JPH01211184A - 本人照合装置 - 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、指紋を用いて個人を同定する本人照合装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

社会が複雑化、流動化、高度化するにつれ、その安全性
が問われている。特に情報化社会の進展により、コンピ
ュータシステムの悪用や事故による社会不安や混乱が現
実の問題となり、コンピュータ犯罪も複雑、多岐にわた
っている。そこで情報化社会のセキュリティのあり方に
ついて関心が集ってきており、各関係省庁では次々とそ
の安全基準を策定し発表している。コンピュータシステ
ムの安全対策の重要なポイントの１つがアクセスコント
ロールであり、その基本となるのが本人確認（個人識別
）である。

第９図は例えば特開昭６０−２２１８８１号公報に示さ
れた従来の本人照合装置を示すブロック図であり、図に
おいて、１は指先端から指紋を採取して画像データに変
換する変換手段としての指紋入力装置、２は指紋入力装
置１がらの画像データを二次元量子化するアナログ・デ
ィジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器という）、３はＡ／
Ｄ変換器２にて二次元量子化されたディジタル的な画像
データを格納する画像メモリ、４は各個人の指紋の特徴
パラメータが、個人同定情報、例えばアイデンティフィ
ケーション・コード（以下ＩＤコードという）に対応さ
せて個人別に登録されている記憶手段としての個人デー
タファイル、５は前記ＩＤコードを入力する入力手段と
してのキーボード、６は中央処理装置（以下ＣＰＵとい
う）６ａ、プログラム・メモリ６ｂ、作業メモリ６ｃ、
及び外部インタフェース６ｄ等を備え、外部インタフェ
ース６ｄに入力される画像メモリ３からの画像データよ
り指紋の特徴パラメータを抽出し、それを、キーボード
６より外部インタフェース６ｄへ　　。

入力されるＩＤコードに基づいて個人データファイル４
より読み出した指紋の特徴パラメータと照合する照合手
段としての照合プロセッサである。

また、第１０図は指紋の特徴パラメータを示す説明図、
第１１図は指紋の特徴点群を示す説明図である。

次に動作について説明する６まず、指紋入力装置１のガ
ラス板面に指を置く。指紋入力装置１はガラス板上に置
かれた指に対して裏面よりガラスの光学系境界条件を利
用して、光源と工業用テレビ（以下ＩＴＶという）等の
撮像手段により指紋紋様を光電変換し１画像データを発
生する。この画像データへの変換については、例えば特
開昭５５−１３４４６号公報等に詳述されている。次に
、ＩＴＶ等の光電変換信号をＡ／Ｄ変換器２で量子化し
、その２次元量子化されたディジタル的な画像データが
画像メモリ３に格納される。その画像データは外部イン
タフェース６ｄ−により照合プロセッサ６に取り込まれ
、そのＣＰ　Ｕ　６　ａにより指紋特徴点（端点、分岐
点）群及び特徴点間リレーションに関する情報が抽出さ
れ、作業メモリ６ｃに一時的に保持される。その情報は
第１０図（ｂ）に示す如く、特徴点Ｍの位置（Ｘ、Ｙ）
　、紋様方向り、近傍特徴点、このリレーションＲ１〜
Ｒ４である。次にキーボード５より入力されたＩＤコー
トに対応して個人データファイル４から読み出された当
該個人の指紋の特徴パラメータとしての特徴点群及び特
徴点間リレーションに関する情報と、前記作業メモリ６
ｃ内に一時的に保持されている情報とを照合プロセッサ
６のＣＰ　Ｕ　６　ａにて順次検査することにより指紋
の照合が行われ、本人照合が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の本人照合装置は以上のように構成されているので
、照合には、特徴点であると考えられる情報全ての一致
検出が行われているが、指紋は微細文様であるため指紋
自身の損傷は勿論のこと、それから得られた画像データ
もノイジイーなものであるため、照合時にそれらの情報
全てが同一となる可能性は極めて低く、実用上の判定結
果はほとんど全てが「不一致」となって、本人であるに
もかかわらず拒絶されるリジェクト率が高くなり、さら
に、指紋の隆線状態は個人差が大きく、人によっては極
めてノイジイーな画像データとなる場合もあって、前記
リジェクト率ばかりでなく、他人を本人と誤認する誤認
識率も高いものとなり、識別精度が低いものとなるとい
う問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、リジェクト率及び誤認識率を低下させ、識別
精度の高い本人照合装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る本人照合装置は、各個人の指紋の特徴パ
ラメータとともに各個人毎に個別に設定された照合基準
値とを個人同定情報に対応させて個人別に登録しておき
、前記照合基準値に基づいて、画像データより抽出した
指紋の特徴パラメータと前記登録されていた指紋の特徴
パラメータとの照合を行うものである。

〔作用〕

この発明における照合手段は、画像データより抽出した
指紋の特徴パラメータと登録されていた指紋の特徴パラ
メータとの照合を１個人差の大きな指紋隆線の状態（凹
凸の状態）に対応して定められた照合基準値を用いて判
定することにより、リジェクト率、誤認識率を低下させ
、精度の高い本人照合装置を実現する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１は変換手段としての指紋入力装置、２は
Ａ／Ｄ変換器、３は画像メモリ、４は記憶手段としての
個人データファイル、５は入力手段としてのキーボード
、６は照合手段としての照合プロセッサ、６ａはＣＰＵ
、６ｂはプログラム・メモリ、６ｃは作業メモリ、６ｄ
は外部インタフェースであり、第９図に同一符号を付し
た従来のそれらと同一、あるいは相当部分であるため詳
細な説明は省略する。また、７は前記照合プロセッサ６
の指紋の特徴パラメータの抽出処理を助ける画像処理専
用プロセッサ、８は前記照合プロセッサ６の外部インタ
フェース６ｄに接続されて、照合プロセッサ６の処理モ
ードの切り替え信号を生成する操作スイッチである。

次に動作について説明する。まず、操作スイッチ８を登
録モードにし、各個人別に指紋の特徴パラメータを抽出
し、照合基準値を決定し、それを個人同定情報、例えば
ＩＤコード対応に、個人データファイル４に記憶する処
理を開始する。

ＩＤコードはキーボード５より入力される。次に指紋入
力装置１のガラス板上に置かれた指より従来の場合と同
様にガラスの光学的境界条件を利用して、指紋紋様が光
電変換されて画像データが生成され、Ａ／Ｄ変換器２に
て二次元量子化されて画像メモリ３に格納される。次に
照合プロセッサ６と画像処理専用プロセッサ７とは前記
画像メモリに格納された画像データより第２図のような
隆線の端点・分岐点といった特徴点の位置（Ｘ。

Ｙ）および方向Ｄ（以下特徴点データという）と第３図
のような１６Ｘ１６画素の小領域（以下ウィンド領域と
いう）毎の隆線の平均的な流れの方向角（以下方向角デ
ータという）とを指紋の特徴パラメータとして抽出する
。

第４図にこの特徴パラメータ抽出処理の流れを示す。ま
ず、画像データ上で、各ウィンド領域の濃度ヒストグラ
ムの形状から判定して、指の置かれていない領域を背景
として分離する（ステップ５ＴＩ）　　。

次に指紋は本来、隆線と谷線からなる２値のノ（ターン
であり、濃淡画像を２値化した方が処理が容易になるた
め２値化を行う。しかし、指紋入力装置１で得られた濃
淡による画像データには、照明むらや指の状態などの影
響で濃淡にむらがあり、単一しきい値による２値化では
不十分であるため、各ウィンド領域毎に、その平均濃度
からしきい値を定め、２値化を行う（ステップ５Ｔ２）
、その後５３×３のフィルタ処理により平滑化する。

次に隆線方向の抽出を行う６即ち、指紋隆線は小領域毎
にみればほぼ直線であるという性質を利用して、各ウィ
ンド領域毎に隆線の平均的な流れの方向角を算出する。

これは各ウィンド領域毎で、０”、４５°、９０’　、
１３５°の４方向に対応する３Ｘ３のマスクパターン数
をカウントすることにより求める（ステップ５Ｔ３）。

ここで算出された隆線の方向角には、画像の雑音の影響
で実際の方向角と異るものも含まれる場合がある。これ
を、４方向に対応する３Ｘ３のマスクパターン数から初
期確率を求め、確率的弛緩法により更新した後修正しく
ステップ５Ｔ４）。

再び方向角を求め、このウィンド領域毎の隆線の平均的
な流れの方向角を、照合に用いられる方向角データとし
て抽出する（ステップ５Ｔ５）。

次に、特徴点データの抽出処理に移る。一般に、指紋の
ａ淡側像は、癒着、かすれ、汗腺穴等の影響で雑音の多
い画像であり、得られたウィンド領域毎の隆線方向性を
利用した空間フィルタにより濃淡による画像データを修
正しくステップＳ、Ｔ６）。

再び２値化する（ステップ５Ｔ７）。その後、端点、・
分岐点の抽出や線の追跡の容易さから、得られた２値画
像を細線化する（ステップ５Ｔ８）。

細線化には種々の４−法があるが、ここではＤ　ｅｕｔ
ｓｃｈの並列型アルゴリズムを用いるものとする。

特徴点の抽出は、細線化画像から端点・分岐点に対応す
る３×３のマスクパターンが現われる位置座標を記憶す
ることにより行う（ステップ５Ｔ９）。ここで抽出され
た特徴点には、濃淡による画像データの修正・２値化・
平滑化の過程で完全に除去できなかった雑音や、細線化
独特の雑音のために生じた特徴点（擬似特徴点）が含ま
れる。

細線化画像上ではよく現われる擬似特徴点には第５図に
示す隆線の切断、短線分、隆線のひげ、小穴、隆線のゆ
着等があるが、隆線構造を復元しながらこれ等を取り除
いて（ステップ５ＴＩＯ）、残った特徴点から照合に用
いる特徴点データを抽出する（ステップ５ＴＩＩ）。

以上のように抽出された方向角データと特徴点データは
照合プロセッサ６の作業メモリ６Ｃに第１回目の計測デ
ータとして保持される。次にもう一度指を置き値し、同
様の方法で方向角データと特徴点データを抽出し、同じ
く照合プロセッサ６の作業メモリ６Ｃに第２回目の計測
データとして保持する。

次に第１回目の計測データと第２回目の計測データとを
照合し、その照合値を求める。その場合、まずはじめに
方向角データによる粗照合を行う。

照合指紋（第２回目の計測）に対して、登録指紋（第１
回目の計測）をＸ方向にＰウィンド、Ｘ方向にＱウィン
ドだけ平行移動した場合を考えると。

照合指紋と登録指紋の方向角データで対応する部分は第
６図に斜線を施した部分である。このとき対応するウィ
ンド領域同志へ方向角の差の２乗平均Ｓ□を計算する。

ｉ−１ Δｓ１：照合指紋の方向角 Ａ、、：登録指紋の方向角 ｎ　：対応する部分のウィンド総数 すべての（Ｐ、Ｑ）の組合せに対してそれぞれ差の２乗
平均Ｓ１を計算し、これが最少となるときの（Ｐ、Ｑ）
を照合指紋と登録指紋のおよその平行移動量と考え、差
の２乗平均Ｓ１の最小値を方向角の一致度とする。この
方向角の一致度の値に所定の係数に１を乗じたものを当
該個人の照合基準値（しきい値）Ｔｖｌとする。この方
向角データの照合方法については、特願昭６１−５２５
７７号の明細書及び図面にも詳述されている。

次に特徴点データによる精照合を行う。照合指紋（第２
回目の計測データ）と登録指紋（第１回目の計測）の特
徴点データ（位置・方向）をそれぞれ （Ｘｓｔ＋　　ＹＳｌ、Ｄｓ＋）　　　ｌ　＝　１　＋
　”””ｒ　　Ｎ５（Ｘｆｌ＋　　Ｙｆｌ＋　　Ｄｆｌ
）　　　　Ｊ　　＝　１　＋　　・・・・・・、ＮｆＮ
ｓ、Ｎ、：特徴点数 とする。両者を比較して、それぞれの差の絶対値が ｌ　Ｘｓ＋　　Ｘｆ＋”　ｌ≦Ｔｘ ｌ　ＹＳＩ　　Ｙ＋＋”　ｌ≦’ｒｙ ｌ　Ｄｓ＋　　Ｄｆｌ”　ｌ≦ＴＤ ＴＸｔ　Ｔｙ、　Ｔｏ　：　シきい値 を満たす特徴点の組を対応する特徴点（対特徴点）と考
える。

ここで（ｘｆＩ’″ｙＹｆげ、Ｄ、、”）は登録指紋の
特徴点データをＸ方向にＰ＋Ｘ方向にｑだけ平行移動し
、ｒだけ回転したときの値である。可能な（ｐ＋　ｑ＋
　ｒ）の組合せに対して対特徴点の個数Ｎｃを求め、Ｎ
ｃが最大になるときの Ｓ２＝　２　Ｎｃ／（Ｎ　ｓ　＋Ｎｆ）を特徴点の一致
度とする。この一致度に所定の係数に２を乗じたものを
個人の照合基準値（しきい値）Ｔｙ２とする。この特徴
点データによる照合方式については、特願昭４／　−７
ｇ３２デ号の明細書及び図面にも詳述されている。照合
基準値”ｒｖ、。

Ｔｙ２を決める際の係数に、、に２は、実際の指紋の照
合実験結果により求めることができる。

特徴点データによる粗照合を行う際に、方向角データに
よる粗照合の段階で求まったおよその平行移動量（Ｐ、
Ｑ）を用いることにより（ｐ、ｑ）の探索空間が狭くな
り位置合せが容易になると同時に、しきい値ＴＸ＋　’
ｒＹを小さく設定できるので、対特徴点の選出が正確と
なる。

以上の様にして求めた個人別の照合基準値”ｒｖ＋＋Ｔ
Ｖ２と指紋の特徴パラメータ（方向角データと特徴点デ
ータ）をキーボード５から入力されるＩＤコードに対応
させて個人データファイル４に記憶する。この時の特徴
パラメータは第１回目計？１１ｇデータ、第２回目計測
データの中で特徴点数の少くないものを記憶する。

次に操作スイッチ８を判定モードにする。指紋入力装置
１上に置れた照合指紋より前記方法で抽出した特徴パラ
メータとキーボード５より入力されたＩＤコードに対応
して個人データファイル４より読み出された特徴パラメ
ータとを前記方法で照合し、その−傾度が、ＩＤコード
に対応して個人データファイル４より読み出された該当
照合基準値ＴＶ１．ＴＶ□以上であれば本人であるとす
る。

指紋の特徴パラメータ抽出には、以上のように画像処理
が必要である。画像処理の特徴は同じ処理をかなりの回
数繰り返して行う必要があり、ノ、イマン形（逐次処理
形）の汎用マイクにコンピュータなどで処理を行うと多
大の時間がかかり、実用上問題がある。この実施例では
、特に画像処理が必要なフィルタ処理（平滑化、細線化
）、マスクパターン数のカウント（隆線方向抽出）、位
置アドレスの検出（特徴点抽出）、２値化、濃淡画像の
修正の各処理については画像処理専用プロセッサ７にて
行い、他のシンケンス処理、演算処理についてはノイマ
ン形の汎用マイクロコンピュータによる照合プロセッサ
６にて分割処理している。

なお、上記実施例では、ＩＤコードをキーボード５にて
入力するようにしたが、ＩＤコードを予め電気磁気的等
の方法により記憶したアイデンティフィケーション・カ
ード（以下ＩＤカードという）を用いて入力するように
しても良い。

なお、上記実施例では、個人別の照合基準値と指紋の特
徴パラメータを個人データファイル４に記憶するように
したが第７図に示すように、ＩＤカードリーダライタ９
ａによりＩＤカード９ｂに記憶するようにしても良い。

このようにすれば、登録時個人別の照合基準値と指紋の
特徴パラメータをＩＤカード９ｂに書込み、判定時には
ＩＤカードリーダライタ９ａによりそれらのデータを読
み出し、指紋入力装置１より入力された指紋と照合する
だけで良＜ＩＤコードの入力も不要となる。

その場合、ＩＤカード９ｂとしては、マイクロプロセッ
サと、エレクトリカル・イレーザブル・プログラマブー
ル・リード・オンリ・メモリ、バッテリでバックアップ
されたランダム・アクセス・メモリ等の情報が揮発する
ことのないメモリを備えたＩＣカードが最適である。

なお、上記実施例では２回の指紋計測により特徴パラメ
ータと個人照合基準値を求めたが、計測回数を３回以上
にし、それぞれ得られた値より。

特徴パラメータと個人照合基準値を求めても良い。

なお、上記実施例では、個人別の照合基準値と指紋の特
徴パラメータを個人のデータファイル４、又は、ＩＤカ
ード９ｂに記憶するようにしたが、第８図に示すように
ホストコンピュータ１０などと通信する通信装置１１を
備え、登録時には、キーボード５より入力されたＩＤコ
ードと共に前記の方法で抽出された指紋の特徴パラメー
タを照合基準値を通信装置１１によりホストコンピュー
タ１０に送信し、ホストコンピュータ１０にてそれらの
データを記憶する０次に判定時には、キーボード５によ
り入力されたＩＤコードを通信装置１１によりホストコ
ンピュータ１０に送信し、そのよりコードに対応した指
紋の特徴パラメータと照合基準値をホストコンピュータ
１０より受信し、その受信データと指紋入力装置１上に
置れた指から採取した照合指紋より前記方法で抽出した
特徴パラメータとを前記方法で照合する。この時その照
合結果をホストコンピュータ１０に通信装置１１により
送信するようにしても良い。

なお、上記実施例で、その照合結果を、照合プロセッサ
６の外部インターフェース６ｄにより外部へ表示又は接
点出力をしても良い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、各個人別に照合基準
値を決め、その基準値により照合判定するように構成し
、また、指紋の特徴パラメータに方向角データと特徴点
データの両者を用い、照合を２段階照合方式とするよう
に構成したので、精度の高い本人照合装置が安価に得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による本人照合装置のブロ
ック図、第２図及び第３図は指紋の特徴パラメータを定
義するための特徴点データを示す説明図、及び方向角デ
ータを示す説明図、第４図は特徴パラメータ抽出処理の
流れを示すフローチャート図、第５図は擬似特徴点の例
を示す説明図、第６図は方向角データによる粗照合を示
す説明図、第７図はこの発明の他の実施例を示すブロッ
ク図。 第８図はこの発明の他の実施例を示すブロック図、第９
図は従来の本人照合装置を示すブロック図、第１０図は
従来の本人照合装置における指紋の特徴点情報を定義す
る説明図、第１１図は従来の本人照合装置における指紋
照合状態を示す説明図である。 １は変換手段（指紋入力装置）、４は記憶手段（個人デ
ータファイル）、５は入力手段（キーボード）、６は照
合手段（照合プロセッサ）、９ｂはＩＤカード、１０は
ホストコンピュータ、１１は通信装置。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許出願人　　三菱電機株式会社 第１図 第２図 棉、妃　　　　　　　ａｌ、セ、 第５図 アトＣ益山七］’ＪＩＭゴ１−　　　　　　ケＳ子♀＋
　　　　　　　　　ｕ線の“Ｖ″（丁７１淀　　隆線の
ゆ着 嘔イ≧ト↑９交］ｈイＩｉら１１− ″５′″−７史カち・今づ矛　　　　　　　　テーフ斌
招ン上第９図 第１１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）指先端から指紋を採取して画像データに変換する
   変換手段と、個人を特定するための個人同定情報を入力
   する入力手段と、各個人の指紋の特徴パラメータと各個
   人毎に個別に設定された照合基準値とが、前記個人同定
   情報に対応させて個人別に登録されている記憶手段と、
   前記入力手段より入力された個人同定情報により前記記
   憶手段をアクセスして該当する前記指紋の特徴パラメー
   タと照合基準値とを読み出すとともに、前記変換手段か
   らの画像データより指紋の特徴パラメータを抽出し、こ
   の抽出された指紋の特徴パラメータを、前記照合基準値
   に基づいて前記記憶手段から読み出した指紋の特徴パラ
   メータと照合する照合手段とを備えた本人照合装置。
2. （２）指先端から指紋を採取して画像データに変換する
   変換手段と、各個人がぞれぞれ所有して、所有者の指紋
   の特徴パラメータと前記所有者の照合基準値とを記憶す
   るアイデンティフィケーション・カードと、前記アイデ
   ンティフィケーシヨン・カードから読み取った前記照合
   基準値に基づいて、前記変換手段からの画像データより
   抽出した指紋の特徴パラメータと前記アイデンティフィ
   ケーション・カードから読み出した指紋の特徴パラメー
   タを照合する照合手段とを備えた本人照合装置。