JPH06162174A

JPH06162174A - 指紋照合方法

Info

Publication number: JPH06162174A
Application number: JP4315462A
Authority: JP
Inventors: Ken Yokoyama; 乾横山
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-11-26
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1994-06-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、指紋照合方法に関し、照合率を向
上させる。【構成】予め、登録してある指紋の特徴画像 (窓画
像) ａ，ｂと、入力された指紋の照合画像との照
合を、位置合わせ用窓Ｐと、複数個の照合用窓C1〜Cnと
を用いて照合する指紋の登録・照合装置内に、押捺する
指紋の状態検出手段と、上記状態検出手段が検出した指
紋の状態に対応して、上記照合用窓C1〜Cnの探索範囲を
変更する手段とを付加して、指紋の押捺の状態によっ
て、上記照合用窓C1〜Cnの探索範囲を変更するように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】近年、コンピュータが広範な社会
システムのなかに導入されるにともない、システム・セ
キュリティに関係者の関心が集まっている。

【０００２】コンピュータルームへの入室や，端末利用
の際の本人確認の手段として、これまで用いられてきた
IDカードやパスワードには、セキュリティ確保の面から
多くの疑問が提起されている。

【０００３】例えば、IDカードは、他人に使用されるこ
とがあり、セキュリティの面では、問題が多い。又、パ
スワードは、そのパスワードを入力しているところを、
他人に見られるとか、生年月日等を使用していると、見
破られ易いという欠点がある。

【０００４】これに対して指紋は，『万人不同』・『終
生不変』という二大特徴をもつため、本人確認の最も有
力な手段と考えられ、指紋を用いた簡便な個人照合シス
テムに関して多くの研究開発が行われている。

【０００５】この場合、照合率の良い指紋照合方法が要
求される。

【０００６】

【従来の技術】図７は、指紋の特徴点を説明する図であ
り、図８，図９は、指紋の照合方法を説明する図であ
り、図８は、位置合わせの方法を示しており、図９は、
ムービング・ウィンドウ・アルゴリズムによるパターン
マッチングの方法を説明しており、図１０〜図１２は、
従来の指紋照合方法を説明する図であって、図１０は、
ブロック図を示しており、図１１は、処理フローを示し
ており、図１２は、従来の探索範囲を示している。

【０００７】人間の指先には細かな凹凸がある。凸部の
連なりを隆線というが、隆線は個人に固有な様々な紋様
を形成している。隆線をたどっていくと、図７(a) に示
したような、２つに分かれる点（分岐点）や，図７(b)
に示したような、行き止まりの点（端点）にぶつかる。

【０００８】この分岐点や端点の分布は人によりすべて
異なるため、これらの点は、指紋の特徴点と呼ばれ、古
来より個人を特定するための有力な手段として用いられ
てきた。因みに犯罪捜査の分野では，この特徴点が12個
以上一致したときに、本人と特定できることが裁判所の
判例で確立しているという。

【０００９】このような指紋照合では、 1) 高速化の実
現と、 2) 指紋入力時の力の加わり方の違いや、ガラス
に指を付けたまま移動させることによる、指紋像の部分
的な伸び縮みに柔軟に対応することが課題となる。

【００１０】これに対し、『ムービング・ウィンドゥ
法』という指紋の登録照合方法が、本願出願人による、
「電子情報通信学会, 1988年７月14日付けの全国大会論
文誌“ホログラフィック指紋センサを用いた個人照合装
置",PRU88-38」等に提案されている。

【００１１】以下、その概要を、図８, 図９によって説
明する。『ムービング・ウィンドゥ法』の「登録」プロ
セスでは、先ず、指紋の２値画像を細線化して特徴点の
抽出を行う。

【００１２】次に、個々の特徴点の近傍の２値画像を
『窓』として複数個切り出す。辞書情報としては、1)
『窓』の中の２値画像，2)『窓』と『窓』との相対的な
位置関係，3)『窓』の中の特徴点の種類（上記の分岐
点，端点），などを登録する。

【００１３】このとき、複数の『窓』の中で、比較的指
紋の中心部に近く安定な『窓』を１つ選んで『位置合わ
せ用窓』Ｐ（図８参照）とし、残りを『照合用窓』C1〜
Cn (図９参照）として定義しておく。

【００１４】従って、登録された辞書情報には、複数個
の「窓」ごとの特徴点画像が、その特徴（端点，分岐
点),座標(X_1, Y₁,X_2, Y_2,〜) と共に登録さていること
になる。

【００１５】次に、「照合」のプロセスを、上記図８,
図９, 及び、図１０, 図１１，図１２を用いて説明す
る。この「照合」プロセスでは、先ず、上記『位置合わ
せ用窓』Ｐと入力画像（２値画像）とのパターンマッ
チングを行う。

【００１６】パターンマッチングは、図１０に示したブ
ロック図の指紋センサ 1から入力された指紋画像 (照合
画像) 中を、位置合わせ部 20 において、所定のサイ
ズ (例えば、30画素×30画素) の窓を用いて、上記『位
置合わせ用窓』Ｐの位置 (当該照合装置に、上記『位置
合わせ用窓』Ｐの識別子(ID)を入力することにより認識
できる座標) からある範囲 (矢印の範囲) を探索し、白
画素と黒画素の位置が合致している数を調べ、合致して
いる数の最も多い領域 (窓対応) を求める処理である。
｛図８の「位置合わせ」, 図９の「パターンマッチン
グ」, 図１１の処理ステップ 100,101参照｝上記のようにして求めた窓の登録時の『位置合わせ用
窓』Ｐの位置と照合時の入力位置の違いを補正する。次
に、上記『位置合わせ用窓』Ｐの変位量（補正量）に応
じて周辺の『照合用窓』C1〜Cnを平行移動させる。

【００１７】ところが、人間の指は非常に柔らかいの
で、押捺時の力の加わり方の違いや指の回転などによ
り、入力指紋画像は部分的に伸び縮みを生ずるため、
単に平行移動しただけでは、個々の『照合用窓』と，そ
れに対応する位置の入力された照合画像とは良い一致
を示さない。

【００１８】そこで、図１０の照合用窓探索部 21 にお
いて、図９の「パターンマッチング法」に示した個々の
『照合用窓』C1〜Cnの位置 (この位置も、個々の『照合
用窓』C1〜Cnの識別子(ID)を入力することにより認識で
きる) を、それぞれ、独立に、わずかづつ移動させて、
入力された照合画像との一致・不一致を吟味する。
｛図１１の処理ステップ 102,103,104,105参照｝こうして、予め決めた数 (閾値) 以上の『窓』が合格す
れば本人と同定する。｛図１０の合否判定部 22,本人判
定部 23 、図１１の処理ステップ 103,106参照｝

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】従来のムービング・ウ
ィンドゥ法では、『照合用窓』を移動させて一致する場
所を探す範囲（探索範囲）は、図１２に示したように、
上記補正した『照合用窓』C1〜Cnの窓を中心として一定
である。

【００２０】そのため、全ての窓に対して、ある程度広
い範囲を調べなければならない。広い範囲を調べると、
他人の指と一致しやすくなるため、誤照合率が高くなっ
てしまう。逆に、上記調べる範囲を少なくすると、照合
率が低下してしまうという問題があった。

【００２１】本発明は上記従来の欠点に鑑み、ムービン
グ・ウィンドゥ法による指紋の照合方法において、その
指の状態、換言すれば、押捺された指紋画像の状態に応
じて、『照合用窓』C1〜Cnの探索範囲を可変とすること
により、照合率を上げ、誤照合率を下げることができる
指紋の照合方法を提供すること、具体的には、上記指紋
画像の状態に応じて、それぞれの『照合用窓』C1〜Cnに
適した探索範囲を調べる方法を提供することを目的とす
るものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の一実施
例をブロック図で示した図である。上記の問題点は下記
のように構成した指紋の照合方法によって解決される。

【００２３】(1) 予め、特徴点辞書 3に登録してある指
紋の特徴画像ａ，ｂと、入力された指紋の照合画像
との照合を、位置合わせ用窓Ｐと、複数個の照合用窓
C1〜Cnとを用いて照合する指紋の登録・照合装置 1内
に、押捺する指紋の状態検出手段 24 と、前記状態検出
手段 24 が検出した指紋の状態に対応して、前記照合用
窓C1〜Cnの探索範囲を変更する手段 25 とを付加して、
指紋の押捺の状態によって、前記複数個の各照合用窓C1
〜Cnに対応する入力された照合画像の探索範囲を変更
するように構成する。

【００２４】(2) 上記押捺する指紋の状態検出手段 24
として、入力された指紋の照合画像の回転角を検出
し、その回転角に応じて、前記複数個の各照合用窓C1〜
Cnに対応して、入力された照合画像の探索範囲を変更
するように構成する。

【００２５】(3) 上記入力された指紋の照合画像の回
転角を検出する方法として、少なくとも、２つの窓を用
いて、ある程度広い範囲を探索し、一致した座標と，特
徴点辞書 3の座標とを比較して、上記入力された指紋の
照合画像の回転角を検出するように構成する。

【００２６】(4) 上記押捺する指紋の状態検出手段 24
として、入力された指紋の照合画像の歪みを検出し、
その検出された歪みに応じて、前記複数個の照合用窓C1
〜Cnに対応して、入力された照合画像の探索範囲を変
更するように構成する。

【００２７】(5) 上記入力された指紋の照合画像の歪
みを検出する方法として、既に、照合している窓が、ど
れだけずれているかを検出し、その検出されたずれに応
じて、前記複数個の照合用窓C1〜Cnに対応して、入力さ
れた照合画像の探索範囲を変更するように構成する。

【００２８】

【作用】即ち、本発明においては、窓画像照合を用いた
登録・照合装置内に、指紋の状態、例えば、押捺時の回
転角度，歪みの度合い、即ち、位置のずれ検出手段と，
窓探索範囲の変更手段とを付加し、複数個の照合用窓C1
〜Cnに対応する窓の探索範囲を、上記入力された指紋の
照合画像の、位置合わせ用窓Ｐ，照合用窓C1〜Cnに対
応する状態に応じて変更するようにしたものである。

【００２９】例えば、上記位置合わせ用窓Ｐと、照合用
窓C1〜Cnに対応して、入力された指紋の照合画像の、
パターンマッチングによる一致後の位置と、上記特徴辞
書の位置との関係から、該入力された指紋の照合画像
の、上記特徴辞書に登録されている画像との回転角度を
求め、以後での複数個の各照合用窓C1〜Cnを探索する場
合には、その回転角度に対応して、探索位置を変更して
探索する。この結果として、照合率を向上させることが
できる。

【００３０】又、押捺時の歪みを検出した場合、例え
ば、上記位置合わせ用窓Ｐから、照合用窓C1〜Cnの位置
を探索し、一致を検出した入力指紋画像と、上記登録辞
書に登録されている登録画像との位置のずれ方によっ
て、上記複数個の各照合用窓C1〜Cnを探索する際の範囲
を変更する。具体的には、内側の照合用の窓C1〜が大き
くずれていた場合には、押捺時の歪みが大きいと認識し
て、以後での各照合用窓C2, 〜での探索範囲を大きくす
る。この方法によって、押捺時の歪みの大きさによっ
て、探索の範囲を、適切な大きさに調節することがで
き、結果として，照合率を向上させることができる。

【００３１】

【実施例】以下本発明の実施例を図面によって詳述す
る。前述の図１は、本発明の一実施例をブロック図で示
した図であり、図２は、本発明の回転角を用いた場合の
処理フロー図であり、図３は、本発明の指紋の回転角の
検出例図であり、図４は、本発明の回転角を考慮した探
索範囲例を示した図であり、図５は、本発明の歪みを用
いた場合の処理フロー図であり、図６は、本発明の歪み
を考慮した探索範囲例を示した図である。

【００３２】本発明においては、予め、登録してある指
紋の特徴画像 (窓画像) ａ，ｂと、入力された指紋
の特徴画像との照合を、位置合わせ用窓Ｐと、複数個
の照合用窓C1〜Cnとを用いて照合する指紋の登録・照合
装置 2内に、押捺する指紋の状態検出手段 24 と、上記
状態検出手段 24 が検出した指紋の状態に対応して、上
記照合用窓の探索範囲を変更する手段 25 とを付加する
手段が、本発明を実施するのに必要な手段である。尚、
全図を通して同じ符号は同じ対象物を示している。

【００３３】以下、図１〜図６を用いて、本発明の指紋
照合方法を説明する。図１に、本発明による指紋の登録
・照合装置のブロック図の１例を示す。前述の図１０に
示した従来の指紋の登録・照合装置に対して、指紋の状
態を検出し、それに応じて照合用窓の探索範囲を変える
手段｛指紋の状態検出部 24,窓探索範囲変更部 25 ｝が
付加されている。

【００３４】図２は、押捺された指紋の状態（指の状態
と表現してもよい）として、指紋の回転角を検出する場
合の実施例の処理フローである。この実施例では、図１
の指紋の状態検出部 24 において、図３に示したよう
に、特徴点辞書 3に登録されている登録画像中の２つの
窓を用いて、ある程度広い範囲を探索し、一致する場所
を見つける。２つの窓の、特徴点辞書 3に登録されてい
る特徴画像の座標と、一致後の座標との角度差から指の
回転角を求める。

【００３５】例えば、指紋画像の入力があると、位置
合わせ用窓Ｐの照合を行い、照合一致の得られた位置合
わせ用窓Ｐとは、比較的に離れた、照合用窓C1〜Cnの一
つを選択して、照合一致が得られたとき、この２つの窓
の、上記特徴点辞書 3に登録されている特徴画像の座標
と、一致後の座標との角度差から指の回転角を求めるよ
うにする。｛図２の処理ステップ 200,201,202参照｝勿論、このとき２つ以上の窓を用いて、回転角を求め、
その角度が正しいかどうかを吟味してもよい。

【００３６】これ以降の窓の照合では、図１の窓探索範
囲変更部 25 において、上記指紋の状態検出部 25 で求
めた指紋の回転角の大きさと向きより、探索範囲をそれ
に応じて変更する。

【００３７】例えば，図４のように、回転の向きに対し
て、探索範囲を大きくする。また、位置合わせ用窓Ｐか
ら距離の大きい照合用窓〜Cnの方が、回転が大きくなる
ので、探索範囲を大きくする。

【００３８】上記の方法で、照合一致した窓の数が、予
め、定められている閾値以上になったことを、図１の合
否判定部 22 で検出したとき、本人判定部 23 で本人と
同定するが、全ての窓を探索しても、一致した窓の数
が、閾値以下の場合には、本人でないとして拒否する。
｛図２の処理ステップ 203,204,205,206,207,208,209参
照｝上記の実施例では、入力された指紋画像の回転角を求め
るのに、２つの窓の、特徴点辞書 3の座標と、一致後の
座標との角度差から指の回転角を求める例で説明した
が、この方法に限るものではないことは言う迄もないこ
とである。

【００３９】例えば、本願出願人が先願している特開平
２−２４５９８０号公報「指紋照合装置」で開示してい
る方法として、予め、指に、所定の大きさの窓を備えた
シールを装着して、押捺し、押捺された指紋上での、上
記シールの枠外の状態を調べることにより、指紋の回転
角を求める方法が示されている。

【００４０】本願発明の、図１の指紋の状態検出部 24
で、上記特開平２−２４５９８０号公報「指紋照合装
置」で開示している方法で、指紋の回転角を求めて、そ
の求めた回転角に応じて、各照合用窓C1〜Cnの位置での
探索範囲を変更するようにすることで、上記と同じ効果
が得られる。

【００４１】図５は、指の状態として、押捺された指紋
の歪みを検出する場合の実施例の処理フローである。図
６に示したように、例えば、指による押圧が大きくかか
った場合、位置合わせ用窓Ｐから距離の大きい程、歪み
が大きくなる。そこで、照合時の照合用窓C1〜Cnを探索
する際に、位置合わせ用窓Ｐと近い内側の照合用窓C1〜
から順に行い、外側の照合用窓〜Cnを探索するときは、
その内側の照合済の照合用窓ｂとどれだけ、ずれてい
たかによって、探索範囲を変更する。

【００４２】例えば、内側の照合用窓C1〜と、照合一致
した入力された照合画像の窓とが大きくずれていたと
きは、探索範囲を大きくし、小さいときは探索範囲を小
さくする、というように探索範囲を変える。これによっ
て、指の歪みの大きさによって、探索範囲を適当な大き
さに調節することができる。｛図５の処理ステップ 25
0,251,252参照｝このように、本発明による指紋照合方法は、予め、登録
してある指紋の特徴画像 (窓画像) ａ，ｂと、入力
された指紋の照合画像との照合を、位置合わせ用窓Ｐ
と、複数個の照合用窓C1〜Cnとを用いて照合する指紋の
登録・照合装置内に、押捺する指紋の状態検出手段と、
上記状態検出手段が検出した指紋の状態に対応して、上
記照合用窓C1〜Cnの探索範囲を変更する手段とを付加し
て、指紋の押捺の状態によって、上記照合用窓C1〜Cnの
探索範囲を変更するようにしたところに特徴がある。

【００４３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
指紋照合方法によれば、押捺された指紋の状態（回転，
歪み）に応じて、複数個の照合用窓C1〜Cnの探索範囲を
調節することができる。探索範囲を適当な大きさにする
ことで、照合率を上げ、誤照合率を下げることができる
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例をブロック図で示した図

【図２】本発明の回転角を用いた場合の処理フロー図

【図３】本発明の指紋の回転角の検出例図

【図４】本発明の回転角を考慮した探索範囲例を示した
図

【図５】本発明の歪みを用いた場合の処理フロー図

【図６】本発明の歪みを考慮した探索範囲を示した図

【図７】指紋の特徴点を説明する図

【図８】指紋の照合方法を説明する図（その１）

【図９】指紋の照合方法を説明する図（その２）

【図１０】従来の指紋照合方法を説明する図（その１）

【図１１】従来の指紋照合方法を説明する図（その２）

【図１２】従来の指紋照合方法を説明する図（その３）

【符号の説明】

1 指紋センサ 2 指紋登録
・照合装置 20 位置合わせ部 21 照合用窓
探索部 22 合否判定部 23 本人判定
部 24 指紋の状態検出部 25 窓検索範
囲変更部 3 特徴点辞書 100 〜107,200 〜209,250 〜252 処理ステップａ位置合わせ用窓画像ｂ照合用窓画像入力された照合画像Ｐ位置合わせ用窓 C1〜Cn 照合用窓

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予め、特徴点辞書(3) に登録してある指紋
の特徴画像 (ａ，ｂ）と、入力された指紋の照合画
像（）との照合を、位置合わせ用窓(P) と、複数個の
照合用窓(C1 〜Cn) とを用いて照合する指紋の登録・照
合装置(2) 内に、押捺する指紋の状態検出手段(24)と、前記状態検出手段
(24)が検出した指紋の状態に対応して、前記照合用窓(C
1 〜Cn) の探索範囲を変更する手段(25)とを付加して、指紋の押捺の状態によって、前記複数個の各照合用窓(C
1 〜Cn) に対応して、入力された指紋の照合画像 ()
の探索範囲を変更することを特徴とする指紋照合方法。
【請求項２】上記押捺する指紋の状態検出手段(24)とし
て、入力された指紋の照合画像（）の回転角を検出
し、その回転角に応じて、前記複数個の各照合用窓 (
ｂ）に対応して、入力された照合画像 () の探索範囲
を変更することを特徴とする請求項１に記載の指紋照合
方法。
【請求項３】上記入力された指紋の照合画像（）の回
転角を検出する方法として、少なくとも、２つの窓を用
いて、ある程度広い範囲を探索し、一致した座標と，特
徴点辞書(3) の座標とを比較して、上記入力された指紋
の照合画像（）の回転角を検出することを特徴とする
請求項２に記載の指紋照合方法。
【請求項４】上記押捺する指紋の状態検出手段(24)とし
て、入力された指紋の照合画像 () の歪みを検出し、
その検出された歪みに応じて、前記複数個の照合用窓(C
1 〜Cn）に対応して、入力された照合画像 () の探索
範囲を変更することを特徴とする請求項１に記載の指紋
照合方法。
【請求項５】上記入力された指紋の照合画像（）の歪
みを検出する方法として、既に、照合している窓が、ど
れだけずれているかを検出し、その検出されたずれに応
じて、前記複数個の照合用窓(C1 〜Cn）に対応して、入
力された照合画像 () の探索範囲を変更することを特
徴とする請求項４に記載の指紋照合方法。