JPH0192879A - 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〕 本発明は、指紋照合に関して、特に、入力指紋と登録指
紋との二つを、その指紋紋様特徴によって、同一性を判
別し、個人識別を行う指紋照合処理において用いる特徴
を格納する特徴ファイルを自動作成する特徴抽出装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

指紋を用いて個人を識別するシステムにおいては、Ｉ指
紋の「万人不同」および「終生不変」の特質から極めて
高い信頬性を有するために、パターン認識技術を用いて
採取指紋と予め登録された登録指紋との同一性の自動照
合を行う装置が、既に特願昭５４−３９６４８号および
特願昭５７−１１１１１４号をはじめとし多くの提案が
なされている。一方、近年の情報化社会の進展と共にコ
ンピュータ端末やデータベースのアクセスや機密地域へ
の大出門管理時の個人識別の重要性が増大しつつある。

現在、これらの多くは、暗証番号や！Ｄカードなどによ
り行われているが、盗難、紛失によりその効力を容易に
失うものであり、その信顛性は低いものであるといえる
。そこで、指紋照合技術を用いた個人識別装置の実現が
待ち望まれてきた。ここで、採取指紋と登録指紋との照
合に用いられる特徴を格納した特徴ファイルの作成は、
従来、登録濃淡画像への濃淡補正、濃淡強調から芯線化
等の種々の画像処理を施された後に、特徴点を抽出し、
その位置、方向、近傍特徴点間に存在する隆線数等を求
めるものであり、その処理の複雑さおよびその処理量の
膨大さから、従来の特徴抽出装置は、大規模かつ高価格
なものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように既存の自動特徴抽出装置には、装置自体
の大きさや、価格に関する問題があった。

本発明の目的は、従来の大規模かつ高価格な特徴抽出装
置における欠点を除去し・簡便で低価格なパーソナルコ
ンピュータシステムに基づいた特徴抽出装置を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、入力された指紋画像と登録されている指紋画
像とが同一指紋によるものか否かを判定する際に使用す
る指紋紋様特徴を、登録指紋から自動抽出後、登録し、
照合時に用いる特徴ファイルを作成する特徴抽出装置に
おいて、 透明体上に載置された指の指紋画像を採取し、光電変換
して光電変換信号を得る指紋画像入力部と、 前記光電変換信号を２次元量子化画像データに変換する
Ａ／Ｄ変換部と、 前記採取画像中の所定位置の画素の濃淡変化により指の
載置が完了したことを検査し、検査出力を出力する指紋
載置検査部と、 前記検査出力を受けた後の時刻およびこの時刻以降であ
り一定時間内に取り込まれた画像中の前記所定位置の画
素の濃淡値を検出し、記憶された濃淡値と比較し、正常
なる指紋が載置されたか否かの判定をする偽造入力判定
部と、 前記偽造入力判定部において正常入力と判定された後の
前記所定位置または新たな位置の画素の濃淡値が所定の
いき値以上となった時、入力画像を採取する入力画像採
取制御部と、 前記２次元量子化画像データを記憶する画像記憶部と、 前記画像記憶部内に蓄えられた２次元量子化画像データ
を出力する画像出力部と、 中央処理装置、プログラムメモリ、作業メモリおよび外
部インターフェースよりなり、登録指紋に含まれる特徴
点の位置座標、紋様方向、近傍特徴点間に存在する隆線
数や端点／分岐点の特徴点の種別等の特徴を自動抽出す
る特徴抽出部と、抽出された特徴を格納するファイルと
、前記特徴ファイル作成時にマン−マシン対話を行うた
めの情報を入力する入力部およびポインティングデバイ
スと、 特徴抽出および特徴ファイル作成過程を出力する出力部
とからなり、 前記指紋画像人力部より採取された指紋画像上の特徴点
の位置座標、紋様方向、近傍特徴点間に存在する隆線数
や特徴点の種別等の特徴を入力濃淡画像上で自動的に抽
出し、特徴ファイル作成を実行することを特徴としてい
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。本
実施例は、透明体上に載置された指の濃淡指紋画像を採
取し光電変換する指紋画像入力部１００と、光電変換信
号を２次元量子化画像データに変換するＡ／Ｄ変換部１
０１と、採取画像中の所定位置の画素の濃淡変化により
、指の載置が完了したことを検査、出力する指紋載置検
査部１０２と、検査出力を受けた後の時刻およびこの時
刻以降であり一定時間内に取り込まれた画像中の所定位
置の画素の濃淡値を検出し、記憶された濃淡値と比較し
、正常なる指紋が載置されたか否かの判定をする偽造入
力判定部１０３と、この偽造入力判定部において正常入
力と判定された後の前記所定位置または新たな位置の画
素の濃淡値が所定のいき値以上となったとき、入力画像
を採取する入力画像採取制御部１０４と、採取された指
紋の２次元量子化画像データを記憶する画像記憶部１０
５と、２次元量子化画像データを表示する画像出力部１
１５と、特徴抽出部１１０と、抽出された特徴を格納す
るファイル１１１と　、特徴ファイル作成時にマン−マ
シン対話を行うための情報を入力する入力部１１３およ
びマウス等のポインティングデバイス１１４　と、特徴
抽出および特徴ファイル作成過程を出力する出力部１１
２とからなっている。

特徴抽出部１１０は、ボインティングされた座標値およ
び入力部１１３から入力される種々の情報を受は取る外
部インターフェース１０６と、プログラムを格納するプ
ログラムメモリ１０８と、プログラムにより制御される
中央処理部１０７と、特徴ファイル作成時に一時記憶す
る作業メモリ１０９とで構成されている。ここで作成さ
れた特徴フルアイルは、入力部１１３より入力されたＴ
Ｄコードを割り当てられ、ファイル１１１に記憶される
。

指紋画像入力部１００については、透明体上に載置され
た指に対して、光源からの光による光学的境界条件を利
用して、ＩＴＶ　　（ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｔｅｌｅ
ｖｉｓｉｏｎ）等の撮像装置により指紋紋様パターンの
光電変換画像を入力する装置で、例えば、特開昭５４−
６９３００号および特開昭５４−８５６００号公報に記
載されている装置があり利用される。

指紋載置検査部１０２、偽造入力判定部１０３および入
力画像採取制御部１０４については、ＩＴＶより繰り返
し取り込まれる画像中の所定位置の画素の濃淡値の変化
により指紋載置完了を検査し、この検査出力を受けた後
の時刻およびこの時刻以降であり一定時間内に取り込ま
れた画像中の前記所定位置の画素の濃淡値を記憶された
濃淡値と比較し正常なる指紋の入力を判定し、正常入力
と判定された後の前記所定位置または新たなる位置の画
素の濃淡値が所定のいき値以上となったとき、入力画像
を採取するもので、例えば、特願昭６０−０９７１２６
号明細書に記載されている装置があり利用される。この
ようにして得られた多値の２次元量子化画像は画像記憶
部１０５に記憶される。

第２図は、本実施例における特徴点（以下、マニューシ
ャと呼ぶ）を含む指紋紋様パターンの概略図、第３図は
、端点、分岐点の方向の概略図、第４図はマニューシャ
リストの概略構成図を示す。

第２図〜第４図において、指紋の特徴は、端点２０１や
分岐点２０２のマニューシャＭの位置（Ｘ、Ｙ）、紋様
方向Ｄ２０４　、近傍マニューシャとのりレーション２
０３　　（ｒ＋、　ｒ２＋　ｒ＝、ｒＪおよびマニュー
シャの種別ｑを単位として、−指紋内に複数個存在する
マニューシャＭｉに対してリスト状に表現したもので、
これらの詳細な定義は特開昭５５−１３８１７４号公報
に記述されており、リレーションの求め方については特
願昭６０−２５９９８９号明細書に記述されているため
、ここではそれらの詳細な説明を省略する。

次に、本実施例の動作を、第５図をも参照して説明する
。なお、第５図は本実施例におけるマニューシャリスト
作成の流れ図である。

第５図においてステップＳ１では、前述したように、指
紋画像入力部１００において、透明体上に載置された指
に対して、光源からの光による光学的境界条件を利用し
て、ＩＴＶ等の撮像装置により指紋紋様パターンの光電
変換画像を入力し、指紋載置検査部１０２において、Ｉ
ＴＶより繰り返し取り込まれる画像中の所定位置の画素
の濃淡値の変化により指紋載置完了を検査する。

ステップＳ２では、偽造入力判定部１０３におい゛て、
指紋載置検査部１０２からの検査出力を受けた後の時刻
およびこの時刻以降であり一定時間内に取り込まれた画
像中の前記所定位置の画素の濃淡値を記憶された濃淡値
と比較し、偽造指紋入力か否かの判定を行う。

ステップＳ３では、偽造入力判定部１０３においてその
判定結果に応じて再押捺要求の有無を判断する。

ステップＳ４では、ステップＳ３で再押捺要求があった
場合に、再押捺回数が所定回数以内であるか否かを判断
する。再押捺回数が連続し、所定の回数を越えた場合は
全処理を停止する。

ステップＳ５では、入力画像採取制御部１０４において
、正常入力と判定された後の前記所定位置または新たな
る位置の画素の濃淡値が所定のいき値以上となったとき
、入力画像を採取するように指紋採取制御を行う。この
ようにして得られた多値の２次元量子化画像は画像記憶
部１０５に記憶される。ここで、画像記憶部１０５に記
憶された指紋濃淡画像は画像出力部１１５に表示される
。

ステップＳ６では、入力画像採取制御部１０４において
、その指紋採取制御の結果に応じて、再押捺要求の有無
を判断する。

ステップＳ７では、ステップＳ６で再押捺要求があった
場合に、再押捺回数が所定回数以内であるか否かを判断
する。再押捺回数が連続し、所定の回数を越えた場合は
全処理を停止する。

ステップＳ８では、特徴抽出部１１０において、入力濃
淡画像を局所領域に分割し、各局所領域内における隆線
の方向を求める。この局所領域内の隆線方向抽出方法に
ついては、例えば、特開昭５２−９７２９８号公報に記
載されている方法があり・利用できる。ここでは、−例
として、５１２　ｘ　５１２画素よりなる全体領域を１
６　Ｘ　１６画素よりなる局所領域に分割し、各局所領
域内の隆線方向を２π／２５６単位で０から２５５まで
の方向に割り当てる。方向性の抽出後には、その方向性
に応じた重み付はフィルタをかけることにより、指紋紋
様の鮮明化を図ることも可能である。

ステップＳ９では、特徴抽出部１１０において、マニュ
ーシャの位置座標、リレーション等の特徴を抽出するが
、従来の方式と同様に、入力濃淡画像全体にわたり芯線
化までの一連の処理をパーソナルコンピュータシステム
上で施すのは負担がかかり過ぎ、処理時間が膨大なもの
となってしまう。

そこで、ステップＳ８で求めた各局所領域内の隆線方向
に基づいて、隆線方向と垂直に走査し、□白黒ラスタの
対応づけを行うことにより端点、分岐点のマニューシャ
を検出する方法を用いる。なお、このラスタの対応づけ
による特徴点検出は特願昭６０−６４２８９５号明細書
に詳述されているため、ここでは、その記述を省略する
。

入力画像の各局所領域について、局所領域内での走査を
行い、前述のラスタの対応づけによるマニューシャ抽出
を施した後、抽出されたマニューシャの中に同一マニュ
ーシャが重複して抽出されていないかを、そのＸ、Ｙ座
標間の距離を算出、比較することによって調べる。これ
は、ラスタの対応づけを行う際の走査領域が、隆線方向
に依存し、隣接する局所領域間では走査領域が重なり合
うためである。重複して抽出されたマニューシャの一方
を削除した後、そのマニューシャと予め用意しである種
々の方向を持つ端点もしくは分岐点のテストパターンと
のマツチングにより、マニューシャの存在およびその方
向が確認される。

なお、作成される特徴ファイルの途中経過を確認するた
めに、確認モードとして、ラスタの対応づけにより抽出
された全マニューシャ、重複したマニューシャの削除結
果等の各処理の経過や、最柊的なマニューシャ抽出結果
を出力部１１２に表示し、抽出されなかったマニューシ
ャの追加登録や、誤抽出したマニューシャの削除処理を
行うためのモードを有し、マウス等のポインティングデ
バイス１１４により該当するマニューシャを指定し、入
力部１１３より操作するものである。

ステップＳＩＯでは、特徴抽出部１１０において、抽出
された全マニューシャについて、中心となるマニューシ
ャＭ、の座標（Ｘｉ、Ｙｉ）およびその方向り、をもと
に第２図のような局所座標系（ξ。

η）を形成し、その各象限における最近傍マニューシャ
ｍ　１　、　ｍ　２　＋　”　２１ｍ４を求め、各々の
マニューシャと中心のマニューシャＭｉ　との間に存在
する隆線数’ｌ＋　ｒ！＋　ｒ：ｌ＋　ｒ４　、すなわ
ち、リレーションを前記特願昭６０−２５９９８９号明
細書に記載の方法により求める。なお、最近傍マニュー
シャが存在しない場合は予め定めた定数（例えば２５５
）をリレーションとし、記憶する。ここで、確認のため
の表示モードでは、マニューシ中ネットワークが出力部
１１２上の二値指紋画像上で構成される。マニューシャ
ネットワーク上の任意の二つのマニューシャおよびこれ
らマニューシャ間のりレーションは、入力部１１３のキ
ー人力により順次表示される。

また、リレーションが誤検出されている場合は、キー人
力によりその訂正がなされるものである。

最後に、ステップ３１１において、作成したマニューシ
ャリストに入力部１１３より人力したＩＤコードを割り
当て、ファイル１１１に記憶することにより、特徴ファ
イル作成を終える。

なお、本実施例においては、画像記憶部１０５に記憶さ
れる指紋画像は多値としたが、公知なる方法により二値
化を施された二値画像を記憶し、その画像を処理するこ
とにしても、処理の本質は変わることがなく行える。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、入力された濃淡指
紋画像上のマニューシャの位置座標、紋様方向、リレー
ションおよびマニューシャの種別を自動検出し、マニュ
ーシャリストへ格納する特徴抽出装置をパーソナルコン
ピュータレベルで実現可能であるため、筒便で低価格な
特徴抽出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図の実施例におけるマニューシャの概略図、 第３図は第１図の実施例における端点、分岐点の方向の
概略図、 第４図は第１図の実施例におけるマニューシャリストの
概略構成を示す図、 第５図は第１図の実施例における処理の流れ図である。 １００　　・・・・・指紋画像入力部 １０１　　・・・・・Ａ／Ｄ変換部 １０２　・・・・・指紋載置検査部 １０３　　・・・・・偽造入力判定部 １０４　　・・・・・入力画像採取制御部１０５　・・
・・・画像記憶部 １０６　　・・・・・外部インターフェース１０７　・
・・・・中央処理部 １０８　　・・・・・プログラムメモリ１０９　・・・
・・作業メモリ １１０　・・・・・特徴抽出部 １１１　　・・・・・ファイル １１２　・・・・・出力部 １１３　・・・・・入力部 １１４　　・・・・・ポインティングデバイス１１５　
　・・・・・画像出力部 ２０１　　・・・・・端点 ２０２　・・・・・分岐点 ２０３　・・・・・リレーション ２０４　　・・・・・紋様方向 代理人　弁理士　　岩　佐　　義　幸 第２図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力された指紋画像と登録されている指紋画像と
   が同一指紋によるものか否かを判定する際に使用する指
   紋紋様特徴を、登録指紋から自動抽出後、登録し、照合
   時に用いる特徴ファイルを作成する特徴抽出装置におい
   て、 透明体上に載置された指の指紋画像を採取し、光電変換
   して光電変換信号を得る指紋画像入力部と、 前記光電変換信号を２次元量子化画像データに変換する
   Ａ／Ｄ変換部と、 前記採取画像中の所定位置の画素の濃淡変化により指の
   載置が完了したことを検査し、検査出力を出力する指紋
   載置検査部と、 前記検査出力を受けた後の時刻およびこの時刻以降であ
   り一定時間内に取り込まれた画像中の前記所定位置の画
   素の濃淡値を検出し、記憶された濃淡値と比較し、正常
   なる指紋が載置されたか否かの判定をする偽造入力判定
   部と、 前記偽造入力判定部において正常入力と判定された後の
   前記所定位置または新たな位置の画素の濃淡値が所定の
   いき値以上となった時、入力画像を採取する入力画像採
   取制御部と、 前記２次元量子化画像データを記憶する画像記憶部と、 前記画像記憶部内に蓄えられた２次元量子化画像データ
   を出力する画像出力部と、 中央処理装置、プログラムメモリ、作業メモリおよび外
   部インターフェースよりなり、登録指紋に含まれる特徴
   点の位置座標、紋様方向、近傍特徴点間に存在する隆線
   数や端点／分岐点の特徴点の種別等の特徴を自動抽出す
   る特徴抽出部と、抽出された特徴を格納するファイルと
   、 前記特徴ファイル作成時にマン−マシン対話を行うため
   の情報を入力する入力部およびポインティングデバイス
   と、 特徴抽出および特徴ファイル作成過程を出力する出力部
   とからなり、 前記指紋画像入力部より採取された指紋画像上の特徴点
   の位置座標、紋様方向、近傍特徴点間に存在する隆線数
   や特徴点の種別等の特徴を入力濃淡画像上で自動的に抽
   出し、特徴ファイル作成を実行することを特徴とする特
   徴抽出装置。