(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
署名の入力画像と該入力画像の比較対象となる署名の参照画像との一致度に基づいて、前記入力画像と参照画像の署名照合をおこなう署名照合装置であって、
前記入力画像と前記参照画像の対応点を探索する対応点探索手段と、
前記対応点探索手段により探索された対応点に基づいて前記入力画像の署名の変形を補正した変形補正画像と前記参照画像の一致率並びに前記入力画像と前記参照画像の非変形率に基づいて、前記変形補正画像と前記参照画像の照合値を算定する算定手段と
を備えたことを特徴とする署名照合装置。
【請求項２】
前記算定手段は、前記対応点探索手段により探索された対応点に基づいて、前記入力画像の変形を補正した変形補正画像を作成する変形補正画像作成手段と、前記変形補正画像作成手段により作成された変形補正画像と前記参照画像の一致率を算定する一致率算定手段と、前記入力画像と前記参照画像の非変形率を算定する非変形率算定手段と、前記一致率と前記非変形率を乗じた照合値を算定する照合値算定手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の署名照合装置。
【請求項３】
前記照合値算定手段により算定された照合値が所定値以上である場合には前記入力画像の署名と前記参照画像の署名が一致するものと判定し、前記照合値が所定値未満である場合には前記入力画像の署名と前記参照画像の署名が一致しないものと判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の署名照合装置。
【請求項４】
前記判定手段により前記入力画像の署名と前記参照画像の署名が一致するものと判定された場合に、前記変形補正画像と前記参照画像とを重ね合わせ表示する表示処理手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の署名照合装置。
【請求項５】
前記対応点探索手段は、前記入力画像と前記参照画像の間の類似度を画素値として持つ複数の類似度画像を生成する類似度画像生成手段と、所定の方向に並んだ複数の類似度画像の各画素の周辺画素の画素値を他の類似度画像の画素値に順次累積加算する累積加算手段と、前記累積加算手段により累積加算された各類似度画像に基づいて対応点を特定する対応点特定手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の署名照合装置。
【請求項６】
前記類似度画像生成手段は、前記参照画像を複数のブロックに分割して参照部分画像を生成する参照部分画像生成手段と、前記入力画像を複数のブロックに分割して入力部分画像を生成する入力部分画像生成手段と、前記入力部分画像と前記参照部分画像の間の類似度を算定する類似度算定手段とを備えたことを特徴とする請求項５に記載の署名照合装置。
【請求項７】
前記累積加算手段は、前記非変形率算定手段により算定された非変形率の変化分が所定値未満となるまで、横方向（ｊ方向）、該横方向の逆方向（−ｊ方向）、縦方向（ｉ方向）、該縦方向の逆方向（−ｉ方向）の累積加算を再帰的に繰り返すことを特徴とする請求項５に記載の署名照合装置。
【請求項８】
署名の入力画像と該入力画像の比較対象となる署名の参照画像との一致度に基づいて、前記入力画像と参照画像の署名照合処理を署名照合装置でおこなう署名照合方法であって、
前記入力画像の比較対象となる署名の参照画像を前記署名照合装置内の記憶部に格納する参照画像格納工程と、
前記署名照合装置に設けられた画像入力部により前記署名の入力画像を入力する画像入力工程と、
前記画像入力工程により入力画像が入力された際に、前記記憶部に格納された参照画像を読み出し、読み出された参照画像と前記入力画像の対応点を探索処理する対応点探索処理工程と、
前記対応点探索処理工程により前記対応点が探索処理された際に、該探索処理された対応点に基づいて前記入力画像の署名の変形を補正した変形補正画像と前記参照画像の一致率並びに前記入力画像と前記参照画像の非変形率に基づいて、前記変形補正画像と前記参照画像の照合値を算定処理する算定処理工程と
を含んだことを特徴とする署名照合方法。
【請求項９】
前記算定処理工程は、前記対応点探索処理工程により前記対応点が探索処理された際に、該探索処理された対応点に基づいて、前記入力画像の変形を補正した変形補正画像を生成する変形補正画像生成工程と、前記変形補正画像生成工程により生成された変形補正画像と前記参照画像の一致率を算定処理する一致率算定処理工程と、前記入力画像と前記参照画像の非変形率を算定処理する非変形率算定処理工程と、前記一致率と前記非変形率を乗じた照合値を算定処理する照合値算定処理工程とを含んだことを特徴とする請求項８に記載の署名照合方法。
【請求項１０】
署名の入力画像と該入力画像の比較対象となる署名の参照画像との一致度に基づいて、前記入力画像と参照画像の署名照合処理をおこなう署名照合装置に用いられる署名照合プログラムであって、
前記入力画像の比較対象となる署名の参照画像を前記署名照合装置内の記憶部に格納する参照画像格納手順と、
前記署名照合装置に設けられた画像入力部により前記署名の入力画像を入力する画像入力手順と、
前記画像入力手順により入力画像が入力された際に、前記記憶部に格納された参照画像を読み出し、読み出された参照画像と前記入力画像の対応点を探索処理する対応点探索処理手順と、
前記対応点探索処理手順により前記対応点が探索処理された際に、該探索処理された対応点に基づいて前記入力画像の署名の変形を補正した変形補正画像と前記参照画像の一致率並びに前記入力画像と前記参照画像の非変形率に基づいて、前記変形補正画像と前記参照画像の照合値を算定処理する算定処理手順と
をコンピュータに実行させることを特徴とする署名照合プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、署名の入力画像と該入力画像の比較対象となる署名の参照画像との一致度に基づいて、前記入力画像と参照画像の署名照合をおこなう署名照合装置、署名照合方法および署名照合プログラムに関し、特に、オフラインサイン照合をおこなう場合に、入力画像の変形を考慮した正確な真偽判定を効率良くおこなうことができる署名照合装置、署名照合方法および署名照合プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、欧米だけではなく日本においても、署名（サイン）による確認が本人認証の一つとして利用されている。たとえば、クレジットカードにより商品を購入する場合には、印鑑については必要ではなく、サインにより本人であることを確認することになる。
【０００３】
ところで、かかるサインによる確認を担当者の目視のみによっておこなうこととすると、他人によるなりすましを防止することが難しい。このため、従来からオンラインサイン照合技術およびオフラインサイン照合技術と呼ばれる２種類のサイン照合技術が知られている。
【０００４】
このオンラインサイン照合技術は、ペンの筆跡速度、筆圧、始点と終点の位置、ペンの空中での軌跡といった様々な動的な情報を照合情報に基づいて、本人が筆記したサインか否かを判定する技術である。これに対して、オフラインサイン照合技術は、これらの動的な情報やリアルタイムの情報を用いることなく、紙上に残されたサインの形状のみを判断材料としてサインの真偽を判定する技術である。
【０００５】
このように、サイン照合技術には２種類のものがあるわけであるが、後者のオフラインサイン照合技術は、動的な情報を取得するための設備などを必要とせず、幅広く応用され得るものであるので、特に注目を浴びている。その反面で、このオフラインサイン照合技術は、登録されたサインの画像（参照画像）と新たに入力されたサインの画像（入力画像）との対応点を探索し、対応点ごとの相互関係を正確に求める必要がある。登録されたサインと全く同じサインを人が再現することは事実上不可能だからである。
【０００６】
このため、たとえば“水上嘉樹他，「抽出変位を利用する署名照合法の提案」；信学技法，TECHNICAL REPORT OF IEICE. PRMU98-147(1998-12)，p87-93”には、照合署名と純正署名の間で変位抽出をおこなった後に、得られた変位関数に基づいて定めたユークリッド距離で照合署名の真偽を判定する技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術によれば、変位を施した入力画像（入力画像自体ではない）と参照画像の間のユークリッド距離を評価基準としているので、変形が多く存在する入力画像の場合には、どのようにして変位させるかが大きな問題となる。かかる従来技術によれば、極端な局所的変位を避けつつ水平および垂直に滑らかな変形を施す２種類の変位関数を採用しているが、現実にはこの変位関数だけでは大局的な変形に対応することができない場合がある。
【０００８】
具体的には、この変位関数により比較的大きな変形にまで対応しようとすれば、ユークリッド距離を求めるまでに膨大な処理時間を要することになり、逆に比較的小さな変形に対応するようにすれば、大局的な変形に対応できないことになる。このため、照合遅延の増加または照合精度の低下を招くおそれがあり、入力画像の変形を考慮した正確な真偽判定を効率良く（迅速に）おこなうことが難しい。
【０００９】
これらのことから、オフラインサイン照合をおこなう場合に、入力画像の変形を考慮した正確な真偽判定をいかに効率良くおこなうかが、極めて重要な課題となっている。
【００１０】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、オフラインサイン照合をおこなう場合に、入力画像の変形を考慮した正確な真偽判定を効率良くおこなうことができる署名照合装置、署名照合方法および署名照合プログラムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明に係る署名照合装置は、署名の入力画像と該入力画像の比較対象となる署名の参照画像との一致度に基づいて、前記入力画像と参照画像の署名照合をおこなう署名照合装置であって、前記入力画像と前記参照画像の対応点を探索する対応点探索手段と、前記対応点探索手段により探索された対応点に基づいて前記入力画像の署名の変形を補正した変形補正画像と前記参照画像の一致率並びに前記入力画像と前記参照画像の非変形率に基づいて、前記変形補正画像と前記参照画像の照合値を算定する算定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２の発明に係る署名照合装置は、請求項１の発明において、前記算定手段は、前記対応点探索手段により探索された対応点に基づいて、前記入力画像の変形を補正した変形補正画像を作成する変形補正画像作成手段と、前記変形補正画像作成手段により作成された変形補正画像と前記参照画像の一致率を算定する一致率算定手段と、前記入力画像と前記参照画像の非変形率を算定する非変形率算定手段と、前記一致率と前記非変形率を乗じた照合値を算定する照合値算定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３の発明に係る署名照合装置は、請求項２の発明において、前記照合値算定手段により算定された照合値が所定値以上である場合には前記入力画像の署名と前記参照画像の署名が一致するものと判定し、前記照合値が所定値未満である場合には前記入力画像の署名と前記参照画像の署名が一致しないものと判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４の発明に係る署名照合装置は、請求項３の発明において、前記判定手段により前記入力画像の署名と前記参照画像の署名が一致するものと判定された場合に、前記変形補正画像と前記参照画像とを重ね合わせ表示する表示処理手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５の発明に係る署名照合装置は、請求項１〜４の発明において、前記対応点探索手段は、前記入力画像と前記参照画像の間の類似度を画素値として持つ複数の類似度画像を生成する類似度画像生成手段と、所定の方向に並んだ複数の類似度画像の各画素の周辺画素の画素値を他の類似度画像の画素値に順次累積加算する累積加算手段と、前記累積加算手段により累積加算された各類似度画像に基づいて対応点を特定する対応点特定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６の発明に係る署名照合装置は、請求項５の発明において、前記類似度画像生成手段は、前記参照画像を複数のブロックに分割して参照部分画像を生成する参照部分画像生成手段と、前記入力画像を複数のブロックに分割して入力部分画像を生成する入力部分画像生成手段と、前記入力部分画像と前記参照部分画像の間の類似度を算定する類似度算定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７の発明に係る署名照合装置は、請求項５の発明において、前記累積加算手段は、前記非変形率算定手段により算定された非変形率の変化分が所定値未満となるまで、横方向（ｊ方向）、該横方向の逆方向（−ｊ方向）、縦方向（ｉ方向）、該縦方向の逆方向（−ｉ方向）の累積加算を再帰的に繰り返すことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８の発明に係る署名照合方法は、署名の入力画像と該入力画像の比較対象となる署名の参照画像との一致度に基づいて、前記入力画像と参照画像の署名照合処理を署名照合装置でおこなう署名照合方法であって、前記入力画像の比較対象となる署名の参照画像を前記署名照合装置内の記憶部に格納する参照画像格納工程と、前記署名照合装置に設けられた画像入力部により前記署名の入力画像を入力する画像入力工程と、前記画像入力工程により入力画像が入力された際に、前記記憶部に格納された参照画像を読み出し、読み出された参照画像と前記入力画像の対応点を探索処理する対応点探索処理工程と、前記対応点探索処理工程により前記対応点が探索処理された際に、該探索処理された対応点に基づいて前記入力画像の署名の変形を補正した変形補正画像と前記参照画像の一致率並びに前記入力画像と前記参照画像の非変形率に基づいて、前記変形補正画像と前記参照画像の照合値を算定処理する算定処理工程とを含んだことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９の発明に係る署名照合方法は、請求項８の発明において、前記算定処理工程は、前記対応点探索処理工程により前記対応点が探索処理された際に、該探索処理された対応点に基づいて、前記入力画像の変形を補正した変形補正画像を生成する変形補正画像生成工程と、前記変形補正画像生成工程により生成された変形補正画像と前記参照画像の一致率を算定処理する一致率算定処理工程と、前記入力画像と前記参照画像の非変形率を算定処理する非変形率算定処理工程と、前記一致率と前記非変形率を乗じた照合値を算定処理する照合値算定処理工程とを含んだことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１０の発明に係る署名照合プログラムは、署名の入力画像と該入力画像の比較対象となる署名の参照画像との一致度に基づいて、前記入力画像と参照画像の署名照合処理をおこなう署名照合装置に用いられる署名照合プログラムであって、前記入力画像の比較対象となる署名の参照画像を前記署名照合装置内の記憶部に格納する参照画像格納手順と、前記署名照合装置に設けられた画像入力部により前記署名の入力画像を入力する画像入力手順と、前記画像入力手順により入力画像が入力された際に、前記記憶部に格納された参照画像を読み出し、読み出された参照画像と前記入力画像の対応点を探索処理する対応点探索処理手順と、前記対応点探索処理手順により前記対応点が探索処理された際に、該探索処理された対応点に基づいて前記入力画像の署名の変形を補正した変形補正画像と前記参照画像の一致率並びに前記入力画像と前記参照画像の非変形率に基づいて、前記変形補正画像と前記参照画像の照合値を算定処理する算定処理手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る署名照合装置、署名照合方法および署名照合プログラムの実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態で用いるサイン照合装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すサイン照合装置１００は、（１）サインの入力画像を分割した入力部分画像とあらかじめ登録したサインの参照画像を分割した参照部分画像との間の類似度を示す類似度画像を作成する類似度画像作成段階と、（２）複数の類似度画像を累積加算した結果に基づいて最適な対応点を決定する対応点決定段階と、（３）この対応点に基づいて変形補正画像を作成し、作成した変形補正画像と参照画像の一致率並びに入力画像と参照画像の非変形率から算定した照合値に基づいて照合処理をおこなう照合段階とからなる。
【００２３】
具体的には、（１）類似度画像作成段階では、たとえば７×７画素のサイズからなる参照部分画像を２１×２１画素のサイズからなる入力部分画像内を移動させつつ順次相関値を求め、この相関値を画素値として持つ類似度画像を作成する。このため、この類似度画像は、参照部分画像上の中心点が入力部分画像上の点にどの程度類似しているかを示すことになる。
【００２４】
（２）対応点決定段階では、各類似度画像の画素値を垂直方向および水平方向に再帰的に累積加算を繰り返しながら各類似度画像を更新し、各類似度画像を形成する画素のうち最大の画素値を持つ画素の位置を求め、この位置を入力部分画像上での対応点として決定する。ただし、かかる繰り返し処理を終了させる条件として、非変形率という尺度を利用する。この非変形率とは、入力画像と参照画像の対応点間の距離（全画素での平均）を基に算出する値であり、全く変形がないときすなわち対応点を移動させる必要がないときに１００％となり、変形が大きい程０に近づくようにしたものである。
【００２５】
（３）照合段階では、対応点決定段階で求めた対応点に基づいて変形を吸収する補正をおこなった変形補正画像を作成し、この変形補正画像と参照画像との一致率並びに入力画像と参照画像の非変形率から照合値を求め、この照合値に基づいて参照画像のサインと入力画像のサインを重ね合わせ表示をする。なお、ここで言う一致率とは、変形補正画像と参照画像の重なる比率のことであり、完全に一致したときに１００％となる。また、照合値とは、一致率と非変形率との積（一致率×非変形率）である。
【００２６】
このように、ここでは対応点を決定する際に、従来よりも大局的な最適化をおこなっているためローカルミニマムに陥り難くなり、累積加算を繰り返す最適化の微調整により対応付けの精度が高くなり、並列分散処理が可能になるのでハードウエア化が容易となる。また、照合をおこなう際に、変形補正画像と参照画像の一致率並びに入力画像と参照画像の非変形率から算定した照合値に基づいて照合処理をおこなっているので、入力画像の変形を考慮した正確な真偽判定を効率良くおこなうことができる。
【００２７】
次に、図１に示したサイン照合装置１００の構成について説明する。なお、ここでは参照画像、入力画像の順に画像を入力する場合を示すこととする。図１に示すように、このサイン照合装置１００は、画像入力部１０１と、分割処理部１０２と、参照画像記憶部１０３と、類似度画像作成部１０４と、累積加算処理部１０５と、対応点決定部１０６と、変形補正画像作成部１０７と、一致率算定部１０８と、非変形率算定部１０９と、照合値算定部１１０と、表示処理部１１１とからなる。
【００２８】
画像入力部１０１は、縦横のサイズＩ，Ｊからなる参照画像Ｉ0（ｉ，ｊ）および入力画像Ｉ1（ｉ，ｊ）（０≦ｉ≦Ｉ−１，０≦ｊ≦Ｊ−１）を入力する入力部である。具体的には、光学的に原稿を読み取って画像を取得するスキャナや、ネットワークから画像を取得するインターフェース部や、二次記憶装置から画像を読み出す読み出し部が該当する。ここで、この入力画像とは、対応点の探索対象となる画像であって、歪みや変形を伴うものであっても良い。これに対して、参照画像とは、入力画像の比較の対象となる画像であり、歪みなどを伴わないものであることが望ましい。
【００２９】
図２（ａ）には参照画像２１０を示しており、同図（ｂ）には入力画像２２０を示している。これらの参照画像２１０および入力画像２２０は、いずれもアルファベット「ａ」の文字画像であり、例えば３２×３２画素からなる。
【００３０】
分割処理部１０２は、画像入力部１０１により入力された入力画像および参照画像を入力部分画像および参照部分画像にそれぞれ分割する処理部である。ただし、入力画像の分割手順と参照画像の分割手順はそれぞれ異なる。
【００３１】
参照画像を分割する場合には、参照画像上で縦方向にＭ個、横方向にＮ個サンプリングした点（ｐm，ｑn）（０≦ｍ≦Ｍ−１，０≦ｎ≦Ｎ−１）を中心とした参照部分画像を作成する。図３は、図２（ａ）に示した参照画像２１０の分割結果の一例を示す図であり、同図に示すように、ここでは３２×３２画素の参照画像２１０を７×７画素からなる２５個の参照部分画像に分割している。具体的には、ｐm＝round（Ｉ／Ｍ）、ｑn＝round（Ｊ／Ｎ）としている。ただし、round（）は四捨五入を示している。
【００３２】
入力画像を分割する場合には、参照画像を分割する場合と異なり、各入力部分画像の一部が重なり合う重複したデータを持つように分割する。図４は、図２（ｂ）に示した入力画像２２０の分割結果の一例を示す図であり、同図に示すように、ここでは３２×３２画素の入力画像２２０を２１×２１画素からなる２５個の入力部分画像に分割している。
【００３３】
参照画像記憶部１０３は、参照画像並びに分割処理部１０２で分割した各参照部分画像を記憶する記憶部であり、類似度画像作成部１０４が類似度画像を作成する場合には該当する参照部分画像が取り出され、一致率算定部１０８が一致率を算定する場合、非変形率算定部１０９が非変形率を算定する場合、表示処理部１１１が重ね合わせ画像を表示処理する場合には参照画像が取り出される。
【００３４】
類似度画像作成部１０４は、入力部分画像と参照部分画像の間の変形を考慮した類似度を算定して、該類似度を画素値として持つ類似度画像Ｃｍｎ（ｕ，ｖ）（０≦ｍ≦Ｍ−１，０≦ｎ≦Ｎ−１，０≦ｕ≦Ｕ−１，０≦ｖ≦Ｖ−１）を作成する処理部である。ただし、Ｕ，Ｖはそれぞれ類似度画像の縦横のサイズであるものとする。この類似度として正規化相関係数（σfg／（σf・σg））を用いることができる。
【００３５】
図５は、参照部分画像と入力部分画像から類似度画像を作成する概念を説明するための説明図である。なお、ここでは図３および図４の２行２列に位置する入力部分画像と参照部分画像を用いることとする。
【００３６】
同図に示す入力部分画像５１０と参照部分画像５２０の類似度を求める場合には、参照部分画像５２０の中心画素を入力部分画像５１０の左上部の画素に対応づけて正規化相関係数を計算し、その計算結果を類似度画像５３０の左上部の画素の画素値とする。その後、参照部分画像５２０を右にずらし、同様の処理をおこなう。上記処理を参照部分画像５２０をずらしながら入力部分画像５１０の全画素についておこなうことにより、類似度画像５３０が求められる。
【００３７】
かかる類似度画像の作成処理を各入力部分画像ごとにおこなうと、図６に示すような複数の類似度画像が得られる。なお、参照部分画像の全ての画素の画素値が一定値である場合には、正規化相関係数の分母がゼロとなるため、この場合の類似度画像の画素値もゼロとなる。
【００３８】
累積加算処理部１０５は、図７に示すように、各類似度画像をｊ方向、−ｊ方向、ｉ方向、−ｉ方向の順序で再帰的に累積加算する処理部である。具体的には、ｊ方向に累積加算する場合には、ｎ＝１〜Ｎ−１の類似度画像について、
Ｃmn（ｕ，ｖ）＝Ｃmn（ｕ，ｖ）＋α・Ｍａｘ（Ｃmn-1（ｐ，ｑ））
を順次再帰的に計算する。ただし、Ｍａｘ（）は最大値を示し、αは定数であり、０≦ｕ≦Ｕ−１、０≦ｖ≦Ｖ−１、０≦ｍ≦Ｍ−１、０≦ｎ≦Ｎ−１、ｕ−１≦ｐ≦ｕ＋１、ｖ−１≦ｑ≦ｖ＋１とする。
【００３９】
すなわち、ｊ方向に累積加算する場合には、図８に示すように、Ｃmn-1（ｐ，ｑ）を中心とする３×３画素のうちの最大の画素値を求め、この最大の画素値をα倍してＣmn（ｐ，ｑ）の画素値に加算する処理を再帰的に繰り返すことになる。
【００４０】
また、−ｊ方向に累積加算する場合には、ｎ＝Ｎ−２〜０の類似度画像について、
Ｃmn（ｕ，ｖ）＝Ｃmn（ｕ，ｖ）＋α・Ｍａｘ（Ｃmn+1（ｐ，ｑ））
を順次再帰的に計算する。ただし、０≦ｕ≦Ｕ−１、０≦ｖ≦Ｖ−１、０≦ｍ≦Ｍ−１、０≦ｎ≦Ｎ−２とする。すなわち、−ｊ方向に累積加算する場合には、図９に示すように、Ｃmn+1（ｐ，ｑ）を中心とする３×３画素のうちの最大の画素値を求め、この最大の画素値をα倍してＣmn（ｐ，ｑ）の画素値に加算する処理を再帰的に繰り返すことになる。
【００４１】
また、ｉ方向に累積加算する場合には、ｍ＝１〜Ｍ−１の類似度画像について、
Ｃmn（ｕ，ｖ）＝Ｃmn（ｕ，ｖ）＋α・Ｍａｘ（Ｃm-1n（ｐ，ｑ））
を順次再帰的に計算する。ただし、０≦ｕ≦Ｕ−１、０≦ｖ≦Ｖ−１、１≦ｍ≦Ｍ−１、０≦ｎ≦Ｎ−１とする。すなわち、ｉ方向に累積加算する場合には、図１０に示すように、Ｃm-1n（ｐ，ｑ）を中心とする３×３画素のうちの最大の画素値を求め、この最大の画素値をα倍してＣmn（ｐ，ｑ）の画素値に加算する処理を再帰的に繰り返すことになる。
【００４２】
また、−ｉ方向に累積加算する場合には、ｍ＝Ｍ−２〜０の類似度画像について、
Ｃmn（ｕ，ｖ）＝Ｃmn（ｕ，ｖ）＋α・Ｍａｘ（Ｃm+1n（ｐ，ｑ））
を順次再帰的に計算する。ただし、０≦ｕ≦Ｕ−１、０≦ｖ≦Ｖ−１、０≦ｍ≦Ｍ−２、０≦ｎ≦Ｎ−１とする。すなわち、−ｉ方向に累積加算する場合には、図１１に示すように、Ｃm+1n（ｐ，ｑ）を中心とする３×３画素のうちの最大の画素値を求め、この最大の画素値をα倍してＣmn（ｐ，ｑ）の画素値に加算する処理を再帰的に繰り返すことになる。
【００４３】
対応点決定部１０６は、累積加算処理部１０５などと連携しながら累積加算後の類似度画像に基づいて対応点を決定する処理部である。具体的には、各方向についての累積加算処理をおこなった時点で各類似度画像の最大値の位置（対応点）を検出する。なお、後述する非変形率の変化分が所定の値以下となるまで累積加算処理をフィードバックして繰り返し、所定の値以下となった時点で繰り返しを終了し、そのときの各類似度画像の最大値の位置を最終的な対応点として決定することになる。
【００４４】
たとえば、図１２に示す各類似度画像が得られた場合に、非変形率の変化分が所定の範囲以下になると、図１３に示すように各類似度画像の最大値の位置を求めてこれを対応点とする。そして、この対応点に基づいて入力画像の歪み（変形）を図示すると図１４のようになる。
【００４５】
変形補正画像作成部１０７は、対応点決定部１０６により決定された対応点に基づいて、入力画像の変形を補正した変形補正画像を作成する処理部である。たとえば、図１４（ｂ）に示す変形が存在する場合には、変形したメッシュ状のラインを矩形のラインとなるよう補正することにより、図１４（ａ）に示すような変形補正画像を作成することができる。
【００４６】
一致率算定部１０８は、変形補正画像作成部１０７により作成された変形補正画像と参照画像記憶部１０３に記憶した参照画像との一致率を求める処理部である。すでに説明したように、この一致率は、変形補正画像と参照画像の重なる比率のことであり、完全に一致したときに１００％となる。
【００４７】
非変形率算定部１０９は、入力画像と参照画像記憶部１０３に記憶した参照画像との非変形率を求める処理部である。すでに説明したように、この非変形率は、入力画像と参照画像の対応点間の距離（全画素での平均）を基に算出する値であり、全く変形がないときすなわち対応点を移動させる必要がないときに１００％となり、変形が大きい程０に近づくようにしている。なお、この非変形率の変化量が所定の値以下とならない場合には、累積加算処理部１０５に繰り返し処理を続行するよう指示し、所定の値以下となった場合には、照合値算定部１１０に一致率および非変形率を出力する。
【００４８】
照合値算定部１１０は、一致率算定部１０８により算定された一致率と非変形率算定部１０９により算定された非変形率との積をとり、その結果を照合値として表示処理部１１１に出力する処理部である。
【００４９】
図１５は、この照合値算定部１１０により算定される照合値の概念を説明するための説明図である。同図に示すように、一致率については更新回数すなわち対応点を求めるフィードバック回数が増えれば増えるほど１００％に近づく。更新回数が増えるほど、正確に対応点が求まるからである。また、非変形率については更新回数が増えれば増えるほど所定の値（たとえば７０％）に近づく。たとえば、７０％変形している場合に、対応点が正確に決まれば決まるほど、この変形度合い（７０％）が正確に求まるからである。
【００５０】
ここで本来は、完全に対応点を一致させた後に非変形率を求める、言い換えれば一致率を１００％にした状態で非変形率を求めることが望ましいが、かかる処理をおこなうためには更新回数をかなり増やさねばならず効率的ではない。そこで、本実施の形態では、非変形率が大きく変化しなくなった時点でフィードバックを打ち切り、この場合の一致率と非変形率の積（一致率×非変形率）を用いて一致率を１００％にした状態での非変形率を推定しているのである。したがって、この推定値が照合値となる。なお、この一致率と非変形率を単に加えた値を照合値とするのではなく、両者の積を照合値とした理由は、一致率の変動を直に非変形率に伝えて、適切な更新回数で繰り返し処理を終えるためである。
【００５１】
表示処理部１１１は、フィードバック処理を終えた時点で変形補正画像作成部１０７が作成した変形補正画像と参照画像を図示しない表示部に重ね合わせ表示する処理部である。具体的には、照合値算定部１１０により算定された照合値が所定のしきい値以上である場合には、かかる入力画像のサインが本物であると判定して変形補正画像と参照画像を重ね合わせ表示し、しきい値未満である場合には、サインが偽物であると判定してその旨を表示部に表示する。なお、偽物と判定した場合であっても、変形補正画像と参照画像を重ね合わせ表示することもできる。
【００５２】
この際、たとえばサインの重なり部分は赤色で表示し、変形補正画像のみのサイン部分は青色で表示し、参照画像のみのサイン部分を黄色で表示するというように色分けすることにより、ユーザがサインの真偽を容易に判定することができる。
【００５３】
また、この表示処理部１１１は、重ね合わせ画像とともに照合値についても表示部に表示する。ユーザが真偽判定に迷う場合に、この照合値を真偽判定の客観的な指標としてユーザに提供するためである。
【００５４】
このように、本実施の形態に係るサイン照合装置１００では、サイン照合結果の正確性を担保するため、単に照合値を所定のしきい値と比較して真偽判定するのではなく、変形補正画像と参照画像を重ね合わせ表示して、真偽判定結果をユーザの判断に委ねることとしている。
【００５５】
次に、図１に示したサイン照合装置１００の処理手順について説明する。なお、上記説明と一部重複するが、図２〜図１４を用いて処理の流れを例示しつつ処理手順について説明することとする。
【００５６】
図１６は、図１に示したサイン照合装置１００の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、このサイン照合装置１００が参照画像と入力画像を取得したならば、この参照画像を参照部分画像に分割する（ステップＳ１０１）。たとえば、図２（ａ）に示した３２×３２画素の参照画像２１０を図３に示した７×７画素からなる２５個の参照部分画像に分割して記憶する。この参照部分画像は、参照したい画像毎に予め記憶しておいてもよいし、また、参照部分画像ではなく、参照画像のみを予め別途記憶しておき、後述する入力画像と参照画像との類似度の計算の際に、記憶された参照画像から参照部分画像に分割してもよい。
【００５７】
その後、入力画像を入力部分画像に分割する（ステップＳ１０２）。たとえば、図２（ｂ）に示した３２×３２画素の入力画像２２０を図４に示した２１×２１画素からなる２５個の入力部分画像に分割する。
【００５８】
そして、この参照部分画像と入力部分画像の間の類似度画像を作成する（ステップＳ１０３）。たとえば、図５に示すようにして入力部分画像５１０と参照部分画像５２０の類似度を画素値とする類似度画像５３０の作成を各入力部分画像ごとにおこなって、図６に示したような複数の類似度画像を作成する。
【００５９】
その後、ｊ方向の累積加算処理（ステップＳ１０４）、−ｊ方向の累積加算処理（ステップＳ１０５）、ｉ方向の累積加算処理（ステップＳ１０６）、−ｉ方向の累積加算処理（ステップＳ１０７）をおこない、類似度画像の最大値の位置を検出する。具体的には、図８〜図１１に示した加算処理を図７に示すように再帰的に繰り返すことにより、図１２に示したような類似度画像を作成し、図１３に示すように各類似度画像の最大値の位置である対応点を検出する。
【００６０】
そして、この対応点に基づいて変形補正画像を作成し（ステップＳ１０８）、この変形補正画像と参照画像の一致率と非変形率を算定する（ステップＳ１０９）。そして、非変形率の変化分が所定値以内であるか否かを調べ（ステップＳ１１０）、所定値以内でなければ（ステップＳ１１０否定）、ステップＳ１０４に移行して同様の処理を繰り返す。
【００６１】
これに対して、この非変形率の変化分が所定値以内となったならば（ステップＳ１１０肯定）、一致率と非変形率を掛け合わせて照合値を算定し（ステップＳ１１１）、この照合値が所定値以上であるか否かを調べる（ステップＳ１１２）。そして、所定値以上である場合には（ステップＳ１１２肯定）、入力画像のサインを本物であると判定して、変形補正画像と参照画像を重ね合わせ表示し（ステップＳ１１３）、所定値以上でない場合には（ステップＳ１１２否定）、入力画像のサインを偽物であると判定して、一致しない旨を表示する（ステップＳ１１４）。
【００６２】
次に、図１に示した累積加算処理部１０５によるｊ方向の累積加算処理手順について説明する。図１７は、図１に示した累積加算処理部１０５によるｊ方向の累積加算処理手順を示すフローチャートである。なお、−ｊ方向、ｉ方向、−ｉ方向の累積加算処理も同様におこなうことができる。
【００６３】
同図に示すように、まず変数ｍ、ｕおよびｖを０にするとともに、変数ｎを１とする初期化をおこなう（ステップＳ２０１〜Ｓ２０４）。ここで、この変数ｍはｉ方向のインデックスとして用いる変数であり、変数ｎはｊ方向のインデックスとして用いる変数である。また、変数ｕ，ｖは探索範囲を示すｉ方向およびｊ方向の変数である。
【００６４】
そして、この初期化を終えたならば、
Ｃmn（ｕ，ｖ）＝Ｃmn（ｕ，ｖ）＋α・Ｍａｘ（Ｃmn-1（ｐ，ｑ））
の算定式による計算をおこなう（ステップＳ２０５）。
【００６５】
その後、変数ｖをインクリメントし（ステップＳ２０６）、この変数ｖがＶよりも小さければ（ステップＳ２０７肯定）、ステップＳ２０５に移行して加算処理を繰り返す。つまり、探索範囲をｊ方向にずらすのである。
【００６６】
これに対して、変数ｖがＶ以上であれば（ステップＳ２０７否定）、変数ｕをインクリメントし（ステップＳ２０８）、この変数ｕがＵよりも小さければ（ステップＳ２０９肯定）、ステップＳ２０４に移行して加算処理を繰り返す。つまり、探索範囲をｉ方向にずらすことになる。
【００６７】
そして、変数ｕがＵ以上であれば（ステップＳ２０９否定）、ある画素についての計算を終了し、次の画素に移行する。具体的には、変数ｎをインクリメントして注目画素をｊ方向に移行させた後に（ステップＳ２１０）、この変数ｎをＮと比較し（ステップＳ２１１）、この変数ｎがＮよりも小さければ（ステップＳ２１１肯定）、ステップＳ２０３に移行して加算処理を繰り返す。
【００６８】
これに対して、変数ｎがＮ以上であれば（ステップＳ２１１否定）、変数ｍをインクリメントして注目画素をｉ方向に移行させた後に（ステップＳ２１２）、この変数ｍがＭよりも小さければ（ステップＳ２１３肯定）、ステップＳ２０２に移行して加算処理を繰り返し、変数ｍがＭ以上であれば（ステップＳ２１３否定）、処理を終了する。上記一連の処理をおこなうことにより、各類似度画像の全画素についてｊ方向の累積加算結果が得られることになる。
【００６９】
次に、図１に示したサイン照合装置１００によるサイン照合結果の一例についてさらに具体的に説明する。図１８および図１９は、図１に示したサイン照合装置１００によるサイン照合結果の一例を説明するための説明図である。なお、ここでは説明の便宜上、各更新回数ごとに変形補正画像と参照画像の重ね合わせ表示をおこなうこととする。
【００７０】
図１８（ａ）に示すように、初期状態では、同図に示す入力画像から明らかなように、対応点のずれが大きいために、変形補正画像と参照画像の重なり部分が少なくなり、一致率が７５．３％と低くなる。また、変形補正画像と参照画像の距離が大きいため、非変形率が２５．１％と低い値である。
【００７１】
これに対して、図１８（ｂ）に示すように、更新３回目になると、ある程度正確に対応点がとれてくるので、変形補正画像と参照画像の重なり部分が初期状態よりも大きくなり、一致率が７９．２％となる。また、変形補正画像と参照画像の距離についても初期状態よりは短くなるので、非変形率が４４．４％と改善する。
【００７２】
さらに、図１８（ｃ）に示すように、更新１０回目になると、より正確に対応点がとれてくるので、変形補正画像と参照画像の重なり部分が大きくなり、一致率が７９．６％となる。また、変形補正画像と参照画像の距離についてもさらに短くなるので、非変形率が８５．７％と改善する。
【００７３】
そこで、同図に示す変形補正画像と参照画像の重ね合わせ表示６０を見ると、図１９に拡大表示したように、サインの多くの部分が重なり、重ならない部分がわずかとなる。かかる表示をユーザが視認することにより、サインの真偽判定を効率良くおこなうことができる。なお、これらをそれぞれ色分けすれば、さらに効率良くサインの一致度合いをユーザが把握することができる。
【００７４】
上述してきたように、本実施の形態によれば、画像入力部１０１から参照画像と入力画像をそれぞれ入力し、分割処理部１０２で参照部分画像および入力部分画像をそれぞれ作成、類似度画像作成部１０４で参照部分画像と入力部分画像の類似度を求めた類似度画像をそれぞれ作成し、累積加算処理部１０５で複数の類似度画像の累積加算処理を再帰的におこない、その結果に基づいて対応点決定部１０６が対応点を決定するよう構成したので、（１）大局的な最適化をおこなっているのでローカルミニマムに陥るケースを低減することができ、（２）繰り返し処理によって最適化の微調整をおこなうことができ、（３）並列分散処理ができるため高速に処理することができる。
【００７５】
また、変形補正画像作成部１０７で対応点決定部１０６が決定した対応点に基づいて変形補正画像を作成し、一致率算定部１０８でこの変形補正画像と参照画像の一致率を求め、非変形算定部１０９で非変形率を求めるとともに、この非変形率によってフィードバックするか否かを制御し、フィードバックを終了する場合には、照合値算定部１１０で照合値（一致率×非変形率）を求め、表示処理部１１１が、この照合値を所定のしきい値と比較して、しきい値以上である場合には、真のサインと判定して、変形補正画像と参照画像を重ね合わせ表示するよう構成したので、入力画像の変形を考慮した正確な真偽判定を効率良くおこなうことができる。
【００７６】
なお、本実施の形態では、説明の便宜上、参照画像と入力画像のサイズが同じ場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、参照画像と入力画像のサイズを異なる場合に適用することもできる。かかる場合にも同様の処理をおこなうことができる。
【００７７】
また、本実施の形態では、各類似度画像をｊ方向、−ｊ方向、ｉ方向、−ｉ方向の順序で再帰的に累積加算する場合を示したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、斜め方向或いは一方向のみについて累積加算する場合に適用することもできる。一方向のみであっても、類似度が加算されることにより一定の大局情報が得られる。
【００７８】
また、本実施の形態では、類似度として正規化相関係数を用いた場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ユークリッド距離などの他の指標を類似度として用いることもできる。
【００７９】
また、累積加算の終了時点を非変形率の変化分が所定範囲以下になったときとしたが、図１３に示す各類似度画像の各々の最大値の位置の変化をみて、この変化が全てのブロックにおいて所定範囲以下となったときに累積加算を終了させるようにしてもよい。
【００８０】
また、非変形率算定部１０９において、入力画像と参照画像との対応点の距離に基づいて非変形率を算定したが、この算定を、変形補正画像作成部１０７で変形補正画像を作成する段階で、同時に算定するようにしてもよい。また、非変形率を用いたがこれにかえて変形率を用いて照合するようにしてもよい。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、入力画像と参照画像の対応点を探索し、探索した対応点に基づいて入力画像の署名の変形を補正した変形補正画像と参照画像の一致率並びに入力画像と参照画像の非変形率に基づいて、変形補正画像と参照画像の照合値を算定するよう構成したので、入力画像の変形を考慮した正確な真偽判定を効率良くおこなうことが可能な署名照合装置が得られるという効果を奏する。
【００８２】
また、請求項２の発明によれば、探索した対応点に基づいて入力画像の変形を補正した変形補正画像を作成し、作成した変形補正画像と参照画像の一致率並びに入力画像と参照画像の非変形率を算定し、この一致率と非変形率を乗じた照合値を算定するよう構成したので、一致率の変動を非変形率に直接的に伝えることが可能な署名照合装置が得られるという効果を奏する。
【００８３】
また、請求項３の発明によれば、算定した照合値が所定値以上である場合には入力画像の署名と参照画像の署名が一致するものと判定し、この照合値が所定値未満である場合には入力画像の署名と参照画像の署名が一致しないものと判定するよう構成したので、迅速かつ効率良く署名の真偽判定をおこなうことが可能な署名照合装置が得られるという効果を奏する。
【００８４】
また、請求項４の発明によれば、入力画像の署名と参照画像の署名が一致するものと判定された場合に、変形補正画像と参照画像とを重ね合わせ表示するよう構成したので、真偽判定の最終判断を分かりやすい形で表示し、もってユーザによる真偽判定を容易にすることが可能な署名照合装置が得られるという効果を奏する。
【００８５】
また、請求項５の発明によれば、入力画像と参照画像の間の類似度を画素値として持つ複数の類似度画像を生成し、所定の方向に並んだ複数の類似度画像の各画素の周辺画素の画素値を他の類似度画像の画素値に順次累積加算し、累積加算した各類似度画像に基づいて対応点を特定するよう構成したので、画像間の対応付けをおこなう際に、局所解に陥ることなく安定した対応付け結果を高速に得ることが可能な署名照合装置が得られるという効果を奏する。
【００８６】
また、請求項６の発明によれば、参照画像を複数のブロックに分割して参照部分画像を生成し、入力画像を複数のブロックに分割して入力部分画像を生成し、入力部分画像と参照部分画像の間の類似度を算定するよう構成したので、ブロックごとの繰り返し処理によって高速な処理をおこなうことが可能な署名照合装置が得られるという効果を奏する。
【００８７】
また、請求項７の発明によれば、非変形率の変化分が所定値未満となるまで、横方向（ｊ方向）、該横方向の逆方向（−ｊ方向）、縦方向（ｉ方向）、該縦方向の逆方向（−ｉ方向）の累積加算を再帰的に繰り返すよう構成したので、繰り返し処理によって最適化の微調整をおこないつつ、変形度合いを示す非変形率により再帰的処理を終了させることが可能な署名照合装置が得られるという効果を奏する。
【００８８】
また、請求項８の発明によれば、入力画像の比較対象となる署名の参照画像を署名照合装置内の記憶部に格納しておき、署名照合装置に設けられた画像入力部により署名の入力画像が入力された際に、記憶部に格納された参照画像を読み出し、読み出された参照画像と入力画像の対応点を探索処理し、この対応点が探索処理された際に、該探索処理された対応点に基づいて入力画像の署名の変形を補正した変形補正画像と参照画像の一致率並びに入力画像と参照画像の非変形率に基づいて、変形補正画像と参照画像の照合値を算定処理するよう構成したので、入力画像の変形を考慮した正確な真偽判定を効率良くおこなうことが可能な署名照合方法が得られるという効果を奏する。
【００８９】
また、請求項９の発明によれば、対応点が探索処理された際に、該探索処理された対応点に基づいて、入力画像の変形を補正した変形補正画像を生成し、生成した変形補正画像と参照画像の一致率並びに入力画像と参照画像の非変形率を算定処理し、算定した一致率と非変形率を乗じた照合値を算定処理するよう構成したので、一致率の変動を非変形率に直接的に伝えることが可能な署名照合方法が得られるという効果を奏する。
【００９０】
また、請求項１０の発明によれば、入力画像の比較対象となる署名の参照画像を署名照合装置内の記憶部に格納しておき、署名照合装置に設けられた画像入力部により署名の入力画像が入力された際に、記憶部に格納された参照画像を読み出し、読み出された参照画像と入力画像の対応点を探索処理し、この対応点が探索処理された際に、該探索処理された対応点に基づいて入力画像の署名の変形を補正した変形補正画像と参照画像の一致率並びに入力画像と参照画像の非変形率に基づいて、変形補正画像と参照画像の照合値を算定処理するよう構成したので、入力画像の変形を考慮した正確な真偽判定を効率良くおこなうことが可能な署名照合プログラムが得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るサイン照合装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本実施の形態で用いる参照画像および入力画像の一例を示す図である。
【図３】参照部分画像の一例を示す図である。
【図４】入力部分画像の一例を示す図である。
【図５】類似度画像の作成概念を説明するための説明図である。
【図６】図４に示した各入力部分画像に対応する類似度画像を示す図である。
【図７】累積加算手順を説明するための説明図である。
【図８】ｊ方向の累積加算処理を説明するための説明図である。
【図９】−ｊ方向の累積加算処理を説明するための説明図である。
【図１０】ｉ方向の累積加算処理を説明するための説明図である。
【図１１】−ｉ方向の累積加算処理を説明するための説明図である。
【図１２】累積加算後の類似度画像を示す図である。
【図１３】図１２に示した類似度画像の最大値の位置を示す図である。
【図１４】対応点に基づいて再構成した入力画像の歪み（変形）の一例を示す図である。
【図１５】図１に示した照合値算定部により算定される照合値の概念を説明するための説明図である。
【図１６】図１に示したサイン照合装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】累積加算処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１８】図１に示したサイン照合装置によるサイン照合結果の一例を説明するための説明図（１）である。
【図１９】図１に示したサイン照合装置によるサイン照合結果の一例を説明するための説明図（２）である。
【符号の説明】
１００    サイン照合装置
１０１    画像入力部
１０２    分割処理部
１０３    参照画像記憶部
１０４    類似度画像作成部
１０５    累積加算処理部
１０６    対応点決定部
１０７    変形補正画像作成部
１０８    一致率算定部
１０９    非変形率算定部
１１０    照合値算定部
１１１    表示処理部
２１０    参照画像
２２０    入力画像
５１０    入力部分画像
５２０    参照部分画像
５３０    類似度画像
【図１】
0003842080.tif 000002
【図２】
0003842080.tif 000003
【図３】
0003842080.tif 000004
【図４】
0003842080.tif 000005
【図５】
0003842080.tif 000006
【図６】
0003842080.tif 000007
【図７】
0003842080.tif 000008
【図８】
0003842080.tif 000009
【図９】
0003842080.tif 000010
【図１０】
0003842080.tif 000011
【図１１】
0003842080.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0003842080.tif 000014
【図１４】
0003842080.tif 000015
【図１５】
0003842080.tif 000016
【図１６】
0003842080.tif 000017
【図１７】
0003842080.tif 000018
【図１８】
0003842080.tif 000019
【図１９】
0003842080.tif 000020