JPH06119432A

JPH06119432A - ムービング・ウィンドウ指紋照合方法及びその装置

Info

Publication number: JPH06119432A
Application number: JP4268707A
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: 1992-10-07
Filing date: 1992-10-07
Publication date: 1994-04-28

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、ムービング・ウィンドウ式指紋照
合方法及びその装置に関し、照合が高速にして安定で、
しかも照合率を向上させることを目的とする。【構成】登録位置合わせ用窓と、該登録位置合わせ用
窓に対応する入力指紋画像内の位置合わせ対象窓との変
位量の決定を要するムービング・ウィンドウ指紋照合装
置において、特徴情報記憶手段と、特徴パターンの細線
化パターンを有する登録位置合わせ用窓を前記特徴情報
記憶手段に登録させる窓登録制御手段と、前記特徴パタ
ーンの細線化パターンを有する登録位置合わせ用窓に対
応する入力指紋画像内の２値位置合わせ対象窓に対して
前記特徴パターンの細線化パターンを有する登録位置合
わせ用窓を移動させ、その両窓間の照合から当該両窓間
の変位量を出力する変位量出力手段とを設けたことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、登録位置合わせ窓とし
て特徴点パターンの細線化パターンを有する窓を用いる
ムービング・ウィンドウ指紋照合方法及びその装置に関
する。

【０００２】近年、コンピュータが広範な社会システム
の中に導入されるに伴い、そのシステムのシステム・セ
キュリティを維持する必要性が生じている。例えば、コ
ンピュータルーム等の入室や、端末装置の利用に際し
て、その者が本人であるか否かを確認する手段として従
来用いられているＩＤカードや、パスワードには、セキ
ュリティ確保上に、なお問題があることから、それに代
わる有力な手段として指紋照合装置を用いることが検討
されている。指紋照合が用いられるのは、指紋には『万
人不同』、『終生不変』という二大特徴があるからであ
る。

【０００３】

【従来の技術】従来から指紋照合には、前述のような特
徴を有効に利用するために、指紋の特徴点を利用する。
特徴点とは、指先に型作られている細かな凹凸のうちの
凸部の連なりからなる隆線が２つに分かれる点（分岐
点）や、行き止まりの点（端点）をいう。これらの特徴
点が、指紋の前記二大特徴を形成している。

【０００４】前記指紋照合では、その高速化にも、又指
紋入力時の力の加わり方の違い及びガラスに指を付けた
まま移動することによる指紋像の部分的な伸び縮みにも
柔軟に対応し得ることが解決されるべき課題となる。こ
の要求に応えるために、本出願人によって、『ムービン
グ・ウインドウ法』という指紋の登録照合方式が、既に
提案されている。この指紋の登録照合方式の概要は、次
の通りである。

【０００５】この指紋の登録照合方式では、その登録に
おいて１つの２値位置合わせ用窓と、この２値位置合わ
せ用窓に取り巻くようにして取得される複数の照合用窓
とを特徴情報記憶部に記憶させる。前記１つの２値位置
合わせ用窓と、複数の２値照合用窓とを入力指紋画像上
に示す例を図７に示す。前記記憶処理を図８乃至図１０
を参照して説明すると、指紋センサ２０からの指紋信号
を２値化回路２２で２値化して２値化メモリ２４に格納
する。２値化メモリ２４の指紋の２値化像を細線化部２
８で細線化して細線画像メモリ３０に書き込む。そし
て、特徴抽出部３２で特徴点を抽出する。抽出された所
定数の特徴点の近傍所定範囲の２値化像を窓画像切り出
し部３４で『窓』として切り出してその窓を特徴情報記
憶部３２に登録する。

【０００６】その登録の際に、登録情報として、
『窓』の中の２値化像、『窓』と『窓』との相対的な
位置関係、『窓』の中の特徴点の種類等を特徴情報記
憶部３６に登録すると共に、それら登録される『窓』の
内の比較的指紋の中心部に近く安定な窓を１つ選んで
『２値登録位置合わせ用窓』として、残りを『２値登録
照合用窓』として定義して登録する。

【０００７】次に、『照合』処理が開始されると（図９
のＳ１参照）、特徴情報記憶部３６に登録済の『２値登
録位置合わせ用窓』の座標（通常、窓切り出し座標を用
いる。）を主変位量変更部３８で用いて特徴情報記憶部
３６から『２値登録位置合わせ用窓』を読み出す。その
『２値登録位置合わせ用窓』と、前述のようにして２値
画像メモリ２４に書き込まれた入力指紋画像内の２値位
置合わせ対象窓とのパターンマッチングを画素値比較部
４２にて行ない（図９のＳ２参照）、登録時と照合時の
入力位置の違いを示す変位量を抽出する。この抽出にお
いて、一致画素数がしきい値以上になければ（図９のＳ
３のNo参照）、一致画素数がしきい値以上になるまで
（図９のＳ３のYes 参照）、前記『２値登録位置合わせ
用窓』の位置を１乃至２ドットずつ渦巻状に移動させた
ときその移動が所定の移動範囲内にあるか否かを判定す
る（図９のＳ４参照）。移動範囲なら（図９のＳ４のYe
s 参照）、前記移動された『２値登録位置合わせ用窓』
につき入力指紋画像内の位置合わせ対象窓とのパターン
マッチングを行なう（図９のＳ５、Ｓ２参照）。前記移
動が所定の移動範囲内にあるか否かの判定において、そ
の範囲外になると（図９のＳ４のNo参照）、当該入力画
像についての指紋照合は不可として指紋照合を拒否する
（図９のＳ６参照）。

【０００８】一致画素数がしきい値以上なら（図９のＳ
３のYes 参照）、前記変位量を２値登録照合用窓と、入
力指紋画像内の２値照合対象窓との照合に用いる。即
ち、前記変位量だけ移動させた２値登録照合用窓と（図
１０のＳ７参照）、該２値登録照合用窓に対応する入力
指紋画像窓、即ち入力指紋画像内の照合対象窓とのパタ
ーンマッチング（比較）を行なう（図１０のＳ８参
照）。このパターンマッチングにおいて一致画素数がし
きい値以上になければ（図１０のＳ９のNo参照）、当該
２値登録照合用窓につき渦巻状に所定数（例えば、１又
は２）の画素（ドット）だけ２値登録照合用窓を副変位
量変更部４０により移動させ、その移動が所定の移動範
囲内にあるならば（図１０のＳ１０のYes 参照）、移動
対象の２値登録照合用窓についてのパターンマッチング
に入るが、前記移動範囲外となったなら（図１０のＳ１
０のNo参照）、他の２値登録照合用窓を選択して（図１
０のＳ１1 参照）ステップＳ７の処理に入る。前記選択
された２値登録照合用窓とこれに対応する入力指紋画像
内の２値照合対象窓との照合においても、前記変位量だ
けの変位を当該２値登録照合用窓に与える。前記副変位
変更部４０による２値登録照合用窓の渦巻状移動処理
は、人間の指が、非常に柔らかいので、押捺時の力の加
わり方の違いなどにより、入力指紋画像が部分的に伸び
縮みするのを吸収するためである。その照合（パター
ンマッチング）において、照合が得られて（合格となっ
て）画素値比較部４２から合格信号が計数され、その合
格数が予め決められたしきい値より大きいときには（図
１０のＳ１２のYes 参照）、本人の確認が得られたとす
る信号が合格窓評価部４４から出力される。

【０００９】前記合格数が前記しきい値未満であり（図
１０のＳ１２のNo参照）、前述の処理が全部の窓につい
て終了していないならば（図１０のＳ１３のNo参照）、
特徴情報記憶部３６に登録されている次の２値登録照合
用窓についての座標情報を用いて（図１０のＳ１１参
照）当該照合用窓についての前述処理、即ちステップＳ
７乃至Ｓ１３を行なう。

【００１０】全ての窓について前述の処理ステップ７乃
至Ｓ１３を行なったが、それでもなお、合格数が前記し
きい値に達しないならば（図１０のＳ１３のYes 参
照）、照合対象の人に対する照合処理を拒否する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述の『ムービング・
ウインドウ方法』は、前述のようにして指紋の照合処理
を行なうが、２値登録位置合わせ用窓が小さいと、本来
の２値登録位置合わせ用窓でない窓領域において一致が
生ずる可能性が高く、安定に位置合わせができない。２
値登録位置合わせ用窓が大きいと、パターンマッチング
に時間が掛かるし、押圧の変化による歪みに対応するこ
とができない。

【００１２】本発明は、斯かる技術的課題に鑑みて創作
されたもので、照合が高速にして安定で、しかも照合率
を向上させ得るムービング・ウィンドウ式指紋照合方法
及びその装置を提供することをその目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
指紋の照合に登録位置合わせ用窓と、該登録位置合わせ
用窓に対応する入力指紋画像内の位置合わせ対象窓との
変位量の決定を要するムービング・ウィンドウ指紋照合
方法において、特徴パターンの細線化パターンを有する
登録位置合わせ用窓を登録し、前記特徴パターンの細線
化パターンを有する登録位置合わせ用窓と、該登録位置
合わせ用窓に対応する入力指紋画像内の２値位置合わせ
対象窓との間に相対的な移動を与えての該両窓間の照合
から当該両窓間の変位量を決定することを特徴とする。

【００１４】請求項２に係る発明は、図１に示すよう
に、登録位置合わせ用窓と、該登録位置合わせ用窓に対
応する入力指紋画像内の位置合わせ対象窓との変位量の
決定を要するムービング・ウィンドウ指紋照合装置にお
いて、特徴情報記憶手段２と、特徴パターンの細線化パ
ターンを有する登録位置合わせ用窓を前記特徴情報記憶
手段２に登録させる窓登録制御手段４と、前記特徴パタ
ーンの細線化パターンを有する登録位置合わせ用窓に対
応する入力指紋画像内の２値位置合わせ対象窓に対して
前記特徴パターンの細線化パターンを有する登録位置合
わせ用窓を移動させ、その両窓間の照合から当該両窓間
の変位量を出力する変位量出力手段６とを設けたことを
特徴とする。

【００１５】

【作用】請求項１に係る発明においては、特徴パターン
の細線化パターンを有する登録位置合わせ用窓と、該登
録位置合わせ用窓に対応する入力指紋画像内の２値位置
合わせ対象窓との間に相対的な移動を与えての該両窓間
の照合から当該両窓間の変位量が決定される。

【００１６】この変位量に応じた相対的な修正が、所定
数の登録照合用窓と該登録照合用窓の各々に対応する前
記入力指紋画像内の照合用窓との間に行われた後に、そ
の両窓間の照合を行なうことで、入力指紋画像の照合が
行われる。

【００１７】登録位置合わせ用窓は、特徴パターンの細
線化パターンを有して形成されるから、登録位置合わせ
用窓と、該登録位置合わせ用窓に対応する入力指紋画像
内の２値位置合わせ対象窓との間の照合処理を高速に、
しかも安定に行なうことができる。又、２値位置合わせ
対象窓にノイズが乗っても、そのノイズの影響が現れ難
く、照合処理がノイズに強くなる。

【００１８】請求項２に係る発明は、特徴パターンの細
線化パターンを有する登録位置合わせ用窓が、窓登録制
御手段４によって特徴情報記憶部２に登録される。この
特徴パターンの細線化パターンを有する登録位置合わせ
用窓に対応する入力指紋画像内の２値位置合わせ対象窓
に対して前記特徴パターンの細線化パターンを有する登
録位置合わせ用窓が、変位量出力手段６において移動さ
れて照合されることにより、その両窓間の照合から当該
両窓間の変位量が出力される。この変位量は、請求項１
に係る発明と同様に、所定数の登録照合用窓と該登録照
合用窓の各々に対応する前記入力指紋画像内の照合用窓
との間の照合に用いられる。

【００１９】請求項２に係る発明も、前記登録位置合わ
せ用窓に対応する入力指紋画像内の２値位置合わせ対象
窓に対して該登録位置合わせ用窓の移動の仕方において
請求項１との差異を有するだけで、請求項１に係る発明
とほぼ同じ効果を得ることができる。

【００２０】

【実施例】図２は、請求項１及び請求項２に係る発明の
一実施例を示す。この実施例も、ムービンク・ウィンド
ウ法による指紋照合装置である。この図において、図８
と同じ参照番号は、同一の構成要素を示しているので、
その詳細は省略する。図２及び図３に示す実施例におい
て、請求項２に係る発明の特徴部分は、細線画像メモリ
３０及び特徴抽出部３２に接続された登録位置合わせ用
窓切り出し部３５と、２値画像メモリ２４及び特徴抽出
部３２に接続された２値登録照合用窓切り出し部３７
と、登録位置合わせ用窓切り出し部３５及び２値登録照
合用窓切り出し部３７に接続された特徴情報記憶部３９
と、画素値比較部４１とからなる。登録位置合わせ用
窓切り出し部３５は、特徴点パターンの細線化パターン
を有する登録位置合わせ用窓を入力指紋画像の指紋中心
部付近から切り出す。この登録位置合わせ用窓（位置合
わせ用細線窓画像ともいう。）は、２値登録照合用窓と
等しいか、又はそれより大きい大きさである。特徴点パ
ターンの細線化パターンとは、特徴点パターンを画素列
としたパターンをいう。２値登録照合用窓切り出し部３
７は、特徴パターンをそのまま２値化した２値パターン
を有する２値登録照合用窓（照合用２値窓画像ともい
う。）を切り出す。特徴パターンをそのまま２値化した
２値パターンは、特徴点パターンの幅分の画素分布を有
するパターンである。特徴情報記憶部３９は、前記特徴
点パターンの細線化パターンを有する登録位置合わせ用
窓と、前記特徴パターンをそのまま２値化した２値パタ
ーンを有する２値登録照合用窓とを記憶する。

【００２１】図２において、特徴情報記憶部３９は、図
１の特徴情報記憶手段２に対応し、細線画像メモリ３
０、特徴抽出部３２、登録位置合わせ用窓切り出し部３
５は、図１の窓登録制御手段４に対応する。主変位量変
更部３８、副変位量変更部４０、画素値比較部４１は、
図１の変位量出力手段６に対応する。

【００２２】このような構成になる装置の動作を図２乃
至図６を用いて以下に説明する。窓情報の登録におい
て、〔従来の技術〕の項で説明したように、指紋センサ
２０で読み取られた指紋信号は、２値化部２２で２値化
されて２値画像メモリ２４に記憶される。その入力画像
は、細線化部２８で細線化されて細線画像メモリ３０に
書き込まれ、特徴抽出部３２で用いられて特徴点が抽出
される。その特徴点と、細線画像メモリ３０の内容とを
用いて前述の登録位置合わせ用窓が登録位置合わせ用窓
切り出し部３５で切り出される。又、前述のような特徴
点と、２値画像メモリ２４の内容とを用いて前述の２値
登録照合用窓が登録照合用窓切り出し部３７で切り出さ
れる。

【００２３】前述のようにして切り出された前記特徴点
パターンの細線化パターンを有する登録位置合わせ用窓
と、前記特徴パターンをそのまま２値化した２値パター
ンを有する２値登録照合用窓とは、特徴情報記憶部３９
に登録される。

【００２４】指紋の照合処理における特徴情報記憶部３
９からの登録位置合わせ用窓の読み出しと、２値画像メ
モリ２４からの該登録位置合わせ用窓対応の位置合わせ
対象窓の読み出しとは、公知のムービング・ウィンドウ
方式の下に行われる。即ち、主変位量変更手段３４によ
って特徴情報記憶部３９から読み出されて来た登録位置
合わせ用窓と、主変位量変更手段３４によって２値画像
メモリ２４から読み出されて来た入力指紋画像内の該登
録位置合わせ用窓とのパターンマッチングが画素値比較
部４０において行われる。そのパターンマッチングは、
登録位置合わせ用窓が、前述のように細線化されている
ことを除いて、図９で説明したところに準じて行われ
る。その登録位置合わせ用窓は、従来のように２値画像
そのままの登録位置合わせ用窓でなく、細線化されたも
のであるから、そのパターンマッチングに時間が掛から
ず、その処理を高速に行なうことができる。又、位置合
わせ対象窓にノイズが乗っていても、そのパターンマッ
チングはノイズに強くなる。

【００２５】この登録位置合わせ用窓と、入力指紋画像
内の該登録位置合わせ用窓とのパターンマッチング（比
較）において、位置合わせができると、従来と同様に登
録照合用窓と入力指紋画像内の対応照合対象窓との照合
に入る。その照合は、図１０について説明したところと
全く同じであり、画素値比較部４２で行われる。そし
て、その照合において、合格数が、予め決められたしき
い値より大きいならば（図５のステップＳ１２のYes 参
照）、照合対象の人を本人と確認する。

【００２６】本人を確認できず（図５のステップＳ１２
のNo参照）、照合用窓の全てが、位置合わせに用いられ
ていないならば（図５のステップＳ１３のNo参照）、画
素値比較部４２から不合格信号が合格窓数評価部４４へ
転送すると共に、画素値比較部４２の処理は、ステップ
Ｓ１１へ戻って次の登録照合用窓についての前述同様の
処理に入る。これにより、そのいずれかの登録照合用窓
における照合処理において、本人を確認できれば（図５
のステップＳ１２のYes 参照）、目下照合処理中の人を
本人として確認する。逆に、登録照合用窓の全てが、照
合に用いられているならば（図５のステップＳ１３のYe
s 参照）、本人を確認できないとしてその照合処理を拒
否する。

【００２７】なお、前記実施例における登録位置合わせ
用窓と、２値位置合わせ対象窓との照合に失敗したと
き、従来と同様にして登録位置合わせ用窓を前述の移動
範囲以上に移動させてその移動先における２値画像領域
において両者が一致したとき、そのときの２値画像領域
における登録位置合わせ用窓を『仮の候補点』とし、そ
のときの変位量を求める。その変位量を用いて前述同様
の登録照合用窓の各々につき、それぞれの登録照合用窓
に対応する入力指紋画像内の２値照合対象窓との照合を
行なっても、なお合格数がしきい値以上にならないと
き、次の『仮の候補点』の探索を行なうようにしてもよ
い。

【００２８】更に、前述のような探索を行なうとき、そ
の検出回数を検出回数計数手段で計数してその検出回数
が予め決められた回数を超えるときには、その照合を打
ち切って指紋入力者に指紋の再入力を促すようにしても
よい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、登
録位置合わせ用窓として特徴パターンの細線化パターン
を有する窓を用いるようにしているから、位置合わせの
高速化にして安定な処理を行なうことができる。又、位
置合わせ対象窓にノイズが乗っても、そのノイズに位置
合わせ処理が強くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２に係る発明の原理ブロック図である。

【図２】請求項１及び請求項２に係る発明の一実施例の
一部を示す図である。

【図３】請求項１及び請求項２に係る発明の一実施例の
残部を示す図である。

【図４】請求項１及び請求項２に係る発明の一実施例の
処理フローの一部を示す図である。

【図５】請求項１及び請求項２に係る発明の一実施例の
処理フローの残部を示す図である。

【図６】請求項１及び請求項２に係る発明のムービング
・ウィンドウ法の説明図である。

【図７】公知のムービング・ウィンドウ法の説明図であ
る。

【図８】従来の指紋照合装置の構成図である。

【図９】第８図装置の処理フローの一部を示す図であ
る。

【図１０】第８図装置の処理フローの残部を示す図であ
る。

【符号の説明】

２特徴情報記憶手段４窓登録制御手段６変位量出力手段２４２値画像メモリ３０細線画像メモリ３２特徴抽出部３５登録位置合わせ用窓切り出し部３８主変位量変更部３９特徴情報記憶部４０副変位量変更部４１画素値比較部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指紋の照合に登録位置合わせ用窓と、該
登録位置合わせ用窓に対応する入力指紋画像内の位置合
わせ対象窓との変位量の決定を要するムービング・ウィ
ンドウ指紋照合方法において、特徴パターンの細線化パターンを有する登録位置合わせ
用窓を登録し、前記特徴パターンの細線化パターンを有する登録位置合
わせ用窓と、該登録位置合わせ用窓に対応する入力指紋
画像内の２値位置合わせ対象窓との間に相対的な移動を
与えての該両窓間の照合から当該両窓間の変位量を決定
することを特徴とするムービング・ウィンドウ指紋照合
方法。
【請求項２】登録位置合わせ用窓と、該登録位置合わ
せ用窓に対応する入力指紋画像内の位置合わせ対象窓と
の変位量の決定を要するムービング・ウィンドウ指紋照
合装置において、特徴情報記憶手段（２）と、特徴パターンの細線化パターンを有する登録位置合わせ
用窓を前記特徴情報記憶手段（２）に登録させる窓登録
制御手段（４）と、前記特徴パターンの細線化パターンを有する登録位置合
わせ用窓に対応する入力指紋画像内の２値位置合わせ対
象窓に対して前記特徴パターンの細線化パターンを有す
る登録位置合わせ用窓を移動させ、その両窓間の照合か
ら当該両窓間の変位量を出力する変位量出力手段（６）
とを設けたことを特徴とするムービング・ウィンドウ指
紋照合装置。