JPH06139338A - 指紋紋様分類装置 - Google Patents

指紋紋様分類装置

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JPH06139338A
JPH06139338A JP5182147A JP18214793A JPH06139338A JP H06139338 A JPH06139338 A JP H06139338A JP 5182147 A JP5182147 A JP 5182147A JP 18214793 A JP18214793 A JP 18214793A JP H06139338 A JPH06139338 A JP H06139338A
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JP
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ridge
pattern
fingerprint
classification
ridge direction
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JP5182147A
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Tatsuro Shibuya
達郎 渋谷
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NIPPON DENKI SECURITY SYST KK
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力された指紋画像を自動的に分類する。 【構成】 指紋紋様から隆線方向パターンを生成し、隆
線方向パターンからコアゾーンを決定しコアゾーンの近
傍における隆線の形状と隆線方向の傾向とから分類を決
定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、採取指紋の紋様を自動
分類する指紋紋様分類装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】指紋照合によって個人認識を行いIDカ
ードや暗証番号の代わりに入室管理などに利用すること
がある。このような場合に指紋照合の時間を短縮するた
め、あらかじめ指紋を数種類の型に分類し、同一分類に
属する指紋の間だけで照合している。そのための指紋の
分類方法として指紋の隆線方向から得られる特徴を用い
た分類方法が色々提案されている。予め作成しておいた
標準パターンとのマッチングによる方法(後藤、中村、
南、奥野; ”方向分布パターンによる指紋画像の分
類”,信学技報vol.18,no210,IE81−
88)や、隆線をベクトル場とみなしてその回転の線積
分や発散の面積分の値を用いて分類の基準となる指紋の
中心(以降、コアと称する)や、隆線によって三角形状
に形成される三角州(以降、デルタと称する)の有無、
個数および位置によって分類する方式が提案(野田、大
照、小林、加藤; ”指紋パターン分類機”、電子通信
学会,PRL73−97)されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法で
は、デルタの有無が分類処理上重要な役割を果たしてい
るが、デルタは指紋上の存在位置によっては採取が困難
で、これらの方法が適用できない場合がある。特に遺留
指紋を対象とする犯罪走査用指紋照合装置では、デルタ
の欠落した指紋を処理することが多く、デルタの分類に
適用できない。従って、デルタを分類に利用することな
く、信頼度の高い指紋紋様分類を行う必要がある。
【0004】上述の目的を達成するための発明として、
本願発明者は平成2年6月20日「指紋紋様分類装置」
と題する特許出願(特開平4−52974号公報で公
開、以後、先出願発明という)を行った。この先出願発
明ではデルタを分類に利用することなく、隆線の形状と
隆線方向の傾向を用いて指紋を分類することにしてい
る。
【0005】然しながらその後の実験研究等により、先
出願発明では指紋上にある傷や皺の影響を受けて誤った
分類を行う場合がある等が判明した。本発明の目的は先
出願発明を更に改善して安定かつ正確な指紋分類を可能
とする指紋紋様分類装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による指紋紋様分
類装置は、指紋画像を採取して2値の2次原画像データ
として出力する手段と、この2次元画像を格子状に複数
の領域(以降ゾーンという)に分割し、各ゾーン内にお
ける指紋の隆線方向を検出する手段と、各ゾーンの隆線
方向から指紋のコアを検出する手段と、コアを基にして
所定の枠を設けてその枠内における隆線方向の傾向を算
出する手段と、同じくコアを基にして所定の範囲内で隆
線方向の湾曲があるか否かを検出して隆線の形状を判定
する手段と、算出された隆線方向の傾向と判定された隆
線の形状とから、当該指紋紋様が予め定められた指紋紋
様の複数の型のどの型に属するかを決定する分類決定手
段と、この分類決定手段における決定において前記複数
の型のどの型にも属さない指紋画像に対して分類を拒絶
する手段とを備えることとした。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面について説明す
る。図1は本発明の一実施例を示すシステム構成図であ
る。本実施例では、透明体上に載置された指紋画像や、
押捺原紙上に押捺された押捺指紋または犯罪現場から採
取された遺留指紋を採取し、光電変換する指紋画像入力
部10と、光電変換された電気信号を2次元量子化画像
データに変換するA/D変換部11と、指紋画像の入力
制御を行う画像入力制御部12と、2次元量子化画像デ
ータを記憶する画像記憶部13と、分類対象となる指紋
画像に関する情報を入力する入力部19と、指紋画像お
よび各種メッセージを表示する出力部20と、画像記憶
部13から画像データを入力することにより編集を行う
分類処理部18とを含む。
【0008】分類処理部18は、画像記憶部13から画
像データと、入力部19からの分類対象となる指紋画像
に関する情報を入力し、かつ、出力部20に出力する外
部インターフェイス14と、作業メモリ17と、プログ
ラムが格納されているプログラムメモリ16と、プログ
ラムに従って制御を行う中央処理部15により構成され
ている。
【0009】指紋画像入力部10については特開昭54
−69300号公報および特開昭54−85600号公
報に記載されている、透明体上に載置された指に対し、
光源から光による光学的境界条件を利用して、ITV
(Industrial Television )等の撮像装置により指紋紋
様の光電変換像を入力する装置や、特開昭55−138
174号公報に記載されている、押捺原紙上の指紋画像
を入力する装置があり、これらを利用することができ
る。
【0010】図2は本発明の指紋紋様の分類を示す説明
図である。本発明の一実施例では図2の第1行目にN
o.1〜5で示し、第2行目にG11,G12,G13
14,G15で示す5種類に分類する。G11は渦状紋、G
12は右流蹄状紋、G13は左流蹄状紋、G14は突起弓状
紋、G15は普通弓状紋という。第2行目の点線はコアを
含む列を示している。No.1〜5の分類は、第3行目
にG21,G22,G23,G24で示す隆線の形状と、第4行
目にG32,G33,G34,G35で示す隆線方向の傾向によ
って決定される。
【0011】図3は本発明の一実施例を示すフローチャ
ート図であり、プログラムステップ310〜318およ
びプログラムステップ320,321はCPU15で実
行される。ステップ310では指紋の画像データが画像
記憶部13から外部インターフェース14を経て分類処
理部18に入力される。ステップ311で隆線方向パタ
ーンが生成され、ステップ312ではコアを含むゾーン
が決定される。
【0012】図4は指紋の隆線方向パターンの一例を示
す。画像記憶部13内の2次元の指紋画像データは格子
状のゾーンに分割される。たとえば、図4に示す例では
ゾーンデータ40の中に32×32個のゾーンが存在す
る。各ゾーン内で隆線方向の平均値が算出され、この平
均値がπ/8の角度段階で量子化され、図5に0から7
で示す8方向のうち、何れかの方向で表される。
【0013】このように量子化された隆線方向を隆線方
向のラベルという。全てのゾーンのラベルを含むゾーン
データ40を隆線方向パターンという。図5で、1,
2,3のラベルの付いた方向を総称して右上がり方向と
いい、5,6,7のラベルの付いた方向を総称して左上
がり方向と言うとにする。ラベル0の方向は水平方向、
ラベル4の方向は垂直方向である。図4で隆線方向のラ
ベルが決定されたゾーンは、符号42で示すようにラベ
ル方向を示す短い線分で表し、少なくとも1本の隆線は
存在するが隆線方向のラベルの決定できないゾーンは黒
い四角43で表し、隆線を1本も含んでないゾーンは黒
丸44で表す。隆線方向パターンのコアを含むゾーンで
あるコアゾーンは、ステップ312で決定される。
【0014】ステップ311と312で用いられる方法
は、たとえば特開昭55−138174号公報、特開平
1−271883号公報、特開平1−271885号公
報等に開示されており、よく知られているので、ここで
はその説明を省略する。
【0015】コアゾーン41の近傍の隆線の形状を決定
するステップ313における処理を図6について説明す
る。ステップ313ではゾーンデータ40内の各ゾーン
のラベルを走査する。以下の説明で用いるゾーンの位置
座標を定義しておく。指紋画像を採取した指の関節に垂
直な方向軸をy軸とし、y軸に直角な方向軸をx軸とす
る。x方向及びy方向の位置座標の単位増分は1ゾーン
とし、座標の原点はコアゾーン41とし、xは右方向に
増加し、yは下方向に増加するとする。
【0016】図6に矢印で示す走査では、主走査はy=
0から出発しyの増加する方向へ走査するy方向走査で
あり、副走査はx=0から出発し、xの増加方向と減少
方向との両方向への走査である。ラベルを有するゾーン
42だけが対象となる。y方向走査はラベル0のゾーン
を終点とし、x方向走査はゾーンデータ40全域に対し
て行う。そしてこの走査で、主走査上に隆線の湾曲があ
るか否かを決定する。
【0017】隆線の湾曲は次のように定義する。x<0
の領域ではy方向走査線上で隆線方向が右上がりの方向
から左上がりの方向に変化したとき(垂直から水平への
変化を含む)、x>0の領域ではy方向走査線上で隆線
方向が左上がりの方向から右上がりの方向に変化したと
き(水平から垂直への変化を含む)、隆線に湾曲が存在
するとする。但し、x=0の線から所定の範囲内で隆線
の湾曲が検出されない場合は、そちら側には隆線の湾曲
が存在しないと判定し、前記所定の範囲外で隆線の湾曲
が検出されたときは、それは雑音などが原因となって発
生したエラーであるとする。図6に示す例では、x<0
の領域に湾曲が検出され、x>0の領域には湾曲が検出
されず、図2にG22で示す隆線の形状であると決定され
る。
【0018】ステップ314では隆線方向の傾向が決定
される。図7と図8に隆線方向の傾向を決定するための
走査範囲を示す。図7の枠61の上限はy=0、左限は
x=−2、右限はx=3であり、下限は枠内のHの値か
ら決定される。すなわち、 H=[a(0)+0.5{a(1)+a(7)}+0.
05{a(2)+a(6)}]/A ・・・(1)
但し、 A=a(0)+a(4)+0.5{a(1)+a(3)
+a(5)+a(7)}+0.1{a(2)+a
(6)} ・・・(2) 式(1)、式(2)のa(n)はラベルnを有するゾー
ンの総数を表す。所定のしきい値をS1 とすると、H>
1 になるyの値を下限とする。ただし、このようにし
て決定したyの値が奇数であれば、偶数y+1を下限と
する。枠61の下限のyの値をy=2ym とすると、図
8の枠62の上限はy=0、下限はy=ym 、枠63の
上限はy=ym 、下限はy=2ym である。また、枠6
2,63の左限はx=0、右限はx=1である。
【0019】ステップ314では枠62、63での隆線
方向の決定が最初に行われる。枠62、63内のゾーン
のラベルに、0,1,または7以外のものがなければ、
ゾーンデータ40の隆線方向の傾向は水平(図2の
35)と決定される。そうでない場合には、図7の枠6
1で隆線方向の傾向を決定する。
【0020】枠61の範囲が決定されると、枠61内の
全ゾーンについて、 T=[a(2)+0.5{a(1)+a(3)}+0.
05{a(0)+a(4)}]/B ・・・(3) B=a(2)+a(6)+0.5{a(1)+a(3)
+a(5)+a(7)}+0.1{a(0)+a
(4)}]/B ・・・(4) によりTの値を算出し、このTの値に従って、図2に示
すG32(左上がり)、G33(右上がり)、G34(垂直)
の3種類に分類する。図6〜8に示す例では隆線の形状
は図2のG22であり、隆線方向の傾向はG32であるの
で、この指紋は右流蹄状紋(G12)に分類される。
【0021】一般的な説明にもどると、ステップ317
ではステップ313で決定された隆線の形状とステップ
314で決定された隆線方向の傾向とにより、ゾーンデ
ータ40を図2に示すG11〜G15の5種の型のうちの何
れかに分類する。ステップ317で、前記5種の型のど
れにも分類できないときは、その入力指紋画像を分類拒
絶(以降リジェクトという)してステップ318へ進
む。
【0022】ステップ317でリジェクトされなかった
ゾーンデータ40はステップ315で次のように分類さ
れる。+xにも−xにも湾曲がある隆線の形状(G21
は渦状紋(G11)に分類される。隆線方向の傾向が水平
であれば(G35)普通弓状紋(G15)に分類される。湾
曲がない隆線の形状(G24)と隆線方向の傾向が垂直の
もの(G34)は、突起弓状紋(G14)に分類される。隆
線の形状に−x領域だけに湾曲があり(G22)、隆線方
向の傾向が左上がり(G32)のものは右流蹄状紋
(G12)に分類され、隆線の形状に+x領域だけに湾曲
があり(G23)隆線方向の傾向が右上がりのもの
(G33)は左流蹄状紋(G13)に分類される。
【0023】ステップ316で分類の信頼性が検査され
る。図10の枠64は次のように決定される。上限はy
=0、下限はy=2ym 、右限と左限はy方向走査で式
(5)によりVの値を算出して決定する。すなわち、 V=[a(4)+0.5{a(3)+a(5)}+0.
05{a(2)+a(6)}]/A ・・・(5) S2 を所定のしきい値とし、y方向走査でV>S2 とな
る最初のxの値を−x領域では左限とし+x領域では右
限とする。このようにして決定した枠64中に含まれる
ラベルの決定できないゾーン43の総数は、指紋画像の
品質低下に関連し、隆線の存在しないゾーン44の総数
は、分類の信頼性低下に関連する。それぞれのしきい値
を定めておいて、どちらかが対応するしきい値を超過し
た場合はリジェクトとする。
【0024】ステップ320ではゾーンデータ40に対
する分類の第2候補を次の要領で決定する。 (r1):隆線方向の傾向が垂直(G34)のとき第1候
補は突起弓状紋(G14)であるが、第2候補は隆線の形
状により右流蹄状紋か左流蹄状紋である。 (r2):隆線の形状が図2のG24であるとき、第1候
補は突起弓状紋(G14)であるが、隆線方向の傾向が右
上がりであるか左上がりであるかによって第2候補は左
流蹄状紋であるか右流蹄状紋である。 (r3):図2のG12またはG13で湾曲がコアゾーンに
極めて近いy軸上にあるときは、第2候補として突起弓
状紋がある。 (r4):枠62で決定した隆線方向の傾向が水平でな
く、水平近似の場合(図9のG36)、第2候補として普
通弓状紋がある。
【0025】ステップ321で第2分類候補が決定さ
れ、ステップ315で決定された第1分類候補がステッ
プ321で決定された第2分類候補と共に外部インター
フェース14を介し出力部20に表示される。ステップ
316からステップ318に入ったときはリジェクトが
表示される。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば指
紋のデルタに関する情報を必要とすることなく、隆線の
形状と隆線方向の傾向とを決定することにより指紋紋様
の分類を行うので、信頼性の高い分類が可能になり、傷
や皺の影響を受けることなく、安定した指紋紋様の分類
が行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のシステム構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】本発明の一実施例に用いる紋様分類手法の概念
を示す説明図である。
【図3】本発明の一実施例の動作を示すフローチャート
図である。
【図4】採取指紋の隆線方向パターンの一例を示す説明
図である。
【図5】隆線方向のラベルの一例を示す説明図である。
【図6】隆線の形状を検出する方法の一例を示す説明図
である。
【図7】隆線方向の傾向を決定する方法の一例を示す説
明図である。
【図8】隆線方向の傾向を決定する方法の一例を示す説
明図である。
【図9】第2分類候補の概念を示す説明図である。
【図10】分類の信頼性を検査する方法の一例を示す説
明図である。
【符号の説明】 10 指紋画像入力部 11 A/D変換部 12 画像入力制御部 13 画像記憶部 14 外部インターフェース 15 中央処理部 16 プログラムメモリ 17 作業メモリ 18 分類処理部 19 入力部 20 出力部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 指紋画像をディジタルデータに変換し、
    変換したディジタルデータを前記指紋画像内の画素の位
    置座標と当該画素に対応するディジタルデータのアドレ
    ス位置とが互いに対応するように画像記憶部に入力する
    手段、 前記画像記憶部に格納されているデータを複数のゾーン
    に分割し、各ゾーン内でのデータが表す指紋隆線の方向
    の平均値を算出し、その平均値を量子化して、前記指紋
    画像に対応する隆線方向パターンを生成する手段、 前記隆線方向パターン中で予め定められた条件を満足す
    るゾーンを決定してコアゾーンとする手段、 前記隆線方向パターンについて、前記コアゾーンの周辺
    の隆線の形状を決定する手段、 前記隆線方向パターンについて、前記コアゾーンの周辺
    の隆線方向の傾向を決定する手段、 前記隆線の形状と前記隆線方向の傾向とから当該隆線方
    向パターンに相当する指紋画像を予め定める指紋の型の
    うちのどの型に分類するかを決定する分類決定手段、 前記分類決定手段において隆線方向パターンが前記予め
    定める指紋の型のうちのどの型にも分類できないとき
    は、分類拒絶の信号を出力する手段、 を備えた指紋紋様分類装置。
  2. 【請求項2】 前記分類拒絶の信号を出力する手段は、
    前記隆線方向パターンの信頼性を推定する手段と、推定
    された信頼性が予め定める信頼性に達しない隆線方向パ
    ターンに対し分類拒絶の信号を出力する手段とを備えた
    ことを特徴とする請求項第1項記載の指紋紋様分類装
    置。
  3. 【請求項3】 前記分類決定手段は、第2分類候補を決
    定する手段を備えたことを特徴とする請求項第1項記載
    の指紋紋様分類装置。
  4. 【請求項4】 前記隆線方向パターン内における各ゾー
    ンの位置はx−y直交座標の座標位置として表され、y
    方向は指紋紋様が採取された指の関節に直角な方向とし
    て決定され、前記コアゾーンの位置をx=0,y=0と
    し、xの値は左から右方向へ1個のゾーンについて数値
    1だけ増加し、yの値は上から下方向へ1個のゾーンに
    ついて数値1だけ増加するものとし、 前記隆線の形状を決定する手段は、(−x,+y)領域
    と(+x,+y)領域の各ゾーンに対し、y方向走査に
    おいて−xの領域では右上がりの隆線方向から左上がり
    の隆線方向への変化として、+xの領域では左上がりの
    隆線方向から右上がりの隆線方向への変化として定義さ
    れる湾曲が存在するか否かを検出する手段を備え、 前記隆線方向の傾向を決定する手段は、予め定めた枠内
    のゾーンについて、当該枠内の隆線方向の傾向を水平,
    垂直,右上がり,左上がりの傾向に分類する手段を備
    え、 前記分類決定手段は、−x領域と+x領域とに湾曲を持
    つ隆線の形状を渦状紋に分類し、−x領域だけに湾曲を
    持つ隆線の形状で隆線方向の傾向が左上がりであるもの
    を右流蹄状紋に分類し、+x領域だけに湾曲を持つ隆線
    の形状で隆線方向の傾向が右上がりであるものを左流蹄
    状紋に分類し、隆線の形状に湾曲がなく又は隆線方向の
    傾向が垂直であるものを突起弓状紋に分類し、隆線方向
    の傾向が水平であるものを普通弓状紋に分類する手段、 を備えたことを特徴とする請求項第1項,第2項および
    第3項記載の指紋紋様分類装置。
  5. 【請求項5】 前記隆線方向パターンは0乃至7のラベ
    ルが付けられる0度乃至7π/8度の間にπ/8度間隔
    の8段階の量子化レベルを有し、 前記隆線の形状を決定する手段は、y=0から出発する
    y方向走査でラベル0のゾーンまで走査して前記湾曲が
    存在するか否かを検査し、このy方向走査をxの全域に
    わたり行う手段を備え、 前記隆線方向の傾向を決定する手段は、 +x方向の走査でHの値により2ym を決定する手段と
    し、但し、 H=[a(0)+0.5{a(1)+a(7)}+0.
    05{a(2)+a(6)}]/A A=a(0)+a(4)+0.5{a(1)+a(3)
    +a(5)+a(7)}+0.1{a(2)+a
    (6)}であり、a(n)はラベルnのゾーンの総数
    で、2ym はHが予め定めた値より大きくなる最初の偶
    数として決定され、 第1の枠をx=−2,x=+3,y=0,y=2ym
    決定し、第2の枠をx=0,x=1,y=0,y=ym
    で決定し、第3の枠をx=0,x=1,y=ym ,y=
    2ym で決定する手段と、 前記第2および第3の枠内のラベルを調査し、0,1,
    7のラベルだけの場合は水平傾向とし、0,1,2,
    6,7のラベルだけの場合は水平近似傾向とする手段
    と、 前記第1の枠についてTの値により、垂直、右上がり、
    左上がりの隆線方向の傾向とする手段とを備え、但し、 T=[a(2)+0.5{a(1)+a(3)}+0.
    05{a(0)+a(4)}]/B B=a(2)+a(6)+0.5{a(1)+a(3)
    +a(5)+a(7)}+0.1{a(0)+a
    (4)}であり、 前記分類決定手段は、 前記コアゾーンの左右にそれぞれ湾曲を有する隆線方向
    パターンを渦状紋に分類する手段と、 前記隆線の形状が前記コアゾーンの左側だけに湾曲を有
    し、前記隆線方向の傾向が左上がりである隆線方向パタ
    ーンを右流蹄状紋に分類する手段と、 前記隆線の形状が前記コアゾーンの右側だけに湾曲を有
    し、前記隆線方向の傾向が右上がりである隆線方向パタ
    ーンを左流蹄状紋に分類する手段と、 前記隆線の形状が前記コアゾーンの周辺に湾曲を持た
    ず、又は前記隆線方向の傾向が垂直である隆線方向パタ
    ーンを突起弓状紋に分類する手段と、 前記隆線方向の傾向が水平である隆線方向パターンを普
    通弓状紋に分類する手段とを、 備えたことを特徴とする請求項第4項記載の指紋紋様分
    類装置。
  6. 【請求項6】 前記第2分類候補を決定する手段は、 前記右流蹄状紋又は前記左流蹄状紋において湾曲がx=
    0の線の近くにあるとき第2分類候補として突起弓状紋
    を選ぶ手段と、 前記突起弓状紋において湾曲が−x又は+xの領域に検
    出されたとき第2分類候補として右流蹄状紋又は左流蹄
    状紋を選ぶ手段と、 前記隆線方向の傾向が水平近似であるとき第2分類候補
    として普通弓状紋を選ぶ手段とを、 備えたことを特徴とする請求項第5項記載の指紋紋様分
    類装置。
JP5182147A 1992-09-09 1993-06-29 指紋紋様分類装置 Pending JPH06139338A (ja)

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JP5182147A Pending JPH06139338A (ja) 1992-09-09 1993-06-29 指紋紋様分類装置

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JP (1) JPH06139338A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0944666A (ja) * 1995-08-02 1997-02-14 Nec Corp 皮膚紋様並びに指紋紋様の分類装置
US7133542B2 (en) 2000-09-29 2006-11-07 Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha Fingerprint verification device and fingerprint verification method
US7856127B2 (en) 2005-08-30 2010-12-21 Nec Corporation Ridge direction extraction device, ridge direction extraction method, ridge direction extraction program
US9129145B2 (en) 2010-03-19 2015-09-08 Fujitsu Limited Identification apparatus, identification method, and program

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