JPS5922173A

JPS5922173A - 指紋画像コ−ド化方法

Info

Publication number: JPS5922173A
Application number: JP57130469A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Shimizu; 明宏清水; Masahiko Hase; 雅彦長谷; Hiroyuki Hoshino; 星野　坦之
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1982-07-28
Filing date: 1982-07-28
Publication date: 1984-02-04
Also published as: JPH05746B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、指紋照合あるいは指紋形状の分類などにお
いて、その処理の一つとして用いられる指紋画像コード
化方法に関するものである。

指紋画像のコード化は、指紋形状の大分類あるいはＩＤ
カード等の補助のための簡易指紋識別などを目的として
種々の手法が報告されている。従来のこれらの手法は、
例えば方向コードを与える場合の微分オペレークなどの
ように、画素単位のデジタル画像処理技術を用いたもの
が主である。

これらの手法においては、２１直化、ノイズ除去などの
前処理の手順を数多（必要とし、また、処理の局所的な
性質のために、方向コード化がなされた後も弛緩法など
を用いたスムージングなどの処理を必要とする。そのた
め、正確な方向コード化を行うためには、ソフトあるい
はハード規模が大きくなるなどの欠点がある。

この発明は、光学的実時間処理およびデジタル処理の両
方の処理が可能であり、また、周期性を巨視的に評価す
ることのできる２次元フーリエ変換を、細分化された指
紋画像の各２次元小領域に適用してコード化を図ること
を％徴としており、その目的は、コード化の際の前処理
、後処理の軽減および指紋画像コード化の簡易な／％−
ドウエアの実現にある。以下、この発明について説明す
る。

この発明の一実施例として、指紋画像を均等な正方形の
２次元小領域に分割し、個々の２次元小領域を、Ｎを整
数としてＮＸＮの大きさを持つデジタル画像ｆ（ｘ、ｙ
）（ｘ−０，１，・・・、Ｎ−１、）ｒ＝＋０．１．・
・・、Ｎ−ｔ）としたときに、そのｆにデジタルフーリ
エ変換を施してコード化を行う場合の方法について、以
下説明する。

上記のように、指紋画像を均等な小領域に分割する方法
は、例えば５１２Ｘ５１２の指紋画像を３２Ｘ３２の大
きさを有する２次元小領域に分けてコード化を行った場
合、１６Ｘ１６のコードデータが得られるといった具合
に、指紋画像データを圧縮して取り扱うことができると
（・う利点ｈ″−あり、簡易な指紋識別あるいは分類に
適して（−るといえる。また、２次元小領域を正方領域
とした場合には、デジタル処理のプログラム作成上好＠
Ｓ合であり、特に、Ｎが２°　（ｎは正の整数）の場合
にはＦＥＴを用いることができる。これに対して、指紋
画像中の２次元小領域を領域同士の重複を許しながら連
続的に規定してコード化を行う場合にを１、フーリエ変
換として光学的アブ−ログフーリエ変換を用いる場合や
、均等分割に比べてよ（）詳しいコード化を行う場合に
適して℃・ると〜・える。

ＮＸＮのデジタル画像ｔ　（ｘｒ　ｙ　）（Ｘ＝Ｏ＋１
＋・・・、Ｎ−１、ｙ”　Ｏｒ　　１　＋・・・・・・
、Ｎ−１）の２次元デ’）　７　ルア　−リｘ−変換Ｆ
　（ｕ、　　ｖ　）　（ｕ＝Ｑ、　１゜−ｒ　Ｎ−１１
ｖ＝０．ｉｔ・・ａ＋Ｎ−１）ｔｉ次式で与えられる。

ｅｘｐｃ−ｊ２π（ｕｘ＋ｖｙ）／Ｎ）　　　・・・・
・・−・ｌｌ）とこでｌ　Ｆ　（ｕ、ｖ）ｌは、ｆ（ｘ
、ｙ）のフーリエスペクトラムという。

このとき、Ｆ（０，０）を考えると、・・・・・・・・・・・（２）すなわち、平均濃度ＴのＮ倍になって５・ることか分か
る。このＦ（０，０）が、フーリエスペクトラム平面上
で最大値となるわけであるが、これを第１ピーク点と呼
ぶことにする。これ以外のフーリエスペクトラムはすべ
てｆ（ｘ、ｙ）σ〕周期性を示す指標となる。

このＦ（ｏ、ｏ）ｔｔ変換面の中心へ持ってくるために
は、ｆ（ｘ、ｙ）の代りに、ｆ　（ｘｒｙ）・”　）”
’に対して変換を行ってやればよいことは容易に証明で
きる。すなわち、となるわけである。このような原点シフト型のフーリエ
変換を用いることによって、フーリエスペクトラム平面
は中心対称型になる。

このように、中心対称型になったフーリエスペクトラム
平面上の各点の値は、中心点（第１ビ一り点ンとその点
を結ぶ線分と同方向に、そ０線分の長さに等しい周期成
分を持つ画像が存在する可能性の強さを表わしており、
画像の周期性およびその方向性の検出が容易になる。

もし、このフーリエスペクトラム平面上において、第１
ピーク点以外の点が単一の顕著なピーク、すなわち、第
２ピーク点を形成しておれば、もとの画像ｆ（ｘ、ｙ）
は単一方向の周期性の顕著な画像であり、しかもその方
向は、第１ピーク点と第２ピーク点とを結ぶ直線の方向
プラス９０’の相対角度の方向性を有する図形であると
いうことが分かる。この例を第１図に示す。

第１図（ａ）はＮ−３２の指紋画像であり、１が隆線な
示している。第１図（ｂ）は第１図（ａ）を２次元デジ
タルフーリエ変換し【得られるフーリエスペクトラム平
面を示している。すなわち、第１図（ａ）がｆ　（ｘ＋
ｙ）、第１図（ｂ）がＩＦ（ｕ、ｖ）１を表わしている
わけである。第１図（ｂ）においては、２が第１ピーク
点、３は第２ピーク点であり、４が前記第１ピーク点２
と第２ピーク点３を結ぶ直線、θ、が直線４のＶ軸とな
す角度、５が前記直線４と直交する直線であり、第１図
（ｂ）のフーリエスペクトラム平面から求められる方向
性を示す。

直線５が求まると、後はこの直線５の角度を任意に１子
化してコードを割り付ければよい。すなわち、例えば中
心角πｒｅｄを８等分し、あらかじめ角度（方向）に応
じたフードを付しておき、角度θ２　の値に応じてコー
ド割り付ければよい。

ここで、第２図のような場合について考えて見る。第２
図（ａ）は第１図（ａ）と同様Ｎ＝３２の画像であり、
第２図（ｂ）は第２図（ａ）のフーリエスペクトラム平
面である。第２図（ａ）は第１図（ａ）に比べて単一周
期性の明確でない例であるが、第２、図（ｂ）のフーリ
エスペクトラム平面から分かるように、第２ピーク点３
がはつきりしていない。

しかしながらこの実施例におい【は、第１ピーク点２と
第２ピーク点３の位置のみを問題にするので、この場合
も第２図（ｂ）の方向性を示す直線５が求められ、第１
図と同様にコードが割り付けられる。

第２図（ａ）のような複数周期性を有する画像と第１図
（ａ）のような単一周期性を有する画像の違いは、次に
一例を示す式の値などにより別途評価する。

第４式は単一周期性の度合を評価する式の一つであり、
ｄ（ｕ、ｖ）は点（ｕ、ｖ）の、第１ピーク点２と第２
ピーク点３を結ぶ直線までの距離、Ｆ８は第２ピーク点
３のフーリエスペクトラムの値である。第（４）式によ
って求めるＡの値は、フーリエスペクトラム平面上にお
ける第１ピーク点２と第２ピーク点３とを結ぶ直線付近
への他の点の値の集中度合を示すものである。すなわち
、Ａの値が大きくなるにつれてｆは複数周期性を有し、
小さくなるにつれて単一周期性を有する。

以上、デ）クルフーリエ変換を用いた指紋画像の２次元
小領域のコード化について述べたが、同様に、レンズ系
を用いて光学的にフーリエ変換を行う方法によってもこ
の方法の実現が可能である。

光学的アナログフーリエ変換を用いるとリアルタイム処
理が可能であり、他の処理方法との結合も容易になる。

すなわち、指紋画像に所要の２次元領域上を大きさを有
するレーザ元スポットで走査し、その反射光を光学レン
ズを通してフーリエ変換し、ＣＣＤアレイセンサ等によ
り光電変換すればよい。

なお、この発明は、指紋画像以外にも、周期性を有する
画像のコード化に対しては同様に用いることができる。

以上説明したようにこの発明は、指紋画像の２次元小領
域をフーリエ変換して得られる変換面上の情報を用いて
それぞれコード化をするので、コード化のための前処理
、後処理が軽減され、ハードウェアが簡易になる。また
、フーリエスペクトラム平面上の第１ピーク点と第２ピ
ーク点のみを用いて２次元小領域の方向性を求め、コー
ド化を行うようにしたものは、 ■　単一方向周期性の顕著な画像を対象とする場合は、
ノイズによる影響を軽減できる。

■　複数方向周期性の顕著な画像を対象とする場合は、
最優勢方向成分のみを抽出する。

以上二つの大きな利点がある。

また、フーリエスペクトラム平面上における第１ピーク
点と第２ピーク点を結ぶ直線付近への他の点の値の集中
度合を示す関数値を用いてフード化を行うようにしたも
のは単一方向周期性の度合を評価できるため、この後に
より幅広い％微抽出処理を結合させることができる。し
たがって前述した第１ピーク点と第２ピーク点のみを用
いてコード化する場合の評価にも用いることができる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は単一方向周期性を有する指紋
画像小領域に対してこの発明を適用した場合の例を示す
もので、第１図（ａ）はフーリエ変換されるもとの画像
を示す図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の画像をフーリ
エ変換した結果得られるフーリエスペクトラム両面とそ
れを用いて方向性を抽出する手順を説明するための図、
第２図（ａ）、（ｂ）は他の例を示すもので、第１図（
ａ）、（ｂ）と同様な図である。図中、１は隆緋、２は第１ピーク点、３は第２ピーク点
、４，５は直線である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）指紋画像に対して、複数の２次元小領域を規定し
、前記２次元小領域のそれぞれに２次元のフーリエ変換
を施し、このフーリエ変換によって得られる変換面上の
情報を用いて前記各２次元小領域をコード化することを
特徴とする指紋画像コード化方法。
（２）２次元小領域として、指紋画像中の任意の領域を
用いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
の指紋画像コード化方法。
（３）２次元小領域として、指紋画像を均等に分割して
得られる正方領域を用いることを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項記載の指紋画像コード化方法。
（４）　　フーリエ変換として、光学的アナログフーリ
エ変換を用いることを特徴とする特許請求の範囲第（１
）項記載の指紋画像フード化方法。
（５）　　フーリエ変換として、変換の原点を変換面の
中心ヘシフトするデジタルフーリエ変換を用い、前記変
換面上の情報として、フーリエスペクトラム平面上に生
じるピーク点の位置関係を用いることを特徴とする特許
請求の範囲第１）項記載の指紋画像コード化方法。
（６）　　ピーク点の位置関係として、フーリエスペク
トラム平面上の中心に位置し最大の大きさを有する第１
ピーク点と、２番目の大きさを有する第２ピーク点を結
ぶ直線が２次元小領域の座標系となす角度によって前記
２次元小領域に方向性を示すコードを与えることを特徴
とする特許請求の範囲第（５）項記載の指紋画像コード
化方法。
（７）　　フーリエ変換として、変換の原点を変換面の
中心ヘシフトするデジタルフーリエ変換を用い、前記変
換面上の情報として、フーリエスペクトラム平面上の中
心に位置し最大の大きさを肩する第１ピーク点と第２ピ
ーク点以外の点が前記第１ピーク点と第２ピーク点を結
ぶ直線への集中度合を示す関数値を用いることを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の指紋画像コード化
方法。