JPH04123276A

JPH04123276A - 指紋照合装置

Info

Publication number: JPH04123276A
Application number: JP2245174A
Authority: JP
Inventors: Seigo Igaki; 井垣　誠吾
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1992-04-23
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JP2866461B2

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］辞書登録している指紋の特徴と、入力した指紋の特徴と
を照合して本人を確認する指紋照合装置に関し、使用者の指の状態に影響されずに安定した本人確認を可
能とすることを目的とし、本人確認後に指紋画像の画質を評価し、評価値が既存辞
書のカバーする範囲を越えた場合、入力指紋画像から新
たな辞書を作成して既存の辞書とは別の領域に登録する
ように構成する。

［産業上の利用分野］本発明は、辞書登録している指紋の特徴と、入力した指
紋の特徴とを照合して本人を確認する指紋照合装置に関
する。

近年、コンピュータか広範な社会システムのなかに導入
されるに伴い、システムのセキュリティをいかに確保す
るかという点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指摘されて
いる。

これに対して指紋は、「万人不同」　「終生不変」とい
う三大特徴をもつため、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
多くの研究開発が行われている。

［従来の技術］従来の指紋照合装置では、予め指紋の特徴を辞書として
登録しておき、照合の際には入力画像と特徴辞書情報と
を比較して本人確認を行っている。

指紋の辞書登録は第６図の処理フロー図に示すように、
ステップＳｌ（以下「ステップ」は省略）で入力した指
紋の画像を２値化し、Ｓ２で画像のスムーズイング、隆
線の復活、細線除去、汗腺除去などの前処理を施す。続
いてＳ３で指紋画像から分岐点及び端点の特徴点を抽出
する特徴抽出を行い、Ｓ４て後処理止して擬似特徴点の
除去を行った後、Ｓ５で辞書領域を選択し、最終的に＄
６で辞書登録する。

［発明か解決しようとする課題］しかしながら、荒れ症の指のなとでは第７図（ａ）に示
すように、隆線の切断が生じやすく（端点の発生）、逆
に脂症の指の場合には第７図（ｂ）に示すように、汗や
脂で隆線の間が埋もれて橋が架かる（端点の消滅）など
の不都合が起こりやすい。その結果、真の特徴点以外に
いわゆる擬似特徴点を誤って辞書として登録する恐れか
ある。

この問題を解決するためには、第６図の８２の前処理を
入念に行うことが考えられるが、前処理を入念に行なう
と処理時間が増加してしまう。そこで８４の後処理条件
を厳しくすることになるが、その結果として真の特徴点
として認められる特徴点の数が、本人と同定するために
必要な規定の閾値数を越えず、登録不能となるなどの問
題点があった。

更に、同一人物でも、指紋照合直前の作業内容や体調（
精神状態も含む）などにより時々刻々指紋画像の画質か
変動し、単一辞書による照合が困難となる場合があった
。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、使用者の指の状態によらず安定な本人確認を可能
とする指紋照合装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］第１図は本発明の原理説明図である。

まず本発明は、指紋読取手段１０から得られた入力指紋
の特徴と、既設の辞書１２−１に登録された登録指紋の
特徴とを照合手段１４で照合して本人を確認する指紋照
合装置を対象とする。

このような指紋照合装置につき本発明にあっては、照合
手段１４で照合成功が得られた際に、照合に成功した入
力指紋の画質を評価する画質評価手段１６と、画質評価
手段１６の評価値が既存の辞書１２−１の担当範囲を越
えた場合に、辞書登録手段１８により入力画像から新た
に作成された辞書パターンを登録する新設の辞書１２−
２とを設けたことを特徴とする。

ここで画質評価手段１６は、画像の明るさ、２値化後の
パターン幅、及び画像の複雑さを計測し、画像の明るさ
にパターン幅を乗じて画像の複雑さで割った値に比例す
る評価値を算出することを特徴とする。

また画質評価手段１６は画像の複雑さとして、パターン
の連結数を累計計測するか、或いはパターンの周囲長を
累計計測する。

更に本発明の照合装置にあっては、既設の辞書１２−１
と新設の辞書１２−２を選択する辞書選択手段２０を設
け、既設辞書１２−１の使用時に照合不成功であった場
合には、新設辞書１２−２を選択して使用するように構
成する。

［作用］このような構成を備えた本発明の指紋照合装置によれば
、既存辞書ではカバーできない範囲に画質か変化した場
合には、自動的に変化した画質に対応する新たな辞書を
作成するようになり、使用者の指の状態に影響されるこ
となく、複数の辞書の選択使用による照合で安定した本
人確認を行うことができ、装置の信頼性か大幅に向上す
る。

［実施例］第２図は本発明の一実施例を示した実施例構成図である
。

第２図において、１０は指紋読取手段としての指紋セン
サであり、装置の指紋入力部に指先に押し付けた際の指
紋の光学像を読み取って指紋画像信号を出力する。指紋
センサ１０からの画像信号は２値化回路２２で白黒２値
画像に変換され、２値化メモリ２４に格納される。

１４は照合回路であり、照合回路１４に対しては辞書選
択回路２０を介して、本発明にあっては複数の辞書メモ
リ、例えば２つの辞書メモリ１２１と１２−２を設けて
いる。辞書メモリ１２１、は既存の辞書として用いられ
、辞書メモリ１２１には使用者の指紋画像から抽出され
た特徴パターンが予め登録されている。

辞書メモリ１２−１に対する登録は特徴抽出・辞書登録
回路１８により行なわれる。この特徴抽出・辞書登録回
路１８による登録は第６図に示した従来装置の処理フロ
ーと同じである。

具体的に特徴抽出・辞書登録回路１８による登録処理を
説明すると次のようになる。

人間の指先には細かな凹凸があり、凸部のつながりを隆
線というが、隆線は個人に特有な様々な模様を形成して
いる。隆線を辿っていくと２つに分かれる点、即ち分岐
点や行き止まりの点、即ち端点にぶつかる。この分岐点
や端点の分布は人により異なるため指紋の特徴点と呼ば
れており、例えば特徴点が１２個以上一致したときに本
人と特定できることが経験的に分かっている。従って登
録処理にあっては、指紋の特徴点の近傍の画像を矩形の
ウィンドウとして複数切り出し、ウィンドウの中の２値
画像、ウィンドウとウィンドウの相対的な位置関係、更
にウィンドウの中の特徴点の種類を辞書情報として登録
する。

このとき複数のウィンドウの中で比較的指紋の中心部に
近い安定なウィンドウを１つ選び、これを位置合せ用の
ウィンドウとし、残りを照合用のウィンドウとして定義
しておく。

照合回路１４は２値化メモリ２４から得られた入力指紋
と、選択回路２０を介して既存辞書としての辞書メモリ
１２−１に格納された辞書バタンとの間で、 ■位置合せ ■パターンマツチングとなる２つの処理を行なう。即ち、照合回路１４の照合
処理にあっては、まず辞書メモリ１２−１から得られた
位置合せ用のウィンドウと入力指紋画像とのパターンマ
ツチングを行ない、登録時と照合時の入力位置の違いを
補正する。この位置合せ用ウィンドウによる位置合せが
済んだならば、位置合せ用ウィンドウの変位量に応して
周辺の照合用ウィンドウを平行移動させる。

次にパターンマツチングにあっては、複数の照合用ウィ
ンドウと入力指紋画像との一致、不一致を判別するもの
で、予め定めた数取上のウィンドウの一致が得られれば
本人と同定する。

ところで人間の指は比較内軟かく、装置の入力部に指を
押し付けたときの力の加わり具合により入力指紋画像は
部分的に伸び縮みが生ずる。このため、位置合せ用ウィ
ンドウの変位量と同じ量たけ周囲の照合用ウィンドウを
単に平行移動させても入力画像との良好な一致結果は得
られない。そこで、照合用ウィンドウを夫々独立に少し
ずつ動かしながら一致、不一致を照合する、所謂ムービ
ングウィンドウ処理を行なうことで、入力指紋画像の伸
び縮みに対し迅速な照合処理を行なうことができる。

このような指紋照合装置の構成に加えて本発明にあって
は、新たに画質評価回路１６を設けている。画質評価回
路１６は照合回路１４において既存辞書としての辞書メ
モリ１２−１を使用して入力指紋画像の照合に成功した
際に起動され、その時２値化メモリ２４に格納されてい
る入力指紋画像の画質を評価する。

画質評価回路１６での指紋画像の画質の評価項目として
は、 ■画像の明るさ ■２値化後のパターン幅 ■画像の複雑さの３つのパラメータを用いる。これらの評価項目から例
えば次式により評価値を算出するものと定義する。

この第（１）式に基つく入力指紋画像の評価値を算出し
たならば、現在使用している既存の辞書メモリ１２−１
に登録している登録画像がカバできる評価値の範囲の上
限と下限を決める閾値と比較し、算出評価値が閾値を超
えていた場合には特徴抽出・辞書登録回路１８に対し新
たな辞書の作成を指示する。画質評価回路１６より辞書
作成の指示を受けた特徴抽出・辞書登録回路１８は、そ
の時２値化メモリ２４に格納されている入力指紋画像に
ついて、既存辞書としての辞書メモリ１２−１に対する
登録時と同様にして新設辞書としての辞書メモリ１２−
２に対し入力指紋画像の特徴抽出で得られた辞書情報、
即ち入力指紋画像の各特徴点の近傍の２値画像をウィン
ドウとして切り出し、ウィンドウの中の２値画像、ウィ
ンドウ相互間の相対的な位置関係、ウィンドウの中の特
徴点の種類、更に位置合せ用ウィンドウと照合用窓の指
定を登録する。

ここで、画質評価回路１６の評価値の算出に用いる前記
第（１）式における「画像の複雑さ」の計測は、第３図
（ａ）に示す指紋画像の隆線パターンにおけるパターン
の周囲長の累計、あるいは同図（ｂ）に示す指紋画像に
おける隆線パターンの連結数の累計等を使用することが
できる。

即ち、第３図（ａ）の隆線パターンの周囲長、即ち境界
線長については、周囲長の累計値が大きいほど画像が複
雑となり、周囲長の累計か小さいほど画像が単純になる
ことを示す。また、第３図（ｂ）の隆線パターンの連結
数にあっては、連結数が多いほど画像は複雑であり、逆
に連結数が少ないほど画像は単純になる。

このような第３図に示した周囲長の累計あるいは連結数
の累計で示される「画像の複雑さ」を評価項目として用
いた場合には、前記（１）式で与えられる評価値は分子
側の「画像の明るさ」及び「パターンの幅」が同じであ
ったとすると、画像が単純なほど大きな評価値が算出さ
れ、画像が複雑なほど小さな評価値が算出される。

第４図は第２図の実施例で３つの辞書Ａ、　　Ｂ。

Ｃに同じ人の指紋画像が登録されたときの前記第（１）
式で示される評価値に対する各辞書のカバーできる範囲
を示した説明図、即ち各辞書の担当範囲と画像の画質と
の関係を示した説明図である。

第４図において、辞書Ａは第２図の辞書メモリ１２−１
に予め登録されている既存の辞書であり、辞書Ａが入力
指紋画像の画質に対し認識可能な範囲が図示の太線であ
ったとする。このような既存の辞書へが担当範囲に対し
、例えば図示のように評価値の下限閾値Ａ１と上限閾値
Ａ２を予め設定しておく。

第２図の照合回路１４で照合に成功し、画質評価回路１
６でそのときの入力指紋画像に対する評価値が前記第（
１）式で算出されたとき、算出評価値が第４図の閾値Ａ
１〜Ａ２の範囲内にあるか否か判定する。もし算出評価
値が下限閾値Ａ１を下回っていた場合には特徴抽出・辞
書登録回路１８による新たな辞書Ｂの作成が行なわれる
。一方、算出評価値が上限閾値Ａ２を上回っていた場合
には新たな辞書Ｃの作成が行なわれる。

従って本発明の指紋照合装置にあっては既存の辞書Ａで
判定的に照合できる画質の範囲を超えていた場合にはそ
れぞれの画質に対応した辞書Ｂ。

Ｃが新たに作成され、１つの辞書では照合困難な指紋画
像の画質の変化に対応できる複数の辞書を自動的に持つ
ことができる。

再び第２図を参照するに、装置の使用を通じて既存辞書
としての辞書メモリ１２−１に対し、画質に応じて新設
辞書としての辞書メモリ１２−２が作成された状態にあ
っては、照合回路１４に対する辞書情報は辞書選択回路
２０による辞書メモリ１２−１．１２−２の選択処理の
もとに行なわれる。

辞書選択回路２０による選択方法としては、■辞書メモ
リ１２−１の使用で照合に失敗した場合に辞書メモリ１
２−２の使用に切り換える、■入力指紋画像に続いて画
質評価回路１６で前記第（１）式の評価値を求め、第４
図に示したような上下限の閾値との比較により対応する
辞書メモリを選択する、等のいずれかの方法を使用すればよい。

第５図は第２図の実施例の処理動作を示した処理フロー
図である。

第５図において、まずＳｌで指紋センサ１０による指紋
読取りが行なわれ、Ｓ２で２値化回路２２による２値化
及びＳ３に示す前処理を受けて２値化メモリ２４に格納
される。続いてＳ４て照合回路１４による照合が行なわ
れ、この照合処理は位置合せ用ウィンドウを使用した位
置合せと、位置合せ後に位置合せウィンドウの変位量だ
け照合用ウィンドウを移動して画像一致、不一致を判別
するパターンマツチングに分けられ、パターンマツチン
グにおいて照合用ウィンドウが規定数の一致結果゛が得
られればＳ５で照合成功が判定される。

Ｓ５で照合成功が判定された場合にはＳ６に進み、画質
評価回路１６による画質評価が行なわれる。即ち、前記
第（１）式に基づいて画質の評価値を算出し、既存辞書
きしての辞書メモリ１２１でカバーできる画質範囲を示
す閾値の範囲を超えたか否かＳ７で判定し、閾値を超え
ていればＳ８に進み、このときの入力指紋画像を用いて
新たな辞書を作成し、新設辞書として辞書メモリ１２２
に登録する。勿論、Ｓ７で評価値が閾値を超えていなけ
ればＳ８の辞書作成を行なうことなく一連を処理を終了
する。また、Ｓ５で照合に失敗した場合にはＳ９の警報
処理等を行なう。

第５図の処理フロー図は画質評価に基づく新たな辞書登
録が行なわれていない状態での処理フローを示しており
、１または複数の新たな辞書作成が行なわれた場合には
第５図の８４の照合処理の前に辞書選択回路２０による
辞書メモリ１２−１゜１２−２の選択処理が入ることに
なる。

尚、第２図の実施例にあっては、既設辞書及び新設辞書
に対応して独立の辞書メモリ１２−１゜１２−２を示し
ているが、１つの辞書メモリのメモリ領域を指定して複
数の辞書を登録するようにしてもよいことは勿論である
。

［発明の効果］以上説明してきたように本発明によれば、使用者の指の
状態に応じた指紋画像の画質の変化に対応して複数の辞
書を装置を使用しながら自動的に生成し、指紋画像の画
質の変動に対し適切な辞書の採用を可能として、使用者
の指の状態にががゎらず常に安定な本人確認を実行でき
る信頼性の高い装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図：第２図は本発明の実施例構成図７第３図は本発明の画像の複雑さのパラメータ説明図第４図は本発明の各辞書の担当範囲と画像の画質表の関
係説明図。第５図は本発明の処理フロー図：第６図は従来の辞書登録処理フロー図。第７図は辞書登録時の擬似特徴点の発生原因説明図であ
る。図中、１θ ］２］６指紋読取手段（指紋センサ）１、既存の辞書（辞書メモリ）２、新設の辞書（辞書メモリ）照合手段（照合回路）画質評価手段（画質評価回路）辞書登録手段（特徴抽出・辞書登録回路）２０、辞書選
択手段（辞書選択回路）２２．２値化回路２４．２値化メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）指紋読取手段（１０）から得られた入力指紋の特
徴と、既設の辞書（１２−１）に登録された登録指紋の
特徴とを照合手段（１４）で照合して本人を確認する指
紋照合装置に於いて、前記照合手段（１４）で照合成功が得られた際に、照合
に成功した入力指紋の画質を評価する画質評価手段（１
６）と；該画質評価手段（１６）の評価値が既存の辞書（１２−
１）の担当範囲を越えた場合に、辞書登録手段（１８）
により入力画像から新たに作成された辞書パターンを登
録する新設の辞書（１２−２）と；を設けたことを特徴とする指紋照合装置。
（２）請求項１記載記載の指紋照合装置に於いて、前記
画質評価手段（１６）は、画像の明るさ、２値化後のパ
ターン幅及び画像の複雑さを計測し、画像の明るさにパ
ターン幅を乗じて画像の複雑さで割った値に比例する評
価値を算出することを特徴とする指紋照合装置。
（３）請求項２記載記載の指紋照合装置に於いて、前記
画質評価手段（１６）は画像の複雑さとして、パターン
の連結数を累計計測することを特徴とする指紋照合装置
。
（４）請求項２記載記載の指紋照合装置に於いて、前記
画質評価手段（１６）は画像の複雑さとして、パターン
の周囲長を累計計測することを特徴とする指紋照合装置
。
（５）請求項１記載記載の指紋照合装置に於いて、更に
既設の辞書（１２−１）と新設の辞書（１２−２）を選
択する辞書選択手段（２０）を設け、既設辞書（１２−
１）の使用時に照合不成功であった場合には、新設辞書
（１２−２）の使用を選択することを特徴とする指紋照
合装置。