JPH05108805A - 指紋照合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 指紋画像の品質に影響されることなく、照合
処理時間を短く、かつ的確に指紋照合を行うこと。 【構成】 ステップ１００では、登録指紋画像を登録画
像メモリへ、照合指紋画像を照合画像メモリへそれぞれ
入力、記憶させる。その後、ステップ１１０にて照合指
紋画像を多数のブロックに分割し、各ブロック毎に隆線
方向を算出して、照合隆線画像を形成する。この後、ス
テップ１２０にて各ブロックに連結するブロックの隆線
方向の情報に基づいて、弛緩法による隆線方向の補正を
行う。そして、ステップ１３０にて補正された照合隆線
画像と登録指紋画像に対応する登録隆線画像とを用いて
位置合わせを行い、ステップ１４０にてステップ１３０
の隆線画像による位置合わせ量に基づいて、照合指紋画
像と登録指紋画像とのパターンマッチングを行い、ステ
ップ１５０にて一致度を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は指紋照合装置に関するも
のであり、例えばキーレスエントリーシステム、入退室
管理システム等に用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、個人の認証を指紋照合により行う
装置としては、特開昭５６−２４６７５号公報に開示さ
れた指紋隆線のマニューシャ（隆線の端点、分岐点）に
よる指紋情報を用いて照合を行うものがある。

【０００３】ところが上記公報に開示された指紋照合装
置では、マニューシャの正確な抽出が前提条件であるた
めに、指紋隆線の切れや潰れ等が多数発生するような低
品質画像では、マニューシャが存在しない箇所にもマニ
ューシャが抽出（以下、疑似マニューシャという）され
てしまい、照合時に登録データとの対応がとれず、認識
率が著しく低下してしまうという問題がある。

【０００４】そこで低品質画像であっても比較的安定し
て照合を行うことができる指紋照合装置として、従来、
特開昭５８−１７６７８１号公報に開示されたテンプレ
ートパターンマッチングにより照合を行うもの、および
特開昭６２−２７２３７８号公報に開示された指紋隆線
の方向により照合を行うものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述した従来
装置のうち、特開昭５８−１７６７８１号公報に開示さ
れたテンプレートパターンマッチングによる照合装置で
は、照合画像および登録画像（一般に登録画像は指紋の
特徴的な部分のみを画像情報として記憶）の指紋パター
ンそのもので位置合わせを行うために、その位置合わせ
が極めて困難となり、画像の縦横移動以外に、画像の回
転移動まで考慮すると、照合処理時間が極めて長くなっ
てしまうという問題がある。

【０００６】さらに、特開昭６２−２７２３７８号公報
に開示された指紋隆線の方向による照合装置では、指紋
隆線の方向のみでは照合判定用情報としては情報量が少
ないものであるために、同様形状の指紋に対して誤認識
を発生させてしまうという問題がある。

【０００７】そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされ
たものであり、指紋画像の品質に影響されることなく、
照合処理時間を短く、かつ的確に指紋照合を行うことが
可能な指紋照合装置を提供することを目的とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのため本発明は、照合
しようとする照合指紋画像を入力し、予め登録された登
録指紋画像と前記照合指紋画像とにより照合判定を行っ
て、個人の認証を行う指紋照合装置において、入力した
前記照合指紋画像を複数の領域に分割し、前記照合指紋
画像の指紋の隆線の方向角を前記領域毎に各々算出し
て、照合隆線画像を形成する算出手段と、この算出手段
により各々算出された前記方向角を、周囲の領域内の方
向角に沿って補正する補正手段と、この補正手段により
補正された前記照合隆線画像の隆線の方向角、および前
記登録指紋画像に対応する登録隆線画像の隆線の方向角
に基づいて、前記照合隆線画像および前記登録隆線画像
の位置合わせを行う位置合わせ手段と、この位置合わせ
手段の隆線画像による位置合わせ情報を用いて、前記照
合指紋画像および前記登録指紋画像の整合性を判定する
判定手段と、を備えることを特徴とする指紋照合装置を
採用するものである。

【０００９】

【作用】上記構成により、補正手段は算出された隆線の
方向角を周囲の領域内の方向角に沿って補正しているの
で、算出手段による方向角の算出結果の一部が周囲の領
域に対して乱れた方向角となっていたとしても、この補
正手段によって周囲の方向角に沿った方向角に補正して
正確な隆線の方向角を画像全体にわたって得ることがで
きる。また、位置合わせ手段は、隆線の方向角に基づい
て位置合わせを行い、その後、判定手段は、隆線画像に
よる位置合わせ情報を用いて、照合指紋画像および登録
指紋画像の整合性を判定している。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説
明する。図１は本発明の一実施例を有する１対１照合シ
ステム（照合しようとする指紋画像を入力する時に、Ｉ
Ｄコード等を入力して予め登録指紋画像を設定し、１つ
の入力画像に対する、設定された１つの登録画像の照合
判定を行うシステム）の全体構成を表す全体構成図であ
る。

【００１１】図１において、ＬＥＤ等からなる光源２０
より光が照射されると、照射された光は、三角柱状のプ
リズム５０の入射面５０ｂを介して指７０が置かれたプ
リズム５０の接触面５０ａ上に照射される。すると、そ
の照射光は接触面５０ａの光学的境界条件（臨界角）に
基づいて接触面５０ａ表面より反射され、プリズム５０
の出射面５０ｃを介してＣＣＤカメラ３０に指紋画像
（照合指紋画像）として入力される。この時、指７０表
面の指紋の凸形状部はプリズム面に密着し、凹形状部は
プリズム面に接触しないので、指紋画像では指紋の凸形
状部は黒く、凹形状部は白く表されることになる。そし
て、ＣＣＤカメラ３０に入力された指紋画像は、指紋照
合装置４０へと出力されて指紋の照合確認が行われる。
なお、本システムは、上述した１対１照合システムであ
るので、指紋入力時には、ＩＤコード等の個人を示すコ
ードを入力して、記憶された複数の登録指紋画像の中か
ら所定の登録照合画像を予め設定するものである。

【００１２】次に、本発明の一実施例である、上記指紋
照合装置４０の構成を説明する。図２は、上記照合シス
テムにおける本発明の一実施例を表す構成図である。図
２において、画像入力回路２は、ＣＣＤカメラ３０より
照合指紋画像を入力すると、この照合指紋画像を画像バ
ス３を介して画像メモリ６に出力、記憶させる。

【００１３】そして、入力した照合指紋画像の照合判定
処理を行う画像処理回路７では、画像メモリ６に記憶さ
れた照合指紋画像と、記憶装置８に記憶された登録済み
の指紋画像（登録指紋画像）とにより照合指紋画像の一
致度を判定し、その一致度を制御バス５を介してマイク
ロコンピュータ４に出力する。マイクロコンピュータ４
は、この一致度に基づいて照合判定を行い、この判定結
果を図示されない駆動制御手段に出力する。この駆動制
御手段は、例えば入退室管理システムにおいては、照合
指紋画像と登録指紋画像とが一致した際にドアの施錠を
解除するドア解錠・施錠装置に相当する。なお、このマ
イクロコンピュータ４はシステム全体の動作も制御して
いる。

【００１４】さらに、本発明の特徴部分である画像処理
回路７の詳細な構成を図３により説明する。図３におい
て、画像処理回路７は、記憶装置８（図２）に記憶され
た登録指紋画像を一時的に記憶する登録画像メモリ９
と、画像メモリ６（図２）に記憶された照合指紋画像を
一時的に記憶する照合画像メモリ１０と、照合指紋画像
の補正等を行う隆線方向抽出・補正手段１１と、登録指
紋画像と照合指紋画像との位置合わせを指紋の隆線によ
り行う位置合わせ手段１２と、登録指紋画像および照合
指紋画像の指紋パターンの整合性を判定するマッチング
手段１３とにより構成されている。

【００１５】そして上記構成における作動を図５のフロ
ーチャートおよび図３を用いて説明すると、ステップ１
００では、記憶装置８（図２）に記憶された登録指紋画
像を登録画像メモリ９へ、画像メモリ６（図２）に記憶
された照合指紋画像を照合画像メモリ１０へそれぞれ入
力、記憶させる。この登録画像メモリ９に一時的に記憶
された登録指紋画像は、指紋入力と共に行われるＩＤコ
ード入力により設定された登録指紋画像である。

【００１６】その後、ステップ１１０（算出手段に相
当）にて、照合画像メモリ１０からの照合指紋画像に対
して各々の隆線方向を算出し、ステップ１２０（補正手
段に相当）にて、弛緩法（公知）により算出した隆線方
向の補正を行う。

【００１７】このステップ１１０およびステップ１２０
の具体的な処理は、次のように行われている。すなわ
ち、ステップ１００で照合画像メモリ１０より入力、記
憶した照合指紋画像は、ＣＣＤカメラ３０（図１）で入
力した画像が低品質であった場合には、図４（ａ）に示
すように指紋隆線の切れや潰れ等が多数発生する低品質
の画像（５１２×５１２画素の２値化指紋画像）とな
る。ステップ１１０では、この図４（ａ）に示す照合指
紋画像を３２×３２ブロックに分割し、各ブロック毎に
隆線方向（８方向）を算出して、照合隆線画像を形成す
る。すると、このステップ１１０終了時点では、図４
（ｂ）に示すように、画像品質の悪い部分ではその隆線
方向が正しく算出されていないのがわかる。

【００１８】そのためステップ１２０では、各ブロック
に連結するブロック（周囲のブロック）の隆線方向の情
報に基づいて、弛緩法による隆線方向の補正を行う。こ
の補正を行うことによって、図４（ｃ）に示すように、
照合指紋画像のほぼ全域にわたって隆線方向が正確に抽
出される。なお、このステップ１１０およびステップ１
２０の処理は、隆線方向抽出・補正手段１２にてなされ
るものである。また、上述した図４は、入力された指紋
画像に対して照合用の各処理がなされた際の指紋画像を
示す説明図である。

【００１９】このようにして補正が行われると、ステッ
プ１３０（位置合わせ手段に相当）では、補正された照
合隆線画像と、登録画像メモリ９に一時的に記憶された
登録指紋画像に対応した登録隆線画像とを用いて、登録
隆線画像および照合隆線画像の位置合わせを行う。ここ
で、上述したように、一般的には登録指紋画像は特徴部
分のみを画像情報として記憶されているため、例えば照
合指紋画像が３２×３２ブロックの大きさで形成される
ならば、登録指紋画像は特徴部分を含んだ８×８ブロッ
ク程度の大きさで記憶されている。そのためステップ１
３０で行われる位置合わせとは、登録隆線画像が照合隆
線画像上のいずれの部分に該当するのかを縦横移動・回
転移動等を用いて探索し、登録隆線画像でいう画像中心
が照合隆線画像上のどの部分であるかを割り出してい
る。なお、このステップ１３０の処理は位置合わせ手段
１２にてなされるものであり、２つの隆線画像の各ブロ
ックの方向差の絶対値の和が最小となる位置合わせ量
（平行移動量及び回転量）を選択する。

【００２０】ステップ１４０では、ステップ１３０で選
択された位置合わせ量に基づいて、照合指紋画像および
登録指紋画像の指紋パターンの整合性を重ね合わせ（例
えばテンプレートパターンマッチング等のパターンマッ
チング）ている。これは、ステップ１３０における隆線
画像による位置合わせの結果、登録隆線画像でいう画像
中心が照合隆線画像上のどの部分であるかが割り出され
ているので、その部分への移動量である位置合わせ量に
基づいて登録指紋画像を照合指紋画像に重ね合わせる。

【００２１】ステップ１５０では、重ね合わされた照合
指紋画像と登録指紋画像とにより、その整合度（すなわ
ち、一致度）がどの程度であるかを判定する。そして、
この判定された一致度は、制御バス５（図１）を介して
マイクロコンピュータ４に出力され、マイクロコンピュ
ータ４により一致度に基づく照合判定が行われ、その判
定結果が図示されない駆動制御手段に出力される。な
お、ステップ１４０およびステップ１５０は判定手段に
相当するものである。

【００２２】以上述べたように上記実施例では、登録指
紋画像と照合指紋画像との位置合わせに、探索情報とし
ては簡素な指紋の隆線方向を用いて位置合わせ（平行移
動量および回転量の算出）を行っているので、入力した
照合指紋画像の品質に影響されることなく照合判定処理
を行うことができる。また本実施例では、照合指紋画像
の隆線方向算出後に弛緩法による隆線方向の補正を行っ
て、照合指紋画像のほぼ全域にわたって正確な隆線方向
の抽出を実現しているので、入力画像が低品質であって
も、正確な照合処理を行うことができる。

【００２３】さらに、上記実施例では、指紋画像を多数
のブロックに分割し、各ブロック毎に隆線方向を算出し
ているので、パターンマッチング時の照合処理時間を大
幅に低減することができる。すなわち、これを詳細に述
べると、上記実施例では、照合指紋画像を多数のブロッ
クに分割し、その各ブロック毎に隆線方向を算出してい
るために、本来の照合指紋画像に対する位置ずれ量（誤
差）が微小範囲内で収まっている。また、隆線方向も方
向の分割数（上記実施例では８）により微小範囲内で収
めることができる。そのため、隆線画像を用いて行われ
る位置合わせも微小範囲内の誤差にて行うことができる
ので、マッチング手段１３で行われるパターンマッチン
グは、照合データ（登録指紋画像）の画像探索範囲を、
この微小範囲内としてかなり限定して探索することがで
き、パターンマッチング時における照合処理時間を従来
に比して大幅に短縮することができる。

【００２４】次に、他の実施例について説明する。上記
実施例では、隆線方向による大まかな位置合わせを行っ
た後で、パターンマッチングによって照合指紋画像と登
録指紋画像との詳細なマッチングを行っているが、これ
をマニューシャによるマッチングに置き換えてもよい。
この際の処理ルーチンは図６に示すフローチャートのよ
うになり、ステップ２４０にて照合指紋画像のマニュー
シャを抽出し、ステップ２５０にて、ステップ２４０に
より抽出されたマニューシャと、ステップ２３０により
選択された位置合わせ量とに基づいて照合指紋画像と登
録指紋画像とのマッチングを行う。この場合でも、大ま
かな位置合わせ量の選択が隆線方向による位置合わせに
よって行われているため、ステップ２５０では疑似マニ
ューシャに影響されないマッチングを行うことができ、
低品質画像においても安定した照合を行うことができ
る。なお、ステップ２００〜２３０、およびステップ２
６０は、図５に示すフローチャートのステップ１００〜
１３０、およびステップ１５０と同様のものであるた
め、説明は省略する。

【００２５】さらに、上記他の実施例では、隆線方向に
よる大まかな位置合わせを行った後で、パターンマッチ
ングによって照合指紋画像と登録指紋画像との詳細なマ
ッチングを行っているが、隆線方向による大まかな位置
合わせの後、さらにマニューシャを用いたより詳細な位
置合わせを行って、その後にマッチング手段１３による
パターンマッチングを行ってもよい。この際の処理ルー
チンは図７に示すフローチャートのようになり、ステッ
プ３４０にて照合指紋画像のマニューシャを抽出し、ス
テップ３５０にてステップ３４０により抽出されたマニ
ューシャに基づく登録指紋画像および照合指紋画像の位
置合わせを行い、その後、ステップ３６０でパターンマ
ッチングを行う。これによって、セキュリティ性のより
高い指紋照合装置を提供することができる。なお、ステ
ップ３００〜３３０、ステップ３６０、およびステップ
３７０は、図５に示すフローチャートのステップ１００
〜１５０と同様のものであるため、説明は省略する。

【００２６】また、上記実施例では、画素数を５１２×
５１２、隆線方向を８方向、分割ブロック数を３２×３
２としたが、実際はこれに限定されるものではなく、画
像のサイズおよび品質に合わせてこれらの値を変えて実
施してもよい。さらに、一致度に基づく照合判定は、マ
イクロコンピュータの処理以外にも、ハードウェア処理
でもよい。

【００２７】さらに、上記実施例では、１対１照合シス
テムの指紋照合装置に本発明を適用した例を示したが、
１対多数の照合システム（１つの入力画像に対して、複
数の登録画像との照合を逐次行うシステム）に本発明を
適用してもよい。その場合には、図３における登録画像
メモリ１０に一時的に記憶される登録指紋画像は一義的
に設定されるものであり、ステップ１５０の判定結果が
良好でない場合には、新たに登録指紋画像を入力させ
て、ステップ１１０〜ステップ１５０の処理を繰り返し
行ことになる。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように本発明においては、算
出手段による方向角の算出結果の一部が周囲の領域に対
して乱れた方向角となっていたとしても、この補正手段
によって周囲の方向角に沿った方向角に補正して正確な
隆線の方向角を画像全体にわたって得ることができるの
で、指紋隆線の切れや潰れ等が多数発生するような低品
質画像においても正確な照合を行うことができるという
優れた効果がある。

【００２９】また、位置合わせ手段により隆線の方向角
に基づく位置合わせが行われ、その後、判定手段によ
り、隆線画像による位置合わせ情報を用いて、照合指紋
画像および登録指紋画像の整合性が判定されているた
め、登録指紋画像と照合指紋画像との位置合わせ探索
は、探索情報としては簡素である隆線画像を使用するこ
とにより探索範囲を限定して、位置合わせに必要となる
処理時間を短縮することができ、しかも、その後に、隆
線画像による位置合わせ情報を用いて、照合情報として
的確である指紋画像を使用することにより、照合指紋画
像と登録指紋画像との正確な照合判定を行うことができ
るという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した照合システムの全体構成を表
す全体構成図である。

【図２】本発明の一実施例である、上記照合システムに
おける指紋照合装置の構成を表す構成図である。

【図３】上記指紋照合装置における画像処理回路の詳細
な構成を表す構成図である。

【図４】入力された指紋画像に対して照合用の各処理が
なされた際の指紋画像を示す説明図である。

【図５】上記画像処理回路の作動を示すフローチャート
である。

【図６】他の実施例における画像処理回路の作動を示す
フローチャートである。

【図７】さらに他の実施例における画像処理回路の作動
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

７ 画像処理回路 １１ 隆線方向抽出・補正手段 １２ 位置合わせ手段 １３ マッチング手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照合しようとする照合指紋画像を入力
   し、予め登録された登録指紋画像と前記照合指紋画像と
   により照合判定を行って、個人の認証を行う指紋照合装
   置において、 入力した前記照合指紋画像を複数の領域に分割し、前記
   照合指紋画像の指紋の隆線の方向角を前記領域毎に各々
   算出して、照合隆線画像を形成する算出手段と、 この算出手段により各々算出された前記方向角を、周囲
   の領域内の方向角に沿って補正する補正手段と、 この補正手段により補正された前記照合隆線画像の隆線
   の方向角、および前記登録指紋画像に対応する登録隆線
   画像の隆線の方向角に基づいて、前記照合隆線画像およ
   び前記登録隆線画像の位置合わせを行う位置合わせ手段
   と、 この位置合わせ手段の隆線画像による位置合わせ情報を
   用いて、前記照合指紋画像および前記登録指紋画像の整
   合性を判定する判定手段と、 を備えることを特徴とする指紋照合装置。