JPH01320587A - パターン画像処理装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、例えば指紋によって入退出者を管理する入
退出管理装置等に適用されるパターン画像処理装置に関
する。

（従来の技術） 従来、本人確認は、カードや暗証番号等を使用して行わ
れていた。しかし、カードの場合紛失や盗難が生ずるこ
とがあり、暗証番号の場合は、暗証番号を忘れることが
あるという不都合をａしている。

そこで、近時、個人の身体的な特徴を用いた認証方式が
有力と考えられるようになってきた。なかでも、指紋は
個人性が著しく、この指紋を使用した個人認証手段が種
々開発されている。

ところで、指紋パターンは、小領域（以下、ブロックと
称す）を単位として見ると、はぼ平行な直線パターンに
よって構成されており、これより各ブロック内の指紋の
向きを代表する方向が通常−つ決る。これを例えば８方
向に量子化し、この方向に対応した１〜８“の方向コー
ドを与えることにより、指紋画像を方向コードを使って
記述することができる。

方向コードの求めるには、例えば３×３論理フイルタに
よって、告口画素とその周囲画素との位置関係から各画
素ごとに“１“から“８″までの方向コードを与え、ブ
ロック内で各コード別の出現頻度（ｄｉ　、ｄ２　、ｃ
＋３・・・ｄ８、方向別係数と称す）を求め、この各ブ
ロックの方向別係数の最大値ｄｍ ｄｍ−ｍａｘ（ｄｉｌｉ−１，２−ｓ）　　　　＋＋　
（１）となるｄｍを与えるｌを、そのブロックの方向コ
ードとする方法等がある。

ところで、指紋パターンの曲率の大きな部分では、ブロ
ック内のパターンは必ずしもほぼ平行な直線とはならな
い。

そこで、各ブロックごとにパターンの直線性を定量的に
評価するパラメータを定めると、これもその指紋パター
ンの特徴を表わすものと考えられ、これを利用して指紋
照合を行うことができる（特願昭５９−１４２６７６号
）。

直線性を評価する方法としては、ブロック中の画像を２
次元フーリエ変換し、２次元フーリエ変換車面でのピー
クの大きさ、および広がりによって定量的に評価する方
法がある（特開昭５７−１３９８３１号）。この量をブ
ロック内の方向の信頼度という。

しかしながら、ブロック内のパターンの方向の信頼度を
求めるために、２次元フーリエ変換を行う場合、フーリ
エ変換の計算量が非常に多く、処理時間や処理回路の実
現に問題を有していた。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、ブロック内のパターン方向の信頼度を求め
るためにフーリエ変換を行うことによる処理時間の増大
、処理回路の複雑化に係わる課題を解決するものであり
、その目的とするところは、ブロック内のパターンの方
向の信頼度を、簡単な処理および回路によって求めるこ
とが可能なパターン画像処理装置を提供しようとするも
のである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明は、パターン画像を小領域のブロックに分割す
るブロック化手段と、前記ブロックに含まれるパターン
画像の方向別の係数を求める方向別係数算出手段と、こ
の求めた方向別係数からこのブロック内に含まれるパタ
ーン画像の方向を代表する方向コードを求める方向コー
ド算出手段と、このブロックを代表する方向コードの方
向別係数とこのブロックの全方向コードに対応する方向
別係数の総和の比より前記求めた方向コードの信頼度を
算出する信頼度算出手段とから構成されている。

（作用） この発明は、ブロック化手段によってパターン画像を小
領域のブロックに分割し、方向別係数算出手段によって
このブロックに含まれるパターン画像の方向別の係数を
求め、方向コード算出手段によってこの求めた方向別係
数からこのブロック内に含まれるパターン画像の方向を
代表する方向コードを求め、信頼度算出手段によってこ
のブロックを代表する方向コードの方向別係数とこのブ
ロックの全方向コードに対応する方向別係数の総和の比
より前記求めたブロックを代表する方向コードの信頼度
を算出することにより、簡単な構成によってブロック内
の方向コードの信頼度を算出可能としている。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図において、プリズム１１の近傍には、プリズム１
１の表面に光を照射する光源１２が設けられるとともに
、プリズム１１の表面に当接された指からの反射光を受
光し、指紋画像を撮像する例えばＣＣＤカメラ１３が設
けられている。このカメラ〕３の入力画像サイズは、第
２図に示す如く、例えば５１２Ｘ５１２画素で、解像度
は１６本／　ｍ　ｍとされている。このカメラ１３から
出力される指紋画像は、低域通過フィルタおよびＡ／Ｄ
変換器からなる前処理部１４に供給され、この前処理部
］、４の出力信号は、制御部１５を介して画像メモリ１
６に記憶される。前記制御部］−５は、装置全体の制御
を行うものであり、この制御部１５には、各種プログラ
ムや照合用の指紋情報が記憶されるメモリ１７が接続さ
れている。

上記構成において、第３図を参照して動作について説明
する。

プリズム１１の表面に指を当接し、光源１２からの光を
照射すると、この光は指の表面で全反射あるいは拡散さ
れ、指紋に応じた濃淡分布が生ずる。この濃淡分布はカ
メラ】。３によって撮像される。このカメラ］３によっ
て撮像された指紋画像は前処理部１４に供給される（ス
テップＳ　Ｔ　１．　）。

この前処理部１４では、低域通過フィルタ等によって雑
音成分が除去された後、ディジタル信号に変換され、画
像メモリ１６に記憶される（ステップ５Ｔ２）。次に、
この画像メモリ１６に記憶されている５１２Ｘ５１２画
素のディジタル信号について、８個の３Ｘ３論理フイル
タを使用して、３×３画素ずつ方向コードが設定される
（ステップ５Ｔ３）。、 即ち、ディジタル信号中の８１」画素と周辺画素からな
る画素パターンの関係が、第４図に示す、８個の３×３
論理フイルタと比較され、この３Ｘ３論理フイルタの何
れかとパターンが一致する場合、その着目画素に対して
、３×３論理フイルタに対応してそれぞれ設けられた“
１．２．３・・・８“の８方向コードの何れかが設定さ
れ、これらのパターンと不一致の場合は“Ｏ′が設定さ
れる。８方向コードは、３×３論理フイルタのパターン
に対応して、第５図に示す如く定義されている。

このようにして８方向コードおよび“０゛からなる情報
が生成されると、この情報が、第２図に示す如く、３２
Ｘ３２画素のブロックＬＢに分割され（ステップ５Ｔ４
）　、この各ブロックＬＢ内の方向コードの出現頻度（
方向別係数）が算出される（ステップ５Ｔ５）。

例えば第６図に示すブロックＬＢ工、ＬＢ２における方
向コードの出現頻度を算出した場合、第７図に示すよう
になる。

ここで、”ｌ、ｄ２、−ｄ３・・・ｄｓは、それぞれ方
向コード“１″、“２”、“３″・・・“８”ノ出現頻
度を示すものであり、「その他」は、方向コードを決定
することができない“０゛の出現頻度を示している。

このようにして方向コードの出現頻度が算出されると、
これら出現頻度より、そのブロックの方向コードが決定
される（ステップ５Ｔ６）。

ここで、ブロック（ｐＳｑ）の方向コードをｄ　Ｉ）、
’！とすると、これは ｄ　ｐ、ｑ−ｍａｘ（ｄ　１ｐ、Ｑ　、　ｃｌｚ　ｐ、
Ｑ　−ｄｓ　ｐ、Ｑ）によって表わされる。即ち、ブロ
ック（ｐ、ｑ）内の最大出現頻度を示す方向コードが、
そのブロックの方向コードとされる。

例えばブロックＬＢ１の場合、出現頻度が最大であるの
はｄ６であり、ＬＢ２の場合はｄ７である。したがって
、ブロックＬＢ１については方向コード″６＃がそのブ
ロックの方向コードとされ、ブロックしＢ２については
７”がそのブロックの方向コーｐとされる。

この後、これらブロックにおける方向コードの信頼度が
算出される（ステップ５Ｔ７）。

ここで、ブロック（ｐ、ｑ）の信頼度をｒ　ｐ、ｑとす
ると、 ｒｐ・Ｑ−ｄｐ・ｑ／７−ｃｌｉｐ・ｑｔ″＋ によって表わされる。したがって、上記ブロックＬＢ、
につぃての方向コードの信頼度は’０．３４８’となり
、ブロックＬＢ２については“０．５３０″となる。

以上の処理により指紋情報は、次の形で記述される。

υＩ）、Ｑ−（ｄｐ・９〜　ｒｐ、ｑ）即ち、あるブロ
ック（ｐＳｑ）における方向コードとその信頼度を要素
とする２次元ベクトルによって記述される。

このようにして求められた指紋情報は、前記メモリ１７
に記憶される。このとき、例えば指紋情報の特徴部分の
みを記憶することにより、メモリ１７の記憶容量を削減
することができる。

次に、上記のような形で記述された指紋の照合方法につ
いて説明する。

例えば被照合指紋の情報をＦＡ％予めメモリ１７に記憶
されている指紋情報をＦ、とじ、これら指紋の情報ＦＡ
、Ｆ、が次の形で記述されている場合、 ｌ）　Ａ　　ｐ−ｑ　　　−（ｄ　　Ａ　　！１１　、
Ｑ　　　ｓ　　　ｒｈ　　１）−Ｑ　　　）ｄＢ　ｐ−
Ｑ　＝　（ｄＢ　１）ｒＱ　ｓ　　ｒＩ３　ｐ−ｑ）指
紋情報ＦＡとＦＴ３の類似度が評価関数を使用して３］
算される。このとき、指紋情報ＦＢの特徴部分のみがメ
モリ１７に記憶されている場合は、指紋情報ＦＡのうち
、ＦＡの特徴部分に対応する部分の情報についてのみ類
似度を計算すればよい。

評価関数としては、例えば両者の差の二乗和を求める方
法が用いられる。

第８図は照合動作を示すものである。

まず、方向コードに関する評価関数値りが計算され（ス
テップ５ＴＩＩ）、この評価関数値りが方向コードに対
する閾値ＴＤと比較される（ステップ５Ｔ１２）。この
結果、評価関数値りが閾値ＴＤより大きい場合、両指紋
情報Ｆ　Ａ　％　Ｆ　１Ｎは、不一致と判別される（ス
テップ５Ｔ１３）。

また、前記比較の結果、評価関数値りが閾値ＴＤより小
さいものと判別された場合は、信頼度に関する評価関数
値Ｒが計算される（ステップＳ　Ｔ　］、　４　＞。こ
の評価関数値Ｒは信頼度に対する閾値Ｔ□と比較される
（ステップ５Ｔ１５）。

この結果、評価関数値Ｒが閾値ＴＲより大きい場合は、
両指紋情報ＦＡ、ＦＢは不一致と判別され（ステップ５
Ｔ１３）、閾値ＴＲより小さいものと判別された場合は
、両指紋情報Ｆ　ＡｌＦＢは一致しているものと判別さ
れる（ステップ５Ｔ１６）。

上記実施例によれば、方向コードの信頼度を、そのブロ
ックを代表する方向コードの出現頻度を、そのブロック
の各方向コードの出現頻度の総和により割算することに
よって求めている。したがって、従来の２次元フーリエ
変換によって求める場合に比べて計算量が大幅に少なく
、しかも回路構成を簡単化することができるものである
。

尚、上記実施例においては、カメラ１３によって読取っ
た指紋画像に対する方向コードの設定、小ブロツク化、
方向別係数の算出、各ブロックの方向コードの決定、信
頼度の決定に係わる処理を全て制御部１５において行う
ようにしたが、これに限定されるものではなく、これら
の処理を個別の回路によって処理する構成と１７でもよ
い。

その他、この発明の要旨を変えない範囲において、種々
変形実施可能なことは勿論である。

［発明の効果コ 以上、詳述したようにこの発明によれば、ブロック化手
段によってパターン画像を小領域のブロックに分割し、
方向別係数算出手段によってこのブロックに含まれるパ
ターン画像の方向別の係数を求め、方向コード算出手段
によってこの求めた方向別係数からこのブロック内に含
まれるパターン画像の方向を代表する方向コードを求め
、信頼度算出手段によってこのブロックを代表する方向
コードの方向別係数とこのブロックの全方向コードに対
応する方向別係数の総和の比より前記求めた方向コード
′の信頼度を算出することにより、簡単な構成によって
ブロック内の方向コードの信頼度を算出することが可能
なパターン画像処理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図乃至
第８図はそれぞれ動作を説明するために示す図である。 １１・・・プリズム、１３・・・カメラ、１５・・・制
御部、１６・・・画像メモリ、１７・・・メモリ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 ＠３図 ″５′″　　　　　　　”°６゛″　　　　　　　７″
″　　　　　　　８″゛（ｅ）　　　　　　（ｆ）　　
　　　　（ｇ）　　　　　　（ｈ）第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 パターン画像を小領域のブロックに分割するブロック化
   手段と、 前記ブロックに含まれるパターン画像の方向別の係数を
   求める方向別係数算出手段と、 この求めた方向別係数からこのブロック内に含まれるパ
   ターン画像の方向を代表する方向コードを求める方向コ
   ード算出手段と、 このブロックを代表する方向コードの方向別係数とこの
   ブロックの全方向コードに対応する方向別係数の総和の
   比より前記求めた方向コードの信頼度を算出する信頼度
   算出手段と、 を具備したことを特徴とするパターン画像処理装置。