(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のシフト方向に、所定の画素数分だけ指紋画像をシフトさせるシフト手段と、
前記シフト手段によりシフトさせた前記指紋画像と元の指紋画像との演算処理結果を出力する演算処理手段と、
前記シフト方向と直交する方向に、前記演算処理結果を集計して、前記シフト方向に集計値が順次連続してなる集計の分布を検出する集計手段と、
前記集計の分布より前記集計値のピーク値を検出して、前記指紋画像の特徴的な部分を判定する判定手段とを備え、
前記ピーク値によるピークが小さい場合、前記シフトさせる画素数を変更して前記指紋画像の特徴的な部分を改めて検出する
ことを特徴とする指紋画像処理装置。
【請求項２】
前記シフト手段は、
前記指紋画像を第１のシフト方向と、前記第１のシフト方向と異なる第２のシフト方向にシフトさせ、
前記演算処理手段は、
前記第１のシフト方向にシフトさせた前記指紋画像と元の指紋画像との第１の演算処理結果と、前記第２のシフト方向にシフトさせた前記指紋画像と元の指紋画像との第２の演算処理結果とを出力し、
前記集計手段は、
前記第１のシフト方向による集計の分布と、前記第２のシフト方向による集計の分布とを検出し、
前記判定手段は、
前記第１のシフト方向による集計値のピーク値と、前記第２のシフト方向による集計値のピーク値とにより前記指紋画像の特徴的な部分を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の指紋画像処理装置。
【請求項３】
前記指紋画像は、
画素値が２値の画像であり、
前記演算処理手段は、
イクスクルーシブオア回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の指紋画像処理装置。
【請求項４】
前記指紋画像は、
画素値が２値の画像であり、
前記演算処理手段は、
オア回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の指紋画像処理装置。
【請求項５】
前記シフトさせる画素数は、
前記シフト方向における画素値の変化周期の１／２の周期に対応する画素数でなる
ことを特徴とする請求項１に記載の指紋画像処理装置。
【請求項６】
前記シフト方向における画素値の変化周期を検出し、該検出した変化周期の１／２の周期に対応する画素数を前記シフトさせる画素数に設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の指紋画像処理装置。
【請求項７】
所定のシフト方向に、所定の画素数分だけ指紋画像をシフトさせるシフト手段と、
前記シフト手段によりシフトさせた前記指紋画像と元の指紋画像との演算処理結果を出力する演算処理手段と、
前記シフト方向と直交する方向に、前記演算処理結果を集計して、前記シフト方向に集計値が順次連続してなる集計の分布を検出する集計手段と、
前記集計の分布より前記集計値のピーク値を検出して、前記指紋画像の特徴的な部分を判定する判定手段とを備え、
前記集計の分布による集計の最大値及び最小値の比率が所定値以下のとき、前記シフトさせる画素数を変更して前記指紋画像の特徴的な部分を改めて検出する
ことを特徴とする指紋画像処理装置。
【請求項８】
所定のシフト方向に所定の画素数分だけシフトさせた指紋画像と元の指紋画像との演算処理結果を、前記シフト方向と直交する方向に集計して、前記シフト方向に集計値が順次連続してなる集計の分布を検出し、
前記集計の分布より前記集計値のピーク値を検出して、前記指紋画像の特徴的な部分を判定し、
前記ピーク値によるピークが小さい場合、前記シフトさせる画素数を変更して前記指紋画像の特徴的な部分を改めて検出する
ことを特徴とする指紋画像処理方法。
【請求項９】
前記シフト方向が、
第１のシフト方向と、前記第１のシフト方向と異なる第２のシフト方向でなり、
前記演算処理結果が、
前記第１のシフト方向にシフトさせた前記指紋画像と元の指紋画像との第１の演算処理結果と、前記第２のシフト方向にシフトさせた前記指紋画像と元の指紋画像との第２の演算処理結果とでなり、
前記集計の分布が、
前記第１のシフト方向による集計の分布と、前記第２のシフト方向による集計の分布とでなり、
前記第１のシフト方向による集計値のピーク値と、前記第２のシフト方向による集計値のピーク値とにより前記指紋画像の特徴的な部分を判定する
ことを特徴とする請求項８に記載の指紋画像処理方法。
【請求項１０】
前記指紋画像は、
画素値が２値の画像であり、
前記指紋画像処理方法は、
所定のシフト方向に所定の画素数分だけシフトさせた指紋画像と元の指紋画像との対応する画素値の排他的論理和を検出して、前記演算処理結果を検出する
ことを特徴とする請求項８に記載の指紋画像処理方法。
【請求項１１】
前記指紋画像は、
画素値が２値の画像であり、
前記指紋画像処理方法は、
所定のシフト方向に所定の画素数分だけシフトさせた指紋画像と元の指紋画像との対応する画素値の論理和を検出して、前記演算処理結果を検出する
ことを特徴とする請求項８に記載の指紋画像処理方法。
【請求項１２】
前記シフトさせる画素数は、
前記シフト方向における画素値の変化周期の１／２の周期に対応する画素数でなる
ことを特徴とする請求項８に記載の指紋画像処理方法。
【請求項１３】
前記シフト方向における画素値の変化周期を検出し、該検出した変化周期の１／２の周期に対応する画素数を前記シフトさせる画素数に設定する
ことを特徴とする請求項８に記載の指紋画像処理方法。
【請求項１４】
所定のシフト方向に所定の画素数分だけシフトさせた指紋画像と元の指紋画像との演算処理結果を、前記シフト方向と直交する方向に集計して、前記シフト方向に集計値が順次連続してなる集計の分布を検出し、
前記集計の分布より前記集計値のピーク値を検出して、前記指紋画像の特徴的な部分を判定し、
前記集計の分布による集計の最大値及び最小値の比率が所定値以下のとき、前記シフトさせる画素数を変更して前記指紋画像の特徴的な部分を改めて検出する
ことを特徴とする指紋画像処理方法。
【請求項１５】
所定のシフト方向に所定の画素数分だけシフトさせた指紋画像と元の指紋画像との演算処理結果を、前記シフト方向と直交する方向に集計して、前記シフト方向に集計値が順次連続してなる集計の分布を検出し、
前記集計の分布より前記集計値のピーク値を検出して、前記指紋画像の特徴的な部分を判定する指紋画像処理方法のプログラムを記録した記録媒体であって、
前記指紋画像処理方法は、
前記ピーク値によるピークが小さい場合、前記シフトさせる画素数を変更して前記指紋画像の特徴的な部分を改めて検出する
ことを特徴とする指紋画像処理方法のプログラムを記録した記録媒体。
【請求項１６】
前記指紋画像処理方法は、
前記シフト方向が、
第１のシフト方向と、前記第１のシフト方向と異なる第２のシフト方向でなり、
前記演算処理結果が、
前記第１のシフト方向にシフトさせた前記指紋画像と元の指紋画像との第１の演算処理結果と、前記第２のシフト方向にシフトさせた前記指紋画像と元の指紋画像との第２の演算処理結果とでなり、
前記集計の分布が、
前記第１のシフト方向による集計の分布と、前記第２のシフト方向による集計の分布とでなり、
前記第１のシフト方向による集計値のピーク値と、前記第２のシフト方向による集計値のピーク値とにより前記指紋画像の特徴的な部分を判定する
ことを特徴とする請求項１５に記載の指紋画像処理方法のプログラムを記録した記録媒体。
【請求項１７】
前記指紋画像は、
画素値が２値の画像であり、
前記指紋画像処理方法は、
所定のシフト方向に所定の画素数分だけシフトさせた指紋画像と元の指紋画像との対応する画素値の排他的論理和を検出して、前記演算処理結果を検出する
ことを特徴とする請求項１５に記載の指紋画像処理方法のプログラムを記録した記録媒体。
【請求項１８】
前記指紋画像は、
画素値が２値の画像であり、
前記指紋画像処理方法は、
所定のシフト方向に所定の画素数分だけシフトさせた指紋画像と元の指紋画像との対応する画素値の論理和を検出して、前記演算処理結果を検出する
ことを特徴とする請求項１５に記載の指紋画像処理方法のプログラムを記録した記録媒体。
【請求項１９】
前記指紋画像処理方法は、
前記シフトさせる画素数が、
前記シフト方向における画素値の変化周期の１／２の周期に対応する画素数でなる
ことを特徴とする請求項１５に記載の指紋画像処理方法のプログラムを記録した記録媒体。
【請求項２０】
前記指紋画像処理方法は、
前記シフト方向における画素値の変化周期を検出し、該検出した変化周期の１／２の周期に対応する画素数を前記シフトさせる画素数に設定する
ことを特徴とする請求項１５に記載の指紋画像処理方法のプログラムを記録した記録媒体。
【請求項２１】
所定のシフト方向に所定の画素数分だけシフトさせた指紋画像と元の指紋画像との演算処理結果を、前記シフト方向と直交する方向に集計して、前記シフト方向に集計値が順次連続してなる集計の分布を検出し、
前記集計の分布より前記集計値のピーク値を検出して、前記指紋画像の特徴的な部分を判定する指紋画像処理方法のプログラムを記録した記録媒体であって、
前記指紋画像処理方法は、
前記集計結果の分布による集計の最大値及び最小値の比率が所定値以下のとき、前記シフトさせる画素数を変更して前記指紋画像の特徴的な部分を改めて検出する
ことを特徴とする指紋画像処理方法のプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指紋画像処理装置、指紋画像処理方法及び記録媒体に関し、例えば指紋照合装置に適用することができる。本発明は、指紋画像を所定方向にシフトさせて得られる画像と元の画像との間で演算処理結果を得、この演算処理結果をシフト方向と直交する方向に集計してシフト方向に集計値が順次連続してなる集計の分布を検出することにより、指紋画像の特徴を示す部分を簡易かつ確実に検出することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、指紋照合装置においては、マニューシャ方式、周波数検出方式、パターンマッチング方式等により、所望の入力手段により入力された指紋画像と、事前に登録された個人の指紋画像との間で一致不一致を判定するようになされている。
【０００３】
すなわちマニューシャ方式においては、撮像手段より入力された指紋画像より、指紋の中心を検出すると共に、分岐、点、切れ等の指紋画像の特徴的な部分を抽出する。さらに指紋の中心よりこれら特徴的な部分の座標値等を検出し、これらの検出結果をデータベース化する。
【０００４】
また検査対象でなる指紋の画像を画像処理し、同様にして指紋の中心より特徴的な部分の座標値等を検出し、これらの検出結果よりデータベースをアクセスする。これによりマニューシャ方式においては、対応する特徴的な部分の有無等により指紋照合するようになされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの種の指紋画像の特徴を示す部分を簡易かつ確実に検出することができれば、この種の指紋照合の処理を簡略化でき、また指紋照合精度を向上できると考えられる。またマニューシャ方式以外の処理方式においても、このような特徴を示す部分を用いて指紋照合して、同様に指紋照合精度を向上できると考えられる。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、指紋画像の特徴を示す部分を簡易かつ確実に検出することができる指紋画像処理装置及び指紋画像処理方法、この指紋画像処理方法のプログラムを記録した記録媒体を提案しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１、請求項７、又は請求項８、請求項９の発明においては、指紋画像処理装置及び指紋画像処理方法において、所定のシフト方向に所定の画素数分だけシフトさせた指紋画像と元の指紋画像との演算処理結果を、シフト方向と直交する方向に集計して、シフト方向に集計値が順次連続してなる集計の分布を検出し、この集計の分布より集計値のピーク値を検出して、指紋画像の特徴的な部分を判定する。また請求項１又は請求項８の発明においては、さらにピーク値によるピークが小さい場合、シフトさせる画素数を変更して指紋画像の特徴的な部分を改めて検出する。また請求項７又は請求項９の発明は、集計の分布による集計の最大値及び最小値の比率が所定値以下のとき、シフトさせる画素数を変更して指紋画像の特徴的な部分を改めて検出する。
【０００８】
またこの指紋画像処理方法のプログラムを記録媒体に記録する。
【０００９】
請求項１、請求項７、又は請求項８、請求項９の構成により、所定のシフト方向に所定の画素数分だけシフトさせた指紋画像と元の指紋画像とを重ね合わせると、渦の中心等の特徴的な部分を中心としたシフト方向と直交する方向において、同一又は近接した画素値により重り合う部分が多く発生する。これにより所定のシフト方向に所定の画素数分だけシフトさせた指紋画像と元の指紋画像との演算処理結果を、シフト方向と直交する方向に集計した集計の分布においては、シフト方向を座標軸にして見た場合の特徴的な部分で集計値がピークを形成する。これによりこの集計の分布より集計値のピーク値を検出して、簡易かつ確実に特徴的な部分を検出することができる。これによりこの集計の分布より集計値のピーク値を検出して、簡易かつ確実に特徴的な部分を検出することができる。また指紋画像の特徴的な部分を改めて検出して信頼性を向上することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００１１】
図２は、本発明の実施の形態に係る指紋照合装置を示すブロック図である。この指紋照合装置１は、キー入力部２を介して入力されるユーザーの操作に応動してシステム制御回路３により全体の動作を制御する。
【００１２】
すなわち指紋照合装置１は、ユーザーが登録の処理を選択すると、指紋データ入力部４を介して指紋データＤ１を検査指紋メモリ６に取り込み、この取り込んだ指紋データＤ１を登録して指紋データベース５を構築する。
【００１３】
これに対してユーザーが指紋照合の要求を入力すると、指紋データ入力部４を介して検査対象の指紋データＤ２を検査指紋メモリ６に取り込む。さらにこの検査指紋メモリ６に取り込んだ指紋データＤ２と、指紋データベース５に登録された対応する指紋データＤ１とを照合率検出部７に入力し、この照合率検出部７において、一致の程度を示す照合率を検出する。指紋照合装置１は、システム制御回路３において、この照合率を判定することにより、指紋照合結果を外部機器等に出力する。
【００１４】
このようにして指紋データＤ１を登録し、また指紋照合する際に、指紋照合装置１は、検査指紋メモリ６に取り込んだ指紋画像より特徴的な部分を検出し、この特徴的な部分を含む所定領域の指紋画像を指紋データベース５に登録し、また指紋照合の処理に使用し、これにより指紋照合精度を向上する。
【００１５】
図３は、指紋データ入力部４を示すブロック図である。この指紋データ入力部４は、所定の光学系を用いてユーザーの指より指紋を撮像し、この撮像結果より指紋データＤ１、Ｄ２を生成する。
【００１６】
ここでこの光学系は、指紋を採取する指を底面に載置する二等辺三角形プリズム１１と、この二等辺三角形プリズム１１の斜面より底面を照明する光源１２と、底面で反射された光源１２の照明光を残る斜面より撮像するＣＣＤカメラ１３とにより構成される。なお光源１２は、発光ダイオードアレイ等により構成される。
【００１７】
これによりこの光学系は、二等辺三角形プリズム１１の底面に皮膚が接触していない部分については、光源１２から射出された照明光を底面により全反射してＣＣＤカメラ１３に導き、これとは逆に二等辺三角形プリズム１１の底面に皮膚が接触している部分については、底面において照明光を乱反射してＣＣＤカメラ１３に入射する照明光を低減する。その結果この光学系は、指紋の模様に対応する明暗の画像をＣＣＤカメラ１３よりビデオ信号ＳＶの形式で出力する。
【００１８】
アナログディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）１４は、このビデオ信号ＳＶをアナログディジタル変換処理し、図４に示すように、水平方向及び垂直方向に指紋画像をそれぞれ２５６、１２８サンプリングしてなる８ビットのビデオデータＤ３を出力する。
【００１９】
平均化回路１５は、順次入力されるビデオデータＤ３を所定のサンプリング数により平均値化することにより、ビデオデータＤ３の移動平均値を検出して出力する。ＦＩＦＯ１６は、アナログディジタル変換回路１４より出力されるビデオデータＤ３を遅延させ、平均化回路１５の出力に対応するタイミングにより出力する。
【００２０】
比較回路１７は、ＦＩＦＯ１６より出力されるビデオデータＤ３と、平均値データとを比較して出力することにより、移動平均値を基準にしてビデオデータＤ３を２値化して指紋データＤ１又はＤ２を出力する。これにより比較回路１７は、水平方向２５６サンプリング、垂直方向１２８サンプリングによる２値の指紋画像を出力する。
【００２１】
図５は、検査指紋メモリ６の周辺構成を詳細に示すブロック図である。検査指紋メモリ６は、アドレスジェネレータ２０の発行するアドレスデータに従って、指紋データ入力部４より入力される指紋データＤ１、Ｄ２を順次格納し、また格納した指紋データＤ１、Ｄ２を出力する。この指紋データＤ１、Ｄ２の出力において、検査指紋メモリ６は、特徴部分検出処理においては、保持した指紋データＤ１、Ｄ２を所定順序により出力するのに対し、指紋登録時、指紋照合時においては、保持した指紋画像の所定領域を切り出して出力するように、保持した指紋データＤ１、Ｄ２を選択的に出力する。
【００２２】
ここで特徴部分検出処理は、指紋データＤ１、Ｄ２の指紋画像について、指紋の特徴的な部分を水平方向及び垂直方向のアドレスにより検出する処理であり、水平方向について特徴的な部分を検出する第１の処理（以下第１の検出処理と呼ぶ）と、垂直方向について特徴的な部分を検出する第２の処理（以下第２の検出処理と呼ぶ）とにより構成される。
【００２３】
検査指紋メモリ６は、この第１の検出処理において、水平方向に連続する指紋データＤ１、Ｄ２を１ライン分出力すると、垂直方向にラインを切り換えて、続くラインの指紋データＤ１、Ｄ２を出力する。さらに検査指紋メモリ６は、この１ラインの指紋データＤ１、Ｄ２の出力において、順次水平方向に処理対象の指紋データＤ１、Ｄ２を切り換え、この処理対象の指紋データＤ１、Ｄ２を１画素分出力すると、続いて所定サンプリング数だけ水平方向に変位した位置の指紋データＤ１、Ｄ２を１画素分出力する。これにより検査指紋メモリ６は、図６に示すように、指紋データＤ１、Ｄ２の画像と、この画像を所定サンプリング数だけ水平方向にシフトさせた指紋データＤ１Ｄ、Ｄ２Ｄの画像とについて、この２つの画像を重ね合わせて重なり合う指紋データを組にして、順次指紋データＤ１、Ｄ２、Ｄ１Ｄ、Ｄ２Ｄを出力する。
【００２４】
また検査指紋メモリ６は、第２の検出処理において、垂直方向に連続する指紋データＤ１、Ｄ２を１ライン分出力すると、水平方向にラインを切り換えて、続くラインの指紋データＤ１、Ｄ２を出力する。検査指紋メモリ６は、この１ラインの指紋データＤ１、Ｄ２の出力において、順次垂直方向に処理対象の指紋データＤ１、Ｄ２を切り換え、この処理対象の指紋データＤ１、Ｄ２を１画素分出力すると、続いて所定サンプリング数だけ垂直方向に変位した位置の指紋データＤ１、Ｄ２を１画素分出力する。これにより検査指紋メモリ６は、図７に示すように、指紋データＤ１、Ｄ２の画像と、この画像を所定サンプリング数だけ垂直方向にシフトさせた指紋データＤ１Ｄ、Ｄ２Ｄの画像とについて、この２つの画像を重ね合わせて重なり合う指紋データを組にして、順次指紋データＤ１、Ｄ２、Ｄ１Ｄ、Ｄ２Ｄを出力する。
【００２５】
ここでこのサンプリング数は、水平方向及び垂直方向についての指紋画像の平均的な明暗の周期をＴとしたとき、この周期Ｔの１／２の周期に対応するサンプリング数であり、この実施の形態においては３サンプリングに設定される。
【００２６】
アドレスジェネレータ２０は、システム制御回路３の制御により、これらの検査指紋メモリ６の動作に必要なアドレスデータを発行する。
【００２７】
Ｄ−フリップフロップ（ＤＦＦ）２１は、このように組にして出力される指紋データＤ１、Ｄ２、Ｄ１Ｄ、Ｄ２Ｄのうち、一方の指紋データＤ１、Ｄ２をラッチし、続いて出力される指紋データＤ１Ｄ、Ｄ２Ｄと一致したタイミングによりイクスクルーシブオア回路（Ｅ−ＯＲ）２２に出力する。
【００２８】
イクスクルーシブオア回路２２は、このようにして組により入力される指紋データＤ１、Ｄ２及びＤ１Ｄ、Ｄ２Ｄの排他的論理和を計算することにより、これら指紋データＤ１、Ｄ２及びＤ１Ｄ、Ｄ２Ｄを演算処理し、演算処理結果データを出力する。
【００２９】
これによりイクスクルーシブオア回路２２は、水平方向の検出処理においては、図８に示すように、指紋データＤ１、Ｄ２及びＤ１Ｄ、Ｄ２Ｄの画像において、水平方向に指紋が延長する部分で黒画素数が増大してなる指紋画像により演算処理結果データＤＪＨを出力する。また垂直方向の検出処理においては、図９に示すように、指紋データＤ１、Ｄ２及びＤ１Ｄ、Ｄ２Ｄの画像において、垂直方向に指紋が延長する部分で黒画素数が増大してなる指紋画像による演算処理結果データＤＪＶを出力する。
【００３０】
シフトメモリ２３は、アドレスジェネレータ２０より出力されるアドレスデータをセレクタ２４を介して入力し、このアドレスデータを基準にしてこのようにして検出される演算処理結果データＤＪＨ、ＤＪＶを順次記録する。
【００３１】
またシフトメモリ２３は、第１の検出処理において、セレクタ２４を介して実行されるシステム制御回路３のアドレス制御により、水平方向にシフトさせた演算処理結果データＤＪＨについて、垂直方向に連続する演算処理結果データＤＪＨを１ライン分出力すると、水平方向にラインを切り換えて、続くラインの演算処理結果データＤＪＨを出力する。また第２の検出処理においては、同様に、セレクタ２４を介して実行されるシステム制御回路３のアドレス制御により、垂直方向にシフトさせた演算処理結果データＤＪＶについて、水平方向に連続する演算処理結果データＤＪＶを１ライン分出力すると、垂直方向にラインを切り換えて、続くラインの演算処理結果データＤＪＶを出力する。
【００３２】
セレクタ２４は、シフトメモリ２３に演算処理結果データＤＪＨ、ＤＪＶを格納する際には、アドレスジェネレータ２０より出力されるアドレスデータを選択的にシフトメモリ２３に出力するのに対し、このシフトメモリ２３より演算処理結果データＤＪＨ、ＤＪＶを読み出す際には、システム制御回路３より出力されるアドレスデータをシフトメモリ２３に出力する。
【００３３】
システム制御回路３は、この指紋照合装置１全体の動作を制御するコンピュータにより構成され、二等辺三角形プリズム１１に指が載置されると、指紋データ入力部４の動作を制御して、この指より指紋画像を採取し、その指紋データＤ１又は指紋データＤ２を検査指紋メモリ６に一時保持する。さらにユーザーの選択した処理モードに応じて、この検査指紋メモリ６に保持した指紋データＤ１を指紋データベース５に登録するように、又はこの検査指紋メモリ６に保持した指紋データＤ２と指紋データベース５に保持した指紋データＤ１と照合するように全体の動作を制御する。
【００３４】
この指紋登録、指紋照合において、システム制御回路３は、図１０に示す処理手順を実行し、検査指紋メモリ６に取り込んだ指紋画像より特徴的な部分を検出し、この特徴的な部分を中心にした所定範囲の領域の指紋データＤ１を指紋データベース５に登録し、また指紋照合に使用する。
【００３５】
すなわちシステム制御回路３は、検査指紋メモリ６に指紋データＤ１又はＤ２を取り込むと、ステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、第１の検出処理を実行する。すなわちシステム制御回路３は、アドレスジェネレータ２０の設定により、水平方向に３画素シフトさせた指紋画像と元の指紋画像とで重なり合う指紋データＤ１、Ｄ２及びＤ１Ｄ、Ｄ２Ｄを組にして、順次検査指紋メモリ６より指紋データＤ１、Ｄ２及びＤ１Ｄ、Ｄ２Ｄを読み出す。さらにこれら組の指紋データＤ１、Ｄ２及びＤ１Ｄ、Ｄ２Ｄの演算処理結果データＤＪＨをシフトメモリ２３に格納する。さらに格納した演算処理結果データＤＪＨをシフト方向と直交する垂直方向に連続する順序により順次ラインを切り換えて読み出し、この読み出した演算処理結果データＤＪＨを用いて指紋画像の特徴を示す水平方向の座標値を検出する。
【００３６】
続いてシステム制御回路３は、ステップＳＰ３に移り、第２の検出処理を実行する。ここでシステム制御回路３は、同様にしてアドレスジェネレータ２０の設定により、垂直方向に３画素シフトさせた指紋画像と元の指紋画像とで重なり合う指紋データＤ１、Ｄ２及びＤ１Ｄ、Ｄ２Ｄを組にして、順次検査指紋メモリ６より指紋データＤ１、Ｄ２及びＤ１Ｄ、Ｄ２Ｄを読み出す。さらにこれら組の指紋データＤ１、Ｄ２及びＤ１Ｄ、Ｄ２Ｄの演算処理結果データＤＪＶをシフトメモリ２３に格納する。さらに格納した演算処理結果データＤＪＶをシフト方向と直交する水平方向に連続する順序により読み出し、この読み出した演算処理結果データＤＪＶを用いて指紋画像の特徴を示す垂直方向の座標値を検出する。
【００３７】
続いてシステム制御回路３は、ステップＳＰ４に移り、このようにして検出した水平方向及び垂直方向の座標値を中心にして、所定範囲の指紋データＤ１、Ｄ２を選択的に出力するように、アドレスジェネレータ２０をセットした後、ステップＳＰ５に移ってこの処理手順を終了する。
【００３８】
図１は、この第１の検出処理における中心座標検出処理を示すフローチャートである。システム制御回路３は、この処理手順において、演算処理結果データＤＪＨより特徴的な部分の座標値を検出する。すなわちシステム制御回路３は、ステップＳＰ１１からステップＳＰ１２に移り、内蔵のレジスタのうち、最大カウント値レジスタ（ｍａｘ）に値０をセットし、また最小カウント値レジスタ（ｍｉｎ）に値１２８をセットする。さらにシステム制御回路３は、アドレスレジスタ（ａｄｒｓ）を値０にセットする。なおここで最大カウント値レジスタ（ｍａｘ）及び最小カウント値レジスタ（ｍｉｎ）は、演算処理結果データＤＪＨを集計して得られる集計結果の最大値及び最小値をそれぞれ記録するレジスタである。またアドレスレジスタ（ａｄｒｓ）は、最大カウント値レジスタ（ｍａｘ）に記録した集計結果について、水平方向のアドレス値を記録するレジスタである。
【００３９】
続いてシステム制御回路３は、ステップＳＰ１３に移り、水平アドレス（ｉ）及び垂直アドレス（ｊ）を記録するレジスタの内容をそれぞれ値０にセットする。ここで水平アドレス（ｉ）及び垂直アドレス（ｊ）は、それぞれシフトメモリ２３より入力する演算処理結果データＤＪＨの水平方向及び垂直方向のアドレスである。
【００４０】
続いてシステム制御回路３は、ステップＳＰ１４に移り、カウント値レジスタ（ｃｎｔ）を値０にセットする。ここでカウント値レジスタ（ｃｎｔ）は、演算処理結果データＤＪＨを集計するレジスタである。
【００４１】
このようにして各種レジスタを初期状態にセットすると、システム制御回路３は、ステップＳＰ１５に移り、シフトメモリ２３にアドレスデータを発行し、アドレス（ｉ，ｊ）による演算処理結果データＤＪＨを読み出す。さらにこの読み出した演算処理結果データＤＪＨを値０と比較する。ここで読み出した演算処理結果データＤＪＨが黒画素を示す値０の場合、システム制御回路３は、ステップＳＰ１６に移り、カウント値レジスタ（ｃｎｔ）の内容をインクリメントし、ステップＳＰ１７に移る。これに対して読み出した演算処理結果データＤＪＨが値１の場合、システム制御回路３は、ステップＳＰ１５より直接ステップＳＰ１７に移る。
【００４２】
このステップＳＰ１７において、システム制御回路３は、垂直アドレス（ｊ）の内容をインクリメントし、ステップＳＰ１８に移る。ここでシステム制御回路３は、垂直アドレス（ｊ）の内容と垂直方向の画素数とを比較し、垂直アドレス（ｊ）が垂直方向の画素数以下の場合、ステップＳＰ１５に戻る。
【００４３】
これによりシステム制御回路３は、ステップＳＰ１４−ＳＰ１５−ＳＰ１６−ＳＰ１７−ＳＰ１８、又はステップＳＰ１４−ＳＰ１５−ＳＰ１７−ＳＰ１８の処理手順を繰り返し、垂直方向に連続する演算処理結果データＤＪＨを順次読み出して黒画素でなる値０の演算処理結果データＤＪＨの数をカウントする。
【００４４】
このようにして順次垂直方向に連続する演算処理結果データＤＪＨを順次読み出して黒画素でなる値０の演算処理結果データＤＪＨを集計し、垂直方向の最後の演算処理結果データＤＪＨを集計すると、システム制御回路３においては、ステップＳＰ１８において、垂直アドレス（ｊ）が垂直方向の画素数を越えるようになる。この場合システム制御回路３は、ステップＳＰ１８からステップＳＰ１９に移り、カウント値レジスタ（ｃｎｔ）の値と最大カウント値レジスタ（ｍａｘ）の内容とを比較する。
【００４５】
ここでカウント値レジスタ（ｃｎｔ）の値が最大カウント値レジスタ（ｍａｘ）に記録された値以上の場合、システム制御回路３は、ステップＳＰ２０に移り、このカウント値レジスタ（ｃｎｔ）の内容を最大カウント値レジスタ（ｍａｘ）に記録する。またこのカウント値レジスタ（ｃｎｔ）が得られた水平アドレス（ｉ）の内容をアドレスレジスタ（ａｄｒｓ）に記録した後、ステップＳＰ２１に移る。これに対してカウント値レジスタ（ｃｎｔ）の値が最大カウント値レジスタ（ｍａｘ）に記録された値未満の場合、システム制御回路３は、ステップＳＰ１９より直接ステップＳＰ２１に移る。
【００４６】
ここでシステム制御回路３は、図１１に示すようにカウント値レジスタ（ｃｎｔ）の値と最小カウント値レジスタ（ｍｉｎ）の内容とを比較する。ここでカウント値レジスタ（ｃｎｔ）の値が最小カウント値レジスタ（ｍｉｎ）に記録された値以下の場合、システム制御回路３は、ステップＳＰ２２に移り、このカウント値レジスタ（ｃｎｔ）の内容を最小カウント値レジスタ（ｍｉｎ）に記録した後、ステップＳＰ２３に移る。これに対してカウント値レジスタ（ｃｎｔ）の値が最小カウント値レジスタ（ｍｉｎ）に記録された値を越えている場合、システム制御回路３は、ステップＳＰ２１より直接ステップＳＰ２３に移る。
【００４７】
このステップＳＰ２３において、システム制御回路３は、レジスタに保持した水平アドレス（ｉ）をインクリメントし、続くステップＳＰ２４において、水平アドレス（ｉ）の内容と水平方向の画素数とを比較し、水平アドレス（ｉ）が水平方向の画素数未満の場合、ステップＳＰ１４に戻る。
【００４８】
これによりシステム制御回路３は、図１２に示すように、順次水平方向のアドレスを切り換えながら垂直方向への演算処理結果データＤＪＨを集計し、集計値の分布を検出する（図１２（Ａ）及び（Ｂ））。さらに集計値の分布より最大ピーク値ｍａｘ、最大ピーク値ｍａｘの水平方向のアドレスａｄｒｓ（ｉ）、最小ピーク値ｍｉｎを検出する。
【００４９】
シフトメモリ２３に保持した全ての演算処理結果データＤＪＨについて、このようにして集計を完了すると、システム制御回路３は、ステップＳＰ２４において、水平アドレス（ｉ）が水平方向の画素数を越えることにより、ステップＳＰ２４からステップＳＰ２５に移る。ここでシステム制御回路３は、最大ピーク値ｍａｘと最小ピーク値ｍｉｎとの比ｍａｘ／ｍｉｎを事前に設定された定数Ｎと比較する。
【００５０】
システム制御回路３は、この比ｍａｘ／ｍｉｎが定数Ｎ以上の場合、すなわち図１２に示される特性曲線においてピーク値が十分に大きな場合、最大ピーク値ｍａｘの水平方向のアドレスａｄｒｓ（ｉ）においては、十分な信頼性により指紋画像の特徴的なアドレスを示していると判断し、ステップＳＰ２６に移る。ここでシステム制御回路３は、検査指紋メモリ６より指紋画像を切り出す中心アドレスにこのアドレスａｄｒｓ（ｉ）をセットした後、ステップＳＰ２７に移ってこの処理手順を終了する。
【００５１】
これに対して比ｍａｘ／ｍｉｎが定数Ｎ未満の場合、すなわち図１２に示される特性曲線においてピーク値が小さな場合、最大ピーク値ｍａｘの水平方向のアドレスａｄｒｓ（ｉ）においては、十分な信頼性により指紋画像の特徴的なアドレスを示していないと判断し、ステップＳＰ２８に移る。ここでシステム制御回路３は、検査指紋メモリ６より指紋画像を切り出す中心アドレスにディフォルト値でなる水平方向の中心アドレスをセットした後、ステップＳＰ２７に移ってこの処理手順を終了する。
【００５２】
これに対してシステム制御回路３は、第２の検出処理においては、アドレスの発行順序、最小カウント値レジスタ（ｍｉｎ）の初期設定値、ステップＳＰ１８、ステップＳＰ２４における比較対象の画素値を変更して、この図１及び図１１の処理手順を繰り返し、これにより図１３に示すように、垂直方向にシフトさせた演算処理結果データＤＪＶより水平方向に連続する演算処理結果データＤＪＶを集計して集計値の分布を検出し、この検出した分布より最大ピーク値ｍａｘ、最大ピーク値ｍａｘの垂直方向のアドレスａｄｒｓ（ｊ）、最小ピーク値ｍｉｎを検出する。さらにこのピーク値ｍａｘが十分な信頼性を有するか否か判定し、検査指紋メモリ６より指紋画像を切り出す垂直方向の中心アドレスを設定する。
【００５３】
以上の構成において、指紋照合装置１においては、ユーザーが二等辺三角形プリズム１１の底面に指を載置すると（図２及び図３）、ＣＣＤカメラ１３により指紋画像を撮像し、その結果得られるビデオ信号ＳＶがアナログディジタル変換回路１４によりビデオデータＤ３に変換される。さらにこのビデオデータＤ３が、比較回路１７により移動平均値を基準にして２値化され、指紋データＤ１又はＤ２が生成される。
【００５４】
これらの指紋データＤ１又はＤ２は、一旦検査指紋メモリ６に取り込まれた後、指紋登録時においては、指紋データＤ１が指紋データベース５に登録される。また指紋照合時においては、指紋データＤ２が照合率検出部７に入力され、ここで指紋データベース５に登録された指紋データＤ１と照合される。
【００５５】
このようにして一旦検査指紋メモリ６に取り込まれた後、指紋データベース５又は照合率検出部７に出力される際に、指紋データＤ１、Ｄ２は、それぞれ指紋画像の特徴的な部分がシステム制御回路３により検出され、この特徴的な部分を中心とした所定領域の指紋データＤ１、Ｄ２が選択的に指紋データベース５に登録され、また照合率検出部７にて照合率の検出に供され、これにより指紋照合の精度が向上される。
【００５６】
すなわち検査指紋メモリ６に登録された指紋データＤ１、Ｄ２は（図４、図５及び図１０）、始めに第１の検査処理において、水平方向について指紋画像の特徴的な部分の座標値（アドレス）が検出され、続いて第２の検査処理において、垂直方向について指紋画像の特徴的な部分の座標値（アドレス）が検出され、この検出した座標値を中心に設定した所定範囲が指紋データベース５に登録され、また照合率検出部７に出力される。
【００５７】
この第１の検査処理において、指紋データＤ１、Ｄ２は（図１、図５及び図１１）、水平方向に３画素シフトした指紋画像と元の指紋画像とで重なり合う指紋データＤ１及びＤ１Ｄ、Ｄ２及びＤ２Ｄを組にして（図６、図７）、検査指紋メモリ６より読み出され、この組の指紋データＤ１及びＤ１Ｄ、Ｄ２及びＤ２Ｄの排他的論理和がイクスクルーシブオア回路２２で計算される。
【００５８】
ここでこれら組の指紋データＤ１及びＤ１Ｄ、Ｄ２及びＤ２Ｄのうち（図８、図１２）、指紋データＤ１Ｄ、Ｄ２Ｄにおいては、指紋の周期の１／２周期に対応する３画素だけ水平方向にシフトしていることにより、指紋が垂直方向に流れている部分では元の指紋画像の隆線（この実施の形態では黒画素）とシフトした指紋画像の谷線（この実施の形態では白画素）が重なり合うことになる。従って指紋データＤ１、Ｄ２及びＤ１Ｄ、Ｄ２Ｄの排他的論理和においては、対応する画素が論理１（白画素）となる。これにより指紋がシフト方向に延長するような部分では黒画素の数が他の部分に比べて相対的に多くなり、このように黒画素が数多く位置する部分は、渦状指紋や蹄状指紋における特徴的な部分となる。
【００５９】
これにより指紋データＤ１、Ｄ２は、このようして検出された排他的論理和による演算処理結果データＤＪＨが一旦シフトメモリ２３に保持された後、この演算処理結果データＤＪＨによる画像において黒画素の数が垂直方向のライン毎に集計され（図１２）、水平方向に集計値の分布が計算される。さらにこの集計値の分布よりピーク値ｍａｘ、ピーク値の座標値ａｄｒｓ（ｉ）が検出され、これにより特徴的な部分の座標値ａｄｒｓ（ｉ）が検出される。これにより水平方向については、この座標値ａｄｒｓ（ｉ）を中心にした所定範囲が検査指紋メモリ６より読み出されて、指紋データベース５に登録され、照合率検出部７に出力される。
【００６０】
このようにして座標値ａｄｒｓ（ｉ）を検出する際に、指紋データＤ１、Ｄ２は、併せて最大値ｍａｘ、最小値ｍｉｎの比が所定値以上か否か判定され、これによりこのようにして検出される特徴的な部分の座標値ａｄｒｓ（ｉ）が十分に信頼に足るものか否か判定される。これにより座標値ａｄｒｓ（ｉ）が信頼性を欠く場合には、ディフォルト値を中心にした所定範囲が検査指紋メモリ６より読み出されて指紋データベース５に登録され、照合率検出部７に出力される。
【００６１】
すなわちいわゆる流れと呼ばれるような単に一方向に指紋が流れている指紋の場合、指紋画像には特徴的な部分が無いにも係わらず、集計の分布よりピーク値が検出され、座標値ａｄｒｓ（ｉ）が検出される。しかしながらこのような指紋で検出される最大ピーク値ｍａｘにおいては、最小ピーク値ｍｉｎに対する値が小さい特徴がある。これによりこのように最大値ｍａｘ、最小値ｍｉｎの比を基準にして信頼性を判定して、必要に応じて指紋画像の中心領域を選択的に使用することにより、信頼性の高い指紋照合結果を得ることができる。
【００６２】
これに対して第２の検査処理において、指紋データＤ１、Ｄ２は（図１、図５及び図１１）、垂直方向に３画素シフトした指紋画像と元の指紋画像とで重なり合う指紋データＤ１及びＤ１Ｄ、Ｄ２及びＤ２Ｄを組にして（図７）、検査指紋メモリ６より読み出され、この組の指紋データＤ１及びＤ１Ｄ、Ｄ２及びＤ２Ｄの排他的論理和がイクスクルーシブオア回路２２で計算される。
【００６３】
さらに指紋データＤ１、Ｄ２は、このようして検出された排他的論理和による演算処理結果データＤＪＶが一旦シフトメモリ２３に保持された後、この演算処理結果データＤＪＶによる画像において黒画素の数が水平方向のライン毎に集計され（図１３）、垂直方向に集計値の分布が計算される。さらにこの集計値の分布よりピーク値ｍａｘ、ピーク値の座標値ａｄｒｓ（ｊ）が検出され、これにより特徴的な部分の座標値ａｄｒｓ（ｊ）が検出される。これにより垂直方向については、この座標値ａｄｒｓ（ｊ）を中心にした所定範囲が検査指紋メモリ６より読み出されて、指紋データベース５に登録され、照合率検出部７に出力される。
【００６４】
さらにこのとき水平方向の場合と同様に、最大値ｍａｘ、最小値ｍｉｎの比より信頼性が判定され、必要に応じてディフォルト値を中心にした所定範囲が検査指紋メモリ６より読み出されて指紋データベース５に登録され、照合率検出部７に出力される。
【００６５】
以上の構成によれば、水平方向及び垂直方向に所定画素数だけシフトさせた指紋画像と元の指紋画像との演算処理結果をシフト方向と直交する方向に集計し、この集計の分布より集計値のピーク値を検出して、指紋画像の特徴的な部分を判定することにより、簡易かつ確実に指紋画像の特徴的な部分を検出することができる。
【００６６】
さらにこのときこの処理を水平方向及び垂直方向に実行することにより、簡易かつ確実に２次元座標値により指紋画像の特徴的な部分を検出することができる。
【００６７】
またこの処理を２値画像による指紋画像について実行したことにより、簡易な構成で指紋画像の特徴的な部分を検出することができる。
【００６８】
また集計結果の分布による最大値及び最小値の比率が所定値以下か否か判定することにより、ピーク値の大小を判定し、ピーク値が小さい場合、検出した指紋画像の特徴的な部分に代えて、事前に設定した所定領域を用いて指紋登録し、また指紋照合することにより、高い信頼性により指紋照合結果を得ることができる。
【００６９】
なお上述の実施の形態においては、シフトした指紋画像と元の指紋画像との間で排他的論理を計算することにより、これら２つの指紋画像を演算処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、論理和を計算してこれら２つの指紋画像を演算処理してもよい。
【００７０】
すなわち指紋画像においては、２値画像上で指が置かれていない部分に細かいノイズが生成され、排他的論理和により演算処理する場合、このノイズにより多くの黒画素が生成される。これに対して排他的論理和に代えて論理和により２つの指紋画像を演算処理すれば、ノイズによる黒画素の発生を回避することができる。図１４及び図１５は、このようにして論理和の演算により２つの指紋画像を演算処理した演算処理結果データＤＪＨ及びＤＪＶによる画像と、集計値の分布とを示すものであり、ノイズによる黒画素の発生を回避することができる分、精度の高い検出結果を得ることができる。
【００７１】
また上述の実施の形態においては、２値画像による指紋画像をシフトさせて処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、多値の指紋データによる指紋画像をシフトさせて処理するようにしてもよい。なおこの場合、演算処理処理において、併せて２値化の処理を実行してもよい。また組を成す指紋データを乗算処理することにより、一方の指紋データの値を他方の指紋データの値で重み付けした演算処理結果を得、その乗算値を累積することにより集計の分布を検出してもよい。
【００７２】
さらに上述の実施の形態においては、事前に設定された３画素分だけ指紋画像をシフトさせる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応じてシフト量を種々の画素数に変更することができ、また指紋画像を統計処理して明暗の周期を検出し、この検出結果よりシフトさせる画素数を設定してもよい。
【００７３】
また上述の実施の形態においては、黒画素の数をカウントして最大値を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これとは逆に白画素の数をカウントして最小値を検出するようにしてもよい。
【００７４】
さらに上述の実施の形態においては、集計値の最大値と最小値の比が所定値以上か否か判断することにより、最大値によるピークが十分に大きいか否か判断する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、集計値の最大値と集計値の平均値とにより最大値によるピークが十分に大きいか否か判断する場合、さらには集計値の最大値と事前に設定された基準値との比較によりピークが十分に大きいか否か判断する場合等、種々の判断方法を広く適用することができる。
【００７５】
また上述の実施の形態においては、最大値によるピークが十分に大きくない場合、ディフォルトの値により指紋画像を登録し、また指紋照合する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、最大値によるピークが十分に大きくない場合、シフトさせる画素値を切り換えて同様の処理を繰り返すようにしてもよい。
【００７６】
さらに上述の実施の形態においては、水平方向及び垂直方向の２方向について、指紋画像をシフトさせて処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、一の方向と、これと異なる他の方向とに指紋画像をシフトさせて処理して、同様に２次元的に指紋画像の特徴的な部分を検出することができる。
【００７７】
また上述の実施の形態においては、２方向に指紋画像をシフトさせて２次元の座標値により指紋画像の特徴的な部分を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば一方向については、メモリに取り込んだ指紋画像をそのままの大きさにより切り出して処理する場合等にあっては、一方向についてだけ指紋画像の特徴的な部分を検出してもよい。
【００７８】
さらに上述の実施の形態においては、シフトさせた指紋画像と元の指紋画像との重なり合う指紋データを組にしてメモリより読み出して処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばシフトさせる画素数に対応する遅延回路にメモリより読み出した指紋データを入力し、この遅延回路の入出力データによりこの１組の指紋データを生成してもよい。
【００７９】
また上述の実施の形態においては、移動平均によりディジタルビデオ信号を２値化する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、全画面の平均値により２値化する場合等にも広く適用することができる。
【００８０】
また上述の実施の形態においては、メモリに保持した指紋画像を切り出して処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、撮像された２値化信号を直接処理してメモリ等に取り込む指紋画像の領域を設定する場合、さらには指紋画像の特徴的な部分が所定位置になるように、ユーザーに指示を与える場合等に広く適用することができる。
【００８１】
さらに上述の実施の形態においては、本発明を指紋照合装置に適用して指紋画像を処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばコンピュータネットワーク端末より指紋画像を取り込んで処理する場合等に広く適用することができる。
【００８２】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、指紋画像を所定方向にシフトさせて得られる画像と元の画像との間で演算処理結果を得、この演算処理結果をシフト方向と直交する方向に集計してシフト方向に集計値が順次連続してなる集計の分布を検出することにより、指紋画像の特徴を示す部分を簡易かつ確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る指紋照合装置のシステム制御回路の処理手順を示すフローチャートである。
【図２】図１の指紋照合装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】図１の指紋照合装置の指紋データ入力部を示すブロック図である。
【図４】図３の指紋データ入力部より入力された指紋画像を示す図である。
【図５】図１の指紋照合装置の検査指紋メモリを周辺構成と共に示すブロック図である。
【図６】第１の検出処理の説明に供する略線図である。
【図７】第２の検出処理の説明に供する略線図である。
【図８】第１の検出処理による演算処理結果の説明に供する略線図である。
【図９】第２の検出処理による演算処理結果の説明に供する略線図である。
【図１０】特徴的な部分の検出処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１の続きを示すフローチャートである。
【図１２】第１の検出処理の集計結果を示す特性曲線図である。
【図１３】第２の検出処理の集計結果を示す特性曲線図である。
【図１４】論理和演算による第１の検出処理の演算処理結果の説明に供する略線図である。
【図１５】論理和演算による第２の検出処理の演算処理結果の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
１……指紋照合装置、３……システム制御回路、４……指紋データ入力部、５……指紋データベース、６……検査指紋メモリ、７……照合率検出部、２２……イクスクルーシブオア回路、２３……シフトメモリ
【図１】
0004026215.tif 000002
【図２】
0004026215.tif 000003
【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】
0004026215.tif 000009
【図９】
0004026215.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0004026215.tif 000012
【図１２】
0004026215.tif 000013
【図１３】
0004026215.tif 000014
【図１４】
0004026215.tif 000015
【図１５】
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