JPH0140382B2 - - Google Patents
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- JPH0140382B2 JPH0140382B2 JP56503558A JP50355881A JPH0140382B2 JP H0140382 B2 JPH0140382 B2 JP H0140382B2 JP 56503558 A JP56503558 A JP 56503558A JP 50355881 A JP50355881 A JP 50355881A JP H0140382 B2 JPH0140382 B2 JP H0140382B2
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
- G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
- G06V40/12—Fingerprints or palmprints
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Description
請求の範囲
１ プログラムされたコンピユータを用いてサー
チミニユーチアと呼ばれるサーチ指紋のミニユー
チアをフアイルミニユーチアと呼ばれるフアイル
指紋のミニユーチアと比較し、該サーチ指紋が該
フアイル指紋に密接に類似するか否かをプログラ
ムされたコンピユータを用いて判別する指紋ミニ
ユーチア照合方法であつて、サーチミニユーチア
とフアイルミニユーチアを対にする対工程と、サ
ーチミニユーチアとフアイルミニユーチアの各対
のスコアを計算する工程と、計算されたスコアを
合計してサーチ指紋とフアイル指紋の類似度を表
わす最終的なマツチスコアを提供する工程とを含
み、次の工程を有することを特徴とする指紋ミニ
ユーチア照合方法； (a) 前記対工程の前に、サーチ指紋及びフアイル
指紋を相対的に回転及び並進移動させて、サー
チミニユーチアがフアイルミニユーチアに最も
近くなる回転量及び並進移動量を決定し、 (b) 決定された回転量及び並進移動量に基づいて
前記対工程を実行し、 (c) 対応するフアイルミニユーチアをもつサーチ
ミニユーチアの各々に対し、当該サーチミニユ
ーチアの近傍に位置する他のサーチミニユーチ
アとフアイルミニユーチアの対の間の距離と角
度の関係にもとづいて、個々のミニユーチアス
コアを次の工程を含んで計算する； (c1) フアイルミニユーチアとサーチミニユーチ
アの近傍のフアイルミニユーチアとサーチミニ
ユーチアの距離と角度の関係の変動を計算し、 (c2) 近傍に存在する対の数と、前記変動に基づ
いて個々のミニユーチアスコアを計算する。 ２ 前記工程（c2）が近傍に存在する対の数の増
加と共に増加し、変動の増加と共に減少する、
個々のスコアの選択を含むことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の指紋ミニユーチア照合方
法。 ３ 個々のスコアは、近傍に存在する対の数を一
つの尺度に、基準化された変動を他の尺度にもつ
スコア表から選択され、該表は、近傍の対の増加
と共に増加し、基準化された変動の増加と共に減
少するスコアを有することを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載の指紋ミニユーチア照合方法。 ４ 個々のミニユーチアに対し、任意の方向で予
め定められる距離以下に存在する、フアイル及び
サーチミニユーチアの近傍の対の数を選択する工
程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の指紋ミニユーチア照合方法。 ５ 変動が、フアイル及びサーチミニユーチアの
各対の間の距離及び角度の差の二乗の和の平均と
して計算されることを特徴とする特許請求の範囲
第１項〜第４項のいずれかに記載の指紋ミニユー
チア照合方法。 ６ 次の工程を更に有することを特徴とする特許
請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の指
紋ミニユーチア照合方法； (a) サーチミニユーチアを角度の順に分類し、 (b) 各サーチミニユーチア毎に近傍のミニユーチ
アを見つけ、 (c) フアイルミニユーチアを角度の順に分類し、 (d) フアイルミニユーチアに対する最大及び最小
座標を計算する。 ７ 工程(a)において、サーチミニユーチアとフア
イルミニユーチアの類似の度合いがオペレータの
選択したスレツシユホールドを越えないときは、
照合を中止することを特徴とする、特許請求の範
囲第１項〜第３項のいずれかに記載の指紋ミニユ
ーチア照合方法。 ８ 回転及び並進移動させる工程が、次の工程を
含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第
７項のいずれかに記載の指紋ミニユーチア照合方
法； (a) サーチミニユーチアを予め定められる角度だ
け回転し、 (b) サーチミニユーチアの各回転角度毎に、各並
進移動量毎のサーチミニユーチアとフアイルミ
ニユーチアの一致の数を示す度数分布図を作成
し、 (c) 各度数分布図の最大値を示すブロツクとその
近傍のブロツクにおける値を比較することによ
り、サーチミニユーチアをフアイルミニユーチ
アとを最も近接させる角度と並進移動量を決定
する。 ９ プログラムされたコンピユータを用いてサー
チミニユーチアと呼ばれるサーチ指紋のミニユー
チアをフアイルミニユーチアと呼ばれるフアイル
指紋のミニユーチアと比較し、該サーチ指紋が該
フアイル指紋に密接に類似するか否かをプログラ
ムされたコンピユータを用いて判別する指紋ミニ
ユーチア照合方法であつて、サーチミニユーチア
とフアイルミニユーチアを対にする対工程と、サ
ーチミニユーチアとフアイルミニユーチアの各対
のスコアを計算する工程と、計算されたスコアを
合計してサーチ指紋とフアイル指紋の類似度を表
わす最終的なマツチスコアを提供する工程とを含
み、次の工程を有することを特徴とする指紋ミニ
ユーチア照合方法； (a) 対工程の前にサーチ指紋とフアイル指紋を相
対的に離散的角度毎に回転させ、 (b) 各回転角毎に、フアイル及びサーチミニユー
チアの合致対の数を最大とするサーチ指紋の並
進移動量を決定し、 (c) 合致的の最大数を最大とする回転角及び並進
移動量を選択し、 (d) 選択された回転角及び並進移動量に基づい
て、前記対工程を実行し、 (e) 選択された回転角及び並進移動量に対し、サ
ーチミニユーチアの近傍に位置する他のフアイ
ル及びサーチミニユーチアの対の間の角度及び
距離の関係の比較に基づいて、対となるフアイ
ルミニユーチアを有するサーチミニユーチア毎
に、個々のミニユーチアスコアを計算する。 １０ 前記工程(b)及び(c)が、各離散的回転角毎
に、種々の相対移動量毎の合致するサーチ及びフ
アイルミニユーチアの数を示す度数分布図を作成
し、各度数分布図における最大値を示すブロツク
とその近傍のブロツクにおける値を比較すること
により、サーチミニユーチアをフアイルミニユー
チアに最も合致させる回転角及び並進移動量を決
定する工程を含むことを特徴とする特許請求の範
囲第９項記載の指紋ミニユーチア照合方法。 １１ 合致対の最大数がスレツシユホールドを越
えないときは比較を終了する工程を含むことを特
徴とする特許請求の範囲第９項又は第１０項のい
ずれかに記載の指紋ミニユーチア照合方法。 １２ 前記工程(a)〜(c)が、方向値が選択された合
致スレツシユホールドより小さな値だけ異なるフ
アイル及びサーチミニユーチアの対を選択し、各
離散的回転角毎に、サーチ及びフアイル指紋を相
対的に並進移動させて一致させるようにする工程
を有することを特徴とする特許請求の範囲第９項
〜第１１項のいずれかに記載の指紋ミニユーチア
照合方法。 １３ 個々のスコアを計算する工程が、フアイル
及びサーチミニユーチアの近傍に存在する対のフ
アイル及びサーチミニユーチアの間の距離及び角
度の変動を計算する工程と、近傍に存在する対の
数と、前記変動に基づいて、個々のミニユーチア
スコアを計算する工程とを有することを特徴とす
る特許請求の範囲第９項〜第１２項のいずれかに
記載の指紋ミニユーチア照合方法。 発明の背景 指紋は、隆線のとぎれ（ridge ending）と隆線
の枝分かれ（ridge bifurcation）の位置と（角
度的な）方向によつて特徴づけられる。本明細書
では、この隆線のとぎれと枝分かれの位置と方向
のデータ「ミニユーチア（minutia：微細部）」
と称する。指紋ミニユーチアを検出しリストする
機械は、米国特許第3611290号明細書、同第
3699419号明細書、同第4083035号明細書、同第
4151512号明細書その他多くの米国特許明細書に
記載されている。 この発明は、本明細書で「サーチ」指紋と称す
る１つの末知の指紋を「フアイル」指紋と称する
別の既知の指紋と自動的に比較して、その２つの
指紋が同一の指から作られた指紋であるかどうか
を判定するための方法および装置に関する。 米国特許第4135147号明細書に、リガナチ
（Riganati）およびビトルス（Vitols）によつて
発明されたミニユーチアパターン照合装置が記載
されている。この発明は、そのリガナチおよびビ
トルスによつて発明されたミニユーチアパターン
照合装置に密接に関連している。米国特許第
4135147号明細書には、この発明および上述のミ
ニユーチアパターン照合装置が係る従来技術と背
景がある程度詳細に説明されている。 リガナチおよびビトルスのミニユーチアパター
ン照合装置は、末だ識別されていない（「サー
チ」）指紋の各ミニユーチアについて「相対情報
ベクトル（relative information vector：RIV）」
を作成する。このRIVは、１つのミニユーチアの
極く周囲にあるミニユーチアの詳細な状況を表わ
すものである。ミニユーチアパターン照合装置
は、サーチ指紋中の各RIVを既知の（「フアイ
ル」）指紋の各RIVと比較して、各比較毎に合致
スコア（合致の程度を表わす点数）を作成する
（米国特許第4135147号明細書第８―12欄を参照の
こと）。ミニユーチアパターン照合装置は、度数
分布図を用いて個々のミニユーチアの合致を全体
的に比較し、「最終スコア」を作成する。この
「最終スコア」は、サーチ指紋がフアイル指紋に
どの程度綿密に比較されたかを量的に表示するも
のである（米国特許第4135147号明細書第12欄を
参照のこと）。上記のミニユーチアパターン照合
装置ではサーチ指紋中の各RIVをフアイル指紋中
の各RIVと比較しているため、その方法の実行に
は多大の労力を要する。 この発明は、指紋の照合に費やされる労力を著
しく軽減するもので、第一に、サーチ指紋のミニ
ユーチアとフアイル指紋のミニユーチアとを全体
的な基磐に基づいて予備的な比較を行なつて、サ
ーチ指紋にほとんど類似しないフアイル指紋を拒
絶し（すなわち「早期または急速な追い出し」を
行ない）、第二に、実際的にはサーチ指紋の各
RIVを唯一つの合致するフアイル指紋のRIVと比
較することによつて、照合の労力を軽減するもの
である。この発明の詳細な方法は、上述した従来
のミニユーチアパターン照合装置の方法とは異な
るものである。 発明の要旨 この発明は、指紋のミニユーチアパターンを比
較し「照合」する装置および方法である。照合プ
ロセスの結果は合致スコアで表わされる。この合
致スコアは２つの指紋ミニユーチアパターンの類
似の程度を表わす量であり、合致スコアが大きけ
れば、類似の程度が高いことを示す。この発明の
装置は、この明細書に従つてプログラムされた例
えばIBM7090型コンピユータなどの汎用コンピ
ユータである。 装置の入力は、(1)照合しようとする指紋（１つ
の指紋はサーチ指紋、他の指紋はフアイル指紋と
指定される）のミニユーチアの位置（Ｘ、Ｙ）と
方向（θ）からなるミニユーチアデータと、(2)装
置を動作させるためのいくつかのパラメータであ
る。ミニユーチアデータは、方向θによつてθの
値が最小のものから最大のものへ順番に並べられ
る。表１(a)と表１(b)はれぞれサーチ指紋ミニユー
チアデータとフアイル指紋ミニユーチアデータの
一例を示し（そのフオーマツトによつてコンピユ
ータにデータが記憶され、使用される）、第１図
Ａと第１図Ｂはそれぞれ表１(a)と表１(b)のミニユ
ーチアデータをプロツトした図、第１図Ｃは第１
図Ａと第１図Ｂを重ね合せた図である。 この発明の目的は、例えば第１図Ａのサーチ指
紋のミニユーチアパターンと第１図Ｂのフアイル
指紋のミニユーチアパターンなどの２つのミニユ
ーチアパターンの類似の程度を測定することにあ
る。第１図Ｃは、第１図Ａのサーチ指紋のミニユ
ーチアパターンを角度αだけ回転しかつＸ方向に
量XT、Ｙ方向に量YTだけ並進移動またはオフセ
ツトさせて、第１図Ｂのフアイル指紋のミニユー
チアパターンに重ね合わせたもので、第１図Ｃか
ら明らかなように、第１図Ａと第１図Ｂのミニユ
ーチアパターンには高い程度の類似性が存在す
る。 類似性を表わす１つの量として、合致するミニ
ユーチアの数を用いることができる。この数を計
測するために、第２図Ａ〜Ｃに示すように、各サ
ーチミニユーチアを中心として描いた小さな四辺
形を想定する。この四辺形の中に１つのフアイル
ミニユーチアが存在し、かつそのフアイルミニユ
ーチアの方向の角度が四辺形の中心のサーチミニ
ユーチアの角度に近い（例えば角度差が25゜以内）
場合は、そのサーチミニユーチアとフアイルミニ
ユーチアは合致する、あるいは合致対であるとい
う。第２図Ａは合致対、第２図Ｂは合致しない場
合、第２図Ｃは多重合致の場合をそれぞれ２例ず
つ示す。第１図Ｃには13個の合致対がある。この
合致対の数はMMで表わされ、類似性の予備的な
量として使用される。MMが充分に大きい場合は、
各サーチミニユーチアについて、そのサーチミニ
ユーチアに近接しかつフアイルミニユーチアとの
合致対を有するいくつか（例えば８個まで）のサ
ーチミニユーチアに基づき、かつその近傍する合
致対相互間の合致の程度に基づいて、１つのスコ
アが計算される。指紋全体についての合致スコア
は、各サーチミニユーチアに対するスコアの合計
である。 合致対の数MMがある特定のしきい値より小さ
い場合は、そのフアイル指紋は当該するサーチ指
紋には無関係であると見なされ、両指紋はそれ以
上比較しない。 表２は、比較プロセスすなわち照合プロセスに
おける主要ステツプを全てリストしたものであ
る。これらのステツプ個々のさらに詳細な説明は
後述する。
チミニユーチアと呼ばれるサーチ指紋のミニユー
チアをフアイルミニユーチアと呼ばれるフアイル
指紋のミニユーチアと比較し、該サーチ指紋が該
フアイル指紋に密接に類似するか否かをプログラ
ムされたコンピユータを用いて判別する指紋ミニ
ユーチア照合方法であつて、サーチミニユーチア
とフアイルミニユーチアを対にする対工程と、サ
ーチミニユーチアとフアイルミニユーチアの各対
のスコアを計算する工程と、計算されたスコアを
合計してサーチ指紋とフアイル指紋の類似度を表
わす最終的なマツチスコアを提供する工程とを含
み、次の工程を有することを特徴とする指紋ミニ
ユーチア照合方法； (a) 前記対工程の前に、サーチ指紋及びフアイル
指紋を相対的に回転及び並進移動させて、サー
チミニユーチアがフアイルミニユーチアに最も
近くなる回転量及び並進移動量を決定し、 (b) 決定された回転量及び並進移動量に基づいて
前記対工程を実行し、 (c) 対応するフアイルミニユーチアをもつサーチ
ミニユーチアの各々に対し、当該サーチミニユ
ーチアの近傍に位置する他のサーチミニユーチ
アとフアイルミニユーチアの対の間の距離と角
度の関係にもとづいて、個々のミニユーチアス
コアを次の工程を含んで計算する； (c1) フアイルミニユーチアとサーチミニユーチ
アの近傍のフアイルミニユーチアとサーチミニ
ユーチアの距離と角度の関係の変動を計算し、 (c2) 近傍に存在する対の数と、前記変動に基づ
いて個々のミニユーチアスコアを計算する。 ２ 前記工程（c2）が近傍に存在する対の数の増
加と共に増加し、変動の増加と共に減少する、
個々のスコアの選択を含むことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の指紋ミニユーチア照合方
法。 ３ 個々のスコアは、近傍に存在する対の数を一
つの尺度に、基準化された変動を他の尺度にもつ
スコア表から選択され、該表は、近傍の対の増加
と共に増加し、基準化された変動の増加と共に減
少するスコアを有することを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載の指紋ミニユーチア照合方法。 ４ 個々のミニユーチアに対し、任意の方向で予
め定められる距離以下に存在する、フアイル及び
サーチミニユーチアの近傍の対の数を選択する工
程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の指紋ミニユーチア照合方法。 ５ 変動が、フアイル及びサーチミニユーチアの
各対の間の距離及び角度の差の二乗の和の平均と
して計算されることを特徴とする特許請求の範囲
第１項〜第４項のいずれかに記載の指紋ミニユー
チア照合方法。 ６ 次の工程を更に有することを特徴とする特許
請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の指
紋ミニユーチア照合方法； (a) サーチミニユーチアを角度の順に分類し、 (b) 各サーチミニユーチア毎に近傍のミニユーチ
アを見つけ、 (c) フアイルミニユーチアを角度の順に分類し、 (d) フアイルミニユーチアに対する最大及び最小
座標を計算する。 ７ 工程(a)において、サーチミニユーチアとフア
イルミニユーチアの類似の度合いがオペレータの
選択したスレツシユホールドを越えないときは、
照合を中止することを特徴とする、特許請求の範
囲第１項〜第３項のいずれかに記載の指紋ミニユ
ーチア照合方法。 ８ 回転及び並進移動させる工程が、次の工程を
含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第
７項のいずれかに記載の指紋ミニユーチア照合方
法； (a) サーチミニユーチアを予め定められる角度だ
け回転し、 (b) サーチミニユーチアの各回転角度毎に、各並
進移動量毎のサーチミニユーチアとフアイルミ
ニユーチアの一致の数を示す度数分布図を作成
し、 (c) 各度数分布図の最大値を示すブロツクとその
近傍のブロツクにおける値を比較することによ
り、サーチミニユーチアをフアイルミニユーチ
アとを最も近接させる角度と並進移動量を決定
する。 ９ プログラムされたコンピユータを用いてサー
チミニユーチアと呼ばれるサーチ指紋のミニユー
チアをフアイルミニユーチアと呼ばれるフアイル
指紋のミニユーチアと比較し、該サーチ指紋が該
フアイル指紋に密接に類似するか否かをプログラ
ムされたコンピユータを用いて判別する指紋ミニ
ユーチア照合方法であつて、サーチミニユーチア
とフアイルミニユーチアを対にする対工程と、サ
ーチミニユーチアとフアイルミニユーチアの各対
のスコアを計算する工程と、計算されたスコアを
合計してサーチ指紋とフアイル指紋の類似度を表
わす最終的なマツチスコアを提供する工程とを含
み、次の工程を有することを特徴とする指紋ミニ
ユーチア照合方法； (a) 対工程の前にサーチ指紋とフアイル指紋を相
対的に離散的角度毎に回転させ、 (b) 各回転角毎に、フアイル及びサーチミニユー
チアの合致対の数を最大とするサーチ指紋の並
進移動量を決定し、 (c) 合致的の最大数を最大とする回転角及び並進
移動量を選択し、 (d) 選択された回転角及び並進移動量に基づい
て、前記対工程を実行し、 (e) 選択された回転角及び並進移動量に対し、サ
ーチミニユーチアの近傍に位置する他のフアイ
ル及びサーチミニユーチアの対の間の角度及び
距離の関係の比較に基づいて、対となるフアイ
ルミニユーチアを有するサーチミニユーチア毎
に、個々のミニユーチアスコアを計算する。 １０ 前記工程(b)及び(c)が、各離散的回転角毎
に、種々の相対移動量毎の合致するサーチ及びフ
アイルミニユーチアの数を示す度数分布図を作成
し、各度数分布図における最大値を示すブロツク
とその近傍のブロツクにおける値を比較すること
により、サーチミニユーチアをフアイルミニユー
チアに最も合致させる回転角及び並進移動量を決
定する工程を含むことを特徴とする特許請求の範
囲第９項記載の指紋ミニユーチア照合方法。 １１ 合致対の最大数がスレツシユホールドを越
えないときは比較を終了する工程を含むことを特
徴とする特許請求の範囲第９項又は第１０項のい
ずれかに記載の指紋ミニユーチア照合方法。 １２ 前記工程(a)〜(c)が、方向値が選択された合
致スレツシユホールドより小さな値だけ異なるフ
アイル及びサーチミニユーチアの対を選択し、各
離散的回転角毎に、サーチ及びフアイル指紋を相
対的に並進移動させて一致させるようにする工程
を有することを特徴とする特許請求の範囲第９項
〜第１１項のいずれかに記載の指紋ミニユーチア
照合方法。 １３ 個々のスコアを計算する工程が、フアイル
及びサーチミニユーチアの近傍に存在する対のフ
アイル及びサーチミニユーチアの間の距離及び角
度の変動を計算する工程と、近傍に存在する対の
数と、前記変動に基づいて、個々のミニユーチア
スコアを計算する工程とを有することを特徴とす
る特許請求の範囲第９項〜第１２項のいずれかに
記載の指紋ミニユーチア照合方法。 発明の背景 指紋は、隆線のとぎれ（ridge ending）と隆線
の枝分かれ（ridge bifurcation）の位置と（角
度的な）方向によつて特徴づけられる。本明細書
では、この隆線のとぎれと枝分かれの位置と方向
のデータ「ミニユーチア（minutia：微細部）」
と称する。指紋ミニユーチアを検出しリストする
機械は、米国特許第3611290号明細書、同第
3699419号明細書、同第4083035号明細書、同第
4151512号明細書その他多くの米国特許明細書に
記載されている。 この発明は、本明細書で「サーチ」指紋と称す
る１つの末知の指紋を「フアイル」指紋と称する
別の既知の指紋と自動的に比較して、その２つの
指紋が同一の指から作られた指紋であるかどうか
を判定するための方法および装置に関する。 米国特許第4135147号明細書に、リガナチ
（Riganati）およびビトルス（Vitols）によつて
発明されたミニユーチアパターン照合装置が記載
されている。この発明は、そのリガナチおよびビ
トルスによつて発明されたミニユーチアパターン
照合装置に密接に関連している。米国特許第
4135147号明細書には、この発明および上述のミ
ニユーチアパターン照合装置が係る従来技術と背
景がある程度詳細に説明されている。 リガナチおよびビトルスのミニユーチアパター
ン照合装置は、末だ識別されていない（「サー
チ」）指紋の各ミニユーチアについて「相対情報
ベクトル（relative information vector：RIV）」
を作成する。このRIVは、１つのミニユーチアの
極く周囲にあるミニユーチアの詳細な状況を表わ
すものである。ミニユーチアパターン照合装置
は、サーチ指紋中の各RIVを既知の（「フアイ
ル」）指紋の各RIVと比較して、各比較毎に合致
スコア（合致の程度を表わす点数）を作成する
（米国特許第4135147号明細書第８―12欄を参照の
こと）。ミニユーチアパターン照合装置は、度数
分布図を用いて個々のミニユーチアの合致を全体
的に比較し、「最終スコア」を作成する。この
「最終スコア」は、サーチ指紋がフアイル指紋に
どの程度綿密に比較されたかを量的に表示するも
のである（米国特許第4135147号明細書第12欄を
参照のこと）。上記のミニユーチアパターン照合
装置ではサーチ指紋中の各RIVをフアイル指紋中
の各RIVと比較しているため、その方法の実行に
は多大の労力を要する。 この発明は、指紋の照合に費やされる労力を著
しく軽減するもので、第一に、サーチ指紋のミニ
ユーチアとフアイル指紋のミニユーチアとを全体
的な基磐に基づいて予備的な比較を行なつて、サ
ーチ指紋にほとんど類似しないフアイル指紋を拒
絶し（すなわち「早期または急速な追い出し」を
行ない）、第二に、実際的にはサーチ指紋の各
RIVを唯一つの合致するフアイル指紋のRIVと比
較することによつて、照合の労力を軽減するもの
である。この発明の詳細な方法は、上述した従来
のミニユーチアパターン照合装置の方法とは異な
るものである。 発明の要旨 この発明は、指紋のミニユーチアパターンを比
較し「照合」する装置および方法である。照合プ
ロセスの結果は合致スコアで表わされる。この合
致スコアは２つの指紋ミニユーチアパターンの類
似の程度を表わす量であり、合致スコアが大きけ
れば、類似の程度が高いことを示す。この発明の
装置は、この明細書に従つてプログラムされた例
えばIBM7090型コンピユータなどの汎用コンピ
ユータである。 装置の入力は、(1)照合しようとする指紋（１つ
の指紋はサーチ指紋、他の指紋はフアイル指紋と
指定される）のミニユーチアの位置（Ｘ、Ｙ）と
方向（θ）からなるミニユーチアデータと、(2)装
置を動作させるためのいくつかのパラメータであ
る。ミニユーチアデータは、方向θによつてθの
値が最小のものから最大のものへ順番に並べられ
る。表１(a)と表１(b)はれぞれサーチ指紋ミニユー
チアデータとフアイル指紋ミニユーチアデータの
一例を示し（そのフオーマツトによつてコンピユ
ータにデータが記憶され、使用される）、第１図
Ａと第１図Ｂはそれぞれ表１(a)と表１(b)のミニユ
ーチアデータをプロツトした図、第１図Ｃは第１
図Ａと第１図Ｂを重ね合せた図である。 この発明の目的は、例えば第１図Ａのサーチ指
紋のミニユーチアパターンと第１図Ｂのフアイル
指紋のミニユーチアパターンなどの２つのミニユ
ーチアパターンの類似の程度を測定することにあ
る。第１図Ｃは、第１図Ａのサーチ指紋のミニユ
ーチアパターンを角度αだけ回転しかつＸ方向に
量XT、Ｙ方向に量YTだけ並進移動またはオフセ
ツトさせて、第１図Ｂのフアイル指紋のミニユー
チアパターンに重ね合わせたもので、第１図Ｃか
ら明らかなように、第１図Ａと第１図Ｂのミニユ
ーチアパターンには高い程度の類似性が存在す
る。 類似性を表わす１つの量として、合致するミニ
ユーチアの数を用いることができる。この数を計
測するために、第２図Ａ〜Ｃに示すように、各サ
ーチミニユーチアを中心として描いた小さな四辺
形を想定する。この四辺形の中に１つのフアイル
ミニユーチアが存在し、かつそのフアイルミニユ
ーチアの方向の角度が四辺形の中心のサーチミニ
ユーチアの角度に近い（例えば角度差が25゜以内）
場合は、そのサーチミニユーチアとフアイルミニ
ユーチアは合致する、あるいは合致対であるとい
う。第２図Ａは合致対、第２図Ｂは合致しない場
合、第２図Ｃは多重合致の場合をそれぞれ２例ず
つ示す。第１図Ｃには13個の合致対がある。この
合致対の数はMMで表わされ、類似性の予備的な
量として使用される。MMが充分に大きい場合は、
各サーチミニユーチアについて、そのサーチミニ
ユーチアに近接しかつフアイルミニユーチアとの
合致対を有するいくつか（例えば８個まで）のサ
ーチミニユーチアに基づき、かつその近傍する合
致対相互間の合致の程度に基づいて、１つのスコ
アが計算される。指紋全体についての合致スコア
は、各サーチミニユーチアに対するスコアの合計
である。 合致対の数MMがある特定のしきい値より小さ
い場合は、そのフアイル指紋は当該するサーチ指
紋には無関係であると見なされ、両指紋はそれ以
上比較しない。 表２は、比較プロセスすなわち照合プロセスに
おける主要ステツプを全てリストしたものであ
る。これらのステツプ個々のさらに詳細な説明は
後述する。
第１図Ａと第１図Ｂはそれぞれサーチミニユー
チアとフアイルミニユーチアの例を示す図、第１
図Ｃは第１図Ａのサーチミニユーチアを回転して
第１図Ｂのフアイルミニユーチアに重ね合わせた
図、第２図ＡないしＣはミニユーチアの合致対、
非合致の場合、多重合致をそれぞれ示す図、第３
図は第１図Ａのサーチミニユーチアに番号を付け
た図、第４図ＡおよびＢはそれぞれサーチミニユ
ーチアパターンとフアイルミニユーチアパターン
の第二の例を示す図、第５図は第４図ＡおよびＢ
のミニユーチアパターンの例についての２次元度
数分布図、第６図はサーチミニユーチアとフアイ
ルミニユーチアの比較に使用される論理のフロー
チヤート、第７図はサーチミニユーチアとフアイ
ルミニユーチアを重ねてプロツトした図、第８図
は表８のＮヒツトリストを処理する論理の詳細を
示すフローチヤート、第９図はミニユーチアを対
にする論理を示すフローチヤートである。
チアとフアイルミニユーチアの例を示す図、第１
図Ｃは第１図Ａのサーチミニユーチアを回転して
第１図Ｂのフアイルミニユーチアに重ね合わせた
図、第２図ＡないしＣはミニユーチアの合致対、
非合致の場合、多重合致をそれぞれ示す図、第３
図は第１図Ａのサーチミニユーチアに番号を付け
た図、第４図ＡおよびＢはそれぞれサーチミニユ
ーチアパターンとフアイルミニユーチアパターン
の第二の例を示す図、第５図は第４図ＡおよびＢ
のミニユーチアパターンの例についての２次元度
数分布図、第６図はサーチミニユーチアとフアイ
ルミニユーチアの比較に使用される論理のフロー
チヤート、第７図はサーチミニユーチアとフアイ
ルミニユーチアを重ねてプロツトした図、第８図
は表８のＮヒツトリストを処理する論理の詳細を
示すフローチヤート、第９図はミニユーチアを対
にする論理を示すフローチヤートである。
1.0 サーチ指紋のミニユーチアデータの作成
この発明の典型的な適用例としては、１つのサ
ーチ指紋を多数のフアイル指紋と比較する。初期
のサーチ指紋のミニユーチアデータを含め、いく
つかの計算は一連の比較の最初に唯一度行われ
る。 1.1 角度の順番に分類 計算時間を短縮するため、サーチ指紋のミニユ
ーチア（サーチミニユーチア）は、第１表に示す
ように方向の角度θに基づいて小さいものから大
きいものへ順番に分類される。サーチミニユーチ
アが既に角度θについて分類されている場合は、
このステツプはスキツプ（飛ば）される。 1.2 最も近いサーチミニユーチアを見出す。 ミニユーチアの各合致対のスコアは、同じく合
致対を持つ近くのサーチミニユーチアの数に応じ
て求められるので、各サーチミニユーチアについ
てNN個の最も近接したサーチミニユーチアを規
定しなければならない。数値NNは機械のオペレ
ータによつて選択される照合パラメータであり、
典型的には６〜12の範囲に選定される。「近接さ」
を表わす量は２つのミニユーチア間のＸ座標とＹ
座標の絶対値の差を合計したものである。そのよ
うな量は簡単に計算でき、菱形の近接区域として
得られる。第３図は第１図Ａのサーチミニユーチ
アの個々に番号を付けたものである。表３はいく
つかのサーチミニユーチアについて８個の最も近
いサーチミニユーチアをリストしたものである。
各ミニユーチア毎の最も近い近接ミニユーチアを
見付け出すには、そのミニユーチアからの他全て
のミニユーチアの距離を計算し、最も近いNN個
のミニユーチアを選択する。 1.3 サーチミニユーチアを各角度位置に回転す
る サーチ指紋とフアイル指紋の各ミニユーチアの
Ｘ，Ｙ，θの値は、最初は特定の座標系に関する
位置や方向を示すものではないので、例えば第１
図Ｃに示すように、通常は一方のミニユーチアパ
ターンを他方のミニユーチアパターンに関して回
転して照合指紋を適切に整列することが必要であ
る。しかし、最良な回転角を計算する簡単な方法
としては、例えば最小誤差自乗法などの特定の規
準に基づいた方法はないように思われる。従つて
この発明の方法においては、いくつかの予め設定
された回転角を記憶しておき、この角度によつて
サーチミニユーチアを回転する。照合プロセスに
おいては、少しずつ回転されたいくつかのサーチ
ミニユーチアをフアイル指紋と比較し、（ミニユ
ーチアの合致対の数によつて測定される）最良の
合致を呈するものが、比較された指紋の対に対す
る合致スコアの計算に使用される。 この発明の照合方法の好ましい実施態様におい
ては、5.6度間隔のNR個の離散的な一組の回転角
が使用される。そのような回転角を10個で一組と
すると±28度の範囲がカバーされ、通常は指紋の
方向のバラツキを考慮すると充分な範囲である。
回転角の数NRはオペレータによつて指定される
照合パラメータであり、この数NRは指紋の方向
についての大きな不確定性に適応するためには、
できるだけ大きい方が好ましい。しかし、回転角
の数NRが大きい程比較の回数が増大するので、
実用的には数NRは小さい方が好ましい。 関数的には、回転したミニユーチアのＸとＹ座
標の値は、行列方程式 XR YR＝COSα SINα SINα COSαXR YR (1) によつて計算される。但し、XR，YRは回転され
たミニユーチアの値、XS，YSはサーチミニユー
チアの初期値、αは回転角である。整数計算のみ
を使用し、三角関数の使用を避けるため、三角関
数の計算に以下の近似が用いられる。 COSα＝１−32／CDIV（Ｎ） (2) SINα＝32／SDIV（Ｎ） (3) CDIV（Ｎ）関数とSDIV（Ｎ）関数は、αの離
散値に対応する各Ｎに値を持つ整数表によつて表
示される。CDIV（Ｎ）とSDIV（Ｎ）の値は上式
(2)、(3)の逆から計算され、 CDIV（Ｎ）＝32／（１−COSα） (4) SDIV（Ｎ）＝32／SINα (5) の形を持つ。但し、Ｎ＝１、２、…NRＴ、αは
値（−NRT＋１）（5.6゜）、（−NRT＋３）（5.6゜）、
（−NRT＋５）（5.6゜）、…（−NRT＋2NR−３）
（5.6゜）、（−NRT＋2NRT−１）（5.6゜）をとり、NR
は回転角の許容される全回数であつて偶数であ
る。 各回転毎の各ミニユーチアの方向θの値は、初
期の方向θに上記のごとく定められた回転角αを
等しく加算することによつて求められる。しかし
ながら、照合プロセスではその加算は後で実行さ
れ、従つて、方向θに対する回転角の値の加算ア
レーの作成は省略される。 回転量の計算における計算上の誤差を最小にす
るために、サーチミニユーチアは初期に原点につ
いて中心が求められる。次いで回転の計算が、中
心について並進移動されたデータに対して実行さ
れ、回転されたミニユーチアデータが次に第一象
限に再び並進移動され、かくしてミニユーチアの
全てのＸ値とＹ値が正の値となる。 2.0 フアイルミニユーチアデータの作成 フアイル指紋ミニユーチアデータの作成はなる
べく少ないことが必要かつ望ましいが、その理由
は、これらの計算がサーチ指紋を比較しようとす
るフアイル指紋毎に行われる必要があるからであ
る。フアイル指紋データは方向θに関して順番に
配列され、そのフアイル指紋についてＸとＹの最
小値と最大値が決定されるが、しかしこれらの計
算は、例えばフアイル指紋データがデータベース
に加えられる時などに、各フアイル指紋について
唯一度行われる必要がある。また、フアイル指紋
データがデータベースに加えられる時には、次項
で説明する度数分布図に使用するための定量化パ
ラメータを決定するための簡単な計算が行われ
る。 3.0 指紋の登録 指紋の登録すなわち方向の照合のためには、サ
ーチミニユーチアパターンをフアイルミニユーチ
アパターンに重ね合わせるために必要な最良の回
転、およびＸとＹのオフセツトすなわち並進移動
を決定することが必要である。このタスクは、サ
ーチミニユーチアパターンのNR個の回転毎に、
角度差があるしきい値以下である各サーチミニユ
ーチアとフアイルミニユーチアを重ね合わすため
に必要なＸとＹの変位の２次元の度数分布図を作
成することによつて行われ、そのしきい値はオペ
レータによつて選択される照合パラメータであ
る。一対のサーチミニユーチアとフアイルミニユ
ーチアに対して計算された変位がある特定のしき
い値より大きい場合は、このミニユーチアの対は
度数分布図から除外される。そのようなミニユー
チア対の例としては、一方の指紋の最上端近くの
１つのミニユーチアと他方の指紋の最下端近くの
他のミニユーチアである。そのような２つのミニ
ユーチアは合致対を表示しない。度数分布図の高
いピークはミニユーチアの合致対の数が多いこと
を示し、そのピークの座標は、特定の角度の回転
について２つのミニユーチアパターンが最良に整
列するために必要なオフセツトすなわち並進移動
量ＸとＹを与える。 これらの動作を図示しかつより詳細に説明する
ために、第４図ＡおよびＢに例として示したミニ
ユーチアパターンを考察するが、この例は第１図
ないし第３図に示したものとは異なる。第４図Ａ
のサーチミニユーチアパターンはサーチミニユー
チアパターンのいくつかの回転角のうちの１つで
ある。第４図Ｂのフアイルミニユーチアパターン
をＸ方向に10単位、Ｙ方向に10単位だけ移動する
（各ミニユーチアのＸとＹの値に10を加える）と、
サーチミニユーチアパターンとフアイルミニユー
チアパターンはほぼ完全に合致する。表４はミニ
ユーチアの比較行列を示す。この行列は、（行列
の最左列の）各サーチミニユーチアを（行列の最
上行の）各フアイルミニユーチアと比較した結果
をリストしたものである。行列の各要素は比較の
結果を示す。文字Ａは行列の要素（例えばサーチ
ミニユーチアＳ１とフアイルミニユーチアＦ８）
に対応する２つのミニユーチアの方向の角度が許
容値（30度）以上差があることを示す。 フアイルミニユーチアとサーチミニユーチアの
各対に対する２つの数値の要素（例えばＳ２，Ｆ
１に対する24、−20）は、サーチミニユーチアパ
ターンとフアイルミニユーチアパターンの中心を
合致させた後、そのフアイルミニユーチアをサー
チミニユーチアの上に重ね合わせるために、フア
イルミニユーチアデータに加えられるべきＸ方向
とＹ方向の増分を示す。 サーチ指紋の中心の座標はそれぞれ、サーチミ
ニユーチアのＸとＹの平均である。フアイル指紋
の中心のＹ座標はそれぞれ、フアイルミニユーチ
アのＸとＹの最大値と最小値の中点である。第４
図ＡおよびＢにおいて各ミニユーチアパターンの
中心は＋符号で示される。 表４の比較行列の最上列と最左列の各ミニユー
チアについて示される座標値は、指紋の中心に関
するものである。従つて、２つのミニユーチアを
重ね合せるために必要なＸ方向およびＹ方向の並
進移動量ΔXおよびΔYを計算するためには、第
４図の方程式で示されるように、フアイルミニユ
ーチアの値が、サーチミニユーチアの値から減算
される。Ｓ２，Ｆ４のミニユーチア対について
は、比較行列のＦ４列とＳ２行に示されるよう
に、ＸおよびＹについての差はそれぞれ12と10で
ある。第４図のＸ並進移動の方程式中の＋２の項
は、２つのミニユーチアパターンの中心の不一致
に対応するために必要である（サーチミニユーチ
アの中心の座標は28、30、フアイルミニユーチア
の中心の座標は30、30で、Ｘ座標で２だけ差が生
じる）。 文字Ｌの要素は、２つのミニユーチア（例えば
Ｓ２，Ｆ５）重ね合わせに必要な並進移動量が、
１つのしきい値すなわちフアイルミニユーチアパ
ターンのＸ方向の幅の半分とフアイルミニユーチ
アパターンのＹ方向の高さの半分を越えているこ
とを示す。要素にＬが記入されないためには、Ｘ
とＹの並進移動が共にそれらのしきい値より小さ
くなければならない。第４図Ｂのフアイルミニユ
ーチアパターンの幅と高さはそれぞれ55と50であ
る。 比較行列中に含まれる数を用いて、２次元の度
数分布図が作成される。第５図は第４図の例に対
するその度数分布図を示す。度数分布図の各要素
は、度数分布図の上端と左端に掲げられたＸとＹ
方向の並進移動量に対応する。各要素の数値は、
サーチ指紋の所定のＸとＹの並進移動量に対して
存在するミニユーチア対の数を示す。この度数分
布図は、先ずその度数分布図の全ての要素を０に
し、次いで表４の比較行列の数値要素に対応する
度数分布図の各要素を（１だけ）インクリメント
することによつて、作成される。従つて、例えば
要素が24、５であるミニユーチア対Ｓ２，Ｆ３に
よつて、度数分布図の要素（24、25；５、４）の
内容が１だけインクリメントされる。第４図およ
び第５図を調べればわかるが、全ての正しくかつ
適切な合致ミニユーチア対（例えばＳ１，Ｆ３、
Ｓ３，Ｆ４等）によつて度数分布図の要素（14、
15；11、10）またはその隣の要素がインクリメン
トされる。 この度数分布図から最良のＸ，Ｙ並進移動量を
決定するには、度数分布図の各要素を調べて最大
値を有する要素を見出す。最大値を有する要素の
座標は、最大合致程度を呈するＸとＹの並進移動
値を与える。プロセスが離散的である性質上、定
量化誤差を生ずる境界問題を避けるためのわずか
な手順の変更が行われる。この実施例では、実際
には８個のミニユーチアの合致対がある。それら
の対のうち４個のみが度数分布図の要素（14、
15；11、10）内にカウントされる。他の４対のカ
ウントは、２つのパターンのミニユーチア間の空
間のわずかな変動に起因して左側と上方の隣接要
素に現われる。これらの境界問題を考慮するた
め、度数分布図の最大カウントは４つの隣接要素
についてのカウントの和に基づいて計算される。
従つて、第５図の度数分布図の最大カウントは８
であり、この最大値を与える４つの要素の群の中
心を用いて、２つのミニユーチアパターンを最良
に整列させるＸとＹの並進移動量は、（整数計算
を用いて）13と11となる（指紋の中心の初期整列
を仮定して）。 この整列手順の実際の機構は、機能的には同じ
であるが、計算上は実施例で説明したものといく
らか相違する。１つの相違は、そのような比較行
列は実際には作成されないということである。す
なわち、各ミニユーチア対の比較について２つの
ネステイングされたDOループによつて計算が行
われ、各ミニユーチア対の計算の完了時に度数分
布図が更新される。ミニユーチアを角度によつて
予め分類することが望ましいことは、表４の比較
行列を調査することから明らかであるが、その理
由は、所定の行の全てのＡの要素が少なくとも行
の一端を含む１つまたは２つの連続するグループ
内にあるからである。ミニユーチア対の計算の数
を少なくするため、それらの連続する角度差に基
づいたDOループの計算の論理が使用される。 他の計算の相違は、度数分布図の境界問題を取
り扱う方法と、実際には４つ程度の独立した計算
が並行して進行する照合装置の度数分布図の構造
に関する。 ミニユーチアパターンの整列すなわち登録プロ
セスは、１つのパターンを他のパターンに重ね、
合致する特徴の数をカウントし、相関行列要素を
インクリメントし、パターンを小さなインクリメ
ントだけシフトし、再び合致する特徴をカウント
し、以下これを繰り返すという、２次元の離散的
パターン相関プロセスと機能的に同一である。 ２つの指紋を整列させまたは登録させるための
最良の回転角を決定するために、各回転角に対し
て上述した度数分布図が次々に作成される。度数
分布図の最大の要素を与える回転角が最良の回転
角である。度数分布図中に最大値が２つ以上ある
（すなわち、２つ以上の要素が他の全ての要素の
カウントより大きい同一のカウントを有する）場
合は、それぞれの最大カウントについて座標が計
算され、回転角と共に記憶される。そのような状
態は、上記登録プロセスによつて求められた２つ
の同じように良好なパターン登録を表わす。照合
の残りのプロセスは、これらの最大値（５つま
で）のそれぞれについて実行され、それぞれにつ
いて１つの合致スコアが計算される。最高の結果
を示す合致スコアは指紋合致スコアとして用いら
れる。 4.0 早期追出しのテスト ２つの指紋が登録されると、度数分布図の最大
要素の値M* Mはミニユーチアパターンのどの程度
よく合致するかを示す量となるが、それはMMが
ほぼ合致対の数であるからである。（しかし、こ
の量は２重にカウントする可能性があるので正確
ではない。すなわち、上記プロセスでは１つのサ
ーチミニユーチアは１つ以上のフアイルパターン
に「対にされる」可能性がある）M* Mの値は早期
追出ししきい値ETと比較される。ETはオペレー
タによつて特定される照合パラメータである。
ETの値は使用されるサーチ指紋の形式に依存す
る。潜状性のサーチ指紋の典型的な値は15であ
る。もしM* M＜ETであれば、０の合致スコアが割
り当てられ、その２つの指紋についてはそれ以上
の照合計算は行われない。もしM* METであれ
ば、次項で述べるようなミニユーチアを対にして
スコアを求めるより綿密な手順が使用される。 5.0 ミニユーチアを対にしスコアを求める手順 第６図にミニユーチアを対にしスコアを求める
プロセスの概略を示す。第６図は対にしスコアを
求めるプロセスのフローチヤートである。第６図
でブロツクにより表示される種々の手順は、以下
の項で詳しく説明される。その手順は第７図で図
示され、第７図に対応するミニユーチアデータは
表５に示される。第７図は、表５のＸ，Ｙ，θの
ミニユーチアデータの値のリストを重ねてプロツ
トしたもので、手順の特徴を図示するものであ
る。 5.1 初期ヒツトリストの構成 ミニユーチアを対にしスコアを求めるプロセス
の第一の手順は、「ヒツト」リストと称するリス
トを構成することであり、この「ヒツト」リスト
は、相互に充分近接していて位置的に合致した対
であると見なされるサーチミニユーチアとフアイ
ルミニユーチアのリストある。表６は第７図に示
す例の「ヒツト」リストで、各サーチミニユーチ
アについて、そのサーチミニユーチアに「近接」
しているフアイルミニユーチアをリストしたもの
である。１つのフアイルミニユーチアが１つのサ
ーチミニユーチアに近接していると見なされるた
めには、フアイルミニユーチアのＸ，Ｙ，θの値
が方程式 ｜XSi−XFj｜＝δXij、ΔXijEX ｜YSi−YFj｜＝ΔYij、ΔYijEY ｜θSi−θFj｜＝Δθij、ΔθijE〓 (6) を満足しなければならない。但し、XSj，XFj，
YSi，YFj，θSi，θFjはそれぞれｉ番目のサーチミニ
ユーチアとｊ番目のフアイルミニユーチアのＸ，
Ｙ，θの値であり、EX，EY，E〓はそれぞれＸ，
Ｙ，θの対とするための許容誤差である。 上記の規準を満足するミニユーチア対（ｉ、
ｊ）に対しては、距離または近接さを表わす量
Dijが、 Dij＝ΔXij＋ΔYij＋Δθij／S〓 (7) で計算される。但し、S〓はθの差をＸとＹの距離
の同一の範囲で表わすために使用される量であ
り、Ｘ，Ｙ，θを表示するために使用される単位
によつて異なる。ＸとＹを0.008インチを単位と
して測定し、θを5.6度を単位として測定した場
合、S〓は４となる。１つのフアイルミニユーチア
が１つのサーチミニユーチアに近接していると見
なされるためには、方程式(6)を満足した上で、次
の距離的関係をも満足しなければならない。すな
わち、 DijDM (8) 但し、DMは距離的な許容誤差である。この距
離量も表６にリストされた各ミニユーチア対につ
いて示されている。表６に示すように、１つのサ
ーチミニユーチアに「近接」している全てのフア
イルミニユーチア（但し、最大４個まで）が、初
期ヒツトリスト中にDijで測定した近接さが高い
ものから順番にリストされる。 5.2 近接ミニユーチアのヒツトリスト ミニユーチアを対にしスコアを求める残りの手
順は、サーチミニユーチアとフアイルミニユーチ
アの全ての組合せを調べ、近接するミニユーチア
対について近接の程度によつてスコアを求める技
法に基づいて合致スコアを求め、その合致スコア
が最大となるサーチミニユーチアとフアイルミニ
ユーチアの組合せを選び出すことである。どの近
接するサーチミニユーチアが合致するフアイルミ
ニユーチアを持つかを測定するため、合致するサ
ーチミニユーチアのそれぞれについて、「Ｎヒツ
ト」リストと称するリストを作成する。「Ｎヒツ
ト」リストの一例を表７(a)〜表７(e)に示す。この
リストの最左欄は、このリストを作成しようとす
る特定のサーチミニユーチア（近接の中心サーチ
ミニユーチアと称する）に最も近接したＮ個のサ
ーチミニユーチアである。最右欄は最左欄に掲げ
られたサーチミニユーチアに近接したフアイルミ
ニユーチア（但し２個まで）を示す。これらの近
接さと距離量は方程式(6)、(7)、(8)によつて計算さ
れるが、但しEX，EY，E〓，S〓，DMの値は違う値
（すなわちＮヒツトリストについてはEXN，EYN，
E〓N，S〓N，DMである）が特定される。これはヒ
ツトリストとＮヒツトリストに対しては許容値と
スケールフアクタが異なることを意味する。表７
(a)にはサーチミニユーチアとフアイルミニユーチ
アの対Ｓ４，Ｆ４のＮヒツトリストが示されてお
り、サーチミニユーチアＳ４に最も近接した４個
のサーチミニユーチア（すなわちＳ３，Ｓ２，Ｓ
８，Ｓ１）とその近接量が一緒に示されている。
このリストは、所定のサーチミニユーチアに最も
近接したフアイルミニユーチアは唯２つしか含ん
でいない。フアイルミニユーチアが重複する場合
は、先ず合致するフアイルミニユーチアを持つサ
ーチミニユーチアの数を最大いにし、次いで合致
対が２個同時に存在すると見られた時には距離量
すなわち近接量を最小にするという論理に基づい
て、重複するフアイルミニユーチアがリストから
排除される。 この論理の動作が、表８のＮヒツトリストを例
として示される（但し、表８のミニユーチアは表
５のミニユーチアとは別のものである）。この論
理によつて、第１列にＳ１，Ｆ２のミニユーチア
対が考察される。しかし、第２列を調べると、第
２列にもＦ２があり、しかも第１列の場合よりも
距離量が小さい。しかし、距離量が小さいという
理由でフアイルミニユーチアＦ２をサーチミニユ
ーチアＳ２と対にすると、Ｓ１と対にするフアイ
ルミニユーチアがなくなつてしまう。対の数を最
小にするため、リストの最終対の欄に示すような
選定が行われる。 第８図において、 NB＝各サーチミニユーチアに近接したサーチ
ミニユーチアの数 NHIT（Ｉ、１）＝Ｎヒツトリスト中のＩ番目の
サーチミニユーチアに最も近接したフアイ
ルミニユーチア NHIT（Ｉ、２）＝Ｎヒツトリスト中のＩ番目の
サーチミニユーチアとNHIT（Ｉ、１）フ
アイルミニユーチア間の距離量 NHIT（ｉ、３）＝Ｎヒツトリスト中の１番目の
サーチミニユーチアに次に近接したフアイ
ルミニユーチア NHIT（Ｉ、４）＝Ｎヒツトリスト中のＩ番目の
サーチミニユーチアとNHIT（Ｉ、３）フ
アイルミニユーチア間の距離量 第８図の論理に従つてリストを上から下へ動作
させ、重複するフアイルミニユーチアを排除し、
次いで最小の距離量を与える対を選定すると、リ
ストの「最終対」の欄に示す対が得られる。この
論理はそれ程複雑ではなく、常に最適な解が得ら
れるが、その理由は、仮に第３行のフアイルミニ
ユーチアが（Ｆ８，２）ではなくて（Ｆ７，２）
であつた場合、最初の３行の最終対は（Ｆ２，
５），−，（Ｆ７，２）となるであろうが、この最
終対は−，（Ｆ２，２），（Ｆ７，２）の選択より
も良くない。それは後者の結した距離量は４であ
り、一方手順がより簡単な前者の結合した距離量
が７であるからである。しかし、より複雑な論理
を必要とする状態はまれであるので、照合装置を
短縮するためにより簡単な論理が使用される。 重複するフアイルミニユーチアが排除されてＮ
ヒツトリストが作成され、その結果最良のサーチ
ミニユーチアとフアイルミニユーチアの近接対が
（上記規則によつて）決定されると、近接ミニユ
ーチアの適合における変動が計算される。Ｘ，
Ｙ，θの結合された変動が σ2＝１／３〔σX 2＋σY 2＋σ〓2／S〓〕 (9) で計算される。但し σX＝Ｅ〔ΔX−M〓X）2〕＝１／NMNM 〓J=1 （ΔXj）2−〔１／MMNM 〓J=1 ΔXj〕2 σY 2＝Ｅ〔（ΔY−M〓Y）2〕＝１／NMNM 〓J=1 （ΔYj）2−〔１／NMNM 〓J=1 ΔYj〕2 σ〓2＝Ｅ〔（Δθ−M〓〓）2〕＝１／NMNM 〓J=1 （Δθj）2−〔１／NMNM 〓J=1 Δθj〕2 (10) S〓はσ〓2の値をσX 2，σY 2と同じ範囲の尺度にする
ために使用される量である。ΔXu，ΔYj，Δθjは
近接するサーチミニユーチアとフアイルミニユー
チア間のＸ，Ｙ，θの差であり、NMは照合する
近接ミニユーチアの数である。S〓はＸ，Ｙ，θの
測定に使用される単位の関数である。0.008イン
チの単位で測定されるＸ，Ｙと5.6゜の単位で測定
されるθに対しては、S〓は16〜32の範囲内にあ
る。 演算を整数で行なうため、方程式(10)の計算には
別のスケールフアクタS〓を用いて計算されたσ2の
値を適当な整数値に直す。S〓の値は使用されるス
コア表によつて異なり、表９のスコア表について
はS〓＝４である。FORTRAN記述法では、方程
式(10)のσX 2を決める方程式は、 IVX＝（MXIS−（MXI*MXI） ／NMM）*IVARF／NMM (11) の形となる。ここで、 IVX＝σX 2 MXIS＝NM 〓J=1 ΔXj 2 MXI＝NM 〓J=1 ΔXj NMM＝NM IVARF＝S〓 表７(b)と表７(d)はそれぞれミニユーチア対Ｓ
４，Ｆ４とＳ４，Ｆ２についての変動計算を示
す。これらの計算において、S〓＝４、S〓＝22.5で
ある。σ2を整数に直した値はσS 2で示される。 近接するミニユーチアの適合における変動を計
算した後、２次元のスコア表から個々のミニユー
チアスコアSMiが決定される。スコア表の一例を
表７(e)に示す。この表の一方の次元は合致する近
接ミニユーチアの数NMであり、他の次元は適合
の際の結合され尺度を直された変動σS 2である。
ミニユーチア対Ｓ４，Ｆ４の個々のミニユーチア
スコアは０であるが、その理由はσS 2である14よ
りも大きいからあり、一方、ミニユーチア対Ｓ
４，Ｆ２の個々のミニユーチアスコアは60（表７
(e)の第４行、第４列の要素）である。表５のミニ
ユーチアパターンを注意深く調べることにより、
ミニユーチア対のσS 2の計算が示すように、Ｓ４，
Ｆ２の対が近接ミニユーチアについて非常に良好
な適合を示すことがわかる。 表９は好実施態様において使用されるスコア表
である。この表はコンピユータプログラムでは高
速化の目的のために一次元の表として取り扱わ
れ、表の指数はNMとσS 2の特定の最小値と最大値
を用いて計算される。実際にはこの手順によつて
全てのNM，σS 2空間について１つのスコアが特定
されるが、しかしその手順にはスコアの値の無限
の表は必要としない。従つて、FORTRAN形の
記述法を用いて、 NM＞NMXであれば、NM＝NMX NM＜NMNであれば、SM＝０ σS 2＞σ2 SXであれば、SM＝０ σX 2＜σ2 SNであれば、σS 2＝σ2 SN (12) となる。但し、NMX，NMN，σ2 SX，σ2 SNはそれぞれ、
NMとσS 2の許容最大値と許容最小値である。表９
において、NMX＝12、NMN＝４、σ2 SX＝30、σ2 SN＝
１である。表９は直観的かつ経験的な手段によつ
て展開されたもので、サーチ指紋とフアイル指紋
が類似する時には高いスコアを示し、非類似の時
は低いスコアを出す。 （初期ヒツトリスト中の）サーチミニユーチア
とフアイルミニユーチアの所定の対について、そ
の対に最も近接するミニユーチアとの関係からス
コアSMijが求められると、このスコアは、、この
ミニユーチア対に対して最初に計算した初期ヒツ
トリスト中の距離量の場所に入れられる。この手
順は、初期ヒツトリストによつて規定される全て
のミニユーチア対についてスコアが求められるま
で繰り返される。表10(a)は、表６のヒツトリスト
の距離量を個々のミニユーチアスコアに置き換え
たものである。この例を得るためにはかなりの量
の手計算を必要とするので、SM44以外の全ての
SMijの値は大まかな近似値であるが、しかしプロ
セスの基本的な特徴を示すには充分である。 5.3 最終ヒツトリストと個々のミニユーチアス
コアの決定 初期ヒツトリスト中にスコアが全て記入される
と、各行のフアイルミニユーチアがスコアの大き
いものから順に配列され直され、最初の２個の要
素だけヒツトリスト中に残され、他は打ち切られ
る。表10(a)のヒツトリストの例の最右端の欄は、
この再配列と打切りの結果を示す。 この打ち切られかつスコアの順に配列されたヒ
ツトリストを用いて、多重のフアイルミニユーチ
アが、ミニユーチア対が同時に２つあると見なさ
れた時に全スコアが最大となるようなミニユーチ
ア対を選び出すことによつて、排除される。表10
の例に対する上記の手順は簡単で、表10(a)の最右
端の欄において、多重のミニユーチア対が存在す
る場合は、スコアが最小のフアイルミニユーチア
が常に排除される。それらの排除されるフアイル
ミニユーチアは、表において星印（＊）で示され
る。 表11に示す状態はそれ程簡単ではない。スコア
が最小のフアイルミニユーチアを排除すると、サ
ーチミニユーチアＳ２，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８に対し
ては合致するフアイルミニユーチアが存在しなく
なる。この場合の選択論理は、同時に２つのサー
チミニユーチアを対にして考察し、２つのミニユ
ーチアの対のスコアの合計が最大になるようにす
る。第９図はこのようなプロセスを含む。第９図
において、 NS＝サーチミニユーチアの数 HIT（ｉ、１）＝ヒツトアレーの第ｉ行のスコ
アの番号が最大のフアイルミニユーチアの
番号 HIT（ｉ、２）＝Ｈ（ｉ、１）のフアイルミニユ
ーチアのスコア HIT（ｉ、３）＝ヒツトアレーの第ｉ行のスコ
アが２番目に高いフアイルミニユーチアの
番号 HIT（ｉ、４）＝Ｈ（ｉ、３）のフアイルミニユ
ーチアのスコア 999のヒツト要素は、要素が空である、すなわ
ちミニユーチア対が存在しないことを示す。 第９図のプロセスを表11の例に適用した結果
は、表11の最右端の欄に示される。論理はそれ程
複雑ではなく、可能性のある全ての対の組合せに
対するスコアを真に最大にすることができる。表
11の例では、もしフアイルミニユーチアＦ９が表
のようにサーチミニユーチアＳ４ではなくてもＳ
３と対にされたとしたら、スコアは５ポイント高
くなる。そのような状態はもつと複雑な論理が必
要になるが、しかしそのような状態は非常にまれ
であると思われ、従つて、そのような状態を取り
扱うのに必要なものとして論理に付加される複雑
な部分は照合プロセスには部分としては含まれて
いない。 6.0 最終合致スコア 指紋全体についての最終合致スコアは、最終ヒ
ツトリストから求められた個々のサーチミニユー
チアについての合致スコアの単純な和である。こ
の最終合致スコアは表10(b)の下部に示されてい
る。 この発明は、IBM7090などの適当なコンピユ
ータシステムで実行されるFORTRANルーチン
によつて機構化される。付録はコンピユータプ
ログラムのFORTRANリストを含む。付録は
主要なプログラム変数のリストを含む。 以上、この発明を詳細に説明し図示したが、そ
れは説明と例のためだけであつて、限定のためと
理解されてはならず、この発明の精神と範囲は添
付した請求の範囲の用語によつてのみ限定される
ことは明確に理解される。
ーチ指紋を多数のフアイル指紋と比較する。初期
のサーチ指紋のミニユーチアデータを含め、いく
つかの計算は一連の比較の最初に唯一度行われ
る。 1.1 角度の順番に分類 計算時間を短縮するため、サーチ指紋のミニユ
ーチア（サーチミニユーチア）は、第１表に示す
ように方向の角度θに基づいて小さいものから大
きいものへ順番に分類される。サーチミニユーチ
アが既に角度θについて分類されている場合は、
このステツプはスキツプ（飛ば）される。 1.2 最も近いサーチミニユーチアを見出す。 ミニユーチアの各合致対のスコアは、同じく合
致対を持つ近くのサーチミニユーチアの数に応じ
て求められるので、各サーチミニユーチアについ
てNN個の最も近接したサーチミニユーチアを規
定しなければならない。数値NNは機械のオペレ
ータによつて選択される照合パラメータであり、
典型的には６〜12の範囲に選定される。「近接さ」
を表わす量は２つのミニユーチア間のＸ座標とＹ
座標の絶対値の差を合計したものである。そのよ
うな量は簡単に計算でき、菱形の近接区域として
得られる。第３図は第１図Ａのサーチミニユーチ
アの個々に番号を付けたものである。表３はいく
つかのサーチミニユーチアについて８個の最も近
いサーチミニユーチアをリストしたものである。
各ミニユーチア毎の最も近い近接ミニユーチアを
見付け出すには、そのミニユーチアからの他全て
のミニユーチアの距離を計算し、最も近いNN個
のミニユーチアを選択する。 1.3 サーチミニユーチアを各角度位置に回転す
る サーチ指紋とフアイル指紋の各ミニユーチアの
Ｘ，Ｙ，θの値は、最初は特定の座標系に関する
位置や方向を示すものではないので、例えば第１
図Ｃに示すように、通常は一方のミニユーチアパ
ターンを他方のミニユーチアパターンに関して回
転して照合指紋を適切に整列することが必要であ
る。しかし、最良な回転角を計算する簡単な方法
としては、例えば最小誤差自乗法などの特定の規
準に基づいた方法はないように思われる。従つて
この発明の方法においては、いくつかの予め設定
された回転角を記憶しておき、この角度によつて
サーチミニユーチアを回転する。照合プロセスに
おいては、少しずつ回転されたいくつかのサーチ
ミニユーチアをフアイル指紋と比較し、（ミニユ
ーチアの合致対の数によつて測定される）最良の
合致を呈するものが、比較された指紋の対に対す
る合致スコアの計算に使用される。 この発明の照合方法の好ましい実施態様におい
ては、5.6度間隔のNR個の離散的な一組の回転角
が使用される。そのような回転角を10個で一組と
すると±28度の範囲がカバーされ、通常は指紋の
方向のバラツキを考慮すると充分な範囲である。
回転角の数NRはオペレータによつて指定される
照合パラメータであり、この数NRは指紋の方向
についての大きな不確定性に適応するためには、
できるだけ大きい方が好ましい。しかし、回転角
の数NRが大きい程比較の回数が増大するので、
実用的には数NRは小さい方が好ましい。 関数的には、回転したミニユーチアのＸとＹ座
標の値は、行列方程式 XR YR＝COSα SINα SINα COSαXR YR (1) によつて計算される。但し、XR，YRは回転され
たミニユーチアの値、XS，YSはサーチミニユー
チアの初期値、αは回転角である。整数計算のみ
を使用し、三角関数の使用を避けるため、三角関
数の計算に以下の近似が用いられる。 COSα＝１−32／CDIV（Ｎ） (2) SINα＝32／SDIV（Ｎ） (3) CDIV（Ｎ）関数とSDIV（Ｎ）関数は、αの離
散値に対応する各Ｎに値を持つ整数表によつて表
示される。CDIV（Ｎ）とSDIV（Ｎ）の値は上式
(2)、(3)の逆から計算され、 CDIV（Ｎ）＝32／（１−COSα） (4) SDIV（Ｎ）＝32／SINα (5) の形を持つ。但し、Ｎ＝１、２、…NRＴ、αは
値（−NRT＋１）（5.6゜）、（−NRT＋３）（5.6゜）、
（−NRT＋５）（5.6゜）、…（−NRT＋2NR−３）
（5.6゜）、（−NRT＋2NRT−１）（5.6゜）をとり、NR
は回転角の許容される全回数であつて偶数であ
る。 各回転毎の各ミニユーチアの方向θの値は、初
期の方向θに上記のごとく定められた回転角αを
等しく加算することによつて求められる。しかし
ながら、照合プロセスではその加算は後で実行さ
れ、従つて、方向θに対する回転角の値の加算ア
レーの作成は省略される。 回転量の計算における計算上の誤差を最小にす
るために、サーチミニユーチアは初期に原点につ
いて中心が求められる。次いで回転の計算が、中
心について並進移動されたデータに対して実行さ
れ、回転されたミニユーチアデータが次に第一象
限に再び並進移動され、かくしてミニユーチアの
全てのＸ値とＹ値が正の値となる。 2.0 フアイルミニユーチアデータの作成 フアイル指紋ミニユーチアデータの作成はなる
べく少ないことが必要かつ望ましいが、その理由
は、これらの計算がサーチ指紋を比較しようとす
るフアイル指紋毎に行われる必要があるからであ
る。フアイル指紋データは方向θに関して順番に
配列され、そのフアイル指紋についてＸとＹの最
小値と最大値が決定されるが、しかしこれらの計
算は、例えばフアイル指紋データがデータベース
に加えられる時などに、各フアイル指紋について
唯一度行われる必要がある。また、フアイル指紋
データがデータベースに加えられる時には、次項
で説明する度数分布図に使用するための定量化パ
ラメータを決定するための簡単な計算が行われ
る。 3.0 指紋の登録 指紋の登録すなわち方向の照合のためには、サ
ーチミニユーチアパターンをフアイルミニユーチ
アパターンに重ね合わせるために必要な最良の回
転、およびＸとＹのオフセツトすなわち並進移動
を決定することが必要である。このタスクは、サ
ーチミニユーチアパターンのNR個の回転毎に、
角度差があるしきい値以下である各サーチミニユ
ーチアとフアイルミニユーチアを重ね合わすため
に必要なＸとＹの変位の２次元の度数分布図を作
成することによつて行われ、そのしきい値はオペ
レータによつて選択される照合パラメータであ
る。一対のサーチミニユーチアとフアイルミニユ
ーチアに対して計算された変位がある特定のしき
い値より大きい場合は、このミニユーチアの対は
度数分布図から除外される。そのようなミニユー
チア対の例としては、一方の指紋の最上端近くの
１つのミニユーチアと他方の指紋の最下端近くの
他のミニユーチアである。そのような２つのミニ
ユーチアは合致対を表示しない。度数分布図の高
いピークはミニユーチアの合致対の数が多いこと
を示し、そのピークの座標は、特定の角度の回転
について２つのミニユーチアパターンが最良に整
列するために必要なオフセツトすなわち並進移動
量ＸとＹを与える。 これらの動作を図示しかつより詳細に説明する
ために、第４図ＡおよびＢに例として示したミニ
ユーチアパターンを考察するが、この例は第１図
ないし第３図に示したものとは異なる。第４図Ａ
のサーチミニユーチアパターンはサーチミニユー
チアパターンのいくつかの回転角のうちの１つで
ある。第４図Ｂのフアイルミニユーチアパターン
をＸ方向に10単位、Ｙ方向に10単位だけ移動する
（各ミニユーチアのＸとＹの値に10を加える）と、
サーチミニユーチアパターンとフアイルミニユー
チアパターンはほぼ完全に合致する。表４はミニ
ユーチアの比較行列を示す。この行列は、（行列
の最左列の）各サーチミニユーチアを（行列の最
上行の）各フアイルミニユーチアと比較した結果
をリストしたものである。行列の各要素は比較の
結果を示す。文字Ａは行列の要素（例えばサーチ
ミニユーチアＳ１とフアイルミニユーチアＦ８）
に対応する２つのミニユーチアの方向の角度が許
容値（30度）以上差があることを示す。 フアイルミニユーチアとサーチミニユーチアの
各対に対する２つの数値の要素（例えばＳ２，Ｆ
１に対する24、−20）は、サーチミニユーチアパ
ターンとフアイルミニユーチアパターンの中心を
合致させた後、そのフアイルミニユーチアをサー
チミニユーチアの上に重ね合わせるために、フア
イルミニユーチアデータに加えられるべきＸ方向
とＹ方向の増分を示す。 サーチ指紋の中心の座標はそれぞれ、サーチミ
ニユーチアのＸとＹの平均である。フアイル指紋
の中心のＹ座標はそれぞれ、フアイルミニユーチ
アのＸとＹの最大値と最小値の中点である。第４
図ＡおよびＢにおいて各ミニユーチアパターンの
中心は＋符号で示される。 表４の比較行列の最上列と最左列の各ミニユー
チアについて示される座標値は、指紋の中心に関
するものである。従つて、２つのミニユーチアを
重ね合せるために必要なＸ方向およびＹ方向の並
進移動量ΔXおよびΔYを計算するためには、第
４図の方程式で示されるように、フアイルミニユ
ーチアの値が、サーチミニユーチアの値から減算
される。Ｓ２，Ｆ４のミニユーチア対について
は、比較行列のＦ４列とＳ２行に示されるよう
に、ＸおよびＹについての差はそれぞれ12と10で
ある。第４図のＸ並進移動の方程式中の＋２の項
は、２つのミニユーチアパターンの中心の不一致
に対応するために必要である（サーチミニユーチ
アの中心の座標は28、30、フアイルミニユーチア
の中心の座標は30、30で、Ｘ座標で２だけ差が生
じる）。 文字Ｌの要素は、２つのミニユーチア（例えば
Ｓ２，Ｆ５）重ね合わせに必要な並進移動量が、
１つのしきい値すなわちフアイルミニユーチアパ
ターンのＸ方向の幅の半分とフアイルミニユーチ
アパターンのＹ方向の高さの半分を越えているこ
とを示す。要素にＬが記入されないためには、Ｘ
とＹの並進移動が共にそれらのしきい値より小さ
くなければならない。第４図Ｂのフアイルミニユ
ーチアパターンの幅と高さはそれぞれ55と50であ
る。 比較行列中に含まれる数を用いて、２次元の度
数分布図が作成される。第５図は第４図の例に対
するその度数分布図を示す。度数分布図の各要素
は、度数分布図の上端と左端に掲げられたＸとＹ
方向の並進移動量に対応する。各要素の数値は、
サーチ指紋の所定のＸとＹの並進移動量に対して
存在するミニユーチア対の数を示す。この度数分
布図は、先ずその度数分布図の全ての要素を０に
し、次いで表４の比較行列の数値要素に対応する
度数分布図の各要素を（１だけ）インクリメント
することによつて、作成される。従つて、例えば
要素が24、５であるミニユーチア対Ｓ２，Ｆ３に
よつて、度数分布図の要素（24、25；５、４）の
内容が１だけインクリメントされる。第４図およ
び第５図を調べればわかるが、全ての正しくかつ
適切な合致ミニユーチア対（例えばＳ１，Ｆ３、
Ｓ３，Ｆ４等）によつて度数分布図の要素（14、
15；11、10）またはその隣の要素がインクリメン
トされる。 この度数分布図から最良のＸ，Ｙ並進移動量を
決定するには、度数分布図の各要素を調べて最大
値を有する要素を見出す。最大値を有する要素の
座標は、最大合致程度を呈するＸとＹの並進移動
値を与える。プロセスが離散的である性質上、定
量化誤差を生ずる境界問題を避けるためのわずか
な手順の変更が行われる。この実施例では、実際
には８個のミニユーチアの合致対がある。それら
の対のうち４個のみが度数分布図の要素（14、
15；11、10）内にカウントされる。他の４対のカ
ウントは、２つのパターンのミニユーチア間の空
間のわずかな変動に起因して左側と上方の隣接要
素に現われる。これらの境界問題を考慮するた
め、度数分布図の最大カウントは４つの隣接要素
についてのカウントの和に基づいて計算される。
従つて、第５図の度数分布図の最大カウントは８
であり、この最大値を与える４つの要素の群の中
心を用いて、２つのミニユーチアパターンを最良
に整列させるＸとＹの並進移動量は、（整数計算
を用いて）13と11となる（指紋の中心の初期整列
を仮定して）。 この整列手順の実際の機構は、機能的には同じ
であるが、計算上は実施例で説明したものといく
らか相違する。１つの相違は、そのような比較行
列は実際には作成されないということである。す
なわち、各ミニユーチア対の比較について２つの
ネステイングされたDOループによつて計算が行
われ、各ミニユーチア対の計算の完了時に度数分
布図が更新される。ミニユーチアを角度によつて
予め分類することが望ましいことは、表４の比較
行列を調査することから明らかであるが、その理
由は、所定の行の全てのＡの要素が少なくとも行
の一端を含む１つまたは２つの連続するグループ
内にあるからである。ミニユーチア対の計算の数
を少なくするため、それらの連続する角度差に基
づいたDOループの計算の論理が使用される。 他の計算の相違は、度数分布図の境界問題を取
り扱う方法と、実際には４つ程度の独立した計算
が並行して進行する照合装置の度数分布図の構造
に関する。 ミニユーチアパターンの整列すなわち登録プロ
セスは、１つのパターンを他のパターンに重ね、
合致する特徴の数をカウントし、相関行列要素を
インクリメントし、パターンを小さなインクリメ
ントだけシフトし、再び合致する特徴をカウント
し、以下これを繰り返すという、２次元の離散的
パターン相関プロセスと機能的に同一である。 ２つの指紋を整列させまたは登録させるための
最良の回転角を決定するために、各回転角に対し
て上述した度数分布図が次々に作成される。度数
分布図の最大の要素を与える回転角が最良の回転
角である。度数分布図中に最大値が２つ以上ある
（すなわち、２つ以上の要素が他の全ての要素の
カウントより大きい同一のカウントを有する）場
合は、それぞれの最大カウントについて座標が計
算され、回転角と共に記憶される。そのような状
態は、上記登録プロセスによつて求められた２つ
の同じように良好なパターン登録を表わす。照合
の残りのプロセスは、これらの最大値（５つま
で）のそれぞれについて実行され、それぞれにつ
いて１つの合致スコアが計算される。最高の結果
を示す合致スコアは指紋合致スコアとして用いら
れる。 4.0 早期追出しのテスト ２つの指紋が登録されると、度数分布図の最大
要素の値M* Mはミニユーチアパターンのどの程度
よく合致するかを示す量となるが、それはMMが
ほぼ合致対の数であるからである。（しかし、こ
の量は２重にカウントする可能性があるので正確
ではない。すなわち、上記プロセスでは１つのサ
ーチミニユーチアは１つ以上のフアイルパターン
に「対にされる」可能性がある）M* Mの値は早期
追出ししきい値ETと比較される。ETはオペレー
タによつて特定される照合パラメータである。
ETの値は使用されるサーチ指紋の形式に依存す
る。潜状性のサーチ指紋の典型的な値は15であ
る。もしM* M＜ETであれば、０の合致スコアが割
り当てられ、その２つの指紋についてはそれ以上
の照合計算は行われない。もしM* METであれ
ば、次項で述べるようなミニユーチアを対にして
スコアを求めるより綿密な手順が使用される。 5.0 ミニユーチアを対にしスコアを求める手順 第６図にミニユーチアを対にしスコアを求める
プロセスの概略を示す。第６図は対にしスコアを
求めるプロセスのフローチヤートである。第６図
でブロツクにより表示される種々の手順は、以下
の項で詳しく説明される。その手順は第７図で図
示され、第７図に対応するミニユーチアデータは
表５に示される。第７図は、表５のＸ，Ｙ，θの
ミニユーチアデータの値のリストを重ねてプロツ
トしたもので、手順の特徴を図示するものであ
る。 5.1 初期ヒツトリストの構成 ミニユーチアを対にしスコアを求めるプロセス
の第一の手順は、「ヒツト」リストと称するリス
トを構成することであり、この「ヒツト」リスト
は、相互に充分近接していて位置的に合致した対
であると見なされるサーチミニユーチアとフアイ
ルミニユーチアのリストある。表６は第７図に示
す例の「ヒツト」リストで、各サーチミニユーチ
アについて、そのサーチミニユーチアに「近接」
しているフアイルミニユーチアをリストしたもの
である。１つのフアイルミニユーチアが１つのサ
ーチミニユーチアに近接していると見なされるた
めには、フアイルミニユーチアのＸ，Ｙ，θの値
が方程式 ｜XSi−XFj｜＝δXij、ΔXijEX ｜YSi−YFj｜＝ΔYij、ΔYijEY ｜θSi−θFj｜＝Δθij、ΔθijE〓 (6) を満足しなければならない。但し、XSj，XFj，
YSi，YFj，θSi，θFjはそれぞれｉ番目のサーチミニ
ユーチアとｊ番目のフアイルミニユーチアのＸ，
Ｙ，θの値であり、EX，EY，E〓はそれぞれＸ，
Ｙ，θの対とするための許容誤差である。 上記の規準を満足するミニユーチア対（ｉ、
ｊ）に対しては、距離または近接さを表わす量
Dijが、 Dij＝ΔXij＋ΔYij＋Δθij／S〓 (7) で計算される。但し、S〓はθの差をＸとＹの距離
の同一の範囲で表わすために使用される量であ
り、Ｘ，Ｙ，θを表示するために使用される単位
によつて異なる。ＸとＹを0.008インチを単位と
して測定し、θを5.6度を単位として測定した場
合、S〓は４となる。１つのフアイルミニユーチア
が１つのサーチミニユーチアに近接していると見
なされるためには、方程式(6)を満足した上で、次
の距離的関係をも満足しなければならない。すな
わち、 DijDM (8) 但し、DMは距離的な許容誤差である。この距
離量も表６にリストされた各ミニユーチア対につ
いて示されている。表６に示すように、１つのサ
ーチミニユーチアに「近接」している全てのフア
イルミニユーチア（但し、最大４個まで）が、初
期ヒツトリスト中にDijで測定した近接さが高い
ものから順番にリストされる。 5.2 近接ミニユーチアのヒツトリスト ミニユーチアを対にしスコアを求める残りの手
順は、サーチミニユーチアとフアイルミニユーチ
アの全ての組合せを調べ、近接するミニユーチア
対について近接の程度によつてスコアを求める技
法に基づいて合致スコアを求め、その合致スコア
が最大となるサーチミニユーチアとフアイルミニ
ユーチアの組合せを選び出すことである。どの近
接するサーチミニユーチアが合致するフアイルミ
ニユーチアを持つかを測定するため、合致するサ
ーチミニユーチアのそれぞれについて、「Ｎヒツ
ト」リストと称するリストを作成する。「Ｎヒツ
ト」リストの一例を表７(a)〜表７(e)に示す。この
リストの最左欄は、このリストを作成しようとす
る特定のサーチミニユーチア（近接の中心サーチ
ミニユーチアと称する）に最も近接したＮ個のサ
ーチミニユーチアである。最右欄は最左欄に掲げ
られたサーチミニユーチアに近接したフアイルミ
ニユーチア（但し２個まで）を示す。これらの近
接さと距離量は方程式(6)、(7)、(8)によつて計算さ
れるが、但しEX，EY，E〓，S〓，DMの値は違う値
（すなわちＮヒツトリストについてはEXN，EYN，
E〓N，S〓N，DMである）が特定される。これはヒ
ツトリストとＮヒツトリストに対しては許容値と
スケールフアクタが異なることを意味する。表７
(a)にはサーチミニユーチアとフアイルミニユーチ
アの対Ｓ４，Ｆ４のＮヒツトリストが示されてお
り、サーチミニユーチアＳ４に最も近接した４個
のサーチミニユーチア（すなわちＳ３，Ｓ２，Ｓ
８，Ｓ１）とその近接量が一緒に示されている。
このリストは、所定のサーチミニユーチアに最も
近接したフアイルミニユーチアは唯２つしか含ん
でいない。フアイルミニユーチアが重複する場合
は、先ず合致するフアイルミニユーチアを持つサ
ーチミニユーチアの数を最大いにし、次いで合致
対が２個同時に存在すると見られた時には距離量
すなわち近接量を最小にするという論理に基づい
て、重複するフアイルミニユーチアがリストから
排除される。 この論理の動作が、表８のＮヒツトリストを例
として示される（但し、表８のミニユーチアは表
５のミニユーチアとは別のものである）。この論
理によつて、第１列にＳ１，Ｆ２のミニユーチア
対が考察される。しかし、第２列を調べると、第
２列にもＦ２があり、しかも第１列の場合よりも
距離量が小さい。しかし、距離量が小さいという
理由でフアイルミニユーチアＦ２をサーチミニユ
ーチアＳ２と対にすると、Ｓ１と対にするフアイ
ルミニユーチアがなくなつてしまう。対の数を最
小にするため、リストの最終対の欄に示すような
選定が行われる。 第８図において、 NB＝各サーチミニユーチアに近接したサーチ
ミニユーチアの数 NHIT（Ｉ、１）＝Ｎヒツトリスト中のＩ番目の
サーチミニユーチアに最も近接したフアイ
ルミニユーチア NHIT（Ｉ、２）＝Ｎヒツトリスト中のＩ番目の
サーチミニユーチアとNHIT（Ｉ、１）フ
アイルミニユーチア間の距離量 NHIT（ｉ、３）＝Ｎヒツトリスト中の１番目の
サーチミニユーチアに次に近接したフアイ
ルミニユーチア NHIT（Ｉ、４）＝Ｎヒツトリスト中のＩ番目の
サーチミニユーチアとNHIT（Ｉ、３）フ
アイルミニユーチア間の距離量 第８図の論理に従つてリストを上から下へ動作
させ、重複するフアイルミニユーチアを排除し、
次いで最小の距離量を与える対を選定すると、リ
ストの「最終対」の欄に示す対が得られる。この
論理はそれ程複雑ではなく、常に最適な解が得ら
れるが、その理由は、仮に第３行のフアイルミニ
ユーチアが（Ｆ８，２）ではなくて（Ｆ７，２）
であつた場合、最初の３行の最終対は（Ｆ２，
５），−，（Ｆ７，２）となるであろうが、この最
終対は−，（Ｆ２，２），（Ｆ７，２）の選択より
も良くない。それは後者の結した距離量は４であ
り、一方手順がより簡単な前者の結合した距離量
が７であるからである。しかし、より複雑な論理
を必要とする状態はまれであるので、照合装置を
短縮するためにより簡単な論理が使用される。 重複するフアイルミニユーチアが排除されてＮ
ヒツトリストが作成され、その結果最良のサーチ
ミニユーチアとフアイルミニユーチアの近接対が
（上記規則によつて）決定されると、近接ミニユ
ーチアの適合における変動が計算される。Ｘ，
Ｙ，θの結合された変動が σ2＝１／３〔σX 2＋σY 2＋σ〓2／S〓〕 (9) で計算される。但し σX＝Ｅ〔ΔX−M〓X）2〕＝１／NMNM 〓J=1 （ΔXj）2−〔１／MMNM 〓J=1 ΔXj〕2 σY 2＝Ｅ〔（ΔY−M〓Y）2〕＝１／NMNM 〓J=1 （ΔYj）2−〔１／NMNM 〓J=1 ΔYj〕2 σ〓2＝Ｅ〔（Δθ−M〓〓）2〕＝１／NMNM 〓J=1 （Δθj）2−〔１／NMNM 〓J=1 Δθj〕2 (10) S〓はσ〓2の値をσX 2，σY 2と同じ範囲の尺度にする
ために使用される量である。ΔXu，ΔYj，Δθjは
近接するサーチミニユーチアとフアイルミニユー
チア間のＸ，Ｙ，θの差であり、NMは照合する
近接ミニユーチアの数である。S〓はＸ，Ｙ，θの
測定に使用される単位の関数である。0.008イン
チの単位で測定されるＸ，Ｙと5.6゜の単位で測定
されるθに対しては、S〓は16〜32の範囲内にあ
る。 演算を整数で行なうため、方程式(10)の計算には
別のスケールフアクタS〓を用いて計算されたσ2の
値を適当な整数値に直す。S〓の値は使用されるス
コア表によつて異なり、表９のスコア表について
はS〓＝４である。FORTRAN記述法では、方程
式(10)のσX 2を決める方程式は、 IVX＝（MXIS−（MXI*MXI） ／NMM）*IVARF／NMM (11) の形となる。ここで、 IVX＝σX 2 MXIS＝NM 〓J=1 ΔXj 2 MXI＝NM 〓J=1 ΔXj NMM＝NM IVARF＝S〓 表７(b)と表７(d)はそれぞれミニユーチア対Ｓ
４，Ｆ４とＳ４，Ｆ２についての変動計算を示
す。これらの計算において、S〓＝４、S〓＝22.5で
ある。σ2を整数に直した値はσS 2で示される。 近接するミニユーチアの適合における変動を計
算した後、２次元のスコア表から個々のミニユー
チアスコアSMiが決定される。スコア表の一例を
表７(e)に示す。この表の一方の次元は合致する近
接ミニユーチアの数NMであり、他の次元は適合
の際の結合され尺度を直された変動σS 2である。
ミニユーチア対Ｓ４，Ｆ４の個々のミニユーチア
スコアは０であるが、その理由はσS 2である14よ
りも大きいからあり、一方、ミニユーチア対Ｓ
４，Ｆ２の個々のミニユーチアスコアは60（表７
(e)の第４行、第４列の要素）である。表５のミニ
ユーチアパターンを注意深く調べることにより、
ミニユーチア対のσS 2の計算が示すように、Ｓ４，
Ｆ２の対が近接ミニユーチアについて非常に良好
な適合を示すことがわかる。 表９は好実施態様において使用されるスコア表
である。この表はコンピユータプログラムでは高
速化の目的のために一次元の表として取り扱わ
れ、表の指数はNMとσS 2の特定の最小値と最大値
を用いて計算される。実際にはこの手順によつて
全てのNM，σS 2空間について１つのスコアが特定
されるが、しかしその手順にはスコアの値の無限
の表は必要としない。従つて、FORTRAN形の
記述法を用いて、 NM＞NMXであれば、NM＝NMX NM＜NMNであれば、SM＝０ σS 2＞σ2 SXであれば、SM＝０ σX 2＜σ2 SNであれば、σS 2＝σ2 SN (12) となる。但し、NMX，NMN，σ2 SX，σ2 SNはそれぞれ、
NMとσS 2の許容最大値と許容最小値である。表９
において、NMX＝12、NMN＝４、σ2 SX＝30、σ2 SN＝
１である。表９は直観的かつ経験的な手段によつ
て展開されたもので、サーチ指紋とフアイル指紋
が類似する時には高いスコアを示し、非類似の時
は低いスコアを出す。 （初期ヒツトリスト中の）サーチミニユーチア
とフアイルミニユーチアの所定の対について、そ
の対に最も近接するミニユーチアとの関係からス
コアSMijが求められると、このスコアは、、この
ミニユーチア対に対して最初に計算した初期ヒツ
トリスト中の距離量の場所に入れられる。この手
順は、初期ヒツトリストによつて規定される全て
のミニユーチア対についてスコアが求められるま
で繰り返される。表10(a)は、表６のヒツトリスト
の距離量を個々のミニユーチアスコアに置き換え
たものである。この例を得るためにはかなりの量
の手計算を必要とするので、SM44以外の全ての
SMijの値は大まかな近似値であるが、しかしプロ
セスの基本的な特徴を示すには充分である。 5.3 最終ヒツトリストと個々のミニユーチアス
コアの決定 初期ヒツトリスト中にスコアが全て記入される
と、各行のフアイルミニユーチアがスコアの大き
いものから順に配列され直され、最初の２個の要
素だけヒツトリスト中に残され、他は打ち切られ
る。表10(a)のヒツトリストの例の最右端の欄は、
この再配列と打切りの結果を示す。 この打ち切られかつスコアの順に配列されたヒ
ツトリストを用いて、多重のフアイルミニユーチ
アが、ミニユーチア対が同時に２つあると見なさ
れた時に全スコアが最大となるようなミニユーチ
ア対を選び出すことによつて、排除される。表10
の例に対する上記の手順は簡単で、表10(a)の最右
端の欄において、多重のミニユーチア対が存在す
る場合は、スコアが最小のフアイルミニユーチア
が常に排除される。それらの排除されるフアイル
ミニユーチアは、表において星印（＊）で示され
る。 表11に示す状態はそれ程簡単ではない。スコア
が最小のフアイルミニユーチアを排除すると、サ
ーチミニユーチアＳ２，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８に対し
ては合致するフアイルミニユーチアが存在しなく
なる。この場合の選択論理は、同時に２つのサー
チミニユーチアを対にして考察し、２つのミニユ
ーチアの対のスコアの合計が最大になるようにす
る。第９図はこのようなプロセスを含む。第９図
において、 NS＝サーチミニユーチアの数 HIT（ｉ、１）＝ヒツトアレーの第ｉ行のスコ
アの番号が最大のフアイルミニユーチアの
番号 HIT（ｉ、２）＝Ｈ（ｉ、１）のフアイルミニユ
ーチアのスコア HIT（ｉ、３）＝ヒツトアレーの第ｉ行のスコ
アが２番目に高いフアイルミニユーチアの
番号 HIT（ｉ、４）＝Ｈ（ｉ、３）のフアイルミニユ
ーチアのスコア 999のヒツト要素は、要素が空である、すなわ
ちミニユーチア対が存在しないことを示す。 第９図のプロセスを表11の例に適用した結果
は、表11の最右端の欄に示される。論理はそれ程
複雑ではなく、可能性のある全ての対の組合せに
対するスコアを真に最大にすることができる。表
11の例では、もしフアイルミニユーチアＦ９が表
のようにサーチミニユーチアＳ４ではなくてもＳ
３と対にされたとしたら、スコアは５ポイント高
くなる。そのような状態はもつと複雑な論理が必
要になるが、しかしそのような状態は非常にまれ
であると思われ、従つて、そのような状態を取り
扱うのに必要なものとして論理に付加される複雑
な部分は照合プロセスには部分としては含まれて
いない。 6.0 最終合致スコア 指紋全体についての最終合致スコアは、最終ヒ
ツトリストから求められた個々のサーチミニユー
チアについての合致スコアの単純な和である。こ
の最終合致スコアは表10(b)の下部に示されてい
る。 この発明は、IBM7090などの適当なコンピユ
ータシステムで実行されるFORTRANルーチン
によつて機構化される。付録はコンピユータプ
ログラムのFORTRANリストを含む。付録は
主要なプログラム変数のリストを含む。 以上、この発明を詳細に説明し図示したが、そ
れは説明と例のためだけであつて、限定のためと
理解されてはならず、この発明の精神と範囲は添
付した請求の範囲の用語によつてのみ限定される
ことは明確に理解される。
【表】
【表】
プロセスの基本ステツプのリスト
1.0 サーチ指紋のミニユーチアデータの作成
1.1 角度の順番に分類
1.2 最も近いサーチミニユーチアを見出す
1.3 サーチミニユーチアを各角度位置に回転
する 2.0 フアイルミニユーチアデータの作成 2.1 角度の順番に分類 2.2 ＬとＹの最小値と最大値を見出す 2.3 定量化パラメータを計算 3.0 指紋の登録（サーチミニユーチアパターン
とフアイルミニユーチアパターンを整列するた
めの最良の回転角度とＸ，Ｙのオフセツトを見
出す） 3.1 各角度位置について、全てのミニユーチ
アの対を重ねるためのＸ，Ｙの並進移動の２
次元の度数分布図を作成 3.2 度数分布図の最大値に対応するＸ，Ｙ並
進移動量を決定する 4.0 早期追出しのテスト 4.1 M* Mをしきい値ETと比較 4.2 M* M＜ETならば、０合致スコアを割当て、
エグジツト 4.3 M* M＞ETならば、続行 5.0 サーチミニユーチアを最良の合致位置に
「回転かつ並進移動」、かつどのサーチミニユー
チアがどのフアイルミニユーチアと合致するか
を決定 6.0 合致するフアイルミニユーチアを持つサー
チミニユーチアのそれぞれについて、これらの
合致するミニユーチアが一致するようにサーチ
ミニユーチアを並進移動し、そのサーチミニユ
ーチアに最も近接しかつ合致するフアイルミニ
ユーチアを持つＮ個のサーチミニユーチアのカ
ウントNMを求め、個々のミニユーチアスコア
ISiをISi＝NM 2として計算 6.1 初期「ヒツト」リストを作成 6.2 近接するヒツト（「Ｎヒツト」）リストを
作成 6.3 最終ヒツトリストと個々のミニユーチア
スコアを決定 7.0 合計の最終合致スコアSMをSM＝NM 〓J=1 ISiとして
計算
する 2.0 フアイルミニユーチアデータの作成 2.1 角度の順番に分類 2.2 ＬとＹの最小値と最大値を見出す 2.3 定量化パラメータを計算 3.0 指紋の登録（サーチミニユーチアパターン
とフアイルミニユーチアパターンを整列するた
めの最良の回転角度とＸ，Ｙのオフセツトを見
出す） 3.1 各角度位置について、全てのミニユーチ
アの対を重ねるためのＸ，Ｙの並進移動の２
次元の度数分布図を作成 3.2 度数分布図の最大値に対応するＸ，Ｙ並
進移動量を決定する 4.0 早期追出しのテスト 4.1 M* Mをしきい値ETと比較 4.2 M* M＜ETならば、０合致スコアを割当て、
エグジツト 4.3 M* M＞ETならば、続行 5.0 サーチミニユーチアを最良の合致位置に
「回転かつ並進移動」、かつどのサーチミニユー
チアがどのフアイルミニユーチアと合致するか
を決定 6.0 合致するフアイルミニユーチアを持つサー
チミニユーチアのそれぞれについて、これらの
合致するミニユーチアが一致するようにサーチ
ミニユーチアを並進移動し、そのサーチミニユ
ーチアに最も近接しかつ合致するフアイルミニ
ユーチアを持つＮ個のサーチミニユーチアのカ
ウントNMを求め、個々のミニユーチアスコア
ISiをISi＝NM 2として計算 6.1 初期「ヒツト」リストを作成 6.2 近接するヒツト（「Ｎヒツト」）リストを
作成 6.3 最終ヒツトリストと個々のミニユーチア
スコアを決定 7.0 合計の最終合致スコアSMをSM＝NM 〓J=1 ISiとして
計算
【表】
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＊ 排除されたミニユーチア
【表】
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サーチミニユーチアに合致するフ
アイルミニユーチアのアレー
アイルミニユーチアのアレー
【表】
大数
【表】
フセツト
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US19869280A | 1980-10-20 | 1980-10-20 | |
| US20070380A | 1980-10-27 | 1980-10-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57501933A JPS57501933A (ja) | 1982-10-28 |
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56503558A Expired JPH0140382B2 (ja) | 1980-10-20 | 1981-10-20 |
Country Status (5)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0140382B2 (ja) |
| DE (1) | DE3176625D1 (ja) |
| DK (1) | DK274582A (ja) |
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| ES2161800T3 (es) * | 1987-02-20 | 2001-12-16 | Sagem | Procedimiento para comparar huellas digitales. |
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-
1981
- 1981-10-20 DE DE8181903027T patent/DE3176625D1/de not_active Expired
- 1981-10-20 EP EP81903027A patent/EP0062066B1/en not_active Expired
- 1981-10-20 WO PCT/US1981/001412 patent/WO1982001434A1/en active IP Right Grant
- 1981-10-20 JP JP56503558A patent/JPH0140382B2/ja not_active Expired
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1982
- 1982-06-18 DK DK274582A patent/DK274582A/da not_active Application Discontinuation
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