(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の画像データと第２の画像データとを照合して両者の同一性を判定する画像データ照合装置であって、
前記第１の画像データに対して基準となる第１の領域を定義するテンプレートを配置する第１テンプレート配置手段と、
前記第１の画像データに対して前記第１テンプレート配置手段により配置された第１の領域よりも狭い複数の第２の領域を定義するテンプレートを配置する第２テンプレート配置手段と、
前記第２の画像データ上で、前記第１テンプレート配置手段により第１の画像データに配置された第１の領域と最大の相関関係を有する第１相関領域を、第１の領域内に定義された複数の線分上の画素を用いた相関係数の計算により検出する第１相関領域検出手段と、
前記第１テンプレート配置手段により第１の画像データに配置された第１の領域と前記第１相関領域検出手段により第２の画像データ上で検出された第１相関領域との該第１，第２画像データ間でのずれ量に基づき、前記第２の画像データ上で、前記第２テンプレート配置手段により第１の画像データに配置された複数の第２の領域それぞれと最大の相関関係を有する複数の第２相関領域を、第２の領域内の全ての画素を用いた相関係数の計算により検出する第２相関領域検出手段と、
前記第２テンプレート配置手段により第１の画像データに配置された複数の第２の領域の相互位置関係と前記第２相関領域検出手段により第２の画像データ上で検出された複数の第２相関領域の相互位置関係とを比較して前記第１の画像データと第２の画像データとの同一性を判定する照合判定手段と、
を備えたことを特徴とする画像データ照合装置。
【請求項２】
第１の画像データと第２の画像データとを照合して両者の同一性を判定する画像データ照合方法であって、
前記第１の画像データに対して基準となる第１の領域を定義するテンプレートを配置する第１テンプレート配置ステップと、
前記第１の画像データに対して前記第１テンプレート配置ステップにて配置された第１の領域よりも狭い複数の第２の領域を定義するテンプレートを配置する第２テンプレート配置ステップと、
前記第２の画像データ上で、前記第１テンプレート配置ステップにて第１の画像データに配置された第１の領域と最大の相関関係を有する第１相関領域を、第１の領域内に定義された複数の線分上の画素を用いた相関係数の計算により検出する第１相関領域検出ステップと、
前記第１テンプレート配置ステップにて第１の画像データに配置された第１の領域と前記第１相関領域検出ステップにて第２の画像データ上で検出された第１相関領域との該第１，第２画像データ間でのずれ量に基づき、前記第２の画像データ上で、前記第２テンプレート配置ステップにて第１の画像データに配置された複数の第２の領域それぞれと最大の相関関係を有する複数の第２相関領域を、第２の領域内の全ての画素を用いた相関係数の計算により検出する第２相関領域検出ステップと、
前記第２テンプレート配置ステップにて第１の画像データに配置された複数の第２の領域の相互位置関係と前記第２相関領域検出ステップにて第２の画像データ上で検出された複数の第２相関領域の相互位置関係とを比較して前記第１の画像データと第２の画像データとの同一性を判定する照合判定ステップと、
からなることを特徴とする画像データ照合方法。
【請求項３】
コンピュータを制御して第１の画像データと第２の画像データとを照合して両者の同一性を判定するための画像データ照合処理プログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータを、
前記第１の画像データに対して基準となる第１の領域を定義するテンプレートを配置する第１テンプレート配置手段、
前記第１の画像データに対して前記第１テンプレート配置手段により配置された第１の領域よりも狭い複数の第２の領域を定義するテンプレートを配置する第２テンプレート配置手段、
前記第２の画像データ上で、前記第１テンプレート配置手段により第１の画像データに配置された第１の領域と最大の相関関係を有する第１相関領域を、第１の領域内に定義された複数の線分上の画素を用いた相関係数の計算により検出する第１相関領域検出手段、
前記第１テンプレート配置手段により第１の画像データに配置された第１の領域と前記第１相関領域検出手段により第２の画像データ上で検出された第１相関領域との該第１，第２画像データ間でのずれ量に基づき、前記第２の画像データ上で、前記第２テンプレート配置手段により第１の画像データに配置された複数の第２の領域それぞれと最大の相関関係を有する複数の第２相関領域を、第２の領域内の全ての画素を用いた相関係数の計算により検出する第２相関領域検出手段、
前記第２テンプレート配置手段により第１の画像データに配置された複数の第２の領域の相互位置関係と前記第２相関領域検出手段により第２の画像データ上で検出された複数の第２相関領域の相互位置関係とを比較して前記第１の画像データと第２の画像データとの同一性を判定する照合判定手段、
として機能させるためのコンピュータ読み込み可能な画像データ照合処理プログラムを記憶した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば指紋画像データの照合を行うための画像データ照合装置、画像データ照合方法、及び画像データ照合処理プログラムを記憶した記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）上で稼動する従来の指紋照合機能の一つとして、登録されている指紋データ（登録指紋データ）と照合する指紋データ（照合指紋データ）との２つの指紋データから抽出した特徴図形（分岐点，端点等）の位置関係により、前記２つの指紋データの同一性を判定する指紋照合方法『特徴図形照合方法』がある。そして、この『特徴図形照合方法』は、指紋だけでなく画像同士を照合する多くの場合に有効であり、その有効性はよく知られている。
【０００３】
しかしながら、登録あるいは照合の対象となる被験者の指紋データが、
（１）指紋の「谷」が浅く、鮮明な指紋データになっていない。
【０００４】
（２）皮膚が柔らかく、指紋の「山」がつぶれやすい。
【０００５】
（３）特徴図形（分岐点，端点等）の出現する位置が変わりやすい。
【０００６】
（４）特徴図形（分岐点，端点等）の数が指紋データの採取毎に大きく変化する。
【０００７】
等の特徴を有する場合には、前記『特徴図形照合方法』ではその照合を失敗する確率が増すという欠点があり、しかも、このような特徴を有する指紋を持つ人の割合は、１００人当たり２〜３人程度存在すると言われている。
【０００８】
これは、指紋データ照合時に本人拒否率や他人受け入れ率として、０．１％程度が標準的な値とされていることを考慮すると大きすぎると言え、認証精度の点で問題である。
【０００９】
そこで、このような『特徴図形照合方法』の問題を解決した指紋データ照合方法として、同一出願人により出願された画像データ照合方法（特願平１０−３７２２０５号：平成１０年１２月２８日出願）がある。
【００１０】
この出願の画像データ照合方法では、前述のような特徴を有する指紋データの場合においても、照合を失敗する確率を抑制して、十分な認証精度で登録指紋データと照合指紋データの照合が可能な指紋データ照合機能が開示されている。
【００１１】
図１３は従来の指紋データ照合装置における指紋データ照合の手順を示すフローチャートである。
【００１２】
図１４は前記従来の指紋データ照合手順に伴い登録指紋データ内に配置された複数の基準領域及びこれに基づき照合指紋データ上で検出された複数の領域を示す図である。
【００１３】
すなわち、図１３及び図１４に示すように、
（１）多階調の登録指紋データ：Ａ内に複数の矩形領域Ａi［ｉ＝１〜Ｎ：Ｎ≧２の整数（この場合Ｎ＝５）］を定義して配置する（図１４（ａ）参照）。
【００１４】
（２）前記各矩形領域Ａiを、照合指紋データ：Ｂ上で走査させながら、当該各矩形領域Ａi内の画素データとそれに対応する照合指紋データＢ内の画素データとを用いて相関係数を計算する。
【００１５】
（３）前記相関係数が最大となる複数の領域Ｂiを照合指紋データＢ上から検出する（図１４（ｂ）参照）。
【００１６】
（４）登録指紋データＡ内に定義した前記複数の矩形領域｛Ａi｜ｉ＝１，２，…，Ｎ｝の分布と照合指紋データＢ上から検出した前記複数の領域｛Ｂi｜ｉ＝１，２，…，Ｎ｝の分布とを比較して、該登録指紋Ａと照合指紋Ｂの同一性を評価する。
【００１７】
という指紋データ照合方法『相関係数によるテンプレート照合方法』である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、前記従来の指紋データ照合方法である『相関係数によるテンプレート照合方法』は、登録指紋データＡ内に複数の領域を定義して配置した各領域Ａiに対して、照合指紋データＢ内の存在し得る画素データを用いて相関係数が最大となる領域Ｂiを照合指紋データＢから検出して、登録指紋データＡ内に定義した前記領域｛Ａi｜ｉ＝１，２，…，Ｎ｝の分布と照合指紋データＢから検出した前記領域｛Ｂi｜ｉ＝１，２，…，Ｎ｝の分布とを比較して、登録指紋データＡと照合指紋データＢの同一性を評価して照合するものであるが、前記各定義領域Ａiの領域範囲は、十分な認証精度を維持するのに必要な広さを考慮に入れた上で、照合時間を短縮させるために出来る限り狭い範囲として設定されている。
【００１９】
しかしながら、多種多様な照合指紋データの中には、図１５に示すように、相関係数が最大となる領域Ｂiとして不適当な領域が検出され、前記定義領域｛Ａi｜ｉ＝１，２，…，Ｎ｝の分布と前記検出領域｛Ｂi｜ｉ＝１，２，…，Ｎ｝の分布とが異なってしまい、照合指紋データが登録指紋データと同一人物且つ同一指紋データであっても、登録指紋データと一致しないと評価されてしまうものが存在する。
【００２０】
図１５は前記従来の指紋データ照合手順に伴い登録指紋データ内に配置された複数の基準領域及びこれに基づき照合指紋データ上で不適当な複数の領域が検出された場合の例を示す図である。
【００２１】
これは前記登録指紋データに対して配置する各定義領域Ａiの領域範囲を出来る限り狭く設定しているために、多種多様な指紋データの中には、各定義領域Ａi内のパターンに類似するパターンが照合指紋データＢ内に複数存在するものもあり、相関係数が最大となる領域Ｂiとして不適当な領域を検出してしまうことに起因する。その結果、登録指紋データと照合指紋データとの認証精度が低下する問題が生じる。特に、本人拒否率が高くなるという問題が生じる。
【００２２】
本発明は、前記のような問題に鑑みなされたもので、登録画像データと照合画像データとの認証精度を向上することが可能になる画像データ照合装置、画像データ照合方法、及び画像データ照合処理プログラムを記憶した記憶媒体を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像データ照合装置は、第１の画像データと第２の画像データとを照合して両者の同一性を判定する画像データ照合装置であって、前記第１の画像データに対して基準となる第１の領域を定義するテンプレートを配置する第１テンプレート配置手段と、前記第１の画像データに対して前記第１テンプレート配置手段により配置された第１の領域よりも狭い複数の第２の領域を定義するテンプレートを配置する第２テンプレート配置手段と、前記第２の画像データ上で、前記第１テンプレート配置手段により第１の画像データに配置された第１の領域と最大の相関関係を有する第１相関領域を、第１の領域内に定義された複数の線分上の画素を用いた相関係数の計算により検出する第１相関領域検出手段と、前記第１テンプレート配置手段により第１の画像データに配置された第１の領域と前記第１相関領域検出手段により第２の画像データ上で検出された第１相関領域との該第１，第２画像データ間でのずれ量に基づき、前記第２の画像データ上で、前記第２テンプレート配置手段により第１の画像データに配置された複数の第２の領域それぞれと最大の相関関係を有する複数の第２相関領域を、第２の領域内の全ての画素を用いた相関係数の計算により検出する第２相関領域検出手段と、前記第２テンプレート配置手段により第１の画像データに配置された複数の第２の領域の相互位置関係と前記第２相関領域検出手段により第２の画像データ上で検出された複数の第２相関領域の相互位置関係とを比較して前記第１の画像データと第２の画像データとの同一性を判定する照合判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は本発明の画像データ照合装置の実施形態に係る指紋データ照合装置の電子回路の構成を示すブロック図である。
【００３３】
この指紋データ照合装置は、制御部（ＣＰＵ）１１、記憶装置１２、ＲＡＭ１３、イメージ読み取り装置１４、表示部１５、入力部１６、記憶媒体読み取り部１８、伝送制御部１９より構成され、バス１７を介して相互に接続されている。
【００３４】
制御部（ＣＰＵ）１１は、入力部１２からの入力信号に応じて、記憶装置１２に予め記憶されている制御プログラム、あるいはフロッピディスクＦＤなどの外部記憶媒体１８ａからフロッピディスクドライブＦＤＤなどの記憶媒体読み取り部１８を介して記憶装置１２に読み込まれた指紋照合処理プログラム、あるいは外部のコンピュータ端末（プログラムサーバ２１）の記憶装置２２から通信ネットワーク２０を経由し伝送制御部１９を介して記憶装置１２に読み込まれた指紋照合処理プログラムを起動させ、ＲＡＭ１３をワークメモリとして回路各部の動作を制御する。
【００３５】
記憶装置１２は、半導体メモリのＲＯＭやハードディスク装置ＨＤ等で構成し、本照合装置の電源投入直後に制御部（ＣＰＵ）１１により読み出される前述の制御プログラムを予め格納している他に、イメージ読み取り装置１４により予め読み取られた被験者の登録指紋画像を格納している。
【００３６】
ＲＡＭ１３は、前述の制御プログラムを実行する際に制御部（ＣＰＵ）１１が使用するワークメモリである。
【００３７】
イメージ読み取り装置１４は、被験者の登録指紋画像や照合指紋画像を取得するための装置であり、例えば、イメージスキャナ装置やＣＣＤ（電荷結合素子）などのイメージセンサである。
【００３８】
表示部１５は、登録指紋画像と照合指紋画像との照合の判定結果を表示する、例えばＣＲＴや液晶などといったディスプレイ装置である。
【００３９】
入力部１６は、本照合装置の使用者が指紋画像の取得指示や後述の指紋照合処理の開始を制御部（ＣＰＵ）１１に指示するための、例えばキーボード装置などの入力装置である。
【００４０】
図２は前記指紋データ照合装置のＲＡＭ１３に確保されるデータメモリを示す図である。
【００４１】
ＲＡＭ１３には、読み取り画像メモリ１３ａ、照合指紋画像メモリ１３ｂ、メインテンプレート画像メモリ１３ｃ、サブテンプレート画像メモリ１３ｄ、登録指紋テンプレート位置メモリ１３ｅ、照合指紋検出位置メモリ１３ｆ、判定結果メモリ１３ｇなどが確保される。
【００４２】
読み取り画像メモリ１３ａには、イメージ読み取り装置１４により読み取られた被験者の指紋の画像データが多階調画像として一時記憶される。
【００４３】
照合指紋画像メモリ１３ｂには、イメージ読み取り装置１４により読み取られた照合すべき被験者の指紋の画像データが多階調画像として記憶される。
【００４４】
メインテンプレート画像メモリ１３ｃには、記憶装置１２に記憶されている登録指紋画像データの任意の位置に対して定義されて配置される矩形領域のメインテンプレートｍｔ０，ｍｔ１（ｍｔ０＞ｍｔ１：図４（ａ）参照）それぞれの範囲内の登録指紋部分画像が抽出されて記憶される。
【００４５】
サブテンプレート画像メモリ１３ｄには、記憶装置１２に記憶されている登録指紋画像データの前記メインテンプレートｍｔ０，ｍｔ１を基準とする位置に定義されて配置される矩形領域のサブテンプレートｓｔｉ［ｉ＝１〜Ｎ：Ｎ≧２の整数（この場合Ｎ＝４：図４（ａ）参照）］それぞれの範囲内の登録指紋部分画像が抽出されて記憶される。
【００４６】
登録指紋テンプレート位置メモリ１３ｅには、前記記憶装置１２に記憶された登録指紋画像データに対し定義された複数の矩形領域であるテンプレート（ｍｔ１，ｓｔｉ）それぞれの定義位置を示す座標データが記憶される。
【００４７】
照合指紋検出位置メモリ１３ｆには、前記メインテンプレート画像メモリ１３ｃ及びサブテンプレート画像メモリ１３ｄにそれぞれ記憶された前記複数のテンプレート（ｍｔ１，ｓｔｉ）に対応する各登録指紋部分画像と最大の相関係数が算出される前記照合指紋画像メモリ１３ｂ内の照合指紋画像データ上での複数の矩形領域が検出され、この照合指紋画像データ上での複数の検出矩形領域それぞれの位置を示す座標データが記憶される。
【００４８】
判定結果メモリ１３ｇには、前記登録指紋テンプレート位置メモリ１３ｅに記憶された登録指紋画像データに対しての複数のテンプレート位置の相互位置関係と、前記照合指紋検出位置メモリ１３ｆに記憶された照合指紋画像データ上での複数の検出矩形領域位置の相互位置関係との相違に応じて評価判定される登録指紋画と照合指紋画像との一致／不一致の判定結果が記憶される。
【００４９】
この実施形態の指紋データ照合装置では、多階調の登録指紋画像データＡと多階調の照合指紋画像データＢとの照合を行うときに、登録指紋画像Ａ内にメインテンプレートｍｔ１及びサブテンプレートｓｔｉ（ｉ＝１，２，３，４）となる複数個の矩形領域を定義して配置する（図４参照）。そして、メインテンプレートｍｔ１に対して相関係数が最大となる矩形領域ＭＴ１を照合指紋画像Ｂから検出するメインテンプレートＭＴの検索処理において（図６参照）、大局的な検索を実施する第１階層検索処理と局所的な検索を実施する第２階層検索処理から構成される階層検索処理を適用する。
【００５０】
すなわち、第１階層検索処理時のメインテンプレートｍｔ０のサイズを第２階層検索処理時のメインテンプレートｍｔ１のサイズよりも大きく定義して、まず、第１階層検索処理において、メインテンプレートｍｔ０を照合指紋画像Ｂ上で走査させながら、ｍｔ０内の全ての画素データとそれに対応する照合指紋画像Ｂ内の画素データから算出される相関係数が最大となる領域ＭＴ０を検出し（図５参照）、検出した領域ＭＴ０の検出位置を基準にして、第２階層検索処理によって、メインテンプレートｍｔ１を照合指紋画像Ｂ上で走査させながら、ｍｔ１内の全ての画素データとそれに対応する照合指紋画像Ｂ内の画素データから算出される相関係数が最大となる領域ＭＴ１を検出する（図６参照）。
【００５１】
次に、前記メインテンプレートｍｔ１の配置位置と前記検出矩形領域ＭＴ１の位置のずれを考慮に入れた上で、各サブテンプレートｓｔｉ（ｉ＝１，２，３，４）を照合指紋画像Ｂ上で走査させながら、各サブテンプレートｓｔｉ内の全ての画素データとそれに対応する照合指紋画像Ｂ内の画素データから算出される相関係数が最大となる各矩形領域ＳＴｉ（ｉ＝１，２，３，４）を検出する。
【００５２】
そして、前記登録指紋画像Ａ内に定義した複数のテンプレートｍｔ１，ｓｔｉ（ｉ＝１，２，３，４）領域位置分布（相互位置関係）と照合指紋画像Ｂ上から検出した検出矩形領域ＭＴ１，ＳＴｉ（ｉ＝１，２，３，４）の領域位置分布（相互位置関係）とを比較することにより、登録指紋画像Ａと照合指紋画像Ｂの照合を行う。
【００５３】
次に、前記構成による指紋データ照合装置における第１実施形態の指紋照合機能について説明する。
【００５４】
図３は前記指紋データ照合装置の第１実施形態の指紋照合処理を示すフローチャートである。
【００５５】
図４は前記指紋データ照合装置の指紋照合処理に伴う登録指紋画像データＡと照合指紋画像データＢとの対比及び登録指紋画像データＡに対するメインテンプレートｍｔ０，ｍｔ１及びサブテンプレートｓｔｉの配置状態を示す図である。
【００５６】
図５は前記指紋データ照合装置の指紋照合処理に伴う登録指紋画像データＡのメインテンプレートｍｔ０に対する照合指紋画像データＢ上での最大相関領域ＭＴ０の検出状態を示す図である。
【００５７】
図６は前記指紋データ照合装置の指紋照合処理に伴う登録指紋画像データＡのメインテンプレートｍｔ１に対する照合指紋画像データＢ上での最大相関領域ＭＴ１の検出状態を示す図である。
【００５８】
図７は前記指紋データ照合装置の指紋照合処理に伴う登録指紋画像データＡのサブテンプレートｓｔｉ（ｉ＝１，２，３，４）に対する照合指紋画像データＢ上での最大相関領域ＳＴｉの検出状態を示す図である。
【００５９】
図８は前記指紋データ照合装置の指紋照合処理に伴う登録指紋画像Ａ上でのテンプレート領域の配置位置分布と照合指紋画像Ｂ上での最大相関領域の検出位置分布との対比状態を示す図である。
【００６０】
図９は前記指紋データ照合装置の指紋照合処理に伴いＲＡＭ１３内の登録指紋テンプレート位置メモリ１３ｅと照合指紋検出位置メモリ１３ｆとにそれぞれ格納されるテンプレート位置と最大相関領域位置との各位置データを示す図である。
【００６１】
イメージ読み取り装置１４により読み取られた登録すべき被験者の指紋画像Ａが、記憶装置１２内に予め記憶されて登録されている状態で、照合すべき被験者の指紋画像がイメージ読み取り装置１４により読み取られると、ＲＡＭ１３内の読み取り画像メモリ１３ａに書き込まれると共に、照合指紋画像メモリ１３ｂに転送されて記憶される。
【００６２】
すると、前記記憶装置１２に記憶されている登録指紋画像Ａ内に、図４（ａ）に示すように、メインテンプレートの第１階層検索処理時に用いるための、サイズが［Ｗ×α］×［Ｈ×β］（α＞１、β＞１の任意定数である）の矩形領域のメインテンプレートｍｔ０と、メインテンプレートの第２階層検索処理時に用いるための、サイズが［Ｗ］×［Ｈ］（Ｗ及びＨはテンプレートの水平方向及び垂直方向の画素数）の矩形領域のメインテンプレートｍｔ１とが、それぞれ定義されて配置される（ステップＳ１）。
【００６３】
また、前記登録指紋画像Ａ内には、サイズが［Ｗ］×［Ｈ］の矩形領域のサブテンプレートｓｔｉ（ｉ＝１〜Ｎ（Ｎ≧２の整数）：この場合Ｎ＝４）が複数定義されて配置される（ステップＳ２）。
【００６４】
すると、図５に示すように、前記登録指紋画像Ａに対して定義されたメインテンプレートｍｔ０が、照合指紋画像メモリ１３ｂに記憶されている照合指紋画像Ｂ上で、水平方向及び垂直方向に第１階層検索処理に基づいて走査されながら、そのそれぞれの走査位置において当該登録指紋画像Ａのメインテンプレートｍｔ０内の全ての画素データとそれに対応する照合指紋画像Ｂ内の画素データとが用いられて相関係数が計算され、その相関係数が最大となる照合指紋画像Ｂ内の矩形領域ＭＴ０が検出される（ステップＳ３）。なお、相関関係の算出については後述する。
【００６５】
すると、前記サイズの大きいメインテンプレートｍｔ０に対応させて検出された最大相関領域ＭＴ０の検出位置を基準にして、図６に示すように、登録指紋画像Ａのメインテンプレートｍｔ１が照合指紋画像Ｂ上において水平方向及び垂直方向に１画素ずつラスタ走査される第２階層検索処理に基づいて走査されながら、そのそれぞれの走査位置において当該登録指紋画像Ａのメインテンプレートｍｔ１内の全ての画素データとそれに対応する照合指紋画像Ｂ内の画素データとが用いられて相関係数が計算され、その相関係数が最大となる照合指紋画像Ｂ内の矩形領域ＭＴ１が検出される（ステップＳ４）。
【００６６】
すると、前記登録指紋画像Ａに対するテンプレートｍｔ１の配置位置と照合指紋画像Ｂ上での矩形領域ＭＴ１の検出位置との間のずれ量に基づいて、図７に示すように、サブテンプレートｓｔｉが照合指紋画像Ｂ上で１画素ずつラスタ走査されながら、各サブテンプレートｓｔｉ内の全ての画素データとそれに対応する照合指紋画像Ｂ内の画素データとが用いられて相関係数が計算され、その相関係数が最大となる照合指紋画像Ｂ内の各矩形領域ＳＴｉが順次検出される（ステップＳ５，Ｓ６）。
【００６７】
これにより、図８に示すように、前記登録指紋画像Ａ内に配置された各テンプレートの領域｛ｍｔ１｝｛ｓｔｉ｝の分布（相互位置関係）と照合指紋画像Ｂ上から検出された各最大相関矩形領域｛ＭＴ１｝｛ＳＴｉ｝の分布（相互位置関係）とが比較されて、前記登録指紋画像Ａと照合指紋画像Ｂとの照合が行われ、当該登録指紋画像Ａに対して照合指紋画像Ｂが同一性を有するかが評価される（ステップＳ７）。
【００６８】
すなわち、この照合判定処理（ステップＳ７）では、まず、登録指紋画像Ａに配置されたメインテンプレートの矩形領域ｍｔ１と照合指紋画像Ｂ上で検出された最大相関矩形領域ＭＴ１の各画像上の位置を特定する基準となる座標、例えば両矩形の左上端の頂点の座標を取得し、図９に示すように、それぞれｍｔ１（Ｘ０，Ｙ０）、ＭＴ１（ＸＤ０，ＹＤ０）としてＲＡＭ１３内の登録指紋テンプレート位置メモリ１３ｅと照合指紋検出位置メモリ１３ｆの所定の領域にそれぞれ記憶させる。
【００６９】
また、登録指紋画像Ａに配置されたサブテンプレートの矩形領域ｓｔｉと照合指紋画像Ｂ上で検出された最大相関矩形領域ＳＴｉの各画像上の位置を特定する基準となる座標、例えば両矩形の左上端の頂点の座標を取得し、図９に示すように、それぞれｓｔｉ（Ｘｉ，Ｙｉ）、ＳＴｉ（ＸＤｉ，ＹＤｉ）としてＲＡＭ１３内の登録指紋テンプレート位置メモリ１３ｅと照合指紋検出位置メモリ１３ｆの所定の領域にそれぞれ記憶させる。
【００７０】
その後、ｍｔ１とｓｔｉとの相対距離とＭＴ１とＳＴｉとの相対距離との違いであるΔｉを、次式に基づいて全てのｉ（＝１，２，３，４）について算出する。
【００７１】
【数１】
0003674418.tif 000002
【００７２】
そして、算出された全てのΔｉが所定値内に収まるか否かを判定し、全てが収まれば登録指紋Ａと照合指紋Ｂとは一致すると判定し、一方、そうでない場合には登録指紋Ａと照合指紋Ｂとは一致しないと判定する。なお、ここで用いられる所定値は、例えば、複数人より取得した指紋画像データよりΔｉを実際に計算し、その計算結果の分布に基づいて所望の照合精度が得られる値とする。
【００７３】
なお、前記登録指紋画像Ａと照合指紋画像Ｂとの照合処理においては、ｍｔ０、ＭＴ０、ｍｔ１、ＭＴ１、ｓｔ１〜ｓｔ４、ＳＴ１〜ＳＴ４の各領域を矩形領域としていたが、これらの領域の形状は矩形に限らず任意でよい。また、ｍｔ０とＭＴ０、ｍｔ１とＭＴ１、及びｓｔ１〜ｓｔ４とＳＴ１〜ＳＴ４の大きさ・形状は同一であることが望ましいが、多少の違いがあったとしても、要求される指紋照合の照合精度が得られる限り許容できる。
【００７４】
また、照合判定においては、前述した処理におけるΔｉを評価する方法の他に、例えばｓｔｉを頂点として形成される図形とＳＴｉを頂点として形成される図形との、形状、あるいは面積の違いに基づく判定など、様々な方法を採用することも可能である。
【００７５】
次に、前記図３に示した指紋照合処理のステップＳ３〜ステップＳ６で用いられる相関係数の算出について説明する。なお、ここでは、矩形領域Ａと矩形領域Ｂとの間の相関係数の算出として説明する。
【００７６】
まず、矩形領域Ａと矩形領域Ｂのそれぞれに含まれる画素をそれぞれ、Ａ（ｉ，ｊ）、Ｂ（ｍ，ｎ）とする。但し、矩形領域Ａと矩形領域Ｂのそれぞれに含まれる画素の総数は等しくする。また、これらの画素についての濃淡を示す多階調値である信号強度をそれぞれＸij，Ｙmnとする。
【００７７】
これらの信号強度を一般化してＺpqと表したとき、以下の式を定義する。
【００７８】
【数２】
0003674418.tif 000003
【００７９】
上式において、Ｎはその矩形領域に含まれる画素の総数を示す。また、上式において、Σはその矩形領域に含まれる画素の全てについての総和であることを示す。つまり、上式はその矩形領域に含まれる画素についての信号強度の平均値を示すものである。
【００８０】
次に、以下の式を更に定義する。
【００８１】
【数３】
0003674418.tif 000004
【００８２】
上式はその矩形領域に含まれる画素についての信号強度の２乗平均値を示すものである。
【００８３】
ここで、矩形領域Ａと矩形領域Ｂとの間の相関係数ＣABは、前述の式の定義を用いて表される次式により算出できる。
【００８４】
【数４】
0003674418.tif 000005
【００８５】
上式を用いて領域間の相関係数を算出する。
【００８６】
したがって、前記構成の第１実施形態の指紋データ照合装置によれば、登録指紋画像データＡに定義したメインテンプレートの照合指紋画像データＢ上での最大相関領域の検索処理において、第１のメインプレートｍｔ０によって大局的な検索を実施する第１階層検索処理と、第２のメインプレートｍｔ１によって局所的な検索を実施する第２階層検索処理とから構成される階層検索処理を適用し、第１階層検索処理時のメインテンプレートｍｔ０のサイズを第２階層検索処理時のメインテンプレートｍｔ１のサイズよりも大きく定義して第１及び第２階層の二段階検索処理を実施するようにしたので、照合指紋データＢが登録指紋データＡと同一人物，同一指の指紋データである場合には、その同一であることの評価判定を正確に行うことができ、特に、本人拒否率を低下させて認証精度を向上させることが可能である。
【００８７】
なお、前記第１実施形態の指紋データ照合装置では、相関係数の算出において、登録指紋画像データＡに定義したテンプレートに対応させて、照合指紋画像データＢ上で矩形領域内の全ての画素の信号強度を用いて算出する構成としたが、例えば、その矩形領域内の任意の１列の線上に並ぶ画素のみを用いての算出、その矩形領域内の一部の領域に含まれる画素のみを用いての算出、あるいは、次の第２実施形態（図１０参照）において説明するように、その矩形領域内から任意に間引いて選択した画素のみを用いての算出であっても、要求される指紋照合の照合精度が得られるのであれば問題はない。
【００８８】
このような算出手法を用いると、相関係数算出の対象とする画素数がさらに減少し計算量が削減されるので有益である。また、他の相関係数の算出法を前述の指紋照合処理に採用してもよい。
【００８９】
（第２実施形態）
図１０は前記指紋データ照合装置の第２実施形態の指紋照合処理に伴う登録指紋画像データＡのメインテンプレートｍｔ０に対する照合指紋画像データＢ上での最大相関領域ＭＴ０の検出状態を示す図である。
【００９０】
この第２実施形態の指紋照合処理では、前記第１実施形態における指紋照合処理の手順（図３参照）とそのステップＳ３でのメインテンプレートｍｔ０の第１階層検索処理が次のように異なる。
【００９１】
すなわち、この第２実施形態の指紋照合処理では、登録指紋画像データＡに定義したメインテンプレートｍｔ０に対応する照合指紋画像データＢ上での矩形領域ＭＴ０の検索において、図１０に示すように、当該メインテンプレートｍｔ０内において、垂直方向等間隔に複数の線分Ｌ１〜Ｌｋ（ｋ≧２の整数）を定義する（この場合ｋ＝７）。そして、前記登録指紋画像Ａに対して定義されたメインテンプレートｍｔ０が、照合指紋画像メモリ１３ｂに記憶されている照合指紋画像Ｂ上で、水平方向及び垂直方向に第１階層検索処理に基づいて走査されながら、そのそれぞれの走査位置において前記メインテンプレートｍｔ０内に定義した複数の線分Ｌ１〜Ｌｋ上の画素データとそれに対応する照合指紋画像Ｂ内の画素データとが用いられて相関係数が計算され、その相関係数が最大となる照合指紋画像Ｂ内の矩形領域ＭＴ０が検出される。
【００９２】
したがって、このような第２実施形態の指紋データ照合装置によれば、前記第１実施形態の指紋データ照合装置と同様にして、第１のメインプレートｍｔ０によって大局的な検索を実施する第１階層検索処理と、第２のメインプレートｍｔ１よって局所的な検索を実施する第２階層検索処理とから構成される階層検索処理を適用したので、照合指紋データＢが登録指紋データＡと同一人物，同一指の指紋データである場合の評価判定を正確に行うことができ、特に、本人拒否率を低下させて認証精度を向上させることが可能になり、しかも前記第１階層検索処理時には、第１のメインプレートｍｔ０内に定義した複数の線分Ｌ１〜Ｌｋ上の一部の画素データとそれに対応する照合指紋画像Ｂ上の画素データとを用いて相関係数を計算し、その最大相関係数領域ＭＴ０を検出するようにしたので、第１実施形態の指紋照合処理と比較して相関係数の計算量を削減することができ、指紋の照合に掛かる時間を短縮できるようになる。
【００９３】
なお、前記第１実施形態における指紋照合処理では、登録指紋画像データＡに定義したメインテンプレートｍｔ０の全ての画素データに基づいて、また、前記第２実施形態における指紋照合処理では、前記メインテンプレートｍｔ０内にさらに定義した垂直方向一定間隔の複数の水平線分Ｌ１〜Ｌｋ上の一部画素データに基づいて、照合指紋画像データＢ上での各ラスタ走査位置における相関係数を算出しその最大相関係数領域ＭＴ０を検出する構成としたが、次の第３実施形態において説明するように、登録指紋画像データＡに定義した第１のメインテンプレートｍｔ０の照合指紋画像データＢ上での最大相関領域の検索処理においては、当該メインテンプレートｍｔ０内にさらに定義した複数の水平線分Ｌ１〜Ｌｋ上の一部画素データに基づいて、照合指紋画像データＢ上での各ラスタ走査位置における相関係数を算出すると共にその算出された相関係数が予め設定された値よりも大きいか否かを判定し、このメインテンプレートｍｔ０内の一部画素データについて設定値より大きい相関係数が算出された照合指紋画像データＢ上の矩形領域についてのみ該メインテンプレートｍｔ０内の全ての画像データに基づく相関係数の算出を行い、その中で最大の相関係数が算出された矩形領域ＭＴ０を検出することで、登録指紋Ａと照合指紋Ｂとの認証精度をより向上させる構成としてもよい。
【００９４】
（第３実施形態）
図１１は前記指紋データ照合装置の第３実施形態の指紋照合処理に伴うメインテンプレートの第１階層検索処理の詳細手順を示すフローチャートである。
【００９５】
図１２は前記指紋データ照合装置の第３実施形態の指紋照合処理に伴う登録指紋画像データＡのメインテンプレートｍｔ０に対する照合指紋画像データＢ上での最大相関領域ＭＴ０の検出状態を示す図である。
【００９６】
この第３実施形態の指紋照合処理では、前記第１実施形態における指紋照合処理の手順（図３参照）とそのステップＳ３でのメインテンプレートｍｔ０の第１階層検索処理が次のように異なる。
【００９７】
すなわち、この第３実施形態の指紋照合処理では、登録指紋画像データＡに定義したメインテンプレートｍｔ０に対応する照合指紋画像データＢ上での矩形領域ＭＴ０の検索において、図１２に示すように、まず、メインテンプレートｍｔ０を照合指紋画像Ｂ上で水平方向及び垂直方向共に１画素ずつラスタ走査させながら、各走査位置毎に該メインテンプレートｍｔ０内に定義した数ラインの線分領域Ｌｋ（ｋ≧１の整数）上の部分画素データとそれに対応する照合指紋画像Ｂ上の画素データから相関係数（Ｌｋに対する相関係数）を算出する（ステップＳ３１）。
【００９８】
そして、前記登録指紋画像Ａにおけるテンプレートｍｔ０の部分画素データ（Ｌｋ）に対応する相関係数が任意の設定値より大きくなる照合指紋画像Ｂ上での走査位置（領域）についてのみ、続けて、当該テンプレートｍｔ０内の全ての画素データに基づき照合指紋画像Ｂ上での相関係数（ｍｔ０に対する相関係数）を算出する（ステップＳ３２→Ｓ３４）。
【００９９】
一方、前記登録指紋画像Ａにおけるテンプレートｍｔ０の部分画素データ（Ｌｋ）に対応する相関係数が任意の設定値より大きくならない照合指紋画像Ｂ上での走査位置（領域）については、当該テンプレートｍｔ０内の全ての画素データに基づく相関係数算出処理（ステップＳ３４）は実施せず、次のラスタ走査位置に移行して前記メインテンプレートｍｔ０内の部分画素データに対応する相関係数（Ｌｋに対する相関係数）を算出する（ステップＳ３２→Ｓ３３→Ｓ３１）。
【０１００】
そして、前記メインテンプレートｍｔ０内の部分画素データ（Ｌｋ）について設定値より大きい相関係数が算出された照合指紋画像Ｂ上の各ラスタ走査位置（領域）に対する当該メインテンプレートｍｔ０内の全ての画素データに基づく相関係数算出処理が終了したと判断されると、その中で相関係数が最大となった照合指紋画像Ｂ上の領域ＭＴ０が検出される（ステップＳ３５→Ｓ３６）。
【０１０１】
したがって、このような第３実施形態の指紋データ照合装置によれば、前記第１及び第２実施形態の指紋データ照合装置と同様にして、第１のメインプレートｍｔ０によって大局的な検索を実施する第１階層検索処理と、第２のメインプレートｍｔ１よって局所的な検索を実施する第２階層検索処理とから構成される階層検索処理を適用したので、照合指紋データＢが登録指紋データＡと同一人物，同一指の指紋データである場合の評価判定を正確に行うことができ、特に、本人拒否率を低下させて認証精度を向上させることが可能になるだけでなく、前記第１階層検索処理時には、メインテンプレートｍｔ０を照合指紋画像Ｂ上で１画素ずつラスタ走査させながら、各ラスタ走査位置毎に該メインテンプレートｍｔ０内に定義した部分画素データに対応する相関係数を算出し、このメインテンプレートｍｔ０の部分画素に対応する相関係数が任意の設定値より大きくなる照合指紋画像Ｂ上での領域のみ、続けて、当該メインテンプレートｍｔ０内の全ての画素データに対応する相関係数算出処理を実施し、この中で相関係数が最大となる領域ＭＴ０検出するようにしたので、照合指紋画像Ｂ上で登録指紋画像Ａのメインテンプレートｍｔ０との相関係数が大きくなる可能性のない走査位置での該メインテンプレートｍｔ０内の全画素データに基づく無駄な相関係数の算出処理を省くことができ、照合指紋画像Ｂに対する最大相関領域の検出処理速度を高速化できると共に、登録指紋Ａと照合指紋Ｂとの認証精度をより向上させることができる。
【０１０２】
なお、前記各実施形態では、登録指紋画像データＡに対して矩形領域で定義したメインテンプレートとサブテンプレートを配置しているが、これを任意形領域で定義したメインテンプレートとサブテンプレートを配置するようにしてもよい。
【０１０３】
また、前記各実施形態では、登録指紋画像データＡに対して矩形領域を定義してメインテンプレートとサブテンプレートを配置する場合に、当該メインテンプレートとサブテンプレートとは接する状態で配置しているが、これをメインテンプレートとサブテンプレートとが重なる状態や離れた状態で配置するようにしてもよい。
【０１０６】
また、前記第２実施形態及び第３実施形態では、第１階層検索処理時に用いるメインテンプレートｍｔ０内にさらに定義する部分画素の領域を、垂直方向に等間隔の複数の線分Ｌ１〜Ｌｋ（ｋ≧２の整数）に対応するものとして定義したが、これを垂直方向に任意間隔の複数の線分Ｌ１〜Ｌｋ（ｋ≧２の整数）に対応するものとして定義してもよい。
【０１０７】
また、前記各実施形態では、登録指紋画像Ａに定義した第２メインテンプレートｍｔ１に対応する照合指紋画像Ｂでの最大相関領域ＭＴ２の算出，検出を行う場合には、当該第２メインテンプレートｍｔ１内の全ての画素データとそれに対応する照合指紋画像Ｂ上の画素データから相関係数を算出する構成としたが、これを第２メインテンプレートｍｔ１内の一部の画素データとそれに対応する照合指紋画像Ｂ上の画素データから相関係数を算出する構成とし、この相関係数の算出に掛かる時間の短縮を図ってもよい。この場合、前記第２実施形態における第１メインテンプレートｍｔ０に対応する最大相関係数の算出と同様に、第２メインテンプレートｍｔ１内の一部の画素データとして、該第２メインテンプレートｍｔ１内に定義した任意ライン数の水平方向の線分領域上の画素データを設定すればよい。
【０１０８】
さらに、前記各実施形態では、登録指紋画像Ａに定義したサブテンプレートｓｔｉに対応する照合指紋画像Ｂでの最大相関領域ＳＴｉの算出，検出を行う場合には、当該サブテンプレートｓｔｉ内の全ての画素データとそれに対応する照合指紋画像Ｂ上の画素データから相関係数を算出する構成としたが、これをサブテンプレートｓｔｉ内の一部の画素データとそれに対応する照合指紋画像Ｂ上の画素データから相関係数を算出する構成とし、この相関係数の算出に掛かる時間の短縮を図ってもよい。この場合、サブテンプレートｓｔｉ内の一部の画素データとして、該サブテンプレートｓｔｉ内に定義した任意ライン数の水平方向の線分領域上の画素データを設定すればよい。
【０１０９】
なお、前記各実施形態において記載した手法、すなわち、図３や図１１のフローチャートに基づく第１乃至第３実施形態のそれぞれにおける指紋照合処理の各手法は、コンピュータに実行させることができるプログラムとして、メモリカード（ＲＯＭカード、ＲＡＭカード等）、磁気ディスク（フロッピディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の外部記憶媒体１８ａに格納して配布することができる。そして、指紋データ照合装置のコンピュータは、この外部記憶媒体１８ａに記憶されたプログラムを記憶装置１２に読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、前記実施形態において説明した指紋照合機能を実現し、前述した手法による同様の処理を実行することができる。
【０１１０】
また、前記各手法を実現するためのプログラムのデータは、プログラムコードの形態としてネットワーク（公衆回線）２０上を伝送させることができ、このネットワーク２０に接続された指紋データ照合装置の伝送制御部１９によって前記のプログラムデータを取り込み、前述した指紋照合機能を実現することもできる。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の画像データと第２の画像データとを照合する際に、第１の画像データに対して、基準となる第１の領域を定義するテンプレートと、この第１の領域よりも狭い複数の第２の領域を定義するテンプレートを配置して、第２の画像上で第１、第２の領域と最大の相関関係を有する領域を検出することで同一性を判定する画像データ照合装置において、第２の画像データ上で、第１テンプレート配置手段により第１の画像データに配置された第１の領域と最大の相関関係を有する第１相関領域を、第１の領域内に定義された複数の線分上の画素を用いた相関係数の計算により検出するようにしたので、第１相関領域の検出に際しての相関関係算出の処理負荷が軽減されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像データ照合装置の実施形態に係る指紋データ照合装置の電子回路の構成を示すブロック図。
【図２】前記指紋データ照合装置のＲＡＭに確保されるデータメモリを示す図。
【図３】前記指紋データ照合装置の第１実施形態の指紋照合処理を示すフローチャート。
【図４】前記指紋データ照合装置の指紋照合処理に伴う登録指紋画像データＡと照合指紋画像データＢとの対比及び登録指紋画像データＡに対するメインテンプレート及びサブテンプレートの配置状態を示す図。
【図５】前記指紋データ照合装置の指紋照合処理に伴う登録指紋画像データＡのメインテンプレートｍｔ０に対する照合指紋画像データＢ上での最大相関領域ＭＴ０の検出状態を示す図。
【図６】前記指紋データ照合装置の指紋照合処理に伴う登録指紋画像データＡのメインテンプレートｍｔ１に対する照合指紋画像データＢ上での最大相関領域ＭＴ１の検出状態を示す図。
【図７】前記指紋データ照合装置の指紋照合処理に伴う登録指紋画像データＡのサブテンプレートｓｔｉに対する照合指紋画像データＢ上での最大相関領域ＳＴｉの検出状態を示す図。
【図８】前記指紋データ照合装置の指紋照合処理に伴う登録指紋画像Ａ上でのテンプレート領域の配置位置分布と照合指紋画像Ｂ上での最大相関領域の検出位置分布との対比状態を示す図。
【図９】前記指紋データ照合装置の指紋照合処理に伴いＲＡＭ内の登録指紋テンプレート位置メモリと照合指紋検出位置メモリとにそれぞれ格納されるテンプレート位置と最大相関領域位置との各位置データを示す図。
【図１０】前記指紋データ照合装置の第２実施形態の指紋照合処理に伴う登録指紋画像データＡのメインテンプレートｍｔ０に対する照合指紋画像データＢ上での最大相関領域ＭＴ０の検出状態を示す図。
【図１１】前記指紋データ照合装置の第３実施形態の指紋照合処理に伴うメインテンプレートの第１階層検索処理の詳細手順を示すフローチャート。
【図１２】前記指紋データ照合装置の第３実施形態の指紋照合処理に伴う登録指紋画像データＡのメインテンプレートｍｔ０に対する照合指紋画像データＢ上での最大相関領域ＭＴ０の検出状態を示す図。
【図１３】従来の指紋データ照合装置における指紋データ照合の手順を示すフローチャート。
【図１４】前記従来の指紋データ照合手順に伴い登録指紋データ内に配置された複数の基準領域及びこれに基づき照合指紋データ上で検出された複数の領域を示す図。
【図１５】前記従来の指紋データ照合手順に伴い登録指紋データ内に配置された複数の基準領域及びこれに基づき照合指紋データ上で不適当な複数の領域が検出された場合の例を示す図。
【符号の説明】
１１  …制御部（ＣＰＵ）
１２  …記憶装置
１３  …ＲＡＭ
１３ａ…読み取り画像メモリ
１３ｂ…照合指紋画像メモリ
１３ｃ…メインテンプレート画像メモリ
１３ｄ…サブテンプレート画像メモリ
１３ｅ…登録指紋テンプレート位置メモリ
１３ｆ…照合指紋検出位置メモリ
１３ｇ…判定結果メモリ
１４  …イメージ読み取り装置
１５  …表示部
１６  …入力部
１７  …バス
１８  …記憶媒体読み取り部
１８ａ…外部記憶媒体
１９  …伝送制御部
２０  …ネットワーク
２１  …プログラムサーバ（外部のコンピュータ端末）
２２  …外部端末の記憶装置
【図１】
0003674418.tif 000006
【図２】
0003674418.tif 000007
【図３】
0003674418.tif 000008
【図４】
0003674418.tif 000009
【図５】
0003674418.tif 000010
【図６】
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【図７】
0003674418.tif 000012
【図８】
0003674418.tif 000013
【図９】
0003674418.tif 000014
【図１０】
0003674418.tif 000015
【図１１】
0003674418.tif 000016
【図１２】
0003674418.tif 000017
【図１３】
0003674418.tif 000018
【図１４】
0003674418.tif 000019
【図１５】
0003674418.tif 000020