JPH05242224A

JPH05242224A - 指紋照合装置

Info

Publication number: JPH05242224A
Application number: JP4043026A
Authority: JP
Inventors: Seigo Igaki; 誠吾井垣; Taku Niizaki; 卓新崎
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1993-09-21

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は指紋照合装置に関し、照合時に指を
回転させた状態で入力した場合でも正確に本人であると
確認することができる指紋照合装置を提供することを目
的としている。【構成】指紋画像を読取り２値画像として記憶する画
像読取部３０と、該画像読取部３０からの２値画像を受
けて特徴情報を窓画像として切り出し、指紋辞書として
登録する登録部１０と、該登録部１０の出力を特徴情報
として記憶する特徴情報記憶部４と、前記画像読取部３
０の出力を受けて、入力した画像の指紋中心位置からの
回転量を検出する回転量検出処理部４０と、画像読取部
３０から読出した照合用画像と特徴情報記憶部４から読
出した窓画像情報との照合を行う照合部２０より構成さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は指紋照合装置に関する。
近年、電子計算機が社会全般に普及するのに伴い、安全
性（セキュリテイ）を如何に確保するかという点に世間
の関心が集まっている。電算機室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Ｉ
Ｄカードや暗証番号には安全確保の面から多くの疑問が
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
も有効な手段と考えられ、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。

【０００２】

【従来の技術】人間の指先には細かな凹凸がある。凸部
の連なりを隆線というが、隆線は個人に固有な様々な紋
様を形成している。隆線を辿っていくと、図５の（ａ）
に示すような２つに分かれる点（分岐点）や、（ｂ）に
示すような行き止まりの点（端点）にぶつかる。このよ
うな分岐点や端点の分布は、個人により全て異なるた
め、これらの点は特徴点と呼ばれ、古来より個人を特定
するための有力な手段として用いられてきている。

【０００３】因みに、犯罪捜査の分野では、この特徴点
が１２個以上一致した時に本人と特定できるということ
が裁判所の判例で確立しているという。指紋照合では、
高速化の実現と、指紋入力時の力の加わり方の違い
や、ガラスに指をつけたまま移動させることによる指紋
像の部分的な伸び縮みに柔軟に対応することが必要とな
る。このような目的を達成するため、本発明者らにより
「ムービィング・ウィンド法」という指紋照合方式が提
案されている。

【０００４】図６はムービィング・ウィンド法の説明図
である。先ず指紋センサにより指紋の２値画像を作成
し、この２値画像からヒゲ等を除去する細線化処理を行
う。図の入力画像Ａがこのようにして得られた２値画像
である。この２値画像から図５に示したような特徴点を
抽出する。

【０００５】特徴点が抽出されたら、個々の特徴点及び
その近傍を含む２値画像を複数個「窓」として切り出
す。図の□で示される画像が窓である。この時、抽出し
た特徴点の座標と窓の中心座標とを一致させることが望
ましい。つまり、窓の中心に特徴点がくるようにするこ
とが望ましい。

【０００６】辞書情報としては、窓の中の２値画像，
窓と窓との相対的な位置関係，窓の中の特徴点の種
類等を登録する。この時、窓の中で比較的指紋の中心部
に近く、安定な窓を１個選んで「位置合わせ用窓」と
し、残りを「照合用窓」として定義しておく。図におい
て、太い実線の□が位置合わせ用窓であり、残りの１か
ら６までが照合用窓である。

【０００７】次に、照合のプロセスでは、先ず位置合わ
せ用窓と入力画像（図の入力画像Ｂ）とのパターンマッ
チングを行い、登録時と照合時の入力位置の違いを補正
する。次に、位置合わせ用窓の変位量に応じて周辺の照
合用窓を平行移動させる。

【０００８】ところが、人間の指は非常に柔らかいの
で、押捺時の力の加わり方の違い等により、入力指紋画
像は部分的に伸び縮みを生じる。従って、単に平行移動
しただけでは個々の照合用窓とそれに対応する位置の入
力画像Ｂとは良い一致を示さない。そこで、個々の照合
用窓をそれぞれ独立にわずかずつ移動させて、入力画像
との一致・不一致を吟味する。こうして予め定められた
数以上の窓が合格すれば、本人と同定する。

【０００９】図７は従来装置の構成例を示すブロック図
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から読み込まれた指紋画像は、続く２値化回路２に
より２値化され、２値画像メモリ３に格納される。２値
画像メモリ３から読み出された２値化データは、特徴抽
出部１１に入って特徴点が抽出される。

【００１０】この抽出された特徴点は窓画像切り出し部
１２に入る。窓画像切り出し部１２は、特徴点及びその
近傍を含む画像を窓として切り出し、出力する。ここ
で、特徴抽出部１１と窓画像切り出し部１２とで登録部
１０を構成している。窓画像切り出し部１２から切り出
された窓画像は、指紋辞書として特徴情報記憶部４に記
憶される。

【００１１】次に、照合時の動作について、図８に示す
フローチャートを参照しつつ説明する。先ず、指紋セン
サ１から読み込まれた照合用の指紋画像は、続く２値化
回路２により２値化され、２値画像メモリ３に格納され
る。一方、主変位量変更手段２１からメモリアドレス指
定手段２３にアドレス信号を与え、特徴情報記憶部４に
記憶されている位置合わせ用窓画像情報（指紋辞書）を
読み出す。そして、画素値比較手段２４は、この位置合
わせ用窓画像情報と２値画像メモリ３に記憶されている
２値画像とのパターンマッチングを行う（Ｓ１）。

【００１２】画素値比較手段２４は、読出した窓画像が
候補点であるかどうかチェックする（Ｓ２）。候補点で
ない場合には、副変位量変更手段２２に指示を送り、特
徴情報記憶部４４のアドレスを少し移動させる（Ｓ
３）。ここで、装置は位置の移動量が許容移動範囲内で
あるかどうかチェックする（Ｓ４）。許容移動範囲内で
ある場合には、Ｓ１に戻って再度パターンマッチングを
行う。許容移動範囲外である場合には、指紋照合を拒否
する（Ｓ５）。このようにして、登録時と照合時の入力
位置の違いを補正する。

【００１３】ステップＳ２で登録時と照合時の入力位置
の補正が終了したら、今度は画素値比較手段２４で周辺
窓画像と照合用２値画像とのパターンマッチングを行う
（Ｓ６）。このパターンマッチングは、窓内の全画素に
ついて行われ、不一致率が指定閾値以下である場合に
は、合格とされる。この場合において、位置合わせ用窓
画像の位置合わせに用いた補正量だけのアドレスの補正
を照合用窓に対しても行う。従って、メモリアドレス指
定手段２３は、主変位量変更手段２１の出力と副変位量
変更手段２２の出力を合わせたアドレスを特徴情報記憶
部４に与え、位置の補正を行う。

【００１４】この場合において、人間の指は非常に柔ら
かいので、押捺時の力の加わり方の違い等により、入力
指紋画像は部分的に伸び縮みする。従って、特徴情報記
憶部４に固定的なアドレスを与えたのでは、個々の照合
用窓とそれに対応する位置の照合用２値画像とは良い一
致を示さない。そこで、画素値比較手段２４は、副変位
量変更手段２２に変更情報を与えて、個々の照合用窓画
像をそれぞれ独立にわずかずつ移動させて、入力画像と
の一致・不一致を吟味する。

【００１５】画素値比較手段２４はパターンマッチング
の結果、当該照合用窓のパターンマッチングが合格した
かどうかチェックする（Ｓ７）。合格した場合には、比
較結果は、合格窓数評価手段２５に与えられる。そし
て、合格窓数評価手段２５は、それまでのパターンマッ
チングの結果が合格数≧所定の閾値であるかどうかチェ
ックする（Ｓ８）。合格数≧所定の閾値であった場合に
は、本人と確認する（Ｓ９）。ここで、主変位量変更手
段２１，副変位量変更手段２２，メモリアドレス指定手
段２３，画素値比較手段２４及び合格窓数評価手段２５
とで照合部２０を構成している。

【００１６】ステップＳ８において、合格数≧閾値が成
立しない場合及びステップＳ７において、パターンマッ
チングが不合格となった場合には、装置は全ての照合用
窓についてパターンマッチングが終了したかどうかチェ
ックする（Ｓ１０）。終了していない場合には、他の周
辺窓画像を呼出し（Ｓ１１）、画素値比較手段２４によ
りパターンマッチングを行う。全窓についてのパターン
マッチングが終了している場合には、条件を満足しない
うちに全窓の操作が終了したことになるので、本人であ
ることを拒否する（Ｓ１２）。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来装置で
は、指の骨を軸とする回転の検出手段がなかった。従っ
て、登録時と異なった回転状態で押捺された場合に、同
一人であるにも拘らず、照合に必要な数の照合用窓が入
力画像中に見つからず、拒否されてしまうという問題が
あった。

【００１８】例えば、登録時に図９の（ａ）の状態で登
録されたものとする。これが照合時に、（ｂ）に示すよ
うに指の骨を回転軸として回転された状態で入力する
と、前述したように、照合に必要な数の照合用窓が入力
画像中に見つからず、拒否されてしまう。

【００１９】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、照合時に指を回転させた状態で入力した
場合でも正確に本人であると確認することができる指紋
照合装置を提供することを目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理ブロ
ック図である。図７と同一のものは、同一の符号を付し
て示す。図において、３０は指紋画像を読取り２値画像
として記憶する画像読取部、１０は該画像読取部３０か
らの２値画像を受けて特徴情報を窓画像として切り出
し、指紋辞書として登録する登録部、４は該登録部１０
の出力を特徴情報として記憶する特徴情報記憶部、４０
は前記画像読取部３０の出力を受けて、入力した画像の
指紋中心位置からの回転量を検出する回転量検出処理
部、２０は画像読取部３０から読出した照合用画像と特
徴情報記憶部４から読出した窓画像情報との照合を行う
照合部である。

【００２１】

【作用】登録時に、通常の指紋画像の特徴情報に加え
て、予め指紋の中心位置より左側及び右側に所定量だけ
回転させた時の特徴情報も特徴情報記憶部４に記憶させ
ておく。そして、照合時には読み込んだ指紋画像の回転
量を回転量検出処理部４０で検出して、特徴情報記憶部
４に記憶されている最適な指紋辞書を読出して、照合部
２０で照合するようにする。このような構成とすること
により、照合時に指を回転させた状態で入力した場合で
も、正確に本人であると確認することができる。

【００２２】

【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。図２は本発明の一実施例を示す構成ブロッ
ク図である。図１，図７と同一のものは、同一の符号を
付して示す。図において、画像読取部３０は、指紋セン
サ１，２値化回路２及び２値画像メモリ３から構成され
ている。登録部１０は、特徴抽出部１１と窓画像切り出
し部１２から構成されている。照合部２０は、主変位量
変更手段２１，副変位量変更手段２２，メモリアドレス
指定手段２３，画素値比較手段２４及び合格窓数評価手
段２５より構成されている。

【００２３】本発明を特徴づける構成要素である回転量
検出処理部４０は、中心部検出回路４１，回転量検出回
路４２，回転量比較回路４３，辞書選択回路４４及び警
告表示部４５より構成されている。中心部検出回路４１
は、読み込んだ指紋画像の中心（核のこと。例えば渦巻
状指紋ではその中心のこと）を求める。回転量検出回路
４２は、中心部検出回路４１の出力を受けて入力された
指紋画像の回転量を検出する。回転量比較回路４３は、
回転量検出回路４２の出力を受けて、予め決められてい
る回転量閾値との比較を行う。辞書選択回路４４は、回
転量比較回路４３の出力を受けて、特徴情報記憶部４に
記憶されている最適な指紋辞書を読出す。警告表示部４
５は、辞書選択回路４４からの回転過大信号を受けて警
告表示を行う。

【００２４】特徴情報記憶部４は、指を標準的に指紋セ
ンサ１に置いた時の特徴情報と、指を骨を中心として左
方向及び右方向に所定量だけ回転させて置いた時の特徴
情報をそれぞれ記憶している。このように構成された装
置の動作を説明すれば、以下のとおりである。（登録時の動作）登録時には、図７の従来装置で説明し
た特徴情報の登録を行う他、指を回転した状態で置いた
時の特徴情報を登録する。ここでは、回転した指の特徴
情報を登録する場合について説明する。

【００２５】指を所定量だけ回転させて指紋センサ１の
上に置く。この時の指紋画像は、指紋センサ１で読み取
られる。指紋センサ１で読み取られた指紋画像は、続く
２値化回路２で２値化され、２値画像メモリ３に記憶さ
れる。中心部検出回路４１は、２値画像メモリ３に記憶
されている指紋画像を読出して、指紋の中心位置を検出
する。

【００２６】図３は、中心部検出回路４１の動作を示す
図で、中心位置の検出方法を示している。図において、
４６は読み出された指紋画像、４７はその輪郭線（指紋
境界部）である。この輪郭線は、指紋画像の周囲が黒く
なることから、指紋画像の境界線として容易に検出する
ことができる。

【００２７】ここで、中心部検出回路４１は、指紋画像
４６を水平方向及び垂直方向に一定間隔でスキャンす
る。そして、このスキャン線と交差した隆線の数をカウ
ントすると、水平方向及び垂直方向のそれぞれに対して
図に示すような特性の曲線が得られる。この曲線の一番
高い山が水平方向（ｘ方向）及び垂直方向（Ｙ方向）の
座標となる。このようにして、指紋画像の中心位置を求
めることができる。

【００２８】回転量検出回路４２は、求めた中心位置の
座標を基に、指紋画像の回転量を検出する。図４は回転
量検出回路４２の動作を示す図で、回転量の検出方法を
示している。中心部検出回路４１により指紋中心（図の
×印）は求まっているので、この指紋中心を通るｘ方向
に平行な線Ｌ１を引く。この時、Ｌ１が指紋像輪郭線４
７と交わる点を求め。これら交点をそれぞれＡ，Ｂとす
る。

【００２９】中心からＡまでのｘ方向の距離をｘｌ，中
心からＢまでのｘ方向の距離をｘｒとする。このｘｌと
ｘｒの比率で指の回転量を求める。図に示す例では、ｘ
ｌ＞ｘｒであるので、指は左方向に回転していることを
示す。回転量検出回路４２は、このようにして回転量を
距離の比率で求める。

【００３０】回転量比較回路４３は、回転量検出回路４
２の出力を受けて、右回転量閾値と比較し、左方向回転
であることを確認した後、辞書選択回路４４にその結果
を通知する。該辞書選択回路４４は、特徴情報記憶部４
に回転量に応じた記憶領域を指定する。この結果、登録
部１０で作成された特徴窓画像が辞書選択回路４４で指
定された領域に記憶される。この時の特徴情報記憶部４
のアドレスは、主変位量変更手段２１より与えられる。

【００３１】ここで、若し指の回転量が過大であること
が分かった場合、辞書選択回路４４は警告表示部４５を
表示させる。なお、通常の状態における指の指紋画像の
回転量もこの回転量検出処理部４０で検出されて、回転
がないと判定され、特徴情報記憶部４の領域が辞書選択
回路４４により指定され、その指定領域に特徴情報が記
憶されることになる。（照合時の動作）照合時には、照合用の指紋画像が入力
され、２値画像メモリ３に記憶される。この状態では、
指がどのような回転状態で入力されたか分からない。そ
こで、回転量検出処理部４０が入力された指の回転量を
検出し、特徴情報記憶部４に記憶されている領域を指定
してやることになる。

【００３２】具体的には、中心部検出回路４１が２値画
像メモリ３から読出した２値画像の中心位置を検出し、
回転量検出回路４２が中心位置を基に回転量を検出し、
回転量比較回路４３が求まった回転量と回転量閾値を比
較し、辞書選択回路４４が特徴情報記憶部４の窓画像記
憶領域を指定してやることになる。ここで、中心部検出
回路４１，回転量検出回路４２，回転量比較回路４３の
動作は登録時の動作と同じであるので、その詳細は省略
する。なお、回転量が過大である時には警告表示部４５
が表示されることも登録時と同じである。

【００３３】このようにして、特徴情報記憶部４の領域
が辞書選択回路４４から指定されると、メモリアドレス
指定手段２３は特徴情報記憶部４の指定された領域に記
憶されている窓画像情報を読み出し、画像値比較手段２
４で照合用画像とのパターンマッチングを行う。この時
の照合部２０の動作は、図７に示す従来装置と同じであ
るので、その詳細は省略する。

【００３４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば照合時に指を回転させた状態で入力した場合でも
正確に本人であると確認することができる指紋照合装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図３】指紋中心位置の検出法の説明図である。

【図４】回転量の検出法の説明図である。

【図５】指紋の特徴情報例を示す図である。

【図６】ムービィング・ウィンド法の説明図である。

【図７】従来装置の構成例を示すブロック図である。

【図８】従来装置の動作を示すフローチャートである。

【図９】回転による本人拒否の説明図である。

【符号の説明】

４特徴情報記憶部１０登録部２０照合部３０画像読取部４０回転量検出処理部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指紋画像を読取り２値画像として記憶す
る画像読取部（３０）と、該画像読取部（３０）からの２値画像を受けて特徴情報
を窓画像として切り出し、指紋辞書として登録する登録
部（１０）と、該登録部（１０）の出力を特徴情報として記憶する特徴
情報記憶部（４）と、前記画像読取部（３０）の出力を受けて、入力した画像
の指紋中心位置からの回転量を検出する回転量検出処理
部（４０）と、画像読取部（３０）から読出した照合用画像と特徴情報
記憶部（４）から読出した窓画像情報との照合を行う照
合部（２０）より構成された指紋照合装置。
【請求項２】前記回転量検出処理部（４０）は、指紋境界部を検出し、次に指紋中心部を検出し、次に指紋の回転量を指紋中心部からの変位として求める
ようにしたことを特徴とする請求項１記載の指紋照合装
置。
【請求項３】前記回転量検出処理部（４０）は、指紋の回転量を読取った後、その回転量に応じた指紋辞
書を特徴情報記憶部（４）から読出すようにしたことを
特徴とする請求項２記載の指紋照合装置。
【請求項４】前記回転量検出処理部（４０）は、指紋
中心位置を検出するために、水平方向及び垂直方向の交
差隆線数を求め、それぞれの方向の交差隆線数の最大の
位置を指紋中心位置と決定するようにしたことを特徴と
する請求項２記載の指紋照合装置。
【請求項５】前記回転量検出処理部（４０）は、求めた指紋中心位置から、指接触面までの水平方向の距
離として指紋画像の回転量を求めるようにしたことを特
徴とする請求項４記載の指紋照合装置。