JPH0282368A - 指紋像処理装置 - 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】 〔概要〕 指紋像処理装置、特に、指紋像において隣合う隆線同士
をつないでいる、いわゆる「橋」を除去する技術に関し
、 指紋像から「橋」を速やかに除去し、ひいては指紋登録
、指紋照合等の処理の効率化を図ることを目的とし、 指が押し当てられることに応答して該指の指紋像を検出
するセンサと、該検出された指紋像の濃淡画像情報を所
定の低位のしきい値と比較して二値化された画像に変換
する二値化回路と、該二値化された画像において指紋の
谷線部に対応する画素に対し細線化処理を行う回路と、
該細線化された画素のうち該谷線部の方向を特徴付ける
画素を抽出する特徴抽出回路と、該抽出された画素のう
ち直線状の谷線部の両端近傍の画素ムこ対応する１対の
端点を検出する回路と、該検出された１対の端点を結ふ
線分を該端点の一方から該線分の方向に所定数の画素幅
をもって延長する回路と、該延長によって該線分の先端
が他の谷線部の端点に当たった時、該線分の先端と前記
端点の一方とを結ぶ線分上の隆線部に対応する画素を除
去する回路とを具備し、該隆線部に対応する画素を除去
する際に対応する濃淡画像の画素を前記低位のしきい値
より低い値に変え、該隆線部により分断されていた部分
を谷線部として修復するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、指紋像処理装置Ｇこ関し、特に、指紋像にお
いて陳合う隆線同士をつないでいる、いわゆる「橋」を
除去する技術に関する。

〔従来の技術、および発明が解決しようとする課題〕

近年、情報システムが社会の中に導入されるに伴い、シ
ステムの安全性（セキュリティ）をいかに保つかという
点に世間の関心が集まっている。

情報システム利用の際に本人であること（アイデンティ
ティＨＩＤｅｎ　１４　ｔｙ）の確認の手段として、い
わゆるＩＤカードが用いられているが、このＩＤカード
については、紛失あるいは盗難のおそれがあり、また暗
証番号なども本人周辺の情報から容易に推察されるなど
の問題点が指摘されている。そこで、ＩＤカードに代わ
る本人確認の手段として、［万人不同Ｊ　・　「終生不
変」という特徴を有する指紋が最も有力な手段と考えら
れており、各所で指紋を用いた簡便な個人照合装置ある
いは指紋照合システムの開発が進められている。

とごろで、指紋は知られているように、隆線部と谷線部
が複雑に交錯し、個人毎に特有の紋様を有している。ご
の紋様の中には、隣合う隆線同士をつないでいる橋（例
えば、第３図（ａ）において線間隔の細かいハツチング
で示されるＢの部分）が存在する。指紋画像を処理する
場合、この橋の部分を画像データとして取り込むと、そ
のデータは、個人を識別すべき本来のデータとは異なる
データとなり得る可能性がある。つまり、場合によって
は別の個人を指示する特徴（疑似特徴点）を有するデー
タとなり得る不都合がある。従って、そのデータをメモ
リ内に予め格納されている指紋照合用データと比較する
と、当然不一致が生じるので、信頼性の高い個人照合あ
るいは個人識別という観点から、好ましくない。それ故
、指紋画像を処理する場合には、その「橋」の部分を指
紋像から除去するごとが必要となる。

従来知られている典型的な指紋照合システムにおいては
、指紋像の検出は光学的手段を用いて行われている。そ
の場合、指紋像は画像データとして取り扱われ、具体的
には、隆線部に対応する画像データは明るい画像データ
として、谷線部に対応する画像データは暗い画像データ
として、取り込まれる。従って、隆線部に対応する画像
データに関しては、汗腺等が見えるごとによりその画像
データもいっしょに取り込まれる。そのため、汗腺に起
因する濃度雑音の影響を受けて指紋像処理が複雑化し、
ひいては「橋」の部分を高速に且つ効率良く検出するこ
とができないという欠点がある。

また、指紋像を得る場合、通常は指紋センサに指を押し
当てて指紋を検出する手法が用いられるが、この場合、
指の押圧に起因して一般に、隆線部の像は比較的太く、
谷線部の像は比較的細くなる。センサによって検出され
た指紋画像は、二値化、細線化、特徴抽出等により処理
がなされるが、従来の処理方法においては指紋の隆線部
を細線化して橋を検出するようにしているため、隆線部
の像が太いことに起因してその細線化に時間がかかり、
しかも、その細線化像が複雑すぎてアルゴリズムが複雑
化し、それに応じて処理に要する時間も長くなるという
問題がある。つまり、単純な手法では対処し切れないと
いう欠点があった。

本発明は、上述した従来技術における課題に泥み創作さ
れたもので、指紋像において隣合う隆線同士をつないで
いる橋を速やかに除去し、ひいては指紋登録、指紋照合
等の処理の効率化を図ることができる指紋像処理装置を
提供することを目的としている。

［課題を解決するだめの手段〕 上述した従来技術における課題は、検出された指紋像を
低いしきい値で二値化し、該二値化された画像の中の谷
線部に対応する画素に対して細線化および特徴抽出を行
うことにより、解決される。

従って、本発明によれば、指が押し当てられることに応
答して該指の指紋像を検出するセンサと、該検出された
指紋像の濃淡画像情報を所定の低位のしきい値と比較し
て二値化された画像に変換する二値化回路と、該二値化
された画像において指紋の谷線部に対応する画素に対し
細線化処理を行う回路と、該細線化された画素のうぢ該
谷線部の方向を特徴付ける画素を抽出する特徴抽出回路
と、該抽出された画素のうぢ直線状の谷線部の両端近傍
の画素に対応する１対の端点を検出する回路と、該検出
された１対の端点を結ぶ線分を該端点の一方から該線分
の方向に所定数の画素幅をもって延長する回路と、該延
長によって該線分の先端が他の谷線部の端点に当たった
時、該線分の先端と前記端点の一方とを結ぶ線分上の隆
線部に対応する画素を除去する回路とを具備し、該隆線
部に対応する画素を除去する際に対応する濃淡画像の画
素を前記低位のしきい値より低い値に変え、該隆線部に
より分断されていた部分を谷線部として修復するように
したことを特徴とする指紋像処理装置が提供される。

〔作用〕

低いしきい値で二値化された画像に対して谷線部の細線
化を行い、該細線の一対の端点を用いて谷線部の特徴抽
出を行っている。従って、細線化が容易で、処理も早く
、従来形に見られたような隆線部上の汗腺の雑音に影響
されることな（橋を迅速に検出し、除去することができ
る。これは、指紋像処理の効率化に寄与するものである
。

また、指紋センサに指を押し当てて指紋像を得るように
しているので、検出される谷線部の像は比較的細くなり
、そのため、谷線部の細線化がより一層容易となり、指
紋像処理の高速化が助長される。

なお、本発明の他の構成上の特徴および作用の詳細につ
いては、添付図面を参照しつつ以下に記述される実施例
を用いて説明する。

〔実施例〕

第１図には本発明の一実施例としての指紋像処理装置の
構成がブロック的に示される。本装置は指紋照合システ
ムの一部を構成している。

■は指紋像入力装置（図示せず）に組み込まれている指
紋センサであつて、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の撮像素
子を有し、指紋の濃淡画像を検出してアナログ／ディジ
タル（Ａ／Ｄ）変換後、指紋像の濃淡画像情報をディジ
タル信号の形態で出力する機能を有している。２は指紋
センサ１から出力された濃淡画像情報を格納するための
濃淡画像メモリを示す。３は濃淡画像メモリ２に格納さ
れている指紋像の濃淡画像情報を所定の低位のしきい値
ｖｔｈ（第３図参照）と比較して二値化された画像に変
換する二値化回路、４は二値化回路３から出力された二
値化画像を格納するための二値化像メモリを示す。５は
二値化像メモリ４に格納されている二値化画像の中の、
指紋の谷線部に対応する画素に対して細線化処理を行う
細線化回路、６は細線化回路５から出力された、谷線部
の細線化画像を格納するだめの細線化像メモリを示す。

７は細線化像メモリ６に格納されている谷線部の細線化
画像の画素のうち該谷線部の方向を特徴付ける画素（特
徴点）を抽出する特徴抽出回路を示し、該抽出された画
素（特徴点）は細線化像メモリ６に格納される。８は端
点対検出回路であって、細線化像メモリ６を参照しなが
ら、抽出された画素（特徴点）のうち直線状の谷線部の
両端近傍の画素、つまり一対の端点を検出する機能を有
している。９は線分延長回路であって、細線化像メモリ
６を参照しながら、端点対検出回路８により検出された
１対の端点を結ふ線分を該端点の一方から該線分の方向
に所定数の画素（例えば３画素）幅をもって延長する機
能を有している。

１０は橋除去回路であって、濃淡画像メモリ２および二
値化像メモリ４を参照しながら、線分延長回路９の作用
に基づき該延長によって該線分の先端が他の谷線部の端
点に当たった時、該線分の先端と」二連の一対の端点の
一方とを結ぶ線分上の隆線部Ｂ（第５図参照）に対応す
る画素を除去し、同時に、対応する濃淡画像の画素を上
述した低位のしきい値ｖｔｈより低い値に変える機能を
有しＣいる。これによって、隆線部により分断されてい
た部分、ずなわぢ橋Ｂ、は谷線部として修復され、全体
的に修復された指紋の濃淡画像は濃淡画像メモリ２に格
納される。

さらに、１１は濃淡画像メモリ２に格納されＣいる修復
された濃淡画像を指紋像として登録するための登録回路
、１２はその登録された指紋像を参照用として記憶して
おくための辞書メモリ、１３は指紋センサ１で検出され
更にメモリ２を介して人力される指紋像を辞書メモ１月
２内の参照用の指紋像と照合するための照合回路を示す
。この照合結果に基づい゛Ｃ１個人の識別が行われるよ
うになっ゛（いる。

次に、第１図装置による指紋像処理について、第２図〜
第６図を参照しながらさらに詳細に説明する。

まず第２図のフローチャー１・を参照すると、ステップ
２１では指紋センサ１によって検出された指紋の濃淡画
像がディジタル信号の形態で濃淡画像メモリ２に格納さ
れる（指紋画像入力）。次のステップ２２では二値化回
路３によって二値化処理が行われ、さらにステップ２３
では細線化回路５によって谷線部の細線化が行われる。

二値化に際しては、谷線部の細線化処理を容易にするた
めに、しきい値ｖｔｈの値は低く選定される。例えば第
３図を参照すると、仮に、同図（ｂ）に破線で示される
ようにしきい値の値を高（選定すると、谷線部■の幅は
相対的に大きな値Ｗ２となるので、細線化に際しては処
理時間がかかり、好ましくない。これに対し本実施例で
は、しきい値ｖｔｈの値を低く選定しているので、谷線
部■の幅ＷＩは小さくなり、細線化処理は比較釣行ない
易くなる。

ステップ２４では特徴抽出回路７によって谷線部の方向
を特徴付ける画素（特徴点）の抽出が行われる（特徴抽
出）。抽出された特徴点の一部分は、例えば第４図にお
いて小さなＯ印で示される端点ｅ、〜ｅ７によって規定
される。ステップ２５では互いに近傍にある２つの端点
を結ぶ処理が行われる。これは具体的には、任意の端点
の近傍に他の端点が存在するかどうかの判定に基づき、
存在する場合に双方の端点を画像メモリ上で結ぶごとに
より、行われる。

次のステップ２６では、結ばれた２つの端点間の線分上
に隆線部の画素が存在する（ＹＩＥＳ）か否（Ｎｏ）か
の判定か行われ、判定がＮＯの場合にはステップ２７に
進み、判定がＹＥＳの場合にはステップ３１に飛ぶ。ス
テップ２６において隆線部の画素が存在する場合とは、
例えば第４図において端点ｅ１と端点ｅ３、ｅ４または
ｅ７とを結ぶ破線表示の線分の場合であり、一方、隆線
部の画素が存在しない場合とは、例えば端点ｅ、とｅ２
、または端点ｅ。

とｅ６を結ぶ実線表示の線分の場合である。

ステップ２７では、任意の２つの端点を結ぶ線分上に隆
線部の画素が存在しない時、端点対検出回路８によって
端点対検出が行われる。この端点対は、直線状の谷線部
の両端近傍の画素に対応する。

ステップ２８では線分延長回路９が、端点対検出処理に
基づき検出された１対の端点を結ぶ線分（第４図の例示
では端点ｅ、とｅ６を結ぶ線分）を該端点の一方ｅ５か
ら該線分の方向に所定数の画素幅をもって延長する。こ
のように、線分を延長する際に所定の幅をもたせる理由
は、線分の先端が他の谷線部の端点に当たる確率を高め
るためであり、言わば冗長性を付与するためである。線
分延長の様子は、破線表示の四角形と太い矢印で示され
る。

ステップ２９では、延長された線分の先端が例えば第５
図に示されるように他の谷線部の端点ｅ２に当たった（
ＹＥＳ）か否（Ｎｏ）かの判定が行われ、判定がＹＥＳ
の場合にはステップ３０に進み、判定がＮＯの場合には
ステップ３１に飛ぶ。ステップ２９において判定がＹＥ
Ｓということは、延長した線分の先端と１対の端点の一
方ｅ、とを結ぶ線分上に隆線部、すなわち「橋」が存在
することを意味する。なぜならば、本来、谷線は互いに
平行に流れており、延長された線分が真の隆線の上を飛
び越えて他の端点と結びつくことはないからである。従
って、ステップ３０では橋除去回路１０が、該隆線部に
対応する画素（第５図（ｂ）においてハツチングで示さ
れるＢの部分）を除去し、同時に、対応する濃淡画像の
画素を前述した低位のしきい値ｖｔｈより低い値に変え
る。これによって、隆線部により分断されていた部分、
ずなわぢ橋Ｂ、は谷線部として修復される。

ステップ３１Ｃはずべての端点について処理が終了した
（ＹｌｉＳ）か否（ＮＯ）かの判定が行われ、判定がＹ
ＥＳの場合にはステップ３２に進み、判定がＮＯの場合
にはステップ２５に戻る。ステップ３２では前述したよ
うに登録回路１１、辞書メモリ１２および照合回路１３
により指紋像の登録／照合が行われる。例えば登録処理
について説明すると、修復された濃淡画像は通常のしき
い値で二値化処理がなされ、更に細線化および特徴抽出
の処理が行われる。次いで、画面の中央部から分岐点と
端点が順に選び出され、その周囲の二値化像は、例えば
第６図において３１、Ｓ２で示されるように四角状に切
り出されて、辞書の中に書き込まれる。こうして、「橋
」に影響されない辞書登録が可能Ｇこなる。この処理が
終了するとフローはエンドとなる。

このように本実施例では、低いしきい値で二値化を行っ
た後、谷線部に対して細線化を行うようにしているので
、細線化が容易となり、その結果、汗腺等の濃度雑音に
影響されることなく迅速に橋を検出し、除去することが
できる。これは、指紋像処理の高速化、ひいては効率化
に寄与するものである。また、指紋センサに指を押し当
てて指紋像を得るようにしているので、前述したように
谷］　５ 線部の像は隆線部の像に比して細くなり、その結果、谷
線部の細線化がより一層容易となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、低いしきい値で二
値化された画像に対し′Ｃ谷線部の細線化および特徴抽
出を行っているので、従来形に見られたような隆線部上
の汗腺の雑音に影響されることなく、橋を迅速に検出お
よび除去し、指紋像処理の効率化を図ることができる。

また、指紋センサに指を押し当て°ζ指紋像を得るよう
にしているので、前述したように検出される谷線部の像
は細くなり、そのため、谷線部の細線化がより一層容易
となり、指紋像処理の高速化が助長される。また、谷線
部の端に近い所に細線化像の端点が容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての指紋像処理装置の構
成を示すブロック図、 第２図は第１図装置による指紋像処理を説明するだめの
フローチャート、 第３図（ａ）および（ｂ）は第２図における二値化およ
び細線化処理を説明するだめの図、第４図は第２図にお
ける特徴抽出〜線分延長処理を説明するだめの図、 第５図（ａ）および（ｂ）は第２図における橋除去処理
を説明するだめの図、 第６図は第２図における指紋登録処理を説明するための
図、 である。 （符号の説明） ■・・・指紋センサ、２・・・濃淡画像メ士り、３・・
・二値化回路、４・・・二値化像メモリ、５・・・細線
化回路、６・・・細線化像メモリ、７・・・特徴抽出回
路、８・・・端点対検出回路、９・・・線分延長回路、
１０・・・橋除去回路、１１・・・登録回路、１２・・
・辞書メモリ、１３・・・照合回路、Ｂ・・・橋、Ｒ・
・・隆線部、■・・・谷線部、ｅｌ〜ｅ、・・・端点。 ）バタ ン平面図 第２図１こあける特徴抽出〜線分延長処理を説明するた
めの図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 指が押し当てられることに応答して該指の指紋像を検出
   するセンサ（１）と、 該検出された指紋像の濃淡画像情報を所定の低位のしき
   い値（Ｖ＿ｔ＿ｈ）と比較して二値化された画像に変換
   する二値化回路（３）と、 該二値化された画像において指紋の谷線部に対応する画
   素に対し細線化処理を行う回路（５）と、該細線化され
   た画素のうち該谷線部の方向を特徴付ける画素を抽出す
   る特徴抽出回路（７）と、該抽出された画素のうち直線
   状の谷線部の両端近傍の画素に対応する１対の端点を検
   出する回路（８）と、 該検出された１対の端点を結ぶ線分を該端点の一方から
   該線分の方向に所定数の画素幅をもって延長する回路（
   ９）と、 該延長によって該線分の先端が他の谷線部の端点に当た
   った時、該線分の先端と前記端点の一方とを結ぶ線分上
   の隆線部に対応する画素を除去する回路（１０）とを具
   備し、 該隆線部に対応する画素を除去する際に対応する濃淡画
   像の画素を前記低位のしきい値より低い値に変え、該隆
   線部により分断されていた部分を谷線部として修復する
   ようにしたことを特徴とする指紋像処理装置。