JPS61224730A - 画像圧縮方法およびそれを用いる装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般に画像圧縮技術に関する。特に、本発明
は、指紋の２進画像を処理してその画像寸法を縮少する
技術、特に該画像の画素（ピクセル）数を減少させる技
術に関する。

〔従来の技術、および、発明が解決しようとする問題点〕

指紋を分析しようとする場合、比較的精密な画像の作成
を求められる。特に、成る状況下においては、指または
指紋の光学的電子的な走査から、１０２４　ｘ　１０２
４ピクセルの画像を作成することが望まれる。しかしな
がら、下流部門での処理において、１００万ピクセル以
上を有する画像を処理するに必要な能力は、コスト的に
非常に難しく、また、アクセス同定装置における処理速
度を許容できないほど低い水準に制限する傾向がある。

従って、本発明の主要な目的は、そのような画像を提供
する際にピクセル数を減少させ、しかも画像品質を高め
る技術を提供することにある。

指を光学的に走査してその指の画像または指紋の画像を
得ようとする場合、指紋の谷部が確認できるような比較
的高い分解度（解像度）が必要となる。特に、ｌピクセ
ルにつき７．５ミル（０，００７５インチ）の解像度を
有する初期画像を提供する走査手段を使用する必要があ
ることが見出されている。このような解像度を得るため
には、約１０２４　ｘ１０２４個のピクセルの画像が有
効であることが見出されている。光学的な走査から得ら
れる画像は、される。そこで、この画像にフィルタをか
け、隆起領域と谷領域との間の比が約５０：５０である
ような画像を提供する技術が要求されている。このフィ
ルタ処理は、光学走査に使用される感光ダイオードアレ
イからの出力が、グレースケール値を有し、このグレー
スケール値が、隆起部の高い点と隆起部における低い点
との間を区別する基準を提供するという事実によって、
達成され得る。

適切な画像の解像度を得るには約１００万個のピクセル
を有する画像が必要となり、光学的に発生された画像を
変換して隆起領域面積と各領域面積との比が利用可能な
約５０：５０であるようにするためにはフィルタ処理技
術を使用しなければならないにも拘らず、さらに下流処
理を考慮すると、実質的にピクセル数がより少ない画像
を提供することが望まれる。ピクセル数が実質的により
少ない画像について下流処理を行うことの利点は、記事
実である。！機内のピクセル数を原入力画機内のピクセ
ルの１６分の１まで減らすことにより、記憶容量は１６
の割合で減少され、処理時間も１６の割合で減少される
。

従って、本発明の主要な目的は、実質的にピクセル数が
減少された強調された画像を提供することにある。

しかしながら、提供される画像が、実質的に入力画像と
同じ量の関連する情報を有することが重要である。従っ
て、本発明の他の目的は、実質的な又は有意義な情報を
喪失せずに画像のサイズを圧縮するための技術を提供す
ることにある。

適切な圧縮技術によれば、フィルタ処理を行って画像の
価値を高めることができる。従って、本発明のさらに他
の目的は、十分なフィルタ処理を行った強調された画像
を作り出す画像圧縮技術を提供し、それにより、細密抽
出などの段階を含む下流処理を向上させることにある。

本発明の適用の一結果として、細密抽出技術が、圧縮さ
れていない画像に適用するよりも、本発明の技術に基づ
き圧縮した画像に適用す場合の方が、極めて安定になる
ことが見出されている。

本出願人による、二つの関連出願は、本願発明における
好適システムが動作するものに関係している。一方の出
願は、ｒＤｉｒｅｃｔ　Ｆｉｎｇｅｒ　Ｒｅａｄｉｎｇ
　Ｊと題して１９８４年７月１２日に出願した米国特許
出願第６３０．０１２号である。この出願は、コヒーレ
ントで平行にされた光のビームで指を光学的電子的に走
査することにより、指を直接光学的に読み取ることによ
り、その指紋画像が導出される装置について述べている
技術を開示している。検査される指表面上への検査光ビ
ームの入射角は、指の面に対して十分に直交しており、
変調され反射される光ビームは、陰影によるものよりも
むしろ、コヒーレント光の建設的および破壊的強調によ
るものである。入射光ビームと検査表面とｍを直交社す
るために、検査光ビームと指から反射された変調光を受
光する受光素子アレイとは、検査走査期間中、指の中心
に対する軸の周囲に弧を描いて回転されるフレーＡに取
り付けられる。指の表面に対しての検査光および反射光
の面についてこの実質的な直交性は、陰影技術による読
取りにともなう幾何学的歪を回避するものである。反射
され変調された光ビームが集束される電荷結合素子（Ｃ
ＯＤ）アレイは、１０２４個のダイオードの直線状７レ
イである。走査中、この直線状アレイの全体が周期的に
アクセスされ、指の像の走査されるにつれて、１０２４
　ｘ　１０２４画素又はピクセルのマトリクスを提供す
る。この直接指画像化技術により提供される１００万個
以上のピクセルが、走査される指の隆起部と谷部とを適
切に識別することを提供するように要求されている。こ
の多数のピクセルは、下流の処理において、記憶容量と
処理時間とに問題を生じさせる。このため、実質的にピ
クセル数が減少された画像を提供する本発明が求められ
るのである。

第２の関連出願は、ｒｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　Ｏｆ　Ａ
ｎ　ＩｍａｇｅＲｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　Ｂｙ　Ａ　Ｆ
ｉｅｌｄ　Ｏｆ　Ｐｉｘｒｌｓ　Ｉｎ　Ａ　ＧｒａｙＳ
ｃａｌｅ　Ｔｏ　Ａ　Ｆｉｅｌｄ　Ｏｆ　Ｐｉｘｅｌｓ
　Ｉｎ　Ｂｉｎａｒｙ　５ｃａｌｅＪと題して１９８４
年１２月７日に出願した米国特許出願第６７９．６２２
号である。変調ビーム光を検出するフォトダイオードの
個々のセルの出力は、アナログ値であり、このアナログ
値は、既知のアナログ／グレースケールデジタル変換器
によって、８ビツトのグレースケール信号に容易に変換
できる。この８ビツトグレースケールを２進スケールに
変換するには、変換処理が必要であるが、これは実際に
はフィルタ処理である。このフィルタ処理において、特
定のピクセルが１の値を有するか０の値を有するか否か
の決定は、そのピクセルとその周囲のピクセルの平均と
の比較の関数である。

この関連特許出願は、ピクセルを比較する技術を提供し
、該ピクセルの２進数は、まず、そのピクセルを通る垂
直な小領域によって決定され、次にそのピクセルを通る
水平な小領域によって決定され、最後に方向性バイアス
を持たない組合せた小領域によって決定される。この比
較に基づき、垂直および水平の小領域の比較の間で最良
の選択がなされ、最終的に２進数値ピクセルを存する出
力画像が得られる。ここで、最良のフィルタ処理は、隆
起部と谷部と局所的方向がより垂直的か否か、又はより
水平的か否かの関数として得られる。この技術は、フィ
ルタ処理された画像を向上させ、２進数値が１であるか
Ｏであるかを決定するための闇値の選択を適切にするこ
とによって、隆起領域と谷領域との間の配分、またはよ
り具体的には、２進数値の１を有する領域と２進数値の
０を有する領域との間の配分、がほぼ等しいような画像
を提供する。このような変換システムまたはフィルタ処
理システムにより得られる出力画像は、本発明が適用さ
れる好適な入力画像を形成する。

しかし、本発明は、いかなる方法で得られる２進画像に
対し７犠用可能であるので、前記二つの関連特許出願の
開示は、本発明の理解に対して必須のものではなく、ま
た本発明の実現に不可欠のものでもない。しかしながら
、前記二つの関連出願の発明は、本発明が一構成要素と
なる好適全体システムの構成要素である。

〔問題を解決するための手段〕

本発明の第１の形態によれば、２進ピクセルのフィール
ドにより表わされる指紋画像を自動的に圧縮する方法で
あって、該圧縮方法が、指の表面または連続的な指紋を
光学的に画像処理し該指紋の入力画像を提供する段階で
あって、該入力画像は各個が第１の値および第２の値を
有する複数の２進値ピクセルのフィールドであるもの、
前記入力画像内の相互に排他的な２ピクセルＸ２ピクセ
ルのボックスを１つのユニットセットとして指定する段
階、前記複数のユニットセットの各個について、該各ユ
ニットセットを中心とする１つのサブフィールドを関連
づけ、該関連づけられたサブフィールドとして設定され
た複数のユニットより大きいサブフィールドを関連付け
る段階、１つの２進数値を前記関連づけられたサブフィ
ールド内の第１の値のピクセルおよび第２のピクセルと
の相対的な頻度と相対的な位置との関数として、前記ユ
ニットセットに帰属する段階、前記単位ユニットセット
に帰属された前記２進数値を、出力画像内の単一の対応
するピクセルの値として割り当てる段階、を具備する２
進ピクセルフィールドの指紋画像の自動圧縮方法、が提
供される。

本発明の第２の形態に基づけば、２進数値ピクセルのフ
ィールドで表わされる画像をピクセル数を低減した出力
画像に自動的に圧縮する方法であって、該圧縮方法が、
所定の目的物を走査し、ピクセルフィールドからなる入
力画像を提供する段階と、相互に排他的な２ピクセルｘ
２ピクセルのボックスを、前記入力画像内における４ピ
クセルからなる１つのユニットセットとしておよび前記
出力画像内における単一のピクセルとして指定する段階
、前記複数の４ピクセルからなるユニットセットの各個
と４ピクセルｘ４ピクセルのサブフィールドを関連づけ
る段階であって、前記ユニットセットが前記サブフィー
ルドの１６個のピクセルの中心に位置づけられているよ
うにされたもの、前記サブフィールド内の前記ユニット
セットのピクセルを含む前記サブフィールドのピクセル
から重み付けられた寄与によって決定される１個の２進
数値を前記ユニットセットに帰属する段階、前記ユニッ
トセットを表わす１個の出力ピクセルに前記入力された
２進数値を割り当て、これにより出力画像の１個のピク
セルを提供する段階とを具備する２進ピクセルフィール
ドで表わされる画像をピクセル数を低減した出力画像に
自動的に圧縮する方法、が提供される。

本発明の他の形態においては、２進数値ピクセルのフィ
ールドにより表わされる指紋画像を自動的に圧縮する装
置であって、該圧縮装置が、指の表面または連続的な指
紋を光学的に画像処理し、前記指紋の入力画像を提供す
る手段であって、前記入力画像が２進数値ピクセルのフ
ィールドであり、該ピクセルの各個が第１の値および第
２の値を存しているもの、前記入力画像内の相互に排他
的な２ピクセルｘ２ピクセルのボックスをユニットセッ
トとして指定する手段と、前記ユニットセットの各個に
ついて１つの関連づけられたサブフィールドとして設定
されたユニットよりも大きなフィールドをサブフィール
ドとして関連付ける手段であって、前記ユニットセット
が関連づけられたサブフィールド内の中心に位置づけら
れているもの、前記関連づけられたサブフィールド内の
第１の値のピクセルおよび第２の値のピクセルとの相対
的な頻度および相対的な位置とに応答する記憶手段であ
って、前記サブフィールドに関連づけられたユニットセ
ットを表わす出力画像中の単一のピクセルの値として２
進数値を割り当てるもの、をう具備する、２進数ピクセ
ルフィールドの指紋画像を自動的に圧縮する装置、が提
供される。

〔実施例〕

本発明の一実施例は、相互に排他的な４個のピクセルユ
ニットを個々に分離して処理することにより、ピクセル
数を４から１に減少させる第１段階を提供する。この４
ピクセルユニツトセツトには単一の２進数値が割り当て
られ、この２進数値は、対応する４分の１縮小出力画像
の単一のピクセルが割り当てられた２進数値である。同
様の処理が二度繰り返され、原入力画像として１６分の
１のピクセル数を有する最終出力画像を提供する。

４ピクセルユニツトセツトの各個に割り当てられる値は
、４ピクセルｘ４ピクセルのサブフィールド内の１６ピ
クセルの各個の２進数値に重み付けした関数であり、上
記サブフィールドの中心に前記ユニットセットが位置し
ている。最も大きい重みは、中心ピクセルに与えられる
。つまり、ユニットセル内の４個のピクセルに与えられ
る。周辺のピクセルは、それよりも小さい重みが付与さ
れる０周辺のピクセルのうち、四隅の４個のピクセルに
は、これら四隅のピクセルの間に位置する８個の側部の
ピクセルに付与された重みよりもさらに小さい重みが付
けられる。

しかしながら、この重み付けについて、サブフィールド
内の１６ピクセルの２進数値の重要性は、サブフィール
ド内のピクセル値の全体パターンの関、Ｓ／部であると
いうことである。−一・トセットに割り当てられた最終
値に、値を割り当てるための３段階の処理が包含される
。第１段階として、サブフィールド内の４ピクセル全て
のサブセットが重複する９個の各個に２進数値が割り当
てられる。これら４個のピクセルからなる副次的ボック
スの各個は、２ｘ２ピクセルのボックスである。

これら９個の副次的ボックスの各個に、副次的ボックス
内の優勢なピクセル値に基づ（２進数値が割り当てられ
る。第２段階として、中心ピクセルの特定の１個と関連
づけられる４個の副次的ポックスがグループ分けされ、
そ、れらの平内値に基づき、関連づけられたピクセルに
２進数値が割り当てられる。第３段階として、４個の中
心ピクセルが１つのグループとして処理され、割り当て
られた２進数値の数の多数に基づき、出力２進数値が出
力画像内の関連したｌピクセルに割り当てられる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例について詳
述する。

第１図は、中央に４ピクセルを配慮した１６ピクセルか
らなるサブフィールドを示す図であって、このサブフィ
ールドは、画像中の４ピクセルＰｃ１〜Ｐｃ４のグルー
プが互いに排他的であるように、画像を横断して走査さ
れる。このため、走査処理において、１６ピクセルから
なるサブフィールドは、一度に右方向に２列ずつ進めら
れ、各走査線の終端においては、一度に２行または２列
ずつ進められる。

第２図（ａ）および第２図（ｂ）は、第１図に示すサブ
フィールド内のピクセルが組み合わされて補助ボックス
Ａ−１が作られる方法と、これら補助ボックスが組み合
わされて各中央ピクセルＰｃｌ〜Ｐｃ４に入力される値
、または割り当てられる値を発生させる方法とを示す図
である。

第３図は、第１図に示すサブフィールドのそれぞれを処
理し、圧縮画像出力を得るためのハード配線を示すブロ
ック図である。

第４図は、第３図に示す多重シフトレジスタ／ＲＡＭ装
置２４の詳細ブロック図であり、ＰＲＯＭ２６への１６
人力がいかに発生されるかの詳細を示す図である。

第５図は、第３図と同様のブロック図である。

第３図と同一の結果を与える構成を示すが、２個のＰＲ
ＯＭ２６および３０でなく１個のみのＰＲＯＭ３４を必
要としている。このＦＲＯＭの必要の減少は、画像圧縮
処理が１回道められるごとに、走査は２列進められるよ
うにタイミング設定されていることによる。

第６図および第７図は、２次元フィールドのピクセルと
して入力画像を得るために使用可能な光学電子走査技術
の一例を示す図である。この人力画像が第３図または第
５図に示す装置によって処理され、圧縮出力画像かえら
れる。

本発明の一実施例では、画像圧縮処理により、入力画像
内のピクセル数を１６分の１に減らす。

これにより、下流での処理と解析とが、簡単かつ低価格
になり、さらに迅速に実現される。

本技術の重要な点として、第１段階で４分の１の圧縮を
行い、第２段階でさらにら４分の１の圧縮を行う。各段
階は、はぼ同様である。従って、第１の４分の１圧縮段
階を理解すれば、第２の４分の１圧縮段階は容易に理解
され得る。

第１の４分の１圧縮段階は、画像を４個の隣接するピク
セルからなる複数のピクセルセットに分割する。各セッ
トは、２ピクセルｘ２ピクセルの１つのボックスである
。そのような４ピクセルボツクスのそれぞれに、１また
は０の２進数値が、３段階評価または重み付は処理の関
数として割り当てられる。この３段階処理は、ボックス
内の４個のピクセルの２進数値だけでなく、１６個ピク
セルボックスの中心におけるリング状ピクセルに直接隣
接する１２個のピクセルの２進数値をも考慮している。

４ピクセルセツトに割り当てられる２進数値はそれから
、第１の出力段階の画像内の単一のピクセルに割り当て
られる。この第１の出力画像のピクセル数は、入力画像
の４分の１である。

全１６個のこれらのピクセルの値を考慮して行う評価処
理または重み付は処理では、１６個（４Ｘ４）のピクセ
ルの中心にある４個のピクセルに大きい意義（重み）を
与え、その周辺の１２個のピクセルにいく分小さい意義
（重み）を与える。

これら周辺の１２個のピクセルについては、四隅のピク
セルには、それらの間の側部に位置するピクセルよりも
小さい重みが与えられる。

適切な重み付けと決定とを行い、画像向上のためのフィ
ルタ処理が有効に行われる技術を提供するため、次の３
段階が実行される。

４個の中心ピクセルのそれぞれは、４個の２ｘ２のとク
セルボックスの各個に関連づけられている。この２ｘ２
のピクセルボックスを後述の便宜上、以下、「補助ボッ
クス」と呼ぶことにする。

各個の補助ボックスは、その隅の一つとして前記中心ピ
クセルＰｃを考慮したピクセルを有する。

従って、これら補助ボックス同士は、重なり合っている
。

値決定の第１段階では、各補助ボックスに２進数値を割
り当てる。この割り当てられた２進数値は、該補助ボッ
クス内の４個のピクセルの多数を占める２進数値によっ
て決定される。それ故、補助ボックス内の３個または４
個のピクセルのいずれかが２進数値「１」であれば、補
助ボックスに割り当てられる２進数値は「１」である。

しかしながら、若し２個のピクセル「１」を有し、他の
２個のピクセルが「Ｏ」、を有する場合は、この補助ボ
ックスは割当不能状態であり、２進数値は割り当てられ
ない。

値決定の第２段階では、４個の補助ボックスが関連して
いるピクセルＰｃを考慮したピクセルについて２進数値
を割り当てる。このピクセルＰｃに割り当てられる２進
数値は、前記４個の補助ボックスに付与された２進数値
のうち、多数を占めるものである。割当不能として指定
されている任意の補助ボックスは、ピクセルＰｃについ
て２進数値を割り当てることについては考慮されない。

例えば、万一１つの補助ボックスが２進数値「０」を持
っており、他の全ての３個の補助ボックスが割当不能と
して指定されていれば、これら補助ボックスのセントに
関連しているピクセルｐｃには、帰属した（ｉｍｐｕｔ
ｅｄ）　２進数値「０」が与えられる。

このように、複数の補助ボックスの１セツトが４個の中
心ピクセルＰｃのそれぞれに関連しており、前記゛の値
決定段階により、４個の中心ピクセルＰｃのそれぞれに
２進数値が帰属される。

（１［決定の第３段階では、４個のピクセルユニットに
２進数値が割り当てられる。この第３段階の計算におい
て、４個の中心ピクセルＰｃに割り当てられている２進
数値の多数を占める２進数値が、４ピクセルユニツトに
割り当てられる。もし相殺するような場合には、例えば
２個のピクセルＰｃが一方の値を存し、他の２個のピク
セルｐｃが他方の値を有していれば、４ピクセルユニツ
トに計算された値を割り当てることはできない。ただし
、割当不能とするのではな（，４個のピクセルの一つの
値を任意に割り当てる。任意の割当であるから、いずれ
を割り当ててもよいが、統一をとるために、例えばサブ
セット内の４個のピクセルの下人の値というように、あ
らかじめ決めておく。

このように、中間出力画像あるいは第１の出力画像が入
力画像のピクセル数の４分の１ピクセル数として提供さ
れ、４分の１の圧縮が行われる。

次に行われる特別の処理によって、画像内の不規則性は
滑らかにされ、隆起部と谷部との構成における穴のいく
つかは埋められる。

前記の手順を二度繰り返し、入力画像として第１の出力
画像を再度処理し、ピクセル数を再度４分の１に圧縮し
、これによってピクセル数が人力画像のピクセルの１６
分の１に圧縮された最終画像を得ることができる。この
最終画像は、その不規則性と穴とがフィルタ処理される
ことにより、さらに向上される。

第１図を参照してより具体的に述べると、４個のピクセ
ルＰｃｌ〜Ｐｃ４の１セツトは、斜線で示されており、
１２個の関連するピクセルＰｌ〜Ｐ１２に囲まれている
。１６個のピクセルの１セツト内には１．それぞれが２
ｘ２ピクセルからなる９個の補助ボックスＡ−１が存在
し、これら補助ボックスを、第２図（ａ）に示す。前記
したように、補助ボックスＡ〜■のそれぞれには、もし
全てについて可能であれば、補助ボックスＡ〜■を構成
する４ピクセルの２進数値の多数なものに基づく２進数
値が割り当てられる。

割り当てられた２進数値を有するピクセルＰｃ１−Ｐｃ
４を考慮して４個の補助ボックスＡ−１がピクセルの各
個に関連づけられている。４個のピクセルの多数を占め
る２進数値が、圧縮画像内の１ピクセルに割り当てられ
、これが４個のピクセルＰｃｌ〜Ｐｃ４のを表わすよう
に使用される。

第２図（ａ）および第２図（ｂ）の表から分るように、
隅のピクセルＰ３．Ｐ６．Ｐ９．Ｐ１２は、補助ボック
スＢ、Ｅ、Ｇ、Ｉに関連して一度だけ現われる。これら
四隅の補助ボックスは、ピクセルＰ４．Ｐ５などのピク
セルと共に一度だけ関連づけられており、これらのピク
セルは、補助ボックスＣなどの側方補助ボックスとも関
連づけられる。

各側方補助ボックスは、ピクセルＰｃ１−Ｐｃ４の２個
と関連付けられている。まで上記ピクセルＰ４．Ｐ５は
補助ボックスＢなどの隅の補助ボックスとも関連づけら
れ、隅の補助ボックスは一旦、考慮しているピクセルと
関連状態にあるように現れる。その結果として、ピクセ
ルＰ４　、　Ｐ５などの各側方ピクセルは、ピクセルＰ
３などのコーナーピクセルよりも３倍の重みを持ってい
ると考えることだできる。さらにコントラストを与える
ことにより、中央ピクセルＰｃｌ”Ｐｃ４は、第２図（
ａ）および第２図（ｂ）に図示の表に基づき、９の重み
を持っていると考えられる。このことは、中央ピクセル
の各個が、多（の異なるボックスと関連づけられている
ばかりでなく、考慮の対象であるピクセルの各個と関連
づけられたボックスとして現われる補助ボックスＤとも
関連付けられているからである。

フィルタとしてのこの圧縮手順の値は、２つの段階を通
じて強調されていることが認識されよう。

各段階の圧縮は限られた量のフィルタ効果を与え、歪の
量も限られているので、２つの段階が組み合わされる結
果として、非常に有益かつ有意義なフィルタリングが提
供され、より特定的には線の平滑化と穴を埋めることと
が良く行われ一方、歪や人為的狂いの導入が避けられる
。

第３図、第４図、および第５図のブロック図を参照する
と、ＣＣＤアレイ２０は、２次元画像を構成する一連の
ピクセルである出力を提供する。

一実施例において、ピクセル数は、１０２４　ｘ　１０
２４である。アレイ２０の各出力は、グレースケールで
あり、該グレースケールは数多くの既知の技術の任意の
ものに基づき、２進決定装置２２によって２進数値に変
換される。２進決定装置２２の出力は、画像を表わすピ
クセルの流れである。

これらピクセルは、順次、第４図により詳細に示されて
゛いる４個のシフトレジスタおよび３個のＲＡＭ２４の
］組に加えられ、そこから並列な２進数値の形態の１６
個のピクセル値が出力される。

この１６個の値は、第１図に示す小画像を構成する１６
個のピクセルの２進数値を表す。ＦＲＯＭ２６は、１６
個の入力ビツト構成に対応し、特定の２進数値出力を与
えるようにプログラムされている。この２進数値出力は
、１６ピクセルからなる小画像の４個の中心ピクセルを
表す第１の出力画像内のピクセルの値である。

第３図に示すように、好適実施例において、第１のＦＲ
ＯＭ２６からの出力を他の４個のシフトレジスタおよび
３個のＲＡＭの組２８に順次加えることにより、そこか
ら別の１６個の２進数値を並列に出力させ、これらを第
２のＦＲＯＭ３０に入力することにより、さらに４分の
１の圧縮が得られる。ＦＲＯＭ３０からの２進数値出力
の各々が、第１の出力画像内の４ピクセルからなる１つ
のボックスを表す。これにより、さらに４分の１の圧縮
がなされた第２の出力画像が得られる。

具体的には１０２４　ｘ　１０２４ピクセルの入力画像
に関連づけて述べると、第１の出力画像は５１２　ｘ　
５１２ピクセルであり、第２の出力画像ば２５６　ｘ　
２５６ピクセルである。

第３図に示す装置の動作は、第４図に示すユニット２４
を構成する４個シフトレジスタおよび３個のＲＡＭの回
路を考慮することにより最良に理解される。第４図に示
すように、それぞれ４ビツト容量の４個のシフトレジス
タ２４ａ　、　２４ｂ　、　２４ｃ　。

２４ｄがある。各シフトレジスタは４個の出力を有し、
４個のシフトレジスタの合計１６個の出力は、ＦＲＯＭ
２６への１６個の入力となる。これら４個のシフトレジ
スタと３個のＲＡＭ２４ｅ　、　２４　ｆ　、　２４　
ｇとの回路は、小画像の発生に用いられる。具体的には
、ＲＡＭ２４ｅ　、　２４　ｆ　、　２４　ｇの各々は
、１０２４のピクセル値を保持する容量を有する。この
ため、シフトレジスタ１個とＲＡＭ１個とで１ライン分
のピクセル値を保持する容量がある。これらピクセル値
は、「１」または「０」のいずれかである。シフトレジ
スタの任意のものに保持されているピクセル値は、隣接
するシフトレジスタに保持されるピクセル値から１ライ
ン離れた４個のピクセルの値である。このように、４個
のシフトレジスタ２４２〜２４ｄはともに４Ｘ４ピクセ
ルのブロックについての２進数値を提供し、各シフトレ
ジスタは４個の隣接するピクセル値を保持し、また各シ
フトレジスタはその上流または下流のシフトレジスタか
ら１ラインだけ隔てられている。

図示のシステムには、画像のはじめの数ラインはシフト
レジスタ２４８〜２４ｄから意味のある出力を与えられ
ないという事実を補償する手段が設けられていなごとが
分る。これは、単に、出力画像の最初の数ラインは重要
でないことを意味する。

該画像の下流処理においては、はじめの数ラインが重要
でないことを考慮するだけでよい。または、多くの場合
、下流の解析処理は、境界の影響を受けないような性質
である。同様に、シフトレジスタユニット２８に加えら
れるＦＲＯＭ２６からの初期の出力は重要でないので、
第２出力画像の最初の２〜３ラインは意味がない。

以上により、本発明の技術は、圧縮される人力画像ピク
セルのセットよりも大きいサブフィールドを使用するこ
とが分る。このサブフィールドは、圧縮されようとする
ピクセルのセットを含むものである。このサブフィール
ドは、入力画像ピクセルのセットの値を表わす。一つの
出力ピクセルに割り当てられるピクセル値を決定する基
礎となる。

このサブフィールドについての重要な点は、該サブフィ
ールドを構成する複数のピクセルがこのピクセルセット
の最終的な値への寄与を提供することである。その寄与
の大きさは、サブフィールド内のピクセルの位置と、サ
ブフィールド内の全パターンとの関数である。中心ピク
セルは最も大きい重みを有し、このため最も大きな影響
を与える。

隅のピクセルは、重みが最も小さく、寄与も最も小さい
。一方、側方ピクセルは、中間的な重みを有し、中間的
な寄与となる。

第５図は、第３図の装置の変形かつ好適な実施例を示し
、適切なインクレース処理または選択処理により、ＦＲ
ＯＭは１個のみを使用されている。第１図から分るよう
に、小画像が１列のピクセルだけシフトされる場合、解
析は行われない。これは、圧縮が、隣接する相互に排他
的な２ｘ２ピクセルのサブセットの圧縮であるためであ
る。従って、ピクセルの他の列ごとに入力が行われる場
合にのみ、ＰＲＯ？ｆ３４は適切に応答して有効な出力
を与える。

このため、１６レベルの選択スイッチ３２を使用し、ユ
ニット２４と２８とからの出力を交互にＦＲＯＭ３４に
入力させることができる。この切替は、ＦＲＯＭ３４か
らの交互の出力を与えることになり、これら出力は第１
の出力画像と第２の出力画像とについて適切なものであ
る。適切に時限ゲート３Ｇは、ユニット２４からユニッ
ト２８に導出されるＦＲＯＭ３４の出力を制御し、また
ユニット２８から記憶装置！３Ｂに導出されるＰＲＯｌ
’１３４の出力導出を制御する。記憶装置３８は、２５
６　ｘ　２５６ピクセルの画像出力を保持する。

従って、この技術は特に洗練された箇潔なハード配線を
可能にする。単一の２５にビットＦＲＯＭ３４が使用で
きる。このＦＲＯＭは、図示のように、１６本のアドレ
スラインを持っている。これら１６本のアドレスライン
は、サブフィールドを構成する１６ピクセルに対応し、
該サブフィールドは、解析され、１６ピクセルの中心に
おける４個のピクセルについての値を提供する。ＦＲＯ
Ｍ３４は、６５．５３９のアドレス入力の組み合わせの
それぞれに応じて、与えられる出力を提供するようにプ
ログラムされている。各アドレス入力は、対応するピク
セルについてｌまたはＯの値を表す「高」または「低」
のずれかである。ＦＲＯＭ３４の出力は、該当する４個
のピクセルＰｃに割り当てられた値である。

より特定的には、適切な書込み信号は、ＰＲＯｌ’ｌか
らの出力を終了させる。１６本のアドレスラインは、第
１のサブフィールドを構成する１６個のピクセルから、
第２のサブフィールドを構成する１６個のピクセルにシ
フトされる。これら二つのサブフィールドは、連続する
４個のピクセルＰｃのセットについて、適切なサブフィ
ールドを表わすものであ為。アドレスラインが適切にシ
フトされた後、読出し信号は、出力ラインから、入力画
像内の４個のピクセルセットを表わす圧縮画像内の１ピ
クセルについて１または０のいずれかの２進ピクセル値
を出力させる。ＦＲＯＭ３４からのこの出力値は、ＲＡ
Ｍ記憶装置に記憶される。１６本のアドレスラインは、
第５図に関連づけられて示されるような装置に基づき、
入力画像を通じてシフトされる。

第６図及び第７図は、指紋を光学的に走査し、ＣＯＤア
レイ２０に変調ビーム光を提供する既知の機構を示す。

これは、米国特許第４．３２２．１６３号に開示されて
いるため、詳細説明は省く。従って、必要なことについ
て述べるとレーザ装置６６によって与えられる光ビーム
は、レンズ６Ｂおよび７０によってほぼ平行光にされ、
検査ビーム７１を与える。実質的に透明なプラテン６２
はベースとして提供されており、それに個々の指ＦＩＪ
＜ｔかれる。プラテン７２は、可動キャリジ７４内に設
けられ、検査ビーム７１を横切るように指の移動を可能
にする。その結果として、プラテン７２の裏面に設けら
れた隆起部と谷部とのパターンは、指紋情報によって変
調される反射光ビーム７５を発生させる。焦束レンズ７
６は、感光ダイオードの直線状アレイ７７上に、反射光
ビームにより搬送される画像を集束させる。

符号器要素、７Ｂは、キャリジ７４に固定されており、
キャリジ７４が所定の距離を移動するごとにその移動に
応答して同期信号を発生する。この同期信号は、走査回
路８０を起動してＣＯＤアレイ７７を具備するフォトダ
イオードのそれぞれを順次調べさせる。それ故、走査回
路８０の出力は、各走査線についてのパルス列である。

各パルスは画素又はピクセルを表わしている。

第６図および第７図に示す走査機構は、本発明の圧縮装
置が使用できる指紋走査技術の一例に過ぎないことが理
解されよう。

従って、アレイ２０への入力は、指紋カードを走査して
発生される変調光ビーム、またはプラテンなしに隔てら
れた指を直接走査して発生される変調光ビームでもよい
。実際に、指の直接走査として本発明が最も有効である
後者形式の走査は、谷部をより完全に識別するため、よ
り高い解像度を必要とする。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば画像を提供する際
にピクセル数を減少させ、しかも強調化技術が提供され
る。実質的にピクセル数がより少ない画像が提供される
ことにより、ピクセル数が実質的により少ない画像につ
いて下流処理を行うことができ、その結果として記憶容
量が実質的に少なくてすむことと、さらに重要なことは
、確認処理が実質的に迅速になるという事実がある。

また本発明によれば、実質的にピクセル数が減少された
強調画像が提供される。

さらに、本発明によれば、実質的な又は有意義な情７ｚ
を喪失せずに画像のサイズを圧縮するための技術が提供
される。

本発明によればさらに、十分なフィルタ処理を行った強
調された画像を作り出す画像圧縮技術が提供され、それ
により、細密抽出などの段階を含む下流処理を向上させ
ることができる。本発明の。

通用の一結果として、細密抽出技術が、圧縮されていな
い画像に適用すによりも、本発明の技術に基づき圧縮し
た画像に適用する場合の方が、極めて安定になることが
見い出された。

【図面の簡単な説明】

第１図は、中央に４ピクセルを配置した１６ピクセルか
らなるサブフィールドを示す図、第２図＋、　Ａ　ｉお
よび第２図（！３）は、第１図に示すサブフィールド内
のピクセルが組み合わされて補助ボックスＡ〜！が作ら
れる方法と、これら補助ボックスが組み合わされて各中
央ピクセルＰｃｌ”Ｐｃ４に入力される値、または割り
当てられる値を発生させる方法とを示す図、第３図は、
第１図に示すサブフィールドのそれぞれを処理し、圧縮
画像出力を得るためのハード配線を示すブロック図、 第４図は、第３図に示す多量シフトレジスタ／ＲＡＭ装
置２４の詳細ブロック図であり、ＦＲＯＭ２６ヘの１６
人力がどのように発生されるかの詳細を示す図、 第５図は、第３図と同様のブロック図、第６図および第
７図は、２次元フィールドのピクセルとして入力画像を
得るために使用可能な光学電子走査技術の一例を示す図
である。 （符号の説明） ２０・・・ＣＣＤアレイ、　２２・・・２進決定装置、
２４・・・４シフトレジスタ・３ＲＡＭ。 ２６・・・ＰＲＯＭ％　２８・・・シフトレジスタ・３
　ＲＡＭ、３０・・・ＰＲＯＭ、　３８・・・記憶装置
。 以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２進ピクセルのフィールドにより表わされる指紋画
   像を自動的に圧縮する方法であって、該圧縮方法が、 指の表面または連続的な指紋を光学的に画像処理し該指
   紋の入力画像を提供する段階であって、該入力画像は各
   個が第１の値および第２の値を有する複数の２進値ピク
   セルのフィールドであるもの、 前記入力画像内の相互に排他的な２ピクセルｘ２ピクセ
   ルのボックスを１つのユニットセットとして指定する段
   階、 前記複数のユニットセットの各個について、該各ユニッ
   トセットを中心とする１つのサブフィールドを関連づけ
   、該関連づけられたサブフィールドとして設定された複
   数のユニットより大きいサブフィールドを関連付ける段
   階、 １つの２進数値を前記関連づけられたサブフィールド内
   の第１の値のピクセルおよび第２の値のピクセルとの相
   対的な頻度と相対的な位置との関数として、前記ユニッ
   トセットに帰属する段階、前記ユニットセットに帰属さ
   れた前記２進数値を、出力画像内の単一の対応するピク
   セルの値として割り当てる段階、を具備する２進ピクセ
   ルフィールドの指紋画像の自動圧縮方法。 ２、前記サブフィールドは、４ピクセルｘ４ピクセルの
   ボックスであって、該サブフィールドにおける中心ピク
   セルとして前記ユニットセットの関連サブグループを包
   含する、１６個のピクセルを含む、特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。 ３、前記関連づけられたサブフィールドの中心のピクセ
   ルの値が、前記サブフィールドの周辺ピクセルよりも大
   きな重みが割り当てられる、特許請求の範囲第２項に記
   載の方法。 ４、前記サブフィールドの隅のピクセルの値が前記周辺
   ピクセルの他のピクセルの値の重みよりも小さい重みが
   割り当てられる、特許請求の範囲第３項に記載の方法。 ５、前記割当段階は少なくとも、 前記サブフィールド内の隣接するピクセルの２進数値の
   関数として、前記ユニットセットの４個のピクセルの各
   個に２進数値を割り当てる段階と、前記ユニットセット
   の前記４個のピクセルの各個に割り当てられる前記２進
   数値の関数として、前記４個のピクセルからなるユニッ
   トセットに一つの値を割り当てる段階とを有する、特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ６、前記割当段階は、さらに圧縮した出力画像を提供す
   るため、二次入力画像として前記出力画像を処理する段
   階、およびこの二次入力画像について前記割当段階に包
   含される前記２進数値を割り当てる段階および一つの値
   を割り当てる段階の処理をすべて繰り返す段階をさらに
   具備する、特許請求の範囲第５項に記載の方法。 ７、前記割当段階は少なくとも、 前記サブフィールド内の隣接するピクセルの２進数値の
   関数として、前記ユニットセルの４個のピクセルの各個
   に２進数値を割り当てる段階と、前記ユニットセットの
   前記４個のピクセルの各個に割り当てられる前記２進数
   値の関数として、前記４個のピクセルからなる単位ユニ
   ットセットに一つの値を割り当てる段階とを有する、特
   許請求の範囲第４項に記載の方法。 ８、前記割当段階は、さらに圧縮した出力画像を提供す
   るため、二次入力画像として前記出力画像を処理する段
   階、およびこの二次入力画像について前記割当段階に包
   含される前記２進数値を割り当てる段階および一つの値
   を割り当てる段階の処理をすべて繰り返す段階をさらに
   具備する、特許請求の範囲第７項に記載の方法。 ９、前記圧縮方法が、さらに圧縮した出力画像を提供す
   るため、 二次入力画像として前記出力画像を処理する段階、およ
   び、前記二次入力画像について、前記入力画像を提供す
   る段階、前記排他的なピクセルのボックスをユニットセ
   ットとして指定する段階、前記サブフィールドを関連付
   け段階、前記２進数値をユニットセットに帰属する段階
   および前記２進数値をピクセルの値として割り当てる段
   階の処理を全て繰り返す段階、 をさらに具備する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 １０、前記圧縮方法が、さらに圧縮した出力画像を提供
   するため、 二次入力画像として前記出力画像を処理する段階、およ
   び、前記二次入力画像について、前記サブフィールドが
   ４ピクセルｘ４ピクセルのボックスであって該サブフィ
   ールドにおける中心ピクセルとして前記ユニットセット
   の関連サブグループを包含するようになっている場合に
   おいて、前記入力画像を提供する段階、前記排他的なピ
   クセルのボックスをユニットセットとして指定する段階
   、前記サブフィールドを関連付ける段階、前記２進数値
   をユニットセットに帰属する段階および前記２進数値を
   ピクセルの値きして割り当てる段階の処理を全て繰り返
   す段階、 をさらに具備する、特許請求の範囲第２項に記載の方法
   。 １１、２進数値ピクセルのフィールドで表わされる画像
   をピクセル数を低減した出力画像に自動的に圧縮する方
   法であって、該圧縮方法が、 所定の目的物を走査し、ピクセルフィールドからなる入
   力画像を提供する段階と、 相互に排他的な２ピクセルｘ２ピクセルのボックスを、
   前記入力画像内における４ピクセルからなる１つのユニ
   ットセットとしておよび前記出力画像内における単一の
   ピクセルとして指定する段階と、 前記複数の４ピクセルからなるユニットセットの各個と
   ４ピクセルｘ４ピクセルのサブフィールドを関連づける
   段階であって、前記ユニットセットが前記サブフィール
   ドの１６個のピクセルの中心に位置づけられているよう
   にされたもの、前記サブフィールド内の前記ユニットセ
   ットのピクセルを含む前記サブフィールドのピクセルか
   ら重み付けられた寄与によって決定される１個の２進数
   値を前記ユニットセットに帰属する段階と、前記ユニッ
   トセットを表わす１個の出力ピクセルに前記入力された
   ２進数値を割り当て、これにより出力画像の１個のピク
   セルを提供する段階とを具備するなる２進ピクセルフィ
   ールドで表わされる画像をピクセル数を低減した出力画
   像に自動的に圧縮する方法。 １２、前記入力する段階は、 前記複数のユニットセットの任意の１つの中の４個のピ
   クセルの各個について、４組の副次的なユニットセット
   を関連付ける段階であって、前記４組の副次的なユニッ
   トセットの各個が２ピクセルｘ２ピクセルのボックスで
   あり、相互に重なり合い、前記副次的なユニットセット
   が関連づけられている前記ユニットセットから前記ピク
   セルの特定の１個を共有しているもの、 前記副次的ユニットセットの各個に、該副次的ユニット
   セットを構成するピクセルの多数の２進数値に等しい２
   進数値を割り当て、多数の２進数値が存在しない場合は
   ２進数値の割り当てを行わないようにした段階と、 前記ユニットセットの各ピクセルに、前記関連する４個
   の副次的なユニットセットに割り当てられた複数の２進
   数値に等しい２進数値を割り当て、そのような複数の２
   進数値が存在しない場合は２進数値の割当を行わないよ
   うにした段階と、前記入力画像のユニットセットに、該
   入力ユニットセットを構成する前記ピクセルに割り当て
   られた複数の２進数値に等しい２進数値を割り当て、そ
   のような複数の２進数値が存在しない場合は、前記入力
   画像ユニットセットに前記入力画像のユニットセットを
   構成する前記ピクセルの予め定めた１個の２進数値を割
   り当てる段階とからなる、特許請求の範囲第１１項に記
   載の方法。 １３、２進数値ピクセルのフィールドにより表わされる
   指紋画像を自動的に圧縮する装置であって、該圧縮装置
   が、 指の表面または連続的な指紋を光学的に画像処理し、前
   記指紋の入力画像を提供する手段であって、前記入力画
   像が２進数値ピクセルのフィールドであり、該ピクセル
   の各個が第１の値および第２の値を有しているもの、 前記入力画像内の相互に排他的な２ピクセルｘ２ピクセ
   ルのボックスをユニットセットとして指定する手段と、 前記ユニットセットの各個について１つの関連づけられ
   たサブフィールドとして設定されたユニットよりも大き
   なフィールドをサブフィールドとして関連付ける手段で
   あって、前記ユニットセットが関連づけられたサブフィ
   ールド内の中心に位置づけられているもの、 前記関連づけられたサブフィールド内の第１の値のピク
   セルおよび第２の値のピクセルとの相対的な頻度および
   相対的な位置とに応答する記憶手段であって、前記サブ
   フィールドに関連づけられたユニットセットを表わす出
   力画像中の単一のピクセルの値として２進数値を割り当
   てるもの、を具備する、２進数ピクセルフィールドの指
   紋画像を自動的に圧縮する装置。 １４、前記サブフィールドは、４ピクセルｘ４ピクセル
   のボックスであって１６個のピクセルを含み、該サブフ
   ィールドの中心ピクセルとして前記ユニットセットの関
   連する４個のピクセルを含む、特許請求の範囲第１３項
   に記載の装置。