JP2005339230A - Fingerprint collation device and its relative position detection device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fingerprint collation device for securing precision of positioning, and for reducing calculation processing quantity required for the selection of collation featured points. <P>SOLUTION: This fingerprint collation device is provided with a featured point arranging means 3 for arranging featured points being the endpoints and branch points of the ridges or valley lines of fingerprints by using the respective angles as standards, a featured point selecting means 5 for selecting the second featured points arranged by the featured point arranging means 3 having predetermined differences of angles or less to the angles of the respective points of the first featured points, a positional difference totaling means 6 for calculating and totaling the positional differences of the respective points of the first featured points and the second featured points, a relative position detecting means for rotating the second featured points within the range of the predetermined relative rotational amounts for every predetermined rotational amounts, and for performing the selection of the second featured points and the totaling of the positional differences, and for detecting the relative positional differences and relative rotational differences being the relative differences of positions and the relative differences of the rotational amounts between a fingerprint image being the base of the first featured point and a fingerprint image being the base of the second featured points, and a fingerprint collating means for performing fingerprint collation by using the relative positional differences and the relative rotational amounts as correction values. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、撮像された指紋データを登録データと照合して合否を判定する指紋照合装置およびその相対位置検出装置に関するものである。   The present invention relates to a fingerprint collation device that collates captured fingerprint data with registered data to determine pass / fail and a relative position detection device thereof.

従来の指紋照合装置において、その指紋照合を行う前の位置合わせを行う際の方式の1つとして、指紋の模様の山である隆線の方向分布を示す方向角画像を用いて、あらかじめ登録された登録画像と、指紋照合装置に入力された照合画像との相対位置差及び相対的な回転ずれもありうる場合には相対回転量を算出し、位置合わせを行う。そして位置合わせが行われた後、あらかじめ登録された画像から抽出された隆線の端点や分岐点からなる登録特徴点と、指紋照合装置に入力された照合画像から抽出された照合特徴点とから指紋照合が行われる。(例えば、特許文献1参照)   In a conventional fingerprint collation apparatus, as one of the methods for performing alignment before fingerprint collation, a direction angle image showing a directional distribution of ridges that are peaks of a fingerprint pattern is registered in advance. If there is a relative position difference and a relative rotational shift between the registered image and the collation image input to the fingerprint collation apparatus, the relative rotation amount is calculated and the registration is performed. Then, after the registration is performed, the registered feature points including the end points and branch points of the ridges extracted from the pre-registered image, and the matching feature points extracted from the matching image input to the fingerprint matching device Fingerprint verification is performed. (For example, see Patent Document 1)

また、指紋照合を行う前の位置合わせを行う際の他の方式として、登録特徴点と照合特徴点の位置差や角度差を算出することによって、位置合わせが行われるものもある。(例えば、特許文献2参照)
特許文献2において、登録特徴点と照合特徴点とから相対位置差や相対回転量を算出するにあたり、まず特許文献2の図2及び図3に示されているように登録特徴点の各々の座標と角度から、X方向とY方向の位置ずれと角度のずれとが所定範囲内となる照合特徴点のみを抽出し、照合特徴点のX方向及びY方向の位置ずれ量のヒストグラムを作成している。尚、相対回転量も検出の場合には、上記処理は所定の範囲で一定の回転角分を回転されてからヒストグラムの作成を行う。それを所定回数繰り返し、一定の精度が得られるまで行って、画像の相対位置差と相対回転量を決定し、位置あわせを行われる。
In addition, as another method for performing alignment before fingerprint matching, there is a method in which alignment is performed by calculating a position difference or an angle difference between a registered feature point and a matching feature point. (For example, see Patent Document 2)
In Patent Document 2, in calculating a relative position difference and a relative rotation amount from a registered feature point and a matching feature point, first, as shown in FIG. 2 and FIG. Extract only the matching feature points where the positional deviation and angular deviation in the X and Y directions are within a predetermined range from the angle and the angle, and create a histogram of the positional deviation amounts of the matching feature points in the X and Y directions. Yes. When the relative rotation amount is also detected, the above process creates a histogram after rotating a predetermined rotation angle within a predetermined range. This is repeated a predetermined number of times until a certain degree of accuracy is obtained, and the relative position difference and the relative rotation amount of the image are determined to perform alignment.

特開2001−243465号公報(第5〜9頁、第1〜5図)Japanese Patent Laid-Open No. 2001-243465 (pages 5-9, FIGS. 1-5) 特開平4−357570号公報(第4〜7頁、第1〜8図)JP-A-4-357570 (pages 4-7, FIGS. 1-8)

特許文献1の指紋照合装置において、指紋の模様の山である隆線の方向分布を示す方向角画像を用いて登録画像と照合画像との位置合わせを行う場合、方向角画像の方向分布がゆるい扇形や平行線に近い場合は、平行にずらしても方向分布が変化せず、また方向角画像が扇形又は同心円状をしている場合は、方向角画像と扇形又は同心円との回転中心が一致すると、方向角画像を回転しても方向分布が変化しないため、位置合わせできないという問題があった。   In the fingerprint collation device of Patent Document 1, when the registration image and the collation image are aligned using the direction angle image indicating the direction distribution of the ridges that are the peaks of the fingerprint pattern, the direction distribution of the direction angle image is loose. If it is close to a sector or parallel line, the direction distribution will not change even if it is shifted in parallel, and if the direction angle image is fan-shaped or concentric, the center of rotation of the direction angle image and the fan-shaped or concentric circle will match. Then, there is a problem that the alignment cannot be performed because the direction distribution does not change even if the direction angle image is rotated.

また、特許文献2において、登録特徴点と照合特徴点とから位置差や回転差を算出して位置合わせを行う場合については、照合特徴点を抽出する所定範囲を大きくとれば位置差が大きくても位置合わせの精度はある程度確保できるものの、特許文献2の目的に反して処理時間が長大化してしまうという問題があった。さらに照合特徴点を回転させて繰り返し計算を行う際には特に、照合特徴点の座標が非線形に変化してしまうため、全体を回転させる度に登録特徴点の各点とその各点に対応する照合特徴点を全て選択し直す必要があり、計算処理量が多大となる問題があった。   Further, in Patent Document 2, in the case where registration is performed by calculating a position difference or a rotation difference from a registered feature point and a matching feature point, if the predetermined range for extracting the matching feature point is large, the position difference is large. However, although the accuracy of alignment can be secured to some extent, there is a problem that the processing time is prolonged against the purpose of Patent Document 2. Furthermore, especially when performing repeated calculation by rotating the matching feature point, the coordinates of the matching feature point change nonlinearly, so that each point of the registered feature point corresponds to each point each time the whole is rotated. There is a problem in that it is necessary to reselect all the matching feature points, which increases the amount of calculation processing.

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、位置合わせの精度を確保しつつ照合特徴点を選択するのに要する計算処理量を少なくすることができる指紋照合装置及びその相対位置検出装置を得ることを目的とするものである。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a fingerprint collation apparatus capable of reducing the amount of calculation processing required to select collation feature points while ensuring alignment accuracy. And it aims at obtaining the relative position detection apparatus.

この発明は、指紋の隆線または谷線の端点及び分岐点である特徴点の位置及び角度を出力する特徴点入力手段と、前記特徴点入力手段から出力されまたは外部から入力される特徴点を各々角度を基準として整理する特徴点整理手段と、第1の特徴点の各点の角度に対し、所定以下の角度差となる前記特徴点整理手段により整理された第2の特徴点を選択する特徴点選択手段と、前記第1の特徴点の各点と前記第2の特徴点との位置差の算出及び集計を行う位置差集計手段と、前記第2の特徴点を所定の相対回転量の範囲で所定回転量毎に回転させて前記第2の特徴点の選択と前記位置差の集計を行うことによって、前記第一の特徴点の基となる指紋画像と前記第2の特徴点の基となる指紋画像との相対的な位置の差及び回転量の差である相対位置差及び相対回転量を検出する相対位置検出手段と、前記相対位置検出手段から検出された相対位置差及び相対回転量を補正値として使用して指紋照合を行う指紋照合手段とを備えたものである。予め登録された指紋の特徴点を第1の特徴点とする場合は、これと照合される指紋の特徴点が第2の特徴点となる。   The present invention provides a feature point input means for outputting the position and angle of a feature point which is an end point and a branch point of a fingerprint ridge or valley line, and a feature point output from the feature point input means or input from the outside. A feature point organizing unit that organizes each angle as a reference, and a second feature point that is arranged by the feature point organizing unit that has an angle difference of a predetermined value or less with respect to the angle of each point of the first feature point is selected. Feature point selection means, position difference summing means for calculating and summing the position difference between each point of the first feature point and the second feature point, and the second feature point as a predetermined relative rotation amount In this range, the second feature point is selected at a predetermined rotation amount and the position difference is totaled to obtain a fingerprint image as a basis of the first feature point and the second feature point. Relative position difference and rotation amount difference with the base fingerprint image Relative position detection means for detecting a positional difference and relative rotation amount, and fingerprint verification means for performing fingerprint verification using the relative position difference and relative rotation amount detected from the relative position detection means as correction values It is. When the feature point of the fingerprint registered in advance is used as the first feature point, the feature point of the fingerprint collated with this is the second feature point.

この発明は、指紋の隆線または谷線の端点及び分岐点である特徴点の位置及び角度を出力する特徴点入力手段と、前記特徴点入力手段から出力されまたは外部から入力される特徴点を各々角度を基準として整理する特徴点整理手段と、第1の特徴点の各点の角度に対し、所定以下の角度差となる前記特徴点整理手段により整理された第2の特徴点を選択する特徴点選択手段と、前記第1の特徴点の各点と前記第2の特徴点との位置差の算出及び集計を行う位置差集計手段と、前記第2の特徴点を所定の相対回転量の範囲で所定回転量毎に回転させて前記第2の特徴点の選択と前記位置差の集計を行うことによって、前記第一の特徴点の基となる指紋画像と前記第2の特徴点の基となる指紋画像との相対的な位置の差及び回転量の差である相対位置差及び相対回転量を検出する相対位置検出手段と、前記相対位置検出手段から検出された相対位置差及び相対回転量を補正値として使用して指紋照合を行う指紋照合手段とを備えたので、位置合わせの精度を確保しつつ照合特徴点を選択するのに要する計算処理量を少なくすることができる指紋照合装置を得ることができる。   The present invention provides a feature point input means for outputting the position and angle of a feature point which is an end point and a branch point of a fingerprint ridge or valley line, and a feature point output from the feature point input means or input from the outside. A feature point organizing unit that organizes each angle as a reference, and a second feature point that is arranged by the feature point organizing unit that has an angle difference of a predetermined value or less with respect to the angle of each point of the first feature point is selected. Feature point selection means, position difference summing means for calculating and summing the position difference between each point of the first feature point and the second feature point, and the second feature point as a predetermined relative rotation amount In this range, the second feature point is selected at a predetermined rotation amount and the position difference is totaled to obtain a fingerprint image as a basis of the first feature point and the second feature point. Relative position difference and rotation amount difference with the base fingerprint image Since there is provided a relative position detecting means for detecting a positional difference and a relative rotation amount, and a fingerprint collating means for performing fingerprint collation using the relative position difference and the relative rotation amount detected from the relative position detecting means as correction values. Thus, it is possible to obtain a fingerprint collation apparatus that can reduce the amount of calculation processing required to select a collation feature point while ensuring alignment accuracy.

実施の形態1.
実施の形態1においては、特徴点整理手段が、登録特徴点と照合特徴点との各点の角度に応じてあらかじめ複数のグループに分類することで整理し、特徴点選択手段が、登録特徴点の属するグループの中心角度との角度差が所定角度以下となる照合特徴点のグループを選択することによって、登録特徴点との角度の誤差が所定のしきい値以下となる照合特徴点すべてを選択する場合について説明する。また、ここでは回転も検出するとする。
Embodiment 1 FIG.
In the first embodiment, the feature point organizing unit organizes the feature points by classifying them into a plurality of groups in advance according to the angles of the registered feature points and the matching feature points, and the feature point selecting unit registers the registered feature points. By selecting a group of matching feature points whose angle difference from the center angle of the group to which the group belongs is less than or equal to a predetermined angle, select all the matching feature points whose angle error with the registered feature point is less than or equal to a predetermined threshold The case where it does is demonstrated. Here, rotation is also detected.

図1は、本発明に係わる指紋照合装置の一実施の形態における構成図である。
図2は、本発明に係わる指紋照合装置の一実施の形態におけるフローチャートである。
まず、図1において、特徴点入力手段10内で指紋画像入力手段1が指紋を画像として入力する(図2のs1に相当)。指紋画像入力手段1は特徴点抽出手段2へ指紋画像のデータを出力する。
例えばCCDカメラ等を指紋画像入力手段1として使用し、指紋画像を入力する。また、必ずしもカメラ等のセンサを有していなくても、本実施の形態である指紋照合装置の外から、有線または無線を介して指紋画像が入力される手段であればよい。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a fingerprint collation apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart in one embodiment of the fingerprint collation apparatus according to the present invention.
First, in FIG. 1, the fingerprint image input means 1 inputs a fingerprint as an image in the feature point input means 10 (corresponding to s1 in FIG. 2). The fingerprint image input means 1 outputs the fingerprint image data to the feature point extraction means 2.
For example, a CCD camera or the like is used as the fingerprint image input means 1 to input a fingerprint image. Further, even if a sensor such as a camera is not necessarily provided, any means for inputting a fingerprint image from outside the fingerprint collation apparatus according to the present embodiment via a wired or wireless connection may be used.

図1における特徴抽出手段2は入力された登録用または照合用の指紋画像のデータから指紋の模様の山である隆線及び谷である谷線の端点及び分岐点である特徴点の位置及び角度の抽出を行い、特徴点のデータを特徴点整理手段3に出力する(図2のs2に相当)。
特徴点の抽出について、具体例を用いて説明する。図3は、本発明に係わる指紋照合装置の一実施の形態における特徴点抽出手段2による特徴点の抽出例である。(a)は入力された指紋画像のデータである。特徴点抽出手段2では、例えば入力された指紋画像のデータに対してノイズの除去と画像のコントラストの強調を行った後、2値化処理を行い、指紋画像のデータを白黒のデータに変換する。すると図3の(b)のような画像データとなる。
The feature extracting means 2 in FIG. 1 uses the input fingerprint image data for registration or verification to detect the positions and angles of the feature points that are the end points and branch points of the ridges and valleys that are the peaks of the fingerprint pattern. And the feature point data is output to the feature point organizing means 3 (corresponding to s2 in FIG. 2).
The feature point extraction will be described using a specific example. FIG. 3 is an example of feature point extraction by the feature point extraction means 2 in the embodiment of the fingerprint collation apparatus according to the present invention. (A) is the data of the inputted fingerprint image. In the feature point extraction unit 2, for example, noise removal and image contrast enhancement are performed on the input fingerprint image data, and then binarization processing is performed to convert the fingerprint image data into black and white data. . Then, the image data as shown in FIG.

続いて、特徴点抽出手段2が指紋画像の白黒のデータから白色の隆線部分及び黒色の谷線部分の各々または一方について細線化処理を行うと、図3の(c)のような線を有する画像となる。図では便宜上、実線を谷線、破線を隆線にて示している。その後、細線化されたデータから、特徴抽出手段2は図3(c)の丸印内に示される細線の端点及び分岐点を検索し、その検索した点を特徴点とする。そして、図3(d)に示すように指紋画像データ上の座標(x、y)と隆線の角度θの情報を抽出して保存する。図3(d)では谷線の特徴点を示す矢印を太線、隆線の特徴点を示す矢印を細線にて示している。   Subsequently, when the feature point extraction unit 2 performs thinning processing on each or one of the white ridge portion and the black valley portion from the monochrome data of the fingerprint image, a line as shown in FIG. It becomes an image having. In the figure, for convenience, a solid line is indicated by a valley line and a broken line is indicated by a ridge line. Thereafter, from the thinned data, the feature extraction unit 2 searches for the end points and branch points of the thin lines shown in circles in FIG. 3C, and uses the searched points as feature points. Then, as shown in FIG. 3D, information on the coordinates (x, y) on the fingerprint image data and the angle θ of the ridge is extracted and stored. In FIG. 3D, the arrow indicating the feature point of the valley line is indicated by a bold line, and the arrow indicating the feature point of the ridge line is indicated by a thin line.

特徴点抽出手段2において抽出された特徴点のデータの順序は特徴点抽出方法の処理順序に依存する場合が多い。よって特徴点が角度を基準として整理または分類、または整列されていることはない。通常は、画像データのX、Y座標のXもしくはYの降順もしくは昇順であることが多いが、特徴点抽出に隆線の軌跡を追跡して行う方式の場合は、その隆線の追跡順になっている。そこで、特徴点整理手段3は、特徴点のデータを角度順に整理する(図2のs3に相当)。   The order of feature point data extracted by the feature point extraction means 2 often depends on the processing order of the feature point extraction method. Therefore, the feature points are not arranged, classified, or aligned based on the angle. Normally, the X and Y coordinates of image data are usually in descending or ascending order of X or Y, but in the case of a method in which the ridge trajectory is tracked for feature point extraction, the order of the ridge tracking is used. ing. Therefore, the feature point organizing means 3 organizes the feature point data in order of angle (corresponding to s3 in FIG. 2).

図4は、本発明に係わる指紋照合装置の一実施の形態における特徴点整理手段3の照合特徴点の整理前後を示す図である。左側の表は第2の特徴点である照合特徴点の整理前の座標X,Y及び角度θ、右側の表は照合特徴点の整理後のグループ、配列のアドレス、角度θ及び座標X,Yを示している。尚、第一の特徴点である登録特徴点についても同様のため説明を省略する。
照合特徴点の整理前のデータ順は図4の左側の表に示すように座標のXの昇順である。特徴点整理手段3は、照合特徴点の整理前のデータを照合特徴点の各点がもつ角度の情報をθの大きさに応じてグループに分類して図1のメモリ4に記憶させる。例えばN(Nは自然数)個のグループに分割するとI(Iは自然数)番目のグループでのθの範囲は、角度I×360/Nを中心角度とする場合、(I−0.5)×360/N≦θ<(I+0.5)×360/Nと設定すればよい。図4に示すのはN=90の場合である。
説明上、各グループに割り当てられるメモリ4のアドレス範囲は、あらかじめ指定されているとする。そして、特徴点整理手段3が各照合特徴点のもつ角度を含むグループを判別して、そのグループに割り当てられたメモリ4のアドレス内に記憶させる。すると、図4の右側の表に示すように照合特徴点は角度θに応じた各グループごとに分類、整理されることとなる。
FIG. 4 is a diagram showing before and after the arrangement of collation feature points of the feature point organizing means 3 in the embodiment of the fingerprint collation apparatus according to the present invention. The table on the left is the coordinates X, Y and the angle θ before the arrangement of the matching feature points as the second feature points, and the table on the right is the group, the address of the arrangement, the angle θ and the coordinates X, Y after the arrangement of the matching feature points. Is shown. The same applies to the registered feature point, which is the first feature point, and the description thereof will be omitted.
The data order before the arrangement of the matching feature points is ascending order of the coordinates X as shown in the table on the left side of FIG. The feature point organizing means 3 classifies the data of the collation feature points before the collation feature points are organized into groups according to the magnitude of θ and stores them in the memory 4 of FIG. For example, when divided into N (N is a natural number) groups, the range of θ in the I (I is a natural number) group is (I−0.5) × when the angle is I × 360 / N. 360 / N ≦ θ <(I + 0.5) × 360 / N may be set. FIG. 4 shows a case where N = 90.
For the sake of explanation, it is assumed that the address range of the memory 4 assigned to each group is designated in advance. Then, the feature point organizing means 3 discriminates the group including the angle of each matching feature point and stores it in the address of the memory 4 assigned to the group. Then, as shown in the table on the right side of FIG. 4, the matching feature points are classified and arranged for each group corresponding to the angle θ.

同様に、特徴点整理手段3は、あらかじめ登録された個人の指紋画像から隆線の端点及び分岐点での位置及び角度の情報である登録特徴点が角度順に整理されていなかった場合(図2のs4に相当)に対しても角度順に整理し、角度範囲に応じてグループ分けする(図2のs5に相当)。任意の登録特徴点の座標(xr、yr)、角度をθrとすると、照合特徴点の場合と同様にM(Mは自然数)個に分割するとJ(Jは自然数)番目のグループでのθの範囲は(J−0.5)×360/M<θr≦(J+0.5)×360/Mとなる。
そして、登録特徴点の各点のデータの各点がもつ角度を特徴点整理手段3が判別して、その角度を含むグループのアドレス内に記憶させると、登録特徴点は、角度θrに応じた各グループごとに整理されることとなる。
Similarly, the feature point organizing means 3 is a case where the registered feature points, which are information on the positions and angles at the end points and branch points of the ridges, are not arranged in the order of angle from the personal fingerprint image registered in advance (FIG. 2). 2) (corresponding to s4 of FIG. 2), they are arranged in the order of angles and grouped according to the angle range (corresponding to s5 in FIG. 2). Assuming that the coordinates (xr, yr) and angle of an arbitrary registered feature point are θr, dividing into M (M is a natural number) as in the case of the matching feature point, θ of the Jth group (J is a natural number) The range is (J−0.5) × 360 / M <θr ≦ (J + 0.5) × 360 / M.
When the feature point organizing unit 3 determines the angle of each point of the data of each registered feature point and stores it in the address of the group including the angle, the registered feature point corresponds to the angle θr. It will be organized for each group.

そして、本実施の形態では個人の指紋の登録特徴点を指紋照合装置内のメモリ4やハードディスクなどに記憶する。
尚、一般には個人の指紋の登録特徴点は、必ずしも指紋照合装置内に備えられている必要はなく、別のコンピュータ、サーバー内やネットワークを経由して存在するメモリ4やハードディスクに記録されている情報が、通信等によって特徴点整理手段3に伝達できればよい。また、指紋照合装置にカードを差し込む機能を備え、そのカードに登録特徴点を記憶しておく機能を備えており、登録特徴点の情報を特徴点整理手段3に伝達できるような場合でもよい。
In this embodiment, the registered feature points of the personal fingerprint are stored in the memory 4 or the hard disk in the fingerprint collation device.
In general, the registered feature points of personal fingerprints are not necessarily provided in the fingerprint collation device, but are recorded in a memory 4 or hard disk existing in another computer, a server or via a network. It suffices if the information can be transmitted to the feature point organizing means 3 by communication or the like. Further, it may be provided with a function of inserting a card into the fingerprint verification device and a function of storing registered feature points in the card so that information of registered feature points can be transmitted to the feature point organizing means 3.

各特徴点の整理後、図1の特徴点選択手段5は、相対位置検出手段7によってある角度α度(α=0も含む)回転された照合特徴点のデータから、登録特徴点の各点の角度に対して所定以下の角度差となる照合特徴点を選択する。以下、ある相対回転角αの時の処理について述べる。
図5は、本発明に係わる指紋照合装置の一実施の形態における特徴点選択手段5の照合特徴点の選択手法を示す図である。左側の表は、登録特徴点の各グループと各グループに属する登録特徴点のアドレスと角度θrが示されている。右側の表は、照合特徴点の各グループと各グループに属する照合特徴点のアドレスとα度回転された角度θα及び座標(xα、yα)が示されている。即ち、(1)式となる。
After organizing the feature points, the feature point selection unit 5 in FIG. 1 obtains each point of the registered feature points from the data of the collation feature points rotated by an angle α degrees (including α = 0) by the relative position detection unit 7. A matching feature point having an angle difference equal to or smaller than a predetermined angle is selected. Hereinafter, a process at a certain relative rotation angle α will be described.
FIG. 5 is a diagram showing a matching feature point selection method of the feature point selection means 5 in the embodiment of the fingerprint matching apparatus according to the present invention. The table on the left side shows each group of registered feature points, the addresses of registered feature points belonging to each group, and the angle θr. The table on the right side shows each group of matching feature points, the address of the matching feature point belonging to each group, an angle θα rotated by α degrees, and coordinates (xα, yα). That is, equation (1) is obtained.

Figure 2005339230
Figure 2005339230

また、登録特徴点の角度θrが属するグループJの中心角度をθrjとし、照合特徴点の任意の点の角度θαが属するグループIの中心角度をθiとする。   Further, the central angle of the group J to which the angle θr of the registered feature point belongs is set to θrj, and the central angle of the group I to which the angle θα of an arbitrary point of the matching feature point belongs is set to θi.

図7は、本発明に係わる指紋照合装置の一実施の形態における相対位置検出手段7が行った照合特徴点の回転処理のその前後の一例を示す図である。(a)は回転処理前、(b)は回転処理後を示す。(a)、(b)共、横軸はX軸、縦軸はY軸、点は照合特徴点の位置、点から示される矢印はその向きが照合特徴点の角度を示している。図7(b)の回転角αの両端に示されている照合特徴点は、照合特徴点一点を反時計周りに回転角α分回転処理する前後を示している。回転中心は図7においては原点を中心(Xc=Yc=0)に回転させた場合について示しているが、任意の固定点でよい。 αを変化させる範囲は指紋画像入力手段1にて、実際に指紋画像を入力する際に生じ得る相対回転角を参考に許容範囲として決定される。   FIG. 7 is a diagram showing an example before and after the collation feature point rotation processing performed by the relative position detection means 7 in the embodiment of the fingerprint collation apparatus according to the present invention. (A) shows before rotation processing and (b) shows after rotation processing. In both (a) and (b), the horizontal axis is the X axis, the vertical axis is the Y axis, the point is the position of the matching feature point, and the arrow indicated by the point indicates the angle of the matching feature point. The collation feature points shown at both ends of the rotation angle α in FIG. 7B indicate before and after rotating one collation feature point counterclockwise by the rotation angle α. Although the rotation center is shown in FIG. 7 when the origin is rotated to the center (Xc = Yc = 0), it may be an arbitrary fixed point. The range in which α is changed is determined by the fingerprint image input means 1 as an allowable range with reference to a relative rotation angle that may occur when a fingerprint image is actually input.

登録特徴点の各点の角度に対して所定以下の角度差となる照合特徴点を選択するには、まず各登録特徴点のグループに対し、θiとθrjとの差が所定角度以下となる照合特徴点のグループを選択し、関連づける。
例えば図5において、特徴点選択手段5は、登録特徴点側のグループ2に対応する照合特徴点のグループとして矢印で示すようにグループ1、2、3を選択して対応付ける。具体的には、J=2のグループ中の点との角度差|θα−θr|≦th(図5ではth=2度)となる照合特徴点を含む可能性のあるすべての照合特徴点のグループに対して矢印をはる。尚、矢印の貼り方は、実機においてθαとθrの組み合わせに対してオフラインで決定しておけるので処理時間は非常に短い。同様にグループ3に対応する照合特徴点のグループとしてグループ2、3、4を選択し、矢印をはる。(図2のs6に相当)
このような選択方法を採用することで、各々の登録特徴点について角度差の条件|θα−θr|≦thを満たす照合特徴点を全く含まないことがわかっているほとんどの照合特徴点グループを選択の対象から外し、全ての照合特徴点を選出する必要はなくすことができる。
In order to select a matching feature point that has an angle difference of a predetermined value or less with respect to the angle of each registered feature point, first, for each registered feature point group, a matching in which the difference between θi and θrj is a predetermined angle or less Select a group of feature points and associate them.
For example, in FIG. 5, the feature point selection means 5 selects and associates groups 1, 2, and 3 as indicated by arrows as groups of matching feature points corresponding to group 2 on the registered feature point side. Specifically, all of the matching feature points that may include the matching feature point satisfying the angle difference | θα−θr | ≦ th (th = 2 degrees in FIG. 5) with the points in the group of J = 2. Arrow up the group. The method of pasting the arrow can be determined offline for the combination of θα and θr in the actual machine, so the processing time is very short. Similarly, groups 2, 3, and 4 are selected as groups of matching feature points corresponding to group 3, and arrows are applied. (Equivalent to s6 in FIG. 2)
By adopting such a selection method, most of the matching feature point groups that are known to contain no matching feature point satisfying the angle difference condition | θα−θr | ≦ th for each registered feature point are selected. It is possible to eliminate the necessity of selecting all the matching feature points.

照合特徴点の選択を終えた後、図1の位置差集計手段6では、登録特徴点の各点に対する特徴点選択手段5にて選択された照合特徴点のグループに含まれる照合特徴点との角度差|θα−θr|を算出し、所定の角度誤差以下であれば位置差(xα−xr、yα−yr)を算出する(図2のs7に相当)。その算出した値でX軸及びY軸の2次元のヒストグラムを作成する(図2のs8に相当)。但し、上記のグループの選択によって、角度誤差がもともと小さな特徴点だけが既に選択済みのため、|θα−θr|が誤差を上回るとしてもわずかな値である。そこで角度誤差の判定も省略することによりさらに処理を高速化することも可能である。逆に特許文献2のように位置差に対する範囲に制約を加えることも可能であるが、位置差の集計におけるメモリと処理時間の節約というメリットと、相対位置差の大きな指紋を照合できないというデメリットがある。   After the selection of the matching feature points, the position difference counting means 6 in FIG. 1 compares the matching feature points included in the group of matching feature points selected by the feature point selection means 5 for each point of the registered feature points. The angle difference | θα−θr | is calculated. If the angle difference is equal to or smaller than the predetermined angle error, the position difference (xα−xr, yα−yr) is calculated (corresponding to s7 in FIG. 2). A two-dimensional histogram of the X axis and the Y axis is created with the calculated values (corresponding to s8 in FIG. 2). However, since only feature points with originally small angular errors have already been selected by the above-described group selection, even if | θα−θr | exceeds the error, it is a slight value. Therefore, it is possible to further speed up the processing by omitting the determination of the angle error. Conversely, as in Patent Document 2, it is possible to constrain the range for the position difference, but there is a merit of saving memory and processing time in the summation of position differences and a demerit that fingerprints with large relative position differences cannot be collated. is there.

以上の処理S7〜S8を、全てのJについて行い、位置差集計手段6内のヒストグラム9に順次加算する(S81)。
図6は、本発明に係わる指紋照合装置の一実施の形態における位置差集計手段6が作成した2次元のヒストグラム9の一例を示す図である。横軸はX軸、縦軸はY軸、図中の丸は算出された位置差を示し、丸の大きさはその位置でのヒストグラム9の値の大きさを示している。この一例は、登録特徴点全体と照合特徴点全体の間に画像の相対的な回転がない場合の図であるが、回転がなければこのように特徴点選択手段5によって選択されたグループに登録特徴点と本来対応すべき照合特徴点が含まれているので、図6の座標(1,5)に示すような大きな値を示す座標が現れる。一方通常は相対的に回転していることが多いため、そのような回転がある場合は、登録特徴点と本来対応すべき照合特徴点を含んだ正しいグループが特徴点選択手段5によって選択されないので、ヒストグラム9が図6の座標(1.5)に示すような大きな値を示す座標が現れない。したがって、照合特徴点全体を回転させながら位置差と角度差の小さい登録特徴点が最も多くなるような相対回転量αを見つける必要がある。
The above processes S7 to S8 are performed for all J and sequentially added to the histogram 9 in the position difference counting means 6 (S81).
FIG. 6 is a diagram showing an example of a two-dimensional histogram 9 created by the position difference counting means 6 in the embodiment of the fingerprint collation apparatus according to the present invention. The horizontal axis represents the X axis, the vertical axis represents the Y axis, the circle in the figure represents the calculated position difference, and the size of the circle represents the magnitude of the value of the histogram 9 at that position. In this example, there is no relative rotation of the image between the entire registered feature point and the entire matching feature point. If there is no rotation, the image is registered in the group selected by the feature point selection means 5 in this way. Since the matching feature point that should originally correspond to the feature point is included, coordinates showing a large value as shown in the coordinates (1, 5) in FIG. 6 appear. On the other hand, normally, since the rotation is often relatively, the correct group including the matching feature point that should originally correspond to the registered feature point is not selected by the feature point selection unit 5 when there is such a rotation. The coordinates indicating a large value as shown in the coordinates (1.5) of the histogram 9 in FIG. 6 do not appear. Therefore, it is necessary to find a relative rotation amount α that maximizes the number of registered feature points having a small positional difference and angular difference while rotating the entire matching feature point.

相対位置検出手段7は、αを変化させ、位置差集計手段6にて得た2次元のヒストグラム9の値から、最もヒストグラム9の値の大きかった座標をそのときのαに対する仮の位置差とし、そのヒストグラム9の最大値と共に保存する(図2のs9に相当)。   The relative position detecting means 7 changes α, and the coordinate having the largest value of the histogram 9 from the value of the two-dimensional histogram 9 obtained by the position difference counting means 6 is set as a temporary position difference with respect to α at that time. And the maximum value of the histogram 9 (corresponding to s9 in FIG. 2).

次に相対位置検出手段7は、上記のヒストグラム9の処理が所定の回転角範囲の全てのαに対して行われたかどうかをチェックする。(図2のs10に相当)。
そして、全てのヒストグラム9の処理を終えていない場合、相対位置検出手段7は、照合特徴点検出手段2において抽出された照合特徴点を、(1)式の回転角αをかえて回転させる(図2のs11に相当)。αの変化幅は少なくとも角度差の判定値th以下が望ましい。一方処理速度の面からは例えばグループの角度範囲360/Nの倍数などにすると処理が簡単となりより高速になる。なお、回転においてはメモリ4内の照合特徴点のアドレスをかえずに座標及び角度を書き換えるだけでよく、グループの区切りを変える必要はない。もし回転量をα=k×360/N(kは整数)としておけば、グループ番号がkだけずれ、矢印もkだけずれるのみとなる。尚、kがIの値域を越えた場合は剰余演算で値域におさめるのはいうまでもない。
Next, the relative position detecting means 7 checks whether or not the processing of the histogram 9 has been performed for all α in the predetermined rotation angle range. (Corresponding to s10 in FIG. 2).
If the processing of all the histograms 9 has not been completed, the relative position detection means 7 rotates the matching feature points extracted by the matching feature point detection means 2 by changing the rotation angle α in the equation (1) ( This corresponds to s11 in FIG. The change width of α is preferably at least equal to or less than the determination value th of the angle difference. On the other hand, from the viewpoint of processing speed, for example, if a multiple of the group angle range 360 / N is used, the processing becomes simpler and faster. In the rotation, it is only necessary to rewrite the coordinates and angles without changing the address of the matching feature point in the memory 4, and it is not necessary to change the group division. If the rotation amount is set to α = k × 360 / N (k is an integer), the group number is shifted by k and the arrow is also shifted by k. Needless to say, if k exceeds the value range of I, it is included in the value range by the remainder calculation.

その後、ステップS6〜S10を繰り返し、所定の回転角範囲のすべてのαに対して仮の位置差とそのときのヒストグラム値が得られたところでs12にうつる。   Thereafter, steps S6 to S10 are repeated, and the process proceeds to s12 when the temporary position difference and the histogram value at that time are obtained for all α in the predetermined rotation angle range.

もし求められるべき真の回転角と回転角αが一致していれば、登録特徴点のグループJに対応して選出された照合特徴点のグループIは、必ず登録特徴点に対応する照合特徴点を含むはずであるから、そのαに従って位置集計手段5が登録特徴点と照合特徴点との差(xα−xr、yα−yr)を算出して2次元上のヒストグラム9を作成すると、本来位置合わせされるべき位置差の座標でのヒストグラム9の値が最大となっているはずである。
従って、相対位置検出手段7は、αに対してk通り作成されたヒストグラム9の中からヒストグラム9の値が最も大きい時の座標上の差(xα−xr、yα−yr)を全体の相対位置差として決定し、そのときの回転角αを全体の相対回転角として決定することで、相対位置検出を行う(図2のs12に相当)。
If the true rotation angle to be obtained matches the rotation angle α, the matching feature point group I selected corresponding to the registered feature point group J is always the matching feature point corresponding to the registered feature point. If the position counting means 5 calculates the difference (xα−xr, yα−yr) between the registered feature points and the matching feature points according to the α and creates the two-dimensional histogram 9, the original position is obtained. The value of the histogram 9 at the coordinates of the position difference to be matched should be the maximum.
Therefore, the relative position detecting means 7 calculates the difference (xα−xr, yα−yr) on the coordinates when the value of the histogram 9 is the largest among the histograms 9 created for k with respect to α, as a whole relative position. The relative position is detected by determining the difference and determining the rotation angle α at that time as the overall relative rotation angle (corresponding to s12 in FIG. 2).

従来の発明であれば、図2のs6〜s11のループを行う際、1つの登録特徴点に対して、全ての照合特徴点についてヒストグラム9への加算を行うための条件を満たしているかどうか判別する必要があった。具体的には照合特徴点のメモリ4のアドレスすべてにアクセスし、多大な計算量を要していた。また、位置差集計手段6に集計され、相対位置検出手段7が、照合特徴点の回転角αをk通り回転させる命令をして、その後に照合特徴点の再選択をさせる際も、照合特徴点の座標が変化してしまうと、同様に1つの登録特徴点に対して、全ての照合特徴点について判別する必要があった。つまり、メモリ4へのアクセス回数=登録特徴点数nr×照合特徴点数nv×k回必要であった(nr、nv共に自然数)。   According to the conventional invention, when the loop of s6 to s11 in FIG. 2 is performed, it is determined whether or not a condition for performing addition to the histogram 9 for all the matching feature points is satisfied for one registered feature point. There was a need to do. Specifically, all the addresses in the memory 4 of the matching feature points are accessed, and a large amount of calculation is required. The collation feature is also included when the relative position detection unit 7 performs a command to rotate the rotation angle α of the collation feature point k times and then reselects the collation feature point. If the coordinates of the points change, it is necessary to determine all the matching feature points for one registered feature point. That is, the number of accesses to the memory 4 = the number of registered feature points nr × the number of matching feature points nv × k times (both nr and nv are natural numbers).

一方、本発明の実施の形態の場合は、一つの登録特徴点に対して、ヒストグラム9への加算条件を判別する必要のある登録特徴点は、全ての点ではなく、登録特徴点の属するグループに矢印で関連付けられた照合特徴点グループ内の点のみに限定されるため、計算量が大幅に減少する。図5では、例えば、グループの角度範囲と特徴点の角度差条件のしきい値thがともに4度となっているので、登録特徴点のグループ2に対して選択される照合特徴点のグループは1、2、3に決まっている。そして、特徴点整理手段3が、特徴点の整理を行う際に、各グループに応じたメモリ4のアドレスに記憶させる際のメモリ4へのアクセス回数の総数は、登録特徴点1つにつき90個の照合特徴点のグループのうち3つが抽出されるから、仮に平均的にみて照合特徴点のグループ1つがnv/90点ふくむとするとアクセス回数はnr×(nv/90)×3×k=nr×nv×k/30であるから30分の1となる。従って、メモリ4へのアクセス回数が減少し、大幅な高速化が図られる。   On the other hand, in the case of the embodiment of the present invention, for one registered feature point, the registered feature points that need to determine the conditions for addition to the histogram 9 are not all points, but the group to which the registered feature points belong. Therefore, the amount of calculation is greatly reduced. In FIG. 5, for example, the threshold range th of the angle range of the group and the angle difference condition of the feature points is 4 degrees, so the group of matching feature points selected for the registered feature point group 2 is 1, 2, 3 When the feature point organizing unit 3 organizes the feature points, the total number of accesses to the memory 4 when storing the feature points in the addresses of the memory 4 corresponding to each group is 90 per registered feature point. Since three of the matching feature point groups are extracted, assuming that one group of matching feature points includes nv / 90 points on average, the number of accesses is nr × (nv / 90) × 3 × k = nr. Since it is * nv * k / 30, it becomes 1/30. Accordingly, the number of accesses to the memory 4 is reduced, and the speed can be greatly increased.

こうして相対位置検出手段7にて検出された相対位置差及び相対回転角を用いて、指紋照合手段8は、あらかじめ登録された個人の指紋画像と、指紋画像入力手段1から入力された指紋画像との位置を合わせる(図2のs13に相当)。そして照合特徴点と登録特徴点との一致割合や、画像の濃淡値の違いを照合対象とし、指紋画像を照合した場合の点数等を求め、所定の閾値以上であれば、本人であると判定する等の方法によって指紋照合を行う(図2のs14に相当)。尚、照合特徴点と登録特徴点との一致割合のみで判別するのであれば、指紋画像を用いずとも、照合特徴点及び登録特徴点のみで所定の閾値以上であれば、本人であると判定することも可能である。   Using the relative position difference and the relative rotation angle detected by the relative position detecting means 7 in this way, the fingerprint collating means 8 is used to register the personal fingerprint image registered in advance and the fingerprint image input from the fingerprint image input means 1. Are aligned (corresponding to s13 in FIG. 2). Then, the matching ratio between the matching feature point and the registered feature point or the difference in the gray value of the image is used as the target of collation, and the score when the fingerprint image is collated is determined. The fingerprint is collated by a method such as (corresponding to s14 in FIG. 2). If it is determined only by the matching ratio between the matching feature point and the registered feature point, it is determined that the user is the person if only the matching feature point and the registered feature point are equal to or greater than a predetermined threshold without using a fingerprint image. It is also possible to do.

以上のことより、この発明は、指紋の隆線または谷線の端点及び分岐点である特徴点の位置及び角度を出力する特徴点入力手段10と、特徴点入力手段10から出力されまたは外部から入力される特徴点を各々角度を基準として整理する特徴点整理手段3と、あらかじめ登録されている登録特徴点の各点の角度に対し、所定以下の角度差となる特徴点整理手段3により整理された照合特徴点を選択する特徴点選択手段5と、登録特徴点の各点と照合特徴点との位置差の算出及び集計を行う位置差集計手段6と、照合特徴点を所定の相対回転量の範囲で所定回転量毎に回転させて照合特徴点の選択と位置差の集計を行うことによって、登録特徴点の基となる指紋画像と照合特徴点の基となる指紋画像との相対的な位置の差及び回転量の差である相対位置差及び相対回転量を検出する相対位置検出手段7と、相対位置検出手段7から検出された相対位置差及び相対回転量を補正値として使用して指紋照合を行う指紋照合手段8とを備えたので、位置合わせの精度を確保しつつ照合特徴点を選択するのに要する計算処理量を少なくすることができる指紋照合装置を得ることができる。   As described above, the present invention has the feature point input means 10 for outputting the position and angle of the feature points which are the end points and branch points of the ridge or valley line of the fingerprint, and the feature point input means 10 which outputs the feature points. The feature points are arranged by the feature point organizing means 3 that arranges the input feature points based on the angles, and the feature point organizing means 3 that makes an angle difference of a predetermined value or less with respect to the angles of the registered feature points registered in advance. Feature point selecting means 5 for selecting the collated feature points, position difference summing means 6 for calculating and summing the position difference between each registered feature point and the matching feature points, and a predetermined relative rotation of the collated feature points. Relative fingerprint image that is the basis of registered feature points and fingerprint image that is the basis of matching feature points Difference in position and rotation amount Relative position detection means 7 for detecting the position difference and relative rotation amount, and fingerprint verification means 8 for performing fingerprint verification using the relative position difference and relative rotation amount detected from the relative position detection means 7 as correction values. Since it is provided, it is possible to obtain a fingerprint collation apparatus that can reduce the amount of calculation processing required to select collation feature points while ensuring alignment accuracy.

尚、本実施の形態では、照合特徴点や登録特徴点のグループを選んでから再度角度チェックを行ってより精度をたかめてもよい。但しその場合には下記に記載する実施の形態2の方が適する。また、その他図2のS12にて相対位置差及び相対回転角を唯一に求めず、複数候補を残しておき、各候補に対して照合を試みることで、予期せぬノイズへの耐性も高めることができる。   In the present embodiment, the accuracy may be increased by selecting a matching feature point or a group of registered feature points and then performing an angle check again. However, in this case, the second embodiment described below is more suitable. In addition, in S12 of FIG. 2, the relative position difference and the relative rotation angle are not uniquely obtained, and a plurality of candidates are left and collation is attempted for each candidate, thereby improving resistance to unexpected noise. Can do.

実施の形態2.
実施の形態1では、登録特徴点側も角度で整理したが、照合側のみ整理し、θrから直接、照合側グループ番号を計算するという別の形態を説明する。すなわち、あるθrに対応するIの基準をたとえばI=Int((θr+0.5+360)mod360)/N(Int()は四捨五入による整数化、mod()は剰余計算)によって計算し、その前後のグループを実施の形態1と同様に処理する。また、その他の処理方法として登録特徴点と回転後の照合特徴点の処理を入れ替え、登録側のみ整理してもよい。以上のように様々なバリエーションが可能だがどれが高速かは登録指紋と照合指紋の数やハードウェアやアプリケーションの性質によって異なる。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the registered feature point side is also organized by angle, but another embodiment is described in which only the collation side is organized and the collation side group number is calculated directly from θr. That is, a standard of I corresponding to a certain θr is calculated by, for example, I = Int ((θr + 0.5 + 360) mod 360) / N (Int () is an integer by rounding, mod () is a remainder calculation) Are processed in the same manner as in the first embodiment. Further, as another processing method, the processing of the registered feature point and the collated feature point after rotation may be exchanged to arrange only the registration side. As described above, various variations are possible, but which one is faster depends on the number of registered fingerprints and collation fingerprints and the nature of hardware and applications.

実施の形態3.
実施の形態3においては、特徴点整理手段が、登録特徴点と照合特徴点との各点の角度に応じてあらかじめ昇順に配列させることで整理し、特徴点選択手段が、登録特徴点の各点の角度との角度差が所定角度以下となる照合特徴点を選択する場合について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, the feature point organizing unit arranges the feature points by arranging them in ascending order according to the angles of the registered feature points and the matching feature points, and the feature point selecting unit arranges each of the registered feature points. The case where the collation feature point whose angle difference with the angle of a point is below a predetermined angle is selected will be described.

本実施の形態の構成については、実施の形態1と同じである。
実施の形態1との処理の違いについて説明する。
特徴点整理手段3は、照合特徴点のデータを角度順に整理する際に、実施の形態1においては、登録特徴点及び照合特徴点の各点がもつ角度の情報をθの大きさに応じてグループに分類していたのに対し、本実施の形態においては、登録特徴点及び照合特徴点に対して各々に角度順に配列する。配列の方向は例えば昇順とする。
また、特徴点選択手段5は照合特徴点の抽出を行う際に、実施の形態1においては、登録特徴点の各グループに対応した照合特徴点のグループを選択していたのに対し、本実施の形態においては、許容される角度誤差をthとした場合、任意の登録特徴点に対し、|θa−θr|≦thとなる照合特徴点を選択し、それを登録特徴点の角度の昇順におこなう。
The configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment.
A difference in processing from the first embodiment will be described.
When the feature point organizing unit 3 sorts the collation feature point data in the order of angles, in the first embodiment, the feature point organizing unit 3 uses the angle information of the registered feature points and the collation feature points according to the magnitude of θ. In contrast to the classification into groups, in the present embodiment, the registered feature points and the matching feature points are arranged in order of angle. The direction of the arrangement is, for example, ascending order.
The feature point selection unit 5 selects the matching feature point group corresponding to each group of registered feature points in the first embodiment when extracting the matching feature point. In this embodiment, when an allowable angle error is set to th, a matching feature point satisfying | θa−θr | ≦ th is selected for an arbitrary registered feature point, and the matching feature point is arranged in ascending order of the angle of the registered feature point. Do it.

動作について説明する。
図8は、本発明に係わる指紋照合装置の第3の実施の形態におけるフローチャートである。
特徴点入力手段10内で指紋画像入力手段1にて入力された指紋画像から(図8のs21)、特徴点抽出手段2にて照合特徴点が抽出され(図8のs22)、位置及び角度情報を備える照合特徴点が多数含まれるデータとして特徴点整理手段3に出力される。
The operation will be described.
FIG. 8 is a flowchart in the third embodiment of the fingerprint collation apparatus according to the present invention.
From the fingerprint image input by the fingerprint image input means 1 in the feature point input means 10 (s21 in FIG. 8), a matching feature point is extracted by the feature point extraction means 2 (s22 in FIG. 8), and the position and angle The data is output to the feature point organizing unit 3 as data including a large number of matching feature points including information.

特徴点整理手段3は照合特徴点の各点を並べ替えて、角度を基準として昇順となるように整理を行う(図8のs23)。
図9は、本発明に係わる指紋照合装置の第3の実施の形態における特徴点整理手段3の照合特徴点の整理前後を示す表である。左側の表は照合特徴点の整理前の座標X,Y及び角度θ、右側の表は照合特徴点の整理後の配列のアドレス、角度θ及び座標X,Yを示している。
具体的には、照合特徴点が記憶されるメモリ4のアドレス範囲があらかじめ指定されているので、照合特徴点の各点のデータの各点がもつ角度順に特徴点整理手段3が並べ替えによる整理を行い、角度順にメモリ4のアドレス内に記憶させる。
The feature point organizing means 3 rearranges each point of the matching feature points and arranges them in ascending order based on the angle (s23 in FIG. 8).
FIG. 9 is a table showing before and after the arrangement of collation feature points of the feature point organizing means 3 in the third embodiment of the fingerprint collation apparatus according to the present invention. The table on the left shows the coordinates X, Y and the angle θ before arrangement of the matching feature points, and the table on the right shows the address, the angle θ and the coordinates X, Y of the arrangement after the arrangement of the matching feature points.
Specifically, since the address range of the memory 4 in which the matching feature points are stored is designated in advance, the feature point organizing means 3 sorts the data by the order of the angles of the data of each point of the matching feature points. Are stored in the addresses of the memory 4 in the order of angles.

同様に、登録特徴点についても、登録特徴点が角度順に整理されていなかった場合(図8のs24)に対しても角度順に整理し、登録特徴点の各点を並べ替えて、角度を基準として昇順となるように整理を行う(図8のs25)。登録特徴点が記憶されるメモリ4のアドレス範囲も同様にあらかじめ指定されているので、登録特徴点の各点のデータの各点がもつ角度順に特徴点整理手段3が並べ替えによる整理を行い、角度順にメモリ4のアドレスに記憶させる。   Similarly, with respect to the registered feature points, when the registered feature points are not arranged in the order of angles (s24 in FIG. 8), the registered feature points are arranged in the order of angles, and the respective points of the registered feature points are rearranged to obtain the angle as a reference. Are arranged in ascending order (s25 in FIG. 8). Similarly, since the address range of the memory 4 where the registered feature points are stored is also designated in advance, the feature point organizing means 3 performs rearrangement by rearranging the order of the angles of the data of each point of the registered feature points, It memorize | stores in the address of the memory 4 in angle order.

特徴点選択手段5は、登録特徴点の各点に対し、|θα−θr|≦thとなる照合特徴点を選択する(図8のs26)のに、登録特徴点と照合特徴点とを角度順に昇順で並べたので、1つの登録特徴点に対し、全ての照合特徴点のメモリ4にアクセスする必要はない。以下詳細に述べる。   The feature point selection means 5 selects, for each registered feature point, a matching feature point that satisfies | θα−θr | ≦ th (s26 in FIG. 8). Since they are arranged in ascending order, it is not necessary to access the memory 4 of all the matching feature points for one registered feature point. Details will be described below.

図10は、本発明に係わる指紋照合装置の第2の実施の形態における、照合特徴点選択手段5の選択例を示す図である。左欄が登録特徴点のデータで、左側にアドレス、右側が角度を示している。上欄が照合特徴点のデータで2段目にアドレス、3段目に角度を示している。右下側の部分は、照合特徴点選択手段5が登録特徴点と照合特徴点とから選択する際のθr−θαの値及び−th≦θr−θα≦thの判別結果について示している。
仮に、登録特徴点の角度が0〜360度まで、昇順に整理され、同様に照合特徴点も角度が0〜360度までで昇順に整理されていたとする。thが2度に設定されていたとする。
FIG. 10 is a diagram showing a selection example of the matching feature point selection means 5 in the second embodiment of the fingerprint matching device according to the present invention. The left column shows registered feature point data, the address on the left and the angle on the right. The upper column shows the data of the matching feature points, the address on the second level and the angle on the third level. The lower right part shows the value of θr−θα and the determination result of −th ≦ θr−θα ≦ th when the matching feature point selection means 5 selects from the registered feature points and the matching feature points.
Assume that the angles of registered feature points are arranged in ascending order from 0 to 360 degrees, and the matching feature points are arranged in ascending order from 0 to 360 degrees as well. Suppose that th is set to 2 degrees.

まず、登録特徴点の角度が0度に対して、照合特徴点のメモリ4のアドレスの昇順にアクセスして判別する。照合特徴点の角度の昇順でメモリ4の各アドレスに記憶されているのでメモリ4のアドレスの昇順にアクセスすることは、照合特徴点の角度の昇順に判別することと同じとなる。   First, when the angle of the registered feature point is 0 degree, it is determined by accessing in the ascending order of the address of the memory 4 of the matching feature point. Since each of the addresses in the memory 4 is stored in ascending order of the angles of the matching feature points, accessing in ascending order of the addresses in the memory 4 is the same as determining in ascending order of the angles of the matching feature points.

照合特徴点のうち、図10に示すように0度は−2≦θr−θα≦2となるので該当するとして選択される。次に4度は0−4(θr−θα)<−2(−th)なので選択されない。   Of the matching feature points, as shown in FIG. 10, 0 degree is selected as applicable because −2 ≦ θr−θα ≦ 2. Next, 4 degrees is not selected because 0-4 (θr−θα) <− 2 (−th).

今度は登録特徴点を2度にして前回アクセスした際に最初に選択された照合特徴点である0度のメモリ4のアドレスを記憶しておき、そこから判別を行う。すると0度は2(th)≦2−0(θr−θα)なので選択される。4度は−2≦2−4(θr−θα)≦2となるので選択され、5度は2−5<−2(−th)なので選択されない。   This time, the registered feature point is set to twice, and the address of the memory 4 of 0 degree which is the first selected feature point when the previous access is performed is stored, and the determination is made from there. Then, 0 degree is selected because 2 (th) ≦ 2-0 (θr−θα). 4 degrees is selected because −2 ≦ 2-4 (θr−θα) ≦ 2, and 5 degrees is selected because 2−5 <−2 (−th).

次は登録特徴点を4度にして前回アクセスした際に最初に選択された照合特徴点である0度から判別を行う。すると0度は2<4−0で選択されず、4、5、6度は−2≦θr−θα≦2となるので選択され、8度は4−8<−2なので選択されない。という具合になる。   Next, the registered feature point is set to 4 degrees, and discrimination is performed from 0 degree which is the collation feature point first selected at the previous access. Then, 0 degree is not selected because 2 <4-0, and 4, 5, and 6 degrees are selected because −2 ≦ θr−θα ≦ 2, and 8 degrees are not selected because 4-8 <−2. And so on.

次は登録特徴点を6度にして前回アクセスした際に最初に選択された照合特徴点である4度から判別を行う。すると4、5、6、8度は−2≦θr−θα≦2となるので選択され、8度は4−8<−2なので選択されない。という具合になる。よって同様に登録特徴点を8度、10度とした場合に続いていく。
すなわち、従来であれば図10の組み合わせ表におけるすべての欄に対して、照合特徴点を選択するかどうかの判定を行わなければならなかったが、本実施の形態では図中のほぼ対角線に沿った部分の欄に関する判定処理のみが必要であり、他の大部分を占める空欄に対しては判定計算をしなくてよい。
Next, the registered feature point is set to 6 degrees, and discrimination is performed from 4 degrees which is the matching feature point selected first when the previous access was made. Then, 4, 5, 6, and 8 degrees are selected because −2 ≦ θr−θα ≦ 2, and 8 degrees are selected because 4-8 <−2. And so on. Therefore, it continues when the registered feature points are set to 8 degrees and 10 degrees.
That is, conventionally, it has been necessary to determine whether or not to select a matching feature point for all the columns in the combination table of FIG. 10, but in the present embodiment, substantially along the diagonal line in the figure. Only the determination processing relating to the remaining columns is necessary, and determination calculation does not have to be performed for blank columns that occupy most of the other columns.

なお説明では省略したが、実際にはいうまでもなく、θα<0度、θα≧360度における境界条件を解決することが必要で、例えば360−β≦θα<360に含まれる照合特徴点を−β≦θα<0の領域へ、0≦θα≦βに含まれる照合特徴点を360≦θα<360+βの領域へとコピーする、またはθα=0の部分と360の部分が連続領域のようにアクセスできる循環参照メモリをハードウェア的またはソフトウェア的に実現する、などの実装上の工夫がいる。   Although omitted in the description, it goes without saying that it is necessary to solve the boundary conditions in θα <0 degrees and θα ≧ 360 degrees. For example, the matching feature points included in 360−β ≦ θα <360 are required. Copy the matching feature points included in 0 ≦ θα ≦ β to the region of −β ≦ θα <0 or the region of 360 ≦ θα <360 + β, or the portion of θα = 0 and the portion of 360 are continuous regions There are some ingenuity in implementation such as realization of accessible circular reference memory in hardware or software.

その後、図8のs26の照合特徴点の選択後、s26〜31のループについては、Jがθrのループに変わること以外は実施の形態1の図2のs6〜11と全く同じである。
本実施の形態においても、登録特徴点及び照合特徴点を角度を基準に昇順に配列させることで、1つの登録特徴点に対し、選択される照合特徴点付近のメモリ4にしかアクセスしないので、メモリ4へのアクセス数を大幅に削減して大幅な高速化が図れる。
また、照合特徴点をα度回転させて再選択させる場合も、特徴点整理手段3にて一度昇順に配列させているので、回転によって特徴点の順番がかわることはないので再度ソートする必要はなく、座標の回転計算以外には照合特徴点を選択を始める角度の開始点や終了点を、アドレスの付け替えなどによって変更する程度の若干の計算処理量ですみ、従来の発明のように全ての照合特徴点を対象として再選択させる必要はない。
Thereafter, after selecting the matching feature point in s26 of FIG. 8, the loop of s26 to 31 is exactly the same as s6 to 11 of FIG. 2 of the first embodiment except that J is changed to a loop of θr.
Also in this embodiment, by arranging the registered feature points and the matching feature points in ascending order based on the angle, only one memory 4 near the selected matching feature point is accessed for one registered feature point. The number of accesses to the memory 4 can be greatly reduced, and the speed can be greatly increased.
In addition, when the matching feature points are rotated again by α degrees and reselected, the feature points are arranged once in ascending order by the feature point organizing means 3, so that the order of the feature points is not changed by the rotation, so it is necessary to sort again. In addition to the rotation calculation of coordinates, the calculation start amount and the end point of the angle at which selection of the matching feature point is started can be changed by changing the address. There is no need to reselect the matching feature points.

また、図8のs32〜34の処理についても、実施の形態1のs12〜14と全く同じである。   Also, the processing of s32 to 34 in FIG. 8 is exactly the same as s12 to 14 of the first embodiment.

以上のことより、本実施の形態においては、特徴点整理手段3があらかじめ登録された照合特徴点と登録特徴点とを各々角度を基準として昇順に整理をしてから行うので、位置合わせの精度を確保しつつ照合特徴点を選択するのに要する計算処理量を少なくすることができる指紋照合装置を得ることができる。   As described above, in this embodiment, the feature point organizing unit 3 arranges the pre-registered matching feature points and the registered feature points in ascending order based on the angles, so that the accuracy of the alignment is increased. It is possible to obtain a fingerprint collation apparatus that can reduce the amount of calculation processing required to select a collation feature point while ensuring the above.

尚、本実施の形態においては、登録特徴点及び、照合特徴点を角度順に配列させるのに、全て昇順にて行ったが、全て降順で行った場合でも本実施の形態と同様の効果を得ることが出来る。   In this embodiment, the registered feature points and the matching feature points are arranged in ascending order to arrange them in the order of angles. However, even when all of them are performed in descending order, the same effect as in this embodiment is obtained. I can do it.

実施の形態4.
実施の形態4においては、実施の形態1に対し、特徴点選択手段が、照合特徴点の属するグループの中心角度との角度差が所定角度以下となる登録特徴点のグループを選択することによって、照合特徴点との角度の誤差が所定のしきい値以下となる登録特徴点すべてを選択する場合について説明する。
Embodiment 4 FIG.
In the fourth embodiment, in contrast to the first embodiment, the feature point selecting unit selects a group of registered feature points whose angle difference from the central angle of the group to which the matching feature point belongs is equal to or less than a predetermined angle. A case will be described in which all of the registered feature points whose angle error with the matching feature point is equal to or less than a predetermined threshold value are selected.

本実施の形態の構成については実施の形態1の図1と同じである。
図11は、本発明に係わる指紋照合装置の一実施の形態におけるフローチャートである。s41〜s45については実施の形態1のs1〜s5と同じである。
各特徴点の整理後、図1の特徴点選択手段5は、相対位置検出手段7によってある角度α度(α=0も含む)回転された登録特徴点のデータから、照合特徴点の各点の角度に対して所定以下の角度差となる登録特徴点を選択する(図11のs46に相当)。これは実施の形態1の場合に対して登録特徴点と照合特徴点を入れ替えて行っただけである。
The configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
FIG. 11 is a flowchart in one embodiment of the fingerprint collation apparatus according to the present invention. s41 to s45 are the same as s1 to s5 of the first embodiment.
After the arrangement of the feature points, the feature point selection unit 5 in FIG. 1 uses the registered feature point data rotated by an angle α degrees (including α = 0) by the relative position detection unit 7 to check each point of the matching feature points. A registered feature point having an angle difference of a predetermined value or less with respect to the angle is selected (corresponding to s46 in FIG. 11). This is only performed by exchanging the registered feature points and the matching feature points in the case of the first embodiment.

登録特徴点の選択を終えた後、位置差集計手段6では、登録特徴点の各点に対する特徴点選択手段5にて選択された照合特徴点のグループに含まれる登録特徴点との角度差を算出し、所定の角度誤差以下であれば位置差を算出する(図11のs47に相当)。その算出した値でX軸及びY軸の2次元のヒストグラムを作成する(図11のs48に相当)。これも実施の形態1の場合に対して登録特徴点と照合特徴点を入れ替えて行っただけである。   After completing the selection of the registered feature points, the position difference counting unit 6 calculates the angular difference between the registered feature points included in the group of matching feature points selected by the feature point selecting unit 5 for each point of the registered feature points. If it is less than a predetermined angle error, the position difference is calculated (corresponding to s47 in FIG. 11). A two-dimensional histogram of the X axis and the Y axis is created with the calculated values (corresponding to s48 in FIG. 11). This is also only performed by replacing the registered feature points and the matching feature points with respect to the case of the first embodiment.

実施の形態1と同様に以上の処理S47〜S48を、全てのJについて行い、位置差集計手段6内のヒストグラム9に順次加算する(S83)。そして相対位置検出手段7は、αを変化させ、位置差集計手段6にて得た2次元のヒストグラム9の値から、最もヒストグラム9の値の大きかった座標をそのときのαに対する仮の位置差とし、そのヒストグラム9の最大値と共に保存する(図11のs49に相当)。   Similar to the first embodiment, the above processes S47 to S48 are performed for all the Js and sequentially added to the histogram 9 in the position difference counting means 6 (S83). Then, the relative position detecting means 7 changes α, and from the value of the two-dimensional histogram 9 obtained by the position difference counting means 6, the coordinate having the largest value of the histogram 9 is determined as a temporary position difference with respect to α at that time. And stored together with the maximum value of the histogram 9 (corresponding to s49 in FIG. 11).

次に相対位置検出手段7は、上記のヒストグラム9の処理が所定の回転角範囲の全てのαに対して行われたかどうかをチェックする。(図11のs50に相当)。
そして、全てのヒストグラム9の処理を終えていない場合、相対位置検出手段7は、登録特徴点を回転角αをかえて回転させる(図11のs51に相当)。
その後、ステップS46〜S50を繰り返し、所定の回転角範囲のすべてのαに対して仮の位置差とそのときのヒストグラム値が得られたところでs52にうつる。図11のs52〜s54については実施の形態1におけるs12〜s14と同じである。
Next, the relative position detecting means 7 checks whether or not the processing of the histogram 9 has been performed for all α in the predetermined rotation angle range. (Corresponding to s50 in FIG. 11).
If the processing of all the histograms 9 has not been completed, the relative position detecting means 7 rotates the registered feature points by changing the rotation angle α (corresponding to s51 in FIG. 11).
Thereafter, Steps S46 to S50 are repeated, and the process proceeds to s52 when the temporary position difference and the histogram value at that time are obtained for all α in the predetermined rotation angle range. S52 to s54 in FIG. 11 are the same as s12 to s14 in the first embodiment.

以上のことより、この発明は、実施の形態1に対して特徴点選択手段5、位置差集計手段6、相対位置検出手段7が行う処理を登録特徴点と照合特徴点とを反対にして行っても、実施の形態1と同様に位置合わせの精度を確保しつつ照合特徴点を選択するのに要する計算処理量を少なくすることができる指紋照合装置を得ることができる。   As described above, the present invention performs the processing performed by the feature point selection unit 5, the position difference tabulation unit 6, and the relative position detection unit 7 with respect to the first embodiment with the registered feature points and the matching feature points reversed. However, as in the first embodiment, it is possible to obtain a fingerprint collation apparatus that can reduce the amount of calculation processing required to select collation feature points while ensuring alignment accuracy.

実施の形態5.
実施の形態5においては、特徴点整理手段が、登録特徴点と照合特徴点との各点の角度に応じてあらかじめ昇順に配列させることで整理し、特徴点選択手段が、照合特徴点の各点の角度との角度差が所定角度以下となる照合特徴点を選択する場合について説明する。
Embodiment 5 FIG.
In the fifth embodiment, the feature point organizing unit arranges by arranging in advance in ascending order according to the angle of each point of the registered feature point and the matching feature point, and the feature point selecting unit sorts each of the matching feature points. The case where the collation feature point whose angle difference with the angle of a point is below a predetermined angle is selected will be described.

本実施の形態の構成については、実施の形態2と同じである。
図12は、本発明に係わる指紋照合装置の第5の実施の形態におけるフローチャートである。
実施の形態2との処理の違いについて説明する。
特徴点選択手段5は、照合特徴点の各点に対し、|θ−θrα|≦th(θrαはα度回転された角度θr)となる登録特徴点を選択する(図12のs106)のに、登録特徴点と照合特徴点とを角度順に昇順で並べたので、1つの照合特徴点に対し、全ての照合特徴点のメモリ4にアクセスする必要はない。これは実施の形態2の説明と同様である。
The configuration of the present embodiment is the same as that of the second embodiment.
FIG. 12 is a flowchart in the fifth embodiment of the fingerprint collation device according to the present invention.
A difference in processing from the second embodiment will be described.
The feature point selection means 5 selects a registered feature point that satisfies | θ−θrα | ≦ th (θrα is an angle θr rotated by α degrees) for each point of the matching feature point (s106 in FIG. 12). Since the registered feature points and the matching feature points are arranged in ascending order in the angular order, it is not necessary to access the memory 4 of all the matching feature points for one matching feature point. This is the same as described in the second embodiment.

その後、図12のs106の照合特徴点の選択後、s106〜111のループについては、登録特徴点と照合特徴点の役目が反対であること以外は実施の形態2の図2のs26〜31と全く同じである。
また、図12のs112〜114の処理についても、実施の形態2のs32〜34と全く同じである。
Then, after selecting the matching feature point of s106 in FIG. 12, with respect to the loop of s106 to 111, the functions of the registered feature point and the matching feature point are opposite to those of s26 to 31 of FIG. Exactly the same.
Also, the processing of s112 to 114 in FIG. 12 is exactly the same as s32 to 34 of the second embodiment.

以上のことより、本実施の形態においては、実施の形態2における登録特徴点と照合特徴点との役割を入れ替えた場合であっても実施の形態2と同様に、位置合わせの精度を確保しつつ照合特徴点を選択するのに要する計算処理量を少なくすることができる指紋照合装置を得ることができる。   As described above, in the present embodiment, even when the roles of the registered feature points and the matching feature points in the second embodiment are switched, as in the second embodiment, the alignment accuracy is ensured. In addition, it is possible to obtain a fingerprint matching device that can reduce the amount of calculation processing required to select matching feature points.

尚、本実施の形態においては、登録特徴点及び、照合特徴点を角度順に配列させるのに、全て昇順にて行ったが、全て降順で行った場合でも本実施の形態と同様の効果を得ることが出来る。   In this embodiment, the registered feature points and the matching feature points are arranged in ascending order to arrange them in the order of angles. However, even when all of them are performed in descending order, the same effect as in this embodiment is obtained. I can do it.

また、上記実施の形態1〜5においては、ヒストグラム9を2次元として説明したが、たとえばヒストグラム処理に関して、X、Yを独立変数と考えて2つの1次元ヒストグラムメモリをX、Yそれぞれに独立に用いることによって処理メモリや処理時間を削減するといったような一般的な高速化手法を適用してさらに高速化したり、ヒストグラムへの加算時に、特徴点1つに対して単純に1を加算するのではなく、特徴点に対してあらかじめ何らかの方法で計算された信頼度情報を付加しておき、その信頼度に応じたスコアを加算するようにして高精度化を図ることが望ましい。   In the first to fifth embodiments, the histogram 9 is described as two-dimensional. For example, regarding histogram processing, X and Y are considered as independent variables, and two one-dimensional histogram memories are independently set for X and Y, respectively. By using a general speed-up method such as reducing the processing memory and processing time by using it, it is possible to further speed up, or simply adding 1 to one feature point when adding to the histogram Instead, it is desirable to improve the accuracy by adding reliability information calculated in advance by some method to the feature points and adding a score corresponding to the reliability.

さらに、特徴点整理手段3は第1の指紋と第2の指紋の組み合わせには関係なく実行できるためオンラインでの照合において両方の指紋の特徴点がそろうのを待つ必要がない。そのため、登録側の指紋に対しては登録時にオフラインで実行が可能、オンラインで入力される照合側の指紋に対しても、入力時に1回だけ実行すればよいので、特に多量の登録指紋に対して照合処理を繰り返すような場合には、特徴点整理手段の実行時間は照合1回あたり1/(照合処理回数)相当の時間ですむため、照合処理回数が多くなると実行時間は無視できるほど少なくなってゆく。   Furthermore, since the feature point organizing means 3 can be executed regardless of the combination of the first fingerprint and the second fingerprint, there is no need to wait for the feature points of both fingerprints to be matched in online matching. Therefore, it is possible to execute offline for registration fingerprints at the time of registration, and it only needs to be executed once at the time of input for verification fingerprints that are input online. When the collation process is repeated, the execution time of the feature point organizing means is equivalent to 1 / (the number of collation processes) per collation. Therefore, if the number of collation processes increases, the execution time is negligibly small. It will become.

実施の形態6.
実施の形態1〜5に記載されている指紋照合装置のうち、図1に記載されている特徴点選択手段3、特徴点選択手段5、位置差集計手段6、相対位置検出手段7からなる相対位置検出装置の構成については、登録特徴点と照合特徴点との相対位置検出に用いられるだけではなく、特徴点を登録する際にも用いられる場合がある。以下、その場合について説明する。
Embodiment 6 FIG.
Among the fingerprint collation devices described in the first to fifth embodiments, the relative configuration comprising the feature point selection means 3, the feature point selection means 5, the position difference counting means 6, and the relative position detection means 7 described in FIG. The configuration of the position detection device may be used not only for detecting the relative position between the registered feature point and the matching feature point but also when registering the feature point. This case will be described below.

図13は、本発明に係わる相対位置検出装置の第6の実施の形態における構成図であり、図14は、本発明に係わる相対位置検出装置の第6の実施の形態におけるフローチャートである。
特徴点を登録する場合、指紋データの登録時には、通常、同じ指から連続または時期をおいて数回画像を採取し、それらのすべての画像において比較的安定して抽出できる特徴点だけを最終的に登録特徴点のデータとして登録する。この処理過程において、複数の登録画像同士で位置あわせが必要になるが、そのためには、位置合わせを行いたい2枚の登録画像のうち1枚を仮に照合画像とみなし、実施の形態1〜5と同じようにして相対位置検出装置を適用すればよい。
まず、特徴点整理手段3にきた特徴点がを仮の登録特徴点とするかを判別し(図14のs121)、特徴点を角度に応じてグループ分類する(図14のs122に相当)。そして次にきた特徴点は照合特徴点と判断し、s121ではNOの判別をして、s123にて照合特徴点として角度に応じてグループ分類される。
あとのs124〜s130までは、実施の形態1の図2のs6〜s12までの工程とまったく同一である。
FIG. 13 is a block diagram of a sixth embodiment of a relative position detection apparatus according to the present invention, and FIG. 14 is a flowchart of a sixth embodiment of the relative position detection apparatus according to the present invention.
When registering feature points, when registering fingerprint data, it is common to collect images several times from the same finger continuously or at different times, and finally only feature points that can be extracted relatively stably in all of those images. Registered as registered feature point data. In this process, registration is required between a plurality of registered images. To that end, one of the two registered images to be registered is regarded as a collation image, and Embodiments 1 to 5 are used. The relative position detection device may be applied in the same manner as described above.
First, it is determined whether or not the feature point that has come to the feature point organizing unit 3 is a temporary registered feature point (s121 in FIG. 14), and the feature points are grouped according to the angle (corresponding to s122 in FIG. 14). The next feature point is determined as a matching feature point, NO is determined in s121, and the matching feature point is classified into groups according to the angle in s123.
The subsequent steps s124 to s130 are exactly the same as the steps s6 to s12 in FIG. 2 of the first embodiment.

その後、図示していないが、決定された相対位置差、相対回転量を用いて仮の登録特徴点及び照合特徴点との照合を行い、また上記に示すように同じ指から連続して数回採取された画像から処理された照合特徴点を用いてs121〜s130までの処理を同様に行って得た複数の相対位置差、相対回転量を利用して位置合わせを行い、例えば位置が変わらず高い確率で照合が成功する特徴点のみを真の登録特徴点データとして登録する。   After that, although not shown in the figure, the provisional registered feature point and the matching feature point are collated using the determined relative position difference and relative rotation amount, and several times continuously from the same finger as shown above. Alignment is performed using a plurality of relative position differences and relative rotation amounts obtained by performing the processing from s121 to s130 in the same manner using the matching feature points processed from the collected images. For example, the position does not change. Only feature points that are successfully matched with high probability are registered as true registered feature point data.

したがって、特徴点選択手段3、特徴点選択手段5、位置差集計手段6、相対位置検出手段7からなる相対位置検出装置を登録特徴点の決定する場合に用いても、登録特徴点を決定する際に要する計算処理量を少なくすることができる。   Therefore, the registered feature point is determined even when the relative position detecting device including the feature point selecting unit 3, the feature point selecting unit 5, the position difference counting unit 6, and the relative position detecting unit 7 is used for determining the registered feature point. The amount of calculation processing required at the time can be reduced.

尚、この相対位置検出装置を指紋照合装置の一部として適用した場合に同様の効果があるのはいうまでもない。また、実施の形態2〜5に用いられている特徴点を選択して相対位置差及び相対回転量を決定する工程を本実施の形態に適用しても、同様の効果を奏することができる。   Needless to say, the same effect can be obtained when the relative position detection device is applied as a part of the fingerprint collation device. Moreover, even if the process of selecting the feature points used in the second to fifth embodiments and determining the relative position difference and the relative rotation amount is applied to the present embodiment, the same effect can be obtained.

本発明に係わる指紋照合装置の一実施の形態における構成図である。It is a block diagram in one Embodiment of the fingerprint collation apparatus concerning this invention. 本発明に係わる指紋照合装置の一実施の形態におけるフローチャートである。It is a flowchart in one Embodiment of the fingerprint collation apparatus concerning this invention. 本発明に係わる指紋照合装置の一実施の形態における特徴点抽出手段2による照合特徴点の抽出例を示す図である。It is a figure which shows the example of extraction of the collation feature point by the feature point extraction means 2 in one Embodiment of the fingerprint collation apparatus concerning this invention. 本発明に係わる指紋照合装置の一実施の形態における特徴点整理手段3の照合特徴点の整理前後を示す図である。It is a figure which shows before and after arrangement | positioning of the collation feature point of the feature point arrangement | positioning means 3 in one Embodiment of the fingerprint collation apparatus concerning this invention. 本発明に係わる指紋照合装置の一実施の形態における特徴点選択手段5の照合特徴点の選択手法を示す図である。It is a figure which shows the selection method of the collation feature point of the feature point selection means 5 in one Embodiment of the fingerprint collation apparatus concerning this invention. 本発明に係わる指紋照合装置の一実施の形態における位置差集計手段6が作成した2次元のヒストグラムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the two-dimensional histogram which the position difference totaling means 6 in one Embodiment of the fingerprint collation apparatus concerning this invention produced. 本発明に係わる指紋照合装置の一実施の形態における相対位置検出手段7が行った照合特徴点の回転処理のその前後の一例を示す図である。It is a figure which shows an example before and after the rotation process of the collation feature point which the relative position detection means 7 in one Embodiment of the fingerprint collation apparatus concerning this invention performed. 本発明に係わる指紋照合装置の第3の実施の形態におけるフローチャートである。It is a flowchart in 3rd Embodiment of the fingerprint collation apparatus concerning this invention. 本発明に係わる指紋照合装置の第3の実施の形態における特徴点整理手段3の照合特徴点の整理前後を示す図である。It is a figure which shows before and after arrangement | positioning of the collation feature point of the feature point arrangement | positioning means 3 in 3rd Embodiment of the fingerprint collation apparatus concerning this invention. 本発明に係わる指紋照合装置の第3の実施の形態における、特徴点選択手段5の選択例を示す図である。It is a figure which shows the selection example of the feature point selection means 5 in 3rd Embodiment of the fingerprint collation apparatus concerning this invention. 本発明に係わる指紋照合装置の第4の実施の形態におけるフローチャートである。It is a flowchart in 4th Embodiment of the fingerprint collation apparatus concerning this invention. 本発明に係わる指紋照合装置の第5の実施の形態におけるフローチャートである。It is a flowchart in 5th Embodiment of the fingerprint collation apparatus concerning this invention. 本発明に係わる相対位置検出装置の第6の実施の形態における構成図である。It is a block diagram in 6th Embodiment of the relative position detection apparatus concerning this invention. 本発明に係わる相対位置検出装置の第6の実施の形態におけるフローチャートである。It is a flowchart in 6th Embodiment of the relative position detection apparatus concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 指紋画像入力手段、2 特徴点抽出手段、3 特徴点整理手段、4 メモリ、5 特徴点選択手段、6 位置差集計手段、7 相対位置検出手段、8 指紋照合手段、9 ヒストグラム、10 特徴点入力手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fingerprint image input means, 2 Feature point extraction means, 3 Feature point arrangement means, 4 Memory, 5 Feature point selection means, 6 Position difference totaling means, 7 Relative position detection means, 8 Fingerprint collation means, 9 Histogram, 10 Feature points Input means.

Claims (8)

入力された指紋画像から指紋の隆線または谷線の端点及び分岐点である特徴点の位置及び角度を出力する特徴点抽出手段と、前記特徴点抽出手段から出力されまたは外部から入力される特徴点を各々角度を基準として整理する特徴点整理手段と、あらかじめ登録されている登録特徴点の各点の角度に対し、所定以下の角度差となる前記特徴点整理手段により整理された照合特徴点を選択する特徴点選択手段と、前記登録特徴点の各点と前記照合特徴点との位置差の算出及び集計を行う位置差集計手段と、前記照合特徴点を所定の相対回転量の範囲で所定回転量毎に回転させて前記照合特徴点の選択と前記位置差の集計を行うことによって、前記登録特徴点の基となる指紋画像と前記照合特徴点の基となる指紋画像との相対的な位置の差及び回転量の差である相対位置差及び相対回転量を検出する相対位置検出手段と、前記相対位置検出手段から検出された相対位置差及び相対回転量を補正値として使用して指紋照合を行う指紋照合手段とを備えたことを特徴とする指紋照合装置。 Feature point extraction means for outputting the positions and angles of feature points that are the end points and branch points of fingerprint ridges or valleys from the inputted fingerprint image, and features outputted from the feature point extraction means or inputted from the outside Feature point organizing means for organizing points on the basis of each angle, and collation feature points arranged by the feature point organizing means having an angle difference of a predetermined value or less with respect to the angle of each registered feature point registered in advance A feature point selecting means for selecting a position difference, a position difference counting means for calculating and summing up the position difference between each point of the registered feature points and the matching feature point, and the matching feature point within a predetermined relative rotation amount range. By selecting the matching feature point and counting the position difference by rotating each predetermined amount of rotation, the fingerprint image that is the basis of the registered feature point and the fingerprint image that is the basis of the matching feature point are relative to each other. Position difference and times Relative position detection means for detecting a relative position difference and a relative rotation amount, which is a difference in amount, and fingerprint verification for performing fingerprint verification using the relative position difference and the relative rotation amount detected from the relative position detection means as correction values And a fingerprint collating apparatus. 前記特徴点整理手段は、前記照合特徴点の各点の角度に応じてあらかじめ複数のグループに分類しておき、前記特徴点選択手段は、前記登録特徴点の各グループの中心角度に対して前記照合特徴点の中心角度との角度差が所定角度以下となるグループを選択することを特徴とする請求項1に記載の指紋照合装置。 The feature point organizing unit classifies in advance into a plurality of groups according to the angles of the respective points of the matching feature points, and the feature point selecting unit is configured to perform the above processing with respect to the center angle of each group of the registered feature points. The fingerprint collation apparatus according to claim 1, wherein a group in which an angle difference from a central angle of the collation feature point is a predetermined angle or less is selected. 前記特徴点整理手段は、前記登録特徴点及び照合特徴点の各点を角度の昇順または降順に整列させることを特徴とする請求項1に記載の指紋照合装置。 The fingerprint collation apparatus according to claim 1, wherein the feature point organizing unit arranges the registered feature points and the collation feature points in ascending or descending order of angles. 入力された指紋画像から指紋の隆線または谷線の端点及び分岐点である特徴点の位置及び角度を出力する特徴点抽出手段と、前記特徴点抽出手段から出力されまたは外部から入力される特徴点を各々角度を基準として整理する特徴点整理手段と、前記特徴点整理手段により整理された照合特徴点の各点の角度に対し、所定以下の角度差となるあらかじめ登録されている登録特徴点を選択する特徴点選択手段と、前記登録特徴点の各点と前記照合特徴点との位置差の算出及び集計を行う位置差集計手段と、前記登録特徴点を所定の相対回転量の範囲で所定回転量毎に回転させて前記登録特徴点の選択と前記位置差の集計を行うことによって、前記登録特徴点の基となる指紋画像と前記照合特徴点の基となる指紋画像との相対的な位置の差及び回転量の差である相対位置差及び相対回転量を検出する相対位置検出手段と、前記相対位置検出手段から検出された相対位置差及び相対回転量を補正値として使用して指紋照合を行う指紋照合手段とを備えたことを特徴とする指紋照合装置。 Feature point extraction means for outputting the position and angle of feature points that are the end points and branch points of fingerprint ridges or valleys from the inputted fingerprint image, and features outputted from the feature point extraction means or inputted from the outside Feature point organizing means for organizing each point based on an angle, and registered feature points registered in advance that have an angle difference of a predetermined value or less with respect to the angle of each point of the matching feature points arranged by the feature point organizing means A feature point selecting means for selecting a position difference, a position difference aggregating means for calculating and aggregating a position difference between each point of the registered feature points and the matching feature point, and the registered feature points within a predetermined relative rotation amount range. By selecting the registered feature points and summing up the positional differences by rotating each predetermined amount of rotation, the fingerprint image that is the basis of the registered feature points and the fingerprint image that is the basis of the matching feature points are relative to each other. Position difference and times Relative position detection means for detecting a relative position difference and a relative rotation amount, which is a difference in amount, and fingerprint verification for performing fingerprint verification using the relative position difference and the relative rotation amount detected from the relative position detection means as correction values And a fingerprint collating apparatus. 前記特徴点整理手段は、前記登録特徴点の各点の角度に応じてあらかじめ複数のグループに分類しておき、前記特徴点選択手段は、前記照合特徴点の各グループの中心角度に対して前記登録特徴点の中心角度との角度差が所定角度以下となるグループを選択することを特徴とする請求項4に記載の指紋照合装置。 The feature point organizing unit classifies in advance into a plurality of groups according to the angles of the respective points of the registered feature points, and the feature point selecting unit is configured to perform the above processing with respect to the center angle of each group of the matching feature points. The fingerprint collation apparatus according to claim 4, wherein a group whose angle difference from the center angle of the registered feature point is a predetermined angle or less is selected. 前記特徴点整理手段は、前記登録特徴点及び照合特徴点の各点を角度の昇順または降順に整列させることを特徴とする請求項4に記載の指紋照合装置。 5. The fingerprint collation apparatus according to claim 4, wherein the feature point organizing unit arranges the registered feature points and collation feature points in ascending or descending order of angles. 指紋画像から指紋の隆線または谷線の端点及び分岐点である特徴点の位置及び角度の情報を各々角度を基準として整理する特徴点整理手段と、あらかじめ登録されている登録特徴点の各点の角度に対し、所定以下の角度差となる前記特徴点整理手段により整理された照合特徴点を選択する特徴点選択手段と、前記登録特徴点の各点と前記照合特徴点との位置差の算出及び集計を行う位置差集計手段と、前記照合特徴点を所定の相対回転量の範囲で所定回転量毎に回転させて前記照合特徴点の選択と前記位置差の集計を行うことによって、前記登録の特徴点の基となる指紋画像と前記照合特徴点の基となる指紋画像との相対的な位置の差及び回転量の差である相対位置差及び相対回転量を検出する相対位置検出手段とを備えたことを特徴とする相対位置検出装置。 Feature point organizing means for organizing information on the position and angle of feature points that are the end points and branch points of fingerprint ridges or valleys from fingerprint images, and each point of registered feature points registered in advance A feature point selecting means for selecting matching feature points arranged by the feature point arranging means having an angle difference equal to or less than a predetermined angle, and a position difference between each point of the registered feature points and the matching feature point The position difference counting means for calculating and counting, and by rotating the matching feature point for each predetermined rotation amount within a range of a predetermined relative rotation amount, selecting the matching feature point and totaling the position difference, Relative position detection means for detecting a relative position difference and a relative rotation amount that are a difference in relative position and a rotation amount between a fingerprint image that is a basis of a registered feature point and a fingerprint image that is a basis of the matching feature point It is characterized by having Versus position detecting device. 指紋画像から指紋の隆線または谷線の端点及び分岐点である特徴点の位置及び角度の情報を各々角度を基準として整理する特徴点整理手段と、前記特徴点整理手段により整理された照合特徴点の各点の角度に対し、所定以下の角度差となるあらかじめ登録されている登録特徴点を選択する特徴点選択手段と、前記登録特徴点の各点と前記照合特徴点との位置差の算出及び集計を行う位置差集計手段と、前記登録特徴点を所定の相対回転量の範囲で所定回転量毎に回転させて前記登録特徴点の選択と前記位置差の集計を行うことによって、前記登録特徴点の基となる指紋画像と前記照合特徴点の基となる指紋画像との相対的な位置の差及び回転量の差である相対位置差及び相対回転量を検出する相対位置検出手段とを備えたことを特徴とする相対位置検出装置。
Feature point organizing means for organizing information on positions and angles of feature points which are end points and branch points of fingerprint ridges or valley lines from a fingerprint image, respectively, and collation features arranged by the feature point organizing means A feature point selection means for selecting a registered feature point registered in advance with an angle difference equal to or less than a predetermined angle with respect to the angle of each point; and a positional difference between each point of the registered feature point and the matching feature point The position difference counting means for calculating and totaling, and rotating the registered feature points for each predetermined rotation amount within a range of a predetermined relative rotation amount to select the registered feature points and totalize the position differences, A relative position detecting means for detecting a relative position difference and a relative rotation amount, which are a relative position difference and a rotation amount difference between a fingerprint image which is a basis of a registered feature point and a fingerprint image which is a basis of the matching feature point; Phases characterized by having Position detector.
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