JPS63211081A

JPS63211081A - 指紋照合における補正照合と二次再照合の方法

Info

Publication number: JPS63211081A
Application number: JP62042702A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Irie; 入江　弘巳; Ichio Nakahata; 中畑　市雄; Yasuyuki Asaba; 浅羽　泰之; Michiro Sasaki; 佐々木　道郎
Original assignee: SHINSAIBI DENKI KK
Current assignee: SHINSAIBI DENKI KK
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1987-02-27
Publication date: 1988-09-01
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: JP2549107B2

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）この発明はフィンガー・キー（指紋照合による鍵）に用
いられる指紋照合方法に関するもので、＊ｒ＊閉用やＩ
Ｃカード、キャッシュカード等に代わって本人識別に適
するものである。

（発明の概要）この発明は２つの指紋画像を照合してその同一性を識別
する方法において、まず指紋画像を撮像する時の指の押
し具合によって生じる画像歪を修正して照合する補正照
合と、次に別の位置で切り出した照合用画像による照合
率を対比して自他の指紋を分離判別する二次再照合方法
の２つの手法に間し、本人指紋の識別度向上を図るもの
である。

指紋照合は、その指紋の代表的紋様部分を切り出した照
合用画像を用い、２ｍ化画像の全面照合を行なう。効率
的に照合点を自動追尾する手法を用いて両画像の照合一
致点が探索されるが、一致点に到達しても画像歪が大き
いと同一指紋の場合でも、その照合率が合格点（本人と
判定できる実用基準［）に達しないことがある。この場
合両画像を４つの小サイズに分割して各小画像毎に照合
一致点を探索し、各小画像毎の最高照合率を加算し４で
割った平均値を補正照合率として両画像の同一性を判定
する。さらに、この補正照合率が実用基準値に達しない
場合は、撮像用画像の残りの部分から新たに別の照合用
画像を切り出して再照合を行ない、この照合率が補正照
合率に比べて大きく低下する他人指紋を排除した新しい
実用基準値によって両画像の同一性を新ためて再判定す
る。

（従来の技術）暗証番号や印鑑に代わる本人識別の手段として指紋を用
いることが考えられている。

指紋照合の情報を一致点探索を含めて全面照合するのは
膨大な処理量となってしまうので小型ＣＰＵで実用的最
短時閉で実現するのは従来困難と考えられていた。従っ
て、通常は指紋の特長点のみを抽出し特長点間のパター
ン比較で両画像の照合を行なっている。

この点、指紋の代表的部分を近似中心点法によって切り
出し、この照合用切出し画像の近似中心点を出発点とし
て方向を予測しながら照合一致点を探索する手法を用い
ることにより、信頼性の高い全面照合を用いて実用的短
時間でしかも小型ＣＰＵで実現できることを既に出願人
が先の出願で提案した。

しかし、指紋画像を撮像する場合どうしても指の押し具
合等によって画像歪が生じるので同一画像を再現するの
が難しい。従ってたとえ本人指紋であっても本人と判定
できるほど高い照合率が得られない場合がある。一方、
他人指紋でも部分的な類似指紋によって、比較的高い照
合率を示すことがあり、どうしても自他の指紋判別がで
きない境界領域が多少残ってしまう欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点）この発明は全面照合を用いた指紋照合方法において、本
人指紋の照合率改善に効果の大きい画像歪の修正と、自
他の指紋判別に有効な二次再照合による対比によって、
より正確な照合を目指すものである。すなわち、画像歪
を修正する補正照合方法を用いることにより、従来、境
界領域にあフた指紋の内、特に本人指紋分を上方修正し
、判定を可能にすると同時に、別位置で切り出す二次照
合用画像による再照合の対比によって、特に他人指紋を
下方修正し、自他の指紋判別が不可能であった境界領域
の大部分を解消することでシステムの識別率を改善し、
信頼性と実用化の向上をめざすものである。

（実施例）この発明に用いられる指紋は約１３ＭＸ１０１１１１１
１の大きさで撮像され、２５６Ｘ　１９２ビツト（０，
０５＋ｗ／ビット）で２値化されメモリーに記憶される
。

この中で、照合用に用いられる照合画像のサイズは９６
Ｘ９Ｂビツト（約５−）であり、玉記指紋の代表的部分
（例えば、渦状紋の中心近傍）から抽出される。この大
きさは指紋の代表的紋様部分を表わすのに十分なサイズ
であって、しかも類似の他人指紋を分類判別するにも十
分なサイズであることは、この発明に関して後述する実
験の結果から確認されている。

この発明は２つの指紋画像の同一性を識別する方法とし
て、登録されたマスター画像と新たに人力したサンプル
画像を全面照合している。すなわち、２値化した両画像
の０と１の数列をそのまま除算して照合率を求めている
。

そのため撮像位置（アドレス）が任意にずれている両画
像の照合一致点をどうしても探索する必要がある。この
発明は、この照合−数点探索のための出発点として、先
に出願した瞭合用画像を切り出すための近似中心点を用
いている。

すなわち、撮像された指紋画像についてＸＹ軸別に隆線
本数／単位を読取り、その変化分を解析して両軸別に密
度分布が一定値を越える範囲の平均アドレスを求め、こ
れを近似中心点と定義したものである。また実際に２つ
の指紋画像を照合する際、この近似中心点を出発点とし
て照合作業を開始し、その周辺に少しずつ照合基準点を
移動して探索範囲を拡げながら最終的に照合一致点に到
達するという、先に出願した照合点自動追尾方法によっ
てその間の照合試行回数（時間）を大幅に短縮している
。この探索中に８０％以上の照合率を示す点が存在すれ
ば本人であると判定されて照合処理は終了する。

なお、照合−数点探索の方法は他の方法（例えば、端か
ら探索する方法）を用いてもよい。

２つの画像を多数例照合した実用化テストによって、照
合率の分布は第１図に実線で示す分布の如くなることが
確かめられている。すなわち、本人指紋の場合、照合率
７０〜９６％の発生回数が全回数の９５％を占める。一
方、他人指紋の場合では照合率が７０％を越−える発生
回数は全回数のわずか００１％未満である。この結果か
ら、照合率８０％を実用基準値（照合率８０％以上を本
人と判定する基準）と定めているが、この実用基準値で
は他人指紋を誤認することなく、十分本人であるとの判
定がなされる。しかしながら、その識別率は全回数の７
５％にとどまっている。

すなわち、今までの照合結果（−次照合）では４回に１
回の割合で８０％以上の照合率を示す照合一致点が存在
しない場合がある。この場合は、本人である確率が第１
図からみて高いが、指紋を撮像する時の指の押し具合等
によって生じる画像歪等が原因となって画像が整合しな
い場合である。

さらに問題なのは、第１図において自他の照合率分布が
重なる範囲、すなわち、本人指紋の場合の照合率７０数
％以下と、他人指紋の場合の照合率６０％以上は、今ま
での一次照合では自他の判別が全くできない境界領域（
判別不可域と定義する）となることである。

この発明では、−次照合の最高照合率が６０％以上で８
０％の実用基準値以下の場合、まず補正照合を行ない、
さらに、この補正照合率が８０％の実用基準値に達しな
い場合、引き続いて二次の再照合を行なっている。

第２図に、この補正照合の実施例を示す。−次照合にお
ける最高照合率点での照合用画像（９６Ｘ９６ビツト）
を４つの小雨（１（４８Ｘ４Ｂビツト）に分割し、各面
の副照合率ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ。

ＰＤを求める。次いで各小画像を周囲数ビット内の範囲
で照合基準点を移動し、その内で最高の副照合率ＰＡ’
　、ＰＢ’　、ＰＣ’　、ＰＤ’を示す点を見つけ出し
、これらの値から平均値（補正照合率と定義する）Ｐ’
　＝　（ＰＡ’　＋ＰＢ’　＋ＰＣ’＋ＰＤ’　）／４
を算出する。

まず、−次照合率Ｐと補正照合率Ｐ′を比較すると、本
人の場合、大多数の指紋は約１０％強Ｐ′が高くなり、
一方、他人指紋では、たかだか２〜３％程度しか高くな
らない。第１図に点線で画いた照合率分布は全例題を用
いた補正照合の結果を示している。すなわち、本人の場
合Ｐ’　＝８０％以上の補正照合率となる発生回数が全
回数の８４％を越えることが確認された。これは本人指
紋であるにもかかわらず一次照合のＰが判別不可域にあ
ったものを含めて補正照合によって上方修正され、本人
識別率を１０％近く改善したことに相当する。

なお、他人指紋による補正照合結果からは最高のＰ’　
＝７２％が１例あるにとどまった。

次に、各面の副照合率ＰＡ・・・ＰＤと最高側照合率Ｐ
Ａ’−・・ＰＤ’を対比すると、本人指紋の場合ＰＡ・
・・ＰＤの低かった面はど改善が大きく、結果的にＰＡ
’　＋ＰＢ’中ＰＣ’　＋ＰＤ’とほぼ同一レベルに近
付く。一方、他人指紋では各面の最高側照合率にバラツ
キが大きく一部の面がよくなるだけで他の面は殆ど改善
されないことが確かめられた。これは他人指紋の場合、
照合用画像全面での画像歪（指紋面の伸び）に対する補
正効果が少なく、むしろ、一部の面（副照合サイズ程度
の大きざ）のみが特にマスター画像に類似していたこと
を裏付けている。この副照合率の解析から補正照合によ
る改善後も、なお判別不可域にあったものの内、自他の
指紋をより明確に分離判別する方法は容易に見出せた。

すなわち、この方法を二次再照合と定義し、前述の如く
補正照合によって求めたＰ′が、なお８０％０％未満合
、第３図の如く一次照合域に隣接する部分から二次照合
域を選び新たに画像を抽出し再照合を行なっている。な
お例題は二次再照合のための画像（９６Ｘ９６ビツト）
を−次照合域の中心（最高照合率点）よりＹ軸は９６ビ
ツト、Ｙ軸は４８ビツト離れた点を中心に切り出した場
合の位置間係を示している。

二次再照合のプロセスは前述の補正照合と同じ手法によ
って４つの小画像毎の最高側照合率を平均して二次照合
率Ｐ“を算出する。

当然ながら本人指紋の場合照合サイズや照合用画像の切
出し位置に関係なく照合一致点では一定の照合率が得ら
れる。しかしながら、他人指紋の場合ある部分で類似し
ていても例えばその部分から離れるに従って全く異なる
紋様となり、二次再照合によって大部分の他人指紋は、
その二次照合率Ｐ“が補正照合率Ｐ′に比べて大きく低
下するはずである。第１図と同一例題について、補正照
合率Ｐ′が６０％以上のものを二次再照合した結果は他
人指紋の場合全例題ともＰ“が５〜ｌＯ％低下し、例題
のうち最高の二次照合率は６３％にとどまった。一方、
本人指紋の場合はＰ＃÷Ｐ′と殆ど同一レベルの二次照
合率が得られ、特に補正照合率Ｐ′が７０％以上の例題
では９０％以上が同一レベルとなることが確認された。

これは補正照合を実施した後で、なお判別不可域であっ
た自他の指紋の大部分を分離判別できることとなる。

この結果、二次照合率Ｐ“＝７２％を二次実用基準値（
二次照合率７２％以上を本人と判定する新しい基準）と
することが可能となり、この二次実用基準値を適用する
と最終の本人識別率は約９７％と大幅に向上した。この
発明による２つの照合方法の判定および識別率を要約す
ると、−次照合の結果最終の最高照合率が６０％以上で
８０％以下の場合・まず補正照合を行ない補正照合率８
０％以−Ｅの場合本人であるとの判定をする。次いで残
りのものを二次再照合にかけ、二次照合率７２％以上の
場合本人であると判定する。逆に、補正照合率が７０％
前後あったにもかかわらず二次照合率が６０％以下に低
下した場合は他人であると判定してほぼ間違いない。一
方、本人指紋の識別率は一次照合で全体の７５％が本人
と判定されていたが、補正照合で８４％に改善され、二
次再照合で約９７％までが識別可能となった。結局、判
別不明のものは残り３％未満となる。この判別不明のケ
ースは画像歪などとは別の要因が想定されるが、一応、
被験者に二次照合率６０％以下（他人と判定した指紋）
を除いて再度押捺し指紋撮像をやり直す方法をとってい
る。

（発明の効果）この発明の指紋照合における補正照合方法と二次再照合
方法の効果は以下の通りである。

（１）指紋照合を本人識別に用いる場合、指紋撮像の再
現性にはどうしても限界がある。指の押し具合等によっ
て画像歪が生じるため、マスター画像とサンプル画像の
照合一致点といっても画像歪からくる画像の狂いはどう
しても残っている。

そのため照合率が低下してしまうことは全面照合におけ
る避は難い宿命であった。すなわち、照合用画像の部分
面での微小な位置ずれを補正する方法が従来なかったの
で、全面照合方法の信頼性そのものをも低下させていた
。

この発明はこの画像歪を小部分に分解して照合一致点を
各小部分で合わせるという巧妙な補正方法で解決したも
のである。

この結果、全面照合による指紋照合において判別不可域
のうち本人指紋であったもののかなりの部分を解消する
ことに成功した。

（２）本来、部分面の類似した他人指紋で一次照合率が
比較的高いものは本人指紋との判別が不可能であった。

この発明は、撮像用画像のうち一次照合域に隣接する部
分から抽出した二次の照合用画像を用いて再照合をする
ことにより本人は全ての指紋面で同一紋様、他人では異
種紋様という基本的特性を利用した再チエツク法を確立
したものである。この二次再照合を用いることにより判
別不可域のうち他人指紋であったものの大部分が排除さ
れたため、二次実用基準値の適用を可能とし、結果的に
本人識別率の大幅向玉に成功した。

さらに、この二次再照合に関する解析は照合用画像が９
６Ｘ９６ビツトの切出し画像で実用化が十分可能である
ことを裏付けたといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は照合率分布、第２図は補正照合の実施例、第３
図は一次照合と二次再照合の照合域の位置聞達を示す例
題。ＰＡ−ＰＤ・・・副照合率、ＰＡ’〜ＰＤ’・・・最高
側照合率、Ｐ・・・−次照合率、Ｐ′・・・補正照合率
、Ｐ“・・・二次照合率。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マスター指紋画像とサンプル指紋画像を照合一致
点において照合してその同一性を識別する方法において
、画像を少なくとも４つの小画像に分割し各画像につい
て、別々に照合一致点探索を行ない、小画像毎の最高照
合率の平均値（補正照合率）から両画像の一致、不一致
の判定をすることを特長とする指紋照合方法。
（２）補正照合率がなお合格点に達しない場合、この照
合用画像に隣接する二次照合用画像を別に切り出し二次
再照合を行なうことによって、両画像の一致、不一致を
判定することを特長とする特許請求の範囲第１項記載の
指紋照合方法。