JP6366420B2 - Data creation program, data creation method, and data creation device - Google Patents

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Description

本発明は、指紋認証に使用されるデータを作成するデータ作成プログラム、データ作成方法、及び、データ作成装置に関する。   The present invention relates to a data creation program for creating data used for fingerprint authentication, a data creation method, and a data creation apparatus.

近年、スマートフォンやノートパソコンのようなモバイル機器の性能は向上し、扱われる情報は高度化している。このため、指紋の認証機能を有するモバイル機器が広く普及している。モバイル機器に指紋センサーが搭載される場合、デザインやスペースの制約上、指紋センサーは、小さく且つユニークな形状となる場合が多い。例えば、従来からボタンとして使用されていた部品に指紋センサーの機能を持たせた携帯電話が知られている(特許文献1参照)。   In recent years, the performance of mobile devices such as smartphones and notebook computers has improved, and the information handled has become more sophisticated. For this reason, mobile devices having a fingerprint authentication function are widely used. When a fingerprint sensor is mounted on a mobile device, the fingerprint sensor is often small and has a unique shape due to design and space constraints. For example, a cellular phone in which a part that has been conventionally used as a button has a fingerprint sensor function is known (see Patent Document 1).

特開2009−48418号公報JP 2009-48418 A

指紋センサーの小型化に伴い、取得される指紋の画像も小さくなる。又、ユーザーは、モバイル機器を所持した側の手の指を、モバイル機器に搭載された指紋センサーに接触させることによって、指紋の入力操作を行う場合が多い。この場合、指を不自然な向きに移動させなければならないので、指紋の入力操作は不安定になり易く、指紋画像の位置ずれや回転が起こりやすい。従って、より小さく且つ不安定な入力操作に基づいて取得される指紋の画像(例えば、5〜10mm四方の指紋の画像)の認証を高精度に行うための技術が要求されている。   Accompanying miniaturization of the fingerprint sensor, the acquired fingerprint image also becomes smaller. In many cases, a user performs a fingerprint input operation by bringing the finger of the hand holding the mobile device into contact with a fingerprint sensor mounted on the mobile device. In this case, since the finger must be moved in an unnatural direction, the fingerprint input operation is likely to be unstable, and the fingerprint image is likely to be displaced or rotated. Therefore, there is a demand for a technique for performing highly accurate authentication of a fingerprint image (for example, a 5-10 mm square fingerprint image) acquired based on a smaller and unstable input operation.

本発明の目的は、小さく、且つ、不安定な入力操作に基づいて取得された指紋の画像を、十分な精度で認証できるデータを作成するためのデータ作成プログラム、データ作成方法、及び、データ作成装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a data creation program, a data creation method, and a data creation for creating data capable of authenticating a fingerprint image acquired based on a small and unstable input operation with sufficient accuracy. Is to provide a device.

本発明の第1態様に係るデータ作成プログラムは、指紋の画像を取得する第1取得ステップと、前記第1取得ステップによって取得された前記指紋の画像の任意の複数の点のそれぞれを中心とする所定半径の円周上に対応する複数の画素のそれぞれの濃度を、前記複数の点毎に取得する第2取得ステップと、前記第2取得ステップによって前記複数の点毎に取得された複数の前記濃度の前記円周上の並び順に基づいて、前記複数の点毎に振幅スペクトルを算出する振幅算出ステップと、前記振幅算出ステップによって前記複数の点毎に算出された複数の前記振幅スペクトルのそれぞれに対応する複数のピーク周波数を、前記複数の点毎に記憶部に記憶する振幅記憶ステップとを、データ作成装置のプログラムに実行させる。   The data creation program according to the first aspect of the present invention has a first acquisition step of acquiring a fingerprint image and each of a plurality of arbitrary points of the fingerprint image acquired by the first acquisition step. A second acquisition step of acquiring the respective densities of the plurality of pixels corresponding to the circumference of the predetermined radius for each of the plurality of points; and the plurality of the plurality of points acquired for each of the plurality of points by the second acquisition step. An amplitude calculation step for calculating an amplitude spectrum for each of the plurality of points based on the order of density on the circumference, and each of the plurality of amplitude spectra calculated for each of the plurality of points by the amplitude calculation step. An amplitude storage step of storing a plurality of corresponding peak frequencies in the storage unit for each of the plurality of points is caused to be executed by a program of the data creation device.

第1態様によれば、データ作成プログラムを実行することによって動作するデータ作成装置は、指紋の画像の任意の複数の点のそれぞれを中心とする円周上の複数の位置に対応する画素の濃度に基づいて、複数の点毎に振幅スペクトルを算出する。データ作成装置は、算出した振幅スペクトルに対応する複数のピーク周波数を、指紋の認証を行うために使用可能なデータとして、複数の点毎に記憶部に記憶する。   According to the first aspect, the data creation device that operates by executing the data creation program includes the density of pixels corresponding to a plurality of positions on a circumference centered on each of a plurality of arbitrary points of the fingerprint image. Based on the above, an amplitude spectrum is calculated for each of a plurality of points. The data creation device stores a plurality of peak frequencies corresponding to the calculated amplitude spectrum in a storage unit for each of a plurality of points as data that can be used for fingerprint authentication.

上記の場合、記憶部に記憶されたピーク周波数を用いて指紋の認証を行う認証装置は、複数のピーク周波数のそれぞれの位置の類似度を判断することによって、指紋を照合できる。なお、ピーク周波数は複数の点毎に特定されるので、指紋の画像が小さい場合でも、ピーク周波数を多く特定できる。従って、認証装置は、指紋の画像が小さく、且つ、指紋の画像が不安定な入力操作に基づいて取得された場合でも、十分な精度で指紋の認証を行うことができる。このように、データ作成装置は、認証装置が十分な精度で指紋の認証を行うことが可能なデータを作成できる。   In the above case, an authentication apparatus that performs fingerprint authentication using the peak frequency stored in the storage unit can collate the fingerprint by determining the similarity of each position of the plurality of peak frequencies. Since the peak frequency is specified for each of a plurality of points, a large number of peak frequencies can be specified even when the fingerprint image is small. Therefore, the authentication apparatus can perform fingerprint authentication with sufficient accuracy even when the fingerprint image is small and the fingerprint image is acquired based on an unstable input operation. Thus, the data creation device can create data that allows the authentication device to perform fingerprint authentication with sufficient accuracy.

第1態様において、前記振幅算出ステップは、前記第2取得ステップによって前記複数の点毎に取得された前記複数の濃度に基づき、DFT処理によって前記振幅スペクトルを算出してもよい。この場合、データ作成装置は、複数の画素のそれぞれの濃度に基づいて任意の点の振幅スペクトルを算出できる。   In the first aspect, the amplitude calculation step may calculate the amplitude spectrum by DFT processing based on the plurality of concentrations acquired for each of the plurality of points by the second acquisition step. In this case, the data creation device can calculate the amplitude spectrum of an arbitrary point based on the density of each of the plurality of pixels.

第1態様において、前記振幅記憶ステップは、前記複数のピーク周波数のうち、対応する前記振幅スペクトルの強度が大きい順に所定数分のピーク周波数を、前記記憶部に記憶してもよい。この場合、データ作成装置は、記憶部に記憶するデータの容量を抑制できる。   In the first aspect, the amplitude storage step may store a predetermined number of peak frequencies in the storage unit in descending order of the intensity of the corresponding amplitude spectrum among the plurality of peak frequencies. In this case, the data creation device can suppress the capacity of data stored in the storage unit.

第1態様において、前記第2取得ステップによって前記複数の点毎に取得された前記複数の濃度の前記円周上の並び順に基づいて、前記複数の点毎の位相スペクトルに対応する位相情報を、前記複数の点毎に算出する位相算出ステップと、前記位相算出ステップによって前記複数の点毎に算出された複数の前記位相情報に関連するデータを、前記複数の点毎に記憶部に記憶する関連データ記憶ステップとを更に実行してもよい。この場合、認証装置は、記憶部に記憶されたピーク周波数と位相情報に関連するデータとに基づいて指紋の認証を行うことができる。従って、認証装置は、ピーク周波数のみに基づいて指紋の認証を行う場合と比べて、認証の精度を更に向上させることができる。   In the first aspect, based on the order of arrangement of the plurality of concentrations acquired for each of the plurality of points by the second acquisition step on the circumference, phase information corresponding to the phase spectrum for each of the plurality of points is obtained. A phase calculating step for calculating each of the plurality of points, and a storage unit storing data related to the plurality of pieces of phase information calculated for each of the plurality of points by the phase calculating step in the storage unit. A data storage step may be further performed. In this case, the authentication device can perform fingerprint authentication based on the peak frequency and data related to the phase information stored in the storage unit. Therefore, the authentication device can further improve the accuracy of authentication compared to a case where fingerprint authentication is performed based only on the peak frequency.

第1態様において、前記位相算出ステップは、前記DFT処理によって算出した複数の実部の累計値をΣRe(n)、複数の虚部の累計値をΣIm(n)と表記した場合、arctan(ΣIm(n)/ΣRe(n))によって算出される値を前記位相情報として算出してもよい。この場合、データ作成装置は、位相情報を容易に算出できる。   In the first aspect, when the phase calculation step represents a cumulative value of a plurality of real parts calculated by the DFT processing as ΣRe (n) and a cumulative value of a plurality of imaginary parts as ΣIm (n), arctan (ΣIm A value calculated by (n) / ΣRe (n)) may be calculated as the phase information. In this case, the data creation device can easily calculate the phase information.

本発明の第2態様に係るデータ作成方法は、指紋の画像を取得する第1取得ステップと、前記第1取得ステップによって取得された前記指紋の画像の任意の複数の点のそれぞれを中心とする所定半径の円周上に対応する複数の画素のそれぞれの濃度を、前記複数の点毎に取得する第2取得ステップと、前記第2取得ステップによって前記複数の点毎に取得された複数の前記濃度の前記円周上の並び順に基づいて、前記複数の点毎に振幅スペクトルを算出する振幅算出ステップと、前記振幅算出ステップによって前記複数の点毎に算出された複数の前記振幅スペクトルのそれぞれに対応する複数のピーク周波数を、前記複数の点毎に記憶部に記憶する振幅記憶ステップとを備えている。第2態様によれば、第1態様と同様の効果を奏することができる。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a data generation method centered on a first acquisition step of acquiring a fingerprint image and a plurality of arbitrary points on the fingerprint image acquired by the first acquisition step. A second acquisition step of acquiring the respective densities of the plurality of pixels corresponding to the circumference of the predetermined radius for each of the plurality of points; and the plurality of the plurality of points acquired for each of the plurality of points by the second acquisition step. An amplitude calculation step for calculating an amplitude spectrum for each of the plurality of points based on the order of density on the circumference, and each of the plurality of amplitude spectra calculated for each of the plurality of points by the amplitude calculation step. An amplitude storage step of storing a plurality of corresponding peak frequencies in the storage unit for each of the plurality of points. According to the 2nd aspect, there can exist an effect similar to a 1st aspect.

本発明の第3態様に係るデータ作成装置は、指紋の画像を取得する第1取得手段と、前記第1取得手段によって取得された前記指紋の画像の任意の複数の点のそれぞれを中心とする所定半径の円周上に対応する複数の画素のそれぞれの濃度を、前記複数の点毎に取得する第2取得手段と、前記第2取得手段によって前記複数の点毎に取得された複数の前記濃度の前記円周上の並び順に基づいて、前記複数の点毎に振幅スペクトルを算出する振幅算出手段と、前記振幅算出手段によって前記複数の点毎に算出された複数の前記振幅スペクトルのそれぞれに対応する複数のピーク周波数を、前記複数の点毎に記憶部に記憶する振幅記憶手段とを備えている。第3態様によれば、第1態様と同様の効果を奏することができる。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a data creation device including a first acquisition unit configured to acquire a fingerprint image and a plurality of arbitrary points on the fingerprint image acquired by the first acquisition unit. Second acquisition means for acquiring the respective densities of a plurality of pixels corresponding to a circumference of a predetermined radius for each of the plurality of points; and the plurality of the plurality of points acquired for each of the plurality of points by the second acquisition means. Based on the order of density on the circumference, amplitude calculation means for calculating an amplitude spectrum for each of the plurality of points, and each of the plurality of amplitude spectra calculated for the plurality of points by the amplitude calculation means Amplitude storage means for storing a plurality of corresponding peak frequencies in the storage unit for each of the plurality of points. According to the 3rd aspect, there can exist an effect similar to a 1st aspect.

認証システム1の機能ブロック図である。2 is a functional block diagram of the authentication system 1. FIG. 指紋画像6を示す図である。It is a figure which shows the fingerprint image. 円7上の複数の点に対応する濃度を取得する機能を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a function for acquiring densities corresponding to a plurality of points on a circle. 円7の周上の位置における濃度の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the density | concentration in the position on the periphery of the circle | round | yen 7. フィルタリング処理後の指紋画像61を示す図である。It is a figure which shows the fingerprint image 61 after a filtering process. 移動平均により平滑化された濃度一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the density | concentration smoothed by the moving average. 振幅スペクトルの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of an amplitude spectrum. 方向データの特定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the identification method of direction data. 方向データの特定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the identification method of direction data. 指紋画像6と方向データに対応する画像65との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the fingerprint image 6 and the image 65 corresponding to direction data. データ作成装置3、及び、認証装置5の電気的構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing an electrical configuration of a data creation device 3 and an authentication device 5. FIG. 第1メイン処理のフローチャートである。It is a flowchart of a 1st main process. 特徴データを示す図である。It is a figure which shows the characteristic data. 指紋データを示す図である。It is a figure which shows fingerprint data. 第2メイン処理のフローチャートである。It is a flowchart of the 2nd main process.

本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において例示した具体的な複数の数値は一例であり、本発明はこれらの複数の数値に限定されない。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the concrete several numerical value illustrated in the following embodiment is an example, and this invention is not limited to these several numerical values.

<認証システム1の概要>
図1を参照し、認証システム1の概要について説明する。認証システム1は、指紋によってユーザーを認証するためのシステムである。認証システム1は、データ作成装置3、及び、認証装置5を備えている。認証装置5は、指紋による認証機能を備えた電子機器である。本実施形態において、認証装置5は周知のスマートフォンである。データ作成装置3は、認証装置5が指紋による認証を行なうために必要な指紋データ(図14参照)を生成し、認証装置5のフラッシュメモリ504(図11参照)に記憶された指紋データベース(DB)60に登録する。本実施形態において、データ作成装置3は周知のPCである。
<Outline of authentication system 1>
An overview of the authentication system 1 will be described with reference to FIG. The authentication system 1 is a system for authenticating a user with a fingerprint. The authentication system 1 includes a data creation device 3 and an authentication device 5. The authentication device 5 is an electronic device having a fingerprint authentication function. In the present embodiment, the authentication device 5 is a known smartphone. The data creation device 3 generates fingerprint data (see FIG. 14) necessary for the authentication device 5 to perform authentication by fingerprint, and stores the fingerprint database (DB) stored in the flash memory 504 (see FIG. 11) of the authentication device 5. ) Register at 60. In the present embodiment, the data creation device 3 is a known PC.

なお、認証システム1は上記構成に限定されない。例えば認証システム1は、データ作成装置3及び認証装置5の機能を備えた単一の装置のみを有していてもよい。具体的には、認証システム1は、指紋データの生成機能、及び、指紋の認証機能を有する認証装置5であってもよい。認証装置5はスマートフォンに限定されず、ノートPC、タブレットPC、携帯電話、ATM、及び、入退室管理装置の何れかであってもよい。データ作成装置3はPCに限定されず、サーバー、又は、指紋データを生成するための専用機器であってもよい。   The authentication system 1 is not limited to the above configuration. For example, the authentication system 1 may have only a single device having the functions of the data creation device 3 and the authentication device 5. Specifically, the authentication system 1 may be an authentication device 5 having a fingerprint data generation function and a fingerprint authentication function. The authentication device 5 is not limited to a smartphone, and may be any of a notebook PC, a tablet PC, a mobile phone, an ATM, and an entry / exit management device. The data creation device 3 is not limited to a PC, and may be a server or a dedicated device for generating fingerprint data.

指紋DB60は、データ作成装置3のHDD304(図11参照)に記憶されてもよい。認証装置5は、データ作成装置3のHDD304に記憶された指紋DB60を参照することによって、指紋の認証を実行してもよい。又、指紋DB60は、ネットワークに接続する図示外のサーバーに記憶されてもよい。この場合、データ作成装置3は、サーバーに記憶された指紋DB60に生成した指紋データを登録してもよい。又、認証装置5は、サーバーに記憶された指紋DB60を参照することによって、指紋の認証を実行してもよい。   The fingerprint DB 60 may be stored in the HDD 304 (see FIG. 11) of the data creation device 3. The authentication device 5 may execute fingerprint authentication by referring to the fingerprint DB 60 stored in the HDD 304 of the data creation device 3. The fingerprint DB 60 may be stored in a server (not shown) connected to the network. In this case, the data creation device 3 may register the fingerprint data generated in the fingerprint DB 60 stored in the server. The authentication device 5 may perform fingerprint authentication by referring to the fingerprint DB 60 stored in the server.

<データ作成装置3の機能>
データ作成装置3は、指紋画像取得部32、極座標取得部33、DFT演算部34、振幅スペクトル算出部35、ピーク周波数抽出部36、位相情報算出部37、方向データ特定部38、及び、登録部39のそれぞれの機能ブロックに対応する処理を、CPU301(図11参照)によって実行する。データ作成装置3には、指紋センサー31が接続される。
<Function of Data Creation Device 3>
The data creation device 3 includes a fingerprint image acquisition unit 32, a polar coordinate acquisition unit 33, a DFT calculation unit 34, an amplitude spectrum calculation unit 35, a peak frequency extraction unit 36, a phase information calculation unit 37, a direction data specification unit 38, and a registration unit. The processing corresponding to each of the functional blocks 39 is executed by the CPU 301 (see FIG. 11). A fingerprint sensor 31 is connected to the data creation device 3.

指紋センサー31は、マトリクス状の表面電極の電荷量から指紋の凹凸を判定する、静電容量方式の面型センサーである。指紋センサー31の大きさは、後述する指紋センサー51と同一の大きさ、又は、指紋センサー51よりも大きいことが好ましい。指紋センサー31の大きさは特に限定されないが、例えば、5×5mmの指紋センサー31を適用できる。指紋センサー31の解像度は、後述する指紋センサー51と同一か、又は、指紋センサー51よりも大きいことが好ましい。指紋センサー31の解像度は特に限定されないが、例えば、508dpi、又は、363dpiの指紋センサー31を適用できる。以下では、指紋センサー31の解像度が508dpiである場合を例に挙げて、具体的に説明する。   The fingerprint sensor 31 is a capacitance type surface sensor that determines the unevenness of the fingerprint from the charge amount of the matrix-like surface electrode. The size of the fingerprint sensor 31 is preferably the same size as the fingerprint sensor 51 described later or larger than the fingerprint sensor 51. The size of the fingerprint sensor 31 is not particularly limited, but for example, a 5 × 5 mm fingerprint sensor 31 can be applied. The resolution of the fingerprint sensor 31 is preferably the same as or higher than the fingerprint sensor 51 described later. Although the resolution of the fingerprint sensor 31 is not particularly limited, for example, the fingerprint sensor 31 of 508 dpi or 363 dpi can be applied. Hereinafter, the case where the resolution of the fingerprint sensor 31 is 508 dpi will be described as an example.

なお指紋センサー31の検出方式は静電容量方式に限定されず、他の方式(例えば、電界式、圧力式、光学式)であってもよい。又、指紋センサー31は面型に限定されず、線型であってもよい。指紋センサー31の大きさ及び解像度は、上記の具体例に限定されない。   Note that the detection method of the fingerprint sensor 31 is not limited to the capacitance method, and other methods (for example, an electric field method, a pressure method, and an optical method) may be used. The fingerprint sensor 31 is not limited to a surface type, and may be a linear type. The size and resolution of the fingerprint sensor 31 are not limited to the above specific example.

指紋画像取得部32では、指紋センサー31に指が接触した状態で指紋センサー31から出力される信号に基づいて、指紋センサー31に接触した指の指紋の凹凸がグレースケールで示された画像が取得される。以下、指紋センサー31から出力される信号に基づいて取得される画像を、「指紋画像」という。指紋センサー31の1ドットは、指紋画像の1画素に対応する。図2は、指紋画像取得部32によって取得された指紋画像の一例である、指紋画像6を示している。指紋画像6の画素数、200画素(横方向)×400画素(縦方向)である。指紋画像6には、指紋の凸部の連なりである隆線の行き止まりの端点6A、二つに分かれる分岐点6B等が含まれる。以下、指紋の端点、分岐点等を総称し、「複数の特徴点」という。   The fingerprint image acquisition unit 32 acquires an image in which the unevenness of the fingerprint of the finger touching the fingerprint sensor 31 is shown in gray scale based on a signal output from the fingerprint sensor 31 while the finger is in contact with the fingerprint sensor 31. Is done. Hereinafter, an image acquired based on a signal output from the fingerprint sensor 31 is referred to as a “fingerprint image”. One dot of the fingerprint sensor 31 corresponds to one pixel of the fingerprint image. FIG. 2 shows a fingerprint image 6 which is an example of a fingerprint image acquired by the fingerprint image acquisition unit 32. The number of pixels of the fingerprint image 6 is 200 pixels (horizontal direction) × 400 pixels (vertical direction). The fingerprint image 6 includes an end point 6A of a ridge that is a series of convex portions of the fingerprint, a branch point 6B divided into two, and the like. Hereinafter, end points, branch points, and the like of fingerprints are collectively referred to as “a plurality of feature points”.

図2の横方向を、指紋画像6のX方向といい、図2の縦方向を、指紋画像6のY方向という。図2の右方向を、X方向の正方向といい、図2の左方向を、X方向の負方向という。図2の下方向を、Y方向の正方向といい、図2の上方向を、Y方向の負方向という。指紋画像6の左上の画素の位置を、直交座標の原点(0,0)とする。直交座標の原点からX方向にx画素分離隔し、原点からY方向にy画素分離隔した画素の位置を、直交座標(x,y)と表記する。以下では、指紋画像6が指紋画像取得部32によって取得された場合を例に挙げて、具体的に説明する。なお、指紋画像6の画素数は、上記の具体例に限定されない。   The horizontal direction in FIG. 2 is called the X direction of the fingerprint image 6, and the vertical direction in FIG. 2 is called the Y direction of the fingerprint image 6. The right direction in FIG. 2 is referred to as a positive direction in the X direction, and the left direction in FIG. 2 is referred to as a negative direction in the X direction. The downward direction in FIG. 2 is referred to as a positive direction in the Y direction, and the upward direction in FIG. 2 is referred to as a negative direction in the Y direction. The position of the upper left pixel of the fingerprint image 6 is defined as the origin (0, 0) of the orthogonal coordinates. The position of a pixel that is separated by x pixels in the X direction from the origin of the orthogonal coordinates and separated by y pixels in the Y direction from the origin is denoted as orthogonal coordinates (x, y). Hereinafter, the case where the fingerprint image 6 is acquired by the fingerprint image acquisition unit 32 will be described as an example. Note that the number of pixels of the fingerprint image 6 is not limited to the above specific example.

図1に示すように、極座標取得部33では、以下の方法で指紋画像6から複数の位置が特定され、特定された複数の位置のそれぞれに対応する濃度が取得される。はじめに、図3(A)に示すように、指紋画像取得部32によって取得された指紋画像6の枠6D(図2参照)に含まれる複数の画素の何れか1つが、半径rの円7(図3(B)参照)の中心点7Aとして決定される。半径rの値は特に限定されないが、例えば、指紋画像6の解像度が508dpiの場合に15画素とされ、指紋画像6の解像度が363dpiの場合に11画素とされる。本実施形態の場合、指紋センサー31の解像度を508dpiとしているので、以下では、半径rが15画素である場合を例に挙げて、具体的に説明する。なお、半径rの値については、上記の具体例に限定されない。   As shown in FIG. 1, the polar coordinate acquisition unit 33 specifies a plurality of positions from the fingerprint image 6 by the following method, and acquires the density corresponding to each of the specified plurality of positions. First, as shown in FIG. 3A, any one of a plurality of pixels included in a frame 6D (see FIG. 2) of the fingerprint image 6 acquired by the fingerprint image acquisition unit 32 is a circle 7 ( This is determined as the center point 7A in FIG. The value of the radius r is not particularly limited. For example, the value is 15 pixels when the resolution of the fingerprint image 6 is 508 dpi, and 11 pixels when the resolution of the fingerprint image 6 is 363 dpi. In the present embodiment, since the resolution of the fingerprint sensor 31 is 508 dpi, a specific description will be given below with an example in which the radius r is 15 pixels. Note that the value of the radius r is not limited to the above specific example.

次に、図3(B)に示すように、中心点7Aを中心とする半径rの円7の周上の所定数の位置が順番に決定される。以下、所定数を「K1」と表記する。具体的には、中心点7Aを極座標の原点とした場合に、半径r及び偏角θによって示される極座標(r,θ)の位置(円7の周上の位置)が、偏角θを、0(中心点7Aから右方水平方向に延びる向き)から(2π/K1)度ずつ2πまで時計回りに変化させながら、順番にK1個決定される。以下、決定されたK1個の位置のそれぞれを、「サンプル」という。K1の値は特に限定されない。以下では、K1が「128」である場合を例に挙げて、具体的に説明する。   Next, as shown in FIG. 3B, a predetermined number of positions on the circumference of the circle 7 having the radius r centered on the center point 7A are determined in order. Hereinafter, the predetermined number is expressed as “K1”. Specifically, when the center point 7A is the origin of the polar coordinates, the position of the polar coordinates (r, θ) (position on the circumference of the circle 7) indicated by the radius r and the declination angle θ is the declination angle θ. K1 pieces are determined in order while changing clockwise from 0 (direction extending in the horizontal direction to the right from the center point 7A) to 2π in increments of (2π / K1) degrees. Hereinafter, each of the determined K1 positions is referred to as a “sample”. The value of K1 is not particularly limited. Hereinafter, the case where K1 is “128” will be described as an example.

次に、図3(C)に示すように、決定された128個のサンプルのそれぞれに対応する濃度が取得される。具体的には、周知のバイリニア法に基づき、円7の周上の128個のサンプルの位置のそれぞれの上下左右に隣接する画素のそれぞれの濃度の重み付け演算によって、それぞれのサンプルに対応する濃度として算出される。なお、重み付け演算を行う場合の重み付け係数は、HDD304に予め記憶されていてもよい。   Next, as shown in FIG. 3C, the density corresponding to each of the determined 128 samples is acquired. Specifically, based on the well-known bilinear method, the density corresponding to each sample is calculated by weighting each density of pixels adjacent to the top, bottom, left, and right of the position of 128 samples on the circumference of the circle 7. Calculated. Note that the weighting coefficient for performing the weighting calculation may be stored in the HDD 304 in advance.

図4は、偏角θを0から2πまで変化させたときの128個のサンプルのそれぞれに対応する濃度をプロットし、直線で接続したグラフの一例を示す。このように、サンプルの取得順、即ち、偏角θ順に濃度を並べた場合の結果は、周期的に配置された複数のピークを有する折れ線になる。   FIG. 4 shows an example of a graph in which the density corresponding to each of the 128 samples when the deflection angle θ is changed from 0 to 2π is plotted and connected by a straight line. As described above, the result when the concentrations are arranged in the order of sample acquisition, that is, in the order of the deflection angle θ, is a polygonal line having a plurality of peaks arranged periodically.

図3(A)〜(C)の処理は、指紋画像6に含まれる200×400の複数の画素のうち、上端、下端、左端、及び、右端のそれぞれから半径r(15画素)分内側に配置された、図2における枠6C内の複数の画素のそれぞれについて実行される。なお、枠6C内には、(170(=(200−2×15))×370(=(400−2×15))の複数の画素が配置されている。   3 (A) to 3 (C), the plurality of 200 × 400 pixels included in the fingerprint image 6 are arranged inward by a radius r (15 pixels) from each of the upper end, the lower end, the left end, and the right end. The process is executed for each of the plurality of arranged pixels in the frame 6C in FIG. A plurality of pixels (170 (= (200−2 × 15)) × 370 (= (400−2 × 15)) are arranged in the frame 6C.

なお、極座標取得部33において、指紋画像6に基づいて濃度が取得される前に、指紋画像6に対してフィルタリング処理が実行されてもよい。具体的には次の通りである。例えば図5に示すように、指紋画像6(図5(A))に対して、高周波成分をノイズとして除去するためのフィルタリング処理が実行され、指紋画像61(図5(B))が生成されてもよい。そして、高周波成分が除去された指紋画像61に対して、図3(A)〜(C)の処理が実行され、濃度が取得されてもよい。なお、フィルタリング処理が実行されることによって、元の指紋画像6のエッジ部分の濃淡変化は緩やかになる。フィルタリング処理に用いられるフィルタとして、周知のローパスフィルタ、ガウシアンフィルタ、移動平均フィルタ、メディアンフィルタ、平均化フィルタの何れかが用いられてもよい。又、例えば、特定の周波数帯成分のみを抽出するためのフィルタリング処理が指紋画像6に対して実行されてもよい。特定の周波数帯域として、指紋の凹凸の周期を含む帯域が選択されてもよい。フィルタリング処理に用いられるフィルタとして、周知のバンドパスフィルタが用いられてもよい。   Note that the polar coordinate acquisition unit 33 may perform a filtering process on the fingerprint image 6 before acquiring the density based on the fingerprint image 6. Specifically, it is as follows. For example, as shown in FIG. 5, a filtering process for removing high-frequency components as noise is performed on the fingerprint image 6 (FIG. 5A) to generate a fingerprint image 61 (FIG. 5B). May be. Then, the processing of FIGS. 3A to 3C may be performed on the fingerprint image 61 from which the high-frequency component has been removed, and the density may be acquired. Note that, by executing the filtering process, the shading change of the edge portion of the original fingerprint image 6 becomes gentle. Any of a known low-pass filter, Gaussian filter, moving average filter, median filter, and averaging filter may be used as a filter used in the filtering process. Further, for example, a filtering process for extracting only a specific frequency band component may be executed on the fingerprint image 6. As a specific frequency band, a band including the period of the concave and convex portions of the fingerprint may be selected. A known band pass filter may be used as a filter used for the filtering process.

又、極座標取得部33において、指紋画像6に基づいて濃度が取得された後、図4で示される折れ線波形を移動平均によって平滑化してもよい。図6は、図4で示されるグラフを移動平均によって平滑化した結果を示す。図6に示すように、平滑化が実行されることによって、濃度の折れ線波形の変化は平滑化される。   In addition, after the density is acquired based on the fingerprint image 6 in the polar coordinate acquisition unit 33, the polygonal line waveform shown in FIG. 4 may be smoothed by a moving average. FIG. 6 shows the result of smoothing the graph shown in FIG. 4 by moving average. As shown in FIG. 6, by performing smoothing, the change in the broken line waveform of the density is smoothed.

なお、以上のフィルタリング処理又は平滑化を行う理由は、次の通りである。検出方式や型式の異なる指紋センサー31から取得される指紋画像では、解像度、階調等の特性に差異が生じる場合がある。又、指紋センサー31の検出方式や型式によっては、取得される指紋画像にノイズが多く含まれたり、指紋画像の白黒が反転して取得されたりする場合がある。このような場合、フィルタリング処理又は平滑化によって、差分を吸収し、後段の処理に適した状態にすることができる場合がある。   The reason for performing the above filtering process or smoothing is as follows. In fingerprint images acquired from fingerprint sensors 31 of different detection methods and types, there may be differences in characteristics such as resolution and gradation. Further, depending on the detection method and type of the fingerprint sensor 31, there are cases where the acquired fingerprint image includes a lot of noise, or the fingerprint image is acquired with black and white reversed. In such a case, the difference may be absorbed by filtering processing or smoothing to be in a state suitable for subsequent processing.

図1に示すように、DFT演算部34では、極座標取得部33によって取得された170×370の複数の画素のそれぞれに対応する128個の濃度に基づいて、周知の離散フーリエ変換(Discrete Fourier Transform DFT)演算が行われる。DFT演算によって、128の周波数成分毎に実部と虚部とが算出される。以下、算出される実部を「Re」と表記し、虚部を「Im」と表記する。DFT演算によって算出された、128の周波数成分のそれぞれに対応するReおよびImを、それぞれ、「Re(n)」「Im(n)」と表記する。n=0,1,2,3,・・・127である。Re(n)及びIm(n)は、170×370の複数の画素毎に算出される。   As shown in FIG. 1, the DFT calculation unit 34 uses a known discrete Fourier transform (Discrete Fourier Transform) based on 128 densities corresponding to each of a plurality of 170 × 370 pixels acquired by the polar coordinate acquisition unit 33. DFT) operation is performed. A real part and an imaginary part are calculated for every 128 frequency components by the DFT calculation. Hereinafter, the calculated real part is expressed as “Re” and the imaginary part is expressed as “Im”. Re and Im corresponding to each of the 128 frequency components calculated by the DFT operation are denoted as “Re (n)” and “Im (n)”, respectively. n = 0, 1, 2, 3,... 127. Re (n) and Im (n) are calculated for each of a plurality of pixels of 170 × 370.

振幅スペクトル算出部35では、DFT演算部34によって170×370の複数の画素毎に算出されたRe(n)、及び、Im(n)のそれぞれに基づいて、以下の(1)式によって振幅スペクトルが算出される。以下、算出される振幅スペクトルを「A(n)」と表記する。A(n)は、170×370の複数の画素毎に算出される。
A(n)=√(Re(n)+Im(n))(n=0,1,2,・・・127)・・・(1)
In the amplitude spectrum calculation unit 35, based on Re (n) and Im (n) calculated for each of the plurality of pixels of 170 × 370 by the DFT calculation unit 34, the amplitude spectrum is expressed by the following equation (1). Is calculated. Hereinafter, the calculated amplitude spectrum is expressed as “A (n)”. A (n) is calculated for each of a plurality of pixels of 170 × 370.
A (n) = √ (Re (n) 2 + Im (n) 2 ) (n = 0, 1, 2,... 127) (1)

図7は、170×370の複数の画素のうち1つの画素に対応する振幅スペクトルの一例であって、n=0〜63に対応する振幅スペクトル(A(0)〜A(63))をプロットし、直線で接続したグラフを示す。なお、標本化定理により、n=64〜127に対応する振幅スペクトル(A(64)〜A(127))は、A(0)〜A(63)を左右反転した形状を有する。このため図7においては、振幅スペクトル(A(64)〜A(127))は省略されている。   FIG. 7 is an example of an amplitude spectrum corresponding to one pixel among a plurality of pixels of 170 × 370, and plots amplitude spectra (A (0) to A (63)) corresponding to n = 0 to 63. And a graph connected with a straight line. According to the sampling theorem, the amplitude spectrum (A (64) to A (127)) corresponding to n = 64 to 127 has a shape obtained by horizontally inverting A (0) to A (63). Therefore, the amplitude spectrum (A (64) to A (127)) is omitted in FIG.

図1に示すように、ピーク周波数抽出部36では、振幅スペクトル算出部35によって算出された振幅スペクトルのうち、振幅の大きい順に所定数分のピークに対応するnが、ピーク周波数として所定数分抽出される。以下、所定数を「K2」と表記する。この場合、K2を調整することによって、抽出されるピーク周波数の数を調整できる。又、K2を調整することによって、全てのピークに対応するnをピーク周波数として抽出する場合と比較して、1つの画素に対応するピーク周波数のデータ量を抑制できる場合がある。以下では、K2が「4」である場合を例に挙げて説明する。なお、K2の値については、上記の具体例に限定されず、2以上の任意の値であればよい。   As shown in FIG. 1, in the peak frequency extraction unit 36, n corresponding to a predetermined number of peaks in the descending order of amplitude among the amplitude spectrum calculated by the amplitude spectrum calculation unit 35 is extracted as a peak frequency by a predetermined number. Is done. Hereinafter, the predetermined number is expressed as “K2”. In this case, the number of extracted peak frequencies can be adjusted by adjusting K2. Further, by adjusting K2, there is a case where the data amount of the peak frequency corresponding to one pixel can be suppressed as compared with the case where n corresponding to all the peaks is extracted as the peak frequency. Hereinafter, a case where K2 is “4” will be described as an example. In addition, about the value of K2, it is not limited to said specific example, What is necessary is just two or more arbitrary values.

なお、指紋画像6にフィルタリング処理が実行された指紋画像6(例えば、指紋画像61(図5参照))に基づき、振幅スペクトル算出部35によって振幅スペクトルが算出された場合、ノイズ成分である高周波成分に対応するピークが低くなる。この場合、適切なピーク周波数が抽出され易くなる。   When the amplitude spectrum is calculated by the amplitude spectrum calculation unit 35 based on the fingerprint image 6 (for example, the fingerprint image 61 (see FIG. 5)) on which the filtering process has been performed on the fingerprint image 6, a high frequency component that is a noise component The peak corresponding to is lower. In this case, an appropriate peak frequency is easily extracted.

登録部39では、ピーク周波数抽出部36によって抽出されたピーク周波数を示すデータが、後述する認証装置5のフラッシュメモリ504(図11参照)に記憶された指紋DB60に登録される。なお登録部39では、後述する方向データ特定部38によって特定される方向データも指紋DB60に登録される。詳細は後述する。   In the registration unit 39, data indicating the peak frequency extracted by the peak frequency extraction unit 36 is registered in the fingerprint DB 60 stored in the flash memory 504 (see FIG. 11) of the authentication device 5 described later. In the registration unit 39, direction data specified by a direction data specifying unit 38 described later is also registered in the fingerprint DB 60. Details will be described later.

位相情報算出部37では、DFT演算部34によって170×370の複数の画素毎に算出されたRe(n)及びIm(n)に基づき、以下の方法によって位相情報が算出される。はじめに、nが所定の第1数から所定の第2数までのそれぞれのRe(n)を累計した値が算出される。以下、Re(n)を累計した値を、「ΣRe(n)」と表記する。次に、nが第1数から第2数までのそれぞれのIm(n)を累計した値が算出される。以下、Im(n)を累計した値を、「ΣIm(n)」と表記する。所定の第1数を「K3」と表記し、所定の第2数を「K4」と表記する。以下では、K3が「1」であり、K4が「15」である場合を例に挙げて具体的に説明する。なお、K3、K4の値については、上記の具体例に限定されない。K3は、1以上の任意の数であってもよい。K4は、「K3+1」以上127以下の任意の値であればよい。例えば、K3を「2」とし、K4を「17」としてもよい。   The phase information calculation unit 37 calculates phase information by the following method based on Re (n) and Im (n) calculated for each of a plurality of pixels of 170 × 370 by the DFT calculation unit 34. First, a value obtained by accumulating each Re (n) from a predetermined first number to a predetermined second number is calculated. Hereinafter, a value obtained by accumulating Re (n) is represented as “ΣRe (n)”. Next, a value obtained by accumulating each Im (n) from the first number to the second number is calculated. Hereinafter, a value obtained by accumulating Im (n) is referred to as “ΣIm (n)”. The predetermined first number is expressed as “K3”, and the predetermined second number is expressed as “K4”. Hereinafter, the case where K3 is “1” and K4 is “15” will be specifically described as an example. In addition, about the value of K3 and K4, it is not limited to said specific example. K3 may be an arbitrary number of 1 or more. K4 may be any value between “K3 + 1” and 127 or less. For example, K3 may be “2” and K4 may be “17”.

上記において、nの値を、1から15までとしたり、2から17までとしたりすることの理由は、累計演算の処理量が増加することを抑制するためである。なお、約30よりも大きいnは、指紋の凹凸の周波数よりも大きい周波数に対応する。このため、約30よりも大きいnに対応するRe(n)及びIm(n)の値は非常に小さくなる可能性が高い。従って、nを0から127とした場合と、nを1から15まで又は2から17までに限定した場合とで、算出される位相情報の相違は小さくなる場合が多い。   In the above, the reason for setting the value of n from 1 to 15 or from 2 to 17 is to suppress an increase in the processing amount of the cumulative calculation. Note that n greater than about 30 corresponds to a frequency greater than the frequency of the fingerprint irregularities. For this reason, the values of Re (n) and Im (n) corresponding to n greater than about 30 are likely to be very small. Therefore, the difference in the calculated phase information is often small when n is 0 to 127 and when n is limited to 1 to 15 or 2 to 17.

次に、以下の(2)式に基づいて演算が行われる。算出される値を、「位相情報」といい、「B(i)」と表記する。iは、170×370の複数の画素のそれぞれが極座標取得部33において取得された順番を示し、i=1,2,・・・62900(=170×370))である。
B(i)=arctan(ΣIm(n)/ΣRe(n))(i=1,2,・・・62900)・・・(2)
なお、B(i)は、−π/2からπ/2までの間の何れかの値となる。
Next, calculation is performed based on the following equation (2). The calculated value is referred to as “phase information” and expressed as “B (i)”. i indicates the order in which each of the plurality of pixels of 170 × 370 is acquired by the polar coordinate acquisition unit 33, and i = 1, 2,... 62900 (= 170 × 370)).
B (i) = arctan (ΣIm (n) / ΣRe (n)) (i = 1, 2,... 62900) (2)
Note that B (i) takes any value between −π / 2 and π / 2.

なお、上記の方法によって算出される位相情報は、nが1から15までのそれぞれのRe(n)及びIm(n)に基づいて周波数成分毎に算出される位相スペクトルによって示されるベクトルを、画素毎に合成した合成ベクトルの角度と相関がある。即ち、上記の算出方法は、nが1から15までのそれぞれのRe(n)及びIm(n)に基づいて算出される位相スペクトルに基づいた合成ベクトルの角度を、演算の処理量を抑制しつつ簡易に算出するための方法であるといえる。   Note that the phase information calculated by the above method is a pixel represented by a phase spectrum calculated for each frequency component based on Re (n) and Im (n) where n is 1 to 15, respectively. There is a correlation with the angle of the synthesized vector synthesized every time. That is, the above calculation method suppresses the amount of calculation processing by reducing the angle of the combined vector based on the phase spectrum calculated based on Re (n) and Im (n) where n is 1 to 15. It can be said that this is a simple calculation method.

方向データ特定部38は、位相情報算出部37によって170×370の複数の画素毎に算出されたB(i)に基づき、以下の方法によって、170×370の複数の画素毎に方向を算出し、方向データを生成する。はじめに、位相情報算出部37によって算出されたB(i)は、以下の(3)式によって、それぞれの位相情報に応じた濃度に変換される。以下、算出される濃度を「D(i)」と表記する。
D(i)=((B(i)+π/2)×255)/π(i=1,2,・・・62900)・・・(3)
The direction data specifying unit 38 calculates a direction for each of the plurality of pixels of 170 × 370 based on B (i) calculated for each of the plurality of pixels of 170 × 370 by the phase information calculation unit 37 by the following method. , Generate direction data. First, B (i) calculated by the phase information calculation unit 37 is converted into a density corresponding to each phase information by the following equation (3). Hereinafter, the calculated density is expressed as “D (i)”.
D (i) = ((B (i) + π / 2) × 255) / π (i = 1, 2,... 62900) (3)

図8を参照して具体的に説明する。図8(A)は、指紋画像取得部32によって取得された指紋画像6を示す。図8(B)は、指紋画像6に対して平滑化処理(図6参照)が実行された後の指紋画像62を示す。図8(C)は、指紋画像62に基づき、上記の方法によって算出されたD(i)のグレースケール画像を、対応する画素の位置に配置させた位相情報マップ63を示す。図8(D)は、図8(C)の位相情報マップ63の一部を抽出して拡大した図である。次に、図8(E)に示すように、位相情報マップ63のうち任意の5×5の複数の画素を含む位相情報マップ64が抽出される。図8(E)の位相情報マップ64において、5×5のマトリクスのそれぞれの中の数字は、対応する位置の画素のD(i)の値を示している。   This will be specifically described with reference to FIG. FIG. 8A shows the fingerprint image 6 acquired by the fingerprint image acquisition unit 32. FIG. 8B shows the fingerprint image 62 after the smoothing process (see FIG. 6) is performed on the fingerprint image 6. FIG. 8C shows a phase information map 63 in which the grayscale image of D (i) calculated by the above method is arranged at the corresponding pixel position based on the fingerprint image 62. FIG. 8D is an enlarged view of a part of the phase information map 63 shown in FIG. Next, as shown in FIG. 8E, a phase information map 64 including a plurality of arbitrary 5 × 5 pixels is extracted from the phase information map 63. In the phase information map 64 of FIG. 8E, the number in each of the 5 × 5 matrix indicates the value of D (i) of the pixel at the corresponding position.

以下、5×5の複数の画素のそれぞれの位置を、(Xi,Yi)と表記し、対応する濃度を、「D(Xi/Yi)」と表記する。Xiは、横方向の画素の位置を、左端の画素を基準とした場合の右方向の画素数(1〜5)によって示す。Yiは、縦方向の画素の位置を、上端の画素を基準とした場合の下方向の画素数(1〜5)によって示す。   Hereinafter, each position of a plurality of 5 × 5 pixels is denoted as (Xi, Yi), and the corresponding density is denoted as “D (Xi / Yi)”. Xi indicates the position of the pixel in the horizontal direction by the number of pixels in the right direction (1 to 5) with the leftmost pixel as a reference. Yi indicates the position of the pixel in the vertical direction by the number of pixels in the downward direction (1 to 5) when the pixel at the upper end is used as a reference.

次に、5×5の複数の画素のうち(3,3)の位置に対応する方向が、以下のようにして特定される。下記の算出結果のそれぞれを、「R(j)」と表記する。具体的には、
「D(3/3)−D(2/1)」を「R(2/1)」と表記する。「D(3/3)−D(3/1)」を「R(3/1)」と表記する。「D(3/3)−D(4/1)」を「R(4/1)」と表記する。「D(3/3)−D(1/2)」を「R(1/2)」と表記する。「D(3/3)−D(2/2)」を「R(2/2)」と表記する。「D(3/3)−D(4/2)」を「R(4/2)」と表記する。「D(3/3)−D(5/2)」を「R(5/2)」と表記する。「D(3/3)−D(1/3)」を「R(1/3)」と表記する。「D(3/3)−D(5/3)」を「R(5/3)」と表記する。「D(3/3)−D(1/4)」を「R(1/4)」と表記する。「D(3/3)−D(2/4)」を「R(2/4)」と表記する。「D(3/3)−D(4/4)」を「R(4/4)」と表記する。「D(3/3)−D(5/4)」を「R(5/4)」と表記する。「D(3/3)−D(2/5)」を「R(2/5)」と表記する。「D(3/3)−D(3/5)」を「R(3/5)」と表記する。「D(3/3)−D(4/5)」を「R(4/5)」と表記する。はじめに、R(j)と「−128」とが比較される。R(j)が「−128」よりも小さい場合、R(j)に256が加算される。R(j)が「127」よりも大きい場合、R(j)から256が減算される。
Next, the direction corresponding to the position (3, 3) among the plurality of 5 × 5 pixels is specified as follows. Each of the following calculation results is expressed as “R (j)”. In particular,
“D (3/3) −D (2/1)” is expressed as “R (2/1)”. “D (3/3) −D (3/1)” is expressed as “R (3/1)”. “D (3/3) −D (4/1)” is expressed as “R (4/1)”. “D (3/3) −D (1/2)” is expressed as “R (1/2)”. “D (3/3) −D (2/2)” is expressed as “R (2/2)”. “D (3/3) −D (4/2)” is expressed as “R (4/2)”. “D (3/3) −D (5/2)” is expressed as “R (5/2)”. “D (3/3) −D (1/3)” is expressed as “R (1/3)”. “D (3/3) −D (5/3)” is expressed as “R (5/3)”. “D (3/3) −D (1/4)” is expressed as “R (1/4)”. “D (3/3) −D (2/4)” is expressed as “R (2/4)”. “D (3/3) −D (4/4)” is expressed as “R (4/4)”. “D (3/3) −D (5/4)” is expressed as “R (5/4)”. “D (3/3) −D (2/5)” is expressed as “R (2/5)”. “D (3/3) −D (3/5)” is expressed as “R (3/5)”. “D (3/3) −D (4/5)” is expressed as “R (4/5)”. First, R (j) is compared with “−128”. When R (j) is smaller than “−128”, 256 is added to R (j). When R (j) is larger than “127”, 256 is subtracted from R (j).

次に、上記のようにして算出されたR(j)が以下の(4)〜(11)式に適用され、P1〜P8が算出される。
P1=R(5/3)+R(1/3) ・・・(4)
P2=R(5/4)+R(1/2) ・・・(5)
P3=R(4/4)+R(2/2) ・・・(6)
P4=R(4/5)+R(2/1) ・・・(7)
P5=R(3/5)+R(3/1) ・・・(8)
P6=R(2/5)+R(4/1) ・・・(9)
P7=R(2/4)+R(4/2) ・・・(10)
P8=R(1/4)+R(5/2) ・・・(11)
算出されるP1〜P8は、それぞれを算出するための2つの画素のそれぞれの濃度と、(3,3)の位置の画素の濃度との差分の大きさを示す。
Next, R (j) calculated as described above is applied to the following equations (4) to (11), and P1 to P8 are calculated.
P1 = R (5/3) 2 + R (1/3) 2 (4)
P2 = R (5/4) 2 + R (1/2) 2 (5)
P3 = R (4/4) 2 + R (2/2) 2 (6)
P4 = R (4/5) 2 + R (2/1) 2 (7)
P5 = R (3/5) 2 + R (3/1) 2 (8)
P6 = R (2/5) 2 + R (4/1) 2 (9)
P7 = R (2/4) 2 + R (4/2) 2 (10)
P8 = R (1/4) 2 + R (5/2) 2 (11)
The calculated P1 to P8 indicate the magnitude of the difference between the density of each of the two pixels for calculating each and the density of the pixel at the position (3, 3).

図9(A)のマトリックス8は、P1〜P8のそれぞれが算出される場合に用いられる2つのD(Xi/Yi)に対応する2つの画素のそれぞれの、5×5の複数の画素中の位置を示している。P1は、5×5の複数の画素のうち、(3,3)からみて右方向及び左方向のそれぞれに配置された画素に対応する2つのD(Xi/Yi)に基づいて算出される。P2、P3,P4は、それぞれ、5×5の複数の画素のうち、(3,3)からみて右斜め下方向及び左斜め上方向のそれぞれに配置された画素に対応する2つのD(Xi/Yi)に基づいて算出される。P2、P3,P4のそれぞれを算出するための2つの画素を結んだ直線の水平方向に対する角度は、P2、P3、P4の順に大きくなる。P5は、5×5の複数の画素のうち、(3,3)からみて上方向及び下方向のそれぞれに配置された画素に対応する2つのD(Xi/Yi)に基づいて算出される。P6、P7,P8は、それぞれ、5×5の複数の画素のうち、(3,3)からみて右斜め上方向及び左斜め下方向のそれぞれに配置された画素に対応する2つのD(Xi/Yi)に基づいて算出される。P6、P7,P8のそれぞれを算出するための2つの画素を結んだ直線の水平方向に対する角度は、P6、P7、P8の順に小さくなる。   The matrix 8 in FIG. 9A includes a plurality of 5 × 5 pixels of two pixels corresponding to two D (Xi / Yi) used when each of P1 to P8 is calculated. Indicates the position. P1 is calculated based on two D (Xi / Yi) corresponding to the pixels arranged in the right direction and the left direction as viewed from (3, 3) among the plurality of 5 × 5 pixels. P2, P3, and P4 are two D (Xi) corresponding to the pixels arranged in the diagonally lower right direction and the diagonally upper left direction as viewed from (3, 3) among the plurality of 5 × 5 pixels, respectively. / Yi). The angle with respect to the horizontal direction of the straight line connecting the two pixels for calculating each of P2, P3, and P4 increases in the order of P2, P3, and P4. P5 is calculated based on two D (Xi / Yi) corresponding to the pixels arranged in the upward direction and the downward direction as viewed from (3, 3) among the plurality of 5 × 5 pixels. P6, P7, and P8 are two D (Xi) corresponding to the pixels arranged in the diagonally upper right direction and the diagonally lower left direction as viewed from (3, 3) among the plurality of 5 × 5 pixels, respectively. / Yi). The angle with respect to the horizontal direction of the straight line connecting the two pixels for calculating each of P6, P7, and P8 decreases in the order of P6, P7, and P8.

次に、算出されたP1〜P8のうち最小値が抽出される。なお(4)〜(11)式から明らかなように、P1〜P8は、それぞれを算出するための2つの画素のそれぞれの濃度と、(3,3)の位置の画素の濃度との差分の大きさを示す。従って、P1〜P8のうち最小値を抽出することによって、対応する2つの画素のそれぞれの濃度と、(3,3)の位置の画素の濃度との差分が最も小さい、言い換えれば、濃度の変化の小さい組み合わせを抽出できる。   Next, the minimum value is extracted from the calculated P1 to P8. As is clear from the equations (4) to (11), P1 to P8 are the differences between the respective densities of the two pixels for calculating each and the densities of the pixels at the positions (3, 3). Indicates the size. Therefore, by extracting the minimum value among P1 to P8, the difference between the density of each of the two corresponding pixels and the density of the pixel at the position (3, 3) is the smallest, in other words, the change in density. Can be extracted.

例えば、図8(E)及び図9(B)で示される位相情報マップ64の5×5の複数の画素のそれぞれのD(Xi/Yi)が適用された場合、(4)〜(11)式が適用されることによって、P1:200、P2:25、P3:164、P4:1381、P5:1810、P6:1517、P7:1096、P8:1889が算出される。又、P2が最小値(25)として抽出される。   For example, when D (Xi / Yi) of each of the 5 × 5 pixels of the phase information map 64 shown in FIGS. 8E and 9B is applied, (4) to (11) By applying the equation, P1: 200, P2: 25, P3: 164, P4: 1381, P5: 1810, P6: 1517, P7: 1096, and P8: 1889 are calculated. P2 is extracted as the minimum value (25).

次に、抽出されたP1〜P8の何れかに対応する2つの画素のそれぞれの中心を結ぶ直線の方向が、5×5の複数の画素のうち(3,3)の位置に対応する方向として特定される。例えば、位相情報マップ64(図9(B))の5×5の複数の画素のそれぞれのD(Xi/Yi)が適用されてP1〜P8が算出され、最小のP2が抽出された場合、図9(C)に示すように、水平方向に対して時計回りに0.15π回転した方向64Aが、(3,3)の位置に対応する方向として特定される。   Next, the direction of the straight line connecting the centers of the two pixels corresponding to any of the extracted P1 to P8 is the direction corresponding to the position of (3, 3) among the plurality of 5 × 5 pixels. Identified. For example, when P1 to P8 are calculated by applying D (Xi / Yi) of each of a plurality of 5 × 5 pixels of the phase information map 64 (FIG. 9B), and the minimum P2 is extracted, As shown in FIG. 9C, the direction 64A rotated clockwise by 0.15π with respect to the horizontal direction is specified as the direction corresponding to the position (3, 3).

なおP1が最小値として抽出された場合、(3,3)の位置に対応する方向として水平方向が特定される。P3〜P8のそれぞれが最小値として抽出された場合、それぞれ、水平方向に対して時計回りに0.25π、0.35π、0.5π、0.65π、0.75π、0.85π回転した方向が、(3,3)の位置に対応する方向として特定される。 When P1 is extracted as the minimum value, the horizontal direction is specified as the direction corresponding to the position (3, 3). When each of P3 to P8 is extracted as the minimum value, the directions rotated 0.25π, 0.35π, 0.5π, 0.65π, 0.75π, 0.85π clockwise relative to the horizontal direction, respectively. Is specified as the direction corresponding to the position (3, 3).

上記の処理は、170×370の複数の画素のそれぞれが(3,3)の位置に配置された全ての5×5の複数の画素に対して実行される。この場合、170×370の複数の画素のうち、上下左右端部から2画素分ずつ内側に配置した、166(=170−(2×2))×366(=370−(2×2))の複数の画素毎に、方向が特定される。又、特定された方向のそれぞれを、水平方向に対する時計回りの回転角度(0〜π)で示したデータが、「方向データ」として特定される。図9(D)は、特定された複数の方向のそれぞれを示す線分を、対応する画素の位置に配置させた図である。なお、それぞれの線分を見易くするために、X方向、及びY方向には、8画素間隔で線分を配置させている。   The above processing is executed for all of the 5 × 5 plurality of pixels in which each of the 170 × 370 plurality of pixels is arranged at the position (3, 3). In this case, among a plurality of pixels of 170 × 370, 166 (= 170− (2 × 2)) × 366 (= 370− (2 × 2)) arranged inside two pixels from the top, bottom, left, and right ends. The direction is specified for each of the plurality of pixels. Further, data indicating each specified direction by a clockwise rotation angle (0 to π) with respect to the horizontal direction is specified as “direction data”. FIG. 9D is a diagram in which line segments indicating each of a plurality of specified directions are arranged at corresponding pixel positions. In order to make each line segment easy to see, line segments are arranged at intervals of 8 pixels in the X direction and the Y direction.

図1に示すように、登録部39では、方向データ特定部38によって特定された方向データが、後述する認証装置5のフラッシュメモリ504(図11参照)に記憶された指紋DB60に登録される。即ち、登録部39では、ピーク周波数を示すデータ及び方向データが、指紋DB60に登録される。   As shown in FIG. 1, in the registration unit 39, the direction data specified by the direction data specifying unit 38 is registered in a fingerprint DB 60 stored in a flash memory 504 (see FIG. 11) of the authentication device 5 described later. That is, in the registration unit 39, data indicating the peak frequency and direction data are registered in the fingerprint DB 60.

<認証装置5の機能>
認証装置5は、指紋画像取得部52、極座標取得部53、DFT演算部54、振幅スペクトル算出部55、ピーク周波数抽出部56、位相情報算出部57、方向データ特定部58、及び、照合部59のそれぞれの機能ブロックに対応する処理を、CPU501(図11参照)によって実行する。認証装置5には、指紋センサー51が設けられる。
<Function of Authentication Device 5>
The authentication device 5 includes a fingerprint image acquisition unit 52, a polar coordinate acquisition unit 53, a DFT calculation unit 54, an amplitude spectrum calculation unit 55, a peak frequency extraction unit 56, a phase information calculation unit 57, a direction data specification unit 58, and a verification unit 59. The processing corresponding to each functional block is executed by the CPU 501 (see FIG. 11). The authentication device 5 is provided with a fingerprint sensor 51.

指紋センサー51は、指紋センサー31と同一の原理で動作するセンサーである。指紋センサー51の大きさは特に限定されないが、例えば、4×10mm、8×8mm、10×10mmの指紋センサー51を適用できる。指紋センサー51の解像度は特に限定されないが、例えば、508dpi、363dpiの解像度の指紋センサー51を適用できる。なお指紋センサー51の検出方式は静電容量方式に限定されず、他の方式(例えば、電界式、圧力式、光学式)であってもよい。又、指紋センサー51は面型に限定されず、線型であってもよい。   The fingerprint sensor 51 is a sensor that operates on the same principle as the fingerprint sensor 31. The size of the fingerprint sensor 51 is not particularly limited. For example, a fingerprint sensor 51 of 4 × 10 mm, 8 × 8 mm, or 10 × 10 mm can be applied. The resolution of the fingerprint sensor 51 is not particularly limited. For example, the fingerprint sensor 51 having a resolution of 508 dpi or 363 dpi can be applied. Note that the detection method of the fingerprint sensor 51 is not limited to the capacitance method, and other methods (for example, an electric field method, a pressure method, and an optical method) may be used. The fingerprint sensor 51 is not limited to a surface type, and may be a linear type.

指紋画像取得部52、極座標取得部53、DFT演算部54、振幅スペクトル算出部55、ピーク周波数抽出部56、位相情報算出部57、及び、方向データ特定部58は、それぞれ、データ作成装置3の指紋画像取得部32、極座標取得部33、DFT演算部34、振幅スペクトル算出部35、ピーク周波数抽出部36、位相情報算出部37、及び、方向データ特定部38と同一の機能を実行できる。これらの詳細な説明は省略する。   The fingerprint image acquisition unit 52, polar coordinate acquisition unit 53, DFT calculation unit 54, amplitude spectrum calculation unit 55, peak frequency extraction unit 56, phase information calculation unit 57, and direction data specification unit 58 are respectively included in the data creation device 3. The same functions as the fingerprint image acquisition unit 32, polar coordinate acquisition unit 33, DFT calculation unit 34, amplitude spectrum calculation unit 35, peak frequency extraction unit 36, phase information calculation unit 37, and direction data identification unit 38 can be executed. These detailed explanations are omitted.

照合部59では、フラッシュメモリ504(図11参照)に記憶された指紋DB60に登録されたピーク周波数及び方向データの少なくとも一方が参照され、指紋センサー51に接触された指の指紋と、データ作成装置3の指紋センサー31に接触された指の指紋との照合が行われる。具体的には、ピーク周波数が用いられる場合、ピーク周波数抽出部56によって抽出されたピーク周波数と、指紋DB60に登録されたピーク周波数との照合が行われる。方向データが用いられる場合、方向データ特定部58によって特定された方向データと、指紋DB60に登録された方向データとの照合が行われる。照合に成功した場合、データ作成装置3を介して予め登録された指紋を有するユーザーと、認証装置5の指紋センサー51に接触された指紋を有するユーザーとが同一人物であると判断される。照合に失敗した場合、データ作成装置3を介して予め登録された指紋を有するユーザーと、認証装置5の指紋センサー51に接触された指紋を有するユーザーとは、異なる人物であると判断される。   The collation unit 59 refers to at least one of the peak frequency and direction data registered in the fingerprint DB 60 stored in the flash memory 504 (see FIG. 11), and the fingerprint of the finger touching the fingerprint sensor 51 and the data creation device 3 is compared with the fingerprint of the finger touching the third fingerprint sensor 31. Specifically, when the peak frequency is used, the peak frequency extracted by the peak frequency extraction unit 56 and the peak frequency registered in the fingerprint DB 60 are collated. When the direction data is used, the direction data specified by the direction data specifying unit 58 and the direction data registered in the fingerprint DB 60 are collated. If the collation is successful, it is determined that the user who has a fingerprint registered in advance via the data creation device 3 and the user who has a fingerprint touching the fingerprint sensor 51 of the authentication device 5 are the same person. If the collation fails, it is determined that the user having a fingerprint registered in advance via the data creation device 3 and the user having a fingerprint touching the fingerprint sensor 51 of the authentication device 5 are different persons.

ピーク周波数を用いた照合の概要は、次の通りである。以下、ピーク周波数抽出部56によって複数の画素毎に抽出された4つのピーク周波数を、「4つの取得周波数」という。指紋DB60に複数の画素毎に登録されたピーク周波数を、「4つの登録周波数」という。   The outline of verification using the peak frequency is as follows. Hereinafter, the four peak frequencies extracted for each of the plurality of pixels by the peak frequency extraction unit 56 are referred to as “four acquisition frequencies”. The peak frequencies registered for each of a plurality of pixels in the fingerprint DB 60 are referred to as “four registered frequencies”.

4つの取得周波数と4つの登録周波数とが全て一致する画素の組み合わせが抽出される。なお、4つが全て一致する画素の組み合わせが1つも存在しない場合、4つの取得周波数と4つの登録周波数とで2つ又は3つが一致する画素の組み合わせが抽出される。画素の組合せが複数抽出された場合、抽出された複数の画素の組み合わせのそれぞれの位置関係が比較され、位置関係の相関が求められる。4つの取得周波数と4つの登録周波数とが一致する数、及び、位置関係の相関に基づいて、類似度が算出される。算出された類似度が所定値よりも大きい場合、照合に成功したと判断され、類似度が所定値よりも小さい場合、照合に失敗したと判断される。即ち、上記の照合方法は、従来のマニューシャ法における複数の特徴点のそれぞれの種別(端点、分岐点、コア、三角州等)の代わりに、ピーク周波数を用いていることになる。   A combination of pixels in which the four acquisition frequencies and the four registration frequencies all match is extracted. If there is no combination of pixels that match all four, a combination of pixels that match two or three of the four acquisition frequencies and the four registration frequencies is extracted. When a plurality of pixel combinations are extracted, the positional relationships of the extracted pixel combinations are compared, and the correlation of the positional relationships is obtained. The similarity is calculated based on the number of coincidence between the four acquisition frequencies and the four registered frequencies and the correlation of the positional relationship. If the calculated similarity is greater than a predetermined value, it is determined that the matching has been successful. If the similarity is less than the predetermined value, it is determined that the matching has failed. That is, the above collation method uses a peak frequency instead of each type (end point, branch point, core, delta, etc.) of a plurality of feature points in the conventional minutiae method.

上記の場合、周知のマニューシャ法に基づいた照合方法のように、端点、分岐点、コア、及び、三角州等の特徴点が指紋画像6に含まれていなくても、照合を行うことができる。又、照合の際に比較対象となる取得周波数及び登録周波数を、小さい指紋画像6から多数抽出できる。従って、指紋画像6の大きさが小さい場合でも、より多くのピーク周波数を比較できるので、照合の精度を高めることができる。   In the above case, the collation can be performed even if the fingerprint image 6 does not include feature points such as end points, branch points, cores, and deltas, as in the collation method based on the well-known minutiae method. In addition, a large number of acquisition frequencies and registration frequencies to be compared at the time of collation can be extracted from the small fingerprint image 6. Accordingly, even when the size of the fingerprint image 6 is small, more peak frequencies can be compared, so that the accuracy of matching can be improved.

方向データを用いた場合の照合の概要は、次の通りである。以下、方向データ特定部58によって複数の画素毎に特定された方向データによって示される方向を、「取得方向」という。指紋DB60に複数の画素毎に登録された方向データによって示される方向を、「登録方向」という。   The outline of collation when using the direction data is as follows. Hereinafter, the direction indicated by the direction data specified for each of the plurality of pixels by the direction data specifying unit 58 is referred to as “acquisition direction”. The direction indicated by the direction data registered for each of the plurality of pixels in the fingerprint DB 60 is referred to as “registered direction”.

取得方向と登録方向とが一致する画素の組み合わせが抽出される。画素の組合せが複数抽出された場合、抽出された複数の画素の組み合わせの位置関係が比較され、位置関係の相関が類似度として求められる。類似度が所定値よりも大きい場合、照合に成功したと判断され、類似度が所定値よりも小さい場合、照合に失敗したと判断される。即ち、上記の照合方法は、従来のマニューシャ法における複数の特徴点のそれぞれの方向の代わりに、方向データを用いていることになる。   A combination of pixels whose acquisition direction and registration direction match is extracted. When a plurality of pixel combinations are extracted, the positional relationships of the extracted pixel combinations are compared, and the correlation of the positional relationships is obtained as the similarity. If the similarity is greater than a predetermined value, it is determined that the matching has been successful, and if the similarity is less than the predetermined value, it is determined that the matching has failed. That is, the above collation method uses direction data instead of the directions of the plurality of feature points in the conventional minutiae method.

なお、図10に示すように、指紋画像6(図10(A))に、取得方向又は登録方向を線分で示した画像65(図10(B))を重ね合わせた場合を例に挙げる。この場合、図10(C)で示されるように、取得方向又は登録方向を示す線分は、指紋画像6で示される指紋の隆線の方向と良好に一致する。又、上記のように、登録方向と取得方向とを比較することによって、周知のマニューシャ法に基づいた照合方法のように、端点、分岐点、及び、三角州等の特徴点が指紋画像6に含まれていなくても、照合を行うことができる。又、照合の際に比較対象となる取得方向及び登録方向を、小さい指紋画像6から多数抽出できる。従って、指紋画像6の大きさが小さい場合でも、より多くの方向を比較できるので、照合の精度を高めることができる。   As shown in FIG. 10, a case where an image 65 (FIG. 10B) in which the acquisition direction or the registration direction is indicated by a line segment is superimposed on the fingerprint image 6 (FIG. 10A) is taken as an example. . In this case, as shown in FIG. 10C, the line segment indicating the acquisition direction or the registration direction is in good agreement with the direction of the ridges of the fingerprint indicated by the fingerprint image 6. In addition, by comparing the registration direction and the acquisition direction as described above, feature points such as end points, branch points, and deltas are included in the fingerprint image 6 as in the matching method based on the well-known minutiae method. Even if not, verification can be performed. In addition, a large number of acquisition directions and registration directions to be compared at the time of collation can be extracted from the small fingerprint image 6. Therefore, even when the size of the fingerprint image 6 is small, more directions can be compared, so that the accuracy of matching can be improved.

更に、ピーク周波数に基づいて算出された類似度と、方向に基づいて算出された類似度との加算値を所定値と比較することによって、照合の成否が判断されてもよい。これによって、ピーク周波数と方向とに基づいて照合を行うことができるので、照合の精度を更に高めることができる。   Furthermore, the success or failure of the collation may be determined by comparing an added value of the similarity calculated based on the peak frequency and the similarity calculated based on the direction with a predetermined value. Thereby, since collation can be performed based on the peak frequency and direction, the accuracy of collation can be further improved.

なお、上記の照合方法は一例である。従って、照合部59は、異なる方法で、取得周波数及び登録周波数の照合を行ってもよい。又、照合部59は、異なる方法で、取得方向及び登録方向の照合を行ってもよい。   The above collation method is an example. Therefore, the collation unit 59 may collate the acquired frequency and the registered frequency by different methods. Moreover, the collation part 59 may collate an acquisition direction and a registration direction by a different method.

<電気的構成>
図11を参照し、データ作成装置3の電気的構成について説明する。データ作成装置3は、CPU301、ROM302、RAM303、HDD304、表示部305、入力部306、通信インターフェース(I/F)307、及び、ドライブ装置308を備えている。CPU301は、データ作成装置3の制御を行う。ROM302、RAM303、HDD304、表示部305、入力部306、通信インターフェース(I/F)307、及び、ドライブ装置308は、CPU301と電気的に接続している。又、CPU301は、図示外のコネクタを介して指紋センサー31と電気的に接続する。ROM302は、BIOS、ブートプログラム、初期設定値を記憶する。RAM303は、種々の一時データを記憶する。HDD304は、CPU301がデータ作成装置3を制御するために実行するプログラム、及びOSを記憶する。表示部305はLCDである。入力部306はキーボード及びマウスである。通信I/F307は、ケーブル407を介して外部の機器(例えば、認証装置5)と通信を実行するためのコントローラである。ドライブ装置308は、記憶媒体308Aに記憶された情報を読み出すことができる。CPU301は、記憶媒体308Aに記憶されたプログラムをドライブ装置308によって読み出し、HDD304に記憶できる。
<Electrical configuration>
The electrical configuration of the data creation device 3 will be described with reference to FIG. The data creation device 3 includes a CPU 301, a ROM 302, a RAM 303, an HDD 304, a display unit 305, an input unit 306, a communication interface (I / F) 307, and a drive device 308. The CPU 301 controls the data creation device 3. The ROM 302, RAM 303, HDD 304, display unit 305, input unit 306, communication interface (I / F) 307, and drive device 308 are electrically connected to the CPU 301. In addition, the CPU 301 is electrically connected to the fingerprint sensor 31 via a connector (not shown). The ROM 302 stores a BIOS, a boot program, and initial setting values. The RAM 303 stores various temporary data. The HDD 304 stores a program executed by the CPU 301 for controlling the data creation device 3 and an OS. The display unit 305 is an LCD. The input unit 306 is a keyboard and a mouse. The communication I / F 307 is a controller for executing communication with an external device (for example, the authentication device 5) via the cable 407. The drive device 308 can read information stored in the storage medium 308A. The CPU 301 can read out the program stored in the storage medium 308 </ b> A by the drive device 308 and store it in the HDD 304.

なお、データ作成装置3は、インターネットに接続可能な図示外の通信I/Fを有していてもよい。CPU301は、インターネットに接続するサーバーに記憶されたプログラムを、図示外の通信I/Fを介して受信してもよい。CPU301は、通信I/Fを介して受信したプログラムを、HDD304に記憶してもよい。   The data creation device 3 may have a communication I / F (not shown) that can be connected to the Internet. The CPU 301 may receive a program stored in a server connected to the Internet via a communication I / F not shown. The CPU 301 may store the program received via the communication I / F in the HDD 304.

図11を参照し、認証装置5の電気的構成について説明する。認証装置5は、CPU501,ROM502,RAM503,フラッシュメモリ504,表示部505、タッチパネル506,通信I/F507,及び、指紋センサー51を備える。CPU501は、認証装置5の制御を行う。CPU501は、ROM502、RAM503、フラッシュメモリ504、表示部505、タッチパネル506、通信I/F507、及び、指紋センサー51と電気的に接続する。ROM502は、BIOS、ブートプログラム、初期設定値を記憶する。RAM503は、種々の一時データを記憶する。フラッシュメモリ504は、CPU501が認証装置5を制御するために実行するプログラム、及びOSを記憶する。また、フラッシュメモリ504は、指紋DB60(図1参照)を記憶する。表示部505はLCDである。タッチパネル506は、表示部505の表面に設けられる。通信I/F507は、ケーブル407を介して外部の機器(例えば、データ作成装置3)と通信を実行するためのコントローラである。   The electrical configuration of the authentication device 5 will be described with reference to FIG. The authentication device 5 includes a CPU 501, a ROM 502, a RAM 503, a flash memory 504, a display unit 505, a touch panel 506, a communication I / F 507, and a fingerprint sensor 51. The CPU 501 controls the authentication device 5. The CPU 501 is electrically connected to the ROM 502, RAM 503, flash memory 504, display unit 505, touch panel 506, communication I / F 507, and fingerprint sensor 51. The ROM 502 stores a BIOS, a boot program, and initial setting values. The RAM 503 stores various temporary data. The flash memory 504 stores a program executed by the CPU 501 for controlling the authentication device 5 and an OS. The flash memory 504 stores a fingerprint DB 60 (see FIG. 1). The display unit 505 is an LCD. The touch panel 506 is provided on the surface of the display unit 505. The communication I / F 507 is a controller for executing communication with an external device (for example, the data creation device 3) via the cable 407.

<データ作成装置3によって実行される処理の詳細>
図12を参照し、データ作成装置3のCPU301によって実行される第1メイン処理について説明する。第1メイン処理は、指紋の登録を行なうためのアプリケーションの起動が促された場合に、HDD304に記憶されたプログラムをCPU301が実行することによって開始される。指紋センサー31は、指の接触を検出することが可能な待ち受け状態となる。
<Details of processing executed by data creation device 3>
The first main process executed by the CPU 301 of the data creation device 3 will be described with reference to FIG. The first main process is started when the CPU 301 executes a program stored in the HDD 304 when activation of an application for fingerprint registration is prompted. The fingerprint sensor 31 is in a standby state in which finger contact can be detected.

指紋センサー31は、指の接触を検出した場合、指紋の画像を特定可能な信号を、CPU301に出力する。CPU301は、指紋センサー31から出力される信号を受信する。CPU301は、受信した信号に基づいて、指紋画像6(図2参照)を取得する(S11)。なお、S11の処理は、図1における指紋画像取得部32の機能に対応する。指紋画像6には、指紋全体の画像(例えば200×400の複数の画素)が含まれる。CPU301は、取得した指紋画像6に含まれる複数の画素のうち、枠6C(図2参照)内の170×370の複数の画素の何れかを、以下の順番で選択する(S13)。   When the fingerprint sensor 31 detects a finger contact, the fingerprint sensor 31 outputs a signal that can identify a fingerprint image to the CPU 301. The CPU 301 receives a signal output from the fingerprint sensor 31. The CPU 301 acquires the fingerprint image 6 (see FIG. 2) based on the received signal (S11). Note that the processing of S11 corresponds to the function of the fingerprint image acquisition unit 32 in FIG. The fingerprint image 6 includes an image of the entire fingerprint (for example, a plurality of pixels of 200 × 400). The CPU 301 selects one of a plurality of pixels of 170 × 370 in the frame 6C (see FIG. 2) among the plurality of pixels included in the acquired fingerprint image 6 in the following order (S13).

CPU301は、はじめにS13の処理を実行する場合、(15,15)の位置の画素を選択する。CPU301は、次にS13の処理を実行する場合、Y座標を「15」で固定し、X座標を「15」から「1」ずつ加算して選択する画素の位置を(Xc,15)(Xc=15,16,・・・)に決定し、画素を選択する。処理が繰り返され、Xcが185よりも大きくなった場合、CPU301は、Y座標「15」に「1」を加算し、X座標を「15」に戻す。CPU301は、選択する画素の位置を(Xc,16)(Xc=15,16,・・・)に決定し、画素を選択する。以上の処理は、S13の処理によって、170×370の複数の画素の全てが選択されるまで繰り返される。   CPU301 selects the pixel of the position of (15,15), when performing the process of S13 first. When the CPU 301 next executes the process of S13, the Y coordinate is fixed at “15”, and the X coordinate is incremented by “1” from “15” to select the position of the pixel to be selected (Xc, 15) (Xc = 15, 16,...) And a pixel is selected. When the process is repeated and Xc becomes larger than 185, the CPU 301 adds “1” to the Y coordinate “15” and returns the X coordinate to “15”. The CPU 301 determines the position of the pixel to be selected as (Xc, 16) (Xc = 15, 16,...), And selects the pixel. The above processing is repeated until all of the plurality of 170 × 370 pixels are selected by the processing of S13.

なお、枠6C内の複数の画素の何れか1つを順番に選択する場合の選択方法は、上記の方法に限定されず、他の方法であってもよい。例えばCPU301は、170×370の複数の画素からランダムに1つずつ画素を選択してもよい。選択される画素の位置を示す座標の値は、周知の乱数発生アルゴリズムによって決定されてもよい。又、複数の画素のうち、複数の特徴点の近傍に配置される画素を優先的に選択してもよい。   Note that the selection method when sequentially selecting any one of the plurality of pixels in the frame 6C is not limited to the above method, and may be another method. For example, the CPU 301 may select one pixel at a time from a plurality of pixels of 170 × 370. The coordinate value indicating the position of the selected pixel may be determined by a known random number generation algorithm. Moreover, you may select preferentially the pixel arrange | positioned in the vicinity of several feature points among several pixels.

CPU301は、S13の処理によって選択した画素を中心とする半径r(=15)の円7(図3参照)の周上の128個のサンプルの位置を順番に決定する。128個のサンプルのそれぞれの位置は、選択された画素を原点とする極座標(r,θ)によって示される位置であって、偏角θを0から(2π/128)度ずつ2πまで変化させたときに順番に特定される位置である。   The CPU 301 sequentially determines the positions of 128 samples on the circumference of a circle 7 (see FIG. 3) having a radius r (= 15) centered on the pixel selected in the process of S13. The position of each of the 128 samples is a position indicated by polar coordinates (r, θ) with the selected pixel as the origin, and the declination angle θ was changed from 0 to 2π by (2π / 128) degrees. It is a position that is sometimes specified in order.

なお、円7の周上の128個のサンプルの位置を決定するときの順番は変更できる。例えばCPU301は、偏角θを0以外の任意の角度から2π回転させたときの極座標(r,θ)によって示される位置を、128個のサンプルの位置として順番に決定してもよい。   Note that the order in which the positions of 128 samples on the circumference of the circle 7 are determined can be changed. For example, the CPU 301 may sequentially determine the positions indicated by the polar coordinates (r, θ) when the declination angle θ is rotated by 2π from any angle other than 0 as the positions of 128 samples.

なお、128個のサンプルの位置を決定するときの順番が変化した場合でも、後述するS19の処理によって算出される振幅スペクトルは変化しない。理由は、DFT演算によって算出されるRe(n)とIm(n)とから振幅スペクトル(A(n))が算出される過程で、位相成分が排除されるためである。同様に、128個のサンプルの位置を決定するときの順番が変化した場合でも、後述するS25の処理によって算出される方向データは変化しない。   Even when the order of determining the positions of the 128 samples changes, the amplitude spectrum calculated by the process of S19 described later does not change. The reason is that the phase component is eliminated in the process of calculating the amplitude spectrum (A (n)) from Re (n) and Im (n) calculated by the DFT operation. Similarly, even when the order of determining the positions of 128 samples changes, the direction data calculated by the process of S25 described later does not change.

CPU301は、決定された128個のサンプルのそれぞれに対応する濃度を、バイリニア法に基づいて取得する(S15、図4参照)。なお、S15の処理は、図1における極座標取得部33の機能に対応する。なお、濃度を算出する方法はバイリニア法に限定されず、他の方法でもよい。例えば、周知のニアレストネイバー法、又は、バイキュービック法に基づいて濃度が算出されてもよい。又、CPU301は、決定された128個のサンプルの位置に配置された画素の濃度をそのまま取得してもよい。又、濃度の代わりに輝度が算出されてもよい。   The CPU 301 acquires the density corresponding to each of the determined 128 samples based on the bilinear method (S15, see FIG. 4). Note that the processing of S15 corresponds to the function of the polar coordinate acquisition unit 33 in FIG. The method for calculating the density is not limited to the bilinear method, and other methods may be used. For example, the concentration may be calculated based on the known nearest neighbor method or the bicubic method. Further, the CPU 301 may acquire the densities of the pixels arranged at the determined 128 sample positions as they are. Also, brightness may be calculated instead of density.

CPU301は、S15の処理によって取得された円7の周上の128個の濃度に基づいて、DFT演算を行い、実部(Re(n))及び虚部(Im(n))を算出する(S17)。なお、S17の処理は、図1におけるDFT演算部34の機能に対応する。CPU301は、算出したRe(n)及びIm(n)に基づき、上記(1)式を適用することによって、振幅スペクトルを算出する(S19、図7参照)。CPU301は、算出した振幅スペクトルのうち、振幅の大きい順に4つ分のピークに対応するnを、ピーク周波数として抽出する(S19)。なお、S19の処理は、図1における振幅スペクトル算出部35、及び、ピーク周波数抽出部36の機能に対応する。   The CPU 301 performs a DFT operation based on the 128 densities on the circumference of the circle 7 acquired by the processing of S15, and calculates a real part (Re (n)) and an imaginary part (Im (n)) ( S17). Note that the processing of S17 corresponds to the function of the DFT operation unit 34 in FIG. The CPU 301 calculates the amplitude spectrum by applying the above equation (1) based on the calculated Re (n) and Im (n) (S19, see FIG. 7). The CPU 301 extracts n corresponding to four peaks in descending order of amplitude from the calculated amplitude spectrum as a peak frequency (S19). Note that the processing of S19 corresponds to the functions of the amplitude spectrum calculation unit 35 and the peak frequency extraction unit 36 in FIG.

CPU301は、S17の処理によって算出したRe(n)及びIm(n)に基づき、上記(2)式を適用することによって、位相情報を算出する(S21)。なお、S21の処理は、図1における位相情報算出部37の機能に対応する。   The CPU 301 calculates phase information by applying the above equation (2) based on Re (n) and Im (n) calculated by the processing of S17 (S21). Note that the processing of S21 corresponds to the function of the phase information calculation unit 37 in FIG.

なお上記の(2)式において、位相情報を算出するためのΣRe(n)及びΣIm(n)のnの値を、0から127までとしてもよい。即ち、nが0から127までのそれぞれのRe(n)を累計したΣRe(n)と、nが0から127までのそれぞれのIm(n)を累計したΣIm(n)とに基づいて、位相情報(B(i))が算出されてもよい。   In the above equation (2), the values of n of ΣRe (n) and ΣIm (n) for calculating the phase information may be 0 to 127. That is, based on ΣRe (n) obtained by accumulating Re (n) where n is 0 to 127 and ΣIm (n) obtained by accumulating Im (n) where n is 0 to 127, Information (B (i)) may be calculated.

CPU301は、S13の処理によって、指紋画像6の枠6C(図2参照)内の170×370の複数の画素の全てを選択したか判断する(S23)。CPU301は、170×370の複数の画素のうち選択していない画素がある場合(S23:NO)、処理をS13に戻す。CPU301は、選択していない複数の画素のうち何れかを次に選択し、S15〜S21の処理を繰り返す。CPU301は、170×370の複数の画素の全てを選択したと判断した場合(S23:YES)、処理をS25に進める。   The CPU 301 determines whether or not all of the plurality of 170 × 370 pixels within the frame 6C (see FIG. 2) of the fingerprint image 6 have been selected by the process of S13 (S23). CPU301 returns a process to S13, when there exists an unselected pixel among several pixels of 170x370 (S23: NO). The CPU 301 next selects any one of the plurality of pixels that are not selected, and repeats the processes of S15 to S21. If the CPU 301 determines that all of the plurality of pixels of 170 × 370 have been selected (S23: YES), the process proceeds to S25.

CPU301は、S21の処理が繰り返されることによって170×370の複数の画素毎に算出された位相情報のそれぞれに対し、上記(3)式を適用することによって、濃度(D(i))を算出する。CPU301は、算出した170×370のD(i)のそれぞれに対し、上記(4)〜(11)式を適用することによって、P1〜P8(図8参照)を算出する。CPU301は、算出したP1〜P8に基づいて166×366の複数の画素のそれぞれに対応する方向を特定し、方向データを特定する(S25)。なお、S25の処理は、図1における方向データ特定部38の機能に対応する。   The CPU 301 calculates the density (D (i)) by applying the above equation (3) to each of the phase information calculated for each of the plurality of pixels of 170 × 370 by repeating the processing of S21. To do. The CPU 301 calculates P1 to P8 (see FIG. 8) by applying the above equations (4) to (11) to each of the calculated 170 × 370 D (i). The CPU 301 specifies the direction corresponding to each of the plurality of 166 × 366 pixels based on the calculated P1 to P8, and specifies the direction data (S25). Note that the processing of S25 corresponds to the function of the direction data specifying unit 38 in FIG.

なお、上記の方向データを特定する方法は変更できる。例えばCPU301は、DFT演算(S17)の結果得られる、170×370の複数の画素毎のRe(n)及びIm(n)に基づいて、周波数成分毎に位相スペクトルを算出してもよい。次いで、CPU301は、算出した位相スペクトルによって示されるベクトルのうち、特定の周波数成分(例えば、n=1〜15)に対応するベクトルを合成し、位相情報としてもよい。   The method for specifying the direction data can be changed. For example, the CPU 301 may calculate a phase spectrum for each frequency component based on Re (n) and Im (n) for each of a plurality of pixels of 170 × 370 obtained as a result of the DFT calculation (S17). Next, the CPU 301 may combine the vectors corresponding to specific frequency components (for example, n = 1 to 15) among the vectors indicated by the calculated phase spectrum to obtain phase information.

CPU301は、S19の処理によって抽出されたピーク周波数を示すデータ、及び、S25の処理によって特定された方向データを、対応する画素の位置を示す座標に対応付け、特徴データを生成する(S27)。図13は、生成された特徴データの一例を示す。図13に示すように、特徴データでは、ピーク周波数を示すデータが、170×370の複数の座標のそれぞれに対応付けられ、方向データが、166×366の複数の座標のそれぞれに対応付けられている。図13のうちF(X,Y)は、(X,Y)の位置の画素に対応する4つのピーク周波数を示している。G(X,Y)は、(X,Y)の位置の画素に対応する方向データを示している。なお、X座標が15、16、169、170の何れか、及び、Y座標が15、16、369、370の何れかの座標に対応する方向データは、S25の処理によって特定されない。この場合、方向データが特定されなかったことを示すフラグデータ「−1」がG(X,Y)として記憶される。   The CPU 301 associates the data indicating the peak frequency extracted by the process of S19 and the direction data specified by the process of S25 with the coordinates indicating the position of the corresponding pixel, and generates feature data (S27). FIG. 13 shows an example of the generated feature data. As shown in FIG. 13, in the feature data, the data indicating the peak frequency is associated with each of a plurality of coordinates of 170 × 370, and the direction data is associated with each of a plurality of coordinates of 166 × 366. Yes. In FIG. 13, F (X, Y) indicates four peak frequencies corresponding to the pixel at the position (X, Y). G (X, Y) indicates direction data corresponding to the pixel at the position (X, Y). Note that the direction data corresponding to the coordinates of any of 15, 16, 169, 170 and the coordinates of any of 15, 16, 369, 370 of the Y coordinate are not specified by the processing of S25. In this case, flag data “−1” indicating that the direction data has not been specified is stored as G (X, Y).

図12に示すように、CPU301は、S27の処理によって生成した特徴データにエラー検出コードを付加し、暗号化する。CPU301は、暗号化した特徴データに、センサー種別、指紋画像6のサイズ、及び、改ざん/エラー検出方式を対応付け、指紋データを生成する(S29)。センサー種別は、指紋センサー31の型式、大きさ、解像度等を示す。指紋画像6のサイズは、指紋センサー31から出力された信号に基づいて取得された指紋画像6の画素数を示す。改ざん/エラー検出方式は、特徴データの暗号化方式、及び、エラー検出方式を示す。CPU301は、生成した指紋データを、認証装置5のフラッシュメモリ504に記憶された指紋DB60(図1参照)に登録する(S31)。なお、S31の処理は、図1における登録部39の機能に対応する。CPU301は第1メイン処理を終了させる。   As shown in FIG. 12, the CPU 301 adds an error detection code to the feature data generated by the process of S27 and encrypts it. The CPU 301 associates the encrypted feature data with the sensor type, the size of the fingerprint image 6, and the falsification / error detection method, and generates fingerprint data (S29). The sensor type indicates the model, size, resolution, and the like of the fingerprint sensor 31. The size of the fingerprint image 6 indicates the number of pixels of the fingerprint image 6 acquired based on the signal output from the fingerprint sensor 31. The falsification / error detection method indicates a feature data encryption method and an error detection method. The CPU 301 registers the generated fingerprint data in the fingerprint DB 60 (see FIG. 1) stored in the flash memory 504 of the authentication device 5 (S31). Note that the processing of S31 corresponds to the function of the registration unit 39 in FIG. The CPU 301 ends the first main process.

<認証装置5によって実行される処理の詳細>
図15を参照し、認証装置5のCPU501によって実行される第2メイン処理について説明する。第2メイン処理は、指紋の認証を行なうためのアプリケーションの起動が促された場合に、フラッシュメモリ504に記憶されたプログラムをCPU501が実行することによって開始される。なお、S11〜S25の処理は、第1メイン処理のS11〜S25の処理と同一であるので、説明を省略する。
<Details of processing executed by authentication device 5>
The second main process executed by the CPU 501 of the authentication device 5 will be described with reference to FIG. The second main process is started when the CPU 501 executes a program stored in the flash memory 504 when activation of an application for fingerprint authentication is prompted. In addition, since the process of S11-S25 is the same as the process of S11-S25 of a 1st main process, description is abbreviate | omitted.

CPU501は、フラッシュメモリ504に記憶された指紋DB60(図1参照)を参照する(S41)。CPU501は、指紋DB60に登録された指紋データの特徴データを、改ざん/エラー検出方式に基づいて復号し、エラーがないかどうかチェックする。   The CPU 501 refers to the fingerprint DB 60 (see FIG. 1) stored in the flash memory 504 (S41). The CPU 501 decodes the feature data of the fingerprint data registered in the fingerprint DB 60 based on the falsification / error detection method and checks whether there is any error.

CPU501は、ピーク周波数のみによる照合を行う場合、S19の処理によって抽出されたピーク周波数(取得周波数)と、指紋DB60に登録された指紋データの特徴データのうちピーク周波数(登録周波数)とに基づいて、照合の成否を判断する(S43)。CPU501は、方向データのみによる照合を行う場合、S25の処理によって特定された方向データによって示される方向(取得方向)と、指紋DB60に登録された指紋データの特徴データのうち方向データによって示される方向(登録方向)とに基づいて、照合の成否を判断する(S43)。CPU501は、ピーク周波数及び方向データによる照合を行う場合、取得周波数及び登録周波数との照合結果と、取得方向及び登録方向の照合結果とに基づいて、照合の成否を判断する(S43)。CPU501は、照合の成否を示す画像を、表示部505に表示させる(S45)。CPU501は第2メイン処理を終了させる。   When the CPU 501 performs collation using only the peak frequency, the CPU 501 is based on the peak frequency (acquired frequency) extracted by the process of S19 and the peak frequency (registered frequency) among the feature data of the fingerprint data registered in the fingerprint DB 60. Then, the success or failure of the collation is determined (S43). When the CPU 501 performs collation using only the direction data, the direction (acquisition direction) indicated by the direction data specified by the processing of S25 and the direction indicated by the direction data among the feature data of the fingerprint data registered in the fingerprint DB 60. Based on (registration direction), the success or failure of the collation is determined (S43). When performing the verification based on the peak frequency and direction data, the CPU 501 determines whether the verification is successful based on the verification result of the acquisition frequency and the registration frequency and the verification result of the acquisition direction and the registration direction (S43). The CPU 501 causes the display unit 505 to display an image indicating whether the verification is successful (S45). The CPU 501 ends the second main process.

なお上記において、データ作成装置3のCPU301は、ケーブル407(図11参照)を介して認証装置5から送信された要求データを受信した場合に、生成した指紋データを指紋DB60に登録してもよい。認証装置5のCPU501は、第2メイン処理のS25の処理の終了後、ケーブル407を介してデータ作成装置3に対して、要求データを送信してもよい。CPU501は、要求データに応じて指紋データが指紋DBに登録された後、S41、S43、S45の処理を実行してもよい。   In the above description, the CPU 301 of the data creation device 3 may register the generated fingerprint data in the fingerprint DB 60 when the request data transmitted from the authentication device 5 is received via the cable 407 (see FIG. 11). . The CPU 501 of the authentication device 5 may transmit the request data to the data creation device 3 via the cable 407 after the end of the processing of S25 of the second main processing. The CPU 501 may execute the processes of S41, S43, and S45 after the fingerprint data is registered in the fingerprint DB according to the request data.

<効果>
データ作成装置3のCPU301は、指紋画像6のうち、任意の複数の中心点7Aのそれぞれを中心とする円7の周上の複数の位置に対応する画素の濃度に基づいて、DFT演算を行う(S17)。CPU301は、Re(n)及びIm(n)に基づいて、振幅スペクトルを算出する(S19)。CPU301は、算出した振幅スペクトルのそれぞれに対応する4つのピーク周波数を抽出する(S19)。CPU301は、抽出した4つのピーク周波数を示すデータを含む指紋データを、指紋DB60に登録する(S31)。これによって、指紋DB60に登録されたピーク周波数のデータは、認証装置5のCPU501が指紋の照合を行うためのデータとして使用可能となる。
<Effect>
The CPU 301 of the data creation device 3 performs a DFT calculation based on the density of pixels corresponding to a plurality of positions on the circumference of the circle 7 centering on each of a plurality of center points 7A in the fingerprint image 6. (S17). The CPU 301 calculates an amplitude spectrum based on Re (n) and Im (n) (S19). The CPU 301 extracts four peak frequencies corresponding to each of the calculated amplitude spectra (S19). The CPU 301 registers fingerprint data including data indicating the extracted four peak frequencies in the fingerprint DB 60 (S31). As a result, the peak frequency data registered in the fingerprint DB 60 can be used as data for the CPU 501 of the authentication device 5 to perform fingerprint matching.

上記の場合、CPU501は、指紋DB60に登録されたピーク周波数と、指紋センサー51を介して取得された指紋画像6に対応するピーク周波数とを比較することによって、指紋の照合を行うことができる。この場合、従来のマニューシャ法のように、指紋の特徴点が指紋画像6に含まれていなくてもよい。又、複数の画素毎に4つのピーク周波数が抽出されるので、多数のピーク周波数どうしを比較できる。従って、CPU501は、指紋画像6が小さい場合でも、十分な精度で指紋の認証を行うことができる。又、認証装置5を所持した側の手の指を指紋センサー51に接触させる不安定な入力操作に基づいて、指紋画像6の位置ずれや回転が起こった場合でも、十分な精度で指紋の認証を行うことができる。このように、データ作成装置3のCPU301は、認証装置5が指紋の認証を高精度に行うための指紋データを、ピーク周波数に基づいて生成できる。   In the above case, the CPU 501 can perform fingerprint collation by comparing the peak frequency registered in the fingerprint DB 60 with the peak frequency corresponding to the fingerprint image 6 acquired via the fingerprint sensor 51. In this case, the feature points of the fingerprint may not be included in the fingerprint image 6 as in the conventional minutiae method. In addition, since four peak frequencies are extracted for each of a plurality of pixels, a large number of peak frequencies can be compared. Therefore, the CPU 501 can perform fingerprint authentication with sufficient accuracy even when the fingerprint image 6 is small. Further, even if the fingerprint image 6 is displaced or rotated based on an unstable input operation in which the finger of the hand holding the authentication device 5 is brought into contact with the fingerprint sensor 51, the fingerprint authentication is performed with sufficient accuracy. It can be performed. In this way, the CPU 301 of the data creation device 3 can generate fingerprint data for the authentication device 5 to perform fingerprint authentication with high accuracy based on the peak frequency.

データ作成装置3のCPU301は、DFT演算を行う(S17)ことによって算出したRe(n)及びIm(n)に基づいて、振幅スペクトルを算出し、ピーク周波数を抽出する(S19)。従ってCPU301は、S15の処理によって取得した濃度に基づいて、指紋画像6中の複数の画素の全てに対応するピーク周波数を適切に抽出できる。   The CPU 301 of the data creation device 3 calculates the amplitude spectrum and extracts the peak frequency based on Re (n) and Im (n) calculated by performing the DFT operation (S17) (S19). Therefore, the CPU 301 can appropriately extract the peak frequencies corresponding to all of the plurality of pixels in the fingerprint image 6 based on the density acquired by the process of S15.

データ作成装置3のCPU301は、算出した振幅スペクトルのうち、振幅の大きい順に4つ分のピークに対応するnを、ピーク周波数として抽出する(S19)。この場合、CPU301は、振幅スペクトルの全てのピークに対応するnをピーク周波数として抽出する場合と比較して、指紋DB60に登録する指紋データの容量を抑制できる。   The CPU 301 of the data creation device 3 extracts n corresponding to four peaks in descending order of amplitude from the calculated amplitude spectrum as a peak frequency (S19). In this case, the CPU 301 can suppress the volume of fingerprint data registered in the fingerprint DB 60 as compared with a case where n corresponding to all peaks of the amplitude spectrum is extracted as a peak frequency.

データ作成装置3のCPU301は、DFT演算を行う(S17)ことによって算出したRe(n)及びIm(n)に基づいて、位相情報を算出する(S21)。CPU301は、170×370の複数の画素毎に算出された位相情報のそれぞれに基づいて濃度(D(i))を算出し、更に、P1〜P8(図8参照)を算出する。CPU301は、算出したP1〜P8に基づいて、166×366の複数の画素のそれぞれに対応する方向の方向データを特定する(S25)。CPU301は、特定した方向データを含む指紋データを、指紋DB60に登録する。認証装置5のCPU501は、ピーク周波数と方向データとに基づいて指紋の照合を行うことによって、照合の精度を高めることができる。このように、データ作成装置3のCPU301は、認証装置5が指紋の認証を更に高精度に行うための指紋データを、方向データに基づいて生成できる。   The CPU 301 of the data creation device 3 calculates phase information based on Re (n) and Im (n) calculated by performing the DFT operation (S17) (S21). The CPU 301 calculates the density (D (i)) based on each of the phase information calculated for each of the plurality of pixels of 170 × 370, and further calculates P1 to P8 (see FIG. 8). Based on the calculated P1 to P8, the CPU 301 identifies direction data corresponding to each of the plurality of 166 × 366 pixels (S25). The CPU 301 registers fingerprint data including the specified direction data in the fingerprint DB 60. The CPU 501 of the authentication device 5 can improve the accuracy of verification by performing fingerprint verification based on the peak frequency and direction data. In this manner, the CPU 301 of the data creation device 3 can generate fingerprint data for the authentication device 5 to perform fingerprint authentication with higher accuracy based on the direction data.

CPU301は、(2)式を適用して位相情報を算出する。この場合、CPU301は、算出したRe(n)及びIm(n)に基づいて合成ベクトルを算出し、その方向を位相情報として算出する場合と比較して、位相情報を容易に算出できる。   The CPU 301 calculates phase information by applying equation (2). In this case, the CPU 301 can calculate the phase information more easily than the case where the combined vector is calculated based on the calculated Re (n) and Im (n) and the direction is calculated as the phase information.

<その他>
本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。上記実施形態において、CPU301は、ピーク周波数のみを抽出し、方向データを特定しなくてもよい。CPU301は、ピーク周波数のみを含む指紋データを作成し、指紋DB60に登録してもよい。
<Others>
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. In the above embodiment, the CPU 301 may extract only the peak frequency and not specify the direction data. The CPU 301 may create fingerprint data including only the peak frequency and register it in the fingerprint DB 60.

上記実施形態において、CPU301は、DFT演算を行うことによって、実部(Re)及び虚部(Im)を算出した。CPU301は、DFTの代わりにFast Fourier Transform(FFT)演算を行うことによって、実部(Re)及び虚部(Im)を算出してもよい。この場合、サンプル数K1として、例えば、「128」、「256」、「512」、「1024」、「2048」・・・の何れかとすることができる。   In the above embodiment, the CPU 301 calculates the real part (Re) and the imaginary part (Im) by performing the DFT operation. The CPU 301 may calculate a real part (Re) and an imaginary part (Im) by performing Fast Fourier Transform (FFT) calculation instead of DFT. In this case, the number of samples K1 can be any one of “128”, “256”, “512”, “1024”, “2048”,.

上記実施形態において、CPU301は、指紋画像6に含まれる複数の画素を1つずつ選択し、円7の中心点7Aとした。これに対して、CPU301は、指紋画像6の任意の複数の位置の何れかを、円7の中心点7Aとして選択してもよい。   In the above-described embodiment, the CPU 301 selects a plurality of pixels included in the fingerprint image 6 one by one and sets it as the center point 7 A of the circle 7. On the other hand, the CPU 301 may select any of a plurality of positions of the fingerprint image 6 as the center point 7 A of the circle 7.

なお、S11の処理は本発明の「第1取得ステップ」の一例である。S15の処理は本発明の「第2取得ステップ」の一例である。S19の処理は本発明の「振幅算出ステップ」の一例である。S31の処理は本発明の「振幅記憶ステップ」「関連データ記憶ステップ」の一例である。S21,S25の処理は本発明の「位相算出ステップ」の一例である。S11の処理を行うCPU301は本発明の「第1取得手段」の一例である。S15の処理を行うCPU301は本発明の「第2取得手段」の一例である。S19の処理を行うCPU301は本発明の「振幅算出手段」の一例である。S31の処理を行うCPU301は本発明の「振幅記憶手段」の一例である。   The process of S11 is an example of the “first acquisition step” in the present invention. The process of S15 is an example of the “second acquisition step” in the present invention. The process of S19 is an example of the “amplitude calculation step” in the present invention. The process of S31 is an example of the “amplitude storage step” and the “related data storage step” in the present invention. The processing of S21 and S25 is an example of the “phase calculation step” in the present invention. The CPU 301 that performs the process of S11 is an example of the “first acquisition unit” in the present invention. The CPU 301 that performs the process of S15 is an example of the “second acquisition unit” in the present invention. The CPU 301 that performs the process of S19 is an example of the “amplitude calculating means” in the present invention. The CPU 301 that performs the process of S31 is an example of the “amplitude storage means” in the present invention.

1 :認証システム
3 :データ作成装置
5 :認証装置
6 :指紋画像
7 :円
7A :中心点
31 :指紋センサー
51 :指紋センサー
60 :指紋画像
301 :CPU
501 :CPU
504 :フラッシュメモリ
1: Authentication system 3: Data creation device 5: Authentication device 6: Fingerprint image 7: Circle 7A: Center point 31: Fingerprint sensor 51: Fingerprint sensor 60: Fingerprint image 301: CPU
501: CPU
504: Flash memory

Claims (8)

指紋の画像を取得する第1取得ステップと、
前記第1取得ステップによって取得された前記指紋の画像の任意の複数の点のそれぞれを中心とする所定半径の円周上に対応する複数の画素のそれぞれの濃度を、前記複数の点毎に取得する第2取得ステップと、
前記第2取得ステップによって前記複数の点毎に取得された複数の前記濃度の前記円周上の並び順に基づいて、前記複数の点毎に振幅スペクトルを算出する振幅算出ステップと、
前記振幅算出ステップによって前記複数の点毎に算出された複数の前記振幅スペクトルのそれぞれに対応する複数のピーク周波数を、前記複数の点毎に記憶部に記憶する振幅記憶ステップと
を、データ作成装置のプログラムに実行させるためのデータ作成プログラム。
A first acquisition step of acquiring a fingerprint image;
The respective densities of a plurality of pixels corresponding to the circumference of a predetermined radius centered on each of a plurality of arbitrary points of the fingerprint image acquired by the first acquisition step are acquired for each of the plurality of points. A second acquisition step,
An amplitude calculating step of calculating an amplitude spectrum for each of the plurality of points based on the order of arrangement of the plurality of the concentrations acquired for each of the plurality of points by the second acquiring step;
An amplitude storage step of storing a plurality of peak frequencies corresponding to each of the plurality of amplitude spectra calculated for each of the plurality of points by the amplitude calculation step in a storage unit for each of the plurality of points; Data creation program to be executed by other programs.
前記振幅算出ステップは、前記第2取得ステップによって前記複数の点毎に取得された前記複数の濃度に基づき、DFT処理によって前記振幅スペクトルを算出することを特徴とする請求項1に記載のデータ作成プログラム。   2. The data creation according to claim 1, wherein the amplitude calculation step calculates the amplitude spectrum by DFT processing based on the plurality of concentrations acquired for each of the plurality of points by the second acquisition step. program. 前記振幅記憶ステップは、前記複数のピーク周波数のうち、対応する前記振幅スペクトルの強度が大きい順に所定数分のピーク周波数を、前記記憶部に記憶することを特徴とする請求項1又は2に記載のデータ作成プログラム。   The amplitude storage step stores the predetermined number of peak frequencies in the storage unit in descending order of the intensity of the corresponding amplitude spectrum among the plurality of peak frequencies. Data creation program. 前記第2取得ステップによって前記複数の点毎に取得された前記複数の濃度の前記円周上の並び順に基づいて、前記複数の点毎の位相スペクトルに対応する位相情報を、前記複数の点毎に算出する位相算出ステップと、
前記位相算出ステップによって前記複数の点毎に算出された複数の前記位相情報に関連するデータを、前記複数の点毎に記憶部に記憶する関連データ記憶ステップと
を更に実行することを特徴とする請求項1又は3に記載のデータ作成プログラム。
Based on the order of arrangement of the plurality of concentrations acquired for each of the plurality of points in the second acquisition step on the circumference, phase information corresponding to the phase spectrum of each of the plurality of points is obtained for each of the plurality of points. A phase calculation step to calculate
A related data storing step of storing data related to the plurality of phase information calculated for each of the plurality of points in the phase calculating step in a storage unit for each of the plurality of points; The data creation program according to claim 1 or 3.
前記第2取得ステップによって前記複数の点毎に取得された前記複数の濃度の前記円周上の並び順に基づいて、前記複数の点毎の位相スペクトルに対応する位相情報を、前記複数の点毎に算出する位相算出ステップと、
前記位相算出ステップによって前記複数の点毎に算出された複数の前記位相情報に関連するデータを、前記複数の点毎に記憶部に記憶する関連データ記憶ステップと
を更に実行することを特徴とする請求項2に記載のデータ作成プログラム。
Based on the order of arrangement of the plurality of concentrations acquired for each of the plurality of points in the second acquisition step on the circumference, phase information corresponding to the phase spectrum of each of the plurality of points is obtained for each of the plurality of points. A phase calculation step to calculate
A related data storing step of storing data related to the plurality of phase information calculated for each of the plurality of points in the phase calculating step in a storage unit for each of the plurality of points; The data creation program according to claim 2.
前記位相算出ステップは、前記DFT処理によって算出した複数の実部の累計値をΣRe(n)、複数の虚部の累計値をΣIm(n)と表記した場合、arctan(ΣIm(n)/ΣRe(n))によって算出される値を前記位相情報として算出することを特徴とする請求項5に記載のデータ作成プログラム。   In the phase calculation step, when the cumulative value of the plurality of real parts calculated by the DFT processing is expressed as ΣRe (n) and the cumulative value of the plurality of imaginary parts is expressed as ΣIm (n), arctan (ΣIm (n) / ΣRe 6. The data creation program according to claim 5, wherein the value calculated by (n)) is calculated as the phase information. 指紋の画像を取得する第1取得ステップと、
前記第1取得ステップによって取得された前記指紋の画像の任意の複数の点のそれぞれを中心とする所定半径の円周上に対応する複数の画素のそれぞれの濃度を、前記複数の点毎に取得する第2取得ステップと、
前記第2取得ステップによって前記複数の点毎に取得された複数の前記濃度の前記円周上の並び順に基づいて、前記複数の点毎に振幅スペクトルを算出する振幅算出ステップと、
前記振幅算出ステップによって前記複数の点毎に算出された複数の前記振幅スペクトルのそれぞれに対応する複数のピーク周波数を、前記複数の点毎に記憶部に記憶する振幅記憶ステップと
を備えたことを特徴とするデータ作成方法。
A first acquisition step of acquiring a fingerprint image;
The respective densities of a plurality of pixels corresponding to the circumference of a predetermined radius centered on each of a plurality of arbitrary points of the fingerprint image acquired by the first acquisition step are acquired for each of the plurality of points. A second acquisition step,
An amplitude calculating step of calculating an amplitude spectrum for each of the plurality of points based on the order of arrangement of the plurality of the concentrations acquired for each of the plurality of points by the second acquiring step;
An amplitude storage step of storing a plurality of peak frequencies corresponding to each of the plurality of amplitude spectra calculated for each of the plurality of points by the amplitude calculation step in a storage unit for each of the plurality of points. Characteristic data creation method.
指紋の画像を取得する第1取得手段と、
前記第1取得手段によって取得された前記指紋の画像の任意の複数の点のそれぞれを中心とする所定半径の円周上に対応する複数の画素のそれぞれの濃度を、前記複数の点毎に取得する第2取得手段と、
前記第2取得手段によって前記複数の点毎に取得された複数の前記濃度の前記円周上の並び順に基づいて、前記複数の点毎に振幅スペクトルを算出する振幅算出手段と、
前記振幅算出手段によって前記複数の点毎に算出された複数の前記振幅スペクトルのそれぞれに対応する複数のピーク周波数を、前記複数の点毎に記憶部に記憶する振幅記憶手段と
を備えたことを特徴とするデータ作成装置。
First acquisition means for acquiring a fingerprint image;
The respective densities of a plurality of pixels corresponding to the circumference of a predetermined radius centered on each of a plurality of arbitrary points of the fingerprint image acquired by the first acquisition unit are acquired for each of the plurality of points. Second obtaining means for performing,
Amplitude calculating means for calculating an amplitude spectrum for each of the plurality of points based on the order of arrangement on the circumference of the plurality of concentrations acquired for the plurality of points by the second acquiring means;
Amplitude storage means for storing a plurality of peak frequencies corresponding to each of the plurality of amplitude spectra calculated for each of the plurality of points by the amplitude calculation means in a storage unit for each of the plurality of points. Characteristic data creation device.
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