JPH03260778A

JPH03260778A - 指紋パターン照合方式

Info

Publication number: JPH03260778A
Application number: JP2059179A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yamashiroya; 山代屋　篤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1991-11-20
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JP2551191B2

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〕本発明は指紋パターン照合方式に関し、特に指紋読み取
り装置および指紋照合処理装置における指紋パターン照
合方式に関する。

〔従来の技術〕

従来の指紋パターン照合方式は、探索指紋パターンおよ
びこれに比較するファイル指紋パターンについて、フー
ド化された各パターンの特徴を、探索指紋パターンの特
徴点番号およびファイル指紋パターンの特徴点番号のそ
れぞれに対して記憶している。そして各パターンの特徴
を示すデータには、特徴点番号Ｎ、特徴点種別Ｑ、特徴
点の座標（Ｘ、Ｙ）、方向り、集密ｔｃおよびその特徴
点を中心に４分割された各象限における最近傍にある他
の特徴点番号ＭＯからＭ３、その特徴点と各象限の最近
傍の他の特徴点との間に介在する隆線数ＲＤからＲ３等
がある。

また、従来の指紋パターン照合方式の特徴として、親、
子及び孫特徴点の使用が挙げられる。すなわち、一つの
基準となる特徴点を親特徴点として、この特徴点を中心
に４分割された各象限における親特徴点に対する最近傍
点を子特徴点とし、この子特徴点を中心に４分割された
各象限おける子特徴点に対する最近傍点を孫特徴点とし
ている。

そして、これらの親、子、孫特徴点の集合を一つの照合
単位として考え、これらの照合単位により、探索指紋パ
ターンと、ファイル指紋パターンとを順次比較していく
。従って、探索指紋パターンとファイル指紋パターンと
のそれぞれに、特徴点がｎ個ある場合に、これらが親特
徴点となるので、親特徴点の照合は、ｎ２回繰り返さな
ければならず、子および孫特徴点の照合を含めると大変
な繰り返し計算となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の指紋パターン照合方式は、各特徴点のデ
ータ中にその特徴点の座標情報を持っており、これによ
り探索指紋パターンの特徴点の一つに対するファイル指
紋パターンの特徴点のすべてをサーチしなければならな
いとともに、親。

子、孫のそれぞれの特徴点を照合するために、サーチ回
数が非常に大きくなるという問題点を有している。

さらに、親、子、孫の特徴点を用いる従来の指紋パター
ン照合方式は、親から子または孫の間に存在する隆線の
数が親特徴点の情報となっており、子および孫の数と同
じだけあるために情報量が多くなってしまうとともに、
親から孫の間の隆線数が親から子および子から孫の間の
それぞれの隆線数から推測した値のために若干信頼性が
少を落ちるという問題点を有している。

これらのことより、従来の指紋パターン照合方式は、照
合精度がかなり高いけれども、繰り返し処理を行うため
に、非常に多くの時間がかかってしまうという欠点を有
している。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の指紋パターン照合方式は、鑑定されるべき探索
指紋パターンとこれに照合される少なくとも一つのあら
かじめ登録されたファイル指紋パターンとをそれぞれの
パターンの特徴点の情報によって比較照合する指紋パタ
ーン照合方式において、パターンの特徴点の位置を該特
徴点が属する指紋の中心点を原点とする極座標により表
示する手段と、指紋の中心点を原点として予め等間隔に
定めた放射線および予め定めた幾つかの半径による同心
円によりブロック分割した各セルに対して一対一で対応
する記憶領域を作成する手段、前記記憶領域のそれぞれ
に対応する前記セル内にある特徴点の情報を記憶する手
段、一つの前記セル内に二つ以上の特徴点が含まれる場
合に対応する前記記憶領域に前記セル中に含まれる特徴
点の数を記憶する手段と、前記セルに対応する前記記憶
領域を前記探索指紋パターンおよび前記ファイル指紋パ
ターンのそれぞれに用意してそれぞれ同じ座標上にある
前記セルに対応する前記記憶領域の内容を演算回路によ
って各々比較演算を行う手段と、前記比較演算の結果に
より前記探索指紋パターンおよび前記ファイル指紋パタ
ーンの指紋の照合結果を判定する手段と、一回の命令で
最小１前記セル分単位で回転移動の座標変換を行う手段
と、粗照合を行うために座標上隣り合う予め定めた数の
前記セルに対応する記憶領域を論理合成して一つの大き
な拡大セルにして扱う手段とを有して構成されている。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は指紋パターンの一例を示す指紋説明図である。

また、第２図は第１図の指紋パターンに対する極座標の
一例を示す座標構成図である。第２図の座標の原点（中
心点）は、第１図の指紋パターンの中心点または中心点
が不明の場合には中心軸上の適当な位置に対応させてい
る。そして、第２図の座標で放射線θｉ−θｉ−１と同
心円ｒｊ−ｒｊ−１とに囲まれている部分をセルとして
いる。なお、放射線の数、角度、同心円の直径。

数などはパラメータとしてあらかじめ最初に決められて
いる。

第３図は第２図のセルの番号の一例を示すセル番号説明
図である。セルの番号づけは、第３図に示すように、中
心部分から外側部分へ時計回りの順序に付けている。

第４図は第２図の極座標表示における特徴点座標の例を
示す特徴点座標説明図である。また、第５図は第４図の
特徴点と第３図のセルとの配置関係ｉ−例を示す配置関
係説明図である。第４図および第５図に示すように、特
徴点Ａ、Ｂ、Ｃは、第４図のように、極座標表示によっ
てあられされ、この特徴点Ａ、Ｂ、Ｃが、第５図で、ど
のセルに含まれているかを調べている。すなわち、まず
特徴点の中心からの距離を調べ、特徴点が半径ｒｊとｒ
ｊ−１との間に含まれるときのｊの値を求める。第５図
に示す特徴点Ａのｊは２、特徴点Ｂのｊは３、特徴点Ｃ
のｊは２である、次に角度を調べ、特徴点が角度θにと
θに−１との間に含まれるときのｋの値を求める。第５
図に示す特徴点Ａのｋは２、特徴点Ｂのｋは２、特徴点
Ｃのｋは１である。これらの二つの数ｊ、ｋをすべての
特徴点について調査する。この結果、特徴点のすべてに
ｊとｋの値が割り当てられ、これによって（ｊ、ｋ）に
よって対応づけられるセルに特徴点の割り付けが可能と
なる。

第６図はｊ、にの値を割り付けた各テーブルの例を示す
情報構成図である。第６図（ａ）はセル番号とｊ、にと
の対応テーブル、第６図（ｂ）は中心からの距離ｒとｊ
との対応テーブル、第６図（ｃ）は角度θとｋとの対応
テーブルをそれぞれ示している。

そして、それぞれのセルの座標内にある特徴点の情報を
そのセルに対応する記憶領域の中に記憶させている。こ
れは一つの座標セルに対応している記憶領域であり、記
憶セルと呼ぶことにする。

第７図は一つのセルに対応する記憶セルの例を示す情報
構成図である。第７図（ａ）は対応する座標上のセル内
に特徴点が一つある場合の一例を示し、第７図（ｂ）は
二つ以上ある場合の一例を示しいる。第７図のＥは２ビ
ツトを有し、上位ビットが特徴点の有無を示し、ある場
合には「１」、無い場合には「０」であり、下位ビット
が特徴点の数を示し、１個以下の場合には［ＯＪ、、２
個以上の場合には「１」である。そして、この下位ビッ
トによって、以下の記憶セルの内容が変わり、「０」の
場合には第７図（ａ）の形態となり、ｒｌＪの場合には
第７図（ｂ）の形態となる。

第８図は第７図のＱおよびＭの例を示す情報構成図であ
る。第８図（ａ）に示すように、Ｑは２ビツトで特徴点
の種類を示している。一方、第７図（ｂ）のＣは特徴点
の数を示し、４ビツトで一つのセルに最大１５個までの
数を示すことができる。また、第９図は隆線の方向の求
め方の一例を示す説明図である。第７図（ａ）のＤは特
徴点における隆線の方向で有り、第９図に示すように、
中心点からの同心円の接線の時計回りの方向を基準とし
て反時計回りの角度θ（３６０度を２５６として示す）
を表現している。

また、第７図（ａ）のＶは隆線の曲率を示し、方向りに
対して、左曲を＋、右曲を−として、−７〜７の数値で
表現している。他方、第７図（ａ）のＲは最も近い他の
特徴点までの距離であり、０≦Ｒ≦５１１で表現してい
る。さらに、第７図（ａ）のＭは隆線の数であり、最も
近い他の特徴点との間に存在する隆線数を２ビツトで示
すもので、その内容は、第８図（ｂ）に示している。

第１０図はセル番号と記憶領域の内容との関係の一例を
示す情報構成図である。座標上のセルと記憶セルとの対
応が、第１０図により示されている。なお、特徴点が入
ってないセルは、すべてのビットが０になっている。

第１１図は探索側とファイル側との記憶セルの比較演算
の一例を示す比較演算説明図である。ま次に、照合の方
法について述べる。照合には第３段階までがある。まず
、第１段階では、Ｅのみ、つまり特徴点の座標位置のみ
の比較を行う。第１２図のＥの演算回路では、そのセル
の特徴点の有無と、もしある場合には、２個以上である
かどうかを比較している。Ｅの演算回路からの出力は、
２ビツトであり上位ビットで特徴の有無ｌ比較結果を示
している。なお、下位ビットは照合の第１段階では使用
していない。この照合を各セルのＥの演算回路で全セル
について行う。この結果から、セルが何箇所一致したか
、また指紋の中心部で多く一致したのか、外部で多く一
致したのかによって次の第２段階の照合を行うか、座標
変換を行うかを決定する。座標変換の場合には回転移動
等があるが、いづれの場合にも移動方向側にある隣接す
る記憶セルにデータを移すことにより座標変換を行う。

そして、再び第１段階の照合を行う。

次に、第２段階の照合では、ＱまたはＣの照合を行う。

この照合では、第１段階の照合が一致したセルのみを比
較の対象とする。第１段階の比較ではＥの上位ビットの
みを比較しているので、比較している二つのセル中の特
徴点の数が双方とも一つ以上の場合には一致したとみな
している。特にどちらかのセル中の特徴点の数が二つ以
上あるユ場合には、Ｅの演算出力の下位ピッ）　ｒｌＪ　となる
ので、この信号により第１２図のＮｏ、２の演算回路を
Ｃの演算を行う回路と決定する。

第１３図は第１２図の特徴点数の比較とその出力との一
例を示した特徴点数演算説明図である。

Ｃの演算は、特徴点の数の照合であり、その照合の出力
結果を第１３図に示している。そして、更にこの結果に
どの位置でのセルの照合結果であるかの情報を加える。

そして、指紋の中央部の照合結果を重く取るようにする
。

また、Ｅの演算回路の下位ビットが「０」つまり双方共
にセル中に特徴点が一つ以下の場合には、第１２図のＮ
ｏ、２の演算回路は、特徴点の種類Ｑの照合となる。こ
の場合には、出力は１ビツトで有り、一致している場合
には「１」、一致していない場合には「０」となる。

コレらの演算を各セルについてそれぞれ行い、結果を集
計して、あらかじめ決められた基準値と比較して、基準
値に達しているか否かによって第３段階の比較を行うか
、座標変換を行うかを決定する。座標変換は第１段階の
場合と同様で、座標変換が終了した後に、再び第１段階
の照合に戻る。

次に、第３段階の照合は探索側、ファイル側双方のセル
中の特徴点の数が一つの場合であり、Ｄ（方向）、■（
曲率）、Ｒ（最近傍特徴点迄の距離）２Ｍ（隆線数）の
比較照合を行う。

第１４図は第１２図の各パラメータおよびその比較演算
結果の表現方法の一例を示す各ノくラメータ演算説明図
である。４つのパラメータの照合をそれぞれ行うが、各
パラメータには重み付けを可能とし、どのパラメータを
重要と考えるかによって重みを設定する。各演算回路か
らの出力内容の一例を第１４図に示している。この出力
をそれぞれの重み付は回路に送り、その出力結果を集計
してスコアを算出する。

なお、最終段階から出された候補が二つ以上の場合があ
る。この場合にはスコアにより順位付ケの指紋パターン
照合方式では座標変換の計算をしなければならないけれ
ども、本実施例ではあらかじめ変換を行い易いように記
憶セルの接続を行っている。

第１５図は座標変換回路の一例を示すブロック図である
。また、第１６図は第１５図の一つの記憶セルに対する
回路の一例を示すブロック説明図である。第１６図に示
すように、入力としてはデータファイルや入出力装置か
らのデータを取り込むためのデータ入力（Ｄ　Ｉ　Ｎ）
、座標変換によって隣のセルよりシフトされデータを取
り込む為のシフト入力（ＳＩＮ）を持っている。出力は
データ出力（ＤＯＵＴ）を有し、これはシフト出力も兼
ねている。これらの入出力の制御は、データ入出力命令
（ＤＣ）、データシフト命令（ＤＳＦＴ）によって行っ
ている。

例えば、時計回りの回転移動が行われる場合には、まず
第１５図に示す双方向マルチプレクサの方向が決定され
、時計回りの回転移動より、Ａよりのデータを入力して
、Ｂにデータ出力を行うように接続される。次にデータ
シフト命令によりセル番号ｎのセルへＡからのデータが
入力され、同時に記憶されていたデータをＢに出力する
。これらの操作によリーセル分の回転移動が行われるこ
ととなる。

第１７図は４個のセルを合成した一つの拡大セルの一例
を示す座標構成図である。本実施例では、照合精度を粗
くするために、第１７図のような方法を取ることができ
る。すなわち、隣り合ったセルを４つ組み合わせて１つ
の拡大セルとして取扱う。このような方法をファイル側
に行うことによって、あたかも粗いセル構造になったよ
うに処理される。

第１８図は精度変更命令により拡大セルを形成する回路
の一例を示すブロック図である。第１８図の回路は、第
１１図の■の部分に組み込まれる。

この回路では、精度変更命令により、スイッチ回路が合
成回路側に切り換わる。合成回路では、４つの記憶セル
中に特徴点が無い場合には、拡大セルの記憶には「０」
を代入する。また、１個だけの場合には、存在していた
セルの情報がそのまま拡大セルの情報となる。他方、２
個以上の場合には、特徴点の数を記憶して残りのり、Ｖ
、Ｒ，Ｍには「０」を入力する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の指紋パターン照合方式は
、指紋パターン上の放射線と同心円線とで囲まれる部分
のセルに対応する記憶セルを用いることにより、周辺部
分へ行く程セルが大きくなるので、指紋パターンの周辺
部分に行く程目立つてくる歪みによる誤差を小さく出来
るとともに、すべての記憶セルを並列に演算することが
可能であるので、演算速度を著しく向上させることかで
きるという効果を有している。

また、本発明の指紋パターン照合方式は、探索指紋パタ
ーン及びファイル指紋パターイ共にその災中心点が判明している場合には、座標交換が極座標に有
利な回転変換のみでよいので、特に高速処理が可能であ
るという効果を有している。

この結果、本発明は、指紋パターンがはっきり

【図面の簡単な説明】

第１図は指紋パターンの一例を示す指紋説明図、第２図
は第１図指紋パターンに対する極座標の一例を示す座標
構成図、第３図は第２図のセルの番号の一例を示すセル
番号説明図、第４図は第２図の極座標表示における特徴
点座標の例を示す特徴点座標説明図、第５図は第４図の
特徴点と第３図のセルとの配置関係の一例を示す配置関
係説明図、第６図はｊ、にの値を割り付けた各テーブル
の例を示す情報構成図、第７図は一つのセルに対応する
記憶セルの例を示す情報構成図、第８図は第７図のＱお
よびＭの例を示す情報構成図、第９図は隆線の方向の求
め方の一例を示す説明図、第１０図はセル番号と記憶領
域の内容との関係の一例を示す情報構成図、第１１図は
探索側とファイル側との記憶セルの比較演算の一例を詳
しく表した比較演算説明図、第１３図は第１２図の特徴
点数の比較とその出力との一例を示した特徴点数演算説
明図、第１４図は第１２図の各パラメータおよびその比
較演算結果の表現方法の一例を示す各パラメータ演算説
明図、第１５図は座標変換回路の一例を示すブロック図
、第１６図は第１５図の一つの記憶セルに対する回路の
一例を示すブロック説明図、第１７図は４個のセルを合
成した一つの拡大セルの一例を示す座標構成図、第１８
図は精度変更命令により拡大セルを形成する回路の一例
を示すブロック図である。第１図第閉芽閃井関（のゼル（９うＹ〕、ムぴ交わ屯テーフ゛ル弄回（ｂ）イル内り詩作屹範ヤー２１ｋｔ上ｑ嬶心・茅閃Ｑ：２ｂＬ−１Ｎ；修擁参：　２Ｋｔ弄？図掃デ図芹１２図等３図茅／／図手続補正書（方式）事件の表示平成年特許願第５９１７９号発明の名称指絞パターン照合方式補正をする者事件との関係

Claims

【特許請求の範囲】

鑑定されるべき探索指紋パターンとこれに照合される少
なくとも一つのあらかじめ登録されたファイル指紋パタ
ーンとをそれぞれのパターンの特徴点の情報によって比
較照合する指紋パターン照合方式において、パターンの
特徴点の位置を該特徴点が属する指紋の中心点を原点と
する極座標により表示する手段と、指紋の中心点を原点
として予め等間隔に定めた放射線および予め定めた幾つ
かの半径による同心円によりブロック分割した各セルに
対して一対一で対応する記憶領域を作成する手段、前記
記憶領域のそれぞれに対応する前記セル内にある特徴点
の情報を記憶する手段、一つの前記セル内に二つ以上の
特徴点が含まれる場合に対応する前記記憶領域に前記セ
ル中に含まれる特徴点の数を記憶する手段と、前記セル
に対応する前記記憶領域を前記探索指紋パターンおよび
前記ファイル指紋パターンのそれぞれに用意してそれぞ
れ同じ座標上にある前記セルに対応する前記記憶領域の
内容を演算回路によって各々比較演算を行う手段と、前
記比較演算の結果により前記探索指紋パターンおよび前
記ファイル指紋パターンの指紋の照合結果を判定する手
段と、一回の命令で最小１前記セル分単位で回転移動の
座標変換を行う手段と、粗照合を行うために座標上隣り
合う予め定めた数の前記セルに対応する記憶領域を論理
合成して一つの大きな拡大セルにして扱う手段とを有す
ることを特徴とする指紋パターン照合方式。