びその定義に基づいた照合指紋画像Ｂに対する走査、該走査おいて照合指紋画像Ｂから逐次抽出される領域である相関係数算出対象領域ＱＣｉと登録指紋画像Ａにおける矩形領域Ｑｉとの間の相関係数の算出、及び相関係数算出対象領域ＱＣｉのうち矩形領域Ｑｉとの相関が最も高い矩形領域ＱＲｉの検出が行なわれる。ここで、Ｓ２０３の処理において行なわれる相関係数の算出は、例えば前述したＳ１０６の処理において行なわれるものと同様の手法によって行なうものでよい。
【００８３】
なお、図１１（Ａ）においては、ｉ＝１、すなわち矩形領域Ｑ１についての照合指紋画像Ｂにおける相関係数算出対象領域ＱＣ１の検出範囲を示している。
続くＳ２０４の処理では、検出された矩形領域ＱＲｉの照合指紋画像Ｂにおける位置を特定するための座標（ＯＰＸＲｉ，ＯＰＹＲｉ）が取得され、矩形領域Ｑｉの登録指紋画像Ａ上の位置を示す座標（ＯＰＸｉ、ＯＰＹｉ）と共に記憶される。この処理によって、照合判定処理部４４には、図８のテーブルにおける括弧内の文字で示されているような、Ｑｉ及びＱＲｉの各矩形領域の配置を示す座標のデータが、Ｋ及びＫＲの各矩形領域の配置を示す座標のデータと共に記憶される。
【００８４】
なお、図１１（Ｂ）及び図１１（Ｃ）においては、登録指紋画像Ａに配置された矩形領域Ｑ１との相関が最も高い矩形領域ＱＲ１が照合指紋画像Ｂから検出された状態を示している。
ここで、矩形領域ＱＲ１の照合指紋画像Ｂ上の位置が示されている図１１（Ｂ）及び（Ｃ）と、矩形領域ＰＲ１の照合指紋画像Ｂ上の位置が示されている図６（Ｄ）とを比較する。
【００８５】
図１１（Ｂ）に示されている矩形領域ＱＲ１の照合指紋画像Ｂ上の位置は、図６（Ｄ）に示されている矩形領域ＰＲ１の照合指紋画像Ｂ上の位置と一致している。すなわち、この場合は、登録指紋画像Ａ上の同一の位置に配置された同一サイズの矩形領域Ｐ１及びＱ１の各々との相関の最も高い矩形領域についての照合指紋画像Ｂ上における位置が、相関係数の算出対象とする領域の範囲を第一の照合処理と第二の照合処理とで異ならせたにも拘らず一致したことになる。このような結果が得られる場合は、かなりの確度で登録指紋画像Ａと照合指紋画像Ｂとが同一の指紋であるといえる。
【００８６】
一方、図１１（Ｃ）に示されている矩形領域ＱＲ１の照合指紋画像Ｂ上の位置は、図６（Ｄ）に示されている矩形領域ＰＲ１の照合指紋画像Ｂ上の位置と大きく異なっている。すなわち、この場合は、登録指紋画像Ａ上の同一の位置に配置された同一サイズの矩形領域Ｐ１及びＱ１の各々との相関の最も高い矩形領域についての照合指紋画像Ｂ上における位置が、相関係数の算出対象とする領域の範囲を第一の照合処理と第二の照合処理とで異ならせると大きく変化してしまったことになる。このような結果が生じた場合は、登録指紋画像Ａと照合指紋画像Ｂとが同一の指紋ではない場合が多い。
【００８７】
以上までのＳ２０２からＳ２０４にかけての処理がＳ２０５の判別処理によって矩形領域Ｑ１からＱ４までの各々について施されることにより、登録指紋画像データと照合指紋画像データとの間で行なわれる第二の照合のために用いられる矩形領域の配置が完了する。これらの矩形領域の配置完了例を図１２に示す。
【００８８】
図１２に示す第二の照合処理による矩形領域の配置完了例を図７に示す第一の照合処理によるものと比較すると、図７（Ａ）と図１２（Ａ）とでは矩形領域Ｐｉの各配置と矩形領域Ｑｉの各配置とが登録指紋画像Ａ上で一致しているにも拘らず、これらの各領域との最大の相関関係を有している、図７（Ｂ）における矩形領域ＰＲｉの各配置と図１２（Ｂ）矩形領域Ｑｉの各配置のうち、ＰＲ１とＱＲ１とが照合指紋画像Ｂ上で不一致となっていることが分かる。
【００８９】
その後、Ｓ２０６の処理によって、登録指紋画像データと照合指紋画像データとの間での照合判定の基礎となる、Ｋ−Ｐｉ間とＫＲ−ＰＲｉ間との各々についての相対距離の差が照合判定処理部４４によって算出されるが、この処理は前述したＳ１１３の処理において行なわれるものと同様の手法によって行なうものでよい。
【００９０】
このＳ２０６の処理を終えると、処理は図３のＳ１１８へと戻り、この算出結果に基づく両データの間での照合判定の結果がＯＫとなるか否か、すなわち両データが同一の指紋を表現していると第一の照合の処理において判定されるか否かが照合判定処理部４４によって判別される。Ｓ２０６の処理が前述したＳ１１３の処理と同様の手法により行なわれているのであれば、このＳ１１８の処理は前述したＳ１１４の処理と同様の手法でよい。なお、このときの照合判定の基準とする所定値は、Ｓ１１４の処理で用いたものと同様で良いが、異なる値とすることもできる。
【００９１】
なお、上述した第二の照合処理における照合判定において、基準矩形領域Ｋ及び矩形領域ＫＲの配置は第一の照合処理におけるものと同一としている。このように、第一の照合処理における判定と第二の照合処理による判定とを共通の領域を基準とした位置関係に基づいて行なうようにすることにより、照合判定処理部４４を部分的に共用可能な構成とすることができ、構成が簡素化される。
【００９２】
次に、前述した従来の技術による指紋照合と比較したときの本装置の利点について説明する。
本装置では、まず、第一の照合処理が行なわれる。この処理においては、登録指紋画像に配置された矩形領域Ｐｉとの相関が最大である矩形領域ＰＲｉを照合指紋画像から検出するときの検索範囲を従来技術におけるものよりも狭く設定する。
【００９３】
このような設定を行なったとしても、両画像に表されている指紋が同一であれば矩形領域ＰＲｉの検出位置が変化することは少ないので、本人拒否率は従来技術におけるものと大差はない。しかしながら、両画像に表されている指紋が同一でないときには、このような設定によって狭められた検索範囲内から検出された矩形領域の位置が従来技術に基づく検索範囲内から検出されたものと異なってしまう場合の発生が考えられる。この場合が発生すると、他人受入率、すなわち本来は照合ＮＧとすべきものを誤って照合ＯＫとしてしまう確率の上昇を招くこととなる。つまり、第一の照合処理は、照合ＮＧの信頼性は従来技術と同等の信頼性を確保できるが、照合ＯＫの信頼性は従来技術よりも低下してしまう。
【００９４】
そこで、本装置においては、第一の照合処理がＯＫの場合には、登録指紋画像に配置された矩形領域Ｑｉとの相関が最大である矩形領域ＱＲｉを照合指紋画像から検出するときの検索範囲を第一の照合処理よりも広くして行なう第二の照合処理を行なう。この第二の照合処理の検索範囲を例えば従来技術におけるものと同等以上に設定すれば、第二の照合処理における他人受入率は従来技術によるものと同程度以上のものが当然期待できる。従って、第一及び第二の照合処理をこのように重ねて実行することにより、従来技術によるものと同程度の本人拒否率が維持され、さらに従来技術によるもの以上に良好な他人受入率が期待できることとなる。
【００９５】
また、第一の照合処理は、上述した検索範囲を従来技術におけるものよりも狭くしているので、第一の照合処理による照合が完了するまでに要する処理量が従来技術によるものよりも削減されることは明らかである。しかも、この第一の照合処理は、この処理による照合結果がＯＫとなるまで、所定の補正角度の範囲内で登録指紋画像を少しずつ回転変換しながら繰り返し行なわれるので、処理量の削減効果はその繰り返し回数に比例して増大する。一方、第二の照合処理は第一の照合処理による照合結果がＯＫであったときに１回実行されるだけである。従って、この第二の照合処理の検索範囲を従来技術におけるものよりも多少広く設定したとしても、このための処理量の増加は繰り返して行なわれる第一の照合処理による処理量の削減に比べればはるかに少ないものであるから、第一及び第二の照合処理をこのように重ねて実行するときの処理量は全体としては削減されることとなる。
【００９６】
以上のことから、本装置による指紋照合では、照合のための処理量を削減しつつ、２つの画像の各々に表されている同一の指紋を同一でないと誤認する確率の上昇を抑えながら、２つの画像の各々に表されている異なる指紋を同一であると誤認する確率を低減させることが可能となる。
【００９７】
また、図３に示す指紋照合処理では、Ｓ１１７の判別処理の作用により、第二の照合処理による照合結果がＮＧであったとしても、異なった補正角度での回転変換が施された登録指紋画像と照合指紋画像との間で第一の照合処理による照合結果が２回ＯＫとなれば、登録指紋画像と照合指紋画像に表されている指紋は同一であるという照合結果を確定させている。これは、登録指紋画像と照合指紋画像に表されている指紋が同一であるならば、矩形領域Ｋ及びＰｉの配置を登録指紋画像上で回転移動させたとしても矩形領域ＫＲ及びＰＲｉの照合指紋画像上での配置が同様に回転移動するのみであるが、登録指紋画像と照合指紋画像に表されている指紋が異なるものであるならば、矩形領域ＫＲ及びＰＲｉの照合指紋画像上での配置は大きく変化するはずであるという考えに基づいている。つまり、登録指紋画像と照合指紋画像に表されている指紋が異なるものであるならば、異なった補正角度で回転変換が施された登録指紋画像と照合指紋画像との間で第一の照合処理による照合結果が２回もＯＫとなる頻度はかなり少ないと考えることができる。このような考えに基づき、第一の照合処理による照合結果が２回ＯＫとなった場合には、登録指紋画像と照合指紋画像に表されている指紋は同一であるという判断を下すこととしたものである。
【００９８】
この結果、図３に示す指紋照合処理においては、第二の照合処理は登録指紋画像と照合指紋画像との照合結果の如何に拘らず常に１回のみしか実行されず、他は、処理量の少ない第一の照合処理が繰り返し実行される。このことからも、この指紋照合処理は処理量の削減効果が高いといえるのである。
【００９９】
以下、上述した本発明の実施形態の変形例について説明する。
まず、第一の変形例として、第二の照合処理において、登録指紋画像に配置された矩形領域Ｑｉと最大の相関関係を有する矩形領域ＱＲｉの照合指紋画像上の検索範囲は、ＯＰＸＳｅａｒｃｈi ＞ＸＳｕｂＳｅａｒｃｈi 且つＯＰＹＳｅａｒｃｈi ＞ＹＳｕｂＳｅａｒｃｈi 、すなわち、第一の照合処理において登録指紋画像に配置された矩形領域Ｐｉと最大の相関関係を有する矩形領域ＰＲｉの照合指紋画像上の検索範囲よりも広く設定すれば、少なくとも第一の照合処理による照合ＮＧの信頼性を改善する効果は得られる。
【０１００】
また、第二の変形例として、ＯＰＷｉ＜Ｗｉ且つＯＰＨｉ＜Ｈｉ、すなわち第二の照合処理において登録指紋画像に配置される矩形領域Ｑｉの幅及び高さを、第二の照合処理において登録指紋画像に配置される矩形領域Ｐｉの幅及び高さよりもそれぞれ小さくしてもよい。こうすることによっても、第二の照合処理による他人受入率の改善効果が発揮される。
【０１０１】
また、第三の変形例として、第二の変形例とは逆に、ＯＰＷｉ＞Ｗｉ且つＯＰＨｉ＞Ｈｉ、すなわち第二の照合処理において登録指紋画像に配置される矩形領域Ｑｉの幅及び高さを、第二の照合処理において登録指紋画像に配置される矩形領域Ｐｉの幅及び高さよりもそれぞれ大きくしてもよい。こうすることによっても、第二の照合処理による他人受入率の改善効果が発揮される。
【０１０２】
また、第四の変形例として、（ＯＰＸｉ，ＯＰＹｉ）≠（Ｘｉ，Ｙｉ）、すなわち第一及び第二の照合処理の各々において登録指紋画像に配置される矩形領域Ｐｉ及びＱｉを異なる位置に配置するようにしてもよい。ここで、例えば、第二の照合処理における矩形領域Ｑｉの登録指紋画像上の配置を、第一の照合処理における矩形領域Ｐｉの登録指紋画像上の配置よりも、基準矩形領域Ｋから離れた位置とすることにより、Ｋ−Ｑｉ間の相対距離とＫＲ−ＱＲｉ間の相対距離との違いが第一の照合処理におけるものよりも顕著に現れるようになるので、第二の照合処理による他人受入率の改善効果が更に向上する。
【０１０３】
また、第五の変形例として、上述した実施形態におけるＸＳｕｂＳｅａｒｃｈi 及びＹＳｕｂＳｅａｒｃｈi の値、すなわち第一の照合処理において登録指紋画像に配置された矩形領域Ｐｉと最大の相関関係を有する矩形領域ＰＲｉの照合指紋画像上の検索範囲を示す値をＸＡＳｕｂＳｅａｒｃｈi 及びＹＡＳｕｂＳｅａｒｃｈi としたときに、ＸＳｕｂＳｅａｒｃｈi ＜ＸＡＳｕｂＳｅａｒｃｈi 且つＹＳｕｂＳｅａｒｃｈi ＜ＹＡＳｕｂＳｅａｒｃｈi とし、更にＯＰＸＳｅａｒｃｈi ≧ＸＡＳｕｂＳｅａｒｃｈi 且つＯＰＹＳｅａｒｃｈi ≧ＹＡＳｕｂＳｅａｒｃｈi とする、すなわち、第一の照合処理における矩形領域ＰＲｉの照合指紋画像上の検索範囲を上述した実施形態におけるものよりも狭くし、更に第二の照合処理における矩形領域ＱＲｉの照合指紋画像上の検索範囲を上述した実施形態における第一の照合処理における矩形領域ＰＲｉの照合指紋画像上の検索範囲以上とするようにしてもよい。こうすることにより、第一の照合処理における矩形領域ＰＲｉの検索範囲がさらに狭くなるので、本装置での指紋照合のための処理量の更なる削減効果が期待できる。
【０１０４】
また、第六の変形例として、第一の照合処理による照合結果がＯＫであったときに、第二の照合処理を１回ではなく複数回行なうようにし、これらの照合処理による照合結果が全てＯＫのときにのみ、本装置での指紋照合の結果を最終的にＯＫとするようにしてもよい。この場合、複数回行なわれる第二の照合処理では、例えば異なる角度で回転させた登録指紋画像と照合指紋画像とを照合の対象とするようにする。こうすることにより、第二の照合処理全体での他人受入率の改善効果が更に向上する。
【０１０５】
また、第七の変形例として、登録指紋画像に配置される領域Ｋ、Ｐｉ、及びＱｉ、並びに照合指紋画像から検出される領域ＫＲ、ＰＲｉ、及びＱＲｉはいずれも矩形領域に限定されるものではなく、これらの形状は任意に構成することができる。
【０１０６】
また、以上の第一から第七の変形例のうちの２つ以上を組み合わせることも、第二の変形例と第三の変形例との組み合わせを除けば可能である。
なお、以上までに説明した本装置における指紋照合処理部４０によって行なわれる指紋照合処理を、前述したような標準的な構成を有するコンピュータを用いて構成するには、前述した図３及び図９に示した指紋照合処理をコンピュータに行なわせるための制御プログラムを作成し、その制御プログラムをそのコンピュータに読み込ませて実行させることで実現できる。
【０１０７】
また、このような制御プログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録させ、そのプログラムを記録媒体からコンピュータに読み出させて実行させることによって本発明をコンピュータで実施することも可能である。
記録させた制御プログラムをコンピュータで読み取ることの可能な記録媒体の例を図１３に示す。同図に示すように、記録媒体としては、例えば、コンピュータ６１に内蔵若しくは外付けの付属装置として備えられるＲＯＭやハードディスク装置などの記憶装置６２、あるいはフレキシブルディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどといった携帯可能記録媒体６３等が利用できる。また、記録媒体はネットワーク６４を介してコンピュータ６１と接続される、プログラムサーバ６５として機能するコンピュータが備えている記憶装置６６であってもよい。この場合には、制御プログラムを表現するデータ信号で搬送波を変調して得られる伝送信号を、プログラムサーバ６５から伝送媒体であるネットワーク６４を通じて伝送するようにし、コンピュータ６１では受信した伝送信号を復調して制御プログラムを再生することで当該制御プログラムを実行できるようになる。
【０１０８】
その他、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の改良・変更が可能である。
【０１０９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は、第一の画像に定義されている複数の第一の領域と各々最大の相関関係を有する第一最大相関領域を第二の画像における所定の領域から検出し、第一の領域相互の位置関係と第一最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて両画像の類似を判定する。ここで、両画像が類似していると判定されたときには、第一の画像に定義されている複数の第二の領域と各々最大の相関関係を有する第二最大相関領域を第二の画像においての該所定の領域よりも広い領域から検出し、第二の領域相互の位置関係と第二最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて両画像の類似を判定する。この２度の判定のいずれかにおいて、両画像が類似していないと判定されたときには、第一の画像における第一の領域及び第二の領域についての配置の定義の変更を行ない、この変更された配置の定義に従って第一の検出及び第一の判定を再度行なうようにする。
【０１１０】
こうすることにより、同一起源の画像を同一でないと誤認する確率を維持し、異なる起源の画像を同一であると誤認する確率の上昇を抑えながら照合のための処理量が削減される効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する指紋画像データ照合装置の構成を示す図である。
【図２】指紋画像データで表現されている指紋画像の例を示す図である。
【図３】指紋照合処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図４】指紋照合処理部が有しているテーブルの例を示す図である。
【図５】矩形領域ＫＲの検出の様子を示す図である。
【図６】矩形領域ＰＲｉの検出の様子を示す図である。
【図７】第一の照合処理における照合の対象となる矩形領域の配置の様子の例を示す図である。
【図８】照合処理判定部に入力されるデータ例を示す図である。
【図９】第二の照合処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図１０】矩形領域Ｑｉの配置の様子を示す図である。
【図１１】矩形領域ＱＲｉの検出の様子を示す図である。
【図１２】第二の照合処理における照合の対象となる矩形領域の配置の様子の例を示す図である。
【図１３】記録されたプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体の例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 指紋画像データ入力部
２０ 登録指紋画像データ記憶部
３０ 照合指紋画像データ記憶部
４０ 指紋照合処理部
４１ 回転変換部
４２ テンプレート配置管理部
４２−１ 領域配置定義テーブル
４３ 最大相関領域検出部
４３−１ 検出領域座標テーブル
４４ 照合判定処理部
５０ 照合結果表示部
６１ コンピュータ
６２、６６ 記憶装置
６３ 携帯可能記録媒体
６４ ネットワーク
６５ プログラムサーバ
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データを照合する技術に関し、特に、画像データの照合処理に要する処理量の削減に寄与する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像データを照合する技術の適用分野のひとつに指紋照合の分野がある。
指紋画像データの照合方法について様々な技術が従来から提案されている。ここではそのような技術のひとつを説明する。
【０００３】
この照合方法では、指紋画像を表現している予め登録されているデータ（以下、「登録指紋画像データ」と称することとする）と、この登録指紋画像データに対して照合を行なう被験者の指紋の画像を表現しているデータ（以下、「照合指紋画像データ」と称することとする）とに対して以下の（１）から（５）までの手順に示す処理を施すことによって両者の照合が行なわれる。
（１）登録指紋画像データで表現されている登録指紋画像Ａ内に複数の矩形領域Ａi （但しｉ＝１〜Ｎ、Ｎは２以上の整数）を定義して配置する。
（２）照合指紋画像データで表現されている照合指紋画像Ｂ内でＡi と同一形状の矩形領域を走査させながら、その矩形領域内の画素データとＡi 内の画素データとの相関係数を算出する。
（３）Ｂ内の矩形領域のうち、上述した（２）の処理によって算出された相関係数が最大であるもの、すなわちＡi との相関が最も高いことを示したものを検出して矩形領域Ｂi とする。
（４）Ａに定義された矩形領域Ａi の分布とＢから検出された矩形領域Ｂi の分布とを比較し、その比較結果に基づいてＡとＢとの同一性を評価する。
（５）（４）においてＡとＢとの同一性が否定されたならば、ＡまたはＢを所定の角度の範囲内で少しずつ回転させて（１）から（４）の処理を繰り返し、ＡとＢとの同一性を評価する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した指紋画像データの照合方法の（４）の処理におけるＡとＢとの同一性の評価手法は、矩形領域の分布における相対的な位置の両者間でのズレ量が所定の閾値よりも小さければ両者は同一であると評価し、一方大きければ両者は同一でないと評価するというものである。このため、この閾値を小さく設定すれば、両者を同一と判定する基準が高くなるので、他人を本人と間違えてしまう確率（この確率を「他人受入率」と称することとする）は低くなるものの、本人を他人と間違えてしまう確率（この確率を「本人拒否率」と称することとする）は高くなる。一方、この閾値を大きく設定すれば、本人拒否率は低くなるものの、他人受入率は高くなる。
【０００５】
以上のように、本人拒否率と他人受入率とはトレードオフの関係にあり、これらの本人拒否率及び他人受入率を改善させるためには計算量の増大が避けられなかった。
以上の問題を鑑み、画像データの照合において、同一起源の画像を同一でないと誤認する確率及び異なる起源の画像を同一であると誤認する確率の維持・向上を図りつつ、照合のための処理量を削減することが本発明が解決しようとする課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第一の画像を表現している画像データと第二の画像を表現している画像データとを照合して該第一の画像と該第二の画像との類似の程度を判定する画像データ照合方法及び画像データ照合装置、並びに画像データ照合処理をコンピュータに行なわせるためのプログラムを前提とする。
【０００７】
そして、本発明の態様のひとつである画像データ照合方法では、複数の第一の領域及び複数の第二の領域についての前記第一の画像における配置の定義を取得し、前記第一の領域の各々について、該第一の領域と最大の相関関係を有する第一最大相関領域を、前記第二の画像における所定の領域から検出する第一の検出を行ない、前記第一の領域相互の位置関係と前記第一最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて前記類似の程度についての第一の判定を行ない、前記第一の判定による類似の程度が第一の所定の程度を満たしているときに、前記第二の領域の各々について、該第二の領域と最大の相関関係を有する第二最大相関領域を、前記第二の画像においての前記所定の領域よりも広い領域から検出する第二の検出を行ない、前記第二の領域相互の位置関係と前記第二最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて前記類似の程度についての第二の判定を行ない、前記第一の判定による類似の程度が前記第一の所定の程度を満たしていないとき、または前記第二の判定による類似の程度が第二の所定の程度を満たしていないときに、前記第一の画像における前記第一の領域及び前記第二の領域についての前記配置の定義の変更を行ない、前記変更により変更された前記配置の定義に従って前記第一の検出及び前記第一の判定を再度行なうようにすることによって前述した課題を解決する。
【０００８】
ここで、前記第一の画像及び前記第二の画像は、例えば指紋を表す画像である。
上記の方法において、第一の画像と第二の画像とが同一のものを表しているのであれば、第一の画像から抽出された部分領域と最大の相関関係を有する最大相関領域の第二の画像上の位置は、その最大相関領域の検出の範囲を第二の画像上で多少狭めても変化しないため、同一起源の画像を同一でないと誤認する確率には影響が少ない。本発明ではこのことを利用する。
【０００９】
すなわち、第一の画面に配置が定義された第一の領域相互の位置関係と、検出範囲を狭めて行なわれる第一の検出で検出された第一最大相関領域相互の位置関係との類似の程度を判定する第一の判定を行ない、その類似の程度が高いと判定されたときにのみ、第一の画面に配置が定義された第二の領域相互の位置関係と、検出範囲を第一の検出以上に広げて行なわれる第二の検出で検出された第二最大相関領域相互の位置関係との類似の程度を判定する第二の判定を行なうようにする。
【００１０】
第一の検出の結果に基づいて行なわれる第一の判定によって類似の程度が低いと判定されたときには、前述したように検出範囲の狭い第一の検出を行なっても同一起源の画像を同一でないと誤認する確率には影響が少ないため、検出範囲を広げて判定を行なうまでもなく、第一の画像と第二の画像とは現在の領域配置の定義においては異なるものであると直ちに判別することが可能である。従って、上述した方法によれば、第一の検出において検出範囲を狭めた分だけ検出のための処理量を削減することができる。しかも、この第一の検出は第一の画像における領域配置の定義を変更しつつ繰り返し行なわれるので、この繰り返し回数に応じて処理量の削減効果が増大する。
【００１１】
なお、上述した本発明に係る画像データ照合方法における前記第二の判定において、前記類似の程度が前記第二の所定の程度を満たすときには、前記第一の画像と前記第二の画像とは同一のものを表していると判別するようにすることができる。
【００１２】
こうすることにより、検出範囲の狭い第一の検出に基づく第一の判定を行なうことによって生じ得る異なる起源の画像を同一であると誤認する確率の上昇が、検出範囲の広い第二の検出に基づく第二の判定を行なうことによって打ち消されるので、照合のための処理量を削減しつつ、異なる起源の画像を同一であると誤認する確率の維持・低減が図られた画像データの照合結果の提示が可能となる。
【００１３】
また、前述した本発明に係る画像データ照合方法において、前記第一の領域及び前記第二の領域についての前記第一の画像における配置の定義を所定の範囲内で変更しても、前記第一の判定において前記類似の程度が所定の程度を満たしていないときには、該第一の画像と前記第二の画像とは異なるものを表していると判別するようにすることができる。
【００１４】
こうすることにより、照合のための処理量を削減しつつ、同一起源の画像を同一でないと誤認する確率の維持が図られた画像データの照合結果の提示が可能となる。
また、前述した本発明に係る画像データ照合方法における前記定義の変更によって、前記第一の領域及び前記第二の領域の配置が前記第一の画像上において回転移動するようにすることができる。
【００１５】
こうすることにより、第一の画像と第二の画像とが同一のものを表しているにも拘らず、両画像間で回転方向のずれを生じていたためにその両者が異なるものであると誤認してしまう問題が解消される。
なお、このときに、前記第二の判定において前記類似の程度が所定の程度を満たしていなかったときであっても、前記第一の領域についての前記第一の画像における配置の定義を変更したときに、前記第一の判定において前記類似の程度が所定の程度を満たしたときには、該第一の画像と前記第二の画像とは同一のものを表していると判別するようにすることができる。
【００１６】
こうすることにより、第一の領域の配置を第一の画像上において回転移動して再度行なわれた第一の判定によって前記類似の程度が所定の程度を満たしているという判定結果が改めて得られた場合には、第一の画像と第二の画像に表されているものは同一であるという最終的な照合結果が下されるので、第二の検出は最終的な照合結果の如何に拘らず常に１回のみしか実行されず、他は、検出範囲が狭いために検出のための処理量が少ない第一の検出が繰り返し実行されるので、処理量の削減効果が更に高くなる。
【００１７】
また、前述した本発明に係る画像データ照合方法において、前記第一の領域と前記第二の領域との配置の定義は同一であるようにすることができる。
このように配置の定義を共通化することにより、第一及び第二の検出のための処理の共通化が検出範囲の違いを除いて可能となり、これらの検出のための構成を別個独立に設ける必要がなくなる。
【００１８】
また、前述した本発明に係る画像データ照合方法における前記配置の定義において、前記第一の領域のうちの少なくとも１つの配置は、前記第二の領域のうちのいずれかの配置と同一であるようにすることができる。
こうすることにより、この共通の領域を基準にして、第一の画像上に配置が定義された領域相互の位置関係と、第二の画像上から検出された最大相関領域相互の位置関係との相違に基づく第一及び第二の判定を行なうことができるので、第一及び第二の判定を部分的に共通化することが可能となり、これらの判定のための構成を別個独立に設ける必要がなくなる。
【００１９】
また、本発明の別の態様のひとつである画像データ照合装置では、複数の第一の領域及び複数の第二の領域についての前記第一の画像における配置の定義が格納される格納手段と、前記第一の領域の各々について、該第一の領域と最大の相関関係を有する第一最大相関領域を、前記第二の画像における所定の領域から検出する第一の検出を行なう第一検出手段と、前記第一の領域相互の位置関係と前記第一最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて前記類似の程度についての第一の判定を行なう第一判定手段と、前記第一の判定による類似の程度が第一の所定の程度を満たしているときに、前記第二の領域の各々について、該第二の領域と最大の相関関係を有する第二最大相関領域を、前記第二の画像においての前記所定の領域よりも広い領域から検出する第二の検出を行なう第二検出手段と、前記第二の領域相互の位置関係と前記第二最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて前記類似の程度についての第二の判定を行なう第二判定手段と、前記第一の判定による類似の程度が前記第一の所定の程度を満たしていないとき、または前記第二の判定による類似の程度が第二の所定の程度を満たしていないときに、前記第一の画像における前記第一の領域及び前記第二の領域についての前記配置の定義の変更を行なう定義変更手段と、を有し、前記第一検出手段及び前記第一判定手段は、前記定義変更手段により変更された前記配置の定義に従って前記第一の検出及び前記第一の判定を各々再度行なうようにすることによって前述した課題を解決する。
【００２０】
この構成によれば、前述した本発明に係る画像データ照合方法と同様の作用・効果が得られる。
また、前述した本発明に係る画像データ照合方法に相当する処理をコンピュータに行なわせるためのプログラムであっても、そのプログラムをコンピュータに読み込ませて実行させることによって、前述した本発明に係る画像データ照合方法と同様の作用・効果が得られ、前述した課題が解決される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは、本発明を指紋画像データの照合のために使用する実施形態について説明する。
図１は本発明を実施する指紋画像データ照合装置（以下、「本装置」と称することとする）の構成を示す図である。
【００２２】
指紋画像データ入力部１０は指紋画像データの取得を行なうものであり、例えば画像スキャナ、あるいはＣＣＤ（Charge Coupled Device ）等のイメージセンサを備えて構成される。
指紋画像データ入力部１０で取得された指紋画像データで表現されている指紋画像の例を図２に示す。同図に示す指紋画像は２値化されているが、指紋画像データが多階調の指紋画像を表現するものであってもよい。
【００２３】
登録指紋画像データ記憶部２０には指紋画像データ入力部１０で取得された指紋画像データが登録されて記憶される。この登録指紋画像データ記憶部２０に記憶されている指紋画像データは前述した登録指紋画像データとして扱われる。
照合指紋画像データ記憶部３０には、指紋画像データ入力部１０で取得された、本装置で指紋照合を行なう被験者の指紋画像データ、すなわち前述した照合指紋画像データが一時的に記憶される。
【００２４】
指紋照合処理部４０は登録指紋画像データ記憶部２０に記憶されている登録指紋画像データと、照合指紋画像データ記憶部３０に記憶されている照合指紋画像データとを照合する処理が行なわれる。
指紋照合処理部４０は回転変換部４１、テンプレート配置管理部４２、最大相関検出部４３、及び照合判定処理部４４を有して構成されている。
【００２５】
回転変換部４１は、所定の指示に従って指紋照合処理部４０に入力された登録指紋画像データが表現している登録指紋画像を回転させる。
テンプレート配置管理部４２は、回転変換部４１による処理が施された後の登録指紋画像内の所定の位置に所定の大きさの複数の領域（これらを総称して「テンプレート」と称している）を配置する。これらの領域の大きさ及び配置を示すデータは領域配置テーブル４２−１に示されている。
【００２６】
最大相関領域検出部４３は、指紋照合処理部４０に入力された照合指紋画像データが表現している照合指紋画像内の所定の大きさの領域のうち、テンプレート配置管理部４２によって登録指紋画像内に配置された各領域との相関が最も高いものの位置を各々検出する。この領域の検出を行なう照合指紋画像内の検出範囲を示すデータは検出領域座標テーブル４３−１に示されている。
【００２７】
照合判定処理部４４は、テンプレート配置管理部４２によって登録指紋画像内に配置された複数の領域の分布と、最大相関領域検出部４３によって検出された複数の領域の分布とを比較し、この比較結果に基づいて登録指紋画像と照合指紋画像との同一性を判定する。
【００２８】
照合結果表示部５０では指紋照合処理部４０の照合判定処理部４４で行なわれた照合処理の結果の表示が行なわれる。
本装置は以上のように構成されている。
なお、本装置は、標準的な構成を有するコンピュータ、すなわち、制御プログラムを実行することで各構成要素を制御するＣＰＵと、ＲＯＭやＲＡＭ及び磁気記憶装置などからなり、ＣＰＵに各構成要素を制御させる制御プログラムの記憶やＣＰＵが制御プログラムを実行する際のワークエリアあるいは各種データの記憶領域として使用される記憶部と、ユーザによる操作に対応する各種のデータが取得される入力部と、ディスプレイなどに各種のデータを提示してユーザに通知する出力部と、ネットワークに接続するためのインタフェース機能を提供するＩ／Ｆ部とを備えるコンピュータに、指紋画像データ入力部１０として画像スキャナやイメージセンサ等を接続して構成することもできる。
【００２９】
次に、本装置で行なわれる指紋照合処理について説明する。この指紋照合処理は図１における指紋照合処理部４０によって行なわれる処理であり、指紋画像データ入力部１０で取得された照合指紋画像データと、登録指紋画像データ記憶部２０に予め記憶されている登録指紋画像データとの照合判定を行なう処理である。
【００３０】
以下、この指紋照合処理の処理内容を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
まず、Ｓ１０１において、登録指紋画像データ記憶部２０より登録指紋画像データが、また照合指紋画像データ記憶部３０より照合指紋画像データが、それぞれ読み込まれる。なお、本装置で行なう指紋照合はいわゆる１対１の認証を行なうことを前提としており、この指紋照合処理の実行が開始される前に照合指紋画像データに照合される登録指紋画像データが、例えば被験者によって入力される認識コードやパスワードによって、予め唯一つに特定されているものとする。
【００３１】
Ｓ１０２では、画像ずれ補正角度が設定されるパラメータθｍに−θｍＭＡＸが代入され、更に照合フラグが「０」にセットされる。
ここで、画像ずれ補正角度とは、照合指紋画像と登録指紋画像とが同一人の被験者によるものであってもそれらの間に生じ得る回転方向のずれによって両者が同一でないと誤判定されてしまうことを防止するために、照合判定の前に登録指紋画像に対して施される回転変換における回転角度のことをいう。この画像ずれ補正角度として、θｍ＞０に設定されると時計回りの回転変換が行なわれ、またθｍ＜０に設定されると反時計回りの回転変換が行なわれる。また、定数θｍＭＡＸはこの回転変換により補正を行なう最大の角度を示す値であり、θｍには±θｍＭＡＸの範囲の値が設定される。
【００３２】
なお、照合フラグについては後で説明する。
Ｓ１０３では、Ｓ１０１の処理によって読み込まれていた登録指紋画像データが回転変換部４１によって角度θｍだけ回転変換される。
以下、Ｓ１０４からＳ１１４にかけての処理の実行により、登録指紋画像データと照合指紋画像データとの間で第一の照合の処理が行なわれる。
【００３３】
Ｓ１０４では、前ステップの処理が施された後の登録指紋画像データで表現される登録指紋画像上に基準矩形領域Ｋが領域配置定義テーブル４２−１の定義に基づいてテンプレート配置管理部４２によって配置される。
Ｓ１０５では、基準矩形領域Ｋに関係する領域をＳ１０１の処理によって読み込まれていた照合指紋画像データで表現される照合指紋画像上から検出するときの走査範囲が最大相関領域検出部４３によって検出領域座標テーブル４３−１から取得される。
【００３４】
Ｓ１０６では、前ステップの処理によって取得された走査範囲内で照合指紋画像に対する走査が最大相関領域検出部４３によって行なわれ、基準矩形領域Ｋと同一形状・同一面積である矩形領域であって、基準矩形領域Ｋとの間の相関係数が最大となる領域ＫＲがその走査範囲内から検出される。
【００３５】
Ｓ１０７では、領域配置定義テーブル４２−１に定義されていた基準矩形領域Ｋの登録指紋画像上の位置を示す座標（Ｘ０、Ｙ０）が照合判定処理部４４へと送られて記憶され、更に、前ステップの処理によって検出された矩形領域ＫＲの照合指紋画像上の位置を特定する座標（ＸＲ０，ＹＲ０）が最大相関領域検出部４３によって取得されて照合判定処理部４４へと送られて記憶される。
【００３６】
以上のＳ１０４からＳ１０７にかけての処理が行なわれる様子について図面を参照しながら説明する。
図４は指紋照合処理部４０が有しているテーブルの例を示している。同図において、左側が領域配置定義テーブル４２−１の例、右側が検出領域座標テーブル４３−１の例を示している。
【００３７】
ここで、図４に示すテーブル例における「Ｋ」の行の定義内容について、図５を用いて説明する。
まず、領域配置定義テーブル４２−１における「Ｋ」の行の内容から、図５（Ａ）に示すように、基準矩形領域Ｋとして幅Ｗが「Ｗ０」、高さＨが「Ｈ０」の矩形領域が定義され、また、図５（Ｂ）に示すように、その基準矩形領域Ｋが登録指紋画像Ａにおける座標（Ｘ，Ｙ）＝（「Ｘ０」，「Ｙ０」）の位置に配置することが定義されている。なお、このＸ０及びＹ０の値としては、例えば、長方形である登録指紋画像Ａの中心の位置を示すＸ軸及びＹ軸の値が設定される。
【００３８】
なお、図５（Ｂ）以降の各図においては、いずれも右方向がＸ軸の増加方向、下方向がＹ軸の増加方向とする。
Ｓ１０４の処理ではこれらの定義内容に従って基準矩形領域Ｋの登録指紋画像Ａへの配置が行なわれる。
【００３９】
次に、検出領域座標テーブル４３−１における「Ｋ」の行の内容から、図５（Ｃ）に示すように、登録指紋画像Ａにおける基準矩形領域Ｋの配置を示す座標（Ｘ０，Ｙ０）を照合指紋画像Ｂにおける仮の基準とし、その仮の基準を中心として水平方向（Ｘ軸方向）に「±ＸＭａｉｎＳｅａｒｃｈ」、垂直方向（Ｙ軸方向）に「±ＹＭａｉｎＳｅａｒｃｈ」の範囲で照合指紋画像Ｂに対する走査を行なうことが定義されている。
【００４０】
Ｓ１０５及びＳ１０６の処理では、この定義の取得、及びその定義に基づいた照合指紋画像Ｂに対する走査、該走査おいて照合指紋画像Ｂから逐次抽出される領域である相関係数算出対象領域ＫＣと登録指紋画像Ａにおける基準矩形領域Ｋとの間の相関係数の算出、及び基準矩形領域Ｋとの相関が最も高かった矩形領域ＫＲの相関係数算出対象領域ＫＣからの検出が行なわれる。そして、Ｓ１０７の処理では、図５（Ｄ）のように検出された矩形領域ＫＲの照合指紋画像Ｂにおける位置を特定するための座標（ＸＲ０，ＹＲ０）が取得され、基準矩形領域Ｋの登録指紋画像上の位置を示す座標（Ｘ０、Ｙ０）と共に記憶される。
【００４１】
ここで、Ｓ１０６の処理において行なわれる相関係数の算出について説明する。なお、ここでは、矩形領域Ａと矩形領域Ｂとの間の相関係数の算出について説明する。
まず、矩形領域Ａと矩形領域Ｂのそれぞれに含まれる画素をそれぞれ、Ａ（ｉ、ｊ）、Ｂ（ｍ、ｎ）とする。但し、矩形領域Ａと矩形領域Ｂのそれぞれに含まれる画素の総数は等しくする。また、これらの画素についての濃淡を示す多階調値である信号強度をそれぞれＸij、Ｙmnとする。
【００４２】
これらの信号強度を一般化してＺpqと表したとき、以下の式を定義する。
【００４３】
【数１】
上式において、Ｎはその矩形領域に含まれる画素の総数を示す。また、上式において、Σはその矩形領域に含まれる画素の全てについての総和であることを示す。つまり、上式はその矩形領域に含まれる画素についての信号強度の平均値を示すものである。
【００４５】
次に、以下の式を更に定義する。
【００４６】
【数２】
上式はその矩形領域に含まれる画素についての信号強度の２乗平均値を示すものである。
ここで、矩形領域Ａと矩形領域Ｂとの間の相関係数ＣABは、前述の式の定義を用いて表される次式により算出できる。
【００４８】
【数３】
上式を用いて両領域間の相関係数を算出する。
なお、上式による相関係数の算出においては、矩形領域内の全ての画素の信号強度を用いて算出する代わりに、例えば、その矩形領域内の任意の１列の線上に並ぶ画素のみを用いての算出、その矩形領域内の一部の領域に含まれる画素のみを用いての算出、あるいは、その矩形領域内から任意に間引いて選択した画素のみを用いての算出であっても、要求される指紋照合の照合精度が得られるのであれば問題はない。このような算出手法を用いると、相関係数算出の対象とする画素数が減少するので計算量が削減されるので、有益である。また、他の相関係数の算出法を採用してもよい。
【００５０】
図３の説明へ戻る。
Ｓ１０８ではＳ１０３の処理が施された後の登録指紋画像データで表現される登録指紋画像上に矩形領域Ｐ１からＰ４が領域配置定義テーブル４２−１の定義に基づいてテンプレート配置管理部４２によって配置される。
【００５１】
Ｓ１０９では、矩形領域Ｐ１からＰ４に関係する領域をＳ１０１の処理によって読み込まれていた照合指紋画像データで表現される照合指紋画像上から検出するときの走査範囲が最大相関領域検出部４３によって検出領域座標テーブル４３−１から取得される。
【００５２】
Ｓ１１０では、前ステップの処理によって取得された走査範囲内で照合指紋画像に対する走査が最大相関領域検出部４３によって行なわれ、矩形領域Ｐｉと同一形状・同一面積である矩形領域であって、その矩形領域Ｐｉとの間の相関係数が最大となる領域ＰＲｉがその走査範囲内から検出される。
【００５３】
Ｓ１１１では、領域配置定義テーブル４２−１に定義されていた矩形領域Ｐｉの登録指紋画像上の位置を示す座標（Ｘｉ、Ｙｉ）が照合判定処理部４４へと送られて記憶され、更に、前ステップの処理によって検出された矩形領域ＰＲｉの照合指紋画像上の位置を特定する座標（ＸＲｉ，ＹＲｉ）が最大相関領域検出部４３によって取得されて照合判定処理部４４へと送られて記憶される。
【００５４】
Ｓ１１２では、上述したＳ１０９からＳ１１１にかけての処理をｉ＝１〜４の全てについて完了したか否かが照合判定処理部４４によって判定され、この判別結果がＹｅｓならばＳ１１３に処理が進み、ＮｏならばＳ１０９へと処理が戻って上述した処理が繰り返される。
【００５５】
以上のＳ１０８からＳ１１２にかけての処理が行なわれる様子を図４及び図６を参照しながら説明する。
図４に示すテーブル例における「Ｐ１」、「Ｐ２」、「Ｐ３」、及び「Ｐ４」の行に注目する。ｉ＝１〜４とすると、これらの各行の内容から、図６（Ａ）に示すように、矩形領域Ｐｉとして幅がＷｉ、高さがＨｉの矩形領域が定義され、また、図６（Ｂ）に示すように、その矩形領域Ｐｉが登録指紋画像Ａにおける座標（Ｘｉ，Ｙｉ）の位置に配置することが定義されている。Ｓ１０８の処理ではこれらの定義内容に従って矩形領域Ｐｉの登録指紋画像Ａへの配置が行なわれる。
【００５６】
また、検出領域座標テーブル４３−１におけるＰｉの各行の内容から、登録指紋画像Ａにおける矩形領域Ｐｉの配置を示す座標（Ｘｉ，Ｙｉ）を照合指紋画像Ｂにおける仮の基準とし、その仮の基準を中心として水平方向に±ＸＳｕｂＳｅａｒｃｈi 、垂直方向に±ＹＳｕｂＳｅａｒｃｈi の範囲で照合指紋画像Ｂに対する走査を行なうことが定義されている。但し、ここで、ＸＳｕｂＳｅａｒｃｈi ＜ＸＭａｉｎＳｅａｒｃｈ且つＹＳｕｂＳｅａｒｃｈi ＜ＹＭａｉｎＳｅａｒｃｈとし、矩形領域Ｐｉの検出のための走査範囲を矩形領域ＫＲの検出のための走査範囲よりも狭くする。
【００５７】
Ｓ１０９及びＳ１１０の処理では、これらの定義の取得、及びその定義に基づいた照合指紋画像Ｂに対する走査、該走査おいて照合指紋画像Ｂから逐次抽出される領域である相関係数算出対象領域ＰＣｉと登録指紋画像Ａにおける矩形領域Ｐｉとの間の相関係数の算出、及び相関係数算出対象領域ＰＣｉから矩形領域Ｐｉとの相関が最も高かった矩形領域ＰＲｉの検出が行なわれる。ここで、Ｓ１１０の処理において行なわれる相関係数の算出は、例えば前述したＳ１０６の処理において行なわれるものと同様の手法によって行なうものでよい。
【００５８】
なお、図６（Ｃ）においては、ｉ＝１、すなわち矩形領域Ｐ１についての照合指紋画像Ｂにおける相関係数算出対象領域ＰＣ１の検出範囲を示している。
続くＳ１１１の処理では、検出された矩形領域ＰＲｉの照合指紋画像Ｂにおける位置を特定するための座標（ＸＲｉ，ＹＲｉ）が取得され、矩形領域Ｐｉの登録指紋画像Ａ上の位置を示す座標（Ｘｉ、Ｙｉ）と共に記憶される。
【００５９】
なお、図６（Ｄ）においては、登録指紋画像Ａに配置された矩形領域Ｐ１との相関が最も高い矩形領域ＰＲ１が照合指紋画像Ｂから検出された状態を示している。
以上までのＳ１０９からＳ１１１にかけての処理がＳ１１２の判別処理によって矩形領域Ｐ１からＰ４の各々について施されることにより、登録指紋画像データと照合指紋画像データとの間で行なわれる第一の照合のために用いられる矩形領域の配置が完了する。これらの矩形領域の配置完了例を図７に示す。
【００６０】
図３の説明へ戻る。
Ｓ１１３では登録指紋画像データと照合指紋画像データとの間での照合判定の基礎となる、Ｋ−Ｐｉ間とＫＲ−ＰＲｉ間との各々についての相対距離の差が照合判定処理部４４によって算出され、続くＳ１１４において、この算出結果に基づく両データの間での照合判定の結果がＯＫとなるか否か、すなわち両データが同一の指紋を表現していると第一の照合の処理において判定されるか否かが照合判定処理部４４によって判別される。そして、この判定結果がＹｅｓならばＳ１１７に、ＮｏならばＳ１１５に進む。
【００６１】
上述したＳ１１３及びＳ１１４について更に説明する。
前述したＳ１０７及びＳ１１１の処理によって、照合判定処理部４４には、図８にテーブルで示されているような、Ｋ、ＫＲ、Ｐｉ、及びＰＲｉの各矩形領域の配置を示す座標のデータが記憶されている。なお、同図に括弧付きで示されている文字については、ここでは無視することとする。
【００６２】
Ｓ１１３では、基準矩形領域Ｋと矩形領域Ｐｉとの間の相対距離と、矩形領域ＫＲと矩形領域ＰＲｉとの相対距離との違いΔｉを、全てのｉ（＝１、２、３、４）について次式に基づいて算出する。
【００６３】
【数４】
そして、Ｓ１１４において、算出された全てのΔｉが所定値内に収まるか否かを判定する。ここで、その全てのΔｉが所定値内に収まるならば照合判定はＯＫ、すなわち両データで表現されている指紋は同一のものであると判定し、一方、そうでない場合には照合判定ＮＧ、すなわち両データで表現されている指紋は同一ではないと判定する。なお、ここで用いられる所定値は、例えば、複数人より取得した指紋画像データよりΔｉを実際に計算し、その計算結果の分布に基づいて所望の照合精度が得られる値とする。
【００６５】
なお、このＳ１１３及びＳ１１４の処理の代わりに、例えばＫ及びＰｉを頂点として形成される図形とＫＲ及びＰＲｉを頂点として形成される図形との、形状、あるいは面積の違いに基づく判定など、様々な画像照合判定法を採用することも可能である。
【００６６】
図３に示す処理の説明を進める。
Ｓ１１５では、回転変換部４１において前述したパラメータθｍの現在の値に定数ｎの値が加算され、この加算結果が改めてθｍに代入される。この定数ｎの値は任意であるが、より小さい値とする方が画像ずれの補正をより細かく行なうことができるもののそれだけこの指紋照合処理全体の処理量が増加する点に留意すべきである。
【００６７】
Ｓ１１６ではパラメータθｍの現在の値が前述した定数θｍＭＡＸの値以下であるか否かが回転変換部４１において判別され、この判別結果がＹｅｓならばＳ１０３へ処理が戻って登録指紋画像データに対して角度θｍの回転変換が行なわれ、更にＳ１０４以降の第一の照合の処理が繰り返される。従って、この後にＳ１０８の処理で登録指紋画像に配置される矩形領域Ｐ１〜Ｐ４、及び後述する第二の照合処理で登録指紋画像に配置される矩形領域Ｑ１〜Ｑ４は、前回のこれらの登録指紋画像における位置から相対的に回転移動した位置に配置されることになる。
【００６８】
一方、Ｓ１１６の判別結果がＮｏならば、最終的な照合結果はＮＧ、すなわち登録指紋画像データと照合指紋画像データとで表されている指紋は同一ではないという照合結果を確定させて照合結果を照合結果表示部５０に表示させ、この指紋照合処理が終了する。
【００６９】
ところで、前述したＳ１１４の判別処理の結果がＹｅｓ、すなわち第一の照合の処理による照合結果がＯＫであったときには、Ｓ１１７において、照合フラグが「１」にセットされているか否かが判定され、この判定結果がＹｅｓならば最終的な照合結果はＯＫ、すなわち登録指紋画像データと照合指紋画像データとは同一の指紋であるという照合結果を確定させて照合結果を照合結果表示部５０に表示させ、この指紋照合処理が終了する。一方、Ｓ１１７の判定結果がＮｏならばＳ１１８において第二の照合処理が行なわれる。この第二の照合処理の詳細は後述する。
【００７０】
Ｓ１１９では、Ｓ１１８で行なわれた第二の照合処理による照合判定の結果がＯＫとなるか否か、すなわち登録指紋画像データと照合指紋画像データとが同一の指紋を表現していると第二の照合の処理において判定されるか否かが照合判定処理部４４によって判別される。そして、この判別結果がＹｅｓならば最終的な照合結果はＯＫ、すなわち登録指紋画像データと照合指紋画像データとは同一の指紋であるという照合結果を確定させて照合結果を照合結果表示部５０に表示させ、この指紋照合処理が終了する。
【００７１】
一方、このＳ１１９の判別結果がＮｏならば、Ｓ１２０において照合フラグが「１」にセットされ、その後はＳ１１５へと処理が戻って上述した処理が繰り返される。つまり、照合フラグとは、第二の照合処理による照合が行なわれ、且つその照合結果がＮＧであったことを示すフラグである。
【００７２】
以上までの処理が指紋照合処理であり、この処理が指紋照合処理部４０で行なわれることによって、本装置による指紋画像データの照合が行なわれる。
次に、上述した指紋照合処理におけるＳ１１８の処理として指紋照合処理部４０で行なわれる第二の照合処理について説明する。第二の照合処理の処理内容を示すフローチャートを図９に示す。
【００７３】
この第二の照合処理の処理内容は、図３に示したフローチャート中に存在する前述した第一の照合処理におけるＳ１０８からＳ１１３にかけての処理と基本的には同様の処理である。
図９において、まず、Ｓ２０１では図３のＳ１０３の処理が施された後の登録指紋画像データで表現される登録指紋画像上に矩形領域Ｑ１からＱ４が領域配置定義テーブル４２−１の定義に基づいてテンプレート配置管理部４２によって配置される。
【００７４】
Ｓ２０２では、矩形領域Ｑ１からＱ４に関係する領域を図３のＳ１０１の処理によって読み込まれていた照合指紋画像データで表現される照合指紋画像上から検出するときの走査範囲が最大相関領域検出部４３によって検出領域座標テーブル４３−１から取得される。
【００７５】
Ｓ２０３では、前ステップの処理によって取得された走査範囲内で照合指紋画像に対する走査が最大相関領域検出部４３によって行なわれ、矩形領域Ｑｉと同一形状・同一面積である矩形領域であって、その矩形領域Ｑｉとの間の相関係数が最大となる領域ＱＲｉがその走査範囲内から検出される。
【００７６】
Ｓ２０４では、領域配置定義テーブル４２−１に定義されていた矩形領域Ｑｉの登録指紋画像上の位置を示す座標（ＯＰＸｉ、ＯＰＹｉ）が照合判定処理部４４へと送られて記憶され、更に、前ステップの処理によって検出された矩形領域ＱＲｉの照合指紋画像上の位置を特定する座標（ＯＰＸＲｉ，ＯＰＹＲｉ）が最大相関領域検出部４３によって取得されて照合判定処理部４４へと送られて記憶される。
【００７７】
Ｓ２０５では、上述したＳ２０２からＳ２０６にかけての処理をｉ＝１〜４の全てについて完了したか否かが照合判定処理部４４によって判定され、この判別結果がＹｅｓならばＳ２０６に処理が進み、ＮｏならばＳ２０２へと処理が戻って上述した処理が繰り返される。
【００７８】
Ｓ２０６では登録指紋画像データと照合指紋画像データとの間での照合判定の基礎となる、Ｋ−Ｑｉ間とＫＲ−ＱＲｉ間との各々についての相対距離の差が照合判定処理部４４によって算出され、その後はこの第二の照合処理が終了し、処理が図３へ戻る。
【００７９】
以上までの処理が第二の照合処理である。この処理が行なわれる様子を図４、図８、図１０、及び図１１を参照しながら説明する。
図４に示すテーブル例における「Ｑ１」、「Ｑ２」、「Ｑ３」、及び「Ｑ４」の行に注目する。ｉ＝１〜４とすると、これらの各行の内容から、図１０（Ａ）に示すように、矩形領域Ｑｉとして幅がＯＰＷｉ、高さがＯＰＨｉの矩形領域が定義され、また、図１０（Ｂ）に示すように、その矩形領域Ｑｉが登録指紋画像Ａにおける座標（ＯＰＸｉ，ＯＰＹｉ）の位置に配置することが定義されている。Ｓ２０１の処理ではこれらの定義内容に従って矩形領域Ｑｉの登録指紋画像Ａへの配置が行なわれる。
【００８０】
なお、本実施形態においては、ＯＰＷｉ＝Ｗｉ且つＯＰＨｉ＝Ｈｉ、すなわち矩形領域Ｑｉのサイズを、前述した第一の照合処理において登録指紋画像Ａへ配置された矩形領域Ｐｉと同一とし、更に、ＯＰＸｉ＝Ｘｉ且つＯＰＹｉ＝Ｙｉ、すなわち矩形領域Ｑｉの登録指紋画像Ａ上における位置を矩形領域Ｐｉと同一の位置とする。こうすることにより、第二の照合処理と第一の照合処理との処理の共通化が図られるので、指紋照合処理部４０の構成の簡素化が可能となる。
【００８１】
また、検出領域座標テーブル４３−１におけるＱｉの各行の内容から、登録指紋画像Ａにおける前述した基準矩形領域Ｋの配置を示す座標（Ｘ０，Ｙ０）を照合指紋画像Ｂにおける仮の基準とし、その仮の基準を中心として水平方向に±ＯＰＸＳｅａｒｃｈｉ、垂直方向に±ＯＰＹＳｅａｒｃｈｉの範囲で照合指紋画像Ｂに対する走査を行なうことが定義されている。但し、ここで、ＯＰＸＳｅａｒｃｈi ＝ＸＭａｉｎＳｅａｒｃｈ且つＯＰＹＳｅａｒｃｈi ＝ＹＭａｉｎＳｅａｒｃｈとし、矩形領域Ｑｉの検出のための走査範囲を矩形領域ＫＲの検出のための走査範囲と同一、すなわち矩形領域Ｐｉの検出のための走査範囲よりも広くする。
【００８２】
Ｓ２０２及びＳ２０３の処理では、これらの定義の取得、及びその定義に基づいた照合指紋画像Ｂに対する走査、該走査おいて照合指紋画像Ｂから逐次抽出される領域である相関係数算出対象領域ＱＣｉと登録指紋画像Ａにおける矩形領域Ｑｉとの間の相関係数の算出、及び相関係数算出対象領域ＱＣｉのうち矩形領域Ｑｉとの相関が最も高い矩形領域ＱＲｉの検出が行なわれる。ここで、Ｓ２０３の処理において行なわれる相関係数の算出は、例えば前述したＳ１０６の処理において行なわれるものと同様の手法によって行なうものでよい。
【００８３】
なお、図１１（Ａ）においては、ｉ＝１、すなわち矩形領域Ｑ１についての照合指紋画像Ｂにおける相関係数算出対象領域ＱＣ１の検出範囲を示している。
続くＳ２０４の処理では、検出された矩形領域ＱＲｉの照合指紋画像Ｂにおける位置を特定するための座標（ＯＰＸＲｉ，ＯＰＹＲｉ）が取得され、矩形領域Ｑｉの登録指紋画像Ａ上の位置を示す座標（ＯＰＸｉ、ＯＰＹｉ）と共に記憶される。この処理によって、照合判定処理部４４には、図８のテーブルにおける括弧内の文字で示されているような、Ｑｉ及びＱＲｉの各矩形領域の配置を示す座標のデータが、Ｋ及びＫＲの各矩形領域の配置を示す座標のデータと共に記憶される。
【００８４】
なお、図１１（Ｂ）及び図１１（Ｃ）においては、登録指紋画像Ａに配置された矩形領域Ｑ１との相関が最も高い矩形領域ＱＲ１が照合指紋画像Ｂから検出された状態を示している。
ここで、矩形領域ＱＲ１の照合指紋画像Ｂ上の位置が示されている図１１（Ｂ）及び（Ｃ）と、矩形領域ＰＲ１の照合指紋画像Ｂ上の位置が示されている図６（Ｄ）とを比較する。
【００８５】
図１１（Ｂ）に示されている矩形領域ＱＲ１の照合指紋画像Ｂ上の位置は、図６（Ｄ）に示されている矩形領域ＰＲ１の照合指紋画像Ｂ上の位置と一致している。すなわち、この場合は、登録指紋画像Ａ上の同一の位置に配置された同一サイズの矩形領域Ｐ１及びＱ１の各々との相関の最も高い矩形領域についての照合指紋画像Ｂ上における位置が、相関係数の算出対象とする領域の範囲を第一の照合処理と第二の照合処理とで異ならせたにも拘らず一致したことになる。このような結果が得られる場合は、かなりの確度で登録指紋画像Ａと照合指紋画像Ｂとが同一の指紋であるといえる。
【００８６】
一方、図１１（Ｃ）に示されている矩形領域ＱＲ１の照合指紋画像Ｂ上の位置は、図６（Ｄ）に示されている矩形領域ＰＲ１の照合指紋画像Ｂ上の位置と大きく異なっている。すなわち、この場合は、登録指紋画像Ａ上の同一の位置に配置された同一サイズの矩形領域Ｐ１及びＱ１の各々との相関の最も高い矩形領域についての照合指紋画像Ｂ上における位置が、相関係数の算出対象とする領域の範囲を第一の照合処理と第二の照合処理とで異ならせると大きく変化してしまったことになる。このような結果が生じた場合は、登録指紋画像Ａと照合指紋画像Ｂとが同一の指紋ではない場合が多い。
【００８７】
以上までのＳ２０２からＳ２０４にかけての処理がＳ２０５の判別処理によって矩形領域Ｑ１からＱ４までの各々について施されることにより、登録指紋画像データと照合指紋画像データとの間で行なわれる第二の照合のために用いられる矩形領域の配置が完了する。これらの矩形領域の配置完了例を図１２に示す。
【００８８】
図１２に示す第二の照合処理による矩形領域の配置完了例を図７に示す第一の照合処理によるものと比較すると、図７（Ａ）と図１２（Ａ）とでは矩形領域Ｐｉの各配置と矩形領域Ｑｉの各配置とが登録指紋画像Ａ上で一致しているにも拘らず、これらの各領域との最大の相関関係を有している、図７（Ｂ）における矩形領域ＰＲｉの各配置と図１２（Ｂ）矩形領域Ｑｉの各配置のうち、ＰＲ１とＱＲ１とが照合指紋画像Ｂ上で不一致となっていることが分かる。
【００８９】
その後、Ｓ２０６の処理によって、登録指紋画像データと照合指紋画像データとの間での照合判定の基礎となる、Ｋ−Ｐｉ間とＫＲ−ＰＲｉ間との各々についての相対距離の差が照合判定処理部４４によって算出されるが、この処理は前述したＳ１１３の処理において行なわれるものと同様の手法によって行なうものでよい。
【００９０】
このＳ２０６の処理を終えると、処理は図３のＳ１１８へと戻り、この算出結果に基づく両データの間での照合判定の結果がＯＫとなるか否か、すなわち両データが同一の指紋を表現していると第一の照合の処理において判定されるか否かが照合判定処理部４４によって判別される。Ｓ２０６の処理が前述したＳ１１３の処理と同様の手法により行なわれているのであれば、このＳ１１８の処理は前述したＳ１１４の処理と同様の手法でよい。なお、このときの照合判定の基準とする所定値は、Ｓ１１４の処理で用いたものと同様で良いが、異なる値とすることもできる。
【００９１】
なお、上述した第二の照合処理における照合判定において、基準矩形領域Ｋ及び矩形領域ＫＲの配置は第一の照合処理におけるものと同一としている。このように、第一の照合処理における判定と第二の照合処理による判定とを共通の領域を基準とした位置関係に基づいて行なうようにすることにより、照合判定処理部４４を部分的に共用可能な構成とすることができ、構成が簡素化される。
【００９２】
次に、前述した従来の技術による指紋照合と比較したときの本装置の利点について説明する。
本装置では、まず、第一の照合処理が行なわれる。この処理においては、登録指紋画像に配置された矩形領域Ｐｉとの相関が最大である矩形領域ＰＲｉを照合指紋画像から検出するときの検索範囲を従来技術におけるものよりも狭く設定する。
【００９３】
このような設定を行なったとしても、両画像に表されている指紋が同一であれば矩形領域ＰＲｉの検出位置が変化することは少ないので、本人拒否率は従来技術におけるものと大差はない。しかしながら、両画像に表されている指紋が同一でないときには、このような設定によって狭められた検索範囲内から検出された矩形領域の位置が従来技術に基づく検索範囲内から検出されたものと異なってしまう場合の発生が考えられる。この場合が発生すると、他人受入率、すなわち本来は照合ＮＧとすべきものを誤って照合ＯＫとしてしまう確率の上昇を招くこととなる。つまり、第一の照合処理は、照合ＮＧの信頼性は従来技術と同等の信頼性を確保できるが、照合ＯＫの信頼性は従来技術よりも低下してしまう。
【００９４】
そこで、本装置においては、第一の照合処理がＯＫの場合には、登録指紋画像に配置された矩形領域Ｑｉとの相関が最大である矩形領域ＱＲｉを照合指紋画像から検出するときの検索範囲を第一の照合処理よりも広くして行なう第二の照合処理を行なう。この第二の照合処理の検索範囲を例えば従来技術におけるものと同等以上に設定すれば、第二の照合処理における他人受入率は従来技術によるものと同程度以上のものが当然期待できる。従って、第一及び第二の照合処理をこのように重ねて実行することにより、従来技術によるものと同程度の本人拒否率が維持され、さらに従来技術によるもの以上に良好な他人受入率が期待できることとなる。
【００９５】
また、第一の照合処理は、上述した検索範囲を従来技術におけるものよりも狭くしているので、第一の照合処理による照合が完了するまでに要する処理量が従来技術によるものよりも削減されることは明らかである。しかも、この第一の照合処理は、この処理による照合結果がＯＫとなるまで、所定の補正角度の範囲内で登録指紋画像を少しずつ回転変換しながら繰り返し行なわれるので、処理量の削減効果はその繰り返し回数に比例して増大する。一方、第二の照合処理は第一の照合処理による照合結果がＯＫであったときに１回実行されるだけである。従って、この第二の照合処理の検索範囲を従来技術におけるものよりも多少広く設定したとしても、このための処理量の増加は繰り返して行なわれる第一の照合処理による処理量の削減に比べればはるかに少ないものであるから、第一及び第二の照合処理をこのように重ねて実行するときの処理量は全体としては削減されることとなる。
【００９６】
以上のことから、本装置による指紋照合では、照合のための処理量を削減しつつ、２つの画像の各々に表されている同一の指紋を同一でないと誤認する確率の上昇を抑えながら、２つの画像の各々に表されている異なる指紋を同一であると誤認する確率を低減させることが可能となる。
【００９７】
また、図３に示す指紋照合処理では、Ｓ１１７の判別処理の作用により、第二の照合処理による照合結果がＮＧであったとしても、異なった補正角度での回転変換が施された登録指紋画像と照合指紋画像との間で第一の照合処理による照合結果が２回ＯＫとなれば、登録指紋画像と照合指紋画像に表されている指紋は同一であるという照合結果を確定させている。これは、登録指紋画像と照合指紋画像に表されている指紋が同一であるならば、矩形領域Ｋ及びＰｉの配置を登録指紋画像上で回転移動させたとしても矩形領域ＫＲ及びＰＲｉの照合指紋画像上での配置が同様に回転移動するのみであるが、登録指紋画像と照合指紋画像に表されている指紋が異なるものであるならば、矩形領域ＫＲ及びＰＲｉの照合指紋画像上での配置は大きく変化するはずであるという考えに基づいている。つまり、登録指紋画像と照合指紋画像に表されている指紋が異なるものであるならば、異なった補正角度で回転変換が施された登録指紋画像と照合指紋画像との間で第一の照合処理による照合結果が２回もＯＫとなる頻度はかなり少ないと考えることができる。このような考えに基づき、第一の照合処理による照合結果が２回ＯＫとなった場合には、登録指紋画像と照合指紋画像に表されている指紋は同一であるという判断を下すこととしたものである。
【００９８】
この結果、図３に示す指紋照合処理においては、第二の照合処理は登録指紋画像と照合指紋画像との照合結果の如何に拘らず常に１回のみしか実行されず、他は、処理量の少ない第一の照合処理が繰り返し実行される。このことからも、この指紋照合処理は処理量の削減効果が高いといえるのである。
【００９９】
以下、上述した本発明の実施形態の変形例について説明する。
まず、第一の変形例として、第二の照合処理において、登録指紋画像に配置された矩形領域Ｑｉと最大の相関関係を有する矩形領域ＱＲｉの照合指紋画像上の検索範囲は、ＯＰＸＳｅａｒｃｈi ＞ＸＳｕｂＳｅａｒｃｈi 且つＯＰＹＳｅａｒｃｈi ＞ＹＳｕｂＳｅａｒｃｈi 、すなわち、第一の照合処理において登録指紋画像に配置された矩形領域Ｐｉと最大の相関関係を有する矩形領域ＰＲｉの照合指紋画像上の検索範囲よりも広く設定すれば、少なくとも第一の照合処理による照合ＮＧの信頼性を改善する効果は得られる。
【０１００】
また、第二の変形例として、ＯＰＷｉ＜Ｗｉ且つＯＰＨｉ＜Ｈｉ、すなわち第二の照合処理において登録指紋画像に配置される矩形領域Ｑｉの幅及び高さを、第二の照合処理において登録指紋画像に配置される矩形領域Ｐｉの幅及び高さよりもそれぞれ小さくしてもよい。こうすることによっても、第二の照合処理による他人受入率の改善効果が発揮される。
【０１０１】
また、第三の変形例として、第二の変形例とは逆に、ＯＰＷｉ＞Ｗｉ且つＯＰＨｉ＞Ｈｉ、すなわち第二の照合処理において登録指紋画像に配置される矩形領域Ｑｉの幅及び高さを、第二の照合処理において登録指紋画像に配置される矩形領域Ｐｉの幅及び高さよりもそれぞれ大きくしてもよい。こうすることによっても、第二の照合処理による他人受入率の改善効果が発揮される。
【０１０２】
また、第四の変形例として、（ＯＰＸｉ，ＯＰＹｉ）≠（Ｘｉ，Ｙｉ）、すなわち第一及び第二の照合処理の各々において登録指紋画像に配置される矩形領域Ｐｉ及びＱｉを異なる位置に配置するようにしてもよい。ここで、例えば、第二の照合処理における矩形領域Ｑｉの登録指紋画像上の配置を、第一の照合処理における矩形領域Ｐｉの登録指紋画像上の配置よりも、基準矩形領域Ｋから離れた位置とすることにより、Ｋ−Ｑｉ間の相対距離とＫＲ−ＱＲｉ間の相対距離との違いが第一の照合処理におけるものよりも顕著に現れるようになるので、第二の照合処理による他人受入率の改善効果が更に向上する。
【０１０３】
また、第五の変形例として、上述した実施形態におけるＸＳｕｂＳｅａｒｃｈi 及びＹＳｕｂＳｅａｒｃｈi の値、すなわち第一の照合処理において登録指紋画像に配置された矩形領域Ｐｉと最大の相関関係を有する矩形領域ＰＲｉの照合指紋画像上の検索範囲を示す値をＸＡＳｕｂＳｅａｒｃｈi 及びＹＡＳｕｂＳｅａｒｃｈi としたときに、ＸＳｕｂＳｅａｒｃｈi ＜ＸＡＳｕｂＳｅａｒｃｈi 且つＹＳｕｂＳｅａｒｃｈi ＜ＹＡＳｕｂＳｅａｒｃｈi とし、更にＯＰＸＳｅａｒｃｈi ≧ＸＡＳｕｂＳｅａｒｃｈi 且つＯＰＹＳｅａｒｃｈi ≧ＹＡＳｕｂＳｅａｒｃｈi とする、すなわち、第一の照合処理における矩形領域ＰＲｉの照合指紋画像上の検索範囲を上述した実施形態におけるものよりも狭くし、更に第二の照合処理における矩形領域ＱＲｉの照合指紋画像上の検索範囲を上述した実施形態における第一の照合処理における矩形領域ＰＲｉの照合指紋画像上の検索範囲以上とするようにしてもよい。こうすることにより、第一の照合処理における矩形領域ＰＲｉの検索範囲がさらに狭くなるので、本装置での指紋照合のための処理量の更なる削減効果が期待できる。
【０１０４】
また、第六の変形例として、第一の照合処理による照合結果がＯＫであったときに、第二の照合処理を１回ではなく複数回行なうようにし、これらの照合処理による照合結果が全てＯＫのときにのみ、本装置での指紋照合の結果を最終的にＯＫとするようにしてもよい。この場合、複数回行なわれる第二の照合処理では、例えば異なる角度で回転させた登録指紋画像と照合指紋画像とを照合の対象とするようにする。こうすることにより、第二の照合処理全体での他人受入率の改善効果が更に向上する。
【０１０５】
また、第七の変形例として、登録指紋画像に配置される領域Ｋ、Ｐｉ、及びＱｉ、並びに照合指紋画像から検出される領域ＫＲ、ＰＲｉ、及びＱＲｉはいずれも矩形領域に限定されるものではなく、これらの形状は任意に構成することができる。
【０１０６】
また、以上の第一から第七の変形例のうちの２つ以上を組み合わせることも、第二の変形例と第三の変形例との組み合わせを除けば可能である。
なお、以上までに説明した本装置における指紋照合処理部４０によって行なわれる指紋照合処理を、前述したような標準的な構成を有するコンピュータを用いて構成するには、前述した図３及び図９に示した指紋照合処理をコンピュータに行なわせるための制御プログラムを作成し、その制御プログラムをそのコンピュータに読み込ませて実行させることで実現できる。
【０１０７】
また、このような制御プログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録させ、そのプログラムを記録媒体からコンピュータに読み出させて実行させることによって本発明をコンピュータで実施することも可能である。
記録させた制御プログラムをコンピュータで読み取ることの可能な記録媒体の例を図１３に示す。同図に示すように、記録媒体としては、例えば、コンピュータ６１に内蔵若しくは外付けの付属装置として備えられるＲＯＭやハードディスク装置などの記憶装置６２、あるいはフレキシブルディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどといった携帯可能記録媒体６３等が利用できる。また、記録媒体はネットワーク６４を介してコンピュータ６１と接続される、プログラムサーバ６５として機能するコンピュータが備えている記憶装置６６であってもよい。この場合には、制御プログラムを表現するデータ信号で搬送波を変調して得られる伝送信号を、プログラムサーバ６５から伝送媒体であるネットワーク６４を通じて伝送するようにし、コンピュータ６１では受信した伝送信号を復調して制御プログラムを再生することで当該制御プログラムを実行できるようになる。
【０１０８】
その他、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の改良・変更が可能である。
【０１０９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は、第一の画像に定義されている複数の第一の領域と各々最大の相関関係を有する第一最大相関領域を第二の画像における所定の領域から検出し、第一の領域相互の位置関係と第一最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて両画像の類似を判定する。ここで、両画像が類似していると判定されたときには、第一の画像に定義されている複数の第二の領域と各々最大の相関関係を有する第二最大相関領域を第二の画像においての該所定の領域よりも広い領域から検出し、第二の領域相互の位置関係と第二最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて両画像の類似を判定する。この２度の判定のいずれかにおいて、両画像が類似していないと判定されたときには、第一の画像における第一の領域及び第二の領域についての配置の定義の変更を行ない、この変更された配置の定義に従って第一の検出及び第一の判定を再度行なうようにする。
【０１１０】
こうすることにより、同一起源の画像を同一でないと誤認する確率を維持し、異なる起源の画像を同一であると誤認する確率の上昇を抑えながら照合のための処理量が削減される効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する指紋画像データ照合装置の構成を示す図である。
【図２】指紋画像データで表現されている指紋画像の例を示す図である。
【図３】指紋照合処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図４】指紋照合処理部が有しているテーブルの例を示す図である。
【図５】矩形領域ＫＲの検出の様子を示す図である。
【図６】矩形領域ＰＲｉの検出の様子を示す図である。
【図７】第一の照合処理における照合の対象となる矩形領域の配置の様子の例を示す図である。
【図８】照合処理判定部に入力されるデータ例を示す図である。
【図９】第二の照合処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図１０】矩形領域Ｑｉの配置の様子を示す図である。
【図１１】矩形領域ＱＲｉの検出の様子を示す図である。
【図１２】第二の照合処理における照合の対象となる矩形領域の配置の様子の例を示す図である。
【図１３】記録されたプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体の例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 指紋画像データ入力部
２０ 登録指紋画像データ記憶部
３０ 照合指紋画像データ記憶部
４０ 指紋照合処理部
４１ 回転変換部
４２ テンプレート配置管理部
４２−１ 領域配置定義テーブル
４３ 最大相関領域検出部
４３−１ 検出領域座標テーブル
４４ 照合判定処理部
５０ 照合結果表示部
６１ コンピュータ
６２、６６ 記憶装置
６３ 携帯可能記録媒体
６４ ネットワーク
６５ プログラムサーバ
Claims (10)
- 第一の画像を表現している画像データと第二の画像を表現している画像データとを照合して該第一の画像と該第二の画像との類似の程度を判定する画像データ照合方法であって、
複数の第一の領域及び複数の第二の領域についての前記第一の画像における配置の定義を取得し、
前記第一の領域の各々について、該第一の領域と最大の相関関係を有する第一最大相関領域を、前記第二の画像における所定の領域から検出する第一の検出を行ない、
前記第一の領域相互の位置関係と前記第一最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて前記類似の程度についての第一の判定を行ない、
前記第一の判定による類似の程度が第一の所定の程度を満たしているときに、前記第二の領域の各々について、該第二の領域と最大の相関関係を有する第二最大相関領域を、前記第二の画像においての前記所定の領域よりも広い領域から検出する第二の検出を行ない、
前記第二の領域相互の位置関係と前記第二最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて前記類似の程度についての第二の判定を行ない、
前記第一の判定による類似の程度が前記第一の所定の程度を満たしていないとき、または前記第二の判定による類似の程度が第二の所定の程度を満たしていないときに、前記第一の画像における前記第一の領域及び前記第二の領域についての前記配置の定義の変更を行ない、
前記変更により変更された前記配置の定義に従って前記第一の検出及び前記第一の判定を再度行なう、
ことを特徴とする画像データ照合方法。 - 前記第一の画像及び前記第二の画像は指紋を表す画像であることを特徴とする請求項１に記載の画像データ照合方法。
- 前記第二の判定において、前記類似の程度が前記第二の所定の程度を満たすときには、前記第一の画像と前記第二の画像とは同一のものを表していると判別することを特徴とする請求項１に記載の画像データ照合方法。
- 前記第一の領域及び前記第二の領域についての前記第一の画像における配置の定義を所定の範囲内で変更しても、前記第一の判定において前記類似の程度が所定の程度を満たしていないときには、該第一の画像と前記第二の画像とは異なるものを表していると判別することを特徴とする請求項１に記載の画像データ照合方法。
- 前記定義の変更によって、前記第一の領域及び前記第二の領域の配置が前記第一の画像上において回転移動することを特徴とする請求項１に記載の画像データ照合方法。
- 前記第二の判定において前記類似の程度が所定の程度を満たしていなかったときであっても、前記第一の領域についての前記第一の画像における配置の定義を変更したときに、前記第一の判定において前記類似の程度が所定の程度を満たしたときには、該第一の画像と前記第二の画像とは同一のものを表していると判別することを特徴とする請求項５に記載の画像データ照合方法。
- 前記第一の領域と前記第二の領域との配置の定義は同一であることを特徴とする請求項１に記載の画像データ照合方法。
- 前記配置の定義において、前記第一の領域のうちの少なくとも１つの配置は、前記第二の領域のうちのいずれかの配置と同一であることを特徴とする請求項１に記載の画像データ照合方法。
- 第一の画像を表現している画像データと第二の画像を表現している画像データとを照合して該第一の画像と該第二の画像との類似の程度を判定する画像データ照合装置であって、
複数の第一の領域及び複数の第二の領域についての前記第一の画像における配置の定義が格納される格納手段と、
前記第一の領域の各々について、該第一の領域と最大の相関関係を有する第一最大相関領域を、前記第二の画像における所定の領域から検出する第一の検出を行なう第一検出手段と、
前記第一の領域相互の位置関係と前記第一最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて前記類似の程度についての第一の判定を行なう第一判定手段と、
前記第一の判定による類似の程度が第一の所定の程度を満たしているときに、前記第二の領域の各々について、該第二の領域と最大の相関関係を有する第二最大相関領域を、前記第二の画像においての前記所定の領域よりも広い領域から検出する第二の検出を行なう第二検出手段と、
前記第二の領域相互の位置関係と前記第二最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて前記類似の程度についての第二の判定を行なう第二判定手段と、
前記第一の判定による類似の程度が前記第一の所定の程度を満たしていないとき、または前記第二の判定による類似の程度が第二の所定の程度を満たしていないときに、前記第一の画像における前記第一の領域及び前記第二の領域についての前記配置の定義の変更を行なう定義変更手段と、
を有し、
前記第一検出手段及び前記第一判定手段は、前記定義変更手段により変更された前記配置の定義に従って前記第一の検出及び前記第一の判定を各々再度行なう、
ことを特徴とする画像データ照合装置。 - 第一の画像を表現している画像データと第二の画像を表現している画像データとを照合して該第一の画像と該第二の画像との類似の程度を判定する画像データ照合処理をコンピュータに行なわせるためのプログラムであって、
複数の第一の領域及び複数の第二の領域についての前記第一の画像における配置の定義を取得する処理と、
前記第一の領域の各々について、該第一の領域と最大の相関関係を有する第一最大相関領域を、前記第二の画像における所定の領域から検出する第一の検出を行なう処理と、
前記第一の領域相互の位置関係と前記第一最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて前記類似の程度についての第一の判定を行なう処理と、
前記第一の判定による類似の程度が第一の所定の程度を満たしているときに、前記第二の領域の各々について、該第二の領域と最大の相関関係を有する第二最大相関領域を、前記第二の画像においての前記所定の領域よりも広い領域から検出する第二の検出を行なう処理と、
前記第二の領域相互の位置関係と前記第二最大相関領域相互の位置関係との相違に基づいて前記類似の程度についての第二の判定を行なう処理と、
前記第一の判定による類似の程度が前記第一の所定の程度を満たしていないとき、または前記第二の判定による類似の程度が第二の所定の程度を満たしていないときに、前記第一の画像における前記第一の領域及び前記第二の領域についての前記配置の定義の変更を行なう処理と、
前記変更により変更された配置の定義に従って前記第一の検出の処理及び前記第一の判定の処理を再度行なう処理と、
をコンピュータに行なわせるためのプログラム。
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