JPH0498468A - 指紋照合装置における特徴点選別方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、テンプレートマツチングによる指紋照合装
置に関連し、殊にこの発明は、特徴点を含む画像をテン
プレートとして登録するに際して、本人認証用の指紋の
基準画像より複数の特徴点の候補を抽出して、各候補か
ら特徴点を選定するための特徴点選別方法に関する。

〈従来の技術〉 近年、重要機密地域への入退出を管理したり、建物や自
動車のドアの開閉動作を制御したりするのに、テンプレ
ートマツチングによる指紋照合装置を利用して本人の認
証を行う方式が検討されている。

この方式では、第１０図に示すように、指紋の隆線１が
途切れたり、分岐したりする点、すなわち隆線１の端点
２や分岐点３を特徴とする特定人（本人）の指紋より得
た基準画像よりその種の特徴点を多数抽出して、それら
特徴点を含む画像をテンプレートとして予め登録するも
のである。

第１１図は、特定人の指紋より得た基準画像４を示す。

図中、５〜７が特徴点であって、それら特徴点５〜７を
含む矩形状の小領域の画像がテンプレート８〜１０とし
て切り出された後、各テンプレート８〜１０がその位置
と共に予めメモリに登録されることになる。なお基準画
像４は２値画像であって、例えば前記隆線１の部分が黒
画素、その他の部分が白画素である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本人を同定するに必要な特徴点の数は、通常１０個程度
でよいとされているが、特徴点の抽出に際して、実際に
は数１０個の特徴点が検出される。このため検出された
多数個の特徴点の中から、望ましい特徴点を所望数だけ
選定する必要がある。とりわけ基準画像の入力時に、指
紋入力部に対する指の密着不良などがあると、画像中に
隆起線の切れやかすれが生じ、偽の特徴点（特に端点）
が発生する。また皮膚表面に傷が存在する場合も同様で
あって偽の特徴点が発生する。これら偽の特徴点は、指
紋の入力状態や入力時の周囲温度、さらには傷の治癒経
過に応じて変化するため、これら偽の特徴点を含む画像
をテンプレートとして登録すると、誤判定の要因となる
。

この発明は、上記問題に着目してなされたもので、偽の
特徴点の抽出を防止し、複数の特徴点の候補から望まし
い特徴点を選定できる指紋照合装置における特徴点選別
方法を提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 請求項１にかかる発明は、本人認証用の指紋の基準画像
より複数の特徴点の候補を抽出した後、各候補から特徴
点を選定して、それら特徴点を含む所定領域の各画像を
テンプレートとして予め登録する指紋照合装置において
、前記特徴点の各候補につき他の特徴点の候補との距離
を求め、その距離としきい値との比較結果に応じて特徴
点の候補を選別するものである。

また請求項２にかかる発明は、前記特徴点の各候補につ
き任意の直線との距離を求め、その距離としきい値との
比較結果に応じて特徴点の候補を選別するものである。

さらに請求項３にかかる発明は、前記特徴点の各候補を
含む所定領域の画像をテンプレートとして用いてその特
徴点の候補の周辺の画像とテンプレートマツチングを行
い、その一致度合に応じて特徴点の候補を選別するもの
である。

〈作用〉 隆線の切れやかすれに起因して発生する偽の特徴点は一
対の端点として現れる。これら特徴点は両者間の距離が
短いため、その距離をチエツクすることで偽の特徴点が
除去される。

また傷に起因して発生する偽の特徴点は、はぼ−直線上
に並ぶ端点として現れるため、特徴点群が直線に沿うか
否かを距離計算によりチエツクすることで偽の特徴点が
除去される。

さらに望ましい特徴点を含むテンプレートはその特徴点
以外の画像位置では一致度合が低いから、特徴点の候補
を含む所定領域の画像をテンプレートとして用い、その
特徴点の候補の周辺の画像とテンプレートマツチングを
行って、その一致度合が低いか否かをチエ、りすること
により望ましい特徴点ののが選別される。

〈実施例〉 第１図は、この発明が適用された指紋照合装置の全体構
成を示すもので、画像入力部１１と、画像処理部１２と
、全体を制御する制御部１３とで構成されている。

画像入力部１１は、指紋の画像を入力する部分であって
、第２図に示す如く、プリズム１４と光源１５と撮像部
１６とを含んでいる。前記プリズム１４は上面が指当て
面１７となっており、その指当て面１７上に指先を置い
て密着させる。光源１５はプリズム１４の他の面１８に
対向位置させて指当て面１７へ照明を施す。撮像部１６
はプリズム１４のさらに他の面１９に対向位置させて光
源１５による照明下で指当て面１７上の指先の指紋を撮
像する。

画像処理部１２は、特定人の指紋のパターン、すなわち
テンプレートを複数登録し、各テンプレートと入力画像
とを照合して、両者の一致度合から本人を同定し、その
結果を出力する。なお電源部２０は、光源１５．撮像部
１６１画像処理部１２へ電源を供給するためのものであ
る。

第１図に戻って、前記画像処理部１２は２値化部２１１
画像メモリ２２９画像切出部２３゜特徴点検出部２４．
テンプレート記憶部２５゜パターンマツチング部２６１
判定部２７．演算処理部２８などを構成として含んでい
る。

２値化部２１は画像入力部１１より入力された濃淡画像
を２値化し、画像メモリ２２はその２値画像を記憶する
。画像切出部２３は画像メモリ２２に記憶された画像よ
り所定の小領域の画像を切り出し、パターンマツチング
部２６やテンプレート記憶部２５へ出力する。特徴点検
出部２４はテンプレートの登録時に画像メモリ２２に記
憶された画像より多数の特徴点の候補を検出する。テン
プレート記憶部２５は特徴点を含む小領域の画像をテン
プレートとしてその位置とともに複数個記憶する。パタ
ーンマ・ノチング部２６は入力画像に対し各テンプレー
トを用いてテンプレートマツチングを行って、一致度合
を求める。判定部２７はその一致度合などに基づき本人
であるか否かの判定を行い、その判定結果を出力する。

演算処理部２８は特徴点検出部２４で検出された特徴点
の候補につき所定の演算を実行して特徴点の選別を行う
。

第３図〜第７図は、この特徴点選別方法の原理を説明す
るための２値画像３０〜３５である。

なお図中、斜線は黒画素であり、その他は白画素である
。

第３図に示す２値画像３０では、隆線３６に切れまたは
かすれが生じて、偽の特徴点ＰＩ。

Ｐ２が現れている。この偽の特徴点Ｐ、、Ｐ。

はいずれも端点てあって、特徴点Ｐ１．Ｐ２間の距離ｄ
は小さな値をとる。従って特徴点検出部２４にて検出さ
れた特徴点の候補間の距離がしきい値以下であって、し
かもそれら候補がいずれも端点てあれば、その候補は特
徴点として抽出しない。

第４図に示す２値画像３１では、複数の隆線３７〜４１
に傷に起因する一連の切断線４２が生じて、偽の特徴点
Ｐ、−Ｐ１．Ｑ、〜Ｑ、が現れている。この偽の特徴点
Ｐ、−Ｐ５．Ｑ、〜Ｑ、はいずれも端点であって、各特
徴点Ｐ、〜Ｐｓ、Ｑ＋−Ｑｓは直線４３．４４に沿い位
置することになる。従って特徴点検出部２４にて検出さ
れた特徴点の各候補と任意の直線との間の距離がしきい
値以下であってかつそのような候補の数がしきい値以上
であり、しかもそれら候補がいずれも端点てあれば、い
ずれの候補も特徴点として抽出しない。

第５図（１）に示す２値画像３２では、隆線４４の分岐
位置に分岐点より成る特徴点Ｐ、が現れ、さらにその近
傍の他の隆線４５の分岐位置に同様の分岐点より成る特
徴点Ｐ２が現れている。

もし前記特徴点Ｐ、を含む所定領域の小画像をテンプレ
ートとして登録した場合、テンプレートマツチングにお
いて、他の特徴点Ｐ２の部分で高い一致度合を示し、そ
の特徴点Ｐ２を真の特徴点Ｐ１であると混同する可能性
がある。

これに対して第５図（２）に示す２値画像３３では、隆
線４６の分岐位置に分岐点より成る特徴点Ｐが現れてい
るのみで、その近傍位置には同様の分岐点は存在しない
、もし前記特徴点Ｐを含む画像をテンプレートとして登
録すれば、テンプレートマツチングにおいて、誤った特
徴点と混同する可能性がない、従って第５図（１）にお
ける特徴点Ｐ１と第５図（２）における特徴点Ｐとを比
較すると、後者の特徴点Ｐの方が望ましい特徴点である
ということができる。

第６図（１）（２）に示す各２値画像３４．３５では、
隆線４７．４Ｂの各分岐位置に分岐点より成る特徴点Ｐ
、Ｑが現れている。第６図（１）の２値画像３４では、
隆線４７を挟む上下位置の各隆線４９．５０は直線であ
るが、第６図（２）の２値画像３５では、隆線４８を挟
む上下位置の各隆線５１．５２は歪み形状であって、前
記特徴点Ｑの位置を境に左右の部分では隆線１本分の幅
だけずれている。もし各特徴点Ｐ、Ｑを含む所定領域の
画像をテンプレートとして登録した場合、テンプレート
マツチングにおいて、隆線１本分ずれた位置では画像の
不一致領域は図中破線で示す範囲となる。この不一致の
範囲は、第６図（２）の２値西像３５より第６図（１）
の２値西像３４の方が大きいから、後者の特徴点Ｐの方
が望ましい特徴点であるということができる。

第７図は、望ましい特徴点の抽出を行うための具体的方
法を示している。

図中、Ｐは特徴点の候補であって、この候補が望ましけ
れば、この特徴点Ｐを中心とする矩形状の小領域５３が
テンプレートとして登録されることになる。この場合に
前記小頭域５３を囲む所定の周辺領域５４を設定し、前
記小領域５３を仮のテンプレートとして周辺領域５４を
順次移行させつつテンプレートマツチングを行い、一致
度合の高い画像が存在しないとき、その特徴点の候補Ｐ
を望ましい特徴点として抽出するものである。

第８図は、テンプレートの登録手順を示している。同図
のステップ１（図中「５Ｔｌｊで示す）では、画像入力
部１１は特定人の指紋より基準画像を生成して画像処理
部１２へ出力する。画像処理部１２では、ステップ２で
２値化部２１がこの基準画像を２値化し、その２　（ｆ
画像が画像メモリ２２に記憶される（ステップ３）。つ
ぎにステップ４では特徴点検出部２４が画像メモリ２２
に記憶された２値画像より多数個の特徴点の候補を検出
し、各特徴点の候補を含む所定領域の小画像と、その位
置と、特徴点の種別とをテンプレート記憶部２５に記憶
させる。つぎにステップ５で各特徴点の候補が隆線の切
れやかすれに起因して発生した偽の特徴点であるか否か
を判断して偽の特徴点の除去を行い、さらに続くステッ
プ６で各特徴点の候補が傷に起因して発生した偽の特徴
点であるか否かを判断して偽の特徴点の除去を行う。つ
いでステップ７では残りの特徴点の候補につきそれらが
望ましい特徴点であるか否かを第７図で示した方法で選
別した後、望ましい特徴点を決定してテンプレートの登
録を完了する（ステップ８）。

第９図（１）は、前記ステップ４における特徴点の候補
の検出手順の詳細を示している。

同図のステップ４−１では、画像メモリ２２゜に記憶さ
れた基準画像につき画像切出部２３が所定の小領域を切
り出す。つぎのステップ４２では特徴点検出部２４はそ
の小頭域に特徴点が存在するか否かを判別し、その判定
が“ＹＥＳ″であれば、ステップ４−３へ進み、その特
徴点の候補の位置と、その特徴点が端点か分岐点かの種
別と、その特徴点を含む小領域の画像とがテンプレート
記憶部２５に記憶される。このステップ４−３の処理が
完了するか、ステップ４２の判定が“Ｎｏ”となった場
合は、ステップ４−４へ進み、基準画像の全領域につき
同様の手順が実行されたか否かが判定される。

第９［ｆｆ１（２）は、前記ステップ５における偽の特
徴点の除去手順の詳細を示している。

同図のステップ５−１では、テンプレート記憶部２４に
記憶された特徴点の候補の中から端点のみに着目し、２
個の端点間の距離を演算処理部２８にて計算する。もし
その距離が所定のしきい値ＴＨＩ以下であれば、ステッ
プ５−２の判定が“ＹＥＳ″であり、ステップ５−３に
おいてその端点を隆線の切れやかすれに起因する偽の端
点であると判定し、その記憶データをテンプレート記憶
部２５より抹消する。ステップ５−３の処理が完了する
か、ステップ５−２の判定が“ＮＯ”となった場合は、
ステップ５−４へ進み、すべの端点につき同様の手順が
実行されたか否かが判定される。

第９図（３）は、前記ステップ６における偽の特徴点の
除去手順の詳細を示している。

同図のステップ６−１では、テンプレート記憶部２５に
記憶された特徴点の候補中から端点のみに着目し、２個
の端点を結ぶ直線を算出する。つぎのステップ６−２で
は他の端点とこの直線との距離を演算処理部２８にて計
算する。

つぎにステップ６−３ではその距離が一定値以下の端点
数を算出し、その算出値が所定のしきい値Ｔ）１２以上
か否かを判断する（ステップ６４）。もしその判定が“
ＹＥＳ”であれば、ステップ６−５においてそれらの各
端点を傷に起因する偽の端点であると判定し、その記憶
データをテンプレート記憶部２５より抹消する。ステッ
プ６−５の処理が完了するか、ステップ６−４の判定が
“ＮＯ”となった場合は、ステップ６−６へ進み、すべ
ての端点につき同様の手順が実行されたか否かが判定さ
れる。

第９図（４）は、前記ステップ７における特徴点の選別
処理の手順の詳細を示している。

同図のステップ７−１では、テンプレート記憶部２５に
記憶された各特徴点の候補につきその位置から直交方向
へ一定値Ｂ以上で一定値Ａ以下の領域を特徴点の候補の
周辺領域５４（第７図参照）として設定する。つぎのス
テップ７２では特徴点の候補を中心とする矩形状の小頭
域５３をテンプレートとして前記周辺領域５４を順次移
行させつつテンプレートマツチングを行い、一致度合の
最小値を記憶する（ステップ７−３）。同様の処理を全
ての特徴点の候補につき実行されると、ステップ７−４
の判定が“ＹＥＳ″となり、つぎのステップ７−５にお
いて、前記一致度合の最小値に従って特徴点の候補をラ
ンク分けした後、つぎのステップ８でこのランク以外の
パラメータを含めて特徴点を決定するものである。

〈発明の効果〉 この発明は上記の如く、特徴点の各候補につき他の特徴
点の候補との距離を求め、その距離としきい値との比較
結果に応じて特徴点の候補を選別するから、隆線の切れ
やかすれに起因して発生する偽の特徴点を除去できる。

また特徴点の各候補につき任意の直線との距離を求め、
その距離としきい値との比較結果に応じて特徴点の候補
を選別するから、傷に起因して発生する偽の特徴点も除
去できる。

さらに特徴点の各候補を含む所定領域の画像をテンプレ
ートとして用いてその特徴点の候補の周辺の画像とテン
プレートマツチングを行い、その一致度合に応じて特徴
点の候補を選別するから、誤判定が生しない望ましい特
徴点を選別できるなど、発明目的を達成した顕著な効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が適用された指紋照合装置の全体構成
を示すブロック図、第２図は画像入力部の構成を示すブ
ロック図、第３図〜第７図はこの発明の特徴点選別方法
の原理説明図、第８図および第９図はテンプレートの登
録手順を示すフローチャート、第１０図は指紋の隆線を
示す説明図、第１１図は基準画像からのテンプレートの
切出状況を示す説明図である。 １１・・・・画像入力部　　１２・・・・画像処理部２
４・・・・特徴点検出部 ２５・・・・テンプレート記憶部 ２８・・・・演算処理部 特許出願人　　オ　ム　ロ　ン　株　式　会　社第 図　四Δ幕人ｖ４ｐべ塙へ上舌１フ゛Ｄシフ０第 図　二クイ１ｅＦＪ／ｌ枦酬悸ケ、ぐ−Ｊｌ）ｌ念仏５
原瑠説明図 蟲像及廖静 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）本人認証用の指紋の基準画像より複数の特徴点の
   候補を抽出した後、各候補から特徴点を選定して、それ
   ら特徴点を含む所定領域の各画像をテンプレートとして
   予め登録する指紋照合装置において、 前記特徴点の各候補につき他の特徴点の候 補との距離を求め、その距離としきい値との比較結果に
   応じて特徴点の候補を選別することを特徴とする指紋照
   合装置における特徴点選別方法。
2. （２）本人認証用の指紋の基準画像より複数の特徴点の
   候補を抽出した後、各候補から特徴点を選定して、それ
   ら特徴点を含む所定領域の各画像をテンプレートとして
   予め登録する指紋照合装置において、 前記特徴点の各候補につき任意の直線との 距離を求め、その距離としきい値との比較結果に応じて
   特徴点の候補を選別することを特徴とする指紋照合装置
   における特徴点選別方法。
3. （３）本人認証用の指紋の基準画像より複数の特徴点の
   候補を抽出した後、各候補から特徴点を選定して、それ
   らの特徴点を含む所定領域の各画像をテンプレートとし
   て予め登録する指紋照合装置において、 前記特徴点の各候補を含む所定領域の各画 像をテンプレートとして用いてそれぞれの特徴点の候補
   の周辺の画像とテンプレートマッチングを行い、その一
   致度合に応じて特徴点の候補を選別することを特徴とす
   る指紋照合装置における特徴点選別方法。