JP2682689B2

JP2682689B2 - 個人照合装置

Info

Publication number: JP2682689B2
Application number: JP1003314A
Authority: JP
Inventors: 裕紀矢作; 誠吾井垣; 文雄山岸; 弘之池田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-01-10
Filing date: 1989-01-10
Publication date: 1997-11-26
Anticipated expiration: 2012-11-26
Also published as: JPH02183381A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕個人照合装置に関し、指の押し具合に影響されることなく正しい照合を行う
ことのできる個人照合装置を提供することを目的とし、特定個人の指紋を代表するパターンデータを予め登録
し、該パターンデータに基づいて特定個人の指紋の照合
を行う個人照合装置において、入力された隆線画像の幅
方向端から一定幅だけ入った領域を緩衝領域として選別
する選別手段と、該緩衝領域を除いたパターンデータを
登録する登録手段と、を備える。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、個人照合装置に係り、詳しくは、指紋を用
いて個人を識別する個人照合装置に関する。

近年、電算機が社会全般に普及するに伴い、安全性
（セキュリティ）を如何に確保するかという点において
世間の関心が集まっている。電算機室への入室や端末利
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カードや暗証番号には安全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」という二大特徴を持つため、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
合システムに関し多くの研究開発が行われている。

〔従来の技術〕

指紋を用いた個人照合装置の開発では、本人の指紋像
を実時間で鮮明に入力することのできる「実時間指紋セ
ンサ」と、登録済の特徴情報と入力した指紋像とを、実
用上十分な信頼度を保ちつつ、高速に照合する「アルゴ
リズム」の両者が鍵となる。

「実時間指紋センサ」では、歪みの無い鮮明な指紋像
を、前の使用者の残留指紋に影響されずに入力すること
が必要であり、このため、レーザーを光源とし、ホログ
ラムと平板状全反射導光板とを組み合わせた新しい構成
の「ホログラフィック指紋センサ」を本発明者は開発し
ている。

一方、「アルゴリズム」の開発では、入力時の力の加
わり方の違いや、ガラスに指を付けたまま移動させるこ
とによって生じる指紋像の歪みに柔軟に対応することが
必要であり、このため、「いわゆる「部分パターンマッ
チング法」のもつ冗長性と、「特徴抽出法」のもつ構造
解析性とを兼ね備えた「ムービング・ウィンド・アルゴ
リズム」を本発明者は新たに開発している。

上記開発による具体的な従来技術として、本発明者は
フレームメモリ、およびマッチング回路を付加した16ビ
ットパソコンと、独自開発の「ホログラフィック指紋セ
ンサ」からなる簡便な個人照合装置を試作し、本人確認
約0.7秒、他人排除約1.5秒という高速照合を確認してい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の個人照合装置にあっ
ては、指紋像の特徴点の周囲における二値化像を部分画
像として登録し、この登録画像と入力画像とでパターン
整合する構成となっていたため、登録あるいは照合に際
し、指の押し具合によって隆線の太さが変わるようなこ
とがあると、パターン整合時に不一致度が高くなり、本
来正しい整合であっても拒否されてしまうという問題点
があった。

すなわち、従来の装置では辞書に書き込まれている正
方形の小領域（部分画像）と入力画像二値化像とをパタ
ーン整合するために、小領域が任意な走査位置にきたと
き、同小領域におけるすべての画素と、それらに対応す
る入力画像側の画素とを比較し、不一致度を計算する。
そして、不一致度が閾値以下なら両者のパターンは等し
いとし、閾値より大ならば、異なるパターンであると判
断する。したがって、辞書側に第５図（ａ）に示すよう
な細かい隆線（ハッチング部分参照）を持つ分岐点が登
録され、入力画像として同図（ｂ）に示すような太い隆
線を持つ分岐点が入力されたとすると両者の不一致度が
高くなり拒否されてしまう場合がある。隆線の太さは指
の押し具合如何によって比較的容易に変化しうるもので
あり、この点で改良の余地あると考えられる。

そこで本発明は、指の押し具合に影響されることなく
正しい照合を行うことのできる個人照合装置を提供する
ことを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による個人照合装置は上記目的達成のため、特
定個人の指紋を代表するパターンデータを予め登録し、
該パターンデータに基づいて特定個人の指紋の照合を行
う個人照合装置において、入力された隆線画像の幅方向
端から一定幅だけ入った領域を緩衝領域として選別する
選別手段と、該緩衝領域を除いたパターンデータを登録
する登録手段と、を備える。

〔作用〕

本発明では、隆線画像の幅方向端から一定幅だけ入っ
た領域を緩衝領域として選別し、この緩衝領域を除いた
パターンデータを登録するが、緩衝領域は指の押し具合
によって隆線にも谷線にも変化する領域であるから、照
合の際、指の押し具合による入力画像の隆線の太さの変
動がなくなり、照合の精度が向上する。

〔実施例〕

原理説明本発明は、辞書と入力画像の間における隆線の太さの
違いを吸収するための技術を示すものである。その方法
として、第１図に示すように、本質的に谷線である部分
と隆線である部分との間に緩衝地帯（緩衝領域）を新た
に設け、隆線の太さの変化に対応できるようにする。す
なわち、指の押し具合によって隆線にも谷線にも変わる
部分は緩衝地帯としてパターン整合から外すことにし、
同地帯における画素は整合を行わないようにする。

一実施例以下、上記基本原理に基づいて実施例を説明する。第
２〜４図は本発明に係る個人照合装置の一実施例を示す
図である。

まず、構成を説明する。第２図は個人照合装置の機能
を示すブロック図であり、この図において、個人照合装
置は、例えば16ビットのパーソナルコンピュータを含ん
で構成され、大きく分けて指紋センサ１、濃淡画像記憶
装置２、二値化回路３、二値化像記憶装置４、制御装置
５、前処理回路６、小領域選択回路７、緩衝領域選択回
路（選別手段）８、辞書記憶装置（登録手段）９および
照合回路10により表される各機能部を有している。

指紋センサ１は、例えばレーザを光源とし、ホログラ
ムと平板状導光板とを組合わせたタイプのものあるいは
プリズムタイムのもので、指紋を撮像素子で受けて画像
信号に変換する。濃淡画像記憶装置２は指紋センサ１か
らの画像信号をA/D変換する等して画像を記憶するもの
で、その記憶データは二値化回路３に送られて二値化さ
れる。なお、上記二値化データは指紋の隆線（凸状で山
の部分）が“1"に、また、谷線（凹状で谷の部分）が
“0"に対応するいわゆるシルエット化された２値図形で
ある。二値化像記憶装置４は上記２値化データを記憶
し、この二値化像記憶装置４の記憶データは小領域選択
回路７に送られ、また、前処理回路６との間でデータ授
受されて不要なノイズ成分除去が行われる。制御装置５
は二値化像記憶回路４および後述する辞書記憶装置９、
照合回路10に制御信号を送り登録か照合かの流れを決定
する。二値化像記憶回路４の記憶データは小領域選択回
路７に送られ、小領域選択回路７は二値化像記憶回路４
から送られた二値化データを領域指定し、この指定され
た領域データを緩衝領域選択回路８に送る。緩衝領域選
択回路８は領域データに基づいて緩衝領域を選別する。
緩衝領域選択回路８により隆線にもなる緩衝領域と本質
的に隆線である部分とに分けられたデータは特定個人の
指紋を代表するパターンデータとして辞書記憶装置９に
出力され、登録される。以下、辞書記憶装置９に登録さ
れたデータを辞書データという。照合回路10は二値化像
記憶装置４から二値化データ（照合すべき指紋情報）と
辞書記憶装置９に登録された辞書データとを比較して指
紋の照合を行うもので、その照合結果は、例えば図示し
ない表示ランプに出力される。

次に、作用を説明する。

第３図は個人照合処理のうち、指紋登録のプログラム
を示すフローチャートであり、図中P₁〜P₆はプログラム
のステップ番号である。

まず、P₁で登録しようとする特定個人の指紋画像を入
力する。本実施例では画像の大きさとして例えば256×2
56画素のものを用いる。次いで、P₂で入力画像を二値化
する。この二値化において、例えば、画像を16×16画素
毎の小領域に分割し、各領域毎に濃淡画像の平均濃度を
求め、その値をしきい値として二値化すると入力時の指
押圧の不均衡などによる画像の濃淡分布に対処できるの
で好ましい。

次いで、P₃で汗線やひげ等を除去する前処理を行って
二値化データの信頼性向上を図り、P₄で小領域選択処理
を実行する。次いで、P₅で緩衝領域を選択し、P₆で選択
された小領域および緩衝領域を辞書に登録して処理を終
える。緩衝領域の選択は以下のようにして行う。まず、
指紋センサ１から指紋像を入力する際に目一杯強く押し
てもらうことにより、緩衝領域の外枠を決定するととも
に、目一杯太くなった隆線の境界線から一定の幅を取り
去った地点までを緩衝領域とする。したがって、更にそ
の内側の部分は本質的に隆線である部分とみなすことが
できる。

第４図は個人照合処理のうち、照合のプログラムを示
すフローチャートである。

まず、P₁₁で照合しようとする特定個人の指紋画像を
入力し、P₁₂で辞書記憶装置９から辞書データを入力す
る。次いで、P₁₃で入力画像を二値化し、P₁₄で不一致度
計算による照合を行って処理を終了する。不一致度は以
下のようにして計算する。例えば、第１図に示すように
辞書用小領域の一辺の長さをＷ画素とすると、領域の画
素数Ｎは次式で示され、本質的に隆線である部分の画
素数をＲ、本質的に谷線である部分の画素数をＧ、緩衝
領域の画素数をＢとすると、これらＲ、Ｇ、ＢとＮとの
関係は次式で示される。

Ｎ＝Ｗ×Ｗ…… Ｒ＋Ｇ＋Ｂ＝Ｎ…… また、本質的に隆線である部分の不一致画素数をRD、
本質的に谷線である部分の不一致画素数をGD、緩衝地帯
の不一致画素数をBDとすると、本実施例における不一致
度は次式で示され、第式に従って不一致度を計算す
る。なお、次式は従来例における不一致度の計算式で
ある。

不一致度＝（RD＋GD）／（Ｒ＋Ｇ）…… 不一致度＝（RD＋GD＋BD）/N…… 以上述べてきたように、本実施例では、指を目一杯強
く押したときを基準として、その時点における隆線の境
界線から一定の幅をとった地点までを緩衝領域として照
合の際に不一致度計算から除外している。したがって、
登録の際に指を目一杯押してもらうという極めて簡単な
処置によって指紋照合において指の押し具合による隆線
の太さの変化を吸収することができ、照合の精度を向上
させることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、指の押し具合に影響されることな
く、照合精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る個人照合装置の原理説明図、第２〜４図は本発明に係る個人照合装置の一実施例を示
す図であり、第２図はその機能ブロック図、第３図はその指紋登録処理プログラムのフローチャー
ト、第４図はその指紋照合処理プログラムのフローチャー
ト、第５図は従来の個人照合装置のパターン整合における隆
線の太さの違いを説明するための図である。１……指紋センサ、２……濃淡画像記憶装置、３……二値化回路、４……二値化像記憶回路、５……制御装置、６……前処理回路、７……小領域選択回路、８……緩衝領域選択回路（選別手段）、９……辞書記憶装置（登録手段）、 10……照合回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池田弘之神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】特定個人の指紋を代表するパターンデータ
を予め登録し、該パターンデータに基づいて特定個人の指紋の照合を行
う個人照合装置において、入力された隆線画像の幅方向端から一定幅だけ入った領
域を緩衝領域として選別する選別手段と、該緩衝領域を除いたパターンデータを登録する登録手段
と、を備えたことを特徴とする個人照合装置。