JPH04324582A

JPH04324582A - ムービング・ウインドウ型指紋照合方式における歪み補正情報更新方式

Info

Publication number: JPH04324582A
Application number: JP3122233A
Authority: JP
Inventors: Taku Niizaki; 卓新崎; Seigo Igaki; 井垣　誠吾
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-04-24
Filing date: 1991-04-24
Publication date: 1992-11-13

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は指紋照合方式に係り、特
にムービング・ウインドウ型の指紋照合方式における歪
み補正情報更新方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばコンピュータ・ルームとか、銀行
の端末ルームのような重要施設への入出室を許可されて
いる個人か否かを識別するため、パスカード・システム
あるいはパスワード・システムがある。前者はカードを
忘れたときに問題があり、後者はパスワードを思い出せ
なかったとき問題がある。そのために個人識別の手段の
１つとして指紋照合システムがある。

【０００３】この指紋照合システムでは、あらかじめ個
人の指紋を、例えば図６（Ａ）に示す如く、画像として
取扱い、この画像にもとづき特徴抽出を行ない、照合す
る。したがって指紋を画像データに変換する入力手段と
、登録した画像データと入力された指紋画像データとを
照合する照合手段から構成されている。

【０００４】登録に際しては、図６（Ａ）に示す如き、
指紋隆線画像から、図６（Ｂ）に示す如く、位置合せ用
窓Ｗ０と、照合用窓Ｗ１〜Ｗ６を抽出し、この各窓Ｗ０
〜Ｗ６を指紋辞書に登録する。

【０００５】位置合せ用窓Ｗ０と、照合用窓Ｗ１〜Ｗ６
は、例えば分岐点や端点のような、指紋の特徴点を含む
指紋画像の部分を切り出して使用するものである。

【０００６】これらの窓の抽出は、最初に例えば位置合
せ用窓Ｗ０から行う。位置合せ用窓の抽出は次のように
して行う。すなわち図６（Ａ）に示す如き、指紋隆線画
像の中心部から、渦巻き状（右、左どちらでもよい）に
走査して最初に特徴点を抽出したとき、それを位置合せ
用窓Ｗ０とする。

【０００７】特徴点の抽出に際しては、多値入力画像を
２値化してこれを１ビット幅に細線化し、これを例えば
３×３のウインドウで走査して、端点、分岐点を検出す
る。このように特徴点を検出したのち、この点を中心に
、例えば１６×１６画素、３２×３２画素等のサイズの
窓をかけて図６（Ｂ）に示す如き、２値の幅広の画像の
位置合せ用窓Ｗ０とする。照合用窓Ｗ１〜Ｗ６の抽出も
同様にして行う。すなわち、位置合せ用窓Ｗ０を抽出後
、更に前記３×３のウインドウで渦巻状の走査を続ける
。そして特徴点を検出したとき、これを中心に上記の大
きなサイズの窓をかけて画像を切り出し２値の幅広画像
の照合用窓Ｗ１とする。このようにして順次Ｗ１，Ｗ２
を抽出し、所定の数（この場合は６個）の照合用窓を抽
出する。勿論図６（Ｂ）に示す如き、位置合せ用窓Ｗ０
と照合用窓Ｗ１〜Ｗ６の各画像データは、位置データと
ともに指紋辞書に個人情報として登録される。

【０００８】指紋の照合は、このようにして記憶された
多数の個人情報の指紋画像データのパターンマッチング
により行う。このとき指紋辞書内は１つの位置合せ用窓
Ｗ０と、その周辺の複数の照合用窓Ｗ１〜Ｗ６とに２分
される。

【０００９】図６（Ｃ）及び図７の照合動作説明用フロ
ーチャートにしたがって説明する。■最初に、照合時に
入力された指紋全体に対して位置合せ用窓Ｗ０とのパタ
ーンマッチングを行う。このとき、位置合せ用窓Ｗ０の
位置データにもとづき照合するが、パターンの一致度が
基準値まで達せず、位置合せ用窓の候補部分と判定でき
ないとき、この位置合せ用窓Ｗ０を渦巻き状に移動させ
、パターンマツチングを行う。このとき位置の移動量が
あらかじめ定められた規定内の移動範囲内のものについ
てはパターンマッチングを行うが、これでも一致度が得
られず、規定された移動範囲を超えて移動する場合には
、入力された指紋は登録者のものとは別の指紋と判断さ
れ、拒否される。

【００１０】■位置合せ用窓の移動量が規定範囲内で位
置合せ用窓Ｗ０　のパターンについて一致が得られたと
きその移動量だけ同方向に、各照合用窓Ｗ１〜Ｗ６を移
動する。

【００１１】■そして各照合用窓Ｗ１〜Ｗ６のパターン
についてマッチングを行う。このとき、例えば指紋中心
に近い、内側のものより順次照合する。この例ではＷ２
，Ｗ５，Ｗ６・・・の順で個別に照合する。この場合も
、照合用窓を位置合わせ用窓と同方向に前記移動量だけ
移動させた位置を中心として、例えば人間の皮膚の柔ら
かさによる歪みに対応させるため、あらかじめ規定され
た量だけ渦巻き状に二次元的に移動させてパターンマッ
チングを行う。

【００１２】■このようにして先ずＷ２について一致し
たとき、６個中１個しか合格していないので、合格数が
例えば、４個のとき確認できたものと判定するような場
合、この確認判定の閾値に達していない。それ故、次の
Ｗ２について照合処理を行う。このようにして合格の照
合窓数が閾値に達したとき本人確認と判定する。しかし
閾値に達しないまま全体の照合用窓に対して照合処理が
終了したとき、入力された指紋は登録者のものと別指紋
と判断され、拒否される。

【００１３】図６（Ｃ）は、照合画像と辞書画像つまり
位置合せ用窓のパターン、照合用窓のパターンのマッチ
ング状態を示すものである。なお図６（Ｃ）では図示簡
略化のため、Ｗ０〜Ｗ６を数字のみで表現した。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ムービング・ウインドウ法による照合方式では、歪みに
対応させるため、照合用窓を若干量だけ二次元的に走査
させたとき、登録時の指紋と照合時の指紋の間で、指の
柔らかさによる変形の度合が異なる場合には、照合に長
時間かかること、周囲に存在する疑似的な特徴点と照合
すること等の問題が生じる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記問題を解決するため
、本発明では、図１（Ａ）に示す如く、指紋画像入力部
１と、指紋辞書部２と、指紋照合部３と、照合回数記録
部４と、補正量記録部５と、位置更新部６を設ける。

【００１６】指紋画像入力部１は、登録者の指紋辞書を
作成するとき、登録者の指紋より、図６（Ｂ）に示す如
き、指紋辞書画像位置合せ用窓Ｗ０、照合用窓Ｗ１〜Ｗ
６を作成してこれを指紋辞書部２に登録したり、照合時
には被確認者の指紋を入力してこれを指紋照合部３に送
出したり、指紋辞書２より指紋辞書画像を順次読み出し
指紋照合部３に送出するものである。

【００１７】

【作用】図１（Ｂ）により図１（Ａ）の動作を照合時に
ついて説明する。なお指紋辞書部２には、多数の登録者
の指紋辞書画像がすでに登録されているものとする。

【００１８】■照合時に、確認を求める者（以下被確認
者という）の指紋画像が指紋画像入力部１に入力される
。指紋画像入力部１はこれを指紋照合部３に送出し、次
に指紋辞書部２から指紋辞書画像を順次読み出し指紋照
合部３に送出する。指紋照合部３はこれによりまず位置
合せ用窓を前記の如く渦巻き状に移動して一致を求め、
一致の得られたものについてさらに照合用窓にもとづき
照合を行う。すなわちムービング・ウインドウ法による
照合を行う。

【００１９】■このとき、その指紋辞書画像により一致
が得られず、本人確認ができない場合、その指紋辞書画
像に対する処理は終了し、次の指紋辞書画像を指紋辞書
部２より読出して次の照合を行う。

【００２０】■本人確認ができたとき、位置合せ用窓と
、照合用窓のうち一致したものについて、それぞれ位置
合せ時及び照合時における位置の差を求める。すなわち
、それぞれについて位置の照合前と照合後の差を求める
。そしてこれを補正量記録部５に記憶する。

【００２１】■このとき、照合がこの一致の得られた指
紋辞書画像に対して通算して１回目の照合、すなわち最
初に一致した照合であれば、この照合回数を照合回数記
録部４が数値１をこの指紋辞書画像に付記し、終了する
。

【００２２】■この場合、前記位置の差は、補正量記録
部５から位置更新部６に送出されるので、位置更新部６
は前記数値１及びこの位置の差の情報を指紋辞書部２の
この指紋辞書画像に付記する。しかし、前記■における
照合一致が２回目であれば、照合回数記録部４が数値１
を数値２にカウント・アップしてこれを位置更新部６に
出力し、また補正量記録部５は前回の位置の差の情報と
、今回の位置の差の情報とを位置更新部６に出力する。これにより位置更新部６は、前回の位置の差の情報と今
回の位置の差の情報の平均値を求めてその位置の履歴を
更新し、また指紋辞書２の各窓の位置をこの平均値にも
とづき修正し、この回数も記入する。

【００２３】本発明によれば、３回目以降の照合は、こ
の位置関係が修正されたものにもとづき行われるので、
一致が早く得られることになる。しかも３回目以降も位
置の修正を行うので、過去の平均移動量を記録し、標準
的な基準補正量とすることができる。

【００２４】したがって照合した際の指紋辞書の変形の
履歴を記録して、最終的には各人の癖、指の状態による
平均的な変形量を指紋辞書に加えることができるので、
照合率の向上、照合の高速化を図ることができる。

【００２５】

【実施例】本発明の第一実施例を図２にもとづき説明す
る。図２において、図１と同一記号は同一部分を示し、
７はキーボードの如きデータ入力部、２１は指紋辞書登
録部、２２は指紋辞書記憶部である。指紋画像入力部１
は、登録するときの指紋が入力されたり照合するときの
指紋が入力されるものである。そして登録時には、図６
（Ｂ）に示す如き、指紋辞書画像を作成する。このため
、図６（Ａ）に示す如き、入力された指紋隆線画像を１
ビットに細線化し、従来の場合と同様に、例えば３×３
のマスクにより中心部より渦巻状に走査して特徴点を抽
出し、これにもとづき例えば１６×１６または３２×３
２のマスクにより位置合せ用窓Ｗ０　の画像を切り出す
。

【００２６】次いで同様に走査して特徴点を抽出してこ
れにもとづき照合用窓Ｗ２，Ｗ５・・・の画像を切り出
し、所定の数（この例では６個）のものを得る。そして
これらの位置合せ用窓Ｗ０と照合用窓Ｗ１〜Ｗ６の各画
像を指紋辞書登録部２１に登録する。このとき、指紋に
先立ち、データ入力部７より入力された登録者の氏名、
職員番号、所属等のデータ（以下氏名データという）と
ともに保持される。

【００２７】指紋辞書部２は指紋辞書登録部２１と指紋
辞書記憶部２２により構成されている。指紋辞書登録部
２１は位置合せ用窓及び照合用窓の各画像がその登録者
の氏名データとともに登録されている。そして指紋辞書
記憶部２２には前記位置合せ用窓及び照合用窓の位置、
平均移動量、照合回数等が記入されている。

【００２８】指紋照合部３は指紋照合を行うものであっ
て位置合せ用窓画像により位置合せを行ったり、照合用
窓画像により位置合せ後の照合を行うものである。

【００２９】照合回数記憶部４は、指紋照合部３におい
て被確認者の指紋と指紋辞書登録部２１に登録された位
置合せ用窓、照合用窓の各画像との一致が得られたとき
、その照合回数を＋１するものである。

【００３０】補正記憶部５は、指紋照合で一致が得られ
たとき、位置合せ用窓画像の移動量、各照合用窓画像の
移動量を記憶するものである。

【００３１】位置更新部６は、前回までの補正量と、今
回の補正量にもとづき新しく相対位置の差の平均値であ
る平均補正量を演算し、これを指紋辞書記憶部２２に記
入するものである。

【００３２】図２の動作は、前記図１（Ｂ）と同じであ
るので、説明簡略化のため省略する。

【００３３】本発明の第二実施例を図３にもとづき説明
する。図３（Ａ）は本発明の第二実施例構成図であり、
図３（Ｂ）はその動作説明図である。

【００３４】図３（Ａ）において、第２図と同一記号は
同一部分を示し、７は補正量履歴重み付演算部である。

【００３５】補正量履歴重み付演算部７は、指紋照合が
初めのうちは指の置き方に不均一のため補正量が大きい
ものの、ある程度回数を重ねたときは指の置き方が均一
化する傾向のあることにもとづき、補正量も最新のもの
に重みづけを行うものであり、例えば２０回一致がとれ
たものについては、最新の補正量に例えば３倍とか５倍
というような適当な重み付けをして位置更新部６に出力
し、補正量を求めるものである。したがって、照合回数
が規定値に達したか否かの判断を行い、必要なものにつ
いては重み付けを行う。

【００３６】図３（Ａ）の動作を図３（Ｂ）に示すフロ
ーチャートにしたがって説明する。図３（Ｂ）において
■〜■については、前記図１（Ｂ）と同様であるので、
説明簡略化のため、これを省略する。

【００３７】■照合通算が２回目以上の場合であらかじ
め定められた規定回数Ｔに達しないとき、補正量履歴重
付演算部７は何も重み付けを行わず、照合回数記憶部４
から伝達された新しい照合回数を位置更新部６に送出し
、また補正量記録部５から伝達されたそれまでの補正量
の平均値と、今回の補正量とを位置更新部６に送出する
。

【００３８】しかし、補正量履歴重付演算部７は、照合
回数記憶部４から伝達された照合回数Ｅが規定回数Ｔ以
上の場合、重み付け処理を行う。すなわちそれまでの補
正量の平均値Ｍと照合回数（Ｅ−１）及び、今回の補正
量Ｍ０と重み値Ｗを位置更新部６に送出する。これによ
り位置更新部６は次式の計算を行う。｛Ｍ（Ｅ−１）＋Ｍ０Ｗ｝÷Ｅ

【００３９】■そしてこの重み付けにより得られた平均
値を新しい補正量Ｍ０として指紋辞書記憶部２２に記憶
し、次の照合に備える。そして次回以降一致が得られた
ときも、これまた同様に重み付けを行う。

【００４０】このように、本発明の第二実施例によれば
、指紋照合になれたときの補正量に重み付けするので、
照合速度を向上することができる。なお、回数の代りに
平均値をとる期間を限定することもできる。

【００４１】本発明の第三実施例を図４にもとづき説明
する。図４（Ａ）は本発明の第三実施例構成図であり、
図４（Ｂ）はその動作説明図である。

【００４２】図４（Ａ）において他図と同一記号は同一
部分を示し、９は補正量履歴記憶部、１０は標準偏差演
算記録部、１１は窓画像使用順位並替部、１２は制御部
である。

【００４３】補正量履歴記憶部９は位置合せ用窓画像及
び照合用窓画像の距離の補正量の履歴を記憶するもので
ある。

【００４４】標準偏差演算記録部１０は、各照合用窓画
像の照合時における移動量より各照合用窓画像の移動量
の標準偏差を算出し、これらを記録して窓画像使用順位
並替部１０に送出するものである。

【００４５】窓画像使用順位並替部１１は、これら伝達
された各照合用窓画像の位置の移動量の標準偏差により
、その小さいものから照合を行うことが可能なように、
指紋辞書登録部２１及び指紋辞書記憶における照合用窓
画像の照合順位を入れかえる処理を行うものである。

【００４６】制御部１２は、図４（Ａ）の各部の動作を
総合的に制御するものである。図４（Ａ）の動作を図４
（Ｂ）に示すフローチャートにしたがって説明する。図
４（Ｂ）において、■〜■については前記図１（Ｂ）と
同様であるので、説明簡略化のため、これを省略する。

【００４７】■第１回目の照合一致のときの位置合せ用
窓画像及び照合用窓画像の位置の移動量情報を補正量履
歴記憶部９に保持する。第２回目の照合一致のとき、こ
れまた同様に２回目の位置合せ用窓画像及び照合用窓画
像の位置の移動量情報を保持する。３回目以降も同様に
保持する。

【００４８】■制御部１２は、照合一致が２回目以降の
場合であるとき、標準偏差演算記録部１０に対して、位
置合せ用窓画像については、その移動量の平均値を演算
させ、また各照合用窓画像については各々の移動量の平
均値と、この平均値に対する標準偏差演算を行わせ、各
照合用窓に対する標準偏差を記録する。

【００４９】■これらの平均値は窓画像使用順位並替部
１１に伝達され、指紋辞書記憶部２２に記入される。ま
た各照合用窓の標準偏差は窓画像使用順位並替部１１に
伝達され、ここで標準偏差の小さい順番に並べ換えられ
る。そしてこの並べ換えられた小さい順に照合用窓画像
の照合を行うように、指紋辞書登録部２１と、指紋辞書
記憶部２２の登録順位を変更する。

【００５０】この図４の実施例によれば、標準偏差の小
さいものより照合することになるので、本人確認をする
場合に必要な所要の照合用窓数に速やかに到達すること
ができる。なお、図４の例でも平均値を求めるとき、規
定回数に到達、あるいは所定期間経過後に、最新のデー
タに対して重み付けすることができるので、この場合標
準偏差にも重み付けを取込れたものとなる。

【００５１】本発明の第四実施例を図５にもとづき説明
する。図５（Ａ）は本発明の第四実施例構成図であり、
図５（Ｂ）はその動作説明図である。

【００５２】図５（Ａ）において図４（Ａ）と同一記号
は同一部分を示し、１３は各窓移動量上限設定部である
。

【００５３】各窓移動部上限設定部１３は、一致した照
合回数が特定回数以上を記録した後は、標準偏差を照合
用窓の最大移動量として設定するものである。

【００５４】図５（Ａ）の動作を図５（Ｂ）に示すフロ
ーチャートにしたがって説明する。図５（Ｂ）において
■〜■については前記図１（Ｂ）と同様であるので、説
明簡略化のため、これを省略する。

【００５５】■補正量履歴記憶部９は、第１回目の照合
一致のときの位置合せ用窓画像及び照合用窓画像の位置
移動量情報を保持する。第２回目以降の照合一致のとき
、これまた同様にこれらの位置移動量情報を保持する。

【００５６】■制御部１２は照合一致が２回目以降の場
合のとき、標準偏差演算記録部１０に対して、位置合せ
用窓画像についてはその移動量の平均値を演算させ、ま
た照合用窓画像については各々の移動量の平均値と、こ
の平均値に対する標準偏差演算を行わせる。

【００５７】■これらの平均値は、各窓移動量上限設定
部１３に伝達され、指紋辞書記憶部１２に記入される。そして次回の指紋照合制御のときの各窓の位置の移動に
使用される。制御部１２は、照合一致回数があらかじめ
定められた規定値に達したとき、照合用窓画像について
は前記平均値の外に標準偏差も指紋辞書記憶部２２に記
憶する。そして指紋照合部３に対して、照合用窓画像に
ついての移動量の上限値をそれぞれの照合用窓画像につ
いての標準偏差内に抑制させる。

【００５８】したがって、辞書登録者が照合を行う場合
、規定回数を経過していれば照合用窓画像の位置ずれは
、通常ごくわずかの範囲内になるので、標準偏差で移動
範囲を抑制しても悪影響を与えることはほとんどなく、
周囲に存在する擬似的な特徴点照合を防止し、走査量が
減少するため照合速度の高速化をもたらす。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば過去の照合において得ら
れたデータにもとづき窓画像の位置補正を行うので、最
終的には各人の癖、指の状態による平均的な指の変形量
、等を指紋辞書に加えることができ、誤照合の起る確率
を削減し、照合率を向上し、照合の高速化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図を示す。

【図２】本発明の第一実施例を示す。

【図３】本発明の第二実施例を示す。

【図４】本発明の第三実施例を示す。

【図５】本発明の第四実施例を示す。

【図６】（Ａ）は指紋隆線画像、（Ｂ）は指紋辞書画像
、（Ｃ）はマッチング状態を示す。

【図７】従来の照合動作説明図である。

【符号の説明】

１　　指紋画像入力部２　　指紋辞書部３　　指紋照合部４　　照合回数記録部５　　補正量記録部６　　位置更新部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　指紋辞書（２）と、指紋照合手段（３
）を具備し、パターンマッチングを行うムービング・ウ
インドウ型の指紋照合方式において、照合回数を記録す
る照合回数記録手段（４）と、位置ずれ量を保持する補
正量記録手段（５）と、演算手段（６）を具備し、補正
量記録手段（５）から伝達された位置ずれ量と、照合回
数記録手段（４）から伝達された照合回数にもとづき演
算手段（６）で補正量の平均値を演算し、これにもとづ
き指紋照合を行うようにしたことを特徴とするムービン
グ・ウインドウ型指紋照合方式における歪み補正情報更
新方式。
【請求項２】　　補正量履歴重み付演算手段（７）を設
け、最新の補正量に対して重み付けして補正量の平均値
を演算することを特徴とする請求項１記載のムービング
・ウインドウ型指紋照合方式における歪み補正情報更新
方式。
【請求項３】　　標準偏差を演算する演算手段（１０）
と、標準偏差の小さい順に各照合用窓の使用順を並べる
換える並替手段（１１）を設け、各照合窓の補正量の標
準偏差を求め、標準偏差の小さい照合用窓から順に照合
するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２
記載のムービング・ウインドウ型指紋照合方式における
歪み補正情報更新方式。
【請求項４】　　各窓移動量上限設定手段（１３）を設
け、各照合用窓の補正量の標準偏差をその走査移動量の
上限と設定することを特徴とする請求項３記載のムービ
ング・ウインドウ型指紋照合方式における歪み補正情報
更新方式。