JPH0628457A

JPH0628457A - 指紋照合装置

Info

Publication number: JPH0628457A
Application number: JP3020001A
Authority: JP
Inventors: Seigo Igaki; 誠吾井垣; Taku Arasaki; 卓新埼; Masahiro Mori; 雅博森
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-02-13
Filing date: 1991-02-13
Publication date: 1994-02-04

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は入力した指紋像と辞書に格納されて
いる辞書パターンとを比較して本人を確認する指紋照合
装置に関し、指の回転等の登録時からの変動に対しても
対応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】入力指紋画像２値画像として格納する２値化
メモリ１０と、該２値化メモリ１０から読出した２値画
像から特徴点を抽出する特徴抽出部１１と、該特徴抽出
部１１で抽出した特徴点とその近傍の画像からなる特徴
窓を切り出す特徴窓切り出し部１２と、該特徴窓切り出
し部１２で切り出した特徴窓に所定の画像変換を加える
特徴窓画像変換部１３と、該特徴窓画像変換部１３の出
力（変動対応辞書）及び前記特徴窓切り出し部１２出力
（通常辞書）を特徴パターンとして記憶する特徴情報記
憶部１４と、入力２値画像と特徴情報記憶部１４から読
出した特徴パターンとの照合を行って本人を確認する照
合部１５とにより構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は入力した指紋像と辞書に
格納されている辞書パターンとを比較して本人を確認す
る指紋照合装置に関する。

【０００２】近年、コンピュータが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
係者の関心が集まっている。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。

【０００３】

【従来の技術】図５は従来の指紋照合装置の構成概念図
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。変換されたディジタルデ
ータ（指紋データ）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。

【０００４】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、特徴情報抽出部４に入り、特徴
情報が抽出される。ここで、特徴情報とは、例えば図６
（ａ）に示すような分岐点や（ｂ）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、指紋辞書記憶部５に格納される。以上の動作が複数
の個人について繰返され、個人の特徴情報が指紋辞書記
憶部５に格納される。

【０００５】このようにして特徴情報量の指紋辞書記憶
部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）を乗せてから、テンキー
（図示せず）で自分のＩＤ番号を入力する。この結果、
照合部６はＩＤ番号を基に指紋辞書記憶部５の検索する
範囲を決定して照合時に読出すことにより、検索する範
囲を絞ることができる。

【０００６】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。

【０００７】照合部６は、フレームメモリ３に格納され
ている照合用指紋画像と、指紋辞書記憶部５に格納され
ている個人毎の特徴情報とを読出し、双方の照合（パタ
ーンマッチング）を行う。特徴パターンの一致の数が所
定数以上あった時には、指紋が一致したと判定する。

【０００８】次に、パターンマッチング動作について、
更に詳細に説明する。図７の（ａ）は指紋センサ１で読
取り、２値化回路２で２値化され、フレームメモリ３に
入っている指紋画像である。図において、斜線で示す領
域は隆線（山線）、白い領域は谷線である。特徴情報抽
出部４は、この指紋画像から特徴点を抽出し、特徴点を
中心とした指紋画像（特徴パターン）を窓（ウィンド）
状に複数個切り出す。

【０００９】図７の（ｂ）は指紋辞書としての特徴パタ
ーンを示す図である。図のＷが位置合わせ用窓、残りの
１から６が位置合わせ用窓Ｗの周囲に抽出された窓であ
る。この位置関係を保存したまま、辞書として指紋辞書
記憶部５に登録される。

【００１０】照合時には、照合部６が入力された指紋画
像に対して指紋辞書の窓をパターンマッチングさせる。
指紋辞書は、１個の位置合わせ用窓Ｗと複数の照合用の
周辺窓とに２分される。最初に、位置合わせ用窓Ｗを指
紋画像に対して走査を行い、パターンマッチングさせ、
登録画像に対する入力画像の移動量を把握する。その
後、照合用窓を位置合わせ用窓の移動量だけずらして照
合させる。図７の（ｃ）はパターンマッチングの様子を
示している。図において、Ｈは読み込んだ指紋画像であ
る。この指紋画像に対して位置合わせ用窓Ｗを走査さ
せ、一致するパターンを捜し、一致した位置で移動量を
覚えておく。そして、残りの照合用窓に対しても同じ移
動量だけ移動せさると、図（ｃ）の状態になる。このパ
ターンマッチングを行うに際しては、人間の皮膚の柔ら
かみによる歪みに対応させるため、照合用窓を若干量だ
け２次元的に走査させてパターンマッチングを行う。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述したムービングウ
ィンド法は、指紋の特徴点近傍の２値画像を窓として切
り出し、辞書として登録している。そして、登録の際に
は入力画像を予め幾つかの小領域に分割しておき、図８
に示すように入力画像の中心に近い小領域から順に特徴
点を捜し、窓（特徴パターン）として登録する方法を採
用している。図の→が登録順序を示している。

【００１２】ところが、一般に登録時には指紋照合装置
に習熟していないことが多く、指を置く位置や押圧が一
定しないのが普通である。また、登録後の使用者の作業
内容の変化や季節的な皮膚の状態変化等のために、照合
時に登録時と同質性の高い指紋画像を入力することが困
難となる場合が多い。

【００１３】これに対し、単純に照合の閾値を下げて判
断を甘くしたのでは、誤照合の危険が高まるという問題
がある。また、登録時に指紋画像を複数回入力して各画
像毎に辞書を作成し、各画面で共通に選択される特徴点
を優先的に辞書として採用する方式が提案されている。
この方法によれば、指の押捺位置や押圧の違いに対して
はマージンのある辞書を作成することが可能となるが、
指紋の回転に対しては対応が困難であるという問題があ
った。

【００１４】図９は押捺時の回転角と照合誤差の関係を
示す図である。図において、縦軸は照合誤差（マッチン
グ誤差％）、横軸は回転角度（度）である。基準位置
から正負両方向に指が回転すると、それに応じて照合誤
差は増大する。

【００１５】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、指の回転等の登録時からの変動に対して
も対応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。

【００１６】

【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５と同一のものは、同一の符号を付し
て示す。図において、１は指紋画像を読み取る指紋セン
サ、２は該指紋センサ１の出力を２値化する２値化回
路、１０は該２値化回路２の出力を２値画像として格納
する２値化メモリである。

【００１７】１１は該２値化メモリ１０から読出した２
値画像から特徴点を抽出する特徴抽出部、１２は該特徴
抽出部１１で抽出した特徴点とその近傍の画像からなる
特徴窓を切り出す特徴窓切り出し部、１３は該特徴窓切
り出し部１２で切り出した特徴窓に所定の画像変換を加
える特徴窓画像変換部である。

【００１８】１４は該特徴窓画像変換部１３の出力及び
前記特徴窓切り出し部１２出力を特徴パターンとして記
憶する特徴情報記憶部、１５は前記２値化回路２から出
力される２値画像と特徴情報記憶部１４から読出した特
徴パターンとの照合を行って本人を確認する照合部であ
る。

【００１９】

【作用】特徴窓切り出し部１２から切り出した窓画像に
対して、照合用指紋画像の変動に対応するように画像変
換を加えたものを変動対応指紋辞書パターン（特徴パタ
ーン）として特徴情報記憶部１４に登録する。これによ
り、指紋照合時の入力画像が基準位置から回転したり、
指紋の線幅が登録時から変化して通常辞書での照合が失
敗した場合には変動対応辞書で照合を行うことにより、
指の回転等の登録時からの変動に対しても対応すること
ができる指紋照合装置を提供することができる。

【００２０】

【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。

【００２１】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と同一のものは、同一の符号を付して
示す。特徴窓画像変換部１３は、特徴窓切り出し部１２
から切り出した特徴窓に対して回転処理を加える回転変
換部１３ａと、特徴窓切り出し部１２から切り出した特
徴窓に対して線幅変換を加える線幅変換部１３ｂから構
成されている。その他の構成は、図１と同一である。こ
のように構成された装置の動作を図３のフローチャート
を参照しつつ説明すれば、以下のとおりである。（登録
時）先ず、登録用指紋画像を指紋センサ１から入力する
（Ｓ１）。入力された画像は２値化回路２により２値画
像データに変換され（Ｓ２）、２値化メモリ１０に格納
される。次に、特徴抽出部１１は、２値化メモリ１０か
ら読出した２値画像から図８に示す順序で特徴点を抽出
する（Ｓ３）。

【００２２】特徴窓切り出し部１２は、特徴点及びその
近傍の画像を窓として切り出す（Ｓ４）。この切り出さ
れた窓は通常辞書の特徴パターンとして指紋辞書記憶部
１４に記憶される（Ｓ６）。一方、特徴窓切り出し部１
２の出力は特徴窓画像変換部１３に入る。

【００２３】特徴窓変換部１３では、入力された窓画像
に対して所定の画像変換処理を行う（Ｓ５）。この画像
変換処理の例としては、例えば画像回転処理と、線幅変
換処理がある。回転変換回路１３ａは、入力された窓画
像に対して所定角（例えば±５゜）の画像回転処理を行
い、その結果を指紋辞書記憶部１４の変動対応辞書とし
て記憶する（Ｓ６）。また線幅変換回路１３ｂは、入力
された窓画像の指紋幅に対して所定の線幅変換を行い、
その結果を指紋辞書記憶部１４の変動対応辞書として記
憶する（Ｓ６）。（照合時）次に、照合用の指紋画像が指紋センサ１から
入力される（Ｓ７）。入力された指紋画像は、続く２値
化回路２で２値化される。照合部１５は、この２値画像
と指紋辞書記憶部１４に入っている通常辞書との照合
（パターンマッチング）を行い（Ｓ８）、パターンが一
致したかどうかチェックする（Ｓ９）。そして、照合の
結果本人と確認されたら、処理は終了する。

【００２４】若し、パターンマッチングが不一致の場合
には、照合部１５は指紋辞書記憶部１４から変動対応辞
書を読出してきて照合を行う（Ｓ１０）。そして、照合
の結果が一致したかどうかチェックする（Ｓ１１）。照
合の結果、本人と確認された場合には処理は終了する。
若し、不一致の場合には本人であることを拒否すること
になる。

【００２５】図４は本発明の動作説明図である。登録画
像と照合用画像を（ａ）に示すように照合する。この
時、照合用画像が図に示すように回転した画像として入
力された場合には、合格窓の数が基準数に達せず不合格
となる。この場合には、登録画像に対して回転変換回路
１３ａで回転処理を行い、（ｂ）に示すように回転させ
た登録画像と照合用画像との照合を行う。このような処
理を行うことにより、本人及び照合用の指が同一である
限り、両方のパターンは一致して、本人と判定する。

【００２６】このように、本発明によれば、通常の指紋
辞書で不一致となった場合でも、変動対応辞書で照合で
きるようにしているので、登録した後の指紋画像の変動
に対して対処することができる。

【００２７】上述の実施例では、変動対応辞書として登
録画像を回転させる場合を例にとったが、本発明はこれ
に限るものではなく、その後の指紋画像の変動が線幅の
変化として現れる場合もあり、この時には線幅変換回路
１３ｂにより線幅の変換を行った指紋辞書と照合用指紋
画像との照合を行うようにすることができる。

【００２８】また、通常の指紋辞書による照合が不成功
の時に、前記特徴窓画像変換部１３により変動対応辞書
を順次作成しつつ照合し、本人と確認できた変動対応辞
書を特徴情報記憶部に登録するようにすることもでき
る。

【００２９】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば通常の指紋辞書の他に、特徴窓画像を回転したも
のや、線幅変更したものを変動対応辞書として記憶して
おくことにより、通常指紋辞書での照合が失敗した場合
でも変動対応辞書で照合することにより、本人確認を行
うことができる。従って、本発明によれば指の回転等の
登録時からの変動に対しても対応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】本発明の動作を示すフローチャートである。

【図４】本発明の動作説明図である。

【図５】従来の指紋照合装置の構成概念図である。

【図６】指紋の特徴情報例を示す図である。

【図７】パターンマッチングの動作説明図である。

【図８】窓の登録順序を示す図である。

【図９】押捺時の回転角と照合誤差の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１指紋センサ２２値化回路１０２値化メモリ１１特徴抽出部１２特徴窓切り出し部１３特徴窓画像変換部１４特徴情報記憶部１５照合部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指紋画像を読み取る指紋センサ（１）
と、該指紋センサ（１）の出力を２値化する２値化回路
（２）と、該２値化回路（２）の出力を２値画像として格納する２
値化メモリ（１０）と、該２値化メモリ（１０）から読出した２値画像から特徴
点を抽出する特徴抽出部（１１）と、該特徴抽出部（１１）で抽出した特徴点とその近傍の画
像からなる特徴窓を切り出す特徴窓切り出し部（１２）
と、該特徴窓切り出し部（１２）で切り出した特徴窓に所定
の画像変換を加える特徴窓画像変換部（１３）と、該特徴窓画像変換部（１３）の出力（変動対応辞書）及
び前記特徴窓切り出し部（１２）出力（通常辞書）を特
徴パターンとして記憶する特徴情報記憶部（１４）と、前記２値化回路（２）から出力される２値画像と特徴情
報記憶部（１４）から読出した特徴パターンとの照合を
行って本人を確認する照合部（１５）とにより構成され
る指紋照合装置。
【請求項２】前記特徴窓画像変換部（１３）は、特徴
窓切り出し部（１２）から切り出した窓画像を回転させ
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】前記特徴窓画像変換部（１３）は、特徴
窓切り出し部（１２）から切り出した窓画像の線幅を変
換す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４】指紋の特徴パターン作成時に、通常の指
紋辞書に加えて変動対応辞書を特徴情報記憶部（１４）
に登録す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５】通常の指紋辞書による照合が不成功の時
に、前記特徴窓画像変換部（１３）により変動対応辞書
を順次作成しつつ照合し、本人と確認できた変動対応辞
書を特徴情報記憶部（１４）に登録するようにしたこと
を特徴とする請求項１記載の指紋照合装置。