(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
登録パターンのＮ次元パターンデータにＮ次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエＮ次元パターンデータを作成する登録フーリエパターンデータ作成手段と、
照合パターンのＮ次元パターンデータにＮ次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエＮ次元パターンデータを作成する照合フーリエパターンデータ作成手段と、
前記登録フーリエＮ次元パターンデータに対して振幅抑制処理を施す第１の振幅抑制手段と、
前記照合フーリエＮ次元パターンデータに対して振幅抑制処理を施す第２の振幅抑制手段と、
前記第１の振幅抑制手段によって振幅抑制処理された登録フーリエＮ次元パターンデータに対して、その位相の符号を振幅に付加し、符号付き振幅成分のみ抽出したうえで、その座標系を極座標系に変換する第１の極座標系変換手段と、
前記第２の振幅抑制手段によって振幅抑制処理された照合フーリエＮ次元パターンデータに対して、その位相の符号を振幅に付加し、符号付き振幅成分のみ抽出したうえで、その座標系を極座標系に変換する第２の極座標系変換手段と、
前記第１の極座標系変換手段によって極座標系に変換された登録フーリエＮ次元パターンデータと前記第２の極座標系変換手段によって極座標系に変換された照合フーリエＮ次元パターンデータとを振幅抑制相関法によって照合する振幅抑制相関照合手段と、
この振幅抑制相関照合手段での照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の回転ずれ量を求める回転ずれ量測定手段と、
この回転ずれ量測定手段で求められた回転ずれ量に基づいて前記登録パターンと前記照合パターンの何れか一方に回転ずれ補正を行う回転ずれ補正手段とを備え、
前記回転ずれ補正手段によって回転ずれの補正を行ったうえで前記登録パターンと前記照合パターンとを振幅抑制相関法によって再度照合する
ことを特徴とするパターン照合装置。
【請求項２】
登録パターンのＮ次元パターンデータにＮ次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエＮ次元パターンデータを作成する登録フーリエパターンデータ作成手段と、
照合パターンのＮ次元パターンデータにＮ次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエＮ次元パターンデータを作成する照合フーリエパターンデータ作成手段と、
前記登録フーリエＮ次元パターンデータの位相成分を除去したうえでこの登録フーリエＮ次元パターンデータに対して振幅抑制処理を施す第１の振幅抑制手段と、
前記照合フーリエＮ次元パターンデータの位相成分を除去したうえでこの照合フーリエＮ次元パターンデータに対して振幅抑制処理を施す第２の振幅抑制手段と、
前記第１の振幅抑制手段によって振幅抑制処理された登録フーリエＮ次元パターンデータの座標系を極座標系に変換する第１の極座標系変換手段と、
前記第２の振幅抑制手段によって振幅抑制処理された照合フーリエＮ次元パターンデータの座標系を極座標系に変換する第２の極座標系変換手段と、
前記第１の極座標系変換手段によって極座標系に変換された登録フーリエＮ次元パターンデータと前記第２の極座標系変換手段によって極座標系に変換された照合フーリエＮ次元パターンデータとを振幅抑制相関法によって照合する振幅抑制相関照合手段と、
この振幅抑制相関照合手段での照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の回転ずれ量を求める回転ずれ量測定手段と、
この回転ずれ量測定手段で求められた回転ずれ量に基づいて前記登録パターンと前記照合パターンの何れか一方に回転ずれ補正を行う回転ずれ補正手段とを備え、
前記回転ずれ補正手段によって回転ずれの補正を行ったうえで前記登録パターンと前記照合パターンとを振幅抑制相関法によって再度照合する
ことを特徴とするパターン照合装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたパターン照合装置において、前記振幅抑制相関照合手段での照合過程で得られる相関ピークの相関値が所定のしきい値より大きい場合は、直ちに登録パターンと照合パターンとの照合を行うようにしたことを特徴とするパターン照合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空間周波数特性に基づいてＮ次元のパターン〔例えば、指紋（２次元）、立体（３次元）〕の照合を行うパターン照合装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータ室や重要機械室への入退室管理、コンピュータ端末や銀行の金融端末へのアクセス管理などの個人認識を必要とする分野において、これまでの暗証番号やＩＤカードに代わって、指紋照合装置が採用されつつある。
【０００３】
本出願人は、先に特願平７−１０８５２６号として、パターン照合装置を提案した。このパターン照合装置では、登録パターンの画像データに２次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエ画像データを作成し、照合パターンの画像データに２次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエ画像データを作成し、登録フーリエ画像データと照合フーリ画像データとを合成し、これによって得られる合成フーリエ画像データに対して２次元離散的フーリエ変換を施し、この２次元離散的フーリエ変換の施された合成フーリエ画像データに出現する相関成分エリアよりそのスペクトラム強度の高い上位ｎ画素を抽出し、この抽出したｎ画素のスペクトラム強度の平均を相関値としてしきい値と比較し、登録パターンと照合パターンとの照合を行うようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このパターン照合装置では、登録パターンと照合パターンとの間に６度以上の回転ずれがあると、登録パターンと照合パターンとが同一であるか否かを識別することができない。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、登録パターンと照合パターンとの間に回転ずれがあっても、登録パターンと照合パターンとが同一であるか否かを識別することのできるパターン照合装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、第１発明（請求項１に係る発明）は、登録パターンのＮ次元パターンデータにＮ次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエＮ次元パターンデータを作成し、照合パターンのＮ次元パターンデータにＮ次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエＮ次元パターンデータを作成し、登録フーリエＮ次元パターンデータおよび照合フーリエＮ次元パターンデータに対して振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理された登録フーリエＮ次元パターンデータおよび照合フーリエＮ次元パターンデータに対して、その位相の符号を振幅に付加し、符号付き振幅成分のみ抽出したうえで、その座標系を極座標系に変換し、極座標系に変換された登録フーリエＮ次元パターンデータと照合フーリエＮ次元パターンデータとを振幅抑制相関法によって照合し、この照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の回転ずれ量を求め、この求められた回転ずれ量に基づいて登録パターンと照合パターンの何れか一方に回転ずれ補正を行ったうえで登録パターンと照合パターンとを振幅抑制相関法によって再度照合するようにしたものである。
この発明によれば、登録パターンのＮ次元パターンデータ（Ｒ）にＮ次元離散的フーリエ変換が施されて登録フーリエＮ次元パターンデータ（ＲF ）が作成され、照合パターンのＮ次元パターンデータ（Ｉ）にＮ次元離散的フーリエ変換が施されて照合フーリエＮ次元パターンデータ（ＩF ）が作成され、登録フーリエＮ次元パターンデータ（ＲF ）および照合フーリエＮ次元パターンデータ（ＩF ）に対してｌｏｇ処理や√処理等の振幅抑制処理が行われ、この振幅抑制処理された登録フーリエＮ次元パターンデータ（ＲFL）および照合フーリエＮ次元パターンデータ（ＩFL）に対して、その位相の符号が振幅に付加され、符号付き振幅成分のみ抽出されたしたうえ（ＲFL’，ＩFL’）、その座標系が極座標系に変換され、この極座標系に変換された登録フーリエＮ次元パターンデータ（ＲPL’）と照合フーリエＮ次元パターンデータ（ＩPL’）とが振幅抑制相関法によって照合される。そして、この照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の回転ずれ量（Δθ）が求められ、この求められた回転ずれ量（Δθ）に基づいて登録パターンと照合パターンの何れか一方に回転ずれ補正を行ったうえで、登録パターンと照合パターンとが振幅抑制相関法によって再度照合される。
【００１６】
この発明によれば、登録パターンのＮ次元パターンデータ（Ｒ）にＮ次元離散的フーリエ変換が施されて登録フーリエＮ次元パターンデータ（ＲＦ  ）が作成され、照合パターンのＮ次元パターンデータ（Ｉ）にＮ次元離散的フーリエ変換が施されて照合フーリエＮ次元パターンデータ（ＩＦ  ）が作成され、登録フーリエＮ次元パターンデータ（ＲＦ  ）および照合フーリエＮ次元パターンデータ（ＩＦ  ）に対してｌｏｇ処理や√処理等の振幅抑制処理が行われ、この振幅抑制処理された登録フーリエＮ次元パターンデータ（ＲＦＬ）および照合フーリエＮ次元パターンデータ（ＩＦＬ）の座標系が極座標系に変換され、この極座標系に変換された登録フーリエＮ次元パターンデータ（ＲＰＬ）と照合フーリエＮ次元パターンデータ（ＩＰＬ）とが振幅抑制相関法によって照合される。そして、この照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の回転ずれ量（Δθ）が求められ、この求められた回転ずれ量（Δθ）に基づいて登録パターンと照合パターンの何れか一方に回転ずれ補正を行ったうえで、登録パターンと照合パターンとが振幅抑制相関法によって再度照合される。
【００１８】
第２発明（請求項２に係る発明）は、登録フーリエＮ次元パターンデータおよび照合フーリエＮ次元パターンデータの位相成分を除去したうえでこの登録フーリエＮ次元パターンデータおよび照合フーリエＮ次元パターンデータに対して振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理された登録フーリエＮ次元パターンデータおよび照合フーリエＮ次元パターンデータの座標系を極座標系に変換するようにしたものである。
この発明によれば、登録パターンのＮ次元パターンデータ（Ｒ）にＮ次元離散的フーリエ変換が施されて登録フーリエＮ次元パターンデータ（ＲF ）が作成され、照合パターンのＮ次元パターンデータ（Ｉ）にＮ次元離散的フーリエ変換が施されて照合フーリエＮ次元パターンデータ（ＩF ）が作成され、登録フーリエＮ次元パターンデータ（ＲF ）および照合フーリエＮ次元パターンデータ（ＩF ）に対して位相成分を除去したうえでｌｏｇ処理や√処理等の振幅抑制処理が行われ、この振幅抑制処理された登録フーリエＮ次元パターンデータ（ＲFL’）および照合フーリエＮ次元パターンデータ（ＩFL’）の座標系が極座標系に変換され、この極座標系に変換された登録フーリエＮ次元パターンデータ（ＲPL’）と照合フーリエＮ次元パターンデータ（ＩPL’）とが振幅抑制相関法によって照合される。そして、この照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の回転ずれ量（Δθ）が求められ、この求められた回転ずれ量（Δθ）に基づいて登録パターンと照合パターンの何れか一方に回転ずれ補正を行ったうえで、登録パターンと照合パターンとが振幅抑制相関法によって再度照合される。
【００１９】
第３発明（請求項３に係る発明）は、第１又は第２発明において、振幅抑制相関照合手段での照合過程で得られる相関ピークの相関値が所定のしきい値より大きい場合は、直ちに登録パターンと照合パターンとの照合を行うようにしたものである。
この発明によれば、振幅抑制相関照合手段での照合過程で得られる相関ピークの相関値が所定のしきい値より大きければ、その時点で直ちに照合結果が得られる（粗照合）。これに対し、振幅抑制相関照合手段での照合過程で得られる相関ピークの相関値が所定のしきい値より小さければ、その相関ピークの位置から両者の回転ずれ量（Δθ）が求められ、この求められた回転ずれ量（Δθ）に基づいて登録パターンと照合パターンの何れか一方に回転ずれ補正を行ったうえで、登録パターンと照合パターンとが振幅抑制相関法によって再度照合される（精照合）。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づき詳細に説明する。
〔参考例１〕
図２はこの発明の説明に入る前の参考例１を示す指紋照合装置（２次元パターン照合装置）のブロック構成図である。同図において１０は操作部、２０はコントロール部であり、操作部１０にはテンキー１０−１，ディスプレイ（ＬＣＤ）１０−２と共に指紋センサ１０−３が設けられている。指紋センサ１０−３は光源１０−３１，プリズム１０−３２，ＣＣＤカメラ１０−３３を備えてなる。コントロール部２０は、ＣＰＵを有してなる制御部２０−１と、ＲＯＭ２０−２と、ＲＡＭ２０−３と、ハードディスク（ＨＤ）２０−４と、フレームメモリ（ＦＭ）２０−５と、外部接続部（Ｉ／Ｆ）２０−６と、フーリエ変換部（ＦＦＴ）２０−７とを備えてなり、ＲＯＭ２０−２には登録プログラムと照合プログラムが格納されている。
【００２１】
〔指紋の登録〕
この指紋照合装置において利用者の指紋は次のようにして登録される。すなわち、運用する前に、利用者は、テンキー１０−１を用いて自己に割り当てられたＩＤナンバを入力のうえ（図３に示すステップ３０１）、指紋センサ１０−３のプリズム１０−３２上に指を置く。プリズム１０−３２には光源１０−３１から光が照射されており、プリズム１０−３２の面に接触しない指紋の凹部（谷線部）では、光源１０−３１からの光は全反射し、ＣＣＤカメラ１０−３３に至る。逆にプリズム１０−３２の面に接触する指紋の凸部（隆線部）では全反射条件がくずれ、光源１０−３１からの光は散乱する。これにより、指紋の谷線部は明るく、隆線部は暗い、コントラストのある指紋の紋様が採取される。この採取された指紋（登録指紋）の紋様は、Ａ／Ｄ変換により、３２０×４００画素，２５６階調の濃淡画像（画像データ：２次元パターンデータ）として、コントロール部２０へ与えられる。
【００２２】
制御部２０−１は、この操作部１０より与えられる登録指紋の画像データをフレームメモリ２０−５を介して取り込み（ステップ３０２）、この取り込んだ登録指紋の画像データに対し縮小処理を行う（ステップ３０３）。この縮小処理は、３２０×４００画素，２５６階調の原画像データに対し、そのｘ方向（横方向）については左右の端を３２画素づつ除いて４画素ビッチで間引くことにより、そのｙ方向（縦方向）については上下の端を８画素づつ除いて３画素ピッチで間引くことにより行う。これにより、登録指紋の画像データが、６４×１２８画素，２５６階調の画像データに縮小される（図５参照）。
【００２３】
そして、制御部２０−１は、ｍ＝ｉ（この例では、ｉ＝−９０）とし（ステップ３０４）、ｍ・ａ≦Ｋ（この例では、ａ＝１、Ｋ＝＋９０）か否かをチェックのうえ（ステップ３０５）、ｍ・ａ≦Ｋであれば、ステップ３０３で縮小した登録指紋の画像データをｍ・ａ度回転させ（ステップ３０６）、このｍ・ａ度回転させた登録指紋の画像データをフーリエ変換部２０−７へ送り、２次元離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）を施す（ステップ３０７）。
【００２４】
これにより、登録指紋の画像データは、フーリエ画像データ（登録フーリエ画像データ）となる。制御部２０−１は、この登録フーリエ画像データをｍ＝ｉでの登録フーリエ画像データとして、ハードディスク２０−４内にＩＤナンバと対応させてファイル化し（ステップ３０８）、ｍ＝ｍ＋１として（ステップ３０９）、ステップ３０５以降の処理を繰り返す。この処理の繰り返しにより、ハードディスク２０−４内には、ｍ＝−９０〜＋９０での登録フーリエ画像データが登録フーリエ回転画像データとして、ＩＤナンバと対応してファイル化される。
【００２５】
なお、２次元離散的フーリエ変換については、例えば「コンピュータ画像処理入門、日本工業技術センター編、総研出版（株）発行、Ｐ．４４〜４５（文献１）」等に説明されている。
【００２６】
〔指紋の照合〕
この指紋照合装置において利用者の指紋の照合は次のようにして行われる。すなわち、運用中、利用者は、テンキー１０−１を用いて自己に割り当てられたＩＤナンバを入力のうえ（図４に示すステップ４０１）、指紋センサ１０−３のプリズム１０−３２上に指を置く。これにより、指紋の登録の場合と同様にして、採取された指紋（照合指紋）の紋様が、３２０×４００画素，２５６階調の濃淡画像（画像データ：２次元パターンデータ）として、コントロール部２０へ与えられる。
【００２７】
制御部２０−１は、テンキー１０−１を介してＩＤナンバが与えられると、ｍ＝ｉ（この例では、ｉ＝−９０）とし（ステップ４０２）、ハードディスク２０−４内にファイル化されている登録フーリエ回転画像データから、そのＩＤナンバに対応するｍ＝ｉでの登録フーリエ画像データを読み出す（ステップ４０３）。すなわち、「登録指紋の画像データをｍ・ａ度回転させ、このｍ・ａ度回転させた登録指紋の画像データに２次元離散的フーリエ変換を施して得られる登録フーリエ画像データ」を、ハードディスク２０−４内の登録フーリエ回転画像データから読み出す。
【００２８】
また、制御部２０−１は、操作部１０より与えられる照合指紋の画像データをフレームメモリ２０−５を介して取り込み（ステップ４０４）、この取り込んだ照合指紋の画像データに対してステップ３０３で行ったと同様の縮小処理を行う（ステップ４０５）。これにより、照合指紋の画像データが、６４×１２８画素，２５６階調の画像データに縮小される。
【００２９】
そして、制御部２０−１は、この縮小した照合指紋の画像データをフーリエ変換部２０−７へ送り、この照合指紋の画像データに２次元離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）を施す（ステップ４０６）。これにより、照合指紋の画像データは、フーリエ画像データ（照合フーリエ画像データ）となる。
【００３０】
次に、制御部２０−１は、ステップ４０６で得た照合指紋のフーリエ画像データとステップ４０３で読み出した登録指紋のフーリエ画像データとを合成し（ステップ４０７）、合成フーリエ画像データを得る。
【００３１】
ここで、合成フーリエ画像データは、照合指紋のフーリエ画像データをＡ・ｅｊθとし、登録指紋のフーリエ画像データをＢ・ｅｊφとした場合、Ａ・Ｂ・ｅｊ（θ−φ）  で表される。但し、Ａ，Ｂ，θ，φとも周波数（フーリエ）空間（ｕ，ｖ）の関数とする。
【００３２】
そして、Ａ・Ｂ・ｅｊ（θ−φ）は、
Ａ・Ｂ・ｅｊ（θ−φ）＝Ａ・Ｂ・ｃｏｓ（θ−φ）＋ｊ・Ａ・Ｂ・ｓｉｎ（θ−φ）  ・・・（１）
として表され、Ａ・ｅｊθ＝α１  ＋ｊβ１  、Ｂ・ｅｊφ＝α２  ＋ｊβ２  とすると、Ａ＝（α１２＋β１２）１／２，Ｂ＝（α２２＋β２２）１／２，θ＝ｔａｎ−１（β１  ／α１  ），φ＝ｔａｎ−１（β２  ／α２  ）となる。この（１）式を計算することにより合成フーリエ画像データを得る。
【００３３】
なお、Ａ・Ｂ・ｅｊ（θ−φ）＝Ａ・Ｂ・ｅｊθ・ｅ−ｊφ＝Ａ・ｅｊθ・Ｂ・ｅ−ｊφ＝（α１  ＋ｊβ１  ）・（α２  −ｊβ２  ）＝（α１  ・α２  ＋β１  ・β２  ）＋ｊ（α２  ・β１  −α１  ・β２  ）として、合成フーリエ画像データを求めるようにしてもよい。
【００３４】
そして、制御部２０−１は、このようにして合成フーリエ画像データを得た後、振幅抑制処理を行う（ステップ４０８）。この参考例１では、振幅抑制処理として、ｌｏｇ処理を行う。すなわち、前述した合成フーリエ画像データの演算式であるＡ・Ｂ・ｅｊ（θ−φ）のｌｏｇをとり、ｌｏｇ（Ａ・Ｂ）・ｅｊ（θ−φ）  とすることにより、振幅であるＡ・Ｂをｌｏｇ（Ａ・Ｂ）に抑制する（Ａ・Ｂ＞ｌｏｇ（Ａ・Ｂ））。
【００３５】
振幅抑制処理を施した合成フーリエ画像データでは登録指紋の採取時と照合指紋の採取時の照度差による影響が小さくなる。すなわち、振幅抑制処理を行うことにより、各画素のスペクトラム強度が抑圧され、飛び抜けた値がなくなり、より多くの情報が有効となる。また、振幅抑制処理を行うことにより、指紋情報の内、個人情報である特徴点（端点，分岐点）や隆線の特徴（渦，分岐）がより強調され、一般的指紋情報である隆線全体の流れ・方向が抑えられる。
【００３６】
なお、この参考例１では、振幅抑制処理としてｌｏｇ処理を行うものとしたが、√処理を行うようにしてもよい。また、ｌｏｇ処理や√処理に限らず、振幅を抑制することができればどのような処理でもよい。振幅抑制で全ての振幅を例えば１にすると、すなわち位相のみにすると、ｌｏｇ処理や√処理等に比べ、計算量を減らすことができるという利点とデータが少なくなるという利点がある。
【００３７】
ステップ４０８で振幅抑制処理を行った後、制御部２０−１は、その振幅抑制処理を行った合成フーリエ画像データをフーリエ変換部２０−７へ送り、第２回目の２次元離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）を施す（ステップ４０９）。
【００３８】
そして、制御部２０−１は、ステップ４０９で得た２次元離散的フーリエ変換の施された合成フーリエ画像データを取り込み、この合成フーリエ画像データより所定の相関成分エリアの各画素の相関成分の強度（振幅）をスキャンし、各画素の相関成分の強度のヒストグラムを求め、このヒストグラムより相関成分の強度の高い上位ｎ画素（この参考例１では、８画素）を抽出し、この抽出したｎ画素の相関成分の強度の平均を相関値（スコア）として求める（ステップ４１０）。
【００３９】
そして、制御部２０−１は、ステップ４１０で得た相関値を予め定められているしきい値と比較し（ステップ４１１）、相関値がしきい値以上であれば、登録指紋と照合指紋とが一致したと判断し（ステップ４１２）、その旨の表示を行うと共に電気錠用の出力を送出する。相関値がしきい値以下であれば、ｍ・ａ＜Ｋ（この例では、ａ＝１、Ｋ＝＋９０）か否かをチェックのうえ（ステップ４１３）、ｍ・ａ＜Ｋであれば、ｍ＝ｍ＋１として（ステップ４１４）、ステップ４０３以降の処理を繰り返す。
【００４０】
このステップ４０３以降の処理の繰り返しにより、ハードディスク２０−４内の登録フーリエ回転画像データから１パターンずつ登録フーリエ画像データが読み出され、この読み出された登録フーリエ画像データと照合フーリエ画像データとが合成され、これによって得られる合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理が行われたうえ２次元離散的フーリエ変換が施され、この２次元離散的フーリエ変換の施された合成フーリエ画像データに出現する相関成分エリアの各画素の相関成分の強度に基づいて登録指紋と照合指紋との照合が行われる。
【００４１】
すなわち、この参考例１では、実質的に、照合指紋を固定とし、登録指紋を−９０度から１度ずつ正方向へ回転させながら、登録指紋と照合指紋との照合が行われる。この場合、＋９０度に至る前に登録指紋と照合指紋とが一致すれば、すなわちステップ４１１において相関値がしきい値以上となれば、その時点で登録指紋と照合指紋との照合を終了する。これに対して、＋９０度としてもまだ登録指紋と照合指紋とが一致しなければ、ステップ４１３でのＮＯに応じ、登録指紋と照合指紋とが一致しないと判断され（ステップ４１５）、その旨の表示が行われる。
【００４２】
図１に登録指紋と照合指紋とが一致すると判断される場合の指紋照合状況を示す。同図（ｅ）は照合指紋の画像データ、同図（ａ）はｍ・ａ度回転された登録指紋の画像データ、同図（ｂ）は同図（ａ）に２次元離散的フーリエ変換を施して得られる登録フーリエ画像データ、同図（ｆ）は同図（ｅ）に２次元離散的フーリエ変換を施して得られる照合フーリエ画像データ、同図（ｄ）は同図（ｂ）と（ｆ）とを合成して得た振幅抑制処理後の合成フーリエ画像データ、同図（ｈ）は同図（ｄ）に２次元離散的フーリエ変換を施して得た合成フーリエ画像データである。
【００４３】
図１（ｈ）において、相関成分エリアは、白い点線で囲んだ領域Ｓ０として定められている。この相関成分エリアＳ０の一部における各画素の相関成分の強度の数値例を図６に示す。この図において、○で囲んだ値が、上位８画素の相関成分の強度である。この上位８画素の平均が相関値（スコア）として求められる。この場合、この求められる相関値が予め定められているしきい値以上となり、登録指紋と照合指紋とが一致したと判断される。
【００４４】
ここで、相関値と比較されるしきい値は、サンプルとして２０〜５０歳代の男女１０人の人指し指の指紋を各１０回入力して得た合計１００指をそれぞれ登録と照合に用いて１万回の照合を行い、この照合結果から求めている。本人対本人、本人対他人、それぞれの相関値の相対度数分布図を図７に示す。Ｘ軸は本人対本人の組合せにおける相関値の平均値μと標準偏差σで表した相関度を示し、Ｙ軸は相対度数を示している。他人排他率が１００％となる所の相関値をしきい値として用いる。なお、他人排他率は１００％でなくても良く、目的に合わせて任意の率に定めれば良い。
【００４５】
図８に振幅抑制処理を行わなかった場合の本人対本人、本人対他人、それぞれの相関値の相対度数分布図を示す。この参考例１では、ステップ４０７で振幅抑制処理を行っているので、合成フーリエ画像データにおける登録指紋の採取時と照合指紋の採取時の照度差による影響が小さくなり、また指紋情報の内、個人情報である特徴点（端点，分岐点）や隆線の特徴（渦，分岐）がより強調され、照合精度が格段にアップする。すなわち、図８では他人排他率１００％のときの本人認識率が６．６％であるが、図７では他人排他率１００％のときの本人認識率は９３．１％となる。
【００４６】
なお、この参考例１においては、相関成分エリアＳ０の各画素から相関成分の強度の高い上位ｎ画素を抽出しその平均を相関値としたが、その上位ｎ画素の相関成分の強度の加算値を相関値としてもよい。また、しきい値を越える全ての画素の相関成分の強度を加算し、その加算値を相関値としたり、その加算値の平均を相関値とするなどとしてもよい。また、各画素の相関成分の強度のうち１つでもしきい値以上のものがあれば「一致」と判断してもよく、しきい値を越えるものがｎ個以上であれば「一致」と判断する等、種々の判定方法が考えられる。
【００４７】
また、この参考例１では、２次元離散的フーリエ変換をフーリエ変換部２０−７において行うものとしたが、ＣＰＵ２０−１内で行うものとしてもよい。また、この参考例１では、登録指紋の画像データに対しステップ３０３で縮小処理を行うようにしたが、登録指紋のフーリエ画像データを読み出した後の段階（ステップ４０３と４０４との間）で縮小処理を行うようにしてもよい。また、登録指紋や照合指紋の画像データに対しては必ずしも縮小処理を行わなくてもよく、入力画像データをそのまま用いてフーリエ画像データを作成するようにしてもよい。縮小処理を行うようにすれば、その分、入力画像データの処理に際して用いる画像メモリの容量を少なくすることができる。
【００４８】
また、この参考例１では、図４に示したステップ４０９にて２次元離散的フーリエ変換を行うようにしたが、２次元離散的フーリエ変換ではなく２次元離散的逆フーリエ変換を行うようにしてもよい。すなわち、振幅抑制処理の施された合成フーリエ画像データに対して２次元離散的フーリエ変換を行うのに代えて、２次元離散的逆フーリエ変換を行うようにしてもよい。２次元離散的フーリエ変換と２次元離散的逆フーリエ変換とは、定量的にみて照合精度は変わらない。２次元離散的逆フーリエ変換については、先の文献１に説明されている。
【００４９】
また、この参考例１では、合成後のフーリエ画像データに対して振幅抑制処理を施して２次元離散的フーリエ変換を行うようにしたが（ステップ４０８，４０９）、合成前の登録指紋および照合指紋のフーリエ画像データにそれぞれ振幅抑制処理を行った後に合成するようにしてもよい。すなわち、図９（ａ）に示すように、図３のステップ３０６と３０７との間に振幅抑制処理を行うステップ３１０を設け、図９（ｂ）に示すように、図４のステップ４０７と４０８とを入れ替えるようにしてもよい。
【００５０】
このようにした場合、ステップ３１０の振幅抑制処理によって、図１（ｃ）に示すような振幅抑制処理の施された登録指紋のフーリエ画像データ（登録フーリエ画像データ）が得られ、ステップ４０７と４０８との入れ替えによって、図１（ｇ）に示すような振幅抑制処理の施された照合指紋のフーリエ画像データ（照合フーリエ画像データ）が得られる。そして、それぞれ振幅抑制処理の施された登録指紋および照合指紋のフーリエ画像データが合成され、図１（ｄ）に示されるような合成フーリエ画像データが得られる。
【００５１】
この時の合成フーリエ画像データの振幅の抑制率は、合成フーリエ画像データとしてから振幅抑制処理を行う場合（図４）に対して小さい。したがって、合成フーリエ画像データとしてから振幅抑制処理を行う（図４）方が、振幅抑制処理を行ってから合成フーリエ画像データとする方法（図９）に比べて、その照合精度がアップする。なお、振幅抑制処理を行ってから合成フーリエ画像データとする場合（図９）にも、合成フーリエ画像データに対して２次元離散的フーリエ変換ではなく、２次元離散的逆フーリエ変換を行うようにしてもよい。
【００５２】
参考として図１０に照合指紋が他人である場合の指紋照合状況を図１と対応して示す。図１は照合指紋が本人である場合の指紋照合状況であり、照合指紋が本人である場合には相関成分エリアＳ０に相関成分の強度の高い部分が生じるが、照合指紋が他人である場合に生じない。すなわち、照合指紋が本人である場合には、登録指紋の画像データを−９０度から１度ずつ正方向へ回転させたとき、＋９０度に至るまでの間のいずれかの回転角度で相関成分エリアＳ０に相関成分の強度の高い部分が生じる。これに対し、照合指紋が他人である場合には、登録指紋の画像データを−９０度から１度ずつ正方向へ回転させたとき、＋９０度になっても相関成分エリアＳ０には相関成分の強度の高い部分は生じない。
【００５３】
なお、この参考例１では、指紋照合を行う場合を例として説明したが、声紋照合を行う場合にも同様にして適用することができ、指紋，声紋に拘らず画像データとして取り扱うことのできる各種の２次元パターンの照合に用いることができる。
【００５４】
また、この参考例１では、２次元パターンを画像として得るものとしたが、必ずしも画像として得るようにしなくてもよい。例えば、振動検出器を各場所に２次元的に配置し、この２次元的に配置された振動検出器により得られる２次元パターン（地震波）を照合パターンとし、予め登録されているパターンと照合するようにしてもよい。また、各部位に流量計測器を２次元的に配置し、この２次元的に配置された流量計測器により得られる２次元パターン（流量分布）を照合パターンとし、予め登録されているパターンと照合するようにしてもよい。
また、この参考例１では、２次元パターンの照合について説明したが、３次元パターンの照合についても同様にして行うことが可能であり、２次元，３次元に拘らず多次元のパターンの照合を同様にして行うことができる。
【００５５】
〔参考例２〕
参考例１では、登録指紋の画像データをｍ・ａ度回転させ、このｍ・ａ度回転させた登録指紋の画像データに２次元離散的フーリエ変換を施し、これにより得られるｍ＝−９０〜＋９０での登録フーリエ画像データを登録フーリエ回転画像データとしてファイル化するものとした。これに対し、参考例２では、登録指紋の画像データに２次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエ画像データを作成し、この登録フーリエ画像データをｍ・ａ度回転させ、これにより得られるｍ＝−９０〜＋９０での登録フーリエ画像データを登録フーリエ回転画像データとしてファイル化する。
【００５６】
すなわち、図１１に示すように、図３のステップ３０１，３０２，３０３に対応してステップ５０１，５０２，５０３の処理を行い、ステップ５０３で得た登録指紋の画像データに２次元離散的フーリエ変換を施し（ステップ５０４）、登録フーリエ画像データを得る。そして、ｍ＝ｉ（この例では、ｉ＝−９０）とし（ステップ５０５）、ｍ・ａ≦Ｋ（この例では、ａ＝１、Ｋ＝＋９０）か否かをチェックのうえ（ステップ５０６）、ｍ・ａ≦Ｋであれば、ステップ５０４で得た登録フーリエ画像データをｍ・ａ度回転させ（ステップ５０７）、このｍ・ａ度回転させた登録フーリエ画像データをｍ＝ｉでの登録フーリエ画像データとして、ＩＤナンバと対応させてファイル化し（ステップ５０８）、ｍ＝ｍ＋１として（ステップ５０９）、ステップ５０６以降の処理を繰り返す。この処理の繰り返しにより、ｍ＝−９０〜＋９０での登録フーリエ画像データが登録フーリエ回転画像データとして、ＩＤナンバと対応してファイル化される。
【００５７】
なお、この参考例２において、指紋照合時の処理動作は、参考例１と同じ（図４に示したフローチャートと同じ）であるので、その説明は省略する。この参考例２でも、参考例１と同様、実質的に、照合指紋を固定とし、登録指紋を−９０度から１度ずつ正方向へ回転させながら、登録指紋と照合指紋との照合が行われる。
【００５８】
〔参考例３〕
参考例１，２では、実質的に、照合指紋を固定とし、登録指紋を−９０度から１度ずつ正方向へ回転させながら、登録指紋と照合指紋との照合を行うようにした。これに対し、参考例３では、実質的に、登録指紋を固定とし、照合指紋を−９０度から１度ずつ正方向へ回転させながら、登録指紋と照合指紋との照合を行うようにする。
【００５９】
〔指紋の登録〕
この参考例３では、図１２にそのフローチャートを示すように、図１１のステップ５０１，５０２，５０３，５０４に対応してステップ６０１，６０２，６０３，６０４の処理を行い、ステップ６０４で得た登録フーリエ画像データを登録指紋の原画像データとして、ＩＤナンバと対応させてハードディスク２０−４内にファイル化する（ステップ６０５）。
【００６０】
〔指紋の照合〕
運用中、利用者は、テンキー１０−１を用いて自己に割り当てられたＩＤナンバを入力のうえ（図１３に示すステップ７０１）、指紋センサ１０−３のプリズム１０−３２上に指を置く。これにより、指紋の登録の場合と同様にして、採取された指紋（照合指紋）の紋様が画像データとしてコントロール部２０へ与えられる。
【００６１】
制御部２０−１は、テンキー１０−１を介してＩＤナンバが与えられると、ハードディスク２０−４内にファイル化されている登録フーリエ画像データを読み出す（ステップ７０２）。また、制御部２０−１は、操作部１０より与えられる照合指紋の画像データをフレームメモリ２０−５を介して取り込み（ステップ７０３）、この取り込んだ照合指紋の画像データに対して縮小処理を行う（ステップ７０４）。
【００６２】
そして、制御部２０−１は、ｍ＝ｉ（この例では、ｉ＝−９０）とし（ステップ７０５）、ステップ７０４で縮小した照合指紋の画像データをｍ・ａ度回転させ（ステップ７０６）、このｍ・ａ度回転させた照合指紋の画像データに２次元離散的フーリエ変換を施し（ステップ７０７）、ｍ＝ｉでの照合フーリエ画像データを得る。
【００６３】
次に、制御部２０−１は、ステップ７０６で得た照合フーリエ画像データとステップ７０２で読み出した登録フーリエ画像データとを合成し（ステップ７０８）、合成フーリエ画像データを得る。そして、この合成フーリエ画像データに対して、振幅抑制処理（ｌｏｇ処理）を行い（ステップ７０９）、この振幅抑制処理を行った合成フーリエ画像データに第２回目の２次元離散的フーリエ変換を施す（ステップ７１０）。
【００６４】
そして、制御部２０−１は、ステップ７１０で得た２次元離散的フーリエ変換の施された合成フーリエ画像データより所定の相関成分エリアの各画素の相関成分の強度（振幅）をスキャンし、各画素の相関成分の強度のヒストグラムを求め、このヒストグラムより相関成分の強度の高い上位ｎ画素（この参考例３では、８画素）を抽出し、この抽出したｎ画素の相関成分の強度の平均を相関値（スコア）として求める（ステップ７１１）。
【００６５】
そして、制御部２０−１は、ステップ７１１で得た相関値を予め定められているしきい値と比較し（ステップ７１２）、相関値がしきい値以上であれば、登録指紋と照合指紋とが一致したと判断し（ステップ７１３）、その旨の表示を行うと共に電気錠用の出力を送出する。相関値がしきい値以下であれば、ｍ・ａ＜Ｋ（この例では、ａ＝１、Ｋ＝＋９０）か否かをチェックのうえ（ステップ７１４）、ｍ・ａ＜Ｋであれば、ｍ＝ｍ＋１として（ステップ７１５）、ステップ７０６以降の処理を繰り返す。
【００６６】
このステップ７０６以降の処理の繰り返しにより、ｍ＝−９０〜＋９０としてｍ・ａ度回転させた照合指紋の画像データを照合指紋の回転画像データとし、この照合指紋の回転画像データに１パターンずつ２次元離散的フーリエ変換が施されて照合フーリエ画像データとされ、この照合フーリエ画像データと登録フーリエ画像データとが合成され、これによって得られる合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理が行われたうえ２次元離散的フーリエ変換が施され、この２次元離散的フーリエ変換の施された合成フーリエ画像データに出現する相関成分エリアの各画素の相関成分の強度に基づいて登録指紋と照合指紋との照合が行われる。
【００６７】
すなわち、この参考例３では、実質的に、登録指紋を固定とし、照合指紋を−９０度から１度ずつ正方向へ回転させながら、登録指紋と照合指紋との照合が行われる。この場合、＋９０度に至る前に登録指紋と照合指紋とが一致すれば、すなわちステップ７１２において相関値がしきい値以上となれば、その時点で登録指紋と照合指紋との照合が終了する。これに対して、＋９０度としてもまだ登録指紋と照合指紋とが一致しなければ、ステップ７１２でのＮＯに応じ、登録指紋と照合指紋とが一致しないと判断され（ステップ７１６）、その旨の表示が行われる。
【００６８】
〔参考例４〕
参考例３では、ｍ＝−９０〜＋９０としてｍ・ａ度回転させた照合指紋の画像データを照合指紋の回転画像データとし、この照合指紋の回転画像データに１パターンずつ２次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエ画像データとし、この照合フーリエ画像データと登録フーリエ画像データとを合成するようにした。
【００６９】
これに対し、参考例４では、照合指紋の画像データに２次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエ画像データを作成し、ｍ＝−９０〜＋９０としてｍ・ａ度回転させた照合フーリエ画像データを照合フーリエ回転画像データとし、この照合フーリエ回転画像データを１パターンずつ登録フーリエ画像データと合成するようにする。
【００７０】
すなわち、図１４に示すように、図１３のステップ７０１，７０２，７０３，７０４に対応してステップ８０１，８０２，８０３，８０４の処理を行い、ステップ８０４で得た照合指紋の画像データに２次元離散的フーリエ変換を施し（ステップ８０５）、照合フーリエ画像データを得る。そして、ｍ＝ｉ（この例では、ｉ＝−９０）とし（ステップ８０６）、ステップ８０５で得た照合フーリエ画像データをｍ・ａ度回転させ（ステップ８０７）、このｍ・ａ度回転させた照合フーリエ画像データをｍ＝ｉでの照合フーリエ画像データとする。
【００７１】
そして、この照合フーリエ画像データとステップ８０２で読み出した登録フーリエ画像データとを合成し（ステップ８０８）、これによって得られる合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理（ｌｏｇ処理）を行い（ステップ８０９）、この振幅抑制処理を行った合成フーリエ画像データに第２回目の２次元離散的フーリエ変換を施す（ステップ８１０）。そして、ステップ７１１と同様の「相関値の算出」を行い（ステップ８１１）、ステップ８１１１で得た相関値を予め定められているしきい値と比較し（ステップ８１２）、相関値がしきい値以上であれば、登録指紋と照合指紋とが一致したと判断する（ステップ８１３）。相関値がしきい値以下であれば、ｍ・ａ＜Ｋ（この例では、ａ＝１、Ｋ＝＋９０）か否かをチェックのうえ（ステップ８１４）、ｍ・ａ＜Ｋであれば、ｍ＝ｍ＋１として（ステップ８１５）、ステップ８０７以降の処理を繰り返す。
【００７２】
このステップ８０７以降の処理の繰り返しにより、ｍ＝−９０〜＋９０としてｍ・ａ度回転させた照合フーリエ画像データを照合フーリエ回転画像データとし、この照合フーリエ回転画像データが１パターンずつ登録フーリエ画像データと合成され、これによって得られる合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理が行われたうえ２次元離散的フーリエ変換が施され、この２次元離散的フーリエ変換の施された合成フーリエ画像データに出現する相関成分エリアの各画素の相関成分の強度に基づいて登録指紋と照合指紋との照合が行われる。
【００７３】
なお、この参考例４において、指紋登録時の処理動作は、参考例３と同じ（図１２に示したフローチャートと同じ）であるので、その説明は省略する。この参考例４でも、参考例３と同様、実質的に、登録指紋を固定とし、照合指紋を−９０度から１度ずつ正方向へ回転させながら、登録指紋と照合指紋との照合が行われる。
【００７４】
また、上述した参考例２，３，４においても、参考例１で説明したような変形が自在であることは言うまでもない。すなわち、参考例３，４では、図１３，図１４に示したステップ７１０，８１０にて２次元離散的フーリエ変換を行うようにしているが、２次元離散的逆フーリエ変換を行うようにしてもよい。また、合成前の登録指紋および照合指紋のフーリエ画像データにそれぞれ振幅抑制処理を行った後に合成する等としてもよい。また、振幅抑制処理は、必ずしも行わなくてもよい。
【００７５】
〔参考例５〕
参考例１〜４では、登録指紋と照合指紋との間で回転ずれがある場合でも登録指紋と照合指紋とが同一であるか否か識別できるようにするために、実質的に、登録指紋（照合指紋）を固定とし、照合指紋（登録指紋）を回転させながら登録指紋と照合指紋とを照合するようにした。
【００７６】
しかしながら、この方法では、登録指紋と照合指紋との間での回転ずれ量が分からないので、多数の回転パターンを作成しなければならない。また、作成された個々の回転パターンと固定パターンとの照合を逐次行わなければならない。このため、照合処理の負荷が重く、最終的な照合結果が得られるまでに過大な時間を必要とする。
【００７７】
そこで、この参考例５では、登録指紋の画像データＲに２次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエ画像データＲＦ  を作成し、照合指紋の画像データＩに２次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエ画像データＩＦ  を作成し、登録フーリエ画像データＲＦ  および照合フーリエ画像データＩＦ  の座標系を極座標系に変換し、この極座標系に変換した登録フーリエ画像データＲＰ  と照合フーリエ画像データＩＰ  とを振幅抑制相関法によって照合（粗照合）する。そして、この照合過程で得られる相関ピークの位置から両者の回転ずれ量Δθを求め、この求めた回転ずれ量Δθに基づいて登録指紋と照合指紋の何れか一方に回転ずれ補正を行ったうえで、登録指紋と照合指紋とを振幅抑制相関法によって再度照合（精照合）する。このような方法で照合を行うことによって、照合処理の負荷を軽くし、照合結果が得られるまでの時間を短くすることができる。
【００７８】
以下、フローチャートを参照しながら、この参考例５での指紋照合動作について具体的に説明する。
〔指紋の登録〕
この参考例５では、図１５にそのフローチャートを示すように、図１２のステップ６０１，６０２，６０３に対応してステップ１５１，１５２，１５３の処理を行い、ステップ１５３で得た登録指紋の画像データＲを登録指紋の原画像データとして、ＩＤナンバと対応させてファイル化する（ステップ１５４）。なお、図１２に示したフローチャートと同様にして、登録指紋の画像データＲに２次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエ画像データＲＦ  とし、この登録フーリエ画像データＲＦ  を登録指紋の原画像データとしてＩＤナンバと対応させてファイル化するようにしてもよい。
【００７９】
〔指紋の照合（振幅そのまま＋位相有り）〕
指紋の照合は次のようにして行われる。ＩＤナンバを入力すると（図１６に示すステップ１６１）、そのＩＤナンバと対応してファイル化されている登録指紋の画像データＲが読み出される（ステップ１６２：図１７（ａ）参照）。また、照合指紋を入力し（ステップ１６３）、この照合指紋に対して縮小処理を行い（ステップ１６４）、照合指紋の画像データＩを得る（図１７（ｂ）参照）。そして、ステップ１６２で読み出した登録指紋の画像データＲに対し２次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエ画像データＲＦ  とし（ステップ１６５：図１７（ｃ）参照）、ステップ１６４で得た照合指紋の画像データＩに対し２次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエ画像データＩＦ  とする（ステップ１６６：図１７（ｄ）参照）。
【００８０】
この登録フーリエ画像データＲＦ  および照合フーリエ画像データＩＦ  には振幅成分と位相成分とが含まれている。また、この登録フーリエ画像データＲＦ  および照合フーリエ画像データＩＦ  は、デカルト座標系すなわち（ｘ，ｙ）座標系とされている。
【００８１】
そして、ステップ１６５で得た登録フーリエ画像データＲＦ  の座標系を極座標系に変換し（ステップ１６７）、極座標系に変換された登録フーリエ画像データＲＰ  を得る（図１７（ｅ）参照）。また、ステップ１６６で得た照合フーリエ画像データＩＦ  の座標系を極座標系に変換し（ステップ１６８）、極座標系に変換された照合フーリエ画像データＩＰ  を得る（図１７（ｆ）参照）。ここで、極座標変換とは、デカルト座標系（ｘ，ｙ）を極座標系（ｒ，θ）に変換する処理のことをいう。すなわち、図１８（ａ）に示されるデカルト座標系（ｘ＝ｒｃｏｓθ，ｙ＝ｒｓｉｎθ）を図１８（ｂ）に示されるような極座標系（ｒ＝（ｘ２  ＋ｙ２  ）１／２，θ＝ｔａｎ−１（ｙ／ｘ））に変換する処理のことをいう。
【００８２】
そして、ステップ１６７で得た極座標系とされた登録フーリエ画像データＲＰ  とステップ１６８で得た極座標系とされた照合フーリエ画像データＩＰ  とを振幅抑制相関法で照合する（ステップ１６９）。図１９にその照合過程を示す。
【００８３】
この場合、極座標系とされた登録フーリエ画像データＲＰ  （図２０（ａ）参照）および照合フーリエ画像データＩＰ  （図２０（ｂ）参照）に対して２次元離散的フーリエ変換を施し（ステップ１６９−１，１６９−２）、登録フーリエ画像データＲＰＦ（図２０（ｃ）参照）および照合フーリエ画像データＩＰＦ（図２０（ｅ）参照）を得る。
【００８４】
そして、この登録フーリエ画像データＲＰＦおよび照合フーリエ画像データＩＰＦとを合成し（ステップ１６９−３）、合成フーリエ画像データを得る。そして、この合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理を行い（ステップ１６９−４：図２０（ｇ）参照）、この振幅抑制処理を行った合成フーリエ画像データに２次元離散的フーリエ変換を施す（ステップ１６９−５：図２０（ｈ）、図１７（ｇ）参照、図２０（ｈ）＝図１７（ｇ））。
【００８５】
なお、この参考例５では、ＲＰＦとＩＰＦとの合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理を行ったが、ＲＰＦおよびＩＰＦに対して振幅抑制処理を行って登録フーリエ画像データＲＰＦ’および照合フーリエ画像データＩＰＦ’とし（図２０（ｄ），（ｆ）参照）、このＲＰＦ’とＩＰＦ’とを合成するようにしてもよい。図２０（ｄ），（ｆ），（ｇ）では、振幅抑制で全ての振幅を１、すなわち位相のみとしている。
【００８６】
そして、この２次元離散的フーリエ変換の施された合成フーリエ画像データより所定の相関成分エリアの各画素の相関成分の強度（振幅）をスキャンし、各画素の相関成分の強度のヒストグラムを求め、このヒストグラムより相関成分の強度の高い上位ｎ画素を抽出し、この抽出したｎ画素の相関成分の強度の平均を相関値（スコア）として求める（ステップ１６９−６）。この場合、求まった相関値が高ければ、粗くではあるが登録指紋と照合指紋とが一致したと判断（粗照合）することが可能である。但し、この参考例５では、この粗照合での照合結果は使用しない。
【００８７】
そして、先の２次元離散的フーリエ変換の施された合成フーリエ画像データより相関成分の強度の最も高い画素を相関ピークとして求め、この相関ピークの位置から登録指紋と照合指紋との回転ずれ量Δθ、すなわち登録指紋の画像データＲと照合指紋の画像データＩとの回転ずれ量Δθを求める（ステップ１６９−７）。
【００８８】
図１７（ｇ）では相関ピークとしてＰ１が出現している。この相関ピークＰ１と相関エリアの中心との位置関係から回転ずれ量Δθを求める。すなわち、図における領域中の相関ピークＰ１の縦方向の位置から回転ずれ量Δθを求める。この場合、領域中の縦方向の上限位置がΔθ＝＋１８０゜、下限位置がΔθ＝−１８０゜を示す。
【００８９】
そして、この登録指紋の画像データＲと照合指紋の画像データＩとの回転ずれ量Δθを求めた後、この求めた回転ずれ量Δθに基づいて照合指紋の画像データＩの回転ずれの補正を行い、登録指紋と照合指紋とを振幅抑制相関法によって再度照合する（ステップ１７０）。図２１にその再照合過程を示す。
【００９０】
この場合、照合指紋の画像データＩに対して回転ずれ量Δθの補正を行い（ステップ１７１−１）、登録指紋の画像データＲとその回転角度を合致させた画像データＩＮ  を得る（図２２（ａ）および（ｂ）参照）。そして、この照合指紋の画像データＩＮ  に対して２次元離散的フーリエ変換を施し（ステップ１７０−２）、照合フーリエ画像データＩＮＦを得る（図２２（ｅ）参照）。
【００９１】
そして、この照合フーリエ画像データＩＮＦと先のステップ１６５で得られている登録フーリエ画像データＲＦ  （図２２（ｃ）参照）とを合成し（ステップ１７０−３）、合成フーリエ画像データを得る。そして、この合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理を行い（ステップ１７０−４）、この振幅抑制処理を行った合成フーリエ画像データ（図２２（ｇ）参照）に２次元離散的フーリエ変換を施す（ステップ１７０−５）。
【００９２】
そして、この２次元離散的フーリエ変換の施された合成フーリエ画像データ（図２２（ｈ）参照）より所定の相関成分エリアの各画素の相関成分の強度（振幅）をスキャンし、各画素の相関成分の強度のヒストグラムを求め、このヒストグラムより相関成分の強度の高い上位ｎ画素を抽出し、この抽出したｎ画素の相関成分の強度の平均を相関値（スコア）として求める（ステップ１７０−６）。
【００９３】
そして、ステップ１７０−６で得た相関値を予め定められているしきい値と比較し（ステップ１７０−７）、相関値がしきい値以上であれば、登録指紋と照合指紋とが一致したと判断する（ステップ１７０−８）。相関値がしきい値以下であれば、登録指紋と照合指紋とは一致しないと判断する（ステップ１７０−９）。これによって、登録指紋と照合指紋との精照合が行われる。
【００９４】
なお、この参考例５では、ＲＦ  とＩＮＦとの合成フーリエ画像データに対して振幅抑制処理を行ったが、ＲＦ  およびＩＮＦに対して振幅抑制処理を行って登録フーリエ画像データＲＦ  ’および照合フーリエ画像データＩＮＦ’とし（図２２（ｄ），（ｆ）参照）、このＲＦ  ’とＩＮＦ’とを合成するようにしてもよい。図２２（ｄ），（ｆ），（ｇ）では、振幅抑制で全ての振幅を１、すなわち位相のみとしている。
【００９５】
また、図２１では、照合指紋の画像データＩに対して回転ずれの補正を行って登録指紋と照合指紋とを再度照合するようにしたが、登録指紋の画像データＲに対して回転ずれの補正を行って登録指紋と照合指紋とを再度照合するようにしてもよい。
【００９６】
〔参考例６：振幅抑制＋位相有り〕
参考例５では、粗照合において、振幅成分（振幅そのまま）と位相成分とが含まれている登録フーリエ画像データＲF および照合フーリエ画像データＩF について、その座標系を極座標系に変換した（図１６におけるステップ１６５〜１６８）。
【００９７】
これに対して、参考例６では、登録フーリエ画像データＲF および照合フーリエ画像データＩF に対し振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理された登録フーリエ画像データＲFLおよび照合フーリエ画像データＩFLについて、その座標系を極座標系に変換する。図２３にこの場合のフローチャートを示す。
【００９８】
図１６に示したフローチャートと比較して分かるように、この参考例６では、ステップ１７１，１７２を付加し、登録フーリエ画像データＲF および照合フーリエ画像データＩF に対して振幅抑制処理を行い（ステップ１７１，１７２）、この振幅抑制処理された登録フーリエ画像データＲFLおよび照合フーリエ画像データＩFLの座標系を極座標系に変換してＲPLおよびＩPLを得る（ステップ１６７，１６８）。
【００９９】
この参考例６によれば、登録フーリエ画像データＲF および照合フーリエ画像データＩF に対して振幅抑制処理を行うことによって、照度変化の影響を受けにくくなり、登録時と照合時で照度に差があっても高精度での照合が可能となる。
【０１００】
なお、この参考例６では、登録フーリエ画像データＲF および照合フーリエ画像データＩF に対して振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理された登録フーリエ画像データＲFLおよび照合フーリエ画像データＩFLの座標系を極座標系に変換したが、登録フーリエ画像データＲF および照合フーリエ画像データＩF の座標系を極座標系に変換した後、この極座標系に変換された登録フーリエ画像データＲP および照合フーリエ画像データＩp に振幅抑制処理を行ってＲPLおよびＩPLを得るようにしてもよい。
【０１０１】
〔実施の形態１：第１発明（振幅抑制＋位相の符号（±）を振幅に付ける）〕
参考例６では、粗照合において、振幅抑制された振幅成分と位相成分とが含まれている登録フーリエ画像データＲFLおよび照合フーリエ画像データＩFLについて、その座標系を極座標系に変換した（図２３におけるステップ１６７，１６８）。
【０１０２】
これに対して、実施の形態１では、振幅抑制処理された登録フーリエ画像データＲFLおよび照合フーリエ画像データＩFLに対し、それぞれの位相の符号をそれぞれ振幅に付加し、符号付き振幅成分のみ（ＲFL’，ＩFL’）を抽出する。このＲFL’，ＩFL’についてその座標系を極座標系に変換する。図２４にこの場合のフローチャートを示す。
【０１０３】
図２３に示したフローチャートと比較して分かるように、この実施の形態１では、ステップ１７３，１７４を付加し、振幅抑制処理された登録フーリエ画像データＲFLおよび照合フーリエ画像データＩFLに対し、それぞれの位相の符号をそれぞれ振幅に付加し、符号付き振幅成分のみ（ＲFL’，ＩFL’）を抽出したうえで、その座標系を極座標系に変換してＲPL’およびＩPL’を得る（ステップ１６７，１６８）。
【０１０４】
この実施の形態１によれば、登録フーリエ画像データＲF および照合フーリエ画像データＩF に対してそれぞれの位相の符号を、それぞれ振幅に付加し、符号付き振幅成分のみを抽出することによって、位相の不連続性による誤差の影響を受けにくくなり、登録時と照合時で位置ずれ等の誤差があっても高精度での照合が可能となる。
【０１０５】
なお、この実施の形態１では、登録フーリエ画像データＲF および照合フーリエ画像データＩF に対して振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理された登録フーリエ画像データＲFLおよび照合フーリエ画像データＩFLに対して、それぞれの位相の符号をそれぞれの振幅に付加し、符号付き振幅成分のみ抽出したうえで、その座標系を極座標系に変換したが、登録フーリエ画像データＲF および照合フーリエ画像データＩF の座標系を極座標系に変換した後、この極座標系に変換された登録フーリエ画像データＲP および照合フーリエ画像データＩp に振幅抑制処理を行って、それぞれの位相の符号をそれぞれの振幅に付加し、符号付き振幅成分のみ抽出し、ＲPL’およびＩPL’を得るようにしてもよい。但し、この実施の形態１では、相関成分エリアの各画素の相関成分の強度を振幅でなく、複素数の実部のままとし、相関値（スコア）を求める。
【０１０６】
〔実施の形態２：第２発明（振幅抑制＋位相無し）〕
実施の形態１−１では、登録フーリエ画像データＲF および照合フーリエ画像データＩF に対し振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理された登録フーリエ画像データＲFLおよび照合フーリエ画像データＩFLについて、その座標系を極座標系に変換した。
【０１０７】
これに対して、実施の形態２では、登録フーリエ画像データＲＦ  および照合フーリエ画像データＩＦ  に対して位相成分を除去し、この位相成分の除去された登録フーリエ画像データＲＦ  ’および照合フーリエ画像データＩＦ  ’に対して振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理された登録フーリエ画像データＲＦＬ’および照合フーリエ画像データＩＦＬ’について、その座標系を極座標系に変換する。但し、ここでの振幅抑制処理では、すべての振幅を１とする振幅抑制処理とせず、ｌｏｇ処理や√処理とする。図２５にこの場合のフローチャートを示す。
【０１０８】
図１６のフローチャートと比較して分かるように、この実施の形態２では、ステップ１７５，１７６，１７７，１７８を付加し、登録フーリエ画像データＲＦ  および照合フーリエ画像データＩＦ  に対して振幅成分のみを抽出（位相成分をカット）し（ステップ１７５，１７６）、この位相成分の除去された登録フーリエ画像データＲＦ  ’および照合フーリエ画像データＩＦ  ’に対して振幅抑制処理を行い（ステップ１７７，１７８）、この振幅抑制処理された登録フーリエ画像データＲＦＬ’および照合フーリエ画像データＩＦＬ’の座標系を極座標系に変換してＲＰＬ’およびＩＰＬ’を得る（ステップ１６７，１６８）。
【０１０９】
この実施の形態２によれば、登録フーリエ画像データＲＦ  および照合フーリエ画像データＩＦ  に対して位相成分を除去したうえで振幅抑制処理を行うことによって、照度変化の影響を受けにくくなり、登録時と照合時で照度に差があっても高精度での照合が可能となるのに加えて、極座標変換して振幅抑制相関法で相関ピークを求める際の性能が向上するという効果が得られる。すなわち、位相は各画素の連続性が乏しく、逆に振幅は各画素の連続性がよい。したがって、位相成分を除去することによって、極座標変換して振幅抑制相関法で相関ピークを求める際の性能が向上する。
【０１１０】
但し、この時、図２６に示すように、相関成分エリア上では相関ピークとしてＰ１，Ｐ２が出現している。これは振幅スペクトルが点対称であることによる。この相関ピークＰ１，Ｐ２のうちの１つを、マスク処理を行うことによって回転方向を含めた回転ずれ量Δθを示す正規の相関ピークと判定し、この判定した相関ピークから回転ずれ量Δθを求める。例えば、相関ピークＰ１が正規の相関ピークと判定されれば、図における領域中の相関ピークＰ１の縦方向の位置から回転ずれ量Δθを求める。この場合、領域中の縦方向の上限位置がΔθ＝＋１８０゜、下限位置がΔθ＝−１８０゜を示す。
【０１１１】
なお、この実施の形態２では、登録フーリエ画像データＲＦ  および照合フーリエ画像データＩＦ  に対して位相成分を除去したうえで振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理された登録フーリエ画像データＲＦＬ’および照合フーリエ画像データＩＦＬ’の座標系を極座標系に変換したが、位相成分の除去された登録フーリエ画像データＲＦ  ’および照合フーリエ画像データＩＦ  ’の座標系を極座標系に変換した後、この極座標系に変換された登録フーリエ画像データＲＰ  ’および照合フーリエ画像データＩＰ  ’に振幅抑制処理を行ってＲＰＬ’およびＩＰＬ’を得るようにしてもよい。
【０１１２】
〔実施の形態３：（振幅そのまま＋位相無し）〕
実施の形態２では、登録フーリエ画像データＲＦ  および照合フーリエ画像データＩＦ  に対して位相成分を除去したうえで振幅抑制処理を行い、この振幅抑制処理された登録フーリエ画像データＲＦＬ’および照合フーリエ画像データＩＦＬ’について、その座標系を極座標系に変換した。
【０１１３】
これに対して、実施の形態３では、登録フーリエ画像データＲＦ  および照合フーリエ画像データＩＦ  に対して位相成分を除去し、この位相成分が除去された登録フーリエ画像データＲＦ  ’および照合フーリエ画像データＩＦ  ’について、すなわち振幅成分をそのままとして位相成分のみが除去された登録フーリエ画像データＲＦ  ’および照合フーリエ画像データＩＦ  ’について、その座標系を極座標系に変換する。図２７にこの場合のフローチャートを示す。
【０１１４】
図１６のフローチャートと比較して分かるように、この実施の形態３では、（ステップ）１７５，１７６を付加し、登録フーリエ画像データＲＦ  および照合フーリエ画像データＩＦ  に対して振幅成分のみを抽出（位相成分をカット）し（ステップ１７５，１７６）、この位相成分の除去された登録フーリエ画像データＲＦ  ’および照合フーリエ画像データＩＦ  ’の座標系を極座標系に変換してＲＰ  ’およびＩＰ  ’を得る（ステップ１６７，１６８）。
【０１１５】
この実施の形態３によれば、登録フーリエ画像データ（ＲＦ  ）および照合フーリエ画像データ（ＩＦ  ）に対して位相成分を除去することにより、実施の形態２と同様、極座標変換して振幅抑制相関法で相関ピークを求める際の性能が向上するという効果が得られる。
【０１１６】
〔実施の形態４：第３発明〕
実施の形態１〜３では、ステップ１６９より直ちにステップ１７０へ進むものとしたが、すなわち粗照合での照合結果を使用せずに直ちに精照合へ進むものとしたが、粗照合において登録指紋と照合指紋とが不一致という結果が得られた場合にのみ精照合へ進むようにしてもよい。
【０１１７】
すなわち、図１６，図２３，図２４，図２５，図２７におけるステップ１７０を図２８に示すような処理内容としてもよい。この場合、粗照合で得た相関値を予め定められたしきい値と比較し（ステップ１７０−０）、相関値がしきい値よりも大きい場合には直ちに登録指紋と照合指紋とが一致したと判断する（ステップ１７０−９）。これに対して、相関値がしきい値よりも小さい場合には、粗照合における照合結果が「不一致」であるとして、ステップ１７０−１以降の精照合へ進む。
【０１１８】
この実施の形態４によれば、粗照合で「一致」と判断された場合、その時点で直ちに照合結果が得られる。これにより登録指紋と照合指紋とが合致する場合の照合スピードがアップする。また、この実施の形態４によれば、粗照合で「不一致」と判断された場合、その時点で照合結果を出さずに精照合へ移行する。これにより、粗照合と精照合とが組み合わされ、照合精度がアップする。
【０１１９】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、第１及び第２発明によれば、粗照合の過程で得られる相関ピークの位置から両者の回転ずれ量Δθが求められ、この求められた回転ずれ量Δθに基づいて登録指紋と照合指紋の何れか一方に回転ずれ補正を行ったうえで、登録指紋と照合指紋とが振幅抑制相関法によって再度照合（精照合）されるものとなり、登録パターンと照合パターンとの間に回転ずれがあっても、登録パターンと照合パターンとが同一であるか否かを識別することを可能としたうえ、照合処理の負荷を軽くし、照合結果が得られるまでの時間を短くすることができる。
【０１２１】
また、第３発明によれば、粗照合の過程で得られる相関ピークの相関値が所定のしきい値より大きければ、その時点で直ちに照合結果が得られるものとなり、登録パターンと照合パターンとが合致する場合の照合スピードがアップする。また、粗照合の過程で得られる相関ピークの相関値が所定のしきい値より小さければ、その相関ピークの位置から両者の回転ずれ量（Δθ）が求められ、この求められた回転ずれ量（Δθ）に基づいて登録パターンと照合パターンの何れか一方に回転ずれ補正を行ったうえで、登録パターンと照合パターンとが振幅抑制相関法によって再度照合される（精照合）ものとなり、粗照合と精照合とが組み合わされて照合精度がアップする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る指紋照合装置における登録指紋と照合指紋とが一致すると判断される場合の指紋照合状況を示す図である。
【図２】この指紋照合装置のブロック構成図である。
【図３】この指紋照合装置における指紋登録動作（参考例１）を説明するためのフローチャートである。
【図４】この指紋照合装置における指紋照合動作（参考例１）を説明するためのフローチャートである。
【図５】画像データに対する縮小処理を説明するための図である。
【図６】相関成分エリアの一部における各画素の相関成分の強度の数値例を示す図である。
【図７】実験結果から求められた本人対本人、本人対他人、それぞれの相関値の相対度数分布図である。
【図８】振幅抑制処理を行わなかった場合の本人対本人、本人対他人、それぞれの相関値の相対度数分布図である。
【図９】参考例１における指紋登録動作および指紋照合動作の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】照合指紋が他人である場合の指紋照合状況を図１と対応して示す図である。
【図１１】参考例２における指紋登録動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】参考例３における指紋登録動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】参考例３における指紋照合動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】参考例４における指紋照合動作を説明するためのフローチャートである。
【図１５】参考例５における指紋登録動作を説明するためのフローチャートである。
【図１６】参考例５における指紋照合動作を説明するためのフローチャートである。
【図１７】参考例５における粗照合過程を説明するための図である。
【図１８】デカルト座標系からの極座標系への変換を説明するための図である。
【図１９】図１６に示したステップ１６９での処理内容を示すフローチャートである。
【図２０】粗照合過程での極座標変換されてからの処理を説明する図である。
【図２１】図１６に示したステップ１７０での処理内容を示すフローチャートである。
【図２２】参考例５における精照合過程を説明するための図である。
【図２３】参考例６における指紋照合動作を説明するためのフローチャートである。
【図２４】実施の形態１における指紋照合動作を説明するためのフローチャートである。
【図２５】実施の形態２における指紋照合動作を説明するためのフローチャートである。
【図２６】実施の形態２における指紋照合過程を説明するための図である。
【図２７】実施の形態３における指紋照合動作を説明するためのフローチャートである。
【図２８】実施の形態４を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０…操作部、２０…コントロール部、１０−１…テンキー、１０−２…ディスプレイ（ＬＣＤ）、１０−３…指紋センサ、１０−３１…光源、１０−３２，プリズム、１０−３３…ＣＣＤカメラ、２０−１…制御部、２０−２…ＲＯＭ、２０−３…ＲＡＭ、２０−４…ハードディスク（ＨＤ）、２０−５…フレームメモリ（ＦＭ）、２０−６…外部接続部（Ｉ／Ｆ）、２０−７…フーリエ変換部（ＦＦＴ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１８】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２１】
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【図２０】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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