JP7174320B2 - 指紋特徴抽出装置及び指紋特徴抽出方法 - Google Patents

Description

本発明は、採取された指紋画像から芯線等の特徴を抽出する指紋特徴抽出装置及び指紋特徴抽出方法に関するものである。

指の皮膚の隆線が形作る指紋は、万人不同かつ終生不変という特徴を有している。このため、指紋は個人を識別する生体認証手段として犯罪捜査等に利用されている。

犯罪捜査用に採取される押捺指紋には、主にロール指紋（回転指紋）とスラップ指紋（平面指紋）の２種類が存在する。このうちロール指紋は、指紋採取台において指先を左右に回転（ロール）させながら、指の平面部から側面部までの広い領域の指紋を採取したものである。ロール指紋はカバーする指領域が広いため、様々な遺留指紋の照合対象として適用可能である一方で、指先を回転させて指紋画像を採取する際に歪みが生じ易く不鮮明となり易い。

一方、スラップ指紋は、指先を指紋採取台に静かに載せ（スラップさせ）ながら、指の平面部の指領域を主に採取したものである。スラップ指紋は、ロール指紋とは逆に、カバーする指領域は狭いが、指紋画像を採取する際に歪みが生じ難く鮮明な画像が得られる。

このため犯罪捜査では、主にロール指紋が用いられ、ロール指紋が不明確な場合にスラップ指紋が参照される。従来は、不鮮明なロール指紋から抽出された芯線等の特徴を、鑑識官等がスラップ指紋を参照しながら手作業で修正していた。

しかし、指の平面部におけるスラップ指紋画像は、ほとんどの場合においてロール指紋画像よりも鮮明である。従って、ロール指紋画像から抽出した指の平面部における芯線を、自動的にスラップ指紋画像の対応する芯線で置き換えることで、鑑識官等が手作業で芯線を修正する手間を省略することができる。例えば特許文献１では、ロール指紋画像の一部領域をスラップ指紋画像で置き換えている。これにより、手作業で芯線を修正する手間を省略するとともに、ロール指紋とスラップ指紋とを組み合わせた鮮明な指紋画像を取得可能としている。

特開２００６－０１８７３１号公報

しかし、ロール指紋画像から抽出した芯線を、スラップ指紋画像から抽出した芯線で置き換えようとすると、置換した領域の境界で芯線が繋がらずに端点や分岐点が生じてしまう。この結果、端点や分岐点が指紋特徴点と誤認されて、指紋の識別精度が低下する恐れがある。

本発明の一観点によれば、同一の指において採取した第１指紋画像及び第２指紋画像から芯線をそれぞれ抽出する芯線抽出部と、第１指紋画像の一部領域において抽出した芯線を、第２指紋画像の対応する領域において抽出した芯線で置換する芯線置換部と、前記一部領域における置換前の芯線と置換後の芯線のずれに基づいて、置換後の芯線を補正する芯線補正部と、を備える指紋特徴抽出装置が提供される。

また、本発明の別観点によれば、同一の指において採取した第１指紋画像及び第２指紋画像から芯線をそれぞれ抽出する芯線抽出ステップと、第１指紋画像の一部領域において抽出した芯線を、第２指紋画像の対応する領域において抽出した芯線で置換する芯線置換ステップと、前記一部領域における置換前の芯線と置換後の芯線のずれに基づいて、置換後の芯線を補正する芯線補正ステップと、を有する、生体認証装置の制御演算部において用いられる指紋特徴抽出方法が提供される。

本発明によれば、指紋画像から抽出した芯線の歪みを低減することが可能な指紋特徴抽出装置及び指紋特徴抽出方法を提供することができる。

第１実施形態に係る指紋特徴抽出装置の構成を概略的に示すブロック図である。 ロール指紋画像及びスラップ指紋画像の一例を示す図である。 第１実施形態に係る指紋特徴抽出方法における芯線置換処理の一例を模式的に示す図である。 第１実施形態に係る指紋特徴抽出方法における芯線の仮移動量の算出処理の一例を模式的に示す図である。 第１実施形態に係る指紋特徴抽出方法における芯線の実移動量の算出処理の一例を模式的に示す図である。 第１実施形態に係る指紋特徴抽出方法における芯線上の点の移動処理の一例を模式的に示す図である。 第１実施形態に係る指紋特徴抽出方法により補正した芯線の一例を示す図である。 第１実施形態に係る指紋特徴抽出方法における後処理の一例を模式的に示す図である。 第１実施形態に係る指紋特徴抽出方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。各図において同一、又は相当する機能を有するものは、同一符号を付し、その説明を省略又は簡潔にすることもある。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る指紋特徴抽出装置の構成を概略的に示すブロック図である。本実施形態の指紋特徴抽出装置は、指紋採取装置１、制御演算部２、記録部３、及び表示部４を備えて構成される。

制御演算部２は、記録部３に記録されたプログラムを実行し、本実施形態の指紋特徴抽出装置の制御及び演算を行うためのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサである。制御演算部２は、指紋読み取り部２１、指紋特徴抽出部２２、芯線抽出部２３、芯線置換部２４、芯線補正部２５、及び後処理部２６を有している。記録部３は、制御演算部２により実行されるプログラムや、指紋採取装置１から入力したデータを記録するための、フラッシュメモリやＨＤＤ等の記録装置である。

指紋読み取り部２１は、指紋採取装置１を制御し、同一の指において採取した第１指紋画像及び第２指紋画像を入力して読み取る。指紋採取装置１は、インク等で紙に押捺された指紋を読み取る方式の装置であってもよいし、指紋採取台に載せた指の指紋を光学的に走査して読み取る方式の装置であってもよい。以下の説明では、第１指紋画像がロール指紋画像であり、第２指紋画像がスラップ指紋画像であることを想定するが、本実施形態はこれに限定されない。第１指紋画像と第２指紋画像とは、採取する指の指紋領域が互いに異なっていればよい。

なお、図１には、ただ１つの指紋採取装置１を図示しているが、ロール指紋とスラップ指紋は異なる装置で読み取るようにしてもよい。指紋読み取り部２１によって読み取られたロール指紋画像及びスラップ指紋画像は、表示部４に表示されるとともに、必要に応じて記録部３に記録される。

図２は、ロール指紋画像及びスラップ指紋画像の一例を示す図である。図２（ａ）には、指の平面部から側面部までの広い領域を採取したロール指紋画像を示している。図２（ａ）に示すロール指紋画像の下部には不鮮明な領域が存在していることが分かる。一方、図２（ｂ）には、指の平面部のみを採取したスラップ指紋画像を示しており、全領域においてスラップ指紋画像は鮮明である。

図１に示す指紋特徴抽出部２２は、ロール指紋画像及びスラップ指紋画像から、隆線の端点や分岐点等の指紋特徴点をそれぞれ抽出する。そして、ロール指紋画像から抽出した指紋特徴点と、スラップ指紋画像から抽出した指紋特徴点とを対応付けて、指紋特徴点のペアの情報を生成する。

芯線抽出部２３は、ロール指紋画像からロール指紋の芯線を抽出し、スラップ指紋画像からスラップ指紋の芯線を抽出する。抽出された芯線は、１画素幅に細線化されたうえで二値化され、表示部４に重畳（スーパーインポーズ）して表示される。例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）の左下のウィンドウ内には、抽出された芯線が、ロール指紋画像及びスラップ指紋画像に重畳して表示されている。

図２（ａ）に示すロール指紋の芯線と、図２（ｂ）に示すスラップ指紋の芯線は、同一の指に基づくものであるが、一致しない箇所が存在する。例えば、図２（ａ）の領域Ｒ２における芯線は、分岐した後合流しているが、図２（ｂ）の対応する領域Ｒ２´における芯線は１本のままである。実際は、図２（ａ）に示すロール指紋の芯線の方が誤っており、従来は、このような不鮮明なロール指紋において抽出された芯線の誤りを、鑑識官等が、図２（ｂ）に示すスラップ指紋の芯線を参照しながら手作業で修正していた。

しかし前述のように、ほとんどの場合においてスラップ指紋画像はロール指紋画像よりも鮮明である。従って、ロール指紋画像から抽出した芯線を、自動的にスラップ指紋画像から抽出した芯線で置き換えることで、手作業で芯線を修正する手間を省略することができる。

そこで、芯線置換部２４は、ロール指紋画像の一部領域において抽出した芯線を、スラップ指紋画像の対応する領域において抽出した芯線で置換する。この際、芯線置換部２４は、指紋特徴抽出部２２によって対応付けられた指紋特徴点のペアの情報に基づいて、スラップ指紋画像の芯線とロール指紋の芯線とが重なるように、回転や拡大縮小等の線形変換を行いながら芯線を置換する。芯線置換部２４による具体的な処理については、この後、図３を用いて説明する。

しかし、置換前のロール指紋画像が不鮮明なために芯線に歪みが存在する場合は、どのように置換領域を線形変換しても、置換領域の境界で芯線が繋がらずに端点や分岐点が生じてしまう。そこで、芯線補正部２５は、このような置換処理の結果として生じる芯線のずれを補正する。芯線補正部２５による具体的な処理については、この後、図４～図６を用いて説明する。

後処理部２６は、芯線補正処理の結果として多値化及び太線化した芯線に対し、再び二値化や細線化等の後処理を行う。後処理部２６による具体的な処理については、この後、図８を用いて説明する。後処理が行われた芯線は、表示部４に重畳して表示されるとともに、必要に応じて記録部３に記録される。

図３は、第１実施形態に係る指紋特徴抽出方法における芯線置換処理の一例を模式的に示す図である。図３は、図２（ａ）に示したロール指紋画像の一部領域Ｒ１における芯線を、図２（ｂ）に示したスラップ指紋画像の対応する領域Ｒ１´における芯線で置換する場合の例を示している。図３（ａ）には、ロール指紋の芯線を白抜きで示し、図３（ｂ）には、スラップ指紋の芯線を黒で示している。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す芯線は、１画素幅に細線化されたうえで二値化されている。

図３（ａ）及び図３（ｂ）では、説明を平易にするために、ロール指紋画像の一部領域Ｒ１を縦１０×横８の小さな領域としたが、ロール指紋画像の一部領域Ｒ１は、指領域の平面部を少なくとも含んでさえいればよい。例えば、図２（ｂ）に示したスラップ指紋画像の全領域に対応するロール指紋画像の領域を一部領域Ｒ１としてもよい。ロール指紋画像の一部領域Ｒ１は、指紋特徴抽出装置が自動で設定してもよいし、利用者が表示部４上で指定するようにしてもよい。

芯線置換部２４は、図３（ｃ）に示すように、ロール指紋画像の一部領域Ｒ１における芯線を、スラップ指紋画像の対応する領域Ｒ１´における芯線で置換する。この際、芯線置換部２４は、指紋特徴抽出部２２によって対応付けられた指紋特徴点のペアの情報に基づいて、一部領域Ｒ１においてスラップ指紋画像の芯線とロール指紋の芯線とが重なるように、回転や拡大縮小等の線形変換を行いながら芯線を置換する。

しかし、置換前のロール指紋画像が不鮮明なために芯線に歪みが存在する場合は、どのように置換領域を線形変換しても、置換した一部領域Ｒ１の境界で芯線が繋がらずに端点や分岐点が生じてしまう。例えば図３（ｃ）では、一部領域Ｒ１の下側の境界において、ロール指紋の芯線上の点Ｐ１と、置換後のスラップ指紋の芯線上の点Ｐ２との間にずれが生じている。この結果、端点や分岐点が指紋特徴点と誤認されて、指紋の識別精度が低下する恐れがある。そこで、芯線補正部２５は、芯線置換処理の結果として生じる芯線のずれを補正する。

図４は、第１実施形態に係る指紋特徴抽出方法における芯線の仮移動量の算出処理の一例を模式的に示す図である。芯線補正部２５は、実際の芯線の補正処理を行う前に、ロール指紋画像の一部領域Ｒ１における置換前の芯線と置換後の芯線のずれに基づいて、置換後の芯線上の各点における仮移動量を算出する。図４（ａ）には、一例として点Ｐ３において算出した仮移動量が、細い矢印で示されている。

具体的には、芯線補正部２５は、置換後の芯線上の点Ｐ３を始点とし、点Ｐ３に隣接する置換前の芯線上の点を終点とするベクトルを仮移動量として算出する。ここで、点とは、指紋画像の画素単位のことをいう。また、隣接点とは、当該点の上下左右及び斜め方向に隣接する計８つの点のことをいう。例えば図４（ａ）に示す点Ｐ３は、置換前の芯線上の点と２箇所で隣接しており、点Ｐ３における仮移動量のベクトルは２つ存在する。一方、図４（ａ）に示す点Ｐ４は、置換前の芯線上のいずれの点とも隣接しておらず、点Ｐ４における仮移動量のベクトルは存在しない。

図４（ｂ）は、置換後の芯線上の各点において、上述の点Ｐ３と同様にして求めた仮移動量のベクトルを図示している。ここで点Ｐ３のように、同一の点に複数の仮移動量のベクトルが存在する場合は、これら複数の仮移動量のベクトルの平均を、当該点における仮移動量として再定義してもよい。また点Ｐ４のように、仮移動量のベクトルが存在しない場合は、ゼロベクトルを当該点における仮移動量として定義してもよい。この場合でも、仮移動量に基づいて以降に述べる方法で算出される実移動量は変わらない。この場合、置換後の芯線上の各点において、ただ１つの仮移動量のベクトルが算出されることになる。なお、本実施形態では、置換前の芯線と置換後の芯線が既に重なっている場合は（例えばロール指紋画像の一部領域Ｒ１の最も上側の点）、当該点における仮移動量をゼロベクトルとしている。

なお、仮移動量は必ずしもベクトルとして管理する必要はなく、テーブルのようなデータ構造により管理してもよい。また、点Ｐ３に隣接する置換前の芯線上の点を終点とするベクトルを仮移動量とする代わりに、点Ｐ３を中心とする所定の半径内に含まれる置換前の芯線上の点を終点とするベクトルを仮移動量としてもよい。

図５は、第１実施形態に係る指紋特徴抽出方法における芯線の実移動量の算出処理の一例を模式的に示す図である。芯線補正部２５は、実際の芯線の補正処理を行うために、仮移動量に基づいて、置換後の芯線上の各点における実移動量を算出する。図５（ａ）、図５（ｂ）には、一例として点Ｐ３、Ｐ４においてそれぞれ算出した実移動量のベクトルＶ３、Ｖ４が、白抜きの太い矢印で示されている。

具体的には、芯線補正部２５は、置換後の芯線上の点ごとに設定した参照範囲に含まれる仮移動量の平均を、置換後の芯線上の点における実移動量として算出する。例えば図５（ａ）及び図５（ｂ）では、置換後の芯線上の点Ｐ３、Ｐ４を中心とする所定の高さ及び幅を有する矩形領域を、それぞれ参照範囲Ｒ３、Ｒ４として設定している。ここで、参照範囲Ｒ３、Ｒ４の高さ及び幅は、芯線補正部２５が自動で設定してもよいし、利用者が表示部４上で指定するようにしてもよい。或いは、利用者が予め指定した指標に基づいて、芯線補正部２５が自動で設定するようにしてもよい。

図５（ｃ）は、置換後の芯線上の各点において、上述の点Ｐ３、Ｐ４と同様にして求めた実移動量のベクトルを図示している。本実施形態の芯線補正部２５は、図４（ｂ）に示した仮移動量でなく、図５（ｃ）に示す実移動量に基づいて、置換後の芯線上の点を実際に移動させて芯線を補正する。点Ｐ３と点Ｐ４とでは、参照範囲Ｒ３、Ｒ４がそれぞれ異なるので、参照範囲Ｒ３、Ｒ４に含まれる仮移動量の平均である実移動量のベクトルＶ３、Ｖ４もそれぞれ異なる。

参照範囲Ｒ３、Ｒ４のそれぞれで平均化された実移動量のベクトルＶ３、Ｖ４は、同様に平均化されて算出された他の実移動量のベクトルと概ね同じ向き及び方向を有することとなる。このため、本実施形態では、芯線上の各点は概ね芯線の全体的な動きに合わせて移動する。特に図５（ｃ）に示した点Ｐ４のように、置換前の芯線上のいずれの点とも隣接していない場合でも、その実移動量のベクトルはゼロベクトルとはならない。従って、本実施形態では、芯線の全体的な動きに合わせて芯線上の点を補正しつつ、補正による芯線の歪みを抑えることができる。

図６は、第１実施形態に係る指紋特徴抽出方法における芯線上の点の移動処理の一例を模式的に示す図である。芯線補正部２５は、算出した実移動量に基づいて実際の芯線の補正処理を行う。図６（ａ）は、図５（ｃ）と同じ図であって、置換後の芯線上の各点において算出された実移動量のベクトルを図示している。

図６（ａ）に示す芯線は、予め芯線抽出部２３によって１画素幅に細線化されたうえで二値化されている。このため、各点における仮移動量を、隣接する芯線上の点を終点とするベクトルとして算出する場合は、その平均である実移動量の大きさは１画素幅よりも小さくなり得る。本実施形態の芯線補正部２５は、このように実移動量が１画素幅以下の場合でも、芯線上の点を実移動量に基づいて移動可能とするために、まず置換後の芯線をグレースケール化する。例えば、二値化された画素値「０」、「１」を、それぞれ８ｂｉｔ値の「０」、「２５５（ＦＦｈ）」に変換する。そして、実移動量に応じて、置換後の芯線上の各点の画素値の重心を移動させる。

具体的には、芯線補正部２５は、置換後の芯線上の点の画素値の重心が実移動量だけ移動するように、置換後の芯線上の点の画素値を隣接点に移動させる。例えば図６（ａ）の点Ｐ３では、点Ｐ３の画素値の重心が実移動量のベクトルＶ３だけ移動するように、点Ｐ３の画素値を隣接点に移動させる。ここで、点とは、指紋画像の画素単位のことをいう。また、隣接点とは、当該点の上下左右及び斜め方向に隣接する計８つの点のことをいう。

簡単な場合の例を以下に示す。図６（ａ）の左方向をｘ軸の正方向とし、下方向をｙ軸の正方向とする。例えば実移動量のベクトルＶ３が（１、０）である場合は、芯線補正部２５は、点Ｐ３の画素値「２５５」を、ｘ軸の正方向に隣接する点Ｐ５に全て移動させる。或いは、例えば実移動量のベクトルＶ３が（１／２、０）である場合は、芯線補正部２５は、点Ｐ３の画素値の１／２である「２５５／２」を、同様にｘ軸の正方向に隣接する点Ｐ５に移動させ、残りの「２５５／２」を点Ｐ３に残す。

より一般的には、点Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６の重心Ｐ_Ｇは、下式（１）で表される。ここで、Ｐ_３、Ｐ_５、Ｐ_６はそれぞれ、点Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６の位置ベクトルである。またｍ_３、ｍ_５、ｍ_６はそれぞれ、点Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６の画素値であり、Ｍ＝ｍ_３＋ｍ_５＋ｍ_６である。
Ｍ×Ｐ_Ｇ＝ｍ_３×Ｐ_３＋ｍ_５×Ｐ_５＋ｍ_６×Ｐ_６ （１）

上式（１）において、点Ｐ３が原点となるように座標を選択すると、Ｐ_３＝（０、０）、Ｐ_Ｇ＝Ｖ３となるため、下式（２）が得られる。
Ｍ×Ｖ３＝ｍ_５×Ｐ_５＋ｍ_６×Ｐ_６ （２）

上式（２）において、具体的なベクトルの成分、Ｖ３＝（Ｘ、Ｙ）、Ｐ_５＝（１、０）、Ｐ_６＝（１、１）を代入すると、下式（３）が得られる。
（ＭＸ、ＭＹ）＝（ｍ_５、０）＋（ｍ_６、ｍ_６） （３）

上式（３）を解くと、ｍ_５＝Ｍ（Ｘ－Ｙ）、ｍ_６＝ＭＸが得られる。例えば図６（ａ）に示すように、実移動量のベクトルＶ３が（７／１０、２／１０）である場合は、上式（３）より、ｍ_５＝７／１０Ｍ、ｍ_６＝２／１０Ｍとなり、ｍ_３＝１／１０Ｍとなる。この場合、芯線補正部２５は、点Ｐ３の画素値の７／１０である「７／１０×２５５」を点Ｐ５に移動させ、点Ｐ３の画素値の２／１０である「２／１０×２５５」を点Ｐ６に移動させ、残りの「１／１０×２５５」を点Ｐ３に残す。

図６（ｂ）は、置換後の芯線上の各点において、上述の点Ｐ３と同様にして重心を実移動量のベクトルだけ移動させた結果を示している。図６（ｂ）では、各点における画素値の大きさを、グレースケールの色の濃さで表している。図６（ｂ）では、芯線をグレースケール化した後に、置換後の芯線上の各点の画素値の重心を実移動量に応じて移動させたため、芯線の幅が１画素幅よりも広くなっている。

更に、図６（ｃ）及び図６（ｄ）は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示した補正を繰り返して行った結果である。上述の、芯線補正部２５による仮移動量の算出、実移動量の算出、及び芯線上の点の移動を繰り返して行うことで、点Ｐ４のように、置換前の芯線上のいずれの点とも隣接していない場合でも、芯線の全体的な動きに合わせて徐々に芯線上の点の補正が行われる。図６（ｄ）では、置換後の芯線上の各点の画素値の重心を繰り返して移動させたため、芯線の幅が図６（ｂ）よりも更に広くなっている。

芯線補正部２５は、ロール指紋画像の一部領域Ｒ１における置換前の芯線と置換後の芯線間の距離が所定の閾値未満となるまで、仮移動量の算出、実移動量の算出、及び芯線上の点の移動を繰り返す。ここで、置換前の芯線と置換後の芯線間の距離ｓは、一例として、下式（４）で求めることができる。下式（４）においてΣは、置換後の芯線上の各点の位置ベクトルＰ_ｉと、置換前の芯線上の対応する点の位置ベクトルＰ_ｉ´との間の距離の和をとるものとする。
ｓ^２＝Σ（Ｐ_ｉ－Ｐ_ｉ´）^２ （４）

図７は、第１実施形態に係る指紋特徴抽出方法により補正した芯線の一例を示す図である。上述の、芯線補正部２５による仮移動量の算出、実移動量の算出、及び芯線上の点の移動を繰り返して行うことで、図７に示すように、芯線の全体的な動きに合わせて芯線上の点を徐々に補正しつつ、補正による芯線の歪みを抑えることができる。図７では、置換後の芯線上の各点の画素値の重心を実移動量に応じて繰り返して移動させたため、芯線の画素幅が広くなっている。

図８は、第１実施形態に係る指紋特徴抽出方法における後処理の一例を模式的に示す図である。図８（ａ）は、図６（ｄ）と同じ図である。後処理部２６は、芯線補正処理の結果として多値化及び太線化した芯線に対し、再び二値化や細線化等の後処理を行う。図８（ｂ）には、図８（ａ）に示す補正後の芯線に対して、後処理を行った結果を示している。図８（ｂ）では、ロール指紋画像の一部領域Ｒ１の下側の境界において存在していた図３（ｃ）に示したずれが補正され、芯線が滑らかに繋がっていることが分かる。

図９は、第１実施形態に係る指紋特徴抽出方法を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０１、Ｓ１０２において、指紋読み取り部２１は、指紋採取装置１を制御して、同一の指において採取したロール指紋画像及びスラップ指紋画像を読み取る。読み取ったロール指紋及びスラップ指紋は、表示部４に表示される。ステップＳ１０１とステップＳ１０２はどちらを先に行ってもよい。

ステップＳ１０３において、指紋特徴抽出部２２は、ロール指紋画像及びスラップ指紋画像から、隆線の端点や分岐点等の指紋特徴点を抽出する。そして、ロール指紋画像から抽出した指紋特徴点と、スラップ指紋画像から抽出した指紋特徴点とを対応付けて、指紋特徴点のペアの情報を生成する。また、ステップＳ１０４において、芯線抽出部２３は、ロール指紋画像からロール指紋の芯線を抽出し、スラップ指紋画像からスラップ指紋の芯線を抽出する。ステップＳ１０３とＳ１０４はどちらを先に行ってもよいし、相互に抽出結果を利用しながら同時に行ってもよい。

ステップＳ１０５において、芯線置換部２４は、ロール指紋画像の一部領域において抽出した芯線を、スラップ指紋画像の対応する領域において抽出した芯線で置換する。この際、芯線置換部２４は、予め指紋特徴抽出部２２によって対応付けられた指紋特徴点のペアの情報に基づいて、スラップ指紋画像の芯線とロール指紋の芯線とが重なるように、ロール指紋画像の一部領域の芯線を置換する。

ステップＳ１０６及びステップＳ１０７において、芯線補正部２５は、ロール指紋画像の一部領域における置換前の芯線と置換後の芯線間の距離が所定の閾値未満となるまで、仮移動量の算出、実移動量の算出、及び芯線上の点の移動を繰り返す。

ステップＳ１０８において、後処理部２６は、補正後の芯線に対して、二値化や細線化等の後処理を行う。後処理が行われた芯線は、ステップＳ１０９において、表示部４に重畳して表示されるとともに、必要に応じて記録部３に記録される。

以上のように、本実施形態の指紋特徴抽出装置は、第１指紋画像の一部領域において抽出した芯線を、第２指紋画像の対応する領域において抽出した芯線で置換する芯線置換部と、置換後の芯線を補正する芯線補正部と、を備えている。このような構成によれば、指紋の芯線の歪みを低減することが可能な指紋特徴抽出装置及び指紋特徴抽出方法を提供することができる。

（その他の実施形態）
なお、上述の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記録媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

上述の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。

（付記１）
同一の指において採取した第１指紋画像及び第２指紋画像から芯線をそれぞれ抽出する芯線抽出部と、
前記第１指紋画像の一部領域において抽出した芯線を、前記第２指紋画像の対応する領域において抽出した芯線で置換する芯線置換部と、
前記一部領域における置換前の芯線と置換後の芯線のずれに基づいて、置換後の芯線を補正する芯線補正部と、
を備える指紋特徴抽出装置。

（付記２）
前記芯線補正部は、
前記一部領域における置換前の芯線と置換後の芯線のずれが小さくなるように、置換後の芯線を補正する
付記１に記載の指紋特徴抽出装置。

（付記３）
前記芯線補正部は、
前記一部領域における置換前の芯線と置換後の芯線のずれに基づいて、置換後の芯線上の点における仮移動量を算出し、
置換後の芯線上の点ごとに設定した参照範囲に含まれる前記仮移動量の平均に基づいて、置換後の芯線上の点における実移動量を算出し、
前記実移動量に基づいて、置換後の芯線上の点を移動させる
付記１又は２に記載の指紋特徴抽出装置。

（付記４）
前記芯線補正部は、
置換後の芯線上の点を始点とし前記始点に隣接する置換前の芯線上の点を終点とするベクトルを、前記仮移動量として算出する
付記３に記載の指紋特徴抽出装置。

（付記５）
前記芯線補正部は、
置換後の芯線上の点を中心とする所定の高さ及び幅を有する矩形領域を、前記参照範囲として設定する
付記３又は４に記載の指紋特徴抽出装置。

（付記６）
前記芯線補正部は、
前記実移動量に基づいて、置換後の芯線上の点の画素値を移動させる
付記３から５のいずれか１項に記載の指紋特徴抽出装置。

（付記７）
前記芯線補正部は、
置換後の芯線上の点の画素値の重心を前記実移動量だけ移動させる
付記６に記載の指紋特徴抽出装置。

（付記８）
前記芯線補正部は、
前記一部領域における置換前の芯線と置換後の芯線間の距離が所定の閾値未満となるまで、前記仮移動量の算出、前記実移動量の算出、及び芯線上の点の移動を繰り返す
付記３から７のいずれか１項に記載の指紋特徴抽出装置。

（付記９）
前記第１指紋画像は、指の平面部及び側面部の少なくとも一部を含むロール指紋画像であり、
前記第２指紋画像は、指の平面部の少なくとも一部を含むスラップ指紋画像である
付記３から８のいずれか１項に記載の指紋特徴抽出装置。

（付記１０）
前記第１指紋画像から抽出した指紋特徴点と、前記第２指紋画像から抽出した指紋特徴点とを対応付ける指紋特徴抽出部を更に備え、
前記芯線置換部は、前記対応付けられた指紋特徴点のペアの情報に基づいて、前記第１指紋画像の前記一部領域において抽出した芯線を、前記第２指紋画像の対応する領域において抽出した芯線で置換する
付記３から９のいずれか１項に記載の指紋特徴抽出装置。

（付記１１）
前記芯線置換部は、置換後の芯線をグレースケール化する
付記３から１０のいずれか１項に記載の指紋特徴抽出装置。

（付記１２）
補正後の芯線を二値化及び細線化する後処理部を更に備える
付記３から１１のいずれか１項に記載の指紋特徴抽出装置。

（付記１３）
同一の指において採取した第１指紋画像及び第２指紋画像から芯線をそれぞれ抽出する芯線抽出ステップと、
前記第１指紋画像の一部領域において抽出した芯線を、前記第２指紋画像の対応する領域において抽出した芯線で置換する芯線置換ステップと、
前記一部領域における置換前の芯線と置換後の芯線のずれに基づいて、置換後の芯線を補正する芯線補正ステップと、
を有する、生体認証装置の制御演算部において用いられる指紋特徴抽出方法。

（付記１４）
同一の指において採取した第１指紋画像及び第２指紋画像から芯線をそれぞれ抽出する芯線抽出手段と、
前記第１指紋画像の一部領域において抽出した芯線を、前記第２指紋画像の対応する領域において抽出した芯線で置換する芯線置換手段と、
前記一部領域における置換前の芯線と置換後の芯線のずれに基づいて、置換後の芯線を補正する芯線補正手段と、
して、コンピュータを機能させるプログラム。

（付記１５）
付記１４に記載のプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。

１ ：指紋採取装置
２ ：制御演算部
３ ：記録部
４ ：表示部
２１ ：指紋読み取り部
２２ ：指紋特徴抽出部
２３ ：芯線抽出部
２４ ：芯線置換部
２５ ：芯線補正部
２６ ：後処理部

Claims (13)

1. 指の第１領域のロール指紋を含む第１指紋画像及び前記第１領域の少なくとも一部と重複する部分を有する第２領域のスラップ指紋を含む第２指紋画像から重複する部分に含まれた芯線の一部分を特定する指紋特徴点をそれぞれ抽出し、前記第１指紋画像の指紋特徴点と前記第２指紋画像の指紋特徴点とを対応付けて指紋特徴点のペアの情報を生成する指紋特徴抽出部と、
   前記第１指紋画像及び前記第２指紋画像から前記芯線をそれぞれ抽出する芯線抽出部と、
   前記ペアの情報に基づき、前記第１指紋画像の一部領域において抽出した芯線を、前記第２指紋画像の対応する領域において抽出した芯線で置換する芯線置換部と、
   置換後の芯線上の各点を始点とし前記始点に隣接する置換前の芯線上の点を終点とするベクトルを仮移動量として算出し、前記置換後の芯線上の各点に設定した参照範囲に含まれる前記仮移動量の平均を、前記置換後の芯線上の各点における実移動量として算出し、前記実移動量に基づいて、前記置換後の芯線上の各点を移動させることにより、前記一部領域における前記置換前の芯線と前記置換後の芯線のずれを補正する芯線補正部と、
   を備える指紋特徴抽出装置。
2. 前記芯線補正部は、
   前記一部領域における置換前の芯線と置換後の芯線のずれが小さくなるように、置換後の芯線を補正する
   請求項１に記載の指紋特徴抽出装置。
3. 前記芯線補正部は、
   前記置換後の芯線上の各点を中心とする矩形領域を、前記参照範囲として設定する
   請求項１又は２に記載の指紋特徴抽出装置。
4. 前記置換後の芯線上の各点は画素値を有し、
   前記芯線補正部は、
   前記実移動量に対応するベクトル成分に応じて前記画素値の一部又は全部を隣接点に移動させることにより、前記画素値を変化させる
   請求項１から３のいずれか１項に記載の指紋特徴抽出装置。
5. 前記芯線補正部は、
   前記画素値を、複数の前記画素値の総和と前記ベクトル成分とを乗算した結果に基づいて変化させる
   請求項４に記載の指紋特徴抽出装置。
6. 前記芯線補正部は、
   前記一部領域における置換前の芯線上の各点の位置ベクトルと置換後の芯線上の各点の位置ベクトルとの間の距離の和が所定の閾値未満となるまで、前記仮移動量の算出、前記実移動量の算出、及び前記置換後の芯線上の各点の移動を繰り返す
   請求項１から５のいずれか１項に記載の指紋特徴抽出装置。
7. 前記第１指紋画像は、指の平面部の少なくとも一部を含むロール指紋画像であり、
   前記第２指紋画像は、指の平面部の少なくとも一部を含むスラップ指紋画像である
   請求項１から６のいずれか１項に記載の指紋特徴抽出装置。
8. 前記芯線置換部は、前記ペアの情報を用いて、前記第１指紋画像の前記一部領域において抽出した芯線と前記第２指紋画像の対応する領域において抽出した芯線とが重なるように線形変換を行う
   請求項１から７のいずれか１項に記載の指紋特徴抽出装置。
9. 前記芯線置換部は、前記芯線補正部による補正処理の前に、前記置換後の芯線をグレースケール化する
   請求項１から８のいずれか１項に記載の指紋特徴抽出装置。
10. 補正後の芯線を二値化及び細線化する後処理部と、
    前記後処理部の処理結果を表示する表示部及び前記処理結果を記録する記録部のうちの少なくとも一方と
    を更に備える
    請求項１から９のいずれか１項に記載の指紋特徴抽出装置。
11. 指の第１領域のロール指紋を含む第１指紋画像及び前記第１領域の少なくとも一部と重複する部分を有する第２領域のスラップ指紋を含む第２指紋画像から重複する部分に含まれた芯線の一部分を特定する指紋特徴点をそれぞれ抽出し、前記第１指紋画像の指紋特徴点と前記第２指紋画像の指紋特徴点とを対応付けて指紋特徴点のペアの情報を生成するステップと、
    前記第１指紋画像及び前記第２指紋画像から芯線をそれぞれ抽出する芯線抽出ステップと、
    前記ペアの情報に基づき、前記第１指紋画像の一部領域において抽出した芯線を、前記第２指紋画像の対応する領域において抽出した芯線で置換する芯線置換ステップと、
    置換後の芯線上の各点を始点とし前記始点に隣接する置換前の芯線上の点を終点とするベクトルを仮移動量として算出し、前記置換後の芯線上の各点に設定した参照範囲に含まれる前記仮移動量の平均を、前記置換後の芯線上の各点における実移動量として算出し、前記実移動量に基づいて、前記置換後の芯線上の各点を移動させることにより、前記一部領域における前記置換前の芯線と前記置換後の芯線のずれを補正する芯線補正ステップと、
    を有する、生体認証装置の制御演算部において用いられる指紋特徴抽出方法。
12. 指の第１領域のロール指紋を含む第１指紋画像及び前記第１領域の少なくとも一部と重複する部分を有する第２領域のスラップ指紋を含む第２指紋画像から重複する部分に含まれた芯線の一部分を特定する指紋特徴点をそれぞれ抽出し、前記第１指紋画像の指紋特徴点と前記第２指紋画像の指紋特徴点とを対応付けて指紋特徴点のペアの情報を生成する指紋特徴抽出手段と、
    前記第１指紋画像及び前記第２指紋画像から芯線をそれぞれ抽出する芯線抽出手段と、
    前記ペアの情報に基づき、前記第１指紋画像の一部領域において抽出した芯線を、前記第２指紋画像の対応する領域において抽出した芯線で置換する芯線置換手段と、
    置換後の芯線上の各点を始点とし前記始点に隣接する置換前の芯線上の点を終点とするベクトルを仮移動量として算出し、前記置換後の芯線上の各点に設定した参照範囲に含まれる前記仮移動量の平均を、前記置換後の芯線上の各点における実移動量として算出し、前記実移動量に基づいて、前記置換後の芯線上の各点を移動させることにより、前記一部領域における前記置換前の芯線と前記置換後の芯線のずれを補正する芯線補正手段と、
    して、コンピュータを機能させるプログラム。
13. 請求項１２に記載のプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。

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