JPH0628463A - 指紋照合装置 - Google Patents

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、登録時と同一性の高い画像で指紋照合を行
う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】 指紋画像を入力する指紋センサ１と、該指紋
センサ１出力を２値化する２値化回路２と、該２値化回
路２出力を格納する２値化メモリ３と、該２値化メモリ
３から読出した指紋画像から特徴点を抽出する特徴抽出
部１０と、同じく２値化メモリ３から読出した指紋画像
から指紋画像の複雑さに関するデータを抽出して格納
し、指紋照合時には照合用指紋画像の複雑さと登録され
ている指紋画像の複雑さとを比較評価する複雑さ評価手
段１１と、前記特徴抽出部１１で抽出した特徴パターン
を辞書として登録する指紋辞書記憶部１２と、照合用指
紋画像と指紋辞書記憶部１２に登録されている指紋辞書
との照合を行う照合部１３とで構成される。

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８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、２値化メモリ
３に格納される。

【０００４】２値化メモリ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９
（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、２値化メモリ３に格納される。

【０００７】照合部６は、２値化メモリ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。ここでは、ムービングウィンド法
について説明する。図１０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、２値化メモリ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１０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１０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】従来の装置では、指紋
照合に入るタイミングを決めるために、指紋画像の明る
さや２値画像の白画素数等が用いられている。図１１は
従来の照合開始時間決定の説明図である。縦軸は明るさ
（又は白画素数）、横軸は経過時間である。この図は、
押捺の瞬間から照合開始に至るまでの明るさや白画素数
の変化を示したものである。これらの値が、予め決めら
れた閾値Ｌを越えた時点で、照合処理に入る。

【００１２】しかしながら、この方法では入力画像の積
分的な情報を用いて判断を行うため、部分的に汗ばんだ
指紋等の場合、不安定な状態でも照合処理を開始してし
まうため、必ずしも登録時と同一性の高い画像で照合で
きないという問題があった。

【００１３】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、登録時と同一性の高い画像で指紋照合を
行う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。

【００１４】

【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８と同一のものは、同一の符号を付し
て示す。図において、１は指紋画像を入力する指紋セン
サ、２は該指紋センサ１出力を２値化する２値化回路、
３は該２値化回路２出力を格納する２値化メモリであ
る。

【００１５】１０は該２値化メモリ２から読出した指紋
画像から特徴点を抽出する特徴抽出部、１１は同じく２
値化メモリ３から読出した指紋画像から指紋画像の複雑
さに関するデータを抽出して格納し、指紋照合時には照
合用指紋画像の複雑さと登録されている指紋画像の複雑
さとを比較評価する複雑さ評価手段である。

【００１６】１２は前記特徴抽出部１０で抽出した特徴
パターンを辞書として登録する指紋辞書記憶部、１３は
照合用指紋画像と指紋辞書記憶部１２に登録されている
指紋辞書との照合を行う照合部である。

【００１７】

【作用】前記複雑さ評価手段１１は、登録時に指紋の複
雑さに関するパラメータ（例えばパターンの境界線長の
累計等）を２値化メモリ３から抽出して格納しておく。
そして、該複雑さ評価手段１１は、照合用指紋画像の複
雑さが登録時の指紋画像の複雑さと等しいか、又は登録
時の複雑さよりも低下したことを確認してから、前記照
合部１３に照合開始信号を与えるようにする。

【００１８】図２は本発明の作用説明図で、押捺過程に
おける指紋画像の変化を示す図である。（ａ）は押捺当
初の指紋画像を、（ｂ）は安定化後の指紋画像をそれぞ
れ示している。押捺当初は、（ａ）に示すように指紋画
像は複雑である。それが時間が経つにつれて（ｂ）に示
すように単純になってくる。そこで、この複雑さの程度
が指紋照合を行うに十分になったと複雑さ評価部１１が
判定してから照合を開始するのである。

【００１９】このようにすることにより登録時と同一性
の高い画像で指紋照合を行うことができる。

【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３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。複雑さ評価手段１１は、複雑さに関するデータを
記憶するメモリ１１ａと、そのメモリ１１ａに格納され
ているデータを読出して入力された照合用指紋画像の状
態を評価する複雑さ評価部１１ｂより構成されている。
また、照合部１３からは照合の度に複雑さ評価手段１１
内のメモリに照合の度に信号が入るようになっている。
このように構成された装置の動作を、図４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、指紋センサ１から指紋画像を入力する
（Ｓ１）。入力された指紋画像は、２値化回路２に入っ
て２値化される（Ｓ２）。２値化された２値画像は、２
値化メモリ３に格納される。特徴抽出部１０は、２値化
メモリ３から読出した指紋画像から特徴情報を抽出する
（Ｓ３）。一方、複雑さ評価部１１ｂは２値化メモリ３
から読出した指紋画像から複雑さに関するデータを抽出
する。

【００２２】図５乃至図７は複雑さのパラメータ例を示
す図である。図５はパターンの境界線長の累計を複雑さ
を示すパラメータとして用いるものである。図で示すＡ
１〜Ａ１０までの斜線で示す領域は隆線である。これら
領域Ａ１〜Ａ１０までの境界線長の累計を求めると、複
雑さのパラメータ（指標）として利用することができ
る。つまり、図２の（ａ）に示すような押捺当初の段階
では、隆線が細切れになっており、それら細切れ領域の
境界線長の累計値は大きくなり、複雑であることにな
る。

【００２３】図６はパターンの連結数を複雑さを示すパ
ラメータとして用いるものである。図には黒画素が１０
個示されている。画素同志は、縦，横，斜めの８方向の
いずかが隣接している場合には１つの集合とすると、図
の場合は１つの集合である。しかしながら、縦，横の４
方向の隣接だけで連結ありと判定することにすると、図
に示す黒画素はＢ０，Ｂ１，Ｂ２の３個の集合となる。
このように、８方向が隣接しているとした時と、４方向
が隣接しているとした時の照合の数の差をパターン連結
数と定義すると、このパターン連結数も複雑さを示すパ
ラメータとして利用することができる。つまり、複雑な
画像程、この連結数が多くなる。

【００２４】図７は隆線中に存在する汗腺の数を複雑さ
を示すパラメータとして用いるものである。隆線２０中
に、複数の汗腺ａが存在する。そして、この汗腺口の数
の多いものほど画像が複雑であると判定する。

【００２５】再び、図４のフローチャートに戻る。複雑
さデータの抽出が終わると、特徴抽出部１０で抽出され
た特徴パターンが指紋辞書記憶部１２に登録される（Ｓ
５）。同時に、複雑さ評価部１１ｂで評価された複雑さ
データがメモリ１１ａに登録される（Ｓ５）。 （照合時）照合用の指紋画像を指紋センサ１から入力す
る（Ｓ６）。この時、指を指紋センサ１にしばらく乗せ
たままにしておき画像を固定する（Ｓ７）。この画像の
安定化は、図２で説明したように、指紋センサ１に指を
押捺した当初は、指紋画像が安定せず、複雑なパターン
であるので、安定なパターンとなるまで待つ必要がある
からである。２値化された画像は、２値化メモリ３に格
納される。

【００２６】画像が固定されたら、２値化回路２は入力
画像の２値化を行う（Ｓ８）。複雑さ評価部１１ｂは、
２値化メモリ３から読出した指紋画像とメモリ１１ａか
ら読出した複雑さデータを比較照合して複雑さの度合い
を比較する（Ｓ９）。そして、メモリ１１ａに入ってい
る基準値よりも複雑さの度合いが大きい場合には、未だ
画像が安定していないので、ステップＳ７に戻って画像
の固定を行う。

【００２７】ここで、複雑さの度合いを比較するに際し
ては、パターンの境界線長の累計値，パターンの連結数
の累計値又は汗腺口の数等のうちの１個を用いて行って
もよいし、２個又は３個を用いて行ってもよい。また、
複雑さの度合いを判断するにあたっては、これら複雑さ
のパラメータを組み合わせて総合的に判断するようにし
てもよい。

【００２８】入力画像の複雑さの度合いがメモリ１１ａ
に入っている基準値よりも同じかそれ以下になったら、
入力画像が安定化したことになるので、複雑さ評価部１
１ｂは、照合部１３に指令信号を送って照合処理を開始
させる（Ｓ１０）。照合部１３は、２値化メモリ３から
読出した指紋画像と指紋辞書記憶部１２に登録されてい
る特徴点との照合（パターンマッチング）を行い、本人
確認を行う。

【００２９】ここで、指紋照合を行って本人と確認でき
ない時、更にステップＳ６に戻って照合用指紋画像を入
力することになるが、照合の回数をメモリ１１ａに格納
しておくようにする。そして、複雑さ評価部１１ｂは複
雑さの評価を行う毎にその履歴情報を記憶しておく。

【００３０】そして、試行回数と本人確認時の複雑さと
過去の履歴情報を基に、複雑さ評価部１１ｂは次回の照
合時の複雑さの判断閾値を決定するようにする。このよ
うな方式を採用すれば、複雑さの比較時に最適な基準値
を得ることができるようになり、照合速度を速めること
ができる。

【００３１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば照合用指紋画像が入力された時、その複雑さが基
準値と同じかそれ以下になった後に、照合開始を行うよ
うにすることにより、登録時と同一性の高い画像で指紋
照合を行うことができる指紋照合装置を提供することが
でき、実用上の効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】押捺過程における指紋画像の変化を示す図であ
る。

【図３】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図４】本発明の動作を示すフローチャートである。

【図５】複雑さのパラメータ例を示す図である。

【図６】複雑さのパラメータ例を示す図である。

【図７】複雑さのパラメータ例を示す図である。

【図８】従来の指紋照合装置の構成概念図である。

【図９】指紋の特徴情報例を示す図である。

【図１０】パターンマッチングの動作説明図である。

【図１１】従来の照合開始時間決定の説明図である。

【符号の説明】

１ 指紋センサ ２ ２値化回路 ３ ２値化メモリ １０ 特徴抽出部 １１ 複雑さ評価手段 １２ 指紋辞書記憶部 １３ 照合部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指紋画像を入力する指紋センサ（１）
   と、 該指紋センサ（１）出力を２値化する２値化回路（２）
   と、 該２値化回路（２）出力を格納する２値化メモリ（３）
   と、 該２値化メモリ（３）から読出した指紋画像から特徴点
   を抽出する特徴抽出部（１０）と、 同じく２値化メモリ（３）から読出した指紋画像から指
   紋画像の複雑さに関するデータを抽出して格納し、指紋
   照合時には照合用指紋画像の複雑さと登録されている指
   紋画像の複雑さとを比較評価する複雑さ評価手段（１
   １）と、 前記特徴抽出部（１０）で抽出した特徴パターンを辞書
   として登録する指紋辞書記憶部（１２）と、 照合用指紋画像と指紋辞書記憶部（１２）に登録されて
   いる指紋辞書との照合を行う照合部（１３）とで構成さ
   れた指紋照合装置。
2. 【請求項２】 前記複雑さ評価手段（１１）は、照合用
   指紋画像の複雑さが登録時の指紋画像の複雑さと等しい
   か、又は登録時の複雑さよりも低下したことを確認して
   から、前記照合部（１３）に照合開始信号を与えるよう
   にしたことを特徴とする請求項１記載の指紋照合装置。
3. 【請求項３】 前記指紋画像の複雑さとして、パターン
   の境界線長の累計を用い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。
4. 【請求項４】 前記指紋画像の複雑さとして、パターン
   の連結数の累計を用い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。
5. 【請求項５】 前記指紋画像の複雑さとして、汗腺口の
   累計を用い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。
6. 【請求項６】 前記複雑さ評価手段（１１）は、試行回
   数と複雑さの平均値を記憶しておき、本人確認成功時の
   複雑さと過去の履歴情報から、次回の複雑さの判断閾値
   を決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。