JP6856091B2 - １０指指紋カード入力装置、１０指指紋カード入力方法、及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、１０指指紋カードをディジタル画像化して入力する１０指指紋カード入力装置に関する。

一般に、縞模様状の多数の隆線によって構成される指紋は、「終生不変」及び「万人不同」という２つの大きな特徴をもっているため、古くから人物確認の手法として利用されている。特に、犯罪現場に残された遺留指紋を用いた照合は効果的な捜査の手法である。

近年、多くの警察機関では、コンピュータ（計算機）を利用した指紋照合システムが導入され、遺留指紋照合が実施されている。遺留指紋照合の対象として、犯罪者（被疑者や逮捕者）から採取された１０指指紋カードがデータベース化されている。

１０指とは、両手の１０本の指のことである。片手の５本の指を、それぞれ、拇指、示指、中指、環指、小指と呼ぶ。拇指、示指、中指、環指、小指とは、それぞれ、親指（ｔｈｕｍｂ）、人差し指（ｉｎｄｅｘ）、中指（ｍｉｄｄｌｅ）、薬指（ｒｉｎｇ）、小指（ｌｉｔｔｌｅ）のことである。

１０指指紋カードは、非特許文献１「Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｏｆ Ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｓ」に記載されているように、１０種類の回転指紋（ｒｏｌｌｅｄ ｐｒｉｎｔ）と、４種類の平面指紋（ｐｌａｎｅ ｐｒｉｎｔ ｏｒ ｓｌａｐ ｐｒｉｎｔ）の計１４種類の画像（１４画像）を含む。

ここでは、１０指指紋カードには、１０種類の回転指紋画像枠（罫線枠）と４種類の平面指紋画像枠（罫線枠）が予め印刷されているものとする。

回転指紋画像とは、両手の拇指、示指、中指、環指、小指を個別に左右に回転して押捺されたものであり、回転することで指の左右側部領域も含めて幅広く採取された画像である。つまり、回転指紋画像は、両手の拇指、示指、中指、環指、小指の回転指紋２画像の計１０画像（１０種類の回転指紋画像）を含む。

平面指紋画像とは、左右に回転する代わりに、前に指を立てることで、指頭領域（ｆｉｎｇｅｒｔｉｐ）まで含めて採取された画像である。平面指紋には、拇指が個別に押捺された平面拇指（拇指の平面指紋）と、他の４指（示指、中指、環指、小指）が同時に押捺された平面４指（４種類の平面指紋）がある。つまり、平面指紋画像は、左右の手の平面拇指２画像と、左右の手の平面４指２画像の計４画像（４種類の平面指紋画像）を含む。

従って、１０指指紋カードには、１４種類の画像があり、その中には、１０指分の回転指紋と１０指分の平面指紋が印刷されている。

米国ＮＩＳＴ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）で標準化された非特許文献２「ＡＮＳＩ／ＮＩＳＴ−ＩＴＬ−１−２０００ Ｄａｔａ Ｆｏｒｍａｔ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ ｏｆ Ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ， Ｆａｃｉａｌ， ＆ Ｓｃａｒ Ｍａｒｋ ＆ Ｔａｔｔｏｏ （ＳＭＴ） Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ」には、この１０指指紋カード上の指紋画像を走査（スキャン）してディジタル画像化する際の規定を定めている。

この規定では、１０指指紋カード上の画像枠に沿って画像を切り出し、独立した１４個の画像としてディジタル画像化することを定めている。

また、ここでの説明では、この規定に従って、「５００ｐｐｉ」の解像度でディジタル画像化された指紋画像を用いている。

平面指紋画像は、回転指紋画像と比較することで、回転指紋の指種間違い（押捺位置間違い）の検査にも利用される。

押捺位置間違いは、押捺順序の間違いとも言われ、この検査は押捺順序検査（ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｈｅｃｋ）と呼ばれる。コンピュータによる押捺順序検査は、１９９０年代から始まったが、これは、平面４指画像から個別の指を切り出すことから始まる。平面４指から個別の指を切り出すことを、平面指紋切り出し（ｓｌａｐ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｒ ｓｌａｐ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）と呼ばれる。

米国ＮＩＳＴが発行した非特許文献３「ＮＩＳＴＩＲ ７２０９ Ｓｌａｐ Ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ２００４ （ＳｌａｐＳｅｇ０４ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｒｅｐｏｒｔ）」に、平面指紋切り出しに関する精度や問題点が記述されている。

近年の指紋照合システムでは、１０指指紋カード上の回転指紋画像の１０指だけでなく平面指紋画像の１０指も合わせてデータベースに登録して遺留指紋照合の対象とすることで、遺留指紋のヒット率向上を目指している。

非特許文献１に記載されているように、１０指指紋カード上に印刷されている画像枠（罫線枠）の枠内に納まるように押捺することが適切な指紋採取とされている。しかし、指紋採取される犯罪者は、指紋採取に協力的ではない場合もあるので、採取された指紋画像は、枠内に適切に納まらず、枠外にはみ出していることがある。

関連する技術として、特許文献１（特開平０７−１６８９２５号公報）に、１０指指紋カード入力装置が開示されている。この１０指指紋カード入力装置は、イメージスキャナ等で１０指指紋カードの画像データを入力する１０指指紋カード画像入力部と、データ処理部と、画像記憶部と、ディスプレイ装置と、ポインティング装置と、切り出された一指単位の指紋画像データを出力する切り出し指紋画像出力部とから成る。データ処理部の切り出し情報入力部は、入力された１０指指紋カード画像データを画像記憶部に記憶させると共に、１０指指紋カード画像に各指の切り出し範囲を指定するための１０個の切り出し枠を重畳してディスプレイ装置に表示し、操作者に一指毎の切り出し情報を入力させる。
切り出し編集部は、その切り出し情報で画像記憶部の１０指指紋カード画像データから各指の指紋画像を切り出し編集し出力する。

また、特許文献２（特開２００３−１７３４４５号公報）に、公報指紋照合方法及び装置が開示されている。この関連技術では、所定の注目点を中心とした、指紋模様を構成する隆線が分岐する点や終端する点からなる特徴点が存在しない領域の面積を芯線安定度として抽出し、照合に用いる。

また、特許文献３（特開２００４−０７８４３４号公報）に、縞模様画像鑑定装置及び縞模様画が開示されている。この関連技術では、特徴点データ照合部は、対特徴点の情報を作成する。芯線データ照合部は、サーチ側とファイル側とで対になる芯線点の情報を作成する。画像歪み修正部は、対特徴点だけでなく、対になる芯線点の情報も用いて、ファイル側のデータを修正し画像の歪みを減少させる。鑑定図編集表示部は、サーチ側のデータと修正後のファイル側のデータの双方を、鑑定がやりやすくなるように出力する。例えば、サーチ側のデータと、修正後のファイル側のデータとを重畳させて出力する。

また、特許文献４（特開２００８−０４０６９３号公報）に、ラインノイズ除去装置、ラインノイズ除去方法、ラインノイズ除去プログラムが開示されている。このラインノイズ除去装置は、画像二値化部と、ラインノイズ確信度算出部と、ラインノイズ領域決定部と、濃度変換部と、画像合成部とを備える。画像二値化部は、入力画像を二値化して二値画像を生成する。ラインノイズ確信度算出部は、複数の回転角度それぞれについて、二値画像を回転させた回転画像を生成し、各回転画像中の黒画素が連続する領域のそれぞれについてエッジ特徴量を算出し、ラインノイズ確信度を算出する。ラインノイズ領域決定部は、回転角度の中から回転角度候補を選択し、各回転角度候補に対応する回転画像についてラインノイズ確信度に基づいてラインノイズ領域を決定する。濃度変換部は、入力画像のラインノイズ領域に対応する領域に局所的画像強調を施し濃度変換画像を生成する。画像合成部は、回転角度候補が複数ある場合に、濃度変換画像を合成して合成画像を生成する。

特開平０７−１６８９２５号公報 特開２００３−１７３４４５号公報 特開２００４−０７８４３４号公報 特開２００８−０４０６９３号公報

"Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｏｆ Ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｓ" （ｂｙ Ｊｏｈｎ Ｅｄｇａｒ Ｈｏｏｖｅｒ， ＵＳ ＤＯＪ， ＦＢＩ； １９８４），［ｏｎｌｉｎｅ］［２０１１年４月５日検索］，インターネット（ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｕｔｅｎｂｅｒｇ．ｏｒｇ／ｆｉｌｅｓ／１９０２２／１９０２２−ｈ／１９０２２−ｈ．ｈｔｍ） "ＡＮＳＩ／ＮＩＳＴ−ＩＴＬ−１−２０００ Ｄａｔａ Ｆｏｒｍａｔ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ ｏｆ Ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ， Ｆａｃｉａｌ， ＆ Ｓｃａｒ Ｍａｒｋ ＆ Ｔａｔｔｏｏ （ＳＭＴ） Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ"，［ｏｎｌｉｎｅ］［２０１１年４月５日検索］，インターネット（ＵＲＬ：ｆｔｐ：／／ｓｅｑｕｏｙａｈ．ｎｉｓｔ．ｇｏｖ／ｐｕｂ／ｎｉｓｔ＿ｉｎｔｅｒｎａｌ＿ｒｅｐｏｒｔｓ／ｓｐ５００−２４５−ａ１６．ｐｄｆ） "ＮＩＳＴＩＲ ７２０９ Ｓｌａｐ Ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ２００４（ＳｌａｐＳｅｇ０４ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｒｅｐｏｒｔ）"［ｏｎｌｉｎｅ］［２０１１年４月５日検索］，インターネット（ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｉｓｔ．ｇｏｖ／ｉｔｌ／ｉａｄ／ｉｇ／ｕｐｌｏａｄ／ｉｒ＿７２０９．ｐｄｆ）

本発明の目的は、１０指指紋カード上の個々の指紋画像を自動的に切り出す１０指指紋カード入力装置を提供することである。

本開示の一態様に係る平面指紋画像処理装置は、１０指の回転指紋、及び、１０指の平面指紋を含む１０指指紋カードの画像を記憶する記憶部と、前記１０指指紋カードの回転指紋画像及び平面指紋画像を切り出す処理を行う制御部とを備え、前記制御部は、切り出した前記回転指紋画像と前記平面指紋画像とを照合し、照合の結果を出力する。

これにより、１０指指紋カードから適正な指紋領域を切り出すことが可能になり、押捺位置間違いや指種指定の間違いを削減できるので、指紋照合精度の向上が期待できる。

本発明に係る１０指指紋カード入力装置の構成例を示す図である。 データ処理装置の構成例を示す図である。 本発明に係る指紋画像合成処理の動作を示すフローチャートである。 １０指指紋カードの例を示す図である。 １０指指紋カード画像に押捺されている右示指の回転指紋を示す図である。 １０指指紋カード画像に押捺されている右示指の平面指紋を示す図である。 １０指指紋カードから抽出された罫線枠を示す図である。 １０指指紋カード画像上の枠罫線枠重畳表示の例を示す図である。 罫線ノイズ除去後の１０指指紋カードの１４画像の例を示す図である。 破線に囲まれた小領域の罫線除去前の画像を拡大表示した例を示す図である。 破線に囲まれた小領域の罫線除去後の画像を拡大表示した例を示す図である。 照合探索用途で切り出された１０指分の回転指紋の画像の例を示す図である。 照合探索用途で切り出された左手４指分の平面指紋の画像の例を示す図である。 照合探索用途で切り出された左手拇指の平面指紋の画像の例を示す図である。 照合探索用途で切り出された右手４指分の平面指紋の画像の例を示す図である。 照合探索用途で切り出された右手拇指の平面指紋の画像の例を示す図である。 照合探索用途で切り出された１０指分の平面指紋の画像の例を示す図である。 照合探索用途の右示指の回転指紋の画像の例を示す図である。 照合探索用途の右手４指分の平面指紋の画像の例を示す図である。 照合探索用途の右示指の回転指紋（探索側）の画像の例を示す図である。 照合探索用途の右示指の平面指紋（照合対象側）の画像の例を示す図である。 右示指の平面指紋の指紋領域の画像の例を示す図である。 平面指紋の一部領域が除去された左環指の回転指紋（出力用途の回転指紋）の画像の例を示す図である。 出力用途の１０指分の回転指紋と１０指分の平面指紋の画像の例を示す図である。 公知技術でディジタル画像化された１４画像の例を示す図である。 右手４指分の平面指紋から切り出された個別の指紋（枠外にはみ出した指紋領域あり）の画像の例を示す図である。 右手４指分の平面指紋の枠内に５指の指紋印象がある画像の例を示す図である。

＜実施形態＞
以下に、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

［１０指指紋カード入力装置］
図１を参照して、本発明に係る１０指指紋カード入力装置の構成例について説明する。

本発明に係る１０指指紋カード入力装置は、画像入力装置１０と、データ処理装置２０と、画像出力装置３０を備える。

画像入力装置１０は、カメラやスキャナ等で読み取られた１０指指紋カードをディジタル画像化して入力する。また、画像入力装置１０は、外部の記憶装置等から、ネットワークを経由して、既にディジタル画像化された１０指指紋カードを入力することも可能である。

データ処理装置２０は、１０指指紋カードに基づく個々の指紋画像を切り出して、個別指紋画像を生成する。データ処理装置２０は、プログラムに基づいて駆動し所定の処理を実行するプロセッサと、当該プログラムや各種データを記憶するメモリと、外部とのインターフェース（Ｉ／Ｆ：ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）によって実現される。

画像出力装置３０は、切り出された個々の指紋画像（個別指紋画像）と共に、それぞれの指紋画像の指種（ｆｉｎｇｅｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）の情報を出力する。指種とは、指の種別（拇指、示指、中指、環指、小指の５種）のことである。

［データ処理装置］
図２を参照して、データ処理装置２０の詳細について説明する。

データ処理装置２０は、データ処理制御部２１と、データ記憶部２２と、枠罫線抽出部２３と、枠罫線除去部２４と、回転指紋切り出し部２５と、平面指紋切り出し部２６と、指紋照合部２７と、対応共通領域抽出部２８と、対応関係検査部２９を備える。

データ処理制御部２１は、データ処理装置２０の全ての構成要素をプログラム制御すると共に、外部とのインターフェースを制御する。ここでは、データ処理制御部２１は、データ処理装置２０の内部構成、画像入力装置１０とのインターフェース、及び画像出力部１３とのインターフェースを制御する。

データ記憶部２２は、データ処理装置２０の各要素に作業領域を提供し、データ処理装置２０の各要素が生成したデータを一時的に格納する。

枠罫線抽出部２３は、入力された１０指指紋カードの画像を解析し、１４画像分の罫線枠を抽出する。なお、１４画像は、一例に過ぎない。

枠罫線除去部２４は、１４画像分の罫線枠を除去する。

回転指紋切り出し部２５は、回転指紋画像を１０指分切り出す。なお、１０指分は、一例に過ぎない。

平面指紋切り出し部２６は、照合対象の用途として用いる平面指紋画像を４指分切り出す。なお、４指分は、一例に過ぎない。

指紋照合部２７は、探索用途に切り出された１０指分の回転指紋画像を、それぞれの指が含まれる照合対象用途の平面指紋画像と個別に照合し、類似している領域が見つかれば、照合スコアと共に対応点情報を出力する。

対応共通領域抽出部２８は、照合結果である対応点情報を用いて対応共通領域を抽出する。

対応関係検査部２９は、回転指紋と平面指紋の対応関係を検査して、押捺位置間違いを検出する。更に、指種を判定して、押捺指種間違いを検出する。対応関係に矛盾があれば、押捺位置が間違っている可能性があるため、その旨の警告メッセージを出力する。

［ハードウェアの例示］
以下に、本発明に係る１０指指紋カード入力装置を実現するための具体的なハードウェアの例について説明する。

画像入力装置１０の例として、スキャナやデジタルカメラ、ビデオカメラ等、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の光に反応する半導体素子を使って映像を電気信号に変換する装置を想定している。他にも、カメラ機能等を搭載した携帯電話機、スマートフォン、スマートブック、カーナビ（カーナビゲーションシステム）、ドアフォン、インターフォン、携帯型ゲーム機、家庭用ゲーム機、携帯型音楽プレーヤー、ハンディターミナル、ガジェット（電子機器）、双方向テレビ、ディジタルチューナー、ディジタルレコーダー、情報家電（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｈｏｍｅ ａｐｐｌｉａｎｃｅ）、ＯＡ（Ｏｆｆｉｃｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器、ＡＴＭ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｔｅｌｌｅｒ ｍａｃｈｉｎｅ：現金自動預け払い機）、店頭端末・高機能コピー機、デジタルサイネージ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｇｅ：電子看板）等が考えられる。また、画像入力装置１０は、各種の情報伝達媒体の読取装置や、外部の入力装置や記憶装置等から情報を取得するためのインターフェース等でも良い。

データ処理装置２０の例として、ＰＣ（パソコン）、アプライアンス（ａｐｐｌｉａｎｃｅ）、シンクライアントサーバ、ワークステーション、メインフレーム、スーパーコンピュータ等の計算機を想定している。なお、データ処理装置２０は、計算機等に搭載される拡張ボードや、物理マシン上に構築された仮想マシン（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｍａｃｈｉｎｅ（ＶＭ））でも良い。

画像出力装置３０の例として、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）やＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、有機ＥＬディスプレイ（ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示装置、出力内容を用紙等に印刷するプリンタ等の印刷装置、或いは、出力内容を壁やスクリーンに投影するプロジェクタ等の映写装置等を想定している。また、画像出力装置３０は、画像入力装置１０と同一の装置でも良い。また、画像出力装置３０は、外部の表示装置や記憶装置等に情報を出力するためのインターフェースでも良い。

データ処理装置２０は、画像入力装置１０や画像出力装置３０と、ネットワークを介して接続しても良い。ネットワークの例として、インターネット、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、無線ＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、バックボーン（Ｂａｃｋｂｏｎｅ）、ケーブルテレビ（ＣＡＴＶ）回線、固定電話網、携帯電話網、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ ８０２．１６ａ）、３Ｇ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）、専用線（ｌｅａｓｅ ｌｉｎｅ）、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、シリアル通信回線、データバス等が考えられる。

なお、画像入力装置１０、データ処理装置２０、及び画像出力装置３０は、車両や船舶、航空機等の移動体に搭載されていても良い。また、画像入力装置１０、データ処理装置２０、及び画像出力装置３０は、一体化していても良い。

データ処理制御部２１の例として、プロセッサを想定している。プロセッサの例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ネットワークプロセッサ（ＮＰ：Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコントローラ（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、或いは、専用の機能を有する半導体集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等が考えられる。

データ記憶部２２の例として、メモリを想定している。メモリの例として、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ等の半導体記憶装置、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の補助記憶装置、又は、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のリムーバブルディスクや、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）等の記憶媒体（メディア）等が考えられる。また、バッファ（ｂｕｆｆｅｒ）やレジスタ（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）等でも良い。或いは、ＤＡＳ（Ｄｉｒｅｃｔ Ａｔｔａｃｈｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ）、ＦＣ−ＳＡＮ（Ｆｉｂｒｅ Ｃｈａｎｎｅｌ − Ｓｔｏｒａｇｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＮＡＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｔｔａｃｈｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ）、ＩＰ−ＳＡＮ（ＩＰ − Ｓｔｏｒａｇｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等を用いたストレージ装置でも良い。

なお、上記のプロセッサ及び上記のメモリは、一体化していても良い。例えば、近年では、マイコン等の１チップ化が進んでいる。従って、電子機器等に搭載される１チップマイコンが、上記のプロセッサ及び上記のメモリを備えている事例も考えられる。

枠罫線抽出部２３、枠罫線除去部２４、回転指紋切り出し部２５、平面指紋切り出し部２６、指紋照合部２７、対応共通領域抽出部２８、及び対応関係検査部２９の例として、上記のプロセッサ、或いは上記のプロセッサ及び上記のメモリを組み合わせたものを想定している。なお、枠罫線抽出部２３、枠罫線除去部２４、回転指紋切り出し部２５、平面指紋切り出し部２６、指紋照合部２７、対応共通領域抽出部２８、及び対応関係検査部２９の各々は、モジュール（ｍｏｄｕｌｅ）、コンポーネント（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）、或いは専用デバイス、又はこれらの起動（呼出）プログラムでも良い。

但し、実際には、これらの例に限定されない。

［指紋画像合成処理］
図３を参照して、本発明に係る指紋画像合成処理における動作フローについて説明する。

（１）ステップＳ１
画像入力装置１０は、濃淡画像としての１０指指紋画像の画像データを、データ処理装置２０に入力する。指紋画像データは、ディジタルデータである。画像入力装置１０は、１０指指紋カードを走査（スキャン）して１０指指紋カード画像データを生成する。或いは、画像入力装置１０は、磁気ディスクや光ディスクのような記録媒体に記録された１０指指紋カード画像データを読み取る。このとき、データ記憶部２２は、１０指指紋カード画像データを格納する。図４は、１０指指紋カード画像の例を示す。図４の１０指指紋カード画像は、指紋画像のための１４個の罫線枠があり、１０個の回転指紋と１０個の平面指紋が押捺されている。図５Ａは、図４の１０指指紋カード画像に押捺されている右示指の回転指紋を示す。図５Ｂは、図４の１０指指紋カード画像に押捺されている右示指の平面指紋を示す。以下、図４に示された指紋画像を用いて、１０指指紋カード入力方法を適用する場合について説明する。

（２）ステップＳ２
枠罫線抽出部２３は、データ記憶部２２に格納された１０指指紋カードの画像を解析し、１４画像分の罫線枠を抽出する。罫線の抽出は、公知の技術で容易に実現できる。例えば、水平方向と垂直方向の濃度累積値を算出して、その累積値のピークを検出することで可能である。図６に、図４の１０指指紋カードから抽出された罫線枠を示す。また、指紋が押捺されている１４画像分に罫線枠に対応する罫線は、罫線枠の大きさと位置関係を解析することで容易に判定できる。図７に、１０指指紋カード画像の上に、検出された１４画像分の罫線枠を重畳させた例を示す。

（３）ステップＳ３
枠罫線除去部２４は、１４画像分の罫線枠を除去する。このような罫線の除去は、特許文献４に示されている公知技術で実現できる。図８Ａに、このようにして罫線が除去された１０指指紋カードの指紋画像領域を示す。図８Ｂは、図８Ａの破線に囲まれた小領域の罫線除去前の画像を拡大表示したものである。図８Ｃは、図８Ａの破線に囲まれた小領域の画像を拡大表示したものである。すなわち、図８Ｂは、小領域の罫線除去前の画像であり、図８Ｃは、小領域の罫線除去後の画像である。図８Ｂと図８Ｃを見比べると、図８Ｃでは、罫線が効果的に除去され、指紋隆線が鮮明化されたことがわかる。

（４）ステップＳ４
回転指紋切り出し部２５は、回転指紋を１０指分切り出す。本発明における照合探索用途の回転指紋の切り出し方法は、それぞれの指に対応する罫線枠に沿って切り出す単純なものとする。この回転指紋は、平面指紋に対する照合の探索側として用いる。図９に、このようにして切り出された１０指分の回転指紋の画像を示す。

（５）ステップＳ５
平面指紋切り出し部２６は、照合対象の用途として用いる平面指紋を４画像分切り出す。照合対象用途に用いる平面指紋の切り出しは、罫線枠より大きめ（ここでは、外側に０．４インチ分２００画素）に切り出すことで、枠外にはみ出した（逸脱した）平面指紋も含めるものとする。図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ、図１０Ｄは、このようにして切り出された照合対象用途の平面指紋４画像である。この図を見ると、罫線枠より大きめに切り出されたことで枠外にはみ出した指紋領域も含まれていることがわかる。また、平面指紋を４画像に分けて切り出す代わりに、例えば図１０Ｅのように、平面指紋１０指分の画像全体を照合対象用途の平面指紋として用いても良い。但し、この場合は、４領域に分けて照合するより、照合時間が遅くなるという欠点がある。或いは、平面４指の画像をそれぞれの個別の指に切り出して用いる実施例も考えられる。この場合は、平面４指からの個別指の切り出しに失敗すると、期待する照合結果が得られないという欠点がある。

（６）ステップＳ６
指紋照合部２７は、１０指分の探索用途に切り出された回転指紋画像を、それぞれの指が含まれる照合対象用途の平面指紋画像と個別に照合する。ここでは、特許文献２（特開２００３−１７３４４５号公報）に示されているような公知技術の特徴点照合を用いて指紋照合を実施するものとする。指紋照合部２７は、照合の結果、類似している領域が見つかれば、照合スコアと共に対応点情報を出力する。対応点とは、探索側の特徴点と照合対象側の特徴点で互いに対応していると判断される特徴点対である。例えば、図１１Ａの例に示す右示指の回転指紋画像を探索側として用いる場合は、図１０Ｃに示す照合対象用途の右平面４指画像と照合する。この結果、右示指の平面指紋画像上に対応点が見つかると期待される。また、図１１Ｂは、図１０Ｃの拡大画像である。

（７）ステップＳ７
対応共通領域抽出部２８は、ステップＳ６の照合結果である対応点情報を用いて対応共通領域を抽出する。対応共通領域は、対応点の近傍領域と対応点に囲まれた領域で決定される。或いは、特許文献３（特開２００４−０７８４３４号公報）に開示されているような公知技術を用いても良い。図１２Ａは、探索用途の回転指紋で、図１２Ｂは、照合の結果判明した図１２Ａに対応する平面指紋である。この平面指紋は、図１２Ａの回転指紋の指頭方向に合致するように回転されている。このとき、対応共通領域抽出部２８は、平面指紋を回転し、図１２Ｂの平面指紋のように、図１２Ａの回転指紋の指頭方向に合致させても良い。図１２Ａと図１２Ｂには、２つの画像の対応共通領域を破線に囲まれた斜線の領域で示している。この対応共通領域は、特許文献３（特開２００４−０７８４３４号公報）に示されているような公知技術を用いて抽出したものである。

（８）ステップＳ８
平面指紋切り出し部２６は、出力用の平面指紋領域を決定して、１０指分の出力用途の平面指紋を切り出す。出力用の平面指紋領域は、ステップＳ７で抽出された対応共通領域を拡張して決定する。但し、拡張領域が、別の指の指紋領域と繋がっている場合もあるので、拡張するときには、拡張領域を、対応共通領域内の指紋隆線と比較し、隆線が滑らかに繋がっている領域、つまり連続性の高い領域に限定する。また、他の指の回転指紋を用いた照合で判明する、他の指の対応共通領域は除去する。図１２Ｃに、このようにして決定された右示指の平面指紋の指紋領域を示す。図１２Ｃを見ると、罫線枠からはみ出した隆線領域も含めて切り出されていることがわかる。

ステップＳ４からステップＳ８までの処理を、１０指分の探索用途の回転指紋に対して繰り返すことで、１０指分の平面指紋領域の切り出し領域を決定することができる。

（９）ステップＳ９
回転指紋切り出し部２５は、１０指分の出力用途の回転指紋を切り出す。この処理は、ステップＳ４で切り出された探索用途の回転指紋の画像から、ステップＳ８で切り出された平面指紋の画像領域を除去することで実現する。例えば、左環指の回転指紋の枠内には、右環指の平面指紋の指頭領域が押捺されているが、この領域が平面指紋の一部と判断できる場合には、回転指紋画像からのこの領域が除去される。図１３に、このようにして平面指紋の一部領域が除去された左環指の回転指紋を示す。図１４に、これまでの一連の処理で切り出された１０指分の回転指紋と１０指分の平面指紋を示す。枠外にはみ出した領域も含めて平面指紋が切り出されていることがわかる。

（１０）ステップＳ１０
対応関係検査部２９は、出力用途の回転指紋と出力用途の平面指紋の対応関係を検査して、押捺位置間違いを検出する。更に、指種を判定して、押捺指種間違いを検出する。対応関係に矛盾があれば、押捺位置が間違っている可能性があるため、その旨の警告メッセージを出力する。対応関係検査の詳細については後述する。

（１１）ステップＳ１１
データ処理制御部２１は、データ記憶部２２より、これまでの処理で切り出された１０指分の回転指紋と、１０指分の平面指紋と、ステップＳ１０の検査結果を取り出し、それらを、画像出力部１３を介して外部に出力して一連の処理を終了する。

［対応関係検査］
次に、ステップＳ１０における対応関係検査の詳細について説明する。

例えば、右拇指の場合、右拇指回転指紋と照合対象用途の右拇指平面指紋画像の照合で対応共通領域が見つかれば（対応共通領域が抽出された場合）、回転指紋と平面指紋の両方の押捺位置は正しいと判断する。左拇指平面指紋画像との間で対応関係が見つからなければ（対応共通領域が抽出されなかった場合）、回転指紋か平面指紋か、どちらかの押捺位置が間違っていると推測できるので、その旨の警告メッセージを出力してオペレータの確認を促す。

この警告メッセージを出す前に、逆側の手（逆手：ｒｅｖｅｒｓｅｄ ｈａｎｄ）の対応する平面指紋画像と照合する実装案も考えられる。逆手（この場合は、右拇指回転指紋と照合対象用途の左拇指平面指紋画像の照合）で対応共通領域が見つかれば、その旨の警告メッセージを出す。これにより、オペレータの確認が容易になる。

また、例えば、右示指から右小指の場合、それぞれの回転指紋と、照合対象用途の右平面４指画像の照合で対応共通領域が見つかり、その対象共通領域の位置関係に矛盾がなければ、回転指紋と平面指紋の双方の押捺位置は正しいと判断する。

通常、平面４指の位置関係は右手の場合、左側から、示指の対応共通領域、中指の対応共通領域、環指の対応共通領域、小指の対応共通領域が並ぶので、この関係が成り立たない場合は位置関係に矛盾があると判断できる。

対象共通領域が見つからない場合は、或いは、対象共通領域の位置関係に矛盾がある場合は、回転指紋か平面指紋か、どちらかの押捺位置が間違っていると推測できるので、その旨の警告メッセージを出力して、オペレータの確認を促す。

対象共通領域の位置関係に矛盾がある場合において、４指中一指でも対応共通領域が見つかった場合は、平面指紋の押捺位置は正しく、回転指紋の押捺位置が間違っていると判断できる。しかし、４指共、対応共通領域が見つからない場合は、平面４指の押捺位置が間違っている可能性も考えられる。例えば、回転指紋と平面指紋とが、逆手の可能性も考えられる。

左手５指についても、上記の右手５指と同様の検査を実施する。

＜まとめ＞
以上のように、本発明は、１０指指紋カード入力処理において、１０指指紋カードから各指の指紋領域を切り出す方法と、押捺位置間違いを精度良く検出する方法を提供するものである。

具体的には、本発明は、指紋画像が押捺された１０指指紋カード（ｔｅｎｐｒｉｎｔ ｃａｒｄ）をコンピュータ処理するシステムにおいて、１０指指紋カード上の個々の指紋画像を自動的に切り出す（ｃｒｏｐ ｏｒ ｓｅｇｍｅｎｔ）処理機構を提供する。

特に、平面指紋の指紋画像が予め定められた枠内に納まっていない場合や、平面４指の枠内に切り出しの対象となる指紋以外のノイズが存在する場合でも、回転指紋との照合結果を利用することで、適正に平面指紋画像を切り出す処理機構を提供する。

また、回転指紋と平面指紋の対応関係を検査して、押捺位置間違いを検出し、指種を判定して、押捺指種間違いを検出する処理機構を提供する。

この結果、適正な指紋領域を切り出すことが可能になり、また、押捺位置間違いや指種指定の間違いを削減できるので、指紋照合精度の向上が期待できる。

例えば、公知技術で１０指指紋カードを入力する場合、通常、１４画像分の罫線枠に従って切り出してディジタル画像化する。

図１５に、公知技術で図４の１０指指紋カードを入力し、１４画像にディジタル画像化した例を示す。

枠内に適切に押捺されていない場合、枠外にはみ出した指紋領域が除去されてしまうという問題があった。特に、平面４指には、枠外にはみ出した指紋が多く、その指紋領域欠如は問題であった。

図１５を見ると、平面４指の画像では、枠外にはみ出した指紋領域が除去されていることがわかる。

また、平面指紋が枠内に適正に押捺されていない場合、平面４指画像から個別の指紋を切り出すことに失敗する問題があった。

仮に、平面４指画像から個別の指紋を切り出すことができても、完全な指紋ではないため、回転指紋との照合に失敗し、その結果、押捺位置間違いの検査にも失敗するという問題があった。

図１６は、図１５の右平面４指から、個別の指紋を切り出した例である。図１６を見ると、枠外にはみ出した指紋領域が欠如していることがわかる。

また、平面４指の枠内に５指以上の指紋印象がある場合や、紙地にノイズがある場合は、適切に４指を切り出すことができないという問題があった。

図１７は、平面４指の枠内に、５指の指紋印象がある例である。このような場合、適切に４指を切り出すことができず。その結果、押捺位置間違いの検査にも失敗するという問題があった。

また、枠罫線を超えて、平面指紋を大きめに走査（スキャン）することで、枠外にはみ出した領域も含めて指紋を切り出すことができても、指紋隆線上に枠の罫線が存在して、照合精度を劣化させるという問題があった。

また、枠外にはみ出した指紋画像を、適正に切り出す自動処理技術は確立していないため、オペレータが手動（マニュアル）で指定することが必要になり、作業負担は大きかった。

そこで、本発明は、１０指指紋カード上に押捺されている、１０指分の平面画像の中に枠外にはみ出した指紋領域があっても、或いは、平面４指画像の枠内に切り出しの対象となる指紋以外のノイズが存在する場合でも、回転指紋との照合結果を利用することで、適正に平面指紋画像を切り出す処理機構を提供する。また、枠の罫線を効果的に除去する処理機構を提供する。また、平面４指画像の品質が低くても、指紋の切り出し精度を向上させる処理機構を提供する。

この結果、適正な指紋領域の切り出しことが可能になり、また、押捺位置間違いを削減できるので、指紋照合精度の向上が期待できる。

＜付記＞
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のように記載することも可能である。但し、実際には、以下の記載例に限定されない。

（付記１）
１０指指紋カードから切り出された回転指紋を探索側として、該回転指紋と同じ指種の平面指紋が押捺されている平面指紋画像を罫線枠よりも少なくとも外側に０．４インチ大きな領域を切り出す処理機構と、
その平面指紋画像を照合対象側として回転指紋と平面指紋の指紋照合を実施する処理機構と、
指紋照合の結果として決定された対応共通領域に連続する領域を、該当する平面指紋の領域として切り出す処理機構と、
を具備する
１０指指紋カード入力装置。

（付記２）
付記１に記載の１０指指紋カード入力装置であって、
回転指紋から平面指紋を照合することによって、平面４指の枠内に切り出しの対象となる指紋以外のノイズが存在する場合でも適正に平面指紋画像を切り出す処理機構
を更に具備する
１０指指紋カード入力装置。

（付記３）
付記１に記載の１０指指紋カード入力装置であって、
罫線枠を除去する処理機構
を更に具備する
１０指指紋カード入力装置。

（付記４）
付記１に記載の１０指指紋カード入力装置であって、
回転指紋と平面指紋の指紋照合の結果として決定された指頭方向の差を用いて、回転指紋の指頭方向に合致するように、平面指紋画像を回転して出力する処理機構
を更に具備する
１０指指紋カード入力装置。

＜備考＞
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、実際には、上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。

なお、本出願は、日本出願番号２０１１−０９４０２９に基づく優先権を主張するものであり、日本出願番号２０１１−０９４０２９における開示内容は引用により本出願に組み込まれる。

Claims (1)

1. １０指の回転指紋、及び、１０指の平面指紋を含む１０指指紋カードの画像を記憶する記憶部と、
   前記１０指指紋カードの回転指紋画像及び平面指紋画像を切り出す処理を行う制御部とを備え、
   前記制御部は、
   切り出した前記回転指紋画像と前記平面指紋画像とを照合し、照合の結果として、回転指紋画像又は平面指紋画像の押捺位置間違えの警告をする平面指紋画像処理装置。

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