JP4673206B2 - ３次元パターン照合装置 - Google Patents

Description

この発明は、立体的な物体、例えば人間の顔などを対象物とする３次元パターンの照合装置に関するものである。

近年、コンピュータ室や重要機械室への入退室管理、コンピュータ端末や銀行の金融端末へのアクセス管理などの個人認証を必要とする分野において、これまでの暗証番号やＩＤカードに代わって、人間の顔や静脈など３次元の生体情報に基づいて個人認証を行う装置が開発されている。

この種の装置において、人間の顔など立体的な物体を対象物とする３次元パターンの照合方法は、大別すると２次元照合型と３次元照合型の２タイプがある。

２次元照合型は、対象物を１台のカメラで撮像し、その撮像された画像（２次元パターン）を予め登録しておき「登録画像」とし、照合時に撮像される画像を「照合画像」として、「登録画像」と「照合画像」との間で照合を行うことから２次元照合型と呼ばれる（特許文献１参照）。

３次元照合型は、対象物を互いに異なる位置から２台のカメラで撮像し、その対象物のステレオ画像を基に対象物の各部分の凹凸を計測して３次元パターンを作成し、登録時に得られた「登録３次元パターン」と照合時に得られた「照合３次元パターン」との間で照合を行うことから３次元照合型と呼ばれる（特許文献２参照）。

２次元照合型は、扱うデータが２次元なので照合データ量が少なくて済み、照合処理の負荷が小さく、照合結果が短時間で得られるという長所がある。しかし、例えば、許可されない第三者が許可された人の顔の写真、もしくは顔のコピー画像を用いて照合時に照合画像として入力した場合、その不正を見破れず、照合したと判断する虞れがあり、偽造に弱いという欠点がある。

これに対し、３次元照合型は、扱うデータが３次元なので、万が一、上記のような不正が行われた場合でも、顔の凹凸が無い、あるいは正常な人の顔として不自然なほど凹凸差が小さいことから、照合したと誤って判断する虞れはない。

特開平１０−１３４１８８号公報 特開平９−２５９２７１号公報 特開平６−１６８３１７号公報 特開平１０−１３２５３４号公報（特許第３３４７６０８号） コンピュータ画像処理入門（日本工業技術センター編、総研出版（株）発行、Ｐ．４４〜４５）

しかしながら、従来の３次元パターンの照合では、照合結果が不正（ＮＧ）となった場合に、それが第三者による写真やコピー画像を用いた不正行為によるものなのか、不正の意思はなく単に本人と判断されなかった（登録されていなかった）だけであるのかは不明である。
一般的に、このような３次元パターンの個人認証装置が用いられる施設や機器は高いセキュリティ性が要求される場合が多いので、不正行為者が使用できないようにするのみならず、そのような行為があったことを遠隔地にあるセキュリティセンタに通報することが望まれる。しかし、不正行為であるか否かの判断ができないので、そのような仕組みをとることができない。

なお、照合対象物の３次元パターンと登録対象物の３次元パターンとの照合過程の中で、上記のような第三者の不正行為か、不正の意思がない第三者なのかを区別することができるように照合アルゴリズムを工夫することも考えられる。しかし、照合アルゴリズムが複雑になり、照合結果が得られるまでに長い時間がかかり、利便性に問題が生じ、結局実用化できない。更に、照合スピードを落とさないために、３次元の特徴情報のデータ量を少なくすることも考えられるが（特許文献３参照）、そのようにすると照合アルゴリズムの精度自体の低下を招き、これも実用化上問題となる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、写真やコピー画像を用いた不正行為を早期に発見し、外部に速やかに通報することが可能な３次元パターン照合装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の３次元パターン照合装置は、照合対象物を第１の方向から見た画像と第２の方向から見た画像とから照合対象物の３次元パターンを作成する３次元パターン作成手段と、この３次元パターン作成手段によって作成された照合対象物の３次元パターンの凹凸情報から照合対象物が不正であるか否かをチェックするチェック手段と、このチェック手段によって照合対象物が不正であると判断された場合、その旨を外部に通知する通知手段と、上記チェック手段によって照合対象物が不正でないと判断された場合、照合対象物の３次元パターンの基準方向に対する偏向角度を求め、この求めた偏向角度を零とするように照合対象物の３次元パターンを修正し、この修正した照合対象物の３次元パターンを基準方向から見た２次元パターンに変換し、この変換した照合対象物の２次元パターンと予め記憶されている登録対象物の２次元パターンとを相関法によって照合する第１の照合手段とを備え、第１の照合手段は、照合対象物の２次元パターンと登録対象物の２次元パターンをそれぞれフーリエ変換し、このフーリエ変換されたそれぞれの２次元パターンに対し振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理が行われたそれぞれの２次元パターンの座標系を極座標系に変換し、この極座標系に変換されたそれぞれの２次元パターンに対し距離抑制処理を行い、さらにこの距離抑制処理が行われたそれぞれの２次元パターンをフーリエ変換し、このフーリエ変換されたそれぞれの２次元パターンを合成し、この合成したデータに対して振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理が行われたデータに対してフーリエ変換または逆フーリエ変換の何れか一方を行って相関データを求め、この相関データに基づいて照合対象物の２次元パターンと登録対象物の２次元パターンとの照合を行うことを特徴とする。

この発明によれば、照合対象物の３次元パターンと登録対象物の３次元パターンとの照合を行う前に（照合過程に入る前の前処理段階で）、照合対象物の３次元パターンの凹凸情報から照合対象物が不正であるか否かがチェックされ、不正であると判断されるとその旨が外部に通知される。

また、本発明では、照合対象物が不正と判断された場合、照合対象物の３次元パターンと登録対象物の３次元パターンとの照合を行わないようにすることができる。すなわち、照合対象物が不正ではないことを前提として、照合対象物の３次元パターンと登録対象物の３次元パターンとの照合を行うことができる。この場合、照合対象物の３次元パターンの基準方向に対する偏向角度が求められ、この求めた偏向角度を零とするように照合対象物の３次元パターンが修正され、この修正された照合対象物の３次元パターンが基準方向から見た２次元パターンに変換され、この変換された照合対象物の２次元パターンと記憶されている登録対象物の２次元パターンとが相関法によって照合される。

本発明において、照合対象物が不正であるか否かの判断は、例えば次のようにして行う。照合対象物の３次元パターンの凹凸情報より最もその位置が高い最大高さ部を探し出す。この最大高さ部を含む所定の範囲内における最もその位置が低い最小高さ部を探し出す。この探し出した最大高さ部と最小高さ部との凹凸差を求め、この凹凸差が予め定められた閾値よりも小さかった場合に、照合対象物を不正であると判断する。

本発明によれば、照合対象物の３次元パターンの凹凸情報から照合対象物が不正であるか否かをチェックすることにより、写真やコピー画像を用いた不正行為を早期に発見し、その旨を外部に速やかに通報することが可能となる。
また、本発明によれば、照合対象物が不正であるか否かが照合過程に入る前の前処理段階でチェックされるので、照合対象物が不正ではないことを前提として照合を行うようにすることができ、照合処理が複雑とならず、照合にかかる時間が長時間となることもなく、利便性が損なわれるという問題も生じないようにすることが可能となる。
また、本発明によれば、照合対象物が不正でないと判断された場合、３次元パターン同士ではなく、２次元パターン同士が照合されるので、取り扱うデータ量が少なく、処理負荷が低減され、高速で対象物の照合が行われるものとなる。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示す３次元パターン照合装置のブロック構成図である。同図において、１０は第１のＣＣＤカメラ、１１は第２のＣＣＤカメラ、１２は液晶表示装置（ＬＣＤ）、２０は処理部であり、処理部２０は、ＣＰＵを有する制御部２０−１と、ＲＯＭ２０−２と、ＲＡＭ２０−３と、ハードディスク（ＨＤ）２０−４と、フレームメモリ（ＦＭ）２０−５と、外部接続部（Ｉ／Ｆ）２０−６と、フーリエ変換部（ＦＦＴ）２０−７とを備えており、ＲＯＭ２０−２には登録プログラムと照合プログラムが格納されている。また、ＣＣＤカメラ１０，１１は、所定の距離Ｌを隔てて設置されている。すなわち、ＣＣＤカメラ１０，１１は、そのレンズ１０−１，１１−１間の距離をＬとして、横方向に並んで配置されている。図では分かり易いように、３次元パターン照合装置は上方向から見た図とし、対象物（人間の顔）は横方向から見た図としている。

〔対象物の登録〕
この３次元パターン照合装置において、対象物を人間の顔Ｍ１とした場合、この対象物Ｍ１（登録対象物）は次のようにして登録される。運用する前に、利用者は、ＣＣＤカメラ１０，１１に顔（登録対象物）Ｍ１を向け、自己に割り当てられたＩＤナンバを入力のうえ（図２に示すステップ１０１）、登録スタートスイッチ（図示せず）を押す。

制御部２０−１は、登録スタートスイッチが押されると（ステップ１０２のＹＥＳ）、フレームメモリ２０−５を介して、ＣＣＤカメラ１０からの登録対象物Ｍ１を捉えた画像Ｏ１（図３（ａ）：第１の方向から見た画像）を第１画像として取り込み（ステップ１０３）、ＣＣＤカメラ１１からの登録対象物Ｍ１を捉えた画像Ｏ２（図３（ｂ）：第２の方向から見た画像）を第２画像として取り込み（ステップ１０４）、この取り込んだ第１画像Ｏ１と第２画像Ｏ２とから登録対象物Ｍ１の３次元パターンＯ３（図３（ｇ））を作成する（ステップ１０５）。以下、この３次元パターンＯ３を登録３次元パターンと呼ぶ。

〔登録３次元パターンの作成〕
制御部２０−１は登録３次元パターンＯ３を次のようにして作成する。先ず、第１画像Ｏ１をフーリエ変換部２０−７へ送り、この第１画像Ｏ１に２次元離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）を施し、フーリエ画像データＦ１とする（図４に示すステップ２０１）。なお、２次元離散的フーリエ変換については、例えば非特許文献１等に説明されているので、ここでの詳しい説明は省略する。

次に、制御部２０−１は、第２画像Ｏ２をｍ×ｎ個の局所領域Ｏ２（ｉ，ｊ）に分割する（ステップ２０２：図３（ｃ））。そして、ｉ＝１，ｊ＝１とし（ステップ２０３）、第２画像Ｏ２の局所領域Ｏ２（１，１）の画像データをフーリエ変換部２０−７へ送り、２次元離散的フーリエ変換を施す（ステップ２０４）。これにより、局所領域Ｏ２（１，１）の画像データは、フーリエ画像データＦ２（１，１）となる。

そして、制御部２０−１は、ステップ２０１で得たフーリエ画像データＦ１とステップ２０４で得たフーリエ画像データＦ２とを合成し（ステップ２０５）、合成フーリエ画像データを得る（ステップ２０５）。

ここで、合成フーリエ画像データは、フーリエ画像データＦ１をＡ・ｅｘｐ（ｊθ）とし、フーリエ画像データＦ２をＢ・ｅｘｐ（ｊφ）とした場合、フーリエ画像データＦ１にフーリエ画像データＦ２の複素共役を乗じることによって得られるＡ・Ｂ・ｅｘｐ（ｊ（θ−φ））で表される。但し、Ａ，Ｂ，θ，φとも空間周波数（フーリエ）空間（ｕ，ｖ）の関数とする。

そして、Ａ・Ｂ・ｅｘｐ（ｊ（θ−φ））は、
Ａ・Ｂ・ｅｘｐ（ｊ（θ−φ））＝Ａ・Ｂ・ｃｏｓ（θ−φ）＋ｊ・Ａ・Ｂ・ｓｉｎ（θ−φ） ・・・（１）
として表され、Ａ・ｅｘｐ（ｊθ）＝α₁ ＋ｊβ₁ 、Ｂ・ｅｘｐ（ｊφ）＝α₂ ＋ｊβ₂ とすると、Ａ＝（α₁ ²＋β₁ ²）^1/2，Ｂ＝（α₂ ²＋β₂ ²）^1/2，θ＝ｔａｎ^-1（β₁ ／α₁ ），φ＝ｔａｎ^-1（β₂ ／α₂ ）となる。この（１）式を計算することにより合成フーリエ画像データを得る。

なお、Ａ・Ｂ・ｅｘｐ（ｊ（θ−φ））＝Ａ・Ｂ・ｅｘｐ（ｊθ）・ｅｘｐ（−ｊφ）＝Ａ・ｅｘｐ（ｊθ）・Ｂ・ｅｘｐ（−ｊφ）＝（α₁ ＋ｊβ₁ ）・（α₂ −ｊβ₂ ）＝（α₁ ・α₂ ＋β₁ ・β₂ ）＋ｊ（α₂ ・β₁ −α₁ ・β₂ ）として、合成フーリエ画像データを求めるようにしてもよい。

そして、制御部２０−１は、このようにして合成フーリエ画像データを得た後、振幅抑制処理を行う（ステップ２０６）。この実施の形態では、振幅抑制処理として、ｌｏｇ処理を行う。すなわち、前述した合成フーリエ画像データの演算式であるＡ・Ｂ・ｅｘｐ（ｊ（θ−φ））の振幅Ａ・Ｂのｌｏｇをとり、ｌｏｇ（Ａ・Ｂ）・ｅｘｐ（ｊ（θ−φ））とすることにより、振幅であるＡ・Ｂをｌｏｇ（Ａ・Ｂ）に抑制する（Ａ・Ｂ＞ｌｏｇ（Ａ・Ｂ））。

振幅抑制処理を施した合成フーリエ画像データでは第１画像Ｏ１の採取時と第２画像Ｏ２の採取時の照度差による影響が小さくなる。すなわち、振幅抑制処理を行うことにより、各画素のスペクトラム強度が抑圧され、飛び抜けた値がなくなり、より多くの情報が有効となる。

なお、この実施の形態では、振幅抑制処理としてｌｏｇ処理を行うものとしたが、√処理を行うようにしてもよい。また、ｌｏｇ処理や√処理に限らず、振幅を抑制することができればどのような処理でもよい。振幅抑制で全ての振幅を例えば１にすると、すなわち位相のみにすると、ｌｏｇ処理や√処理等に比べ、計算量を減らすことができるという利点とデータが少なくなるという利点がある。

ステップ２０６で振幅抑制処理を行った後、制御部２０−１は、その振幅抑制処理を行った合成フーリエ画像データをフーリエ変換部２０−７へ送り、もう一度、２次元離散的フーリエ変換を施す（ステップ２０７）。この２次元離散的フーリエ変換が施された合成フーリエ画像データは、周波数空間における振幅が抑制されているが、基本的には第１画像Ｏ１と第２画像Ｏ２とを畳み込んだ画像データと考えることができ、第１画像Ｏ１と第２画像Ｏ２との相関を表すものである。

そして、制御部２０−１は、この２次元離散的フーリエ変換が施された合成フーリエ画像データを取り込み、この合成フーリエ画像データより所定の相関成分エリア（この実施の形態では全エリア）の各画素の強度（振幅）をスキャンし、第１画像Ｏ１と第２画像Ｏ２との各画素の相関成分の強度のヒストグラムを求め、このヒストグラムより相関成分エリア内の最も強度の高い画素（相関ピーク）を抽出する（ステップ２０８）。

そして、この抽出した相関ピークをしきい値と比較し（図５に示すステップ２０９）、しきい値よりも相関ピークが小さければステップ２１０へ進み、大きければステップ２１１へ進む。この場合、第１画像Ｏ１中に局所領域Ｏ２（１，１）の画像データと一致する画像データがないので、あるいは一致する画像データがあったとしてもそれは背景であって相関ピークは小さいものとして現れるので、ステップ２０９のＮＯに応じてステップ２１０へ進む。ステップ２１０ではカメラ（レンズ１０−１，１１−１の中心）から登録対象物Ｍ１の局所領域Ｏ２（１，１）までの距離Ｒ（１，１）を所定値Ｒ０とし、これを記憶する。

そして、ステップ２１３においてｉ＝ｍか否かをチェックのうえ、ステップ２１４においてｉ＝ｉ＋１、すなわちｉ＝２とし、ステップ２１６を経てステップ２０４へ戻る。以下、同様動作が繰り返され、登録対象物Ｍ１の局所領域Ｏ２（２，１），Ｏ２（３，１）までの距離Ｒ（２，１），Ｒ（３，１）が所定値Ｒ０として記憶される。

ステップ２１４において、ｉ＝４となると、次のステップ２０９において相関ピークがしきい値よりも大きくなる。すなわち、この場合、第１画像Ｏ１中に局所領域Ｏ２（４，１）の画像データ（図３（ｆ））と一致する画像データがあるので、この時に相関成分エリアから抽出される相関ピークはしきい値以上となる。

この時の相関ピークの座標位置を図３（ｄ）に示す。同図に示すＰａ１が相関ピークであり、相関成分エリアの中心Ｐ０から相関ピークＰａ１までの横方向の距離Ａが、第２画像Ｏ２における局所領域Ｏ２（４，１）と第１画像Ｏ１における一致する画像データがある領域とのずれを示す。

この場合、制御部２０−１は、相関成分エリアの中心Ｐ０から相関ピークＰａ１までの距離Ａを求め（ステップ２１１）、すなわち第２画像Ｏ２における局所領域Ｏ２（４，１）と第１画像Ｏ１における一致する画像データのある領域とのずれＡを求め、この求めたずれＡに基づき、三角測量の原理に基づく下記（２）式により、カメラから登録対象物Ｍ１の局所領域Ｏ２（４，１）までの距離Ｒ（４，１）を求め、これを記憶する（ステップ２１２）。この場合、距離Ｒ（４，１）は、登録対象物Ｍ１の局所領域Ｏ２（４，１）までの平均距離として得られる。なお、下記（２）式において、ｆはレンズ１０−１（１１−１）の中心から撮像位置までの距離、Ｌはレンズ間距離である。
Ｒ＝ｆ・Ｌ／Ａ ・・・・（２）

そして、制御部２０−１は、ステップ２１３においてｉ＝ｍか否かをチェックのうえ、ステップ２１４においてｉ＝ｉ＋１、すなわちｉ＝５とし、ステップ２１６を経て、ステップ２０４へ戻る。以下、同様動作が繰り返され、相関成分エリアから抽出される相関ピークがしきい値よりも低い場合には、その時の登録対象物Ｍ１の局所領域Ｏ２（ｉ，ｊ）までの距離が所定値Ｒ０として、しきい値よりも高い場合には、その時の登録対象物Ｍ１の局所領域Ｏ２（ｉ，ｊ）までの距離がずれＡから求められる距離Ｒ（ｉ，ｊ）として記憶される。

ステップ２１３でｉ＝ｍとなれば、ｉ＝１，ｊ＝ｊ＋１とし（ステップ２１５）、ステップ２１６を経てステップ２０４へ戻る。ステップ２１６において、ｊ＞ｎとなれば、すべての局所領域Ｏ２（ｉ，ｊ）についてその距離Ｒ（ｉ，ｊ）が求められたとし、ステップ２１７へ進む。ステップ２１７では、ステップ２０４〜２１６の繰り返し処理によって得られた登録対象物Ｍ１の局所領域Ｏ２（ｉ，ｊ）までの距離Ｒ（ｉ，ｊ）に基づいて、登録対象物Ｍ１の３次元パターンＯ３を作成する。本出願人は、この第１画像Ｏ１と第２画像Ｏ２からの３次元パターンＯ３の作成の基本技術について、すでに特許を取得している（特許文献４参照）。

なお、この実施の形態では、２次元離散的フーリエ変換をフーリエ変換部２０−７において行うものとしたが、制御部２０−１内で行うものとしてもよい。また、この実施の形態では、図４に示したステップ２０７にて２次元離散的フーリエ変換を行うようにしたが、２次元離散的フーリエ変換ではなく２次元離散的逆フーリエ変換を行うようにしてもよい。すなわち、振幅抑制処理が施された合成フーリエ画像データに対して２次元離散的フーリエ変換を行うのに代えて、２次元離散的逆フーリエ変換を行うようにしてもよい。２次元離散的フーリエ変換と２次元離散的逆フーリエ変換とは、定量的にみて照合精度は変わらない。２次元離散的逆フーリエ変換についても２次元離散的フーリエ変換と同じく非特許文献１で説明されている。

また、この実施の形態では、合成後のフーリエ画像データに対して振幅抑制処理を施して２次元離散的フーリエ変換を行うようにしたが（ステップ２０６，２０７）、合成前のフーリエ画像データＦ１およびフーリエ画像データＦ２（ｉ，ｊ）にそれぞれ振幅抑制処理を行った後に合成するようにしてもよい。すなわち、図６（ａ），（ｂ）に示すように、図４のステップ２０６をなくし、ステップ２０１と２０２との間およびステップ２０４と２０５との間に振幅抑制処理を行うステップ２１８，２１９を設けてもよい。あるいは、図６（ｃ）に示すように、図４のステップ２０６をなくし、ステップ２０４と２０５との間にＦ１，Ｆ２（ｉ，ｊ）に対して個別に振幅抑制処理を行うステップ２２０を設けてもよい。

また、この実施の形態では、第１の方向から登録対象物Ｍ１を見た画像を第１画像Ｏ１とし、第２の方向から登録対象物Ｍ１を見た画像を第２画像Ｏ２とし、第１画像Ｏ１と第２画像Ｏ２の局所領域Ｏ２（ｉ，ｊ）を空間周波数特性に基づいて照合し、相関成分エリアの中心から相関ピークの位置までの距離をずれＡとして求めたが、第１画像Ｏ１の局所領域Ｏ１（ｉ，ｊ）と第２画像Ｏ２を空間周波数特性に基づいて照合しても、同様にしてずれＡを求めることができる。

この場合、図３（ｄ）に対応して、図３（ｅ）が得られる。すなわち、図３（ｄ）における相関ピークＰａ１に対し、相関成分エリアの中心Ｐ０を中心として逆の位置に相関ピークＰａ１’が現れる。したがって、この場合、相関ピークＰａ１’の位置から相関成分エリアの中心Ｐ０までの距離をずれＡとして求める。

図４および図５のフローチャートに従う処理では、第２画像Ｏ２の局所領域Ｏ２（ｉ，ｊ）を対象としたフーリエ画像データＦ２を第１画像Ｏ１全体を対象としたフーリエ画像データＦ１と合成するために、演算量が多くなる。この演算量は、例えば、次のような方式とすることにより減らすことが可能である。第１画像Ｏ１を水平方向に分割し（図７（ｈ）参照）、これにより得られる各分割領域Ｏ１（ｊ）に２次元離散的フーリエ変換を施してフーリエ画像データＦ１（ｊ）を作成し、フーリエ画像データＦ２（ｉ，ｊ）とこのフーリエ画像データＦ２（ｉ，ｊ）の作成元である第２画像Ｏ２の局所領域Ｏ２（ｉ，ｊ）に対応する第１画像Ｏ１における対応領域（ｉ，ｊ）が属する分割領域Ｏ１（ｊ）のフーリエ画像データＦ１（ｊ）とを合成し、これによって得られる合成フーリエ画像データからずれＡを求めるようにする。図８，図９にその処理フローチャートを示す。

なお、図７では、第１画像Ｏ１を水平方向に分割したが、垂直方向に分割してもよい。また、第２画像Ｏ２からオーバラップすることなく局所領域Ｏ２（ｉ，ｊ）を切り出したが、図１０に示すように、少しずつ（例えば、１画素ずつ）画像をずらしながら切り出すようにしてもよい。すなわち、局所領域Ｏ２（ｉ，ｊ）をオーバラップさせながら切り出すようにしてもよく、このようにすることにより３次元パターンの作成精度をアップすることができる。

〔登録３次元パターンの修正〕
制御部２０−１は、登録３次元パターンＯ３を作成すると（図２：ステップ１０５）、この作成した登録３次元パターンＯ３の基準方向に対する偏向角度を求める（ステップ１０６）。すなわち、登録３次元パターンＯ３が直面する方向を基準方向とし（図３（ｇ）参照）、この基準方向に対する登録３次元パターンＯ３の左右方向の偏向角度（回転角度）と上下方向の偏向角度（傾斜角度）を求める。

そして、制御部２０−１は、この偏向角度が零となるように、すなわち登録３次元パターンＯ３が基準方向（真正面）を向くように、登録３次元パターンＯ３の回転角度と傾斜角度を修正する（ステップ１０７）。そして、この修正した登録３次元パターンＯ３を基準方向から見た２次元パターンに変換し、すなわち登録対象物Ｍ１を真正面から見た２次元パターンＲに変換し、ステップ１０１で入力されたＩＤナンバと対応づけてハードディスク２０−４に記憶する（ステップ１０８）。以下、この２次元パターンＲを登録２次元パターンと呼ぶ。

〔対象物の照合〕
対象物の照合は次のようにして行われる。利用者は、ＣＣＤカメラ１０，１１に顔（照合対象物）Ｍ１を向け、自己に割り当てられたＩＤナンバを入力のうえ（図１１に示すステップ４０１）、照合スタートスイッチ（図示せず）を押す。

制御部２０−１は、照合スタートスイッチが押されると（ステップ４０２のＹＥＳ）、フレームメモリ２０−５を介して、ＣＣＤカメラ１０からの照合対象物Ｍ１を捉えた画像Ｓ１（図３（ａ）：第１の方向から見た画像）を第１画像として取り込み（ステップ４０３）、ＣＣＤカメラ１１からの照合対象物Ｍ１を捉えた画像Ｓ２（図３（ｂ）：第２の方向から見た画像）を第２画像として取り込み（ステップ４０４）、この取り込んだ第１画像Ｓ１と第２画像Ｓ２とから照合対象物Ｍ１の３次元パターンＳ３（図３（ｇ））を作成する（ステップ４０５）。以下、この３次元パターンＳ３を照合３次元パターンと呼ぶ。

なお、この照合３次元パターンＳ３の作成は、先に説明した登録３次元パターンＯ３と全く同じ処理によって行われる。すなわち、第１画像Ｓ１に２次元離散的フーリエ変換を施してフーリエ画像データとし、第２画像Ｓ２をｍ×ｎ個の局所領域に分割し、各局所領域の画像データにフーリエ変換を施してフーリエ画像データとし、第１画像Ｓ１のフーリエ画像データと各局所領域のフーリエ画像データとから各局所領域のカメラからの距離Ｒを求め、この各局所領域の距離Ｒから照合３次元パターンＳ３を作成する。この照合３次元パターンＳ３は、照合対象物Ｍ１の立体画像を示し、その立体画像の各部の高さを示す各画素毎の凹凸情報から構成される。

〔不正行為のチェック〕
制御部２０−１は、照合３次元パターンＳ３を作成すると（ステップ４０５）、この照合３次元パターンＳ３の画素毎の凹凸情報を収集し（ステップ４０６）、この収集した凹凸情報から照合対象物Ｍ１が不正であるか否か、すなわち写真やコピー画像を用いた不正行為が行われたか否かをチェックする（ステップ４０７）。

具体的には、照合３次元パターンＳ３の画素毎の凹凸情報より最もその位置が高い最大高さ部を探し出し、その最大高さ部を含む所定の範囲内における最もその位置が低い最小高さ部を探し出し、この探し出した最大高さ部と最小高さ部との凹凸差を求め、この凹凸差が予め定められた閾値よりも小さかった場合に、照合対象物Ｍ１を不正であると判断する。

本実施の形態において、照合対象物Ｍ１は顔であり、写真やコピー画像を用いた不正行為が行われたものでなければ、最大高さ部と最小高さ部との間にはある程度大きな凹凸差が生じる。写真やコピー画像では凹凸差は小さい。一般に、最大高さ部は「鼻の頭」の部分Ｈ１として探し出され（図１３（ａ）参照）、この最大高さ部Ｈ１を含む所定の範囲として「鼻」の全体をその領域内に余裕を持って位置させることができる矩形状の領域ＳＡを定めると、この領域ＳＡ内における最もその位置が低い最小高さ部Ｈ０（図１３（ｂ）参照）と最大高さ部Ｈ１との凹凸差ｈは、人によって異なるものの常にある値ｈｔｈ以上となる。本実施の形態では、この値ｈｔｈを経験的に定めて正常閾値とし、この正常閾値ｈｔｈよりも最大高さ部Ｈ１と最小高さ部Ｈ０との凹凸差ｈが小さければ、照合対象物Ｍ１を不正であると判断する。すなわち、最大高さ部Ｈ１と最小高さ部Ｈ０との凹凸差ｈが不自然に小さく、この不自然に小さい状態を写真やコピー画像を用いた不正行為が行われたと判断する。

なお、上述したように、一般的に最大高さ部は「鼻の頭」であり、「鼻の頭」は顔の中央部に存在するから、最大高さ部を含む所定の範囲として定められる矩形状の領域ＳＡに誤って背景が含まれることはない。また、最大高さ部と最小高さ部との凹凸差は、照合３次元パターンＳ３の凹凸情報の収集過程で得られ、不正行為か否かの判断に要するデータは最大高さ部と最小高さ部だけでよく、不正行為のチェックプログラムが簡素で負荷が小さく、短時間に判断結果が得られる。

制御部２０−１は、照合３次元パターンＳ３が不正なパターンであり、写真やコピー画像を用いた不正行為が行われたと判断すると（ステップ４０７のＹＥＳ）、その旨を外部接続部２０−６を介してセキュリティセンタに通報する（ステップ４０８）。この場合、不正行為の通報と合わせて、入力された画像Ｓ１，Ｓ２をセキュリティセンタへ送る（ステップ４０９）。また、不正と判定し（ステップ４１０）、その判定結果を液晶表示装置１２に表示する。

〔照合３次元パターンの修正〕
制御部２０−１は、照合対象物Ｍ１が不正ではないと判断すると（ステップ４０７のＮＯ）、照合３次元パターンＳ３の基準方向に対する偏向角度を求める（図１２：ステップ４１１）。すなわち、照合３次元パターンＳ３が直面する方向を基準方向とし（図３（ｇ）参照）、この基準方向に対する照合３次元パターンＳ３の左右方向の偏向角度（回転角度）と上下方向の偏向角度（傾斜角度）を求める。

そして、制御部２０−１は、この偏向角度が零となるように、すなわち照合３次元パターンＳ３が基準方向（真正面）を向くように、照合３次元パターンＳ３の回転角度と傾斜角度を修正する（ステップ４１２）。そして、この修正した照合３次元パターンＳ３を基準方向から見た２次元パターン、すなわち照合対象物Ｍ１を真正面から見た２次元パターンＩに変換する（ステップ４１３）。以下、この２次元パターンＩを照合２次元パターンと呼ぶ。

〔粗照合（第１照合）〕
そして、制御部２０−１は、ステップ４０１で入力されたＩＤナンバと対応してファイル化されている登録２次元パターンＲをハードディスク２０−４から読み出し、倍率回転不変型振幅抑制相関法で登録２次元パターンＲと照合２次元パターンＩとを照合（第１照合：粗照合）する（ステップ４１４）。

図１４にステップ４１４で行われる粗照合のフローチャートを示す。制御部２０−１は、読み出した登録２次元パターンＲに対し２次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエ画像データＲ_F とし（ステップ５０１）、ステップ４１３で得た照合２次元パターンＩに対し２次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエ画像データＩ_F とする（ステップ５０２）。

この登録フーリエ画像データＲ_F および照合フーリエ画像データＩ_F には振幅成分と位相成分とが含まれている。また、この登録フーリエ画像データＲ_F および照合フーリエ画像データＩ_F は、デカルト座標系すなわち（ｘ，ｙ）座標系とされている。この登録フーリエ画像データＲ_F および照合フーリエ画像データＩ_F に対し振幅抑制処理を行い（ステップ５０３，５０４）、この振幅抑制処理された登録フーリエ画像データＲ_FLおよび照合フーリエ画像データＩ_FLの座標系を極座標系に変換し（ステップ５０５，５０６）、極座標系に変換された登録フーリエ画像データＲ_PLおよび照合フーリエ画像データＩ_PLを得る。

ここで、極座標変換とは、デカルト座標系（ｘ，ｙ）を極座標系（θ，ｒ）に変換する処理のことをいう。すなわち、図１５（ａ）に示されるデカルト座標系（ｘ＝ｒｃｏｓθ，ｙ＝ｒｓｉｎθ）を図１５（ｂ）に示されるような原点からの距離ｒと角度θで表される極座標系（θ＝ｔａｎ^-1（ｙ／ｘ），ｒ＝（ｘ² ＋ｙ² ）^1/2）に変換する処理のことをいう。

そして、ステップ５０５で得た極座標系とされた登録フーリエ画像データＲ_PLとステップ５０６で得た極座標系とされた照合フーリエ画像データＩ_PLにそれぞれ距離抑制処理を施す（ステップ５０７，５０８）。この例では、距離抑制処理として、極座標系とされた登録フーリエ画像データＲ_PLおよび照合フーリエ画像データＩ_PLの距離成分であるｒにｌｏｇ処理を施し、登録フーリエ画像データＲ_PLL および照合フーリエ画像データＩ_PLL とする。なお、ここでの距離抑制処理は、登録パターンと照合パターンとの倍率差を圧縮し、後述するように限りのあるエリア内で倍率ずれを確実に求めるために施すものであり、エリアに余裕があれば施さなくてもよい。また、距離抑制処理は、振幅抑制処理と違って、全ての距離を１とする処理は含まないものとする。全ての距離を１とすると倍率ずれが得られなくなってしまう。

次に、制御部２０−１は、距離抑制処理が施された登録フーリエ画像データＲ_PLL および照合フーリエ画像データＩ_PLL に対して２次元離散的フーリエ変換を施し（ステップ５０９，５１０）、登録フーリエ画像データＲ_PLLFおよび照合フーリエ画像データＩ_PLLFを得る。そして、この登録フーリエ画像データＲ_PLLFおよび照合フーリエ画像データＩ_PLLFとを合成し（ステップ５１１）、合成フーリエ画像データを得る。そして、この合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理を施し（ステップ５１２）、この振幅抑制処理を施した合成フーリエ画像データに２次元離散的フーリエ変換を施す（ステップ５１３）。

なお、この例では、Ｒ_PLLFとＩ_PLLFとの合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理を行ったが、Ｒ_PLLFおよびＩ_PLLFに対して振幅抑制処理を行って登録フーリエ画像データＲ_PLLF ’および照合フーリエ画像データＩ_PLLF ’とし、このＲ_PLLF ’とＩ_PLLF ’とを合成するようにしてもよい。また、ステップ５１３での２次元離散的フーリエ変換は、２次元離散的逆フーリエ変換としてもよい。

そして、この２次元離散的フーリエ変換が施された合成フーリエ画像データより所定の相関成分エリアの各画素の相関成分の強度（振幅）をスキャンし、各画素の相関成分の強度のヒストグラムを求め、このヒストグラムより相関成分の強度の高い上位ｎ画素を抽出し、この抽出したｎ画素の相関成分の強度の平均を相関値（スコア）として求める（ステップ５１４）。

ここで、求められた相関値が予め定められているしきい値よりも高ければ（ステップ５１５のＹＥＳ）、粗くではあるが登録２次元パターンＲと照合２次元パターンＩとは「一致」したと判断する（ステップ５１６）。この場合、制御部２０−１は、直ちにステップ４１５（図１２）へ進み、ステップ４１５でのＹＥＳに応じて、登録対象物Ｍ１と照合対象物Ｍ１とが一致したとの判定結果を出す（ステップ４１６）。この判定結果は液晶表示装置１２に表示される。また、外部接続部２０−６を介して、解錠指令などとして出力される。

これに対し、求められた相関値が予め定められているしきい値よりも低ければ（ステップ５１５のＮＯ）、登録２次元パターンＲと照合２次元パターンＩとは「不一致」と判断し、登録２次元パターンＲと照合２次元パターンＩとの回転ずれと倍率ずれを求めたうえ（ステップ５１７）、ステップ４１５（図１２）へ進み、ステップ４１５でのＮＯに応じて、ステップ４１７へ進む。

〔回転ずれ、倍率ずれ〕
ステップ５１７での回転ずれと倍率ずれは次のようにして求める。ステップ５１３で得た２次元離散的フーリエ変換が施された合成フーリエ画像データより相関成分の強度の最も高い画素を相関ピークとして求める。この相関ピークの位置から登録２次元パターンＲと照合２次元パターンＩとの回転ずれΔθと倍率ずれΔｒｍとを求める。

図１６に２次元離散的フーリエ変換が施された合成フーリエ画像データ中に現れる相関ピークの出現例を示す。この例では、２次元離散的フーリエ変換が施された合成フーリエ画像データの画像領域Ｇ１中に、相関ピークとしてＰ１が出現している。この相関ピークＰ１と相関成分エリアの中心Ｐ０との位置関係から回転ずれΔθと倍率ずれΔｒｍを求める。

すなわち、Ｐ０を中心とする相関ピークＰ１の横軸方向の位置から回転ずれΔθを求め、縦軸方向の位置から倍率ずれΔｒｍを求める。この例では、横軸方向の中心Ｐ０の位置がΔθ＝０を示し、横軸方向の左限の位置がΔθ＝−１８０゜、横軸方向の右限の位置がΔθ＝＋１８０゜を示す。また、縦軸方向の中心Ｐ０の位置がΔｒｍ＝１倍を示し、縦軸方向の下限の位置がΔｒｍ＝０倍，縦軸方向の上限の位置がΔｒｍ＝２倍を示す。なお、この場合の倍率ずれΔｒｍは、登録２次元パターンＲに対する照合２次元パターンＩの比率とする。また、倍率ずれΔｒｍは、登録２次元パターンＲと照合２次元パターンＩとの倍率差として求めるようにしてもよい。この場合、登録２次元パターンＲと照合２次元パターンＩとの倍率が同じであれば、倍率ずれΔｒｍはΔｒｍ＝０となる。

〔ずれ補正〕
粗照合で登録２次元パターンＲと照合２次元パターンＩとが「不一致」と判断された場合（ステップ５１５のＮＯ）、制御部２０−１は、上述のようにして登録２次元パターンＲと照合２次元パターンＩとの回転ずれΔθと倍率ずれΔｒｍを求めたうえ（ステップ５１７）、ステップ４１７へ進む。ステップ４１７では、回転ずれΔθと倍率ずれΔｒｍに基づいて、照合２次元パターンＩに対してずれ補正を行う。

この例では、回転ずれΔθをΔθ＝０゜とするように、また倍率ずれΔｒｍをΔｒｍ＝１倍とするように、照合２次元パターンＩに対して回転角度の補正と倍率の補正とを行い、照合２次元パターンＩ_N とする。これにより、ずれ補正が施された照合２次元パターンＩ_N は、その回転角度と倍率が登録２次元パターンＲと合致することになる。

なお、この場合、回転ずれΔθは粗照合を行う前にすでに是正されているので、すなわちステップ１０７（図２）における登録３次元パターンＯ３の回転角度と傾斜角度の修正、ステップ４１２（図１２）における照合３次元パターンＳ３の回転角度と傾斜角度の修正によって回転ずれΔθは是正されているので、相関ピークＰ１の位置から倍率ずれΔｒｍだけを求め、照合２次元パターンＩに対して倍率ずれ補正だけを行うようにしてもよい。また、照合２次元パターンＩに対してではなく、登録２次元パターンＲに対してずれ補正を行うようにしてもよい。

〔精照合（第２照合）〕
制御部２０−１は、ステップ４１７で照合２次元パターンＩに対してずれ補正を行った後、振幅抑制相関法によって登録２次元パターンＲと照合２次元パターンＩ_N とを照合（第２照合：精照合）する（ステップ４１８）。図１７にステップ４１８で行われる精照合のフローチャートを示す。制御部２０−１は、ずれ補正が施された照合２次元パターンＩ_N に対して２次元離散的フーリエ変換を施し（ステップ６０１）、照合フーリエ画像データＩ_NFを得る。そして、この照合フーリエ画像データＩ_NFと先のステップ５０１で得られている登録フーリエ画像データＲ_F とを合成し（ステップ６０２）、合成フーリエ画像データを得る。

そして、この合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理を行い（ステップ６０３）、この振幅抑制処理を行った合成フーリエ画像データに２次元離散的フーリエ変換を施す（ステップ６０４）。そして、この２次元離散的フーリエ変換が施された合成フーリエ画像データより所定の相関成分エリアの各画素の相関成分の強度（振幅）をスキャンし、各画素の相関成分の強度のヒストグラムを求め、このヒストグラムより相関成分の強度の高い上位ｎ画素を抽出し、この抽出したｎ画素の相関成分の強度の平均を相関値（スコア）として求める（ステップ６０５）。

そして、ステップ６０５で得た相関値を予め定められているしきい値と比較し、相関値がしきい値以上であれば（ステップ６０６のＹＥＳ）、登録２次元パターンＲと照合２次元パターンＩ_N とが「一致（ＯＫ）」したと判断する（ステップ６０７）。相関値がしきい値以下であれば（ステップ６０６のＮＯ）、登録２次元パターンＲと照合２次元パターンＩ_N とは「不一致（ＮＧ）」と判断する（ステップ６０８）。

そして、制御部２０−１は、ステップ４１９（図１２）へ進み、登録２次元パターンＲと照合２次元パターンＩ_N とが一致したとの判断が得られていれば（ステップ４１９のＹＥＳ）、登録対象物Ｍ１と照合対象物Ｍ１とが一致したとの判定結果を出す（ステップ４１６）。これに対し、登録２次元パターンＲと照合２次元パターンＩ_N とが不一致であるとの判断が得られていれば（ステップ４１９のＮＯ）、登録対象物Ｍ１と照合対象物Ｍ１とが不一致であるとの判定結果を出す（ステップ４２０）。

なお、この例では、Ｒ_F とＩ_NFとの合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理を行ったが、Ｒ_F およびＩ_NFに対して振幅抑制処理を行って登録フーリエ画像データＲ_F ’および照合フーリエ画像データＩ_NF’とし、このＲ_F ’とＩ_NF’とを合成するようにしてもよい。また、振幅抑制処理において全ての振幅を１、すなわち位相のみとしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、照合３次元パターンＳ３の凹凸情報から照合対象物Ｍ１が不正であるか否かをチェックすることにより、写真やコピー画像を用いた不正行為を早期に発見し、その旨を外部のセキュリティセンタに速やかに通報することができるようになる。また、照合対象物Ｍ１が不正であるか否かが照合過程（粗照合、精照合）に入る前の前処理段階でチェックされ、照合対象物Ｍ１が不正ではないことを前提として照合が行われるので、照合処理が複雑とならず、照合にかかる時間が長時間となることもなく、利便性が損なわれるという問題も生じない。なお、この実施の形態では、図１１に示したステップ４０５の後で凹凸情報を収集し不正行為をチェックするようにしたが、図１２に示したステップ４１３の後で行うようにしてもよい。

また、本実施の形態では、登録対象物Ｍ１を第１の方向から見た画像Ｏ１と第２の方向から見た画像Ｏ２とから登録対象物Ｍ１の３次元パターンＯ３を作成するようにし、照合対象物Ｍ１を第１の方向から見た画像Ｓ１と第２の方向から見た画像Ｓ２とから照合対象物の３次元パターンＳ３を作成するようにしているので、カメラを回転させるなど複雑な装置を必要とせず、３次元パターンの作成に要する時間も短くて済み、低コストで対象物Ｍ１の照合を行うことができるようになる。

また、本実施の形態では、登録対象物Ｍ１の３次元パターンＯ３の基準方向に対する偏向角度を求め、この求めた偏向角度を零とするように登録対象物Ｍ１の３次元パターンＯ３を修正するようにし、照合対象物Ｍ１の３次元パターンＳ３の基準方向に対する偏向角度を求め、この求めた偏向角度を零とするように照合対象物Ｍ１の３次元パターンＯ３を修正するようにしているので、また、粗照合の照合過程で得られる相関ピークＰ１の位置から登録対象物Ｍ１の２次元パターンＲと照合対象物Ｍ１の２次元パターンＩとの間の回転ずれΔθと倍率ずれΔｒｍを求め、このずれに基づいて照合対象物Ｍ１の２次元パターンＩにずれ補正を行うようにしているので、登録対象物Ｍ１と照合対象物Ｍ１の３次元的なずれ（傾斜方向のずれ、回転方向のずれ、倍率ずれ）が是正されるものとなり、位置決め手段を設けることなく、対象物Ｍ１の照合を正確に行うことができる。

また、本実施の形態にれよれば、修正された登録対象物Ｍ１の３次元パターンＯ３をそのパターンを基準方向から見た２次元パターンＲに変換し、修正された照合対象物Ｍ１の３次元パターンＳ３をそのパターンを基準方向から見た２次元パターンＩに変換し、この変換した登録対象物Ｍ１の２次元パターンＲと照合対象物Ｍ１の２次元パターンＩとを照合するようにしているので、すなわち３次元パターン同士ではなく、２次元パターン同士を照合するようにしているので、取り扱うデータ量が少なく、装置における処理負荷が低減され、３次元パターンの作成に要する時間の短縮とも相俟って、高速で対象物Ｍ１の照合が行われる。

また、本実施の形態によれば、登録対象物Ｍ１の２次元パターンＲと照合対象物Ｍ１の２次元パターンＳ３との粗照合を倍率・回転不変型振幅抑制相関法により、精照合を振幅抑制相関法により行うようにしているので、すなわち両照合とも相関法によって行っているので、全体的な類似度（相関値）によって一致／不一致が判断されるものとなり、照合のための特徴点を定義する必要がなく、特徴点部分に外乱を受けたとしてもパターン全体として軽微であれば、特徴点方式よりも遙かに照合精度への影響を小さくすることができ、照合判断を誤る可能性を低くすることができる。なお、照合判定を誤る可能性は若干高くはなるが、精照合は相関法ではなく、特徴点方式などで行うようにしてもよい。

また、本実施の形態によれば、粗照合によって登録対象物Ｍ１の２次元パターンＲと照合対象物Ｍ１の２次元パターンＩとが一致すると判定された場合、ずれ補正や精照合を実行せずに直ちにその判定結果を出力するので、一致すると判定された場合の照合結果の出力が速くなる。すなわち、粗照合での一致／不一致の結果に拘わらず精照合を実行するようにしてもよいが、このようにすると一致すると判定された場合の照合結果の出力が遅くなる。これに対して、粗照合での結果が不一致であった場合にのみ、ずれ補正を施しての精照合を実行することによって、一致すると判定された場合の照合結果の出力が速くなる。

なお、図１に示した例では、ＣＣＤカメラ１０と１１とを横方向に並んで配置したが、上下方向に配置してもよく、斜め方向など、自由な方向に配置してよい。
また、図１に示した例では、ＣＣＤカメラを２台用いたが、１台のＣＣＤカメラでも実現することが可能である。１台のＣＣＤカメラで実現する例については本出願人が先に提案した特許文献４に記載されている。

また、本実施の形態では、対象物Ｍ１を人間の顔としたが、対象物Ｍ１は人間の顔に限られるものではなく、人間の顔のように高い部分と低い部分とがその特徴として必ず存在する立体物であれば、その立体物の写真やコピー画像を用いた不正行為を早期に発見することが可能である。
また、本実施の形態では、対象物Ｍ１を人間の顔としたので、最小高さ部は最小凸部として探し出されるが、対象物Ｍ１を人間としない場合には基準面よりも低い凹部であることもあり得る。

本発明の一実施の形態を示す３次元パターン照合装置のブロック構成図である。 この３次元パターン照合装置における対象物の登録処理を示すフローチャートである。 この３次元パターン照合装置における３次元パターンの作成処理過程を説明する図である。 この３次元パターン照合装置における３次元パターンの作成処理を示すフローチャートである。 図４に続くフローチャートである。 ３次元パターンの作成処理の変形例を説明するためのフローチャートである。 ３次元パターンの作成処理過程の他の例を説明する図である。 ３次元パターンの作成処理の他の例を示すフローチャートである。 図８に続くフローチャートである。 第１画像Ｏ１からの局所領域の別の切り出し方法を説明する図である。 対象物の照合処理を示すフローチャートである。 図１１に続くフローチャートである。 照合過程に入る前の前処理段階での不正行為のチェックを説明する図である。 粗照合（第１照合）の処理過程を示すフローチャートである。 デカルト座標系からの極座標系への変換を説明するための図である。 ２次元離散的フーリエ変換が施された合成フーリエ画像データ中に現れる相関ピークの出現例を示す図である。 精照合（第２照合）の処理過程を示すフローチャートである。

符号の説明

１０，１１…ＣＣＤカメラ、１２…液晶表示装置（ＬＣＤ）、２０…処理部、２０−１…制御部、２０−２…ＲＯＭ、２０−３…ＲＡＭ、２０−４…ハードディスク（ＨＤ）、２０−５…フレームメモリ（ＦＭ）、２０−６…外部接続部（Ｉ／Ｆ）、２０−７…フーリエ変換部（ＦＦＴ）、１０−１，１１−１…レンズ。

Claims (3)

1. 照合対象物の３次元パターンと登録対象物の３次元パターンとを照合する３次元パターン照合装置において、
   照合対象物を第１の方向から見た画像と第２の方向から見た画像とから前記照合対象物の３次元パターンを作成する３次元パターン作成手段と、
   この３次元パターン作成手段によって作成された照合対象物の３次元パターンの凹凸情報から前記照合対象物が不正であるか否かをチェックするチェック手段と、
   このチェック手段によって前記照合対象物が不正であると判断された場合、その旨を外部に通知する通知手段と、
   前記チェック手段によって前記照合対象物が不正でないと判断された場合、前記照合対象物の３次元パターンの基準方向に対する偏向角度を求め、この求めた偏向角度を零とするように前記照合対象物の３次元パターンを修正し、この修正した照合対象物の３次元パターンを前記基準方向から見た２次元パターンに変換し、この変換した照合対象物の２次元パターンと予め記憶されている前記登録対象物の２次元パターンとを相関法によって照合する第１の照合手段とを備え、
   前記第１の照合手段は、
   前記照合対象物の２次元パターンと前記登録対象物の２次元パターンをそれぞれフーリエ変換し、このフーリエ変換されたそれぞれの２次元パターンに対し振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理が行われたそれぞれの２次元パターンの座標系を極座標系に変換し、この極座標系に変換されたそれぞれの２次元パターンに対し距離抑制処理を行い、さらにこの距離抑制処理が行われたそれぞれの２次元パターンをフーリエ変換し、このフーリエ変換されたそれぞれの２次元パターンを合成し、この合成したデータに対して振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理が行われたデータに対してフーリエ変換または逆フーリエ変換の何れか一方を行って相関データを求め、この相関データに基づいて前記照合対象物の２次元パターンと前記登録対象物の２次元パターンとの照合を行う
   ことを特徴とする３次元パターン照合装置。
2. 請求項１に記載された３次元パターン照合装置において、
   前記チェック手段は、
   前記照合対象物の３次元パターンの凹凸情報より最もその位置が高い最大高さ部を探し出す手段と、
   前記照合対象物の３次元パターンの凹凸情報より前記最大高さ部を含む所定の範囲内における最もその位置が低い最小高さ部を探し出す手段と、
   探し出された前記最大高さ部と前記最小高さ部との凹凸差を求め、この凹凸差が予め定められた閾値よりも小さかった場合に、前記照合対象物を不正であると判断する手段と
   を備えたことを特徴とする３次元パターン照合装置。
3. 請求項１又は２に記載された３次元パターン照合装置において、
   前記第１の照合手段によって、前記照合対象物の２次元パターンと前記登録対象物の２次元パターンとが不一致と判断された場合、前記第１の照合手段の照合過程で得られる相関ピークの位置から前記照合対象物の２次元パターンと前記登録対象物の２次元パターンとの少なくとも倍率ずれを求め、この求めた倍率ずれを所定の倍率とするように前記照合対象物の２次元パターンまたは前記登録対象物の２次元パターンの何れか一方に対してずれ補正を行い、このずれ補正を行った一方の２次元パターンと他方の２次元パターンとを振幅抑制相関法によって照合する第２の照合手段
   を備えたことを特徴とする３次元パターン照合装置。

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