JPH05197792A

JPH05197792A - 指紋照合装置用２値化回路

Info

Publication number: JPH05197792A
Application number: JP4006428A
Authority: JP
Inventors: Ken Yokoyama; 乾横山; Taku Niizaki; 卓新崎; Seigo Igaki; 誠吾井垣
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-01-17
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 1993-08-06

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は指紋照合装置用２値化回路に関し、
低品質の画像であっても正確に隆線部と谷線部を求める
ことができる指紋照合装置用２値化回路を提供すること
を目的としている。【構成】指紋センサから読取った指紋の濃淡画像を２
個の閾値を用いて、隆線部，中間部及び谷線部に分離す
る３値化回路１０と、該３値化回路１０の出力のうち、
中間部の画像データに対して当該画素の近傍領域を参照
することによって、これら中間画像を隆線部と谷線部と
に振り分け処理を行う中間画像判定回路２０とを含んで
構成される。

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用２値化回
路に関し、更に詳しくはあいまい領域を用いて２値化す
るようにした指紋照合装置用２値化回路に関する。

【０００２】近年、電子計算機が社会全般に普及するの
に伴い、安全性（セキュリテイ）を如何に確保するかと
いう点に世間の関心が集まっている。電算機室への入室
や端末利用の際の本人確認の手段として、これまで用い
られてきたＩＤカードや暗証番号には安全確保の面から
多くの疑問が提起されている。これに対して、指紋は
「万人不同」，「終生不変」という２大特徴を持つた
め、本人確認の最も有効な手段と考えられ、指紋を用い
た簡便な個人照合システムに関して多くの研究開発が行
われている。

【０００３】

【従来の技術】図８は従来の指紋照合装置の構成概念図
である。先ず、登録時の動作について説明する。指紋セ
ンサ１を指に押しつけておいて指紋のパターンを検出
し、指紋センサ１内のＡ／Ｄ変換器（図示せず）により
ディジタルデータに変換する。変換されたディジタルデ
ータ（指紋データ）は、続く２値化回路２により、
“０”，“１”の２値データに変換され、２値化メモリ
３に格納される。

【０００４】２値化メモリ３に格納された指紋データ
は、順次読み出された後、特徴情報が抽出される。ここ
で、特徴情報とは、例えば図９ａ）に示すような分岐点
や（ｂ）に示すような端点等をいう。このような分岐点
や端点がどの位置に何個あるかで指紋を特定することが
できる。抽出された特徴情報は、指紋辞書記憶部５に格
納される。以上の動作が複数の個人について繰り返さ
れ、個人の特徴情報が指紋辞書記憶部５に格納される。

【０００５】このようにして、特徴情報の指紋辞書記憶
部５への登録が終了すると、今度は個人の指紋の照合動
作に入る。照合の場合、指紋センサ１に指（予め登録に
用いた指。例えば人差し指）を乗せてから、テンキー
（図示せず）で自分のＩＤ番号を入力する。この結果、
照合部６はＩＤ番号を基に指紋辞書記憶部６の検索する
範囲を決定して照合時に読み出すことにより、検索する
範囲を絞ることができる。

【０００６】登録時と同様にして、指紋のパターンを検
出し、指紋センサ１内のＡ／Ｄ変換器によりディジタル
データに変換する。変換されたディジタルデータは、続
く２値化回路２により“０”，“１”の２値データに変
換され、２値化メモリ３に格納される。

【０００７】照合部６は、２値化メモリ３に格納されて
いる照合用指紋画像と、指紋辞書記憶部５に格納されて
いる個人毎の特徴情報とを読み出し、双方の照合（パタ
ーンマッチング）を行う。特徴パターンの一致の数が所
定数以上あった場合には、指紋が一致したと判定する。

【０００８】指紋は、隆線と呼ばれる凸部と、谷線と呼
ばれる凹部とが交互に連続して並んでいる。個人識別を
行う時、前述したように指紋の濃淡画像をこの隆線部と
谷線部とに２値化する処理を行う場合が多い。従来、濃
淡の指紋画像を２値化する場合、２値化回路２として
は、図１０に示すように閾値決定部２ａにより領域中の
平均濃度を算出し、閾値を決める。そして、この閾値を
基に指紋画像を続く２値化部２ｂにより隆線部と谷線部
に分けて２値化するようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の２値化
方式では、指紋画像が低品質の場合、閾値がはっきりし
ないため、ノイズが出やすく、かすれる部分等隆線部と
谷線部の境界がはっきりしないことが多い。このような
ノイズは、細線化の時や照合の時等に有害なものとな
る。指紋画像は、隆線部と谷線部が交互に存在し、その
間に存在するのはノイズであると考えられる。細線化や
照合のためには、隆線部と谷線部がはっきりと分かれて
いることが望ましい。高品質な画像では、隆線部と谷線
部ははっきりしているが、低品質な画像ではその境界が
はっきりせず、閾値を決めるのは困難である。

【００１０】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、低品質の画像であっても正確に隆線部と
谷線部を求めることができる指紋照合装置用２値化回路
を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理ブロ
ック図である。図において、１０は指紋センサから読取
った指紋の濃淡画像を２個の閾値を用いて、隆線部，中
間部及び谷線部に分離する３値化回路、２０は該３値化
回路１０の出力のうち、中間部の画像データに対して当
該画素の近傍領域を参照することによって、これら中間
画像を隆線部と谷線部とに振り分け処理を行う中間画像
判定回路である。

【００１２】

【作用】先ず、３値化回路１０で隆線部，谷線部とはっ
きりしている部分と、それ以外のはっきりしていない中
間部分（あいまい領域）とに３値化する。そして、この
中間部分において、中間画像判定回路２０が目的の画素
の近傍を参照して当該画素が隆線部に属するか谷線部に
属するかを順次決めていく。このような構成とすること
により、あいまいな領域を確実に隆線部と谷線部とに振
り分けることができるようになる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図２は本発明の一実施例を示す構成ブロッ
ク図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して
示す。３値化回路１０は、３値化用の２個の閾値を決め
る閾値決定部１１と、これら閾値を基に濃淡画像を３値
化する３値化部から構成されている。中間画像判定回路
２０は、３値化回路１０から出力される画像のうち、中
間画像を受けて、該当画素の近傍を参照する近傍領域参
照部２１と、該近傍領域参照部２１の参照結果に基づい
て、中間画像を隆線画像と谷線画像とに振り分ける中間
部判定部２２から構成されている。このように、構成さ
れた回路の動作を説明すれば、以下のとおりである。

【００１４】３値化回路１０内の閾値決定部１１は、図
３に示すように２個の閾値ＴＨ１，ＴＨ２を決定する。
これら閾値ＴＨ１，ＴＨ２は、周囲の状況等を考慮して
任意に決定される。閾値が決定されたら、３値化部１２
は、入力濃淡画像を隆線画像，中間画像及び谷線画像の
３値に３値化する。図３は、３値化回路１０の動作説明
図である。横軸は入力画像、縦線は濃度である。

【００１５】入力された画像データのうち、第１の閾値
ＴＨ１よりも濃度の高い部分は隆線画像、第１の閾値Ｔ
Ｈ１と第２の閾値ＴＨ２の間にある画像データは中間画
像、第２の閾値ＴＨ２よりも濃度の低い部分は谷線画像
とそれぞれ３値化する。３値化された画像のうち中間画
像が中間画像判定回路２０に入る。

【００１６】中間画像判定回路２０では、近傍領域参照
部２１が該当画素の近傍の画素を参照し、次に中間部判
定部２２が、所定のアルゴリズムによりこの中間部の画
素が隆線部に属するのか、谷線部に属するのか判定す
る。判定の結果、中間画像は全て隆線部か谷線部のいず
れかに分類され、結果的に２値化されることになる。

【００１７】図４は、中間画像判定回路２０で行われる
判定法のうち、最大画素比較法の動作を示すフローチャ
ートである。先ず、近傍領域参照部２１が対象となる画
素の近傍画素数を計算する（Ｓ１）。図５において、２
３が判定すべき中間画像を持つ画素である。この画素２
３の近傍の８画素の画素値を近傍領域参照部２１が参照
する。中間部判定部２２は、近傍の８画素のうち、隆線
部，谷線部及び中間部のそれぞれの画素数を数える。

【００１８】そして、中間部判定部２２は、中間部の画
素数が最大であるかどうかチェックする（Ｓ２）。そし
て、若し中間部画素数が最大であった場合は、何もせず
に次の中間部画素の処理に移る（Ｓ３）。中間部画素数
が最大でない場合には、中間部判定部２２は隆線部画素
が最大であるかどうかチェックする（Ｓ４）。そして、
隆線部の画素数が最大の場合は、対象とする画素２３は
隆線部であると判定する。

【００１９】隆線部の画素数が最大でない場合には、中
間部判定部２２は、谷線部画素数が最大であるかどうか
チェックする（Ｓ５）。そして、若し谷線部の画素数が
最大の場合には対象とする画素２３は谷線部であると判
定する。図の場合には、隆線部画素数が５，中間部画素
数が１，谷線部画素数が２であるので、対象画素は隆線
部と判定する。

【００２０】ステップＳ５で、谷線部画素が最大でない
場合には、隆線部画素数と谷線部画素数が同数であった
場合である。この場合には、近傍領域参照部２１が参照
領域をそれまでの３×３画素から５×５画素に拡大し
（Ｓ６）、同様にしてそれぞれの領域の画素数を比較し
ていく。このようにして、中間部の画素を移動して判定
していく（Ｓ７）。

【００２１】判定結果は、画像全体の処理が終わるまで
保存しておき、終わった時点で画像メモリに書き込む。
画像全体の処理が終了したら、１回目の処理で判定する
ことができなかった中間部画素を対象として２回目の判
定をする。２回目の判定の場合には、既に大部分の画素
が隆線部と谷線部と２値化されているので、判定は容易
になり、隆線部か谷線部かの判定ができるようになる。
これを中間部の画素がなくなるまで繰り返す。このよう
にして、中間画像判定回路２０で隆線画像と谷線画像に
分類されたものは、３値化回路１０で判定された隆線画
像，谷線画像に追加され、全体としてはそれまでの３値
化画像が２値化画像に変換されたことになる。

【００２２】図６は、中間画像判定回路２０で行われる
判定法のうち、連続画素比較法の動作を示すフローチャ
ートである。先ず、近傍領域参照部２１が対象となる画
素の近傍画素の連続数を計算する（Ｓ１）。図７におい
て、２３が判定すべき中間画像を持つ画素である。この
画素２３の近傍の８画素の画素値を近傍領域参照部２１
が参照する。中間部判定部２２は、近傍の８画素のう
ち、隆線部，谷線部及び中間部のそれぞれの画素の連続
数を数える。

【００２３】そして、中間部判定部２２は、中間部の連
続画素数が最大であるかどうかチェックする（Ｓ２）。
そして、若し中間部画素数が最大であった場合は、何も
せずに次の中間部画素の処理に移る（Ｓ３）。中間部画
素数が最大でない場合には、中間部判定部２２は隆線部
の連続画素が最大であるかどうかチェックする（Ｓ
４）。そして、隆線部の画素数が最大の場合は、対象と
する画素２３は隆線部であると判定する。

【００２４】隆線部の画素数が最大でない場合には、中
間部判定部２２は、谷線部の連続画素数が最大であるか
どうかチェックする（Ｓ５）。そして、若し谷線部の画
素数が最大の場合には対象とする画素２３は谷線部であ
ると判定する。図の場合には、隆線部の連続画素数が
２，中間部の連続画素数が１，谷線部の連続画素数が３
であるので、対象画素は谷線部と判定する。

【００２５】ステップＳ５で、谷線部画素が最大でない
場合には、隆線部の連続画素数と谷線部の連続画素数が
同数であった場合である。この場合には、近傍領域参照
部２１が参照領域をそれまでの３×３画素から５×５画
素に拡大し（Ｓ６）、同様にしてそれぞれの領域の画素
数を比較していく。このようにして、中間部の画素を移
動して判定していく（Ｓ７）。

【００２６】判定結果は、画像全体の処理が終わるまで
保存しておき、終わった時点で画像メモリに書き込む。
画像全体の処理が終了したら、１回目の処理で判定する
ことができなかった中間部画素を対象として２回目の判
定をする。２回目の判定の場合には、既に大部分の画素
が隆線部と谷線部と２値化されているので、判定は容易
になり、隆線部か谷線部かの判定ができるようになる。
これを中間部の画素がなくなるまで繰り返す。

【００２７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば低品質の画像であっても正確に隆線部と谷線部を
求めることができる指紋照合装置用２値化回路を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図３】３値化回路の動作説明図である。

【図４】最大画素比較法の動作を示すフローチャートで
ある。

【図５】最大画素比較法の説明図である。

【図６】連続画素比較法の動作を示すフローチャートで
ある。

【図７】連続画素比較法の説明図である。

【図８】従来の指紋照合装置の構成概念図である。

【図９】指紋の特徴情報例を示す図である。

【図１０】２値化回路の従来構成例を示す図である。

【符号の説明】

１０３値化回路２０中間画像判定回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指紋センサから読取った指紋の濃淡画像
を２個の閾値を用いて、隆線部，中間部及び谷線部に分
離する３値化回路（１０）と、該３値化回路（１０）の出力のうち、中間部の画像デー
タに対して当該画素の近傍領域を参照することによっ
て、これら中間画像を隆線部と谷線部とに振り分け処理
を行う中間画像判定回路（２０）とを含んで構成される
指紋照合装置用２値化回路。
【請求項２】前記中間画像判定回路（２０）は、中間
部の画素を、近傍画素中における隆線部の画素が谷線部
の画素よりも多ければ隆線部、谷線部の画素が隆線部の
画素よりも多ければ谷線部と判定するようにしたことを
特徴とする請求項１記載の指紋照合装置用２値化回路。
【請求項３】前記中間画像判定回路（２０）は、中間
部の画素を、近傍画素中における隆線部の連続している
画素数が谷線部の連続している画素数よりも多ければ隆
線部、谷線部の連続している画素数が隆線部の連続して
いる画素数よりも多ければ谷線部と判定するようにした
ことを特徴とする請求項１記載の指紋照合装置用２値化
回路。
【請求項４】前記中間画像判定回路（２０）は、当該
画素の近傍中を参照して、隆線部か谷線部か判定のつか
なかった場合、参照する近傍領域を拡大し、判定できる
まで参照領域を拡大するようにしたことを特徴とする請
求項１乃至請求項３記載の指紋照合装置用２値化回路。