JP4501627B2

JP4501627B2 - 画像照合装置、画像照合方法、画像照合プログラム

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Publication number: JP4501627B2
Application number: JP2004304467A
Authority: JP
Inventors: 勝彦佐藤
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2024-10-19
Also published as: US20060083412A1; JP2006119733A

Description

本発明は、画像データを照合する技術に関し、特に、十分に鮮明ではない画像のデータであっても画像の照合の精度を維持できるようにする技術に関し、例えば指紋画像データの照合等に適する画像照合装置、画像照合プログラムに関する。

データベース等に予め登録されている登録画像と、イメージセンサ等により取得した照合画像とを照合する画像照合装置の適用分野として、指紋照合の分野が挙げられる。

従来、画像照合装置として、登録されている指紋画像データ（以下、登録画像データと呼称する）Ａと、それに対して照合される指紋画像データ（以下、照合画像データと呼称する）Ｂにおいて、登録画像データＡ上に複数の矩形領域Ａｉを定義して、固定的な位置関係で配置し、各矩形領域Ａｉを照合画像データ上に走査させて、最大相関係数が得られる領域Ｂｉを検出する。そして、登録画像データＡ内に配置した矩形領域Ａｉの分布とＢ内で検出された領域Ｂｉの分布を比較して、相対的な位置ずれが既定ずれ量より小さい矩形領域ペア数が既定ペア数以上の場合には登録画像データＡと照合画像データＢは同一であると判定し、一方、既定ペア数より小さい場合には登録画像データＡと照合画像データＢは同一でないと判定するものがある（特許文献１参照）。
特開２０００−１９４８６２号公報

従来の画像照合装置では、登録画像データＡ上に配置する複数の矩形領域Ａｉの位置関係が固定されているため、登録画像データＡ上に配置された複数の矩形領域Ａｉに対応する照合画像データ上の領域において、歪んでいたり、濃淡が一様になってつぶれていたり、または、かすれていたりする領域が存在する場合には、本来、登録画像データＡと照合画像データＢが同一のデータであっても、誤った拒否を発生してしまう可能性が高くなるおそれがあった。

本発明の課題は、照合画像の一部に不良な領域が存在する場合であっても、誤った拒否を発生させないことが可能な画像照合装置、画像照合方法、画像照合プログラムを提供することにある。

請求項１記載の発明は、第１画像データと第２画像データとを照合する画像照合装置において、第１画像データ上に矩形の形状で定義されるＮ（Ｎ≧３）個の領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の内、Ｍ（Ｍ＜Ｎ）個の領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）を固定的な位置関係で配置する第１領域配置処理手段と、前記第１領域配置処理手段により配置された領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）の画素データとの相関が最大となる領域Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｍ）を前記第２画像データから検出する第１最大相関領域検出処理手段と、前記第１領域配置処理手段により配置された領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）の分布と前記第１最大相関領域検出処理手段により検出された領域Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｍ）の分布を比較して、相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域Ａｉを検出する第１判定処理手段と、前記第１判定処理手段により検出された相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域Ａｉに隣接させて、残り（Ｎ−Ｍ）個の領域Ａｉ（Ｍ＋１≦ｉ≦Ｎ）を前記第１画像データ上に配置する第２領域配置処理手段と、前記第２領域配置処理手段で配置した領域Ａｉ（Ｍ＋１≦ｉ≦Ｎ）の画素データとの相関が最大となる領域Ｂｉ（Ｍ＋１≦ｉ≦Ｎ）を前記第２画像データから検出する第２の最大相関領域検出処理手段と、前記領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の分布と前記領域Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の分布を比較して、相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域を検出して、最大領域ペア数を導出し、最大領域ペア数が既定領域ペア数以上の場合には、第１画像データと第２画像データは同一であると判断し、一方、既定領域ペア数よりも小さい場合には、第１画像データと第２画像データは同一でないと判断する第２判定処理手段とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像照合装置において、前記第１判定処理手段は、相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域ペア数を求め、前記第２領域配置処理手段は、前記第１判定処理手段により求められた領域ペア数が、予め決められた数以下である場合に第２領域を配置することを特徴とする。

請求項１，３，５記載の発明によれば、第１画像データに対して配置する領域の全てを固定的な位置関係で配置して照合するのではなく、配置する複数の領域の一部を固定的な位置関係で配置して第１判定処理を実行し、その結果に応じて残りの領域を配置して第２判定処理を実行するので、照合対象とする画像データ中の歪んでいたり、濃淡が一様になってつぶれていたり、または、かすれていたりする領域以外に領域が配置されるようになり、照合画像データの歪み、つぶれ、及び、かすれに起因した誤拒否率を軽減することが可能となる。

請求項２，４，６記載の発明によれば、照合判定処理手段により求められた領域ペア数が、予め決められた数以下である場合のみ、例えば領域ペア数が固定的に配置された領域数の半分（Ｍ／２）以下である場合のみに、十分な照合結果が得られていないとみなして第２照合判定処理を実行するようにできる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態における画像照合装置は、例えばＣＰＵ、記憶装置、ＲＡＭ、イメージ読み取り装置（スキャナ装置）、表示装置、入力装置等がバスを介して相互に接続されたコンピュータシステムにより実現される。

ＣＰＵは、記憶装置に格納されている制御プログラムに従って、ＲＡＭをワークエリアとして使用しながら画像照合装置全体の動作を制御する。ＣＰＵは、画像照合プログラムを実行することにより、図１に示す各機能部の処理を実行して指紋照合処理を行なう。

図１は、第１実施形態における画像照合装置の機能構成を示すブロック図である。第１実施形態における画像照合装置は、登録画像データ記憶部１、登録処理部２、画像データ入力部３、照合処理部４、及び照合結果表示部５により構成されている。

登録画像データ記憶部１は、画像データ入力部３から入力された画像データ（指紋画像データ）を登録画像データＡとして記憶する。

登録処理部２は、画像データ入力部３から入力された画像データを登録画像データ記憶部１に記憶させる。

画像データ入力部３は、図示せぬイメージ読取装置（スキャナ装置）などを通じて、登録画像データ記憶部１に記憶させる登録画像データＡ、あるいは照合対象となる画像データ（照合画像データＢ）を入力する。

照合処理部４は、登録画像データ記憶部１に記憶された登録画像データＡをもとに、画像データ入力部３から入力された照合画像データＢに対する照合処理を実行する。

照合結果表示部５は、照合処理部４（照合判定処理部９）における照合結果について表示出力する。

さらに、照合処理部４には、回転変換処理部６、領域配置処理部７、最大相関領域検出処理部８、及び照合判定処理部９が設けられている。

回転変換処理部６は、入力される照合画像データに傾きがある場合にも対応することができるように、登録画像データＡを所定の回転角度により回転変換する。

領域配置処理部７は、登録画像データＡ上に所定の形状で定義されるＮ（Ｎ≧３）個の領域（テンプレート）Ａｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の内、Ｍ（Ｍ＜Ｎ）個の領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）を固定的な位置関係で配置する（第１領域配置処理手段）。なお、領域としては、例えば矩形領域が用いられる。また、領域配置処理部７は、後述する照合判定処理部９（第１判定処理手段）により導出された相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域の位置関係によって、残り（Ｎ−Ｍ）個の領域Ａｉ（Ｍ≦ｉ≦Ｎ）を変動的に配置する（第２領域配置処理手段）。

最大相関領域検出処理部８は、領域配置処理部７（第１領域配置処理手段）により配置された領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）を照合画像データＢ上で走査させながら、領域Ａｉ内の画素データとそれに対応する照合画像データＢ内の画素データから算出される相関係数が最大となる領域Ｂｉを照合画像データＢ上から検出する（第１最大相関領域検出処理手段）。また、最大相関領域検出処理部８は、領域配置処理部７（第２領域配置処理手段）により配置された領域Ａｉ（Ｍ≦ｉ≦Ｎ）を照合画像データＢ上で走査させながら、領域Ａｉ内の画素データとそれに対応する照合画像データＢ内の画素データから算出される相関係数が最大となる領域Ｂｉを照合画像データＢ上から検出する（第２の最大相関領域検出処理手段）。

照合判定処理部９は、領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）の分布と領域Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｍ）の分布を比較して、相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域ペア数を算出して、最大領域ペア数を導出し、最大領域ペア数が得られる時の相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域を導出する（第１判定処理手段）。また、照合判定処理部９は、領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の分布と領域Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の分布を比較して、相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域ペア数を算出して、最大領域ペア数を導出し、最大領域ペア数が既定領域ペア数以上の場合には、登録画像データＡと照合画像データＢは同一であると判断し、一方、既定領域ペア数よりも小さい場合には、登録画像データＡと照合画像データＢは同一でないと判断する（第２判定処理手段）。

次に、第１実施形態における画像照合装置の動作について説明する。
第１実施形態では、登録画像データＡ上にＮ個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦Ｎ｝を定義して配置し、各矩形領域Ａｉに対して、最大相関係数が得られる領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦Ｎ｝を照合画像データＢ上から検出して、Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦Ｎ｝の分布とＢｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦Ｎ｝の分布を比較して照合する。この場合、まずＮ個の内Ｍ個（ただし、Ｍ＜Ｎ）の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦Ｍ｝を登録画像データＡ上に固定的な位置関係で配置して、Ｍ個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦Ｍ｝に対して、最大相関係数が得られる領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦Ｍ｝を照合画像データＢ上から検出し、Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦Ｍ｝の分布とＢｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦Ｍ｝の分布を比較した結果に基づいて、残り（Ｎ−Ｍ）個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜（Ｍ＋１）≦ｉ≦Ｎ｝の配置位置を変動して配置する。そして、残り（Ｎ−Ｍ）個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜（Ｍ＋１）≦ｉ≦Ｎ｝に対して、最大相関係数が得られる領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜（Ｍ＋１）≦ｉ≦Ｎ｝を照合画像データＢ上から検出して、Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦Ｎ｝の分布とＢｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦Ｎ｝の分布を比較して照合する。

以下、指紋照合に適用した画像照合装置の動作について、図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
第１実施形態の画像照合装置では、予め、画像データ入力部３で採取された指紋画像データに対して、登録処理部２で登録処理が施され、登録画像データ記憶部１に格納されているものとし、登録画像データＡと照合処理を実施するために画像データ入力部３で採取した照合画像データＢの２つの指紋画像データを用いて説明する。

また、Ｎ＝９個の矩形領域を配置する場合を例にして説明をする。図３は、画像照合方法を説明するための登録画像データＡと照合画像データＢとに配置される矩形領域の配置を説明するための図である。

まず、照合処理部４は、登録画像データ記憶部１により登録画像データＡを読み込む（ステップＡ１）。

次に、照合処理部４は、画像データ入力部３により照合対象とする照合画像データＢを採取する（ステップＡ２）。

照合処理部４の回転変換処理部６は、登録画像データ記憶部１から読み取った登録画像データＡの全体に対して回転角度θｍの回転処理を施す（ステップＡ３）。ただし、ここでは、θｍ＝｛０、１、−１、２、−２、…、φ、−φ｝とすし、最初は０°（回転なし）で照合処理を行って、照合処理が繰り返されるにしたがって１°、―１°、２°・・と所定の量まで回転させる。

領域配置処理部７は、図３（ａ）の登録画像データＡに示すように、登録画像データＡ上にＮ＝９個の内、Ｍ＝５個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦５｝を固定的な位置関係で配置する（以下、第１矩形領域配置処理と呼称する）（ステップＡ４）。５個の矩形領域は、例えば登録画像データＡの中心に矩形領域Ａ１を配置し、矩形領域Ａ１と同サイズの矩形領域Ａ２，Ａ３，Ａ４を、矩形領域Ａ１の４つの頂点において接するようにそれぞれ配置している。

次に、最大相関領域検出処理部８は、図３（ａ）の照合画像データＢに示すように、各矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦５｝のそれぞれを照合画像データＢ上に走査させて、各矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦５｝に対して、最大相関係数が得られる矩形領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦５｝を検出する（ステップＡ５）。

図３（ａ）では、矩形領域Ｂ１，Ｂ３，Ｂ４については、登録画像データＡの矩形領域Ａ１，Ａ３，Ａ４とほぼ同じ配置となっているが、矩形領域Ｂ２，Ｂ５については、矩形領域Ａ２，Ａ５とはずれが大きな配置となっている。

こうして、Ｍ個の矩形領域矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦５｝の全てに対して相関係数が最大となる領域が検出されると（ステップＡ６、Ｙｅｓ）、照合判定処理部９は、矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦５｝の分布と矩形領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦５｝の分布を比較して、矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦５｝に対する矩形領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦５｝の相対的な位置ずれが既定ずれ量より小さい領域を検出する。そして矩形領域ペア数を算出して、最大矩形領域ペア数Ｐ１を導出する（ステップＡ７）。

次に、領域配置処理部７は、登録画像データＡに対して、図３（ｂ）に示すように、相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さい矩形領域だけで構成される矩形領域の位置関係で、残りの（Ｎ−Ｍ）＝４個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝の配置位置を決定して配置する（以下、第２矩形領域配置処理と呼称する）（ステップＡ８）。

ここでは、相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さい矩形領域の配置関係は、Ａ１，Ａ３，Ａ４（Ｂ１，Ｂ３，Ｂ４）であるので、この矩形領域の位置関係に対して予め決められた配置関係により残りの矩形領域を配置する。

第１実施形態では、第２矩形領域配置処理で行う２回目の領域の配置関係は、図４乃至図１２に示すように定義されている。図３に示す例では、図６（ｄ）の場合に相当する。なお、図４乃至図１２に示す配置関係の詳細については後述する。

最大相関領域検出処理部８は、図３（ｃ）に示すように、２回目に配置した残りの各矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝を照合画像データＢ上で走査させて、各矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝に対して、最大相関係数が得られる矩形領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜６≦ｉ≦９｝を検出する（ステップＡ９）。

こうして、（Ｎ−Ｍ）個のＡｉ全てに対して、相関係数が最大となる領域が検出されると（ステップＡ１０、Ｙｅｓ）、照合判定処理部９は、矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦９｝の分布と矩形領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦９｝の分布を比較して（ステップＡ１１）、相対的な位置ずれが既定ずれ量より小さい矩形領域ペア数を算出して、最大矩形領域ペア数Ｐ２を導出し、最大矩形領域ペア数が既定ペア数よりも大きい場合には、登録画像データＡと照合画像データＢは同一であると判定する（ステップＡ１２、Ｙｅｓ）。

照合結果表示部５は、照合画像データＢが登録画像データＡと同一であるという照合判定処理部９による判定結果を出力する。

一方、最大矩形領域ペア数が既定ペア数よりも小さい場合には、画像データ同一と判断できないので、ステップＡ１３に進み、全ての回転補償角度θｍに対して、前述したステップＡ４〜Ａ１２の処理を実施したかを判定して、全ての回転補償角度θｍに対して処理が終了していれば（ステップＡ１３、Ｙｅｓ）、登録画像データＡと照合画像データＢは同一でないと判定する。

照合結果表示部５は、照合画像データＢが登録画像データＡと同一ではないという照合判定処理部９による判定結果を出力する。

なお、全ての回転角度θｍに対して処理が終了していなければ（ステップＡ１３、Ｎｏ）、ｍ＝ｍ＋１として回転角度θｍを変化させて、ステップＡ３の処理に戻り、前述した処理を実行する。

ここで、矩形領域の位置関係に対して予め決められた配置関係について、図４乃至図１２をもとに説明する。

図４は、第１矩形領域配置処理により配置された矩形領域について、相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さい矩形領域が５個の場合の矩形領域の位置関係を示している。この場合、第２矩形領域配置処理では、中心の矩形領域Ａ１と隣接するように４個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝を配置する。

図５は、同じく矩形領域が４個の場合の矩形領域の位置関係を示している。図５（ａ）〜（ｄ）は、矩形領域Ａ１の周辺に配置された矩形領域Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５の何れか１個の領域が含まれていない。この場合、第２矩形領域配置処理では、既定ずれ量より小さいと判定された矩形領域と接するように４個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝を配置する。例えば、図５（ａ）では、矩形領域Ａ３，Ａ４との間に矩形領域Ａ６を配置し、さらに矩形領域Ａ３，Ａ４の頂点と接する位置、すなわち矩形領域Ａ６と隣接せて矩形領域Ａ７を配置している。同様にして、矩形領域Ａ４，Ａ５との間に矩形領域Ａ９を配置し、矩形領域Ａ９と隣接させて矩形領域Ａ８を配置している。ここでは、相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さくないと判定された矩形領域Ａ２が配置されていた位置と、中心位置（矩形領域Ａ１）に対して反対側に４個の矩形領域を配置している。つまり、矩形領域Ａ２は、画像の歪み、つぶれ、かすれなど、画像が不良であったために、相対的な位置ずれ量が大きくなった可能性があるため、この領域Ａ２の位置を避けて４個の矩形領域を配置する。図５（ｂ）〜（ｄ）に示す場合も同様にして、第２矩形領域配置処理では、相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さくないと判定された矩形領域の位置を避けて、４個の矩形領域を配置している。

図６は、同じく矩形領域が４個の場合の矩形領域の位置関係を示している。図６は、中心に配置された矩形領域Ａ１が含まれていない。この場合、第２矩形領域配置処理では、中心位置を避けて周辺の領域Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５の間に隣接させて、４個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝を配置する。

図７は、同じく矩形領域が３個の場合の矩形領域の位置関係を示している。図７（ａ）〜（ｄ）は、矩形領域Ａ１の周辺に配置された矩形領域Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５のうち縦または横方向に並んで配置された２個の領域が含まれていない。この場合、第２矩形領域配置処理では、既定ずれ量より小さいと判定された矩形領域と接するように４個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝を配置する。例えば、図７（ａ）では、矩形領域Ａ２，Ａ３との間に矩形領域Ａ６を配置し、さらに矩形領域Ａ２，Ａ３の頂点と接する位置、すなわち矩形領域Ａ６と隣接せて矩形領域Ａ８を配置し、矩形領域Ａ３，Ａ８と隣接する位置に矩形領域Ａ９を配置し、矩形領域Ａ２，Ａ８と隣接する位置に矩形領域Ａ７を配置している。この場合も、相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さくないと判定された矩形領域Ａ４，Ａ５が配置されていた位置と、中心位置（矩形領域Ａ１）に対して反対側に４個の矩形領域を配置している。

図８は、同じく矩形領域が３個の場合の矩形領域の位置関係を示している。図８（ａ）（ｂ）は、矩形領域Ａ１の周辺に配置された矩形領域Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５のうち、矩形領域Ａ１をはさんで相対する２個の領域が含まれていない。この場合、第２矩形領域配置処理では、矩形領域Ａ１と隣接するように４個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝を配置する。例えば、図８（ａ）では、矩形領域Ａ１と隣接するように矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝を配置することで、相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さくないと判定された矩形領域Ａ３，Ａ５が配置されていた位置を外して４個の矩形領域を配置している。

図９は、同じく矩形領域が３個の場合の矩形領域の位置関係を示している。図９（ａ）〜（ｄ）は、矩形領域Ａ１と、矩形領域Ａ１の周辺に配置された矩形領域Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５のうち１個の矩形領域が含まれていない。この場合、第２矩形領域配置処理では、既定ずれ量より小さいと判定された矩形領域と接するように４個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝を配置する。例えば、図９（ａ）では、矩形領域Ａ２，Ａ３との間に矩形領域Ａ７を配置し、さらに矩形領域Ａ７と隣接させて矩形領域Ａ９を配置し、同様にして矩形領域Ａ２，Ａ５との間に矩形領域Ａ６を配置し、さらに矩形領域Ａ６と隣接させて矩形領域Ａ８を配置している。この場合も、相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さくないと判定された矩形領域Ａ１を含まず、矩形領域Ａ４が配置されていた位置と中心位置（矩形領域Ａ１）に対して反対側に４個の矩形領域を配置している。

図１０は、同じく矩形領域が２個の場合の矩形領域の位置関係を示している。図１０（ａ）〜（ｄ）は、矩形領域Ａ１と、矩形領域Ａ１の周辺に配置された矩形領域Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５のうち１個の矩形領域のみからなる。この場合、第２矩形領域配置処理では、既定ずれ量より小さいと判定された矩形領域Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５の何れか１個の領域と隣接するように、４個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝を配置する。例えば、図１０（ａ）では、矩形領域Ａ２と隣接させて４個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝を配置している。

図１１は、同じく矩形領域が２個の場合の矩形領域の位置関係を示している。図１１（ａ）〜（ｄ）は、矩形領域Ａ１の周辺に配置された矩形領域Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５のうち縦または横方向に配列された２個の矩形領域のみからなる。この場合、第２矩形領域配置処理では、既定ずれ量より小さいと判定された矩形領域Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５の何れか２個の領域と接するように、４個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝を配置する。例えば、図１１（ａ）では、矩形領域Ａ２，Ａ３との間に矩形領域Ａ６を配置し、さらに矩形領域Ａ２，Ａ３の頂点と接する位置、すなわち矩形領域Ａ６と隣接せて矩形領域Ａ８を配置し、矩形領域Ａ３，Ａ８と隣接する位置に矩形領域Ａ９を配置し、矩形領域Ａ２，Ａ８と隣接する位置に矩形領域Ａ７を配置している。

図１２は、同じく矩形領域が２個の場合の矩形領域の位置関係を示している。図１２（ａ）（ｂ）は、矩形領域Ａ１の周辺に配置された矩形領域Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５のうち、矩形領域Ａ１をはさんで相対する２個の領域のみが含まれている。この場合、第２矩形領域配置処理では、相対する２個の矩形領域と隣接するようにそれぞれ２個（計４個）の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝を配置する。例えば、図１２（ａ）では、矩形領域Ａ２と隣接するように２個の矩形領域Ａ６，Ａ７を矩形領域Ａ１が配置されていた位置と相対するように配置し、矩形領域Ａ４と隣接するように２個の矩形領域Ａ８，Ａ９を矩形領域Ａ１が配置されていた位置と相対するように配置している。

こうして、相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さい矩形領域だけで構成される矩形領域の位置関係に対して、それぞれの場合について残りの矩形領域についての配置関係を定義しておくことで可変的な配置が可能となる。

このようにして、第１実施形態の画像照合装置（画像照合方法）では、配置する矩形領域の全てを固定的な位置関係で配置して照合するのではなく、配置する矩形領域の一部を可変的に配置して照合することによって、歪んでいたり、濃淡が一様になってつぶれていたり、または、かすれていたりする領域以外に矩形領域が配置されるようになり、照合画像データの歪み、つぶれ、及び、かすれに起因した誤った拒否率を軽減することが可能となる。

なお、第１実施形態では、同一サイズの矩形領域（テンプレート）を登録画像データＡに配置していたが、これを任意サイズの任意形状の領域を配置しても良い。照合画像データＢからは、登録画像データＡに配置した形状領域と同じ形状領域において相関係数が最大となる領域を検出する。

また、第１実施形態では、矩形領域を登録画像データＡ内に配置していたが、これを照合画像データＢ内に配置してもよい。

また、第１実施形態では、複数の矩形領域を登録画像データＡの中心を基準にして配置しているが、これを登録画像データＡの重心など、他の位置を基準にして配置してもよい。

また、第１実施形態では、各矩形領域は接する状態で配置していたが、これを重ねた状態や離れた状態で配置してもよい。

さらに、第１実施形態では、登録画像データＡ全体に対して回転変換処理を施していたが、これを各矩形領域部分に対して回転変換処理を施すようにしてもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態の画像照合装置は、第１実施形態の説明で用いた図１と同様の機能構成が設けられるものとする。ただし、第１実施形態とは異なる画像照合方法により動作する。

第２実施形態では、登録画像データＡ上にＮ個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦Ｎ｝を定義して配置し、各Ａｉに対して、最大相関係数が得られる領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦Ｎ｝を照合画像データＢ上から検出して、矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦Ｎ｝の分布とＢｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦Ｎ｝の分布を比較して照合する場合、まずＮ個の内Ｍ個（ただし、Ｍ＜Ｎ）の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦Ｍ｝を登録画像データＡ上に固定的な位置関係で配置して、Ｍ個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦Ｍ｝に対して、最大相関係数が得られる領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦Ｍ｝を照合画像データＢ上から検出し、矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦Ｍ｝の分布とＢｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦Ｍ｝の分布を比較した結果に基づいて、残り（Ｎ−Ｍ）個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜（Ｍ＋１）≦ｉ≦Ｎ｝に対する最大相関係数が得られる領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜（Ｍ＋１）≦ｉ≦Ｎ｝を検出することを実施するかを判断し、実施する場合には、矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦Ｍ｝の分布と矩形領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦Ｍ｝の分布を比較した結果に基づいて、残り（Ｎ−Ｍ）個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜（Ｍ＋１）≦ｉ≦Ｎ｝の配置位置を変動して配置し、残り（Ｎ−Ｍ）個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜（Ｍ＋１）≦ｉ≦Ｎ｝に対して、最大相関係数が得られる領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜（Ｍ＋１）≦ｉ≦Ｎ｝を照合画像データＢ上から検出して、Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦Ｎ｝の分布とＢｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦Ｎ｝の分布を比較して照合する。

以下、指紋照合に適用した画像照合装置の動作について、図１３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
第２実施形態では、予め、画像データ入力部３で採取された指紋画像データに対して、登録処理部２で登録処理が施され、登録画像データ記憶部１に格納されているものとし、登録画像データＡと照合処理を実施するために画像データ入力部３で採取した照合画像データＢの２つの指紋画像データを用いて説明する。

また、第１実施形態と同様に、Ｎ＝９（Ｍ＝５）個の矩形領域を配置する場合を例にし、図３を参照しながら説明する。

なお、図１３に示すステップＢ１〜Ｂ７の処理については、第１実施形態において説明した図２に示すフローチャートのステップＡ１〜Ａ７と同様の処理を実行するものとして説明を省略する。

照合判定処理部９は、最大矩形領域ペア数Ｐ１を導出すると（ステップＢ７）、最大矩形領域ペア数が、Ｐ１＞Ｍ／２またはＰ１＝０を満たしているかを判別する（ステップＢ８）。

ここで、Ｐ１＞Ｍ／２、つまり最大矩形領域ペア数が３以上の時には（ステップＢ８、Ｙｅｓ）、登録画像データＡと照合画像データＢは同一であると判定する（ステップＢ１３、Ｙｅｓ）。

また、Ｐ１＝０の時には（ステップＢ８、Ｙｅｓ）、画像データは同一でないことが明らかであるから、２回目の領域配置を行うことを省略して、ステップＢ１４に進み、全ての回転角度θｍに対して、ステップＢ３〜Ｂ７の照合処理を実施したかを判定して、全ての回転角度θｍに対して処理が終了していれば（ステップＢ１４、Ｙｅｓ）、登録画像データＡと照合画像データＢは同一でないと最終判定する。

一方、０＜Ｐ１≦Ｍ／２の時には、領域配置処理部７は、登録画像データＡに対して、図３（ｂ）に示すように、最大矩形領域ペア数が得られる時の相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さい矩形領域だけで構成される矩形領域の位置関係で、残りの（Ｎ−Ｍ）＝４個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝の配置位置を決定して配置する（以下、第２矩形領域配置処理と呼称する）（ステップＢ９）。

ここでは、相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さい矩形領域の配置関係は、Ａ１，Ａ３，Ａ４（Ｂ１，Ｂ３，Ｂ４）であるので、この矩形領域の位置関係に対して予め決められた配置関係により残りの矩形領域を配置する。第２実施形態においても第１実施形態において説明した、図４乃至図１２に示すように定義されている、矩形領域の位置関係に対して予め決められた配置関係により残りの矩形領域を配置する。

最大相関領域検出処理部８は、図３（ｃ）に示すように、新たに配置した残りの各矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝を照合画像データＢ上で走査させて、各矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜６≦ｉ≦９｝に対して、最大相関係数が得られる矩形領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜６≦ｉ≦９｝を検出する（ステップＢ１０）。

こうして、（Ｎ−Ｍ）個のＡｉ全てに対して、相関係数が最大となる領域が検出されると（ステップＢ１１、Ｙｅｓ）、照合判定処理部９は、矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦９｝の分布と矩形領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦９｝の分布を比較して、矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦９｝に対する矩形領域Ｂｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦９｝の相対的な位置ずれが既定ずれ量より小さい矩形領域を検出し、そのペア数を算出して、最大矩形領域ペア数Ｐ２を導出する（ステップＢ１２）。そして最大矩形領域ペア数Ｐ２が既定ペア数よりも大きい場合には、登録画像データＡと照合画像データＢは同一であると判定する（ステップＢ１３、Ｙｅｓ）。

一方、最大矩形領域ペア数Ｐ２が既定ペア数よりも小さい場合には、画像データが同一でないので、ステップＢ１４に進み、全ての回転角度θｍに対して、前述したステップＢ３〜Ｂ７の処理を実施したかを判定して、全ての回転角度θｍに対して処理が終了していれば（ステップＢ１４、Ｙｅｓ）、登録画像データＡと照合画像データＢは同一でないと判定する。

なお、全ての回転角度θｍに対して処理が終了していなければ（ステップＢ１４３、Ｎｏ）、ｍ＝ｍ＋１として回転角度θｍを変化させて、ステップＢ３の処理に戻り、前述した処理を実行する。

なお、前述した説明では、矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜１≦ｉ≦Ｍ｝の分布とＢｉ｛Ｂｉ｜１≦ｉ≦Ｍ｝の分布を比較した結果として、最大矩形領域ペア数Ｐ１＞Ｍ／２の場合に、残り（Ｎ−Ｍ）個の矩形領域Ａｉ｛Ａｉ｜（Ｍ＋１）≦ｉ≦Ｎ｝を配置しないようにしているが、Ｐ１に対する判断の基準値としてＭ／２に限定されるものではない。この基準値は、残りの矩形領域を配置して照合を行わなくても十分有効な結果を得ることができれば、他の値に任意に設定することができる。

このようにして、第２実施形態では、第１実施形態と同様にして、照合画像データの歪み、つぶれ、及び、かすれに起因した誤拒否率を軽減することを可能にすると共に、さらに最大矩形領域ペア数Ｐ１が、Ｐ１＞Ｍ／２またはＰ１＝０を満たす場合には、第２矩形領域配置処理で配置される矩形領域に対して、最大相関係数が得られる領域を検出する処理を省いて照合処理を実施するため、第１実施形態による方法と比べて照合時間を短縮することが可能となる。

なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様にして、同一サイズの矩形領域（テンプレート）だけでなく、任意サイズの任意形状の領域を配置しても良い。また、矩形領域を登録画像データＡ内に配置していたが、これを照合画像データＢ内に配置してもよい。また、複数の矩形領域を登録画像データＡの中心だけでなく、重心などの他の位置を基準にして配置してもよい。また、各矩形領域は接する状態で配置していたが、これを重ねた状態や離れた状態で配置してもよい。さらに、登録画像データＡ全体に対して回転変換処理を施していたが、これを各矩形領域部分に対して回転変換処理を施すようにしてもよい。

また、第１及び第２実施形態において、第２矩形領域配置処理によって配置される矩形領域は、第１矩形領域配置処理によって固定的に配置された矩形領域を除く残り（Ｎ−Ｍ）個の全ての矩形領域を配置しているが、その一部の矩形領域のみを配置するようにしても良い。例えば、登録画像データＡに配置した矩形領域Ａｉの分布と照合画像データＢから検出された矩形領域Ｂｉの分布を比較することにより得られる、相対的な位置ずれが既定ずれ量より小さい矩形領域ペア数（最大矩形領域ペア数）に応じて、第２矩形領域配置処理によって配置される矩形領域の数を決定することができる。例えば、最大矩形領域ペア数が多いほど、第２矩形領域配置処理によって配置する矩形領域の数を少なくすることができる。

なお、各実施形態における画像照合装置は、標準的なコンピュータが備えている構成により実現することができる。従って、各実施形態における画像照合装置を実現するコンピュータに実行させることのできる画像照合プログラムを、例えば磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリなどの記録媒体に書き込んで、あるいは通信媒体を通じて提供し、この画像照合プログラムによりコンピュータの動作を制御することで、前述した実施形態における機能を実現することができる。

さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の第１及び第２実施形態における画像照合装置の機能構成を示すブロック図。第１実施形態における指紋照合に適用した画像照合装置の動作について説明するためのフローチャート。第１及び第２実施形態における画像照合方法を説明するための登録画像データＡと照合画像データＢとに配置される矩形領域の配置を説明するための図。第１及び第２実施形態における相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さい矩形領域だけで構成される矩形領域の位置関係に対して予め決められた配置関係の一例を示す図。第１及び第２実施形態における相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さい矩形領域だけで構成される矩形領域の位置関係に対して予め決められた配置関係の一例を示す図。第１及び第２実施形態における相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さい矩形領域だけで構成される矩形領域の位置関係に対して予め決められた配置関係の一例を示す図。第１及び第２実施形態における相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さい矩形領域だけで構成される矩形領域の位置関係に対して予め決められた配置関係の一例を示す図。第１及び第２実施形態における相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さい矩形領域だけで構成される矩形領域の位置関係に対して予め決められた配置関係の一例を示す図。第１及び第２実施形態における相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さい矩形領域だけで構成される矩形領域の位置関係に対して予め決められた配置関係の一例を示す図。第１及び第２実施形態における相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さい矩形領域だけで構成される矩形領域の位置関係に対して予め決められた配置関係の一例を示す図。第１及び第２実施形態における相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さい矩形領域だけで構成される矩形領域の位置関係に対して予め決められた配置関係の一例を示す図。第１及び第２実施形態における相対的な位置ずれ量が既定ずれ量より小さい矩形領域だけで構成される矩形領域の位置関係に対して予め決められた配置関係の一例を示す図。第２実施形態における指紋照合に適用した画像照合装置の動作について説明するためのフローチャート。

符号の説明

１…登録画像データ記憶部、２…登録処理部、３…画像データ入力部、４…照合処理部、５…照合結果表示部、６…回転変換処理部、７…領域配置処理部、８…最大相関領域検出処理部、９…照合判定処理部。

Claims

第１画像データと第２画像データとを照合する画像照合装置において、
第１画像データ上に矩形の形状で定義されるＮ（Ｎ≧３）個の領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の内、Ｍ（Ｍ＜Ｎ）個の領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）を固定的な位置関係で配置する第１領域配置処理手段と、
前記第１領域配置処理手段により配置された領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）の画素データとの相関が最大となる領域Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｍ）を前記第２画像データから検出する第１最大相関領域検出処理手段と、
前記第１領域配置処理手段により配置された領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）の分布と前記第１最大相関領域検出処理手段により検出された領域Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｍ）の分布を比較して、相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域Ａｉを検出する第１判定処理手段と、
前記第１判定処理手段により検出された相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域Ａｉに隣接させて、残り（Ｎ−Ｍ）個の領域Ａｉ（Ｍ＋１≦ｉ≦Ｎ）を前記第１画像データ上に配置する第２領域配置処理手段と、
前記第２領域配置処理手段で配置した領域Ａｉ（Ｍ＋１≦ｉ≦Ｎ）の画素データとの相関が最大となる領域Ｂｉ（Ｍ＋１≦ｉ≦Ｎ）を前記第２画像データから検出する第２の最大相関領域検出処理手段と、
前記領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の分布と前記領域Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の分布を比較して、相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域を検出して、最大領域ペア数を導出し、最大領域ペア数が既定領域ペア数以上の場合には、第１画像データと第２画像データは同一であると判断し、一方、既定領域ペア数よりも小さい場合には、第１画像データと第２画像データは同一でないと判断する第２判定処理手段と
を具備したことを特徴とする画像照合装置。
前記第１判定処理手段は、相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域ペア数を求め、
前記第２領域配置処理手段は、前記第１判定処理手段により求められた領域ペア数が、予め決められた数以下である場合に第２領域を配置することを特徴とする請求項１記載の画像照合装置。
第１画像データと第２画像データとを照合する画像照合方法において、
第１画像データ上に矩形の形状で定義されるＮ（Ｎ≧３）個の領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の内、Ｍ（Ｍ＜Ｎ）個の領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）を固定的な位置関係で配置する第１領域配置処理ステップと、
前記第１領域配置処理ステップにより配置された領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）の画素データとの相関が最大となる領域Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｍ）を前記第２画像データから検出する第１最大相関領域検出処理ステップと、
前記第１領域配置処理ステップにより配置された領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）の分布と前記第１最大相関領域検出処理ステップにより検出された領域Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｍ）の分布を比較して、相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域Ａｉを検出する第１判定処理ステップと、
前記第１判定処理ステップにより検出された相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域Ａｉに隣接させて、残り（Ｎ−Ｍ）個の領域Ａｉ（Ｍ＋１≦ｉ≦Ｎ）を前記第１画像データ上に配置する第２領域配置処理ステップと、
前記第２領域配置処理ステップで配置した領域Ａｉ（Ｍ＋１≦ｉ≦Ｎ）の画素データとの相関が最大となる領域Ｂｉ（Ｍ＋１≦ｉ≦Ｎ）を前記第２画像データから検出する第２の最大相関領域検出処理ステップと、
前記領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の分布と前記領域Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の分布を比較して、相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域を検出して、最大領域ペア数を導出し、最大領域ペア数が既定領域ペア数以上の場合には、第１画像データと第２画像データは同一であると判断し、一方、既定領域ペア数よりも小さい場合には、第１画像データと第２画像データは同一でないと判断する第２判定処理ステップと
を具備したことを特徴とする画像照合方法。
前記第１判定処理ステップは、相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域ペア数を求め、
前記第２領域配置処理ステップは、前記第１判定処理ステップにより求められた領域ペア数が、予め決められた数以下である場合に第２領域を配置することを特徴とする請求項３記載の画像照合方法。
第１画像データと第２画像データとを照合する画像照合装置に搭載されるコンピュータを、
第１画像データ上に矩形の形状で定義されるＮ（Ｎ≧３）個の領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の内、Ｍ（Ｍ＜Ｎ）個の領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）を固定的な位置関係で配置する第１領域配置処理手段と、
前記第１領域配置処理手段により配置された領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）の画素データとの相関が最大となる領域Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｍ）を前記第２画像データから検出する第１最大相関領域検出処理手段と、
前記第１領域配置処理手段により配置された領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）の分布と前記第１最大相関領域検出処理手段により検出された領域Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｍ）の分布を比較して、相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域Ａｉを検出する第１判定処理手段と、
前記第１判定処理手段により検出された相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域Ａｉに隣接させて、残り（Ｎ−Ｍ）個の領域Ａｉ（Ｍ＋１≦ｉ≦Ｎ）を前記第１画像データ上に配置する第２領域配置処理手段と、
前記第２領域配置処理手段で配置した領域Ａｉ（Ｍ＋１≦ｉ≦Ｎ）の画素データとの相関が最大となる領域Ｂｉ（Ｍ＋１≦ｉ≦Ｎ）を前記第２画像データから検出する第２の最大相関領域検出処理手段と、
前記領域Ａｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の分布と前記領域Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の分布を比較して、相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域を検出して、最大領域ペア数を導出し、最大領域ペア数が既定領域ペア数以上の場合には、第１画像データと第２画像データは同一であると判断し、一方、既定領域ペア数よりも小さい場合には、第１画像データと第２画像データは同一でないと判断する第２判定処理手段として機能させるための画像照合プログラム。
前記第１判定処理手段は、相対ずれ量が既定ずれ量よりも小さくなる領域ペア数を求め、
前記第２領域配置処理手段は、前記第１判定処理手段により求められた領域ペア数が、予め決められた数以下である場合に第２領域を配置することを特徴とする請求項５記載の画像照合プログラム。