JPH10293844A - 指紋照合装置の参照枠設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 指置き位置がずれても、指紋照合が確実に行
われるようにした、指紋照合装置の参照枠設定方法を提
供すること。 【解決手段】 指紋採取面１１ａを有するプリズム１１
と、光源１２からプリズム内に進入してこの指紋採取面
で反射された光を検出する撮像素子１４と、撮像素子か
らの画像信号を記憶するメモリ１６と、メモリから読み
出された画像信号に基づいて、照合用の指紋画像データ
を生成し、前以てメモリに登録された参照用の指紋画像
データと比較して、指紋照合を行なう指紋画像データ処
理部１７とを含んでいる指紋照合装置を用いて、上記撮
像手段による画像データを二値化して、指の形状データ
を得る第一の段階と、上記指の形状データに基づいて、
指の形状の中心データを得る第二の段階と、上記指の形
状の中心データによる画面座標位置を中心Ｏとして、所
定の参照枠１８を設定する第三の段階とを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指紋が接触する面
を有し、この面に接触している指紋の画像を光学的に読
み取って、前以て登録された指紋データと照合するため
の指紋照合装置に関し、特に指紋データを読み取る際の
参照枠の取得方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報処理技術が社会全般的に応用
され、その普及に伴って、各種システムの管理，安全性
の確保が必要とされている。現在、情報処理分野におい
ては、暗証番号の入力や、これを記録した磁気カード，
ＩＣカード等を使用して、各個々人の識別を行なうこと
が一般に行なわれている。また、個人の生活環境におい
ても、住宅や自動車の鍵、あるいはロッカーの鍵等の安
全性確保のためにも、これら情報処理技術の応用が注目
されている。これは、従来の手法では、暗証番号の忘
れ、鍵や磁気カード，ＩＣカード等の紛失，盗難，偽造
等の危険性が回避できないことによる。従って、これら
の危険性を回避するための方法として、個々人固有で且
つ不変の指紋を利用して、指紋照合によって、個々人の
識別を行なうことにより、システム管理，安全性の確保
を図ることが有利である。

【０００３】従来、このような指紋照合装置は、例えば
図５に示すように、構成されている。図４において、指
紋照合装置は、指紋採取面１ａを有するプリズム１，こ
のプリズム１に対して一方（図示の場合、下面）の側に
配置された光源２及びプリズム１に対して他方（図示の
場合、右方）の側に配置されたレンズ群３及びＣＣＤ
（電荷結合素子）等の光電変換素子（撮像手段）４から
成る指紋読取センサ５と、光電変換素子４からの画像信
号を処理して照合用の指紋画像データとし、この照合用
の指紋画像データと前以て登録された参照用の指紋画像
データとを比較して、指紋照合を行なう指紋画像データ
処理部６とを備えている。

【０００４】このような構成の指紋照合装置において
は、オペレータが指紋採取面１ａ上に指を接触させる
と、光源２から出射した光が、プリズム１内に入射して
指紋採取面１ａ上の指紋で反射する。この反射光は、プ
リズム１から出射してレンズ群３を透過し、光電変換素
子４に入射する。そして、光電変換素子４にて光電変換
され、指紋画像データ処理部６にて照合用の指紋画像デ
ータとして取り込まれる。さらに、指紋画像データ処理
部６は、この照合用の指紋画像データと、前以て登録さ
れている参照用の指紋画像データとを比較して、指紋照
合を行なうようになっている。

【０００５】ここで、指紋採取面１ａには、指紋の凸部
のみが接触するので、この凸部では入射光は全反射せ
ず、乱反射する。従って、光電変換素子４においては、
この凸部に対応する部分が暗部として識別され、凹部に
対応する部分が明部として識別されることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな指紋照合装置においては、指紋画像データ処理部６
は、光電変換素子４からの画像信号を照合用の指紋画像
データとして取り込む際に、読み取られた画像信号に関
して、ほぼ（指の長手方向に延びる）画面の中心線に沿
って、指の先端を検索し、この先端からの相対位置を基
準にして、指紋画像データの照合対象領域（以下、「参
照枠」という）を設定し、この参照枠に基づいて、画像
信号を照合用の指紋画像データとして取り込むようにし
ている。

【０００７】従って、指紋採取面１ａに対する指置きが
指の長手方向に関してずれた場合には、指の位置ずれに
追従して、参照枠が正確に取得されることになる。しか
し、指紋採取面１ａに対する指置きが指の長手方向に対
して横向きにずれた場合には、指の先端が長手方向の中
心線からずれてしまい、このずれた位置を指の先端とし
て検索してしまうことになる。これにより、上記照合枠
の中心が、指の指紋の中心からずれてしまい、同一の指
紋であっても、指紋画像データ処理部６により得られる
照合用の指紋画像データにもバラツキが生ずることにな
る。このため、このバラツキが大きくなると、照合用の
指紋画像データが、参照用の指紋画像データと異なる指
紋画像データとなって、指紋照合の際に、類似した指紋
を同一指紋であると誤認識されたり、同一指紋であって
も同一指紋であると認識できなくなる等、正確な指紋照
合が行なわれ得なくなってしまうという問題があった。

【０００８】これに対して、撮像手段からの画像信号を
直接に重心計算することにより、指の形状の中心を求め
て、この中心に基づいて参照枠を設定する方法も考えら
れるが、上記画像信号は、一般的には例えば２５６階調
の画像信号であり、重心計算を行なう場合に時間がかか
り過ぎてしまうと共に、指紋の影響を除去することがで
きないことから、実質的に指の形状の中心を求めること
ができないという問題があった。

【０００９】本発明は、以上の点に鑑み、指置き位置が
ずれても、指紋照合が確実に行われるようにした、指紋
照合装置の参照枠設定方法を提供することを目的として
いる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、撮像手段による画像データを二値化して、指紋照
合すべき指の形状データを得る第一の段階と、この指の
形状データに基づいて、指の形状の中心データを得る第
二の段階と、この指の形状の中心データによる画面座標
位置に基づいて、参照枠を設定する第三の段階とを備え
る、指紋照合装置の参照枠設定方法により、達成され
る。

【００１１】また、前記指の形状データを得る第一の段
階は、前記画像データのｍ×ｍドット毎に、階調を平均
化した第一のメッシュデータを得て、この第一のメッシ
ュデータのｎ×ｎドット毎に、中心階調を採って第二の
メッシュデータを得ることにより行なわれるようにして
もよい。

【００１２】上記構成によれば、参照枠取得の際に、撮
像素子の画像信号に基づいて、第一の段階にて、二値化
により指の形状データが得られ、第二の段階にてその中
心が検出されることにより、第三の段階にて、指の形状
の中心に基づいて参照枠が設定されるようになってい
る。従って、指紋採取面における指置き位置が中心線か
らずれていたとしても、指の形状の中心に基づいて参照
枠が設定されるので、正確な照合用の指紋画像データが
得られ、常に正確な指紋照合が行われることになる。

【００１３】上記画像データの二値化が、画像データの
ｍ×ｍ（ｍは正の整数）ドット毎に、階調を平均化した
一つの第一のメッシュデータにし、この第一のメッシュ
データのｎ×ｎ（ｎは正の整数）ドット毎に、中心階調
を採って第二のメッシュデータとして、行なわれる場合
には、画像データの指紋に関するデータが除去されるこ
とになり、正確な指の形状に関するデータが得られる。
従って、正確な参照枠が設定されることになり、より一
層正確な指紋照合が行われることになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１から図４を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本発明の好適な形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００１５】図１は、本発明による参照枠設定方法を実
行するための指紋照合装置の一例を示している。図１に
おいて、指紋照合装置１０は、指紋採取面１１ａを有す
るプリズム１１，このプリズム１１に対して一方の側に
配置された光源１２及びプリズム１１に対して他方の側
に配置されたレンズ群１３及びＣＣＤ（電荷結合素子）
等の光電変換素子（撮像手段）１４から成る指紋読取セ
ンサ１５と、光電変換素子１４からの指紋画像を記憶す
るメモリ１６と、メモリ１６から読み出された指紋画像
を処理して照合用の指紋画像データとし、この照合用の
指紋画像データと前以てメモリ１６に登録された参照用
の指紋画像データとを比較して、指紋照合を行なう指紋
画像データ処理部１７とを備えている。

【００１６】上記指紋画像データ処理部１７は、以下の
ようにして参照枠の設定を行なうように構成されてい
る。先づ、指紋画像データ処理部１７は、以下のように
して、第一の段階にて、画像信号から指紋を除去して、
指の形状に関するデータを得る。具体的には、図２
（Ａ）に示すように、光電変換素子１４から得られる画
像信号は、例えば２５６階調のｘ方向及びｙ方向に整列
した、複数ドットから成る画像信号である。指紋画像デ
ータ処理部１７は、この画像信号を、先づ図２（Ｂ）に
示すように、ｍを正の整数として、そのｍ×ｍドット単
位の領域Ｐ毎に、階調を平均して、一つの第一のメッシ
ュデータＤｍ１とする。そして、この処理を、画像信号
全体に対して行なうことにより、画像信号全体が、より
少ないデータ数の第一のメッシュデータＤｍで表わされ
ることになる。

【００１７】続いて、指紋画像データ処理部１７は、上
記第一のメッシュデータＤｍに関して、図３（Ａ）及び
（Ｂ）に示すように、ｎを正の整数として、そのｎ×ｎ
ドット単位（例えば３×３ドット単位）の領域Ｑ毎に、
各ドットのデータ（即ち第一のメッシュデータＤｍ１）
を取り出して、図３（Ｃ）に示すように、階調の低い
（または高い）順に並べ替える。そして、並べ替えられ
たデータの中位のもの（この場合、５番目）に、中心階
調を与えるデータを、図３（Ｄ）に示すように、この領
域Ｑの中心ドットの新たなデータ、即ち第二のメッシュ
データＤｍ２として置き換える。そして、このような第
二のメッシュデータＤｍ２への置き換えを、一ドットづ
つずらした領域Ｑについて行なう。これにより、極端な
階調に対応した指紋に関するデータは除去されることに
なり、第一の段階による指の形状のデータが得られる。

【００１８】次に、指紋画像データ処理部１７は、上述
したように指紋に関するデータが除去されることによ
り、指の形状のみを残すこととなったデータに関して、
画像信号全体の各ドットの階調の平均値を算出する。そ
して、指の形状データの各ドットの階調を上記平均値と
比較することにより、平均値より高い場合には「１」、
低い場合には「０」として、二値化する。これにより、
指のある部分が、「１」によって表わされることにな
る。次いで、指紋画像データ処理部は、次のようにして
指の形状の中心Ｏを求める。先ず、指紋画像データ処理
部１７は、ｘ方向及びｙ方向に関して座標を設定する。
そして、指紋画像データ処理部１７は、上記「１」によ
って表された二値化データの全てに関して、座標値を加
算し、これをデータ数で割る。このようにして、指のあ
る部分が「１」によって表わされた二値化データについ
て直交する二方向に関してそれぞれ距離の平均値が計算
される。かくして、ｘ方向及びｙ方向の距離の平均値に
よって、図４（Ｃ）に示すように、指の形状の中心Ｏが
得られることになる。

【００１９】最後に、指紋画像データ処理部１７は、上
述したｘ方向及びｙ方向の平均値、即ち指の形状の中心
を、画像信号の座標位置に変換し、図４（Ｄ）に示すよ
うに、この中心座標位置に基づいて、所定の大きさの参
照枠１８を設定する。

【００２０】本実施形態による指紋照合装置１０は、以
上のように構成されており、指紋照合の際には、以下の
ようにして動作する。即ち、図１に示すように、オペレ
ータが指紋採取面１１ａ上に指を接触させると、光源１
２から出射した光が、プリズム１１内に入射して指紋採
取面１１ａ上の指紋で反射する。この反射光は、プリズ
ム１１から出射してレンズ群１３を透過し、光電変換素
子１４に入射する。これにより、光電変換素子１４にて
光電変換された画像信号は、メモリ１６に記録される。
そして、メモリ１６から読み出された画像信号は、指紋
画像データ処理部１６にて前述のように処理されて、参
照枠が取得される。これにより、指紋画像データ処理部
１７は、再びメモリ１６から画像信号を読み出して、上
記参照枠に基づいて、この画像信号を照合用の指紋画像
データとして取り込むと共に、メモリ１６に前以て記録
された参照用の指紋画像データと比較して、指紋照合を
行なう。

【００２１】ここで、指紋画像データ処理部１７は、前
述したように、光電変換素子１４からの画像信号を二値
化して、指の形状の中心を求め、この指の形状の中心に
基づいて、参照枠を取得するようになっている。かくし
て、プリズム１１の指紋採取面１１ａ上への指置き位置
がずれたとしても、指の形状の中心、即ち指紋中心に対
応した参照枠が設定されることになり、常に正確な指紋
照合が行われることになる。

【００２２】また、画像データの二値化が、画像データ
のｍ×ｍドット毎に、階調を平均化した一つの第一のメ
ッシュデータにし、この第一のメッシュデータのｎ×ｎ
ドット毎に、中心階調を採って第二のメッシュデータと
して、行なわれる場合には、画像データの指紋に関する
データが除去されることになり、正確な指の形状に関す
るデータが得られる。従って、正確な参照枠が設定され
ることになり、より一層正確な指紋照合が行われること
になる。

【００２３】尚、上記実施形態においては、指紋採取面
１１ａを備えたプリズムとして、プリズム１１が使用さ
れているが、これに限らず、他の形状のプリズムであっ
てもよいことは明らかである。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、指
置き位置がずれても、指紋照合が確実に行われるように
した、指紋照合装置の参照枠設定方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による指紋枠設定方法を実行するための
指紋照合装置の一実施形態の構成を示す概略図である。

【図２】図１の指紋照合装置における指紋枠取得方法の
第一のメッシュデータの生成を示す概略図である。

【図３】図１の指紋照合装置における指紋枠取得方法の
第二のメッシュデータの生成を示す概略図である。

【図４】図１の指紋照合装置における指紋枠取得方法を
示す概略図である。

【図５】従来の指紋照合装置の一例の構成を示す概略図
である。

【符号の説明】

１０・・・指紋照合装置、１１・・・プリズム、１１ａ
・・・指紋採取面、１２・・・光源、１３・・・レンズ
群、１４・・・光電変換素子、１５・・・指紋読取セン
サ、１６・・・メモリ、１７・・・指紋画像データ処理
部、１８・・・参照枠、Ｆ・・・指（の形状）、Ｏ・・
・指の形状の中心、Ｄｍ１・・・第一のメッシュデー
タ、Ｄｍ２・・・第二のメッシュデータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像手段による画像データを二値化し
   て、指紋照合すべき指の形状データを得る第一の段階
   と、 この指の形状データに基づいて、指の形状の中心データ
   を得る第二の段階と、 この指の形状の中心データによる画面座標位置に基づい
   て、参照枠を設定する第三の段階とを備えることを特徴
   とする指紋照合装置の参照枠設定方法。
2. 【請求項２】 前記指の形状データを得る第一の段階
   は、 前記画像データのｍ×ｍドット毎に、階調を平均化した
   第一のメッシュデータを得て、 この第一のメッシュデータのｎ×ｎドット毎に、中心階
   調を採って第二のメッシュデータを得ることにより行な
   われることを特徴とする請求項１に記載の指紋照合装置
   の参照枠設定方法。