JPH02245980A - 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】 〔概要〕 押捺された指紋中の特徴点を抽出して記憶装置中に登録
画像として記憶する指紋照合装置の指紋登録装置に関し
、 特徴点の登録が確実に信頼性をもって行えることを目的
とし、 登録すべき指紋の少なくとも一部を所定形状の窓を介し
て露出するように指に貼られたシールと、該シールの窓
より露出した指紋を入ツノされ、指紋入力に対応した指
紋画像を形成する指紋入力手段と、 該指紋入力手段より指紋画像を供給されて特徴点のパタ
ーン及び座標を求める特徴点抽出手段と、指紋入力手段
より指紋画像を供給され、対応する指紋画像部分の輪郭
に基づいて入力指紋画像の所定基準方位からのずれ回転
角及び所定基準位置からのずれ並進量を算出する回転及
び並進検出手段と、 該指紋入力手段をＩＩＪＩして一の登録指紋に対して複
数の指紋入力を行って複数の入力指紋画像を形成させる
ＩＩＪＩｉ１手段と、 一の登録指紋に対応する複数の指紋入力画像を該回転角
及びずれ並進量に基いて前記基準方位及び基準位置に対
応するように回転及び並行移動させ、特徴点パターンの
一致する度合いが所定しきい値以上であるような特徴点
の画像を辞書中に登録する対応特徴点検出及び画像登録
手段とを有し構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は指紋照合装置に関し、特に押捺された指紋中の
特徴点を抽出して記憶装置中に登録画像として登録する
指紋照合装置に関する。

近年、コンビｌ−夕が社会全般に普及するのに伴い安全
性（セキュリティ）を如何に確保するがという点に社会
的関心が集っている。コンピユータ室への入室や端末利
用の際本人確認手段として従来より使われているＩＤカ
ードや暗証番号には安全確保の面から多くの疑問が提起
されている。

これに対して指紋は「万人不同」、「終世不変」という
三大特徴を持つため本人確認の最も有力な手段と考えら
れ、指紋を用いた筒便な個人照合システムに関して多く
の研究開発が行われている。

〔従来の技術〕

第１０図は従来の指紋照合装置の一例を示す。

指紋センサ１０は例えば井垣他により電子情報通信学会
誌ＰＲＵ　ｇ８−３８．６１頁〜６８頁に発表された論
文「ホログラフィック指紋センサを用いた個人照合装置
」に記載のような指紋センサであり、ガラス板等の導光
板上に押捺された指紋をレーザ光で照射し、指紋の隆線
部で散乱され導光板に沿って導かれた光を導光板上に形
成されたホログラムを介して搬像することによって指紋
の虚像を得る。得られた指紋画像は濃淡画像記憶装置１
１に送られて記憶される。指紋画像はざらに二値化回路
　１２に送られて画素毎にその濃淡レベルが二輪化され
、二値化画像記憶装置１３に記憶される。

指紋センサ１０に入力された入力指紋画像を登録する場
合には二値化画像記憶装置１３に記憶された二値化画像
は細線化回路１４に送られて細線化、換言すれば指紋画
像の骨格のみが抽出され細線化画像記憶装置１５中に記
憶される。

ところで指紋は隆線や谷線の端点及び分岐点を含み、こ
れらの点の分布は各人で異なる。このため端点や分岐点
は特徴点と称せられる。特徴点抽出回路１６は細線化画
像記憶装置１５により細線化された二値画像を供給され
その中に含まれる特徴点を抽出する。このためには前記
井垣等により文献に記載の特徴点抽出マスクを使用する
と有利である。特徴点が発見されると辞書出力回路１７
においてその特徴点を中心に、二値画像記憶装置１３か
らの二値画像の一部〈窓と称する）が切出され、辞書１
８に記憶される。各特徴点がこのようにして辞書１８に
登録されることにより指紋の登録が完了する。

指紋照合時には押捺された指紋が指紋センサ１０で検出
され、登録時と同様な処理を経て二値化画像記憶装置１
３に二値化画像として記憶される。さらに、ｌｌ１１１
１装置１９が二値化画像記憶装置１３を１ｌＪｉｉｌｌ
ｂて入カニ値化画像を照合装置２０へ供給すると共に辞
書１８より登録されている二値化画像を呼出して照合装
ｆｉｆ２０へ供給し、照合装置２０は例えば前記井垣等
による論文に記載されているようなムービングウィンド
ウアルゴリズムに従って指紋照合を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

かかる従来の指紋照合装置においては、指紋登録時の指
紋押捺が１回のみであるため、押捺の具合によっては指
紋の特徴点が正しく登録されなかったり、ノイズのため
に誤った特徴点が登録される問題点がある。

本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、特徴点の
登録が確実に信頼性をもって行える指紋照合装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図（Ａ＞、（Ｂ）は本発明装置の原理図をボす。

同図中、シール１は登録すべき指紋の少なくとも一部を
所定形状の窓１ａを介して露出するように指に貼付けら
れる。

指紋入力手段２はシール１の窓より露出した指紋を入力
され、指紋入力に対応した指紋画像を形成する。

特徴点抽出手段３は指紋入力手段２より指紋画像を供給
されて各画像中に含まれる特徴点のパターン及び座標を
求める。

回転及び並進検出手段４は指紋入力手段２より指紋画像
を供給され、対応する指紋画像部分の輪郭に基いて入力
指紋画像の所定基準方位からのずれ回転角及び所定基準
位置からのずれ並進量を算出する。

６１１９手段５は指紋入力手段２を制御して一の登録指
紋に対して複数の指紋入力を行って複数の入力指紋画像
を形成させる。

対応特徴点検出及び画像登録手段６は一の特徴点に対応
する複数の指紋入力画像を前記回転角及びずれ並進量に
基づいて前記基準方位及び基準位置に対応するように回
転及び並行移動させ、特徴点パターンの一致する度合い
が所定しきい値以上であるような特徴点の画像を辞書中
に登録する。

〔作用〕

本発明によれば、登録すべき指紋が指紋入力装置に複数
回にわたって入力され、毎回の指紋押捺毎に変化する指
紋押捺位置及び角度を指にシールを貼付けて指紋押捺す
ることにより検出及び補正でき、一連の指紋押捺におい
てくりかえし頻繁に現れる特徴点のみを選別して辞書中
に登録することができるため、指紋登録を確実に行うこ
とができ、誤った特徴点が登録されるのを防止すること
が可能になる。

（実施例〕 第２図（Ａ）は本発明による指紋照合装置で指紋登録時
に指に貼付けて使用する指紋登録用シール２１を、また
第２図（Ｂ）は非装着状態のシール２１を、さらに第２
図（Ｃ）は第２図（Ａ）のような指にシールを貼付けら
れた状態で押捺された指紋から特徴点を確実にしかも正
しい位置関係で抽出して辞書中に登録する本発明による
指紋登録装置の構成を示すブロック図である。

第２図（Ａ）および第２図（Ｂ）を参照するに、シール
２１は中央部に矩形の！２１ａを形成され１１２１ｂに
より指に貼付けられる。シール２１は指の皮膚表面と明
確に異なった反射率を有する材料により形成される。

第２図（Ｃ）を参照するに、指紋センサ１ｏは第１０図
の指紋センサと同様なホログラフィック指紋センサであ
り第１０図の濃淡画像記憶装置及び二値化画像記憶装置
と同様な濃淡画像記憶装置１１、二値化装ｆａｉ１２及
び二値化画像記憶装置１３に順次入力指紋画像を供給す
る。この過程は第１０図の対応する過程と同じであり、
説明を省略する。ざらに二値化画像記憶装置１３に記憶
された二坦化画像は第１０図の画像細線化装置と同様な
画像細線化装置１４に供給されて細線化された後第１０
図の細線化画像記憶装置と同様な細線画像記憶装置１５
に記憶される。細線化画像記憶装置１５に記憶された細
線化画像は第１０図の特徴抽出装置と同様な特徴抽出袋
＠１６で特徴点を抽出される。

第３図（Ａ）〜（Ｄ）は二値化画像記憶装置１３に記憶
された二値化画像のうちシール２１の１２１ａの各隅に
対応する部分を示す。図中、［ＯＪは暗部を示し「×」
は１又はＯのうちの任意の値を、またｒｌＪは明部をあ
られす。ただし、この場合はシール２１として皮膚表面
よりも反射率の低い材料が使われている。すなわち、第
３図（Ａ）〜（Ｄ）における「○」で囲まれた隅は指に
装着されたシール２１中の窓２１ａの各隅をあられして
いる。勿論、図中の「１」の部分は全てＮＪである必要
はなく、指紋パターンに従って「１．１又は「０」の値
をとる。更に、シール２１として皮膚表面よりも明るい
材料を使った場合は図中に示した「０」は全て「１」と
なる。

第２図（Ｃ）の四隅検出装置２９は、二値化画像記憶装
置１３より第３図（Ａ）〜（Ｄ＞に示すような二値化画
像を供給されて窓２１ａに対応する４つの隅を見出す。

一般に、指紋センサ１０が検出する指紋は井垣等が前記
文献に記載しているような指を一定方向に保持するガイ
ドを使った場合でも特に指の細い女性などの場合押捺毎
に多少０転することが避けられない。そこで、四隅検出
装［Ｉ２９では検出された窓２１ａに対応する四隅の位
置をもとに正規の窓位置及び正規の窓方位に対する測定
された指紋の並進量及び回転角が求められ、これが並進
・回転記憶装置３０に記憶される。

ところで、先にも説明したように、指紋センサ１０に入
力される指紋は押捺回数が１回だけだと誤った特徴点を
含んだり正しい特徴点が落ちたりしていることがある。

そこで、本発明では制御装置ｉ３６が第１０図の制御ｌ
ｌ装置１９が行う１陣動作の他に指紋センサ１０及び濃
淡画像記憶製画１１をくりかえし作動させて複数回の指
紋入力を要求し、二回目、三回目等、複数回の指紋押捺
に対応して複数の指紋画像を順次指紋センサ１０より読
取る。このようにして入力された複数の指紋画像［ｔ’
Ｌ−Ｆｔ’ＬＨ！１２，１３，１４ｅｕＴｌ［ｉｌ化ｉ
Ｉ像記載装置ｉ１５に送られ、細線化画像記憶装置１５
は複数の押捺に対応した複数の細線化指紋画像を記憶す
る。さらに、Ｉｌ［Ｄ装置３６は特徴点抽出装置１６を
各指紋押捺に対応して駆動し、特徴点抽出装置１６は特
徴点を抽出すべき細線化画像を細線化画像記憶装置１５
に要求し、供給された細線化画像について特徴点の抽出
を行う、換言すれば、特徴点抽出装置１６は各指紋押捺
で読取られた指紋画像の各々について特徴点の抽出を行
う。

さらに制御装置３６は四隅検出装置２９をυ制御し、四
隅検出装Ｍ２９は各指紋押捺に対応して指紋画像が入力
される毎に二値化画像記憶装置に二輪化画像を要求し、
要求に応じて供給された二値化画像の各々について四隅
検出及び並進量・回転角の算出を行う。このようにして
算出された並進像及び回転角は並進回転記憶装置３０に
記憶される。換言すればかかる並進量及び回転角は各入
力指紋毎に求められ装置３０中に記憶される。第４図（
Ａ＞及び（Ｂ）はかかる四隅検出装置２９における各押
捺指紋画像の四隅Ａ＋　、Ｂ＋　、Ｃ＋　。

ＤｌあるいはＡｚ　、Ｂｚ　、Ｃ２、Ｄｚの検出及び並
進量△Ｘ＋、△Ｙ１あるいはΔＸ２．ΔＹ２゜回転角θ
！、θ２の検出の様子を示す図である。

図示の例では並進量及び回転角は例えば窓２１ａに対応
する指紋画像部分の一の隅Ｃ＋　、Ｃ２について計算さ
れるが、この計算はどの隅について行ってもまた全ての
隅について行ってその平均値を求めることにより行って
もよい。回転角θ１゜θ２は画像を画素に分割するマス
目を絶対座標系としてかかる絶対座標系を基準に測定す
ると便利である。

第５図（Ａ）及び（Ｂ）は１回目及び２回目の指紋押捺
において現われる特徴点の例を分岐点について示す。図
中、記号［β、１で示した点が分岐点であり、特に丸印
で囲んだ点「■」は１回目及び２回目の押捺に共通して
現われた分岐点である。

これらの分岐点を比較して共通に出現する分岐点を見出
すため、本発明による指紋登録装置は対応特徴点比較装
置１３１を有する。対応特徴点比較装置Ｆ３”Ｎ；ｔ！
１１［１３６ニＪ：Ｉ）ｆ＃ＪｗＪすｈＴ細線化画像記
憶ｉ冒１５より各入力画面について特徴点の座標を供給
されると共に並進回転記憶装置３０より並進量及び回転
角を供給されて特徴点の座標変換を行い、特徴点の補正
された座標を記憶する。

対応特徴点比較装置３１が一の入力画像について上記の
処理を完了すると制御装置３６は装置３１を再び作動さ
せ、２回目の指紋押捺に対応する第２の入力画像につい
て上記の処理がくりかえされるつこのようにして、対応
特徴点比較装置３１は各入力画像について特徴点の回転
及び並進に対して補正された座標を記憶し、次いで各座
標毎に特徴点の一致・不一致を検出する。

その結果、一致すると判定された座標の特徴点のみが辞
書出力装置１７へ供給され、装置１７では二値化画像記
憶装置１３より供給される二値化画像のうちかかる座標
に対応する所定部分が取出されキーボード等からなる本
人識別データ入力装置２３４へ入力された照合を受ける
人の名前や識別番号等の個人識別データと共に辞書出力
装置１７から辞書１８へ送られて登録される。

第２図（Ｃ）の装置の指紋照合時の動作は第１０図の装
置のものと実質的に同じであるので説明を省略する。

第６図は四隅検出装置２９の動作を説明するフローチャ
ートである。図面を参照するに、ステップ１〜ステツプ
４で第３図（Ａ）〜（Ｄ＞のｍＡ〜隅りを含む入力画像
部分が検索され、その座標が求められる。

ステップ５では第４図（Ａ）に示すように回転角θ１が
ベクトルＡＣの隅Ａの回りでの回転として算出される。

この計算は周知のベクトルの内積を求める方法により行
えばよい。

ステップ６〜８でも同様に回転角θ１が各隅Ｂ。

Ｃ２Ｄの回りで算出されステップ９ではその平均値〈θ
１〉が最終的な回転角として求められる。

さらにステップ１０ではｊｉ！ＩＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの座標
よりｇ２ｉａにより切出された画像部分の重心ないし中
心Ｇの座標（Ｘ＋　、Ｙ＋　）が求められ、ステップ１
１で任意に定義されたＧの基準点Ｇ０（図示せず）の座
標Ｘｏ　、　Ｙｏ　）に対する並進量（ΔＸ＋、ΔＹＩ
）が算出される。

ｖｌ装２９においては各入力画像毎に上記過程がくりか
えされ、同様に回転角〈θ２〉、くθ３〉・・・及び並
進量（△Ｘｚ、△Ｙ２）、（八Ｘｓ。

ΔＹ３）、・・・が求められる。

次に第２図（Ｃ（Ｃ）の対応特徴点比較装置２８の動作
を第７図のフローチャートを参照しながら説明する。

始めにステップ２０で四隅検出装置１２９により求めら
れた回転角及び並進ωが読込まれる。次いでステップ２
１で最初の入力画像が選択される。

ステップ２２及び２３でｍｓ化両画像記憶装置１５り各
特徴点の細線化画像が、また並進・回転記憶装置３０よ
り各特徴点の座標値がくりかえし読込まれる。この座標
値は例えば特徴点細線化画像の中心の位置である。

ステップ２３で全ての特徴点が読込まれたと判定される
と次にステップ２４で指紋センサ１０に入力された全指
紋画像について上記過程が実行されたか否かが判定され
る。判定結果が否であればステップ２５で次の入力画像
が選択され、ステップ２２〜２４の過程がくりかえされ
る。

ステップ２４で全入力画像について特徴点の細線化画像
及びその座ＩＩＡ値が全て入力されたと判定されると、
ステップ２６で特徴点のｉｌｌ線化画像に対しステップ
２０で入力された回転角にもとづいた回転補正が加えら
れる。さらに１．特徴点座標値に並進補正が加えられる
。その結果、各特徴点の補正された座標値のリストがス
テップ２７で形成・記憶される。これにより、異なる押
捺画面の特徴点は、あたかも、同一の押捺画面上に存在
するかのように変換された訳である。

次にステップ２８でリスト中の一の特徴点座標が選択さ
れる。ステップ２９では上記選択された座標を有する各
入力画像中の特徴点のｍ線化画像が相互に比較される。

ステップ３ｏではこのようにして比較した結果一致した
ａｍ化画像の数が求められる。さらに、上記一致した細
線化画像の数が所定の閾値を越えているか否かがステッ
プ３１で判定される。越えていればステップ３２でその
点の特徴点座標が並進量及び回転角と共に辞書出力装ｆ
ｆ１１７へ出力される。さらに、ステップ３２に続いて
ステップ３３でリスｔ・中の全特徴点座標について上記
過程が実行されたか否かが判定される。判定結果が否で
あればステップ３４で次の特徴点座標が選択されてステ
ップ２４〜３２がくりかえされる。またステップ３１の
判定が否である場合はステップ３３．３４の過程がステ
ップ３２を飛超して、換言すれば特徴点画像を辞書出力
装置１７に出力することなく実行される。ステップ３３
でリスト中の全特徴点座標が網羅されたことが判定され
ると対応特徴点比較装置３１の動作は終了する。

以上の説明において、辞書出力装置１７は第９図の辞書
出力装置と同様に二値化画像に記憶装置１３からの二値
化画像を切出して辞書１８に登録するが、切出しを対応
特徴点比較装置３１で出力される特徴点座標に対応する
画像部分に限定して行う点、四隅検出装置２９により求
められ装置３１を介して伝達された並進量及び回転角に
もとづいて特徴点画像に並進及び回転補正を加える点、
及びこのようにして補正された特徴点画像を辞書１８に
登録する点で相違している。

第８図は辞書出力装Ｗ１１７の動作を説明するフローチ
ャートである。

ステップ４０で対応特徴点比較装ｆｆ３１から特徴点座
標が、また並進量および回転角データが入力される。次
いで、ステップ４１で本人の個人識別データが入力され
る。さらにステップ４２で指紋画像が二値化画像記憶装
置１３より供給される。

ステップ４３で対応特徴点比較装置３１により選別され
た特徴点を含む入力指紋画像の一部がこの特徴点を中心
に含むように切出される。さらにステップ４４では切出
された入力指紋画像部分にステップ４０で供給された並
進量及び回転角にもとづく並進及び回転補正が加えられ
る。ステップ４５ではステップ４１で入力された本人の
個人識別データを加えて辞書に登録される登録画像デー
タが形成される。

その結果辞書１８中には第９図に示すような位置及び回
転を補正された特徴点画像がその宿主の個人ｌＥ別デー
タと共に登録される。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明による指紋照合装置によれば、登録
すべき指紋の入力が？！数回行われ、複数の入力画像の
うち所定のしきい値以上の数の指紋画像に共通して現れ
る特徴点の画像のみが辞書中に登録されるため、指紋の
登録を確実に行うことが可能であり、誤った特徴点が登
録されるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明装置の原理を示すブロック図、 第１図（Ｂ）は本発明装置に使われるシールを示す図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）は本発明・一実施例装置に使われ
るシールを指に装着した状態及び非装着状態を示す図、 第２図ＣＧ）は本発明一実施例装置のブロック図、 １Ｆ’１３図（Ａ）　〜（Ｄ）Ｇ；２１２図（Ａ）、（
Ｂ）に示したシールを使った四隅検出を説明図、第４図
（Ａ＞、（Ｂ）は押捺指紋の回転を説明する図、 第５図（Ａ）、（Ｂ）は複数の画面を通じて現れる特徴
点の検出を説明する図、 第６図は第２図（Ｃ）装置中の四隅検出装置の動作を説
明するフローチャート、 第７図は第２図（Ｃ）装置中の対応特徴点比較装置の動
作を説明する７０−チャート、第８ｖ！Ｊは第２図（Ｃ
）装置中の辞書出力装置の動作を説明するフローチャー
ト、 第９図は辞書中の登録される特徴点画像の例を示す図、 第１０図は従来の指紋登録装置の構成を示すブロック図
である。 第１ｗＪ〜第９図において、 １．２１はシール、 １ａ、２１ａはシール中の窓、 ２は指紋入力手段、 ３は特徴点抽出手段、 ４は回転並進検出手段、 ５は制御手段、 ６は対応特徴点検出及び画像登録手段、１０は指紋セン
サ、 １１は濃淡画像記憶装置、 １２は二値化装置、 １３は二値化画像記憶装置、 １４は画像細線化装置１． １５は細線化画像記憶装置、 １６は特徴抽出装置、 １７は辞書出力装置、 １８は辞書、 ２０は照合装置、 ２１ｂは糊、 ２９は四隅検出装置、 ３０は並進回転記憶装置、 ３１は対応特徴点記憶装置、 ３４は個人識別データ入力装置、 ３６は制御装置 本発明装置の原理ブロック図 本発明装置で使用するシールを示す図 第１図 を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力指紋画像中の特徴点のパターン及び座標を抽出して
   入力指紋画像を辞書に登録すると共に登録指紋画像を入
   力指紋画像と比較して指紋の照合を行う指紋照合装置に
   おいて、 登録すべき指紋の少なくとも一部を所定形状の窓（１ａ
   ）を介して露出するように指に貼られたシール（１）と
   、 該シールの窓より露出した指紋を入力され、指紋入力に
   対応した指紋画像を形成する指紋入力手段（２）と、 該指紋入力手段より指紋画像を供給されて特徴点のパタ
   ーン及び座標を求める特徴点抽出手段（３）と、 指紋入力手段より指紋画像を供給され、対応する指紋画
   像部分の輪郭に基づいて入力指紋画像の所定基準方位か
   らのずれ回転角及び所定基準位置からのずれ並進量を算
   出する回転及び並進検出手段（４）と、 該指紋入力手段を制御して一の登録指紋に対して複数の
   指紋入力を行つて複数の入力指紋画像を形成させる制御
   手段（５）と、 一の登録指紋に対応する複数の指紋入力画像を該回転角
   及びずれ並進量に基いて前記基準方位及び基準位置に対
   応するように回転及び並行移動させ、特徴点パターンの
   一致する度合いが所定しきい値以上であるような特徴点
   の画像を辞書中に登録する対応特徴点検出及び画像登録
   手段（６）とよりなることを特徴とする指紋照合装置。