JPH03269780A

JPH03269780A - 指紋データの２値化方法

Info

Publication number: JPH03269780A
Application number: JP2070783A
Authority: JP
Inventors: Hironori Yahagi; 裕紀矢作; Seigo Igaki; 井垣　誠吾
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1991-12-02
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JP2859681B2

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】［概要］指紋データの２値化方法に関し、２値化処理を簡単にすると共に、装置の構成を簡素化す
ることを目的とし、読込んだ指紋データを所定画素数毎に枡目に分割し、各
枡目毎に間引き走査を行い、走査した画素の画素値を加
算し、所定画素数で割り、割った値を第１の閾値とし、
各枡目毎に走査の開始点を移動させて間引き走査を行い
、前記第１の閾値よりも値の低い画素を求め、かつ求め
た画素の画素値を加算する操作を、画素数が所定値にな
るまで繰返し、求めた画素値の加算値を画素数で割り、
割った値を第２の閾値とし、前記第１の閾値と第２の閾
値を所定の比率で内分した点を第３の閾値とし、この第
３の閾値を用いて指紋データの２値化を行うように構成
する。

［産業上の利用分野コ本発明は指紋データの２値化方法に関し、更に詳しくは
指紋照合装置に用いる指紋データの２値化方法に関する
。

近年、コンピュータか広範な社会システムの中に導入さ
れるに伴い、システム・セキュリティに関係者の関心か
集まっている。コンピュータルームへの入室や、端末利
用の際の本人確認の手段として、これまで用いられてき
たＩＤカードやパスワードには、セキュリティ確保の面
から多くの疑問か提起されている。これに対して、指紋
は万人不同、終生不変という２大特徴を持つため、本人
確認の最も有力な手段と考えられ、指紋を用いた簡便な
個人照合システムに関して多くの研究開発か行われてい
る。

［従来の技術］第８図は従来の指紋照合システムの構成概念図である。

先ず、登録時の動作について説明する。

指紋センサ１に指を押しつけておいて指紋のパターンを
検出し、指紋センサ１内のＡ／Ｄ変換器（図示せず）に
よりディジタルデータに変換する。

変換されたデイジチルデータ（指紋データ）は、続く２
値か回路２により“０”、　“１”の２値データに変換
され、フレームメモリ３に格納される。

フレームメモリ３に格納された指紋データは、順次読出
された後、特徴情報抽出／照合回路４に入り、特徴情報
が抽出される。ここで、特徴情報とは、例えば第９図（
イ）に示すような分岐点や（ロ）に示すような端点等を
いう。このような分岐点や端点がどの位置に何個あるか
で指紋を特定することができる。抽出された特徴情報は
、個人特徴情報データファイル５に格納される。以上の
動作か複数の個人について繰返され、個人の特徴情報が
個人特徴情報データファイル５に格納される。

このようにして特徴情報量の個人特徴情報データファイ
ル５への登録が終了すると、今度は個人の指紋の照合動
作に入る。照合の場合、指紋センサ１に指（予め登録に
用いた指。例えば人さし指）を押しつけると、登録時と
同様にして指紋のパターンを検出し、指紋センサ１内の
Ａ／Ｄ変換器（図示せず）によりディジタルデータに変
換する。

変換されたディジタルデータは、続く２値化回路２によ
り“０”、　“１”の２値データに変換され、フレーム
メモリ３に格納される。

特徴情報抽出／照合回路４は、フレームメモリ３に格納
されている照合用指紋データから特徴情報を抽出し、個
人特徴情報データファイル５に格納されている個人毎の
特徴情報を読出し、双方の照合を行う。特徴情報の一致
の数が所定数以上あった時には、指紋が一致したと判定
する。

ここで、２値化回路２について説明する。指紋データを
２値化する方式としては、指紋画像を複数の画素からな
るブロック（枡目）に分割し、このブロック毎に２値化
する方式が知られている。

この方式は、各ブロックについて、そのブロックに含ま
れる画素の画素値（Ａ／Ｄ変換器によりディジタルデー
タに変換された時のデータ値。輝度又は明るさの度合を
いう）の平均値を求め、この平均値を閾値として各画素
毎にこの閾値より大きい値を“１”、小さい値を“Ｏ”
に値づけする２値化を行うものである。

［発明が解決しようとする課題］上述した従来方式は、各ブロックに対応する閾値とされ
た局所的な画素値の平均値は、各ブロックに含まれてい
る隆線の一部の画素値に対応している。一方、隆線を横
切る直線上の画素の画素値を示す画素データは第１０図
に示すように変化しており、隆線の内部にある汗腺に対
応する画素値は隆線部分よりも小さい。このため、前述
した平均値を閾値（図の破線で示す）として指紋データ
の２値化処理を行うと、汗腺が大きく表示されてしまう
という不具合があった。

そこで、出願人は２値化時に発生する汗腺のパターンを
小さくするために、第１１図に示すような２値化方式を
出願した（以下、先願発明という）。図において、１１
は指紋データを格納する画像データ格納手段、１２は画
像データ格納手段１１に格納されている各ブロックに対
応する画素値の平均値を求め、この平均値のそれぞれを
第１の閾値として出力する第１閾値算出手段、１３は各
ブロックについて、画像データ格納手段１１に格納され
ている画像データの中の対応する第１の閾値よりも小さ
い値を有する画素データを読出してこれらの画素の画素
値の平均値を求め、それを第２閾値として出力する第２
閾値算出手段、１４は第１閾値算出手段１２及び第２閾
値算出手段１３の出力を受けて第１閾値と第２閾値の間
の値をとる第３の閾値を算出し、この第３の閾値で画像
データ格納手段１１から読出した指紋データを２値化す
る２値化処理手段である。

このように構成された回路において、画像データ格納手
段１１から読み出された指紋データのブロック毎の画素
値の平均値が第１閾値算出手段１２により算出される。

一方、第２閾値算出手段１３は、画像データ格納手段１
１に格納された指紋データのうち、ブロック毎に第１閾
値よりも小さい画素値を持つ画素データを読出し、これ
ら画素データの画素値の平均値を第２閾値として算出す
る。ここで、第１閾値は、従来の２値化方式における閾
値に対応しており、各ブロックにおける平均画素値とな
っている。一方、第２閾値は隆線の画素値に対応する第
１閾値よりも値が小さい画素データの平均値であるから
、対応するブロックにおける谷線の一部の画素値に対応
する値となっている。

このようにして各ブロックについて求められた第１閾値
と第２閾値とに基づいて、２値化処理手段１４により、
この第１閾値と第２閾値の間の大きさを有する第３閾値
を算出し、この第３閾値に基づいて画像データ格納手段
１１に格納されている指紋データを２値化する。従って
、先願発明によれば第１２図に示すように、第１の閾値
■と第２の閾値■との間に第３の閾値■を設定し、この
閾値■により指紋データを２値化することにより、図に
示すように汗腺を除去するか又は縮小することができる
。

しかしながら、先願発明は前述したように２段階に分け
て閾値を決定するため、処理回数が従来の２倍になり、
また第２段階で不特定の値で割り算を行うため、装置の
ｔｌｌ戊か複雑になるという不具合があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって
、２値化処理を簡単にすると共に、装置の構成を簡素化
することができる指紋データの２値化方法を提供するこ
とを目的としている。

［課題を解決するための手段］第１図は本発明方法の原理を示すフローチャートである
。本発明は、読込んだ指紋データを所定画素数毎に枡目に分割しくス
テップ１）、各枡目毎に間引き走査を行い、走査した画素の画素値を
加算し、所定画素数で割り、割った値を第１の閾値とし
くステップ２）、各枡目毎に走査の開始点を移動させて間引き走査を行い
、前記第１の閾値よりも値の低い画素を求め、かつ求め
た画素の画素値を加算する操作を、画素数が所定値にな
るまで繰返しくステップ３）、求めた画素値の加算値を
画素数で割り、割った値を第２の閾値としくステップ４
）、前記第１の閾値と第２の閾値を所定の比率で内分した点
を第３の閾値とし、この第３の閾値を用いて指紋データ
の２値化を行う（ステップ５）ようにしたことを特徴と
している。

［作用コ所定画素数毎に枡目（ブロック）に分割し、これら枡目
毎に間引き走査を行って第１の閾値及び第２の閾値を求
めるようにしている。このため、２値化処理を簡単にす
ることができる。また、第１及び第２の閾値を求める割
算はソフト的に行っているため、装置を複雑化すること
はない。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第２図乃至第５図は本発明方法の説明図である。

先ず、第２図に示すように指紋の濃淡画像を横方向Ｗ画
素、縦方向Ｖ画素の計ＷｘＶ画素毎に枡目に分割する。

図の斜線部が隆線を示し、隆線に囲まれた白領域が谷線
を示す。次に、第３図に示すようにｎ画素毎に間引き走
査を行う。図のＯか走査画素を示している。そして、図
に示す例では、ｎ−２の間引き走査を示している。この
時の走査した画素の数は、（Ｗ／ｎ）Ｘ　（Ｖ／ｎ）と
なる。

走査した画素の画素値を合計して画素の数（Ｗ／ｎ）Ｘ
　（Ｖ／ｎ）で割ると、画素値の平均値が求まる。これ
を第１の閾値とする。

次に、第４図に示すように各桁目毎に走査の開始点を移
動して、第３図と同様に間引き走査を行う。ここで、走
査点の画素の画素値が第３図で求めた第１の閾値よりも
小さい画素のみ（谷線部の画素に相当する）をピックア
ップしていく。第４図において、二重Ｏは谷線部の画素
、・は隆線部の画素を示している。ここで、ピックアッ
プするのは二重○の谷線部の画素のみである。同時に谷
線部の画素の画素値を加算していく。

更に、第５図（ａ）に示すように開始点の位置をずらし
て間引き走査を行い、谷線部の画素数が所定の数に達す
るまで間引き走査を繰返す。（ｂ）は更に開始点の位置
をずらして間引き走査する場合を示している。走査した
谷線部の画素数が所定の数に達したら、間引き走査を打
切る。そして、谷線部の画素の画素値の加算値を所定の
画素数で割って第２の閾値とする。

第１と第２の閾値か求まったら、これら閾値の間をＭ：
Ｎに内分する点を第３の閾値とする。第６図は本発明に
より求めた３種類の閾値の関係を示す図である。図に示
すように第１の閾値（１）と、第２の閾値（２）との間
をＭ：Ｎに内分する点を第３の閾値としている。このよ
うにして、第３の閾値（３）を２値化の閾値として用い
ることにより、汗腺部（図の凹んだ部分）を２値化する
に際して汗腺部を小さくすることができる。閾値（１）
を用いて２値化するよりも閾値（３）を用いて２値化す
る方か汗腺が小さくなることは図より明らかである。

第７図は本発明方法を実施する指紋照合装置の構成例を
示すブロック図である。図の実線部はデータの流れ、破
線部は信号の流れを示す。指紋センサ２１で読取られた
指紋画像はデイジチルブタに変換された後、４淡画像記
憶装置２２にいったん格納される。判断回路２３は、走
査開始点設定回路２４に制御信号を送り、走査開始点を
決定する。走査開始点設定回路２４は走査回路２５に走
査開始位置の信号を与える。この結果、走査回路２５は
第３図に示すような間引き走査を行い、濃淡画像記憶装
置２２から画素データを読出す。

一方、走査回路２５から走査画素数集計回路２６に走査
した画素の数が与えられており、該走査画素数集計回路
２６は走査した画素の数を集計する。また、走査回路２
５により読出された画素データの画素値は画素値集計回
路２７に送られ、該画素値集計回路２７は画素値の集計
を行う。第３図に示す桁目の全ての間引き走査が終了し
たら、閾値算出回路２８は判断回路２３から送られてく
る画素数の集計値で画素値集計値を割り、第１の閾値を
算出する。

次に、判断回路２３は走査開始点設定回路２４に制御信
号を送り、走査開始点を第４図に示すようにずらす。こ
の結果、走査回路は第４図示すように走査開始点をずら
して間引き走査を開始する。

この場合において、走査回路２５は第１の閾値よりも小
さい画素値をもつ画素データのみ抽出し、走査画素数集
計回路２６及び画素値集計回路２７に送る。

判断回路２３は走査画素数集計回路２６からの信号を受
けて、走査した画素の数が所定の数に達したかどうか判
断する。所定の数に達していない場合には、再度走査開
始点設定回路２４に制御信号を送って走査回路２５に新
たな走査開始点から間引き走査を行なわせる。以上のよ
うな走査開始点をずらしての間引き走査を走査画素数が
所定の数に達するまで続ける。走査画素数が所定の数に
達したら、閾値算出回路２８は画素値集計回路２７に出
力を走査画素数で割って第２の閾値を求める。

このようにしである桁目の第１の閾値と第２の閾値が求
まったら、閾値算出回路２８は、第１の閾値と第２の閾
値との間をＭ−Ｎに内分する点を求め、その点を第３の
閾値とする。この内分の比率は第３の閾値がほぼ真中に
くるような値に選ばれる。

２値化回路２９は、この第３の閾値を閾値として濃淡画
像記憶装置２２から読出した対応する枡目の画素データ
を２値化する。２値化回路２９は、このようにして求ま
った全ての枡目の画素データを２値化して２値化像記憶
装置３０に記憶させる。

前処理回路３１は、２値化像記憶装置３０に格納されて
いる２値化データを読出して、汗腺除去細線化処理等の
前処理を行う。前処理を行った２値化データは、登録・
照合回路３２に送られる。

登録・照合回路３２は前処理回路３〕の出力から特徴量
を抽出し、辞書記憶装置３３に格納されている個人の特
徴量と比較照合する。比較照合の結果、特徴量の一致点
が多く存在していたら、指紋が一致したと判定し、−散
点の数が少ない場合には不一致と判定する。

上述の実施例では、指紋の照合の場合について説明した
か、指紋の登録の場合についても全く同様に説明するこ
とができる。つまり、本発明方法により２値化した指紋
データを前処理回路３１で前処理した後、登録・照合回
路３２で特徴量を抽出し、その結果を辞書記憶装置３３
に格納すればよい。

［発明の効果］以上、詳細に説明したように、本発明によれば間引き走
査により２値化処理を簡単にすると共に、装置の構成を
簡素化することができ、実用上の効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の原理を示すフローチャート、第２図は指紋画像を枡目に分割した図、第３図は間引き
走査を示す図、第４図は谷線部のスキャン位置（１回目）を示す図、第５図は谷線部のスキャン開始位置の移動を示す図、第６図は３種類の閾値の関係を示す図、第７図は本発明
方法を実施する指紋照合装置の構成例を示すブロック図
、第８図は従来の指紋照合システムの構成概念図、第９図
は指紋の特徴情報例を示す図、第１０図は指紋データの特性を示す図、第１１図は先願
発明の原理ブロック図、第１２図は先願発明の閾値の設
定の様子を示す図である。第７図において、２１は指紋センサ、２２は濃淡画像記憶装置、２３は判断回路、２４は走査開始点設定回路、２５は走査回路、２６は走査画素数集計回路、２７は画素値集計回路、２８は閾値算出回路、２９は２値化回路、３０は２値化像記憶装置、３１は前処理回路、３２は登録・照合回路、３３は辞書記憶装置である。

Claims

【特許請求の範囲】読込んだ指紋データを所定画素数毎に枡目に分割し（ス
テップ１）、各枡目毎に間引き走査を行い、走査した画素の画素値を
加算し、所定画素数で割り、割った値を第１の閾値とし
（ステップ２）、各枡目毎に走査の開始点を移動させて間引き走査を行い
、前記第１の閾値よりも値の低い画素を求め、かつ求め
た画素の画素値を加算する操作を、画素数が所定値にな
るまで繰返し（ステップ３）、求めた画素値の加算値を
画素数で割り、割った値を第２の閾値とし（ステップ４
）、前記第１の閾値と第２の閾値を所定の比率で内分した点
を第３の閾値とし、この第３の閾値を用いて指紋データ
の２値化を行う（ステップ５）ようにしたことを特徴と
する指紋データの２値化方法。