JPH01271884A - 指紋中心検出装置 - 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〕 本発明は指紋の照合に用いられる照合装置等において、
指紋画像上の各点を座標で表わす際必要な指紋中心を決
定するための指紋中心検出方式に関する。

〔従来の技術〕

一般に指紋の同定を行う際には、指紋紋様上における特
徴点（例えば端点や分岐点）の位置を求め、これら特徴
点の位置の一致、不一致によって指紋の同定を行ってい
る。近年、この指紋の同定を画像処理技術を利用して、
コンビーータで行なうことが実現されている。

従来、この特徴点の位置決定の際、利用される指紋中心
を求める場合は、指紋隆線を指紋上部に位置するものか
ら順次トレースし、それぞれの隆線の頂上点を検出し、
最後に頂上点が検出されだ隆線が指紋紋様を構成する隆
線の最も内側の隆線とみなされ、この隆線の検出された
頂上点を指紋中心としている（例えば特公昭５８−５５
５４９号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述の指紋中心検出方式の場合、第５図（、
）に示す蹄状紋様及び第５図（ｂ）に示す渦状紋様の指
紋には対応できるが、第５図（ｃ）に示す弓状紋様の指
紋の場合、最も内側の隆線が存在しないため、原理的に
指紋中心の検出ができないという問題点がある。

さらに、従来の指紋中心検出方式では、第５図（ｄ）に
示すように、その中心部が不鮮明な指紋画像及び第５図
（ｅ）に示すようにその中心部上部が不鮮明な指紋画像
の場合、隆線のトレースができず。

その結果、指紋中心の検出できないという問題点がある
。

従って、実際の指紋画像では低品質の指紋画像が多いだ
め、多くの指紋画像で、指紋中心の検出が困難となる。

まだ、指紋中心が検出された場合でもオ被レークによっ
て、検出指紋中心の確認。

修正が必要となり、オペレータによる確認修正のだめの
時間が極めて多くなってしまう。

本発明の目的は高精度に指紋中心を検出することができ
る指紋中心検出方式を提供することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明の指紋中心検出方式は９画像各絵素における指紋
隆線の方向および曲率を２次元記憶する方向曲率記憶部
と、上に凸な形状を持つ隆線の頂上点近傍における曲率
を、垂直方向の座標（Ｙ座標）毎に一時的に記憶する上
向き曲率一時記憶部と。

種々の典型的な指紋についての垂直方向の曲率変化向−
とこの曲率変化曲線に対応する中心の想定位置が予め記
憶された曲率曲線パターン辞書と、入力指紋の各Ｙ座標
値の上向き曲率を各曲率曲線ｉｅターンに近似させた場
合の曲線誤差の最小値とこの曲線誤差の最小値に対応す
る想定中心Ｙ座標値を一時的に記憶する曲線誤差一時記
憶部とを備えるとともに、各Ｙ座標に対応して前記方向
曲率記憶部から引き出され、Ｙ方向に直交する水平方向
の各絵素の曲率の中での最大の上向き曲率を前記上向き
曲率一時記憶部に登録する上向き曲率抽出部と、前記上
向き曲率一時記憶部に登録されている上向き曲率列を。

前記曲率曲線パターン辞書に登録されている各曲率曲線
パターンに近似させた際の曲線誤差最小値とこの曲線誤
差最小値に対応する想定中心Ｙ座標値を前記曲率誤差一
時記憶部に登録する曲率曲線Ｃ５） 誤差算出部と、前記曲率誤差一時記憶部に登録されてい
る各曲率曲線パターンの曲線誤差最小値の中での最小値
とこの最小値に対応する想定中心Ｙ座標を出力する中心
Ｙ座標検出部を有することを特徴としており、これによ
って弓状紋様の指紋及び指紋中心部が不鮮明な指紋であ
っても正確な中心のＹ座標を検出することができる。

〔実施例〕

以下本発明について図面を参照して説明する。

まず、第１図（ａ）〜（ｇ）を参照して本発明の原理に
ついて説明する。ここで第１図（、）には、蹄状紋を例
として、指紋画像を水平方向（Ｘ方向）にみた際、上側
に凸曲線の最大曲率が垂直方向に示されている。第１図
（ｂ）は第１図（ａ）を離散グラフに表したものである
。また、第１図（Ｃ）には弓状紋を例として、上向き曲
率が示されておシ、第１図（ｄ）はこの弓状紋の例を離
散グラフに表わしたものである。

さらに第１図（ｅ）　ｌ　（ｆ）及び（ｇ）には上向き
曲率曲線の典型的なパターンの例が示されている。

第１図（ａ）を参照すると、上向きの曲率は、指紋上部
から指紋中心部にかけて順次大きくなり、指紋中心部で
最大値となる。そして指紋中心部よシ下方では、上に凸
の曲線が抽出でき々くなる。上に凸の形状の指紋隆線の
内で、想定できる最大の曲率をＭｅと定義すると、すべ
ての指紋隆線について、−Ｌ向き曲″Ｊ′、は、指紋上
部から指紋中心部にかけて想定曲率最大値Ｍｅに近づい
ていく。上向き曲線を抽出できない中心部下方の領域に
対して想定曲率最大値Ｍｅよシ大きな値を設定すると、
上向き曲率は、指紋上部から指紋下部にかけて単調に増
加し、中心部直後に想定曲率最大値Ｍｅを超える。

第１図（ｂ）に示すように中心部領域が鮮明で曲率抽出
が可能な場合は、想定曲率最大値Ｍｅを超す直前の点の
Ｙ座標（垂直方向の座標）をとれば正確な中心のＹ座標
と同一であることがわかる。

次に第１図（ｃ）及び（ｄ）を参照すると、弓状紋の例
では２曲率近似曲線は山型になることがわかる。

中心部領域の曲率が抽出されている場合、上向き曲率の
最大値をとれば、弓状紋においても正確な中心のＹ座標
が検出される。

第１図（ｅ）、（ｆ）及び（ｇ）を参照すると、与えら
れた指紋の上向き曲率が抽出されると、典型パターン群
の各々の曲線と比較して２曲線誤差が最小となるものの
想定中心位置を用いて指紋中心のＹ座標を検出すれば、
正確な中心を得る。

この曲線近似を用いて中心検出を行なうと、第４図（ａ
）及び（ｃ）に示すように指紋中心部が不鮮明で曲率が
抽出できない場合でもあって、それぞれ第４図（ｂ）及
び（ｄ）の曲率曲線パターンと一致させることによって
正確な指紋中心Ｙ座標が検出できる。

次に９本発明について第２図を参照して詳細に説明する
。

本発明による指紋中心検出方式では９画像各絵素におけ
る指紋隆線の方向及び曲率を２次元記憶する方向曲率記
憶部１２と、予め定められた方向（例えば上側）に凸の
形状を有する指紋隆線の頂上点近傍における曲率を予め
定められた方向の座標（垂直方向の座標、Ｙ座標）毎に
一時的に記憶する上向き曲率一時記憶部１３と、多数の
典型的な指紋についての垂直方向の曲率変化曲線とこの
曲率変化曲線に対応する中心の想定位置が予め記憶され
ている曲率曲線パターン辞書１４と、入力指紋の各Ｙ座
標値の上向き曲率を各曲率曲線パターンに近似させた際
の曲線誤差の最小値及びこの最小値に対応する想定中心
Ｙ座標値を一時的に記憶する曲線誤差一時記憶部１５と
が備えられており、さらに、各Ｙ座標に対応して水平方
向における各絵素の方向曲率を方向曲率記憶部１２から
引き出して、最大の上向き曲率を抽出し、この最大上向
き曲率を上向き曲率一時記憶部１３に登録する上向き曲
率抽出部１６と、入力画像の上向き曲率列を２曲率曲線
パターン辞書１４に登録されている各曲率曲線パターン
に近似させ２曲線誤差の最小値と、その最小値における
想定中心Ｙ座標値を算出し２曲線誤差最小値と想定中心
Ｙ座標とを曲率誤差一時記憶部１５に登録する曲率曲線
誤差算出部１７と、各曲率曲線パターンの曲線誤差最小
値の中での最小値を検出し、その最小値に対応する想定
中心Ｙ座標を出力する中心Ｙ座標検出部１８と、上向き
曲率抽出部１６．曲率曲線誤差算出部１７．及び中心Ｙ
座標検出部１８を制御する制御部１１が備えられている
。

第３図（ａ）及び（ｂ）、に第１図（ａ）に示す指紋画
像の各絵素の方向曲率を表現する際の基準の一例を倒す
。

この例では第１図（、）に示す８方向のそれぞれについ
て第１図（ｂ）に示すように７種類の曲率が定義されて
いる。第３図（ａ）の方向と第３図（ｂ）の曲率を組み
合わせると種々の曲線が方向６２曲率Ｃを用いてＡｄ、
ｃと定義される。ここで、第３図（ｃ）及び（ｄ）に曲
線の定義の例を示す。なお、量子化された指紋画像の方
向曲率を抽出するとして２例えば特公昭５２−９７２５
８公報及び特公昭５５−１３８１７４公報記載のものが
知られている。

方向曲率記憶部１２には、入力指紋画像の各絵素ににお
ける方向曲率が予め登録されており、−方２曲率曲線パ
ターン辞書１４には、第１図（ｅ）。

（ｆ）及び（ｇ）に例示される典型的な指紋の曲率変化
曲線とその想定中心位置が予め登録されている。

なお、典型的な曲率曲線パターンの採取の際には１種々
の紋様について例えば、第５図（ａ）　、　（ｂ）及び
（ｃ）に示す典型的な指紋を選択し、それぞれの指紋の
上向き曲率を抽出して、第１図（ｂ）及び（ｄ）に示す
ようにグラフ化する。次に、これを例えば最小自乗法で
曲線近似し、これを一つの曲率曲線パターンとする。次
にこの曲率曲線パターンに対応する指紋中心の実際のＹ
座標値Ｙｃをその想定中心位置とすればよい。このよう
にして採取された曲率曲線−ぐターンは、第１図（ｅ）
　、　（ｆ）及び（ｇ）に示すように上向き曲率をＣと
すれば、関数ｆを用いて。

Ｃ＝　ｆ　（Ｙ） と表現できる。

上向き曲率抽出部１６は、各Ｙ座標離散値Ｙｎ；（ｎ＝
１，２．・・・、Ｎ）について水平方向（Ｘ軸方向）の
各絵素（Ｘｍ　、　Ｙｎ）；（ｍ＝１．２．−、Ｍ）の
方向曲率を方向曲率記憶部１２力・ら取り出し、その中
で最大の上向き曲率を検出し、それをＣｎとして上向き
曲率一時記憶部１３に登録する。

曲率関数誤差算出部１７は、上向き曲率Ｃｎ　：　（ｎ
＝１　、２、−Ｎ）を２曲率曲線パターン辞書工４に登
録されている曲率曲線パターンの一つと比較し９曲線誤
差を最小となる曲線パターンの想定中心から導かれる中
心Ｙ座標を検出する。

ここで入力指紋の土向き曲率をＣｎ　：　（ｎ＝１．２
．・・・Ｎ）とし、ある曲率曲線パターンを Ｃ＝ｆ（Ｙ） とすると、最小自乗法を用いて、誤差ｄは。

と表現できる。

次にＹ方向に曲率曲線パターンをαたけ平行移動した場
合の誤差ｄ（α）は と表現できる。

このｄ（α）が、αに関する最／ＪＱ値ｍｉｎ　ｄ（α
）をとるときのαをα′とすると入力指紋の中心Ｙ座標
の推定値は（Ｙｃ＋α）となる。このように算出された
各曲率曲線パターンの最小誤差と最小誤差に対応する中
心Ｙ座標の推定値が２曲線誤差一時記憶部１５に登録さ
れる。

中心Ｙ座標検出部１８は９曲線誤差一時記憶部１５に登
録されている曲率曲線パターン間での最小誤差を求め、
この最小誤差に対応する曲率曲線パターンに対応する中
心Ｙ座標推定値を中心Ｙ座標として出力する。

なお、この実施例では量子化画像の各絵素毎に方向曲率
が定義されていることを前提としだが。

複数の絵素を含む区画領域毎に方向曲率を定義する方法
も中心検出処理高速化の観点から有効である。

〔発明の効果〕

以上説明したように２本発明によれば、弓状紋及び中心
部が不鮮明な指紋に対しても中心検出が可能となり、そ
の結果、オペレータの中心確認修正工数を不要とし、照
合精度も向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　ｌ　（ｄ）　
ｌ　（ｅ）　＋　ｆ句、及び（ｇ）は２本発明の詳細な
説明するだめの図、第２図は２本発明の一実施例を示す
ブロック図、第３図（ａ）　ｚ　（ｂ）、（Ｃ）　。 及び（ｄ）は２本発明の一実施例で使用される方向曲率
の例を示す図、第４図（ａ）　ｓ　（ｂ）　ｓ　（ｃ）
　＊及び（ｄ）は本発明の一実施例で使用される中心部
不鮮明指紋の曲率変化曲線の例を示す図、第５図（ａ）
　ｊ　（ｂ）　ｅ　（ｃ）　。 （ｄ）　ｔ　（ｅ）及び（ｆ）は指紋の種類を説明する
ための図である。 １に制御部、１２二方向曲率記憶部、１３：上向き曲率
一時記憶部、１４：曲率曲線パターン辞書、１５：曲線
誤差一時記憶部、１６：上向き曲率抽出部、１７：曲率
曲線誤差算出部、１８：中心部Ｙ座標検出部。 区 〜ｊ 区 第５ （ａ） 忙） （ｂ） （ｄ） （ｆ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、２次元アレイ状絵素に量子化された指紋画像の指紋
   紋様中心を決定する際に用いられ、前記指紋画像各絵素
   における指紋隆線の方向及び曲率を２次元記憶する方向
   曲率記憶部と、予め定められた方向に凸な形状を有する
   隆線の頂上点近傍における曲率を所定方向で規定された
   座標毎に一時的に記憶する曲率一時記憶部と、複数の指
   紋について前記所定方向の曲率変化曲線及び該曲率変化
   曲線に対応する中心の想定位置が予め記憶された曲率曲
   線パターン辞書と、入力指紋の前記座標値の曲率を前記
   各曲率曲線パターンに近似させた際における曲線誤差の
   最小値及び該最小値に対応する想定中心座標値を一時的
   に記憶する曲線誤差一時記憶部とを備えるとともに、前
   記座標値に対応して前記方向曲率記憶部から引き出され
   、前記所定方向に直交する方向における各絵素の曲率の
   中での最大の曲率を前記曲率一時記憶部に登録する上向
   き曲率抽出部と、前記上向き曲率一時記憶部に登録され
   ている曲率列を前記曲率曲線パターン辞書に登録されて
   いる各曲率曲線パターンに近似させた際の曲線誤差最小
   値及び該曲線誤差最小値に対応する想定中心座標値を前
   記曲率誤差一時記憶部に登録する曲率曲線誤差算出部と
   、前記曲率誤差一時記憶部に登録されている各曲率曲線
   パターンの曲線誤差最小値の中での最小値と該最小値に
   対応する想定中心座標を出力する中心座標検出部とを有
   することを特徴とする指紋中心検出方式。