JPH05205035A

JPH05205035A - 指紋照合装置

Info

Publication number: JPH05205035A
Application number: JP4011398A
Authority: JP
Inventors: Hironori Yahagi; 裕紀矢作
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-01-24
Filing date: 1992-01-24
Publication date: 1993-08-13

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は指紋照合装置に関し、擬似特徴点を
確実に除去することができる指紋照合装置を提供するこ
とを目的としている。【構成】指紋画像を読み取る指紋センサ１と、該指紋
センサ１から読み取った指紋画像データを一時記憶する
指紋画像記憶部７と、該指紋画像記憶部７に記憶されて
いる指紋画像から指紋の濃淡画像の等高線を算出し、こ
れら等高線で構成される画像から島，橋又は汗腺等の擬
似特徴点を抽出し、これら特徴点が島又は橋の場合には
これら等高線で囲まれた閉曲線に該当する箇所の濃度を
下げ、一方これら特徴点が汗腺の場合にはこれら等高線
で囲まれた閉曲線に該当する箇所の濃度を上げ、濃淡画
像からこれら擬似特徴点を排除する濃淡画像補正部１０
と、該濃淡画像補正部１０で補正された画像に対して２
値化，辞書登録，指紋照合等の処理を行う本体装置２０
とで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は指紋照合装置に関する。
近年、電子計算機が社会全般に普及するのに伴い、安全
性（セキュリテイ）を如何に確保するかという点に世間
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Ｉ
Ｄ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２大特徴を持つため、本人確認の最
も有効な手段と考えられ、指紋を用いた簡便な個人照合
システムに関して多くの研究開発が行われている。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来の指紋照合装置の構成概念
図である。先ず、登録時の動作について説明する。指紋
センサ１を指に押しつけておいて指紋のパターンを検出
し、指紋センサ１内のＡ／Ｄ変換器（図示せず）により
ディジタルデータに変換する。変換されたディジタルデ
ータ（指紋データ）は、続く２値化回路２により、
“０”，“１”の２値データに変換され、２値化メモリ
３に格納される。

【０００３】２値化メモリ３に格納された指紋データ
は、順次読み出された後、特徴情報が抽出される。ここ
で、特徴情報とは、例えば図１１（ａ）に示すような分
岐点や（ｂ）に示すような端点等をいう。このような分
岐点や端点がどの位置に何個あるかで指紋を特定するこ
とができる。抽出された特徴情報は、指紋辞書記憶部５
に格納される。以上の動作が複数の個人について繰り返
され、個人の特徴情報が指紋辞書記憶部５に格納され
る。

【０００４】このようにして、特徴情報の指紋辞書記憶
部５への登録が終了すると、今度は個人の指紋の照合動
作に入る。照合の場合、指紋センサ１に指（予め登録に
用いた指。例えば人差し指）を乗せてから、テンキー
（図示せず）で自分のＩＤ番号を入力する。この結果、
照合部６はＩＤ番号を基に指紋辞書記憶部６の検索する
範囲を決定して照合時に読み出すことにより、検索する
範囲を絞ることができる。

【０００５】登録時と同様にして、指紋のパターンを検
出し、指紋センサ１内のＡ／Ｄ変換器によりディジタル
データに変換する。変換されたディジタルデータは、続
く２値化回路２により“０”，“１”の２値データに変
換され、２値化メモリ３に格納される。

【０００６】照合部６は、２値化メモリ３に格納されて
いる照合用指紋画像と、指紋辞書記憶部５に格納されて
いる個人毎の特徴情報とを読み出し、双方の照合（パタ
ーンマッチング）を行う。特徴パターンの一致の数が所
定数以上あった場合には、指紋が一致したと判定する。

【０００７】ここで、特徴情報抽出部４で特徴情報を抽
出するに際し、指紋の橋，汗腺等の擬似特徴点を排除す
る必要がある。このような擬似特徴点を指紋照合に用い
ると、本人確認に誤動作が生じるからである。

【０００８】図１２は汗腺除去方法の従来例を示す図で
ある。先ず（ａ）に示すように、細線３１と分岐点３２
ａ，３２ｂがあるが画像、即ち特徴抽出の終了した細線
化像について、１つの分岐点３２ａの近傍にある他の分
岐点３２ｂを矢印３３で示すように渦巻走査により検出
する。

【０００９】ついで、（ｂ）に示すように２つの分岐点
３２ａ，３２ｂの間に垂直２等分線３３を引き、それが
ある所定の画素数以内で２本の細線と交われば、細線と
みなすようにする。これは、汗腺の場合、必ずその細線
がループ状になっており、しかも閉曲線の大きさが汗の
出る穴としてほぼ所定の範囲内に収まっているから、一
律に検出しても誤りはないからである。

【００１０】この所定の画素数以内が、汗腺の閉曲線の
大きさとしての判断に用いられる。（ｂ）の場合であれ
ば、所定の画素数は距離ＮＡに対応しており、ＮＡの範
囲内で垂直２等分線３３が細線３１と両方向で交わるか
ら汗腺とみなし、（ｃ）に示すように、これらの分岐点
３２ａ，３２ｂを特徴点から外す。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前記した擬似特徴点除
去方法は、細線と特徴点との相互関係を基に判断を下す
ものであったが、しばしば擬似特徴点を残し、真の特徴
点を除去してしまうという問題があった。

【００１２】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、擬似特徴点を確実に除去することができ
る指紋照合装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理ブロ
ック図である。図１０と同一のものは、同一の符号を伏
して示す。図において、１は指紋画像を読み取る指紋セ
ンサ、７は該指紋センサ１から読み取った指紋画像デー
タを一時記憶する指紋画像記憶部、１０は該指紋画像記
憶部７に記憶されている指紋画像から指紋の濃淡画像の
等高線を算出し、これら等高線で構成される画像から
島，橋又は汗腺等の擬似特徴点を抽出し、これら特徴点
が島又は橋の場合にはこれら等高線で囲まれた閉曲線に
該当する箇所の濃度を下げ、一方これら特徴点が汗腺の
場合にはこれら等高線で囲まれた閉曲線に該当する箇所
の濃度を上げ、濃淡画像からこれら擬似特徴点を排除す
る濃淡画像補正部、２０は該濃淡画像補正部１０で補正
された画像に対して２値化，辞書登録，指紋照合等の処
理を行う本体装置である。

【００１４】

【作用】濃淡画像補正部１０は、指紋画像記憶部７に記
憶されている指紋画像から指紋の濃淡画像の等高線を算
出し、これら等高線で構成される画像から島，橋又は汗
腺等の擬似特徴点を抽出し、これら特徴点が島又は橋の
場合にはこれら等高線で囲まれた閉曲線に該当する箇所
の濃度を下げ、一方これら特徴点が汗腺の場合にはこれ
ら等高線で囲まれた閉曲線に該当する箇所の濃度を上
げ、濃淡画像からこれら擬似特徴点を排除する。そし
て、本体装置２０は擬似特徴点が除去された画像に対し
て２値化，辞書登録，指紋照合等の処理を行うようにす
る。このような構成とすることにより、擬似特徴点を確
実に除去することができる指紋照合装置を提供すること
ができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図２は本発明の一実施例を示す構成ブロッ
ク図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して
示す。図において、１は指紋センサ、７は該指紋センサ
１で読取った指紋画像を記憶する指紋画像記憶部、１０
は該指紋画像記憶部７に記憶されている指紋画像から指
紋の濃淡画像の等高線を算出し、これら等高線で構成さ
れる画像から島，橋又は汗腺等の擬似特徴点を抽出し、
これら特徴点が島又は橋の場合にはこれら等高線で囲ま
れた閉曲線に該当する箇所の濃度を下げ、一方これら特
徴点が汗腺の場合にはこれら等高線で囲まれた閉曲線に
該当する箇所の濃度を上げ、濃淡画像からこれら擬似特
徴点を排除する濃淡画像補正部で、本発明を特徴づける
部分である。

【００１６】２１は擬似特徴点が除去された指紋画像に
対して２値化を行う２値化回路、２２は該２値化回路２
１により２値化したデータを記憶する２値化像記憶部、
２３は該２値化像記憶部２２に記憶されている画像デー
タに対して細線化処理を行う細線化回路、２４は該細線
化回路２３で細線化した指紋画像データを記憶する細線
化像記憶部、２５は該細線化像記憶部２４に記憶されて
いる画像データに対して特徴点を抽出する特徴抽出回
路、２６は該特徴抽出回路２５で抽出された特徴点及び
その近傍の画像データを窓として切り出す窓選択回路、
２７は該窓選択回路２６で選択した窓画像を特徴点辞書
として出力する辞書出力回路である。ここで、前記した
構成要素２１〜２７が図１の本体装置２０を構成してい
る。なお、図の実線で示される矢印がデータの流れを、
破線で示す矢印が信号の流れを示す。このように構成さ
れた装置の動作を説明すれば、以下のとおりである。

【００１７】指紋センサ１から読み取られた指紋画像デ
ータは、指紋画像記憶部７に記憶される。濃淡画像補正
部１０は、この指紋画像記憶部７に記憶された画像デー
タ（濃淡画像）から擬似特徴点を除去する作業を行な
う。以下、濃淡画像補正部１０の動作について詳細に説
明する。

【００１８】濃淡画像補正部１０は、指紋画像記憶部７
に記憶されている濃淡画像から、濃度が一定になる箇所
を検出する。図３は等高線検出の説明図である。（ａ）
は走査方向を示す。水平方向又は垂直方向に走査する。
そして、ある閾値ＴＨに対して、同じ濃度を示す箇所を
検出していく。（ｂ）は、閾値ＴＨを持つ画素の検出原
理を示している。縦軸は濃度、横軸は走査方向である。
濃淡画像は離散値をとるため、閾値ＴＨと全く一致する
画素が閾値ＴＨ上にあるとは限らない。

【００１９】若し、閾値ＴＨ上に存在する場合には、そ
の画素を閾値上に存在しない場合にはその閾値ＴＨに最
も近い画素を選択していく。つまり、濃度Ａ（Ｉ，Ｙ）
＜ＴＨ，Ａ（Ｉ＋１，Ｙ）＞ＴＨとなるような場合、
（Ｉ，Ｙ），（Ｉ＋１，Ｙ）のいずれかを採用する。こ
の一定値を何通りか設定することにより、複数の層から
なる等高線を得ることができる。

【００２０】図４は求めた等高線の例を示す図である。
（ａ）は島の断面と等高線との関係を、（ｂ）は汗腺の
断面と等高線の関係をそれぞれ示している。それぞれ平
面図と、Ａ−Ａ線で切った時の断面図を示している。
（ａ）に示す島の場合には、中央が高く、（ｂ）に示す
汗腺の場合には中央が低い。

【００２１】図５は閉曲線の検出方法の説明図である。
得られた等高線を追跡し、閾値画素数以内に出発点に戻
るかを調べるようにする。このような閉曲線が得られた
場合、例えば時計回りの時、方向ベクトルに対して−９
０゜の方向に垂線を延ばして、内側に別の閉曲線がある
かどうか調べるようにする。

【００２２】橋は隣合う隆線が癒着するものであり、多
くの場合、谷線の一部が***した島が周辺の隆線と癒着
して見えることが多い。図６は橋の生成の説明図であ
る。（ａ）は２値化像、（ｂ）はその等高線、（ｃ）は
その鳥瞰図である。このため、橋は谷線よりも濃度が高
く、２値化すると隆線と同じ“１”になる。しかしなが
ら、隆線や島の中心部に比べ濃度が低くなる場合があ
り、このような時、等高線の高さを適切に選べば、閉曲
線が得られる。この橋や島による閉曲線は、その内側に
ある閉曲線の方が濃度が高くなる（図４参照）。また、
汗腺の場合も等高線により閉曲線が得られるが、この場
合は内側にある閉曲線の方が濃度が低くなる（図４参
照）。

【００２３】濃淡画像補正部１０は、このようにして濃
淡画像の中から橋，島，汗腺等の擬似特徴点に相当する
箇所を検出し、この閉曲線を記憶しておく。そして、
橋，島と汗腺の区別は上記の条件で可能なため、前者の
場合には閉曲線の内部の濃度を下げ、後者の場合には閉
曲線の内部の濃度を上げるようにして補正する。

【００２４】図７は濃度補正の様子を示す図である。
（ａ）は島に対する濃度補正を、（ｂ）は汗腺に対す
る濃度補正をそれぞれ示している。図に示すように、等
高線の閉曲線より１，２画素分外側にある領域について
濃度補正を行うようにしてもよい。これは、例えば橋の
場合、島と隆線の癒着部分の等高線は閉曲線になるとは
限らないからである。補正により設定する値は、前者の
場合外側の閉曲線Ｌよりも低い値、後者の場合外側の閉
曲線よりも高い値に設定する。このようにして、濃淡画
像の補正を行うことにより、細線と特徴点の位置関係を
使わずとも、擬似特徴点の除去ができる。

【００２５】このようにして、擬似特徴点の除去が終了
した画像は再度指紋画像記憶部７に記憶させる。２値化
回路２１は、この指紋画像記憶部７に記憶されている指
紋画像に対して２値化を行う。２値化された画像データ
は、２値化像記憶部２２に記憶される。細線化回路２３
は、２値化像記憶部２２に記憶されている画像データに
対して細線化処理を行ない、細線化像記憶部２４に記憶
させる。

【００２６】特徴抽出回路２５は、細線化処理が終了し
た指紋画像データに対して特徴点を抽出する。濃淡画像
補正部１０で、２値化される前に擬似特徴点を示す濃淡
画像の除去が終了しているので、ここで抽出される特徴
点に擬似特徴点は含まれない。窓選択回路２６は、特徴
抽出回路２５で抽出された特徴点及びその近傍からなる
窓を切り出し、辞書出力回路２７から出力する。この出
力された窓画像が指紋辞書となる。

【００２７】図８は濃淡画像補正部１０の具体的構成例
を示すブロック図である。図において、指紋画像記憶部
７には、指紋の濃淡画像がディジタルデータとして記憶
されている。等高線検出回路１１は、この指紋画像記憶
部１からデータを読み出し、閾値ＴＨを何通りか設定
し、濃度がＴＨの画素を採用するか或いは連続した画素
の濃度がＴＨの前後になる場合は、その一方の画素を採
用し、濃度ＴＨの等高線の画素として等高線記憶部１２
に記憶させる。等高線記憶部１２には、閾値ＴＨの数に
応じた数の等高線画像が記憶される。

【００２８】等高線追跡回路１３は、等高線記憶部１２
に記憶されている画像データを読出して、この等高線を
追跡する。等高線は、一般的に画面の端とは無関係に派
生するため、図３の（ａ）に示す走査と同様にして、未
追跡の等高線を検出し、閾値以内の画素数分だけ追跡す
る。内側閉曲線追跡回路１４は、追跡した等高線に対し
て、図５に示すように閉曲線を検出する。つまり、閾値
以内の画素数で出発点に戻った場合は、島，端，汗腺等
を示す閉曲線であるとして、それらの画素の座標，濃度
を閉曲線及び濃度記憶部１５に記憶する。ある閉曲線に
対して、その内側の閉曲線の濃度を調べるには、図５に
示す方法を用いる。

【００２９】補正領域補正濃度設定回路１６は、図７に
示したような方法で島，橋，汗腺の閉曲線の濃度を補正
する。但し、補正を行う領域は、一番外側の閉曲線より
も１，２画素更に外側に広げて設定し、補正値は隆線，
谷線の平均濃度にする。

【００３０】図９は本発明の動作を示すフローチャート
である。図では、登録時の動作を示している。先ず指紋
センサ１から指紋画像を入力し（Ｓ１）、閾値が全て終
了したかどうかチェックする（Ｓ２）。まだの場合に
は、閾値＝ＴＨとして（Ｓ３）、Ｘ方向に走査する。そ
して、Ｘ方向への走査が終了したかどうかチェックし
（Ｓ４）、終了した場合にはステップＳ２に戻り、全て
の閾値について終了したかどうかチェックする。

【００３１】終了していない場合には、等高線検出回路
１１は、Ａ（Ｘ−１，Ｙ）＜ＴＨかつＡ（Ｘ，Ｙ）≧ＴＨ（１）であるかどうかチェックする（Ｓ５）。（１）式が成立
する場合にはその時の（Ｘ，Ｙ）を新たな等高線とし
（Ｓ７）、ステップＳ４に戻る。（１）式が成立しない
場合には、等高線検出回路１１は、Ａ（Ｘ，Ｙ）≧ＴＨかつＡ（Ｘ＋１，Ｙ）＜ＴＨ（２）が成立するかどうかチェックする（Ｓ６）。（２）式が
成立する場合にはその時の（Ｘ，Ｙ）を新たな等高線と
し（Ｓ７）、ステップＳ４に戻る。（２）式が成立しな
い場合にもステップＳ４に戻る。

【００３２】次に、ステップＳ２において、全ての閾値
について処理が終了した場合には、全ての等高線につい
て処理が終了したかどうかチェックする（Ｓ８）。処理
が終了していない場合には、等高線追跡回路１３が等高
線を追跡する（Ｓ９）。そして、追跡画素数≧閾値（３）となっているかどうかチェックし（Ｓ１０）、そうであ
る場合にはステップＳ８に戻る。（３）式が成立しない
場合には、出発点に到達したかどうかチェックする（Ｓ
１１）。到達しない場合には、更にステップＳ９に戻っ
て等高線の追跡を行う。到達した場合には、内側閉曲線
検出回路１４が閉曲線の座標と濃度を閉曲線及び濃度記
憶部１５に記憶する（Ｓ１２）。

【００３３】ステップＳ８において、全ての等高線につ
いての閉曲線の座標と濃度の算出が終了した場合には、
補正領域補正濃度設定回路１６は、濃度補正を行い（Ｓ
１３）、その結果を指紋画像記憶部７に再格納する。

【００３４】指紋画像記憶部７に擬似特徴点が除去され
た指紋画像が記憶されたら、２値化回路２１（図２参
照）で２値化を行い（Ｓ１４）、次に細線化回路２３で
細線化を行う（Ｓ１５）。細線化が終了した指紋画像に
対して、特徴抽出回路２５により特徴点を抽出し（Ｓ１
６）、辞書出力回路２７から辞書として出力する（Ｓ１
７）。

【００３５】前述の説明では、走査方向としてＸ方向に
走査した場合を例にとったが、本発明はこれに限る必要
はない。図３の（ａ）に示すようにＹ方向に走査するよ
うにしてもよい。また、濃度の補正値は、閉曲線の外側
の等高線の濃度にすることもできる。

【００３６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば擬似特徴点を確実に除去することができる指紋照
合装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】本発明の全体構成例を示すブロック図である。

【図３】等高線検出の説明図である。

【図４】等高線の例を示す図である。

【図５】閉曲線の検出方法の説明図である。

【図６】橋の生成の説明図である。

【図７】濃度補正の様子を示す図である。

【図８】濃淡画像補正部の具体的構成例を示すブロック
図である。

【図９】本発明の動作を示すフローチャートである。

【図１０】従来の指紋照合装置の構成概念図である。

【図１１】指紋の特徴情報例を示す図である。

【図１２】汗腺除去方法の従来例を示す図である。

【符号の説明】

１指紋センサ７指紋画像記憶部１０濃淡画像補正部２０本体装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指紋画像を読み取る指紋センサ（１）
と、該指紋センサ（１）から読み取った指紋画像データを一
時記憶する指紋画像記憶部（７）と、該指紋画像記憶部（７）に記憶されている指紋画像から
指紋の濃淡画像の等高線を算出し、これら等高線で構成
される画像から島，橋又は汗腺等の擬似特徴点を抽出
し、これら特徴点が島又は橋の場合にはこれら等高線で
囲まれた閉曲線に該当する箇所の濃度を下げ、一方これ
ら特徴点が汗腺の場合にはこれら等高線で囲まれた閉曲
線に該当する箇所の濃度を上げ、濃淡画像からこれら擬
似特徴点を排除する濃淡画像補正部（１０）と、該濃淡画像補正部（１０）で補正された画像に対して２
値化，辞書登録，指紋照合等の処理を行う本体装置（２
０）とで構成された指紋照合装置。
【請求項２】前記濃淡画像補正部（１０）が等高線を
算出するに際し、ある閾値を決定し、その閾値とほぼ等
価な濃淡画像の連なりを線で結ぶ処理を、必要な閾値の
数だけ繰り返すことにより等高線を作成するようにした
ことを特徴とする請求項１記載の指紋照合装置。
【請求項３】前記濃淡画像補正部（１０）が等高線画
像が島，橋，汗腺等を判断するに際し、等高線で囲まれ
た閉曲線の濃度が内側よりも外側が濃度が高い場合には
汗腺と判定し、逆に内側よりも外側が濃度が低い場合に
は島又は橋と判定するようにしたことを特徴とする請求
項１記載の指紋照合装置。
【請求項４】前記濃淡画像補正部（１０）が、濃度補
正すべき領域を最も外側にある閉曲線よりも１，２画素
外側に設定するようにしたことを特徴とする請求項１記
載の指紋照合装置。
【請求項５】前記濃淡画像補正部（１０）が、濃度補
正後の値を、補正する閉曲線の外にある等高線の値によ
り決定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
指紋照合装置。