(57)【要約】【課題】  指紋照合装置において、指紋画像が安定して小判状に撮像され関節部分では指が浮いていることが前提となるが、関節部分もセンサに密着しておりしわが撮像されている指紋画像、指紋部分の横幅が狭い指紋画像、指を斜めに置いた指紋画像などの場合、関節の抽出はできないという課題があった。【解決手段】  この発明に係る指紋照合装置は、指紋画像を入力する画像入力手段と、指紋画像を所定の領域毎に分割し隆線の方向を抽出する隆線方向抽出手段と、抽出された隆線の方向および並び方から関節の位置を抽出する関節抽出手段とを備えたものである。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋画像を入力する画像入力手段と、前記指紋画像を所定の領域毎に分割し隆線の方向を抽出する隆線方向抽出手段と、抽出された前記隆線の方向および並び方から関節の位置を抽出する関節抽出手段とを備えたことを特徴とする指紋照合装置。
【請求項２】
隆線の方向および並び方から指紋の中心近傍を抽出するコア抽出手段を備え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】
関節抽出手段は、指紋の中心近傍に対して指先と逆側になる側に限定して抽出することを特徴とする請求項２記載の指紋照合装置。
【請求項４】
指先の領域を抽出する指先抽出手段を備え、指先の隆線の平均方向を指紋画像の傾きとして前記指紋画像の傾きを補正したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の指紋照合装置。
【請求項５】
コア抽出手段は、指先の領域に連続した領域に限定して抽出することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の指紋照合装置。
【請求項６】
指先から第１関節までの領域を対象として指紋照合を実施することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の指紋照合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力された指紋画像を元に既知の指紋情報との照合を判断する指紋照合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次元センサで指紋画像を取得することを前提にしたシステムに搭載されている指紋の特徴量抽出方式では画像全体を対象としているが、これをスイープ型センサにそのまま適用すると指先の何も写っていない領域や指の第１関節およびその下の領域も特徴量抽出の対象としてしまうため、同一指の照合率を下げる要因となっていた。特に関節近傍はしわや関節の紋様など不安定なパターンが多いため、関節から上の領域のみを照合することが精度向上には必須である。
【０００３】
従来の指紋照合装置で関節の位置を抽出する手法としては、入力画像にSobel変換を行った後、Gauss変換を行った画像を作り、ラインごとに指の横方向への濃度の２乗和を求めたパワー分布グラフを作り、その値から指先を求め、さらにこれを標準のパワー分布値とDPマッチングすることによって、関節の位置を求める方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３―６７７４９号公報（第８−１４頁、図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のこの手法では、指紋画像が安定して小判状に撮像され関節部分では指が浮いていることが前提となるが、それ以外の指紋画像には対応できない。たとえば、関節部分もセンサに密着しておりしわが撮像されている指紋画像、指紋部分の横幅が狭い指紋画像、指を斜めに置いた指紋画像などの場合、関節の抽出はできないという課題があった。
【０００６】
この発明は、センサから入力した指紋画像を小領域（ブロック）に分割し、ブロックごとに指紋隆線の方向角を求め、方向角の並び方から関節位置を抽出することによって、関節部分もセンサに密着してしわが撮像されている指紋画像、指紋部分の横幅が狭い指紋画像、指を斜めに置いた指紋画像などの様々な指紋画像に対して正しく関節の抽出を行うことを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る指紋照合装置は、指紋画像を入力する画像入力手段と、指紋画像を所定の領域毎に分割し隆線の方向を抽出する隆線方向抽出手段と、抽出された隆線の方向および並び方から関節の位置を抽出する関節抽出手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る指紋照合装置は、指紋画像を入力する画像入力手段と、指紋画像を所定の領域毎に分割し隆線の方向を抽出する隆線方向抽出手段と、抽出された隆線の方向および並び方から関節の位置を抽出する関節抽出手段とを備えたことを特徴とするので、的確に関節の抽出を行うことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は実施の形態１を説明するための図であり、具体的には指紋照合装置のブロック構成を示す図である。以下、その構成を説明する。なお、図において、ブロック間を結ぶ線は情報がやり取りされていることを意味している。指紋の画像を取得する画像入力装置１、具体的には指紋センサであるが、スイープ型と言われるラインセンサを再構成し二次元の画像を出力する装置である。指紋画像から隆線の方向を抽出する隆線方向抽出手段２は、具体的な抽出手法としては画像全体を１６×１６画素などの小さな領域に分割し、その領域内で方向性のあるフィルタをかけることによって最も多数の方向を選択する。隆線方向抽出手段２は、指紋画像を所定の領域毎に分割し隆線の方向を抽出している。指紋画像から背景を抽出する背景抽出手段３は、具体的には隆線方向抽出手段２の結果から方向性が一意に決定しにくい場合、方向性が弱い場合にそのブロックは背景と判定することができる。他にブロック内の画像濃度の分散値が小さい時には背景と判定する手法もある。
【００１０】
指紋隆線の流れの中心となるコアと呼ばれる部分の位置を抽出するコア抽出手段４、隆線方向抽出手段２で求めた隆線方向の並び方から関節位置を抽出する関節抽出手段５、指紋の指先から関節までの領域を切りだす画像切り出し手段６がある。
【００１１】
画像切り出し手段６できり出された画像に対して特徴量の抽出を行う特徴量抽出手段７は、具体的には方向角データおよび隆線のマニューシャと呼ばれる分岐点・端点の特徴点を抽出する手法がある。マニューシャの抽出方式としては、画像を二値化し、隆線部を細線化し、トラッキングする方式が知られている。なお、特徴量としてほかに隆線画像そのものを特徴量とする方式、周波数解析に基く特徴量などがあるが、どの手法を用いても良い。
【００１２】
特徴量抽出手段７で求めた特徴量をユーザ情報とともに登録する特徴量登録手段８がある。特徴量登録手段８で抽出された特徴量を格納する特徴量格納手段９、具体的にはメモリやハードディスク上に格納される。特徴量抽出手段７で求めた特徴量とあらかじめ特徴量格納手段９に格納してある特徴量とを照合する特徴量照合手段１０がある。特徴量照合手段１０の結果をもとに本人・他人の判定を行う照合結果判定手段１１がある。
【００１３】
指紋には渦状紋・弓状紋などの形状のバリエーションがあるが、どの指紋も隆線形状を指先から第１関節の方向に向ってみて行くと、指先では水平方向に近いなだらかなアーチ形状をしており、指の腹の近くでは渦やループのコアがあるため縦方向や斜め方向など複雑な隆線が多くなり、関節に近づくにつれ再度水平方向に近い形状となっている。そこで、本発明では指紋の小領域ごとの方向角を求め、方向角の並び方を見ることによって指先・コア近傍・関節近傍を抽出することによって関節の位置を求めている。
【００１４】
図２に入力画像の例を示す。図３に図２の画像を方向角抽出した結果を示す。図４に図３の結果から本発明によって切り出された画像を示す。
【００１５】
関節抽出の処理の具体的な手法を以下に説明する。上方向（指先）から下方向（指の付け根）に向って方向角の並び方をチェックする。まず、指先領域の存在を確認する。指の一番上（指先）のブロックに着目し、その水平方向１ライン分の方向角の平均値・分散値・最大値・最小値を求める。その例を図５に示す。分散値および最大値・最小値が閾値よりも小さく平均値が水平方向±閾値以内であった場合に指先領域が抽出できたと判定する。このとき、方向角の平均値を指の傾き角度として記録しておく。
【００１６】
また、原画像が傾いていると判断される場合には、原画像を傾き角度をもとに補正し方向角を求める処理からやりなおすこともできる。具体的には、指先の領域を抽出する指先抽出手段を備えることで、指先の隆線の平均方向を指紋画像の傾きとして指紋画像の傾きを補正することができる。
【００１７】
次に、コア近傍領域を抽出する。指先よりも下のブロックで方向角が水平でない領域の数・幅・高さを求める。数・幅・高さがそれぞれ閾値よりも大きい場合、コア近傍が抽出できたと判定する。これによって、隆線の方向および並び方から指紋の中心近傍を抽出することができる。その例を図６に示す。中間色のブロックは水平でないブロックであり、背景色白色のブロックは水平に近いブロックである。なお、ここで水平とは指先から指の付け根に向かう方向に対して垂直になる方向のことである。また、コア抽出手段４は、指先の領域に連続した領域に限定して、隆線の方向および並び方から指紋の中心近傍（コア）を抽出することができ、効率よくコアを抽出することができる。
【００１８】
次に、関節近傍領域を抽出する。コアよりも下のブロックで方向角が上記指先存在確認時に求めた指の傾きと近い角度のブロックの数とその領域の幅・高さを求める。その例を図７に示す。なお、ラインが描かれていないブロック（空欄）は、背景ブロックである。この領域の幅・高さ・数がそれぞれ閾値を超えている時、その領域を関節近傍領域と判定する。水平に近いブロックが並んでいる箇所を関節近傍領域と判定している。なお、画像によっては関節部が含まれていないこともあるので関節部が抽出されなかった場合には、入力画像の終端で長画像を切りだせば良い。
【００１９】
以上のように、指紋隆線の小領域ごとの方向に基いて関節位置を抽出するので、指幅が狭い指紋画像や斜めに置かれた指紋画像においても関節位置を正しく抽出することができる。そのため、照合に有効な情報を含む指先から第１関節までの領域をきりだすことができるので、照合精度を向上させることができる。
【００２０】
指紋画像を入力する画像入力手段と、指紋画像を所定の領域毎に分割し隆線の方向を抽出する隆線方向抽出手段と、抽出された隆線の方向および並び方から関節の位置を抽出する関節抽出手段とを備えたので、関節位置を抽出することにより、さまざまな状態の指紋画像から関節を切りだすことができる。
【００２１】
また、画像全体を小領域に分割し小領域ごとに一つの方法角を求めるので、取り扱うデータ量が減少し、計算時間を短縮することができる。
【００２２】
また、隆線の方向および並び方から指紋の中心近傍を抽出するコア抽出手段を備えたので、コアを確実に抽出することができる。
【００２３】
さらに、関節抽出手段は、指紋の中心近傍に対して指先と逆側になる側に限定して抽出するので、コア領域の下側（指の付け根側）に限定して関節領域を抽出することができ、関節を正確にかつ高速に判断することができる。
【００２４】
また、指先の領域を抽出する指先抽出手段を備え、指先の隆線の平均方向を指紋画像の傾きとして指紋画像の傾きを補正するので、指の傾きを検出し画像を補正することができ、照合時に回転を考慮した位置あわせを行う必要がなくなり処理の高速化と照合精度の向上がはかれる。
【００２５】
また、コア抽出手段は、指先の領域に連続した領域に限定して抽出するので、効率よくコアを抽出することができる。
【００２６】
また、指先から第１関節までの領域を対象として指紋照合を実施するので、効率よく指紋照合を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施の形態１による指紋照合装置のブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による入力画像の例を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１による図２の画像を方向角抽出した結果を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による切り出された画像を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１による関節抽出処理の説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるコア近傍領域抽出の説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１による関節近傍領域抽出の説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  画像入力装置、２  隆線方向抽出手段、３  背景抽出手段、４  コア抽出手段、５  関節抽出手段、６  画像切り出し手段、７  特徴量抽出手段、８  特徴量登録手段、９  特徴量格納手段、１０  特徴量照合手段、１１  照合結果判定手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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