JP5822303B2 - 指紋品質評価装置、指紋品質評価方法、指紋品質評価プログラム - 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、指紋画像に含まれる指紋隆線の品質を評価する指紋品質評価装置に関する。

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指紋照合装置では、一般に、指紋画像内の指紋隆線を利用した局所指紋品質計算を行い、指紋隆線の品質の高い領域を照合対象として指紋照合を行う。
この局所指紋品質計算では、一般に指紋画像上に設定された各領域における隆線方向と隆線周期（つまり隆線間隔）に基づく安定度として隆線の品質を決定する。

このため、指紋照合装置では、入力された指紋画像内の複数の箇所について隆線の方向を検出する。ここで例えば、その隆線方向がばらばらである場合などには、この領域は隆線方向の安定度が低い、指紋照合に不適切な、隆線品質の低い汚い領域として判別され、照合対象から除外される。

また、例えば図４に示す隆線領域は、隆線方向および隆線周期のどちらも安定しているため隆線品質（以下単に「品質」という）が高く、指紋照合の対象として適切な綺麗な指紋領域（隆線領域）であると評価される。一方、図５に示す隆線領域は、隆線方向および隆線周期にばらつきがあるため隆線の安定度が低いことから、隆線品質が低く指紋照合の対象としては不適切な汚い指紋領域（隆線領域）であると評価される。

すなわち、指紋隆線方向に基づく局所指紋品質計算を行う指紋照合装置では、通常、隆線方向に対する隆線の幅（隆線の厚み、太さ）の（指紋隆線の幅）の変動の安定度を算出し、これに基づき隆線品質の評価（隆線が綺麗であるか汚いか）している。

尚、通常指紋照合装置では、品質が低い指紋領域においては、誤った特徴点が検出されたり、検出されるべき特徴点が検出されなかったりする誤検知が生じやすく、このため、この領域を照合対象としない（照合対象から除外する）方が指紋照合精度が高くなることが知られている。

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）の方向である隆線方向を決定する隆線方向決定装置が開示されている（特許文献１）。更に、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開示されている（特許文献２）。

また、この関連技術として、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開示されている（特許文献３）。
更に、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）。

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１〜６に記載の関連技術のように、隆線方向や隆線周期に基づいて隆線品質の評価を行う場合、例えば、人が見て隆線品質を判断した場合に綺麗で安定していると思える指紋領域であっても、指紋画像における特徴点を含む指紋領域（特徴点の近辺領域）においては、隆線が途切れたり別れていたりするため、この領域を不安定で隆線品質が低いと判定されてしまう場合がある。

この場合、上述のような特徴点を含む領域は、指紋照合対象として、分岐点や端点などの有効な特徴が含まれているにもかかわらず、指紋照合対象から外されてしまう。また、隆線が大きく曲がっている領域も、隆線方向を基準とした隆線の幅の安定度を算出した場合、隆線品質が低いと判定され指紋照合の対象領域から外されてしまい、その結果、指紋照合の精度が低下してしまういった不都合が生じ得る。

具体的には、例えば、図６（ａ）や図６（ｂ）に示すように、隆線の曲がり具合が大きい部分（図６（ａ）における破線円部分）や、端点や分岐点などの特徴点（図６（ｂ）における破線円部分）で隆線品質が低いと判定されてしまうため、人為的に隆線品質を評価した場合には隆線品質が高く安定していると判断できるこうした領域が、上記関連技術では指紋照合の対象から除外されてしまう。

すなわち、人が見た場合には、隆線品質が高い（つまり、照合対象となり得る、不安定ではない）と判断されるような、特徴点を含む局所的指紋領域であっても、上記関連技術では、隆線の方向を基準とした隆線幅の安定度に基づく判定を行うため、品質が低いと判定されてしまい、その結果として、指紋照合における重要となる特徴点を含む指紋領域が指紋照合対象から除外されてしまう。

また、上述のように、指紋隆線の分岐点など指紋隆線が別れているところでは、分岐点を境として指紋隆線の幅が半分に（または約２倍に）変動する。このため、この分岐点を含む隆線領域は指紋隆線の幅の安定度が低いと判定されてしまい、やはり、指紋照合対象から外されてしまう不都合がある。

［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、指紋画像における指紋照合に適切な領域と不適切な領域とを隆線形状に関わらず正確に評価し得る指紋品質評価装置、指紋品質評価方法、および指紋品質評価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、本発明に係る指紋品質評価装置は、二値化され一方と他方の異なった色画素で表示された指紋画像内に、一定サイズの評価領域を設定すると共に、この領域内における隆線幅の分散値を算出する隆線幅分散導出部を備えた指紋品質評価装置であって、
前記隆線幅分散導出部が、前記指紋画像内の各画素を中心として当該画素の周囲画素のうち前記画素の色とは異なる画素色である２点の周囲画素を特定すると共に前記周囲画素それぞれを端点とし前記各画素を通る線分の長さを前記各画素に対応した画素隆線幅として算出する画素隆線幅算出手段と、前記各評価領域内に含まれる画素それぞれに対応した前記画素隆線幅を取得すると共に前記画素隆線幅の分散値を前記各評価領域内の一方の色画素および他方の色画素それぞれに対応して算出する分散算出手段と、前記一方と他方の各色画素それぞれの分散値の内の値が低い方の分散値を前記各評価領域に対応した分散値を示す領域分散値として決定する領域分散値決定手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる指紋品質評価方法は、二値化され一方と他方の異なった色画素で表示された指紋画像内に一定サイズの評価領域を設定すると共に、この領域内における隆線幅の分散値を算出する隆線幅分散導出部を備えた指紋品質評価装置にあって、前記隆線幅の分散値に基づき前記指紋画像内の指紋品質を評価する指紋品質評価方法であって、
前記指紋画像内の各画素を中心として当該画素の周囲画素のうち前記画素の色とは異なる画素色である２点の周囲画素を特定すると共に、前記周囲画素それぞれを端点とし前記各画素を通る線分の長さを前記各画素に対応した画素隆線幅として算出し、
前記各評価領域内に含まれる画素それぞれに対応した前記画素隆線幅を取得すると共に、前記画素隆線幅の分散値を前記各評価領域内の一方の色画素および他方の色画素それぞれに対応して算出し、
前記一方と他方の各色画素それぞれの分散値の内の値が低い方の分散値を、前記各評価領域に対応した分散値を示す領域分散値として決定するようにし、
これらの各動作工程を前記隆線幅分散導出部が順次実行することを特徴とする。

また、本発明にかかる指紋品質評価プログラムは、二値化され一方と他方の異なった色画素で表示された指紋画像内に、一定サイズの評価領域を設定すると共に、この領域内における隆線幅の分散値を算出する隆線幅分散導出部を備えた指紋品質評価装置にあって、前記隆線幅の分散値に基づき前記指紋画像内の指紋品質を評価するための指紋品質評価プログラムであって、
前記指紋画像内の各画素を中心として当該画素の周囲画素のうち前記画素の色とは異なる画素色である２点の周囲画素を特定すると共に、前記周囲画素それぞれを端点とし前記各画素を通る線分の長さを前記各画素に対応した画素隆線幅として算出する画素隆線幅算出機能、
前記各評価領域内に含まれる画素それぞれに対応した前記画素隆線幅を取得すると共に、前記画素隆線幅の分散値を前記各評価領域内の一方の色画素および他方の色画素それぞれに対応して算出する分散算出機能、
及び前記一方と他方の各色画素それぞれの分散値の内の値が低い方の分散値を、各評価領域に対応した分散値を示す領域分散値として決定する領域分散値決定機能を設け、
これらの各算出機能，決定機能を、前記隆線幅分散導出部が備えている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。

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、二値画像内に設定した評価領域内に含まれる画素それぞれに対応した画素隆線幅の分散値を各評価領域内の黒および白画素それぞれに対応して算出する手段と、黒および白画素それぞれの分散値のうちの低い方の値を前記各評価領域に対応した分散値を示す領域分散値として決定する手段とを備えた構成とすることにより、指紋画像における指紋照合に適切および不適切な領域を正確に評価し得る指紋品質評価装置、指紋品質評価方法、および指紋品質評価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指紋品質評価装置の一実施形態を示すブロック図である。 図１に開示した指紋品質評価装置の領域分散導出部の内部構成を示す概略ブロック図である。 図１に開示した指紋品質評価装置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。 隆線方向および隆線周期のどちらも安定している指紋領域の一例を示す説明図である。 隆線方向および隆線周期にばらつきがあり隆線の安定度が低い指紋領域の一例を示す説明図である。 、図６（Ａ）は、隆線の曲がり具合が大きな指紋領域の一例を示す説明図である。図６（Ｂ）は、特徴点を含む指紋領域の一例を示す説明図である。 図１に開示した指紋品質評価装置で隆線上の点Ａに対応する画素隆線幅を導出するための一手法を示す説明図である。 図１に開示した指紋品質評価装置で隆線方向の安定した指紋領域内に設定された一定矩形領域（波線矩形内）を示す説明図である。 図１に開示した指紋品質評価装置で隆線曲がり具合が大きな指紋領域内に設定された一定矩形領域（波線矩形内）を示す説明図である。 図１に開示した指紋品質評価装置で隆線方向が不安定な指紋領域内に設定された一定矩形領域（波線矩形内）を示す説明図である。 図１に開示した指紋品質評価装置で特徴点を含む指紋領域内に設定された「領域（波線矩形内）」を示す説明図である。

［実施形態］
次に、本発明の一実施形態を図１乃至図８に基づいて説明する。
ここで、最初に基本的構成内容を説明し、その後に具体的内容を説明する。

本実施形態である指紋品質評価システム１０は、図１に示すように、スキャナ等を用いて読み込まれた指紋画像をディジタル化する指紋画像入力部１１と、指紋画像入力手段１１から入力された指紋画像を一方と他方の異なった色表示（本実施形態では黒と白の色表示とする）からなる二値化画像に変換処理（二値化処理）を行う二値化処理部１２と、この二値化画像を構成する各画素に対応した隆線幅を算出する隆線幅算出部１３と、二値化画像上に一定の矩形領域を設定すると共にこの矩形領域内の各画素に対応する隆線幅の分散値を導出しこの分散値に基づき矩形領域における隆線幅の安定度を決定する領域分散導出部１４と、上記各矩形領域に対応して算出（導出）された分散値に基づき上記指紋画像における指紋照合の対象となる照合対象領域を決定する対象領域決定部１５とを備えている。

ここで、二値化処理部１２により二値化された指紋画像では、一方の色部分である黒部分は指紋隆線を、他方の色部分である白部分は隆線相互間に位置する線間の幅を示すものとする。
又、上記二値化処理部１２による指紋画像の二値化処理に際しては、本実施形態では、前述したように当該指紋画像を黒部分（降線部分）と白部分（降線相互間部分）の二種類を用いて画像表示することを前提としているが、一方の色を赤又は黄とし他方の色を白又は黒とする等、識別可能な他の異なった２色を用いて画像表示をするように構成してもよい。

上記隆線幅算出部１３は、図７に示すように、二値化された指紋画像内の各画素に対応する隆線幅（「画素隆線幅」という）を算出する。
この隆線幅算出部１３と前述した隆線幅の安定度を決定する領域分散導出部１４とによって、隆線幅分散導出部１０Ａが形成されている。

次に、隆線幅算出部１３が画素隆線幅を算出する画素隆線幅算出機能及びその実行内容について詳説する。
上記隆線幅算出部１３は、二値化された指紋画像内の特定の画素（「対象画素」という）Ａを任意に決めた後に、当該対象画素Ａの周囲画素（８画素）の色を調べる。
このとき、隆線幅算出部１３は、対象画素Ａが黒画素である場合は周囲画素における白画素の検出を行い、対象画素Ａが白画素である場合は周囲画素における黒画素（つまり、自己の色と異なる色の画素）の検出を行う。
具体的には、例えば図７に示すように、隆線上の対象画素Ａを中心として所定幅の渦巻き線を連続して描きつつ隆線の幅方向の端縁を探索し、これによって、自己の色と異なる色の画素の端縁（境界線）位置の検出を行う。

即ち、隆線幅算出部１３は、対象画素Ａの外側の周囲画素の色を調べ、対象画素Ａと異なる色の画素（つまり、対象画素Ａが黒である場合は白、対象画素Ａが白である場合は黒）画素が見つかった場合はこの画素を端点Ｂとする。
また、隆線幅算出部１３は、この画素Ｂから特定画素Ａを通る直線を設定すると共に当該直線を延ばし、特定画素Ａの色と異なる色の画素が現れた場合にその画素を端点Ｃとする（図７参照）。

ここで、端点画素Ｂ及びＣを結び特定画素Ａを通る線分の長さを、特定画素Ａに対応する画素隆線幅として算出する。
即ち、隆線幅算出部１３は、前述した隆線の流れ方向に対する垂直方向の隆線幅を前記各画素に対応した隆線幅として算出する垂直隆線幅算出機能を備えている。

尚、対象画素が白画素である場合も、同様にして、この対象画素に対応する白部分の幅（長さ）を画素隆線幅として算出する。
尚、隆線幅算出部１３は、上記画素隆線幅は指紋画像内の各画素毎に（つまり、１画素単位で）決定されるものとする。

これにより、隆線方向を導出する必要なく、つまり、隆線方向を一切利用することなく各画素に対応する隆線幅を求めることが可能となる。

次に、前述した領域分散導出部１４の内部構成について、図２のブロック図に基づき説明する。

領域分散導出部１４は、二値化指紋画像上に一定矩形領域を設定する領域設定手段１４１と、この矩形領域内に含まれる各黒画素および白画素それぞれに対応して算出された隆線幅を収集すると共に、黒画素、白画素それぞれに対応して取得した隆線幅の分散値を算出する隆線幅分散算出手段１４２と、各矩形領域に対応する分散値を決定する（つまり、各矩形領域における分散値として黒の分散か白の分散とするかを決定する）領域分散値決定手段１４３を備えている。
ここで、領域分散値決定手段１４３は、隆線幅が安定している、つまり、黒画素分散値、白画素分散値のうち算出された分散値の低い方を上記対象矩形領域における分散値として決定するものとする。

尚、隆線幅分散算出手段１４２は、各矩形領域を構成する各画素に対応して算出された画素隆線幅を、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶し、この画素隆線幅に基づき黒および白画素群それぞれの分散値を算出する構成を有するものとする。

又、領域設定手段１４１は、例えば、指紋画像を６４×６４画素等の一定ゾーン（ブロック領域）に分割し、各ブロック単位で分散値を定義する設定であってもよい。

具体的には、領域設定手段１４１が図８に示すように、矩形領域（図５の波線矩形）を設定した場合、隆線幅分散算出手段１４２は、この矩形領域を構成する各画素の画素隆線幅を収集する。尚、図８では、矩形領域の中心に位置する画素（中心画素）を画素Ａとしている。

ここで、領域分散導出部１４は、破線矩形内の各画素に対応して算出された隆線幅を取得し、白画素群および黒画素群にそれぞれ対応する画素隆線幅の分散値を算出する。
尚、図５においては、破線矩形内の黒部分、白部分共に隆線幅がほぼ一定であるため、この破線矩形領域の分散値として黒白どちらの分散を採用しても、分散値が低く隆線品質が高いと評価される。

次に、領域設定手段１４１が、図９に示すように、矩形領域（図９の波線矩形）を設定した場合について説明する。このとき、隆線幅分散算出手段１４２は、この矩形領域を構成する各画素の画素隆線幅を収集する。 尚、図９では、矩形領域の中心画素を画素A としている。

ここで、領域分散値決定手段１４３は、隆線幅が安定している、つまり、黒画素分散値、白画素分散値のうち算出された分散値の低い方を、矩形領域に対応する領域分散値として決定する。図９の矩形領域においては、白画素の分散値の方が黒画素の分散値より低い、つまり安定していると判定されるため、この矩形領域に対応する分散値（領域分散値）といては白画素の分散値が採用される。

ここで、収集された画素隆線幅は、隆線の曲がり具合（度合い）に依存しないので、図９に示すように、隆線方向のばらつきが大きい画像領域や、隆線の曲がり度合が大きい画像領域においても、隆線品質が実際より低く評価されるのを有効に抑制することができる。

次に、領域設定手段１４１が、図１０に示すように、隆線幅にばらつきの大きい分岐点を含む矩形領域（図１０の波線矩形）を設定した場合について説明する。このときも、上記と同様に、隆線幅分散算出手段１４２は、この矩形領域を構成する各画素の画素隆線幅を収集する。 尚、図１０では、矩形領域の中心画素を画素A としている。

ここで、領域分散値決定手段１４３は、隆線幅が安定している、つまり、黒画素分散値、白画素分散値のうち算出された分散値の低い方を矩形領域に対応する領域分散値として決定する。しかしながら、図１０の矩形領域においては、黒部分の白部分共に画素隆線幅にばらつきが大きい（つまり、分散が一定値より高い）ので、破線矩形領域の分散値として白黒部分どちらを採用しても分散値が高く隆線品質が低いと判定される。
そして、この場合、領域分散値決定手段１４３は、前記隆線領域に含まれる黒画素および白画素それぞれの分散値を算出はするが、この算出した一方の色画素（黒）および他方異の色画素（白）の分散値がどちらも予め設定された一定値より高い場合には前記評価領域に対する領域分散値を決定しないように機能する。

次に、領域設定手段１４１が、図１１に示すように、分岐点や端点などの特徴点を含む矩形領域（図１１の波線矩形ＡおよびＢ）を設定した場合について説明する。
このとき、隆線幅分散算出手段１４２は、この矩形領域ＡおよびＢそれぞれを構成する各画素の画素隆線幅を別々に収集する。
尚、図１１では、矩形領域の中心画素Ａを端点とする矩形領域Ａと矩形領域の中心画素が分岐点である画素Ｂとする矩形領域Ｂが設定されている。

ここで、領域分散値決定手段１４３は、矩形領域Ａ（図１１）においては、白部分の画素隆線幅にばらつきが大きい（つまり、分散が一定値より高い）ので、破線矩形領域の分散値として黒部分の分散値を採用する。また、領域分散値決定手段１４３は、矩形領域Ｂ（図１１）においては、黒部分の画素隆線幅にばらつきが白部分のばらつきより大きいので、破線矩形領域の分散値として白部分の分散値を採用する。

これにより、隆線の分岐点部分で隆線品質が実際より低く評価されこの領域が指紋照合対象から除外されてしまうのを有効に抑制することができる。

対象領域決定部１５は、上述のように、上記各矩形領域に対応して導出された領域分散値に基づき指紋画像における指紋照合の対象となる指紋画像中の領域（領域照合対象領域）を決定する。このとき、対象領域決定部１５は、予め設定された基準値を下回る領域分散値の領域（矩形領域）を指紋照合の対象領域として決定するものとする。

以上のように、本実施形態では、ある指紋品質評価システム１０の対象領域決定部１５は、指紋画像内における隆線幅の安定している領域と不安定な領域とを適切に判別することが可能となり、指紋画像における特徴点を含む指紋領域（特徴点の近辺領域）や、隆線が途切れたり別れていたりする領域においても、隆線品質が安定している領域を適切に抽出することが可能となる。

これにより、本実施形態では、例えば、指紋画像の局所領域を人が見てその隆線品質を判断した場合に近い判定を行う事が可能となる。

また、これにより、分岐点や端点などの有効な特徴が含まれている領域が指紋照合対象から外されてしまうのを有効に抑制することができ、また、隆線が大きく曲がっている領域においても指紋照合に適した対象領域を有効に抽出可能となり、その結果、指紋照合の精度を向上させることが可能となる。

［実施形態の動作説明］
次に、上記実施形態の動作について、その概略を説明する。
まず、隆線幅算出部１３が、二値化指紋画像内の各画素を中心として、各画素（対象画素とする）の周囲画素から、この画素の色とは異なる画素色の２点の周囲画素を特定し、特定された周囲画素それぞれを端点とし、更に上記対象画素を通る線分の長さを、上記対象画素に対応した画素隆線幅として算出する（画素隆線幅算出工程）。

次いで、領域分散導出部１４が、二値化指紋画像内に一定サイズの評価領域を設定すると共に、各評価領域内に含まれる画素それぞれに対応した画素隆線幅を収集する。
また、領域分散導出部１４は、この画素隆線幅の分散値（隆線幅分散値）を各評価領域内の黒および白画素それぞれに対応して算出し（分散算出工程）、黒および白画素それぞれの隆線幅分散値のうち値が低い方の分散値を対応する上記各評価領域の分散値（領域分散値）として決定する（領域分散値決定工程）。

次いで、対象領域決定部１５が備えている隆線品質評価機能が稼働し、予め設定された基準値に基づき各領域分散値の大小評価を行うことにより各隆線領域の品質評価を行う（照合対象領域決定工程）。

ここで、上記画素隆線幅算出工程、分散算出工程、領域分散値決定工程、および照合対象領域決定工程については、その実行内容をプログラム化し、コンピュータに実行させるように構成してもよい。後述する各工程についても同様である。
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、本実施形態である指紋品質評価装置１０の動作内容について、図３のフローチャートに基づき詳説する。

まず、指紋画像入力部１１が外部から入力された指紋画像をディジタル化すると共にディジタル化された指紋画像データを二値化処理部１２に入力する（ステップＳ３０１：指紋画像入力工程）。次に、二値化処理部１２が、入力された指紋画像データを二値化する処理を行う（ステップＳ３０２：二値化処理工程）。
これにより、入力画像である指紋画像は黒白（一方と他方の異なった色表示）の二値化画像に変換される。

次いで、隆線幅算出部１３が二値化画像を取得すると共に、二値化画像内の各画素（対象画素）を中心として、対象画素の周囲画素のうち、この対象画素の色とは異なる画素色である２点の周囲画素を特定する。
また、隆線幅算出部１３は、特定したこれら周囲画素それぞれを端点とし、且つ対象画素を通る線分の長さを対象画素に対応した画素隆線幅として算出する。

ここで、隆線幅算出部１３は、二値化画像を構成する全ての画素を対象として各画素に対応する画素隆線幅を算出する（ステップＳ３０３：画素隆線幅算出工程）。

次に、領域分散導出部１４の領域設定手段１４１が、二値化指紋画像上に、異なる複数の矩形領域を設定する。
ここで、隆線幅分散算出手段１４２が、各矩形領域内に含まれる各黒画素および白画素それぞれに対応して算出された隆線幅を収集し、黒画素群、白画素群それぞれの隆線幅の分散値を算出する（ステップＳ３０４：分散算出工程）。

次いで、領域分散値決定手段１４３が、各矩形領域に対応する分散値である領域分散値を決定する。つまり、ここで、領域分散値決定手段１４３は各矩形領域に対応した分散値を、黒画素群の分散値とする、または、白画素の分散値とするかを決定する（ステップＳ３０５：領域分散値決定工程）
ここで、領域分散値決定手段１４３は、隆線幅が安定している、つまり、黒画素分散値、白画素分散値のうち算出された分散値の低い方を上記対象矩形領域における分散値（領域分散値）として決定するものとする。

次に、対象領域決定部１５が、上記各矩形領域に対応して導出された領域分散値に基づき指紋画像における指紋照合の対象となる指紋画像中の領域（領域照合対象領域）を決定する。
ここで、対象領域決定部１５は、予め設定された基準値を下回る領域分散値の領域（矩形領域）を指紋照合の対象領域として決定する（ステップＳ３０６：照合対象領域決定工程）。

（例１）
次に、図８に示すように対象領域を設定し、この領域の中心画素を画素Ａとした場合について説明する。
このとき、領域分散導出部１４は、破線矩形内の各画素に対応して算出された隆線幅を取得し、白および黒画素それぞれの分散値を算出する。
ここでは、破線矩形内の黒部分、白部分共に隆線幅がほぼ一定であるため、この破線矩形領域の分散値として黒白どちらの分散を採用しても、分散値が低く隆線品質が高いと評価される。

（例２）
また、画素隆線幅は、隆線の曲がり具合（度合い）に依存しないので、隆線方向のばらつきが大きい指紋画像や、図９に示すように、隆線の曲がり度合が大きい領域（図９の破線矩形内）であるため、隆線品質が実際より低く評価されるのを有効に抑制することができる。

（例３）
更に、破線矩形領域（図１０）の品質を求める場合も同様に、破線矩形領域内の各画素に対応する画素隆線幅を取得する。
画素隆線幅の分散を算出する。ここでは、黒部分の白部分共に、画素隆線幅にばらつきがあるので、破線矩形領域の分散値として白黒部分どちらを採用しても分散値が高く隆線品質が低いと判定される。

（例４）
更に、図１１に示す矩形領域Ａでは、黒部分の分散値が矩形領域Ａの分散値（矩形分散値）として採用され、矩形領域Ｂでは、 白部分の分散値が矩形領域Ｂの矩形分散値として採用される。
これにより、隆線の分岐点部分で隆線品質が低く評価され、指紋照合対象から除外されてしまうのを有効に抑制することができる。

以上のように、本実施形態である指紋品質表装置１０は、分岐点や端点などの有効な特徴が含まれている指紋領域が指紋照合対象から外されてしまうのを有効に抑制することができ、また、隆線が大きく曲がっている領域においても指紋照合に適した対象領域を有効に抽出可能となり、その結果、指紋照合の精度を向上させることが可能となる。

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）
二値化され一方と他方の異なった色画素で表示された指紋画像内に、一定サイズの評価領域を設定すると共に、この領域内における隆線幅の分散値を算出する隆線幅分散導出部を備えた指紋品質評価装置であって、
前記隆線幅分散導出部は、
前記指紋画像内の各画素を中心として当該画素の周囲画素のうち前記画素の色とは異なる画素色である２点の周囲画素を特定すると共に、前記周囲画素それぞれを端点とし前記各画素を通る線分の長さを前記各画素に対応した画素隆線幅として算出する画素隆線幅算出手段と、
前記各評価領域内に含まれる画素それぞれに対応した前記画素隆線幅を取得すると共に、前記画素隆線幅の分散値を前記各評価領域内の一方の色画素および他方の色画素それぞれに対応して算出する分散算出手段と、
前記一方と他方の各色画素それぞれの分散値の内の値が低い方の分散値を、前記各評価領域に対応した分散値を示す領域分散値として決定する領域分散値決定手段とを備えたことを特徴とする指紋品質評価装置。

（付記２）
付記１に記載の指紋品質評価装置において、
前記隆線幅分散導出部に、前記領域分散値決定手段で決定された領域分散値が予め設定された基準値を下回る場合の領域を指紋照合の対象領域として決定する対象領域決定部を併設すると共に、
この対象領域決定部が、前記領域分散値と予め設定された前記基準値との大小評価を行うことにより前記各評価領域における指紋隆線の品質を評価する隆線品質評価機能を備えていることを特徴とする指紋品質評価装置。

（付記３）
付記１に記載の指紋品質評価装置において、
前記画素隆線幅算出手段は、前記隆線の流れ方向に対する垂直方向の隆線幅を前記各画素に対応した前記隆線幅として算出する垂直隆線幅算出機能を備えたことを特徴とする指紋品質評価装置。

（付記４）
付記１に記載の指紋品質評価装置において、
前記領域分散値決定手段は、前記隆線領域に含まれる黒画素および白画素それぞれの分散値を算出すると共に、前記算出した一方の色画素および他方異の色画素の分散値がどちらも予め設定された一定値より高い場合に前記評価領域に対する領域分散値を決定しないことを特徴とする指紋品質評価装置。

（付記５）
二値化され一方と他方の異なった色画素で表示された指紋画像内に、一定サイズの評価領域を設定すると共に、この領域内における隆線幅の分散値を算出する隆線幅分散導出部を備えた指紋品質評価装置にあって、前記隆線幅の分散値に基づき前記指紋画像内の指紋品質を評価する指紋品質評価方法であって、
前記指紋画像内の各画素を中心として当該画素の周囲画素のうち前記画素の色とは異なる画素色である２点の周囲画素を特定すると共に、前記周囲画素それぞれを端点とし前記各画素を通る線分の長さを前記各画素に対応した画素隆線幅として算出し、
前記各評価領域内に含まれる画素それぞれに対応した前記画素隆線幅を取得すると共に、前記画素隆線幅の分散値を前記各評価領域内の一方の色画素および他方の色画素それぞれに対応して算出し、
前記一方と他方の各色画素それぞれの分散値の内の値が低い方の分散値を、前記各評価領域に対応した分散値を示す領域分散値として決定するようにし、
これらの各動作工程を前記隆線幅分散導出部が順次実行することを特徴とした指紋品質評価方法。

（付記６）
二値化され一方と他方の異なった色画素で表示された指紋画像内に、一定サイズの評価領域を設定すると共に、この領域内における隆線幅の分散値を算出する隆線幅分散導出部を備えた指紋品質評価装置にあって、前記隆線幅の分散値に基づき前記指紋画像内の指紋品質を評価するための指紋品質評価プログラムであって、
前記指紋画像内の各画素を中心として当該画素の周囲画素のうち前記画素の色とは異なる画素色である２点の周囲画素を特定すると共に、前記周囲画素それぞれを端点とし前記各画素を通る線分の長さを前記各画素に対応した画素隆線幅として算出する画素隆線幅算出機能、
前記各評価領域内に含まれる画素それぞれに対応した前記画素隆線幅を取得すると共に、前記画素隆線幅の分散値を前記各評価領域内の一方の色画素および他方の色画素それぞれに対応して算出する分散算出機能、
および前記一方と他方の各色画素それぞれの分散値の内の値が低い方の分散値を、前記各評価領域に対応した分散値を示す領域分散値として決定する領域分散値決定機能を設け、
これらの各算出機能，決定機能を前記隆線幅分散導出部が備えている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指紋品質評価プログラム。

本発明は、指紋画像から照合対象として適切な領域を正確に抽出する指紋照合システムに対して有用に適用することができる。

１０ 指紋品質評価装置
１０Ａ 隆線幅分散導出部
１１ 指紋画像入力部
１２ 二値化処理部
１３ 隆線幅算出部（画素子隆線幅算出手段）
１４ 領域分散導出部
１５ 照合対象領域決定部
１４１ 領域設定手段
１４２ 隆線幅分散算出手段
１４３ 領域分散値決定手段

Claims (6)

1. 二値化され一方と他方の異なった色画素で表示された指紋画像内に、一定サイズの評価領域を設定すると共に、この領域内における隆線幅の分散値を算出する隆線幅分散導出部を備えた指紋品質評価装置であって、
   前記隆線幅分散導出部は、
   前記指紋画像内の各画素を中心として当該画素の周囲画素のうち前記画素の色とは異なる画素色である２点の周囲画素を特定すると共に、前記周囲画素それぞれを端点とし前記各画素を通る線分の長さを前記各画素に対応した画素隆線幅として算出する画素隆線幅算出手段と、
   前記各評価領域内に含まれる画素それぞれに対応した前記画素隆線幅を取得すると共に、前記画素隆線幅の分散値を前記各評価領域内の一方の色画素および他方の色画素それぞれに対応して算出する分散算出手段と、
   前記一方と他方の各色画素それぞれの分散値の内の値が低い方の分散値を、前記各評価領域に対応した分散値を示す領域分散値として決定する領域分散値決定手段とを備えたことを特徴とする指紋品質評価装置。
2. 請求項１に記載の指紋品質評価装置において、
   前記隆線幅分散導出部に、前記領域分散値決定手段で決定された領域分散値が予め設定された基準値を下回る場合の領域を指紋照合の対象領域として決定する対象領域決定部を併設すると共に、
   この対象領域決定部が、前記領域分散値と予め設定された前記基準値との大小評価を行うことにより前記各評価領域における指紋隆線の品質を評価する隆線品質評価機能を備えていることを特徴とする指紋品質評価装置。
3. 請求項１に記載の指紋品質評価装置において、
   前記画素隆線幅算出手段は、前記隆線の流れ方向に対する垂直方向の隆線幅を前記各画素に対応した前記隆線幅として算出する垂直隆線幅算出機能を備えたことを特徴とする指紋品質評価装置。
4. 請求項１に記載の指紋品質評価装置において、
   前記領域分散値決定手段は、前記隆線領域に含まれる黒画素および白画素それぞれの分散値を算出すると共に、前記算出した一方の色画素および他方異の色画素の分散値がどちらも予め設定された一定値より高い場合に前記評価領域に対する領域分散値を決定しないことを特徴とする指紋品質評価装置。
5. 二値化され一方と他方の異なった色画素で表示された指紋画像内に、一定サイズの評価領域を設定すると共に、この領域内における隆線幅の分散値を算出する隆線幅分散導出部を備えた指紋品質評価装置にあって、前記隆線幅の分散値に基づき前記指紋画像内の指紋品質を評価する指紋品質評価方法であって、
   前記指紋画像内の各画素を中心として当該画素の周囲画素のうち前記画素の色とは異なる画素色である２点の周囲画素を特定すると共に、前記周囲画素それぞれを端点とし前記各画素を通る線分の長さを前記各画素に対応した画素隆線幅として算出し、
   前記各評価領域内に含まれる画素それぞれに対応した前記画素隆線幅を取得すると共に、前記画素隆線幅の分散値を前記各評価領域内の一方の色画素および他方の色画素それぞれに対応して算出し、
   前記一方と他方の各色画素それぞれの分散値の内の値が低い方の分散値を、前記各評価領域に対応した分散値を示す領域分散値として決定するようにし、
   これらの各動作工程を前記隆線幅分散導出部が順次実行することを特徴とした指紋品質評価方法。
6. 二値化され一方と他方の異なった色画素で表示された指紋画像内に、一定サイズの評価領域を設定すると共に、この領域内における隆線幅の分散値を算出する隆線幅分散導出部を備えた指紋品質評価装置にあって、前記隆線幅の分散値に基づき前記指紋画像内の指紋品質を評価するための指紋品質評価プログラムであって、
   前記指紋画像内の各画素を中心として当該画素の周囲画素のうち前記画素の色とは異なる画素色である２点の周囲画素を特定すると共に、前記周囲画素それぞれを端点とし前記各画素を通る線分の長さを前記各画素に対応した画素隆線幅として算出する画素隆線幅算出機能、
   前記各評価領域内に含まれる画素それぞれに対応した前記画素隆線幅を取得すると共に、前記画素隆線幅の分散値を前記各評価領域内の一方の色画素および他方の色画素それぞれに対応して算出する分散算出機能、
   および前記一方と他方の各色画素それぞれの分散値の内の値が低い方の分散値を、前記各評価領域に対応した分散値を示す領域分散値として決定する領域分散値決定機能を設け、
   これらの各算出機能，決定機能を前記隆線幅分散導出部が備えている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指紋品質評価プログラム。

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