JPH08279039A - 指紋指頭軸方向検出装置 - Google Patents
指紋指頭軸方向検出装置Info
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- JPH08279039A JPH08279039A JP7079033A JP7903395A JPH08279039A JP H08279039 A JPH08279039 A JP H08279039A JP 7079033 A JP7079033 A JP 7079033A JP 7903395 A JP7903395 A JP 7903395A JP H08279039 A JPH08279039 A JP H08279039A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】指紋の指頭軸方向を正確に検出する。
【構成】この指紋指頭軸方向検出装置は、指紋隆線方向
を記憶する隆線方向記憶部１２と、中心座標を記憶する
指紋中心座標記憶部１３と、指紋周辺部円周状領域の内
積数列を一時記憶する内積数列一時記憶部１４と、典型
的指紋の内積数列に対応する指頭軸方向が予め記憶され
ている内積数列パタン辞書１５と、入力指紋の内積数列
と各内積数列パタンの誤差等とを記憶する数列誤差一時
記憶部１６とを備える。また、周辺部の隆線方向と放射
線方向との内積を計算し、ある始点から一周させて数列
化する内積数列算出部１７と、入力指紋の内積数列と各
内積数列パタンとを比較しその誤差を算出する内積数列
誤差算出部１８と、各内積数列パタンとの数列誤差の中
での最小値を検出し、その最小値に対応する指頭軸方向
を出力する軸方向検出部１９と、全体を制御する制御部
１１とを備える。
を記憶する隆線方向記憶部１２と、中心座標を記憶する
指紋中心座標記憶部１３と、指紋周辺部円周状領域の内
積数列を一時記憶する内積数列一時記憶部１４と、典型
的指紋の内積数列に対応する指頭軸方向が予め記憶され
ている内積数列パタン辞書１５と、入力指紋の内積数列
と各内積数列パタンの誤差等とを記憶する数列誤差一時
記憶部１６とを備える。また、周辺部の隆線方向と放射
線方向との内積を計算し、ある始点から一周させて数列
化する内積数列算出部１７と、入力指紋の内積数列と各
内積数列パタンとを比較しその誤差を算出する内積数列
誤差算出部１８と、各内積数列パタンとの数列誤差の中
での最小値を検出し、その最小値に対応する指頭軸方向
を出力する軸方向検出部１９と、全体を制御する制御部
１１とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は指紋指頭軸方向検出装置
に関し、特に、指紋を利用した照合システムにおいて、
指紋画像上の各点を座標で表す場合に必要となる基準座
標軸の軸方向を検出決定する指紋指頭軸方向検出装置に
関する。
に関し、特に、指紋を利用した照合システムにおいて、
指紋画像上の各点を座標で表す場合に必要となる基準座
標軸の軸方向を検出決定する指紋指頭軸方向検出装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、曲線上の縞紋様のうち、多数の
隆線によって構成される指紋は終生不変及び万人不同と
いう特徴を持っているため、古くから人物確認の手段と
して利用されている。近年、指紋照合処理をコンピュー
タを利用したパターン認識技術を用いて自動的に照合を
行うシステムが実現されている。このようなシステムで
は、指紋上に点在する特徴点、例えば、隆線が切れた端
点及び隆線が分岐合流する分岐点を抽出し、これら特徴
点を照合することによって指紋照合を自動化している。
従来の指紋自動照合の一例は、特公昭６３−１３２２６
号公報や米国特許公報４，３１０，８２７号に開示され
ている。
隆線によって構成される指紋は終生不変及び万人不同と
いう特徴を持っているため、古くから人物確認の手段と
して利用されている。近年、指紋照合処理をコンピュー
タを利用したパターン認識技術を用いて自動的に照合を
行うシステムが実現されている。このようなシステムで
は、指紋上に点在する特徴点、例えば、隆線が切れた端
点及び隆線が分岐合流する分岐点を抽出し、これら特徴
点を照合することによって指紋照合を自動化している。
従来の指紋自動照合の一例は、特公昭６３−１３２２６
号公報や米国特許公報４，３１０，８２７号に開示され
ている。
【０００３】このような指紋照合システムでは、照合を
行う際には、特徴点を表現する基準座標軸を求める必要
がある。この座標軸として、該当指紋に依存しない座標
軸（例えば画像中心を中心とし、スキャン画の水平方向
をＸ軸、垂直方向をＹ軸とする座標軸）を用いると、同
一指から生成されたサーチ指紋とファイル指紋との照合
時においても、特徴点の位置誤差や特徴点方向の誤差が
大きくなるので照合はより難しくなる。照合精度の向上
や照合時間の短縮には、信頼性の高い基準座標軸の決定
が重要である。
行う際には、特徴点を表現する基準座標軸を求める必要
がある。この座標軸として、該当指紋に依存しない座標
軸（例えば画像中心を中心とし、スキャン画の水平方向
をＸ軸、垂直方向をＹ軸とする座標軸）を用いると、同
一指から生成されたサーチ指紋とファイル指紋との照合
時においても、特徴点の位置誤差や特徴点方向の誤差が
大きくなるので照合はより難しくなる。照合精度の向上
や照合時間の短縮には、信頼性の高い基準座標軸の決定
が重要である。
【０００４】指紋照合における基準座標軸の軸方向の決
定方式としては、指紋中心部の隆線方向を用いた方式が
有名である。これは、中心付近の隆線方向を用いるもの
で中心部隆線方向軸方式と呼ぶ。尚、隆線方向を抽出す
る方式の一例は、特公昭５９−２７８５６号公報に開示
されている。
定方式としては、指紋中心部の隆線方向を用いた方式が
有名である。これは、中心付近の隆線方向を用いるもの
で中心部隆線方向軸方式と呼ぶ。尚、隆線方向を抽出す
る方式の一例は、特公昭５９−２７８５６号公報に開示
されている。
【０００５】別の基準座標軸の軸方向決定方式として
は、スキャン面の垂直方向を用いるという単純な方式も
考えられる。通常、指紋は指頭方向がスキャン面の垂直
方向に押捺されることを利用したもので垂直方向軸方式
と呼ぶ。
は、スキャン面の垂直方向を用いるという単純な方式も
考えられる。通常、指紋は指頭方向がスキャン面の垂直
方向に押捺されることを利用したもので垂直方向軸方式
と呼ぶ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術での中心部
隆線方向軸方式では、中心付近の隆線が明瞭でないと隆
線方向を抽出できないという問題があった。また、中心
部がない片鱗遺留指紋等では、中心部隆線方向軸を推定
できないという問題もあった。また、中心の隆線形状が
不安定な指紋では、中心部隆線方向軸の確定が困難とい
う問題があった。その一例は、図６（ａ）の指紋である
が、中心部隆線方向軸として方向６１と方向６２との中
間はどの方向でも間違いではなく確定が難しい。また、
中心の位置を間違えると方向も大きく変わり易いという
問題があった。その例は、図６（ｂ）の指紋であるが、
中心の位置に依っては方向６４と方向６５のどちらも中
心部隆線方向軸となり得る。
隆線方向軸方式では、中心付近の隆線が明瞭でないと隆
線方向を抽出できないという問題があった。また、中心
部がない片鱗遺留指紋等では、中心部隆線方向軸を推定
できないという問題もあった。また、中心の隆線形状が
不安定な指紋では、中心部隆線方向軸の確定が困難とい
う問題があった。その一例は、図６（ａ）の指紋である
が、中心部隆線方向軸として方向６１と方向６２との中
間はどの方向でも間違いではなく確定が難しい。また、
中心の位置を間違えると方向も大きく変わり易いという
問題があった。その例は、図６（ｂ）の指紋であるが、
中心の位置に依っては方向６４と方向６５のどちらも中
心部隆線方向軸となり得る。
【０００７】また、垂直方向軸方式では、指頭方向が垂
直に押捺されてない場合には照合に失敗するという問題
があった。傾いて押捺された指紋に対してオペレータに
正しい指頭軸方向を手入力させる方法もあるが、これは
オペレータ入力作業コストが問題であった。
直に押捺されてない場合には照合に失敗するという問題
があった。傾いて押捺された指紋に対してオペレータに
正しい指頭軸方向を手入力させる方法もあるが、これは
オペレータ入力作業コストが問題であった。
【０００８】本発明の目的は、指紋の指頭軸方向を正確
に検出する指紋指頭軸方向検出装置を提供することにあ
る。
に検出する指紋指頭軸方向検出装置を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の指紋指頭軸方向
検出装置は、２次元アレイ状画素に量子化された指紋画
像の指頭軸方向を決定される際に用いられ、前記指紋画
像各画素における指紋隆線の方向を２次元記憶する隆線
方向記憶部と、前記指紋画像の中心座標を記憶する指紋
中心座標記憶部と、指紋周辺部の円周状の各領域におい
て、隆線方向と指紋中心からの放射線方向との内積を、
ある始点から一周させたときにできる内積数列を一時記
憶する内積数列一時記憶部と、複数の指紋について前記
所定の手順で定義された前記内積数列に対応する前記指
頭軸方向が予め記憶されている内積数列パタン辞書と、
入力指紋の前記内積数列と前記各内積数列パタンの誤差
とその内積数列パタンに対応する指頭軸方向とを一時的
に記憶する数列誤差一時記憶部と、前記指紋中心座標記
憶部から中心座標を引き出すと共に、前記中心から一定
距離離れた放射線上の座標値に対応して前記隆線方向記
憶部から流線方向を引き出し、前記隆線方向と前記放射
線方向との内積を計算し、ある支点から一周させて数列
化して前記内積数列一時記憶部に登録する内積数列算出
部と、前記内積数列一時記憶部に登録されている前記内
積数列を前記内積数列パタン辞書に登録されている前記
各内積数列パタンと比較しその数列誤差と対応する指頭
軸方向を前記数列誤差一時記憶部に登録する内積数列誤
差算出部と、前記数列誤差一時記憶部に登録されている
数列誤差の中での最小値とこの最小値に対応する指頭軸
方向を出力する軸方向検出部と、前記内積数列算出部
と、内積数列誤差算出部と、軸方向検出部とを制御する
制御部と、を備える。
検出装置は、２次元アレイ状画素に量子化された指紋画
像の指頭軸方向を決定される際に用いられ、前記指紋画
像各画素における指紋隆線の方向を２次元記憶する隆線
方向記憶部と、前記指紋画像の中心座標を記憶する指紋
中心座標記憶部と、指紋周辺部の円周状の各領域におい
て、隆線方向と指紋中心からの放射線方向との内積を、
ある始点から一周させたときにできる内積数列を一時記
憶する内積数列一時記憶部と、複数の指紋について前記
所定の手順で定義された前記内積数列に対応する前記指
頭軸方向が予め記憶されている内積数列パタン辞書と、
入力指紋の前記内積数列と前記各内積数列パタンの誤差
とその内積数列パタンに対応する指頭軸方向とを一時的
に記憶する数列誤差一時記憶部と、前記指紋中心座標記
憶部から中心座標を引き出すと共に、前記中心から一定
距離離れた放射線上の座標値に対応して前記隆線方向記
憶部から流線方向を引き出し、前記隆線方向と前記放射
線方向との内積を計算し、ある支点から一周させて数列
化して前記内積数列一時記憶部に登録する内積数列算出
部と、前記内積数列一時記憶部に登録されている前記内
積数列を前記内積数列パタン辞書に登録されている前記
各内積数列パタンと比較しその数列誤差と対応する指頭
軸方向を前記数列誤差一時記憶部に登録する内積数列誤
差算出部と、前記数列誤差一時記憶部に登録されている
数列誤差の中での最小値とこの最小値に対応する指頭軸
方向を出力する軸方向検出部と、前記内積数列算出部
と、内積数列誤差算出部と、軸方向検出部とを制御する
制御部と、を備える。
【００１０】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の原理を説明するための図であり、図
２は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であり、
図３，図４及び図５はこの実施例を説明するための図で
ある。
る。図１は本発明の原理を説明するための図であり、図
２は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であり、
図３，図４及び図５はこの実施例を説明するための図で
ある。
【００１１】まず、図１（ａ）及び（ｄ）を参照して本
発明の原理を説明する。図１（ａ）の指紋画像は指頭軸
方向が真上になるように押捺されている。指紋中心から
水平右方向への放射線を描く。同様に、反時計廻りにπ
／４単位に放射線を描く。中心からある程度離れた地点
で放射線の方向と隆線の方向の角度差に注目すると、中
心から上下の方向（π／２と３π／２）では角度差が大
きく、中心から斜め左下と斜め右下の方向（５π／４と
７π／４）では角度差が小さい。この例では、２つの方
向の角度差を、２つの方向を持つ単位ベクトルの内積の
絶対値で表現することで処理の単純化を図る。本明細書
での内積は、２つの方向を持つ単位ベクトルの内積の絶
対値と定義する。図１（ｄ）は、水平右方向から反時計
廻りに観たときの角度の横軸として、各角度に対する放
射線方向と隆線方向の内積を縦軸としてグラフ化したも
のである。このグラフの形状は、ほとんどの指紋で似通
っている。つまり、指紋周辺部の隆線方向と中心からの
放射線方向の角度差（及び内積）は、指頭軸方向と相関
を持っている。指頭軸方向が既知の指紋を用いて、内積
分布パタンの辞書を作っておけば、未知の指紋でも、そ
の内積を算出し、辞書パタンと比較することで、指頭軸
方向を検出できる。
発明の原理を説明する。図１（ａ）の指紋画像は指頭軸
方向が真上になるように押捺されている。指紋中心から
水平右方向への放射線を描く。同様に、反時計廻りにπ
／４単位に放射線を描く。中心からある程度離れた地点
で放射線の方向と隆線の方向の角度差に注目すると、中
心から上下の方向（π／２と３π／２）では角度差が大
きく、中心から斜め左下と斜め右下の方向（５π／４と
７π／４）では角度差が小さい。この例では、２つの方
向の角度差を、２つの方向を持つ単位ベクトルの内積の
絶対値で表現することで処理の単純化を図る。本明細書
での内積は、２つの方向を持つ単位ベクトルの内積の絶
対値と定義する。図１（ｄ）は、水平右方向から反時計
廻りに観たときの角度の横軸として、各角度に対する放
射線方向と隆線方向の内積を縦軸としてグラフ化したも
のである。このグラフの形状は、ほとんどの指紋で似通
っている。つまり、指紋周辺部の隆線方向と中心からの
放射線方向の角度差（及び内積）は、指頭軸方向と相関
を持っている。指頭軸方向が既知の指紋を用いて、内積
分布パタンの辞書を作っておけば、未知の指紋でも、そ
の内積を算出し、辞書パタンと比較することで、指頭軸
方向を検出できる。
【００１２】図２を参照すると、本発明の一実施例の指
紋指頭軸方向検出装置は、２次元アレイ状画素に量子化
された指紋画像の指頭軸方向を決定される際に用いら
れ、指紋画像各画素における指紋の隆線方向を２次元記
憶する隆線方向記憶部１２と、指紋画像の中心座標を記
憶する指紋中心座標記憶部１３と、指紋周辺部の円周状
の各領域において、隆線方向と指紋中心からの放射線方
向との内積を、ある始点から一周させたときにできる内
積数列を一時記憶する内積数列一時記憶部１４と、複数
の指紋について所定の手順で定義された内積数列に対応
する指頭軸方向が予め記憶されている内積数列パタン辞
書１５と、入力指紋の内積数列と各内積数列パタンの誤
差とその内積数列パタンに対応する指頭軸方向とを一時
的に記憶する数列誤差一時記憶部１６と、指紋中心座標
記憶部１３から中心座標を引き出すと共に、中心から一
定距離離れた放射線上の座標値に対応して隆線方向記憶
部から隆線方向を引き出し、隆線方向と放射線方向との
内積を計算し、ある支点から一周させて数列化して内積
数列一時記憶部１４に登録する内積数列算出部１７と、
内積数列一時記憶部１４に登録されている内積数列を内
積数列パタン辞書１５に登録されている各内積数列パタ
ンと比較し、その数列誤差と対応する指頭軸方向を数列
誤差一時記憶部１６に登録する内積数列誤差算出部１８
と、数列誤差一時記憶部１６に登録されている数列誤差
の中での最小値とこの最小値に対応する指頭軸方向を出
力する軸方向検出部１９と、内接数列演算部１７と、内
積数列誤差演算部１８と、軸方向検出部１９とを制御す
る制御部１１と、から構成される。
紋指頭軸方向検出装置は、２次元アレイ状画素に量子化
された指紋画像の指頭軸方向を決定される際に用いら
れ、指紋画像各画素における指紋の隆線方向を２次元記
憶する隆線方向記憶部１２と、指紋画像の中心座標を記
憶する指紋中心座標記憶部１３と、指紋周辺部の円周状
の各領域において、隆線方向と指紋中心からの放射線方
向との内積を、ある始点から一周させたときにできる内
積数列を一時記憶する内積数列一時記憶部１４と、複数
の指紋について所定の手順で定義された内積数列に対応
する指頭軸方向が予め記憶されている内積数列パタン辞
書１５と、入力指紋の内積数列と各内積数列パタンの誤
差とその内積数列パタンに対応する指頭軸方向とを一時
的に記憶する数列誤差一時記憶部１６と、指紋中心座標
記憶部１３から中心座標を引き出すと共に、中心から一
定距離離れた放射線上の座標値に対応して隆線方向記憶
部から隆線方向を引き出し、隆線方向と放射線方向との
内積を計算し、ある支点から一周させて数列化して内積
数列一時記憶部１４に登録する内積数列算出部１７と、
内積数列一時記憶部１４に登録されている内積数列を内
積数列パタン辞書１５に登録されている各内積数列パタ
ンと比較し、その数列誤差と対応する指頭軸方向を数列
誤差一時記憶部１６に登録する内積数列誤差算出部１８
と、数列誤差一時記憶部１６に登録されている数列誤差
の中での最小値とこの最小値に対応する指頭軸方向を出
力する軸方向検出部１９と、内接数列演算部１７と、内
積数列誤差演算部１８と、軸方向検出部１９とを制御す
る制御部１１と、から構成される。
【００１３】次に、図１から図５を参照して、この実施
例の動作について説明する。指紋隆線方向は、例えば特
公昭５９−２７９４５号公報に示される従来技術で自動
抽出される。すなわち、縞紋様画像のある画素における
縞の方向は、縞と同一方向において濃淡の変動が小さ
く、縞と直交する方向において変動が大きいことを利用
して、予め定められた複数の量子化方向上の濃淡の変動
量の極値を求め、この極値から縞の方向を決定する。指
紋画像を１ミリメートル２０画素の解像度でスキャン
し、２５．６ミリメートル平方の領域を５１２画素平方
で２次元にディジタル化した例が図３である。この画像
に対して、特公昭５９−２７９４５号公報に開示されて
いる方法で方向抽出した結果を図４（ａ）に示す。図４
（ａ）では、８画素平方の領域に対して、図４（ｂ）に
示すような１６種類の方向で隆線方向を表示している。
例の動作について説明する。指紋隆線方向は、例えば特
公昭５９−２７９４５号公報に示される従来技術で自動
抽出される。すなわち、縞紋様画像のある画素における
縞の方向は、縞と同一方向において濃淡の変動が小さ
く、縞と直交する方向において変動が大きいことを利用
して、予め定められた複数の量子化方向上の濃淡の変動
量の極値を求め、この極値から縞の方向を決定する。指
紋画像を１ミリメートル２０画素の解像度でスキャン
し、２５．６ミリメートル平方の領域を５１２画素平方
で２次元にディジタル化した例が図３である。この画像
に対して、特公昭５９−２７９４５号公報に開示されて
いる方法で方向抽出した結果を図４（ａ）に示す。図４
（ａ）では、８画素平方の領域に対して、図４（ｂ）に
示すような１６種類の方向で隆線方向を表示している。
【００１４】また指紋中心も、例えば特願昭６３−９９
３３４号公報および特願昭６３−９９３３５号公報に示
される従来技術で自動抽出される。すなわち、特願昭６
３−９９３３４号公報においては、中心の決定方式で、
各領域における指紋隆線の方向および曲率のパターンと
指紋中心位置との相関を予め求めることで、隆線方向曲
率パターンと近傍の中心位置存在確率を辞書化してお
き、未知の指紋が入力されたら、各領域の隆線方向曲率
パターンで中心位置存在確率辞書を検索し、その領域近
傍の中心存在確率を更新する。全領域に対する存在確率
の更新処理終了後、存在確率が最も大きいところを中心
として検出する。さらに、特願昭６３−９９３３５号公
報においては、中心の垂直方向の位置（Ｙ座標）決定方
式で、先ず、典型的に指紋を用いて、指紋隆線の水平方
向を走査し隆線の曲がり具合を調べ、最大の上向き曲率
を求める。次に、水平走査での最大曲率を、上から下へ
垂直方向に求め、最大曲率の変化を曲率曲線パターンと
し、その指紋の中心位置Ｙ座標と共に辞書化しておく。
未知の指紋が入力されたら同様に曲率曲線の求め、辞書
中の曲率曲線パターンを比較し、最も誤差が小さい曲率
曲線パターンに対応する中心Ｙ座標を入力指紋の中心Ｙ
座標として検出する。図３の指紋画像に対して、特願昭
６３−９９３３４号公報および特願昭６３−９９３３５
号公報に開示されている方法で抽出した例が図４（ａ）
の指紋中心４１である。
３３４号公報および特願昭６３−９９３３５号公報に示
される従来技術で自動抽出される。すなわち、特願昭６
３−９９３３４号公報においては、中心の決定方式で、
各領域における指紋隆線の方向および曲率のパターンと
指紋中心位置との相関を予め求めることで、隆線方向曲
率パターンと近傍の中心位置存在確率を辞書化してお
き、未知の指紋が入力されたら、各領域の隆線方向曲率
パターンで中心位置存在確率辞書を検索し、その領域近
傍の中心存在確率を更新する。全領域に対する存在確率
の更新処理終了後、存在確率が最も大きいところを中心
として検出する。さらに、特願昭６３−９９３３５号公
報においては、中心の垂直方向の位置（Ｙ座標）決定方
式で、先ず、典型的に指紋を用いて、指紋隆線の水平方
向を走査し隆線の曲がり具合を調べ、最大の上向き曲率
を求める。次に、水平走査での最大曲率を、上から下へ
垂直方向に求め、最大曲率の変化を曲率曲線パターンと
し、その指紋の中心位置Ｙ座標と共に辞書化しておく。
未知の指紋が入力されたら同様に曲率曲線の求め、辞書
中の曲率曲線パターンを比較し、最も誤差が小さい曲率
曲線パターンに対応する中心Ｙ座標を入力指紋の中心Ｙ
座標として検出する。図３の指紋画像に対して、特願昭
６３−９９３３４号公報および特願昭６３−９９３３５
号公報に開示されている方法で抽出した例が図４（ａ）
の指紋中心４１である。
【００１５】隆線方向記憶部１２には、入力された指紋
の画像各画素または小領域単位における隆線方向が予め
登録されており、指紋中心座標記憶部１３には入力され
た指紋の中心座標が予め登録されている。一方、内積数
列パタン辞書１５には、図１（ａ），（ｂ）及び（ｃ）
に例示される典型的な指紋についての内積数列と対応す
る指頭軸方向が予め登録されている。
の画像各画素または小領域単位における隆線方向が予め
登録されており、指紋中心座標記憶部１３には入力され
た指紋の中心座標が予め登録されている。一方、内積数
列パタン辞書１５には、図１（ａ），（ｂ）及び（ｃ）
に例示される典型的な指紋についての内積数列と対応す
る指頭軸方向が予め登録されている。
【００１６】なお、典型的な内積数列パタンの採取の際
には、種々の紋様について例えば、図１（ａ）に示す典
型的な指紋を選択し、その指紋の内積数列を算出して、
図１（ｄ）に示すようにグラフ化する。これは、離散値
を用いた数列でもよいし、離散数値列を曲線近似した曲
線関数を用いても良い。離散値数列を用いるときの単位
角度は、基準座標軸の軸方向として要求される単位角度
に合わせる必要がある。この実施例では、単位角π／３
２（一周角２πを６４分割した角度）を用いた。図１
（ａ）に例示される指紋は、指頭軸方向が真上になるよ
うに押捺されているので、図１（ｄ）の内積パタンに対
応する指頭軸方向は、π／２となる。
には、種々の紋様について例えば、図１（ａ）に示す典
型的な指紋を選択し、その指紋の内積数列を算出して、
図１（ｄ）に示すようにグラフ化する。これは、離散値
を用いた数列でもよいし、離散数値列を曲線近似した曲
線関数を用いても良い。離散値数列を用いるときの単位
角度は、基準座標軸の軸方向として要求される単位角度
に合わせる必要がある。この実施例では、単位角π／３
２（一周角２πを６４分割した角度）を用いた。図１
（ａ）に例示される指紋は、指頭軸方向が真上になるよ
うに押捺されているので、図１（ｄ）の内積パタンに対
応する指頭軸方向は、π／２となる。
【００１７】図１（ａ）の指紋は典型的な蹄状紋の例で
あるが、他の典型的な紋様、例えば、図１（ｂ）の渦状
紋や図１（ｃ）の弓状紋に対しても、同様な方法で図１
（ｅ）や図１（ｆ）に示すような内積グラフ化し、内積
パタンを採取すれば、より精度は向上する。
あるが、他の典型的な紋様、例えば、図１（ｂ）の渦状
紋や図１（ｃ）の弓状紋に対しても、同様な方法で図１
（ｅ）や図１（ｆ）に示すような内積グラフ化し、内積
パタンを採取すれば、より精度は向上する。
【００１８】内積数列算出部１７は、指紋中心座標記憶
部１３から入力された中心座標（ｘ０，ｙ０）から、Ｘ
軸から反時計廻りに（ｎ・π／３２）の方向の放射線上
で一定距離ｒだけ離れた位置の座標を以下の（１）式に
基づいて計算する。 ｘ（ｎ）＝ｘ０＋ｒ・ｃｏｓ（ｎ・π／３２） （１） ｙ（ｎ）＝ｙ０＋ｒ・ｓｉｎ（ｎ・π／３２） ｎ＝０，１，２，．．．，６３ 変数ｎは、０から６３の範囲で、ｎ＝０のときは図５
（ａ）での右水平方向の半直線に対応し、ｎ＝１のとき
は図５（ａ）でπ／３２の方向の半直線に対応する。ｎ
＝２以降も同様である。
部１３から入力された中心座標（ｘ０，ｙ０）から、Ｘ
軸から反時計廻りに（ｎ・π／３２）の方向の放射線上
で一定距離ｒだけ離れた位置の座標を以下の（１）式に
基づいて計算する。 ｘ（ｎ）＝ｘ０＋ｒ・ｃｏｓ（ｎ・π／３２） （１） ｙ（ｎ）＝ｙ０＋ｒ・ｓｉｎ（ｎ・π／３２） ｎ＝０，１，２，．．．，６３ 変数ｎは、０から６３の範囲で、ｎ＝０のときは図５
（ａ）での右水平方向の半直線に対応し、ｎ＝１のとき
は図５（ａ）でπ／３２の方向の半直線に対応する。ｎ
＝２以降も同様である。
【００１９】次に、内積数列算出部１７は、座標（ｘ
（ｎ），ｙ（ｎ））に対応する隆線方向を、隆線方向記
憶部１２より取り出す。この隆線方向をｄ（ｘ（ｎ），
ｙ（ｎ））とすると、（ｎ・π／３２）方向の放射線上
での内積は、（２）式で計算できる。 ｆ（ｎ）＝｜ｃｏｓ（ｄ（ｘ（ｎ），ｙ（ｎ））−ｎ・π／３２）｜ （２） ｒの値としては、隆線方向が安定している指紋周辺部の
隆線方向を対象とするため、１００画素（５ミリメート
ル）から２００画素（１０ミリメートル）程度を採用す
ることが望ましい。また、この距離の間で、適当な数
（例えば５点）をサンプリングし、それぞれの内積ｆ
（ｎ）を計算して平均化することで、より正確になる。
（ｎ），ｙ（ｎ））に対応する隆線方向を、隆線方向記
憶部１２より取り出す。この隆線方向をｄ（ｘ（ｎ），
ｙ（ｎ））とすると、（ｎ・π／３２）方向の放射線上
での内積は、（２）式で計算できる。 ｆ（ｎ）＝｜ｃｏｓ（ｄ（ｘ（ｎ），ｙ（ｎ））−ｎ・π／３２）｜ （２） ｒの値としては、隆線方向が安定している指紋周辺部の
隆線方向を対象とするため、１００画素（５ミリメート
ル）から２００画素（１０ミリメートル）程度を採用す
ることが望ましい。また、この距離の間で、適当な数
（例えば５点）をサンプリングし、それぞれの内積ｆ
（ｎ）を計算して平均化することで、より正確になる。
【００２０】図５（ａ）に対する内積ｆ（ｎ）は、図５
（ｂ）に示すような離散グラフとなる。内積数列算出部
１７は、このようにして算出した内積ｆ（ｎ）を｛ｎ＝
０，１，．．．，６３｝の数列として内積数列一時記憶
部１４に登録する。
（ｂ）に示すような離散グラフとなる。内積数列算出部
１７は、このようにして算出した内積ｆ（ｎ）を｛ｎ＝
０，１，．．．，６３｝の数列として内積数列一時記憶
部１４に登録する。
【００２１】内積数列誤差算出部１８は、内積数列ｆ
（ｎ）；｛ｎ＝０，１，．．．，６３｝を、内積数列パ
タン辞書１５に登録されている内積数列パタンの１つｔ
（ｉ）；｛ｉ＝０，１，．．．，６３｝と比較し、数列
誤差を計算する。誤差ｅの計算は、例えば最小自乗法を
用いると、（３）式のように計算される。
（ｎ）；｛ｎ＝０，１，．．．，６３｝を、内積数列パ
タン辞書１５に登録されている内積数列パタンの１つｔ
（ｉ）；｛ｉ＝０，１，．．．，６３｝と比較し、数列
誤差を計算する。誤差ｅの計算は、例えば最小自乗法を
用いると、（３）式のように計算される。
【００２２】
【００２３】ここで、変数ｍは、画像を反時計廻りに
（ｍ・π／３２）回転した画像に対応する内積数列パタ
ンを表現するために用いられる。このときの内積数列パ
タンの対応する指頭軸方向は、元の指頭軸方向に（ｍ・
π／３２）を加えた値となる。
（ｍ・π／３２）回転した画像に対応する内積数列パタ
ンを表現するために用いられる。このときの内積数列パ
タンの対応する指頭軸方向は、元の指頭軸方向に（ｍ・
π／３２）を加えた値となる。
【００２４】内積数列誤差算出部１８は、各ｍについ
て、数列誤差ｅ（ｍ）と対応する指頭軸方向を数列誤差
一時記憶部１６に登録する。この処理は、内積数列パタ
ン辞書１５に登録されている全ての内積数列パタンと繰
り返される。
て、数列誤差ｅ（ｍ）と対応する指頭軸方向を数列誤差
一時記憶部１６に登録する。この処理は、内積数列パタ
ン辞書１５に登録されている全ての内積数列パタンと繰
り返される。
【００２５】軸方向検出部１９は、数列誤差一時記憶部
１６に登録されている数列誤差の中で最小のものを探
し、この数列誤差に対応する指頭軸方向を、検出された
指頭軸方向として出力する。
１６に登録されている数列誤差の中で最小のものを探
し、この数列誤差に対応する指頭軸方向を、検出された
指頭軸方向として出力する。
【００２６】なお、本発明は上記実施例に限定されたも
のではなく、例えば、次のような実施例も考えられる。
のではなく、例えば、次のような実施例も考えられる。
【００２７】（ａ）上述の実施例では、最小自乗法を用
いて数列誤差を求めたが、入力データの内積数列と内積
数列パタンとの相互相関を求め、その最大値を与える数
列パタンに対応する指頭軸方向を検出する実施例も考え
られる。
いて数列誤差を求めたが、入力データの内積数列と内積
数列パタンとの相互相関を求め、その最大値を与える数
列パタンに対応する指頭軸方向を検出する実施例も考え
られる。
【００２８】この場合は、内積数列パタン辞書１５に登
録される内積ｆ（ｎ）に対し、以下の（５）式に示すよ
うに数列全部の平均値を差引いて正規化したｔ（ｎ）；
｛ｎ＝０，１，．．．，６３｝を内積数列パタンとして
辞書登録する。
録される内積ｆ（ｎ）に対し、以下の（５）式に示すよ
うに数列全部の平均値を差引いて正規化したｔ（ｎ）；
｛ｎ＝０，１，．．．，６３｝を内積数列パタンとして
辞書登録する。
【００２９】
【００３０】次に、入力指紋の内積ｆ（ｎ）に対し、辞
書パタンとの相互相関を、以下の（５）式で計算する。
書パタンとの相互相関を、以下の（５）式で計算する。
【００３１】
【００３２】内積数列誤差算出部１８は、各ｍについ
て、相互相関ｃ（ｍ）と対応する指頭軸方向を数列誤差
一時記憶部１６に登録する。軸方向検出部１９は、数列
誤差一時記憶部１６に登録されている相互相関の中で最
大のものを探し、この相互相関に対応する指頭軸方向
を、検出された指頭軸方向として出力する。
て、相互相関ｃ（ｍ）と対応する指頭軸方向を数列誤差
一時記憶部１６に登録する。軸方向検出部１９は、数列
誤差一時記憶部１６に登録されている相互相関の中で最
大のものを探し、この相互相関に対応する指頭軸方向
を、検出された指頭軸方向として出力する。
【００３３】（ｂ）上述の実施例では、指紋周辺部にお
ける隆線方向と指紋中心からの放射線方向との内積を特
徴として使用することで、数列誤差計算を簡素化した
が、指紋周辺部における隆線方向そのものを特徴として
用いる実施例も考えられる。この場合は、上述の実施例
における内積を隆線方向と読み変えれば良い。
ける隆線方向と指紋中心からの放射線方向との内積を特
徴として使用することで、数列誤差計算を簡素化した
が、指紋周辺部における隆線方向そのものを特徴として
用いる実施例も考えられる。この場合は、上述の実施例
における内積を隆線方向と読み変えれば良い。
【００３４】内積数列パタン辞書１５に登録されるもの
は、指紋周辺部における隆線方向を円周状に並べた数列
となる。
は、指紋周辺部における隆線方向を円周状に並べた数列
となる。
【００３５】内積数列算出部１７は、上述の実施例と同
様に、中心座標（ｘ０，ｙ０）から、Ｘ軸から反時計廻
りに（ｎ・π／３２）の方向の放射線上で一定距離ｒだ
け離れた位置の座標（ｘ（ｎ），ｙ（ｎ））を算出す
る。次に、座標（ｘ（ｎ），ｙ（ｎ））に対応する隆線
方向を、隆線方向記憶部１２より取り出す。この隆線方
向ｄ（ｘ（ｎ），ｙ（ｎ））を、内積ｆ（ｎ）；｛ｎ＝
０，１，．．．，６３｝の数列として内積数列一時記憶
部１４に登録する。
様に、中心座標（ｘ０，ｙ０）から、Ｘ軸から反時計廻
りに（ｎ・π／３２）の方向の放射線上で一定距離ｒだ
け離れた位置の座標（ｘ（ｎ），ｙ（ｎ））を算出す
る。次に、座標（ｘ（ｎ），ｙ（ｎ））に対応する隆線
方向を、隆線方向記憶部１２より取り出す。この隆線方
向ｄ（ｘ（ｎ），ｙ（ｎ））を、内積ｆ（ｎ）；｛ｎ＝
０，１，．．．，６３｝の数列として内積数列一時記憶
部１４に登録する。
【００３６】内積数列誤差算出部１８は、内積数列ｆ
（ｎ）；｛ｎ＝０，１，．．．，６３｝を、内積数列パ
タン辞書１５に登録されている内積数列パタンの１つｔ
（ｉ）；｛ｉ＝０，１，．．．，６３｝と比較し、数列
誤差を計算する。ここでの内積数列とは隆線方向の数列
であるが、２つの方向Ｄ１及びＤ２の方向誤差の評価す
る関数として（６）式が考えられる。 １−｜ｃｏｓ（Ｄ１−Ｄ２）｜ （６） 従って、隆線方向の数列の誤差ｅは、例えば最小自乗法
を用いると、（７）式のように計算される。
（ｎ）；｛ｎ＝０，１，．．．，６３｝を、内積数列パ
タン辞書１５に登録されている内積数列パタンの１つｔ
（ｉ）；｛ｉ＝０，１，．．．，６３｝と比較し、数列
誤差を計算する。ここでの内積数列とは隆線方向の数列
であるが、２つの方向Ｄ１及びＤ２の方向誤差の評価す
る関数として（６）式が考えられる。 １−｜ｃｏｓ（Ｄ１−Ｄ２）｜ （６） 従って、隆線方向の数列の誤差ｅは、例えば最小自乗法
を用いると、（７）式のように計算される。
【００３７】
【００３８】（ｃ）上述の実施例では、典型的な指紋を
用いて複数の内積パタン辞書を作成したが、同一紋様の
多数の指紋に対する内積数列を求め、その平均をとるこ
とで紋様毎のパタン辞書を作成することも可能である。
また、紋様毎ではなく異なる紋様の指紋も含めて平均化
し、１つのパタン辞書を作成する方法も考えられる。
用いて複数の内積パタン辞書を作成したが、同一紋様の
多数の指紋に対する内積数列を求め、その平均をとるこ
とで紋様毎のパタン辞書を作成することも可能である。
また、紋様毎ではなく異なる紋様の指紋も含めて平均化
し、１つのパタン辞書を作成する方法も考えられる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
周辺部の隆線方向と放射線方向との内積を計算し、ある
始点から一周させて数列化し、入力指紋の内積数列と各
内積数列パタンとを比較しその誤差を算出し、各内積数
列パタンとの数列誤差の中での最小値を検出し、その最
小値に対応する指頭軸方向を出力することにより、中心
付近の隆線が明瞭でない指紋でも、中心の隆線形状が不
安定な指紋でも安定した軸方向検出が可能になり、その
結果、オペレータの軸方向確認修正工数を不要とし、照
合精度も向上させることが可能になる。
周辺部の隆線方向と放射線方向との内積を計算し、ある
始点から一周させて数列化し、入力指紋の内積数列と各
内積数列パタンとを比較しその誤差を算出し、各内積数
列パタンとの数列誤差の中での最小値を検出し、その最
小値に対応する指頭軸方向を出力することにより、中心
付近の隆線が明瞭でない指紋でも、中心の隆線形状が不
安定な指紋でも安定した軸方向検出が可能になり、その
結果、オペレータの軸方向確認修正工数を不要とし、照
合精度も向上させることが可能になる。
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】ディジタル化された指紋画像の例である。
【図４】隆線方向を示す図である。
【図５】内積数列を説明する図である。
【図６】中心部隆線方向軸と指頭方向軸を説明する図で
ある。
ある。
１１ 制御部 １２ 隆線方向記憶部 １３ 指紋中心座標記憶部 １４ 内積数列一時記憶部 １５ 内積数列パタン辞書 １６ 数列誤差一時記憶部 １７ 内積数列算出部 １８ 内積数列誤差算出部 １９ 軸方向検出部 ４１ 指紋中心 ６１ 中心部隆線方向軸の例 ６２ 中心部隆線方向軸の例 ６３ 指頭方向軸 ６４ 中心部隆線方向軸の例 ６５ 中心部隆線方向軸の例 ６６ 指頭方向軸
Claims (3)
- 【請求項１】 ２次元アレイ状画素に量子化された指紋
画像の指頭軸方向を決定される際に用いられ、前記指紋
画像各画素における指紋の隆線方向を２次元記憶する隆
線方向記憶部と、 前記指紋画像の中心座標を記憶する指紋中心座標記憶部
と、 指紋周辺部の円周状の各領域において、隆線方向と指紋
中心からの放射線方向との内積を、ある始点から一周さ
せたときにできる内積数列を一時記憶する内積数列一時
記憶部と、 複数の指紋について前記所定の手順で定義された前記内
積数列に対応する前記指頭軸方向が予め記憶されている
内積数列パタン辞書と、 入力指紋の前記内積数列と前記各内積数列パタンの誤差
とその内積数列パタンに対応する指頭軸方向とを一時的
に記憶する数列誤差一時記憶部と、 前記指紋中心座標記憶部から前記中心座標を引き出すと
共に前記中心座標から一定距離離れた放射線上の座標値
に対応して前記隆線方向記憶部から前記隆線方向を引き
出し、前記隆線方向と前記放射線方向との内積を計算
し、ある支点から一周させて数列化して前記内積数列一
時記憶部に登録する内積数列算出部と、 前記内積数列一時記憶部に登録されている前記内積数列
を前記内積数列パタン辞書に登録されている前記各内積
数列パタンと比較し、その数列誤差と対応する指頭軸方
向を前記数列誤差一時記憶部に登録する内積数列誤差算
出部と、 前記数列誤差一時記憶部に登録されている数列誤差の中
での最小値とこの最小値に対応する指頭軸方向を出力す
る軸方向検出部と、 前記内積数列算出部と、前記内積数列誤差算出部と、前
記軸方向検出部とを制御する制御部と、を備えることを
特徴とする指紋指頭軸方向検出装置。 - 【請求項２】 前記内積数列誤差算出部は、前記内積一
時記憶部に登録されている内積数列を前記内積数列パタ
ン辞書に登録されている各内積数列パタンと比較しその
相互相関と対応する指頭軸方向を前記数列誤差一時記憶
部に登録し、前記軸方向検出部は、前記数列誤差一時記
憶部に登録されている相互相関の中での最大値と該最大
値に対応する指頭軸方向を出力することを特徴とする請
求項１に記載の指紋指頭軸方向検出装置。 - 【請求項３】 前記内積数列パタン辞書には、内積数列
の代わりに指紋周辺部における隆線方向を円周状に並べ
た隆線方向の数列が登録されているものとし、前記内積
数列算出部は、前記指紋中心座標記憶部から中心座標を
引き出すと共に、前記中心から一定距離離れた放射線上
の座標値に対応して前記隆線方向記憶部から隆線方向を
引き出し、ある始点から一周させて数列化して前記内積
数列一時記憶部に登録し、前記内積数列誤差算出部は、
前記内積数列一時記憶部に登録されている内積数列を前
記内積数列パタン辞書に登録されている各内積数列パタ
ンとを方向の相違を評価することで比較することを特徴
とする請求項１に記載の指紋指頭軸方向検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7079033A JP2776757B2 (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | 指紋指頭軸方向検出装置 |
| US08/628,242 US5848176A (en) | 1995-04-04 | 1996-04-04 | Fingerprint fingertip orientation detection method and device |
| EP96105498A EP0736836A3 (en) | 1995-04-04 | 1996-04-04 | Method and device for detecting the direction of fingerprints |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7079033A JP2776757B2 (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | 指紋指頭軸方向検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08279039A true JPH08279039A (ja) | 1996-10-22 |
| JP2776757B2 JP2776757B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=13678622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7079033A Expired - Lifetime JP2776757B2 (ja) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | 指紋指頭軸方向検出装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5848176A (ja) |
| EP (1) | EP0736836A3 (ja) |
| JP (1) | JP2776757B2 (ja) |
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| JP3846582B2 (ja) | 2002-09-27 | 2006-11-15 | 日本電気株式会社 | 指紋認証方法／プログラム／装置 |
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| KR100641434B1 (ko) * | 2004-03-22 | 2006-10-31 | 엘지전자 주식회사 | 지문인식 수단이 구비된 이동통신 단말기 및 그 운용방법 |
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