(57)【要約】  画像の分割方法に関する、画像の復元処理、画像の特徴抽出処理および画像間の照合処理のいずれかの処理結果の不安定性を除去して、画像照合の識別精度を高める。画像処理装置は、画像入力部、データ処理部、及び結果出力部を備える。データ処理部は、制御部、画像分割方法辞書、画像分割手段、画像処理手段及び画像統合手段を有する。画像分割手段は、画像分割方法辞書に予め設定された複数の画像分割方法に従って画像データを複数の領域に分割する。画像処理手段は、複数の画像分割方法に従って画像分割手段により分割された画像データに処理を施して、複数の画像復元データを生成する。画像統合手段は、複数の画像分割方法に従って画像分割手段の処理と画像処理手段の処理によって得られた複数の画像復元データを用いて、全体の統合画像データを生成する。
2007088926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像を分割領域毎に画像強調する画像強調手段と、
前記画像強調手段を複数の入力画像分割方法にしたがって前記入力画像に作用させる制御手段と、
前記複数の入力画像分割方法を利用して画像強調された入力画像を合成して統合画像を生成する画像統合手段と
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記画像強調手段は、前記入力画像の特徴を抽出するための前処理を施すことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記画像強調手段は、前記入力画像から雑音を除去することを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記画像統合手段は、前記複数の入力画像分割方法を利用して画像強調された入力画像の同じ位置にある画素の画素値の平均値を前記統合画像の同じ位置にある画素の画素値とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記複数の入力画像分割方法は、分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つが異なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
入力画像を複数の領域に分割し該領域毎に画像特徴を抽出する画像特徴抽出手段と、
前記画像特徴抽出手段を複数の入力画像分割方法にしたがって前記入力画像に作用させる制御手段と、
前記複数の入力画像分割方法を利用して抽出された複数の特徴データを出力する画像特徴出力手段と
を備えたことを特徴とする画像特徴抽出装置。
【請求項７】
前記複数の特徴データを用いて、全体の統合特徴データを生成する特徴統合手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の画像特徴抽出装置。
【請求項８】
前記特徴統合手段は、前記複数の特徴データの対応特徴量の平均値を前記統合特徴データの特徴量とすることを特徴とする請求項７記載の画像特徴抽出装置。
【請求項９】
前記複数の入力画像分割方法は、分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つが異なることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の画像特徴抽出装置。
【請求項１０】
入力画像を複数の領域に分割し該領域毎に画像特徴を抽出し認証用特徴データと照合して照合結果を生成する照合手段と、
前記照合手段を複数の入力画像分割方法にしたがって前記入力画像に作用させる制御手段と、
前記複数の入力画像分割方法を利用して照合された複数の照合結果から照合データを統合する照合統合手段と
を備えたことを特徴とする画像照合装置。
【請求項１１】
前記照合統合手段は、前記複数の照合データの共通対応特徴量を、統合された照合データの対応特徴量とすることを特徴とする請求項１０記載の画像照合装置。
【請求項１２】
前記複数の入力画像分割方法は、分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つが異なることを特徴とする請求項１０又は１１記載の画像照合装置。
【請求項１３】
画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて処理を施して、複数の処理された画像データを求めるステップと、
前記複数の処理された画像データを用いて統合画像データを生成するステップとを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１４】
前記複数の処理された画像データを求めるステップは、画像の分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つを変更して前記画像の分割方法を変えることを特徴とする請求項１３記載の画像処理方法。
【請求項１５】
画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて複数の特徴データを求めるステップと、
前記複数の特徴データを用いて統合特徴データを生成するステップとを有することを特徴とする画像特徴抽出方法。
【請求項１６】
前記複数の特徴データを求めるステップは、画像の分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つを変更して前記画像の分割方法を変えることを特徴とする請求項１５記載の画像特徴抽出方法。
【請求項１７】
画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて複数の特徴データを求めるステップと、
前記複数の特徴データと外部から入力された認証用特徴データとを照合し複数の照合データを求めるステップと、
前記複数の照合データを用いて統合照合データを生成するステップとを有することを特徴とする画像照合方法。
【請求項１８】
前記複数の特徴データを求めるステップは、画像の分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つを変更して前記画像の分割方法を変えることを特徴とする請求項１７記載の画像照合方法。
【請求項１９】
画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて複数の特徴データを求める手段と、
前記複数の特徴データと外部から入力された認証用特徴データとを照合し複数の照合スコアデータを求める手段と、
前記複数の照合スコアデータを用いて統合照合スコアデータを生成する手段と、
前記統合照合スコアデータと予め設定された閾値とを比較して認証を行う手段とを備えたことを特徴とする画像照合システム。
【請求項２０】
前記複数の特徴データを求める手段は、画像の分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つを変更して前記画像の分割方法を変えることを特徴とする請求項１９記載の画像照合システム。
【請求項２１】
前記統合照合スコアデータを生成する手段は、前記複数の照合スコアデータの平均値、最大値、及び最小値の少なくとも１つを求めて統合照合スコアデータの値とすることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の画像照合システム。
【請求項２２】
コンピュータに、
画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて処理を施して、複数の処理された画像データを求めるステップと、
前記複数の処理された画像データを用いて統合画像データを生成するステップとを実行させることを特徴とする画像処理用プログラム。
【請求項２３】
コンピュータに、
画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて複数の特徴データを求めるステップと、
前記複数の特徴データを用いて統合特徴データを生成するステップとを実行させることを特徴とする画像特徴抽出用プログラム。
【請求項２４】
コンピュータに、
画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて複数の特徴データを求めるステップと、
前記複数の特徴データと外部から入力された認証用特徴データとを照合し複数の照合データを求めるステップと、
前記複数の照合データを用いて統合照合データを生成するステップとを実行させることを特徴とする画像照合用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理、画像特徴抽出、および画像照合の装置、方法、およびプログラム並びに画像照合システムに関し、特に指紋、掌紋、鼻紋、虹彩、顔、血管パターン、テクスチャーパターン画像に好適に利用できる画像処理、画像特徴抽出、および画像照合技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像を表示する装置において、または画像特徴抽出処理、画像照合処理の前処理として、画像に対する雑音除去または画像強調の画像処理技術が知られている。その画像処理装置の一例が、特許文献１に記載されている。【０００３】
この従来例の画像処理装置は、ブロック分割手段、フーリエ変換手段、最大振幅周波数探索手段、雑音パワー抑制手段、逆フーリエ変換手段、及び画像再構成手段から構成されている。ブロック分割手段は、入力画像を複数の微小なブロックに分割する。フーリエ変換手段は、得られた各ブロックの画像を離散フーリエ変換する。最大振幅周波数探索手段は、得られたフーリエ成分情報に対して、振幅が最大となる周波数を探す。雑音パワー抑制手段は、探索された、振幅が最大となる周波数を中心として、その外側にいくほど小さな値を取るように各周波数におけるゲインを設定し、該ゲインをフーリエ成分情報に乗ずる。逆フーリエ変換手段は、前記の振幅を変えられたフーリエ成分を逆離散フーリエ変換する。画像再構成手段は、変換された各ブロックの画像を組み合わせて復元後の全体の画像を構成する。【０００４】
このような構成を有する従来例の画像処理装置は、つぎのように動作する。すなわち、微小なブロック毎に画像をフーリエ変換し、各ブロック毎に、最大の振幅を持つ周波数成分を見つけて、それをそのブロックにおける主な縞模様の周波数成分と推定し、その周波数成分から周波数が離れた周波数成分ほどその周波数成分の値を減少させる処理を行うことにより雑音を減少させて隆線を強調する。
【特許文献１】特開２００５−１１５５４８号公報（第４−５頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来例の画像処理装置では次のような問題があった。【０００６】
第１の問題点は、不確実な画像処理結果が得られる可能性があるということである。その理由は、指紋を構成する縞模様の間隔には個人差があり、また一枚の画像中でも様々に分布していて、従来の技術では、小領域ごとの縞模様が２次元正弦波で近似されるため、小領域のサイズを大きめに設定すると、縞模様の狭い間隔の領域では様々な方向の隆線が含まれる可能性が高まり、小領域画像の復元精度が低下する可能性があり、一方、それを避けるために小領域のサイズを小さめに設定すると、縞模様の広い間隔の領域では画像の復元精度が低下する可能性があるためである。【０００７】
第２の問題点は、不確実な構造パターンまたは特徴点情報が画像から抽出される可能性があるということである。その理由は、画像の２値化処理結果や構造パターンの抽出結果、または特徴点の抽出結果は画像の雑音除去などの画像復元処理の結果に依存するためである。【０００８】
第３の問題点は、画像間の不確実な照合結果が得られる可能性があるということである。その理由は、画像間の照合結果は画像から抽出された構造パターンまたは特徴点情報に依存するためである。【０００９】
第４の問題点は、画像照合システムの識別精度が低下するということである。その理由は、画像照合システムにおける画像間の照合スコアが画像間の照合結果に依存し、画像間の照合スコアの不確実性により、画像照合システムの識別エラー率が増大するためである。【００１０】
本発明は、上記のような従来の事情を考慮してなされたもので、画像の分割方法に関する、画像の復元処理、画像の特徴抽出処理、および画像間の照合処理のいずれかの処理結果の不安定性を除去して、画像照合の識別精度を高めることを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像処理装置は、入力画像を分割領域毎に画像強調する画像強調手段と、前記画像強調手段を複数の入力画像分割方法にしたがって前記入力画像に作用させる制御手段と、前記複数の入力画像分割方法を利用して画像強調された入力画像を合成して統合画像を生成する画像統合手段とを備えたことを特徴とする。【００１２】
本発明において、前記画像強調手段は、前記入力画像の特徴を抽出するための前処理を施してもよい。前記画像強調手段は、前記入力画像から雑音を除去してもよい。前記画像統合手段は、前記複数の入力画像分割方法を利用して画像強調された入力画像の同じ位置にある画素の画素値の平均値を前記統合画像の同じ位置にある画素の画素値としてもよい。【００１３】
本発明に係る画像特徴抽出装置は、入力画像を複数の領域に分割し該領域毎に画像特徴を抽出する画像特徴抽出手段と、前記画像特徴抽出手段を複数の入力画像分割方法にしたがって前記入力画像に作用させる制御手段と、前記複数の入力画像分割方法を利用して抽出された複数の特徴データを出力する画像特徴出力手段とを備えたことを特徴とする。【００１４】
本発明において、前記複数の特徴データを用いて、全体の統合特徴データを生成する特徴統合手段をさらに備えてもよい。前記特徴統合手段は、前記複数の特徴データの対応特徴量の平均値を前記統合特徴データの特徴量としてもよい。【００１５】
本発明に係る画像照合装置は、入力画像を複数の領域に分割し該領域毎に画像特徴を抽出し認証用特徴データと照合して照合結果を生成する照合手段と、前記照合手段を複数の入力画像分割方法にしたがって前記入力画像に作用させる制御手段と、前記複数の入力画像分割方法を利用して照合された複数の照合結果から照合データを統合する照合統合手段とを備えたことを特徴とする。【００１６】
本発明において、前記照合統合手段は、前記複数の照合データの共通対応特徴量を、統合された照合データの対応特徴量としてもよい。【００１７】
上記の各装置において、前記複数の入力画像分割方法は、分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つが異なってもよい。【００１８】
本発明に係る画像処理方法は、画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて処理を施して、複数の処理された画像データを求めるステップと、前記複数の処理された画像データを用いて統合画像データを生成するステップとを有することを特徴とする。【００１９】
本発明に係る特徴抽出方法は、画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて複数の特徴データを求めるステップと、前記複数の特徴データを用いて統合特徴データを生成するステップとを有することを特徴とする。【００２０】
本発明に係る画像照合方法は、画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて複数の特徴データを求めるステップと、前記複数の特徴データと外部から入力された認証用特徴データとを照合し複数の照合データを求めるステップと、前記複数の照合データを用いて統合照合データを生成するステップとを有することを特徴とする。【００２１】
上記の各方法において、前記複数の処理された画像データを求めるステップは、画像の分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つを変更して前記画像の分割方法を変えてもよい。【００２２】
本発明に係る画像照合システムは、画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて複数の特徴データを求める手段と、前記複数の特徴データと外部から入力された認証用特徴データとを照合し複数の照合スコアデータを求める手段と、前記複数の照合スコアデータを用いて統合照合スコアデータを生成する手段と、前記統合照合スコアデータと予め設定された閾値とを比較して認証を行う手段とを備えたことを特徴とする。【００２３】
本発明において、前記複数の特徴データを求める手段は、画像の分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つを変更して前記画像の分割方法を変えてもよい。また、前記統合照合スコアデータを生成する手段は、前記複数の照合スコアデータの平均値、最大値、及び最小値の少なくとも１つを求めて統合照合スコアデータの値としてもよい。【００２４】
本発明に係る画像処理用プログラムは、コンピュータに、画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて処理を施して、複数の処理された画像データを求めるステップと、前記複数の処理された画像データを用いて統合画像データを生成するステップとを実行させることを特徴とする。【００２５】
本発明に係る画像特徴抽出用プログラムは、コンピュータに、画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて複数の特徴データを求めるステップと、前記複数の特徴データを用いて統合特徴データを生成するステップとを実行させることを特徴とする。【００２６】
本発明に係る画像照合用プログラムは、コンピュータに、画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて複数の特徴データを求めるステップと、前記複数の特徴データと外部から入力された認証用特徴データとを照合し複数の照合データを求めるステップと、前記複数の照合データを用いて統合照合データを生成するステップとを実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、画像の分割方法に関する、画像の復元処理、画像の特徴抽出処理、および画像間の照合処理のいずれかの処理結果の不安定性を除去して、画像照合の識別精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係る画像処理装置の動作を示す流れ図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｅ）は画像の複数の分割方法の具体例を示す図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は画像の複数の分割方法の他の具体例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る画像特徴抽出装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る画像特徴抽出装置の動作を示す流れ図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る画像照合装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る画像照合装置の登録時の動作を示す流れ図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る画像照合装置の照合時の動作を示す流れ図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る画像照合装置の照合時の動作を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  画像入力部
２、２ａ、２ｂ  データ処理装置
３、３ａ、３ｂ  結果出力部
２１、２１ａ、２１ｂ  制御部
２２  画像分割方法辞書
２３  画像分割手段
２４  画像処理手段
２４ａ  特徴抽出手段
２５  画像統合手段
２５ａ  特徴統合手段
２５ｂ  照合結果統合手段
２６  データベース部
２７  照合手段
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。【００３１】
本発明の実施の形態において、画像処理方法または画像特徴抽出方法は、処理対象となる画像を復元または特徴抽出処理し、その処理結果をディスプレイなどの出力装置に出力する。さらに、画像照合方法または画像照合システムは、照合対象である画像データとデータベースなどに格納された画像データまたは特徴データとを照合し、得られた照合スコアなどの照合結果をディスプレイなどの出力装置に表示し、または判定閾値と比較し、識別判定を行う。【００３２】
これらの処理対象となる画像として、例えば、人や動物の指紋や掌紋、鼻紋、顔、虹彩、血管パターン画像などが挙げられる。以下に、処理対象となる画像の例として、指紋画像を挙げて説明する。ただし、本発明は指紋画像に限定されず、本発明の技術範囲内であれば、いずれの画像でも適用可能である。【００３３】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態について図１〜図４を参照して詳細に説明する。【００３４】
図１を参照すると、本実施の形態に係る画像処理装置は、指紋直接入力装置等で入力された指紋画像を保持し供給する画像入力部１と、プログラム制御により動作するデータ処理装置２と、処理結果が出力される結果出力部３とから構成されている。【００３５】
データ処理装置２は、機能上、画像分割方法辞書２２と、画像分割手段２３と、画像処理手段２４と、画像統合手段２５と、制御部２１とを含む。【００３６】
これらの手段は、それぞれ概略つぎのように動作する。画像分割方法辞書２２は、画像入力部１より与えられた指紋画像を小領域に分割するための複数の画像分割方法（後述参照）が記憶されている。画像分割手段２３は、画像分割方法辞書２２の指定された画像分割方法に従い、画像入力部１により与えられた指紋画像を小領域に分割する。画像処理手段２４は、画像分割手段２３により分割された指紋画像の各小領域の画像データを処理し、画像復元データを生成する。画像統合手段２５は、画像処理手段２４により処理された各画像分割方法に対応する画像復元データから一つの統合画像データを生成する。制御部２１は、データ処理装置２の各部を制御する。これら各手段の機能は、コンピュータが予め設定されたプログラムを実行することにより実現される。このプログラムは、メモリやハードディスク等の記憶媒体に格納される。【００３７】
次に、図１及び図２のフローチャートを参照して本実施の形態の全体の動作について詳細に説明する。【００３８】
まず、画像入力部１より与えられた指紋画像は、制御部２１に供給される（図２のステップＡ１）。次に、制御部２１は、複数の画像分割方法が記憶されている画像分割方法辞書２２を検索し、まだ選択されていない画像分割方法の中から一つの画像分割方法を取り込み、取り込んだ画像分割方法および画像入力部１より与えられた指紋画像は、画像分割手段２３に供給される（ステップＡ２）。【００３９】
画像の複数の分割方法の例としては、図３に示すような分割方法が挙げられる。図３において、図３（Ａ）は指紋画像の模式図であり、図３（Ｂ）〜図３（Ｅ）はそれぞれ同じ指紋画像に対して互いに異なる４種類のブロック分割方法で分割した例である。この例では、どのブロック分割方法においても、指紋が押捺された領域全体が縦に４個の列、横に４個の行の同じサイズのブロック群に分割されるが、各ブロック分割方法の開始位置が異なるため、すべてのブロック分割方法は異なる。また、この例では、隣接したブロック間が重ならないとなっているが、例えば、特開２００５−１１５５４８号公報に記載されているように、隣接したブロック間で部分的に重なるように設定することができる。また、画像分割方法の種類を変えて、分割された小領域のサイズや形状などを、図３の例と異なるように設定することもできる。【００４０】
画像の複数の分割方法の他の例としては、図４に示すような分割方法が挙げられる。図４において、図４（Ａ）は指紋画像の模式図であり、図４（Ｂ）〜図４（Ｄ）はそれぞれ同じ指紋画像に対してブロックサイズが異なる３種類のブロック分割方法で分割した例である。この例では、各ブロック分割方法のブロックサイズが異なるため、すべてのブロック分割方法は異なる。なお、図３及び図４の例では、分割された小領域の位置を変える場合と、分割された小領域のサイズを変える場合とをそれぞれ説明しているが、分割された小領域の形状を変える場合には、図３や図４の例に示すような矩形状に限らず、例えば三角形状、五角形状、六角形状などの多角形状でも適用可能である。【００４１】
次に、画像分割手段２３は、制御部２１から与えられた画像分割方法に従い、指紋画像を小領域に分割し、その小領域画像データを画像処理手段２４に供給する（ステップＡ３）。次に、画像処理手段２４は、制御部２１から与えられた小領域画像データに対して、画像処理を行い、処理結果に基づき全体の復元画像に再構成し、再構成された画像復元データを制御部２１に供給する（ステップＡ４）。【００４２】
この画像処理手段２４は、従来の技術によって実現することができる。例えば、特開２００５−１１５５４８号公報には、ブロック分割手段によって得られる各ブロック画像が離散フーリエ変換によって周波数成分に変換され、フーリエ変換によって得られるフーリエ成分情報に対して、振幅が最大となる周波数を探し、振幅が最大となる周波数を中心として、その外側にいくほど小さな値を取るように各周波数におけるゲインを設定し、該ゲインをフーリエ成分情報に乗じて雑音パワーを抑制し、振幅を変えられたフーリエ成分を逆離散フーリエ変換し、逆フーリエ変換で変換された各ブロックの画像を組み合わせて復元後の全体の画像を構成する雑音除去方法が記載されている。【００４３】
次に、制御部２１は、画像分割方法辞書２２に記憶されている画像分割方法のなかに、制御部２１に読み込まれていない画像分割方法があるか否かを判断する（ステップＡ５）。その結果、制御部２１に読み込まれていない画像分割方法がまだある場合（ステップＡ５：ＹＥＳ）に、制御部２１は、読み込まれていない画像分割方法がなくなるまで、ステップＡ２からステップＡ４までの処理を繰り返し実行する。一方、制御部２１に読み込まれていない画像分割方法がもうない場合（ステップＡ５：ＮＯ）に、制御部２１は、各画像分割方法に対応した、画像処理手段２４により処理された画像データを画像統合手段２５に供給する。【００４４】
そして、画像統合手段２５は、制御部２１から与えられた各画像分割方法に対応した、複数の画像復元データから一つの統合画像データを生成し、処理結果として制御部２１に供給する（ステップＡ６）。ここでの画像統合方法は、画像分割方法に対応した、画像処理手段２４により処理された複数の画像復元データに対して、各画像復元データの同じ位置にある画素の画素値の平均値を新たな画素値として採用することで統合後の全体の画像データを構成する。【００４５】
最後に、制御部２１は、画像統合手段２５から与えられた統合画像データを結果出力部３に与える（ステップＡ７）。ここでの出力装置は、例えば、オペレータが復元指紋画像の品質を検査する用途においては、ディスプレイなどの表示装置にしてもよい。【００４６】
従って、本実施の形態によれば、複数の画像分割方法を予め記憶し、画像分割方法毎に入力画像データを処理し、各画像分割方法に対応した画像処理結果を一つの画像データに統合することで、画像分割方法に関する画像処理結果の不確実性を低減させ、安定な画像処理結果を提供できる。【００４７】
また、本実施の形態では、画像の分割領域の位置をずらすことによって、画像の分割方法を変化させたため、単純な構成で本発明の画像処理装置を構築できる。【００４８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図５及び図６を参照して詳細に説明する。【００４９】
図５を参照すると、本実施の形態に係る画像特徴抽出装置は、指紋直接入力装置等で入力された指紋画像を保持し供給する画像入力部１と、プログラム制御により動作するデータ処理装置２ａと、処理結果が出力される結果出力部３ａとから構成されている。【００５０】
データ処理装置２ａは、機能上、画像分割方法辞書２２と、画像分割手段２３と、特徴抽出手段２４ａと、特徴統合手段２５ａと、制御部２１ａとを含む。【００５１】
これらの手段は、それぞれ概略つぎのように動作する。画像分割方法辞書２２および画像分割手段２３は、第１の実施の形態と同じであるので、その説明を省略する。特徴抽出手段２４ａは、画像分割手段２３により分割された指紋画像の各小領域の画像データを処理し、その処理結果に基づき、特徴を抽出する。特徴統合手段２５ａは、上記特徴抽出手段２４ａにより抽出された各画像分割方法に対応する特徴データを統合する。制御部２１ａは、データ処理装置２ａの各部を制御する。これら各手段の機能は、コンピュータが予め設定されたプログラムを実行することにより実現される。このプログラムは、メモリやハードディスク等の記憶媒体に格納される。【００５２】
次に、図５及び図６のフローチャートを参照して本実施の形態の全体の動作について詳細に説明する。【００５３】
まず、画像入力部１より与えられた指紋画像は、制御部２１ａに供給される（図５のステップＢ１）。次に、制御部２１ａは、複数の画像分割方法が記憶されている画像分割方法辞書２２を検索し、まだ選択されていない画像分割方法の中から一つの画像分割方法を取り込み、取り込んだ画像分割方法および画像入力部１より与えられた指紋画像は、画像分割手段２３に供給される（ステップＢ２）。この画像の複数の分割方法については、第１の実施の形態と同じ（ステップＡ２の説明参照）であるので、その説明を省略する。【００５４】
次に、画像分割手段２３は、制御部２１ａから与えられた画像分割方法に従い、指紋画像を小領域に分割し、その小領域画像データを特徴抽出手段２４ａに供給する（ステップＢ３）。次に、特徴抽出手段２４ａは、制御部２１ａから与えられた小領域画像データに対して、画像処理を行い、処理結果に基づき全体の画像に再構成し、再構成された画像復元データから特徴を抽出し、抽出された特徴データを制御部２１ａに供給する（ステップＢ４）。【００５５】
この画像処理方法および画像再構成方法については、第１の実施の形態と同じ（ステップＡ４の説明参照）であるので、その説明を省略する。この画像から特徴を抽出する方法は、従来の技術によって実現することができる。例えば、特公昭６０−１２６７４号公報には、指紋の紋様の特徴点およびその点での方向を抽出する技術が記載されている。【００５６】
次に、制御部２１ａは、画像分割方法辞書２２に記憶されている画像分割方法のなかに、制御部２１ａに読み込まれていない画像分割方法があるか否かを判断する（ステップＢ５）。その結果、制御部２１ａに読み込まれていない画像分割方法がまだある場合（ステップＢ５：ＹＥＳ）に、制御部２１ａは、読み込まれていない画像分割方法がなくなるまで、ステップＢ２からステップＢ４までの処理を繰り返し実行する。一方、制御部２１ａに読み込まれていない画像分割方法がもうない場合（ステップＢ５：ＮＯ）に、制御部２１ａは、各画像分割方法に対応した、特徴抽出手段２４ａにより抽出された特徴データを特徴統合手段２５ａに供給する。【００５７】
そして、特徴統合手段２５ａは、制御部２１ａから与えられた各画像分割方法に対応した、特徴抽出手段２４ａにより抽出された特徴データを一つの統合特徴データに統合し、処理結果として制御部２１ａに供給する（ステップＢ６）。ここでは、画像分割方法に対応した、特徴抽出手段２４ａに抽出された複数の特徴データに対して、互いに照合処理し、対応付けられた特徴点の位置や方向の平均値を新たな特徴点のデータとして採用することで統合後の全体の特徴データを構成する。この照合処理自体は、従来の技術により実現できるものである。例えば、特開昭５９−１４２６７６号公報に詳述されている。【００５８】
最後に、制御部２１ａは、特徴統合手段２５ａから与えられた処理結果の特徴データを結果出力部３ａに与える（ステップＢ７）。ここの出力装置は、例えば、オペレータが指紋画像から抽出された特徴データを検査する用途においては、ディスプレイなどの表示装置にしてもよい。また、統合特徴データを入力指紋画像データと重ねてディスプレイなどに表示させると、オペレータが検査しやすい。さらに、複数の特徴データを一つの統合特徴データに統合せずに、直接ティスプレイなどの出力装置に出力し、品質を検査するように設定してもよい。【００５９】
従って、本実施の形態によれば、複数の画像分割方法を予め記憶し、画像分割方法毎に入力画像データを処理し、各画像分割方法に対応した特徴抽出結果を一つの特徴データに統合することで、画像分割方法に関する特徴抽出結果の不確実性を低減させ、安定な特徴抽出処理結果を提供できる。【００６０】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について図７〜図９を参照して詳細に説明する。【００６１】
図７を参照すると、本実施の形態に係る画像照合装置（画像照合システム）は、指紋直接入力装置等で入力された指紋画像を保持し供給する画像入力部１と、プログラム制御により動作するデータ処理装置２ｂと、処理結果が出力される結果出力部３ｂとから構成されている。【００６２】
データ処理装置２ｂは、機能上、画像分割方法辞書２２と、画像分割手段２３と、特徴抽出手段２４ａと、データベース部２６と、照合手段２７と、照合結果統合手段２５ｂと、制御部２１ｂとを含む。【００６３】
これらの手段は、それぞれ概略つぎのように動作する。画像分割方法辞書２２、画像分割手段２３、及び特徴抽出手段２４ａは、第２の実施の形態と同じであるので、その説明を省略する。データベース部２６は、特徴抽出手段２４ａにより抽出された、各画像分割方法に対応する特徴データが登録される。照合手段２７は、特徴抽出手段２４ａにより抽出された指紋画像の特徴データとデータベース２６に登録されていた、各画像分割方法に対応する特徴データとを照合し、照合結果として、照合データまたは照合スコアを生成する。照合結果統合手段２５ｂは、照合手段２７により照合された各画像分割方法に対応する照合結果を統合する。制御部２１ｂは、データ処理装置２ｂの各部を制御する。これら各手段の機能は、コンピュータが予め設定されたプログラムを実行することにより実現される。このプログラムは、メモリやハードディスク等の記憶媒体に格納される。【００６４】
次に、図７及び図８、図９のフローチャートを参照して本実施の形態の全体の動作について詳細に説明する。【００６５】
まず、本人確認用の指紋照合においては事前に指紋登録処理が必要であるため、登録時の動作を説明する。【００６６】
図８を参照すると、指紋登録時の動作を示す流れ図であり、画像入力部１より与えられた指紋画像は、制御部２１ｂに供給される（ステップＣ１）。【００６７】
次に、制御部２１ｂは、複数の画像分割方法が記憶されている画像分割方法辞書２２を検索し、まだ選択されていない画像分割方法の中から一つの画像分割方法を取り込み、取り込んだ画像分割方法および画像入力部１より与えられた指紋画像は、画像分割手段２３に供給される（ステップＣ２）。この画像の複数の分割方法については、第２の実施の形態と同じ（ステップＢ２における説明）であるのでその説明を省略する。【００６８】
次に、画像分割手段２３は、制御部２１ｂから与えられた画像分割方法に従い、指紋画像を小領域に分割し、その小領域画像データを特徴抽出手段２４ａに供給する（ステップＣ３）。【００６９】
次に、特徴抽出手段２４ａは、制御部２１ｂから与えられた小領域画像データに対して、画像処理を行い、処理結果に基づき全体の画像に再構成し、再構成された画像データから特徴を抽出し、抽出された特徴データを制御部２１ｂに供給する（ステップＣ４）。これらの画像処理、画像の再構成、および特徴抽出の方法については、第２の実施の形態と同じ（ステップＢ４の説明参照）であるので、その説明を省略する。【００７０】
さらに、制御部２１ｂは、画像分割方法辞書２２に記憶されている画像分割方法のなかに、制御部２１ｂに読み込まれていない画像分割方法があるか否かを判断する（ステップＣ５）。その結果、制御部２１ｂに読み込まれていない画像分割方法がまだある場合（ステップＣ５：ＹＥＳ）に、制御部２１ｂは、読み込まれていない画像分割方法がなくなるまで、ステップＣ２からステップＣ４までの処理を繰り返し実行する。【００７１】
一方、制御部２１ｂに読み込まれていない画像分割方法がもうない場合（ステップＣ５：ＮＯ）に、制御部２１ｂは、各画像分割方法に対応した、特徴抽出手段２４ａにより抽出された指紋画像の特徴データをデータベース部２６に登録する（ステップＣ６）。【００７２】
最後に、制御部２１ｂは、正常終了または異常終了等の登録結果を結果出力部３ｂに与える（ステップＣ７）。【００７３】
次に、既に指紋登録されている状態での照合時の動作を説明する。【００７４】
図９を参照すると、照合時の動作を示す流れ図であり、画像入力部１により与えられた指紋画像は、制御部２１ｂに供給される（ステップＤ１）。【００７５】
次に、制御部２１ｂは、複数の画像分割方法が記憶されている画像分割方法辞書２２を検索し、まだ選択されていない画像分割方法の中から一つの画像分割方法を取り込み、取り込んだ画像分割方法および画像入力部１より与えられた指紋画像は、画像分割手段２３に供給される（ステップＤ２）。この画像の複数の分割方法については、第２の実施の形態と同じ（ステップＢ２の説明参照）であるので、その説明を省略する。【００７６】
次に、画像分割手段２３は、制御部２１ｂから与えられた画像分割方法に従い、指紋画像を小領域に分割し、その小領域画像データを特徴抽出手段２４ａに供給する（ステップＤ３）。【００７７】
次に、特徴抽出手段２４ａは、制御部２１ｂから与えられた小領域画像データに対して、画像処理を行い、処理結果に基づき全体の画像に再構成し、再構成された画像データから特徴を抽出し、抽出された特徴データを制御部２１ｂに供給する（ステップＤ４）。これらの画像処理、画像の再構成および特徴抽出の方法については、第２の実施の形態と同じ（ステップＢ４の説明参照）であるので、その説明を省略する。【００７８】
次に、制御部２１ｂは、画像分割方法辞書２２に記憶されている画像分割方法のなかに、制御部２１ｂに読み込まれていない画像分割方法があるか否かを判断する（ステップＤ５）。その結果、制御部２１ｂに読み込まれていない画像分割方法がまだある場合（ステップＤ５：ＹＥＳ）に、制御部２１ｂは、読み込まれていない画像分割方法がなくなるまで、ステップＤ２からステップＤ４までの処理を繰り返し実行する。【００７９】
一方、制御部２１ｂに読み込まれていない画像分割方法がもうない場合（ステップＤ５：ＮＯ）に、制御部２１ｂは、データベース部２６に登録されている各画像分割方法に対応した特徴データを読み込み、入力指紋画像から抽出された各画像分割方法に対応した特徴データと合わせて、照合手段２７に供給する。【００８０】
次に、照合手段２７は、入力指紋画像の抽出された各画像分割方法に対応した特徴データと登録された各画像分割方法に対応した特徴データとを互いに照合処理し、照合データまたは照合スコアを照合結果統合手段２５ｂに供給する（ステップＤ６）。ここでは、照合処理の組み合わせ方法について、入力指紋画像の複数の特徴データと登録された複数の特徴データとのすべての組み合わせについて照合処理を行うように設定することができる。また、対応する画像分割方法の特徴データ同士のみ照合処理を行うように設定することもできる。この照合処理自体は、従来の技術により実現できるものである。例えば、特開昭５９−１４２６７６号公報に詳述されている。【００８１】
さらに、照合結果統合手段２５ｂは、与えられた照合データまたは照合スコアを統合し、統合後の照合データまたは照合スコアを制御部２１ｂに供給する（ステップＤ７）。ここでは、照合データを統合する際に、例えば、複数の照合データの共通対応特徴量を新たな特徴量として採用することで統合照合データを構成するようにしてもよい。また、照合スコアを統合する際に、すべての照合スコアの平均値を新たな照合スコア値として採用することで統合後の照合スコアを構成する。また、すべての照合スコアの最大値、或いは最小値を新たな照合スコア値として採用することで統合後の照合スコアを構成するように設定することができる。【００８２】
最後に、制御部２１ｂは、与えられた統合後の照合データまたは照合スコアを結果出力部３ｂに与える（ステップＤ８）。ここで、例えば、個人認証の用途において、統合照合スコアと予め定められた照合スコア閾値と比較し、比較結果を照合される指紋画像が同じ指のものかどうかの判定結果として結果出力部３ｂに出力してもよい。【００８３】
従って、本実施の形態によれば、複数の画像分割方法を予め記憶し、画像分割方法毎に入力画像データを処理し、各画像分割方法に対応した特徴抽出結果とデータベースに登録された比較対象の特徴データと照合し、得られた照合結果を統合することで、画像分割方法に関する照合結果データの不確実性を低減させ、安定な照合結果を提供できる。このため、画像間の照合スコアの不確実性および画像照合システムの識別エラー率を減少でき、画像照合システムの識別精度を高める効果が得られる。【００８４】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について図１０を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る画像照合装置（画像照合システム）は、第３の実施の形態と比べると、その構成（図７参照）および指紋登録時の動作（図８参照）が同じであるが、照合時の動作が異なる。以下、図１０のフローチャートを参照して、指紋登録されている状態での、照合時の動作について詳細に説明する。【００８５】
図１０を参照すると、照合時の動作を示す流れ図であり、画像入力部１により与えられた指紋画像は、制御部２１ｂを通じて画像分割手段２３に供給される（ステップＥ１）。次に、画像分割手段２３は、固定された画像分割方法に従い、指紋画像を小領域に分割し、その小領域画像データを特徴抽出手段２４ａに供給する（ステップＥ２）。【００８６】
次に、特徴抽出手段２４ａは、制御部２１ｂから与えられた小領域画像データに対して、画像処理を行い、処理結果に基づき全体の画像に再構成し、再構成された画像データから特徴を抽出し、抽出された特徴データを制御部２１ｂに供給する（ステップＥ３）。これらの画像処理、画像の再構成および特徴抽出の方法については、第２の実施の形態と同じ（ステップＢ４の説明参照）であるので、その説明を省略する。【００８７】
次に、制御部２１ｂは、データベース部２６に登録されている各画像分割方法に対応した特徴データを読み込み、与えられた指紋画像の特徴データとデータベース部２６に登録されている各画像分割方法に対応した特徴データを、照合手段２７に供給する（ステップＥ４）。【００８８】
次に、照合手段２７は、指紋画像から抽出された特徴データと、データベース部２６に登録されている各画像分割方法に対応した特徴データとを照合処理し、照合結果または照合スコアを照合結果統合手段２５ｂに供給する（ステップＥ５）。この照合処理の組み合わせ方法は、入力指紋画像の特徴データと比較対象の複数の特徴データのそれぞれと照合処理を行うように設定できる。この照合処理自体は、従来の技術により実現できるものである。例えば、特開昭５９−１４２６７６号公報に詳述されている。【００８９】
さらに、照合結果統合手段２５ｂは、与えられた照合結果または照合スコアを統合し、統合後の照合結果または照合スコアを制御部２１ｂに供給する（ステップＥ６）。ここでは、照合スコアを統合する際に、すべての照合スコアの平均値を新たな照合スコア値として採用することで統合後の照合スコアを構成する。また、すべての照合スコアの最大値、或いは最小値を新たな照合スコア値として採用することで統合後の照合スコアを構成するように設定することができる。【００９０】
最後に、制御部２１ｂは、与えられた統合後の照合結果または照合スコアを結果出力部３ｂに与える（ステップＥ７）。【００９１】
従って、本実施の形態によれば、照合時の処理量が多い特徴抽出処理の処理回数が一回のみであるため、計算リソースが少ない携帯端末等の装置でも、安定な照合結果が得られる高精度な指紋個人認証機能が実現できる効果が得られる。【００９２】
以上、第１〜第４の実施の形態を詳細に説明したが、本発明は、代表的に例示した上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者であれば、特許請求の範囲の記載内容に基づき、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の態様に変形、変更することができる。これらの変形例や変更例も本発明の権利範囲に属するものである。【００９３】
例えば、第１の実施の形態に係る画像処理装置、第２の実施の形態に係る画像特徴抽出装置、第３及び第４の実施の形態に係る画像照合装置（画像照合システム）を構成する各手段の少なくとも一部の機能を、プログラムコードを用いて実現する場合、かかるプログラムコード及びこれを記録する記録媒体は、本発明の範疇に含まれる。この場合、オペレーティングシステムやアプリケーションソフト等の他のソフトウェアと共同して上記機能が実現される場合は、それらのプログラムコードも含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、指紋、掌紋、鼻紋、虹彩、顔、血管パターン、テクスチャーパターン画像等の画像に好適に利用できる画像処理、画像特徴抽出、および画像照合を行う装置、方法、プログラム並びに画像照合システムの用途に利用可能である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年11月30日(2007.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像を分割領域毎に画像強調して強調画像を生成する画像強調手段と、
前記画像強調手段を複数の入力画像分割方法にしたがって前記入力画像に作用させ複数の強調画像を得る制御手段と、
前記複数の強調画像を合成して統合強調画像を生成する画像統合手段と
を備える画像処理装置であって、
前記複数の入力画像分割方法が、形状は同じであるが位置が異なる複数のもの、もしくは、形状が整数倍の大きさにならない複数のものの少なくともいずれかを含むことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記画像強調手段は、前記入力画像の特徴を抽出するための前処理を施すことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記画像強調手段は、前記入力画像から雑音を除去することを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記画像統合手段は、前記複数の入力画像分割方法を利用して画像強調された入力画像の同じ位置にある画素の画素値の平均値を前記統合画像の同じ位置にある画素の画素値とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
入力画像を分割領域毎に画像特徴抽出して特徴データを生成する画像特徴抽出手段と、
前記画像特徴抽出手段を複数の入力画像分割方法にしたがって前記入力画像に作用させる制御手段と、
前記複数の入力画像分割方法を利用して生成された複数の特徴データを出力する画像特徴出力手段と
を備えたことを特徴とする画像特徴抽出装置。
【請求項７】
前記複数の特徴データを用いて、統合特徴データを合成する特徴統合手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の画像特徴抽出装置。
【請求項８】
前記特徴統合手段は、前記複数の特徴データの対応する特徴量の平均値を前記統合特徴データの特徴量とすることを特徴とする請求項７記載の画像特徴抽出装置。
【請求項９】
前記複数の入力画像分割方法は、分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つが異なることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の画像特徴抽出装置。
【請求項１０】
入力画像を分割領域毎に画像特徴抽出して入力画像の特徴データとして認証用特徴データと照合して照合結果を生成する照合手段と、
前記照合手段を複数の入力画像分割方法にしたがって前記入力画像に作用させる制御手段と、
前記複数の入力画像分割方法を利用して生成された複数の照合結果を統合し、統合照合データを生成する照合統合手段と
を備えたことを特徴とする画像照合装置。
【請求項１１】
前記照合結果は、入力画像の特徴データと認証用特徴データとの対応特徴であって、
前記照合統合手段は、前記複数の照合結果の共通対応特徴量を、統合された照合データの対応特徴量とすることを特徴とする請求項１０記載の画像照合装置。
【請求項１２】
前記複数の入力画像分割方法は、分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つが異なることを特徴とする請求項１０又は１１記載の画像照合装置。
【請求項１３】
画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて処理を施して、複数の処理された画像データを求めるステップと、
前記複数の処理された画像データを用いて統合画像データを生成するステップとを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１４】
前記複数の処理された画像データを求めるステップは、画像の分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つを変更して前記画像の分割方法を変えることを特徴とする請求項１３記載の画像処理方法。
【請求項１５】
画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて複数の特徴データを求めるステップと、
前記複数の特徴データを用いて統合特徴データを生成するステップとを有することを特徴とする画像特徴抽出方法。
【請求項１６】
前記複数の特徴データを求めるステップは、画像の分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つを変更して前記画像の分割方法を変えることを特徴とする請求項１５記載の画像特徴抽出方法。
【請求項１７】
画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて分割領域毎に画像特徴抽出して複数の特徴データを求めるステップと、
前記複数の特徴データと外部から入力された認証用特徴データとを照合し複数の照合データを求めるステップと、
前記複数の照合データを統合し、統合照合データを生成するステップとを有することを特徴とする画像照合方法。
【請求項１８】
前記複数の特徴データを求めるステップは、画像の分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つを変更して前記画像の分割方法を変えることを特徴とする請求項１７記載の画像照合方法。
【請求項１９】
画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて分割領域毎に画像特徴抽出して複数の特徴データを求める手段と、
前記複数の特徴データと外部から入力された認証用特徴データとを照合し複数の照合スコアデータを求める手段と、
前記複数の照合スコアデータを統合し、統合照合スコアデータを生成する手段と、
前記統合照合スコアデータと予め設定された閾値とを比較して認証を行う手段とを備えたことを特徴とする画像照合システム。
【請求項２０】
前記複数の特徴データを求める手段は、画像の分割領域の位置、サイズ、及び形状の少なくとも１つを変更して前記画像の分割方法を変えることを特徴とする請求項１９記載の画像照合システム。
【請求項２１】
前記統合照合スコアデータを生成する手段は、前記複数の照合スコアデータの平均値、最大値、及び最小値の少なくとも１つを求めて統合照合スコアデータの値とすることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の画像照合システム。
【請求項２２】
コンピュータに、
画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて処理を施して、複数の処理された画像データを求めるステップと、
前記複数の処理された画像データを用いて統合画像データを生成するステップとを実行させることを特徴とする画像処理用プログラム。
【請求項２３】
コンピュータに、
画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて分割領域毎に画像特徴抽出して複数の特徴データを求めるステップと、
前記複数の特徴データを統合特徴データを生成するステップとを実行させることを特徴とする画像特徴抽出用プログラム。
【請求項２４】
コンピュータに、
画像データに対して、予め設定された画像の分割方法を変えて複数の特徴データを求めるステップと、
前記複数の特徴データと外部から入力された認証用特徴データとを照合し複数の照合データを求めるステップと、
前記複数の照合データを統合し、統合照合データを生成するステップとを実行させることを特徴とする画像照合用プログラム。
【国際調査報告】
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2007088926.tif 000015
2007088926.tif 000016