JPH01209585A - 指紋照合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えばキーレスエントリーシステム、ある
いはコンピユータ室等の特別室の入室管理システム等に
適用されるようになる指紋照合装置に関する。

［従来の技術］ 上記のようなエントリーシステム、入室管理システム等
におけるセキュリティ管理のために、各個人でそれぞれ
相違する指紋照合システムを用いるようにすることが考
えられている。

このような目的に使用される指紋の照合装置としては、
予め登録された人達それぞれの指紋模様を、登録指紋と
して記憶装置に予め記憶設定しているもので、これら登
録指紋模様と入力された指紋模様とを比較し、その一致
あるいは不一致を判定するものであり、従来から種々の
方式の装置が考えられている。

このような指紋照合装置としては、例えば特開昭５６−
２４６７５号公報に示されるように、指紋の特徴点とし
て指紋模様を構成する隆線の端点あるいは分岐点（以後
マニューシャと称する）を抽出することが考えられてい
る。そして、登録された指紋のマニューシャ相互の位置
関係と、入力された指紋のマニューシャの位置、方向、
さらに相対位置関係を比較し、あるいはマニューシャ間
に存在する隆線数を用いて、登録指紋と入力指紋とを比
較して、登録指紋と入力指紋とが同一指紋　、であるか
否かの照合が行われるようにするものである。

また、特開昭５８−１７６７８１号公報、あるいは通信
学会研究会資料ＰＲ０８７−３１に示されているように
、マニューシャ近傍の部分パターンに着目し、照合を行
゛うようにするパターンマツチング法が提案されている
。

しかし、これらの指紋照合方法にあっては、マニューシ
ャの抽出を前提とし、このマニューシャを基準にした照
合を行うようにしているものであるため、例えば入力す
る指の表面が荒れていたり、あるいは指紋を形成する隆
線の凸部が低いような場合には、必然的に隆線の切れあ
るいは潰れが多く発生する。したがって、このような状
態では安定して特徴点を抽出することが困難となり、照
合認識率が低下されるようになる。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、上記
のようなマニューシャの抽出を行うことなく、例えば指
紋隆線に切れや潰れが多く存在するような低品質の入力
指紋画像においても適確な照合が行われるようにし、さ
らに認識率が向上されると共に誤認識率が確実に低下さ
れ、信頼性が充分に得られるようにする指紋照合装置を
提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る指紋照合装置にあうでは、ま
ず認識されるべき特定の人の指紋画像の主要部分に対応
するようにして第１のウィンド領域を設定し、この第１
のウィンド領域に対応する登録指紋画像が予め記憶され
るようにする。そして、この登録の後に入力される入力
指紋画像の上記第１のウィンド領域に対応する入力指紋
画像と登録指紋画像とを照合するものであるが、この照
合に議しては、登録指紋画像と最も一致する部分を人力
指紋画像から探索し、第１のウィンド領域に対応する登
録指紋画像と、同じく第１のウィンド領域に対応する入
力指紋画像との不一致状態の画素数を計測する。そして
、この不一致画素数が第１の設定値よ”り少ない状態で
照合一致と判定すると共に、この第１の設定値より大き
い第２の設定値より不一致画素数が多いときには、照合
不一致と判定する。そして不一致画素数が上記第１の設
定値と第２の設定値との間にあるときは、上記第１のウ
ィンド領域の外部に設定される第２のウィンド領域にお
いて上記同様の照合を行ない、不一致画素数が第３の設
定値より少ないときに照合一致と判定し、逆にこの第３
の設定値より不一致画素数が多いときには、照合不一致
と判定させるようにする。

゛［作用］ このように構成される指紋照合装置にあっては、指紋の
照合に際してマニューシャを使用することがないもので
あるため、低品質な入力指紋画像の照合も効果的に行わ
れるようになる。そして、第１のウィンド領域における
パターン比較によって、不一致画素数が第１の設定値よ
り小さいような場合にはそのまま照合一致と判定され、
また、不一致画素数が第２の設定値より多いときには、
そのまま照合不一致と判定される。したがって、この状
態における照合信頓性は効果的に向上可能とされる。そ
して、この第１のウィンド領域での照合で、不一致画素
数が第１の設定値と第２の設定値との間にあり、判定困
難なときには、さらに周辺の第２のウィンドにおける照
合を行ない、不一致画素数によって照合−０致および照
合不一致が判定されるようになるもので、認識率が向上
されると共に、誤認識率が確実に低下されるようになる
。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図は指紋照合装置の構成を示しているもので、照合
すべき入力指紋は、イメージセンサ１１から指紋パター
ンの画像として取込まれる。

このイメージセンサ１１で取込まれた指紋パターンの画
像信号は、画像入力回路１２に供給されるもので、この
入力回路１２からの指紋画像に対応する画像出力−信号
は、画像バス１３を介して画像メモリ１４に供給され、
格納記憶保持されるようになる。そして、この画像メモ
リ１４に格納された指紋画像パターンの指紋データは、
画像バス１３を介して画像処理回路１５に供給され、こ
の画像処理回路１５において適宜照合処理等が実行され
るようにしている。

上記画像入力回路１２、画像メモリ１４、さらに画像処
理回路１５等は、制御バス１Ｂを介してマイクロコンピ
ュータ１７に接続されるようになっているもので、画像
入力回路１２および画像処理回路１５はマイクロコンピ
ュータ１７によって制御され、画像処理回路１５で処理
された結果が出力されるようになる。

制御バス１６には、さらにディスクドライバ１８を介し
て外部記憶装置を構成するフロッピィディスク１９が接
続されるもので、このフロッピィディスク１９には、入
力された指紋データや処理結果、あるいは制御プログラ
ムが記憶されるもので、特に照合のための登録指紋デー
タが記憶されている。

第２図は上記のように構成される指紋照合装置の、特に
画像処理回路１５と画像メモリ１４部の詳細な構成を示
しているもので、画像メモリ１４は登録指紋画像を記憶
する第１の画像記憶部２１と、照合時に入力された指紋
画像データを格納する第２の画像記憶部２２と、さらに
処理結果が格納されるようになる第３の画像記憶部２３
とによって構成される。

ここで、上記第１の画像記憶部ｚ１には、まず特定され
る指先の中央領域に対応する主要領域とされる第１のウ
ィンド領域ａの指紋画像データが登録記憶されている。

これは従来の指紋照合装置における登録画像領域に対応
するものである。

そして、この第１の画像記憶部２１には、さらに上記第
１のウィンド領域ａの両側それぞれに位置する第２のウ
ィンド領域すおよびＣに対応する指紋画像データも同時
に登録記憶されている。

そして、照合時においては、第２の画像記憶部２２に記
憶された入力指紋画像から、上記第１のウィンド領域ａ
に対応する領域の指紋画像データを、切出し回路ｚ４か
らの指令によって切出し出力し、第１の画像記憶部２１
からの第１のウィンド領域ａの登録指紋デー′夕と共に
、マツチング回路２５に供給する。そして、第１のウィ
ンド領域に対応する登録指紋画像と、同様の領域に対応
して切出された入力指紋画像とのマツチングを取る。そ
して、このマツチングの結果は第３の画像記憶部２３に
送られると共に、画素数計測回路２６において、上記登
録指紋画像と入力指紋画像との間で、一致しない画素数
を計数計測するようにしている。

すなわち、上記指紋照合装置にあっては、切れや潰れの
多い低品質の指紋画像における照合を可能とするために
、従来のようにマニューシャを抽出するようなことは行
わず、マツチング回路２５において登録指紋画像と入力
照合指紋画像とのマツチングを行うようにしている。

このような指紋パターンのマツチングを行う場合、マツ
チングの対象となる画像の面積が広い程、誤って一致の
判定を行う割合いである誤認識の確率を低くすることが
可能である。しかし、指紋画像の入力を行う際には、正
確に入力指紋画像の位置を登録指紋画像と一致させるこ
とが困難であり、また照合すべき指先が柔らかいために
入力指紋画像に歪が存在するようになる。このため、単
純にマツチング領域を拡大するようにした場合には、登
録指紋画像と入力指紋画像とが同一であることを照合で
きる割合い、すなわち認識率が低下するようになる。

このため、この実施例に示された指紋照合装置にあって
は、まず指紋画像の一部分である第１のウィンド領域ａ
に対応する指紋画像を登録し、この領域の登録指紋画像
パターンと、照合時に入力される指紋画像とをパターン
マツチングにより照合する。そして、上記登録指紋画像
のパターンと最も一致するパターンを入力指紋画像パタ
ーン内で探索し、この探索された指紋パターンと上記登
録指紋画像パターンとのマツチングを行って、不一致と
判定される画素数を計測する。そして、この不一致画素
数をを用いて設定された基桑値と比較し、人力された指
紋が登録された指紋と一致するか否かを判定する。

上記基準値は判定閾値となるものであり、この判定閾値
の設定状態によって、認識率さらに誤認識率が変わる。

第３図は認識率と誤認識率の状態を示しているもので、
判定閾値をＮ１として、不一致画素数がこのＮ１以下の
ときには同一指紋と判定させる場合には、曲線Ｂで示す
誤認識率を完全に無くすことができる。しかし、このよ
うな状態では照合一致と判定された場合に信頼性は得ら
れるものであるが、その反面曲線Ａで示す認識率が低く
なり、実用性に乏しいものとなる。

これに対して、閾値Ｎ１より充分に大きい判定閾値Ｎ３
とすると、認識率は高くなるものであるが、同時に誤認
識率が上昇するようになり、信頼性に乏しいものとなる
。すなわち、認識率の向上と誤認識率の低下は相反する
性質を有するものであり、したがって判定閾値の操作の
みでは、この問題は解決することができない。

このため、この実施例に示した装置にあっては、認識率
の向上と誤認識率の低下が同時に可能とされるように、
２段階照合を行うようにする。このため、第１のウィン
ド領域ａに対応する従来と同様の登録画像に対して、さ
らにこの第１のウィンド領域の両側に位置する第２のウ
ィンド領域すおよびＣに対応する指紋画像をも登録する
ようにする。

そして照合時においては、第１のウィンド領域ａに対す
るパターンマツチングによる照合を行い、不一致画素数
Ｎａが第３図における判定閾値Ｎ１以下のときには、そ
のまま照合一致と判定し、さらに不一致画素数Ｎａが判
定閾値Ｎ３以上であれば、照合不一致として入力指紋が
他人の指紋であると判定させるようにする。

また、不一致画素数Ｎａが上記判定閾値Ｎ１とＮ３の間
である場合には、この第１段階の照合では判定不能とし
て第２段階の照合を行うもので、第２のウィンド領域す
およびＣの登録指紋画像との照合を行うようにする。す
なわち、上記と同様に第１の画像記憶部２１から第２の
ウィンド領域すおよびＣの登録指紋画像を読み出し、ま
た第２の指紋画像を切出し回路２４によって上記第２の
ウィンド領域すおよびＣに対応して切出し出力し、マツ
チング回路２５でパターンマツチングする。そして、画
素数計測回路２６で不一致画素数ＮｂおよびＮｃを計測
する。

このようにして不一致画素数ＮｂおよびＮｃが計測され
たならば、これを第２段階の照合の判定閾値Ｎ４と比較
し、ＮｂおよびＮｃが共に判定閾値Ｎ４より少なければ
照合一致と認定して同一指紋と判定する。

ここで、第２のウィンド領域ＮｂおよびＮｃの登録指紋
画像は、従来より一般的に採用されている第１のウィン
ド領域Ｎａから相対的に見て所定距離だけ離れた位置の
指紋画像であり、この第２のウィンド領域ＮｂおよびＮ
ｃの指紋画像を用いて照合することは、照合指紋画像の
面積を広げたことと等価となる。したがって、同一指紋
である場合には、入力指紋画像が多少歪んでいるような
場合であっても、第１段階の照合で入力指紋画像と登録
指紋画像とが最も一致するようにされたときの、入力指
紋画像の位置ずれ量とほぼ同じ位置ずれ量の状態で、第
２のウィンド領域すおよびＣの登録指紋画像と入力指紋
画像とが一致するようになる。

もし、入力指紋画像が登録指紋画像の当人とは異なる他
人の指紋画像である場合には、第１のウィンド領域ａに
おいて登録指紋画像と入力指紋画像とが多少一致するよ
うな状態であっても、すなわち第１段階の照合で不一致
画素数が判定閾値ＮｌとＮ３との間の状態であっても、
第２段階の照合で不一致の判定がされるようになる。す
なわち、第１段階の照合において、第１のウィンド領域
ａの入力指紋画像は探索されたものであるため、ある程
度の一致を有しているが、この第１のウィンド領域から
所定量離れた第２のウィンド領域ｂ１Ｃにおいては、本
来具なる指紋であるため、登録指紋画像と入力指紋画像
とが一致することがない。

もし一致することがあったとしても、それはウィンド領
域すあるいはＣの一方であり、あるいは入力画像を大き
く移動した位置ずれ量の大きい状態であり、第１の段階
の照合における位置ずれ量と大きく相違するようになる
。

このように、第１のウィンド領域ａにおける照合結果で
ある不一致画素数が、判定閾値Ｎ１とＮ３の間であった
ときには、第２のウィンド領域すおよびＣを用いて再度
照合を行う２段階照合を行うことによって、前記相反す
る性質を有するようになる認識率の向上と、誤認識率の
低下の目的を、同時に達成できるようになる。

第４図は上記のような指紋照合動作の流れを示している
もので、照合動作の開始に伴ってまずステップ１１で第
１のウィンド領域ａの指紋画像の粗照合を行う。すなわ
ち、このステップ１０１においては、照合処理の高速化
のために第１のウィンド領域ａに対応した登録指紋画像
を、例えば指紋隆線間隔の半分のピッチで上下左右に移
動させ、第１のウィンド領域に対応して切出された入力
指紋画像と上記登録指紋画像とが最も一致されるように
する。そして、この登録指紋画像と入力指紋画像とが最
も一致する状態とされたときの、上記登録指紋画像の移
動量に対応する位置ずれ量を求める。

このステップ１０１で位置ずれ量を求める粗照合が行わ
れたならば、次の精照合を行うステップ１０２に進む。

このステップ１０２においては、登録指紋画像を上記位
置ずれ量に対応する位置に設定した状態、すなわち登録
指紋画像と入力指紋画像とが最も一致するようにされた
状態で、上記位置ずれ量に対応する位置を中心にして、
登録指紋画像を一画素づつ移動して、上下および左右の
いずれの方向に移動されても、不一致画素数が現在の不
一致画素数より多くなる場所を求める。すなわち、不一
致画素数が最も少なくなる登録指紋画像の場所が求めら
れるもので、この場所の位置ずれ量を求め、次のステッ
プ１０３でこの場所における不一致画素数Ｎａを求める
。

ステップ１０４では、上記ステップ１０３で求められた
不一致画素数Ｎａと第３図で示した第１の判定値Ｎｌと
を比較する第１の判定処理を行う。

このステップ１０４で’Ｎｌ　＜Ｎａ　＜Ｎ３”と判定
されたときには、ステップ１０５に進むものであり、ま
た’Ｎａ≦Ｎｌ”と判定されたときは“照合一致”の判
定の出力が得られるようにし、“Ｎａ≧Ｎ３”と判定さ
れたときには“照合不一致“の出力が得られるようにす
る。

すなわち、ステップ１０４における第１の判定処理にお
いて、照合一致とも照合不一致とも判定できない場合に
ステップ１０５に進むもので、このステップ１０５にお
いては、前記ステップ１０２の精照合の過程で求められ
た最終的な位置ずれ量に対応する場所を中心として、第
２のウィンド領域すに対応する登録指紋画像と、このウ
ィンド領域すに対応する入力画像との精照合を行ない、
ステップ１０Ｂでこの照合によって得られた不一致画素
数Ｎｂを求める。そして、次のステップ１０フでは上記
ステップ１０５と同様にして、第２のライ、ンド領域Ｃ
の登録指紋画像と入力指紋画像との精照合を行ない、ス
テップ１０８でこのウィンド領域Ｃにおける不一致画素
数Ｎｅを計Δにｊする。

このようにして第２のウィンド領域すおよびＣにおける
精照合によって、不一致画素数ＮｂおよびＮｃが求めら
れたならば、ステップ１０９で第２の判定処理を行う。

すなわち、このステップ１０９に対応して設定される判
定閾値Ｎ４と上記不一致画素数ＮｂおよびＮｃそれぞれ
との比較を行うもので、’Ｎｂ　＞Ｎ４　”あるいは“
Ｎｃ　＞Ｎ４　”の判定結果が得られたならば、“照合
不一致゛の判定出力が得られるようにする。また“Ｎｂ
≦Ｎ４”且つ“Ｎｃ≦Ｎ４“の判定が得られたならば、
“照合一致１の判定出力が得られるようにしている。

尚、上記実施例においては、第２段階の照合処理におい
て、照合の主要部となる第１のウィンド領域ａの両側に
、２つの第２のウィンド領域すおよびＣを設定し、この
２つのウィンド領域すおよびＣそれぞれで不一致画素数
を計測するようにした。しかし、実際にはその一方の領
域すあるいはＣのみによっても、充分に信頼性のある照
合結果が得られるものであり、したがって第２段階の照
合においては、第１のウィンド領域ａの右あるいは左側
のみに、第２段階の照合処理のためのウィンド領域を設
定するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る指紋照合装置にあっては、
パターンマツチングによって指紋の主要部分の照合を行
う第１段階の照合処理によって、照合一致あるいは不一
致の判定を行うものであり、この第１段階の照合に際し
て設定される判定閾値は、一致および不一致の判定が確
実に行なえるそれぞれ別個の値に設定される。したがっ
て、この段階における認識率は容易に高い値に設定でき
るものであり、同時に誤認識率を充分に低減できる。

またこの第１段階の照合において、判定ができない状態
にあっては、上記指紋の主要部の両側に位置する第２の
ウィンド領域における照合を、上記第１段階の照合に際
しての位置ずれ量と同じ状態で行うものであり、すなわ
ち照合に使用する面積を拡大した状態で第２段階の照合
が行われ、この照合結果によって照合一致あるいは照合
不一致の判定が行われる。したがって、入力指紋の切れ
や潰れのある低品質の状態であっても、精度の高い指紋
照合が実行されるようなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る指紋照合装置を説明
する構成図、第２図は上記実施例における特に画像処理
回路部さらに画像メモリ部の構成を説明する図、第３図
は判定閾値と認識率さらに誤認識率との関係を示した図
、第４図は上記指紋認識装置の認識動作の流れを説明す
るフローチャートである。 １１・・・イメージセンサ（指紋画像入力）、■２・・
・画像入力回路、１４・・・画像メモリ、１５・・・画
像処理回路、１７・・・マイクロコンピュータ、１９・
・・外部記憶装置（フロッピディスク）、２１〜２３・
・・第１乃至第３の画像記憶部（登録指紋画像記憶、入
力指紋画像記憶、処理画像記憶）、２４・・・切出し回
路、２５・・・マツチング回路、２Ｂ・・・画素数（不
一致）計測回路。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 照合対象となる指紋の主要部分に対応した第１のウイン
   ド領域の第１の指紋画像、および上記第１のウインド領
   域の外側に位置するように設定される少なくとも１つの
   第２のウインド領域の指紋画像を記憶設定した登録指紋
   画像記憶手段と、入力指紋画像を上記第１および第２の
   ウインド領域それぞれに対応して記憶する入力指紋画像
   記憶手段と、 上記登録指紋画像記憶手段および上記入力指紋画像記憶
   手段それぞれに記憶された指紋画像の中から、それぞれ
   上記第１のウインド領域に対応する登録指紋画像および
   入力指紋画像を取出し照合し、不一致画素数を計測する
   第１の画素数計測手段と、 この画素数計測手段で計測された不一致画素数を、第１
   の設定値およびこの第１の設定値より大きい第２の設定
   値と比較し、不一致画素数が上記第１の設定値より少な
   いか、あるいは上記第２の設定値より大きいか、さらに
   第１の設定値と第２の設定値との間にあるかを判定する
   第１の判定手段と、 この第１の判定手段で上記不一致画素数が第１および第
   ２の設定値の間にあると判定された状態で、上記登録指
   紋画像記憶手段および上記入力指紋画像記憶手段それぞ
   れに記憶された指紋画像の中から、それぞれ上記第２の
   ウインド領域に対応する登録指紋画像および入力指紋画
   像を取出し照合し、不一致画素数を計測する第２の画素
   数計測手段と、 この第２の画素数計測手段で計測された不一致画素数を
   第３の設定値と比較する第３の判定手段とを具備し、 上記第１の判定手段で不一致画素数が第１の設定値より
   少ない状態、および上記第２の判定手段で不一致画素数
   が第３の設定値より少ない状態でそれぞれ一致を判定し
   、上記第１の判定手段で不一致画素数が第２の設定値よ
   り多い状態、および上記第２の判定手段で不一致画素数
   が第３の設定値より多い状態でそれぞれ不一致が判定さ
   れるようにしたことを特徴とする指紋照合装置。