JPS6329888A - 指紋の特徴抽出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、指紋の照合を簡単に行わせるようにする指
紋の特徴抽出装置に関する。

入室管理手段として、指紋を鍵として使用することが考
えられている。このような入室管理等に使用される指紋
の照合装置としては、指紋画像に基づいて、各個人の情
報を表現するようになる指紋特徴点を抽出することが必
要不可欠となる。この特徴点としては、指紋の隆線の端
点や分岐点が使用されるものである。

一般的に、入室管理を実行するような場合、画像読み取
り装置によって入室しようとする人の指紋画像を読み取
るようになるものであるが、この指紋画像を充分にクリ
アな状態で読み取ることは困難であり、入力指紋画像に
「にじみ」や「かすれ」が存在するのが通常である。

指紋入力画像の通常の処理手段としては、入力された画
像情報を２値化、さらに細線化し、このようにして得ら
れた細線化画像（骨格化画像）の端点および分岐点を抽
出するようになるものであるが、場合上記「にじみ」や
「かすれ」によって、本来の端点や分岐点による特徴点
以外の「疑似特徴点」が多数得られるようになってしま
う。

したがって、このような状態では精度の高い指紋照合が
実行できないものであり、指紋照合の精度を向上させる
ためには、何等かの手段によって、上記疑似特徴点を除
去するようにしなければならない。

このような疑似特徴点の除去手段としては、例えば特開
昭５９−１４４９８２号公報に示されるように、指紋の
隆線側を細線化した画像（山画像）と、上記隆線以外を
細線化して表現される画像（谷画像）を用い、特徴点を
除去する方法が考えられている。しかし、このような手
段では、山画像および谷画像それぞれの画像において、
端点および分岐点の画点を検出する必要があるものであ
り、複雑な手数と共に多くの処理時間を必要とするもの
であった。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のな点に鑑みなされたもので、充分に簡
単な手段によって入力指紋の特徴点の抽出が実行される
ようにするものであり、上記のようにな入室管理はもと
より、車両用のキーレスシステムとしても効果的に利用
できるようにする指紋の特徴抽出装置を提供しようとす
るものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る指紋の特徴抽出装置にあって
は、入力された指紋画像から指紋隆線に対応する山画像
、および上記隆線以外の部分に対応する谷画像を作製し
、この山画像および谷画像のそれぞれ端点を特徴点とし
て抽出させるようにする。この場合、上記抽出された端
点から骨格線に沿って特定される区間を求め、その特定
される区間で新たな端点あるいは分岐点が検出されたよ
うな場合には、上記端点を疑似特徴点と判定する。

そして、この疑似特徴点を除く山画像および谷画像それ
ぞれの端点からなる特徴点を登録パターンと対比するよ
うにしている。ここでこの装置を特に車両用に使用する
場合には、指紋入力操作に対応して動作されるスイッチ
手段を設け、このスイッチ手段からの信号に基づいて、
指紋入力操作時にのみ、上記画像入力手段、さらに特徴
点検出動作部分に、車載のバッテリから電源を供給する
ようにしているものである。

［作用コ 上記のような指紋の特徴抽出装置にあっては、指紋の隆
線に対応する山画像の分岐点が谷画像の端点に対応する
ものであり、さらに谷画像の分岐点が山画像の端点に相
当するものであることに着目し、これらの分岐点を検出
せずに比較的簡単に抽出できるようになる端点のパター
ンによって指紋照合動作が実行できるようになる。つま
り、入力画像の中に含まれる疑似画像に基づき検出され
るようになる端点は、その端点からの骨格線に沿って特
定される区間内で他の端点若しくは分岐点の存在を確認
することによって、疑似特徴点であるか否かを判別でき
るようになっている。したがって、分岐点に基づく疑似
特徴点の判別が不要となり、特徴点パターンが簡単に抽
出されるようになり、精度の良い指紋照合が短い処理時
間で効果的に実行されるようになるものである。

また、車両用に鍵に代用する手段として、この装置が使
用されるような場合には、指紋照合動作時にのみ容量に
限界のある車載バッテリ電源が有効に使用されるもので
あり、例えばドアの解錠手段として効果的に使用できる
ものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

この実施例は、例えば自動車においてキーを使用するこ
となく施錠したドアを開くことができるようにするキー
レスエントリーシステムに適用した場合の例を示してい
るもので、指紋模様を読み取る指紋画像読取り装置１［
は、ドアの例えば取って部分に設けられるものである。

この画像読取り装置１１の構成は後述するものであるが
、この画像読取り装置１１からは指紋の隆線の模様に対
応する画像情報が読み出されるもので、この画像情報は
Ａ／Ｄ変換器１２でディジタル画像データに変換され、
この画像データは画像メモリ１３に記憶させるようにす
る。そして、この画像メモリ１３に記憶された画像デー
タが、指紋の特徴点の抽出動作、さらに照合動作を実行
するマイクロコンピュータ１４に供給されるようにする
。

このマイクロコンピュータ１４には、登録されている指
紋の特徴点を記憶設定したＥＥＰＲＯＭ１５からの登録
パターンデータが供給されるようになっているものであ
り、さらに上記特徴点抽出および照合動作を行わせるた
めのプログラムデータ等を記憶するＲＯＭ１Ｂ、および
演算過程で使用されるデータ等を記憶するＲＡＭ１７が
設けられている。

そして、上記マイクロコンピュータ１４で入力指紋デー
タが登録データと一致したと判定した場合には、インタ
フェース１８を介して信号が出力され、リレー等のスイ
ッチ回路１９を介して、この車両に搭載されているバッ
テリ電源２０からの電力を、ドアのアンロック制御を実
行させるアクチュエータ２１に供給し、ドアの解錠動作
が実行されるようにする。

また、指紋検出動作を実行する画像読取り装置１１に関
連して、指を所定の場所にセットした際に作動されるよ
うにするタッチセンサ２２が設定されているものであり
、このセンサ２２からの検出信号は検出処理回路２３で
所定の動作指令信号に変換される。そして、このタッチ
センサ２２からの検出信号に基づく指令信号は、リレー
等によって構成されるスイッチ回路２４を動作させ、上
記バッテリ電源２０らの電力を定電圧電源２５に供給し
て、所定の電圧の電源電圧が発生されるようにする。こ
の定電圧電源２５は、上記マイクロコンピュータを含む
指紋読取り処理部、さらに指紋を読取る際に指先を照明
するランプ２Ｂに動作電源を供給するようになるもので
ある。

上記バッテリ電［２０は、イグニッションスイッチ２７
を介して、この図では示されないスタータ等を含むエン
ジン動作回路等に供給される。また上記マイクロコンピ
ュータ１４には、適宜操作指令を入力する、例えば指紋
登録指令を人力するための操作部２８からの操作指令信
号が入力されるようになっている。

第２図は指紋画像読取り装置１１部分の具体的な構成例
を示すもので、指紋検出面はプリズム３１によって構成
されている。そして、このプリズム３Ｉの１つの面に指
紋を検出しようとする指先３２が押付は設定されるよう
にしている。このプリズム３１部分には、検出部となる
プリズム３１面の汚れ防止、および指３２のガイドを兼
用するようにしたカバー３３が設けられている。

上記プリズム３１には、ランプ２６からの光線をレンズ
系３４、スリット３５等を介して平行光線とし、ミラー
３Ｂを介して入力されるようにして、設定された指先３
２の指紋面を照射するようにしている。

また、このように照明された指先３２の指紋面の映像は
、ミラー３７およびレンズ系３８を介してＣＣＤ等の撮
像部３９に導かれ撮像されるもので、ＣＣＤインタフェ
ース回路４０を介して上記指紋の隆線に対応する画像情
報が出力されるようになるものである。

ここで、上記プリズム１１の検出面に対応する部分には
、指先３２がカバー３３内に挿入された際に接触され、
操作されるようにしたタッチセンサ２２が設けられてい
る。

このように構成される装置にあっては、まず指紋の登録
が実行されるものであるが、この登録作業ではまず画像
読取り装置１１のカバー３２で囲まれたプリズム３１の
検出面部分に、登録しようとする指紋が存在する指先３
３を設定する。このように指先を設定するとタッチセン
サ２２でこの指先の存在が検出されるようになり、スイ
ッチ回路２４がオンされて定電圧電源２５にバッテリ電
源２０が接続されるようになる。すなわち、ランプ２６
が点灯され、マイクロコンピュータ１４を含む指紋特徴
検出動作を実行する部分に電源が供給設定され、動作状
態とされるようになるもので、プリズム３１の検出面に
設定された指先３２の指紋の映像がＣＣＤ撮像部３９で
撮像されるようになる。この場合、タッチセンサ２２か
らの検出信号の供給される検出処理回路２３にありでは
、タッチセンサ２２からの検出信号が立上がってから所
定の時間範囲でスイッチ−回路２４をオン制御するもの
で、指紋の映像が読み取られるに必要な時間範囲で、上
記画像読取り装置１１さらにマイクロコンピュータ１４
部分が動作状態に設定されるものである。

上記画像読取り装置１１部で読み取られた指紋の隆線に
対応する映像に基づく画像情報は、Ａ／Ｄ変換器１２で
ディジタル画像データに変換されて画像メモリ１３に記
憶される。

このような状態で操作部２８に設定されている登録ボタ
ンを操作すると、この操作部２８からの指令によって、
マイクロコンピュータ１４は上記画像メモリ１３に格納
されている指紋画像データを読み込み処理し、この指紋
画像の特徴点のパターンをＥＥＦＲＯＭ１５に格納する
ようになる。そして、このＥＥＰＲＯＭ１５には、例え
ばこの車両を使用するようになる複数の人の指紋が適宜
登録設定されるようになるものである。

このように指紋登録が完了した状態で、この車両を使用
する人がその指先を指紋画像読取り装置１１の所定の部
分に設定すれば、その指紋が上記登録時と同様に読み取
られて画像メモリ１３に格納されるようになる。マイク
ロコンピュータ１４では上記登録時と同様に指紋処理を
実行し、上記人力指紋の特徴点パターンとＥＥＰＲＯＭ
１５に格納されている特徴パターンとを順次照合するよ
うになる。

そして、上記入力指紋の特徴パターンに一致する特徴パ
ターンの登録があることが確認されたならば、マイクロ
コンピュータ１４はインタフェース１８に出力を発生し
、スイッチ回路１９をオンして、ドアのアンロック作業
を実行させるようになるものである。

すなわち、利用者は指を指紋画像読取り装置１１の読み
取り部に、軽くタッチするような状態で設定するだけで
、この自動車のドアが解錠されるものであり、またこの
際に確実に個人が識別されているものであるため、盗難
防止等の効果も発揮されるようになるものである。

指紋の特徴点について以下に説明する。第３図の（Ａ）
は入力される指紋の映像の例を示しているもので、この
画像は画像メモリに入力された指紋画像を適当な閾値で
２値化した２値画像である。

このような（Ａ）図の指紋映像からは、この指紋の隆線
に対応する第３図（Ｂ）に示すような山画像が骨格線と
して得られるようになる。そして、この山画像が読取り
画像データとして使用されるようになる。また、上記隆
線ではない部分を骨格線として抽出すると、隆線相互間
の谷部分に対応して第３図（Ｃ）で示すような谷画像と
して得られるようになる。

この第３図は疑似画像の存在しない場合を示しているも
ので、（Ａ）図で示した指紋隆線の映像では、ａｌで示
す端点、およびａ２で示す分岐点が、照合に使用される
特徴点となるものである。

ここで、第３図の（Ａ）図で示した指紋の隆線の映像か
ら、（Ｂ）図および（Ｃ）図で示す山画像および谷画像
を得る手段は、例えばヒルドリッチ（Ｈｌ１ｄｌｌｔｃ
ｈ）法等の手段が知られているものであり、画像メモリ
１３に記憶された指紋画像データに基づいて作製される
ものである。

そして、上記第３図の（Ｂ）および（Ｃ）で示した山画
像および谷画像をみると、上記特徴点ａ１およびａ２は
、それぞれ山画像の端点ｂ１および谷画像の端点Ｃ１と
して表現されるようになるものであり、指紋映像の特徴
点となる端点および分岐点は、それぞれ山画像および谷
画像の端点として表現されるようになる。

第４図乃至第８図はそれぞれ疑似特徴点の例を示してい
るもので、それぞれ（Ａ）図は山画像を示し、（Ｂ）図
は上記（Ａ）図に対応する谷画像を示している。そして
、第４図は山画像で「ひげ」が存在している場合を示し
、第５図および第６図の場合は小さな線分が画像の一部
に疑似画像として現れた場合を、第７図および第８図は
「わたり」が疑似画像としてできた場合をそれぞれ示し
ている。そして、これらの図から明らかなように、第４
図の「ひげ」の場合を除き、山画像あるいは谷画像にお
いて全て２つの端点が近接して存在するようになる。す
なわち、２つの端点が近接して存在するような場合には
、この端点が疑似特徴点であるとして除去するようにす
ればよい。しかし、真実の特徴点が近接して存在したよ
うな場合には、この真実の特徴点も除去されてしまう。

このため、例えば第５図で示しているように、山画像に
おいて検出された端点５ａから骨格線に沿って数点トレ
ースしこの端点の方向りを求め、上記端点５ａより上記
水められた方向に沿って特定される区間として破線で示
すようなマスク４１を設定し、このマスク４１内に他の
新たな端点が存在するか否かを判断して、他の端点５ｂ
が存在した場合には、これを疑似特徴点と判断するよう
にすればよい。尚、このマスク４１は方向りに沿う領域
で、端点５ａを中心として両側に広がる特定の近傍区間
の領域を示している。

また、第４図で示されるような「ひげ」を除去するため
には、上記同様に山画像における端点４ａよりこの「ひ
げ」の骨格線をトレースするようにすると、その途中で
分岐点４ｂが現れるようになる。

したがって、この分岐点４ｂが現れた段階でこの端点は
疑似特徴点であると判断して、これを除去することがで
きるものである。また、第８図で示された「わたり」を
除去する場合は、谷画像において検出された端点８ａか
ら骨格線に沿ってトレースし、この端点の方向りを求め
る。そして、上記端点８ａから方向りに沿ってマスク４
１を設定し、このマスク４１内に他の端点８ｂが存在す
ると判断されたときに、これを疑似特徴点として判定す
るようにすればよいものである。

第６図および第７図においてＢａおよび７ａはそれぞれ
検出された端点てあり、６ｂおよび７ｂはそれぞれマス
ク４１内に存在する他の端点を示している。

このように山画像と谷画像のいずれか一方で検出された
端点（４ａ、　５ａ、　６ａｓ　７ａ、　８ａ）から、
骨格線に沿って特定される区間内に他の端点（５ｂ、　
６ｂ。

７ｂ、　８ｂ）若しくは分岐点４ｂの存在すると、この
検出された端点が疑似特徴点として判断できるようにな
る。このとき、山画像あるいは谷画像の一方で、上記疑
似特徴点に対応して存在する分岐点（５ａ、　５ｄ、　
Ｂｅ、　６ｄ、　７８％　７ｄ、　８ｃ、　８ｄ）につ
いては、同等判定処理をすることが不要であり、したが
ってこれに対応する分岐点の座標を検出することと、こ
の分岐点に基づく疑似特徴点の判断が不要となるもので
あって、この判定処理速度が効果的に向上されるもので
ある。

ここで、上記のような山画像および春画像から端点を検
出する手段としては、第９図（Ａ）乃至（Ｃ）にそれぞ
れ例示するように、例えば「３×３」のマスクによって
、数値「１」の並びの方向を設定した多数の端点パター
ンを用意し、このようなマスクを逐次全画面にかけるこ
とによって検出できるものである。

第１０図は上記のような疑似特徴点を除去するための、
マイクロコンピュータ１４における処理の流れを示して
いるもので、まずステップ１０１で山画像の端点を検出
し、次いでステップ１０２で春画像の端点を検出する。

そして、次のステップ１０３でまず山画像の端点座標を
検出させる。

このようにして山画像の端点座標が、求められたならば
、次ぎの山画像の疑似端点処理過程２００に入るもので
、この処理過程２００にあっては、まずステップ１０４
で上記検出された第１の端点より骨格線に沿って数点ト
レースする。このようにしてトレースした結果、このト
レースした骨格線上に分岐点が存在するか否かを、次ぎ
のステップ１０５で監視するようになるもので、このス
テ１０５で分岐点の存在が判定された場合には、ステッ
プ１０Ｂに進んで、処理中の第１の端点は疑似特徴点で
あると認定する。また、ステップ１０５で分岐点が存在
しないと判定された場合には、ステップ１０７で上記端
点とトレース後の上記端点よりの方向りを算出する。

ステップ１０８では、上記方向りの方向に所定のマスク
を設定し、このマスク内に他の端点が存在するか否かを
判定する。そして、他の端点が存在すると判定されたな
らば上記ステップ１０６に進んで、上記処理中の第１の
端点は疑似特徴点であると認定する。また、ステップ１
０８で所定のマスク内に終点が存在しないと判定された
場合はステップ１０９に進む。このステップ１０９ては
山画像の中に存在する全ての端点処理が終了したか否か
を判断し、まだ終了していない場合にはステップ１０３
に戻り、次の端点座標を検出して上記処理２００を繰返
し実行するようになる。

このようにして山画像に存在する全ての端点に対する処
理が終了されたならば、上記ステップ１０９からステッ
プ１１０に進み、改めて春画像の端点座標を検出させる
。そして、この春画像の端点座標が検出されたならば処
理過程２０１に進む。この処理過程２０１では、前記山
画像の処理過程２００と同様の処理が実行されるもので
、ここではその詳細な流れは省略して示している。すな
わち、この処理過程２０１にあっては、上記処理過程２
００と同様にステップ１１０で検出された春画像の端点
が疑似特徴点であるか否かを判定し、ステップ１１１に
進んで各端点の処理を繰返し実行させるものである。そ
して、ステップ１１１でこの春画像の端点全てについて
の処理が終了したと判定された状態で、この疑似特徴点
を除去する処理が終了されるものである。

このようにして疑似特徴点を除いた、山画像および春画
像のそれぞれ端点による特徴点それぞれの座標が得られ
るようになるもので、この特徴点パターンを登録されて
いる特徴点パターンと照合すればよいものである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る指紋の特徴抽出装置によれ
ば、入力された指紋画像に基づいて、上記入力指紋画像
の特徴点となる隆線の端点および分岐点が、上記入力指
紋画像に基づいて作製された山画像および春画像の端点
によってそれぞれ検出されるようになるものであり、疑
似特徴点となる端点を効果的に除去できるようになるも
のである。したがって、分岐点を検出する手段、さらに
分岐点に対応した疑似特徴点の除去が不要となるもので
あり、このため簡素で且つ処理時間の短縮化が効果的に
計れるようになる。すなわち、比較的簡単な端点検出に
よって、疑似的な特徴点を除いた真の特徴点パターンが
得られるようになり、精度の良い指紋照合が簡単に実行
できるようになるものであり、例えばキーレスエントリ
ーシステム等に効果的に適用できるようになる。

特に実施例に示されるように自動車用等に使用するよう
にした場合、容量に制限のある車載用バッテリを無駄無
く効果的に利用することができるものであり、指紋を利
用したドアアンロック制御等が確実に且つ信頼性をもっ
て実行されるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る指紋の特徴抽出装置
を説明する構成図、第２図は上記特徴抽出装置で使用さ
れる指紋画像読取り装置部分の構成を説明する断面構成
図、第３図は（Ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ疑似特徴点の
無い指紋の状態並びに白画像および谷画像の例を示す図
、第４図乃至第８図はそれぞれ疑似特徴点の存在する状
態の例を示しているもので、それぞれ（Ａ）は白画像（
Ｂ）は谷画像を示す図、第９図（Ａ）乃至（Ｃ）はそれ
ぞれ端点を検出するためのパターンの例を示す図、第１
０図は疑似特徴点の除去処理の流れを説明するフローチ
ャートである。 １１・・・指紋画像読取り装置、１３・・・画像メモリ
、１４・・・マイクロコンピュータ、１５・・・ＥＰＲ
ＯＭ（登録パターン記憶）　、１９．２４・・・スイッ
チ回路（リレー）　、２０・・・バッテリ（車載用）、
２１・・・ドアアンロック制御用アクチュエータ、２２
・・・タッチセンサ、２７・・・イグニッションスイッ
チ。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）指紋画像を読み取る画像入力装置と、この入力装
   置から入力された指紋の隆線に対応する山画像に基づき
   、この山画像の骨格線の端点を検出する手段と、 上記入力装置から入力された隆線の画像に基づき作製さ
   れる、上記隆線の間の谷部分に対応する谷画像の骨格線
   の端点を検出する手段と、上記山画像および谷画像それ
   ぞれから検出した端点から上記骨格線に沿って特定され
   る区間内に、他の端点もしくは分岐点の存在が確認され
   た状態で、上記検出された端点を疑似特徴点と判定する
   手段とを具備し、 上記疑似特徴点と判定された端点を除く上記山画像およ
   び谷画像それぞれの端点を特徴点とし、この特徴点パタ
   ーンが登録パターンと比較されるようにしたことを特徴
   とする指紋の特徴抽出装置。
2. （２）指紋画像を読み取る画像入力装置と、この入力装
   置から入力された指紋の隆線に対応する山画像に基づき
   、この山画像の端点を検出する手段と、 上記入力装置から入力された隆線の画像に基づき作製さ
   れる、上記隆線の間の谷部分に対応する谷画像の端点を
   検出する手段と、 上記山画像および谷画像それぞれから検出した端点から
   骨格線に沿って特定される区間内に他の端点もしくは分
   岐点の存在が確認された状態で、上記検出された端点を
   疑似特徴点と判定する手段と、 上記疑似特徴点を除く上記山画像および谷画像それぞれ
   の端点のパターンを、登録パータンと比較する手段と、 この比較手段の一致検出で、車載用のバッテリ電源が供
   給されて駆動されるようになる車両内制御機構と、 指紋入力操作に伴って作動されるように設定され、指紋
   入力操作時に上記画像入力装置に上記バッテリからの動
   作電源を供給するスイッチ手段と、 を具備したことを特徴とする指紋の特徴抽出装置。
3. （３）上記画像入力装置を車両のドア部分に設定し、上
   記車両内制御機構は上記ドアのアンロック機構で構成さ
   れるようにした特許請求の範囲第２項記載の指紋の特徴
   抽出装置。