(57)【要約】【課題】  低品質の濃淡画像でも安定して汗腺口を除去する。【解決手段】  隆線濃度閾値算出手段１６は、小領域単位に近傍の指紋画像濃度から隆線として見なせる濃度値の閾値を計算する。汗腺口抽出手段１７は、予め定められた放射状マスクを用いて注目画素を中心とする近傍画素群の濃度を放射状に比較評価し、各々の方向に対して隆線と見なせる画素にぶつかるか否かを判定し、隆線画素にぶつからない方向をオープン方向として記録するとともに、隆線画素と見なせる画素群の内側を汗腺口画素群として抽出する。汗腺口選別手段１８は、汗腺口抽出手段１７で抽出された汗腺口を検査し、オープン方向の存否や、その条件に従って適切な汗腺口のみを選別する。汗腺口除去手段１９は、汗腺口選別手段１８で選別された汗腺口画素群に対してその穴埋め処理を実施し、その結果が指紋隆線として適切な場合はその結果を採用し、不適切な場合はその結果を破棄する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋濃淡画像から特徴点を抽出する際に前記指紋濃淡画像から汗腺口を除去する汗腺口除去装置において、
前記指紋濃淡画像中のある注目画素を含む一定領域内の画素群に対して、前記注目画素を中心とする放射状の各方向について、濃度変化に基づき隆線画素の有無を検出する隆線画素検出手段と、
この隆線画素検出手段による検出の結果、前記隆線画素が有ればそれを周辺画素とし、前記隆線画素が無ければその方向を隆線溝からなるオープン方向とし、このオープン方向の総数に基づき前記注目画素が前記汗腺口であるか否かを判定する汗腺口判定手段と、
を備えたことを特徴とする汗腺口除去装置。
【請求項２】
前記隆線画素検出手段は、一定以上の濃度値となる画素を前記隆線画素として検出する、
請求項１記載の汗腺口除去装置。
【請求項３】
前記隆線画素検出手段は、前記方向に沿って濃度値が一旦大きくなって再び小さくなる濃度値ピークを呈する前記濃度変化となるとき、前記濃度値ピークとなる画素も前記隆線画素として検出する、
請求項２記載の汗腺口除去装置。
【請求項４】
前記汗腺口判定手段は、前記オープン方向の総数が零又は一定以下であれば、前記注目画素が前記汗腺口であると判定する、
請求項１乃至３のいずれかに記載の汗腺口除去装置。
【請求項５】
前記汗腺口判定手段で前記注目画素が前記汗腺口であると判定された場合に、前記周辺画素の内側の画素を汗腺口画素とし、この汗腺口画素の濃度を前記周辺画素の濃度に近い濃度に置き換える汗腺口除去手段、
を更に備えた請求項１乃至４のいずれかに記載の汗腺口除去装置。
【請求項６】
前記汗腺口除去手段は、前記汗腺口画素の濃度を、前記注目画素との距離が近いほど加重した前記周辺画素の濃度の平均値に置き換える、
請求項５記載の汗腺口除去装置。
【請求項７】
前記汗腺口除去手段は、前記汗腺口画素の濃度を置き換えた後、前記隆線画素とみなせる領域が一定幅以上であれば、置き換えた濃度を元に戻す、
請求項５又は６記載の汗腺口除去装置。
【請求項８】
隆線方向を検出する隆線方向検出手段を更に備え、
前記汗腺口判定手段は、前記隆線方向検出手段で検出された隆線方向と前記オープン方向とのなす鋭角が一定以上であれば、前記注目画素が前記汗腺口であると判定する、
請求項１乃至７のいずれかに記載の汗腺口除去装置。
【請求項９】
指紋濃淡画像から特徴点を抽出する際に前記指紋濃淡画像から汗腺口を除去する汗腺口除去方法において、
前記指紋濃淡画像中のある注目画素を含む一定領域内の画素群に対して、前記注目画素を中心とする放射状の各方向について、濃度変化に基づき隆線画素の有無を検出する隆線画素検出ステップと、
この隆線画素検出手段による検出の結果、前記隆線画素が有ればそれを周辺画素とし、前記隆線画素が無ければその方向を隆線溝からなるオープン方向とし、このオープン方向の総数に基づき前記注目画素が前記汗腺口であるか否かを判定する汗腺口判定ステップと、
を備えたことを特徴とする汗腺口除去方法。
【請求項１０】
指紋濃淡画像から特徴点を抽出する際に前記指紋濃淡画像から汗腺口を除去するために用いられる汗腺口除去プログラムであって、
前記指紋濃淡画像中のある注目画素を含む一定領域内の画素群に対して、前記注目画素を中心とする放射状の各方向について、濃度変化に基づき隆線画素の有無を検出する隆線画素検出手段、
及び、この隆線画素検出手段による検出の結果、前記隆線画素が有ればそれを周辺画素とし、前記隆線画素が無ければその方向を隆線溝からなるオープン方向とし、このオープン方向の総数に基づき前記注目画素が前記汗腺口であるか否かを判定する汗腺口判定手段、
としてコンピュータを機能させるための汗腺口除去プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指紋照合技術において指紋画像から汗腺口を除去する汗腺口除去装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、指紋照合では、指紋隆線の端点や分岐点（これらを合わせて「指紋の特徴点」と呼ぶ。）による特徴点照合が用いられる。この場合、画像品質が悪く、かつ、汗腺口が顕著な指紋画像のとき、汗腺口の影響を受けて特徴点の抽出性能が劣化し、その結果照合精度も劣化するという問題があった。
【０００３】
この問題を解決するため、特徴点抽出処理の途中で得られる二値画像を用いて汗腺口を検出することにより、汗腺口の影響を防ぐ技術がある。二値画像とは、通常、隆線部を１（黒を意味する）、隆線溝や紙地を０（白を意味する）の二つの値で表現した画像である。また、この二値画像を更に細線化した芯線データを用いる技術もある。しかしながら、これらの従来技術では、二値化画像が誤っている場合、例えば低品質の濃淡画像の場合、二値画像が隆線部を正しく表現できないので、汗腺口除去処理の精度が低かった。
【０００４】
一方、二値画像ではなく濃淡画像を用いて汗腺口を検出することにより、汗腺口の影響を防ぐ技術がある。例えば、特許文献１では、濃淡画像から等高線を抽出し、等高線のループの中で条件に合致するものを汗腺口とみなして、濃淡画像を補正することにより、汗腺口を除去する技術が開示されている。また、特許文献２では、濃淡画像に対して隆線方向に沿って、縦長の短冊形のフィルタで平滑化処理することにより、連続汗腺口を除去する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２０５０３５号公報
【特許文献２】特開２００１−１４４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、濃淡画像からループ状の等高線を抽出する際に、低品質の濃淡画像の場合、汗腺口であってもループ状の等高線にならないことがあるので、汗腺口除去の精度に限界があった。例えば、図１６［１］に示す汗腺口では、右斜め上の四角で囲んだ画素の濃度値が低いので、同程度の濃度値を持つループ状の等高線を抽出することが困難であった。また、標準的な５００ｄｐｉ程度に粗くディジタル化された濃淡画像では、汗腺口が滑らかな円の形状にならないので、ループ状の等高線を決定することが困難であった。
【０００７】
更に、特許文献２の技術では、隆線方向に沿って平滑化処理する際に、図１６［２］に示すような低品質の濃淡画像の場合、細い隆線溝を連続した汗腺口として誤認識してしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、低品質の濃淡画像でも安定して汗腺口を除去できる、汗腺口除去装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る汗腺口除去装置は、指紋濃淡画像から特徴点を抽出する際に、指紋濃淡画像から汗腺口を除去するものであり、隆線画素検出手段及び汗腺口判定手段を備えている。隆線画素検出手段は、指紋濃淡画像中のある注目画素を含む一定領域内の画素群に対して、注目画素を中心とする放射状の各方向について、濃度変化に基づき隆線画素の有無を検出する。汗腺口判定手段は、隆線画素検出手段による検出の結果、隆線画素が有ればそれを周辺画素とし、隆線画素が無ければその方向を隆線溝からなるオープン方向とし、このオープン方向の総数に基づき注目画素が汗腺口であるか否かを判定する。
【００１０】
汗腺口は、通常、濃度値が大きい隆線画素に囲まれているので、画像品質が高ければ大きい濃度値に囲まれた小さい濃度値の画素を探せば抽出できる。しかし、画像品質が低い場合、隆線画素の一部の濃度値が小さくなるため、汗腺口が大きい濃度値の画素群に完全には囲まれなくなる。このとき、本発明では、放射状の濃度変化を検査することにより、より広い範囲での画素濃度を検査できるので、画像品質が低い場合でも正確に汗腺口を抽出できる。
【００１１】
また、隆線画素検出手段は、一定以上の濃度値となる画素を隆線画素として検出してもよく、又は、前記方向に沿って濃度値が一旦大きくなって再び小さくなる濃度値ピークを呈する濃度変化となるとき、濃度値ピークとなる画素も隆線画素として検出してもよい。
【００１２】
汗腺口判定手段は、オープン方向の総数が零又は一定以下であれば、注目画素が汗腺口であると判定してもよい。
【００１３】
本発明に係る汗腺口除去装置は、汗腺口除去手段を更に備えてもよい。この汗腺口除去手段は、汗腺口判定手段で注目画素が汗腺口であると判定された場合に、周辺画素の内側の画素を汗腺口画素とし、この汗腺口画素の濃度を周辺画素の濃度に近い濃度に置き換える。このとき、汗腺口除去手段は、汗腺口画素の濃度を、注目画素との距離が近いほど加重した周辺画素の濃度の平均値に置き換えてもよい。また、汗腺口除去手段は、汗腺口画素の濃度を置き換えた後、隆線画素とみなせる領域が一定幅以上であれば、置き換えた濃度を元に戻してもよい。
【００１４】
本発明に係る汗腺口除去装置は、隆線方向を検出する隆線方向検出手段を更に備えてもよい。このとき、汗腺口判定手段は、隆線方向検出手段で検出された隆線方向とオープン方向とのなす鋭角が一定以上であれば、注目画素が汗腺口であると判定する。
【００１５】
本発明に係る汗腺口除去方法は、本発明に係る汗腺口除去装置の各手段をステップに置き換えた構成である。本発明に係る汗腺口除去プログラムは、本発明に係る汗腺口除去装置の各手段をコンピュータに機能させるためのものである。本発明に係る汗腺口除去方法及び汗腺口除去プログラムも、請求項２乃至請求項８記載の各構成要素を付加してもよい。
【００１６】
換言すると、本発明は、指紋画像の特徴抽出機能において、隆線上に点在する汗腺口を高性能に抽出除去する手段を備えたことを特徴とし、特徴点抽出精度を向上できる構成を提供するものである。例えば７２方向のマスクパターンを用いて注目画素から放射状に濃度変化を検査し、予め定められた条件に合致した画素があったとき、その画素を外周画素として決定する。そして、外周画素を決定できない場合、その方向をオープン方向とし、オープン方向の有無によって汗腺口を抽出する。また、オープン方向と隆線方向との内角（鋭角）を検査し、内角が予め決められた閾値より大きい場合は、オープン方向があっても汗腺口として抽出する。
【００１７】
本発明の特徴は、次のように表現することもできる。
【００１８】
（１）．指紋画像から特徴点を抽出する構成の中の汗腺口除去処理において、中心画素から放射状の濃度変化により隆線画素にぶつかるか否かを検査し、隆線画素にぶつかればそれを周辺画素とし、ぶつからなければその方向をオープン方向とし、一周分のオープン方向の有無で汗腺口か否かを判定し、汗腺口と判定された場合には、周辺画素の内側の画素を汗腺口画素と決定し、汗腺口画素の濃度値を周辺画素濃度の加重平均で置き換えることにより汗腺口を除去する汗腺口検出除去手段を有している点。
【００１９】
（２）．（１）において、濃度変化検出として、中心画素から外側にある画素を検査し、一旦濃度値が大きくなった後に小さくなる濃度値ピークを検出する手段を備え、このピークを検出したときは、その画素を隆線画素として決定する点。
【００２０】
（３）．（１）において、放射状に隆線画素にぶつかるか否かを検査した結果、隆線画素にぶつからない方向に対してはオープン方向として登録し、オープン方向が隆線方向と平行でない場合は汗腺口と判断する点。
【００２１】
（４）．（１）において、汗腺口除去手段は、注目画素と各近傍隆線画素との距離の逆数を加重とした近傍隆線画素濃度値の加重平均を算出し、その加重平均値を注目汗腺口の濃度値とすることにより、濃度が滑らかに変化する自然な汗腺口除去画像を作る点。
【００２２】
（５）．（１）において、汗腺口除去手段は、汗腺口除去後の画像を検査し、隆線画素とみなせる領域が一定幅以上になれば汗腺口除去処理を破棄し画像を元に戻す点。
【発明の効果】
【００２３】
第１の効果は、画像品質が低い濃淡指紋画像に対しても、放射状の濃度変化を検査するという簡便な方法で正確に汗腺口を抽出できることである。
【００２４】
第２の効果は、標準的に採用されている５００ｄｐｉ程度の解像度でスキャンされた指紋画像でも、その解像度に適した放射状のマスクを採用することにより、正確に汗腺口を抽出できることである。
【００２５】
第３の効果は、濃淡画像から直接汗腺口を抽出し除去するので、二値化処理や芯線化処理の精度に依存しないことである。従来技術で多く採用されている二値画像や芯線データを用いている方法は、二値化処理や芯線化処理の精度に依存するので、二値画像や芯線データの抽出精度が低いと、汗腺口除去精度も低かった。
【００２６】
第４の効果は、放射状検査でオープン方向が検出されても、そのオープン方向と隆線方向との内角がある程度大きいときは汗腺口と見なすことにより、汗腺口の壁の一部が欠けた低品質指紋画像でも、汗腺口を除去できることである。
【００２７】
第５の効果は、汗腺口除去処理として、注目画素と各近傍隆線画素との距離の逆数を加重とした近傍隆線画素濃度値の加重平均を算出し、その加重平均値を注目汗腺口の濃度値とすることで、濃度が滑らかに変化する自然な汗腺口除去画像を作れることである。
【００２８】
第６の効果は、汗腺口除去後の画像を検査し、隆線画素とみなせる領域が一定幅以上になれば汗腺口除去処理を破棄し画像を元に戻すことにより、不適切な汗腺口除去処理を抑制できることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は本発明に係る汗腺口除去装置の第一実施形態を示し、図１［１］はブロック図、図１［２］はフローチャートである。図２は、図１の汗腺口除去装置が用いられる指紋特徴点抽出装置を示すブロック図である。図３は、指紋画像の一例を示す図である。以下、これらの図面を中心に説明する。
【００３０】
図２に示すように、指紋特徴点抽出装置１０は、指紋センサやスキャナで読み取られた指紋画像をディジタル化して入力する指紋画像入力手段１１と、指紋画像入力手段１１で入力された指紋画像を一時記憶する指紋画像記憶手段１２と、指紋画像記憶手段１２に記憶されている指紋画像から汗腺口を抽出し除去する汗腺口除去装置１５と、汗腺口除去装置１５によって汗腺口が除去され指紋画像記憶手段１２に記憶されている指紋画像から特徴点を抽出する特徴点抽出手段１３と、特徴点抽出手段１３で抽出された特徴点データを出力する特徴点出力手段１４とを備えている。
【００３１】
指紋画像入力手段１１は、指紋センサやスキャナで読み取られた指紋画像を、ディジタル化して指紋画像記憶手段１２に一時記憶させる。図３は、５００ｄｐｉの解像度でディジタル化された押捺指紋の画像例であり、汗腺口が顕著な例である。これは、米国National Institute of Standards and Technologyで標準化されたANSI/NIST-CSL-1-1993
Data Format for the Interchange of Fingerprint, Facial & SMT Informationに従ってディジタル化したものである。本実施形態では、このようにディジタル化された指紋画像を例として説明する。この標準では、濃度値表現は、輝度が大きい（明るい）ほど数値が大きくなる輝度基準で定義されている。しかし、本実施形態では、濃度値表現に関しては、濃度が大きい（暗い）ほど数値が大きくなる濃度基準で説明する。したがって、濃度が濃い隆線部は２５５の最大値に近く、濃度が薄い紙地や隆線溝は０に近い濃度値になる。
【００３２】
特徴点抽出手段１３は、濃淡画像データから端点や分岐点という指紋の特徴点を抽出する。この特徴点抽出処理は、例えば特公昭６０−１２６７４号「パターン特徴抽出装置」（浅井紘）や、その米国特許USP4,310,827 Device for extracting a density as one of pattern
features for each feature point of a streaked pattern （Asai）に記載されているような既知の技術を使って実現できる。
【００３３】
特徴点出力手段１４は、特徴点抽出手段１３で抽出された特徴点データを、後続の処理手段に対して出力する。後続の処理では、通常、入力画像がファイル側（登録目的）の場合にはデータベースに登録され、入力画像がサーチ側（照会目的）の場合は特徴点照合に利用される。
【００３４】
図１［１］に示すように、本実施形態の汗腺口除去装置１５は、隆線濃度閾値算出手段１６、汗腺口抽出手段１７、汗腺口選別手段１８及び汗腺口除去手段１９を備え、指紋画像記憶手段１２に記憶されている指紋画像から汗腺口を抽出し除去する。なお、特許請求の範囲における「隆線画素検出手段」及び「汗腺口判定手段」が汗腺口抽出手段１７に相当し、同じく「汗腺口除去手段」が汗腺口除去手段１９に相当する。また、汗腺口除去装置１５の各手段は、プログラムによってコンピュータ上に実現されている。
【００３５】
隆線濃度閾値算出手段１６は、注目画素近傍の指紋画像濃度に基づき隆線として見なせる濃度値の閾値を、小領域単位ごとに計算する。汗腺口抽出手段１７は、予め定められた放射状マスクを用いて注目画素を中心とする近傍画素群の濃度を放射状に比較評価し、各々の方向に対して隆線と見なせる画素にぶつかるか否かを判定し、隆線画素にぶつからない方向をオープン方向として記録するとともに、隆線画素と見なせる画素群の内側を汗腺口画素群として抽出する。汗腺口選別手段１８は、汗腺口抽出手段１７で抽出された汗腺口を検査し、オープン方向の存否や、その条件に従って適切な汗腺口のみを選別する。汗腺口除去手段１９は、汗腺口選別手段１８で選別された汗腺口画素群に対してその穴埋め処理を実施し、その結果が指紋隆線として適切な場合はその結果を採用し、不適切な場合はその結果を破棄する。
【００３６】
汗腺口除去装置１５の動作の概要は図１［２］に示すとおりである。まず、ステップＳ１において、隆線濃度の想定閾値を算出する。この算出は、隆線濃度閾値算出手段１６で実施される。指紋濃淡画像を二値化する閾値算出の方式は多く提案されているが、ここでは簡単に計算できる一例を次に示す。
【００３７】
注目画素を中心として半径１０画素以内の画素の濃度分布を調べる。この１０画素という半径の長さは、検査範囲の中に指紋隆線と隆線溝とが必ず含まれるように、平均隆線幅と同程度の距離として定めたものである。指紋が押捺されている領域において、指紋隆線部が占める面積は、指紋隆線が薄い場合と濃い場合とで異なるが、概ね２０％から８０％の間になることが経験的に分かっている。
【００３８】
そこで、半径１６画素の領域でヒストグラムを算出し、白濃度から２０％のヒストグラム累積値を取る濃度をＴｈＷ、黒濃度から２０％のヒストグラム累積値を取る濃度をＴｈＢとするとき、二つの閾値ＴｈＨ，ＴｈＬを以下のように定める。
【００３９】
ＴｈＨ＝（ＴｈＷ＋ＴｈＢ）／２
ＴｈＬ＝（ＴｈＷ×９＋ＴｈＷ×１）／１０
【００４０】
この二つの閾値ＴｈＨ，ＴｈＬの意味を説明する。閾値ＴｈＨは、それよりも大きな濃度値を持つ画素は隆線画素である、と判断できるような閾値である。本実施形態では、ＴｈＷとＴｈＢとの中間値として、ＴｈＨを設定している。また、閾値ＴｈＬは、それよりも小さな濃度値を持つ画素は隆線画素ではない、と判断できるような閾値である。本実施形態では、ＴｈＷとＴｈＢとの中間値よりもＴｈＷに近い値として、ＴｈＬを設定している。また、濃度がＴｈＬより大きくＴｈＨより小さい画素は、隆線画素の可能性があると判断し、よりきめ細かな汗腺口検査の対象とする。
【００４１】
この計算は簡単なものの、全画素に対して計算すると計算量が増える。そこで、例えば４×４画素や８×８画素の小領域単位に１つの代表画素を定め、その隆線濃度閾値を小領域内全部の画素に適用すれば、大幅に計算量が削減できて実際的である。
【００４２】
このように計算された隆線濃度閾値を、画素座標から検索できるテーブルとして記録し、後続処理に出力する。
【００４３】
続いて、ステップＳ２において、放射状マスクを用いて汗腺口を抽出する。この抽出は、図１［１］に示す汗腺口抽出手段１７で実施される。この汗腺口抽出は、予め定められた放射状マスクを用いて汗腺口画素群を抽出する処理であり、本発明の中核をなす処理であるので図４のフローチャートを用いて詳述する。
【００４４】
まず、汗腺口について簡単に説明する。汗腺口は、指紋隆線上に点在する陥没している穴であり、実物は円に近い形状である。しかし、標準的に採用されている５００ｄｐｉ解像度のスキャン画像では、その形状は円形にならないことが多い。図５に示すサンプル画像に出現している典型的な汗腺口７０１の形状も円形ではない。また、実物の指紋では、汗腺口の周囲は隆線に囲まれるが、５００ｄｐｉ解像度のスキャン画像では、図５に示す汗腺口７０２の例でわかるように、汗腺口を囲む周囲画素群の一部が隆線溝と同程度の薄い濃度にディジタル化されることにより、外周が欠けているようにも見えることもある。
【００４５】
図４のフローチャートによると、汗腺口抽出処理では、まずステップＳ３０１において、指紋画像と隆線濃度閾値テーブルとを取り込み、注目画素の初期値を設定する。続いて、ステップＳ３０２では、全画素に対する処理が終了しているか否かを判定し、終了時に次のステップに進む。
【００４６】
ステップＳ３０３では、放射状マスクの初期値を設定する。例えば、放射状マスクとして、図６（ａ）に示すような注目画素を中心とした７×７画素のマスクを用いる。このマスクの構成画素４９個には、図示するような識別符号（ＩＤ）を付けている。注目画素をＸ０とし、Ｘ０の直ぐ外側の画素群は、Ｘ０の右隣をＸ１とし、反時計回りにＸ２からＸ８とする。また、二つ外側の画素群は、Ｘ１の右隣をＸ９とし、反時計回りにＸ１０からＸ２４とする。同様に、三つ外側の画素群は、Ｘ９の右隣をＸ２５とし、反時計回りにＸ２６からＸ４８とする。
【００４７】
５００ｄｐｉスキャン画像における標準的な汗腺口サイズは、５×５画素の矩形以内で表現できることが多い。そのため、その汗腺口サイズに対して外周となる隆線画素を決定するために、上下左右に１画素分の枠をつけたマスクサイズ７×７を決定した。より大きな汗腺口に対処するためにマスクサイズを拡大（例えば９×９マスク）することも考えられるが、その分、計算量は増加する。
【００４８】
続いて、放射状の方向を決定する。Ｘ９からＸ４８までの２４個の画素群に対して、中心Ｘ０から引いた放射状直線の方向をｄ０からｄ２３とする。図６（ｂ）では、中心画素Ｘ０の一つ外側の画素群はｏ１、二つ外側の画素群をｏ２、三つ外側の画素群をｏ３と表記する。ただし、ｏはｏｕｔの略である。
【００４９】
この２４個の方向に対して、それぞれの放射状直線が通過する画素を、三段階の外枠それぞれから一つ定義する。この結果を図６（ｂ）に示す。例えば、ｄ０はＸ０から始まってＸ１，Ｘ９，Ｘ２５を通過する方向、ｄ１はＸ０から始まってＸ１，Ｘ１０，Ｘ２６を通過する方向、・・・と定義する。これらの２４方向に対して、隆線と見なせる隆線画素にぶつかるか否かを判定する。この汗腺口が隆線画素にぶつかる場合、その隆線画素を外周画素と呼ぶ。
【００５０】
ところが、図７に示すようにＸ０，Ｘ２，Ｘ１０，Ｘ２５と繋がるケースは、２４方向には定義されていないので、外周画素にぶつかっているか否かを判定できない。そこで、もっと木目細かい方向を検査するため、図８（ａ），（ｂ）に示すように７２方向を定義する。７２方向では、Ｘ０，Ｘ２，Ｘ１０，Ｘ２５と繋がる方向がｄ５で定義されている。この定義によれば計算量が増えるものの汗腺口判定精度が向上するので、本実施形態では７２方向を用いることにする。
【００５１】
続いて、ステップＳ３０３ではその初期値としてｄ０を設定する。ステップＳ３０４では、全方向に対して処理が終了しているか否かを判定し、終了時にステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０５では、汗腺口条件に合致しているか否かを検査する。この検査は、中心画素Ｘ０と、注目の方向毎に定義されている三つ外側画素との濃度の関係が、図９に示す条件式に合致していれば、その右側（Edge ID）に示す外周画素にぶつかっていると見なす。
【００５２】
例えば、図９の最初の条件ｃｄ１によると、一つ外側の画素ｏ１の濃度ｇ（ｏ１）が、中心画素濃度ｇ（Ｘ０）よりも大きく、かつ、二つ外側の画素ｏ２の濃度ｇ（ｏ２）よりも等しいか大きく、かつ、三つ外側の画素ｏ３の濃度ｇ（ｏ３）よりも等しいか大きく、かつ、隆線濃度閾値ＴｈＨよりも大きいときは、画素ｏ１を汗腺口が隆線にぶつかる最初の画素と決定する。なお、汗腺口を取り囲む隆線側の画素群を外周画素と呼ぶので、画素ｏ１は当該方向における外周画素となる。
【００５３】
図９の四番目の条件ｃｄ４によると、一つ外側の画素ｏ１の濃度ｇ（ｏ１）が、中心画素濃度ｇ（Ｘ０）よりも大きく、かつ、二つ外側の画素ｏ２の濃度ｇ（ｏ２）よりも等しいか大きく、かつ、三つ外側の画素ｏ３の濃度ｇ（ｏ３）よりも大きく、かつ、隆線濃度閾値ＴｈＬよりも大きいときは、画素ｏ１を外周画素と決定する。この条件は、注目画素から外側に向かって濃度値が一旦大きくなって低下しているというピークを持った場合である。このとき、ピーク画素ｏ１の濃度が低くても外周画素である可能性は大きいと判断できるので、隆線濃度閾値の条件を緩めて判定する。例えば、図１０（ａ）に示すような７×７画素範囲の濃度値を持つ例では、方向ｄ１９（Ｘ０，Ｘ３，Ｘ１３，Ｘ３２）の濃度変化を検査すると、Ｘ１３でピークを持つのでＸ１３も外周画素と判定される。
【００５４】
ステップＳ３０６では、ステップＳ３０５の検査結果において図９の条件のどれかに合致すればステップＳ３０７に進み、どの条件にも合致しなければステップＳ３０８に進む。ステップＳ３０７では、外周画素が決定できるので、その画素の識別符号（ＩＤ）を汗腺口外周画素群テーブルに登録する。図１０（ｂ）は、そのような外周画素群を７×７マスクで表示したものである。
【００５５】
ステップＳ３０８では、現在処理中の方向は外周画素にぶつからずに三画素外側に到達したことになる。したがって、この方向に対する検査結果よって、注目画素が汗腺口である確率は小さいと判断できる。もし、この方向に対応する画素群の濃度値が低い場合は、注目画素とこの方向の画素群とは隆線溝であると判断できる。このような方向をオープン方向と定義する。この場合、当該方向をオープン方向テーブルに登録するが、このとき、注目画素座標も登録する。これは、当該オープン方向が、注目画素（汗腺口中心画素候補）に対応付けされていることを意味する。
【００５６】
ステップＳ３０９では、全方向に対する放射状検査が終了しており、この時点のオープン方向テーブルを取り込み、オープン方向の有無とその数を検査する。本実施形態におけるオープン方向検査では、原則としてオープン方向が存在しない場合に、オープン方向無しと判定する。ただし、７２方向での検査では、真の汗腺口であってもオープン方向が出現する場合もあるので、オープン方向が例えば二個以下の場合は便宜的にオープン方向無しと判定しても良い。ステップＳ３１０では、オープン方向検査結果においてオープン方向有りと判定されるときはステップＳ３１２に進み、オープン方向無しと判定されるときはステップＳ３１１に進む。
【００５７】
ステップＳ３１１では、以下の手順で汗腺口画素を決定する。まず、ステップＳ３０７で登録された汗腺口外周画素群を、図１０（ｂ）に示すような７×７マスク上に表現する。これは、図１０（ａ）の画素濃度値を持つ画像を例にとって説明している。この例における、隆線濃度閾値ＴｈＨ，ＴｈＬはそれぞれ９２，４８である。ステップＳ３０７で登録された汗腺口外周画素群は、図１０（ｂ）でＥのマークが付けられた画素群である。
【００５８】
続いて、各放射状方向に対して定義された汗腺口外周画素より外側の画素は、便宜的に全て外周画素とする。また、オープン方向に対しては、最も外側の画素を便宜的に汗腺口外周画素として登録する。この結果、汗腺口外周画素は、図１０（ｃ）でＥのマークが付けられた画素群となる。
【００５９】
続いて、汗腺口画素群を決定する。汗腺口画素群は、汗腺口外周画素群の内側に存在する画素群として容易に決定できる。この結果、汗腺口画素群は、図１０（ｄ）でＰのマークが付けられた画素群となる。続いて、このように定義された汗腺口画素群を汗腺口テーブルに登録する。この汗腺口テーブルには、注目画素を汗腺口中心画素として登録し、その中心画素から放射状検査で判明した他の汗腺口画素群を、汗腺口中心画素と対応付けて登録する。
【００６０】
続いて、最終的な汗腺口外周画素群を定義する。前述のように決定された汗腺口画素群に対して四近傍連結で接触している外周画素群を、最終的な汗腺口周画素群として定義する。四近傍連結とは、ある黒画素に対してその画素の上下左右に隣接する４つの近傍画素のいずれかに黒画素があることにより、連結可能な状態を指す。この結果、最終的な汗腺口外周画素群は、図１０（ｄ）でＥのマークが付けられた画素群となる。続いて、このようにして決定された汗腺口外周画素群を汗腺口テーブルに登録する。汗腺口テーブルには、汗腺口中心画素が既に登録されているが、この汗腺口中心画素と対応付けて汗腺口外周画素群を登録する。
【００６１】
次に、ステップＳ３１２では、現在の注目画素の処理が終了したので、次の画素を設定してステップＳ３０２に戻る。次の画素は、例えば現在の注目画素の隣の画素である。なお、一つの注目画素を中心として抽出した汗腺口画素群と、その注目画素近傍の画素を中心とした汗腺口画素群とは、一致することがある。本実施形態では、処理を単純化するために、個々の画素に対して汗腺口画素群を決定し、近傍画素に対応する汗腺口画素群との統合はしないものとして説明する。
【００６２】
次に、図１［２］のステップＳ３に示すように、ステップＳ２で抽出された汗腺口画素群を検査し、汗腺口と判断できるもののみを選別する。この処理は、図１［１］の汗腺口選別手段１８において実施される。汗腺口選別手段１８は、汗腺口抽出手段１７で抽出された汗腺口テーブルやオープン方向テーブルを取り込み、予め定められたルールに基づいて汗腺口を選別する。本実施形態では、原則としてオープン方向が一つでもあれば汗腺口として適切ではないと判断して、該当する汗腺口画素群を削除する。ただし、７２方向での検査では、真の汗腺口であってもオープン方向が出現する場合もあるので、オープン方向が例えば二個以下の場合は便宜的にオープン方向無しと判定しても良い。この判定は、ステップＳ２における判定と同一ならば、ステップＳ３の処理は実施しなくても良い。
【００６３】
次に、図１［２］のステップＳ４に示すように、ステップＳ３で選別された汗腺口画素群を用いて汗腺口除去を試み、その結果が指紋隆線として適切であれば採用する。この処理は、図１［１］の汗腺口除去手段１９において実施される。汗腺口除去手段１９は、指紋濃淡画像と汗腺口選別手段１８で選別された汗腺口テーブルとを取り込み、汗腺口画素群の濃度値を変更することにより汗腺口を除去する。図１１のフローチャートを用いて、本実施形態で採用した汗腺口除去処理を説明する。
【００６４】
図１１のフローチャートによると、まずステップＳ５０１において、指紋画像とステップＳ３で出力された汗腺口テーブルとを取り込み、汗腺口テーブル上における最初の汗腺口中心画素を初期値として設定し、これを注目汗腺口中心画素とする。ステップＳ５０２では、汗腺口テーブル上の全ての汗腺口中心画素に対する処理が終了しているか否かを判定し、終了時には次のステップに進む。
【００６５】
通常、注目汗腺口中心画素に対して複数個の汗腺口画素群が存在する。ステップＳ５０３では、その汗腺口画素群に対して最初に処理をする画素を設定し、これを注目画素Ｂとする。ステップＳ５０４では、汗腺口画素群の中の全画素に対する処理が終了しているか否かを判定し、終了していなければステップＳ５０５へ進み、終了時にはステップＳ５０６に進む。
【００６６】
ステップＳ５０５では、注目画素Ｂの近傍にある汗腺口外周画素群の濃度値を用いて、加重平均を算出する。ここでは、加重として距離の逆数を採用する。この結果、距離が近い程、加重が大きくなるので、加重平均値への影響が大きくなる。近傍にある汗腺口外周画素群としては、全画素を採用しても良いが、本実施形態では、計算量削減のため、注目画素Ｂから上下左右にトレースし、それぞれの方向で最初にぶつかる外周画素のみを用いた。この加重平均値が、注目画素Ｂの濃度値より大きいとき、注目画素Ｂの濃度値を加重平均値で置き換える。
【００６７】
例えば、図１０（ａ）のＸ１画素は元の濃度値が６２である。Ｘ１の外周画素Ｘ１７，Ｘ２２，Ｘ２５，Ｘ３０の四つの濃度値１３２，１４５，１５４，１１９の加重平均を算出した結果が１４１となり、この値は元の濃度値よりも大きいので置き換える。このときの加重平均は、（1/3×132＋1/2×145＋1/2×154＋1/3×119）／（1/3＋1/2＋1/2＋1/3）≒141で与えられる。このように処理した結果、図１０（ａ）の濃度値は図１０（ｅ）のように置き換えられ、汗腺口が除去される。
【００６８】
続いて、汗腺口除去の結果が、指紋隆線として適切か否かを簡単に検査する。この検査は、汗腺口除去後の画像に対する隆線幅が平均の隆線幅より著しく大きい場合に、不適切と判断するものである。本実施形態では、隆線方向を抽出していないので、隆線幅として隆線と見なせる画素群の直径を用いて判断する。その詳細手順を図１１のフローチャートを用いて説明する。
【００６９】
ステップＳ５０６では、汗腺口除去後の画像を取り込み、汗腺口画素群に対して最初に処理をする画素を設定し、これを注目画素Ｂとする。ステップＳ５０７では、汗腺口中心画素に対応した汗腺口画素群の全ての画素に対する処理が終了しているか否かを判定し、終了していなければステップＳ５０８へ進む。終了していれば、汗腺口除去処理が適切と判断できるので、汗腺口除去処理を破棄せずにステップＳ５１２に進む。
【００７０】
ステップＳ５０８では、注目画素Ｂの近傍七画素以内の画素群に、隆線溝と見なせる画素があるか否かを判定する。このとき、濃度値がＴｈＬよりも小さいときに隆線溝と判定する。ここで７画素の長さは平均隆線長１０画素の７割として設定したものであり、通常の指紋隆線部ならばこの範囲（プラスマイナス１５画素）に隆線溝があるものと想定される。
【００７１】
ステップＳ５０９では、隆線溝と判定できる画素がある場合はステップＳ５１０へ進み、隆線溝と判定できる画素がない場合はステップＳ５１１へ進む。ステップＳ５１０では、汗腺口除去処理が適切であるので、汗腺口画素群の中から次の画素を取り出し、注目画素ＢとしてステップＳ５０７へ戻る。ステップＳ５１１では、汗腺口除去処理が不適切であるので、注目汗腺口中心画素に対応する汗腺口画素群の汗腺口除去処理を破棄し、元画像の濃度値に戻す。この結果、汗腺口が除去された濃淡画像が出力されることになる。以上で第一実施形態の詳細説明を終わる。
【００７２】
図１２は本発明に係る汗腺口除去装置の第二実施形態を示し、図１２［１］はブロック図、図１２［２］はフローチャートである。以下、これらの図面を中心に説明する。ただし、第一実施形態と同じ箇所については説明を省略する。
【００７３】
本実施形態の汗腺口除去装置２５は、隆線濃度閾値算出手段１６、汗腺口抽出手段１７、汗腺口選別手段１８及び汗腺口除去手段１９に、更に隆線方向抽出手段２０を備え、指紋画像記憶手段１２に記憶されている指紋画像から汗腺口を抽出し除去する際に、隆線方向を用いて汗腺口抽出精度をより向上させるものである。なお、特許請求の範囲における「隆線方向検出手段」が隆線方向抽出手段２０に相当し、同じく「汗腺口判定手段」の機能の一部が汗腺口選別手段１８に相当する。また、汗腺口除去装置２５の各手段は、プログラムによってコンピュータ上に実現されている。
【００７４】
隆線方向抽出手段２０は、注目画素近傍の指紋画像濃度変化に基づき隆線の方向を、小領域単位ごとに抽出する。本実施形態の汗腺口選別手段１８は、汗腺口抽出手段１７で抽出されたオープン方向情報と隆線方向抽出手段２０で抽出された隆線方向情報とを比較して、予め定められた条件に合致するもののみを選別する。つまり、本実施形態は、隆線方向を抽出し、その情報に基づいて汗腺口の選別をする点で、第一実施形態と異なる。
【００７５】
まず、ステップＳ２１において、隆線濃度の想定閾値を算出する。この算出は、隆線濃度閾値算出手段１６で実施されるが、その方法は第一実施形態と同じである。
【００７６】
続いて、ステップＳ２２において、隆線方向を抽出する。この抽出は、隆線方向抽出手段２０で実施される。指紋の隆線方向は、例えば、特公昭５９−２７９４５号公報に示される従来技術で自動抽出される。すなわち、縞模様画像のある画素における縞の方向は、縞と同一方向において濃淡の変動が小さく、縞と直交する方向において変動が大きいことを利用して、予め定められた複数の量子化方向に対して濃淡の変動量の極値を求め、この極値から縞の方向を決定する。
【００７７】
図３の指紋画像に対して、特公昭５９−２７９４５号公報に開示されている方法で方向抽出した結果を図１３に示す。図１３では、８画素平方の小領域に対して、図１４に示すような１６種類の方向で隆線方向を表示している。
【００７８】
続いて、ステップＳ２３において、放射状マスクを用いて汗腺口候補を抽出する。この抽出は、汗腺口抽出手段１７で実施されるが、この処理は第一実施形態と基本的に同じである。第一実施形態と異なるところは、図４のステップＳ３０９におけるオープン方向の判定である。本実施形態では、隆線方向とオープン方向との内角差を検査して汗腺口を判断するので、ある程度オープン方向があっても便宜的にオープン方向無しと判定する。例えば、２４方向の放射状検査ではオープン方向が２個以下の場合、７２方向の放射状検査ではオープン方向が６個以下の場合に、それぞれ便宜的にオープン方向無しと判定する。
【００７９】
続いて、ステップＳ２４において、ステップＳ２３で抽出された汗腺口画素群を検査し、汗腺口と判断できるもののみを選別する。この処理は、汗腺口選別手段１８において実施される。汗腺口選別手段１８は、汗腺口抽出手段１７で抽出された汗腺口テーブルやオープン方向テーブルを取り込むだけでなく、隆線方向抽出手段２０で抽出された隆線方向を取り込み、予め定められたルールに基づいて汗腺口を選別する。
【００８０】
２４方向の放射状検査では、オープン方向が例えば２個よりも多い場合は汗腺口として不適切と判断される。また、オープン方向が２個以下でも、その中の１つの方向と隆線方向とがほぼ平行と判断されるときは、汗腺口として不適切と判断する。このとき、本実施形態では、オープン方向と隆線方向との内角を算出し、その内角が４５度以上未満のときはほぼ平行と判断している。
【００８１】
また、７２方向の放射状検査では、オープン方向が例えば６個よりも多い場合は汗腺口として不適切と判断される。また、オープン方向が６個以下でも、その中の１つの方向と隆線方向とがほぼ平行と判断されるときは、汗腺口として不適切と判断する。汗腺口として不適切と判断された場合には、汗腺口テーブルから汗腺口画素群と汗腺口外周画素群を削除する。
【００８２】
例えば、図１６［１］の汗腺口例について説明すると、この汗腺口付近の７×７マスクの濃度値は図１５（ａ）に示される。この画素群を放射状検査すると、オープン方向として、ｄ９，ｄ１３，ｄ１６，ｄ１８，ｄ５６の五つが抽出される。この付近の隆線方向はｄ３３であるので、全てのオープン方向との内角は４５度以上である。したがって、この例では汗腺口として適切と判断される。
【００８３】
続いて、ステップＳ２５において、ステップＳ２４で選別された汗腺口画素群を用いて汗腺口除去を試み、その結果が指紋隆線として適切ならば採用する。この処理は、汗腺口除去手段１９において実施され、第一実施形態と基本的に同じである。異なる点は、隆線幅の検査において、本実施形態では隆線方向がわかっているので、全方向に検査しなくても隆線方向と直交する方向に対してのみ隆線幅の検査をすれば済むことである。
【００８４】
本実施形態を用いて図１６［１］の汗腺口例を処理した結果を、図１５（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示す。
【００８５】
本発明は、言うまでもなく、上記第一及び第二実施形態に限定されるものではない。標準的に採用されている５００ｄｐｉの指紋画像を前提に、放射状の汗腺口抽出マスク例や各種パラメータ例を用いて説明したが、５００ｄｐｉ以外の解像度でスキャンされた指紋画像でも、その解像度に適切なマスクやパラメータを用いることで対応できる。また、第二実施形態において、特徴抽出手段の構成の中に隆線方向抽出手段を設けてもよい。この場合は、汗腺口除去装置は、指紋濃淡画像とともに隆線方向を入力する。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の処理対象は、指紋画像に限定されない。例えば掌紋画像を始め、汗腺口と類似している形状を持つ隆線から構成された画像に対しても、本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明に係る汗腺口除去装置の第一実施形態を示し、図１［１］はブロック図、図１［２］はフローチャートである。
【図２】図１の汗腺口除去装置が用いられる指紋特徴点抽出装置を示すブロック図である。
【図３】汗腺口が顕著な指紋例（濃淡画像）を示す図である。
【図４】第一実施形態における、放射状マスクによる汗腺口候補の抽出処理を示すフローチャートである。
【図５】第一実施形態における汗腺口例を示す図である。
【図６】第一実施形態における放射状マスクパターン例（２４方向）を示す図であり、図６（ａ）は構成画素の識別符号を示し、図６（ｂ）は放射状方向の定義を示す。
【図７】第一実施形態における放射状マスクパターン例（７２方向）を示す図である。
【図８】第一実施形態における放射状マスクパターン例（７２方向）を示す図であり、図８（ａ）は構成画素の識別符号を示し、図８（ｂ）は放射状方向の定義を示す。
【図９】第一実施形態における汗腺口近傍濃度条件を示す図表である。
【図１０】第一実施形態における汗腺口例の濃度値及び処理結果を示す図であり、図１０（ａ）〜図１０（ｅ）の順に処理が進行する。
【図１１】第一実施形態における汗腺口除去及び妥当性検証を示すフローチャートである。
【図１２】本発明に係る汗腺口除去装置の第二実施形態を示し、図１２［１］はブロック図、図１２［２］はフローチャートである。
【図１３】第二実施形態における隆線方向例を示す図である。
【図１４】第二実施形態における隆線の方向パターンを示す図である。
【図１５】第二実施形態における汗腺口例の濃度値及び処理結果を示す図であり、図１５（ａ）〜図１５（ｅ）の順に処理が進行する。
【図１６】図１６［１］は汗腺口例のズームアップを示す図であり、図１６［２］は汗腺口と誤認しやすい隆線溝例を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１５，２５  汗腺口除去装置
１６  隆線濃度閾値算出手段
１７  汗腺口抽出手段
１８  汗腺口選別手段
１９  汗腺口除去手段
２０  隆線方向抽出手段
【図１】
2005346222.tif 000003
【図２】
2005346222.tif 000004
【図４】
2005346222.tif 000005
【図６】
2005346222.tif 000006
【図７】
2005346222.tif 000007
【図８】
2005346222.tif 000008
【図９】
2005346222.tif 000009
【図１０】
2005346222.tif 000010
【図１１】
2005346222.tif 000011
【図１２】
2005346222.tif 000012
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005346222.tif 000015
【図３】
2005346222.tif 000016
【図５】
2005346222.tif 000017
【図１６】
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