JPH11250261A - 指紋画像特色相関器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本人であることが既知の人の指紋からセンサ
が生成した参照指紋画像の選択された特色と、照合を希
望する人から採取した本人指紋画像とを相関器が比較
し、本人であることを確認するデバイス及びその動作方
法を提供する。 【解決手段】 登録手順では登録プロセッサが、本人で
あることが既知の人の指紋を解析し、その人の指紋に独
特な複数の参照パッチを探知する。参照パッチ画像は画
像の位置と共に格納される。後刻、本人指紋画像が提示
されると、全参照パッチが本人画像内の類似サイズの全
可能パッチと比較され、本人画像内の候補一致位置のセ
ットが見出される。その中の候補一致位置が、対応する
参照パッチのサブセットの位置と幾何学的に実質的に一
致するように、候補一致位置のサブセットが選択され
る。この幾何学的制約を満足する選択されたサブセット
内の候補一致位置の数に基づいて照合一致が宣言され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に言えばパ
ターン認識システムに関し、詳しく言えば、２つの指紋
画像を比較してそれらが同一人物からのものであるか否
かを決定するシステム及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】勿論、指紋は犯罪捜査に広く使用されて
おり、役職、機密保護身分証明、市民権等々の応用に日
常的に採取されている。指紋画像処理のこれらの、及び
他の多くの応用にとって、１つの指紋を他の多くの指紋
と比較して一致を見出すための努力が必要とされる。こ
れらの探索応用には、いわゆる「細部突き合わせ」( mi
nutia matching )アプローチが一般的に使用されてい
る。これらのアプローチでは、指紋画像から少量の特徴
データが抽出される。このデータは、別の画像からの対
応するデータと迅速に比較され、画像化された指紋と一
致するか否かを決定することができる。このデータの抽
出は複雑なプロセスであり、パワフルなコンピュータ上
でさえも比較的時間がかかる。探索応用の場合には、抽
出された細部データが数回再使用されるので、細部抽出
オーバヘッドは多数回の比較に分割されるから、これは
受容することができる。

【０００３】これに対して本発明は、ある人が、本人で
あることを確認する目的のために指紋画像を使用する。
この応用においては、その人は、参照指紋画像を提示す
ることによってシステムに「登録」する。その後に被保
護プロパティへアクセスする目的のために同一人物の指
紋画像が走査される時に、新たに走査される画像は参照
画像と比較され、照合される。ビークル、建物、または
コンピュータへのアクセスの場合のように、指紋照合の
多くの実際的な応用においては、好ましくは安価なコン
ピュータプロセッサを使用して数秒で完了させなければ
ならない。照合の目的のために開発された、または提唱
されている多くの指紋突き合わせ（もしくは、一致）シ
ステムは、パターン細部抽出及び突き合わせを使用する
大型識別システムに使用されているものと殆ど同じ原理
を追随している。細部抽出プロセスは複雑で非斉次の数
学的演算を含み、また照合のために指が提示される度に
それらを遂行しなければならないので、受容できる時間
内に比較を遂行するためにはパワフルな汎用コンピュー
タプロセッサが必要である。その結果、これらのシステ
ムのサイズは大きくなり、価格は高くなる。従ってそれ
らの応用は、通常は重要な現場の保護、または高価格で
も差し支えない、そして空間が使用できるコンピュータ
設備に制限されることになる。

【０００４】指紋画像相関は、細部に基づくアプローチ
に対する代替である。相関操作は、迅速処理を達成する
高レベルの並行処理を使用する特注計算ハードウェアに
よって実施するのに適する単純な繰り返し数学構造を有
しているので魅力的である。このようなハードウェア
は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のように小型で
安価に実現することができる。Driscoll, Jr. らの米国
特許第 5,067,162号には指紋画像相関を使用して本人で
あることを確認する方法及び装置が開示されているが、
この装置はプログラマブル汎用コンピュータプロセッサ
によって制御される。２つの指紋画像の相関を実施する
ためにプログラマブルコンピュータを使用すると、結果
の精度と処理の速度との間で、難しい困難な設計選択を
迫られる。一般的に言えば、精度を高レベルにすると、
このような構成の処理の速度は多くの用途に向かない程
低下する。

【０００５】以上の説明から理解されるように、迅速且
つ信頼できるように動作するが、比較的低価格で小型の
パッケージに実現することができる指紋相関技術に対す
る大きい要望が未だに存在している。

【０００６】

【発明の要旨】本発明は、信頼性を損なうことなく高速
処理を行うために、主要部分を集積回路で実現すること
ができる処理方法を使用する指紋特色相関器に関する。
本明細書において使用する「指紋」は、親指の指紋、掌
紋、及び識別に使用される他の類似の生物測定指標を含
む。要約すれば、そして一般的に言えば、本発明の指紋
相関器は、指紋のディジタル画像を生成する指紋センサ
と、識別済みの人の指紋から指紋センサによって生成さ
れた指紋画像から、一緒に用いて画像を独特に識別する
複数の参照パッチを抽出する登録プロセッサと、登録プ
ロセッサから供給される参照パッチ画像及び位置を格納
する参照画像格納手段と、格納された参照パッチのパタ
ーンに充分に類似した二次元画素パターンの事例に関し
て、本人であることを確認する人の指紋から指紋センサ
によって生成された本人指紋画像を探索し、各参照パッ
チ毎に各事例の位置に対応する本人画像の候補一致位置
のセットを生成する相関プロセッサと、候補一致位置内
で、対応する参照パッチ位置のサブセットと所望の程度
の精度で幾何学的に一致する位置のサブセットを探知す
ることを試み、本人画像と格納された参照画像とが一致
するか否かを決定する幾何学的制約検査プロセッサとを
備えている。特色相関器は、指紋のディジタル画像を２
値形状に変換し、異質背景を除去し、そしてオプション
で、画像を標準配向に回転させる画像プロセッサを更に
含む。

【０００７】更に詳しく述べれば、登録プロセッサは、
グレースケールディジタル画像を２値化し、２値画像を
狭めて指紋の峰及び谷の骨組み画像を得る手段と、骨組
み画像を解析して峰及び谷内の二又特色を探知する手段
と、特色の密度に基づいて参照パッチを選択し、参照パ
ッチ位置を参照画像格納手段内に格納する手段と、峰及
び谷の骨組み画像から参照パッチ画像を抽出し、参照パ
ッチ画像を対応する参照パッチ位置と共に参照画像格納
手段内に格納する手段とを含んでいる。本発明の重要な
面は、登録プロセッサによって選択された全参照パッチ
内の画素と、本人指紋画像内の全ての可能パッチ位置内
の画素とを比較して、参照パッチの何れかと一致する、
またはほぼ一致する本人画像内のパッチの位置を決定す
る相関プロセッサである。相関プロセッサは相関器ユニ
ットのアレイを含み、各相関器ユニットは参照パッチか
ら選択された画素と本人画像内の選択された画素とを比
較し、アレイ全体は複数の参照パッチの各々から選択さ
れた画素と本人画像からの画素のブロック内の複数の画
素とを同時に比較する。相関プロセッサはアドレスジェ
ネレータを更に含み、アドレスジェネレータは複数の参
照パッチ内の連続画素にアクセスするためのアドレスの
シーケンスと、本人画像内の画素の連続ブロックにアク
セスするための別のアドレスのシーケンスとを生成し、
各参照パッチは本人画像内の全ての可能パッチ位置と比
較される。相関プロセッサは結果収集メモリを更に含
み、このメモリは本人画像内の全ての可能一致候補位置
に関する画素一致カウントデータを、本人画像内の候補
一致位置と共に記録する。好ましくは、アドレスジェネ
レータは、各参照パッチの回転させた画像も本人画像の
各可能パッチと比較するように、回転参照パッチアドレ
スを生成する手段を更に含む。詳しく述べれば、回転参
照パッチアドレスを生成する手段は、二次元オフセット
アドレスの複数のセットを格納する手段を含み、オフセ
ットアドレスの各セットは異なる回転角を限定する。こ
の手段によって、各参照パッチは複数の配向角において
本人画像の各可能パッチと比較される。

【０００８】相関プロセッサ内の各相関器ユニットは、
参照パッチと本人画像のパッチとの間の一致の程度を表
すカウントを記録するためのカウンタを含む。相関プロ
セッサは更に、参照パッチ内の全ての画素の比較が完了
した時に、カウンタの内容を結果収集メモリ内に保管す
る手段と、本人画像位置を各カウントと共に保管する手
段と、本人画像内の他の位置との比較を開始するために
カウンタをリセットする手段を含んでいる。相関プロセ
ッサは、相関プロセッサの全ての突き合わせ動作が完了
すると作動せしめられて結果収集メモリ内に保管された
結果から一致候補のセットを選択する手段を更に含んで
いる。この後者の一致候補のセットを選択する手段は、
次善候補に比較的接近する本人画像内に位置する一致候
補を破棄する手段を含む。

【０００９】本発明の別の重要な特色は、参照パッチの
全ての可能対間距離を決定する手段と、判明な( distin
ct )一致候補の全ての可能対間距離を決定する手段と、
その中の全ての可能対間距離が、対応する参照パッチの
対間距離にほぼ等しくなるように、判明な一致候補の適
切な( feasible )サブセットを選択する手段と、適切な
サブセットのサイズに基づいて一致を宣言する手段とを
含んでいる。本発明は、指紋特色相関を使用して、ある
人が本人であることを確認する方法にも関する。要約す
ればこの方法は、指紋画像を登録することを望む識別済
みの人の指紋を感知するステップと、指紋のディジタル
画像を生成するステップと、一緒になって画像を独特に
識別する複数の参照パッチを見出して抽出することによ
って指紋画像を登録するステップと、抽出された参照パ
ッチ画像及びそれらの位置を参照画像メモリ内に格納す
るステップと、本人であることの確認を望む人の本人指
紋画像を感知するステップと、感知した本人指紋画像か
らディジタル本人指紋画像を生成するステップと、格納
されている参照パッチ画像に類似する画素パターンの事
例に関して本人指紋画像を探索するステップと、一致候
補及びそれらの本人画像内の位置のセットを生成するス
テップと、一致候補のセット内で、対応する参照パッチ
のサブセットと所望の程度の精度で幾何学的に一致する
一致候補のサブセットを探知することを試みるステップ
と、本人画像と格納されている参照画像との間に一致が
存在するか否かを決定するステップとを備えている。開
示するこの方法は、指紋のディジタル画像を２値形状に
変換するステップと、異質背景ピクチャ要素を除去する
ステップと、オプションで、画像を標準の配向に調整す
るステップとを更に含んでいる。

【００１０】より詳しく述べれば、登録ステップは、指
紋の峰及び谷の骨組み画像を得るために、２値画像を狭
めるステップと、峰及び谷の二又特色を探知するために
骨組み画像を解析するステップと、特色の密度に基づい
て参照パッチを選択するステップと、峰及び谷の骨組み
画像から参照パッチ画像を抽出するステップとを含んで
いる。この基本的な方法の比較ステップは、相関器ユニ
ットのアレイの１メンバーである相関器ユニットにおい
て、参照パッチからの選択された画素と本人画像内の選
択された画素とを比較するステップを含み、全アレイは
複数の各参照パッチからの選択された画素と本人画像か
らの画素のブロック内の複数の画素とを同時に比較す
る。本方法は、複数の参照パッチ内の連続画素へアクセ
スするためのアドレスのシーケンスと、本人画像内の画
素の連続ブロックへアクセスするための別のアドレスの
シーケンスとを生成するステップを更に含み、各参照パ
ッチは本人画像内の全ての可能パッチ位置と比較され
る。本方法は更に、本人画像内の全ての可能一致候補位
置に関する画素一致カウントデータを、本人画像内の一
致候補位置と共に結果収集メモリ内に記録するステップ
を含む。詳しく述べれば、アドレスを生成するステップ
は、各参照パッチの回転参照画像アドレスを生成するス
テップをも含み、各参照パッチの回転画像も本人画像の
各可能パッチと比較される。回転参照パッチアドレスを
生成するステップは、二次元オフセットアドレスの複数
のセットを格納するステップを含み、オフセットアドレ
スの各セットは異なる回転角を限定し、各参照パッチは
複数の配向角で本人画像の各可能パッチと比較される。

【００１１】相関器ユニットにおける各比較ステップ
は、参照パッチと本人画像のパッチとの間の一致の程度
を表すカウントを記録するステップを含む。本方法は更
に、参照パッチ内の全ての画素の比較が完了した時に、
カウントを結果収集メモリ内に保管するステップと、本
人画像位置を各カウントと共に保管するステップと、本
人画像内の他の位置との比較を開始するために、カウン
トをリセットするステップとを含んでいる。また本方法
は、全ての突き合わせ動作が完了した時に、結果収集メ
モリ内に保管されている結果から一致候補のセットの選
択を遂行するステップを更に含むことができる。この一
致候補のセットを選択するステップは、次善候補に比較
的接近する本人画像内の一致候補を破棄するステップを
含む。最後に、一致候補のセット内で、対応する参照パ
ッチのサブセットと幾何学的にほぼ一致する一致候補の
サブセットを探知することを試みるステップは、参照パ
ッチの全ての可能対間距離を決定するステップと、判明
な一致候補の全ての可能対間距離を決定するステップ
と、その中の全ての可能対間距離が、対応する参照パッ
チの対間距離とほぼ等しくなるように、判明な一致候補
の適切なサブセットを選択するステップと、適切なサブ
セットのサイズに基づいて一致を宣言するステップとを
含んでいる。これらの距離試験は、適切なサブセットが
対応する参照位置の鏡像である可能性を、従って、適切
なサブセットと参照位置との間に所望の幾何学的な一致
を見出せない可能性を排除するものではない。この可能
性を排除するには、適切なセットを選択するプロセスの
中に付加的な試験を組み入れる必要がある。

【００１２】以上の要旨から、本発明は、本人であるこ
とを確認する目的のための指紋画像比較の分野に重要な
進歩をもたらすことが理解されよう。詳しく言えば、本
発明は、２つの指紋画像の適当な特色を比較するため
の、信頼できる、しかも極めて高速な技術を提供する。
本発明の他の面及び長所は、添付図面に基づく以下の詳
細な説明から明白になるであろう。

【００１３】

【実施例】図示のように、本発明は、指紋画像内の特色
を相関させる方法及び装置に関する。従来の指紋画像相
関器は、パターン細部の抽出及び突き合わせを行うか、
または細部突き合わせを使用しない場合であってさえ
も、多くの実際的な応用（ビークルへのアクセスを制御
する場合のような）に対しては嵩張り過ぎ、高価過ぎ、
そして極めて遅過ぎるプログラマブルコンピュータを必
要としていた。本発明によれば指紋画像は、先に格納さ
れた参照画像と相関される。これにより極めて迅速に、
信頼できる結果が得られ、しかも比較的安価で小型の構
成要素を使用して、いろいろな場所、またはポータブル
デバイス内に設置することができる。

【００１４】発明の概要 本発明はその最も簡単な形状において、市販の指紋画像
化デバイス、及びこのデバイスをインタフェースする処
理システムを使用して、指紋画像をディジタル形状で入
手し、格納し、そして処理し、また指紋照合機能を遂行
する。本発明は２つの主要動作、即ち、１）登録（登録
時に本人であることを独立的に確認できるある人の指紋
画像から参照データを抽出し、格納することを含む）、
及び２）照合（新しい指紋画像の特色と、登録中に格納
された参照データの特色とを比較することによる）を遂
行する。システムを使用するには、人は先ず登録する。
このプロセスでは、指紋画像が入手され、参照データ
「パッチ」がこの画像から抽出され、格納される。登録
された人が本人であることは、その後に入手した画像
と、格納された参照データとを比較することによって照
合することができる。システムは、１人より多くの参照
データを格納することができる。この場合、口座番号、
またはユーザ名のような、人が提示する他の識別情報に
基づいて、照合のための適切なデータを検索する手段を
設ける。更に、参照データは、照合を遂行するシステム
の内部に格納することも、または外部媒体またはデバイ
ス上に格納することもできる。これは、ユーザが保持
し、ユーザが本人であることを確認させる場合にシステ
ムに接続される「スマートカード」、または類似デバイ
スを含む。

【００１５】指紋特色相関器の主要構成要素を図１に示
す。これらは、容量型または光学型であることができる
指紋センサ１０、画像プリプロセッサ１２、参照パッチ
決定プロセッサ１４、参照画像記憶装置１６、相関器プ
ロセッサ１８、及び幾何学的制約検査プロセッサ２０を
含む。概要を説明すれば、始めはグレースケール画像で
ある指紋画像は、画像プリプロセッサ１２において２値
画像に変換される（この画像プリプロセッサ１２は、図
７を参照して後述する他の前処理機能も遂行する）。登
録プロセスにおいて、参照パッチ決定プロセッサ１４
は、２値指紋画像を解析して特徴的な特色の位置を識別
する。これらの特色を含むより小さい副画像（即ち「パ
ッチ」）、またはこれらの副画像のサブセットが完全指
紋画像から抽出される。その後に遂行される照合プロセ
スの信頼性を高めるために、これらの副画像（参照「パ
ッチ」として知られている）に画像処理動作が適用され
る。参照パッチは、照合プロセスにおいて使用するため
に参照画像記憶装置１６内に格納される。

【００１６】照合動作モードでは、画像プリプロセッサ
１２からの２値画像は相関器プロセッサ１８へ伝送され
る。相関器プロセッサ１８は、参照画像記憶装置１６か
らの参照パッチ画像の検索も行う。相関器プロセッサ１
８の動作の詳細に関しては後述するが、要約すれば、相
関器プロセッサ１８は位置及び配向の全範囲にわたっ
て、各参照パッチと２値化された本人指紋画像とを比較
し、各参照パッチ毎に１つまたはそれ以上の候補一致位
置のセットを見出そうと試みる。即ち、相関器プロセッ
サ１８は、各参照パッチ毎に、その参照パッチが本人画
像と高度に相関している位置及び配向（もしあれば）を
識別する。これらのデータは幾何学的制約検査プロセッ
サ２０へ転送される（このプロセッサは、参照画像記憶
装置１６から参照パッチ位置の検索も行う）。幾何学的
制約検査プロセッサ２０はこれらの位置を解析し、参照
パッチの相対位置に類似している相対位置を有する候補
一致位置の最大数を見出す。照合指紋を参照データと一
致するものとして受容する決定は、この数に基づく。

【００１７】詳細は後述するように、本発明の好ましい
実施例の相関器プロセッサ１８は、ＡＳＩＣチップとし
て知られている特定用途向け集積回路で実現することが
できる。ＡＳＩＣで実現することにより、相関に並列処
理を使用する高速ハードウェアによって相関プロセスを
極めて迅速に遂行させることができる。本発明の現在で
は好ましい実施例では、画像プリプロセッサ１２、参照
パッチ決定プロセッサ１４、及び幾何学的制約検査プロ
セッサ２０の機能は、縮小命令セットコンピュータ（Ｒ
ＩＳＣ）プロセッサのような普通のプログラマブルマイ
クロプロセッサ内で遂行される。他の実施も可能である
が、本発明が提供する速度の有利性は、特色相関プロセ
スにＡＳＩＣチップ１８を使用することが大きく貢献す
る。図３は、画像プリプロセッサ１２によって２値形状
に変形されたサンプル指紋画像であり、指紋を識別する
ために選択された複数の参照パッチ（方形の外形）の部
分を示している。後述するように、参照パッチは、指紋
画像内の峰及び谷の二又の組合せを含むように選択され
る。参照パッチの位置及び特色の組合せは、登録中に参
照指紋画像全体を格納する必要性を排除し、また照合中
に指紋画像全体を解析することなく、指紋を独特に識別
するために使用される。

【００１８】図４は、骨組みにされた３値画像フォーマ
ットに変換した後の 25 の参照パッチのグループを示し
ている。この形状では、峰及び谷の中心線だけが保持さ
れており、反対極性のビットとして格納されている。例
えば、峰は黒の画像として描いて「１」ビットとして格
納することができ、一方谷は白の画像として描いて
「０」ビットとして格納することができる。各パッチの
残りの領域はグレーの画像として描かれる。画素として
知られる各ピクチャ要素は、２ビットのデータの要素と
して格納される。一方のビットは画素が黒であるのか白
であるのかを指示するために使用され、他方のビットは
画素が「ドントケア」即ちグレー状態を有しているか否
かを指示するために使用される。図５は、同一の指を異
なる画像で照合するのに、図４に示した参照データをど
のように使用するのかを示している。この図は、２値化
し、トリミングした指紋画像と、図４に示したセットか
らの参照パッチとを重ねて示してある。パッチは、照合
プロセスによって見出された幾何学的制約を満足する一
致位置に示されている。図３−５を比較すると、この例
の場合には多くの参照パッチが正しい相対位置において
一致していることが分かる。これに対して図６は、同じ
ような２値指紋画像が図３の指紋画像とは一致していな
いことを示している。この場合、２つの参照パッチだけ
が正しい相対位置において一致している。

【００１９】画像前処理 図２に示すように、指紋画像の前処理は、ブロック２２
に示す画像入手及び品質検査、ブロック２４に示す画像
処理を含む。これらの機能は、登録動作モード及び照合
動作モードの両者と実質的に同じように遂行される。こ
のモードは、典型的には手動スイッチ２６によって決定
される。実際のシステムは、許可された人だけがスイッ
チを登録モードに倒すことができるようにする手段を含
まなければならない。スイッチ２６の位置は、画像処理
によって得られる２値画像が登録に使用されるのか、ま
たは照合に使用されるのかを決定する。以下に、画像品
質検査及び処理の機能の詳細に関して、図７を参照して
説明する。指紋センサ１０（図１）から指紋画像を入手
した後に、ブロック２８（図７）に示すようにグレース
ケール画像の品質検査が遂行される。品質検査の主たる
目的は、指と指紋センサとの間の圧力が強過ぎたか、ま
たは弱過ぎたことが原因で画像が歪んでいないか否かを
確認することである。もしユーザが圧力をかけ過ぎれ
ば、峰の画像が互いにくっつき合う。同様に、もし圧力
が弱過ぎれば、峰が途切れてしまう。品質検査は、峰と
谷の面積の比を迅速に解析し、もし画像が規定された限
界以内になければ、それ以上の処理を中止させる。ブロ
ック３０に示す画像処理の次のステップは、周囲、また
は背景画像から指紋領域を弁別することである。これは
相関ステップに必要な処理量を減少させ、背景領域内の
雑音アーチファクトに起因するエラーの確率を低下させ
る。次に、ブロック３２に示すように、指紋画像の形状
が解析され、長軸が識別される。もし必要ならば、画像
を回転させてこの長軸を標準化された方向に整列させる
（ブロック３４）。これらの全ての画像処理ステップ
は、異質の画像内容を減少させ、配向の不明確さを減少
させて、異なる時点に採取された２つの指紋画像をその
後に相関させるのを容易にする。

【００２０】画像を必要に応じて回転させた後に、それ
を２値画像に変換するために適応的に２値化させる（ブ
ロック３６）。適応２値化では、画像の各画素は、それ
を取り囲む方向領域内の全ての画素の計算された平均画
素強度に関係付けて、そのグレースケール強度に従って
黒または白の何れかに変換される。次いで２値画像は標
準サイズにトリミングされ（ブロック３８）、空の背景
領域が除去される。最後に、ブロック４０に示すよう
に、指紋の２値画像は、登録プロセスまたは照合プロセ
スの何れかへ出力する準備が整う。登録 以下に説明する照合プロセスの有効性は、参照パッチが
どのように賢明に選択されたのかに大きく依存する。殆
どの指紋は、異なる指を弁別するためには、または位置
を探知するためには僅かな情報しか提供しない同心円弧
のような単純なパターンからなっている。更に、指の表
面は柔軟であり、弾力的であるので、同じ指でも異なる
画像の間に幾何学的な歪みが存在し得る。このような歪
みによる混乱効果を最小にするためには、参照パッチの
面積を小さくすることが有用である。また、雑音アーチ
ファクトの結果であるスプリアス特色を選択してしまう
のを回避するために、及び画像が変化しても安定さを保
つ特色を選択するために、画像化プロセスの可変性及び
不完全性も考慮する必要がある。

【００２１】別のキーとなる考察は、３値参照データの
使用である。もし照合画像との相関に参照画像からの２
値パッチを使用すれば、雑音及び歪みの効果のために、
同じ指でも画像が異なれば完全な一致は実質的に決して
達成されることはない。２値画像内の黒領域と白領域と
の境界（即ち、峰または谷の縁）上に位置する画素は、
小さい動揺があるだけでそれらの状態が変化するので、
これらの効果に特に敏感である。参照データを良好に表
現させるためには、画像特色の特徴的特色を入手する
が、小さい変化には不感であるべきである。グレー、ま
たは「ドントケア」画素値の使用は、この目的を達成す
るのを援助する。この値が割当てられている参照画素
は、相関プロセスにおいては考慮されない。このように
すると、相関は、画像構造を入手するのに最重要な画素
だけを比較することができる。黒または白として保持さ
れる画素は、峰及び谷の縁からの画素を除去して峰及び
谷の形状及び接続性を保存する標準骨組み化プロセスを
適用することによって選択される。

【００２２】登録プロセスの概要を図２に示す。スイッ
チ２６が登録位置に倒されている場合には、画像処理ス
テップ２４からの２値画像はブロック４２に示すように
峰及び谷狭めを受け、指紋の全ての峰及び谷は単一画素
幅に狭められて骨組み画像にされる。このステップは、
峰及び谷に対して別々に遂行される。次いで２つの狭め
られた画像が組合され（ブロック４４）、参照画像の格
納及び相関のために使用される３値画像フォーマットが
生成される。３値フォーマットでは、峰は黒のような１
つの色として示され、谷は白のような反対色として示さ
れ、その他の全てのものはグレーとして示される。相関
プロセスにおいては、グレー画素は「ドントケア」画素
として処理される。峰及び谷の狭められた画像は、峰ま
たは谷の二又が存在する領域を探知するために特色検出
に使用される（ブロック４６）。識別された特色は、ブ
ロック４８に示すローカル特色密度解析ステップにおい
て解析され、ブロック５０の参照パッチ位置選択のため
の充分なデータを供給する。参照パッチ位置選択ステッ
プ５０は、殆どの実際的な目的のために、一緒になって
指紋画像を独特に識別する複数の参照パッチ候補を選択
する。ブロック５２において、選択された参照パッチが
指紋画像全体から抽出され、その後のブロック５４の照
合プロセスにおいて使用するために格納される。同様に
参照パッチ二次元位置も、その後の幾何学的制約検査プ
ロセス（ブロック５６）において使用するために格納さ
れる。相関及び幾何学的制約検査ステップの詳細に関し
ては後述する。図２には、幾何学的制約検査ステップ５
６から供給された一致パッチカウントと、しきい値とを
比較して一致が存在するか否かを決定する決定規則（ブ
ロック５８）も示されている。

【００２３】図８及び９は、一緒になって、登録プロセ
スにおいて遂行される機能のより詳細な流れ図を構成し
ている。ブロック６０に示すように、先ず図の左側の全
てのブロックが、前景画素と可能峰画素、及び背景画素
と可能谷画素を用いて遂行される。最初に、ブロック６
２に示すように、パターン内の孔または島による小さい
不連続領域を取り除いて画像を「きれい」にする。この
ステップにおいては、画像は、例えば４つの前景画素よ
り少ないチェーンが走査され、それらの状態を背景に変
化させることによって除去される。次いでブロック６４
に示すように、各画素値をその画素の周囲の３×３近傍
内の多数値に置換することによって、画像内の黒・白境
界が滑らかにされる。次にブロック６６に示すように、
きれいにされた画像は骨組み形状に狭められる。狭めプ
ロセスは、前景領域を局部的に切り離すようなことがな
く除去できる全ての前景画素（例えば、峰画素）を削除
する公知のプロセスである。このプロセスは、各峰毎に
細い骨組み線だけが残るまで繰り返し適用される。

【００２４】ブロック６８に示すように、骨組みから短
いセグメントを除去し、短い枝をトリミングすることに
よって、得られた骨組み線を更にきれいにする。ブロッ
ク６２、６４、６６、及び６８に示し、上述したステッ
プは、図２の峰／谷狭めブロック４４の拡張である。峰
または谷の骨組み画像が生成された後に、それは二又点
を探知するために走査され、二又点地図が生成される
（ブロック７０）。これは、図２の特色検出ステップ４
６と等価である。二又点地図は、受容される全ての二又
点の位置における「１」と、地図内の他の全ての点にお
ける「０」とを含んでいる。ブロック７２に示すよう
に、上述した全てのステップ６２、６４、６６、６８、
及び７０は、峰及び谷画素の前景及び背景役割を交換し
て繰り返される。これらのステップを通る第２のパスが
終了すると、峰及び谷のための２つの別々の二又点地図
画像が得られる。

【００２５】ブロック７４に示す次のステップは、２つ
の二又地図を組合せることである。これは、２つの地図
内の対応する各対の画素を論理的にＯＲすることによっ
て遂行される。次いで、組合された二又地図を更に解析
する前に、ブロック７６に示すように、指紋の縁に近接
する特色が排除される。ブロック７８において、組合さ
れた地図が解析され、ローカル特色カウント画像が作成
される。組合された地図内の各画素は、処理中の画素を
取り囲む方形領域内の組合された画素の合計値と置換さ
れる。近傍内の各特色は小計に貢献するものであるか
ら、これは、各画素位置の近傍の方形内の峰及び谷特色
の数のカウントを供給する。参照パッチ選択は、ブロッ
ク８０に示すように、特色カウント画像内の最大カウン
トを見出すことから開始される。ブロック８２におい
て、「１」より小さい値に関してカウント値が調べられ
る。この試験は、後述するように、パッチ選択プロセス
からの出口を見出す。次いで、選択プロセスは、最大カ
ウント値に等しい値を持った画素を有するローカル特色
カウント画像内の全ての接続された領域を識別する（ブ
ロック８４）。このような各領域は、参照パッチ候補を
表すものとして処理される。各候補の位置は、接続され
た領域の図心にあるものとして選択される（ブロック８
６）。もし候補位置が対応する領域内でなければ、その
位置はある領域に遭遇するまで移動される（ブロック８
８）。選択された位置の近傍内の特色カウント画像内の
全ての画素値が０にセットされ、そしてもしその方形近
傍が指紋の画像の限界内にあれば、候補位置は保持され
る。これは、過大に重なり合う参照パッチが選択される
のを防ぐ。このプロセスは、最大カウント値またはそれ
以上の値を有する他の全ての接続された領域について繰
り返される。次いで、ブロック９０に示すように、この
カウント値がデクレメントされ、別の参照パッチ候補を
探知するためにプロセス全体が繰り返される。カウント
値が０までデクレメントされると、ブロック８２の試験
は位置選択プロセスを終了し、図９に接続子Ａで示すよ
うにさらなる処理が続行される。

【００２６】ブロック９２（図２のブロック４４に対応
する）に示すように、指紋の峰及び谷の狭められた画像
が併合されて３値画像が形成される。次いでブロック９
４において、指紋のこの３値画像から候補参照パッチが
抽出される。３値画像から抽出された、またはコピーさ
れたパッチの中心として、図８に示したプロセスによっ
て決定された各パッチ位置が使用される。ブロック９６
に示すように、パッチ領域の元の２値画像が、その領域
内の峰構造の完全性を確認するために調べられる。もし
元の峰構造が破れ過ぎていれば、その候補パッチは拒絶
される。ブロック９８に示すように、もし各内部「白」
値の画像が「黒」値の画像に隣接していれば、及びその
逆の場合には、それを「グレー」にセットすることによ
って、抽出されたパッチ画像を最終的に滑らかにする。
次いでブロック１００において、参照パッチが、それら
の位置と共に格納される。

【００２７】登録プロセスにおけるダブルチェックとし
て、ブロック１０２において同じ指紋の第２の画像を入
手し、ブロック１０４において第２の画像を処理するた
めに照合プロセスが適用される。もしブロック１０６に
おいて指紋画像が一致することを照合プロセスが決定す
れば、登録は完了する。一致しなければ、ブロック１０
８に示すように登録プロセス全体が繰り返され、候補参
照パッチが再選択される。参照データに必要な記憶装
置、及び相関に必要な時間を制限するためには、使用す
る参照パッチの数を制限する必要がある。（現在では好
ましい実施例では、16 のパッチを使用している。）実
際に使用できるよりは多くの候補パッチが参照イメージ
内に見出されることが多い。もし始めに見出されたこれ
らのパッチの全てが上述した照合プロセスに使用されれ
ば、第２の画像内で一致した、そして幾何学的制約に合
致したパッチだけが実際の参照データとして保持され
る。（もしこれらの要求に合致するパッチが所要数より
少なければ、残された未使用候補の中から他のパッチを
選択しなければならない。）照合図１及び２を参照して
概要を説明したように、指紋画像の照合は、登録プロセ
ス中に格納された参照パッチ画像及び位置を使用して、
相関器プロセッサ１８及び幾何学的制約検査プロセッサ
２０によって遂行される。先ず相関器プロセッサ１８の
構造及び動作から説明する（これが本発明の重要な要素
を実現しているからである）。

【００２８】図１０に示すように、相関器プロセッサ１
８の主要構成要素は、2,048 相関器の相関アレイ１２
０、関連アセンブリレジスタ１２２、結果先入れ先出し
（ＦＩＦＯ）メモリ１２４、参照画像メモリ１２６、本
人画像メモリ１２８、及び参照画像メモリ及び本人画像
メモリのためのアドレスを生成するアドレス生成論理回
路１３０を含んでいる。アドレス生成論理回路１３０
は、関連ＸオフセットＲＡＭ（ランダム・アクセス・メ
モリ）１３２、及びＹオフセットＲＡＭ １３４を有
し、これらのＲＡＭは本人画像に対して参照パッチ画像
を回転させるためのアドレスを生成するのに使用され
る。いろいろな構成要素へのシステムクロック信号は、
フェーズロックループ（ＰＬＬ）プログラムレジスタ１
３８及び水晶時計１４０と共に動作するＰＬＬクロック
発振器１３６によって生成される。このチップの動作
は、部分的に、構成及び制御状態レジスタ１４２によっ
て制御される。構成要素の動作を監視するために、試験
レジスタ１４４を使用することができる。チップの構成
要素間の連絡、及びデータの入出力は、共通入力／出力
（Ｉ／Ｏ）バス１４６を通して行われる。

【００２９】図１０に示す相関器プロセッサ１８の動作
は、図１１の機能流れ図、及び関連する図１２−１５を
参照すると理解し易い。相関器の主機能を、図１２及び
１３に図式的に示す。図１２は、参照パッチ１５０を示
している。現在では好ましい実施例では、各参照パッチ
１５０は 31 × 31 画素の方形アレイである。図１３
は、相関器が参照パッチ１５０（図２よりも小さいスケ
ールで示してある）と、本人指紋画像１５２（画素の矩
形アレイとして示してある）とをどのように比較するの
かを類推によって示している。本人画像１５２が、登録
に使用された画像と同じようにして適切にトリミングさ
れ、配向されている２値画像であることを思い出された
い。各参照パッチは、登録において感知された指紋の選
択された領域の３値骨組み画像である。

【００３０】探索アプローチは、本人画像１５２全体を
走査する。実際には、図１３に示すように、各参照パッ
チ１５０は本人画像１５２を横切ってＸ軸及びＹ軸方向
に走査される。各Ｘ及びＹ位置において、参照パッチ画
像１５０はその下の本人画像と画像毎に比較される。参
照画像内の不一致画像のカウントは、本人画像に対する
参照画像の各位置毎に記録され、これらのカウントは後
刻本人画像内の一致領域の候補を選択するために解析さ
れる。本人指紋画像が角度的に整列していなくてもよい
ように、図１３のパッチ１５０内に曲がった矢印で示す
ように、各参照パッチ１５０の異なる角度配向について
全走査プロセスを繰り返す。回転は、図１２に図式的に
示す技術を使用して実施される。参照パッチ１５０は最
悪例で示されており、１５０Ｒでは 45 °の配向であ
る。回転させた参照パッチ１５０Ｒは、より大きい方形
参照フレーム１５４内に適応させることができる。 31
× 31 参照パッチ１５０の場合には、 45× 45 画素の
参照フレーム１５４が 45 °だけ回転した参照パッチを
受け入れる。この回転は、適切なＸ及びＹオフセットを
用いて参照パッチアドレスを選択するアドレス生成論理
回路１３０において、回転した参照パッチ１５０Ｒが本
人画像１５２を横切って走査されつつあるかのように遂
行される。ＸオフセットＲＡＭ １３２及びＹオフセッ
トＲＡＭ １３４は、参照パッチ１５０の各角位置毎の
オフセット値の別々のテーブルを有している。

【００３１】相関器のキーとなる特色は、その中で多く
の画素毎の比較が同時に、並列に遂行されることであ
る。この並行処理の１つの面は、複数の参照パッチが参
照画像として格納されていることに由来する。現在では
好ましい実施例では、指紋画像を表すために 16 の参照
パッチが選択され、各参照パッチは 31 × 31 画素であ
る。各画素が「峰」画素か、または「谷」画素か、また
は「グレー」画素の何れかであることを思い出された
い。即ち各画素は２ビットのデータを使用し、「００」
が「谷」画素を表し、「０１」が「峰」画素を表し、そ
して「１０」が「グレー」または「ドントケア」を表し
ている。 16 のパッチは、参照画像１２６内の２つのビ
ットのビット面としてオーバレイされている。 16 の各
パッチの同じ位置を表す１つの画素は、 32 ビットワー
ドとして格納される。参照フレーム１５４（図１２）全
体は、 45 × 45 、即ち 2,025ワードで格納することが
でき、これは、何故図１０の参照画像メモリ１２６が２
ｋ（ 2,048）ビットを有するものとして示されているの
かを説明している。この記憶配列により、 16 のパッチ
の全てを、あたかもそれらが単一の画像であるかのよう
に一緒に取扱うことができる。これに関して、相関器の
関連部分をより詳細に示す図１４を参照して短く説明す
る。相関アレイ１２０は 16 の相関ユニット１２０ｕを
含むように示されており、アセンブリレジスタ１２２は
アセンブリステージングレジスタ１２２ａ及びアセンブ
リシフトレジスタ１２２ｂを含むように示されている。

【００３２】図１４に示すように、 16 対のビットが参
照画像から相関ユニット１２０ｕの16 の列へ入力され
る。相関ユニットのそれぞれの列を接続している垂直線
は、列がシフトレジスタのように動作することを暗示し
ているのではない。そうではなく、参照画像メモリ１２
６からの各入力ラインは、ある列内の全ての相関ユニッ
ト１２０ｕに同時に、並列に印加される。また図１４に
示すように、本人画像メモリ１２８からの画素データ
は、行方向に相関器アレイ１２０へ入力される。ここで
も、相関ユニット１２０ｕを接続している水平線はシフ
トレジスタを暗示しているのではなく、ある行内の全て
のユニットへの入力の各ビットが並列に印加されること
を意味している。これらのセグメントは、５つのこれら
のセグメントのための空間を有しているアセンブリステ
ージングレジスタ１２２ａ内にアセンブルされる。始め
は、最初の４つのこれらのセグメントだけがさらなる処
理に使用される（これら４つのセグメントは、本人画像
メモリ１２８のある行からの４× 128画素を供給す
る）。これら４つのセグメントは、アセンブリシフトレ
ジスタ１２２ｂへ並列に転送され、アセンブリシフトレ
ジスタ１２２ｂから相関器アレイ１２０内の相関器ユニ
ット１２０ｕの行へ入力される。従って、相関器アレイ
１２０の動作の１サイクル中に、本人画像の 128画素の
あるセグメント内の各画素は、 16 の各参照画像パッチ
からの１つの画素と比較される。例えば、各参照画像パ
ッチからの第１の画素が、本人画像の第１の行からの 1
28の全ての画素と比較されるものとしよう。この第１の
相関器サイクル中に相関器ユニット１２０ｕは一致、ま
たは不一致状態を生成し、それらは相関の終わりに更に
処理される。

【００３３】次の相関サイクル中に、全ての参照パッチ
からの第２の画素が、本人画像からの 128画素と比較さ
れるが、これらは同一の 128画素ではない。サイクルの
間に、アセンブリシフトレジスタ１２２ｂは格納してい
る画素を１ビット、即ち１画素だけ上方向に（図におい
て）シフトさせている。従って、全ての参照パッチから
の第２の画素は、第１のセットに対して１画素だけオフ
セットしている本人画像からの 128画素の第２のセット
と比較されるのである。例えば、もし画素の第１のセッ
トが画素＃０乃至画素＃127 を含んでいれば、シフト後
の第２のセットは画素＃１乃至画素＃128 を含むことに
なる。アセンブリシフトレジスタは 128出力ビット、即
ち画素を有してはいるが、全参照パッチ幅をシフトさせ
るのに充分なビット位置を与えるために、内部的には 1
60シフトレジスタ位置を有している。比較及びシフティ
ングのこのプロセスは、参照パッチの全ての行内の全て
の画素が、本人画像のある行内の一部の中の対応する位
置の画素と比較されてしまうまで続行される。次に参照
パッチ内の第２の行、即ち画素が同じようにに処理され
る。これは本人画像の第２の行からの画素の入力を必要
とする。このプロセスは、参照パッチ内の全ての画素
が、本人画像内の対応する位置の画素と比較されてしま
うまで続行される。この時点で、全ての参照パッチは、
本人画像の水平軸に沿う 128の異なるパッチ位置におい
て本人画像パッチと比較されたことになる。本人画像の
第１行内の新しい位置、即ち第１行の画素＃128 から始
まる位置から採られた本人画像画素を使用して、突き合
わせプロセス全体が再び開始される。要するに、参照パ
ッチは 128画素右へ並進されるのである。本人画像内の
画素の第２のブロックのこの移行は、図１３の最初の４
本の垂直破線によって表されている。図示実施例では、
本人画像１５２はこのような５つの画素のブロックを有
しており、640 画素幅である。

【００３４】このようにして全てのブロックが処理され
てしまうと、参照パッチが本人画像全体を横切って、実
質的にラスタ走査で並進してしまうまで、異なるＹ軸位
置に関して相関処理が続行される。最後に、参照パッチ
の異なる選択された回転配向を使用して、相関プロセス
が繰り返される。相関プロセス全体を、図１１に流れ図
で示す。先ずブロック１６０に示すように、相関を開始
する前に、参照パッチ及び本人画像内の現在のＸ及びＹ
位置を記録するのに使用される位置カウンタが初期化さ
れる。ブロック１６２は、全ての参照パッチの中の１つ
の選択された画素が、本人画像の１つの行内の 128の隣
接する画素と比較される並行比較動作を示している。各
並行比較動作の後に、ブロック１６４において、処理中
の参照パッチ及び本人画像の両者のＸ位置が前進させら
れる。ブロック１６２及び１６４に示すステップは、判
断ブロック１６６が参照パッチの行の終わりを決定する
まで繰り返される。次いでブロック１６８において、参
照パッチ及び本人画像の両者のＹ位置が前進させられる
ので、参照パッチの次の行を本人画像の次の行と比較す
ることができる。このようにして参照パッチの全ての行
内の全ての画素と、本人画像内の対応する画素とが比較
されてしまった時、これは参照パッチが 128画素の合計
変位だけＸ方向に本人画像のトップを横切って並進した
ことと等価である。

【００３５】判断ブロック１７０は、複数のパッチ内の
全ての画素が、本人画像内の複数の画素と比較されて、
相関処理シーケンスが終わったことを決定する。処理の
この時点で、相関器ユニット１２０ｕ内に累積されてい
る相関結果がその後の処理のために保管され、本人画像
内のＸ軸位置が本人画像内の 128画素の次のブロックへ
前進させられる（ブロック１７２）。そのブロック内の
相関処理は、先行ブロックと同じように続行される。こ
れにより、相関器ユニット１２０ｕからの結果の別のセ
ットが保管されることになる。判断ブロック１７４にお
いて全てのブロックがＸ方向に処理されたことが決定さ
れると、次にブロック１７６に示すように、本人画像の
ためのＹ軸カウンタを前進させることによって、本人画
像内の画素を画像の後続行から選択しなければならな
い。本人画像の全ての行が処理されたことを判断ブロッ
ク１７８が決定すると、ブロック１８０に示すように参
照パッチ画像を回転させて相関処理が繰り返される。前
述したように、参照パッチの回転は、格納された参照画
像へアクセスするためのアドレスを生成するために使用
されるアドレスジェネレータ内のＸ及びＹオフセットを
追加することによって遂行される。判断ブロック１８２
が全ての所望回転配向について相関処理が繰り返された
ことを決定すると、ブロック１８４に示し、以下に更に
説明するように全ての画素比較の結果が処理される。

【００３６】以上の説明から理解されるように、相関ア
レイ１２０は本人画像と、複数の参照パッチとを徹底的
に比較する。比較結果をどのようにカウントするかは、
図１５に示す相関器ユニット１２０ｕの回路図から理解
されよう。各相関器ユニット１２０ｕは、６ビットのダ
ウンカウンタ１９０、ＡＮＤゲート１９２、排他的ＯＲ
ゲート１９４、及び結果レジスタ１９６を含んでいる。
排他的ＯＲゲート１９４は参照画素からの１つの入力ラ
インと、本人画素からの１つの入力ラインとを有し、こ
れらが比較される。もし入力画像が同一であればライン
１９８上の出力は論理「０」になり、もし入力画像が異
なれば出力は論理「１」になる。ライン１９８上のこの
出力信号は、ＡＮＤゲートへの４つの入力の１つであ
る。他の３つの入力は、比較プロセスを開始させる比較
可能化信号、２ビットの参照画素の第２ビットからの反
転「使用するな」信号、及び６ビットのダウンカウンタ
１９０からの反転０カウント信号である。従って、比較
可能化信号が論理「１」であり、「使用するな」信号が
論理「０」であり、そしてダウンカウンタ１９０が完全
に０までカウントしていない限り、ＡＮＤゲート１９２
はライン２００上に論理「１」を発生し、これはダウン
カウンタ１９０のカウント可能化入力（ＣＥ）へ印加さ
れる。カウンタ１９０は、「パッチしきい値」カウント
のための入力（ＤＩ）、及びカウンタ内のパッチしきい
値を格納するロード可能化入力（ＬＤ ＥＮ）をも有して
いる。始めに、そしてカウント結果が保管されると（図
１１のブロック１７４）、カウンタ１９０は選択された
数、即ちパッチしきい値カウントにリセットされる。比
較動作の結果が不一致であると、カウンタ１９０は１だ
けデクレメントされる。全ての参照パッチ内の全ての画
素が、対応する本人画像のパッチと比較されてしまう
と、カウンタ１９０の内容がライン２０４上に出力さ
れ、比較されたパッチの本人画像内の位置を限定する識
別データと共に結果レジスタ１９６内に保管される。も
しカウンタ１９０が０までカウントダウンして一致の程
度が極めて低いことを指示すれば、ライン２０６上の０
出力がＡＮＤゲート１９２へフィードバックされ、それ
以上のカウンティングを不能にする。

【００３７】図１６のブロック２１０に示すように、結
果レジスタ１９６に書き込まれる各データレコードは、
カウンタ値、パッチ番号、及び本人画像内の位置を含ん
でいる。本人画像内の位置は、Ｘ，Ｙ座標、及び回転角
（もしあれば）を含む。図１６は、本人画像の一致領域
の有望な候補を選択するために、一致カウント結果をど
のように処理するのかを示している。先ず、ブロック２
１２において、不一致カウントを増加させることによっ
て各参照パッチ毎の結果がリスト内に格納される。不一
致画素によって下方へカウントダウンするので、カウン
トが大きいことは、一致の程度が大きいことを指示して
いることを思い出されたい。次いで、ブロック２１４に
おいて、処理中のパッチのための最良一致が選択され
る。判断ブロック２１６において、別の一致を考慮すべ
きか否かを決定するための問いあわせが行われる。この
判断ブロックは、特定のパッチのための一致の処理を終
了させる。もし別の一致を考慮すべきであれば、ブロッ
ク２１８に示すように次の最良一致が選択され、ブロッ
ク２２０においてこの一致位置と最良一致の位置との間
の距離が計算される。良好な一致位置は、本人画像内の
クラスタ内に位置していよう。一般的に、参照パッチを
最良一致位置と揃った位置から１または２画素分だけ移
動させても、２つの画像の一致は高度に保たれるもので
ある。図１６に示すプロセスステップの原理は、同じ一
致候補のクラスタの一部と考えられるような最良一致位
置に近接している一致候補は排除することである。判断
ブロック２２２に示すように、もし現在の一致候補と最
良一致候補との間の距離が選択されたしきい値以下であ
れば、ブロック２２４に示すように現在の一致選択は候
補から破棄される。そうでなければ、ブロック２２６に
示すように現在の一致選択が候補として保持される。

【００３８】次いで処理はブロック２１６へ戻され、解
析すべき別の一致があるか否かが決定される。上述した
ようにして、選択された参照パッチのための全ての一致
が検査されたことをブロック２１６が決定すると、ブロ
ック２１４において別の参照パッチが選択され（即ち、
新しい参照パッチのための最良一致が選択される）、処
理される。判断ブロック２２８において全ての参照パッ
チが処理されたことが決定されると、一致結果処理のこ
のフェーズは完了する。処理のこの時点で、一般的に
は、各参照パッチ毎に複数の一致候補が存在しよう。一
致候補の数は、部分的に、各パッチと本人画像のある領
域とを比較する前にカウンタ１９０を初期化するパッチ
しきい値カウントに依存する。処理の最終フェーズは、
参照パッチのセットと、所望する程度に幾何学的に一致
している一致候補のセットが存在するか否かを決定する
ことである。本発明の現在では好ましい実施例では、参
照パッチの星座( constellation ) と、本人画像内の候
補パッチの対応する星座との間の一致は、参照パッチの
全ての可能対間距離と、対応する本人画像内の候補パッ
チの対間距離とを比較することによって決定される。こ
のプロセスを困難にしているのは、各参照パッチ毎に１
つより多くの一致候補が存在し得、そして普通は存在し
ていることである。図１７は、これらの幾何学的制約が
満足されたか否かを決定するのに遂行される種々のステ
ップを示している。先ず、ブロック２４０に示すよう
に、参照パッチの全ての可能対間距離が決定される。次
いでブロック２４２において、判明な一致候補の全ての
可能対間距離に対して、同じような決定がなされる。判
明な一致候補とは、判明な参照パッチに関係する候補で
ある。このステップから排除されるのは、同じ参照パッ
チについての何れかの一致候補の対間距離の決定であ
る。次のステップは、ブロック２４４に示すように、判
明な一致候補の最大の適切なサブセットを選択すること
である。対応する参照パッチ対と比較した時に、もしそ
のサブセット内の判明な一致候補の全ての可能対が幾何
学的制約を満足すれば、判明な一致候補のサブセットは
「適切」であると言う。本発明の現在では好ましい実施
例において使用する幾何学的制約とは、当該一致候補の
対間距離が、対応する参照パッチの対間距離とある選択
された許容範囲内でほぼ等しいことである。一般的に
は、複数の適切なサブセットが存在しよう。図１８に拡
張されているブロック２４４の選択プロセスは、サイズ
（即ち、要素の数）がプリセットされたしきい値を超え
る適切なサブセットを探索する。もしこのような適切な
サブセットが見出されれば、選択プロセスの結果は、こ
のセットのサイズである。見出されなければ、結果は最
大の適切なサブセットのサイズである。判断ブロック２
４６において、もしこの数が充分に大きいと決定されれ
ば、２４８において一致状態が宣言される。そうでない
場合には、２５０において不一致状態が宣言される。

【００３９】判明な一致候補の最大の適切なサブセット
を選択する重要なステップの詳細を図１８に示す。多く
の方法でこのステップを実現することができる。１つの
方法は、単純に、幾何学的制約に一致する第１の対のた
めの判明な一致候補のサブセット全体を探索することで
ある。この探索は、既に選択されている候補に対する幾
何学的制約を満足する付加的な候補について同じように
繰り返すことができる。この技術は時間がかかり、計算
量が多いので、現在では好ましいアプローチでは、主と
して一致候補行列の概念に基づく若干の知的なショート
カットを使用する。これは２値（１または０）の項のＮ
×Ｎ行列（Ｎは一致候補の合計数）である。行列の項が
「１」の値を有する場合、それは幾何学的制約要求及び
明確さ要求の両方を満足していなければならない。「明
確さ」とは、その行列項の行番号及び列番号に対応する
２つの候補が、異なる参照パッチ（同じ参照パッチでは
ない）と一致する候補でなければならないことを意味し
ている。「幾何学的制約要求を満足する」とは、その行
列項の行番号及び列番号に対応する２つの一致候補間距
離が、対応する参照パッチの対間距離にほぼ等しいこと
を意味する。もし一致候補の対が明確さ要求、または幾
何学的制約要求の何れかを満足しなければ、一致候補の
その対に対応する行列項は０である。ブロック２５２に
示す行列の計算は、全てが０のその対角線に対して行列
が対称的であろうから、完全行列を生成するためにはよ
り少ない、即ちその項の半分を計算するだけでよい。

【００４０】ブロック２５４に暗示されているように、
この行列は、探索を遂行せずに、弱い一致候補を排除す
る単純な方法を提供する。「弱い一致候補」とは、その
行（または、行列が対称であるので、列）内の「１」が
少な過ぎ、極めて多い対応する参照パッチに対して、そ
の候補が幾何学的制約要求に合致しないことを指示して
いる候補のことである。例えば、前述したような 16 の
参照パッチを使用するシステムにおいては、幾何学的制
約を満足する少なくとも４つの一致候補が存在しなけれ
ばならないという一致基準を選択することができる。も
し行列の何れかの行または列の「１」が４つより少なけ
れば、この行または列に対応する一致候補は排除するこ
とができる。同じ論理によって、これらの行及び列を排
除した後に、「１」が４つより少ない他の行及び列が残
っていれば、これらの行及び列もまた排除すべきであ
る。この排除プロセスの後に、もし判断ブロック２５６
が充分な一致候補が残っていないと決定すれば、直ちに
不一致状態が宣言される（２５０）。そうでなければ、
ブロック２５８に示すように、充分に大きい適切なサブ
セットについて探索が開始される。この探索プロセスの
詳細に関しては、図１９を参照して後述する。この探索
の結果は、適切なサブセットのサイズ、及びその適切な
サブセット内のパッチの平均画素不一致スコアである。
このサイズは「受入れ」しきい値と比較され、もし判断
ブロック２６０において、このサイズがしきい値を超え
ていると決定されれば一致が宣言される。一方、判断ブ
ロック２６２において、もし適切なサブセットサイズが
「拒絶」しきい値（受入れしきい値より低い）より小さ
いと決定されれば、不一致が宣言される。もし適切なサ
ブセットサイズが、受入れしきい値と拒絶しきい値との
間にあれば、判断ブロック２６４において画素不一致ス
コアを第３のしきい値と比較することによって一致決定
が行われる。

【００４１】一致候補行列は、充分に大きい適切なサブ
セットの探索を効率的に編成するための中枢である。別
の有用な概念は、適切なサブセットの標準形表現( cano
nical representation )の概念である。一致候補のセッ
トの標準形表現は、そのセットの要素に対応する判明な
一致候補の行列の列（または、行）番号の増加シーケン
スとして定義される。（増加する順序が、同じセットの
冗長列挙を排除することが必要である）。標準形表現
は、適切な標準形表現に関してＦＣＲと略記される。更
に別の有用な概念は、後続点( successor ) セットＳ
(n) （または、単に後続点）の概念である。指標ｎの一
致候補のための後続点セットＳ(n) は、対応する一致候
補が幾何学的制約を満足するｎより大きい全ての一致候
補指標のセットである。等価的に言えば、一致候補行列
に見られるように、Ｓ(n) は、対応する行列要素が１で
ある行列の行ｎ内の全ての列指標のリストである。

【００４２】図１９に示す一致候補行列のような特定の
例は、一般的な探索手順、及びＦＣＲ及び後続点セット
の概念を理解するのを容易にする。図２０Ａ乃至２０Ｆ
は、図１９の行列のための全ての可能な適切なサブセッ
トを列挙したツリー図である。各ツリーは、第１要素が
ルートの値に等しい標準形表現を有する適切なサブセッ
トの集まりに対応する。これらのツリーは、もしルート
ノード（各ツリーの左端）から開始して枝を辿れば、後
続する降順ノード内の番号のシーケンスが適切なセット
の標準形表現である。例えば、第１のツリーには標準形
表現｛１，２，５｝及び｛１，５｝が含まれている。こ
れらの表現は、第２及び第５位置に“１”を有する図１
９の行列の第１の行（または、列）から明らかである。
ＦＣＲの第１要素として番号“１”が選択されたもとの
しよう。これは“１”のルートノードを有する図２０Ａ
内のツリーに対応する。定義によって、この適切なサブ
セットの全ての番号は、一致候補“１”に対する距離制
約を満足しなければならない。これは、ＦＣＲの全ての
後続番号が、後続点セットＳ(1) ＝｛２，５｝内に含ま
れていることを要求することに対応する。例えば、上例
では可能第２要素だけが“２”及び“５”である。従っ
て、“１”ノードの子孫は“２”及び“５”を含む。第
３要素が有効である場合には、それは両候補“１”及び
“２”に対して距離制約を満足しなければならない。即
ち、それは“１”及び“２”の両方の後続点でなければ
ならない。これは、それがセットＳ(1) ＝｛２，５｝と
Ｓ(2) ＝｛４，５，６，７｝との共通部分( intersecti
on )の要素でなければならない（これは、セット｛５｝
である）ことを意味している。従って、この場合に唯一
の可能第３要素は“５”である。代替として、ＦＣＲ内
の第２要素は“２”の代わりに“５”であることができ
る。これは、このツリーの第２の枝に対応する。この場
合、“１”の可能後続点はＳ(1) ＝｛２，５｝であり、
“５”の後続点はＳ(1) ＝｛６，７｝である。これら２
つのセットの共通部分は０であるから、このＦＣＲ内に
は可能第３要素は存在しない。

【００４３】１から開始されるＦＣＲの可能性を探り尽
くした後に、“２”の初期要素を考える。これらの選択
肢は、図２０Ｂに示すルート“２”を有するより複雑な
ツリーに対応する。しかしながらパターンは類似してい
る。候補“２”は後続点｛４，５，６，７｝を有してい
る。“４”が、ＦＣＲの第２要素として“２”に後続し
ているものとする。候補“４”は後続点｛６，７｝を有
しており、“２”及び“４”の共通後続点は｛６，７｝
である。第３のＦＣＲ要素が“６”であるものとしよ
う。“６”の後続点は“７”であり、これは“２”及び
“４”の共通後続点の｛６，７｝内に含まれているの
で、第４要素は“７”である。要素“７”は後続点を有
していないので、枝はこの点で終端する。今度はＦＣＲ
の第２要素が“４”ではなく“５”であるものとすれ
ば、Ｓ(5) ＝｛６，７｝及び“２”及び“５”の共通後
続点も“６”及び“７”であるので、この場合次のＦＣ
Ｒ要素は“７”が後続する“６”であるか、または
“７”単独である。残りの可能第２要素（“６”及び
“７”）が同様に解析され、図示のツリーは完了する。
残りの可能ルートノード値に同じような解析を適用する
と、図２０Ｃ−２０Ｆに示す他のツリーが得られる。

【００４４】これらのツリーは、以下の一般規則を例示
している。即ち、何れかの非ルートノードの子孫は、そ
のノードの後続点を有するその祖先の後続点セットの累
積共通部分である。（ルートノードの子孫は、単純にそ
の後続点である。）任意のルートノードの場合、対応す
るツリーは、この規則を再帰的に適用することによって
生成される。最大の適切なサブセットのサイズは、各可
能ルートノード毎にツリーを生成し、これらのツリーの
最大深さを決定することによって見出される。図２１
は、最大の適切なサブセットのサイズを見出す手順を示
している。（この図は、図１７のブロック２４４で説明
したプロセスを実現している。）ブロック２７０に示す
ように、現最大の適切なセットサイズが先ず０にセット
される。ブロック２７２において、残りの一致候補の１
つがルートノードとして選択される。ブロック２７４に
おいて、現ルート候補への後続点を得るために、探索セ
ットが限定される。ブロック２７６に示すように、この
探索セット内にルートを下ろした各サブツリーの深さを
見出すために、再帰的サブルーチンが呼出される。また
このサブルーチンは、現サイズよりも大きい適切なセッ
トを見出すと、現在の最大の適切なセットサイズを更新
する。このサブルーチンから戻った時に、判断ブロック
２４６が、現在の最大の適切なセットサイズがある高い
しきい値を超えていると決定すれば一致が宣言される
（２４８）。そうではなく、且つ未調査候補があると判
断ブロック２８０が決定すれば、全ての候補が調べられ
るまでこのプロセスが繰り返される（ブロック２７２か
ら開始）。全てのルート候補が調べられても一致が宣言
されなければ、判断ブロック２６２において現在の最大
の適切なサブセットサイズがある低いしきい値と比較さ
れる。もしこのしきい値より低ければ、直ちに不一致が
宣言される（２５０）。このしきい値より高ければ、ブ
ロック２８２において、最大の適切なサブセット内の参
照パッチについて不一致画素の平均数が計算される。ブ
ロック２６４において、もしこの値があるしきい値より
大きいと決定されれば、不一致が宣言され（２５０）、
小さければ一致が宣言される（２４８）。

【００４５】図２２は、図２１のブロック２７６におい
て呼出される再帰的サブルーチンを詳細に示している。
ブロック２９０において、現探索セット、親ノード、及
び現在の適切なセットのサイズが、このサブルーチンへ
のパラメータとして渡され、受入れられる。このサブル
ーチンの各呼出しは、これらのパラメータの独立コピー
を維持する。以下に説明する角度試験が、探索セット内
の各要素に適用される。ブロック２９２において、試験
に失敗した要素を探索セットから取り除く。それによっ
て探索セットが空になったと判断ブロック２９４が決定
すれば、サブルーチンは直ちに戻される。現在の適切な
セットサイズがこれまでに見てきた最大サイズを超えた
ことを判断ブロック２９６が決定すれば、ブロック２９
８において最大深さが更新される。もしサイズもある高
いしきい値を超えていると判断ブロック３００が決定す
れば、直ちに一致が宣言される（２４８）。そうでなけ
ればブロック３０２において探索セットから新しい親ノ
ード要素が選択され、この要素の後続点セットが見出さ
れる。ブロック３０４において、現探索セット及び新し
い親ノードの後続点セットの共通部分からなる新しい探
索セットが作成される。ブロック３０６において手順は
それ自体を呼出し、パラメータとして、現在の適切なセ
ット＋１、新しい親ノード、及び新しい探索セットを渡
す。この呼出しから戻った後に、プロセスは、判断ブロ
ック３０８が全ての要素を調べたことを決定するまで、
それ自体をブロック３０２から繰り返し、全ての要素を
調べてしまうと手順は戻される。

【００４６】前述したブロック２９２における角度試験
は、幾何学的な一致の試験をより厳格に行う。幾何学的
制約は距離だけを考えているので、これらは位置の星座
が鏡像であっても、または真に一致する星座であっても
一致していると判断する。この可能性を排除する試験
を、探索手順内に組み入れることができる。ＦＣＲ内に
３つの連続一致候補が存在するものとする。一致候補の
位置に対応するＸ−Ｙ座標面内の点に、それぞれＳ１、
Ｓ２、及びＳ３とラベルを付ける。対応する参照パッチ
の位置を、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３と呼ぶことにする。こ
こで、射線Ｓ１−Ｓ２と射線Ｓ２−Ｓ３との間の角度
と、対応する参照射線Ｒ１−Ｒ２とＲ２−Ｒ３との間の
角度とを比較する。もしこれらの点の２つのセットが
（ほぼ）一致すれば、これらの角度は（ほぼ）一致す
る。もし一方の図が他方の反射であれば、（たとえ、そ
れらの大きさが同じであっても）これらの２つの角度の
符号は異なる。実際には、角度自体を比較するのではな
く、計算が容易な角度の正弦及び余弦が比較される。こ
れは、角度の測度を表す際に固有の、若干の曖昧さをも
回避する。もし対応する正弦及び余弦の差の大きさが各
々指定された許容差よりも小さければ、角度制約は満足
されたものと見做される。ブロック２９２において、現
一致候補（再帰的探索手順へのパラメータとして渡され
る）、その親一致候補、及び探索セットからの各可能後
続点にこの試験が適用される。

【００４７】この幾何学的制約検査手順をより効率的に
行う他の改良も使用される。どのノードの場合も、その
ノードから始まるサブツリーの深さは、決して子孫の数
よりも大きくなり得ないことに注目されたい。従って、
もしあるノードのツリーの深さ＋その子孫の数が、これ
までに見てきた最大深さを越えることがなければ、この
ノードにルートを下ろしたサブツリーを調べる必要はな
い（そのようにしても、最大深さは変化しないから）。
また、最大の適切なサブセットサイズがあるしきい値を
超えれば一致が宣言されるので、もしこのサイズしきい
値を超える適切なサブセット（必ずしも最大である必要
はない）が見出されれば、最大の適切なサブセットの探
索は終了する。以上の説明から、本発明が指紋特色相関
の分野における重要な進歩を提供していることが理解さ
れたであろう。即ち、本発明は本人指紋画像を複数の参
照画像パッチと並列に比較することによって本人指紋画
像の照合を行う。実際に、参照画像パッチは、本人画像
全体を横切って種々の角度配向で走査され、参照パッチ
と対応する一致候補パッチの位置が探知される。これら
の一致候補は更に処理され、参照パッチに対する幾何学
的一致要求を満足するそれらのサブセットが識別され
る。このサブセット内の一致候補の数は、本人指紋画像
が登録中に生成された別の指紋画像と一致するか否かを
決定し、参照パッチを導出するために使用される。ま
た、本発明を例示の目的で詳細を説明したが、本発明の
思想及び範囲から逸脱することなく種々の変更を施すこ
とが可能であることも理解されよう。従って、本発明は
特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による指紋特色相関器の主要構成要素を
示すブロック図である。

【図２】本発明の装置によって遂行される主要機能を示
す流れ図である。

【図３】指紋の２値画像であって、指紋を識別するため
に登録プロセスにおいて選択された参照パッチを示す方
形外形が重ね合わされている。

【図４】骨組み形状に縮小された 25 の参照パッチの３
値画像のセットを示す図であって、白画素が指紋パター
ンの峰を表し、黒画素が谷を表している。

【図５】図３の画像を生成するのに使用したものと同じ
指の異なる指紋の２値画像であり、これらの指紋が同一
の指のものであることを照合するために、図４の参照パ
ッチがどのようにこの２値画像上に重ねられているかを
示している。

【図６】異なる人から採取した完全に異なる指紋の２値
画像であって、図４の参照パッチの２つだけがどのよう
にこの指紋画像と一致し得るかを示している。

【図７】図２の画像品質検査及び画像処理ステップのよ
り詳細な流れ図である。

【図８】図２に示した登録機能のより詳細な流れ図であ
る。

【図９】図８の判断ブロック８２からの続きである。

【図１０】図１に示した特色相関器プロセッサのハード
ウェアブロック図である。

【図１１】図１０の特色相関器プロセッサによって遂行
される機能の流れ図である。

【図１２】参照データフレームに対して正規及び回転し
た配向の参照パッチを示す図である。

【図１３】相関プロセスの途中で本人画像データフレー
ムに対して並進及び回転した参照パッチと、本人画像デ
ータフレームとを示す図である。

【図１４】図１の特色相関器プロセッサにおいて、参照
パッチ画像がどのように本人画像と相関されるのかを示
すブロック図である。

【図１５】図１の特色相関器プロセッサ内の相関器ユニ
ット、即ちサブモジュールの回路図である。

【図１６】本人指紋画像内のパッチ候補のリストを得る
ために、特色相関器において決定された一致候補がどの
ように更に処理されるかを示す流れ図である。

【図１７】本人指紋画像が、登録中に生成された参照画
像と一致するか否かを最終的に決定するために、パッチ
候補のリストに適用される幾何学的制約解析において遂
行される機能の流れ図である。

【図１８】判明な一致候補の最大の適切なサブセットを
選択するための幾何学的制約解析ステップの詳細流れ図
である。

【図１９】一致候補行列を示す図である。

【図２０Ａ】図１９の一致候補行列に対応する１つの適
切な標準形表現である。

【図２０Ｂ】図１９の一致候補行列に対応する別の適切
な標準形表現である。

【図２０Ｃ】図１９の一致候補行列に対応する別の適切
な標準形表現である。

【図２０Ｄ】図１９の一致候補行列に対応する別の適切
な標準形表現である。

【図２０Ｅ】図１９の一致候補行列に対応する別の適切
な標準形表現である。

【図２０Ｆ】図１９の一致候補行列に対応する更に別の
適切な標準形表現である。

【図２１】本人指紋画像内の候補一致位置の最大の適切
なサブセットのサイズを見出す探索プロセスの流れ図で
ある。

【図２２】図２１の探索プロセスに使用されている再帰
的手順の詳細流れ図である。

【符号の説明】

１０ 指紋センサ １２ 画像プリプロセッサ １４ 参照パッチ決定プロセッサ １６ 参照画像記憶装置 １８ 相関器プロセッサ ２０ 幾何学的制約検査プロセッサ １２０ 相関アレイ １２２ アセンブリレジスタ １２４ ＦＩＦＯメモリ １２６ 参照画像メモリ １２８ 本人画像メモリ １３０ アドレス生成回路 １３２ ＸオフセットＲＡＭ １３４ ＹオフセットＲＡＭ １３６ ＰＬＬクロック発振器 １３８ ＰＬＬプログラムレジスタ １４０ 水晶時計 １４２ 構成及び制御状態レジスタ １４４ 試験レジスタ １４６ Ｉ／Ｏバス １５０ 参照パッチ １５２ 本人指紋画像 １５４ 方形参照フレーム １９０ ダウンカウンタ １９６ 結果カウンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブルース ダブリュー エヴァンス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90277 レドンド ビーチ マリーナ ウ ェイ 220−３

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ある人を、本人であることを高速で照合
   するための指紋画像特色相関器であって、 指紋のディジタル画像を生成する指紋センサと、 識別済みの人の指紋から上記指紋センサによって生成さ
   れた指紋画像から複数の参照パッチを抽出し、上記複数
   の参照パッチを一緒に用いて上記画像を独特に識別する
   登録プロセッサと、 上記登録プロセッサによって供給される上記参照パッチ
   画像及び位置を格納する参照画像記憶手段と、 本人であることの照合を望む人の指紋から、上記格納さ
   れた参照パッチ画像に類似する画素パターンの事例に関
   して上記指紋センサによって生成された本人指紋画像を
   探索し、本人画像内の候補一致位置のセットを生成する
   相関プロセッサと、 上記候補一致位置のセット内で、対応する上記参照パッ
   チ位置のサブセットとある所望の程度の精度で幾何学的
   に一致する候補一致位置のサブセットを探知することを
   試み、上記本人画像と上記格納された参照画像とが一致
   するか否かを決定する幾何学的制約検査プロセッサと、
   を備えていることを特徴とする指紋画像特色相関器。
2. 【請求項２】 上記指紋のディジタル画像を２値形状
   に、及び標準配向に変換する画像プリプロセッサ、を更
   に備えている請求項１に記載の指紋画像特色相関器。
3. 【請求項３】 上記登録プロセッサは、 上記指紋の峰及び谷の骨組み画像を得るために、上記２
   値画像を狭める手段と、 上記峰及び谷内の二又特色を探知するために、上記骨組
   み画像を解析する手段と、 上記特色の密度に基づいて参照パッチを選択し、上記参
   照パッチ位置を上記参照画像格納手段内に格納する手段
   と、 上記峰及び谷の骨組み画像から参照パッチ画像を抽出
   し、上記参照パッチ画像を上記対応する参照パッチ位置
   と共に上記参照画像格納手段内に格納する手段と、を含
   んでいる請求項２に記載の指紋画像特色相関器。
4. 【請求項４】 上記相関プロセッサは、参照パッチから
   選択された画素と上記本人画像内の選択された画素とを
   各々が比較するアレイ相関器ユニットを含み、上記アレ
   イ全体は、複数の各参照パッチから選択された画素と、
   上記本人画像からの画素のブロック内の複数の画素とを
   同時に比較し、 上記相関プロセッサは更に、上記複数の参照パッチ内の
   連続する画素にアクセスするためのアドレスのシーケン
   スと、上記本人画像内の画素の連続するブロックにアク
   セスするための別のアドレスのシーケンスとを生成する
   アドレスジェネレータを含み、上記各参照パッチは、上
   記本人画像内の全ての可能パッチ位置と比較され、 上記相関プロセッサは更に、上記本人画像内の全ての可
   能一致候補位置に関する画素一致カウントデータを上記
   差画像内の一致候補位置と共に記録する結果収集メモリ
   を含んでいる、請求項１に記載の指紋画像特色相関器。
5. 【請求項５】 上記アドレスジェネレータは更に、回転
   した参照パッチアドレスを生成する手段を含み、各参照
   パッチの回転した画像も上記本人画像の各可能パッチと
   比較される請求項４に記載の指紋画像特色相関器。
6. 【請求項６】 上記回転した参照パッチアドレスを生成
   する手段は、二次元オフセットアドレスの複数のセット
   を格納する手段を含み、上記オフセットアドレスの各セ
   ットは異なる回転角を限定し、上記各参照パッチは複数
   の配向角で上記本人画像の各可能パッチと比較される請
   求項５に記載の指紋画像特色相関器。
7. 【請求項７】 上記各相関器ユニットは、参照パッチと
   本人画像のパッチとの間の一致の程度を表すカウントを
   記録するカウンタを含み、 上記相関プロセッサは更に、上記参照パッチ内の全ての
   画素の比較が完了した時に上記カウンタの内容を上記結
   果収集メモリ内に保管する手段と、本人画像位置を各カ
   ウントと共に保管する手段と、上記本人画像内の他の位
   置と比較を開始するために上記カウンタをリセットする
   手段とを含んでいる、請求項４に記載の指紋画像特色相
   関器。
8. 【請求項８】 上記相関プロセッサは更に、上記相関プ
   ロセッサの全ての突き合わせ動作が完了した時に作動せ
   しめられて上記結果収集メモリ内に保管されている結果
   から一致候補のセットを選択する手段を含んでいる請求
   項７に記載の指紋画像特色相関器。
9. 【請求項９】 上記一致候補のセットを選択する手段
   は、次善候補に比較的接近する上記本人画像内に位置す
   る一致候補を破棄する手段を含んでいる請求項８に記載
   の指紋画像特色相関器。
10. 【請求項１０】 上記幾何学的制約検査プロセッサは、 参照パッチの全ての可能対間距離を決定する手段と、 判明な一致候補の全ての可能対間距離を決定する手段
    と、 その中の全ての可能対間距離が、対応する参照パッチの
    対間距離とほぼ等しくなるように上記判明な一致候補の
    適切なサブセットを選択する手段と、を含んでいる請求
    項１に記載の指紋画像特色相関器。
11. 【請求項１１】 指紋特色相関を使用して、ある人を、
    それが本人であることを照合する方法であって、 指紋画像を登録することを望む識別済みの人の指紋を感
    知するステップと、 上記指紋のディジタル画像を生成するステップと、 一緒になって上記画像を独特に識別する複数の参照パッ
    チを見出して抽出することによって上記指紋画像を登録
    するステップと、 上記抽出された参照パッチ画像、及びそれらの位置を参
    照画像メモリ内に格納するステップと、 本人であることの照合を望む人の本人指紋画像を感知す
    るステップと、 上記感知した本人指紋画像からディジタル本人指紋画像
    を生成するステップと、 上記格納された参照パッチ画像の何れかに類似する画素
    パターンの事例に関して、上記本人指紋画像を探索する
    ステップと、 上記本人画像内の候補一致位置のセットを生成するステ
    ップと、 上記候補一致位置のセット内で、上記参照パッチ位置の
    対応するサブセットと幾何学的に一致する候補一致位置
    のサブセットを探知することを試みるステップと、 上記本人画像と上記格納された参照画像とが一致するか
    否かを決定するステップと、を備えていることを特徴と
    する方法。
12. 【請求項１２】 上記指紋のディジタル画像を２値形状
    に、及び標準配向に変換することによって、上記ディジ
    タル画像を前処理するステップを更に備えている請求項
    １１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 上記登録ステップは、 上記指紋内の峰及び谷の骨組み画像を得るために、上記
    ２値画像を狭めるステップと、 上記峰及び谷内の二又特色を探知するために、上記骨組
    み画像を解析するステップと、 上記特色密度に基づいて参照パッチを選択するステップ
    と、 上記峰及び谷の骨組み画像から参照パッチ画像を抽出す
    るステップと、を含んでいる請求項１２に記載の方法。
14. 【請求項１４】 上記比較ステップは、相関器ユニット
    のアレイの１メンバーである相関器ユニットにおいて、
    参照パッチから選択された画素と上記本人画像内の選択
    された画素とを比較するステップを含み、上記各参照パ
    ッチは上記本人画像内の全ての可能パッチ位置と比較さ
    れ、 上記比較ステップは更に、上記複数の参照パッチ内の連
    続画素にアクセスするためのアドレスのシーケンスと、
    上記本人画像内の画素の連続ブロックにアクセスするた
    めの別のシーケンスとを生成するステップを含み、上記
    各参照パッチは上記本人画像内の全ての可能パッチ位置
    と比較され、 上記比較ステップは更に、上記本人画像内の全ての可能
    一致候補位置に関する画素一致カウントデータを、上記
    本人画像内の一致候補位置と共に記録するステップを含
    んでいる、請求項１１に記載の方法。
15. 【請求項１５】 上記アドレスを生成するステップは更
    に、回転した参照パッチアドレスを生成するステップを
    含み、上記各参照パッチの回転した画像も上記本人画像
    の各可能パッチと比較される請求項１４に記載の方法。
16. 【請求項１６】 上記回転した参照パッチアドレスを生
    成するステップは、二次元オフセットアドレスの複数の
    セットを格納するステップを含み、上記オフセットアド
    レスの各セットは異なる回転角を限定し、上記各参照パ
    ッチは複数の配向角において上記本人画像の各可能パッ
    チと比較されるようになっている請求項１５に記載の方
    法。
17. 【請求項１７】 相関器ユニットにおける各比較ステッ
    プは、参照パッチと上記本人画像のパッチとの間の一致
    の程度を表すカウントを記録するステップを含み、 上記方法は更に、上記参照パッチ内の全ての画素の比較
    が完了した時に上記カウントを上記結果収集メモリ内に
    保管するステップと、本人画像位置を各カウントと共に
    保管するステップと、上記本人画像内の他の位置と比較
    を開始するために上記カウントをリセットするステップ
    とを含んでいる請求項１４に記載の方法。
18. 【請求項１８】 上記方法は更に、全ての突き合わせ動
    作が完了した時に、上記結果収集メモリ内に保管されて
    いる結果から一致候補のセットの選択を遂行するステッ
    プを備えている請求項１７に記載の方法。
19. 【請求項１９】 上記一致候補のセットを選択するステ
    ップは、次善候補に比較的接近する上記本人画像内に位
    置する一致候補を破棄するステップを含んでいる請求項
    １８に記載の方法。
20. 【請求項２０】 上記一致候補のセット内で、上記参照
    パッチの対応するサブセットと幾何学的に一致する一致
    候補のサブセットを探知することを試みるステップは、 上記参照パッチの全ての可能対間距離を決定するステッ
    プと、 判明な一致候補の全ての可能対間距離を決定するステッ
    プと、 その中の全ての可能対間距離が、対応する参照パッチの
    対間距離とほぼ等しくなるように、上記判明な一致候補
    の適切なサブセットを選択するステップと、 上記適切なサブセットのサイズに基づいて一致を宣言す
    るステップと、を含んでいる請求項１１に記載の方法。