JPH11345332A - 指紋照合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 指紋画像の作成時に、特異点ノイズによる誤
値画素を修正して、高品質の指紋画像を作成することが
可能な指紋照合装置を提供する。 【解決手段】 プリズム１の反射面１ａに指紋２ａを対
接し、照明部３の検査光Ｌｉが照射され、指紋２ａの凹
凸により反射条件が異なる反射光Ｌｏが、ＣＣＤ６に結
像され、データ処理回路１０で検査信号Ｆ１の２値化と
指紋画像の作成が行なわれ、指紋画像が３×３画素の検
査領域に分割され、その中心の画素値が、検査領域の全
画素値と閾値で判定され、中心位置が誤画素値なら修正
し、この修正を指紋画像の全面をカバーして行ない、検
査光の光量むら、指２の湿り、微細異物などで生じる誤
値画素が修正され、高品質の指紋画像のメモリ１１への
登録格納が可能になり、検査対象の指紋について、誤値
画素が修正された指紋画像を形成し、比較対象の高品質
の登録指紋画像との照合が精度よく行なわれ、高精度で
適確な指紋判定を行なうことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指紋の検出と照合
とを行なう指紋照合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、プリズムなどの反射面を持つ
光学検出体に対して、指紋を検出する指の指紋部分を反
射面に対接配置し、反射面に指紋の接触側の反対側から
検査光を照射し、指の指紋部分の凹凸によって、反射面
での検査光の反射形態に生じる変化に基づいて、指紋画
像を作成し指紋の照合をすることが行なわれている。こ
の種の指紋照合装置では、指紋の位置に対応する反射光
を検出し、反射光の指紋の凹凸に対応する強度差に基づ
いて、各画素が白画素か黒画素かに２値化され、２値化
された画素により指紋画像が作成され、登録データとし
てメモリに登録格納され、メモリから読み出した登録デ
ータと、被検指紋画像との照合が行なわれる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来の指紋照合
装置では、反射面を照射する検査光に存在する光量む
ら、指紋の凹部と反射面間に存在する汗腺からの汗、指
紋の凹部と反射面間に存在する微細な塵埃粒などによ
り、指紋領域での検査光の反射条件が変化し、反射面の
指紋領域からの反射光に基づく画素検出信号に対して特
異点ノイズが発生し、画素検出信号の検出レベルが変化
することによって、作成される指紋画像に誤値画素が存
在することがある。しかも、特異点ノイズの原因となる
光量むら、汗腺からの汗、微細な塵埃粒などは、一般的
には、測定の度ごとに異なった条件で発生するので、こ
れらに基づく誤値画素が存在する指紋画像では、登録指
紋画像としては十分の品質が得られず、このような登録
指紋画像を使用する指紋照合の信頼性が低下してしまっ
て、最終的に登録指紋画像として登録することができな
いことがある。

【０００４】本発明は、前述したようなこの種の指紋照
合装置で作成される指紋画像中の誤画素の存在の現状に
鑑みてなされたものであり、その目的は、指紋画像の作
成時に、特異点ノイズに基づいて生成される誤値画素を
修正することにより、高品質の指紋画像を作成すること
が可能な指紋照合装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、検出面に対接配置される指
の指紋部分の凹凸に対応して、前記反射面から検出され
る検出信号に基づいて、前記指紋部分の指紋画像を作成
する指紋画像作成手段と、該指紋画像作成手段により作
成される指紋画像の特異点ノイズに基づく誤値画素を修
正する平滑化処理手段と、該平滑化処理手段により、誤
値画素が修正された指紋画像に基づく登録データを格納
する格納手段と該格納手段から読み出した登録データ
と、前記指紋画像作成手段で作成され、前記平滑化処理
手段で平滑化処理された指紋画像とを比較して指紋の照
合を行なう照合手段とを有することを特徴とするもので
ある。

【０００６】同様に前記目的を達成するために、請求項
２記載の発明は、請求項１記載の指紋照合装置におい
て、前記平滑化処理手段は、ｐ×ｑ個の２値化された画
素からなる指紋画像を、ｎ（＜ｐ）、ｍ（＜ｑ）として
複数のｎ×ｍ個の画素からなる検査領域に分割し、各検
査領域における白画素数と黒画素数とに基づいて、対応
する検査領域の中心位置の画素が、白画素か黒画素かを
判定して誤値を修正することを特徴とするものである。

【０００７】同様に前記目的を達成するために、請求項
３記載の発明は、請求項２記載の指紋照合装置におい
て、前記平滑化処理手段は、前記検査領域の画素に重み
付けをして前記誤値の修正を行なうことを特徴とするも
のである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態
を、図１ないし図７を参照して説明する。図１は本実施
の形態の構成を示すブロック図、図２は本実施の形態に
よる平滑化処理での重み付けの説明図、図３は本実施の
形態による平滑化処理の説明図、図４は本実施の形態に
よる平滑化処理の他の説明図、図５は本実施の形態によ
る平滑化処理を示すフローチャート、図６は本実施の形
態により検出された平滑化処理前の指紋画像を示す説明
図、図７は本実施の形態により検出され、平滑化処理が
施された指紋画像を示す説明図である。

【０００９】本実施の形態は、本発明が、光学的に指紋
の検出照合を行なう指紋照合装置に適用された場合であ
り、図１に示すように、検査対象となる指２の指紋２ａ
の部分が、対接配置される反射面１ａを備えたプリズム
１が設けられ、このプリズム１の反射面１ａに検査光Ｌ
ｉを照射する照明部３が、プリズム１の検査光Ｌｉの入
射面１ｂに対向して配設され、プリズム１の反射面１ａ
からの反射光Ｌｏが出力される反射光Ｌｏの出射面１ｃ
に対向して、反射光Ｌｏを集束するレンズ５が配設さ
れ、レンズ５の後段に、レンズ５からの集束光を受光す
るＣＣＤ６と、ＣＣＤ６を駆動すると共に、ＣＣＤ６か
ら出力される検査信号の信号処理を行なう撮像処理回路
７とからなるカメラ部８が配設されている。

【００１０】一方、本実施の形態には、被測定指紋の指
紋画像を作成する指紋画像の作成動作、指紋画像の特異
点ノイズによる誤値画素を修正する平滑化処理、登録指
紋画像の登録格納動作、指紋の照合などの全体の動作を
制御するＣＰＵ１２が設けられ、このＣＰＵ１２には、
外部装置との間でのインタフェース動作を行なうインタ
フェース回路１３が接続され、また、ＣＰＵ１２には、
登録指紋画像の登録格納と各種の動作の制御時にデータ
の書込・読出が行なわれるメモリ１１が接続されてい
る。さらに、ＣＰＵ１２には、検査信号の２値化、２値
化された検査信号からの指紋画像の作成、及び指紋の照
合を行なうデータ処理回路１０が接続されており、この
データ処理回路１０は、カメラ部８の撮像処理回路７に
接続されている。

【００１１】このような構成の本実施の形態の動作を説
明する。本実施の形態では、インタフェース回路１３か
ら入力される指令信号によって、検査対象の指紋につい
ての指紋画像の作成、作成した指紋画像の平滑化処理、
登録指紋画像の登録、指紋の照合が行なわれ、また、イ
ンタフェース回路１３を介して、外部の端末に登録指紋
画像のデータの送信などが行なわれる。先ず、インタフ
ェース回路１３からの指令によって、検査対象の指紋の
指紋画像を作成し、登録指紋画像として登録格納する場
合の動作について説明する。検査対象の指２の指紋２ａ
のある先端部を、図１に示す状態から、同図に矢印で示
すように、プリズム１の反射面１ａに対接配置すると、
指紋２ａの凹凸によって、反射面１ａには、皮膚が接触
する山部と、皮膚とは非接触で空気層に対向する谷部と
が形成され、谷部では光に対して全反射条件が設定さ
れ、山部では光に対して乱反射条件が設定される。

【００１２】この状態で、照明部３から検査光Ｌｉをプ
リズム１の入射面１ｂに照射すると、入射面１ｂからプ
リズム１に入射した検査光Ｌｉは反射面１ａで反射し、
反射光Ｌｏがレンズ５で集束され、カメラ部８のＣＣＤ
６に結像される。この場合に、理想的な検査条件下で
は、指紋２ａの谷部に対応する反射面１ａ部分において
は、検査光Ｌｉは全反射するので、反射光ＬｏはＣＣＤ
６では高検出レベルで検出され、指紋２ａの山部に対応
する反射面１ａ部分では、検査光Ｌｉは乱反射するの
で、反射光ＬｏはＣＣＤ６では低検出レベルで検出され
る。

【００１３】従って、この理想的な検査条件下では、Ｃ
ＣＤ６から光電変換されて出力される検査信号Ｆ１を、
撮像処理回路７で信号処理し、データ処理回路１０に入
力させて、信号レベルに応じて２値化処理し、指紋２ａ
の凹凸に対応する黒画素及び白画素とし、これらの画素
により指紋２ａに対応する指紋画像を作成することがで
きる。

【００１４】しかし、すでに述べたように、実際の指紋
検出時には、照明部３からの検査光Ｌｉに部分的な光量
むらが生じることがあり、反射面１ａの位置によって、
入射する検査光Ｌｉに光量むらがあると、指紋２ａの谷
部と山部に対応する反射光Ｌｏの光レベルが変動し、光
量むらの存在する部分に特異点ノイズが発生したような
状態となり、谷部に対して十分な反射光Ｌｏの光レベル
が得られなくなり、或いは、山部に対して反射光Ｌｏの
光レベルが、基準値を越えて上昇してしまい、このため
に指紋画像に２値化で誤値を与えられる画素が生じるこ
とになる。また、実際の指紋検出時に、指紋２ａの谷部
において、反射面１ａと指紋２ａの凹部間に、汗腺から
の汗、微細な塵埃粒などが存在することがあり、同様に
してこの部分に特異点ノイズが発生したような状態とな
り、本来光レベルが高いはずの反射光Ｌｏの検出レベル
が低下してしまい、このために、指紋画像に２値化で誤
値を与えられる画素が生じることになる。

【００１５】この問題を解決するために、本実施の形態
では、ＣＣＤ６からの検査信号Ｆ１の２値化に際して
は、データ処理回路１０で誤値画素を修正する平滑化処
理が行なわれる。ここで、本実施の形態により行なわれ
る平滑化処理について説明する。この平滑化処理に際し
ては、ＣＣＤ６からの検査信号Ｆ１は、撮像処理回路７
で波形整形などの信号処理が施された後に、データ処理
回路１０で、黒画素と白画素とに２値化処理され、２値
化された画素に基づいて指紋画像が作成され、作成され
た指紋画像は一時的にメモリ１１に格納される。このよ
うにして作成された指紋画像は、ｐ×ｑのマトリクス状
に配列される画素から構成されており、この指紋画像１
５は、例えば、図２に示すように、白画素と黒画素から
なるｐ＝２５６、ｑ＝２５６の６５５３６個の画素で構
成されている。

【００１６】本実施の形態においては、この指紋画像１
５から、図５のフローチャートのステップＳ１におい
て、例えばｎ＝３、ｍ＝３の９画素からなる検査領域１
６のデータが抽出され、ステップＳ２に進んで、検査領
域１６の中心の画素ｐ２２にウエイト５が付され、その
他の画素ｐ１１、ｐ１２、ｐ１３、ｐ２１、ｐ２３、ｐ
３１、ｐ３２、ｐ３３にウエイト１が付され、画素の重
み付け処理が行なわれる。

【００１７】次いで、ステップＳ３に進んで、検査領域
１６の重み付けされた画素に対して、白画素の合計画素
数が演算され、この場合の白画素と黒画素とが、図３
（ａ）に示す状態であるとすると、白画素ｐ２２のウエ
イトが５で他の画素のウエイトは１なので、白の合計画
素数は５＋１×３＝８となる。この重み付け状態では、
全ての画素が白画素或いは黒である場合の合計画素数
は、５＋８＝１３となるので、中心位置の画素ｐ２２
を、白画素或いは黒画素と判定する閾値は１３／２＝
６．５から７となり、白画素の合計画素数が７以上であ
ると、中心位置の画素ｐ２２は白画素と判定され、黒画
素の合計画素数が７以上であると、中心位置の画素ｐ２
２は黒画素と判定される。従って、この場合には、ステ
ップＳ４に進んで、画素Ｐ２２を白画素と判定するため
の合計画素数８が、閾値７より大きいと判定される。

【００１８】このようにして、検査領域１６において、
図３（ａ）に示すような区分指紋画像が抽出された場合
には、画素ｐ２２は白画素と判定され、ステップＳ５に
進んで、画素ｐ２２は修正されることなく白画素と確定
され、同図（ｂ）に示すような区分登録指紋画像２０Ａ
が部分形成される。

【００１９】一方、検査領域１６において、図４（ａ）
に示すような区分指紋画像が抽出された場合には、白画
素ｐ２２のウエイトが５で他の画素のウエイトは１なの
で、白の合計画素数は５＋１×１＝６となり、ステップ
Ｓ４において、画素Ｐ２２を白画素と判定するための合
計画素数６は、閾値７よりも小さいと判定される。この
場合には、ステップＳ６に進んで、図４（ｂ）に示すよ
うに、画素ｐ２２が黒画素に修正された区分登録指紋画
像２０Ｂが部分形成される。

【００２０】以上の平滑化処理を、検査領域１６を１ビ
ットずつＸ軸方向とＹ軸方向とに走査移動させて、指紋
画像１５の全面に対して画素ｐ２２の判定を行い、修正
が必要と判定されると画素値を修正することにより、平
滑化処理が施された登録指紋画像が最終的に形成され、
得られた登録指紋画像が、被検査者ＩＤに対応付けてメ
モリ１１に格納される。

【００２１】本実施の形態で、平滑化処理を行なう前の
指紋画像２１Ａの一例は、図６に示すようになり、この
指紋画像２１Ａに平滑化処理を施すと、図７に示すよう
な指紋画像２１Ｂが得られる。これらの図から明らかな
ように、平滑化処理を施すと、指紋線の繋がりが明確に
なり、平滑化処理前の図６で、黒線の中に白点として現
われる汗腺からの汗部分の数も減少している。このよう
にして、本実施の形態によると、検査時の条件（例えば
発汗の有無）に左右されることのない指紋画像の作成が
可能になる。

【００２２】そして、検査対象の指紋を、メモリ１１に
登録格納されている指紋画像と比較する指紋照合を行な
う場合には、検査対象の指紋について、以上に説明した
指紋画像の形成と、形成された指紋画像に対して、特異
点ノイズに基づく誤値画素を修正する平滑化処理を施し
た後に、比較対象の登録指紋画像をメモリ１１から読み
出し、該登録指紋画像と検査対象の指紋画像とを重ね合
わせて、指紋が一致するか否かの指紋照合が行なわれ
る。

【００２３】以上に説明したように、本実施の形態によ
ると、図１に示すように、プリズム１の反射面１ａに対
接配置された指２の指紋２ａに対して、照明部３からの
検査光Ｌｉが照射され、指紋２ａの凹凸に対応して、全
反射或いは乱反射する反射面１ａからの反射光Ｌｏが、
レンズ５によりＣＣＤ６に結像され、撮像処理回路７で
信号処理された検査信号Ｆ１に対して、データ処理回路
１０によって、信号レベルに基づく２値化と指紋画像の
作成とが行なわれる。この場合に、図２に示すように、
作成されたｐ×ｑ画素の指紋画像１５が、ｐ×ｑよりも
小さいｎ×ｍ画素の検査領域１６に分割され、中心位置
の画素ｐ２２の画素値が、ウエイト付けされた画素を使
用して演算される検査領域１６の全画素値に基づき、判
定閾値と比較することにより判定され、修正が必要な場
合には、中心位置の画素ｐ２２の画素値が修正される。
この画素値を修正する平滑化処理が、検査領域１６を指
紋画像１５の全面をカバーするように、検査領域１６を
移動させて行なわれ、最終的に登録指紋画像が得られて
メモリ１１に登録される。

【００２４】このために、本実施の形態によると、照明
部３からの検査光の光量むら、指２の湿り、微細異物な
どが原因となる特異点ノイズによる誤値画素が修正さ
れ、検査光の光量むら、指の湿り、微細異物などに基づ
く特異点ノイズによる誤値画素が修正された高品質の指
紋画像を登録格納することが可能になると共に、検査対
象の指紋について、指紋画像作成手段により作成され、
平滑化処理手段により誤値画素が修正された指紋画像
と、比較対象の登録指紋画像との照合手段による照合が
精度よく行なわれ、高精度で適確な指紋判定を行なうこ
とが可能になる。

【００２５】本発明は、以上に説明した実施の形態に限
定されるものではなく、例えば生体検知用のＩＴＯ膜を
プリズム１に取り付けて、検査時の静電容量に基づく発
振周波数によって、生体の指２がプリズム１に対接配置
されていることを確認して、検査を開始する場合にも適
用可能であり、この場合のＩＴＯ膜の境界面での輝度の
違いによる誤画素の発生をも修正することも可能であ
る。

【００２６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、指の指紋
部分が対接配置される検出反射面からの検査信号に基づ
いて、指紋画像作成手段により、指紋部分の凹凸に対応
する検出信号の強度変化に基づいて、指紋部分の指紋画
像が作成され、作成された指紋画像の特異点ノイズに基
づく誤値画素が、平滑化処理手段により修正され、誤値
画素が修正された高品質の指紋画像に基づく登録データ
が、格納手段に格納されるので、検査信号の強度むら、
指の湿り、微細異物などに基づく特異点ノイズによる誤
値画素が修正された高品質の指紋画像に基づく登録デー
タを登録格納することが可能になると共に、検査対象の
指紋について、指紋画像作成手段により作成され、平滑
化処理手段により誤値画素が修正された指紋画像と、比
較対象の登録データとの照合手段による照合が精度よく
行なわれ、高精度で適確な指紋判定を行なうことが可能
になる。

【００２７】請求項２記載の発明によると、請求項１記
載の発明において、平滑化処理手段が、ｐ×ｑ個の２値
化された画素からなる指紋画像を、ｎ（＜ｐ）、ｍ（＜
ｑ）として複数のｎ×ｍ個の画素からなる検査領域に分
割し、各検査領域における白画素数と黒画素数とに基づ
いて、対応する検査領域の中心位置の画素が、白画素か
黒画素かを判定して平滑化処理を行なうことにより、請
求項１記載の発明で得られる効果が達成される。

【００２８】請求項３記載の発明によると、請求項２記
載の発明において、平滑化処理手段が、検査領域の画素
に重み付けをして平滑化処理を行なうことにより、請求
項２記載の発明で得られる効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の構成を示すブロック図
である。

【図２】同実施の形態による平滑化処理での重み付けの
説明図である。

【図３】同実施の形態による平滑化処理の説明図であ
る。

【図４】同実施の形態による平滑化処理の他の説明図で
ある。

【図５】同実施の形態による平滑化処理を示すフローチ
ャートである。

【図６】同実施の形態により検出された平滑化処理前の
指紋画像を示す説明図である。

【図７】同実施の形態により検出され、平滑化処理が施
された指紋画像を示す説明図である。

【符号の説明】

１…プリズム、１ａ…反射面、２…指、２ａ…指紋、３
…照明部、６…ＣＣＤ、７…撮像処理回路、１０…デー
タ処理回路、１１…メモリ、１２…ＣＰＵ、１５Ａ、１
５Ｂ…指紋画像、１６…検査領域。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出面に対接配置される指の指紋部分の
   凹凸に対応して、前記反射面から検出される検出信号に
   基づいて、前記指紋部分の指紋画像を作成する指紋画像
   作成手段と、 該指紋画像作成手段により作成される指紋画像の特異点
   ノイズに基づく誤値画素を修正する平滑化処理手段と、 該平滑化処理手段により、誤値画素が修正された指紋画
   像に基づく登録データを格納する格納手段と該格納手段
   から読み出した登録データと、前記指紋画像作成手段で
   作成され、前記平滑化処理手段で平滑化処理された指紋
   画像とを比較して指紋の照合を行なう照合手段とを有す
   ることを特徴とする指紋照合装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の指紋照合装置において、
   前記平滑化処理手段は、ｐ×ｑ個の２値化された画素か
   らなる指紋画像を、ｎ（＜ｐ）、ｍ（＜ｑ）として複数
   のｎ×ｍ個の画素からなる検査領域に分割し、各検査領
   域における白画素数と黒画素数とに基づいて、対応する
   検査領域の中心位置の画素が、白画素か黒画素かを判定
   して誤値を修正することを特徴とする指紋照合装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の指紋照合装置において、
   前記平滑化処理手段は、前記検査領域の画素に重み付け
   をして前記誤値の修正を行なうことを特徴とする指紋照
   合装置。