JPWO2013027572A1 - 隆線方向抽出装置、隆線方向抽出方法、隆線方向抽出プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
上記関連技術においては、隆線方向は局所的に抽出されている。ここでいう「局所的」とは、注目画素の近傍の画素群濃度のみを用いて隆線方向を決定しているということであり、指紋全体の隆線方向との整合性は考慮されていない。
これに対する関連技術として、誤って抽出された隆線方向を修正するために、隆線方向パタンの平滑化を行う手法が知られている(特許文献3)。
この特許文献6では、方向確信度を再評価する処理を繰り返すこと(方向伝播処理)により、方向変動領域においても矛盾の少ない隆線方向の抽出を行っている。
例えば、図4の指紋画像に対して、特許文献4や特許文献5に開示された手法により、抽出した隆線方向データを元の指紋画像に重ねた場合、図16に示すように、楕円状の破線内領域内における隆線方向は誤って抽出されてしまう。この波線領域は、指紋画像における方向変動領域である中心(core)状部を含む領域である。
これは、顕著な皺やかすれのノイズがある画像では、そのノイズ方向の確信度が隆線方向の確信度に比べて非常に高いため、確信度補正だけでは、正しい隆線方向を決定する(特定する)ことができないためである。
図17では、楕円状の破線領域内で抽出された隆線方向は誤って抽出(誤抽出)された隆線方向が含まれていることが示されている。この波線領域内では、皺のノイズが顕著であるため、正しく隆線方向を正しく抽出されたことを示す確信度が非常に低く、このため、確信度補正では有効に矯正することができないという不都合がある。
本発明は、上記関連技術の有する不都合を改善し、指紋画像における隆線方向を隆線形状に関わらず正確に抽出し得る隆線方向抽出装置、隆線方向抽出方法、および隆線方向抽出プログラムを提供することを、その目的とする。
そして、前記隆線方向抽出部は、前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、共に当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出する隆線方向決定手段と、前記方向確信度が一定値以上である前記領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定する高確信度領域設定手段と、前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成する低確信度領域濃度値変換手段と、前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成する合成画像生成手段とを有する。
又、隆線方向決定手段が、前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出する副方向決定機能を有する。
前記隆線方向抽出部は、更に、前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する高確信度領域拡張手段とを備えたことを特徴としている。
これらの各動作機能を前記隆線方向抽出手段が予め備えているコンピュータにより実現させるようにしたことを特徴としている。
次に、本発明の実施形態について、その基本的構成内容を説明する。
尚、画像入力手段部11は、指紋画像を予めディジタル化した指紋画像ファイルを方向抽出手段部12に入力する設定であってもよい。
データ記憶手段22は、例えば、RAM(Random Access Memory)により構成され、隆線方向抽出部12を構成する各手段による処理作業領域として使用されるものとする。また、このデータ記憶手段22は、指紋画像入力部11および隆線抽出手段部13と隆線方向抽出部12との相互間で授受が行われるデータ(指紋画像など)を格納するためにも利用される。
ftp://sequoyah.nist.gov/pub/nist_internal_reports/sp500‐245‐a16.pdf
ここで、隆線方向決定手段23は、指紋画像上に設定した一定領域内に含まれた異なる隆線方向における相互の関係に基づき、抽出された各方向の正確性を示す方向確信度を決定する。する機能を備えている。
換言すると、この隆線方向決定手段23は、前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、共に当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出する隆線方向決定する機能を備えている。
ここで、隆線方向とは、指紋画像内における隆線(曲線や直線)の「方向」、つまり、画像内における、「向きを持った隆線の傾き」を示すものとする。
尚、方向成分を抽出できない画素については、画素の方向は表示されないものとする。
また、この高確信度初期領域方向決定手段24は、抽出された画素が連接している領域(連接画素領域)を決定する高確信度領域決定機能を有する。以下、このような連接画素領域を高確信度領域という。
即ち、この高確信度初期領域方向決定手段24は、方向確信度が一定値以上である前記対象領域を抽出し当該領域が連接している領域(連接画素領域)を高確信度領域として設定する高確信度領域設定機能を備えている。
図9(A)に、上記決定された低確信度領域、およびこの低確信度領域における隆線方向を示す。
また、上記低確信度領域方向決定手段25は、平滑化処理が行われた時点で、抽出された隆線方向の分散を示す方向分散値を導出する機能を備えている。
尚、図9(A)には方向定義されている領域が除去されている部分が含まれている。ここでは、後述する方向抽出の精度を高めるため、低確信度領域方向決定手段25は、方向平滑化を行うものとする。
即ち、この方向利用画像強調手段26は、前述した低確信度領域内(前記指紋画像内における高確信領域以外の領域)の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成する低確信度領域濃度値変換機能を備えている。
ここで、図10(A)および(B)を比べた場合、図10(B)における皺の方向に沿った成分がより除去されていることがわかる。
ここで、図11(A)と図11(B)を比べた場合、低確信度領域においては、皺の方向に沿った成分(濃度)が除去されていることがわかる。
指紋画像における方向抽出には、ある程度広い領域の画像を解析する必要があるので、図10(A)に示すように、合成前の画像を用いて副方向を抽出した場合、高確信度領域に近接する領域における副方向の抽出に失敗する(つまり、誤抽出が発生する)場合がある。
ここで、この隆線方向決定手段23は、主方向の抽出処理時と同様にして、副方向抽出用画像に基づいて方向(副方向)、および、その方向確信度を導出するものとする。
即ち、前述した隆線方向決定手段23は、前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共に当該副方向の正確性を示す副方向確信度を導出する副方向決定機能をを備えている。
すなわち、主方向がノイズ方向を代表している場合、伝播が成功するとは限らないが、この場合に副方向に対しても伝播可能性を評価することで、正しく隆線方向を抽出することが可能となる。
換言すると、上記伝播領域方向決定手段28は、前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する高確信度領域拡張機能を備えている。
尚、上記拡張処理は、例えば、特開2007−65900号公報に開示された技術を利用して行う設定であってもよい。
最初に、上記実施形態の動作、特に本実施形態の要部である隆線方向抽出部12の基本的な動作を説明する。
この隆線方向抽出部12の各構成部は、以下に示すように順次動作する。
まず、隆線方向決定手段23が、画像内の隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより、隆線方向を主方向とこの主方向の正確性を示す方向確信度を算出する(隆線方向決定工程)。
次いで、高確信度領域方向決定手段24が、方向確信度が一定値以上である前記領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定し(高確信度領域設定工程)、低確信度領域方向決定手段25が、指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成する(低確信度領域濃度値変換工程)。
また、本プログラムは、非一時的な記憶媒体、例えば、DVD、CD、フラッシュメモリなどに記録されてもよい。その場合、本プログラムは、記録媒体からコンピュータによって読み出され、実行される。
ここで、隆線方向は、例えば、図5に示すように、16方向に量子化されてコード化される。ここでは、水平方向(0)を基準に反時計回りにπ/16ラジアンずつ加算された16(1〜16)段階の方向で隆線方向を示すようにしている。
尚、高確信度初期領域方向決定手段24が1回目の高確信度領域決定処理により決定された領域を高確信度初期領域という。
ここで、上記決定された低確信度領域、およびこの低確信度領域における隆線方向を図9(A)に示す。
以下、平滑化処理を行った主方向を採用し、以降の処理を実施するものとする。
ここで、図10(A)および(B)を比べた場合、図10(B)における皺の方向に沿った成分がより除去されていることがわかる。
ここで、この合成画像は副方向抽出用画像と定義するものとする。
ここで、図11(A)および(B)を比べた場合、低確信度領域においては、皺の方向に沿った成分(濃度)が除去されていることがわかる。
指紋画像における方向抽出には、ある程度広い領域の画像を解析する必要があるので、図10(A)に示すように、合成前の画像を用いて副方向を抽出した場合、高確信度領域に近接する領域における副方向の抽出に失敗する(つまり、誤抽出が発生する)場合がある。
尚、この抽出処理についても、上述と同様に、例えば、特開昭52−97298号公報に開示された、予め指定された各方向の濃度差分を評価して決定する方式を用いて行う設定であってもよい。
また、図12(A)に示された副方向の方向確信度を図12(B)に示す。
尚、上記拡張処理は、特開2007−65900号公報に開示された技術を利用して行う設定であってもよい。
この図14(B)では、隆線方向が正しく抽出されている領域に基づいて、図14(A)における伝搬領域のノイズ方向が除去され、隆線方向が正しく補正されていることが示されている。
隆線抽出部13は、抽出された隆線方向に基づき、指紋画像における隆線を強調する処理を行う。
ここで、図15と図4を比べると、図15においては、隆線が正しく強調され、且つ顕著な皺のノイズ成分が抑制(緩和)されており、隆線の形状および方向がより明確に示されている。
尚、上記実施形態の一部または全部は、新規な技術として以下のようにまとめられるが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。
指紋画像内の隆線の形状を解析し前記隆線の傾き方向を示す隆線方向の抽出を行う隆線方向抽出部を備えた隆線方向抽出装置において、
前記隆線方向抽出装置部は、
前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出する隆線方向決定手段と、前記方向確信度が一定値以上である前記対象領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定する高確信度領域設定手段と、前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成する低確信度領域濃度値変換手段と、前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成する合成画像生成手段とを備え、
前記隆線方向決定手段が、前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出する副方向決定機能を有し、
前記隆線方向抽出装置部が、
更に、前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する高確信度領域拡張手段を備えたことを特徴とする隆線方向抽出装置。
付記1に記載の隆線方向抽出装置において、
前記高確信度領域拡張手段は、
前記主方向と前記副方向とに基づき算出される方向確信度に基づき前記低確信度領域における方向確信度を補正すると共に、この補正された方向確信度に基づき前記低確信度領域内で予め決定された隆線方向を補正する方向補正機能を備えたことを特徴とする隆線方向抽出装置。
付記1に記載の隆線方向抽出装置において、
前記低確信度領域濃度値変換手段は、前記低確信度領域内における主方向の分散が一定値より大きい領域を除去し、前記低確信度領域内におけるそれ以外の領域では前記主方向を平滑化する領域方向平滑化機能を備えたことを特徴とする隆線方向抽出装置。
指紋画像内の隆線の形状の解析を行う隆線方向抽出部を備えた隆線方向抽出装置にあって、前記隆線の傾き方向である隆線方向の抽出を行う隆線方向抽出方法において、
前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出し、
前記方向確信度が一定値以上である前記対象領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定し、
前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成し、
前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成し、
前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出し、
前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する構成とし、
前記各動作工程を前記隆線方向抽出部によりが実行することを特徴とした隆線方向抽出方法。
指紋画像内の隆線の形状の解析を行う隆線方向抽出部を備えた隆線方向抽出装置にあって、
前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出する隆線方向決定機能と、
前記方向確信度が一定値以上である前記領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定する高確信度領域設定機能と、
前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成する低確信度領域濃度値変換機能と、
前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成する合成画像生成機能と、
前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出する副方向決定機能と、
および前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する高確信度領域拡張機能と、
を設け、これらの各動作機能を、前記隆線方向抽出部が備えているコンピュータにより実行する実現させるようにしたことを特徴とする隆線方向抽出プログラム。
11 画像入力手段入力部
12 隆線方向抽出部
13 隆線抽出部
14 特徴点抽出部
15 特徴点出力部
21 データ処理制御手段
22 データ記憶手段
23 隆線方向決定手段
24 高確信度初期領域方向決定手段(高確信度領域設定機能、高確信度領域設定手段)
25 低確信度領域方向決定手段
26 方向利用画像強調手段(低確信度領域濃度値変換機能、低確信度領域濃度値変換手段)
27 副方向抽出用画像合成手段(合成画像生成機能、合成画像生成手段)
28 伝搬領域方向決定手段(高確信度領域拡張機能、高確信度領域拡張手段)
Claims (5)
- 指紋画像内の隆線の形状を解析し前記隆線の傾き方向を示す隆線方向の抽出を行う隆線方向抽出部を備えた隆線方向抽出装置において、
前記隆線方向抽出装置部は、
前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出する隆線方向決定手段と、前記方向確信度が一定値以上である前記対象領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定する高確信度領域設定手段と、前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成する低確信度領域濃度値変換手段と、前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成する合成画像生成手段とを備え、
前記隆線方向決定手段が、前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出する副方向決定機能を有し、
前記隆線方向抽出装置部が、
更に、前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する高確信度領域拡張手段を備えたことを特徴とする隆線方向抽出装置。 - 請求項1に記載の隆線方向抽出装置において、
前記高確信度領域拡張手段は、
前記主方向と前記副方向とに基づき算出される方向確信度に基づき前記低確信度領域における方向確信度を補正すると共に、この補正された方向確信度に基づき前記低確信度領域内で予め決定された隆線方向を補正する方向補正機能を備えたことを特徴とする隆線方向抽出装置。 - 請求項1に記載の隆線方向抽出装置において、
前記低確信度領域濃度値変換手段は、前記低確信度領域内における主方向の分散が一定値より大きい領域を除去し、前記低確信度領域内におけるそれ以外の領域では前記主方向を平滑化する領域方向平滑化機能を備えたことを特徴とする隆線方向抽出装置。 - 指紋画像内の隆線の形状の解析を行う隆線方向抽出部を備えた隆線方向抽出装置にあって、前記隆線の傾き方向である隆線方向の抽出を行う隆線方向抽出方法において、
前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出し、
前記方向確信度が一定値以上である前記対象領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定し、
前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成し、
前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成し、
前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出し、
前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する構成とし、
前記各動作工程を前記隆線方向抽出部によりが実行することを特徴とした隆線方向抽出方法。 - 指紋画像内の隆線の形状の解析を行う隆線方向抽出部を備えた隆線方向抽出装置にあって、
前記隆線上に設定した対象領域とこれに連接する周囲領域との濃度差分を評価することにより前記隆線方向を主方向として決定すると共に、当該主方向の正確性を示す方向確信度を算出する隆線方向決定機能と、
前記方向確信度が一定値以上である前記領域を抽出し当該領域が連接した領域を高確信度領域として設定する高確信度領域設定機能と、
前記指紋画像内における前記高確信度領域以外の領域である低確信度領域内の濃度値を前記決定した主方向に沿って軽減することにより濃度変換画像を生成する低確信度領域濃度値変換機能と、
前記指紋画像における高確信度領域および前記濃度変換画像における低確信度領域を合成した合成画像を生成する合成画像生成機能と、
前記合成画像における隆線方向を副方向として決定すると共にこの副方向の正確性を示す副方向確信度を導出する副方向決定機能と、
および前記指紋画像における主方向と前記合成画像における副方向とに基づき方向確信度を算出すると共に、当該方向確信度が高まるように前記高確信度領域に連接する低確信度領域における隆線方向を補正する高確信度領域拡張機能と、
を設け、これらの各動作機能を前記記隆線方向抽出部が備えているコンピュータに実現させるようにしたことを特徴とする隆線方向抽出プログラム。
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