JP5761353B2 - 隆線方向抽出装置、隆線方向抽出方法、隆線方向抽出プログラム - Google Patents

Description

本発明は、指紋画像に含まれる指紋隆線に基づき指紋照合を行う指紋照合システムに関し、指紋画像における指紋隆線の方向を抽出する隆線方向抽出装置等に関する。

入力された指紋画像と予め記憶された指紋データとの照合を行う場合、指紋照合装置では、一般に、指紋画像における指紋隆線の方向を示す指紋隆線方向を抽出し、これに基づき指紋照合処理が行われる。指紋画像内に含まれる隆線の方向性を正確に抽出することにより、指紋照合処理の精度が向上する。このため、隆線方向を抽出するための装置や方法が開示されている。

この関連技術として、縞模様のある画像においては縞と同一方向（縞線に沿った方向）では画素の濃淡の変動が小さく縞と直交する方向で画素の濃淡の変動が大きいということを利用して、画像内の予め定められた複数の量子化方向に対して濃淡の変動量の極値を求め、この極値から縞（縞線）の方向、つまり隆線の方向を決定する隆線方向決定装置が知られている（特許文献１）。また、この関連技術として、隆線方向を定める画素において、勾配ベクトルを算出して隆線方向を決定する装置が知られている（特許文献２）。

尚、隆線方向抽出においては、計算量削減のため、全画素で隆線方向を計算するのではなく、８×８画素程度の小領域（ゾーン）単位で隆線方向の抽出を行うのが一般的である。
上記関連技術においては、隆線方向は局所的に抽出されている。ここでいう「局所的」とは、注目画素の近傍の画素群濃度のみを用いて隆線方向を決定しているということであり、指紋全体の隆線方向との整合性は考慮されていない。

また、上記特許文献２では、隆線方向が画像内の比較的広い領域で安定している領域を方向安定領域、中心点や三角州の近傍領域のように方向が急激に変化する領域を方向変動領域とする。また、画像内における皺やかすれなどのノイズの影響が小さく、隆線方向抽出が容易な領域を高確信度領域、皺やかすれなどのノイズの影響が大きく隆線方向抽出が困難な領域を低確信度領域としている。

このため、上記特許文献１，２では、近傍画素群のみの濃度変化を利用して局所的に抽出されるため、皺や傷の影響で誤った方向が抽出されやすいという不都合がある。また、指紋画像における中心点（ｃｏｒｅ）近傍や三角州（ｄｅｌｔａ）近傍という隆線曲率が大きい領域では正しい隆線方向を抽出できないという不都合が生じ得る。
これに対する関連技術として、誤って抽出された隆線方向を修正するために、隆線方向パタンの平滑化を行う手法が知られている（特許文献３）。

また、この関連技術として、隆線方向を定める局所領域において二次元フーリエ変換を施し、その結果として得られたフーリエ変換面のピークを解析し、複数の方向候補（複数のピーク）があれば、近傍領域の方向との矛盾が小さくなる方向をエネルギー最小化法で決定する手法が開示されている。また、方向安定領域と方向変動領域で、エネルギー最小化法の評価方式を適応させることで、適応可能な範囲を拡大する手法も開示されている（特許文献４，５）。

更に、この関連技術として、ある時点で決定された隆線方向を用いて、その近傍領域の方向確信度を補正し、補正された方向確信度を再評価して近傍領域の隆線方向を決定する手法が開示されている（特許文献６）。
この特許文献６では、方向確信度を再評価する処理を繰り返すこと（方向伝播処理）により、方向変動領域においても矛盾の少ない隆線方向の抽出を行っている。

特開昭５２−９７２９８号公報 特開平８−７０９７号公報 特開平５−１８１９５６号公報 特開２００２−２８８６４１号公報 特開２００２−２８８６７２号公報 特開２００７−６５９００号公報

しかしながら、上記特許文献３に記載の隆線方向の平滑化処理では、隆線方向抽出処理で局所的に抽出された隆線方向やその方向確信度データに依存しているため、抽出された隆線方向やその方向確信度データの精度が低い場合には平滑化後の隆線方向においてもその精度が低下してしまうといった不都合がある。

例えば、指紋画像内の皺などのノイズの影響で画像内の広範囲に及ぶ領域で誤った隆線方向を抽出されると、平滑化処理で正しく修正することはできず、更には、隆線曲率が大きいため隆線方向が急激に変化している中心点や三角州近傍の領域においては平滑化処理により抽出された隆線方向を適正化（修正）することはできないという不都合がある。

また、上記特許文献４，５に記載の関連技術では、方向安定領域では効果が高いものの、方向変動領域では効果に限界があり誤った隆線方向が抽出されてしまうという不都合がある。これは、エネルギー最小化法を方向変動領域に適応するには限界があるためと考えられる。
例えば、図４の指紋画像に対して、特許文献４や特許文献５に開示された手法により、抽出した隆線方向データを元の指紋画像に重ねた場合、図１６に示すように、楕円状の破線内領域内における隆線方向は誤って抽出されてしまう。この波線領域は、指紋画像における方向変動領域である中心（ｃｏｒｅ）状部を含む領域である。

また、上記特許文献６に記載の関連技術では、方向変動領域では正しい隆線方向を抽出する効果が高いものの、低確信度領域では効果に限界があり、誤った隆線方向が抽出されてしまうという不都合がある。
これは、顕著な皺やかすれのノイズがある画像では、そのノイズ方向の確信度が隆線方向の確信度に比べて非常に高いため、確信度補正だけでは、正しい隆線方向を決定する（特定する）ことができないためである。

例えば、図１７は、図４の画像に対して、上記特許文献６に開示された技術を利用して抽出した隆線方向データを指紋画像に重ねて表示したものである。
図１７では、楕円状の破線領域内で抽出された隆線方向は誤って抽出（誤抽出）された隆線方向が含まれていることが示されている。この波線領域内では、皺のノイズが顕著であるため、正しく隆線方向を正しく抽出されたことを示す確信度が非常に低く、このため、確信度補正では有効に矯正することができないという不都合がある。

［発明の目的］
本発明は、上記関連技術の有する不都合を改善し、指紋画像における隆線方向を隆線形状に関わらず正確に抽出し得る隆線方向抽出装置、隆線方向抽出方法、および隆線方向抽出プログラムを提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る隆線方向抽出装置は、指紋画像内の隆線の形状を解析し前記隆線の傾き方向を示す隆線方向の抽出を行う隆線方向抽出部を備えている。
そして、前記隆線方向抽出部は、前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、共に当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出する隆線方向決定手段と、前記方向確信度が一定値以上である前記領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定する高確信度領域設定手段と、前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成する低確信度領域濃度値変換手段と、前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成する合成画像生成手段とを有する。
又、隆線方向決定手段が、前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出する副方向決定機能を有する。
前記隆線方向抽出部は、更に、前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する高確信度領域拡張手段とを備えたことを特徴としている。

また、本発明にかかる隆線方向抽出方法は、指紋画像内の隆線の形状の解析を行う隆線方向抽出部を備えた隆線方向抽出装置にあって、前記隆線の傾き方向である隆線方向の抽出を行う隆線方向抽出方法に関するものであり、前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出し、前記方向確信度が一定値以上である前記領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定し、前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成し、前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成し、前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出し、前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する構成とし、前記各動作工程を前記隆線方向抽出部が実行することを特徴としている。

又、本発明にかかる隆線方向抽出プログラムは、コンピュータに、指紋画像内の隆線の形状の解析を行わせる隆線方向抽出プログラムであって、前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定する共に当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出する隆線方向決定機能と、前記方向確信度が一定値以上である前記領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定する高確信度領域設定機能と、前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成する低確信度領域濃度値変換機能と、前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成する合成画像生成機能と、前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出する副方向決定機能と、前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する高確信度領域拡張機能とをコンピュータに実現させるようにしたことを特徴としている。

本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、指紋画像における低確信度領域内で予め決定された隆線方向を指紋画像における主方向と合成画像における副方向とに基づき算出される方向確信度が高まるように補正する構成を備えたことにより、指紋画像における隆線方向を隆線形状に関わらず正確に抽出し得る隆線方向抽出装置、隆線方向抽出方法、および隆線方向抽出プログラムを提供することができる。

本実施形態にかかる特徴点抽出装置の一例を示すブロック図である。 図１に開示した特徴点抽出装置に含まれる隆線方向抽出部の内部構成を示す概略ブロック図である。 図２に開示した隆線方向抽出部における動作処理ステップを示すフローチャートである。 図１に開示した特徴点抽出装置における隆線方向抽出の対象である指紋画像の一例を示す説明図である。 図２に開示した隆線方向抽出部で利用される１６分割した方向パタンの一例を示す説明図である。 、図６（Ａ）は、抽出した隆線方向を図４指紋画像に重ねて表示した説明図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）における方向データの方向確信度を濃淡表示により示した説明図である。 図７（Ａ）は、図６（Ａ）でノイズが顕在化している領域を拡大表示した説明図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に対応する指紋画像における領域を示す説明図である。 図２に開示した隆線方向抽出部で高確信度領域として決定された初期領域の隆線方向を示す説明図である。 図９（Ａ）は、低確信度領域内で決定された隆線方向を示す説明図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に対して平滑化処理を行うことにより導出された低確信度領域における隆線方向を示す説明図である。 図１０（Ａ）は、図９（Ａ）に示す平滑化処理前の隆線方向を用いて濃度成分除去を行った結果を示す説明図である。図１０（Ｂ）は、図９（Ｂ）に示す平滑化処理後の画像に対して濃度成分除去処理を行った結果を示す説明図である。 図１１（Ａ）は、図１０（Ａ）の画像を用いて合成処理を行った結果を示す説明図である。図１１（Ｂ）は、図１０（Ｂ）を用いて合成処理を行った結果を示す説明図である。 図１２（Ａ）は、図１１（Ｂ）の合成画像を用いて副方向抽出画像から抽出された隆線方向を示す説明図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に示された副方向の方向確信度を示す説明図である。 図２に開示した隆線方向抽出部における拡張処理によって伝播拡張された領域の隆線方向を示す説明図である。 図１４（Ａ）は、指紋画像に対して再帰的（２回目）に伝播拡張処理が行われた結果を示す説明図である。図１４（Ｂ）は、指紋画像に対して再帰的（３回目）に伝播拡張処理が行われた結果を示す説明図である。 図１に開示した特徴点抽出装置における隆線抽出手段で隆線強調された指紋画像の一例を示す説明図である。 関連技術により指紋画像から隆線方向の抽出を行った結果を示す説明図である。 関連技術により指紋画像から隆線方向の抽出を行った結果を示す説明図である。

［実施形態］
次に、本発明の実施形態について、その基本的構成内容を説明する。

本実施形態である特徴点抽出装置（隆線方向抽出装置）１０は、図１に示すように、センサやスキャナを用いて読み込まれた指紋（または掌紋）の画像をディジタル化して入力する画像入力手段１１と、画像入力手段１１から入力された指紋画像に含まれる隆線の方向を抽出する隆線方向抽出部１２と、この隆線方向抽出部１２で抽出された方向データを用いて指紋画像から指紋隆線を抽出する処理を行う隆線抽出部１３と、上記抽出された隆線から特徴点の位置を抽出する特徴点抽出部１４と、抽出された特徴点の位置に基づき各特徴点に係る情報を出力する特徴点出力部１５を備えた構成を有する。
尚、画像入力手段１１は、指紋画像を予めディジタル化した指紋画像ファイルを隆線方向抽出部１２に入力する設定であってもよい。

以下、ここで、本願に係る特徴を備えた隆線方向抽出部１２の内部構成について、図２のブロック図に基づいて詳説する。

隆線方向抽出部１２は、図２に示すように、指紋画像に含まれる隆線上に設定した対象領域における隆線方向を決定する隆線方向決定手段２３と、隆線方向決定手段２３で決定された隆線方向の正確性が一定値より高いと判別される領域を決定する高確信度初期領域方向決定手段２４と、入力された画像（指紋画像）における上記高確信度領域以外の領域である低確信度領域を特定し、この低確信度領域における隆線方向を決定する低確信度領域方向決定手段２５と、決定された低確信度領域内の隆線方向に沿って指紋画像における画素濃度値の変換を行う方向利用画像強調手段２６と、高確信度領域および低確信度領域の合成処理を行い、この合成画像における隆線方向を抽出する副方向抽出用画像合成手段２７と、上記抽出された隆線方向に基づき高確信度領域に近接する低確信度領域における方向を補正することにより高確信度領域を拡張する処理を行う伝搬領域方向決定手段２８を備えた構成を有する。

また、隆線方向抽出部１２は、更に、当該隆線方向抽出部１２を構成する上記各手段相互間で行われるデータおよびメッセージの授受の制御を行うデータ処理制御手段２１と、上記各手段で算出された画像や方向データを一時的に格納するデータ記憶手段２２を備えている。
データ記憶手段２２は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）により構成され、隆線方向抽出部１２を構成する各手段による処理作業領域として使用されるものとする。また、このデータ記憶手段２２は、画像入力手段１１および隆線抽出部１３と隆線方向抽出部１２との相互間で授受が行われるデータ（指紋画像など）を格納するためにも利用される。

ここで、図４に方向抽出の対象である入力画像（指紋画像）の一例を示す。この図４では、指紋領域内に皺が顕在化している。このため、この指紋画像における正しい隆線方向を抽出するのを妨げてしまっている。

尚、上記入力画像としての指紋画像は、米国Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙで標準化されたＡＮＳＩ／ＮＩＳＴ−ＩＴＬ−１−２０００ Ｄａｔａ Ｆｏｒｍａｔ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ ｏｆ Ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ， Ｆａｃｉａｌ， ＆ Ｔａｔｔｏｏ（ＳＭＴ） Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎに従って、５００ｄｐｉの解像度でディジタル化されている。

尚、この標準化ドキュメントは、２０１１年７月現在、以下のＵＲＬ（Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｌｏｃａｔｏｒ）からダウンロード可能である。
ｆｔｐ：／／ｓｅｑｕｏｙａｈ．ｎｉｓｔ．ｇｏｖ／ｐｕｂ／ｎｉｓｔ＿ｉｎｔｅｒｎａｌ＿ｒｅｐｏｒｔｓ／ｓｐ５００‐２４５‐ａ１６．ｐｄｆ

上記標準にしたがって生成された指紋画像では、この指紋画像を構成する各画素は０から２５５までの２５６階調の濃度値のいずれかを持つ。また、上記標準による輝度基準では、濃度値が大きいほど輝度が大きい（明るい）ことを示す。

尚、以下の説明においては、濃度値が大きいほど濃度が大きい（濃い）ことを示すものとする。従って、濃度が大きい（濃い）隆線部を構成する画素の濃度値は最大値である２５５に近く、濃度が小さい（薄い）紙地や隆線溝部を構成する画素の濃度値は最小値である０に近い。ここで、隆線溝は、隣り合う二つの隆線に挟まれた帯状の部分を示すものとする。

隆線方向抽出部１２の一部を成す前記隆線方向決定手段２３は、隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより隆線方向を決定する隆線方向決定機能と、隆線の方向（以下、単に「方向」という）と方向確信度を抽出する隆線方向導出機能を備えている。
ここで、隆線方向決定手段２３は、指紋画像上に設定した一定領域内に含まれた異なる隆線方向における相互の関係に基づき、抽出された各方向の正確性を示す方向確信度を決定する機能を備えている。
換言すると、この隆線方向決定手段２３は、前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、共に当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出する隆線方向決定する機能を備えている。

尚、上記方向手法としては、この場合、隆線方向とその方向確信度については、例えば、特開昭５２−９７２９８号公報に開示されているように、予め指定された各方向の濃度差分を評価して決定してもよい。

ここで、隆線方向として抽出された方向は、隆線方向の１６個ある候補方向（１６方向）の中で最も確信度の高い方向であるものとする。本実施形態では、この方向を主方向と定義する。

隆線方向は、例えば、図５に示すように、１６方向に量子化されてコード化される。ここでは、水平方向（０）を基準に反時計回りにπ／１６ラジアンずつ加算された１６（１〜１６）段階の方向で隆線方向を示すようにしている。
ここで、隆線方向とは、指紋画像内における隆線（曲線や直線）の「方向」、つまり、画像内における、「向きを持った隆線の傾き」を示すものとする。

また、本実施形態では、隆線方向は、指紋画像内の各画素（ｘ，ｙ）毎に（つまり、１画素単位で）定義するものとする。尚、指紋画像を４×４画素や８×８画素等の一定ゾーン（ブロック）に分割し、各ブロック単位で隆線方向を定義する設定であってもよい。

また、抽出された隆線方向を図示する場合は、見やすいように水平方向および垂直方向ともに８画素おきに隆線方向をサンプリングして図示するものとする。

例えば、図６（Ａ）は、図４の指紋画像に基づき抽出した隆線方向（方向データ）を、指紋画像（図４）に重ねて表示したものである。また、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）における方向データの方向確信度を濃度で（濃淡表示により）図示したもので、濃度が大きい（濃い）程、方向確信度が高いことを示している。
尚、方向成分を抽出できない画素については、画素の方向は表示されないものとする。

ここで、図６（Ａ）と図６（Ｂ）とを比べた場合、指紋画像内の皺の多い領域においては、方向確信度が低く（つまり、濃度が低い）、また、この領域においては、誤抽出された隆線方向が多く含まれていることがわかる。

図７（Ａ）に、図６（Ａ）における皺の顕著な（皺が含まれる）領域の一部を拡大表示したものを示す。また、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に対応する、指紋画像（入力画像）における領域を示している。

前述した高確信度初期領域方向決定手段２４は、方向確信度が予め設定された閾値より高い画素を全て抽出する高確信度領域抽出機能を備えている。
また、この高確信度初期領域方向決定手段２４は、抽出された画素が連接している領域（連接画素領域）を決定する高確信度領域決定機能を有する。以下、このような連接画素領域を高確信度領域という。
即ち、この高確信度初期領域方向決定手段２４は、方向確信度が一定値以上である前記対象領域を抽出し当該領域が連接している領域（連接画素領域）を高確信度領域として設定する高確信度領域設定機能を備えている。

ここでは、皺やかすれ等のノイズが含まれている場合でも、誤抽出されないように、方向確信度の閾値が予め設定されているものとする。尚、高確信度初期領域方向決定手段２４が１回目の高確信度領域決定処理により決定された領域を高確信度初期領域という。

図８に、このようにして決定された高確信度初期領域における領域方向を示す。ここでは、高確信度領域の外端が明示されていないが、隆線方向が示された領域が高確信度領域を示す。この図８では、高確信度初期領域内に誤抽出された隆線方向が含まれていないことが示されている。

低確信度領域方向決定手段２５は、高確信度領域以外の領域である低確信度領域を特定する低確信度領域特定機能と、この低確信度領域における隆線方向を決定する低確信度領域方向決定機能を備えている。
図９（Ａ）に、上記決定された低確信度領域、およびこの低確信度領域における隆線方向を示す。

また、前述した低確信度領域方向決定手段２５は、低確信度領域を、高確信度初期領域方向決定手段２４で決定された高確信度領域外の領域（つまり、高確信度領域以外で隆線方向が予め抽出される領域）として低確信度領域方向を決定する設定であってもよい。

ここで、低確信度領域方向を決定する処理（低確信度領域方向決定機能）の意義について説明する。

通常、指紋画像（掌紋画像）内に皺やかすれ等のノイズがある場合、正確な隆線方向を抽出することは容易ではなく、隆線方向が正しく抽出されるとは限らない。特に、ノイズが顕著な場合には、画像内におけるノイズの傾きを示すノイズ方向が隆線方向として誤って抽出されることが生じ得る。

例えば、図９（Ａ）においては、低確信度領域内で抽出された隆線方向には、ノイズの方向（ノイズ方向）と隆線方向、すなわち、主方向とノイズ方向が両方含まれ（混在し）ている。

ここで、低確信度領域内においてノイズが顕著である場合には、ノイズ方向が主方向として誤って抽出される割合（面積比率）が大きくなると考えられる。このため、低確信度領域内で抽出された主方向が、ノイズ方向を代表していると仮定すると、その方向に沿って濃度成分を除去する処理を行った場合、その処理が行われた画像（除去画像）では、本来抽出すべき隆線方向がより明瞭に見えるように強調されると考えられる。

更に、画像内における各低確信度領域で、ノイズ方向がより正確に抽出されるように、方向の平滑化を行う設定であってもよい。尚、方向の平滑化を行う処理については、例えば、特開平５−１８１９５６公報に開示された技術を適用することにより実行する設定であってもよい。
また、上記低確信度領域方向決定手段２５は、平滑化処理が行われた時点で、抽出された隆線方向の分散を示す方向分散値を導出する機能を備えている。

ここで、上記平滑化処理により導出された低確信度領域における隆線方向を図９（Ｂ）に示す。この図９（Ｂ）では、平滑化後の方向が示されている。
尚、図９（Ａ）には方向定義されている領域が除去されている部分が含まれている。ここでは、後述する方向抽出の精度を高めるため、低確信度領域方向決定手段２５は、方向平滑化を行うものとする。

また、方向分散が大きい領域は方向平滑化が成功する確率が低くなるため、低確信度領域方向決定手段２５は、導出された方向分散値が大きい（つまり、一定値よりも高い）画素領域は平滑化処理後の方向信頼性は低いと判定し、抽出された隆線方向を除去する設定であってもよい。

以下、平滑化処理が行われることにより決定した隆線方向を主方向として採用し、以降の処理を実施するものとする。

上記方向利用画像強調手段２６は、更に、決定された低確信度領域内の隆線方向（「指定方向」という）を用いて、この指定方向に沿った成分の濃度差が小さくなるように、入力画像の濃度変換処理を行う画像濃度変換機能を備えている。
即ち、この方向利用画像強調手段２６は、前述した低確信度領域内（前記指紋画像内における高確信領域以外の領域）の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成する低確信度領域濃度値変換機能を備えている。

尚、上記画像濃度変換機能については、例えば、特願２０１０−０１０３４８に開示されている技術を適用することにより実施する設定であってもよい。

上記画像濃度変換機能を実行した結果、主方向（低確信度領域内の指定方向）がノイズ方向を代表している場合には、ノイズ方向成分が除去されることとなる。以下、この濃度変換を行う処理は、主方向成分除去目的の方向利用画像強調処理と呼ぶ。

また、主方向が隆線方向を代表している（つまり、ノイズ方向ではなく隆線方向が正しく指定方向として抽出されている）場合には、方向利用画像強調処理によって、隆線方向が除去されることになるが、主方向が隆線方向を代表している場合、その主方向が、方向伝播時における判断の最初の候補となるので、伝播性能を劣化させる可能性は低いと言える。このため、伝搬性能の劣化を抑制することが可能となる。

図１０（Ａ）、（Ｂ）に、以上の処理により指定方向に沿った濃度成分を除去した画像を示す。ここで、図１０（Ａ）は、図９（Ａ）に示す平滑化前の方向を用いて濃度成分除去を行ったものを示す。また、図１０（Ｂ）は、図９（Ｂ）に示す平滑化後の方向を用いて濃度成分除去を行ったものを示す。
ここで、図１０（Ａ）および（Ｂ）を比べた場合、図１０（Ｂ）における皺の方向に沿った成分がより除去されていることがわかる。

又、前述した副方向抽出用画像合成手段２７は、高確信度領域内の画素については、入力画像の画素濃度を採用し、且つ低確信度領域内の画素については、方向利用画像強調手段２６で強調された画像濃度を採用することにより画像の合成処理を行う機能を備えている（画像合成処理機能／合成画像生成機能）。

ここで、合成された画像（合成画像）には、高確信度領域においては入力画像（指紋画像）における隆線を示す部分画像が、また、低確信度領域においてはノイズ成分が除去され隆線が強調された部分画像が含まれることと期待できる。以下、この合成画像は副方向抽出用画像と定義するものとする。

上記合成画像の一例を図１１（Ａ）、（Ｂ）に示す。図１１（Ａ）は、図１０（Ａ）の画像を用いて合成処理を行ったものであり、図１１（Ｂ）は図１０（Ｂ）を用いて上記合成処理を行ったものを示す。
ここで、図１１（Ａ）と図１１（Ｂ）を比べた場合、低確信度領域においては、皺の方向に沿った成分（濃度）が除去されていることがわかる。

ここで、画像を合成する処理（合成処理）の意義について説明する。
指紋画像における方向抽出には、ある程度広い領域の画像を解析する必要があるので、図１０（Ａ）に示すように、合成前の画像を用いて副方向を抽出した場合、高確信度領域に近接する領域における副方向の抽出に失敗する（つまり、誤抽出が発生する）場合がある。

このため、隆線が明瞭であることが期待できる高確信度領域の部分画像と、低確信度領域の部分画像とを合成することで、より正しく副方向を抽出し得る画像（合成画像）を生成することが可能となる。

前述した隆線方向決定手段２３は、上記合成された副方向抽出用画像（合成画像）を用いて隆線方向（副方向）、および当該副方向の方向確信度を抽出する処理を行う副方向抽出機能を有する。
ここで、この隆線方向決定手段２３は、主方向の抽出処理時と同様にして、副方向抽出用画像に基づいて方向（副方向）、および、その方向確信度を導出するものとする。
即ち、前述した隆線方向決定手段２３は、前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共に当該副方向の正確性を示す副方向確信度を導出する副方向決定機能をを備えている。

尚、この抽出処理についても、上述と同様に、例えば、特開昭５２−９７２９８号公報に開示された、予め指定された各方向の濃度差分を評価して決定する方式を用いて行う設定であってもよい。

この副方向抽出用画像から抽出された隆線方向は、上記抽出された主方向とは異なる方向が含まれ得る。このため、以下、副方向抽出用画像を用いて抽出された隆線方向を副方向と定義する。

図１２（Ａ）に、副方向抽出画像から抽出された隆線方向（副方向）を示す。尚、図１２（Ａ）は、図１１（Ｂ）の合成画像を用いて抽出された副方向である。また、図１２（Ａ）に示された副方向の方向確信度を図１２（Ｂ）に示す。

前述した伝播領域方向決定手段２８は、高確信度領域内の決定された方向データを利用して、高確信度領域に近接する低確信度領域（以下「伝搬領域」という）の方向確信度を補正し、その補正された確信度を解析することで、各伝搬領域における方向を決定し、これにより、方向決定領域（すなわち、高確信度領域）を拡張する処理を行う高度確信度領域拡張処理機能を備えている。

ここでは、候補となる方向と方向確信度として、予め抽出された主方向の確信度と副方向の両方を採用するものとする。
すなわち、主方向がノイズ方向を代表している場合、伝播が成功するとは限らないが、この場合に副方向に対しても伝播可能性を評価することで、正しく隆線方向を抽出することが可能となる。
換言すると、上記伝播領域方向決定手段２８は、前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する高確信度領域拡張機能を備えている。

上記拡張処理によって伝播拡張された方向データを図１３に示す。ここで、図１３と図８を比べると、図１３では、より正しい隆線方向が伝播拡張された（抽出されている）ことが示されている。
尚、上記拡張処理は、例えば、特開２００７−６５９００号公報に開示された技術を利用して行う設定であってもよい。

また、前述した伝搬領域方向決定手段２８は、予め設定された上記拡張処理の終了条件に合致しているか否かを検査する。ここで、終了条件としては、領域の拡張処理ができなくなった場合、あるいは、予め設定された指定回数に達した場合であるものとする。

尚、この終了条件に合致しない場合には、現時点の伝播拡張領域を高確信度領域として、低確信度領域内の方向を決定する処理を行うものとする。

また、この伝搬領域方向決定手段２８は、２回目以降の高確信度領域の拡張処理を行う対象の画像としては、入力画像ではなく、最新の合成画像を対象として処理を行うものとする。

ここで、図１４（Ａ）に再帰的に（２回目）伝播拡張処理が行われた結果を示し、図１４（Ｂ）に、３回目の再帰的伝播拡張処理が行われた結果を示す。この図１４（Ｂ）では、隆線方向が正しく抽出されている領域に基づいて、図１４（Ａ）における伝搬領域のノイズ方向が除去され、図１４（Ｂ）では、隆線方向が正しく補正されていることが示されている。

ここで、隆線方向が正しく抽出されている領域に近接する伝搬領域では、隆線方向が正しく抽出された方向データを用いてノイズ除去が行われ、再帰的にこのノイズ除去が行われることにより、ノイズ方向が強調された画像においても低確信度領域が除去されることが期待できる。

隆線方向抽出部１２のデータ処理制御手段２１は、抽出した隆線方向を示す隆線方向データ（データ記憶手段に記憶されているものとする）を隆線抽出部１３に対して出力する隆線方向データ出力機能を備えている。

以上のように、本実施形態である特徴点抽出装置１０の隆線方向抽出部１２では、入力画像から抽出された主方向と、合成画像である副方向抽出用画像から抽出した副方向と、それぞれに対応する方向確信度を採用することにより、指紋画像（または掌紋画像）内における隆線方向の変動が大きい（一定領域内における方向の分散が高い）領域、つまり、方向変動領域や方向確信度が一定値より低い領域（低確信度領域）においても、正確な隆線方向を抽出することが可能となる。

［実施形態の動作説明］
最初に、上記実施形態の動作、特に本実施形態の要部である隆線方向抽出部１２の基本的な動作を説明する。
この隆線方向抽出部１２の各構成部は、以下に示すように順次動作する。
まず、隆線方向決定手段２３が、画像内の隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより、隆線方向を主方向とこの主方向の正確性を示す方向確信度を算出する（隆線方向決定工程）。
次いで、高確信度初期領域方向決定手段２４が、方向確信度が一定値以上である前記領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定し（高確信度領域設定工程）、低確信度領域方向決定手段２５が、指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成する（低確信度領域濃度値変換工程）。

次いで、方向利用画像強調手段（合成画像生成手段）２６が、指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成し、（合成画像生成工程）、この合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共に、この副方向の正確性を示す副方向確信度を導出する（副方向決定工程）。

次いで、伝搬領域方向決定手段（高確信度領域拡張手段）２８が、前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する（高確信度領域拡張工程）。

ここで、上記隆線方向決定工程、高確信度領域設定工程、低確信度領域濃度値変換工程、合成画像生成工程、副方向決定工程、および高確信度領域拡張工程については、その実行内容をプログラム化し、前記隆線方向抽出部１２が予め備えているコンピュータに実行させるように構成してもよい。
また、本プログラムは、非一時的な記憶媒体、例えば、ＤＶＤ、ＣＤ、フラッシュメモリなどに記録されてもよい。その場合、本プログラムは、記録媒体からコンピュータによって読み出され、実行される。

次に、本実施形態である特徴点抽出装置１０の方向抽出手段１２の要部（隆線方向抽出部１２）の具体的な動作について、図３のフローチャートに基づき詳説する。

まず、画像入力手段１１が隆線方向抽出部１２に対して指紋画像を入力する（図３：ステップＳ１）。ここでは、例えば、画像入力手段１１は、スキャナを利用して読み取った画像をディジタル化し方向抽出手段１２に入力するものとする。また、指紋画像を予めディジタル化した指紋画像ファイルを隆線方向抽出部１２に入力する設定であってもよい。

次に、隆線方向決定手段２３は、隆線の方向（以下、単に「方向」という）と方向確信度を抽出する（導出する）（図３：ステップＳ２）。ここでは、例えば、特開昭５２−９７２９８号公報に開示されているように、予め指定された各方向の濃度差分を評価して決定する設定であってもよい。

このステップＳ２で隆線方向として抽出された方向は、隆線方向の１６個ある候補方向（１６方向）の中で最も確信度の高い方向であると言える。本実施形態では、この方向を主方向と定義するものとする。
ここで、隆線方向は、例えば、図５に示すように、１６方向に量子化されてコード化される。ここでは、水平方向（０）を基準に反時計回りにπ／１６ラジアンずつ加算された１６（１〜１６）段階の方向で隆線方向を示すようにしている。

次に、高確信度初期領域方向決定手段２４は、方向確信度が予め設定された閾値より高い画素を全て抽出する。そして、抽出された画素が連接している領域（連接画素領域）を決定する（図３：ステップＳ３）。以下、このような連接画素領域を高確信度領域という。

ここでは、皺やかすれ等のノイズが含まれている場合でも、誤抽出されないように、方向確信度の閾値が設定されているものとする。
尚、高確信度初期領域方向決定手段２４が１回目の高確信度領域決定処理により決定された領域を高確信度初期領域という。

図８に、このようにして決定された高確信度初期領域における領域方向を示す。ここでは、高確信度領域の外端が明示されていないが、隆線方向が示された領域が高確信度領域を示す。この図８では、高確信度初期領域内に誤抽出された隆線方向が含まれていないことが示されている。

次に、低確信度領域方向決定手段２５が、高確信度領域以外の領域である低確信度領域を特定すると共に、この低確信度領域における隆線方向を決定する（図３：ステップＳ４／低確信度領域方向決定処理）。
ここで、上記決定された低確信度領域、およびこの低確信度領域における隆線方向を図９（Ａ）に示す。

このとき、低確信度領域方向決定手段２５は、低確信度領域を、高確信度初期領域方向決定手段２４で決定された高確信度領域外の領域（つまり、高確信度領域以外で隆線方向が予め抽出される領域）として低確信度領域方向を決定する設定であってもよい。

ここで、上記低確信度領域方向を決定する処理（低確信度領域方向決定機能）の意義について説明する。

通常、指紋画像（掌紋画像）内に皺やかすれ等のノイズがある場合、正確な隆線方向を抽出することは容易ではなく、隆線方向が正しく抽出されるとは限らない。特に、ノイズが顕著な場合には、画像内におけるノイズの傾きを示すノイズ方向が隆線方向として誤って抽出されることが生じ得る。

例えば、図９（Ａ）においては、低確信度領域内で抽出された隆線方向には、ノイズの方向（ノイズ方向）と隆線方向、すなわち、主方向とノイズ方向が両方含まれ（混在し）ている。

ここで、低確信度領域内においてノイズが顕著である場合には、ノイズ方向が主方向として誤って抽出される割合（面積比率）が大きくなると考えられる。このため、低確信度領域内で抽出された主方向が、ノイズ方向を代表していると仮定すると、その方向に沿って濃度成分を除去する処理を行った場合、その処理が行われた画像（除去画像）では、本来抽出すべき隆線方向がより明瞭に見えるように強調されると考えられる。

更に、画像内における各低確信度領域で、ノイズ方向がより正確に抽出されるように、方向の平滑化を行ってもよい。

また、平滑化処理が行われた時点で、抽出された隆線方向の分散が大きい（つまり、一定値よりも高い）画素領域は、平滑化処理後の方向信頼性は低いと判定できるので、抽出された隆線方向は除去されるものとする。

以上のようにして、平滑化された（平滑化処理が行われた）低確信度領域における隆線方向を図９（Ｂ）に示す。即ち、図９（Ｂ）には、低確信度領域内の主方向を方向平滑化処理した結果を示す。
以下、平滑化処理を行った主方向を採用し、以降の処理を実施するものとする。

次に、方向利用画像強調手段２６は、図３のステップＳ４で決定された低確信度領域内の隆線方向（「指定方向」という）を用いて、この指定方向に沿った成分の濃度差が小さくなるように、入力画像の濃度変換処理を行う（図３：ステップＳ５）。尚、上記濃度変換処理は、例えば、特願２０１０−０１０３４８に開示されている技術を用いて実施する設定であってもよい。

この結果、主方向（低確信度領域内の指定方向）がノイズ方向を代表している場合には、ノイズ方向成分が除去されることとなる。以下、この濃度変換を行う処理は、主方向成分除去目的の方向利用画像強調処理と呼ぶ。

また、主方向が隆線方向を代表している（つまり、ノイズ方向ではなく隆線方向が正しく指定方向として抽出されている）場合には、方向利用画像強調処理によって、隆線方向が除去されることになるが、主方向が隆線方向を代表している場合、その主方向が、方向伝播時における判断の最初の候補となるので、伝播性能を劣化させる可能性は低いと言える。このため、伝搬性能の劣化を抑制することが可能となる。

図１０（Ａ）、（Ｂ）に、以上の処理により指定方向に沿った濃度成分を除去した画像を示す。ここで、図１０（Ａ）は、図９（Ａ）に示す平滑化前の方向を用いて濃度成分除去を行ったものを示す。また、図１０（Ｂ）は、図９（Ｂ）に示す平滑化後の方向を用いて濃度成分除去を行ったものを示す。
ここで、図１０（Ａ）および（Ｂ）を比べた場合、図１０（Ｂ）における皺の方向に沿った成分がより除去されていることがわかる。

次に、副方向抽出用画像合成手段２７は、高確信度領域内の画素については、入力画像の画素濃度を採用し、且つ低確信度領域内の画素については、方向利用画像強調手段２６で強調された画像濃度を採用することにより画像の合成処理を行う（図３：ステップＳ６／合成処理）。

ここで、合成された画像（合成画像）には、高確信度領域においては入力画像（指紋画像）における隆線を示す部分画像が、また、低確信度領域においてはノイズ成分が除去され隆線が強調された部分画像が含まれることと期待できる。
ここで、この合成画像は副方向抽出用画像と定義するものとする。

上記合成画像の一例を図１１（Ａ）、（Ｂ）に示す。図１１（Ａ）は、図１０（Ａ）の画像を用いて合成処理を行ったものであり、図１１（Ｂ）は図１０（Ｂ）を用いて上記合成処理を行ったものを示す。
ここで、図１１（Ａ）および（Ｂ）を比べた場合、低確信度領域においては、皺の方向に沿った成分（濃度）が除去されていることがわかる。

ここで、画像を合成する処理（合成処理）の意義について説明する。
指紋画像における方向抽出には、ある程度広い領域の画像を解析する必要があるので、図１０（Ａ）に示すように、合成前の画像を用いて副方向を抽出した場合、高確信度領域に近接する領域における副方向の抽出に失敗する（つまり、誤抽出が発生する）場合がある。

このため、隆線が明瞭であることが期待できる高確信度領域の部分画像と、低確信度領域の部分画像とを合成することで、より正しく副方向を抽出し得る画像（合成画像）を生成することが可能となる。

次に、隆線方向決定手段２３は、ステップＳ６で合成された副方向抽出用画像を用いて隆線方向（副方向）、および、この副方向の方向確信度を抽出する処理を行う（図３：ステップＳ７）。

ここで、隆線方向決定手段２３は、上記ステップＳ２と同様の手順により、副方向抽出用画像に基づいて、方向（副方向）、および、その方向確信度を導出するものとする。
尚、この抽出処理についても、上述と同様に、例えば、特開昭５２−９７２９８号公報に開示された、予め指定された各方向の濃度差分を評価して決定する方式を用いて行う設定であってもよい。

この副方向抽出用画像から抽出された隆線方向は、ステップ２で抽出された主方向とは異なる方向が含まれ得る。以下、副方向抽出用画像を用いて抽出された隆線方向を副方向と定義する。

図１２（Ａ）に、副方向抽出画像から抽出された隆線方向（副方向）を示す。尚、この図１２（Ａ）は、前述したように図１１（Ｂ）の合成画像を用いて抽出された副方向である。
また、図１２（Ａ）に示された副方向の方向確信度を図１２（Ｂ）に示す。

次に、伝播領域方向決定手段２８は、高確信度領域内の決定された方向データを利用して、高確信度領域に近接する低確信度領域（以下「伝搬領域」という）の方向確信度を補正し、その補正された確信度を解析することで、各伝搬領域における方向を決定し、これにより、方向決定領域（すなわち、高確信度領域）を拡張する処理を行う（図３：ステップＳ８／拡張処理）。

ここでは、候補となる方向と方向確信度として、ステップＳ２で抽出された主方向のものと、ステップＳ７で抽出された副方向の両方を採用する。すなわち、主方向がノイズ方向を代表している場合、伝播が成功するとは限らないが、この場合に副方向に対しても伝播可能性を評価することで、正しく隆線方向を抽出することが可能となる。

上記拡張処理によって伝播拡張された方向データを図１３に示す。ここで、図１３と図８を比べると、図１３では、より正しい隆線方向が伝播拡張された（抽出されている）ことが示されている。
尚、上記拡張処理は、特開２００７−６５９００号公報に開示された技術を利用して行う設定であってもよい。

次に、上記伝搬領域方向決定手段２８は、更に、予め設定された上記拡張処理の終了条件に合致しているか否かを検査する（図３：ステップＳ９）。ここで、終了条件としては、領域の拡張処理ができなくなった場合、あるいは、予め設定された指定回数に達した場合であるものとする。

尚、この終了条件に合致しない場合（ノー：ステップＳ９）（図３：ステップＳ９／ノー）には、現時点の伝播拡張領域を高確信度領域として、ステップＳ４に戻り、低確信度領域内の方向を決定する処理を行い、これにより、方向抽出手段１２は、ステップＳ４〜Ｓ９の処理を再帰的に繰り返し行うものとする。

また、２回目以降の高確信度領域内の画像としては、入力画像ではなく、最新の合成画像を対象として処理を行うものとする。つまり、前回のステップＳ５で主方向成分が除去された画像を入力画像に代えて採用し、ステップＳ４〜Ｓ９の処理を行うものとする。

図１４（Ａ）に再帰的に（２回目）伝播拡張処理が行われた結果を示し、図１４（Ｂ）に、３回目の再帰的伝播拡張処理が行われた結果を示す。
この図１４（Ｂ）では、隆線方向が正しく抽出されている領域に基づいて、図１４（Ａ）における伝搬領域のノイズ方向が除去され、隆線方向が正しく補正されていることが示されている。

ここで、隆線方向が正しく抽出されている領域に近接する伝搬領域では、隆線方向が正しく抽出された方向データを用いてノイズ除去が行われ、再帰的にこのノイズ除去が行われることにより、ノイズ方向が強調された画像においても低確信度領域が除去されることが期待できる。

次いで、隆線方向抽出部１２は、抽出した隆線方向を示す隆線方向データ（データ記憶手段に記憶されているものとする）を隆線抽出手段１３に対して出力する（ステップＳ１０）。
隆線抽出部１３は、抽出された隆線方向に基づき、指紋画像における隆線を強調する処理を行う。

これにより、隆線強調された画像は、元画像より明瞭になることが期待できる。この結果を、図１５に示す。

即ち、図１５に、図４の指紋画像に基づき、上記隆線強調処理を行った結果を示す。
ここで、図１５と図４を比べると、図１５においては、隆線が正しく強調され、且つ顕著な皺のノイズ成分が抑制（緩和）されており、隆線の形状および方向がより明確に示されている。

以上のように、本実施形態では、隆線方向が不確定な領域について、その隆線方向を決定するための隆線方向として、ステップＳ２で抽出された主方向と、ステップＳ７で抽出された副方向の両方を採用することにより、隆線方向の変動が大きい（一定領域内における方向の分散が高い）領域、つまり、方向変動領域や方向確信度が一定値より低い領域（低確信度領域）においても、正確な隆線方向を抽出することが可能となる。

これにより、ノイズを含む指紋画像から正確な隆線方向が抽出されるので、隆線抽出部１３では、指紋画像内で顕在化していたノイズが抑制され、且つ指紋画像内で潜在化していた隆線を顕在化し、これを抽出すること処理を行うことが可能となる。

上述の実施形態については、その新規な技術的内容の要点をまとめると、以下のようになる。
尚、上記実施形態の一部または全部は、新規な技術として以下のようにまとめられるが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。

（付記１）
指紋画像内の隆線の形状を解析し前記隆線の傾き方向を示す隆線方向の抽出を行う隆線方向抽出部を備えた隆線方向抽出装置において、
前記隆線方向抽出部は、
前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出する隆線方向決定手段と、前記方向確信度が一定値以上である前記対象領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定する高確信度領域設定手段と、前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成する低確信度領域濃度値変換手段と、前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成する合成画像生成手段とを備え、
前記隆線方向決定手段が、前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出する副方向決定機能を有し、
前記隆線方向抽出部が、
更に、前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する高確信度領域拡張手段を備えたことを特徴とする隆線方向抽出装置。

（付記２）
付記１に記載の隆線方向抽出装置において、
前記高確信度領域拡張手段は、
前記主方向と前記副方向とに基づき算出される方向確信度に基づき前記低確信度領域における方向確信度を補正すると共に、この補正された方向確信度に基づき前記低確信度領域内で予め決定された隆線方向を補正する方向補正機能を備えたことを特徴とする隆線方向抽出装置。

（付記３）
付記１に記載の隆線方向抽出装置において、
前記低確信度領域濃度値変換手段は、前記低確信度領域内における主方向の分散が一定値より大きい領域を除去し、前記低確信度領域内におけるそれ以外の領域では前記主方向を平滑化する領域方向平滑化機能を備えたことを特徴とする隆線方向抽出装置。

（付記４）
指紋画像内の隆線の形状の解析を行う隆線方向抽出部を備えた隆線方向抽出装置にあって、前記隆線の傾き方向である隆線方向の抽出を行う隆線方向抽出方法において、
前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出し、
前記方向確信度が一定値以上である前記対象領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定し、
前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成し、
前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成し、
前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出し、
前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する構成とし、
前記各動作工程を前記隆線方向抽出部が実行することを特徴とした隆線方向抽出方法。

（付記５）
コンピュータに、指紋画像内の隆線の形状の解析を行わせる隆線方向抽出プログラムであって、
前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出する隆線方向決定機能と、
前記方向確信度が一定値以上である前記領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定する高確信度領域設定機能と、
前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成する低確信度領域濃度値変換機能と、
前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成する合成画像生成機能と、
前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出する副方向決定機能と、
および前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する高確信度領域拡張機能と、
をコンピュータに実現させるようにしたことを特徴とする隆線方向抽出プログラム。

この出願は２０１１年８月２３日に出願された日本出願特願２０１１−１８１０８０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、指紋画像における特徴点の確信度の設定を行うシステム、および複数隆線方向の抽出を行うシステムなどに対して有用に適用することができる。

１０ 特徴点抽出装置
１１ 画像入力手段
１２ 隆線方向抽出部
１３ 隆線抽出部
１４ 特徴点抽出部
１５ 特徴点出力部
２１ データ処理制御手段
２２ データ記憶手段
２３ 隆線方向決定手段
２４ 高確信度初期領域方向決定手段（高確信度領域設定機能、高確信度領域設定手段）
２５ 低確信度領域方向決定手段
２６ 方向利用画像強調手段（低確信度領域濃度値変換機能、低確信度領域濃度値変換手段）
２７ 副方向抽出用画像合成手段（合成画像生成機能、合成画像生成手段）
２８ 伝搬領域方向決定手段（高確信度領域拡張機能、高確信度領域拡張手段）

Claims (5)

1. 指紋画像内の隆線の形状を解析し前記隆線の傾き方向を示す隆線方向の抽出を行う隆線方向抽出部を備えた隆線方向抽出装置において、
   前記隆線方向抽出部は、
   前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出する隆線方向決定手段と、前記方向確信度が一定値以上である前記対象領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定する高確信度領域設定手段と、前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成する低確信度領域濃度値変換手段と、前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成する合成画像生成手段とを備え、
   前記隆線方向決定手段が、前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出する副方向決定機能を有し、
   前記隆線方向抽出部が、
   更に、前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する高確信度領域拡張手段を備えたことを特徴とする隆線方向抽出装置。
2. 請求項１に記載の隆線方向抽出装置において、
   前記高確信度領域拡張手段は、
   前記主方向と前記副方向とに基づき算出される方向確信度に基づき前記低確信度領域における方向確信度を補正すると共に、この補正された方向確信度に基づき前記低確信度領域内で予め決定された隆線方向を補正する方向補正機能を備えたことを特徴とする隆線方向抽出装置。
3. 請求項１に記載の隆線方向抽出装置において、
   前記低確信度領域濃度値変換手段は、前記低確信度領域内における主方向の分散が一定値より大きい領域を除去し、前記低確信度領域内におけるそれ以外の領域では前記主方向を平滑化する領域方向平滑化機能を備えたことを特徴とする隆線方向抽出装置。
4. 指紋画像内の隆線の形状の解析を行う隆線方向抽出部を備えた隆線方向抽出装置にあって、前記隆線の傾き方向である隆線方向の抽出を行う隆線方向抽出方法において、
   前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出し、
   前記方向確信度が一定値以上である前記対象領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定し、
   前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成し、
   前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成し、
   前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出し、
   前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する構成とし、
   前記各動作工程を前記隆線方向抽出部が実行することを特徴とした隆線方向抽出方法。
5. コンピュータに、指紋画像内の隆線の形状の解析を行わせる隆線方向抽出プログラムであって、
   前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出する隆線方向決定機能と、
   前記方向確信度が一定値以上である前記領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定する高確信度領域設定機能と、
   前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成する低確信度領域濃度値変換機能と、
   前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成する合成画像生成機能と、
   前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出する副方向決定機能と、
   および前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する高確信度領域拡張機能と、
   をコンピュータに実現させるようにしたことを特徴とする隆線方向抽出プログラム。

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