JPWO2020170439A1 - 処理装置、指紋画像抽出処理装置、システム、処理方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
3次元断層輝度データから、各深度の断層画像へエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得する手段と、
前記エッジ数の深度依存性と前記3次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像を抽出する手段とを備える。
前記3次元断層輝度データを、対象の内部方向に垂直な面に対して分割した、部分3次元断層輝度データを取得する分割手段と、
前記部分3次元断層輝度データから、各深度の断層画像にエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得し、前記エッジ数の深度依存性と前記部分3次元断層輝度データから、縞状の紋様を有する部分画像を抽出する手段と、
前記部分画像を合成し、縞状の紋様を有する断層画像を生成する手段と、を備える。
3次元断層輝度データから、各深度の断層画像にエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得するステップと、
前記エッジ数の深度依存性と前記3次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像を抽出するステップと、を備える。
3次元断層輝度データから、各深度の断層画像にエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得することと、
前記エッジ数の深度依存性と前記3次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像を抽出することと、
をコンピュータに実行させる。
図1に示すように、実施の形態に係る認証用画像抽出装置11は、指紋認証に使用する画像等を抽出する装置であり、以降の実施形態の説明において詳細を記す。図2に示すように、実施の形態に係るシステム10は、測定装置12と、平坦化装置13と、認証用画像抽出装置11と、認証装置14とを備える。
図3は本発明の第1の実施形態に係る認証用画像を抽出する処理の動作を説明する図である。測定装置12から平坦化装置13を経て出力されたデータは、3次元の位置における輝度情報であり、図3に示すように、各深度における断層画像101、102、…10k、…、10nと表せる。ここでは、kは自然数であり、nは断層画像の総枚数である。深度が空気と表皮の界面である場合の断層画像は、表皮指紋を最も明確に示す。深度が表皮と真皮の界面である場合の断層画像は、真皮指紋を最も明確に示す。そこで本願では、3次元輝度データから各種認証用画像を抽出するにあたって、XY面における指紋の空間的な連続性に着目し、各断層画像のエッジの総数から指紋の明確に示される深度を特定し利用する。グラフ110は、各断層画像の輝度に対しエッジ検出処理を施し、各断層画像においてエッジと判定された画素の総数を深度方向に図示している。同図の深度111、112のように、エッジ数が鋭い極値を持つ深度が2か所ある。この2か所の深度は、例えば、表皮指紋が明確に示される深度、又は真皮指紋が明確に示される深度に対応する。以降の実施形態においては、このエッジ数の深度依存性を利用して認証用の画像を取得する。
第2の実施形態では、第1の実施形態における認証用画像抽出処理ステップS104において、表皮の画像及び真皮指紋の画像を抽出する処理方法を提示する。図3において、画像120及び121は、エッジ数の深度依存性を示すグラフ110において、それぞれ極値をとる深度111、112における断層画像を示したものである。このように、エッジ数の深度依存性を示すグラフ110において、エッジ数が1、2番目に高い極値をとる深度を取得し、対応した深度における断層画像を選択することで鮮明な指紋画像を取得可能である。さらに、この指紋画像に二階調化や細線化等の処理を加えることによって、認証用の指紋画像を生成して取得することができる。
第3の実施形態では、第1の実施形態における認証用画像抽出処理ステップS104において、汗腺の位置を特定する画像を抽出する処理方法を提示する。図6は本発明の第2の実施形態に係る認証用画像を抽出する処理の動作を説明する図である。同図左は、図3中央と同様のエッジ数の深度依存性を示すグラフ310である。グラフ310において、1,2番目に高い極値を得る深度のうち、浅い側を311、深い側を312とする。画像320は深度311と深度312間の断層画像を深度方向に対し平均化処理を施したものである。汗腺は、例えば、汗腺321のように画像320内に存在する白い斑点として示され、可視化することが可能である。この汗腺の位置を特定な画像を認証に使用可能な情報に整形し、認証装置14へ渡すことで、より精度の高い認証が可能となる。
続いて、ステップS303で取得した表皮が明確に示される深度、及び真皮指紋が明確に示される深度間の断層画像を、深度方向に平均化処理を行うことによって、汗腺の位置を特定可能な認証用画像を抽出する(ステップS304)。なお、平均化処理を施す深度311、312は指標であり、厳密に深度311、312間の全断層画像に対して平均化処理せずとも良い。最後に、ステップS304にて抽出した汗腺の位置を特定可能な画像に対して、認証に向けた画像整形を行う(ステップS305)。なお、ステップS305より出力されるデータは、画像形式でもXY面上の汗腺の位置データのみであってもよい。
第4の実施形態では、第1の実施形態における認証用画像抽出処理ステップS104において、認証用画像を抽出する処理より前に偽指判定を行う処理を提示する。例えば、本来の指に偽の指紋を転写したシートが装着されている場合、エッジ数の深度依存性の特徴を元に偽指の判定が可能である。この場合、断層画像中に指紋の明確に示される深度が、シート上の指紋、空気と表皮の界面、及び表皮と真皮の界面であり、計3箇所である。そのため、エッジ数の深度依存性に鋭い極値が現れる深度は3箇所である。次に、偽指を転写したシートが厚く、表皮と真皮の界面が深度方向の測定範囲を超えた場合、エッジ数の深度依存性の鋭い極値は2箇所となるが、極値間の深度が一般的な指と比較して乖離する。以上から、エッジ数の深度依存性のグラフにおいて、鋭い極値の数が3つ以上であった場合、又は、極値間の深度差が閾値以上であった場合に偽指の疑いありと判定することが可能である。
図9は本発明の第5の実施形態に係る認証用画像を抽出する処理の動作を説明する図である。同図左は、図3と同様に、各深度における断層画像5001から500nまでを表している。断層画像5001はXY面の画像5011、5021、5031、5041に4分割されている。他の深度における断層画像500nも5001と同様の区画で501n、502n、503n、504nに分割されている。グラフ5110及び5120は、それぞれ区画で分割したXY面の分割断層画像5011から501nまで、5021から502nまでの断層画像に対して、エッジ数の深度依存性を例示している。深度5111は、断層画像5011から501nの内、表皮指紋が最も明確に示される深度である。深度5112は、断層画像5011から501nの内、真皮指紋が最も明確に示される深度である。同様に、深度5121は、断層画像5021から502nの内、表皮指紋が最も明確に示される深度である。深度5122は、断層画像5021から502nの内、真皮指紋が最も明確に示される深度である。指紋画像5210は、断層画像5011から502nの内、深度5111における断層画像を抽出したものである。指紋画像5220、5230、5240に対しても同様に、XY面の区画ごとに処理を施し、合成することで表皮指紋画像5200を取得する。真皮指紋画像5201も同様の手順を行うことで取得するため、説明を省略する。
本実施形態の説明では、断層画像に対して輝度のエッジ検出処理を行った後の画像をエッジ画像と表記する。図11は本発明の第6の実施形態に係る指紋画像抽出処理の動作を説明する図である。画像600は、第2の実施形態で特定した指紋の明確に示される深度の断層画像について、エッジ検出の処理を掛けたものである。このエッジ画像の特定領域601ではエッジが疎らであり、指紋の画像が不鮮明である。画像610、620は画像600からより浅い深度におけるエッジ画像を示している。このように、他の深度では領域611、621に示すようにエッジが密になっており、鮮明な指紋画像を取得可能である。そこで、画像600の指紋の明確に示される深度から、エッジの存在する画素を3次元的に追跡し、エッジの存在する深度の輝度情報を合成していくことによって、より鮮明な指紋画像を取得することが可能となる。
なお、上記の第1から第6までの実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、各構成要素の処理を、CPU(Central Processing Unit)にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
11 認証用画像抽出装置
12 測定装置
13 平坦化装置
14 認証装置
101、102、10k、10n、5001、5002、500k、500n 断層画像110、310、5110、5120 グラフ(エッジ数の深度依存性)
111、311、5111、5121 深度(表皮指紋の抽出深度)
112、312、5112、5122 深度(真皮指紋の抽出深度)
120、5200 画像(表皮指紋画像)
121、5201 画像(真皮指紋画像)
320 画像(汗腺画像)
321 汗腺
5011、5021、5031、5041、501n、502n、503n、504n 画像(分割断層画像)
5210、5220、5230、5240 指紋画像(表皮指紋の分割断層画像)
5211、5221、5231、5241 真皮指紋の分割断層画像
600、610、620 画像(エッジ画像)
601、602、603 エッジ画像の特定領域
700 装置
701 プロセッサ
702 メモリ
703 インターフェイス
Claims (11)
- 3次元断層輝度データから、各深度の断層画像にエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得する手段と、
前記エッジ数の深度依存性と前記3次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像を抽出する手段と、
を備える処理装置。 - 生体の3次元断層輝度データから、生体の特徴を有した生体特徴画像を抽出する、
請求項1に記載の処理装置。 - 前記生体特徴画像を抽出する抽出手段は、
前記エッジ数の深度依存性における極値が1,2番目に高い値となる深度値を求める算出手段と、
前記深度値に基づいて前記3次元断層輝度データから表皮及び真皮の情報を有する画像を抽出する手段と、を備える、
請求項2に記載の指紋画像抽出処理装置。 - 前記生体特徴画像を抽出する手段は、
前記エッジ数の深度依存性における極値が1,2番目に高い値となる深度値を求める算出手段と、
前記3次元断層輝度データから、前記深度値間の断層輝度画像に基づいて汗腺の位置を特定する手段と、を備える、
請求項2に記載の指紋画像抽出処理装置。 - 前記生体特徴画像を抽出する手段は、
前記エッジ数の深度依存性において、閾値を超える極値数、及び前記極値間の深度差を算出する手段と、
前記極値数が3を超える場合、もしくは前記深度差が閾値を超える場合に偽の生体情報と判定する手段と、を備える、
請求項2に記載の指紋画像抽出処理装置。 - 前記3次元断層輝度データを、対象の内部方向に垂直な面に対して分割した、部分3次元輝度データを取得する分割手段と、
前記部分3次元輝度データに対して、請求項1乃至5のいずれかに記載の処理装置により、縞状の紋様を有する部分画像を抽出する手段と、
前記部分画像を合成し、縞状の紋様を有する断層画像を生成する手段と、を備える、
指紋画像抽出処理装置。 - 前記3次元断層輝度データに対し各深度における断層画像のエッジ検出を施し、3次元エッジデータを算出する手段と、
前記エッジ数の深度依存性における極値が1,2番目に高い値となる深度値を求める算出手段と、
前記3次元エッジデータに基づき、前記深度値に該当する断層エッジ画像よりエッジを3次元方向に追跡し、各画素のエッジ存在深度を抽出する手段と、
前記エッジ存在深度に基づき縞状の紋様を有する断層画像を抽出する手段を備える、
請求項1乃至5のいずれかに記載の処理装置。 - 対象の3次元断層輝度データを取得する装置と、
請求項1乃至7のいずれかに記載の処理装置を備え、
対象内部の縞状の紋様を有する断層画像を取得する、
システム。 - 生体の3次元断層輝度データを取得する装置と、
請求項1乃至7のいずれかに記載の処理装置と、
前記縞状の紋様を有する断層画像と、個人情報に紐づいた画像データとを照合する処理装置を備え、
前記断層画像と前記画像データの比較により個人を特定する、
生体認証システム。 - 3次元断層輝度データから、各深度の断層画像にエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得するステップと、
前記エッジ数の深度依存性と前記3次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像を抽出するステップと、
を備える処理方法。 - 3次元断層輝度データから、各深度の断層画像にエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得することと、
前記エッジ数の深度依存性と前記3次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像を抽出することと、
をコンピュータに実行させるプログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
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