JPH077458B2 - 指紋照合方法 - Google Patents
指紋照合方法Info
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- JPH077458B2 JPH077458B2 JP2325146A JP32514690A JPH077458B2 JP H077458 B2 JPH077458 B2 JP H077458B2 JP 2325146 A JP2325146 A JP 2325146A JP 32514690 A JP32514690 A JP 32514690A JP H077458 B2 JPH077458 B2 JP H077458B2
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F18/00—Pattern recognition
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
- G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
- G06V40/12—Fingerprints or palmprints
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- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
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- G07C9/30—Individual registration on entry or exit not involving the use of a pass
- G07C9/32—Individual registration on entry or exit not involving the use of a pass in combination with an identity check
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は登録された指紋と入力された指紋とを照合する
際に、指紋の方向パターン及び指紋の特徴点である隆線
の端点及び分岐点に対して位置と方向を比較認識するこ
とにより指紋の同一性を判定する指紋認識の手法に関す
るものである。
際に、指紋の方向パターン及び指紋の特徴点である隆線
の端点及び分岐点に対して位置と方向を比較認識するこ
とにより指紋の同一性を判定する指紋認識の手法に関す
るものである。
（従来の技術） 一般的に知られている指紋認識は1:多数の識別システム
（Identification System）の形態で、警察の犯罪捜査
などに用いられるものであるため、大型コンピュータを
用いており、処理時間も長くかかる。
（Identification System）の形態で、警察の犯罪捜査
などに用いられるものであるため、大型コンピュータを
用いており、処理時間も長くかかる。
（発明が解決しようとする問題点） 上記の従来の1:多数の認識手法を本発明で目的としてい
る1:1照合システム（Verification System）にそのまま
適用しようとすると、実用的なシステムが実現できな
い。また、処理時間などの問題を解決するために高速の
専用処理装置を用いることも考えられるが、それはシス
テムの価格の上昇の要因となり、小型で低価格のシステ
ムの実現には向かないなどの問題点がある。
る1:1照合システム（Verification System）にそのまま
適用しようとすると、実用的なシステムが実現できな
い。また、処理時間などの問題を解決するために高速の
専用処理装置を用いることも考えられるが、それはシス
テムの価格の上昇の要因となり、小型で低価格のシステ
ムの実現には向かないなどの問題点がある。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、このような問題を解決するためのもので、高
速化装置の追加による価格の上昇要因を抑えながら、ソ
フトウェアによる処理を極大化することにより、指紋照
合の精度及び実用性の側面から処理時間の短縮と経済性
の具現を目的としたものである。
速化装置の追加による価格の上昇要因を抑えながら、ソ
フトウェアによる処理を極大化することにより、指紋照
合の精度及び実用性の側面から処理時間の短縮と経済性
の具現を目的としたものである。
（作用） 以下本発明の方法について図面を参照して詳細に説明す
る。第１図は本発明の手法に用いられるシステムの全体
構成図である。ハードウェアは入力部（１）、処理部
（２）、ソフトウェアは登録部（３）、照合部（４）で
構成され、順次的に指紋照合処理を遂行する。
る。第１図は本発明の手法に用いられるシステムの全体
構成図である。ハードウェアは入力部（１）、処理部
（２）、ソフトウェアは登録部（３）、照合部（４）で
構成され、順次的に指紋照合処理を遂行する。
入力部（１）は、指紋の像を入力し、コンピュータ処理
が可能なデジタル信号に変換する部分と、使用者のイン
タフェース部で構成されている。処理部（２）は入力部
から入力された画像を処理、照合するためのソフトウェ
ア命令を遂行することによって指紋照合の結果を抽出す
る部である。
が可能なデジタル信号に変換する部分と、使用者のイン
タフェース部で構成されている。処理部（２）は入力部
から入力された画像を処理、照合するためのソフトウェ
ア命令を遂行することによって指紋照合の結果を抽出す
る部である。
登録部（３）は第５図の全遂行過程を経て、指紋の特徴
点の位置を示す座標（x,y）、特徴点が分岐点か端点か
を区別する種類、特徴点の方向、隆線の平均方向の分布
を表わす方向パターン及び個人の番号を一定のメモリ領
域に登録している部である。照合部（４）は登録指紋と
入力指紋との特徴を比較検討して同一指紋であるか否か
を判定する部である。
点の位置を示す座標（x,y）、特徴点が分岐点か端点か
を区別する種類、特徴点の方向、隆線の平均方向の分布
を表わす方向パターン及び個人の番号を一定のメモリ領
域に登録している部である。照合部（４）は登録指紋と
入力指紋との特徴を比較検討して同一指紋であるか否か
を判定する部である。
第２図に入力部の構成を示す。指紋の画像はプリズム
（７）をとうしてCCDカメラ（９）で撮影する。入力部
（５）の固定台（13）は、入力指紋の平行移動を抑え
て、より正確な指紋の画像を採取するために、入力部
（５）の外側に露出されて設けられ、指紋を入力できる
ようにする。
（７）をとうしてCCDカメラ（９）で撮影する。入力部
（５）の固定台（13）は、入力指紋の平行移動を抑え
て、より正確な指紋の画像を採取するために、入力部
（５）の外側に露出されて設けられ、指紋を入力できる
ようにする。
光源（８）は、均一な面光源を得るために８×８個のLE
Dを配列し、プリズム（７）との間に拡散板（12）が設
けられている。指紋の画像の入力は光の反射、吸収の性
質を利用し、プリズム（７）の傾斜面で、指紋の非接触
部である谷部は明るく、指紋の接触部である隆線部は暗
く検出されるプリズムの全反射の原理を利用する。そし
てプリズム（７）上の画像を適当な大きさに撮影する距
離に位置させたCCDカメラ（９）で撮影する。CCDカメラ
のビデオ出力信号を８ビットのデジタル信号に変換（A/
D変換）して、全指紋の画像を256×256画素の画像デー
タに変換する画像取得部（14）に送出す。
Dを配列し、プリズム（７）との間に拡散板（12）が設
けられている。指紋の画像の入力は光の反射、吸収の性
質を利用し、プリズム（７）の傾斜面で、指紋の非接触
部である谷部は明るく、指紋の接触部である隆線部は暗
く検出されるプリズムの全反射の原理を利用する。そし
てプリズム（７）上の画像を適当な大きさに撮影する距
離に位置させたCCDカメラ（９）で撮影する。CCDカメラ
のビデオ出力信号を８ビットのデジタル信号に変換（A/
D変換）して、全指紋の画像を256×256画素の画像デー
タに変換する画像取得部（14）に送出す。
ここで変換されたデジタル画像データが主処理装置（MP
U）（15）に送出され、このデータに対して、処理部
（２）でソフトウェア命令を遂行する。
U）（15）に送出され、このデータに対して、処理部
（２）でソフトウェア命令を遂行する。
個人の番号はテンキー（11）を通して入力されて、処理
部の主処理装置（MPU）（15）に送出される。主処理装
置は、使用者が入力状態、登録状態、照合状態のなどの
現在の状態がわかるように外部表示装置（LCD）（10）
を駆動させる。
部の主処理装置（MPU）（15）に送出される。主処理装
置は、使用者が入力状態、登録状態、照合状態のなどの
現在の状態がわかるように外部表示装置（LCD）（10）
を駆動させる。
また、照合の結果の出力端子（16）が設けられており、
外部のスイッチ制御が主処理装置を経て遂行される。
外部のスイッチ制御が主処理装置を経て遂行される。
テンキー（11）制御、外部表示装置（10）駆動、照合処
理の結果及び出力端子（16）制御などは、処理部を論理
的に完全に分離することにより、処理装置との結合が容
易であるようになっている。
理の結果及び出力端子（16）制御などは、処理部を論理
的に完全に分離することにより、処理装置との結合が容
易であるようになっている。
処理部（６）は主処理装置（MPU）（15）と画像取得部
（14）で構成される。主処理装置の構成は中央処理装置
としてMC68000を用い、12MHz以上の周波数で動作し、外
部の接触用スイッチ及び付属プロセッサを備えている。
付属プロセッサとしては6850と6821とが用いられ、これ
らはそれぞれ非同期通信アダプタ（Asynchronous Commu
nication Interface Adapter）と周辺接触アダプタ（Pe
ripheral Interface Adapter）として動作する。ACIAは
外部コンピュータの非同期通信部と連結され、必要時、
情報送出に用いられる。PIAの機能は二つで、一つは、
使用者がテンキー（11）を用いて自分の個人番号とか他
の命令を入力する場合、これを解釈し主処理装置（15）
による制御を外部表示装置（LCD）（10）に送出するこ
とである。もう一つは、画像取得部（14）に接続され、
カメラから入力された画像をメモリに書き込む時期を制
御することである。
（14）で構成される。主処理装置の構成は中央処理装置
としてMC68000を用い、12MHz以上の周波数で動作し、外
部の接触用スイッチ及び付属プロセッサを備えている。
付属プロセッサとしては6850と6821とが用いられ、これ
らはそれぞれ非同期通信アダプタ（Asynchronous Commu
nication Interface Adapter）と周辺接触アダプタ（Pe
ripheral Interface Adapter）として動作する。ACIAは
外部コンピュータの非同期通信部と連結され、必要時、
情報送出に用いられる。PIAの機能は二つで、一つは、
使用者がテンキー（11）を用いて自分の個人番号とか他
の命令を入力する場合、これを解釈し主処理装置（15）
による制御を外部表示装置（LCD）（10）に送出するこ
とである。もう一つは、画像取得部（14）に接続され、
カメラから入力された画像をメモリに書き込む時期を制
御することである。
次に、第５図によってソフトウェアデータ処理の遂行過
程を説明する。
程を説明する。
方向パターン抽出（17a）は第６図の（Ａ）に示すよう
に、指紋の方向抽出の領域内の各画素に対する方向を４
方向のうち一つの方向に決めるために、第６図の（Ｂ）
に示す円形ウィンドーを用いる。円形ウィンドーで中心
画素X0を、各４方向の対角線上の両端に位置した二つの
画素との濃度差の和を求めて、その値が最大になる対角
線を求めると、中心画素の方向成分はこの対角線の方向
の垂直方向になる。
に、指紋の方向抽出の領域内の各画素に対する方向を４
方向のうち一つの方向に決めるために、第６図の（Ｂ）
に示す円形ウィンドーを用いる。円形ウィンドーで中心
画素X0を、各４方向の対角線上の両端に位置した二つの
画素との濃度差の和を求めて、その値が最大になる対角
線を求めると、中心画素の方向成分はこの対角線の方向
の垂直方向になる。
すなわち、256×256画素の大きさで表現された入力の指
紋から方向パターンを抽出するために、第６図の（Ｂ）
の円形ウィンドーを上下左右に移動させながら、画像の
全画素に適用させる。第７図（Ａ）の場合、中心画素X0
は隆線部の一点であるので、中心画素の両端画素
（ａ）、（ｂ）は谷部に属する。
紋から方向パターンを抽出するために、第６図の（Ｂ）
の円形ウィンドーを上下左右に移動させながら、画像の
全画素に適用させる。第７図（Ａ）の場合、中心画素X0
は隆線部の一点であるので、中心画素の両端画素
（ａ）、（ｂ）は谷部に属する。
指紋の隆線部は暗い画素で、谷部は明るい画素で画像に
表示される。ウィンドー上の中心画素が隆線部に位置す
る場合、対角線上の両端画素（ａ）（ｂ）は谷部に位置
する方が望ましいため、両端画素（ａ）〜（ｂ）の間の
距離は、隆線幅（ｚ）の２倍より少し短いように決め
る。そして、ｙ′上で両端画素（ａ），（ｂ）とX0の差
の和が最大になる対角線を求めると、中心画素X0の方向
成分はこの対角線方向の垂直方向（Ｘ′）と決められ
る。
表示される。ウィンドー上の中心画素が隆線部に位置す
る場合、対角線上の両端画素（ａ）（ｂ）は谷部に位置
する方が望ましいため、両端画素（ａ）〜（ｂ）の間の
距離は、隆線幅（ｚ）の２倍より少し短いように決め
る。そして、ｙ′上で両端画素（ａ），（ｂ）とX0の差
の和が最大になる対角線を求めると、中心画素X0の方向
成分はこの対角線方向の垂直方向（Ｘ′）と決められ
る。
これについてより詳細に説明する。方向抽出領域のウィ
ンドーを対応させ、ウィンドーの中心画素であるX0に対
して４方向（ｎ＝1,2,3,4）の対角線上に位置する二つ
の画素の差Ｄを求める。
ンドーを対応させ、ウィンドーの中心画素であるX0に対
して４方向（ｎ＝1,2,3,4）の対角線上に位置する二つ
の画素の差Ｄを求める。
Dn＝（Xn−X0）＋（Xn′−X0） （ｎ＝1,2,3,4） Ｄの値が最大になるｎを求めて画素X0の方向成分をｎに
決め、領域内の全画素に対して同じ手法で方向成分を求
め、方向分布を求める。領域の方向は第７図の（Ｂ）の
ように、最大の方向成分と隣接した方向成分の内、大き
い方の方向成分を合わせて（Ａ）に決定する。
決め、領域内の全画素に対して同じ手法で方向成分を求
め、方向分布を求める。領域の方向は第７図の（Ｂ）の
ように、最大の方向成分と隣接した方向成分の内、大き
い方の方向成分を合わせて（Ａ）に決定する。
このような方向パターン抽出の手法により、登録された
指紋と入力された指紋画像の方向パターンを求めるが、
同一指紋であっても入力時の画像状態が違うし、登録指
紋との座標偏差が生じるようになる。
指紋と入力された指紋画像の方向パターンを求めるが、
同一指紋であっても入力時の画像状態が違うし、登録指
紋との座標偏差が生じるようになる。
これを補正するために位置合わせ（17b）を行う。
一般的に使用される位置合わせの手法は指紋の中心と軸
を決め、座標の偏差を補正する手法や、特徴点間の関数
による手法が用いられる。
を決め、座標の偏差を補正する手法や、特徴点間の関数
による手法が用いられる。
本発明での位置合わせ（（17b）手法は、座標が一致す
る部分で方向パターンの方向差が最小になるということ
に着目し、位置を合わせる手法を用いている。
る部分で方向パターンの方向差が最小になるということ
に着目し、位置を合わせる手法を用いている。
まず、登録指紋と入力指紋の方向パターン（17a）を重
ねながら、重ねられた部分の方向差を求める。
ねながら、重ねられた部分の方向差を求める。
第８図で示すように、水平方向でSx、垂直方向でSyの偏
差がある場合、方向差が最小であれば、この時二つの指
紋の方向パターンが最も近接した状態であると言え、二
つの指紋間の位置偏差が各々Sx,Sy程あると見られる。
従って、位置合わせ処理とは入力指紋の座標を各々Sx、
Sy程補正することにより、入力指紋と登録指紋が最も近
接した位置に移すことを言う。これを式で表わすと次の
ようになる。
差がある場合、方向差が最小であれば、この時二つの指
紋の方向パターンが最も近接した状態であると言え、二
つの指紋間の位置偏差が各々Sx,Sy程あると見られる。
従って、位置合わせ処理とは入力指紋の座標を各々Sx、
Sy程補正することにより、入力指紋と登録指紋が最も近
接した位置に移すことを言う。これを式で表わすと次の
ようになる。
登録指紋のＺ座標＝入力指紋のＸ座標＋Sx 登録指紋のＹ座標＝入力指紋のＹ座標＋Sy １次照合（18）は、位置合わせ時、登録指紋及び入力指
紋に対する最小方向差から同一指紋、または他人指紋と
いう判断を下す過程で、２個のしきい値設定が必要であ
る。すなわち、入力指紋と登録指紋との方向パターン
（17a）を求め、位置合わせを行なった後、同一指紋の
場合は方向差が小さく、他人指紋の場合は方向差が大き
いということを用いて、二つの指紋間の方向差が上位し
きい値より大きい場合は確実な他人指紋と、下位しきい
値より小さい場合は確実な同一指紋と判断し、一次照合
処理を終える。
紋に対する最小方向差から同一指紋、または他人指紋と
いう判断を下す過程で、２個のしきい値設定が必要であ
る。すなわち、入力指紋と登録指紋との方向パターン
（17a）を求め、位置合わせを行なった後、同一指紋の
場合は方向差が小さく、他人指紋の場合は方向差が大き
いということを用いて、二つの指紋間の方向差が上位し
きい値より大きい場合は確実な他人指紋と、下位しきい
値より小さい場合は確実な同一指紋と判断し、一次照合
処理を終える。
しかし、方向差が二つのしきい値の間にある場合は、不
確実となるため、特徴点による２次照合（24）処理を続
ける。
確実となるため、特徴点による２次照合（24）処理を続
ける。
実験によると、本発明のシステムによって、一次照合で
同一指紋の46.02％、他人指紋の83.89％が判定できた。
一次照合で判断されるとその結果を外部出力装置に送っ
て処理を終えるため、全体照合処理の内、実験結果に該
当するだけの処理件数に対しては約３秒以内に判別（第
５図の17,18過程）できる特徴がある。
同一指紋の46.02％、他人指紋の83.89％が判定できた。
一次照合で判断されるとその結果を外部出力装置に送っ
て処理を終えるため、全体照合処理の内、実験結果に該
当するだけの処理件数に対しては約３秒以内に判別（第
５図の17,18過程）できる特徴がある。
前処理（19）とは、入力装置を通して入力された指紋画
像には、ごみ、湿気及びプリズムの状態などの種々の要
因によって雑音が含まれており、データ量がかなり多い
濃淡画像（Grey Lebel Image）であるから、入力画像か
ら直接特徴点を抽出することは難しい。従って雑音を除
去し、データ量を縮小することにより必要な情報を抽出
しやすい形態に変形する過程をいい、次のような過程で
構成される。
像には、ごみ、湿気及びプリズムの状態などの種々の要
因によって雑音が含まれており、データ量がかなり多い
濃淡画像（Grey Lebel Image）であるから、入力画像か
ら直接特徴点を抽出することは難しい。従って雑音を除
去し、データ量を縮小することにより必要な情報を抽出
しやすい形態に変形する過程をいい、次のような過程で
構成される。
前処理（19）の１段階である平滑化（19a）は、指紋画
像の雑音成分を除去するためのもので、与えられた画素
の値を一定の大きさのウィンドー内の全画素の平均で変
えることである。
像の雑音成分を除去するためのもので、与えられた画素
の値を一定の大きさのウィンドー内の全画素の平均で変
えることである。
即ち、１画素の値を平滑化するために第９図のような３
×３ウィンドーを用いる場合、同じウィンドー内のX0の
値は X0＝Σ（Xi）/9 （ｉ＝0,,,,8） という式によって平滑化し、画像内の全ての画素に対し
て同じ手法で、画像内に存在する雑音の影響を減らすこ
とができる。前処理（19）の第２段階である二値化（Bi
narization）（19b）は濃淡画像の各画素の濃度値を二
つの種類（０または１）に区分処理を行うもので、基本
的には指紋の隆線部と谷部とを区別する処理である。指
紋画像の場合は全画像の領域内での平均濃度が一定では
ないため、本発明ではこのような指紋の特性を考慮し、
円形ウィンドーを用いた二値化処理で行う。
×３ウィンドーを用いる場合、同じウィンドー内のX0の
値は X0＝Σ（Xi）/9 （ｉ＝0,,,,8） という式によって平滑化し、画像内の全ての画素に対し
て同じ手法で、画像内に存在する雑音の影響を減らすこ
とができる。前処理（19）の第２段階である二値化（Bi
narization）（19b）は濃淡画像の各画素の濃度値を二
つの種類（０または１）に区分処理を行うもので、基本
的には指紋の隆線部と谷部とを区別する処理である。指
紋画像の場合は全画像の領域内での平均濃度が一定では
ないため、本発明ではこのような指紋の特性を考慮し、
円形ウィンドーを用いた二値化処理で行う。
この処理は、指紋領域と背景領域の区別処理も含まれ、
しきい値が設けられており、そのしきい値より大きい値
を持つ画素には１、小さい値を持つ画素には０という値
を与えるような形態をとって濃度値を表わす。
しきい値が設けられており、そのしきい値より大きい値
を持つ画素には１、小さい値を持つ画素には０という値
を与えるような形態をとって濃度値を表わす。
次は特徴点の抽出過程である。この場合、指紋から特徴
点の抽出を容易にするために指紋を線画像にする処理が
先に行われる。すなわち、指紋を幅が一つの画素である
線画像に変える処理である。指紋も線図形の形態及び特
性を持っているので、これに対応する線画像も特徴点の
抽出に有効であることが予想される。
点の抽出を容易にするために指紋を線画像にする処理が
先に行われる。すなわち、指紋を幅が一つの画素である
線画像に変える処理である。指紋も線図形の形態及び特
性を持っているので、これに対応する線画像も特徴点の
抽出に有効であることが予想される。
従来は、線画像に処理するため細線化が多く用いられて
きたが、処理時間が長すぎるため実用化には問題があっ
た。
きたが、処理時間が長すぎるため実用化には問題があっ
た。
従って、実用化が可能な処理時間とともに、指紋の特徴
抽出に適合な線画像を作る手法が必要であり、このよう
な必要性により本発明では片側輪郭線抽出法を新しく開
発して用いている。片側輪郭線抽出は細線化の約30分の
１程度の処理時間だけで済ませることができ、処理時間
を大幅向上させる機能を持ったのが本発明の長所であ
る。
抽出に適合な線画像を作る手法が必要であり、このよう
な必要性により本発明では片側輪郭線抽出法を新しく開
発して用いている。片側輪郭線抽出は細線化の約30分の
１程度の処理時間だけで済ませることができ、処理時間
を大幅向上させる機能を持ったのが本発明の長所であ
る。
片側輪郭線抽出（20）は次のように行われる。
指紋の方向性は大きく分けて左上、左下、右上、右下の
四つの方向成分で構成される。従って、指紋の輪郭線を
構成する画素に対して第10図に示したように４個の方向
成分を調査することで輪郭線画素の方向が決められる。
すなわち、指紋の輪郭線方向は以上の四つの方向成分の
うち一つの方向で表わすことができる。
四つの方向成分で構成される。従って、指紋の輪郭線を
構成する画素に対して第10図に示したように４個の方向
成分を調査することで輪郭線画素の方向が決められる。
すなわち、指紋の輪郭線方向は以上の四つの方向成分の
うち一つの方向で表わすことができる。
また、第11図で示すように、端点（26,27）に対する片
側輪郭線を抽出する場合、（26a）と（26b）、（27a）
と（27b）は類似した線図形になり、特徴点の抽出され
る結果もほぼ同じである。すなわち、対角線方向を除い
たいかなる場合の合成もほぼ類似した輪郭線パターンを
持っていることがわかる。つまり、指紋の隆線の方向性
を抽出する場合は、対角線に位置した方向パターンの合
成を除いた（25a）と（25b），（25b）と（25d），（25
c）と（25d），または（25a）と（25c）の方向成分で構
成することができる４個の片側輪郭線の画像の内ある一
つの場合だけでも指紋のパターンを充分に表現でき、各
々の場合の片側輪郭線の画像は指紋のパターンを表わす
のに大きな差異がない。
側輪郭線を抽出する場合、（26a）と（26b）、（27a）
と（27b）は類似した線図形になり、特徴点の抽出され
る結果もほぼ同じである。すなわち、対角線方向を除い
たいかなる場合の合成もほぼ類似した輪郭線パターンを
持っていることがわかる。つまり、指紋の隆線の方向性
を抽出する場合は、対角線に位置した方向パターンの合
成を除いた（25a）と（25b），（25b）と（25d），（25
c）と（25d），または（25a）と（25c）の方向成分で構
成することができる４個の片側輪郭線の画像の内ある一
つの場合だけでも指紋のパターンを充分に表現でき、各
々の場合の片側輪郭線の画像は指紋のパターンを表わす
のに大きな差異がない。
本発明では、全指紋の画像を一定の領域に分割した後、
各領域内の（25a）または（25b）の方向のうち各輪郭線
上の画素がどんな方向に最も有効であるかを抽出するた
めに、各方向に対応される画素数を数え、いちばん多く
の画素が対応する方向をその領域での片側輪郭線にし
た。
各領域内の（25a）または（25b）の方向のうち各輪郭線
上の画素がどんな方向に最も有効であるかを抽出するた
めに、各方向に対応される画素数を数え、いちばん多く
の画素が対応する方向をその領域での片側輪郭線にし
た。
片側輪郭線の抽出（20）により線化された画像では、端
点と分岐点とがすべて端点の形態をとる。
点と分岐点とがすべて端点の形態をとる。
従って、特徴点の抽出においては、第９図のような簡単
な３×３ウィンドーを用いてウィンドーの中心点X0の周
囲をXi（ｉ＝1,,,,8）の順にまわりながら、第12図のよ
うに隆線画素から谷画素に、または、谷画素から隆線画
素に変化する回数であるCn＝２、隆線画素の数であるBn
＝１になる画素を特徴点として抽出する。
な３×３ウィンドーを用いてウィンドーの中心点X0の周
囲をXi（ｉ＝1,,,,8）の順にまわりながら、第12図のよ
うに隆線画素から谷画素に、または、谷画素から隆線画
素に変化する回数であるCn＝２、隆線画素の数であるBn
＝１になる画素を特徴点として抽出する。
これを表わしたのが次の式である。
連結数 Cn＝Σ|X（ｉ＋１）−Ｘｉ｜ （ｉ＝1,,,,8） 黒画素数 Bn＝ΣＸｉ （ｉ＝1,,,,8） また、特徴点の種類の区別のため、第12図の（Ｂ）で特
徴点X0を基準として片側輪郭線の延長線上の一つの画素
ａまたはｂが背景画素値（０）であるか、または指紋画
素値（１）であるかによって、端点（Ａ）、分岐点
（Ｂ）に区別される。
徴点X0を基準として片側輪郭線の延長線上の一つの画素
ａまたはｂが背景画素値（０）であるか、または指紋画
素値（１）であるかによって、端点（Ａ）、分岐点
（Ｂ）に区別される。
本発明では、このような過程を経て、特徴点に対する種
類（端点、分岐点）、座標（x,y）、方向を抽出し、こ
のような特徴点が登録されている登録指紋画像と入力指
紋画像との比較によって指紋を認識するようになる。
類（端点、分岐点）、座標（x,y）、方向を抽出し、こ
のような特徴点が登録されている登録指紋画像と入力指
紋画像との比較によって指紋を認識するようになる。
一方、特徴点抽出（21）に関係なく、結果として現われ
た特徴点の集合には本来指紋画像が得られるときの条件
とか、処理上のミスにより擬似特徴点が生じたり、元の
指紋情報が漏れる場合がある。このような雑音による擬
似特徴点の除去とか、漏れた情報を復元することを復元
処理（Restoration）（22）という。
た特徴点の集合には本来指紋画像が得られるときの条件
とか、処理上のミスにより擬似特徴点が生じたり、元の
指紋情報が漏れる場合がある。このような雑音による擬
似特徴点の除去とか、漏れた情報を復元することを復元
処理（Restoration）（22）という。
本発明では、指紋の線化処理が終了した後、その線画像
の連結状態や周辺の条件などを考慮し、抽出された特徴
点（21）の内、擬似特徴点と思われるものを除去する手
法を使用し、除去処理において指紋の構造に適合の処理
過程を選んで復元する。
の連結状態や周辺の条件などを考慮し、抽出された特徴
点（21）の内、擬似特徴点と思われるものを除去する手
法を使用し、除去処理において指紋の構造に適合の処理
過程を選んで復元する。
すなわち、一次抽出された特徴点（21）を対象にして、
最も近い距離に存在する対を除去し、残された特徴点を
対象に一定の距離内で、その方向差が180゜に近い特徴
点の対（お互いに反対の方向である特徴点の対）に対し
て除去処理を行う。そして、入力状態の良くない指紋の
場合、残された特徴点に対して、近い範囲に存在する特
徴点群をすべて除去するようにし、特徴点の抽出を効率
性を高めることができる。
最も近い距離に存在する対を除去し、残された特徴点を
対象に一定の距離内で、その方向差が180゜に近い特徴
点の対（お互いに反対の方向である特徴点の対）に対し
て除去処理を行う。そして、入力状態の良くない指紋の
場合、残された特徴点に対して、近い範囲に存在する特
徴点群をすべて除去するようにし、特徴点の抽出を効率
性を高めることができる。
第13図は除去される擬似特徴点を示した一例であり、上
述した片側輪郭線の抽出（20）、特徴点抽出（21）及び
復元処理（22）過程を経て入力指紋の特徴点に対する特
性情報を抽出したのち、記憶場所に入力されている登録
部（23）の登録指紋の特徴点とに類似度を比較、判定す
ることにより、同一人であるか否かを判断する。
述した片側輪郭線の抽出（20）、特徴点抽出（21）及び
復元処理（22）過程を経て入力指紋の特徴点に対する特
性情報を抽出したのち、記憶場所に入力されている登録
部（23）の登録指紋の特徴点とに類似度を比較、判定す
ることにより、同一人であるか否かを判断する。
しかし、それぞれ違う時間に採取された２指紋は、画像
領域上での位置偏差や、回転による偏差が生じることも
ある。
領域上での位置偏差や、回転による偏差が生じることも
ある。
従って、対応する特徴点の対を抽出する前に、二つの指
紋画像の間に存在する座標の偏差を補正しなければなら
ないが、本発明ではすでに指紋の方向パターン（17）を
用いた１次照合処理（18）を行うので、そこで求められ
た偏差をそのまま用いることによって従来の手法に比べ
て簡素化された照合の手法を用いている。
紋画像の間に存在する座標の偏差を補正しなければなら
ないが、本発明ではすでに指紋の方向パターン（17）を
用いた１次照合処理（18）を行うので、そこで求められ
た偏差をそのまま用いることによって従来の手法に比べ
て簡素化された照合の手法を用いている。
すなわち、本発明ではお互いに異なる時間に入力された
二つの指紋の間の位置合わせのため、第５図の方向パタ
ーンの抽出（17）から求めたシフト値をそのまま適用す
ることによって入力指紋及び登録指紋の特徴点を同一座
標系に位置させた後、お互いに特性を比較して同一の指
紋であるかに対して判断する。従って位置補正のための
新しい処理が不要になり、判断のための位置合わせを省
くことができるという点が、本発明においての特徴であ
る。
二つの指紋の間の位置合わせのため、第５図の方向パタ
ーンの抽出（17）から求めたシフト値をそのまま適用す
ることによって入力指紋及び登録指紋の特徴点を同一座
標系に位置させた後、お互いに特性を比較して同一の指
紋であるかに対して判断する。従って位置補正のための
新しい処理が不要になり、判断のための位置合わせを省
くことができるという点が、本発明においての特徴であ
る。
一応、位置合わせが行われた後、特徴点間の一致度を表
わす判別率を算出し、一定のしきい値により同一の指紋
であるか否かを判断する。すなわち、入力指紋の全ての
特徴点に対して登録指紋との特徴点において各特性に対
して類似度を求めるのである。
わす判別率を算出し、一定のしきい値により同一の指紋
であるか否かを判断する。すなわち、入力指紋の全ての
特徴点に対して登録指紋との特徴点において各特性に対
して類似度を求めるのである。
但し、歪や前処理段階で生じる誤差を考慮し、しきい値
が決められる。判別率算出式は種々の種類がありうる
が、その目的は登録指紋の特徴点に対して、入力指紋の
特徴点がどの程度まで類似に抽出されたかを評価するこ
とであるので、本発明では判別率を次の式に用いて算出
する。
が決められる。判別率算出式は種々の種類がありうる
が、その目的は登録指紋の特徴点に対して、入力指紋の
特徴点がどの程度まで類似に抽出されたかを評価するこ
とであるので、本発明では判別率を次の式に用いて算出
する。
この判別率によって、値が一定のしきい値以上であれば
同一指紋と、その以下であれば他人の指紋と判断し、そ
の結果を外部表示装置（LCD）（10）に送出することで
完全な一つの照合過程が成し遂げられ、指紋照合が終了
する。
同一指紋と、その以下であれば他人の指紋と判断し、そ
の結果を外部表示装置（LCD）（10）に送出することで
完全な一つの照合過程が成し遂げられ、指紋照合が終了
する。
照合システムに基づいた指紋認識装置では、他人の指紋
を同一の指紋と判断することは非常に危険である。本発
明では、他人の指紋を同一の指紋と誤判定するタイプ２
エラーを０％に固定し、この場合の実験結果を求める
と、同一指紋を他人の指紋と誤判定するタイプ１エラー
が4.23％であった。
を同一の指紋と判断することは非常に危険である。本発
明では、他人の指紋を同一の指紋と誤判定するタイプ２
エラーを０％に固定し、この場合の実験結果を求める
と、同一指紋を他人の指紋と誤判定するタイプ１エラー
が4.23％であった。
［発明の効果］ 上述したように、本発明の指紋認識は、登録過程で登録
された指紋と、入力部を通して入力された指紋を処理
し、認識、照合することにおいて、登録指紋と入力指紋
の方向パターンとの比較、照合する１次照合部では、方
向差に対する２個のしきい値を設け、二つの指紋パター
ンの間の平均方向差が上位しきい値以上の場合は他人の
指紋と、下位しきい値以下である場合は同一の指紋と判
断し処理を終了する。また、２次照合部では、平均方向
差が二つの２しきい値の間にある入力指紋を対象にし
て、前処理（19）、片側輪郭線の抽出（20）及び復元処
理などによって特徴点を抽出した後、登録指紋の特徴点
との類似度を比較することによって同一の指紋であるか
を否かを判断するのを特徴として持つ複合指紋認識手法
である。
された指紋と、入力部を通して入力された指紋を処理
し、認識、照合することにおいて、登録指紋と入力指紋
の方向パターンとの比較、照合する１次照合部では、方
向差に対する２個のしきい値を設け、二つの指紋パター
ンの間の平均方向差が上位しきい値以上の場合は他人の
指紋と、下位しきい値以下である場合は同一の指紋と判
断し処理を終了する。また、２次照合部では、平均方向
差が二つの２しきい値の間にある入力指紋を対象にし
て、前処理（19）、片側輪郭線の抽出（20）及び復元処
理などによって特徴点を抽出した後、登録指紋の特徴点
との類似度を比較することによって同一の指紋であるか
を否かを判断するのを特徴として持つ複合指紋認識手法
である。
このように、指紋認識の照合を１次照合部と２次照合部
に分けて行うことによって、方向パターンのみで判断で
きる指紋に対しては１次判別処理で同一指紋であるか否
かの判断ができるので、指紋の認識性能を向上させるこ
とができる。
に分けて行うことによって、方向パターンのみで判断で
きる指紋に対しては１次判別処理で同一指紋であるか否
かの判断ができるので、指紋の認識性能を向上させるこ
とができる。
また処理時間が長すぎる従来の細線化処理手法の代わり
に、片側輪郭線の抽出（20）処理を用いることにより、
処理時間を従来に比べて30分の１に短縮でき、その結
果、周辺機器（高速化処理装置）を別に設けなくても実
時間処理ができるようになったため、費用節減の効果を
もたらし、経済性、実用性、効率性などの種々の特徴を
持ったものである。
に、片側輪郭線の抽出（20）処理を用いることにより、
処理時間を従来に比べて30分の１に短縮でき、その結
果、周辺機器（高速化処理装置）を別に設けなくても実
時間処理ができるようになったため、費用節減の効果を
もたらし、経済性、実用性、効率性などの種々の特徴を
持ったものである。
第１図は、本発明のハードウェア及びソフトウェアの全
体構成図、第２図は、第１図の構成中図のハードウェア
部分の詳細図、第３図は、第２図の構成中の主処理装置
の詳細図、第４図は指紋画像入力装置の詳細図、第５図
は第１図の構成中のソフトウェア部分の詳細図、第６図
はウィンドー上の方向図及び円形ウィンドーの構造図
面、第７図は方向パターンの説明のための図面、第８図
は位置合わせの説明のための図面、第９図は平滑化の説
明のための３×３ウィンドー図面、第10図は輪郭線画素
の四つの方向に対する構造図面、第11図は指紋に適用さ
れた四つの方向からの片側輪郭線抽出図面、第12図は片
側輪郭線抽出における端点及び分岐点の判別手法の説明
のための図面である。 ５……入力部、６……処理部、７……プリズム、８……
光源（LED）、９……カメラ、10……外部表示装置（LC
D）、11……テンキー、12……拡散板、13……固定台、1
4……画像取得部（Image Gnab Boand）、15……主処理
装置（MPU）、16……外部接触端子（RS232通信）。
体構成図、第２図は、第１図の構成中図のハードウェア
部分の詳細図、第３図は、第２図の構成中の主処理装置
の詳細図、第４図は指紋画像入力装置の詳細図、第５図
は第１図の構成中のソフトウェア部分の詳細図、第６図
はウィンドー上の方向図及び円形ウィンドーの構造図
面、第７図は方向パターンの説明のための図面、第８図
は位置合わせの説明のための図面、第９図は平滑化の説
明のための３×３ウィンドー図面、第10図は輪郭線画素
の四つの方向に対する構造図面、第11図は指紋に適用さ
れた四つの方向からの片側輪郭線抽出図面、第12図は片
側輪郭線抽出における端点及び分岐点の判別手法の説明
のための図面である。 ５……入力部、６……処理部、７……プリズム、８……
光源（LED）、９……カメラ、10……外部表示装置（LC
D）、11……テンキー、12……拡散板、13……固定台、1
4……画像取得部（Image Gnab Boand）、15……主処理
装置（MPU）、16……外部接触端子（RS232通信）。
フロントページの続き (72)発明者 李 在淵 大韓民國ソウル特別市麻浦區挑花洞347- 44 (72)発明者 李 相善 大韓民國京畿道義旺市内▲そん▼洞653- 13 (72)発明者 李 晃在 大韓民國ソウル特別市東大門區理門洞 305‐10 (72)発明者 李 胤碩 大韓民國ソウル特別市鍾路區平倉洞64‐３ 金剛ビルラ３‐306 (72)発明者 金 萬煕 大韓民國ソウル特別市江南區驛三２洞 永 東アパート54‐306 (72)発明者 鄭 基赫 大韓民國京畿道果川市原文洞 住公アパー ト21 (72)発明者 姜 南天 大韓民國ソウル特別市中區新堂５洞144- 14（23／５) (72)発明者 洪 善杓 大韓民國ソウル特別市東大門區長安１洞 378 ヨンシン聨立203 (72)発明者 催 正鎬 大韓民國ソウル特別市端草區蠶院洞433 雪嶽アパート５‐307 (56)参考文献 特開 平１−211184（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−98483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−185269（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−53279（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−231684（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−310090（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】登録過程を通して登録された指紋と入力部
を通して入力された指紋を処理し、認識、照合する方法
において、登録指紋の方向パターンと入力指紋の方向パ
ターンとの比較、照合をする１次照合部では、方向差に
対する２個のしきい値を設け、２指紋パターン間の平均
方向差が上位しきい値以上である場合は他人の指紋、そ
の下位しきい値以下である場合は同一指紋と判定、処理
を終了し、２次照合部では、平均方向差が二つのしきい
値の間にある指紋を対象として、前処理（19）、左上、
右上、左下、左上の四つの方向成分のうち、それぞれ対
角線の対にならない近接方向成分によって、抽出、合成
される輪郭線のうちの片側輪郭線を対象として端点及び
分岐点からなる特徴点を抽出する片側輪郭線抽出（20）
及び復元処理（22）の過程を通して特徴点を抽出し、登
録指紋の特徴点との類似度を比較することによって指紋
を判定することを特徴とする複合指紋照合方法。 - 【請求項２】連結数と黒画素数によって決められる特徴
点抽出処理は、 連結数 Cn＝Σ|X（ｉ＋１）−Xi| （ｉ＝1,,,,8） 黒画素数 Bn＝ΣXi （ｉ＝1,,,,8） から、Cn＝2,Bn＝１である特徴点を決め、指紋を判定す
ることを特徴とする請求項１記載の指紋照合方法。 - 【請求項３】指紋の各特徴点に対する特性として座標
（x,y）、種類、方向を含むようにして、それによって
指紋を判定することを特徴とする請求項２記載の指紋照
合方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR17357 | 1989-11-28 | ||
| KR1019890017357A KR920002928B1 (ko) | 1989-11-28 | 1989-11-28 | 지문 인식 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03231381A JPH03231381A (ja) | 1991-10-15 |
| JPH077458B2 true JPH077458B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=19292181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2325146A Expired - Lifetime JPH077458B2 (ja) | 1989-11-28 | 1990-11-27 | 指紋照合方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5105467A (ja) |
| JP (1) | JPH077458B2 (ja) |
| KR (1) | KR920002928B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CA2064926C (en) * | 1991-04-03 | 1996-07-16 | Ritsuko Omori | Fingerprint image processing system capable of simply processing minutiae |
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| US5224173A (en) * | 1991-10-29 | 1993-06-29 | Kuhns Roger J | Method of reducing fraud in connection with employment, public license applications, social security, food stamps, welfare or other government benefits |
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