JPH0991434A

JPH0991434A - 人物照合装置

Info

Publication number: JPH0991434A
Application number: JP7251027A
Authority: JP
Inventors: Haruyoshi Toyoda; 晴義豊田; Yuji Kobayashi; 祐二小林; Naohisa Kosaka; 直久向坂
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1997-04-04
Also published as: EP0766192A3; EP0766192A2; EP0766192B1; US5999637A; DE69625306T2; DE69625306D1

Abstract

(57)【要約】【課題】照合能力の優れた人物照合装置を提供する。【解決手段】本発明の人物照合装置は、照合対象者の
所定の特徴パターンを参照用に登録された特徴パターン
と比較することにより照合対象者が本人であるか否かを
判定する装置であり、上記特徴パターンの登録時におい
て新規に登録しようとする特徴パターンと他人の比較用
パターンとの間の相関値を求め、この相関値が所定のし
きい値以下である場合にその特徴パターンを登録する演
算処理手段（６０）を備えることを特徴としている。他
人の比較用パターンとの相関値がしきい値を上回る特徴
パターン、すなわち他人との類似度が高い特徴パターン
は参照用パターンとして登録されないので、人物の照合
時に他人を本人と誤認する確率、すなわち他人許容率が
低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、個人固有の特徴パ
ターンの認識に基づいて個人を識別する人物照合装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、重要区域への入退出管理や重要設
備の不正操作防止等のため、個人識別の必要性が増大し
ている。個人識別のための人物照合装置としては、指紋
や顔、眼底血管像、掌紋、音声、ＤＮＡなどの個人固有
の特徴パターンを予め登録しておき、照合時に再度特徴
パターンを取得して、登録しておいたパターンと照合す
ることにより本人であるか否かを判定するものが従来か
ら知られている。このような人物照合装置は、例えば、
林による「個人識別技術とそのニーズおよび期待」（計
測と制御 Vol.25,No.8,1986 年）に記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】こうした人物照合装置
を用いて管理区域への入退室や金庫などを管理する場
合、本人の認識率を１００％にし、同時に他人許容率を
０％にすることが理想的である。しかし、実際上は、本
人の特徴量と他人の特徴量との間には相関があり、ま
た、本人の特徴量が経時変化したり環境に影響される場
合もある。このため、本人が予め登録しておいた特徴パ
ターン及び照合時に本人が入力した特徴パターンの間の
相関値（自己相関値）と、本人が登録しておいたパター
ン及び他人の特徴パターンの間の相関値（相互相関値）
とを完全に分離することが難しく、他人が本人であると
誤認される可能性が残る。

【０００４】この事実は、セキュリティー装置にとって
は最も重要な問題である。例えば、銀行の決済などにお
けるセキュリティーの問題を例にとると、現在は決済責
任者が持つ鍵によってコンピュータによる決済が許可さ
れているが、鍵の管理、紛失、盗用などが大きな問題と
なっている。こうした鍵の代わりに指紋などの個人情報
を用いて、コンピュータが責任者であることを確認し決
済を行うようにすれば、鍵の管理などの煩わしさの無い
セキュリティーシステムが構築できることになる。しか
し、前述のように、個人の特徴パターンには他人との類
似点が存在する上に、本人の経時変化は許容する必要が
あるため、他人を本人と誤認する確率は０ではない。こ
のため、他人許容率をさらに低く抑えた照合能力の高い
人物照合装置の実現が要望されている。

【０００５】本発明は、上記の要望に応えるべくなされ
たもので、照合能力の優れた人物照合装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の人物照合装置は、照合対象者の所定の特
徴パターンを参照用に登録された特徴パターンと比較す
ることにより照合対象者が本人であるか否かを判定する
装置であって、上記特徴パターンの登録時において新規
に登録しようとする特徴パターンと他人の比較用パター
ンとの間の相関値を求め、この相関値が所定のしきい値
以下である場合にその特徴パターンを登録する演算処理
手段を備えている。

【０００７】本発明の人物照合装置では、他人の比較用
パターンとの相関値がしきい値を上回る特徴パターン、
すなわち他人との類似度が高い特徴パターンは参照用パ
ターンとして登録されないので、人物の照合時に他人を
本人と誤認する確率、すなわち他人許容率が低減され
る。

【０００８】上記の演算処理手段は、上記の相関値を複
数の比較用パターンについてそれぞれ求め、これらの相
関値の最大値が上記のしきい値以下である場合に特徴パ
ターンを登録することを特徴とするものであっても良
い。

【０００９】この場合、すべての比較用パターンとの相
関値が上記のしきい値以下であるような特徴パターンの
みが登録されることにより、他人許容率の低減が実現さ
れる。

【００１０】次に、上記の比較用パターンは、複数人か
ら取得した特徴パターン同士の間で相互相関値を求めた
結果、所定の基準値以上の相互相関値を所定の頻度以上
示したパターンであることを特徴とするものであっても
良い。

【００１１】この場合、比較用パターンは他人の特徴パ
ターンとの類似点が特に多いパターン、いわば一般性の
高いパターンとなる。この人物照合装置では、このよう
な一般性の高いパターンと類似度の高いパターンの登録
が排除されるので、他人許容率が大きく低減される。

【００１２】次に、上記の比較用パターンは、参照用に
登録された上記の特徴パターンであっても良い。この場
合、互いに類似したパターンが同時に登録されるという
事態が回避されるので、本人と異なる登録者を本人であ
ると判定する確率が低減される。

【００１３】次に、既登録の特徴パターンを比較用パタ
ーンとして用いる上記の人物照合装置では、演算処理手
段が、新規に登録しようとする特徴パターンと参照用に
登録された上記の特徴パターンとの間の相関値が上記の
しきい値を上回る場合に参照用に登録されたその特徴パ
ターンを同一人物の予備のパターンに変更するものであ
っても良い。

【００１４】この場合、予備のパターンが照合時の参照
用パターンとして用いられるので、既登録の特徴パター
ンと類似した特徴パターンを有する登録者がその特徴パ
ターンを照合に用いることで本人と照合されるような事
態を防止することができる。

【００１５】次に、上記の演算処理部は、上記の相関値
が上記のしきい値を上回る場合に、上記の比較用パター
ンとの相関値がこのしきい値以下となるように新規に登
録しようとする特徴パターンにマスク処理を施してか
ら、この特徴パターンを登録することを特徴としても良
い。

【００１６】この場合、マスク処理によって他人の比較
用パターンとの類似度を低減した特徴パターンが登録さ
れるので、他人許容率の低減を達成しながら特徴パター
ンを確実に登録することができ、特徴パターンの登録処
理を円滑に行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明に
おいて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明
を省略する。

【００１８】実施形態１本実施形態の人物照合装置は、個人識別のために用いる
個人の特徴パターンとして指紋を利用するものであり、
予め照合対象者の指紋を登録しておいて、照合時に取得
した指紋画像を登録指紋と照合することにより照合対象
者が本人であるか否かを判定する。なお、個人の特徴パ
ターンとしては、指紋以外にも、顔、掌紋、眼底血管
像、音声のホルマントパターンなどがあり、本発明の装
置は、個人の特徴を示すこれら全てのパターンを利用す
ることができる。

【００１９】図１は、本実施形態の人物照合装置１００
の構成を示す図である。本装置は、照合対象者の指紋を
入力するための指紋入力部５０、参照用に登録された指
紋と照合時に入力された指紋とを比較して本人であるか
否かを判定する演算処理部６０、操作指示や照合結果を
表示するための表示部６、及び本装置１００を操作する
ための各種のスイッチや暗証番号入力用のテンキーが集
合した操作パネル７から構成されている。指紋入力部５
０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）２ａ及び２ｂ、ファイ
バ光学プレート( 以下、「ＦＯＰ」と略す。) ３、並び
にＣＣＤカメラ４から構成されている。演算処理部６０
は、フレームメモリ５、ＣＰＵ８、ＲＡＭ（ランダム・
アクセス・メモリ）９、及びＨＤ（ハード・ディスク）
１０から構成されている。また、表示部６としては、液
晶ディスプレイやＬＥＤ表示面等を採用することができ
る。

【００２０】まず、指紋入力部５０の構成について説明
する。ＬＥＤ２ａ及び２ｂは、照合対象者の指紋を撮像
する時に照明の役割を果たす発光素子である。ＦＯＰ３
は、多数の光ファイバを束ねて一体化した光学像伝達手
段であり、その一方の端面（以下、「入力端面」と呼
ぶ。）には照合対象者の指が置かれるようになってお
り、他方の端面（以下、「出力端面」と呼ぶ。）はＣＣ
Ｄカメラ４の受光面に当接されている。ＣＣＤカメラ４
は、ＦＯＰ３により伝達される照合対象者の指紋像を撮
像するための二次元撮像素子である。

【００２１】次に、演算処理部６０の構成について説明
する。フレームメモリ５は、ＣＣＤカメラ４に接続され
た画像記憶手段であり、ＣＣＤカメラ４の出力画像をデ
ィジタル化して記憶する。ＣＰＵ８は、フレームメモリ
５に記憶された画像に基づいて比較演算を行い、予め登
録しておいた参照用指紋画像と人物照合時に取得した照
合用指紋画像との間の相関値を求め、この相関値の大小
に基づいて本人であるか否かを判定する。また、このほ
かにも、操作パネル７のスイッチ操作に応じたＬＥＤ２
ａ及び２ｂの発光や、表示部６への照合結果の表示など
を制御する。ＲＡＭ９及びＨＤ１０は、照合対象者の登
録指紋や暗証番号（ＩＤ番号）、照合結果等を記録する
ためのものである。

【００２２】本装置により人物を照合するためには、予
め照合対象者の指紋を照合時の参照用に登録しておく必
要がある。図２は、人物照合装置１００による指紋登録
処理の流れを示す図である。以下では、この図を参照し
ながら、本装置の動作と指紋登録手順について説明す
る。

【００２３】新たに指紋を登録するには、まず、登録希
望者がパネル７のテンキーによりＩＤ番号を入力する
（図２のステップ２０１）。本装置では、これによって
ＬＥＤ２ａ、２ｂやＣＣＤカメラ４の電源が入るように
なっている。ＩＤ番号を入力すると登録すべき指紋の種
類（親指、人差し指など）が表示部６に表示されるの
で、登録希望者は指定された指をＦＯＰ３の入力端面上
に押しつける。これが、図２の「指紋パターンの入力」
である（ステップ２０２）。これにより、登録希望者の
指紋像がＦＯＰ３の出力端面上に形成される。この指紋
像は、ＣＣＤカメラ４により撮像され、ＣＣＤカメラ４
が出力するビデオ信号は、フレームメモリ５に送られ
る。一方、ＣＣＤカメラ４は、撮像画像の光量情報を有
するモニタ信号１４をＣＰＵ８に送出する。ＣＰＵ８
は、このモニタ信号１４に基づいて撮像画像の光量と所
定の基準光量との比較を行い（ステップ２０３）、撮像
画像の光量がこの基準光量を超えていることをもって指
紋画像が撮像されたものと判断する。

【００２４】さらに、ＣＰＵ８は、モニタ信号１４に基
づいて、指紋画像が十分な輝度、面積をもっているか否
か等、指紋画像の画質の良否を判断する（ステップ２０
４）。例えば、ＣＰＵ８は、撮像画像の光量が基準光量
を一定時間以上超えていることをもって指紋画像が十分
安定しているものと判断する。ＣＰＵ８は、画質が十分
でないと判断した場合には、「指紋が薄い」、「面積が
少ない」、「位置がかたよっている」等のコメントを表
示部６に表示する。この場合には、登録希望者に再度、
指紋入力を行わせることになる（ステップ２０５）。

【００２５】一方、指紋画像の画質が十分であると判断
した場合には、ＣＰＵ８はフレームメモリ５に画像の取
り込みを命令する。これにより、登録希望者の指紋画像
は、登録候補指紋画像としてフレームメモリ５に取り込
まれる。次に、ＣＰＵ８は、この登録候補指紋画像と予
めＣＰＵ８に入力されている比較用指紋画像との比較演
算を行う（ステップ２０６）。本装置では、無作為に選
んだ６００人から採取した６００指の指紋画像をそれぞ
れ比較用指紋画像として用いている。画像の比較演算に
ついては、画像処理の分野でさまざまな手法が提案され
ており、本願の人物照合装置はいずれの手法を採用する
こともできるが、本実施形態の装置では、適度な高速性
と分離度を持った比較演算として相関演算を採用してい
る。

【００２６】相関演算では、一つの比較用指紋画像 f
(x,y) と登録候補指紋画像 g(x,y) との相関度 cr(u,v)
は、

【００２７】

【数１】

【００２８】のように表される。cr(u,v) の面で最大値
を取れば、位置ずれによらない画像の比較を行うことが
できる。このことは、谷田貝による「光情報処理におけ
るフーリエ変換」（光学第２１巻第６号）にも記載さ
れている。

【００２９】上記の相関演算（１）は、２回のフーリエ
変換を用いて次のように書き直すことができる。

【００３０】 cr(u,v) ＝IF[F{f(x,y)}・F^* {g(x,y)}] …（２）ここで、IF、Fはそれぞれ逆フーリエ変換、フーリエ変換
を示す。また F^*{g}はF{g} の位相共役項を表す。上記
のフーリエ変換表示を利用した相関演算のフローチャー
トを図３に示す。なお、この相関演算は、光演算を用い
ることにより高速で実行することができる。

【００３１】ＣＰＵ８は、上記の相関演算により登録候
補指紋画像と各比較用指紋画像との間の相関値を求めた
後、全ての相関値の最大値（最大相関値）と、予め定め
ておいた相互相関許容値（以下、「しきい値１」と呼
ぶ）とを比較する（ステップ２０７）。

【００３２】これについては、やや詳しく説明する。本
発明者らの調査によれば、指紋には、他人の指紋と大き
な相互相関を示す指紋（似通った特徴を持つ指紋）と、
そうでない指紋とが存在する。図４（ａ）〜（ｃ）は、
調査対象の５００指の中から任意に選んだ３つの指紋
Ａ、Ｂ、Ｃについて、本人を除く４９９指の相互相関値
を求めた結果を表すヒストグラムである。ここで、図４
の横軸は相関値を示しており、縦軸は対応する相関値が
得られた頻度を示している。なお、図４に示されている
頻度は、ｎ≦（相関値）＜ｎ＋１（ｎは、０以上の整
数）の頻度を積算したものである。相互相関値を求める
のに用いた相関検出器（ＣＣＤ検出器）の最大相関値は
２５５である。また、相関検出器のダークレベルは、図
４（ａ）〜（ｃ）の相関値１８において現れており、最
大の頻度レベルを示している。

【００３３】図４から明らかなように、指紋Ａでは最大
相互相関値が２３であるのに対して、指紋Ｃでは最大相
互相関値が４１というように指紋によって相互相関値の
分布が大きく異なっていることがわかる。そして、指紋
Ｃは他人の指紋との共通点を多く持つため、他人と本人
とを区別する特徴パターンとしては不適当であり、逆に
他人の指紋との共通点が最も少ない指紋Ａが最適という
ことになる。

【００３４】本装置では、上記の指紋Ｃのような、他人
の指と大きな相互相関を示す指紋を登録しないように、
登録希望者の指紋を他人の指紋（上記の比較用指紋）と
比較している。具体的には、登録候補指紋と比較用指紋
との間の最大相関値がしきい値１を上回っている場合
は、ＣＰＵ８は登録候補指紋の登録を拒絶し、登録指を
他の指に変更すべき旨（「指紋不適合」、「他の指紋を
お使いください」等）を表示部６に表示する。この場
合、登録希望者は、登録指を他の指に変更して再び指紋
パターンの入力からやり直すことになる（ステップ２０
８）。一方、最大相関値がしきい値１以下の場合には、
ＣＰＵ８は、登録候補指紋画像をＲＡＭ９やＨＤ１０に
記録する。これにより、登録希望者の指紋登録が完了す
る（ステップ２０９）。このとき、ＣＰＵ８は、登録が
完了した旨を表示部６に表示する。

【００３５】なお、上記のように最大相関値としきい値
１とを比較する代わりに、各相関値を順次にしきい値
１と比較していき、しきい値１を上回る相関値が確認さ
れた時点で登録を拒絶したり、全ての相関値としきい
値１とを比較し、しきい１を上回る相関値の数が所定数
に達した時点で登録を拒絶するようにＣＰＵ８を設定し
ても良い。

【００３６】また、登録指をけがした場合等を想定して
予備の指紋を登録しておく場合があるが、この場合にも
上記と同様に予備指紋と比較用指紋との間の相関値を求
めてしきい値１との比較を行い、登録の可否を判断する
ようにすると良い。

【００３７】次に、人物照合装置１００の人物照合処理
について説明する。図５は、本装置による人物照合処理
の流れを示す図である。

【００３８】まず、照合対象者は、操作パネル７のテン
キーにより暗証番号を入力する（ステップ２１１）。Ｃ
ＰＵ８は、この暗証番号に対応して登録された指紋画像
をＲＡＭ９又はＨＤ１０から読み出すとともに、その登
録指紋の種類（人差し指、親指など）を表示部６に表示
する。照合対象者がこの表示にしたがって指をＦＯＰ３
の入力端面に押しつけることにより（ステップ２１
２）、照合用の指紋画像がＣＣＤカメラ４によって撮像
され、撮像された画像はフレームメモリ５によって取り
込まれる。

【００３９】次に、ＣＰＵ８は、フレームメモリ５に取
り込まれた照合用指紋画像とＲＡＭ９又はＨＤ１０から
読み出した登録指紋画像との比較演算を行う（ステップ
２１３）。比較演算の方式としては前述の相関演算を採
用している。

【００４０】この後、ＣＰＵ８は、求めた相関値を所定
のしきい値（以下、しきい値２と呼ぶ）と比較する（ス
テップ２１４）。相関値がしきい値２以下の場合には、
ＣＰＵ８は、照合の試行回数と予め定められた限度回数
とを比較する（ステップ２１５）。試行回数が限度回数
を超えている場合には、ＣＰＵ８は、タイムオーバーと
して照合対象者を他人と判断する（ステップ２１６）。
この場合、ＣＰＵ８は、表示部６に本人と判定できない
旨を表示したり、ブザーを鳴らして警告をしてから処理
を終了する。また、銀行のＣＤ装置などで行われている
ように、同じ暗証番号で連続３度照合に失敗した場合に
は、その登録指紋は使用禁止にし、予備の指紋を登録し
てある場合には他の登録指紋を参照指紋として用いた
り、システム管理者による後処理（指紋の再登録など）
を行うようにしてもよい。一方、試行回数が限度回数以
下である場合には、ＣＰＵ８は、再度、指紋を入力すべ
き旨を表示部６に表示する。この場合、照合対象者は、
再び指紋入力からやり直すことになる（ステップ２１
７）。

【００４１】相関値がしきい値２を上回っている場合に
は、ＣＰＵ８は照合対象者を本人と判断し、照合信号１
２を本装置１００に接続された外部機器に出力する（ス
テップ２１８）。例えば、外部機器が電磁扉である場
合、照合信号１２は扉の解錠信号となり、電磁扉のロッ
クを解除することになる。また、外部機器が重要設備の
使用管理装置である場合は、照合信号１２はその設備の
使用許可信号となり、その設備を照合対象者の使用が可
能な状態にセットする。以上により、本装置による人物
照合作業が完了する。

【００４２】なお、本実施形態では、入力された指紋画
像をフーリエ変換しないまま登録し、人物照合時の相関
演算において登録指紋画像をフーリエ変換しているが、
代わりに、入力指紋画像を比較用指紋画像と比較した
後、フーリエ変換してから登録するようにＣＰＵ８を設
定しても良い。この場合、人物照合時の相関演算におい
て登録指紋のフーリエ変換を行う必要はない。

【００４３】上述のように、本実施形態の人物照合装置
では、比較用指紋との相関値が大きい指紋、すなわち他
人の指紋と類似性の高い指紋の登録を排除し、いずれの
比較用指紋とも類似性の高くない指紋のみを登録する。
この結果、照合時に用いるしきい値２を従来と同じ値に
設定した場合でも他人許容率を低減することができ、し
きい値２を従来よりも低く設定した場合には、従来より
も本人排他率を低減し、なおかつ他人許容率を低減する
か、あるいは従来と同程度に維持することができる。こ
のことを説明するために、以下では、本発明者らが過去
に行った実験の結果を紹介する。

【００４４】本願の発明者らは、相関演算による指紋照
合を用いた従来の指紋認識装置を作成し、６００人から
採取した指紋を用いて誤認識率の調査を行った。図６
（ａ）はその調査結果を示す図であり、図６（ｂ）は
（ａ）を拡大し、誤認識率を対数表示した図である。な
お、この調査結果は、１９９５年５月２６日に行われた
第１０回画像センシングシンポジウムでの「光学的相関
演算を用いた指紋照合装置」で紹介したものである。

【００４５】誤認識率は、本人を他人と誤認する本人
排他率と、他人を本人と誤認する他人許容率の二種類
について調査した。本人排他率の調査では、まず、同一
人物の同じ指の指紋を指紋認識装置に４回入力し、その
４つの指紋画像の中から最も安定した指紋画像を参照指
紋として登録し、次に、残り３個の指紋画像をそれぞれ
参照指紋と相関演算して、その３回の相関演算結果の最
大値を求める。人物照合装置では、この相関演算結果の
最大値が所定のしきい値よりも大きい場合に照合対象者
が本人であると判定され、逆に最大値がしきい値以下で
ある場合に本人が他人であると誤認される。従って、本
発明者らは、６００人について上記の相関演算を行い、
６００人のうち何人について相関演算結果の最大値がし
きい値以下となるかを調査することで、本人排他率を求
めた。この本人排他率 ErrACP は、次のように表され
る。

【００４６】

【数２】

【００４７】ここで、ｘは相関値（相関演算結果）、AC
P(x)は相関値ｘの頻度、thはしきい値、ｎは調査人数
（この調査では、６００）を表す。この本人排他率を様
々なしきい値の下で求めた結果を示したものが、図６に
おいて「自己相関」と表示されるグラフである。

【００４８】次に、他人許容率の調査では、まず、他人
同士の指紋を用いて相関演算を行い、その相関演算結果
と所定のしきい値とを比較する。人物照合装置では、相
関演算結果の最大値がしきい値よりも大きい場合に他人
が本人であると誤認される。従って、本発明者らは、６
００×５９９回の相関演算を行い、そのうち何回、相関
演算結果がしきい値を上回るかを調査することで、他人
許容率を求めた。この他人許容率ErrCCPは、次のように
表される。

【００４９】

【数３】

【００５０】ここで、ｘは相関値（相関演算結果）、CC
P(x)は相関値ｘの頻度、ｔｈはしきい値、ｎは調査人数
（この調査では、６００）を表す。この他人許容率を様
々なしきい値の下で求めた結果を示したものが、図６に
おいて「相互相関」と表示されるグラフである。

【００５１】図６に示されるように、しきい値の変化に
伴う誤認識率の変化の方向は、本人排他率と他人許容率
とで反対である。具体的には、本人排他率はしきい値を
低くするほど低くなるのに対し、他人許容率はしきい値
を低くするほど高くなる。例えば、本人排他率のグラフ
と他人許容率のグラフは互いに誤認識率0.002 程度で交
差しており、このときの値にしきい値を設定すると、他
人を99.8％排除できる状態で本人が99.8％認識できるこ
とになる。これよりも他人を許容する確率を小さくする
ためには、しきい値を左よりに設定すればよいが、この
場合は本人を排他する確率が大きくなる。

【００５２】このことは、指紋を個人の特徴パターンと
して用いた場合に限られるものではない。例えば、Sand
ia国立研究所研究報告の“A performance evolution of
biometric identification devices ”(1991)の59頁右
下図には、米国で市販されている（日本ではヤマヤシス
テムが代理店）掌紋認識装置の認識率調査の結果が示さ
れている。この図の縦軸は誤認識率を示しており、０に
近いほど性能が優れている。また、横軸は装置のしきい
値に対応しており、この値をどこに設定するかにより誤
認識率が変化する。誤認識率は、上記調査と同様に、本
人排他率と他人許容率とによって評価されている。この
調査結果においても、しきい値を低くするほど本人排他
率が低くなるのに対し、しきい値を低くするほど他人許
容率が高くなる傾向が示されている。

【００５３】本実施形態の人物照合装置では、他人の指
紋と類似性の高い指紋の登録を排除しているので、図６
の他人許容率のグラフを下方向にずらす、すなわち他人
許容率を全体的に低減する効果を奏する。このため、本
実施形態の人物照合装置では、しきい値を従来より低め
に設定して本人排他率を低くし、なおかつ従来よりも他
人許容率を低減し、あるいは従来と同程度に維持するこ
とが可能になる。このように、本実施形態の人物照合装
置は、従来よりも優れた照合能力を有している。

【００５４】なお、本実施形態の人物照合装置において
人物照合時に用いるしきい値２は、要求される本人排他
率や他人許容率を決定した上で、図６のような調査結果
に基づいて設定することができる。例えば、本人排他率
を０．００２程度にするときは、図６に基づいて、しき
い値２を３５程度に設定することになる。一方、指紋登
録時に用いるしきい値１（相互相関の許容値）は、図６
に示される相互相関のグラフを参考にしながら、しきい
値２と同じか、それよりも低い値に設定すると良いであ
ろう。但し、あまり低い値に設定すると頻繁に指紋を取
り直さなければならなくなることに注意すべきである。

【００５５】また、本実施形態の人物照合装置を用いて
セキュリティシステムを構成する場合、システム管理者
（登録管理者）が登録希望者が本人であるか否かを従来
の指紋認識装置で確認してから本装置による登録操作を
許可するようにすると、より厳重にセキュリティ管理を
行うことができる。

【００５６】実施形態２本実施形態の人物照合装置は、実施形態１とほぼ同様の
構成を有しているが、比較用指紋として既に登録された
照合対象者の指紋を用いる点が実施形態１と異なってい
る。

【００５７】この装置では、既に登録された指紋と類似
性の高い指紋の新規登録が排除されることになる。これ
により、例えば、人物照合装置を用いて銀行の決済を許
可するようなシステムにおいても、照合装置の登録者が
他の登録者をかたって決済を行うことを防止することが
できる。

【００５８】なお、登録済みの指紋数が多い場合などに
は指紋登録時に取り直しが頻繁に起こる可能性が高くな
るが、このような場合には、登録する人について複数の
指紋（例えば、両手５指で計１０指）を採取して保管す
るようにし、それらの中から最も登録指紋としてふさわ
しいもの（相互相関が少なく、コントラストがよく、再
現性の高いもの）を、登録指紋として採用する方法を用
いてもよい。具体的な操作としては、図２の「指紋パタ
ーンの入力」（ステップ２０２）において、左右の全て
の１０指についてそれぞれｎ回ずつ指紋を採取する。次
に、それぞれの指の指紋について以下の評価項目を吟味
し、最も優れたものを参照用の指紋として登録する。

【００５９】他の登録指紋全てとの相互相関の最大値
が大きいものは、適していない指紋画像のコントラスト及び面積が大きいものは、適
しているｎ回採取した指紋画像どうしの自己相関値が大きいも
のは、再現性が高いので適しているなお、本実施形態の装置において、上記のように１人に
ついて複数の指紋画像が保管されている場合に、既登録
指紋との相互相関値が高いために登録が拒絶された指紋
があったときには、ＣＰＵ８は、その既登録指紋を人物
照合時に参照する指紋としては用いないことにし、代わ
りに保管してある他の指紋を用いるようにしても良い。
この場合、ＣＰＵ８は、登録指紋が変更された照合対象
者の照合を行う時、暗証番号が押された時点で、変更さ
れた指紋に対応した指を置くべき旨の指示を表示装置に
表示する。このようにすれば、コントラストや面積の点
では最適でなくとも、他人の指紋と類似性の低い指紋を
用いて人物照合を行うことになるから、照合能力を高
め、より安全性の高いセキュリィティシステムを構築す
ることができる。

【００６０】実施形態３本実施形態の人物照合装置は、実施形態１と同様にして
登録候補指紋と比較用指紋との比較を行った後、さらに
演算処理部が登録候補指紋のマスク処理を行うことによ
って登録が拒絶された指紋の類似性を削減し、その指紋
の登録を可能にすることを特徴としている。すなわち、
本実施形態の人物照合装置では、実施形態１の場合と同
様に比較用指紋と登録候補指紋との間の相関値を求め、
これをしきい値１と比較した結果、相関値がしきい値１
を上回った場合には、ＣＰＵ８が登録候補指紋画像の中
の類似性の高い領域に対して所定のマスク処理（削除又
はぼかし）を施してからその指紋を登録するようになっ
ている。このマスク処理は、相関値がしきい値１を上回
ったときは常に行うようにしても良いし、相関値がしき
い値１を上回った場合はとりあえず他の指の指紋で登録
を試みて、全ての指紋について登録が拒絶されたり、他
に適当な指紋が存在しない場合（指紋面積が小さかった
り、指紋の薄い指が多い場合等）に初めてマスク処理を
行うようにしても良い。

【００６１】マスク処理の一例を挙げれば、次のように
なる。図７に示すように、指紋画像を４×４ドット程度
にブロック分けし、その中から選択したブロック内のパ
ターンを消去して、比較用指紋との相関値が許容値（し
きい値１）以下になるようにした後、その指紋画像を登
録する。

【００６２】マスク処理のマスクパターン MASK(x,y)と
しては、以下のようなものを使用することができる。例
えば、指紋画像の一部を消去するマスク処理を行う場合
は、 MASK₁ (x,y)＝０（消去すべきブロック）１（そのままのブロック）を用いることができる。

【００６３】この場合、マスク領域のエッジ部分の輝度
値が急峻に変化していると、マスク処理済の指紋画像に
フーリエ変換を施す場合に、マスクパターンのフーリエ
変換像が特徴的な信号となって現れる。このため、指紋
にマスクパターンを重ねて入力された場合には、大きな
相関値が算出されて、他人が本人と誤認されてしまうお
それが残ることになる。このようなケースは稀と思われ
るが、このような事態を回避しようとする場合は、マス
クパターンのフーリエ変換像をなるべく弱くしてマスク
パターンが人物照合に及ぼす影響を減少させる必要があ
る。このためには、マスク領域のエッジ部分の値が急峻
に変化しないように、マスク領域の境界部分についてぼ
かし操作を加えた方が望ましい。この場合には、例え
ば、上記のマスク処理に加えて、マスク領域とその周囲
の領域との境界部分に対してスムージング用の近傍演算
マスクを用いたマスク処理を施せばよい。このマスク処
理の一例を、以下に示す。

【００６４】MASK₂ (x,y)＝{4×MASK(x,y)＋MASK(x-1,
y)＋MASK(x,y-1)＋MASK(x+1,y)＋MASK(x,y+1)}/8 このマスク処理を複数回行うことにより、エッジの部分
は徐々に緩やかな勾配を持つようになるので、マスクパ
ターンが人物照合に及ぼす影響も低減されることにな
る。

【００６５】次に、上記の消去用マスク MASK₁の代わ
りにスムージング用の近傍演算マスク MASK₂を用いて
マスク領域全体にマスク処理を行うことにより指紋の縞
を直接ぼかす方法でも、当該部分の画像消去と同等な効
果を持つ。この場合のマスク処理回数は、指紋の縞間隔
のドット数ｎに応じてこの縞が平均化されるまで（通常
は、ｎ回程度）行う。

【００６６】また、指紋画像そのものに対してマスク処
理を行うのではなく、フーリエ変換面（空調周波数面）
でマスク処理を行う方法もある。これは、登録希望者か
ら採取した指紋画像 g(x,y) を一度フーリエ変換した画
像 F{g(x,y)}に対してマスク処理を施すものである。こ
の場合、ＣＰＵ８は、登録候補指紋画像をフーリエ変換
し、その変換結果にマスク処理を施したものを参照フィ
ルタとして登録する。従って、この場合の指紋登録処理
のフローチャートは、図８のようになる。なお、人物照
合時の相関演算では、上記の参照フィルタを位相共役化
し、これを照合用に採取した指紋画像のフーリエ変換結
果と乗算することになる。

【００６７】図９及び図１０は、フーリエ変換面でのマ
スク処理の例を示すものである。この図のようにマスク
の中心から放射状に伸びた線により仕切られるブロック
（図９）や同心円環状のブロック（図１０）をマスク
し、相互相関に特に影響の大きいブロックを消去、すな
わち相当するブロックの値を０することによりマスク処
理を行うことができる。ここで参照フィルタ filter(x,
y)は、 filter(x,y)＝MASK(x,y)×F^* {g(x,y)} と表される。MASK(x,y) としては、消去用の２値マスク
のほかにも、ぼかしマスク等を用いることができる。

【００６８】本実施形態の装置は、実施形態１や２と同
様に高い照合能力を有する上、他人の指紋と類似性の高
い指紋を入力した場合でも入力をやり直す必要がないの
で、迅速で煩わしさの少ない指紋登録が可能である。

【００６９】本実施形態の装置が特に有効となるのは、
指紋以外の個人特徴パターンであって選択肢が少ないも
のを用いる場合である。例えば、眼底血管像や掌紋など
は左右の２つしか選択の余地がないため、いずれもが他
人のパターンと相関が高くなり登録が困難となる可能性
が指紋に比較して高い。本実施形態の装置では、このよ
うな場合でも特徴パターンの登録が可能になり、しかも
本願の特徴である高い照合能力を発揮することができ
る。

【００７０】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の人
物照合装置は、他人の特徴パターンとの類似度が高い特
徴パターンを参照用の特徴パターンとして登録しないの
で、他人許容率を低減し、優れた照合能力を発揮するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の人物照合装置の一形態の構成を示す図
である。

【図２】図１の人物照合装置による指紋登録処理の流れ
を示す図である。

【図３】相関演算のフローチャートを示す図である。

【図４】調査対象の５００指の中から任意に選んだ３つ
の指紋Ａ、Ｂ、Ｃについて、本人を除く４９９指の相互
相関値を求めた結果を表す図である。

【図５】図１の人物照合置による人物照合処理の流れを
示す図である。

【図６】６００人から採取した指紋を用いて従来の人物
照合装置の誤認識率の調査を行った結果を表す図であ
る。

【図７】指紋画像に対するマスク処理の一例を表す図で
ある。

【図８】登録候補指紋画像をフーリエ変換し、その変換
結果にマスク処理を施したものを参照フィルタとして登
録する場合の指紋登録処理のフローチャートを示す図で
ある。

【図９】指紋画像のフーリエ変換面でのマスク処理の一
例を示す図である。

【図１０】指紋画像のフーリエ変換面でのマスク処理の
他の例を示す図である。

【符号の説明】

２…ＬＥＤ（発光ダイオード）、３…ＦＯＰ（ファイバ
・オプティック・プレート）、４…ＣＣＤカメラ、５…
フレームメモリ、６…表示部、７…操作パネル、８…Ｃ
ＰＵ、９…ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、１
０…ＨＤ（ハード・ディスク）、１２…照合信号、５０
…指紋入力部、６０…演算処理部、１００…人物照合装
置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照合対象者の所定の特徴パターンを参照
用に登録された特徴パターンと比較することにより照合
対象者が本人であるか否かを判定する人物照合装置にお
いて、前記特徴パターンの登録時に新規に登録しようとする特
徴パターンと他人の比較用パターンとの間の相関値を求
め、この相関値が所定のしきい値以下である場合にその
特徴パターンを登録する演算処理手段を備えることを特
徴とする人物照合装置。
【請求項２】前記演算処理手段は、前記相関値を複数
の前記比較用パターンについてそれぞれ求め、これらの
相関値の最大値が前記しきい値以下である場合に前記特
徴パターンを登録することを特徴とする請求項１記載の
人物照合装置。
【請求項３】前記比較用パターンは、複数人から取得
した特徴パターン同士の間で相互相関値を求めた結果、
所定の基準値以上の相互相関値を所定の頻度以上示した
パターンであることを特徴とする請求項１記載の人物照
合装置。
【請求項４】前記比較用パターンは、参照用に登録さ
れた前記特徴パターンであることを特徴とする請求項１
記載の人物照合装置。
【請求項５】前記演算処理手段は、新規に登録しよう
とする前記特徴パターンと参照用に登録された前記特徴
パターンとの間の相関値が前記しきい値を上回る場合に
参照用に登録された前記特徴パターンを同一人物の予備
のパターンに変更することを特徴とする請求項４記載の
人物照合装置。
【請求項６】前記演算処理部は、前記相関値が前記し
きい値を上回る場合に、前記比較用パターンとの間の相
関値が前記しきい値以下となるように新規に登録しよう
とする前記特徴パターンにマスク処理を施してから、こ
の特徴パターンを登録することを特徴とする請求項１記
載の人物照合装置。