JP4776384B2 - Fingerprint image generator - Google Patents

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Description

本発明は、指紋画像生成装置に関し、より詳しくは、多値の指紋画像から隆線領域と谷線領域に二値化される二値指紋画像を生成する指紋画像生成装置に関する。   The present invention relates to a fingerprint image generation apparatus, and more particularly to a fingerprint image generation apparatus that generates a binary fingerprint image that is binarized into a ridge area and a valley line area from a multi-value fingerprint image.

近年、入退室管理、情報機器へのアクセス、預貯金の引き出しなどにおけるセキュリティについて関心が高まっている。そのような中で、従来から用いられている鍵、パスワード認証などよりも確実で、より高度なセキュリティを提供できる個人認証方法として、バイオメトリクス認証(生体認証)が特に注目を集めている。   In recent years, there has been a growing interest in security in entry / exit management, access to information equipment, withdrawal of deposits and savings, and the like. Under such circumstances, biometrics authentication (biometric authentication) has attracted particular attention as a personal authentication method that can provide higher security with more certainty than conventional key and password authentication.

そのようなバイオメトリクス認証の一つである指紋認証では、指紋センサから得られる指紋の凹凸紋様を濃淡で表した指紋画像から特徴情報を抽出し、その特徴情報と、予め登録された特徴情報とを比較して一致度を求め、その一致度に基づいて個人認証を行う方法が知られている。   In fingerprint authentication, which is one of such biometrics authentication, feature information is extracted from a fingerprint image representing the uneven pattern of a fingerprint obtained from a fingerprint sensor in shades, and the feature information and pre-registered feature information A method is known in which the degree of coincidence is obtained by comparing the above and personal authentication is performed based on the degree of coincidence.

指紋画像から特徴情報を抽出する方法の一つとして、指紋センサから得た多値画像に対してノイズ除去、ムラ補正などの処理を行って画質を補正し、その後二値化した画像から指紋隆線の分岐点・端点を特徴点として得る方法がある。   As one method for extracting feature information from a fingerprint image, the multivalued image obtained from the fingerprint sensor is subjected to processing such as noise removal and unevenness correction to correct the image quality, and then the fingerprint image is extracted from the binarized image. There is a method for obtaining branch points and end points of lines as feature points.

一例として、指内部特性検出型光学式指紋センサで指紋画像を取得すると、凸部である隆線部が相対的に低画素値で、凹部である谷線部は相対的に高画素値となる多値指紋画像が得られる。したがって、上記の二値化処理では、隆線部が低画素値、谷線部が高画素値として二値化される。ここで、特徴情報を抽出するにあたっては、隆線部と谷線部が明瞭に区別できることが望ましい。しかし、指紋の隆線上には、凹部である汗腺孔が存在する。汗腺孔は、多値指紋画像上では谷線部と同様、相対的に高画素値となる。そのため、二値化処理において、例えば多値指紋画像全体の平均画素値を閾値として使用すると、汗腺孔領域も谷線領域と同様に高画素値となって谷線領域と区別がつかなくなる。その結果、特徴情報の抽出において擬似特徴点が抽出され、指紋認証の精度を低下させる要因となっていた。   As an example, when a fingerprint image is acquired by an optical fingerprint sensor with a finger internal property detection type, a ridge portion that is a convex portion has a relatively low pixel value, and a valley line portion that is a concave portion has a relatively high pixel value. A multi-value fingerprint image is obtained. Therefore, in the above binarization process, the ridge portion is binarized as a low pixel value and the valley portion as a high pixel value. Here, when extracting the feature information, it is desirable that the ridge portion and the valley portion can be clearly distinguished. However, there are sweat pores that are concave portions on the ridges of the fingerprint. The sweat pore has a relatively high pixel value on the multi-value fingerprint image, like the valley line portion. Therefore, in the binarization process, for example, when the average pixel value of the entire multi-value fingerprint image is used as a threshold value, the sweat pore region also has a high pixel value like the valley region and cannot be distinguished from the valley region. As a result, pseudo feature points are extracted in the feature information extraction, which is a factor of reducing the accuracy of fingerprint authentication.

この様子を図1を用いて説明する。図1(a)は、指紋画像を二値化した二値指紋画像の一部を概略的に示し、図1(b)は、図1(a)の二値指紋画像に対して細線化処理を行った細線化二値指紋画像を概略的に示す。図1(a)において、黒色で表される線状領域100は隆線領域であり、白色で表される線状領域110は谷線領域である。また、線状領域100に重なるように存在する白色領域120は、誤って谷線領域と同様に高画素値とされた汗腺孔領域である。図1(a)のように、汗腺孔領域120が隆線領域100上に存在すると、この二値指紋画像を細線化処理した場合、図1(b)に示すように、隆線領域100が一本の線とならず、汗腺孔領域120に相当する部分がループ150として残ってしまう。このループ150によって生じた分岐点が、擬似特徴点として抽出されることにより、指紋認証の精度が低下する。   This will be described with reference to FIG. FIG. 1A schematically shows a part of a binary fingerprint image obtained by binarizing the fingerprint image, and FIG. 1B shows a thinning process for the binary fingerprint image shown in FIG. 1 schematically shows a thinned binary fingerprint image that has been subjected to. In FIG. 1A, a linear region 100 represented by black is a ridge region, and a linear region 110 represented by white is a valley region. Also, the white region 120 that exists so as to overlap the linear region 100 is a sweat pore region that is erroneously set to a high pixel value in the same manner as the valley region. As shown in FIG. 1A, when the sweat pore region 120 exists on the ridge region 100, when this binary fingerprint image is thinned, as shown in FIG. Instead of a single line, a portion corresponding to the sweat pore region 120 remains as a loop 150. The branch point generated by the loop 150 is extracted as a pseudo feature point, thereby reducing the accuracy of fingerprint authentication.

このような問題に対し、“汗腺孔とは小さいものであり、且つ隆線領域に囲まれているものである”という知識を前提とした判定処理を行って汗腺を一つ一つ検出する指紋認証装置が開発されている。例えば、特許文献1に記載された個人照合装置は、二値化され、細線化処理された指紋画像から抽出された分岐点が汗腺孔の存在により生じたものか否かを上記の判定処理を用いて識別し、汗腺孔に起因する分岐点を除去することで、汗腺孔に起因する特徴点の誤抽出を抑制している。また、特許文献2に記載された汗腺孔部分判別装置では、二値化された指紋画像について隆線領域に囲まれた領域に基づいて汗腺孔を示す領域を検出し、検出した領域を隆線と同値に置き換えることで汗腺を除去した指紋画像を生成している。   For such problems, fingerprints that detect sweat glands one by one by performing a judgment process based on the knowledge that “a sweat gland hole is small and surrounded by a ridge region” Authentication devices have been developed. For example, the personal verification device described in Patent Document 1 performs the above determination processing to determine whether or not a branch point extracted from a binarized and thinned fingerprint image is caused by the presence of sweat pores. By using and discriminating and removing branch points caused by sweat gland holes, erroneous extraction of feature points caused by sweat gland holes is suppressed. Moreover, in the sweat gland hole part discrimination device described in Patent Document 2, a region indicating a sweat gland hole is detected based on a region surrounded by a ridge region in a binarized fingerprint image, and the detected region is detected as a ridge. The fingerprint image with the sweat glands removed is generated by replacing it with the same value.

一方、指紋センサにおいて指紋を読み取る際の指押圧が高い場合、隆線が押し潰されて太く広がった指紋画像が生成される。上記のように、汗腺孔は隆線の領域内に存在するため、隆線が潰れて太くなったときは、汗腺孔領域も拡がってしまい、正常に指紋を読み取った場合と比べて汗腺孔領域が肥大化し、且つ歪んで現れた指紋画像となる。このような指紋画像を二値化すると、汗腺孔によって隆線の輪郭が削剥されてしまう場合がある(図1(a)の130を参照)。このような場合、細線化後の指紋画像には、削剥された部分が隆線の分岐160として出現し、本来存在しないはずの分岐点及び端点を生じさせてしまう。   On the other hand, when the finger press at the time of reading a fingerprint by the fingerprint sensor is high, a fingerprint image is generated in which a ridge is crushed and widened. As described above, since the sweat gland hole exists in the ridge area, when the ridge is crushed and thickened, the sweat gland hole area also expands, and the sweat gland hole area is compared with the case where the fingerprint is normally read. Becomes a fingerprint image that is enlarged and appears distorted. When such a fingerprint image is binarized, the outline of the ridge may be scraped off by the sweat gland hole (see 130 in FIG. 1A). In such a case, the stripped portion appears as a ridge branch 160 in the fingerprint image after thinning, and a branch point and an end point that should not originally exist are generated.

しかしながら、上記のような指紋認証装置は、汗腺が隆線に囲まれていることを前提としているため、隆線の輪郭が削剥された領域が汗腺に起因したものか否かを識別することができない。したがって、正確な隆線紋様を表す指紋画像を得ることができず、指紋の一致・不一致を誤判定してしまい、認証精度が低下する可能性があった。   However, since the fingerprint authentication device as described above is based on the premise that the sweat glands are surrounded by the ridges, it is possible to identify whether or not the region where the outline of the ridges has been removed is caused by the sweat glands. Can not. Therefore, a fingerprint image representing an accurate ridge pattern cannot be obtained, and fingerprint matching / mismatching is erroneously determined, and authentication accuracy may be reduced.

特開平2−17579号公報JP-A-2-17579 特開2001−243467号公報JP 2001-243467 A

上記の問題点に鑑み、本発明の目的は、汗腺孔領域を谷線領域とする誤りを低減できる二値指紋画像の生成装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a binary fingerprint image generating apparatus capable of reducing errors in which a sweat pore region is a valley region.

上記の問題に鑑み、本発明に係る指紋の凹凸が多値で表された多値指紋画像から隆線領域を表す隆線画素値と谷線領域を表す谷線画素値との二値で表された二値指紋画像を生成する指紋画像生成装置は、多値指紋画像の全体領域内に局所領域を設定する局所領域設定手段と、局所領域に含まれる画素の値を代表する局所代表値と所定の基準値との比較結果に基づいて、局所領域が隆線候補領域であるか否かを判定する隆線候補領域判定手段と、隆線候補領域と判定された局所領域に対する第1の二値化閾値を、隆線候補領域でないと判定された局所領域に対する第2の二値化閾値よりも隆線領域と判定し易い値に設定する閾値設定手段と、局所領域に含まれる画素を第1又は第2の二値化閾値にて二値化する二値化手段と、を備えることを特徴とする。   In view of the above problems, the unevenness of the fingerprint according to the present invention is represented by a binary value of a ridge pixel value representing a ridge region and a valley pixel value representing a valley line region from a multi-value fingerprint image in which the multi-value fingerprint image is represented. A fingerprint image generation device that generates a binary fingerprint image is a local region setting unit that sets a local region within the entire region of a multi-value fingerprint image, and a local representative value that represents a value of a pixel included in the local region. A ridge candidate area determining unit that determines whether or not a local area is a ridge candidate area based on a comparison result with a predetermined reference value, and a first second for a local area determined as a ridge candidate area Threshold setting means for setting the threshold value to a value that is easier to determine as a ridge region than the second binarization threshold value for the local region that is determined not to be a ridge candidate region, and the pixels included in the local region are Binarizing means for binarizing at the first or second binarization threshold value. To.

上記構成によれば、多値指紋画像において、隆線領域である可能性が高い領域に含まれる画素については、他の領域と比べて隆線領域と判定し易くなる。よって、谷線領域を誤って隆線領域とすることなく、隆線領域上の汗腺孔領域を隆線領域とした二値指紋画像を作成することができる。なお、上記において多値指紋画像とは、指紋の濃淡を3段階以上の階調で表現する画像をいい、代表的には64階調、256階調、又は1024階調などで指紋の濃淡を表現する画像である。   According to the above configuration, in a multi-value fingerprint image, a pixel included in an area that is highly likely to be a ridge area is easier to determine as a ridge area than other areas. Therefore, it is possible to create a binary fingerprint image in which the sweat pore region on the ridge region is the ridge region without erroneously setting the valley region as the ridge region. In the above, the multi-value fingerprint image means an image that expresses the density of the fingerprint with three or more levels of gradation. Typically, the gradation of the fingerprint is expressed with 64 levels, 256 levels, or 1024 levels. It is an image to express.

また本発明に係る指紋画像生成装置において、局所領域設定手段は、多値指紋画像の着目画素を含む所定範囲を着目画素に対する局所領域として設定することが好ましい。多値指紋画像の各画素毎に最適な局所領域を設定できるので、より正確に隆線領域か谷線領域に二値化することができる。   In the fingerprint image generating apparatus according to the present invention, it is preferable that the local region setting unit sets a predetermined range including the target pixel of the multi-value fingerprint image as a local region for the target pixel. Since an optimal local region can be set for each pixel of the multi-value fingerprint image, binarization can be more accurately performed into a ridge region or a valley region.

また本発明に係る指紋画像生成装置において、局所代表値は、局所領域に含まれる一部又は全ての画素の値に基づいて算出された平均画素値又は中央値であることが好ましい。平均画素値又は中央値を用いることにより、局所領域全体の画素値が高めか低めなのかを正確に知ることができるため、隆線候補領域を正確に設定することができる。   In the fingerprint image generating apparatus according to the present invention, the local representative value is preferably an average pixel value or a median value calculated based on values of some or all pixels included in the local region. By using the average pixel value or the median value, it is possible to accurately know whether the pixel value of the entire local region is high or low, and thus the ridge candidate region can be set accurately.

また本発明に係る指紋画像生成装置において、基準値は、多値指紋画像の全体領域の平均画素値であることが好ましい。基準値を指紋領域全体の平均画素値に設定することにより、指紋画像取得時の条件の変動に影響を受け難くすることができる。   In the fingerprint image generating apparatus according to the present invention, the reference value is preferably an average pixel value of the entire area of the multi-value fingerprint image. By setting the reference value to the average pixel value of the entire fingerprint area, it is possible to make it less susceptible to fluctuations in conditions during fingerprint image acquisition.

また本発明に係る指紋画像生成装置において、閾値設定手段は、第1の二値化閾値を、基準値よりも隆線領域と判定し易い値に設定することが好ましい。係る構成により、隆線領域である可能性が高い領域に含まれる画素についてのみ、隆線領域と判定し易くなるため、谷線領域の画素を誤って隆線画素値とすることを防止できる。   In the fingerprint image generating apparatus according to the present invention, it is preferable that the threshold setting unit sets the first binarization threshold to a value that is easier to determine as a ridge region than the reference value. With such a configuration, it is easy to determine only a pixel included in a region that is highly likely to be a ridge region as a ridge region, so that a pixel in the valley region can be prevented from being erroneously set as a ridge pixel value.

また本発明に係る指紋画像生成装置において、多値指紋画像は、指紋の凹部を高画素値、凸部を低画素値で表現するものであり、閾値設定手段は、第1の二値化閾値を基準値より高画素値に設定することが好ましい。   In the fingerprint image generating apparatus according to the present invention, the multi-value fingerprint image represents a concave portion of the fingerprint with a high pixel value and a convex portion with a low pixel value, and the threshold setting means has a first binarization threshold value. Is preferably set to a pixel value higher than the reference value.

さらに上記の場合において、閾値設定手段は、隆線候補領域と判定された局所領域の局所代表値が基準値より低いほど、第1の二値化閾値を高画素値に設定することが好ましい。あるいは、閾値設定手段は、基準値と局所代表値との差分値を求め、差分値と基準値とを加算した値を第1の二値化閾値に設定することが好ましい。係る構成により、より隆線領域である可能性が高い領域ほど隆線領域と判定し易くなるため、適切な二値化閾値を設定できるため、正確に二値化を行うことができる。   Furthermore, in the above case, it is preferable that the threshold setting means sets the first binarization threshold to a higher pixel value as the local representative value of the local area determined as the ridge candidate area is lower than the reference value. Alternatively, the threshold setting means preferably obtains a difference value between the reference value and the local representative value, and sets a value obtained by adding the difference value and the reference value as the first binarization threshold. With such a configuration, an area that is more likely to be a ridge area is easier to be determined as a ridge area, so that an appropriate binarization threshold can be set, and thus binarization can be performed accurately.

本発明によれば、汗腺孔領域を谷線領域とする誤りを低減できる二値指紋画像の生成装置を提供することが可能となった。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it became possible to provide the production | generation apparatus of the binary fingerprint image which can reduce the error which makes a sweat gland hole area | region a valley line area | region.

以下、本発明を適用した第1の実施形態である指紋画像生成装置について、図を参照しつつ説明する。
図2は、本発明を適用した第1の実施形態である指紋画像生成装置1の機能ブロック図である。図2に示すように、指紋画像生成装置1は、画像入出力部11及び画像生成部12を有する。そして、指紋画像生成装置1は、画像入出力部11から多値指紋画像を受け取る。そして、受け取った指紋画像は画像生成部12に送られる。画像生成部12は、受け取った多値指紋画像に基づいて二値指紋画像を生成する。そして生成された二値指紋画像は、画像入出力部11を通じて、外部の機器又は磁気ディスクなどの記録媒体に出力される。
Hereinafter, a fingerprint image generation apparatus according to a first embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a functional block diagram of the fingerprint image generating apparatus 1 according to the first embodiment to which the present invention is applied. As shown in FIG. 2, the fingerprint image generation apparatus 1 includes an image input / output unit 11 and an image generation unit 12. The fingerprint image generating apparatus 1 receives a multi-value fingerprint image from the image input / output unit 11. The received fingerprint image is sent to the image generation unit 12. The image generation unit 12 generates a binary fingerprint image based on the received multi-value fingerprint image. The generated binary fingerprint image is output to an external device or a recording medium such as a magnetic disk through the image input / output unit 11.

まず、指紋画像生成装置1における二値化処理の概略を説明する。
なお本実施形態では、一例として、多値指紋画像は横200画素×縦240画素の大きさを有する。そして多値指紋画像の各画素は0−255の256階調で表され、指紋の隆線領域は画素値が低く(若しくは黒く)、指紋の谷線領域は画素値が高く(若しくは白く)表現されるものとする。ここでいう画素値とは、画像上の各画素における輝度値に相当し、画素値が低い画素は低輝度、画素値が高い画素は高輝度で表される。
First, an outline of the binarization process in the fingerprint image generation apparatus 1 will be described.
In the present embodiment, as an example, the multi-value fingerprint image has a size of horizontal 200 pixels × vertical 240 pixels. Each pixel of the multi-value fingerprint image is expressed by 256 gradations of 0-255, the fingerprint ridge region has a low pixel value (or black), and the fingerprint valley region has a high pixel value (or white). Shall be. The pixel value here corresponds to a luminance value in each pixel on the image, and a pixel with a low pixel value is expressed with low luminance and a pixel with a high pixel value is expressed with high luminance.

図3(a)は、多値指紋画像の一部領域の概略を示し、図3(b)は、図3(a)のA−A’における、隆線と谷線を横切る方向の画素値プロファイルの概略を示す。なお図3(b)において、横軸は指紋画像上の位置、縦軸は画素値(輝度値)を表す。
図3(b)に示すように、谷線領域300は、相対的に高い画素値を有する。一方、隆線領域310は、相対的に低い画素値を有する。また汗腺孔領域320は、隆線領域310内に含まれ、隆線領域310の他の部分と比較して高い画素値を有する。そのため、例えば、二値化閾値を指紋画像全体の平均画素値とすると、汗腺孔領域320は、二値化閾値よりも高い画素値を有する場合がある。そのため、この二値化閾値を用いて谷線領域と隆線領域に二値化すると、汗腺孔領域320を誤って谷線領域としてしまう可能性がある。一方、二値化閾値を不用意に高い画素値に設定すると、今度は谷線領域300の一部を隆線領域としてしまう問題が生じる。
FIG. 3A shows an outline of a partial region of the multi-value fingerprint image, and FIG. 3B shows pixel values in the direction crossing the ridges and valleys in AA ′ of FIG. An outline of the profile is shown. In FIG. 3B, the horizontal axis represents the position on the fingerprint image, and the vertical axis represents the pixel value (luminance value).
As shown in FIG. 3B, the valley region 300 has a relatively high pixel value. On the other hand, the ridge region 310 has a relatively low pixel value. The sweat pore region 320 is included in the ridge region 310 and has a higher pixel value than the other portions of the ridge region 310. Therefore, for example, if the binarization threshold is the average pixel value of the entire fingerprint image, the sweat pore region 320 may have a pixel value higher than the binarization threshold. Therefore, if binarization is performed on the valley region and the ridge region using this binarization threshold, the sweat pore region 320 may be erroneously set as the valley region. On the other hand, if the binarization threshold value is carelessly set to a high pixel value, there arises a problem that a part of the valley region 300 becomes a ridge region this time.

そこで、指紋画像生成装置1は、まず多値指紋画像の指紋領域全体から、隆線領域310に相当する低画素値の部分を判別する基準値を求める。次に多値指紋画像の任意の場所に局所領域を設定する。そして局所領域の平均画素値を求める。その平均画素値が相対的に低ければ、局所領域は隆線領域を表す可能性が高いと考えられるため、指紋画像生成装置1は、局所領域を隆線候補領域とする。そして隆線候補領域に対して、指紋画像生成装置1は、基準値よりも高い画素値の二値化閾値を設定する。そして指紋画像生成装置1は、その二値化閾値を用いて二値化処理を行う。すなわち、隆線候補領域内の着目画素について、その画素値と二値化閾値との比較を行い、その画素値が二値化閾値より小さければ隆線領域と判定する。隆線候補領域では、二値化閾値が高めの画素値に設定されていることにより、隆線領域の他の部分よりも相対的に高い画素値を有する汗腺孔領域も隆線領域に区分されるように二値化することができる。   Therefore, the fingerprint image generating apparatus 1 first obtains a reference value for discriminating a low pixel value portion corresponding to the ridge region 310 from the entire fingerprint region of the multi-value fingerprint image. Next, a local region is set at an arbitrary position of the multi-value fingerprint image. Then, the average pixel value of the local area is obtained. If the average pixel value is relatively low, it is considered that there is a high possibility that the local region represents a ridge region. Therefore, the fingerprint image generating apparatus 1 sets the local region as a ridge candidate region. The fingerprint image generation apparatus 1 sets a binarization threshold value with a pixel value higher than the reference value for the ridge candidate region. The fingerprint image generating apparatus 1 performs binarization processing using the binarization threshold. That is, with respect to the pixel of interest in the ridge candidate region, the pixel value is compared with the binarization threshold value, and if the pixel value is smaller than the binarization threshold value, it is determined as the ridge region. In the ridge candidate area, since the binarization threshold is set to a higher pixel value, the sweat pore area having a higher pixel value than the other parts of the ridge area is also classified into the ridge area. It can be binarized as follows.

以下、指紋画像生成装置1の各部について詳細に説明する。
画像入出力部11は、指紋画像生成装置1と外部機器とを接続するインターフェースであり、イーサネット(登録商標)、USB、SCSI、RS−232Cなどの規格に準拠した通信ポート、電子回路及びドライバソフトウェアなどで構成される。そして画像入出力部11は、外部機器より送られてきた多値指紋画像Mをデジタルデータとして取得し、画像生成部12に渡す。また、画像生成部12で生成された二値指紋画像Bを外部機器又は磁気記録媒体などに出力する。
Hereinafter, each part of the fingerprint image generating apparatus 1 will be described in detail.
The image input / output unit 11 is an interface for connecting the fingerprint image generation apparatus 1 and an external device, and includes a communication port, an electronic circuit, and driver software compliant with standards such as Ethernet (registered trademark), USB, SCSI, and RS-232C. Etc. The image input / output unit 11 acquires the multi-value fingerprint image M sent from the external device as digital data and passes it to the image generation unit 12. Further, the binary fingerprint image B generated by the image generation unit 12 is output to an external device or a magnetic recording medium.

画像生成部12は、取得した多値指紋画像Mに基づいて二値指紋画像Bを生成するものであり、中央演算装置(CPU)、数値演算プロセッサ、ROM又はRAMのような半導体メモリなどで構成される。また画像生成部12は、画像生成部12が備える半導体メモリ又は図示しない磁気記録媒体などから読み込まれたプログラムにしたがって、所定の動作を実行する。また画像生成部12は、基準値設定手段13、局所領域設定手段14、隆線候補領域判定手段15、閾値設定手段16及び二値化手段17を有する。
以下それぞれの手段について説明する。
The image generation unit 12 generates a binary fingerprint image B based on the acquired multi-value fingerprint image M, and includes a central processing unit (CPU), a numerical operation processor, a semiconductor memory such as a ROM or a RAM, and the like. Is done. The image generation unit 12 performs a predetermined operation according to a program read from a semiconductor memory included in the image generation unit 12 or a magnetic recording medium (not shown). The image generation unit 12 includes a reference value setting unit 13, a local region setting unit 14, a ridge candidate region determination unit 15, a threshold setting unit 16, and a binarization unit 17.
Each means will be described below.

基準値設定手段13は、多値指紋画像Mを受け取ると、その指紋領域全体の平均画素値Iを基準値として算出する。なお、多値指紋画像M中に指紋以外の部分が含まれる場合もある(例えば、指紋画像を指紋センサで読み取る際に、指よりも指紋センサの読取り領域の方が大きい場合)。このような場合、指紋以外の部分に相当する領域は、以下の処理において不要である。そこでそのような領域を除去した残りの領域を指紋の全体領域として、以下の処理を行う。指紋以外の部分に相当する領域は、ほぼ最大画素値となり、谷線領域の画素値よりも高くなるため、そのような領域の除去は、最大画素値よりも僅かに低い閾値T1を用い、その閾値T1よりも高い画素値を有する画素を除去することで行われる。 Reference value setting means 13 receives the multivalued fingerprint image M, and calculates the average pixel value I A of the whole fingerprint region as a reference value. In some cases, the multi-value fingerprint image M includes a portion other than the fingerprint (for example, when the fingerprint image is read by the fingerprint sensor and the reading area of the fingerprint sensor is larger than the finger). In such a case, an area corresponding to a portion other than the fingerprint is not necessary in the following processing. Therefore, the following processing is performed using the remaining region from which such region is removed as the entire fingerprint region. Since the area corresponding to the part other than the fingerprint is almost the maximum pixel value and is higher than the pixel value of the valley line area, the removal of such an area uses a threshold T1 slightly lower than the maximum pixel value, This is performed by removing pixels having a pixel value higher than the threshold value T1.

局所領域設定手段14は、多値指紋画像M中の任意の画素を着目画素Cとして設定する。そして局所領域設定手段14は、着目画素Cを中心とする局所領域Lを設定する。図4(a)に、この様子を示す。なお、局所領域Lは、隆線1本の幅と略等しいか、それよりも若干広くなるような幅に設定することが好ましい。後述するように、局所領域Lに含まれる画素から、局所領域Lが隆線領域310と谷線領域300の何れに相当するかを判断するための、局所領域Lを代表する画素値情報(局所代表値)を取得するためである。局所領域Lを拡げすぎると、どのように局所領域Lを設定しても、局所領域L中に含まれる隆線領域と谷線領域の比率がほぼ同等となり、局所領域Lが隆線領域310に相当するのか、谷線領域300に相当するのか分からなくなってしまう。逆に局所領域Lを余りに狭く設定すると、局所領域L中に含まれる画素が殆ど汗腺孔領域に相当する場合が生じ、隆線領域の画素値情報を正確に取得することができないため好ましくない。本実施形態では、標準的な指紋における隆線領域の幅が約3〜5画素、隆線が太い指紋における隆線領域の幅が6〜8画素となる多値指紋画像Mに対して、局所領域Lを7×7画素の領域とした。 The local region setting unit 14 sets an arbitrary pixel in the multi-value fingerprint image M as the target pixel C. The local region setting unit 14 sets the local region L A around the target pixel C. FIG. 4A shows this state. Incidentally, the local region L A is either substantially equal to the width of one ridge is preferably set slightly widens such width than that. As described later, the local area from the pixels included in L A, to determine whether the local region L A corresponds to one ridge region 310 and the valley line area 300, the pixel values representing the local region L A This is because information (local representative value) is acquired. Too expand the local region L A, also how to set the local region L A, the local region L A ratio of ridge regions and valley regions contained in is almost equal, the local region L A is Takashi It is unclear whether it corresponds to the line region 310 or the valley region 300. If set too narrow local regions L A Conversely preferable because if the pixels included in the local region L A is almost equivalent to the sweat gland pore region occurs, it is impossible to accurately obtain the pixel value information of ridge region Absent. In the present embodiment, for a multi-value fingerprint image M in which the width of a ridge area in a standard fingerprint is about 3 to 5 pixels and the width of a ridge area in a fingerprint with a thick ridge is 6 to 8 pixels, the region L a was 7 × 7 pixel region.

隆線候補領域判定手段15は、局所領域Lに含まれる多値指紋画像Mの画素値に基づいて算出された局所代表値と所定の基準値との比較結果に基づいて、局所領域Lが隆線領域である可能性が高い隆線候補領域であるか否かを判定する。
図4及び図5を用いて、局所領域Lが隆線候補領域に相当するか否かの判定の原理を説明する。図4(a)は、多値指紋画像Mの汗腺孔領域の画素を着目画素Cとして局所領域Lを設定した場合の様子を示す。また図4(b)は、図4(a)のB−B’における局所領域Lの画素値プロファイルの概略を示す。図4(b)のグラフの横軸は位置座標を表し、縦軸は画素値を表す。同様に、図5(a)は、多値指紋画像Mの谷線領域の画素を着目画素Cとした局所領域Lを設定した場合の様子を示す。また図5(b)は、図5(a)のC−C’における局所領域Lの画素値プロファイルの概略を示す。図5(b)のグラフの横軸は位置座標を表し、縦軸は画素値を表す。
Ridge line candidate area determination unit 15, based on a result of comparison between the local representative value calculated based on the pixel values of the multi-level fingerprint image M with a predetermined reference value contained in the local region L A, the local region L A It is determined whether or not is a ridge candidate region that has a high possibility of being a ridge region.
With reference to FIGS. 4 and 5, the local region L A to explain the principles of the determination of whether or not to correspond to the ridge line candidate area. 4 (a) shows a state of setting local regions L A pixel sweat gland pore region of the multi-level fingerprint image M as the target pixel C. The Figure 4 (b) shows a schematic of a pixel value profile of the local region L A in B-B 'in FIG. 4 (a). The horizontal axis of the graph in FIG. 4B represents position coordinates, and the vertical axis represents pixel values. Similarly, FIG. 5 (a) shows a state of setting local regions L A where the pixels of the valley area of the multi-level fingerprint image M was focused pixel C. The Figure 5 (b) shows a schematic of a pixel value profile of the local region L A in C-C 'of FIG. 5 (a). The horizontal axis of the graph in FIG. 5B represents position coordinates, and the vertical axis represents pixel values.

まず、隆線候補領域判定手段15は、局所領域L内の平均画素値Iを局所領域Lの代表値(局所代表値)として算出する。そして隆線候補領域判定手段15は、基準値である指紋画像の全体領域の平均画素値Iと局所領域Lの平均画素値Iとの差分値I(=I−I)を算出する。ここで差分値Iが正の場合、すなわち局所領域L内の平均画素値Iの方が、指紋領域全体の平均画素値Iより低い場合、図4(a)に示すように、局所領域Lは隆線領域310に設定されている可能性が高い。そのため、隆線候補領域判定手段15は、局所領域Lを隆線候補領域と判定する。
一方、差分値Iが負の場合、すなわち局所領域L内の平均画素値Iの方が、指紋領域全体の平均画素値Iより高い場合、図5(b)に示すように、局所領域Lは谷線領域300に設定されている可能性が高いと考えられる。そのため、隆線候補領域判定手段15は、局所領域Lを隆線候補領域ではない(谷線候補領域)と判定する。
First, ridge candidate area determination unit 15 calculates the average pixel value I L in the local region L A as a representative value of the local region L A (local typical). The ridge line candidate area determination unit 15, the difference value I D of the average pixel value I A of the entire region and the average pixel value I L of the local region L A of the fingerprint image is a reference value (= I A -I L) Is calculated. In the case where the difference value I D is positive, i.e. towards the average pixel value I L in the local region L A is lower than the average pixel value I A of the entire fingerprint area, as shown in FIG. 4 (a), local region L a is likely to be set in the ridge region 310. Therefore, ridge line candidate area determination unit 15 determines that the ridge line candidate region local regions L A.
On the other hand, when the difference value I D is negative, i.e. towards the average pixel value I L in the local region L A is higher than the average pixel value I A of the entire fingerprint area, as shown in FIG. 5 (b), local region L a is considered to be likely to be set in the valley region 300. Therefore, ridge line candidate area determination means 15 determines that not the ridge line candidate region local regions L A (valley candidate region).

閾値設定手段16は、隆線候補領域と判定された局所領域Lに含まれる多値指紋画像Mの画素に対する二値化閾値ThdBINを、隆線候補領域でないと判定された局所領域Lに含まれる多値指紋画像Mの画素に対する二値化閾値よりも隆線領域と判定し易い値に設定する。ここで、隆線領域と判定し易い値とは、二値化対象の画素の値が谷線領域よりの画素値であっても、その画素を隆線領域に分別する値を意味する。 Threshold value setting means 16, a binarization threshold Thd BIN for pixels of the multi-level fingerprint image M contained in the local region L A where it is determined that ridge line candidate region, the local region is determined not to be a ridge line candidate region L A Is set to a value that is easier to determine as a ridge region than the binarization threshold value for the pixels of the multi-value fingerprint image M included in. Here, the value that can be easily determined as the ridge region means a value that separates the pixel into the ridge region even if the value of the pixel to be binarized is a pixel value from the valley region.

具体的には、以下のように二値化閾値ThdBINを設定する。
まず、隆線候補領域判定手段15が局所領域Lが隆線候補領域であると判定した場合、閾値設定手段16は、以下のように二値化閾値ThdBINを設定する。
ThdBIN = I+I (1)
(1)式より、差分値Iが正の場合、すなわち、指紋全体領域の平均画素値Iよりも局所領域Lの平均画素値Iの方が低い場合は、図4(b)に示すように、汗腺孔領域320に含まれる画素の画素値よりも高くなるように、二値化閾値ThdBINは指紋全体領域の平均画素値Iよりも高めに設定される。特に、Iが大きいほど、すなわち、局所領域Lの平均画素値Iが低いほど、局所領域Lは隆線領域310に相当する可能性が高いので、二値化閾値ThdBINもより高い値に設定される。
Specifically, the binarization threshold Thd BIN is set as follows.
First, if the ridge line candidate area determination unit 15 determines that the local region L A is a ridge line candidate region, the threshold setting unit 16 sets a binarization threshold value Thd BIN as follows.
Thd BIN = I A + I D (1)
(1) from the equation, if the difference value I D is positive, i.e., if the direction of the average pixel value I L of the local region L A is lower than the average pixel value I A fingerprint whole region, and FIG. 4 (b) As shown in FIG. 5, the binarization threshold Thd BIN is set higher than the average pixel value I A of the entire fingerprint area so as to be higher than the pixel value of the pixels included in the sweat pore area 320. In particular, the more I D is large, that is, the lower the average pixel value I L of the local region L A, since the local region L A is likely to correspond to the ridge region 310, the binarization threshold value Thd BIN nearest Set to a high value.

一方、隆線候補領域判定手段15は局所領域Lが隆線候補領域ではないと判定した場合、閾値設定手段16は、谷線領域に含まれる画素の画素値よりも低い値となるように二値化閾値ThdBIN=Iと設定する。このように、局所領域Lが隆線候補領域の場合とそうでない場合とで二値化閾値ThdBINを別の値に設定することで、汗腺孔領域320を隆線領域310に正しく区分することができ、且つ谷線領域300を隆線領域310に誤って区分することを防止できる。
また、閾値設定手段16は、差分値Iが負の場合、すなわち、指紋全体領域の平均画素値Iよりも局所領域Lの平均画素値Iの方が高い場合にも、(1)式にしたがって二値化閾値ThdBINを設定してもよい。この場合I<0であるため、二値化閾値ThdBINは平均画素値Iよりも低く設定される。したがって、ノイズなどによって着目画素Cの値が理想的な場合よりも低い画素値を有する場合であっても、正しく谷線領域300に区分することができる。
On the other hand, if the ridge line candidate area determination means 15 local region L A is determined not to be the ridge line candidate region, the threshold setting means 16, so that the value lower than the pixel values of pixels included in the valley area setting a binarization threshold Thd BIN = I a. Thus, local regions L A is by setting a binarization threshold Thd BIN between otherwise as in ridge line candidate region to another value, divides correctly sweat gland pore region 320 in the ridge region 310 It is possible to prevent the valley region 300 from being mistakenly divided into the ridge region 310.
Further, the threshold value setting means 16 (1) even when the difference value ID is negative, that is, when the average pixel value I L of the local area L A is higher than the average pixel value I A of the entire fingerprint area. ) The binarization threshold Thd BIN may be set according to the equation. In this case because it is I D <0, the binarization threshold value Thd BIN is set lower than the average pixel value I A. Therefore, even if the value of the pixel of interest C has a lower pixel value than the ideal value due to noise or the like, the valley region 300 can be correctly classified.

二値化手段17は、二値化閾値ThdBINと、着目画素Cの画素値Iを比較する。そして二値化手段17は、多値指紋画像Mの着目画素Cに対応する二値指紋画像Bの画素の画素値Bを以下のように算出する。
≧ThdBINの場合、B=255
<ThdBINの場合、B=0
ここで、二値指紋画像Bにおいては、画素値‘255’を谷線画素値とし、‘0’を隆線画素値とする。つまり、画素値Bが‘255’であることは、その画素が谷線画素であることを示す。一方、画素値Bが‘0’であることは、その画素が隆線画素であることを示す。
なお、画素値Bは、‘0’と‘255’の組み合わせに限られず、二値指紋画像Bを表現するデータ形式で扱うことが可能な任意の二つの異なる値、例えば‘0’と‘1’を使用することができる。
Binarizing means 17 compares the binarized threshold Thd BIN, a pixel value I C of the target pixel C. The binarizing means 17 calculates as follows the pixel value B C of the pixel of the binary fingerprint image B corresponding to the target pixel C of the multi-level fingerprint image M.
If I C ≧ Thd BIN , B C = 255
If I C <Thd BIN , B C = 0
Here, in the binary fingerprint image B, the pixel value “255” is a valley pixel value, and “0” is a ridge pixel value. That is, a pixel value BC of “255” indicates that the pixel is a valley pixel. On the other hand, a pixel value BC of “0” indicates that the pixel is a ridge pixel.
The pixel value B C is' 0 'and is not limited to the combination of' 255 ', any two different values that can be handled in a data format that represents a binary fingerprint image B, for example,' 0 'and' 1 'can be used.

画像生成部12は、上記の局所領域設定手段14、隆線候補領域判定手段15、閾値設定手段16及び二値化手段17の処理を多値指紋画像Mに含まれる全ての画素を順次着目画素として実行することにより、二値指紋画像Bを生成する。   The image generation unit 12 performs the processes of the local region setting unit 14, the ridge candidate region determination unit 15, the threshold setting unit 16 and the binarization unit 17 on all the pixels included in the multi-value fingerprint image M in order. As a result, the binary fingerprint image B is generated.

なお、上記において、指紋画像生成装置1では、予めムラ補正された多値指紋画像Mに基づいて二値指紋画像Bを生成することが好ましい。
また、隆線候補領域判定手段15が、局所領域Lが隆線候補領域か否かを判定する手順は上記に限られない。例えば、隆線候補領域判定手段15は、指紋画像の全体領域の平均画素値Iと局所領域Lの平均画素値Iの比I(=I/I)を判定基準として用いてもよい。この場合、隆線候補領域判定手段15は、I>1であれば局所領域Lを隆線候補領域と判定する。一方、I≦1であれば、隆線候補領域判定手段15は、局所領域Lを隆線候補領域ではないと判定する。
また、二値化閾値ThdBINは、上記のものに限られない。例えば、(1)式の代わりに、以下の式を使用することができる。
ThdBIN = I+I・C (2)
ここでCは定数であり、例えば0.8〜1.5といった値を使用することができる。このように、差分値Iに一定の定数を乗じることにより、谷線領域300に含まれる画素を誤って隆線領域310としてしまう危険性を低下させたり(C<1の場合)、逆に汗腺孔領域を誤って谷線領域300としてしまう危険性を低下させることができる(C>1の場合)。なお、Cの値は、指紋画像領域中の相対的な位置によって経験的に変化させてもよい。さらに二値化閾値ThdBINは、Iが正の場合、予め定めた所定値C(ただしC>0)をIに加えるようにしてもよい。
In the above description, it is preferable that the fingerprint image generation apparatus 1 generates the binary fingerprint image B based on the multi-value fingerprint image M that has been subjected to unevenness correction in advance.
Further, ridge candidate area determination unit 15, the procedure determines the local region L A is whether ridge line candidate region is not limited to the above. For example, the ridge candidate area determination unit 15 uses the ratio I R (= I A / I L ) of the average pixel value I A of the entire area of the fingerprint image and the average pixel value I L of the local area L A as a determination criterion. May be. In this case, ridge line candidate area determination unit 15 determines the local region L A and ridge line candidate region if I R> 1. On the other hand, if I R ≦ 1, ridge line candidate area determination means 15 determines that not the ridge line candidate region local regions L A.
Further, the binarization threshold Thd BIN is not limited to the above. For example, the following formula can be used instead of the formula (1).
Thd BIN = I A + I D · C r (2)
Here C r is a constant, it is possible to use the value, eg 0.8 to 1.5. Thus, by multiplying the difference value ID by a certain constant, the risk of erroneously setting the pixels included in the valley region 300 as the ridge region 310 is reduced (in the case of C r <1), or vice versa. In addition, it is possible to reduce the risk of erroneously setting the sweat pore region as the valley region 300 (when C r > 1). The value of C r may be empirically varied by the relative position in the fingerprint image area. Furthermore, as for the binarization threshold Thd BIN , when ID is positive, a predetermined value C A (where C A > 0) may be added to I A.

また、上記では、二値化閾値ThdBINを決定するための判断基準として、局所領域Lの平均画素値Iを局所代表値として使用したが、他の基準を用いて二値化閾値ThdBINを決定してもよい。例えば、局所領域L内の画素値の中央値Iを、平均画素値Iの代わりに局所代表値として使用することができる。あるいは、局所領域L内の画素値を加重平均して算出した重み付き平均画素値Iを平均画素値Iの代わりに使用することができる。そのような重み付けは、経験的に適切なものを求めることができるが、例えばガウシアンフィルタ型の重み付けを使用することができる。さらに、ノイズによる悪影響を軽減するために、局所領域L内の最大画素値及び最小画素値を除いた残りの画素値を用いて平均画素値Iを算出するようにしてもよい。 Further, in the above, the two values of the threshold Thd BIN as a criterion for determining a local region L was used the average pixel value I L of A as a local representative value, the binarization threshold value Thd using other criteria BIN may be determined. For example, the median I M of the pixel values in the local region L A, can be used as a local representative value instead of the average pixel value I L. Alternatively, it is possible to use a weighted average pixel value I W to the pixel value is calculated by weighted average of the local region L A instead of the average pixel value I L. Such weighting can be determined empirically, but for example, a Gaussian filter type weighting can be used. Furthermore, in order to reduce the adverse effect of noise may be calculated an average pixel value I L using the remaining pixel values excluding the maximum pixel value and minimum pixel value in the local region L A.

同様に、指紋画像生成装置1は、基準値として指紋画像全体の平均画素値Iを使用する代わりに、指紋画像の周辺部を除いた残りの領域の平均値I’を使用することもできる。さらに、予め定めた一定の画素値を基準値として使用することもできる。ただし、予め定めた一定の画素値を基準値とてして使用する場合には、多値指紋画像Mが一定の許容範囲内の画素平均値及び分散を有するように正規化されていることが好ましい。
さらに、上記では、着目画素C毎に局所領域Lを設定し、隆線候補領域か否か判定した上で二値化閾値ThdBINを算出していたが、一度局所領域Lを設定し、二値化閾値ThdBINを算出すると、局所領域L内の複数の画素に対してその二値化閾値ThdBINを用いるようにしてもよい。このようにすることで、平均画素値Iの算出回数を減らせるため、二値化指紋画像Bの生成に要する時間を短縮することができる。
Similarly, the fingerprint image generating apparatus 1, instead of using the average pixel value I A of the entire fingerprint image as a reference value, also possible to use an average value I A 'of the remaining region excluding the peripheral portion of the fingerprint image it can. Further, a predetermined pixel value can be used as a reference value. However, when a predetermined pixel value is used as a reference value, the multi-value fingerprint image M may be normalized so as to have a pixel average value and variance within a certain allowable range. preferable.
In the above, sets the local region L A for each pixel of interest C, and was calculated binarization threshold Thd BIN on the determination whether ridge line candidate area, once set the local region L A , the two calculating the value of the threshold Thd BIN, may be used the binarization threshold Thd BIN to a plurality of pixels in a local region L a. By doing so, in order to reduce the number of calculations of the average pixel value I L, it is possible to shorten the time required to generate the binarized fingerprint image B.

次に、図6及び図7を参照して、本発明を適用した第1の実施形態である指紋画像生成装置1の動作を説明する。
図6及び図7は、指紋画像生成装置1の二値指紋画像Bの生成についての動作フローチャートである。そして、指紋画像生成装置1は、画像生成部12内のCPUがプログラムにしたがって制御することにより、以下に説明する動作を実行する。
Next, the operation of the fingerprint image generating apparatus 1 according to the first embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
6 and 7 are operation flowcharts for the generation of the binary fingerprint image B of the fingerprint image generating apparatus 1. The fingerprint image generating apparatus 1 executes the operation described below when the CPU in the image generating unit 12 is controlled according to the program.

図6に示すように、指紋画像生成装置1の画像生成部12は、まず、画像入出力部11から多値指紋画像Mを取得する(ステップS101)。そして、取得した多値指紋画像Mを、画像生成部12の構成要素であるRAMに一時的に格納する。また、生成する二値指紋画像Bの大きさに相当するメモリ領域を確保し、初期化する。次に、画像生成部12の基準値設定手段13は、多値指紋画像Mの指紋領域全体の平均画素値Iを算出し、画像生成部12のRAMに一時的に記憶する(ステップS102)。次に、画像生成部12の局所領域設定手段14は、多値指紋画像Mから着目画素Cを設定する(ステップS103)。さらにその着目画素Cを中心として局所領域Lを設定する(ステップS104)。その後、画像生成部12の隆線候補領域判定手段15は、RAMに格納されている多値指紋画像Mのうち、局所領域Lに相当する画素の値を参照して局所領域L内の平均画素値Iを算出する(ステップS105)。そして隆線候補領域判定手段15は、画像生成部12のRAMに格納されている指紋画像全体の平均画素値Iを参照し、局所領域L内の平均画素値Iとの差分値I(=I−I)を算出する(ステップS106)。 As shown in FIG. 6, the image generation unit 12 of the fingerprint image generation apparatus 1 first acquires a multi-value fingerprint image M from the image input / output unit 11 (step S101). Then, the acquired multi-value fingerprint image M is temporarily stored in a RAM that is a component of the image generation unit 12. Further, a memory area corresponding to the size of the generated binary fingerprint image B is secured and initialized. Then, the reference value setting means 13 of the image generation unit 12 calculates the average pixel value I A of the entire fingerprint area of the multi-level fingerprint image M, and temporarily stored in the RAM of the image generating section 12 (step S102) . Next, the local region setting unit 14 of the image generation unit 12 sets the pixel of interest C from the multi-value fingerprint image M (step S103). And it sets the local region L A about its target pixel C (step S104). Thereafter, ridge candidate area determination unit 15 of the image generation unit 12, out of the multi-level fingerprint image M stored in the RAM, in the local region L A with reference to the value of the pixel corresponding to the local region L A An average pixel value IL is calculated (step S105). Then, the ridge candidate area determination unit 15 refers to the average pixel value I A of the entire fingerprint image stored in the RAM of the image generation unit 12, and the difference value I from the average pixel value I L in the local area L A. D (= I a -I L) is calculated (step S106).

次に、図7に示すように、隆線候補領域判定手段15は、局所領域Lが主に隆線領域に相当するのか、谷線領域に相当するのかを判定するために、差分値Iが正か否かを調べる(ステップS107)。そして隆線候補領域判定手段15は、差分値Iが正の場合、局所領域Lは隆線領域上に設定されている可能性が高いため、隆線候補領域であると判定する。そして画像生成部12の閾値設定手段16は、上記の(1)式にしたがって、平均画素値Iよりも高い値となるように二値化閾値ThdBIN(=I+I)を決定する(ステップS108)。一方、ステップS107において、隆線候補領域判定手段15は、差分値Iが0以下の場合、局所領域Lは隆線候補領域ではないと判定する。そして画像生成部12の閾値設定手段16は、平均画素値Iを二値化閾値ThdBIN(=I)に決定する(ステップS109)。上述したように、隆線候補領域と同様、上記の(1)式にしたがって、平均画素値Iよりも低い値となるように二値化閾値ThdBINを決定してもよい。 Next, as shown in FIG. 7, a ridge line candidate area determination unit 15, whether the local region L A corresponds to the main ridge area, in order to determine whether the corresponding to the valley line area, the difference value I It is checked whether D is positive (step S107). The ridge line candidate area determination unit 15 determines that the case where the difference value I D is positive, the local region L A because of the high possibility of being set on the ridge region, a ridge line candidate area. The threshold value setting means 16 of the image generation unit 12 according to the above (1) to determine a high value become so binarization threshold Thd BIN (= I A + I D) than the average pixel value I A (Step S108). On the other hand, in step S107, ridge line candidate area determination unit 15, when the difference value I D is less than or equal to zero, the local region L A is not the very ridge candidate region. Then, the threshold setting unit 16 of the image generation unit 12 determines the average pixel value I A as the binarization threshold Thd BIN (= I A ) (Step S109). As described above, the binarization threshold Thd BIN may be determined so as to be a value lower than the average pixel value I A according to the above equation (1) as in the ridge candidate region.

二値化閾値ThdBINが決定されると、画像生成部12の二値化手段17は、着目画素Cの画素値Iと、二値化閾値ThdBINを比較する(ステップS110)。そして、着目画素Cの画素値Iが二値化閾値ThdBIN未満であれば、二値指紋画像Bにおける、着目画素Cに対応する画素の値Bを隆線画素値に設定するため、画像生成部12のRAMに確保した二値指紋画像Bのメモリ領域の対応するメモリアドレスに値‘0’を書き込む(ステップS111)。一方、ステップS110において、着目画素Cの画素値Iが二値化閾値ThdBIN以上であれば、二値指紋画像Bにおける、着目画素Cに対応する画素の値Bを谷線画素値に設定するため、RAMの対応するメモリアドレスに値‘255’を書き込む(ステップS112)。 When the binarization threshold Thd BIN is determined, the binarization unit 17 of the image generation unit 12 compares the pixel value IC of the pixel of interest C with the binarization threshold Thd BIN (step S110). Then, if the pixel value I C is less than the binarization threshold value Thd BIN of the target pixel C, for setting the binary fingerprint image B, and the value B C of a pixel corresponding to the target pixel C in ridge pixel value, The value “0” is written in the corresponding memory address of the memory area of the binary fingerprint image B secured in the RAM of the image generation unit 12 (step S111). On the other hand, in step S110, if the pixel value I C of the target pixel C is binarized threshold Thd BIN above, in the binary fingerprint image B, and the value B C of a pixel corresponding to the target pixel C in the valley pixel value In order to set, the value “255” is written to the corresponding memory address of the RAM (step S112).

その後、画像生成部12は、多値指紋画像M中の全ての画素について、ステップS103〜S112の処理を終えたか否かを判定する(ステップS113)。何れかの画素について、処理が終了していなければ、制御をステップS103の前へ戻す。そして未だ処理を終えていない画素の何れかを新たに着目画素Cに設定する。   Thereafter, the image generation unit 12 determines whether or not the processing in steps S103 to S112 has been completed for all the pixels in the multi-value fingerprint image M (step S113). If the process has not been completed for any of the pixels, the control is returned to step S103. Then, any pixel that has not yet been processed is newly set as the target pixel C.

一方、ステップS113において、全ての画素について処理を終えていれば、画像生成部12は、二値指紋画像Bの生成を終了する。そして、画像入出力部11を通じて、二値指紋画像Bを出力する(ステップS114)。そして指紋画像生成装置1は処理を終了する。   On the other hand, if all the pixels have been processed in step S113, the image generation unit 12 ends the generation of the binary fingerprint image B. Then, the binary fingerprint image B is output through the image input / output unit 11 (step S114). Then, the fingerprint image generating apparatus 1 ends the process.

以上説明してきたように、本発明を適用した第1の実施形態である指紋画像生成装置1は、多値指紋画像Mの指紋領域全体の画素値から求めた基準値と、隆線領域又は谷線領域の一部を含む局所領域Lから求めた局所代表値との比較結果に基づいて、局所領域Lが隆線領域に相当する可能性が高いか否かを判定する。そして、局所領域Lが隆線領域に相当する可能性が高い(隆線候補領域である)場合には、二値化閾値ThdBINを基準値よりも高い値に設定し、一方局所領域Lが隆線領域に相当しないと考えられる場合には、二値化閾値ThdBINを基準値(若しくは基準値以下)に設定することで、汗腺孔領域を正しく隆線領域に区分しつつ、谷線領域を誤って隆線領域に区分することのない二値指紋画像を生成することができる。 As described above, the fingerprint image generating apparatus 1 according to the first embodiment to which the present invention is applied includes the reference value obtained from the pixel values of the entire fingerprint area of the multi-value fingerprint image M, the ridge area, or the valley. based on the comparison results of the local representative value obtained from the local region L a containing a portion of the line region, the local region L a determines whether there is a high possibility that corresponding to ridge area. When the local region L A is likely to correspond to the ridge region (a ridge line candidate area) sets the binarization threshold Thd BIN to a value higher than the reference value, whereas local area L When A is not considered to correspond to the ridge region, the binarization threshold Thd BIN is set to the reference value (or the reference value or less), so that the sweat pore region is correctly divided into the ridge region, and the valley A binary fingerprint image that does not mistakenly divide a line area into a ridge area can be generated.

次に、本発明を適用した第2の実施形態である指紋認証装置について、図を参照しつつ説明する。
図8は、本発明を適用した第2の実施形態である指紋認証装置2の機能ブロック図である。図8に示すように、指紋認証装置2は、操作・表示部21、指紋入力部22、記憶部23、処理部24及び出力部32を有する。そして、指紋認証装置2は、操作・表示部21において指紋認証を行う操作者に対する操作ガイダンス及び情報の表示を行い、そのガイダンスにしたがって指紋入力部22に置かれた指から入力指紋を読み取って多値指紋画像Mを生成する。そして、生成した多値指紋画像Mは処理部24に送られる。処理部24は、受け取った多値指紋画像Mに対してムラ補正を行い、そのムラ補正済みの多値指紋画像Mに基づいて二値指紋画像を生成し、さらに二値指紋画像の細線化を行う。なお、二値指紋画像の生成については、上記の指紋画像生成装置1の画像生成部12と同様の処理を行う。
Next, a fingerprint authentication device according to a second embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
FIG. 8 is a functional block diagram of the fingerprint authentication device 2 according to the second embodiment to which the present invention is applied. As illustrated in FIG. 8, the fingerprint authentication device 2 includes an operation / display unit 21, a fingerprint input unit 22, a storage unit 23, a processing unit 24, and an output unit 32. The fingerprint authentication apparatus 2 displays operation guidance and information for an operator who performs fingerprint authentication in the operation / display unit 21, and reads an input fingerprint from a finger placed on the fingerprint input unit 22 according to the guidance. A value fingerprint image M is generated. The generated multi-value fingerprint image M is sent to the processing unit 24. The processing unit 24 performs unevenness correction on the received multilevel fingerprint image M, generates a binary fingerprint image based on the unevenness corrected multilevel fingerprint image M, and further thins the binary fingerprint image. Do. In addition, about the production | generation of a binary fingerprint image, the process similar to the image generation part 12 of said fingerprint image generation apparatus 1 is performed.

その後、処理部24は、細線化された二値指紋画像に基づいて特徴抽出を行って特徴点リスト(以下、入力特徴点リストという)Fを作成する。さらに処理部24は、その指紋画像から作成した入力特徴点リストFを、記憶部23に予め登録されているその操作者の識別番号INと関連付けられた特徴点リスト(以下、登録特徴点リストという)Fと照合する。照合結果は出力部32を介して出力される。出力部32には、例えば電気錠の施解錠制御装置が接続される。そして、電気錠の施解錠制御装置は、出力部32から受信した照合結果が認証に成功したことを示す信号であれば、電気錠の解錠を行い、逆に認証に失敗したことを示す信号であれば、電気錠の施錠を維持する。 Thereafter, processing unit 24, thinned feature point list by performing feature extraction on the basis of the binary fingerprint image (hereinafter, input referred feature point list) to create a F i. Further, the processing unit 24 uses the input feature point list F i created from the fingerprint image as a feature point list (hereinafter referred to as a registered feature point list) associated with the operator identification number IN registered in the storage unit 23 in advance. And match with F r . The verification result is output via the output unit 32. For example, an electric lock locking / unlocking control device is connected to the output unit 32. Then, if the collation result received from the output unit 32 is a signal indicating that the authentication is successful, the electric lock locking / unlocking control device unlocks the electric lock and conversely indicates a signal indicating that the authentication has failed. If so, keep the electric lock locked.

本発明を適用した第2の実施形態である指紋認証装置2は、指紋画像全体の平均画素値Iと局所領域L内の平均画素値Iの差に基づいて二値化閾値ThdBINを調節することにより、汗腺孔領域を誤って谷線領域に区別することなく、正しく隆線領域に区別した二値指紋画像を生成することができる。そのため指紋認証装置2は、擬似特徴点を抽出するリスクを低減することができる。その結果として、指紋認証装置2は、高い認証精度を達成することができる。 Fingerprint authentication device 2 is a second embodiment according to the present invention, a binarization threshold Thd BIN based on the difference between the average pixel value I L in the average pixel value I A and the local region L A of the entire fingerprint image By adjusting, it is possible to generate a binary fingerprint image that is correctly classified into the ridge region without erroneously distinguishing the sweat pore region from the valley region. Therefore, the fingerprint authentication device 2 can reduce the risk of extracting pseudo feature points. As a result, the fingerprint authentication device 2 can achieve high authentication accuracy.

以下、指紋認証装置2の各部について詳細に説明する。
操作・表示部21は、指紋認証装置2の操作者、すなわち被照合者が、識別番号INの入力、行いたい動作の選択(例えば、特定の部屋への入室)などの操作を行うものである。また操作・表示部21は、操作のガイダンスを表示又は音声指示するものであり、タッチパネルディスプレイとスピーカで構成される。また、タッチパネルの代わりに、キーボード又はマウスのような入力デバイスと液晶ディスプレイのような単純な表示デバイスで構成してもよい。なお、ガイダンスの音声指示を行わない場合には、スピーカを省略してもよい。
操作・表示部21で入力された識別番号INなどのデータは、処理部24で呼び出す登録指紋データの特定などに使用される。
Hereinafter, each part of the fingerprint authentication device 2 will be described in detail.
The operation / display unit 21 is used by an operator of the fingerprint authentication device 2, that is, a person to be verified, to input an identification number IN and select an operation to be performed (for example, entering a specific room). . The operation / display unit 21 displays operation guidance or provides voice instructions, and includes a touch panel display and a speaker. Further, instead of the touch panel, an input device such as a keyboard or a mouse and a simple display device such as a liquid crystal display may be used. Note that the speaker may be omitted when the guidance voice instruction is not performed.
Data such as the identification number IN input by the operation / display unit 21 is used for specifying registered fingerprint data to be called by the processing unit 24.

指紋入力部22は、照合処理に使用する指紋画像を生成するものであり、載置された指を撮像してデジタル信号に変換するCCDカメラをモジュール化した指紋センサ、指紋センサへの指の載置を検出する載置センサ、撮像時に指を照明するLED、操作者に指の載置位置を正しく認識させるための指ガイド部材を有する。本実施形態では、一例として指紋センサとして指内部特性検出型光学式のものを使用した。しかし、本発明で使用可能な指紋センサはこれに限られない。例えば、指紋センサとして、全反射法光学式、光路分離法光学式、表面突起不規則反射式などの光学式センサ、静電容量式、電界式、感圧式、超音波方式などの非光学式センサを使用してもよい。   The fingerprint input unit 22 generates a fingerprint image to be used for collation processing. The fingerprint sensor is a module of a CCD camera that images a placed finger and converts it into a digital signal. A placement sensor for detecting the placement; an LED for illuminating the finger during imaging; and a finger guide member for causing the operator to correctly recognize the placement position of the finger. In the present embodiment, as an example, an optical sensor with a finger internal property detection type is used as a fingerprint sensor. However, the fingerprint sensor that can be used in the present invention is not limited to this. For example, as a fingerprint sensor, an optical sensor such as a total reflection optical type, an optical path separation optical type, a surface projection irregular reflection type, a non-optical sensor such as a capacitance type, an electric field type, a pressure sensitive type, an ultrasonic type, etc. May be used.

指紋入力部22では、載置センサが指紋センサ上に指が載置されたことを検出すると、指紋センサがその指を撮像し、入力指紋の多値指紋画像Mを生成する。本実施形態では、上記の第1の実施形態の場合と同様に指紋画像の各画素は0−255の256階調で表され、指紋の隆線領域は画素値が低く(若しくは黒く)、指紋の谷線領域は画素値が高く(若しくは白く)表現される。   In the fingerprint input unit 22, when the placement sensor detects that a finger is placed on the fingerprint sensor, the fingerprint sensor images the finger and generates a multi-value fingerprint image M of the input fingerprint. In this embodiment, as in the case of the first embodiment, each pixel of the fingerprint image is represented by 256 gradations from 0 to 255, and the ridge region of the fingerprint has a low pixel value (or black), and the fingerprint The valley line region is expressed with a high pixel value (or white).

記憶部23は、予め登録された操作者の識別番号INと登録特徴点リストFを関連付けた登録指紋データを記憶するものであり、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリ、ハードディスクなどの磁気記録媒体、CD−ROM、DVD−R/Wなどの光記録媒体を有する。 The storage unit 23 stores registered fingerprint data in which an operator identification number IN registered in advance and a registered feature point list Fr are associated with each other. The storage unit 23 is a nonvolatile memory such as a flash memory, a magnetic recording medium such as a hard disk, An optical recording medium such as a CD-ROM or DVD-R / W is included.

登録特徴点リストFは、予め登録された利用者の指紋画像から作成した特徴点リストであり、隆線の分岐点、端点などの各特徴点の位置をリスト形式にしたものである。登録特徴点リストFは、後述する処理部24による入力特徴点リストFの作成と同じ方法で作成される。特徴点リストの詳細及び作成方法については、後述する。 The registered feature point list F r is a feature point list created from a fingerprint image of a user registered in advance, and is a list of the positions of feature points such as ridge branch points and end points. The registered feature point list F r is created by the same method as the creation of the input feature point list F i by the processing unit 24 described later. Details of the feature point list and the creation method will be described later.

また記憶部23は、処理部24が使用するプログラム、各種設定ファイル、パラメータなども記憶する。これらは、指紋認証装置2の起動時など、所定のタイミングで必要に応じて処理部24により読み出される。   The storage unit 23 also stores programs used by the processing unit 24, various setting files, parameters, and the like. These are read by the processing unit 24 as necessary at a predetermined timing, such as when the fingerprint authentication device 2 is activated.

処理部24は、指紋入力部22から取得した指紋画像と記憶部23から取得した登録特徴点リストに基づいて指紋の照合を行うものであり、中央演算装置(CPU)、数値演算プロセッサ、ROM又はRAMのような半導体メモリなどで構成される。また処理部24は、記憶部23から読み込まれたプログラムにしたがって、所定の動作を実行する。さらに処理部24は、操作・表示部21、指紋入力部22、記憶部23、及び出力部32と接続されており、それら各部に所定の制御信号を出力して制御を行う。また処理部24は、指紋の照合及び各部の制御を行うために、制御部25、画像補正部26、特徴抽出部30及び照合部31を有する。   The processing unit 24 performs fingerprint collation based on the fingerprint image acquired from the fingerprint input unit 22 and the registered feature point list acquired from the storage unit 23, and includes a central processing unit (CPU), a numerical operation processor, a ROM, A semiconductor memory such as a RAM is used. Further, the processing unit 24 executes a predetermined operation according to the program read from the storage unit 23. Further, the processing unit 24 is connected to the operation / display unit 21, the fingerprint input unit 22, the storage unit 23, and the output unit 32, and performs control by outputting predetermined control signals to these units. The processing unit 24 includes a control unit 25, an image correction unit 26, a feature extraction unit 30, and a collation unit 31 in order to perform fingerprint collation and control of each unit.

処理部24は、操作・表示部21から操作者の識別番号INが入力されると、その識別番号IN(以下入力識別番号という)が記憶部23に登録されているか否か探索する。そして処理部24は、一致する識別番号INが登録されていれば、その識別番号INと関連付けられた登録特徴点リストFを記憶部23から読み出す。また処理部24の画像補正部26は、指紋入力部22から取得した多値指紋画像Mに対してムラ補正を行った後、そのムラ補正済みの多値指紋画像Mに基づいて二値指紋画像Bを生成する。さらに画像補正部26は、二値指紋画像Bに対して細線化を行い、細線化二値指紋画像Bを生成する。そして処理部24は、特徴抽出部30において、細線化二値指紋画像Bから入力指紋の入力特徴点リストFを作成する。入力特徴点リストFが作成されると、処理部24の照合部31は、入力特徴点リストFと登録特徴点リストFとに基づいて照合を行う。最後に処理部24は、認証に成功したか否かに関する照合結果を操作・表示部21に表示させ、また照合結果を示す信号を出力部32を介して電気錠制御装置など外部の機器へ出力する。 When the operator identification number IN is input from the operation / display unit 21, the processing unit 24 searches whether or not the identification number IN (hereinafter referred to as an input identification number) is registered in the storage unit 23. Then, the processing unit 24, if a matching identification number IN is registered, reads the identification number IN with the registered feature point list F r associated from the storage unit 23. Further, the image correction unit 26 of the processing unit 24 performs unevenness correction on the multi-value fingerprint image M acquired from the fingerprint input unit 22, and then, based on the unevenness-corrected multi-value fingerprint image M, the binary fingerprint image. B is generated. Further, the image correcting unit 26 performs thinning against binary fingerprint image B, and generates a thinned binary fingerprint image B T. Then, in the feature extraction unit 30, the processing unit 24 creates an input feature point list F i of the input fingerprint from the thinned binary fingerprint image B T. When the input feature point list F i is created, the matching unit 31 of the processing unit 24 performs matching based on the input feature point list F i and the registered feature point list F r . Finally, the processing unit 24 causes the operation / display unit 21 to display a collation result regarding whether or not the authentication is successful, and outputs a signal indicating the collation result to an external device such as an electric lock control device via the output unit 32. To do.

以下、処理部24の各部について詳細に説明する。
制御部25は、記憶部23から読み込まれたプログラム及び操作・表示部21からの入力信号にしたがって、操作・表示部21、指紋入力部22、記憶部23及び出力部32の各部の制御、指紋画像など各種データの受け渡しなどを行う。また、制御部25は、処理部24内の画像補正部26、特徴抽出部30及び照合部31による処理を制御する。
Hereinafter, each part of the processing unit 24 will be described in detail.
The control unit 25 controls each part of the operation / display unit 21, the fingerprint input unit 22, the storage unit 23, and the output unit 32 according to the program read from the storage unit 23 and the input signal from the operation / display unit 21, and the fingerprint. Deliver various data such as images. In addition, the control unit 25 controls processing by the image correction unit 26, the feature extraction unit 30, and the collation unit 31 in the processing unit 24.

画像補正部26は、操作者の指紋画像から照合に利用する入力特徴点リストFを作成するために、多値指紋画像Mに前処理を施す。そのために、画像補正部26は、多値指紋画像Mの濃度ムラを補正するためのムラ補正部27、隆線領域と谷線領域とに二値化した二値指紋画像Bを生成する指紋二値化部28及び二値指紋画像Bの隆線領域を細線化して細線化二値指紋画像Bを生成する細線化部29を有する。なお、指紋二値化部28は、上記の指紋画像生成装置1の画像生成部12と同様の構成を有し、同様の処理を行って二値指紋画像Bを生成する。 The image correction unit 26 performs preprocessing on the multi-value fingerprint image M in order to create an input feature point list F i used for collation from the fingerprint image of the operator. For this purpose, the image correction unit 26 is a non-uniformity correction unit 27 for correcting density unevenness of the multi-value fingerprint image M, and a binary fingerprint image B that is binarized into a ridge area and a valley line area. having a thinning unit 29 for generating a thinned binary fingerprint image B T the ridge area of the binarization unit 28 and the binary fingerprint image B by thinning. The fingerprint binarization unit 28 has the same configuration as the image generation unit 12 of the fingerprint image generation apparatus 1 described above, and generates a binary fingerprint image B by performing the same processing.

ムラ補正部27は、指を指紋入力部22に載置する際における、指の中央部の押圧力と周辺部の押圧力の差異などにより生じる多値指紋画像Mの濃度ムラを補正し、指紋画像全体の濃度を均一化する。
例えば、ムラ補正部27は、多値指紋画像Mを32×32画素程度の部分領域に分割し、各部分領域について平均画素値及び画素値の分散を算出する。そして、ムラ補正部27は、その平均画素値及び画素値の分散が、多値指紋画像M全体の平均画素値及び画素値の分散と略等しくなるように画素値を変換する(画像解析ハンドブックp.478、高木幹雄、東京大学出版を参照)。
The unevenness correction unit 27 corrects density unevenness of the multi-value fingerprint image M caused by the difference between the pressing force at the center of the finger and the pressing force at the periphery when the finger is placed on the fingerprint input unit 22, and the fingerprint Make the density of the entire image uniform.
For example, the unevenness correction unit 27 divides the multi-value fingerprint image M into partial areas of about 32 × 32 pixels, and calculates the average pixel value and the variance of the pixel values for each partial area. Then, the unevenness correction unit 27 converts the pixel values so that the average pixel value and the variance of the pixel values are substantially equal to the average pixel value and the variance of the pixel values of the entire multi-value fingerprint image M (image analysis handbook p .478, Mikio Takagi, University of Tokyo Press).

指紋二値化部28は、ムラ補正部27でムラ補正が行われた多値指紋画像Mに基づいて、隆線領域と谷線領域に二値化した二値指紋画像Bを生成する。なお、上記のように、指紋二値化部28は、指紋画像生成装置1の画像生成部12と同様の構成を有し、同様の処理を行って二値指紋画像Bを生成するので、ここでは詳細を省略する。
なお以下では、説明の便宜上、二値指紋画像B及び細線化二値指紋画像Bにおける隆線画素の値を‘0’、谷線画素の値を‘255’で表す。
The fingerprint binarization unit 28 generates a binary fingerprint image B binarized into a ridge region and a valley region based on the multi-value fingerprint image M on which the unevenness correction unit 27 has performed unevenness correction. As described above, the fingerprint binarization unit 28 has the same configuration as the image generation unit 12 of the fingerprint image generation apparatus 1 and performs the same processing to generate the binary fingerprint image B. The details will be omitted.
In the following, for convenience of explanation, represented by the value of the ridge pixels in the binary fingerprint image B and the thinned binary fingerprint image B T '0', the value of the valley pixel '255'.

細線化部29は、指紋二値化部28で生成された二値指紋画像Bに対して、隆線領域を細線化するように細線化処理を行う。そして隆線領域が1画素の幅で連続する線となる細線化二値指紋画像Bを生成する。細線化部29は、例えば、隣接する複数の画素が‘0’の値を有する所定のマスクパターンを複数準備し、それらマスクパターンを順次適用して、何れかのマスクパターンに当てはまれば、その画素の画素値を‘0’から‘255’へ変換する方法を使用することができる。しかし、細線化部29は、上記の細線化方法に限られず、公知の種々の方法を使用することができる。 The thinning unit 29 performs a thinning process on the binary fingerprint image B generated by the fingerprint binarizing unit 28 so that the ridge region is thinned. The ridge region to generate a thinned binary fingerprint image B T to be a continuous line with a width of 1 pixel. For example, the thinning unit 29 prepares a plurality of predetermined mask patterns in which a plurality of adjacent pixels have a value of “0”, sequentially applies the mask patterns, and applies to any one of the mask patterns. A method of converting the pixel value of “0” to “255” can be used. However, the thinning unit 29 is not limited to the above thinning method, and various known methods can be used.

特徴抽出部30は、画像補正部26において生成された細線化二値指紋画像Bに基づいて、特徴点を抽出し、入力特徴点リストFを作成する。ここで特徴点とは、隆線領域の端点、分岐点などである。 The feature extraction unit 30 extracts feature points based on the thinned binary fingerprint image B T generated by the image correction unit 26 and creates an input feature point list F i . Here, the feature points are end points, branch points, and the like of the ridge region.

図9は、細線化された指紋画像における特徴点の概略を示す。
図9において、黒く示された部分は細線化された隆線領域を表す。また、図9において、隆線領域の終端となっている部分900及び910が、隆線の端点であり、隆線が1本から2本に分岐している部分920が分岐点である。これらの特徴点の位置、数は、個人毎に異なるため、指紋の照合を行うための非常に有益な情報となる。
FIG. 9 shows an outline of feature points in a thinned fingerprint image.
In FIG. 9, the portion shown in black represents a thinned ridge region. Further, in FIG. 9, portions 900 and 910 that are the end of the ridge region are end points of the ridge, and a portion 920 where the ridge is branched from one to two is a branch point. Since the position and number of these feature points are different for each individual, it is very useful information for collating fingerprints.

特徴点を表す情報は、特徴点の種類(端点か分岐点か)、位置、方向、信頼度の各要素を有する。ここで端点Pは、例えば、隆線画素(すなわち、画素値‘0’)のうちで、且つ隣接する8近傍画素のうち、1画素だけが隆線画素である画素とすることができる。また分岐点Pは、隆線画素のうちで、隣接する8近傍画素のうち、3画素が隆線画素であり、且つそれら8近傍画素中の隆線画素同士が隣接していない画素とすることができる。また特徴点の位置は、端点P又は分岐点Pの細線化二値指紋画像B上の座標値(X,Y)で表される。ただしXは細線化二値指紋画像B上の水平方向座標値、Yは細線化二値指紋画像B上の垂直方向座標値である。 The information representing the feature point includes each element of the type of feature point (end point or branch point), position, direction, and reliability. Here endpoints P e, for example, among the ridge pixel (i.e., pixel value '0'), and among the eight neighboring pixels adjacent, can only 1 pixel is a pixel which is ridge pixel. The branch point P b are among the ridge pixels, of the adjacent eight neighboring pixels, 3 pixels is ridge pixel, and the ridge pixels to their 8 in neighboring pixels to the pixel not adjacent be able to. The position of the feature point is represented by coordinate values (X t , Y t ) on the thinned binary fingerprint image B T of the end point Pe or the branch point P b . However X t is the horizontal coordinate values on thinning the binary fingerprint image B T, Y t is the vertical coordinate value of the thinned binary fingerprint image B T.

特徴点の方向θは、その特徴点における隆線の方向を表す。また特徴点の方向θは、図9に示すように、例えば細線化二値指紋画像Bの水平方向軸と時計回りの方向になす角で表される。特徴点が端点Pの場合、特徴点の方向θは、その端点Pと隣接する隆線画素を結んだ直線と、細線化二値指紋画像Bの水平方向軸とのなす角として求めることができる。また特徴点が分岐点Pの場合、分岐点Pと、分岐点Pから2画素の距離にある隆線画素との線分を求める(そのような線分は3本あるはずである)。次に、それぞれの線分同士のなす角を求める。そして、最もなす角が狭い2本の線分の2等分線を求める。その2等分線と細線化二値指紋画像Bの水平方向軸とのなす角を特徴点の方向θとすることができる。なお、特徴点の方向θの求め方は、上記に限られるものではなく、他の公知の方法を用いてもよい。 The direction θ t of the feature point represents the direction of the ridge at the feature point. The direction theta t of feature points, as shown in FIG. 9, represented by the angle formed, for example, in the horizontal axis and the clockwise direction of thinning the binary fingerprint image B T. If the feature point is the end point P e, the direction theta t of feature points, a straight line connecting the ridge pixels adjacent to its end point P e, as the angle between the horizontal axis of the thinning binary fingerprint image B T Can be sought. In the case the feature point is a branch point P b, and the branch point P b, the line segment determined (such segment with the ridge pixels at a distance of two pixels from the branch point P b should there three ). Next, the angle formed by each line segment is obtained. Then, a bisector of two line segments having the narrowest angle is obtained. The angle between the horizontal axis of the bisector and thinning the binary fingerprint image B T can be a direction theta t of the feature point. The method of obtaining the feature point direction θ t is not limited to the above, and other known methods may be used.

特徴点の信頼度Tは、その特徴点の存在、位置、方向の信頼性を示す値である。例えば、指紋画像では、局所的に見ると複数の隆線が略平行に並んでいる。そのため、複数の特徴点が含まれる局所的な領域を考えると、その領域内では、それぞれの特徴点の方向θは、ほぼ同じ方向となる。そこで、以下のように信頼度Tを設定することができる。まず、着目する特徴点を中心とした局所的な領域(例えば、32×32画素程度)を設定する。次に、その局所的な領域中に含まれる各特徴点の方向θの平均値θavを算出する。そして、その平均値θavと、着目特徴点の方向θとの差の絶対値を信頼度とする。
なお、抽出する特徴量は、上記のものに限られない。例えば、各特徴点間の位置関係、隣接する特徴点間の間に存在する隆線又は谷線の本数などを特徴量として抽出してもよい。
特徴抽出部30は、上記のように一つの細線化二値指紋画像Bから抽出した特徴点のそれぞれについて、その特徴点の情報を予め定められた形式にしたがってリストとして作成する。
The feature point reliability T is a value indicating the reliability of the existence, position, and direction of the feature point. For example, in a fingerprint image, a plurality of ridges are arranged substantially in parallel when viewed locally. Therefore, when considering a local region including a plurality of feature points, the direction θ t of each feature point is substantially the same in that region. Therefore, the reliability T can be set as follows. First, a local region (for example, about 32 × 32 pixels) around the feature point of interest is set. Next, an average value θ av of the direction θ t of each feature point included in the local region is calculated. Then, the absolute value of the difference between the average value θ av and the direction of the feature point of interest θ t is defined as the reliability.
Note that the feature quantity to be extracted is not limited to the above. For example, the positional relationship between each feature point, the number of ridges or valleys existing between adjacent feature points, and the like may be extracted as the feature amount.
Feature extractor 30 for each of the feature points extracted from one thinned binary fingerprint image B T as described above, to create a list in accordance with a predetermined format information of the feature point.

照合部31は、操作者の指紋画像から特徴抽出部30において抽出した入力特徴点リストFと、記憶部23から読み出した登録特徴点リストFとを照合する。照合の具体的な方法として、特徴量の類似度を算出する公知の方法、例えばマニューシャ・マッチング法を使用することができる。具体的には、まず、入力特徴点リストFに含まれている幾つかの特徴点について、登録特徴点リストFに含まれている特徴点のいずれかとの位置の差の平均が最小となるような、座標値の平行移動量Δd及び回転補正角Δθを求める。そして、入力特徴点リストFに含まれる各特徴点に対して、その平行移動量Δd及び回転補正角Δθを加えて、入力特徴点リストFと登録特徴点リストFとを位置合わせする。 The collation unit 31 collates the input feature point list F i extracted by the feature extraction unit 30 from the fingerprint image of the operator and the registered feature point list F r read from the storage unit 23. As a specific method of collation, a known method for calculating the similarity between feature quantities, for example, a minutia matching method can be used. Specifically, first, for some feature points included in the input feature point list F i , the average position difference with any one of the feature points included in the registered feature point list F r is the smallest. Thus, the coordinate value parallel movement amount Δd and rotation correction angle Δθ are obtained. Then, for each feature point included in the input feature point list F i, by adding the translation amount Δd and the rotational correction angle [Delta] [theta], to align the input feature point list F i and the registered feature point list F r .

次に、入力特徴点リストFに含まれる各特徴点について、登録特徴点リストFに含まれる各特徴点のうち、特徴点の種類が同じで、位置が最も近いものとの距離、方向の差の絶対値、信頼度に基づいて得点を算出する。この得点は、距離が近いほど高くなるように設定する。同様に、方向の差の絶対値が小さいほど、また信頼度が高いほど得点は高くなるように設定する。 Next, for each feature point included in the input feature point list F i , among the feature points included in the registered feature point list F r , the distance and direction from the feature point of the same type and the closest position The score is calculated based on the absolute value and the reliability of the difference. This score is set to be higher as the distance is shorter. Similarly, the score is set higher as the absolute value of the direction difference is smaller and the reliability is higher.

各特徴点についての得点が算出されると、照合部31は、その得点の合計を類似度Sとして算出する。そして、照合部31は、算出された類似度Sが予め定められた照合閾値Thdを超えていれば、認証に成功したと判定し(すなわち、操作者の指紋(入力指紋)は、登録されている指紋と一致する)、逆に算出された類似度Sが予め定められた照合閾値Thd以下であれば、認証に失敗したと判定する(すなわち、操作者の指紋は、登録されている指紋と一致しない)。 When the score for each feature point is calculated, the matching unit 31 calculates the total of the scores as the similarity S i . Then, the collation unit 31 determines that the authentication is successful if the calculated similarity S i exceeds a predetermined collation threshold Thd V (that is, the operator's fingerprint (input fingerprint) is registered). On the contrary, if the calculated similarity S i is equal to or smaller than a predetermined collation threshold Thd V , it is determined that the authentication has failed (that is, the operator's fingerprint is registered). Does not match the fingerprint).

出力部32は、指紋認証装置2と外部の機器(例えば、電気錠の施解錠制御装置)を接続し、信号の入出力を行うインターフェースであり、イーサネット(登録商標)、USB、SCSI、RS−232Cなどの規格に準拠した通信ポート、電子回路及びドライバソフトウェアなどで構成される。
出力部32は、処理部24の照合結果を示す信号などを外部機器に出力する。
The output unit 32 is an interface for connecting the fingerprint authentication device 2 to an external device (for example, an electric lock locking / unlocking control device) and inputting / outputting signals, and includes Ethernet (registered trademark), USB, SCSI, RS- It is composed of communication ports, electronic circuits, driver software, and the like that comply with standards such as 232C.
The output unit 32 outputs a signal indicating the verification result of the processing unit 24 to an external device.

次に、本発明を適用した第2の実施形態である指紋認証装置2の動作を説明する。
図10は、指紋認証装置2における、指紋認証の動作を示すフローチャートである。なお、以下に説明する指紋認証装置2の動作は、処理部24に読み込まれたプログラムにしたがって、処理部24の制御部25により実行される。
Next, the operation of the fingerprint authentication device 2 according to the second embodiment to which the present invention is applied will be described.
FIG. 10 is a flowchart showing the fingerprint authentication operation in the fingerprint authentication apparatus 2. The operation of the fingerprint authentication device 2 described below is executed by the control unit 25 of the processing unit 24 in accordance with a program read into the processing unit 24.

まず、指紋認証装置2は、例えば図示しない近赤外線センサなどにより、操作者の接近を検知すると、所定のガイダンスを操作・表示部21に表示し、操作者にそのガイダンスにしたがって指紋認証作業を行うよう促すとともに、指紋認証動作を開始する。   First, when the fingerprint authentication apparatus 2 detects the approach of the operator by using, for example, a near infrared sensor (not shown), a predetermined guidance is displayed on the operation / display unit 21, and the fingerprint authentication work is performed on the operator according to the guidance. At the same time, the fingerprint authentication operation is started.

最初に、指紋認証装置2は、操作・表示部21から操作者の入力識別番号INを取得する(ステップS201)。なお、操作者が識別番号INを入力する前に、指紋入力部22の載置センサが指を検知した場合には、指紋認証装置2は、操作・表示部21を通じて識別番号の入力を促すメッセージを表示する。次に、指紋認証装置2は、取得した入力識別番号INが記憶部23に登録されているか否か検索する(ステップS202)。入力識別番号INが記憶部23に登録されている場合、指紋認証装置2は、操作者の指紋画像を取得するために、指を指紋入力部22の所定位置に置くように操作・表示部21を通じて操作者に対するガイダンスを行う(ステップS203)。一方、ステップS202において、取得した入力識別番号INが登録されていなければ、指紋認証装置2は、操作・表示部21を通じて識別番号未登録のエラーメッセージを表示する(ステップS204)。そして、制御を最初に戻す。   First, the fingerprint authentication device 2 acquires the operator's input identification number IN from the operation / display unit 21 (step S201). If the placement sensor of the fingerprint input unit 22 detects a finger before the operator inputs the identification number IN, the fingerprint authentication device 2 prompts the operator to input the identification number through the operation / display unit 21. Is displayed. Next, the fingerprint authentication device 2 searches whether or not the acquired input identification number IN is registered in the storage unit 23 (step S202). When the input identification number IN is registered in the storage unit 23, the fingerprint authentication apparatus 2 operates the operation / display unit 21 so that the finger is placed at a predetermined position of the fingerprint input unit 22 in order to obtain a fingerprint image of the operator. Guidance to the operator is performed through (step S203). On the other hand, if the acquired input identification number IN is not registered in step S202, the fingerprint authentication device 2 displays an error message in which the identification number is not registered through the operation / display unit 21 (step S204). Then, control is returned to the beginning.

ステップS203の後、指紋入力部22の載置センサが指を検知すると指紋入力部22は操作者の多値指紋画像Mを取得する(ステップS205)。多値指紋画像Mを取得すると、処理部24の画像補正部26は、その多値指紋画像Mに対するムラ補正を行う(ステップS206)。その後、処理部24の画像補正部26は、二値指紋画像Bを生成する(ステップS207)。なお、二値指紋画像Bの生成手順は、上記の図6及び図7に示す指紋画像生成装置1の動作フローと同様である。その際、上記のように画像補正部26に含まれる指紋二値化部28が、多値指紋画像M中の隆線領域と谷線領域を区別するように二値化し、特に汗腺孔領域を隆線領域とするように二値化する。二値指紋画像Bが生成されると、画像補正部26の細線化部29は、隆線領域が細線化された細線化二値指紋画像Bを生成する(ステップS208)。 After step S203, when the placement sensor of the fingerprint input unit 22 detects a finger, the fingerprint input unit 22 acquires a multi-value fingerprint image M of the operator (step S205). When the multi-value fingerprint image M is acquired, the image correction unit 26 of the processing unit 24 performs unevenness correction on the multi-value fingerprint image M (step S206). Thereafter, the image correction unit 26 of the processing unit 24 generates a binary fingerprint image B (step S207). The procedure for generating the binary fingerprint image B is the same as the operation flow of the fingerprint image generating apparatus 1 shown in FIGS. At that time, as described above, the fingerprint binarization unit 28 included in the image correction unit 26 binarizes so as to distinguish the ridge region and the valley region in the multi-value fingerprint image M. It binarizes so that it may become a ridge area | region. When the binary fingerprint image B is generated, thinning unit 29 of the image correcting unit 26, the ridge region to generate thinned thinned binary fingerprint image B T (step S208).

ステップS208において、細線化二値指紋画像Bが生成されると、処理部24の特徴抽出部30は、その細線化二値指紋画像Bから隆線領域の端点P、分岐点Pなどの特徴点を抽出し、入力特徴点リストFを作成する(ステップS209)。そして、入力特徴点リストFが作成されると、処理部24は、記憶部23から入力識別番号INに関連付けられた登録特徴点リストFを読み出し、照合部31で入力特徴点リストFと登録特徴点リストFの類似度Sを算出する(ステップS210)。 In step S208, the thinning the binary fingerprint image B T is generated, the feature extraction unit 30 of the processing unit 24, the end point P e of ridge region from the thinning binary fingerprint image B T, the branch point P b Are extracted to create an input feature point list F i (step S209). When the input feature point list F i is created, the processing unit 24 reads the registered feature point list F r associated with the input identification number IN from the storage unit 23, and the matching unit 31 inputs the input feature point list F i. And the similarity S i of the registered feature point list F r is calculated (step S210).

そして照合部31は、ステップS210において算出された類似度Sと所定の照合閾値Thdを比較する(ステップS211)。ステップS211において、類似度Sが照合閾値Thd以下の場合、処理部24は、認証に失敗したと判定する。そして指紋認証装置2は、操作・表示部21に認証に失敗したことを示すメッセージを表示する(ステップS212)。そして、再度操作者の指紋画像を取得するために、制御をステップS203の前に戻す。この後、しばらく経っても指の載置を検出できないときは、処理を終了させて待機状態に戻る。 Then, the collation unit 31 compares the similarity S i calculated in step S210 with a predetermined collation threshold Thd V (step S211). In step S211, when the similarity S i is equal to or smaller than the matching threshold Thd V , the processing unit 24 determines that the authentication has failed. Then, the fingerprint authentication device 2 displays a message indicating that the authentication has failed on the operation / display unit 21 (step S212). Then, in order to acquire the operator's fingerprint image again, the control is returned to before step S203. Thereafter, if the placement of the finger cannot be detected after a while, the process is terminated and the process returns to the standby state.

一方、類似度Sが照合閾値Thdよりも大きい場合、処理部24の照合部31は、認証に成功したと判定する。そして指紋認証装置2は、操作・表示部21に認証に成功したことを示すメッセージを表示するとともに、必要に応じて照合結果を示す信号を出力部32を通じて外部機器に送信する(ステップS213)。そして指紋認証装置2は、動作を終了する。 On the other hand, when the similarity S i is greater than the verification threshold Thd V , the verification unit 31 of the processing unit 24 determines that the authentication is successful. Then, the fingerprint authentication device 2 displays a message indicating that the authentication has been successful on the operation / display unit 21 and transmits a signal indicating the verification result to the external device through the output unit 32 as necessary (step S213). Then, the fingerprint authentication device 2 ends the operation.

なお、所定回数連続して認証に失敗した場合、指紋認証装置2は、操作・表示部21を通じて操作者に警告メッセージを表示するようにしてもよい。さらに指紋認証装置2は、そのような場合、出力部32を通じて、監視センタ(図示せず)などに指紋認証装置2自身の識別情報及び警告情報を通知するようにしてもよい。   If the authentication fails continuously for a predetermined number of times, the fingerprint authentication device 2 may display a warning message to the operator through the operation / display unit 21. Further, in such a case, the fingerprint authentication device 2 may notify the monitoring center (not shown) or the like of the identification information and warning information of the fingerprint authentication device 2 itself through the output unit 32.

以上説明してきたように、本発明を適用した第2の実施形態である指紋認証装置2は、隆線領域上に存在する汗腺孔領域を正確に隆線領域に含めるように二値化した二値指紋画像Bを生成し、その二値指紋画像Bを細線化した細線化二値指紋画像Bに基づいて特徴点の抽出を行うので、誤って抽出される擬似特徴点の数を減らすことができる。また、擬似特徴点の数が少ないため、高い認証精度を達成することができる。 As described above, the fingerprint authentication device 2 according to the second embodiment to which the present invention is applied is binarized so that the sweat pore region existing on the ridge region is accurately included in the ridge region. generate values fingerprint image B, since the extraction of feature points based on the binary fingerprint image B in thinning the thinned binary fingerprint image B T, reducing the number of pseudo feature points are erroneously extracted Can do. In addition, since the number of pseudo feature points is small, high authentication accuracy can be achieved.

なお、上記の実施形態では、指紋の隆線領域は画素値が低く(若しくは黒く)、指紋の谷線領域は画素値が高く(若しくは白く)表現されることとしたが、指紋センサとして光路分離法光学式を使用した場合のように、指紋の隆線領域は画素値が高く(若しくは白く)、指紋の谷線領域は画素値が低く(若しくは黒く)表現される場合でも本発明を適用することができる。この場合、上記の説明において画素値の大小を逆にする(例えば、〜以上という表現は〜以下と置き換える)ことで同様に取り扱うことができる。   In the above-described embodiment, the ridge region of the fingerprint has a low pixel value (or black) and the valley region of the fingerprint has a high (or white) pixel value. The present invention is applied even when the fingerprint ridge region has a high pixel value (or white) and the fingerprint valley region has a low pixel value (or black), as in the case of using the optical method. be able to. In this case, in the above description, the pixel values can be handled in the same manner by reversing the magnitude of the pixel values (for example, the expression “˜” is replaced with “˜”).

また、上記の実施形態では、指紋の照合を特徴点ベースの類似度に基づいて判定したが、本発明の指紋画像生成装置は、別の方法で指紋の照合を行う場合にも適用することができる。例えば、指紋の照合を指紋画像同士のパターンマッチングに基づいて行う場合にも本発明の指紋画像生成装置を適用することができる。この場合、入力指紋画像から本発明の指紋画像生成装置を適用して隆線と谷線に分離した二値画像を生成し、生成した二値画像を、予め登録された者の二値指紋画像とパターンマッチングを行い、一致度が所定の閾値を超えれば認証に成功したと判定することができる。
以上のように、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。
Further, in the above embodiment, the fingerprint collation is determined based on the feature point-based similarity, but the fingerprint image generation apparatus of the present invention can also be applied when performing fingerprint collation by another method. it can. For example, the fingerprint image generation apparatus of the present invention can be applied even when fingerprint matching is performed based on pattern matching between fingerprint images. In this case, by applying the fingerprint image generation device of the present invention from the input fingerprint image, a binary image separated into ridges and valleys is generated, and the generated binary image is used as a binary fingerprint image of a person registered in advance. If the degree of coincidence exceeds a predetermined threshold, it can be determined that the authentication is successful.
As described above, various modifications can be made within the scope of the present invention according to the embodiment to be implemented.

(a)は、指紋画像を二値化した二値化画像の一部を概略的に示す図であり、(b)は、(a)の二値化画像に対して細線化処理を行った細線化画像を概略的に示す図である。(A) is a figure which shows roughly a part of the binarized image which binarized the fingerprint image, (b) performed the thinning process with respect to the binarized image of (a) It is a figure which shows a thin line image roughly. 本発明を適用した第1の実施形態である指紋画像生成装置の機能ブロック図である。1 is a functional block diagram of a fingerprint image generation apparatus according to a first embodiment to which the present invention is applied. (a)は多値指紋画像の一部領域の概略を示す図であり、(b)は(a)のA−A’における、隆線と谷線を横切る方向の画素値プロファイルの概略を示す図である。(A) is a figure which shows the outline of the one part area | region of a multi-value fingerprint image, (b) shows the outline of the pixel value profile of the direction which crosses a ridge and a valley line in AA 'of (a). FIG. (a)は、多値指紋画像の隆線領域とほぼ一致するように局所領域を設定した場合の様子を示す図であり、(b)は(a)のB−B’における局所領域の画素値プロファイルの概略を示す図である。(A) is a figure which shows the mode at the time of setting a local area | region so that it may correspond with the ridge area | region of a multi-value fingerprint image, (b) is a pixel of the local area | region in BB 'of (a). It is a figure which shows the outline of a value profile. (a)は、多値指紋画像の谷線領域とほぼ一致するように局所領域を設定した場合の様子を示す図であり、(b)は(a)のC−C’における局所領域の画素値プロファイルの概略を示す図である。(A) is a figure which shows a mode when a local area | region is set so that it may correspond with the valley line area | region of a multi-value fingerprint image, (b) is a pixel of the local area | region in CC 'of (a). It is a figure which shows the outline of a value profile. 本発明を適用した第1の実施形態である指紋画像生成装置における、細線化二値画像生成の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of thinned binary image generation in the fingerprint image generation apparatus which is 1st Embodiment to which this invention is applied. 本発明を適用した第1の実施形態である指紋画像生成装置における、細線化二値画像生成の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of thinned binary image generation in the fingerprint image generation apparatus which is 1st Embodiment to which this invention is applied. 本発明を適用した第2の実施形態である指紋認証装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the fingerprint authentication device which is the second embodiment to which the present invention is applied. 細線化された指紋画像における特徴点の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the feature point in the thinned fingerprint image. 本発明を適用した第2の実施形態である指紋認証装置における、指紋認証の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of fingerprint authentication in the fingerprint authentication apparatus which is 2nd Embodiment to which this invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

1 指紋画像生成装置
11 画像入出力部
12 画像生成部
13 基準値設定手段
14 局所領域設定手段
15 隆線候補領域判定手段
16 閾値設定手段
17 二値化手段
2 指紋認証装置
21 操作・表示部
22 指紋入力部
23 記憶部
24 処理部
25 制御部
26 画像補正部
27 ムラ補正部
28 指紋二値化部
29 細線化部
30 特徴抽出部
31 照合部
32 出力部
100 隆線領域
110 谷線領域
120、130 汗腺孔領域
140 隆線領域
150、160 擬似特徴点
300 谷線領域
310 隆線領域
320 汗腺孔領域
900、910 特徴点(端点)
920 特徴点(分岐点)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fingerprint image generation apparatus 11 Image input / output part 12 Image generation part 13 Reference value setting means 14 Local area setting means 15 Ridge line candidate area determination means 16 Threshold setting means 17 Binarization means 2 Fingerprint authentication apparatus 21 Operation / display part 22 Fingerprint input unit 23 Storage unit 24 Processing unit 25 Control unit 26 Image correction unit 27 Unevenness correction unit 28 Fingerprint binarization unit 29 Thinning unit 30 Feature extraction unit 31 Verification unit 32 Output unit 100 Ridge region 110 Valley region 120, 130 Sweat Gland Hole Area 140 Ridge Area 150, 160 Pseudo Feature Point 300 Valley Line Area 310 Ridge Line Area 320 Sweat Gland Hole Area 900, 910 Feature Point (End Point)
920 feature point (branch point)

Claims (7)

指紋の凹凸が多値で表された多値指紋画像から隆線領域を表す隆線画素値と谷線領域を表す谷線画素値との二値で表された二値指紋画像を生成する指紋画像生成装置であって、
前記多値指紋画像の全体領域内に局所領域を設定する局所領域設定手段と、
前記局所領域に含まれる画素の値の平均画素値または中央値である局所代表値と前記隆線領域を判別するために前記全体領域に対して設定された基準値とを比較して、前記局所領域が、前記局所代表値が前記基準値よりも前記多値指紋画像における隆線の画素値に近い隆線候補領域であるか否かを判定する隆線候補領域判定手段と、
前記隆線候補領域と判定された局所領域に対する第1の二値化閾値を、前記隆線候補領域でないと判定された局所領域に対する第2の二値化閾値よりも前記多値指紋画像における谷線の画素値に近い値に設定する閾値設定手段と、
前記局所領域に含まれる画素を前記第1又は第2の二値化閾値にて二値化する二値化手段と、
を備えることを特徴とする指紋画像生成装置。
A fingerprint that generates a binary fingerprint image represented by binary values of a ridge pixel value that represents a ridge region and a valley pixel value that represents a valley region from a multi-value fingerprint image in which the unevenness of the fingerprint is represented in multiple values An image generation device,
Local area setting means for setting a local area within the entire area of the multi-value fingerprint image;
A local representative value which is an average pixel value or a median value of pixels included in the local region is compared with a reference value set for the entire region in order to determine the ridge region, and the local value A ridge candidate area determination means for determining whether the area is a ridge candidate area whose local representative value is closer to the pixel value of the ridge in the multi-value fingerprint image than the reference value ;
Valley in the first secondary value of the threshold, the ridge line candidate area is not determined as the second binarizing the multivalue fingerprint image than the threshold value for the local area to the local region determined as the ridge line candidate region Threshold setting means for setting a value close to the pixel value of the line ;
Binarization means for binarizing pixels included in the local region with the first or second binarization threshold;
A fingerprint image generating apparatus comprising:
前記局所領域設定手段は、前記多値指紋画像の着目画素を含む所定範囲を該着目画素に対する局所領域として設定する、請求項1に記載の指紋画像生成装置。   The fingerprint image generation apparatus according to claim 1, wherein the local region setting unit sets a predetermined range including a target pixel of the multi-value fingerprint image as a local region for the target pixel. 前記基準値は、前記多値指紋画像の全体領域の平均画素値である、請求項1または2に記載の指紋画像生成装置。 The reference value, the is an average pixel value of the entire area of the multi-level fingerprint image, the fingerprint image generating apparatus according to claim 1 or 2. 前記閾値設定手段は、前記第1の二値化閾値を、前記基準値よりも前記多値指紋画像における谷線の画素値に近い値に設定する、請求項1〜の何れか一項に記載の指紋画像生成装置。 Said threshold setting means, said first binarization threshold, than the reference value set to a value close to the pixel value of the valley line in the multilevel fingerprint image, to any one of claims 1 to 3 The fingerprint image generating apparatus described. 前記多値指紋画像は、指紋の凹部を高画素値、凸部を低画素値で表現するものであり、前記閾値設定手段は、前記第1の二値化閾値を前記基準値より高画素値に設定する、請求項に記載の指紋画像生成装置。 The multi-value fingerprint image expresses a concave portion of a fingerprint with a high pixel value and a convex portion with a low pixel value, and the threshold setting means sets the first binarization threshold to a pixel value higher than the reference value. The fingerprint image generation device according to claim 4 , wherein 前記閾値設定手段は、前記隆線候補領域と判定された局所領域の局所代表値が前記基準値より低いほど、前記第1の二値化閾値を高画素値に設定する、請求項に記載の指紋画像生成装置。 Said threshold setting means, the more the local representative value of the ridge line candidate area determined to be local region is lower than the reference value, setting the first binarization threshold to a high pixel value, according to claim 5 Fingerprint image generator. 前記閾値設定手段は、前記基準値と前記局所代表値との差分値を求め、該差分値と該基準値とを加算した値を前記第1の二値化閾値に設定する、請求項に記載の指紋画像生成装置。 It said threshold setting means calculates a difference value between the local representative value with the reference value, a value obtained by adding the said difference values and the reference value in the first binarization threshold, in Claim 5 The fingerprint image generating apparatus described.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11749017B2 (en) 2019-05-28 2023-09-05 Nec Corporation Information processing apparatus, information processing method, and storage medium
US11816921B2 (en) 2019-05-28 2023-11-14 Nec Corporation Drawing quasi-ridge line based on sweat gland pore information

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108694365B (en) * 2017-04-12 2022-11-15 江西欧迈斯微电子有限公司 Image acquisition method and terminal

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2859681B2 (en) * 1990-03-20 1999-02-17 富士通株式会社 Fingerprint data binarization method
JP3647885B2 (en) * 1993-05-07 2005-05-18 日本電信電話株式会社 Image processing device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11749017B2 (en) 2019-05-28 2023-09-05 Nec Corporation Information processing apparatus, information processing method, and storage medium
US11816921B2 (en) 2019-05-28 2023-11-14 Nec Corporation Drawing quasi-ridge line based on sweat gland pore information

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