JPH0721822B2 - 指紋画像の中心点検出方法 - Google Patents
指紋画像の中心点検出方法Info
- Publication number
- JPH0721822B2 JPH0721822B2 JP58191703A JP19170383A JPH0721822B2 JP H0721822 B2 JPH0721822 B2 JP H0721822B2 JP 58191703 A JP58191703 A JP 58191703A JP 19170383 A JP19170383 A JP 19170383A JP H0721822 B2 JPH0721822 B2 JP H0721822B2
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- JP
- Japan
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- fingerprint
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Description
【発明の詳細な説明】 この発明は、データ端末等における個人識別を指向した
指紋照合方式において、照合の基準として用いることが
できる指紋画像の中心点検出方法に関するものである。
指紋照合方式において、照合の基準として用いることが
できる指紋画像の中心点検出方法に関するものである。
指紋画像の中心点は、従来、以下のような方法で求めら
れている。まず、指紋画像を２値化処理し、続いて細線
化処理を行うと、第１図に示す指紋隆線の芯線１で形成
される細線化画像が得られる。これら細線化画像に対し
て （ｉ）細線化画像の上方にある点S0をスタートポイント
として、 （ii）点S0から芯線１を１本下り、その芯線１を左右に
トレースして頂点S1を求める。
れている。まず、指紋画像を２値化処理し、続いて細線
化処理を行うと、第１図に示す指紋隆線の芯線１で形成
される細線化画像が得られる。これら細線化画像に対し
て （ｉ）細線化画像の上方にある点S0をスタートポイント
として、 （ii）点S0から芯線１を１本下り、その芯線１を左右に
トレースして頂点S1を求める。
（iii）頂点S1から、さらに芯線１を１本下り、その芯
線１の頂点S2を求める。
線１の頂点S2を求める。
（iv）同様にして、S2,S3……と頂点を求めていき、逐
に芯線１を下ることができなくなつたときの頂点Snを中
心点とする。
に芯線１を下ることができなくなつたときの頂点Snを中
心点とする。
以上が従来の方法である。
以上述べた方法には、次の２つの欠点がある。まず、２
値化，細線化の２つの前処理を必要とすること。次に、
細線化情報を局所的にトレースしていく処理であるの
で、発散してしまうなどして中心点がうまく求まらない
場合があること。の２つである。
値化，細線化の２つの前処理を必要とすること。次に、
細線化情報を局所的にトレースしていく処理であるの
で、発散してしまうなどして中心点がうまく求まらない
場合があること。の２つである。
この発明は、これらの欠点を除去するため、指紋画像上
に規定した小領域中の指紋の原データから大局的に指紋
隆線の法線方向を算出し、その方向に沿つて小領域を移
動していくことによつて指紋画像の中心点を決定するよ
うにしたものである。以下、この発明について詳細に説
明する。
に規定した小領域中の指紋の原データから大局的に指紋
隆線の法線方向を算出し、その方向に沿つて小領域を移
動していくことによつて指紋画像の中心点を決定するよ
うにしたものである。以下、この発明について詳細に説
明する。
指紋画像の中心点より上の部分は、指紋の種類にかかわ
りなくほぼ同心半円形状である。したがつて、指紋画像
の中心点は、指紋画像上部に規定した小領域を、小領域
中の指紋隆線の法線方向に従つて下部へ次々に移動する
ことによつて、指紋画像の種類にかかわりなく見いだす
ことができる。したがつて、指紋画像上部より中心点検
出のための追跡を開始することは有効である。以下に、
まず、小領域移動アルゴリズムを述べた後に、引き続い
て中心点決定アルゴリズムを説明する。
りなくほぼ同心半円形状である。したがつて、指紋画像
の中心点は、指紋画像上部に規定した小領域を、小領域
中の指紋隆線の法線方向に従つて下部へ次々に移動する
ことによつて、指紋画像の種類にかかわりなく見いだす
ことができる。したがつて、指紋画像上部より中心点検
出のための追跡を開始することは有効である。以下に、
まず、小領域移動アルゴリズムを述べた後に、引き続い
て中心点決定アルゴリズムを説明する。
（ａ）フーリエ変換を用いた指紋隆線の法線方向とその
信頼度の算出 指紋画像上の座標系で点（i0,j0）を中心とする小領域
の濃度分布をｆ（x,y）（x,y＝0,1,……,L−１）とし
て、下記第（１）式で得られる濃度分布ｆのフーリエ変
換Ｆの絶対値|F|をフーリエ変換面とする。
信頼度の算出 指紋画像上の座標系で点（i0,j0）を中心とする小領域
の濃度分布をｆ（x,y）（x,y＝0,1,……,L−１）とし
て、下記第（１）式で得られる濃度分布ｆのフーリエ変
換Ｆの絶対値|F|をフーリエ変換面とする。
第２図に濃度分布ｆの例を示す。第２図において、２は
指紋隆線を示す。第２図では、指紋隆線２を２値で表現
しているが、実際には多値の場合を扱う。
指紋隆線を示す。第２図では、指紋隆線２を２値で表現
しているが、実際には多値の場合を扱う。
また、第３図は第２図の濃度分布ｆより得られる|F|を
モデル化した図である。第３図において、３は第１ピー
ク点、４は第２ピーク点、ｚは前記第１ピーク点３と第
２ピーク点４を結ぶ直線、θは直線ｚがｕ軸となす角
度、ｉは変換面上の点、ｌは前記第１ピーク点３と第２
ピーク点４間の距離、diは前記直線ｚと点ｉとの距離、
riは前記点ｉと第１ピーク点３との距離、I2は前記第２
ピーク点４の値、Iiは前記点ｉの値を表わす。
モデル化した図である。第３図において、３は第１ピー
ク点、４は第２ピーク点、ｚは前記第１ピーク点３と第
２ピーク点４を結ぶ直線、θは直線ｚがｕ軸となす角
度、ｉは変換面上の点、ｌは前記第１ピーク点３と第２
ピーク点４間の距離、diは前記直線ｚと点ｉとの距離、
riは前記点ｉと第１ピーク点３との距離、I2は前記第２
ピーク点４の値、Iiは前記点ｉの値を表わす。
第３図に示すように、変換面の中心に位置し最大の大き
さを有する第１ピーク点３と、第１ピーク点３の次に大
きい第２ピーク点４を結ぶ直線ｚがｕ軸となす角度θ
は、小領域内の指紋隆線２の法線方向を表わしている。
また、この方向の不明瞭度Ａは第（２）式によつて得る
ことができる。
さを有する第１ピーク点３と、第１ピーク点３の次に大
きい第２ピーク点４を結ぶ直線ｚがｕ軸となす角度θ
は、小領域内の指紋隆線２の法線方向を表わしている。
また、この方向の不明瞭度Ａは第（２）式によつて得る
ことができる。
第（２）式は、第３図において、直線ｚに対する各点ｉ
のモーメントの集積を、各点ｉの値をすべて第２ピーク
点４の値I2で置き換えた場合のモーメントの集積で割つ
たものであり、第２ピーク点４のボケ具合を表わしてい
る。不明瞭度Ａは０Ａ１に正規化されており、α＝
30として、方向性が明瞭な画像で0.05〜0.1、不明瞭な
画像で0.2〜0.4となる。第（２）式中の指数項はガウス
確率密度形の重み関数であり、定数αは、この重み関数
の値が1/eになるまでの距離|l−ri｜をΔｌとしたとき
に、ｌに対するΔｌの比率がα（％）になるという物理
的意味を持つ。
のモーメントの集積を、各点ｉの値をすべて第２ピーク
点４の値I2で置き換えた場合のモーメントの集積で割つ
たものであり、第２ピーク点４のボケ具合を表わしてい
る。不明瞭度Ａは０Ａ１に正規化されており、α＝
30として、方向性が明瞭な画像で0.05〜0.1、不明瞭な
画像で0.2〜0.4となる。第（２）式中の指数項はガウス
確率密度形の重み関数であり、定数αは、この重み関数
の値が1/eになるまでの距離|l−ri｜をΔｌとしたとき
に、ｌに対するΔｌの比率がα（％）になるという物理
的意味を持つ。
（ｂ）新しい小領域の中心座標点の検出 （ａ）で得た直線z,不明瞭度Ａより、新しい小領域の中
心点を決定する。Atを不明瞭度Ａのしきい値を表わす定
数として、第３図において、 ＡAtの場合 直線ｚがｕ＝L/2あるいはｖ＝L/2と交わる点を新しい小
領域の中心点とする。この点の座標を指紋画像上の座標
系で（i1,j1）とする。
心点を決定する。Atを不明瞭度Ａのしきい値を表わす定
数として、第３図において、 ＡAtの場合 直線ｚがｕ＝L/2あるいはｖ＝L/2と交わる点を新しい小
領域の中心点とする。この点の座標を指紋画像上の座標
系で（i1,j1）とする。
Ａ＞Atの場合 直線ｚがｕ＝L/2あるいはｖ＝L/2と交わる点と、第１ピ
ーク点３を結ぶ線分の２等分点を新しい小領域の中心点
とする。この点の座標を指紋画像上の座標系で（i1,
j1）とする。
ーク点３を結ぶ線分の２等分点を新しい小領域の中心点
とする。この点の座標を指紋画像上の座標系で（i1,
j1）とする。
ＡがAtより大きい場合は、フーリエ変換面の情報より求
めた指紋隆線２の法線方向の不明瞭度Ａが大きい場合で
あるので、より詳細な小領域の移動を行う目的でこのよ
うなアルゴリズムとした。
めた指紋隆線２の法線方向の不明瞭度Ａが大きい場合で
あるので、より詳細な小領域の移動を行う目的でこのよ
うなアルゴリズムとした。
以上が（i0,j0）より（i1,j1）へ小領域を移動する手順
である。以下同様の手順で小領域の移動を続けていく。
である。以下同様の手順で小領域の移動を続けていく。
〔ステツプ１〕 第４図に示すように、指紋画像左上部に任意の点（ia,j
a）を初期設定する。点（ia,ja）をスタートして、前述
の小領域移動アルゴリズムによつて得られる角度θの値
が０になるまで、ｊ方向にΔｊ（＞０）だけ移動した点
を新しい小領域の中心とする処理を続ける。角度θの値
が０になる点の座標を（i0,j0）とする。
a）を初期設定する。点（ia,ja）をスタートして、前述
の小領域移動アルゴリズムによつて得られる角度θの値
が０になるまで、ｊ方向にΔｊ（＞０）だけ移動した点
を新しい小領域の中心とする処理を続ける。角度θの値
が０になる点の座標を（i0,j0）とする。
〔ステツプ２〕 前述の小領域移動アルゴリズムに従つて、（i0,j0）か
ら小領域の移動を行う。この際各小領域中心点に対応す
る不明瞭度Ａの値をAn（ｎ＝0,1,……）として記憶して
おく。移動は、小領域中心点のｉ座標が減少する向きへ
移動した時点で終了する。Anが最大となるｎに対応する
小領域中心点（in,jn）を、指紋画像の中心点と決定す
る。
ら小領域の移動を行う。この際各小領域中心点に対応す
る不明瞭度Ａの値をAn（ｎ＝0,1,……）として記憶して
おく。移動は、小領域中心点のｉ座標が減少する向きへ
移動した時点で終了する。Anが最大となるｎに対応する
小領域中心点（in,jn）を、指紋画像の中心点と決定す
る。
以上のアルゴリズムによつて指紋画像の中心点検出実験
を行つたところ、別の機会に採取した同種の指紋画像に
対して、中心点の検出位置誤差をほぼ小領域の1/4程度
に押えられることを確認した。例えば、分解能が約50ミ
クロン、256×256の大きさで各画像が256のグレイレベ
ルを有する指紋画像に対して、Ｌ＝32、すなわち32×32
の小領域を移動して行つた場合、上記アルゴリズム中で
示した各パラメータをα＝30,At＝0.15として誤差は、
８×８すなわち0.4mm平方程度である。
を行つたところ、別の機会に採取した同種の指紋画像に
対して、中心点の検出位置誤差をほぼ小領域の1/4程度
に押えられることを確認した。例えば、分解能が約50ミ
クロン、256×256の大きさで各画像が256のグレイレベ
ルを有する指紋画像に対して、Ｌ＝32、すなわち32×32
の小領域を移動して行つた場合、上記アルゴリズム中で
示した各パラメータをα＝30,At＝0.15として誤差は、
８×８すなわち0.4mm平方程度である。
上述したアルゴリズムにおいては、中心点決定の際の小
領域の移動を〔ステツプ１〕で左上部から右向きに水平
に、また、角度θが０になつた時点で〔ステツプ２〕と
して右下向きへと行つていくものであつたが、若干の変
更によつて右上から左向き水平に、続いて左下方へとす
ることができる。両処理は等価な効果をもたらす。
領域の移動を〔ステツプ１〕で左上部から右向きに水平
に、また、角度θが０になつた時点で〔ステツプ２〕と
して右下向きへと行つていくものであつたが、若干の変
更によつて右上から左向き水平に、続いて左下方へとす
ることができる。両処理は等価な効果をもたらす。
次に、この発明の一実施例を第５図のブロツク図によつ
てその構成と動作を説明する。
てその構成と動作を説明する。
第５図において、11は濃度分布設定部で、指紋画像情報
が入力され、指紋画像上の座標系で、点（i0,j0）を中
心とする小領域の濃度分布ｆを求める。12はフーリエ変
換部で、濃度分布ｆからフーリエ変換面|F|を求める。1
3は変換面処理部で、変換面|F|から第１ピーク点と第２
ピーク点とを結ぶ直線ｚと不明瞭度Ａを求める。これら
11〜13で前述した「（ａ）フーリエ変換を用いた指紋隆
線の法線方向とその信頼度の算出」が実行される。14は
新しい小領域設定部で、変換面処理部13で求められた直
線ｚと不明瞭度Ａから新しい小領域の中心点（i0,j0）
を決定する。すなわち、前述した「新しい小領域の中心
座標点の検出」が実行される。以下順次、小領域の中心
点（in,jn）が求められる。
が入力され、指紋画像上の座標系で、点（i0,j0）を中
心とする小領域の濃度分布ｆを求める。12はフーリエ変
換部で、濃度分布ｆからフーリエ変換面|F|を求める。1
3は変換面処理部で、変換面|F|から第１ピーク点と第２
ピーク点とを結ぶ直線ｚと不明瞭度Ａを求める。これら
11〜13で前述した「（ａ）フーリエ変換を用いた指紋隆
線の法線方向とその信頼度の算出」が実行される。14は
新しい小領域設定部で、変換面処理部13で求められた直
線ｚと不明瞭度Ａから新しい小領域の中心点（i0,j0）
を決定する。すなわち、前述した「新しい小領域の中心
座標点の検出」が実行される。以下順次、小領域の中心
点（in,jn）が求められる。
15は比較部で、変換面処理部13で求めた毎回の不明瞭度
Ａと前回の操作で求めた不明瞭度Ａと比較し、大きい方
をその時の中心点の座標とともに記憶する。16は修了判
定部で、移動により小領域中心点の座標が減少する向き
へ移動するか、または指紋画像外となつたとき終了と判
定し、比較部15に記憶されている不明瞭度Ａのうち最も
大きいものの中心点座標を出力させる。これと同時に指
紋画像情報の入力を停止する。
Ａと前回の操作で求めた不明瞭度Ａと比較し、大きい方
をその時の中心点の座標とともに記憶する。16は修了判
定部で、移動により小領域中心点の座標が減少する向き
へ移動するか、または指紋画像外となつたとき終了と判
定し、比較部15に記憶されている不明瞭度Ａのうち最も
大きいものの中心点座標を出力させる。これと同時に指
紋画像情報の入力を停止する。
以上説明したように、この発明は、指紋画像上部の左右
かたよった位置に初期座標点を規定し、まず初期処理と
して、初期座標点を規定した左右の位置と左右反対の水
平方向へ、対応する座標点を中心とする小領域内の指紋
隆線形状より小領域内隆線の法線方向を算出し、その法
線方向が垂直になるまでは座標点を水平方向に移動し、
次に、算出した法線方向に座標点を移動しながら、前記
初期処理と同様に、対応する座標点を中心とする小領域
内の指紋隆線形状より小領域内隆線の法線方向、さらに
その法線方向にどれ位の信頼度をもって規定できるかの
度合いを定量的に表す方向性の不明瞭度を算出し、法線
方向の座標点移動が指紋画像の垂直方向の軸に関してそ
れまでと逆向きになるか、あるいは小領域が指紋画像の
外になって処理を継続できなくなった時点で、それまで
もっとも方向性の不明瞭度が小さかった座標点を、その
指紋画像の中心点とするので、２値化，細線化の処理を
必要とせず、しかも、大局的に指紋隆線方向の流れを見
ていくため、ノイズ等の影響を受けにくいという利点が
ある。また、この発明の方法の中心点検出能力は十分実
用に耐えるものであり、指紋照合の際の座標系の設定等
へ適用できるものである。
かたよった位置に初期座標点を規定し、まず初期処理と
して、初期座標点を規定した左右の位置と左右反対の水
平方向へ、対応する座標点を中心とする小領域内の指紋
隆線形状より小領域内隆線の法線方向を算出し、その法
線方向が垂直になるまでは座標点を水平方向に移動し、
次に、算出した法線方向に座標点を移動しながら、前記
初期処理と同様に、対応する座標点を中心とする小領域
内の指紋隆線形状より小領域内隆線の法線方向、さらに
その法線方向にどれ位の信頼度をもって規定できるかの
度合いを定量的に表す方向性の不明瞭度を算出し、法線
方向の座標点移動が指紋画像の垂直方向の軸に関してそ
れまでと逆向きになるか、あるいは小領域が指紋画像の
外になって処理を継続できなくなった時点で、それまで
もっとも方向性の不明瞭度が小さかった座標点を、その
指紋画像の中心点とするので、２値化，細線化の処理を
必要とせず、しかも、大局的に指紋隆線方向の流れを見
ていくため、ノイズ等の影響を受けにくいという利点が
ある。また、この発明の方法の中心点検出能力は十分実
用に耐えるものであり、指紋照合の際の座標系の設定等
へ適用できるものである。
第１図は従来の中心点検出方法の説明図、第２図は指紋
画像上の小領域の濃度分布ｆの例を示す図、第３図は第
２図の濃度分布ｆのフーリエ変換面|F|をモデル化した
図、第４図はこの発明の中心点検出方法の説明図、第５
図はこの発明の一実施例の構成を示すブロツク図であ
る。 図中、１は指紋隆線の芯線、２は指紋隆線、３は第１ピ
ーク点、４は第２ピーク点、11は濃度分布設定部、12は
フーリエ変換部、13は変換面処理部、14は新しい小領域
設定部、15は比較部、16は修了判定部、S0,S1,S2……Sn
は芯線の頂点、ｚは第１ピーク点と第２ピーク点を結ぶ
直線、θは直線ｚとｕ軸とのなす角度、ｉは変換面の
点、ｌは第１ピーク点と第２ピーク点の距離、diは直線
ｚと点ｉとの距離、riは点ｉと第１ピーク点との距離、
I2は第２ピーク点の値、Iiは点ｉの値、（ia,ja），（i
0,j0），（in,jn）は小領域中心座標点である。
画像上の小領域の濃度分布ｆの例を示す図、第３図は第
２図の濃度分布ｆのフーリエ変換面|F|をモデル化した
図、第４図はこの発明の中心点検出方法の説明図、第５
図はこの発明の一実施例の構成を示すブロツク図であ
る。 図中、１は指紋隆線の芯線、２は指紋隆線、３は第１ピ
ーク点、４は第２ピーク点、11は濃度分布設定部、12は
フーリエ変換部、13は変換面処理部、14は新しい小領域
設定部、15は比較部、16は修了判定部、S0,S1,S2……Sn
は芯線の頂点、ｚは第１ピーク点と第２ピーク点を結ぶ
直線、θは直線ｚとｕ軸とのなす角度、ｉは変換面の
点、ｌは第１ピーク点と第２ピーク点の距離、diは直線
ｚと点ｉとの距離、riは点ｉと第１ピーク点との距離、
I2は第２ピーク点の値、Iiは点ｉの値、（ia,ja），（i
0,j0），（in,jn）は小領域中心座標点である。
Claims (2)
- 【請求項１】指紋画像上部の左右かたよった位置に初期
座標点を規定し、まず初期処理として、初期座標点を規
定した左右の位置と左右反対の水平方向へ、対応する座
標点を中心とする小領域内の指紋隆線形状より小領域内
隆線の法線方向を算出し、その法線方向が垂直になるま
では座標点を水平方向に移動し、次に、算出した法線方
向に座標点を移動しながら、前記初期処理と同様に、対
応する座標点を中心とする小領域内の指紋隆線形状より
小領域内隆線の法線方向、さらにその法線方向をどれ位
の信頼性をもって規定できるかの度合を定量的に表す方
向性の不明瞭度を算出し、法線方向の座標点移動が指紋
画像の垂直方向の軸に関してそれまでと逆向きになる
か、あるいは小領域が指紋画像の外になって処理を継続
できなくなった時点で、それまでもっとも方向性の不明
瞭度が小さかった座標点を、その指紋画像の中心点とす
ることを特徴とする指紋画像の中心点検出方法。 - 【請求項２】小領域内に存在する指紋隆線の法線方向、
および方向性の不明瞭度を、小領域内の指紋隆線画像に
フーリエ変換を施して得られる変換面の情報を用いて算
出することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
の指紋画像の中心点検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58191703A JPH0721822B2 (ja) | 1983-10-15 | 1983-10-15 | 指紋画像の中心点検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58191703A JPH0721822B2 (ja) | 1983-10-15 | 1983-10-15 | 指紋画像の中心点検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6084677A JPS6084677A (ja) | 1985-05-14 |
| JPH0721822B2 true JPH0721822B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=16279069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58191703A Expired - Lifetime JPH0721822B2 (ja) | 1983-10-15 | 1983-10-15 | 指紋画像の中心点検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0721822B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2004457A1 (en) * | 1988-12-06 | 1990-06-06 | Seigo Igaki | Minutia data extraction in fingerprint identification |
| US5717777A (en) * | 1996-01-11 | 1998-02-10 | Dew Engineering And Development Limited | Longest line method and apparatus for fingerprint alignment |
| CN102032868B (zh) * | 2009-09-28 | 2013-10-02 | 株式会社名南制作所 | 原木的年轮中心检测装置以及方法 |
-
1983
- 1983-10-15 JP JP58191703A patent/JPH0721822B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6084677A (ja) | 1985-05-14 |
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