JPH08241409A - パターン認識装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 参照像と測定像とに対する照合判定に生じる
誤認識を低減させることにより、良好な認識率を有する
パターン認識装置及びその方法を提供する。 【構成】 パターン認識装置１０では、入力手段２０が
第１のパターンを二次元画像として撮像すると、照合手
段５０は、入力面５４において第２の入力領域の両側で
それぞれ隣接した第１及び第３の領域に第１のパターン
の像と当該第１のパターンの像に対して比較する少なく
とも一つの第２のパターンの像とをそれぞれ配置し、Ｊ
ＴＣ演算の実行によって出力面５８において相互に隣接
した第１及び第２の出力領域に第１次及び０次空間周波
数成分をそれぞれ配置する。ここで、第２の入力領域の
領域幅は第１の入力領域の領域幅以上に設定され、第２
の出力領域の領域幅は第２の入力領域の領域幅と入力面
に対する出力面の倍率との積に一致した距離を０次空間
周波数成分の両側に保持して設定されている。そこで、
判定手段６０は、第１及び第２の出力領域にそれぞれ配
置された相関像の強度分布に基づいて、第１及び第２の
パターンの像を照合判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的または電子的に
二次元画像を取り扱う情報処理の技術分野において、合
同フーリエ変換型相関法に基づいて複数の画像に対して
相関演算を実行することにより、当該複数の画像を照合
判定するパターン認識装置及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、二次元画像に対して相関演算を実
行する方法の一つとして、並列的に配置された複数の画
像に２回のフーリエ変換を実行する合同フーリエ変換型
相関（JTC; Joint Transform Correlation）法が知られ
ている。このＪＴＣ法を高速に実行するために、光学レ
ンズの結像作用をフーリエ変換として適用することによ
り、複数の画像を照合判定する光相関システムが提案さ
れている。以下、このＪＴＣ法の原理について、指紋像
を認識対象に設定して簡単に説明する。

【０００３】まず、図１２（ａ）に示すように、２個の
指紋像、すなわち予め撮像済みの参照像と新たに撮像さ
れた測定像とを、入力像として並列的な配置で表示する
（図１２（ａ）参照）。続いて、図１２（ｂ）に示すよ
うに、この入力像を照明したコヒーレント光を結像レン
ズに入射させることにより、入力像に対して１回のフー
リエ変換を実行した変換像を生成する。続いて、図１２
（ｃ）に示すように、この変換像を照明したコヒーレン
ト光を結像レンズに入射させることにより、入力像に対
して２回のフーリエ変換を実行した相関像を生成する
（図１２（ｃ）参照）。

【０００４】このようにして得られた相関像は、中心部
に出現した０次空間周波数成分と、この０次空間周波数
成分を挟む両側の周辺領域にそれぞれ現れた１次空間周
波数成分とから構成されている。この１次空間周波数成
分の強度分布は、参照像と測定像との間の相関値に対応
している。そのため、この１次空間周波数成分のピーク
強度や半値幅などを検出することにより、参照像に対し
て測定像を照合判定することができる。

【０００５】なお、このようなＪＴＣ法の原理に関して
は、文献「光学、第２１巻第６号第３９２頁〜第３９９
頁、１９９２年６月」などに詳細に記載されている。ま
た、ＪＴＣ法を利用した光相関システムの構成に関して
は、文献「光学、第２３巻第５号第３１５号〜第３２０
号、１９９４年５月」などに詳細に記載されている。さ
らに、人体を構成するパターンを認識対象とするＪＴＣ
法に基づいて個人を識別するパターン認識装置に関して
は、公報「特開平６−７６１２８号公報」及び「特開平
６−１７６１５５号公報」などに詳細に記載されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＪＴＣ法を利用したパターン認識装置では、同一の
パターンである参照像と測定像とが不一致であると照合
判定したり、異なるパターンである参照像と測定像とが
一致していると照合判定したりするという誤った認識が
避けられない場合がある。以下、この誤認識の要因につ
いて、相関演算における入力像と相関像とに注目して簡
単に説明する。

【０００７】図１３（ａ）に示すように、並列的に配置
された参照像領域及び測定像領域に入力像として参照像
Ｉ_R 及び測定像Ｉ_M をそれぞれ通常通り表示した場合で
も、測定像Ｉ_M の撮像状況に対応して測定像Ｉ_M の入力
位置が測定像領域中で変動することがある。このとき、
図１３（ｂ）に示すように、入力像に対する２回のフー
リエ変換に基づいて生成された相関像には、参照像Ｉ_R
と測定像Ｉ_M との間の相関値に対応した１次空間周波数
成分Ｐ₁ （Ｔ）が、参照像Ｉ_R と測定像Ｉ_M との間で変
動した距離Ｄ_MRに対応した間隔Ｄ_01T で０次空間周波数
成分Ｐ₀ の両側に出現する。そのため、参照像Ｉ_R と測
定像Ｉ_M との間の照合判定は真である１次空間周波数成
分Ｐ₁ （Ｔ）の強度分布に基づいて行われるので、誤認
識が起こることはない。

【０００８】しかしながら、図１４（ａ）に示すよう
に、入力像の一方として参照像Ｉ_R を通常通り参照像領
域に表示した場合でも、入力像の他方として同一パター
ンである２個の測定像Ｉ_M1，Ｉ_M2を測定像領域に表示す
ると、支障が生じることがある。このとき、図１４
（ｂ）に示すように、入力像に対する２回のフーリエ変
換に基づいて生成された相関像には、２個の測定像
Ｉ_M1，Ｉ_M2の間の相関値に対応した１次空間周波数成分
Ｐ₁ （Ｆ）が、２個の測定像Ｉ_M1，Ｉ_M2の間の距離Ｄ_MM
に対応した間隔Ｄ_01F で０次空間周波数成分Ｐ₀ の両側
に出現してしまう。そのため、参照像Ｉ_R と測定像Ｉ_M
との間の照合判定は偽である１次空間周波数成分Ｐ₁
（Ｆ）の光強度分布に基づいて行われるので、誤認識が
起こり得る。

【０００９】また、図１５（ａ）に示すように、入力像
の一方として参照像Ｉ_R を通常通り参照像領域に表示し
た場合でも、入力像の他方として第１の測定像Ｉ_M0と同
一パターンである２個の第２の測定像Ｉ_M1，Ｉ_M2とを測
定像領域に表示すると、やはり支障が生じることがあ
る。このとき、図１５（ｂ）に示すように、入力像に対
する２回のフーリエ変換に基づいて生成された相関像に
は、参照像Ｉ_R と第１の測定像Ｉ_M0との間の相関値に対
応した第１の１次空間周波数成分Ｐ₁ （Ｔ）が、参照像
Ｉ_R と第１の測定像Ｉ_M0との間の距離Ｄ_MRに対応した間
隔Ｄ_01T で０次空間周波数成分Ｐ₀ の両側に出現する。
また、２個の第２の測定像Ｉ_M1，Ｉ_M2の間の相関値に対
応した第２の１次光Ｐ₁ （Ｆ）が、２個の第２の測定像
Ｉ_M1，Ｉ_M2の間の距離Ｄ_MMに対応した間隔Ｄ_01F で０次
空間周波数成分Ｐ₀ の両側に出現してしまう。そのた
め、参照像Ｉ_R と第１の測定像Ｉ_M0との間の照合判定は
真である第１の１次空間周波数成分Ｐ₁ （Ｔ）ではなく
偽である第２の１次空間周波数成分Ｐ₁ （Ｆ）の光強度
分布に基づいて行われると、誤認識が起こり得る。

【００１０】さらに、図１６（ａ）に示すように、入力
像の一方としてはいかなる画像も参照像領域に表示しな
いで、入力像の他方として同一パターンの２個の測定像
Ｉ_M1，Ｉ_M2を測定像領域に表示する場合、次の現象が起
こることがある。このとき、図１６（ｂ）に示すよう
に、入力像に対する２回のフーリエ変換に基づいて生成
された相関像には、入力像を構成した２個の測定像
Ｉ_M1，Ｉ_M2の間の相関値に対応した１次空間周波数成分
Ｐ₁ が２個の測定像Ｉ_M1，Ｉ_M2の間の距離Ｄ_MMに対応し
た間隔Ｄ₀₁で０次空間周波数成分Ｐ₀ の両側に出現す
る。その他に、２次光Ｐ₂ ，…，Ｎ次光Ｐ_N を含む高次
空間周波数成分が、２個の測定像Ｉ_M1，Ｉ_M2の間の距離
Ｄ_MMに対応した間隔２Ｄ₀₁，…，Ｎ・Ｄ₀₁で０次光Ｐ₀
の両側に出現してしまう。このような高次空間周波数成
分は、変換像として生成される２個の測定像Ｉ_M1，Ｉ_M2
の干渉縞の変調度に、いわゆるサイン波に対するズレが
生じた場合に発生する。

【００１１】そのため、入力像としては参照像Ｉ_R 及び
測定像Ｉ_M を参照像領域及び測定像領域にそれぞれ表示
する場合でも、入力像の他方として同一または類似の像
成分を測定像領域に表示すると、支障が生じることがあ
る。つまり、変換像として生成される参照像Ｉ_R 自体ま
たは測定像Ｉ_M 自体の干渉縞の変調度にサイン波に対す
るズレが生じた場合に、上述した高次空間周波数成分が
相関像に出現してしまう。そのため、参照像Ｉ_R と測定
像Ｉ_M との間の照合判定は１次空間周波数成分Ｐ₁ の他
に高次空間周波数成分を含む強度分布に基づいて行われ
るので、誤認識が起こり得る。

【００１２】そこで、本発明は、以上の問題点を鑑みて
なされたものであり、参照像と測定像とに対する照合判
定に生じる誤認識を低減させることにより、良好な認識
率を有するパターン認識装置及びその方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のパターン認識装
置は、上記の目的を達成するために、（Ａ）第１のパタ
ーンを二次元画像として撮像する入力手段と、（Ｂ−
１）この入力手段によって撮像された第１のパターンの
像と当該第１のパターンの像に対して比較する少なくと
も一つの第２のパターンの像とを入力像として並列的に
配置する入力面と、（Ｂ−２）入力像に対して合同フー
リエ変換型相関演算を実行する演算手段と、（Ｂ−３）
この演算手段によって入力像に対応して生成された相関
像を配置する出力面とを含んで構成されている照合手段
と、（Ｃ）この照合手段によって生成された相関像の強
度分布に基づいて第１及び第２のパターンの像を照合判
定する判定手段とを備えている。

【００１４】ここで、入力面は、（Ｂ−１−ａ）第１の
パターンの像を配置する第１の入力領域と、（Ｂ−１−
ｂ）この第１の入力領域に隣接する第２の入力領域と、
（Ｂ−１−ｃ）第１の入力領域に対向して第２の入力領
域に隣接し、第２のパターンの像を配置する第３の入力
領域とを有し、第１ないし第３の入力領域の配列方向に
沿った第２の入力領域の領域幅を、当該配列方向に沿っ
た第１の入力領域の領域幅以上に設定している。

【００１５】また、出力面は、（Ｂ−２−ａ）相関像を
構成する二つの１次空間周波数成分の一方を配置する第
１の出力領域と、（Ｂ−２−ｂ）この第１の出力領域に
隣接し、相関像を構成した０次空間周波数成分を配置す
る第２の出力領域とを有し、第１及び第２の出力領域の
配列方向に沿った第２の出力領域の領域幅として、第２
の入力領域の領域幅と入力像に対する相関像の倍率との
積に一致した距離を０次空間周波数成分の両側に保持し
ている。

【００１６】さらに、判定手段は、第１及び第２の出力
領域にそれぞれ配置された相関像の強度分布を分別した
上で、第１及び第２のパターンの像を照合判定すること
を特徴とする。

【００１７】なお、第１ないし第３の入力領域の配列方
向に沿った第２の入力領域の領域幅は、当該配列方向に
沿った第１及び第３の入力領域の領域幅以上に設定され
ていることを特徴としてもよい。また、出力面は、第１
の出力領域に対向して第２の出力領域に隣接し、二つの
１次空間周波数成分の他方を配置する第３の出力領域と
をさらに有しており、照合手段は、第１ないし第３の出
力領域にそれぞれ配置された相関像の強度分布を分別し
た上で、第１及び第２のパターンの像を照合判定するこ
とを特徴としてもよい。

【００１８】また、演算手段は、入力像に対してフーリ
エ変換を光学的に２度実行するレンズを含んでいるこ
と、あるいは入力像に対してフーリエ変換を電子工学的
に２度実行するコンピュータを含んでいることを特徴と
してもよい。さらに、パターンは、人間の指の腹に形成
された指紋であることを特徴としてもよい。

【００１９】本発明のパターン認識方法は、上記の目的
を達成するために、（Ａ）第１のパターンを二次元画像
として撮像する第１のステップと、（Ｂ）この第１のス
テップで撮像された第１のパターンの像と当該第１のパ
ターンの像に対して比較する少なくとも一つの第２のパ
ターンの像とを入力像として入力面に並列的に配置する
第２のステップと、（Ｃ）この第２のステップで配置さ
れた入力像に対して合同フーリエ変換型相関演算を実行
することにより、当該入力像に対応して生成された相関
像を出力面に配置する第３のステップと、（Ｄ）この第
３のステップで生成された相関像の強度分布に基づいて
第１及び第２のパターンの像を照合判定する第４のステ
ップとを備えている。

【００２０】ここで、第２のステップにおいては、入力
面に第１の入力領域、第２の入力領域及び第３の入力領
域を順次隣接して設定する際に、第１ないし第３の入力
領域の配列方向に沿った第２の入力領域の領域幅を、当
該配列方向に沿った第１の入力領域の領域幅以上に設定
した上で、第１及び第２のパターンの像を第１及び第３
の入力領域にそれぞれ配置する。

【００２１】また、第３のステップにおいては、出力面
に第１の出力領域及び第２の出力領域を隣接して設定す
る際に、第１及び第２の出力領域の配列方向に沿った第
２の出力領域の領域幅を、第２の入力領域の領域幅と入
力像に対する相関像の倍率との積の２倍に一致した距離
に設定した上で、相関像を構成する二つの１次空間周波
数成分の一方及び０次空間周波数成分を第１の出力領域
の内部及び第２の出力領域の中央部にそれぞれ配置す
る。

【００２２】さらに、第４のステップにおいては、第１
及び第２の出力領域に配置された相関像の強度分布を分
別した上で、第１及び第２のパターンの像を照合判定す
ることを特徴とする。

【００２３】なお、第２のステップにおいては、第１な
いし第３の入力領域の配列方向に沿った第２の入力領域
の領域幅を、当該配列方向に沿った第１及び第３の入力
領域の領域幅以上に設定することを特徴としてもよい。
また、第３のステップにおいては、第１の出力領域に対
向した上で第２の出力領域に隣接して設定した第３の出
力領域に、二つの１次空間周波数成分の他方を第３の出
力領域に配置し、第４のステップにおいては、第１及び
第３の出力領域にそれぞれ配置された相関像の強度分布
を分別した上で、第１及び第２のパターンの像を照合判
定することを特徴としてもよい。

【００２４】また、第４のステップにおいては、第２の
出力領域に配置された相関像の強度分布が所定の閾値未
満である場合、第１の出力領域に配置された相関像の強
度分布に基づいて第１及び第２のパターンの像を照合判
定することを特徴としてもよい。さらに、第４のステッ
プにおいては、第１のパターンの像のみからなる入力像
に対応して生成された相関像の強度分布と、第２のパタ
ーンの像のみからなる入力像に対応して生成された相関
像の強度分布とを、第１及び第２のパターンの像からな
る入力像に対応して生成された相関像の強度分布から除
去した上で、当該相関像の強度分布に基づいて第１及び
第２のパターンの像を照合判定することを特徴としても
よい。

【００２５】

【作用】本発明のパターン認識装置及びその方法におい
ては、入力手段が第１のパターンを二次元画像としてそ
れぞれ撮像すると、照合手段は第１のパターンの像と当
該第１のパターンの像に対して比較する少なくとも一つ
の第２のパターンの像とを入力像として入力面上で並列
的に配置する。このとき、入力面において第２の入力領
域の両側でそれぞれ隣接した第１及び第３の領域には、
第１及び第２のパターンの像がそれぞれ配置されてい
る。

【００２６】そして、照合手段は、入力面に配置された
入力像に対して合同フーリエ変換型相関演算を実行する
ことにより、その入力像に対応して生成された相関像を
出力面に配置する。このとき、出力面において相互に隣
接した第１及び第２の出力領域には、相関像を構成する
１次空間周波数成分及び０次空間周波数成分がそれぞれ
配置される。

【００２７】ここで、第１ないし第３の入力領域の配列
方向に沿った第２の入力領域の領域幅は、その配列方向
に沿った第１の入力領域の領域幅以上に設定されてい
る。また、第１及び第２の出力領域の配列方向に沿った
第２の出力領域の領域幅は、第２の入力領域の領域幅と
前記入力面に対する前記出力面の倍率との積に一致した
距離を０次空間周波数成分の両側に保持して設定されて
いる。

【００２８】これにより、第１及び第３の入力領域にそ
れぞれ配置された第１及び第２のパターンの像の間隔
は、第２の入力領域の領域幅以上であることから、第１
の入力領域の領域幅以上となる。そのため、これら第１
及び第２のパターンの像に対応する二つの１次空間周波
数成分の一方は、当該第１及び第２のパターンの像の間
隔と前記入力面に対する前記出力面の倍率との積に一致
した距離を０次空間周波数成分に対して保持し、第１及
び第２の出力領域の配列方向に生成されるので、第１の
出力領域に配置される。

【００２９】一方、第１の入力領域に配置された第１の
パターンの像が複数個の同一または類似の像成分を含ん
でいる場合、これら同一または類似の像成分の間隔は、
当該第１の入力領域の領域幅未満であることから、第２
の入力領域の領域幅未満となる。そのため、これら同一
または類似の像成分に対応する二つの１次空間周波数成
分の一方は、当該同一または類似の像成分の間隔と前記
入力面に対する前記出力面の倍率との積に一致した距離
を０次空間周波数成分に対して保持し、第１及び第２の
出力領域の配列方向に生成されるので、第２の出力領域
に配置される。

【００３０】この後、照合手段は、第１及び第２の出力
領域にそれぞれ配置された相関像の強度分布を分別した
上で、第１の出力領域に配置された相関像の強度分布に
基づいて、第１及び第３の入力領域にそれぞれ配置され
た第１及び第２のパターンの像の照合を判定する。した
がって、これら第１及び第２のパターンの像の照合は、
第１の入力領域に配置されたパターンの像が含む複数個
の同一または類似の像成分による相関ノイズを除去した
上で決定される。

【００３１】

【実施例】以下、本発明に係る一実施例の構成及び作用
について、図１ないし図１１を参照して詳細に説明す
る。なお、図面の説明においては同一の要素には同一の
符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸
法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

【００３２】本実施例のパターン認識装置は、認識対象
として指紋を設定した上で、ＪＴＣ法に基づいて複数の
指紋像の間で相関演算を実行することにより、当該複数
の指紋像を照合判定して個人を識別する指紋認識装置と
して機能するものである。例えば、このパターン認識装
置は、貴重品や重要情報を保管する機密室に通じるドア
の開閉を制御する管理システムとして利用される。

【００３３】図１に示すように、パターン認識装置１０
は、操作者が識別コードや選択コードを入力するコード
入力手段２０と、操作者が提示した指紋を撮像するパタ
ーン入力手段３０と、管理者が許可した操作者の指紋像
を格納する記憶手段４０と、予め登録済みの参照像と新
規に撮像された測定像とからなる２個の指紋像に対して
光学的相関演算を実行する照合手段５０と、これら２個
の指紋像の照合判定を相関値に基づいて決定する判定手
段６０と、これら各種機器の動作を集中的に制御する制
御手段７０とを備えている。

【００３４】ここで、コード入力手段２０は、指紋の登
録または照合を要望する操作者の入力操作に基づいて動
作するキーボードである。このキーボードは、操作者が
入力した識別コードや選択コードなどを測定信号として
制御手段７０に出力する。ただし、識別コードは、パタ
ーン認識装置１０を全体的に監督する管理者が特定の操
作者に予め割り当てて設定したものである。選択コード
は、制御手段７０から入力した制御信号に基づいてディ
スプレイ（図示しない）に表示されたメッセージに対応
して、操作者が選択した処理を指定するものである。

【００３５】また、パターン入力手段３０は、第１の照
明光を投光するＬＥＤ（Light Emitted Diode)３１と、
操作者の指が設置された斜面で第１の照明光を反射する
プリズム３２と、操作者の指紋に対応して散乱した第１
の照明光を集束する集光レンズ３３と、第１の照明光を
受光して光電変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device
）カメラ３４とから構成されている。

【００３６】なお、ＬＥＤ３１は、制御手段７０から入
力した制御信号に基づいて第１の照明光を発光する光源
である。この光源は、所定の拡がりを有する光線束とし
て第１の照明光を投光する。プリズム３２は、三角柱状
に形成されて斜面を外部に露出して設置された基本プリ
ズムである。この基本プリズムは、第１のＬＥＤ３１か
ら入射した第１の照明光を斜面の内側で反射させる。た
だし、プリズム３２の斜面は、操作者の指の腹が接触し
て設置され、その指紋の隆線に対応して第１の照明光を
散乱させるものである。

【００３７】集光レンズ３３は、プリズム３２から入射
した第１の照明光をＣＣＤカメラ３４の受光面上に結像
する両凸レンズである。ＣＣＤカメラ３４は、集光レン
ズ３３の結像面上にその受光面が配置されることによ
り、集光レンズ３３から入射した第１の照明光を受光す
る光検出器である。この光検出器は、第１の照明光を光
電変換して検出した操作者の指紋像を測定信号として制
御手段７０に出力する。

【００３８】また、記憶手段４０は、操作者の識別コー
ド及び指紋像に対する登録や検索などを管理するメモリ
である。このメモリは、制御手段７０から入力したデー
タ信号に基づいて識別コード及び指紋像を登録像として
格納するとともに、制御手段７０から入力した制御信号
に基づいて識別コードをキーとして検索した登録済みの
指紋像をデータ信号として制御手段７０に出力する。ま
た、このメモリは、予め設定された閾値に達するまで、
順次撮像された操作者の複数の指紋像を登録候補像とし
て保持する。ただし、指紋像の撮像回数に対する閾値
は、登録候補像に対する相互相関演算を有効にする観点
から、３以上であることがより望ましい。

【００３９】また、照合手段５０は、第２の照明光を投
光するＬＤ(Laser Diode) ５１と、第２の照明光を２方
向に分岐する第１のハーフミラー５２ａと、第２の照明
光の一方である第３の照明光を反射する第１の平面ミラ
ー５３ａと、参照像と測定像とからなる２個の指紋像を
入力像として表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Displa
y）５４と、入力像に対応して回折した第３の照明光を
フーリエ変換する第１のフーリエ変換レンズ５５ａと、
入力像に対応して回折した第３の照明光の光軸付近を除
去するフィルタ５６と、第３の照明光を受光して入力像
の変換像の強度画像を表示するＳＬＭ（Spatial Light
Modulator ）５７とを含んで構成されている。

【００４０】この照合手段５０は、第２の照明光の他方
である第４の照明光を反射する第２の平面ミラー５３ｂ
と、第４の照明光を反射した後に変換像に対応して回折
した第４の照明光を透過する第２のハーフミラー５２ｂ
と、変換像に対応して回折した第４の照明光をフーリエ
変換する第２のフーリエ変換レンズ５５ｂと、第４の照
明光を受光して光電変換するＰＤ（Photo Detector）５
８とをさらに含んで構成されている。

【００４１】すなわち、照合手段５０は、入力像を配置
する入力面であるＬＣＤ５４と、この入力像に対応して
生成された相関像を配置する出力面であるＰＤ５８と、
入力像に対するＪＴＣ演算によって相関像を生成する演
算手段であるその他の全ての光学系とから構成されてい
る。

【００４２】なお、ＬＤ５１は、制御手段７０から入力
した制御信号に基づいて第２の照明光を発光する光源で
ある。この光源は、所定の拡がりを有する光線束として
第２の照明光を投光する。第１のハーフミラー５２ａ
は、ＬＤ５１から入射した第２の照明光を２方向に分岐
するビームスプリッタである。このビームスプリッタ
は、第２の照明光の一方を反射して第３の照明光として
出射するとともに、第２の照明光の他方を透過して第４
の照明光として出射する。第１の平面ミラー５３ａは、
第１のハーフミラー５２ａから入射した第３の照明光を
反射する反射鏡である。この反射鏡は、第３の照明光の
光路を折り曲げることによって照合手段５０自体の小型
化に寄与している。

【００４３】ＬＣＤ５４は、制御手段７０から入力した
第３のデータ信号Ｔ₃ に基づいて２個の指紋像を並列的
な配置で表示するディスプレイである。このディスプレ
イは、記憶手段４０に格納された登録済みの指紋像を参
照像として参照像領域に表示するとともに、パターン入
力手段３０で新たに撮像された操作者の指紋像を測定像
として間隙領域を挟んで参照像領域に隣接した測定像領
域に表示する。また、このディスプレイは、第１の平面
ミラー５３ａから入射した第３の照明光を、参照像と測
定像とからなる入力像に対応して回折させつつ透過させ
る。

【００４４】第１のフーリエ変換レンズ５５ａは、ＬＣ
Ｄ５４から入射した第３の照明光を収斂して出射し、第
３の照明光の振幅分布に対して焦平面上でフーリエ変換
を成立させる両凸レンズである。この両凸レンズは、所
定の拡がりを有する光線束として入力像に対応して回折
した第３の照明光を集光する。フィルタ５６は、光軸を
中心とする円板状のマスクを有する遮蔽板である。この
遮蔽板は、第１のフーリエ変換レンズ５５ａから入射し
た第３の照明光の光軸付近に位置する低次空間周波数成
分である０次空間周波数成分を除去することにより、第
３の照明光の周辺に位置する高次空間周波数成分である
１次空間周波数成分を抽出する。ただし、０次空間周波
数成分は、入力像に対応して回折した第３の照明光で最
大強度を有する成分であり、入力像を構成する参照像と
測定像との間の相関値の指標となる１次空間周波数成分
に対してノイズとして大きく影響するものである。

【００４５】一方、第２の平面ミラー５３ｂは、第１の
ハーフミラー５２ａから入射した第４の照明光を反射す
る反射鏡である。この反射鏡は、第４の照明光の光路を
折り曲げることによって照合手段５０自体の小型化に寄
与している。第２のハーフミラー５２ｂは、第２の平面
ミラー５３ｂから入射した第４の照明光を反射してＳＬ
Ｍ５７に出射するとともに、ＳＬＭ５７で反射されるこ
とによって入射した第４の照明光を透過して第２のフー
リエ変換レンズ５５ｂに出射するビームスプリッタであ
る。このビームスプリッタは、ＳＬＭ５７に保持された
変換像を照明する第４の照明光を反射するとともに、Ｓ
ＬＭ５７の変換像に対応して回折した第４の照明光を透
過する。

【００４６】ＳＬＭ５７は、ガラスからなる第１の基板
と、透明導電材からなる第１の電極層と、α（amorphou
s ）−Ｓｉからなる光アドレス層と、誘電体多層膜から
なるミラー層と、ネマティック液晶からなる光変調層
と、透明導電材からなる第２の電極層と、ガラスからな
る第２の基板とを順次積層して形成され、実時間空間フ
ィルタとして機能する位相変調器である。光変調層を構
成するネマティック液晶は同一方向に対して平行に配向
され、第１及び第２の電極層は所定の駆動電圧が印加さ
れている。

【００４７】この位相変調器では、フィルタ５６から入
射した第３の照明光が第１の基板及び第１の電極層を介
して光アドレス層で集光することにより、第３の照明光
の強度分布に対応して光アドレス層の抵抗分布が変化す
る。そのため、この抵抗分布に基づいた電圧が光変調層
に印加されるので、第３の照明光の強度分布に対応して
光変調層を構成するネマティック液晶の分子軸の配向が
変化する。したがって、入力像の振幅分布にフーリエ変
換を施して生成された変換像は、光変調層の屈折率分布
として書き込まれる。

【００４８】また、この位相変調器では、ハーフミラー
５２ｂから入射した第４の照明光が第２の基板及び第２
の電極層を介して光変調層で回折した後、ミラー層で反
射されて光変調層で再び回折して第２の電極層及び第２
の基板を介して出射される。そのため、第４の照明光
は、光変調層を往復して通過する際に、光変調層の屈折
率分布に対応して位相変調を受けるので、光変調層に保
持された変換像に対応して回折する。

【００４９】第２のフーリエ変換レンズ５５ｂは、第２
のハーフミラー５２ｂから入射した第４の照明光を収斂
して出射し、第４の照明光の振幅分布に対して焦平面上
でフーリエ変換を成立させる両凸レンズである。この両
凸レンズは、所定の拡がりを有する光線束として変換像
に対応して回折した第４の照明光を集光する。ＰＤ５８
は、第２のフーリエ変換レンズ５５ｂの焦平面上に受光
面を配置し、第２のフーリエ変換レンズ５５ｂから入射
した第４の照明光を受光する光検出器である。この光検
出器は、第４の照明光を光電変換することにより、変換
像の振幅分布にフーリエ変換を施して生成された相関像
を検出し、この相関像をデータ信号として制御手段７０
に出力する。ただし、相関像は、入力像の振幅分布に２
回のフーリエ変換を施して生成されたものであり、０次
空間周波数成分を除いて主に１次空間周波数成分からな
る高次空間周波数成分として検出される。

【００５０】また、判定手段６０は、入力像を構成した
参照像と測定像との間の相関値を予め設定された閾値と
比較することにより、これら２個の指紋像の照合判定を
決定する演算ユニットである。この演算ユニットは、制
御手段から入力したデータ信号に基づいて相関像で最大
輝度を有する強度分布を１次空間周波数成分の強度分布
として分別した後、この１次空間周波数成分の強度分布
特性を参照像と測定像との間の相関値として所定の閾値
に対してそれぞれ比較し、その照合判定の結果をデータ
信号として制御手段７０に出力する。なお、この演算ユ
ニットは、相関値が閾値以上である場合に、参照像と測
定像とが一致していることを照合判定し、相関値が閾値
未満である場合に、参照像と測定像とが不一致であるこ
とを照合判定する。

【００５１】ただし、参照像と測定像との間の相関値に
対する閾値は、異なる個人の指紋像の間の相関値の統計
分布を分析することにより、セキュリティの度合、例え
ば９９．９％以上の他人排他率に基づいて適切に決定す
ることがより望ましい。

【００５２】さらに、制御手段７０は、パターン認識装
置１０全体に対する電力供給を制御するとともに、コー
ド入力手段２０、パターン入力手段３０、記憶手段４
０、照合手段５０及び判定手段６０に対する各種の信号
入出力を制御するマイクロコンピュータである。このマ
イクロコンピュータの動作については、パターン認識装
置１０における主な作用として詳細な説明を後述する。

【００５３】このように構成されたパターン認識装置１
０には、後述する３種類の特徴的構成（Ａ）〜（Ｃ）の
少なくとも一つが施されている。

【００５４】（Ａ）プリズム３２の斜面における設置領
域の限定 図２（ａ）に示すように、プリズム３２の斜面３２ａ上
には、平板状の第１のマスク３５が設置されている。図
２（ｂ）に示すように、第１のマスク３５は斜面３２ａ
の周辺部を被覆し、斜面３２ａの中央部上に位置する開
口３５ａを有している。この開口３５ａには、斜面３２
ａが領域幅Ｗ_E を有する設置領域として露出されてい
る。そのため、操作者が指を設置する位置は、第１のマ
スク３５の開口３５ａによって形成された設置領域に限
定されることになる。ただし、この領域幅Ｗ_E は、ＬＣ
Ｄ５４で入力像を構成する測定像領域、間隙領域及び参
照像領域を順次配列した方向に沿った当該測定像領域の
領域幅Ｗ_M を、集光レンズ３３の結像倍率で除算して決
定されている（図５（ｃ）参照）。なお、第１のマスク
３５としては、ＬＥＤ３１から出射された第１の照明光
に対して不透明なプラスチックなどで形成されているこ
とが必要である。

【００５５】（Ｂ）ＣＣＤカメラ３４の受光面における
検出領域の限定 図３（ａ）に示すように、ＣＣＤカメラ３４の受光面３
４ａ上には、平板状の第２のマスク３６が設置されてい
る。図３（ｂ）に示すように、第２のマスク３６は、受
光面３４ａの一方の半面のみを被覆している。この受光
面３４ａの他方の半面は、領域幅Ｗ_D を有する検出領域
として露出されている。そのため、操作者の指紋に対応
して回折した第１の照明光を受光する位置は、第２のマ
スク３６によって形成された検出領域に限定されること
になる。ただし、この領域幅Ｗ_D は、ＬＣＤ５４で入力
像を構成する測定像領域、間隙領域及び参照像領域を順
次配列した方向に沿った当該測定像領域の領域幅Ｗ_M に
基づいて決定されている（図５（ｃ）参照）。なお、第
２のマスク３６としては、ＬＥＤ３１から出射された第
１の照明光に対して不透明なプラスチックなどで形成さ
れていることが必要である。

【００５６】（Ｃ）ＣＣＤカメラ３４または制御手段７
０によるビデオ信号の変調処理 図４（ａ）に示すように、ＣＣＤカメラ３４は、受光し
た第１の照明光を光電変換して検出した指紋像を、水平
ライン毎に分割して第１のビデオ信号を生成する。この
第１のビデオ信号は、１水平ラインの画像データ成分Ｃ
_V を水平同期成分Ｃ_H で順次区分して構成されている。
図４（ｂ）に示すように、ＣＣＤカメラ３４または第１
のビデオ信号がＣＣＤカメラ３４から入力した制御手段
７０は、第１のビデオ信号の水平同期成分Ｃ_H に同期し
てフィルタ制御信号を生成する。このフィルタ制御信号
は、第１のビデオ信号の隣接した２個の水平同期成分Ｃ
_H に挟まれた区間に対応する区間で、領域幅Ｗ_F を有す
る信号抽出成分Ｃ_E を順次配列して構成されている。

【００５７】ここで、図４（ｃ）に示すように、ＣＣＤ
カメラ３４または制御手段７０は、第１のビデオ信号の
水平同期成分Ｃ_H に同期した状態で、第１のビデオ信号
の画像データ成分Ｃ_V とフィルタ制御信号の信号抽出成
分Ｃ_E とに対するＡＮＤ演算を実行して第２のビデオ信
号を生成する。この第２のビデオ信号は、信号抽出成分
Ｃ_E の領域幅Ｗ_F に対応して第１のビデオ信号の画像デ
ータ成分Ｃ_V が抽出された画像データ成分Ｃ_EVを、１水
平ラインの画像データとして水平同期成分Ｃ_H で順次区
分して構成されている。そのため、操作者の指紋像を検
出したＣＣＤカメラ３４が制御手段７０に出力する第２
のビデオ信号、あるいはＣＣＤカメラ３４から第１のビ
デオ信号を入力された制御手段７０が生成する第２のビ
デオ信号の画像データは、フィルタ制御信号が含む信号
抽出成分Ｃ_E の区間に限定されることになる。ただし、
この領域幅Ｗ_F は、ＬＣＤ５４で入力像を構成する測定
像領域、間隙領域及び参照像領域を順次配列した方向に
沿った当該測定像領域の領域幅Ｗ_M に基づいて決定され
ている（図５（ｃ）参照）。

【００５８】これら３種類の特徴的構成によれば、図５
（ａ）に示すように、操作者の指紋像を検出したＣＣＤ
カメラ３４から制御手段７０に入力したビデオ信号が表
す測定像Ｉ_M は、画像全体の一方の端部側で領域幅Ｗ_M
を有する測定像領域に配置されている。一方、図５
（ｂ）に示すように、操作者が入力した識別コードに基
づいて登録像を検索した記憶手段４０から制御手段７０
に入力したビデオ信号が表す参照像Ｉ_R は、画像全体の
他方の端部側で領域幅Ｗ_R を有する参照像領域に配置さ
れている。そこで、図５（ｃ）に示すように、制御手段
７０は、測定像Ｉ_Mを表すビデオ信号と参照像Ｉ_R を表
すビデオ信号とに対して画像ボード上でスーパーインポ
ーズを実行することにより、測定像Ｉ_M が配置された測
定像領域と、いかなる画像も配置されない間隙領域と、
参照像Ｉ_R が配置された参照像領域とを順次配列した入
力像を表すビデオ信号を生成してＬＣＤ５４に出力す
る。

【００５９】この測定像領域は、画像全体の一方の端部
側で各領域の配列方向に沿って領域幅Ｗ_M を有し、操作
者の指紋を新たに撮像して生成された測定像Ｉ_M が配置
される。また、参照像領域は、画像全体の他方の端部側
で各領域の配列方向に沿って領域幅Ｗ_R を有し、予め登
録済みの指紋像を検索して生成された参照像Ｉ_R が配置
される。なお、参照像領域の領域幅Ｗ_R は、測定像領域
の領域幅Ｗ_M にほぼ同一であって匹敵するように設定さ
れている。さらに、これら測定像領域及び参照像領域に
挟まれた間隙領域は、画像全体の中央部で各領域の配列
方向に沿って領域幅Ｗ_I を有し、いかなる画像も配置さ
れることはない。なお、間隙領域の領域幅Ｗ_I は、測定
像領域の領域幅Ｗ_M 以上になるように設定されている。

【００６０】このように生成されたビデオ信号が入力し
たＬＣＤ５４は、図６（ａ）に示すように、間隙を保持
して並列的に配置された参照像Ｉ_R と測定像Ｉ_M とから
なる入力像を表示する。このＬＣＤ５４の表示画面に
は、領域幅Ｗ_M を有する測定系領域（第１の入力領域）
と、領域幅Ｗ_I を有する間隙領域（第２の入力領域）
と、領域幅Ｗ_R を有する参照領域（第３の入力領域）と
が、すなわち第１ないし第３の入力領域が、領域幅
Ｗ_M ，Ｗ_I ，Ｗ_R の方向に順次配列されている。この測
定像領域に測定像Ｉ_M が配置されるとともに、参照像領
域に参照像Ｉ_R が配置される。また、間隙領域にはいか
なる画像も配置されない。特に、間隙領域の領域幅Ｗ_I
は、測定像領域の領域幅Ｗ_M 以上になるように設定され
ている。

【００６１】ここで、通常の指紋像のみから構成されて
いる参照像Ｉ_R を参照像領域に表示するとともに、通常
の指紋像である第１の測定像Ｉ_M0と同一パターンの２個
の偽詐像である第２の測定像Ｉ_M1，Ｉ_M2とを測定像領域
に表示する場合、参照像Ｉ_Rと第１の測定像Ｉ_M0との間
の距離Ｄ_MRは、間隙領域の領域幅Ｗ_I 以上であり、すな
わち測定像領域の領域幅Ｗ_M 以上となる。一方、２個の
第２の測定像Ｉ_M1，Ｉ_M2の間の距離Ｄ_MMは、測定像領域
の領域幅Ｗ_M 未満となる。

【００６２】このような入力像に対する相関演算の実行
によって生成した相関像を検出するＰＤ５８は、図６
（ｂ）に示すように、入力像を構成した参照像Ｉ_R と測
定像Ｉ_M との間に相関値に対応した１次空間周波数成分
を受光する。この相関像の中心部には、０次空間周波数
成分Ｐ₀ が配置されている。ＰＤ５８の受光面は、画像
全体の一方の端部側で領域幅Ｗ_T1を有する第１の基本検
出領域（第１の出力領域）と、画像の中心部に位置する
０次空間周波数成分Ｐ₀ の両側にそれぞれ領域幅Ｗ_F を
有する補助検出領域（第２の出力領域）と、画像全体の
他方の端部側で領域幅Ｗ_T2を有する第２の基本検出領域
（第３の出力領域）とから構成されている。このＰＤ５
８は、第１及び第２の基本検出領域で受光した１次空間
周波数成分と、補助検出領域で受光した１次空間周波数
成分とを分割して光電変換する。なお、補助検出領域の
領域幅Ｗ_F は、第１及び第２のフーリエ変換レンズ５５
ａ，５５ｂによる結像倍率Ｍと、入力像における測定像
領域の領域幅Ｗ_M とに対して、式（１）を満足するよう
に設定されている。

【００６３】 Ｗ_F ＝Ｍ・Ｗ_M （１） ただし、第１及び第２の結像レンズ５５ａ，５５ｂによ
る結像倍率Ｍは、第１及び第２のフーリエ変換レンズ５
５ａ，５５ｂの各焦点距離ｆ₁ ，ｆ₂ に対して式（２）
を満足する。

【００６４】 Ｍ＝ｆ₂ ／ｆ₁ （２） ここで、入力像を構成した参照像Ｉ_R と第１の測定像Ｉ
_M0との間の相関値に対応した第１の１次空間周波数成分
Ｐ₁ （Ｔ）は、間隔Ｄ_01T で０次空間周波数成分Ｐ₀ の
両側に出現する。この間隔Ｄ_01T は、第１及び第２のフ
ーリエ変換レンズ５５ａ，５５ｂによる結像倍率Ｍと、
入力像における参照像Ｉ_R と第１の測定像Ｉ_M0との間の
距離Ｄ_MRとに対して式（３）を満足する。

【００６５】 Ｄ_01T ＝Ｍ・Ｄ_MR （３） また、入力像を構成した２個の第２の測定像Ｉ_M1，Ｉ_M2
の間の相関値に対応した第２の１次空間周波数成分Ｐ₁
（Ｆ）は、間隔Ｄ_01F で０次空間周波数成分Ｐ₀ の両側
に出現する。この間隔Ｄ_01F は、第１及び第２のフーリ
エ変換レンズ５５ａ，５５ｂによる結像倍率Ｍと、入力
像における２個の第２の測定像Ｉ_M1，Ｉ_M2の間の距離Ｄ
_MMとに対して式（４）を満足する。

【００６６】 Ｄ_01F ＝Ｍ・Ｄ_MM （４） ところで、入力像においては式（５）が成立しているこ
とから、３式（１），（３），（４）の間で式（５）を
考慮すると、式（６）が成立する。

【００６７】 Ｄ_MR≧Ｗ_M ＞Ｄ_MM （５） Ｄ_01T ≧Ｗ_F ＞Ｄ_01F （６） この式（６）によれば、真である第１の１次空間周波数
成分Ｐ₁ （Ｔ）は第１及び第２の基本検出領域でそれぞ
れ受光される一方、偽である第２の１次空間周波数成分
Ｐ₁ （Ｆ）は補助検出領域で受光されることになる。こ
れにより、ＰＤ５８は、真である第１の１次空間周波数
成分Ｐ₁ （Ｔ）と偽である第２の１次空間周波数成分Ｐ
₁ （Ｆ）とを分割した光電変換によって生成した検出信
号を制御信号７０に出力する。そのため、判定手段６０
は、同一パターンである２個の第２の測定像Ｉ_M1，Ｉ_M2
が入力像に含まれているか否かを、偽である第２の１次
空間周波数成分Ｐ₁ （Ｆ）の強度分布特性に基づいて判
定する。また、照合手段６０は、参照像Ｉ_R と第１の測
定像Ｉ_M0との照合判定を、真である第１の１次空間周波
数成分Ｐ₁ （Ｔ）の強度分布特性のみに基づいて実行す
る。したがって、制御手段７０は、同一のパターンであ
る参照像Ｉ_R と第１の測定像Ｉ_M0とが不一致であると照
合判定したり、異なるパターンである参照像Ｉ_R と第１
の測定像Ｉ_M0とが一致していると照合判定したりすると
いう誤認識を起こさない。

【００６８】また、このように構成されたパターン認識
装置１０には、後述するバックグラウンド処理の機能が
設定されている。

【００６９】まず、制御手段７０は、ＣＣＤカメラ３４
から入力したビデオ信号、すなわち測定像領域に配置さ
れた測定像Ｉ_M のみからなる入力像を表すビデオ信号を
生成してＬＣＤ５４に出力する。図７（ａ）に示すよう
に、このように生成されたビデオ信号が入力したＬＣＤ
５４は、測定像領域のみに測定像Ｉ_M を表示する。

【００７０】一方、制御手段７０は、記憶手段４０から
入力したビデオ信号、すなわち参照像領域に配置された
参照像Ｉ_R のみからなる入力像を表すビデオ信号を生成
してＬＣＤ５４に出力する。図７（ｂ）に示すように、
このように生成されたビデオ信号が入力したＬＣＤ５４
は、参照像領域のみに参照像Ｉ_R を表示する。

【００７１】これらの場合のいずれにおいても、入力像
に対する相関演算の実行によって生成した相関像を検出
するＰＤ５８は、図１６（ｂ）を参照すると、入力像を
構成した測定像Ｉ_M 自体または参照像Ｉ_R 自体の同一ま
たは類似の像成分の相関値に対応した１次空間周波数成
分を含む高次空間周波数成分を受光する。この相関値の
中心部には、０次空間周波数成分Ｐ₀ が配置されてい
る。

【００７２】この相関像は、０次空間周波数成分Ｐ₀ の
両側に中央部から周辺部に向かって順次配置された１次
空間周波数成分Ｐ₁ 、２次空間周波数成分Ｐ₂ 、…、Ｎ
次空間周波数成分Ｐ_N から構成されている。なお、ＳＬ
Ｍ５７に記録された変換像が、ＬＣＤ５４に表示された
入力像を構成した測定像Ｉ_M 自体または参照像Ｉ_R 自体
の干渉縞として生成されることから、１次光を除外した
高次光は、この干渉縞の変調度にいわゆるサイン波に対
するズレが生じた場合に発生する。ただし、Ｎは２以上
の自然数である。

【００７３】ここで、１次空間周波数成分Ｐ₁ は、間隔
Ｄ₀₁で０次空間周波数成分Ｐ₀ の両側に出現する。この
間隔Ｄ₀₁は、第１及び第２のフーリエ変換レンズ５５
ａ，５５ｂによる結像倍率Ｍと、入力像における測定像
Ｉ_M 自体または参照像Ｉ_R 自体に含まれる同一または類
似の像成分の間の距離Ｄ_MMまたはＤ_RRに対して式（７）
または （８）を満足する。

【００７４】 Ｄ₀₁＝Ｍ・Ｄ_MM （７） Ｄ₀₁＝Ｍ・Ｄ_RR （８） また、１次空間周波数成分を除外したＮ次空間周波数成
分Ｐ_N は、間隔Ｄ_0Nで０次空間周波数成分Ｐ₀ の両側に
出現する。この間隔Ｄ_0Nは式（９）を満足する。

【００７５】 Ｄ_0N＝Ｎ・Ｄ₀₁ （９） そのため、０次空間周波数成分Ｐ₀ に対するＮ次空間周
波数成分Ｐ_N の間隔Ｄ_0Nの中には、非検出領域の非検出
幅Ｗ_F 以上に達するものがある。なお、Ｎ次空間周波数
成分Ｐ_N の各強度Ｋ_N として２次空間周波数成分ないし
４次空間周波数成分の強度Ｋ₂ 〜Ｋ₄ を例示すると、１
次空間周波数成分Ｐ₁ の強度を１とする規格化に基づい
て、次のように理論的に算出される。

【００７６】Ｋ₁ ＝１．００， Ｋ₂ ＝０．２０， Ｋ₃ ＝０．０９， Ｋ₄ ＝０．０４ ただし、このような高次空間周波数成分の強度は、実際
に光学的相関演算を実行した場合や、理論計算中にフィ
ルタリング効果や非線形効果などを考慮した場合には、
上記の値に対して増減することがある。例えば、２次空
間周波数成分Ｐ₂ の強度が１次空間周波数成分Ｐ₁ の強
度よりも大きくなる場合もある。一方、第１及び第２の
フーリエ変換レンズ５５ａ，５５ｂによるフーリエ変換
作用の条件である規格化の基準や周波数フィルタリング
などに基づいて、高次空間周波数成分の強度が無視でき
るほど小さくなることもある。しかしながら、フーリエ
変換作用の条件設定によっては、全体的処理の複雑化の
ために全体的処理の低速化が発生するので、バックグラ
ウンド処理が必要となる。

【００７７】ここで、ＰＤ５８は、第１及び第２の基本
検出領域及び補助検出領域を含む受光面全体で１次空間
周波数成分Ｐ₁ を含む全てのＮ次空間周波数成分Ｐ_N を
光電変換することにより、Ｎ次空間周波数成分Ｐ_N の強
度分布を表す検出信号を制御手段７０に出力する。その
ため、判定手段６０は、入力像を構成する参照像Ｉ_Rと
測定像Ｉ_M とを照合判定する際に、参照像Ｉ_R と測定像
Ｉ_M との間の相関値に対応した１次空間周波数成分Ｐ₁
の強度分布特性から、参照像Ｉ_R 自体の相関値に対応し
た高次空間周波数成分の強度分布特性、あるいは測定像
Ｉ_M 自体の相関値に対応した高次空間周波数成分の強度
分布特性を除去する。したがって、判定手段６０は、高
次空間周波数成分の寄与を減じた、すなわちバックグラ
ウンド処理を施した正味の１次空間周波数成分Ｐ₁ の強
度分布特性に基づいて、参照像Ｉ_R と測定像Ｉ_M とに対
する照合判定を実行する。

【００７８】次に、本実施例の作用について説明する。

【００７９】パターン認識装置１０は、管理者が許可し
た操作者の指紋を予め撮像し、その指紋像を登録像とし
て格納するパターン登録処理と、指紋の照合を要望する
操作者の指紋を新たに撮像し、その指紋像を登録像に対
して照合するパターン照合処理との中で、操作者が選択
した処理を実行するものである。

【００８０】図８に示すように、まず、管理者が電源ス
イッチ（図示しない）をＯＮ状態に設定した場合、電源
（図示しない）はコード入力手段２０、パターン入力手
段３０、記憶手段４０、照合手段５０、判定手段６０及
び制御手段７０に電力をそれぞれ供給するので、これら
各種機器の稼働が開始する。このとき、制御手段７０が
各種機器の動作を制御するので、制御手段７０の動作は
ステップ１００に移行する。

【００８１】続いて、ステップ１００では、制御手段７
０は、登録モード、すなわち操作者の指紋像を登録する
パターン登録処理を実行するか否かという操作者の意向
を尋ねるメッセージをディスプレイ（図示しない）に表
示させる。ここで、操作者がコード入力手段２０を操作
することによって登録モードを選択する選択コードを入
力した場合、コード入力手段２０は登録モードを設定す
る選択コードを表す測定信号を制御手段７０に入力する
ので、制御手段７０の動作はステップ１１０に移行す
る。一方、操作者がコード入力手段２０を操作すること
によって登録モードを選択しない選択コードを入力した
場合、コード入力手段２０は登録モードを拒否する選択
コードを表す測定信号を制御手段７０に入力するので、
制御手段７０の動作はステップ１３０に移行する。

【００８２】続いて、ステップ１４０では、制御手段７
０は、照合モード、すなわち操作者の指紋像を照合する
パターン照合処理を実行するか否かという操作者の意向
を尋ねるメッセージをディスプレイ（図示しない）に表
示させる。ここで、操作者がコード入力手段２０を操作
することによって照合モードを選択する選択コードを入
力した場合、コード入力手段２０は照合モードを設定す
る選択コードを表す測定信号を制御手段７０に入力する
ので、制御手段７０の動作はステップ１４０に移行す
る。一方、操作者がコード入力手段２０を操作すること
によって照合モードを選択しない選択コードを入力した
場合、コード入力手段２０は照合モードを拒否する選択
コードを表す測定信号を制御手段７０に入力するので、
制御手段７０の動作は全て終了する。

【００８３】なお、以下、制御手段７０の動作が全て終
了した際に、管理者が電源スイッチ（図示しない）をＯ
ＦＦ状態に設定した場合、電源（図示しない）はコード
入力手段２０、パターン入力手段３０、記憶手段４０、
照合手段５０、判定手段６０及び制御手段７０に対して
電力をそれぞれ遮断するので、これら各種機器の稼働が
停止する。

【００８４】図９に示すように、ステップ１１０では、
制御手段７０はステップ１２０〜１３２を順次実行す
る。

【００８５】まず、ステップ１２０では、制御手段７０
は、識別コードを入力することを操作者に要求するメッ
セージをディスプレイ（図示しない）に表示させる。こ
のとき、操作者がコード入力手段２０を操作することに
よって識別コードを入力すると、コード入力手段２０は
操作者の識別コードを表す測定信号が制御手段７０に出
力するので、制御手段７０の動作はステップ１２２に移
行する。

【００８６】続いて、ステップ１２２では、制御手段７
０は、操作者が入力した識別コードを表すデータ信号を
記憶手段４０に出力する。このとき、記憶手段４０は、
管理者が許可した個人に割り当てた識別コードを予め格
納しており、そのデータの中に操作者が入力した識別コ
ードに一致するものを検索する。ここで、記憶手段４０
が操作者の識別コードを予め格納していた場合、記憶手
段４０は操作者の識別コードが真であることを表すデー
タ信号を制御手段７０に出力するので、制御手段７０の
動作はステップ１２４に移行する。一方、記憶手段４０
が操作者の識別コードを予め格納していない場合、記憶
手段４０は操作者の識別コードが偽であることを表すデ
ータ信号を制御手段７０に出力するので、制御手段７０
の動作は全て終了する。

【００８７】続いて、ステップ１２４では、制御手段７
０は、プリズム３２の斜面の外側に指を設置することを
要求するメッセージをディスプレイ（図示しない）に表
示させた後、ＬＥＤ３１の駆動を指示する第１の制御信
号Ｃ₁ をパターン入力手段３０に出力する。このとき、
パターン入力手段３０では、ＬＥＤ３１から出射された
第１の照明光は、操作者の指の腹が設置されたプリズム
３２の斜面の内側で反射することにより、操作者の指紋
の隆線に対応して散乱される。このプリズム３２から出
射した第１の照明光は、集光レンズ３３によって集束さ
れることにより、ＣＣＤカメラ３４の受光面上に結像さ
れる。そのため、ＣＣＤカメラ３４は、第１の照明光の
光電変換によって検出した操作者の指紋像を表す測定信
号を制御手段７０に出力する。

【００８８】この後、制御手段７０は、操作者が入力し
た識別コードと操作者の指紋を撮像した指紋像とを表す
データ信号を記憶手段４０に出力する。このとき、記憶
手段４０は、操作者の識別コードに対応して割り当てた
所定のメモリ領域に操作者の指紋像を登録候補像として
格納する。そして、記憶手段４０は操作者の指紋像を保
持したことを表すデータ信号を制御手段７０に出力する
ので、制御手段７０の動作はステップ１２６に移行す
る。

【００８９】続いて、ステップ１２６では、制御手段７
０は、操作者の指紋像の撮像回数を予め設定された閾値
と比較する。ここで、指紋像の撮像回数が閾値以上であ
る場合、必要な個数の指紋像が既に撮像済みであるの
で、制御手段７０の動作はステップ１２８に移行する。
一方、指紋像の撮像回数が閾値未満である場合、必要な
個数の指紋像が撮像されていないので、制御手段７０の
動作はステップ１２４に移行する。

【００９０】続いて、ステップ１２８では、制御手段７
０は、新規に撮像した複数個の指紋像の中で選択した異
なる２個の指紋像を並列的に配置したビデオ信号をＬＣ
Ｄ５４に出力する。このとき、ＬＣＤ５４は、新規に撮
像した２個の指紋像の一方を参照像として参照像領域に
表示するとともに、新規に撮像した２個の指紋像の他方
を測定像として測定像領域に表示することにより、これ
ら２個の指紋像を入力像として並列的な配置で表示す
る。

【００９１】この後、制御手段７０は、ＬＤ５１の駆動
を指示する第２の制御信号Ｃ₂ を照合手段５０に出力す
る。このとき、照合手段５０では、ＬＤ５１から出射さ
れた第２の照明光は、第１のハーフミラー５２ａで反射
されることによって第３の照明光として出射されるとと
もに、第１のハーフミラー５２ａを透過することによっ
て第４の照明光として出射される。

【００９２】この第３の照明光は、第１の平面ミラー５
３ａでその光路を折り曲げられた後、ＬＣＤ５４の参照
像領域及び測定像領域を通過することにより、参照像と
測定像とからなる入力像に対応して回折される。そし
て、第３の照明光は、第１のフーリエ変換レンズ５５ａ
によって収斂されることにより、フィルタ５６を透過
し、ＳＬＭ５７の光アドレス層中に結像される。このと
き、第３の照明光は、フィルタ５６によって光軸付近に
位置する低次空間周波数成分である０次空間周波数成分
を除去された後、第１のフーリエ変換レンズ５５ａによ
って振幅分布のフーリエ変換をＳＬＭ５７の光アドレス
層で成立させる。そのため、ＳＬＭ５７は、光アドレス
層の抵抗分布に対応して変化した光変調層の屈折率分布
として、ＬＣＤ５４に表示された入力像にフーリエ変換
を施した変換像を保持する。ただし、この変換像は、第
３の照明光の周辺に位置する高次空間周波数成分である
１次空間周波数成分から構成されている。

【００９３】一方、第４の照明光は、第２の平面ミラー
５３ｂでその光路を折り曲げられた後、第２のハーフミ
ラー５２ｂで反射されることによってＳＬＭ５７の光変
調層を透過し、ＳＬＭ５７の光半透層で反射されること
によってＳＬＭ５７の光変調層を再び透過する。このと
き、第４の照明光は、ＳＬＭ５７の光変調層を往復して
通過する際に、光変調層の屈折率分布に対応して位相変
調を受けるので、光変調層に保持された変換層に対応し
て回折される。

【００９４】この後、第４の照明光は、第２のハーフミ
ラー５２ｂを透過し、第２のフーリエ変換レンズ５５ｂ
によって収斂されることにより、ＰＤ５８の受光面上で
結像される。このとき、第４の照明光は、第２のフーリ
エ変換レンズ５５ｂによって振幅分布のフーリエ変換を
ＰＤ５８の受光面で成立させる。そのため、ＰＤ５８
は、変換像の振幅分布にフーリエ変換を施して生成した
相関像、すなわち入力像の振幅分布に２回のフーリエ変
換を施して生成した相関像を検出し、この相関像を表す
データ信号を制御手段７０に出力する。ただし、この相
関像は、第４の照明光の周辺に位置する１次空間周波数
成分を含む高空間周波数成分のみから構成されている。

【００９５】さらに、制御手段７０は、入力像に対応す
る相関像の強度分布を表すデータ信号を判定手段６０に
出力する。このとき、判定手段６０は、相関像中で最大
輝度を有する強度分布を１次空間周波数成分の強度分布
として分別し、この１次空間周波数成分の強度分布特性
としてピーク強度や半値幅などを検出する。そして、判
定手段６０は、入力像を構成した各指紋像の相関値とし
て相関像における１次空間周波数成分の強度分布特性を
追加して保持し、新規に撮像した指紋像の相関値を保持
したことを表すデータ信号を制御手段７０に出力するの
で、制御手段７０の動作はステップ１３０に移行する。

【００９６】続いて、ステップ１３０では、制御手段７
０は、記憶手段４０に登録候補像として格納された複数
の指紋像から選択した２個の指紋像で構成される全ての
組み合わせについて、相互相関演算を実行したか否かを
確認する。ここで、相互相関演算が全ての登録候補像の
組み合わせについて実行されている場合、各登録候補像
が必要な相関値の総和を既に有しているので、制御手段
７０の動作はステップ１３２に移行する。一方、相互相
関演算が全ての登録候補像の組み合わせについて実行さ
れていない場合、各登録候補像が必要な相関値の総和を
有していないので、制御手段７０の動作はステップ１２
８に移行する。

【００９７】続いて、ステップ１３２では、制御手段７
０は、記憶手段４０に登録候補像として格納された複数
の指紋像から唯一の指紋像を選択することを要求する制
御信号を判定手段６０に出力する。このとき、判定手段
６０は、相互相関演算による相関値の総和として最大値
を有する登録候補像を選択し、この登録候補像を登録像
として指定することを表すデータ信号を制御手段７０に
出力する。

【００９８】この後、制御手段７０は、登録像として指
定する登録候補像を表すデータ信号を記憶手段４０に出
力する。このとき、記憶手段４０は、登録像として指定
を受けていない登録候補像を消去し、操作者の識別コー
ドに対応して割り当てた所定のメモリ領域に指定を受け
た登録候補像のみを登録像として格納する。この後、記
憶手段４０は操作者の指紋像を登録したことを表すデー
タ信号を制御手段７０に出力するので、制御手段７０の
動作は全て終了する。

【００９９】図１０及び図１１に示すように、ステップ
１５０では、制御手段７０はステップ１６０〜１８２を
順次実行する。

【０１００】まず、ステップ１６０では、制御手段７０
は、識別コードを入力することを操作者に要求するメッ
セージをディスプレイ（図示しない）に表示させる。こ
のとき、操作者がコード入力手段２０を操作することに
よって識別コードを入力すると、コード入力手段２０は
操作者の識別コードを表す測定信号を制御手段７０に出
力するので、制御手段７０の動作はステップ１６２に移
行する。

【０１０１】続いて、ステップ１６２では、制御手段７
０は、操作者が入力した識別コードを表すデータ信号を
記憶手段４０に出力する。このとき、記憶手段４０は、
管理者が許可した個人に割り当てた識別コードを予め格
納しており、そのデータの中に操作者が入力した識別コ
ードに一致するものを検索する。ここで、記憶手段４０
が操作者の識別コードを予め格納していた場合、記憶手
段４０は操作者の識別コードが真であることを表すデー
タ信号を制御手段７０に出力するので、制御手段７０の
動作はステップ１４４に移行する。一方、記憶手段４０
が操作者の識別コードを予め格納していない場合、記憶
手段４０は操作者の識別コードが偽であることを表すデ
ータ信号を制御手段７０に出力するので、制御手段７０
の動作は全て終了する。

【０１０２】続いて、ステップ１６４では、制御手段７
０は、操作者の識別コードに対応した登録像の呼出を指
示する制御信号を記憶手段４０に出力する。このとき、
記憶手段４０は、操作者の識別コードに対応して割り当
てたメモリ領域を検索する。この後、記憶手段４０は該
当するメモリ領域に予め格納されている登録像を表すデ
ータ信号を制御手段７０に出力するので、制御手段７０
の動作はステップ１６６に移行する。なお、登録像は、
複数の指紋像からなる登録候補像の中で最も共通点を多
く含むので、最も歪みが小さくで最も明瞭な指紋像とな
る。

【０１０３】続いて、ステップ１６６では、制御手段７
０は、プリズム３２の斜面の外側に指を設置することを
要求するメッセージをディスプレイ（図示しない）に表
示させた後、ＬＥＤ３１の駆動を指示する制御信号をパ
ターン入力手段３０に出力する。このとき、パターン入
力手段３０では、前述したステップ１２４とほぼ同様な
動作に基づいて、ＣＣＤカメラ３４が第１の照明光の光
電変換によって検出した操作者の指紋像を表す第２の測
定信号Ｓ₂ を制御手段７０に出力するので、制御手段７
０の動作はステップ１６８に移行する。

【０１０４】続いて、ステップ１６８では、制御手段７
０は、予め登録済みの指紋像と新規に撮像した指紋像と
を並列的に配置したビデオ信号をＬＣＤ５４に出力す
る。このとき、ＬＣＤ５４は、予め登録済みの指紋像を
参照像として参照像領域に表示するとともに、新規に撮
像した指紋像を測定像として測定像領域に表示し、さら
にいかなる画像をも間隙領域に表示しないことにより、
これら参照像及び測定像を入力像として並列的な配置で
表示する。

【０１０５】この後、制御手段７０は、ＬＤ５１の駆動
を指示する第２の制御信号Ｃ₂ を照合手段５０に出力す
る。このとき、照合手段５０では、前述したステップ１
２８とほぼ同様な動作に基づいて、Ｐｄ５８が第４の照
明光の光電変換によって基本検出領域及び補助検出領域
で分割して検出した相関像の強度分布を表す測定信号を
制御手段７０に出力するので、制御手段７０の動作はス
テップ１７０に移行する。

【０１０６】続いて、ステップ１７０では、制御手段７
０は、参照像と測定像とに対する相互相関演算に基づい
て補助検出領域で検出された相関像の強度分布を表すデ
ータ信号を判定手段６０に出力する。このとき、判定手
段６０は、補助検出領域で検出された相関像の強度分布
特性としてピーク強度や半値幅などを検出し、この強度
分布特性を予め設定された閾値に対して比較する。ここ
で、補助検出領域の強度分布特性が所定の閾値未満であ
る場合、判定手段６０は測定像自体が適切に撮像されて
いることを表すデータ信号を制御手段７０に出力するの
で、制御手段７０の動作はステップ１７２に移行する。
一方、補助検出領域の強度分布特性が所定の閾値以上で
ある場合、判定手段６０は測定像自体が不適切に撮像さ
れていることを表すデータ信号を制御手段７０に出力す
るので、制御手段７０の動作は全て終了する。

【０１０７】続いて、ステップ１７０では、制御手段７
０は、予め登録済みである同一パターンの２個の指紋像
を並列的に配置したビデオ信号である第３のデータ信号
Ｔ₃をＬＣＤ５４に出力する。このとき、ＬＣＤ５４
は、予め登録済みである同一パターンの２個の指紋像を
参照像として参照像領域に表示し、いかなる画像をも測
定像領域及び間隙領域に表示しないことにより、入力像
として２個の指紋像を並列的に配置した参照像を表示す
る。

【０１０８】この後、制御手段７０は、ＬＤ５１の駆動
を指示する第２の制御信号Ｃ₂ を照合手段５０に出力す
る。このとき、照合手段５０では、前述したステップ１
２８とほぼ同様な動作に基づいて、ＰＤ５８が第４の照
明光の光電変換によって基本検出領域及び補助検出領域
で一体として検出した相関像の強度分布を表すデータ信
号を制御手段７０に出力するので、制御手段７０の動作
はステップ１７２に移行する。

【０１０９】続いて、ステップ１７２では、制御手段７
０は、新規に撮像した同一パターンの２個の指紋像を並
列的に配置したビデオ信号をＬＣＤ５４に出力する。こ
のとき、ＬＣＤ５４は、新規に撮像した同一パターンの
２個の指紋像を測定像として測定像領域に表示し、いか
なる画像をも参照像領域及び間隙領域に表示しないこと
により、入力像として２個の指紋像を並列的に配置した
測定像を表示する。

【０１１０】この後、制御手段７０は、ＬＤ５１の駆動
を指示する第２の制御信号Ｃ₂ を照合手段５０に出力す
る。このとき、照合手段５０では、前述したステップ１
２８とほぼ同様な動作に基づいて、ＰＤ５８が第４の照
明光の光電変換によって基本検出領域及び補助検出領域
で一体として検出した相関像の強度分布を表す第４の測
定信号Ｓ₄ を制御手段７０に出力するので、制御手段７
０の動作はステップ１７４に移行する。

【０１１１】続いて、ステップ１７４では、制御手段７
０は、参照像と測定像とに対する相互相関演算に基づい
て基本検出領域で検出された相関像の強度分布と、参照
像に対する自己相関演算に基づいて基本検出領域及び補
助検出領域で検出された相関像の強度分布と、測定像に
対する自己相関演算に基づいて基本検出領域及び補助検
出領域で検出された相関像の強度分布とを表すデータ信
号を判定手段６０に出力する。このとき、判定手段６０
は、３種類の相関像の強度分布特性としてピーク強度や
半値幅などをそれぞれ検出し、参照像と測定像とに対す
る相互相関演算に基づいた強度分布特性から、参照像ま
たは測定像に対する自己相関演算に基づいた強度分布特
性を除去する。

【０１１２】この後、判定手段６０は、参照像と測定像
とに対する相互相関演算に基づいて検出した後にバック
グラウンド処理を施した強度分布特性を、入力像を構成
した参照像と測定像との間の相関値として設定し、この
相関値を予め設定された閾値に対して比較する。ここ
で、参照像と測定像との間の相関値が所定の閾値以上で
ある場合、判定手段６０は参照像と測定像とが一致して
いることを表すデータ信号を制御手段７０に出力するの
で、制御手段７０の動作はステップ１８０に移行する。
一方、参照像と測定像との間の相関値が所定の閾値以下
である場合、参照像と測定像とが不一致であることを表
すデータ信号を制御手段７０に出力するので、制御手段
７０の動作はステップ１８２に移行する。

【０１１３】続いて、ステップ１８０では、制御手段７
０は、操作者の指紋像に対する照合が成功した場合の処
理を実行する。例えば、パターン認識装置１０が前述し
た管理システムとして機能している場合、制御手段７０
は、操作者が管理者によって予め許可を受けている個人
であると認識するので、管理対象である機密室に通じる
ドアのオートロックを解錠する。この後、制御手段７０
の動作は全て終了する。

【０１１４】続いて、ステップ１６０では、制御手段７
０は、操作者の指紋像に対する照合が不成功になった場
合の処理を実行する。例えば、パターン認識装置１０が
前述した管理システムとして機能している場合、制御手
段７０は、操作者が管理者によって予め許可を受けてい
る個人ではないと認識するので、管理対象である機密室
に通じるドアのオートロックを閉錠状態で保持する。こ
の後、制御手段７０の動作は全て終了する。

【０１１５】なお、本発明は上記実施例に限られるもの
ではなく、種々の変形を行うことが可能である。

【０１１６】例えば、上記実施例においては、ＪＴＣ法
に基づいて並列的に配置した参照像と測定像とに対する
相関演算として、光学的手段を利用する光学的相関演算
を適用している。そのため、相関演算の速度はパターン
の像の階調や画素数などに依存しないので、多値情報と
してパターンの像を扱うことができる。しかしながら、
ＪＴＣ法に基づいて相関演算としては、コンピュータ等
の電子計算機を利用する電子的相関演算を適用しても、
相関演算の速度が多値情報や画素数などによって制約を
受ける問題を補償することにより、上記実施例とほぼ同
様な作用効果を得ることができる。

【０１１７】また、上記実施例においては、個人を識別
するパターンとして指紋を設定している。しかしなが
ら、このようなパターンとしては、個人的特徴を有する
ものであれば、網膜像などの他のパターンを設定するこ
とも好適である。なお、個人の識別などの二次的な機能
を必要としないで、単にパターン自体を比較して照合す
る場合には、二次元画像である限り、いかなるパターン
を設定することも可能である。

【０１１８】また、上記実施例においては、ＬＣＤの表
示画面に設定した測定像領域及び参照像領域に、それぞ
れ単数の測定像及び参照像を配置している。しかしなが
ら、例えば測定像領域、間隙領域及び参照像領域を順次
配列した方向に直交した方向に沿って参照像領域を分割
して設定し、この分割した各参照像領域に異なる複数の
参照像を配置すれば、これら複数の参照像に対して測定
像を同時に照合判定することができる。

【０１１９】さらに、上記実施例においては、ＣＣＤカ
メラで撮像してメモリに格納した参照像に基づいて、測
定像の照合判定を行っている。しかしながら、コンピュ
ータを利用した画像処理技術によって作製した仮想像
や、所定の特徴のみを抽出して作製した修整像などを参
照象としても用いても、上記実施例とほぼ同様な作用効
果を得ることができる。

【０１２０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
パターン認識装置及びその方法においては、第１のパタ
ーンを二次元画像として撮像することにより、入力面に
おいて第２の入力領域の両側でそれぞれ隣接した第１及
び第３の領域に、入力像を構成する二つのパターンの像
をそれぞれ配置する。そして、入力面に配置された入力
像として第１のパターンの像と当該第１のパターンの像
に対して比較する少なくとも一つの第２のパターンの像
とをそれぞれ配置する。そして、入力面に配置された入
力像に対して合同フーリエ変換型相関演算を実行するこ
とにより、出力面において相互に隣接した第１及び第２
の出力領域に、相関像を構成する１次空間周波数成分及
び０次空間周波数成分をそれぞれ配置する。

【０１２１】ここで、第１ないし第３の入力領域の配列
方向に沿った第２の入力領域の領域幅は、その配列方向
に沿った第１の入力領域の領域幅以上に設定されてい
る。また、第１及び第２の出力領域の配列方向に沿った
第２の出力領域の領域幅は、第２の入力領域の領域幅と
入力面に対する前記出力面の倍率との積に一致した距離
を０次空間周波数成分の両側に保持して設定されてい
る。

【０１２２】これにより、第１及び第３の入力領域にそ
れぞれ配置された第１及び第２のパターンの像の間隔は
第１の入力領域の領域幅以上となる。一方、第１の入力
領域に配置された第１のパターンの像が複数個の同一ま
たは類似の像成分を含んでいる場合、これら同一または
類似の像成分の間隔は第２の入力領域の領域幅未満とな
る。そのため、第１及び第３の入力領域にそれぞれ配置
された第１及び第２のパターンの像に対応する二つの１
次空間周波数成分の一方は第１の出力領域に配置され、
第１の入力領域に配置された同一または類似の像成分に
対応する二つの１次空間周波数成分は第２の出力領域に
配置される。

【０１２３】この結果、照合手段は、第１の入力領域に
配置された第１のパターンの像が含む複数個の同一また
は類似の像成分による相関ノイズを除去した上で、第１
の出力領域に配置された相関像の強度分布に基づいて、
第１及び第３の入力領域にそれぞれ配置された第１及び
第２のパターンの像を照合判定する。したがって、これ
ら第１及び第２のパターンの像に対する照合判定に生じ
る誤認識が低減するので、良好な認識率を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパターン認識装置に係る一実施例の全
体構成を示すブロック図である。

【図２】（ａ）は図１のプリズムの斜面に第１のマスク
を設置した状態を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の
第１のマスクの形状を示す上面図である。

【図３】（ａ）は図１のＣＣＤカメラの受光面に第２の
マスクを設置した状態を示す側面図であり、（ｂ）は
（ａ）の第２のマスクの形状を示す上面図である。

【図４】（ａ）は図１のＣＣＤカメラで生成した第１の
ビデオ信号を示すタイムチャートであり、（ｂ）は図１
のＣＣＤカメラまたは制御手段で（ａ）の第１のビデオ
信号に同期して生成したフィルタ制御信号を示すタイム
チャートであり、（ｃ）は図１のＣＣＤカメラまたは制
御手段で（ａ）の第１のビデオ信号を（ｂ）のフィルタ
制御信号に対応して抽出した第２のビデオ信号を示すタ
イムチャートである。

【図５】（ａ）は図１のパターン入力手段で撮像した測
定像を示す図であり、（ｂ）は図１の記憶手段から検索
した参照像を示す図であり、（ｃ）は図１のＬＣＤに表
示する入力像として並列的に配置した（ａ）の測定像と
（ｂ）の参照像とを示す図である。

【図６】（ａ）は図１のＬＣＤに表示した入力像として
並列的に配置した真のパターンと偽のパターンとからな
る測定像と真のパターンのみからなる参照像とを示す図
であり、（ｂ）は図１のＰＤで受光した相関像として真
の１次光と偽の１次光とを示す図である。

【図７】（ａ）は図１のＬＣＤに表示した入力像として
配置した参照像のみを示す図であり、（ｂ）は図１のＬ
ＣＤに表示した入力像として配置した測定像のみを示す
図である。

【図８】図１のパターン認識装置における全般的動作を
示すフローチャートである。

【図９】図１のパターン認識装置におけるパターン登録
処理を示すフローチャートである。

【図１０】図１のパターン認識装置におけるパターン照
合処理を示すフローチャートである。

【図１１】図１のパターン認識装置におけるパターン照
合処理を示すフローチャートである。

【図１２】（ａ）は従来のパターン認識装置において測
定像と参照像とを並列的な配置で表示した入力像として
指紋像を示す写真であり、（ｂ）は（ａ）の入力像に対
する二次元フーリエ変換によって生成した変換像として
処理した指紋像を示す写真であり、（ｃ）は（ｂ）の変
換像に対する二次元フーリエ変換によって生成した相関
像として処理した指紋像を示す写真である。

【図１３】（ａ）は従来のパターン認識装置において通
常の測定像と参照像とを並列的な配置で表示した入力像
を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の入力像に対する相関
像を示す図である。

【図１４】（ａ）は従来のパターン認識装置において２
個の同一パターンからなる測定像と参照像とを並列的な
配置で表示した入力像を示す図であり、（ｂ）は（ａ）
の入力像に対する相関像を示す図である。

【図１５】（ａ）は従来のパターン認識装置において真
のパターンと偽のパターンとからなる測定像と参照像と
を並列的な配置で表示した入力像を示す図であり、
（ｂ）は（ａ）の入力像に対する相関像を示す図であ
る。

【図１６】（ａ）は従来のパターン認識装置において２
個の同一パターンからなる測定像のみを表示した入力像
を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の入力像に対する相関
像を示す図である。

【符号の説明】

１０…パターン認識装置、３０…入力手段、５０…照合
手段、５４…入力面、５８…出力面、５１〜５３，５５
〜５７…演算手段、６０…判定手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天野 嘉久 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のパターンを二次元画像として撮像
   する入力手段と、 この入力手段によって撮像された前記第１のパターンの
   像と当該第１のパターンの像に対して比較する少なくと
   も一つの第２のパターンの像とを入力像として並列的に
   配置する入力面と、前記入力像に対して合同フーリエ変
   換型相関演算を実行する演算手段と、この演算手段によ
   って前記入力像に対応して生成された相関像を配置する
   出力面とを含んで構成されている照合手段と、 この照合手段によって生成された前記相関像の強度分布
   に基づいて前記第１及び第２のパターンの像を照合判定
   する判定手段とを備え、 前記入力面は、 前記第１のパターンの像を配置する第１の入力領域と、 この第１の入力領域に隣接する第２の入力領域と、 前記第１の入力領域に対向して前記第２の入力領域に隣
   接し、前記第２のパターンの像を配置する第３の入力領
   域とを有し、 前記第１ないし第３の入力領域の配列方向に沿った前記
   第２の入力領域の領域幅を、当該配列方向に沿った前記
   第１の入力領域の領域幅以上に設定しており、 前記出力面は、 前記相関像を構成する二つの１次空間周波数成分の一方
   を配置する第１の出力領域と、 この第１の出力領域に隣接し、前記相関像を構成した０
   次空間周波数成分を配置する第２の出力領域とを有し、 前記第１及び第２の出力領域の配列方向に沿った前記第
   ２の出力領域の領域幅として、前記第２の入力領域の領
   域幅と前記入力像に対する前記相関像の倍率との積に一
   致した距離を前記０次空間周波数成分の両側に保持して
   おり、 前記判定手段は、前記第１及び第２の出力領域にそれぞ
   れ配置された前記相関像の強度分布を分別した上で、前
   記第１及び第２のパターンの像を照合判定することを特
   徴とするパターン認識装置。
2. 【請求項２】 前記第１ないし第３の入力領域の配列方
   向に沿った前記第２の入力領域の領域幅は、当該配列方
   向に沿った前記第１及び第３の入力領域の領域幅以上に
   設定されていることを特徴とする請求項１のパターン認
   識装置。
3. 【請求項３】 前記出力面は、前記第１の出力領域に対
   向して前記第２の出力領域に隣接し、前記二つの１次空
   間周波数成分の他方を配置する第３の出力領域とをさら
   に有しており、前記照合手段は、前記第１ないし第３の
   出力領域にそれぞれ配置された前記相関像の強度分布を
   分別した上で、前記第１及び第２のパターンの像を照合
   判定することを特徴とする請求項１のパターン照合装
   置。
4. 【請求項４】 前記演算手段は、前記入力像に対してフ
   ーリエ変換を光学的に２度実行するレンズを含んでいる
   ことを特徴とする請求項１記載のパターン認識装置。
5. 【請求項５】 前記演算手段は、前記入力像に対してフ
   ーリエ変換を電子工学的に２度実行するコンピュータを
   含んでいることを特徴とする請求項１記載のパターン認
   識装置。
6. 【請求項６】 前記パターンは、人間の指の腹に形成さ
   れた指紋であることを特徴とする請求項１記載のパター
   ン認識装置。
7. 【請求項７】 第１のパターンを二次元画像として撮像
   する第１のステップと、 この第１のステップで撮像された前記第１のパターンの
   像と当該第１のパターンの像に対して比較する少なくと
   も一つの第２のパターンの像とを入力像として入力面に
   並列的に配置する第２のステップと、 この第２のステップで配置された前記入力像に対して合
   同フーリエ変換型相関演算を実行することにより、当該
   入力像に対応して生成された相関像を出力面に配置する
   第３のステップと、 この第３のステップで生成された前記相関像の強度分布
   に基づいて前記第１及び第２のパターンの像を照合判定
   する第４のステップとを備え、 前記第２のステップにおいては、前記入力面に第１の入
   力領域、第２の入力領域及び第３の入力領域を順次隣接
   して設定する際に、前記第１ないし第３の入力領域の配
   列方向に沿った前記第２の入力領域の領域幅を、当該配
   列方向に沿った前記第１の入力領域の領域幅以上に設定
   した上で、前記第１及び第２のパターンの像を前記第１
   及び第３の入力領域にそれぞれ配置し、 前記第３のステップにおいては、前記出力面に第１の出
   力領域及び第２の出力領域を隣接して設定する際に、前
   記第１及び第２の出力領域の配列方向に沿った前記第２
   の出力領域の領域幅を、前記第２の入力領域の領域幅と
   前記入力像に対する前記相関像の倍率との積の２倍に一
   致した距離に設定した上で、前記相関像を構成する二つ
   の１次空間周波数成分の一方及び０次空間周波数成分を
   前記第１の出力領域の内部及び前記第２の出力領域の中
   央部にそれぞれ配置し、 前記第４のステップにおいては、前記第１及び第２の出
   力領域に配置された前記相関像の強度分布を分別した上
   で、前記第１及び第２のパターンの像を照合判定するこ
   とを特徴とするパターン認識方法。
8. 【請求項８】 前記第２のステップにおいては、前記第
   １ないし第３の入力領域の配列方向に沿った前記第２の
   入力領域の領域幅を、当該配列方向に沿った前記第１及
   び第３の入力領域の領域幅以上に設定することを特徴と
   する請求項７のパターン認識方法。
9. 【請求項９】 前記第３のステップにおいては、前記第
   １の出力領域に対向した上で前記第２の出力領域に隣接
   して設定した第３の出力領域に、前記二つの１次空間周
   波数成分の他方を前記第３の出力領域に配置し、前記第
   ４のステップにおいては、前記第１及び第３の出力領域
   にそれぞれ配置された前記相関像の強度分布を分別した
   上で、前記第１及び第２のパターンの像を照合判定する
   ことを特徴とする請求項７のパターン認識方法。
10. 【請求項１０】 前記第４のステップにおいては、前記
    第２の出力領域に配置された前記相関像の強度分布が所
    定の閾値未満である場合、前記第１の出力領域に配置さ
    れた前記相関像の強度分布に基づいて前記第１及び第２
    のパターンの像を照合判定することを特徴とする請求項
    ７記載のパターン認識方法。
11. 【請求項１１】 前記第４のステップにおいては、前記
    第１のパターンの像のみからなる前記入力像に対応して
    生成された前記相関像の強度分布と、前記第２のパター
    ンの像のみからなる前記入力像に対応して生成された前
    記相関像の強度分布とを、前記第１及び第２のパターン
    の像からなる前記入力像に対応して生成された前記相関
    像の強度分布から除去した上で、当該相関像の強度分布
    に基づいて前記第１及び第２のパターンの像を照合判定
    することを特徴とする請求項７記載のパターン認識方
    法。