JP4430262B2 - Input fingerprint state determination method and apparatus - Google Patents
Input fingerprint state determination method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP4430262B2 JP4430262B2 JP2001095060A JP2001095060A JP4430262B2 JP 4430262 B2 JP4430262 B2 JP 4430262B2 JP 2001095060 A JP2001095060 A JP 2001095060A JP 2001095060 A JP2001095060 A JP 2001095060A JP 4430262 B2 JP4430262 B2 JP 4430262B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fingerprint
- image
- input
- block
- state
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 55
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 50
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003709 image segmentation Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Image Input (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は入力指紋状態判定方法及び装置に関する。
【0002】
近年,指紋を使用した個人認証装置が実用化されて利用されるようになったが,指紋を利用したバイオメトリクス(生体情報)による個人認証システムでは,指荒れ,乾燥指,湿潤指,入力された指紋が細いなどの要因で指紋認証に適さない指紋が登録用テンプレートデータ作成用に入力された場合,登録用テンプレートとして適さないデータを作成することが考えられる。また,同様の指紋が本人認証用として入力された場合,本人と認証される一致率をクリアできなくなることが考えられる。
【0003】
本発明は,指紋センサから得た画像をソフトウエアレベルで細線化のように一般的に時間がかかると言われている画像処理を行うことなく入力画像が指紋認証に適しているかどうかを判定すると同時に,指紋認証に適さないと判定した指紋は,乾燥,湿潤,指荒れ,指が細いなどの指紋状態を判定する方法に関する。
【0004】
【従来の技術】
従来の指の状態を判定する技術としては,例えば特開平5−309082号公報に開示された「指紋認識判別装置乾燥指検出方法」がある。この方法は,図15に示す従来例の構成として示す。この従来例では,指紋検出部80に指81を置き,抵抗値検出電極82にて抵抗値を電圧値に変換し,A/Dコンバータ又はコンパレータ83でデジタル信号にしてCPU84で判定することで指の乾燥又は,濡れ具合を測定するものである。しかしながら,この従来例の方法ではハードウエアによる検出を行うものであり,検出する乾燥や,湿り気等の程度を変更するにはハードウエア(抵抗値検出電極82やA/Dコンバータまたはコンパレータ83等)を変更しなければならず,必然的にコストアップは避けられない。
【0005】
これを回避するために,既存の指紋センサで得た画像を取り込むかどうかをソフトウエアで制御することが考えられる。例えば,入力された指紋を取り込むタイミングとして,入力画像の面積だけで取り込みを許可するような処理が考えられる。具体的には,指紋情報入力部から入力された画像を所定の大きさで細分化(ブロック化)して各ブロックのヒストグラムを計算する。ヒストグラムは,各ブロック内の画素の明度を白を256,黒を0として各明度に何個の画素が分布するかを求めることでヒストグラムが得られ,ヒストグラムの平均値が所定の閾値をクリアしている場合,ブロック上に指紋(隆線(山線)と谷線)が存在していると認識する。そして,全ブロック分割数と指紋が存在したブロック数の比率が,所定の閾値をクリアしていれば,入力画像に適度に指紋が存在するとして画像を取り込み,本人認証を行うのである。
【0006】
図16は従来例の説明に使用する指紋画像の例を示す。この画像は,256階調の縦300画素×横300画素の正方形である。この画像を細分化するが,細分化する1ブロックのサイズは,最終的に全ブロック数とデータが存在したブロック数との比率で適切に比率の比較ができることと,あまり細かく細分化して処理速度に影響が出ない程度であることだけに注意すれば,任意の大きさでブロック化すればよい。例えば,図16のような画像(縦300画素×横300画素)であれば,縦横15ブロックの計225ブロックとすればよい。この場合,1ブロックのサイズは20画素×20画素の400画素となる。図17は図14の画像を細分化した状態を示す。
【0007】
次に,各ブロックのヒストグラムを計算し,そのヒストグラムの平均値を得る。例えば,図18に2つのブロックの画素の分布を示し,図18のA.は図17の7列目7番目のブロックを示し,このブロックには,間違いなく隆線と谷線が存在している。このブロックのヒストグラムの平均値は約210である。逆に,図18のB.は図17の14列目13番目のブロックは,データは存在しているが隆線(凸状の線)と谷線(凹状の線)が存在するとは判定しにくい。このブロックのヒストグラムの平均値は約250(白に近い画素のブロック)である。このようにして得た平均値が,所定の閾値を超えているかどうかを調べ,そのブロックを指紋あり,越えないブロックを指紋なしとして判定する。このようにして算出した平均値は,隆線の濃さやブロック内の隆線の数によってまちまちであるが,1ブロックのサイズを400画素とした場合,適度に隆線と谷線が存在するブロックのヒストグラムの平均値は,およそ100から230の間を示す。このことから,ヒストグラムの平均値がこの範囲内(以降,閾値範囲と記載する)にある場合,指紋が存在していると判定することができる。なお,閾値範囲は細分化するブロックのサイズや,指紋画像の背景色によって最適な値を用いる必要がある。
【0008】
このようにして各ブロックを判定し,指紋ありと判定したブロックの比率が全ブロックに対して所定の閾値(例えば,80%とする)を超える場合,指紋ありと判定する。
【0009】
上記したように,従来の技術でも,指紋入力装置から入力された画像が照合に適した面積で入力されたかを判定することができ,面積の小さい画像に関しては,予め破棄することが可能であった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように,上記従来技術でも,指紋入力装置から入力された画像が照合に適した面積で入力されたかどうかを判定することができ,面積の小さい画像に関しては,予め破棄することが可能である。しかしながら,この従来技術では実際に隆線の存在を確認しているわけではないので,判定結果は不安定と言わざるを得ない。また,採取指紋の面積だけを判定していることから,指紋の状態までは判定することが出来ず,指紋とは認識できないほど指荒れしている指が入力された場合でも,ある一定の面積さえ満たしていれば取り込みをしてしまい,本人認証率を著しく低下させてしまうという問題点があった。
【0011】
本発明は,上記従来技術の持つ問題点を解決し,多くの計算時間を必要とする画像処理を行うことなく,指紋情報入力部から入力された指紋が指紋認証に適した画像かどうかを簡易な構成で正確に判別することができる入力指紋状態判定方法及び装置を提供することを目的とし,更に指紋認証に適していないと判定した場合は,乾燥,湿潤,指荒れ,指が細いといった理由を検出して通知することを他の目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明における個人認証技術では,指紋認証を行う前処理として,指紋センサに入力された画像から乾燥,湿潤,指荒れ,指が細いなどの状態を的確に判定し,指紋認証に適さない入力画像を予め除外することが可能となる。この結果,指紋認証に適さない指紋画像で指紋認証を実行してしまい,認証失敗となることを回避することが可能となる。また,指紋認証に適さない画像の取り込み拒否と,その対策の指示を,全てソフトウエアレベルで行うことで,既存の指紋センサを変更することなく,精度の高い指紋照合システムを実現することが可能となる。
【0013】
図1は本発明の原理構成を示し,図2は本発明による処理フローを示す。
【0014】
図1において,1は指紋情報入力部,2は画像細分化部,3は細分化画像隆線存在判定部,4は細分化画像状態判定部,5は画像取り込み決定部,6は画像状態判定部である。
【0015】
図2の処理の流れを参照しながら,図1の動作を説明すると,指紋登録をしようとする人や指紋登録済で認証を受けたい人が,指紋情報入力部1の入力位置に指を置くと,所定の面積が走査されて指紋情報(指紋画像)が入力される(図2のS1)。次に画像細分化部2においてこの指紋画像を所定のサイズでブロックに細分化する(図2のS2)。次に細分化画像隆線存在判定部3で細分化画像(ブロック)の全てについて,画素の黒(隆線またはノイズ)と白(谷線または背景)の連続性に着目して隆線の存在を判定する(図2のS3)。また,細分化画像状態判定部4において,細分化画像の画素の状態から湿潤傾向にあるか,乾燥傾向にあるか,湿潤でも乾燥でもどちらでもないかの画像状態を判定する(図2のS4)。こうして細分化画像隆線存在判定部3と細分化画像状態判定部4により各ブロックについて判定された結果は,画像取り込み決定部5へ供給され,全ブロック数と指紋の存在が確認できたブロック数の比率,および,画像状態の判定結果を元に入力指紋状態を判定し(図2のS5),指紋認証に適した画像かどうかを判別する(図2のS6)。この結果,指紋認証に適していると判定した場合は,図示されていない指紋認証機構,または指紋登録機構などにより所定の処理に移行する(図2のS7)。指紋認証に適さないと判定した場合は,画像状態判定部6で指紋認証に適さないとした理由を判定し,再度指紋の入力処理に移行する。なお,この際に画像状態通知手段(図示省略された表示手段または音声出力手段等)を設けることにより,指紋認証に適さないと判定した理由と,それを改善するための対策を利用者に示すことができ,利用者はストレスを感じることなく指紋認証を行うことができる。
【0016】
このように,本発明の方法を用いれば,入力された画像が指紋認証に適しているかどうかを複雑な画像処理を行うことなく迅速に判定でき,こうして判定結果が指紋認証に適していない画像であれば,その画像を破棄して採取を繰り返すことで,指紋認証に適した画像でのみ指紋認証を行うことが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図3は実施例の構成を示す。図中,1〜5は上記図1の同じ符号の各部と同じであり,1は指紋情報入力部,2は画像細分化部,3’は細分化画像について指紋が存在するか判定する細分化画像指紋存在判定部(図1の細分化画像隆線存在判定部3に対応),4は細分化画像状態判定部,5は画像取り込み決定部であり,1aは画像2値化部である。また,6a〜6cは図1の画像状態判定部6に対応し,6aは細い指判定部,6bは乾燥指紋判定部,6cは湿潤指紋判定部である。
【0018】
図4は実施例の処理フローであり,以下に実施例の動作を説明する。最初に,指紋情報入力部1に指紋画像を入力し(図4のS1),入力された指紋情報は,画像2値化部1aにおいて2値化される。この時,2値化処理の閾値決定方法は従来から種々の方法があり,例えば,ヒストグラムを用いて中間値を求めて,その中間値より大きいか小さいかにより2値化を行うモード法を使用するが,どのような方式を使用してもよい。次に2値化された画像は,画像細分化部2において,所定のサイズで細分化される(図4のS2)。細分化された全ての画像は,細分化画像指紋存在判定部3’で隆線の存在を判定することにより指紋の存在判定をすると同時に,細分化画像状態判定部4により,画素の状態から湿潤傾向にあるか,乾燥傾向にあるか,湿潤と乾燥のどちらでもない状態かの何れであるかを判定する(図4のS3)。隆線存在判定の詳細な方法は,図5〜図9を用いて後述する。
【0019】
こうして判定された各ブロックは,画像取り込み決定部5において全細分化数と指紋の存在が確認できたブロック数の比率を計算し(図4のS4),指紋認証に適した画像かどうかを判定する(同S5)。この結果,指紋認証に適していると判定した場合は,図示されていない指紋認証機能部,または指紋登録部などにより所定の登録照合処理に移行する(図4のS6)。指紋認証に適さないと判定した場合は,指紋認証に適していないと判定された理由を調べるため,入力画像の状態の判定に移行し(図4のS7),最初に細い指判定部6aによる指が細い(指紋の面積が小さい)かの判定(図4のS8,S9),乾燥指紋判定部6bによる乾燥指紋かの判定(図4のS10,S11),湿潤指紋判定部6cによる湿潤指紋かの判定(図4のS12,S13)の順に判定し,湿潤指紋でない場合は指が荒れていると判定し(図4のS14),この判定要素に合致するとそれを指紋認証に適さないと判定した理由とし出力手段(図示省略した表示装置)に出力し,利用者に知らせて再度,指紋情報入力部1からの指紋の入力を待つ。上記の指紋認証に適していないと判定した理由を判定するための,処理の詳細は図12〜図14を用いて後述する。なお,指紋認証に適していないと判定された理由を得るための処理順序は,自由に入れ替えることが出来ることは言うまでも無い。
【0020】
ここで,具体的な指紋画像の例を用いて実施例の詳細な動作を説明をする。図5は入力指紋画像の例を示す。この指紋画像は,指紋画像として必要なサイズである縦15mm×横15mmの画像が,縦300画素×横300画素の正方形で,背景色が白とする。この図5に示す入力指紋画像に対して,画像2値化部1aで二値化を施すことにより図6に2値化画像の例として示す画像を得ることができる。なお,この例では,閾値を230を用いて2値化したものである。この図6に示す2値化画像に対して画像細分化部2で細分化を施す場合,人の指紋の隆線間隔は人によって異なり,同一指においても広い部位,狭い部位が共存し,0.5mm間に1〜4本といった分布を成していることが分かっている。本実施例では,0.5mm×0.5mm角が10画素×10画素(100画素)の領域(ブロック)となるように細分化し,この100画素の領域の画像サイズを採用する。すなわち,図7は図6の画像を細分化した状態を示し,縦30個×横30個(=900個)の領域(ブロック)に細分化されており,1領域(ブロック)は10画素×10画素である。なお,この実施例では10画素×10画素の正方形の領域で処理する例であるが,この領域は,隆線が1本から4本で確認できるサイズであれば,細分化手法や領域形状は限定されない。
【0021】
図8は図7の細分化した領域の中の6列目18行目の領域の内容を例として示す。画像は既に2値化されているので,図8では背景色や谷線を0(白),指紋またはノイズなどのデータを1(黒)として表現している。
【0022】
ブロック内に隆線が存在するか否かを判定するため,本発明ではブロック内の縦,横の方向に判定ラインを設けて,画素の連続性を判定する方式とする。そのため,この実施例では,1ブロックの画素は10画素×10画素なので,ブロック内の判定ラインは,縦横で20ラインとなる。しかし,上記したように人間の指紋の隆線間隔は0.5mm間に1〜4本であることから,本実施例で説明するブロック(0.5mm角100画素)内に隆線が4本存在する場合,1本あたりの隆線幅は2.5画素となる。このことから,判定ラインに黒(隆線を表す画素)が3画素以上連続しており,白(谷線を示す画素)も3画素以上連続していれば,判定ライン上に指紋(隆線と谷線)が存在すると判定する。
【0023】
図9は実施例の判定ライン位置を示す図である。上記したように,連続性の確認を3画素とすることから,2ラインおきに判定すれば十分評価が可能であるため,1ブロックに横方向の(1) 〜(3) の3本の判定ラインと,縦方向の(4) 〜(6) の3本の判定ラインの合わせて6ラインとする。このように判定ラインを限定することで,処理速度の向上をはかることができる。この場合,判定6ライン中に3ライン以上に隆線の連続性が確認できれば隆線ありと判定するように設定する。図9では,判定ライン(2) ,判定ライン(4),判定ライン(5) ,判定ライン(6) の計4ラインに隆線と谷線の3画素の連続性(“1”または“0”が3個以上連続すること)が確認でき,このブロックは隆線が存在すると判定することが出来る。そして,図9が示す画像(6列目18行目)には,指紋(隆線と谷線)の存在が確認できる。
【0024】
図10,図11は各ブロックに対する判定の処理フロー(その1),(その2)である。上記図9に示す判定ラインを用いて各ブロックについて処理を行い,その際に図10の右側に示すように各ブロックに対応して▲1▼〜▲5▼で示すデータの格納エリアが設けられる。図10において,最初のブロックを処理対象として選択し(図10のS1),ブロック番号(No)を対応するエリアの▲1▼に格納する(同S2)。次にこのブロックは判定処理に適しているか判定する(図10のS3)。この判定は当該ブロックに背景画素(背景が白の場合,全ての画素が白)しか含まれていないか識別したり,又はブロック内に隆線が3画素以上含まれていないかの識別等により行う。このようなブロックは判定処理に適していないものとし,データ格納エリアの▲2▼に処理対象としないことを表すセットを行い(同S4),次のブロックを処理対象として(図10のS5),S2に戻る。S3において,ブロックが判定処理に適していると判定されると,その旨を表すよう▲2▼をセットし(図10のS6),i=0,k=1(但し,iは判定ラインのカウント値を表し,kは隆線と谷線の存在が確認されたライン数を表す)をセットする(同S7)。次にiが7を越えたか判別し(同S8),越えた場合は図11のS13に移行するが,越えてない場合は,i番目の判定ラインに3画素以上の白と,3画素以上の黒が存在するかを判定する(同S9)。
【0025】
ここで,3画素以上の白と黒の存在が確認できたか判別し(図10のS10),確認できた場合はkを更新(+1)し(同S11),次にiを更新(+1)する(同S12)。また,S10において確認できない場合はS12に移行してiを更新し,S8に戻る。こうして,iが1〜6になるまで繰り返しS9〜S12が実行され,iが7になると,図11のS13に移行すると,k≧3であるか判別し,該当しない(3画素以上の白と黒の存在するラインが2本以下)と処理対象ブロックは指紋が存在しないと判定し(同S14),このブロック対応のデータ格納エリアの▲3▼に指紋は存在しない旨をセットする(同S15)。ステップS13において,イエスと判定された場合,処理対象ブロックには指紋が存在すると判定し(同S16),このブロック対応のデータ格納エリアの▲3▼に指紋が存在することを表す状態にセットし(同S17),そのブロックの座標(画面全体に対する)をデータ格納エリアの▲5▼にセットし(同S18),続いて,当該ブロックの状態(湿潤状態か,乾燥状態か,または湿潤でも乾燥でもない状態の何れか)をデータ格納エリアの▲4▼にセットする(同S19)。なお,ブロックの状態は,ブロック内の全画素中の黒が存在する比率,白が存在する比率,黒と白の比率を検出して,予め設定した比率を越えるか判別することにより判定する。
【0026】
続いて,全ブロックの処理を終了したか判別し(図11のS20),終了しないと次のブロックを処理対象とし(同S21),図10のS2に戻り,全ブロックの処理が終了するまで繰り返される。
【0027】
なお,判定ラインは,図9の通りでなくとも,2ラインおきに判定できれば特に判定位置を定めるものではない。
【0028】
このようにして分割されたブロックの状態を個々に判定する。判定対象とするブロックに関しては,分割した900ブロック全てに対して行っても良いが,上記図10のように1画素もデータが存在しないブロック(全画素が背景色)を処理しても無駄であることから,そのような画像は予め隆線は存在しないとして処理対象から除外することで,処理速度を向上することができる。
【0029】
なお,画素の連続性で指紋の存在を判定する方式をとることから,ブロック内に3画素以上のデータ(黒)が存在しないブロックも,予め隆線は存在しないとして処理対象から除外することも出来る。このように,無駄な処理ブロックを処理対象から除外し,予め隆線の存在しないブロックとして定義しておくことで,さらに処理速度の向上をはかることができる。
【0030】
処理対象としたブロックは,画素の連結による指紋の存在確認処理と共に,画素の白と黒の比率や連続性の状態によって,湿潤,乾燥,乾燥でも湿潤でもないの3段階で処理対象ブロックの状態を認識する。具体的には,例えば連続性の有無に関わらず,黒の比率が80%程度であれば,湿潤の傾向にあると判定し,逆に白の比率が80%程度であれば,乾燥の傾向にあると判定する。このどちらでも無ければ,乾燥でも湿潤でもないと判定する。なお,状態を判定する比率を多少変えることで,判定の厳しさを自由に設定できることは言うまでもない。
【0031】
また,入力画像に対する絶対座標として,処理対象としたブロックの隆線の存在に関わらず,データが存在したブロックの上下左右の座標を上記図11のS18の処理により保持しておけば,全ブロックの判定が完了したときに,最も上に位置するブロックの上座標,最も左に位置するブロックの左座標,最も右に位置するブロックの右座標,最も下に位置するブロックの下座標で,入力指紋座標と入力指紋面積が認識できる。
【0032】
次に,こうして判定した900ブロックの情報を元に,入力指紋画像が指紋認証用指紋画像として適しているか否かを判定する方法を説明する。
【0033】
本実施例では,仮りに全体の80%程度に隆線と谷線が存在していれば問題なく指紋認証が行える指紋照合機能がシステムに組み込まれているものとして説明する。よって,900ブロック中の80%すなわち720ブロック以上に指紋(隆線と谷線)の存在が確認できれば,指紋認証に適した画像として入力画像を取り込んで指紋照合機能に移行すればよい。
【0034】
ただし,指紋認証に適していると判定する要素は,実際に指紋の照合を行う指紋照合機能の性能を元に定義しなければならない。
【0035】
なお,指紋センサの種別によっては,採取する画像の背景色が白のものや黒のものが存在する。また,入力画像サイズも様々である。しかし,そのような画像においても,画像のサイズを変更したり背景色の認識方法を変えることにより,本実施例を元に同様の処理をすることが可能である。
【0036】
次に,入力指紋が指紋認証に適していないと判定した場合に,入力画像の状態を判定するまでの処理を説明する。
【0037】
図12に細い指と判定するまでのフローチャートを示し,上記図3の細い指判定部6aにおいて実行され,図4のS8,S9の詳細である。
【0038】
この場合,画像全体に対する入力指紋(隆線と谷線が含まれるブロック)の面積比率を変数nとして設定する(図12のS1)。次にn>60%であるか判別し(図12のS2),60%に達しないと湿潤または乾燥指紋の判定処理へ移行し,60%以上なら入力指紋のブロック数と隆線確認ブロック数の比率を変数mとして設定し(同S3),mが70%を越えているか判別し(同S4),越えてないと湿潤または乾燥指紋の判定処理へ移行し,70%を越えていると指が細い(または入力した指紋の面積が小さい)と判定して(同S5),終了する。
【0039】
図12の処理では入力画像面積に対して処理対象ブロックの比率が大きければ,入力面積に問題無しとして湿潤/乾燥の判定処理に移行する。入力画像面積に対して処理対象ブロックの比率が小さい場合,細い指による指紋が入力されたと考えられる。ここで判定要素とする処理対象ブロックの面積には,前述した入力指紋面積を用いればよい。しかし,入力画像面積は小さく指が細いが,処理対象ブロックが著しく湿潤している,または著しく乾燥している場合が考えられるので,処理対象ブロックに対して隆線ありと判定したブロックの比率が小さい場合,最終判定は湿潤指判定,および乾燥指判定に移行する。逆に処理対象ブロックに対して隆線ありと判定したブロックの比率が大きければ,間違いなく指が細いと判定できる。このように,入力画像面積に対して入力指紋面積が小さく,且つ処理対象ブロックの隆線の存在比率が高い場合,指が細いと判定する。指が細いと判定される場合,指を指紋入力部に軽く置いたため指紋の一部しか入力されないことが原因である場合と,実際に指が細いことが原因である場合とがある。前者の場合は,再度指紋入力を行うことにより正常なものとして採用される可能性があり,後者の場合は,他の太い指を認証用に使用するよう変更することで対処することができる。
【0040】
なお,図12では,入力画像面積に対する処理対象ブロックの比率を60%,処理対象ブロックに対する隆線ありと判定したブロックの比率を70%としているが,この比率に関しては,実際に指紋を認証するエンジン性能などの要素によって多少の設定変更が可能なことは言うまでもない。
【0041】
図13は乾燥指紋と判定するまでのフローチャートである。図13では,この処理の前に,図12に示す細い指の判定は完了していると考えている。まず,処理対象ブロックとした全てのブロックに対して,乾燥(上記の例では白(谷または背景)の比率が80%程度分布),湿潤(上記の例では黒(隆線)の比率が80%程度分布),および乾燥でも湿潤でもないと判定した数をカウントしてi,j,kとして設定する(図13のS1)。判定処理対象ブロック中の乾燥と判定したブロックの比率が所定の閾値(60%)を超えているか判定し(図13のS2),越えている場合は乾燥指紋と判定する(同S4)。また,乾燥と判定したブロックの比率が所定の閾値(60%)を超えていない場合でもi,j,kの比率が50%以上,30%以下,30%以下であるか判別し(図13のS3),該当する場合は乾燥指紋と判定し,該当しない場合は湿潤指紋の判定処理に移行する。
【0042】
なお,図13では,乾燥指紋と判定する閾値を60%,ブロック状態の判定比率を乾燥50%以上:湿潤30%以下:乾燥でも湿潤でもないものを30%以下,としているが,この比率に関しては,実際に指紋を認証するエンジン性能などの要素によって,多少の設定変更が可能なことは言うまでもない。
【0043】
図14に湿潤指紋と判定するまでのフローチャートを示す。なお,図14では,この処理の前に,図12に示す細い指の判定と,図13に示す乾燥指紋の判定処理は完了しているものとする。
【0044】
まず,処理対象ブロックと,隆線ありと判定したブロックの比率と,処理対象ブロックとした全てのブロックに対し,乾燥,湿潤,および乾燥でも湿潤でもないと判定した数をカウントしてi,j,kとして設定する(図14のS1)。この処理は,乾燥指紋の判定で算出した値をそのまま流用することが出来る。処理対象ブロックに対し,湿潤と判定したブロックの比率が所定の閾値(60%)を超えているか判別し(図14のS2),越えている場合は湿潤指紋と判定する(同S4)。そして,湿潤と判定したブロックの比率が所定の閾値を超えていない場合でも,i,j,kの比が,30%以下,50%以上,30%以下であるか判別する(図14のS3)。すなわち,湿潤と判定したブロック,および乾燥でも湿潤でもないと判定したブロックよりも,湿潤と判定したブロックの比率が明らかに大きい場合は,湿潤指紋と判定して,終了する。この条件に該当しない場合は,指が荒れていると判定し(図14のS5),終了する。
【0045】
図14では,湿潤指紋と判定する閾値を60%,ブロック状態の判定比率を湿潤50%以上:乾燥30%以下:乾燥でも湿潤でもないものを30%以下としているが,この比率に関しては,実際に指紋を認証するエンジン性能などの要素によって,多少は設定を変更可能なことは言うまでもない。
【0046】
ここまでで湿潤指紋と判定できない場合,採取した指紋が乾燥部と湿潤部が同比率で混在することが考えられる。この場合も指紋認証に適さない指紋となるが,指荒れが著しい指でこのような判定となることが多いことから,指荒れと判定する。
【0047】
なお,この実施例では画像の状態を判定する処理順として,指が細い指紋を判定する処理,乾燥指紋を判定する処理,湿潤指紋を判定する処理の順で処理を行うように説明したが,判定処理の組み方次第では,この判定順を変えることが可能であることは言うまでもない。例えば,湿潤指紋の判定にかからない画像で乾燥指紋の判定を行うなど,判定処理は自由に入れ替えることが出来る。
【0048】
すなわち,入力画像を分割した各々のブロック(細分化領域)の隆線存在と,各々のブロックが湿潤傾向にあるか,乾燥傾向にあるか,湿潤でも乾燥でもないかというような画像の状態,および,隆線の存在に関わらずに各々のブロックの座標からの入力指紋座標と入力指紋面積の情報を判定しておけば,その内容を使用して入力画像の状態を自由に判定することが可能となる。また,指紋特徴点を作成して照合を行う機能が,指紋の中心付近の画像が正確に採取できないと認証率が落ちるといった傾向にある場合,上記の入力指紋座標からさらに中心付近の座標を特定し,その座標内の指紋の状態が湿潤傾向や乾燥傾向にあるかどうかを判定して,認証に不向きな指紋かどうかを判定することも出来る。このように,利用する指紋照合機能の性質に合わせて,部分的に状態を判定した結果で異常指紋とするか正常指紋とするかの自由度を増すことも可能である。
【0049】
(付記1)入力指紋画像が認証に適しているかを判定する入力指紋状態判定方法において,入力指紋画像を所定の大きさの領域に細分化し,細分化した各領域中に隆線と谷線とからなる指紋が存在するかどうかを判定すると共に,細分化した領域での皮膚表面の状態を判定し,前記各領域毎の指紋存在判定結果と状態判定結果から指紋認証に適当な指紋画像かどうかを判定することを特徴とする入力指紋状態判定方法。
【0050】
(付記2) 付記1において,少なくとも,隆線または谷線の1本を識別できる程度の大きさで細分化するサイズを選択することを特徴とする入力指紋状態判定方法。
【0051】
(付記3) 付記1において,前記細分化した各領域の画像毎に,縦・横に配置された各画素について,縦方向と横方向に少なくとも隆線または谷線の幅だけ間隔を置いた判定ラインにより,隆線または谷線を表す画素が所定個数連続するか否かにより指紋が存在するか否かを判定することを特徴とする入力指紋状態判定方法。
【0052】
(付記4) 付記1において,前記細分化した各領域の画像毎に,画像内の隆線を表す画素が存在する比率と谷線または背景を表す画素が存在する比率を求め,隆線を表す画素の比率が所定値以上の場合を湿潤状態,谷線または背景を表す画素の比率が所定値以上の場合を乾燥状態として設定し,全領域に対する湿潤状態の領域の比率,乾燥状態の比率及び湿潤状態でも乾燥状態でもない領域の比率を求め,これらの各状態の比率を判別して指紋状態を判定することを特徴とする入力指紋状態判定方法。
【0053】
(付記5) 付記4において,前記指紋状態の判定は,指紋が細いか,乾燥か,湿潤か,または荒れているかの各状態を判定することを特徴とする入力指紋状態判定方法。
【0054】
(付記6) 入力指紋画像が認証に適しているかを判定する入力指紋状態判定装置において,入力指紋画像を所定の大きさの領域に細分化する細分化部と,細分化した各領域中に隆線と谷線とからなる指紋が存在するかどうかを判定する指紋存在判定部と,細分化した領域での皮膚表面の状態を判定する状態判定部と,各領域毎の前記指紋存在判定部の判定結果と前記状態判定部の判定結果とに基づいて指紋認証に適当な指紋画像かどうかを判定する指紋画像状態判定部とを備えることを特徴とする入力指紋状態判定装置。
【0055】
(付記7) 付記6において,前記指紋存在判定部は,細分化した各領域の画像毎に,縦・横に配置された各画素について,縦方向と横方向に少なくとも隆線または谷線の幅だけ間隔を置いた判定ラインにより,隆線または谷線を表す画素が所定個数連続するか否かにより指紋が存在するか否かを判定することを特徴とする入力指紋状態判定装置。
【0056】
(付記8) 付記6において,前記指紋画像状態判定部は,細分化した各領域の画像毎に,画像内の隆線を表す画素が存在する比率と谷線または背景を表す画素が存在する比率を求め,隆線を表す画素の比率が所定値以上の場合を湿潤状態,谷線または背景を表す画素の比率が所定値以上の場合を乾燥状態として設定し,全領域に対する湿潤状態の領域の比率,乾燥状態の比率及び湿潤状態でも乾燥状態でもない領域の比率を求め,これらの各比率を判別して指紋状態を判定することを特徴とする入力指紋状態判定装置。
【0057】
(付記9) 付記6において,前記指紋画像状態判定部において,指紋認証に適当でないと判定された場合,指紋が細い,乾燥状態,湿潤状態等の理由を出力することを特徴とする入力指紋状態判定装置。
【0058】
【発明の効果】
本発明によれば,指紋画像入力部に入力された画像を細線化のような大きな計算時間を必要とする処理を行うことなく,高速に隆線の存在を確認し,指紋認証に適さない画像である場合,乾燥,湿潤,指荒れ,指が細いなどの適さないと判定した理由も判定して,その画像の取り込みを拒否する機能の提供を実現するものである。
【0059】
また,画像として指紋情報を採取する機能をもつ指紋情報入力部を備えた,個人認証システム等において,入力した画像から指紋特徴データを抽出する前処理として,採取された画像が指紋認証に適しているかどうかの判定をその場で的確に判定して,認証に適していないと判定した場合は,適していないと判定した原因を判定することで,指紋認証に適した指紋画像を取り込むことが可能となる。また,指紋認証に失敗しやすい利用者(湿潤または乾燥した指紋を入力する傾向がある利用者)には,判定結果を元にして状況を改善するために必要となる対応策を利用者にフィードバックすれば,利用者にストレスを与えることなく,安定した認証率で指紋照合を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成を示す図である。
【図2】本発明による処理フローを示す図である。
【図3】実施例の構成を示す図である。
【図4】実施例の処理フローを示す図である。
【図5】入力指紋画像の例を示す図である。
【図6】2値化画像の例を示す図である。
【図7】図6の画像を細分化した状態を示す図である。
【図8】図7の細分化した領域の中の6列目18行目の領域の内容を示す図である。
【図9】実施例の判定ライン位置を示す図である。
【図10】各ブロックに対する判定の処理フロー(その1)を示す図である。
【図11】各ブロックに対する判定の処理フロー(その2)を示す図である。
【図12】細い指と判定するフローチャートを示す図である。
【図13】乾燥指紋と判定するフローチャートを示す図である。
【図14】湿潤指紋と判定するフローチャートを示す図である。
【図15】従来例の構成を示す図である。
【図16】従来例の説明に使用する指紋画像の例を示す図である。
【図17】図16の画像を細分化した状態を示す図である。
【図18】2つのブロックの画素の分布を示す図である。
【符号の説明】
1 指紋情報入力部
2 画像細分化部
3 細分化画像隆線存在判定部
4 細分化画像状態判定部
5 画像取り込み決定部
6 画像状態判定部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an input fingerprint state determination method and apparatus.
[0002]
In recent years, personal authentication devices using fingerprints have been put into practical use and have been used. However, in a personal authentication system using biometrics (biometric information) using fingerprints, rough fingers, dry fingers, and wet fingers are input. If a fingerprint that is not suitable for fingerprint authentication due to factors such as a thin fingerprint is input for creating registration template data, it may be possible to create data that is not suitable as a registration template. In addition, when a similar fingerprint is input for identity authentication, it may be impossible to clear the matching rate for authenticating the identity.
[0003]
The present invention determines whether an input image is suitable for fingerprint authentication without performing image processing, which is generally said to take time like thinning an image obtained from a fingerprint sensor at the software level. At the same time, the fingerprint determined to be unsuitable for fingerprint authentication relates to a method for determining a fingerprint state such as dry, wet, rough finger, and thin fingers.
[0004]
[Prior art]
As a conventional technique for determining the state of a finger, for example, there is a “fingerprint recognition discrimination device dry finger detection method” disclosed in JP-A-5-309082. This method is shown as a configuration of the conventional example shown in FIG. In this conventional example, a
[0005]
In order to avoid this, it is conceivable to control whether to capture an image obtained by an existing fingerprint sensor by software. For example, as a timing for capturing an input fingerprint, a process of permitting capture only by the area of the input image can be considered. Specifically, the image input from the fingerprint information input unit is subdivided (blocked) into a predetermined size, and a histogram of each block is calculated. The histogram is obtained by calculating the number of pixels distributed in each brightness, with the brightness of the pixels in each block being 256 for black and 0 for black, and the average value of the histogram clears a predetermined threshold value. If there is a fingerprint, it is recognized that there are fingerprints (ridge lines (mountain lines) and valley lines) on the block. If the ratio between the total number of blocks divided and the number of blocks in which a fingerprint exists clears a predetermined threshold, the input image is captured as having an appropriate fingerprint, and user authentication is performed.
[0006]
FIG. 16 shows an example of a fingerprint image used for explaining the conventional example. This image is a 256 gradation square of 300 pixels vertically by 300 pixels horizontally. Although this image is subdivided, the size of one block to be subdivided can be appropriately compared by the ratio of the total number of blocks and the number of blocks in which data existed finally, and the processing speed can be subdivided so finely If you only pay attention to the fact that there is no effect on, you can block it to any size. For example, in the case of an image as shown in FIG. 16 (vertical 300 pixels × horizontal 300 pixels), a total of 225 blocks including 15 vertical and horizontal blocks may be used. In this case, the size of one block is 400 pixels of 20 pixels × 20 pixels. FIG. 17 shows a state where the image of FIG. 14 is subdivided.
[0007]
Next, the histogram of each block is calculated, and the average value of the histogram is obtained. For example, FIG. 18 shows pixel distributions of two blocks, and A. 17 shows the seventh block in the seventh column of FIG. 17, and this block definitely has ridges and valleys. The average value of the histogram of this block is about 210. Conversely, B. of FIG. In the 13th block in the 14th column of FIG. 17, it is difficult to determine that there are data, but there are ridges (convex lines) and valley lines (concave lines). The average value of the histogram of this block is about 250 (a block of pixels close to white). Whether the average value obtained in this way exceeds a predetermined threshold is determined, and the block is determined to have a fingerprint, and the block that does not exceed is determined to have no fingerprint. The average value calculated in this way varies depending on the density of the ridges and the number of ridges in the block. However, if the size of one block is 400 pixels, a block in which ridges and valleys are present appropriately. The average value of the histograms is between about 100 and 230. From this, when the average value of the histogram is within this range (hereinafter referred to as a threshold range), it can be determined that a fingerprint exists. It is necessary to use an optimum value for the threshold range depending on the size of the block to be subdivided and the background color of the fingerprint image.
[0008]
In this way, each block is determined, and when the ratio of blocks determined to have a fingerprint exceeds a predetermined threshold (for example, 80%) with respect to all blocks, it is determined that there is a fingerprint.
[0009]
As described above, even with the conventional technology, it is possible to determine whether an image input from the fingerprint input device is input in an area suitable for collation, and an image having a small area can be discarded in advance. It was.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, even in the above-described prior art, it is possible to determine whether an image input from the fingerprint input device is input in an area suitable for collation, and an image with a small area can be discarded in advance. is there. However, since this conventional technique does not actually confirm the presence of the ridge, it must be said that the determination result is unstable. In addition, since only the area of the collected fingerprint is determined, the state of the fingerprint cannot be determined, and even when a finger that is rough enough to be recognized as a fingerprint is input, a certain area is obtained. Even if it satisfies, there is a problem that it will be taken in, and the authentication rate will be significantly reduced.
[0011]
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art and simplifies whether the fingerprint input from the fingerprint information input unit is an image suitable for fingerprint authentication without performing image processing that requires a lot of calculation time. The purpose is to provide a method and apparatus for determining an input fingerprint state that can be accurately discriminated with a simple configuration, and when it is determined that it is not suitable for fingerprint authentication, the reason is that it is dry, wet, rough finger, and thin fingers Another purpose is to detect and notify.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In the personal authentication technology of the present invention, as a pre-process for performing fingerprint authentication, an input image that is not suitable for fingerprint authentication is determined accurately from the image input to the fingerprint sensor, such as dry, wet, rough finger, and thin fingers. Can be excluded in advance. As a result, it is possible to avoid a case where fingerprint authentication is executed with a fingerprint image that is not suitable for fingerprint authentication and authentication failure occurs. In addition, it is possible to realize a high-accuracy fingerprint verification system without changing the existing fingerprint sensor, by refusing to capture images that are not suitable for fingerprint authentication and instructing countermeasures at the software level. It becomes.
[0013]
FIG. 1 shows a principle configuration of the present invention, and FIG. 2 shows a processing flow according to the present invention.
[0014]
In FIG. 1, 1 is a fingerprint information input unit, 2 is an image subdivision unit, 3 is a subdivision image ridge presence determination unit, 4 is a subdivision image state determination unit, 5 is an image capture determination unit, and 6 is an image state determination. Part.
[0015]
The operation of FIG. 1 will be described with reference to the processing flow of FIG. 2. A person who wants to register a fingerprint or a person who has already registered a fingerprint and wants to receive authentication places his finger at the input position of the fingerprint
[0016]
As described above, by using the method of the present invention, it is possible to quickly determine whether an input image is suitable for fingerprint authentication without performing complicated image processing, and thus the determination result is an image not suitable for fingerprint authentication. If there is, it is possible to perform fingerprint authentication only with an image suitable for fingerprint authentication by discarding the image and repeating collection.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 3 shows a configuration of the embodiment. In the figure, 1 to 5 are the same as those of the same reference numerals in FIG. 1, 1 is a fingerprint information input unit, 2 is an image segmentation unit, and 3 ′ is a segmentation for determining whether a fingerprint exists for a segmented image An image fingerprint presence determination unit (corresponding to the segmented image ridge
[0018]
FIG. 4 is a processing flow of the embodiment, and the operation of the embodiment will be described below. First, a fingerprint image is input to the fingerprint information input unit 1 (S1 in FIG. 4), and the input fingerprint information is binarized by the
[0019]
Each block determined in this manner is calculated by calculating the ratio of the total number of subdivisions and the number of blocks in which the presence of the fingerprint can be confirmed in the image capture determination unit 5 (S4 in FIG. 4), and determining whether the image is suitable for fingerprint authentication. (S5). As a result, if it is determined that it is suitable for fingerprint authentication, the process proceeds to a predetermined registration verification process by a fingerprint authentication function unit (not shown) or a fingerprint registration unit (S6 in FIG. 4). If it is determined that it is not suitable for fingerprint authentication, the process proceeds to determination of the state of the input image in order to investigate the reason why it is determined not to be suitable for fingerprint authentication (S7 in FIG. 4). Determination of whether the finger is thin (the fingerprint area is small) (S8, S9 in FIG. 4), determination of whether it is a dry fingerprint by the dry fingerprint determination unit 6b (S10, S11 in FIG. 4), wet fingerprint by the wet fingerprint determination unit 6c If it is not a wet fingerprint, it is determined that the finger is rough (S14 in FIG. 4), and if it matches this determination element, it is not suitable for fingerprint authentication. The determination reason is output to output means (a display device not shown), the user is notified, and the input of the fingerprint from the fingerprint
[0020]
Here, the detailed operation of the embodiment will be described using a specific example of a fingerprint image. FIG. 5 shows an example of an input fingerprint image. In this fingerprint image, an image of 15 mm length × 15 mm width, which is a necessary size as a fingerprint image, is a square of 300 pixels × 300 pixels, and the background color is white. By binarizing the input fingerprint image shown in FIG. 5 by the
[0021]
FIG. 8 shows as an example the contents of the region in the sixth column and the 18th row in the subdivided region of FIG. Since the image has already been binarized, FIG. 8 represents the background color and valley line as 0 (white) and data such as fingerprints or noise as 1 (black).
[0022]
In order to determine whether or not a ridge exists in a block, the present invention employs a method of determining pixel continuity by providing determination lines in the vertical and horizontal directions in the block. Therefore, in this embodiment, since one block pixel is 10 pixels × 10 pixels, the determination lines in the block are 20 lines vertically and horizontally. However, as described above, the ridge interval between human fingerprints is 1 to 4 in 0.5 mm, so that there are 4 ridges in the block (0.5 mm square 100 pixels) described in this embodiment. If present, the ridge width per line is 2.5 pixels. Therefore, if black (pixels representing ridges) is continuous for 3 pixels or more in the determination line and white (pixels indicating valleys) is also continuous for 3 pixels or more, the fingerprint (ridges) is displayed on the determination line. And valley line).
[0023]
FIG. 9 is a diagram illustrating determination line positions according to the embodiment. As described above, since the continuity is confirmed to be 3 pixels, it is possible to evaluate sufficiently if it is judged every 2 lines, so 3 judgments (1) to (3) in the horizontal direction per block. The line and the three judgment lines (4) to (6) in the vertical direction are combined to make 6 lines. By limiting the determination lines in this way, the processing speed can be improved. In this case, if the continuity of the ridges can be confirmed in 3 or more lines in the 6 determination lines, the ridge is determined to be present. In FIG. 9, the continuity (“1” or “0”) of the three pixels of the ridge and valley lines is added to the total of four lines of the judgment line (2), judgment line (4), judgment line (5), and judgment line (6). It can be confirmed that there are ridges in this block. The presence of fingerprints (ridges and valleys) can be confirmed in the image shown in FIG. 9 (6th column, 18th row).
[0024]
FIG. 10 and FIG. 11 are determination processing flows (part 1) and (part 2) for each block. Processing is performed for each block using the determination line shown in FIG. 9, and data storage areas indicated by (1) to (5) are provided corresponding to each block as shown on the right side of FIG. . In FIG. 10, the first block is selected as a processing target (S1 in FIG. 10), and the block number (No) is stored in (1) of the corresponding area (S2). Next, it is determined whether this block is suitable for determination processing (S3 in FIG. 10). This determination is made by identifying whether the block contains only background pixels (when the background is white, all pixels are white) or by identifying whether the block contains more than 3 ridges. Do. It is assumed that such a block is not suitable for determination processing, and a set indicating that it is not a processing target is set in (2) of the data storage area (same S4), and the next block is set as a processing target (S5 in FIG. 10). , S2 is returned. If it is determined in S3 that the block is suitable for the determination process, (2) is set to indicate that (S6 in FIG. 10), i = 0, k = 1 (where i is the determination line) Represents the count value, and k represents the number of lines in which the presence of ridges and valleys is confirmed (S7). Next, it is determined whether i has exceeded 7 (S8). If it has exceeded, the process proceeds to S13 in FIG. 11. If it has not exceeded, the i-th determination line has three or more pixels and three or more pixels. It is determined whether or not black is present (S9).
[0025]
Here, it is determined whether or not the presence of three or more pixels is confirmed (S10 in FIG. 10). If it is confirmed, k is updated (+1) (S11), and then i is updated (+1). (S12). If it cannot be confirmed in S10, the process proceeds to S12, i is updated, and the process returns to S8. In this way, S9 to S12 are repeatedly executed until i becomes 1 to 6, and when i becomes 7, when the process proceeds to S13 in FIG. 11, it is determined whether k ≧ 3, and is not applicable (white or more of 3 pixels or more). If the number of black lines is 2 or less), it is determined that the block to be processed does not have a fingerprint (S14), and the fact that no fingerprint exists in (3) of the data storage area corresponding to this block is set (S15). ). If it is determined as YES in step S13, it is determined that there is a fingerprint in the block to be processed (S16), and a state indicating that a fingerprint exists in (3) of the data storage area corresponding to this block is set. (S17), the coordinates of the block (with respect to the entire screen) are set in (5) of the data storage area (S18), and then the state of the block (wet state, dry state, or wet or dry) Any of the above states is set in the data storage area (4) (S19). The state of the block is determined by detecting the ratio of black in all the pixels in the block, the ratio of white, and the ratio of black and white, and determining whether the ratio exceeds a preset ratio.
[0026]
Subsequently, it is determined whether or not the processing of all blocks has been completed (S20 in FIG. 11). If the processing is not completed, the next block is set as a processing target (S21 in FIG. 11), and the process returns to S2 in FIG. Repeated.
[0027]
Even if the determination lines are not as shown in FIG. 9, the determination positions are not particularly defined as long as the determination lines can be determined every two lines.
[0028]
The states of the blocks divided in this way are individually determined. With respect to the block to be determined, it may be performed on all the divided 900 blocks, but it is useless to process a block (all pixels are background color) in which no data exists as shown in FIG. For this reason, it is possible to improve the processing speed by excluding such an image from being processed in advance because no ridge exists.
[0029]
In addition, since the method of determining the presence of a fingerprint based on pixel continuity is adopted, a block in which data (black) of 3 pixels or more does not exist in a block may be excluded from a processing target as a ridge does not exist in advance. I can do it. In this way, it is possible to further improve the processing speed by excluding unnecessary processing blocks from processing targets and defining them in advance as blocks having no ridges.
[0030]
The block to be processed is the state of the block to be processed in three stages: wet, dry, dry or not wet, depending on the pixel white / black ratio and continuity status, along with the fingerprint presence confirmation process by connecting pixels Recognize Specifically, for example, regardless of the presence or absence of continuity, if the ratio of black is about 80%, it is determined that there is a tendency to get wet. Conversely, if the ratio of white is about 80%, the tendency to dry It is determined that If neither of these is present, it is determined that neither dry nor wet. Needless to say, the severity of judgment can be freely set by slightly changing the ratio for judging the state.
[0031]
Also, as absolute coordinates for the input image, regardless of the presence of the ridges of the block to be processed, if the upper, lower, left, and right coordinates of the block in which data exists are retained by the process of S18 in FIG. When the determination is completed, input the upper coordinate of the block located at the top, the left coordinate of the block located at the left, the right coordinate of the block located at the right, and the lower coordinate of the block located at the bottom The fingerprint coordinates and input fingerprint area can be recognized.
[0032]
Next, a method for determining whether or not the input fingerprint image is suitable as a fingerprint image for fingerprint authentication based on the information of 900 blocks thus determined will be described.
[0033]
In the present embodiment, it is assumed that a fingerprint verification function that can perform fingerprint authentication without any problem if a ridge and a valley exist in about 80% of the whole is incorporated in the system. Therefore, if the presence of fingerprints (ridges and valleys) in 80% of 900 blocks, that is, 720 blocks or more, can be confirmed, an input image is taken as an image suitable for fingerprint authentication and the fingerprint collation function is shifted to.
[0034]
However, elements that are determined to be suitable for fingerprint authentication must be defined based on the performance of the fingerprint verification function that actually performs fingerprint verification.
[0035]
Depending on the type of fingerprint sensor, there are white and black background colors of the image to be collected. There are also various input image sizes. However, even in such an image, it is possible to perform the same processing based on this embodiment by changing the size of the image or changing the background color recognition method.
[0036]
Next, processing until the state of the input image is determined when it is determined that the input fingerprint is not suitable for fingerprint authentication will be described.
[0037]
FIG. 12 shows a flowchart up to the determination of a thin finger, which is executed by the thin finger determination unit 6a of FIG. 3 and shows details of S8 and S9 of FIG.
[0038]
In this case, the area ratio of the input fingerprint (block including ridges and valleys) to the entire image is set as a variable n (S1 in FIG. 12). Next, it is determined whether n> 60% (S2 in FIG. 12). If it does not reach 60%, the process proceeds to a wet or dry fingerprint determination process. If it is 60% or more, the number of input fingerprint blocks and the number of ridge confirmation blocks Is set as a variable m (S3), and it is determined whether m exceeds 70% (S4). If not, the process proceeds to a wet or dry fingerprint determination process. It is determined that the finger is thin (or the area of the input fingerprint is small) (S5), and the process ends.
[0039]
In the process of FIG. 12, if the ratio of the processing target block is large with respect to the input image area, there is no problem in the input area, and the process proceeds to a wet / dry determination process. If the ratio of the processing target block to the input image area is small, it is considered that a fingerprint with a thin finger has been input. The input fingerprint area described above may be used as the area of the processing target block as the determination element. However, since the input image area is small and the finger is thin, the block to be processed is extremely wet or extremely dry. Therefore, the ratio of the blocks that are judged to have ridges to the block to be processed is If it is smaller, the final judgment shifts to wet finger judgment and dry finger judgment. On the other hand, if the ratio of blocks determined to have ridges to the processing target block is large, it can be determined that the finger is definitely thin. As described above, when the input fingerprint area is small with respect to the input image area and the existence ratio of the ridges of the processing target block is high, it is determined that the finger is thin. When it is determined that the finger is thin, there are a case where the finger is lightly placed on the fingerprint input unit and only a part of the fingerprint is input, or a case where the finger is actually thin. In the former case, there is a possibility that it will be adopted as a normal one by inputting the fingerprint again, and in the latter case, it can be dealt with by changing to use another thick finger for authentication.
[0040]
In FIG. 12, the ratio of the processing target block to the input image area is set to 60%, and the ratio of the block determined to have a ridge to the processing target block is set to 70%. For this ratio, the fingerprint is actually authenticated. It goes without saying that some settings can be changed depending on factors such as engine performance.
[0041]
FIG. 13 is a flowchart until it is determined that the fingerprint is a dry fingerprint. In FIG. 13, it is considered that the determination of the thin finger shown in FIG. 12 is completed before this processing. First, for all the blocks to be processed, the ratio of dry (white (valley or background) in the above example is about 80% distribution) and wet (black (ridge) in the above example) is 80. The number determined to be neither dry nor wet is counted and set as i, j, k (S1 in FIG. 13). It is determined whether the ratio of blocks determined to be dry in the determination processing target block exceeds a predetermined threshold (60%) (S2 in FIG. 13), and if it exceeds, it is determined as a dry fingerprint (S4). Further, even when the ratio of blocks determined to be dry does not exceed a predetermined threshold (60%), it is determined whether the ratio of i, j, k is 50%, 30%, or 30% (FIG. 13). S3), if applicable, it is determined as a dry fingerprint, and if not, the process proceeds to a wet fingerprint determination process.
[0042]
In FIG. 13, the threshold value for determining a dry fingerprint is 60%, and the block ratio determination ratio is 50% or more for dryness: 30% or less for wetness: 30% or less for non-dry or wetness. It goes without saying that some settings can be changed depending on factors such as engine performance that actually authenticates fingerprints.
[0043]
FIG. 14 shows a flow chart for determining a wet fingerprint. In FIG. 14, it is assumed that the thin finger determination process shown in FIG. 12 and the dry fingerprint determination process shown in FIG. 13 are completed before this process.
[0044]
First, the ratio of blocks to be processed and the blocks determined to have ridges, and the number of blocks determined to be dry, wet, and neither dry nor wet for all the blocks to be processed are counted as i, j , K (S1 in FIG. 14). In this process, the value calculated by the dry fingerprint determination can be used as it is. It is determined whether the ratio of the block determined to be wet with respect to the processing target block exceeds a predetermined threshold (60%) (S2 in FIG. 14), and if it exceeds, it is determined as a wet fingerprint (S4). Then, even when the ratio of the blocks determined to be wet does not exceed the predetermined threshold, it is determined whether the ratio of i, j, k is 30% or less, 50% or more, and 30% or less (S3 in FIG. 14). ). That is, if the ratio of the block determined to be wet is clearly larger than the block determined to be wet and the block determined to be neither dry nor wet, it is determined as a wet fingerprint and the process ends. If this condition is not met, it is determined that the finger is rough (S5 in FIG. 14), and the process ends.
[0045]
In FIG. 14, the threshold value for determining a wet fingerprint is 60%, and the block state determination ratio is 50% or more wet: 30% or less dry: 30% or less is neither dry nor wet. It goes without saying that the settings can be changed somewhat depending on factors such as the engine performance for authenticating fingerprints.
[0046]
If it is not possible to determine that the fingerprint is a wet fingerprint, the collected fingerprint may have a dry portion and a wet portion mixed at the same ratio. In this case as well, the fingerprint is not suitable for fingerprint authentication. However, such a determination is often made with a finger that is extremely rough, and thus it is determined that the finger is rough.
[0047]
In this embodiment, the processing order for determining the state of the image has been described as performing processing in the order of processing for determining a fingerprint with a thin finger, processing for determining a dry fingerprint, and processing for determining a wet fingerprint. It goes without saying that this determination order can be changed depending on how the determination processing is combined. For example, the determination process can be freely replaced, such as determining a dry fingerprint with an image that does not require wet fingerprint determination.
[0048]
That is, the presence of ridges in each block (subdivision area) into which the input image is divided, and the state of the image such as whether each block is wet, dry, wet or dry, If the information of the input fingerprint coordinate and the input fingerprint area from the coordinates of each block is determined regardless of the presence of ridges, the contents of the input image can be used to freely determine the state of the input image. It becomes possible. In addition, if the function that creates and compares fingerprint feature points tends to reduce the authentication rate if images near the center of the fingerprint cannot be collected accurately, the coordinates near the center are identified from the above input fingerprint coordinates. It is also possible to determine whether or not the fingerprint in the coordinates is wet or dry and determine whether the fingerprint is unsuitable for authentication. As described above, according to the characteristics of the fingerprint collation function to be used, it is possible to increase the degree of freedom of whether the fingerprint is an abnormal fingerprint or a normal fingerprint as a result of partial state determination.
[0049]
(Appendix 1) In an input fingerprint state determination method for determining whether an input fingerprint image is suitable for authentication, the input fingerprint image is subdivided into regions of a predetermined size, and ridges and valleys are formed in each subdivided region. It is determined whether there is a fingerprint consisting of, and the skin surface state in the subdivided area is determined, and whether the fingerprint image is suitable for fingerprint authentication from the fingerprint presence determination result and the state determination result for each area And determining an input fingerprint state.
[0050]
(Supplementary note 2) A method for determining an input fingerprint state according to
[0051]
(Supplementary Note 3) In
[0052]
(Supplementary Note 4) In
[0053]
(Additional remark 5) The additional fingerprint state determination method in
[0054]
(Additional remark 6) In the input fingerprint state determination apparatus which determines whether an input fingerprint image is suitable for authentication, a subdivision part that subdivides the input fingerprint image into regions of a predetermined size, and a ridge in each subdivision region A fingerprint presence determination unit that determines whether or not a fingerprint composed of a line and a valley line exists, a state determination unit that determines a skin surface state in a subdivided region, and the fingerprint presence determination unit for each region An input fingerprint state determination device comprising: a fingerprint image state determination unit that determines whether the fingerprint image is suitable for fingerprint authentication based on the determination result and the determination result of the state determination unit.
[0055]
(Additional remark 7) In
[0056]
(Additional remark 8) In
[0057]
(Supplementary note 9) In the
[0058]
【The invention's effect】
According to the present invention, an image that is not suitable for fingerprint authentication is confirmed at high speed without performing processing that requires a large calculation time such as thinning the image input to the fingerprint image input unit. In this case, it is possible to determine the reason for determining that the image is not suitable, such as dry, wet, rough finger, and thin finger, and to provide a function of rejecting the image capture.
[0059]
In addition, in a personal authentication system equipped with a fingerprint information input unit that has the function of collecting fingerprint information as an image, the collected image is suitable for fingerprint authentication as preprocessing for extracting fingerprint feature data from the input image. If it is determined that it is not suitable for authentication on the spot, it is possible to capture a fingerprint image suitable for fingerprint authentication by determining the cause of the determination that it is not suitable It becomes. For users who are prone to fingerprint authentication failure (users who tend to input wet or dry fingerprints), feedback necessary measures to improve the situation based on the judgment results are fed back to the user. Then, it is possible to perform fingerprint collation with a stable authentication rate without stressing the user.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a principle configuration of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a processing flow according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an example.
FIG. 4 is a diagram illustrating a processing flow of an embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an input fingerprint image.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a binarized image.
7 is a diagram showing a state in which the image of FIG. 6 is subdivided. FIG.
8 is a diagram showing the contents of a region in the sixth column and the 18th row in the subdivided region in FIG. 7; FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating determination line positions according to an embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing a determination processing flow (No. 1) for each block;
FIG. 11 is a diagram showing a determination processing flow (No. 2) for each block;
FIG. 12 is a diagram illustrating a flowchart for determining a thin finger.
FIG. 13 is a flowchart illustrating determination as a dry fingerprint.
FIG. 14 is a flowchart illustrating determination as a wet fingerprint.
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a conventional example.
FIG. 16 is a diagram showing an example of a fingerprint image used for explaining a conventional example.
17 is a diagram illustrating a state where the image of FIG. 16 is subdivided.
FIG. 18 is a diagram illustrating pixel distribution of two blocks.
[Explanation of symbols]
1 Fingerprint information input section
2 Image segmentation
3 Subdivision image ridge presence judgment part
4 Subdivision image state determination unit
5 Image import decision section
6 Image state determination unit
Claims (2)
入力指紋画像を所定の大きさの領域に細分化し,前記細分化した各領域の画像毎に,縦・横に配置された各画素について,縦方向と横方向に少なくとも隆線または谷線の幅だけ間隔を置いた判定ラインにより,隆線または谷線を表す画素が所定個数連続するか否かにより指紋が存在するか否かを判定すると共に,細分化した領域での皮膚表面の状態を判定し,前記各領域毎の指紋存在判定結果と状態判定結果から指紋認証に適当な指紋画像かどうかを判定することを特徴とする入力指紋状態判定方法。In an input fingerprint state determination method for determining whether an input fingerprint image is suitable for authentication,
The input fingerprint image is subdivided into regions of a predetermined size , and the width of at least the ridges or valleys in the vertical and horizontal directions for each pixel arranged vertically and horizontally for each subdivided region image. A judgment line with a certain interval is used to judge whether there is a fingerprint depending on whether a predetermined number of pixels representing ridges or valleys continue , and to determine the state of the skin surface in the subdivided area And determining whether or not the fingerprint image is suitable for fingerprint authentication from the fingerprint presence determination result and the state determination result for each region.
入力指紋画像を所定の大きさの領域に細分化する細分化部と,A subdivision part for subdividing the input fingerprint image into a predetermined size area;
細分化した各領域の画像毎に,縦・横に配置された各画素について,縦方向と横方向に少なくとも隆線または谷線の幅だけ間隔を置いた判定ラインにより,隆線または谷線を表す画素が所定個数連続するか否かにより指紋が存在するか否かを判定する細分化画像指紋存在判定部と,For each image in each segmented area, for each pixel arranged vertically and horizontally, a ridge or valley is defined by a judgment line spaced at least by the width of the ridge or valley in the vertical and horizontal directions. A subdivided image fingerprint presence determination unit that determines whether or not a fingerprint exists depending on whether or not a predetermined number of pixels to be represented are continuous;
細分化した領域での皮膚表面の状態を判定する細分化画像状態判定部と,A subdivided image state determination unit for determining the state of the skin surface in the subdivided region;
各領域毎の前記細分化画像指紋存在判定部の判定結果と前記細分化画像状態判定部の判定結果とに基づいて指紋認証に適当な指紋画像かどうかを判定する指紋画像状態判定部と,A fingerprint image state determination unit that determines whether the fingerprint image is suitable for fingerprint authentication based on a determination result of the subdivision image fingerprint presence determination unit and a determination result of the subdivision image state determination unit for each region;
を備えることを特徴とする入力指紋状態判定装置。An input fingerprint state determination apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001095060A JP4430262B2 (en) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | Input fingerprint state determination method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001095060A JP4430262B2 (en) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | Input fingerprint state determination method and apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002298126A JP2002298126A (en) | 2002-10-11 |
JP4430262B2 true JP4430262B2 (en) | 2010-03-10 |
Family
ID=18949167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001095060A Expired - Fee Related JP4430262B2 (en) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | Input fingerprint state determination method and apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4430262B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1624412B1 (en) | 2003-05-15 | 2008-12-17 | Fujitsu Limited | Biological information measuring device |
US8385612B2 (en) | 2005-06-30 | 2013-02-26 | Nec Corporation | Fingerprint image background detection apparatus and detection method |
JP4770375B2 (en) | 2005-10-04 | 2011-09-14 | 富士通株式会社 | Fingerprint collation device provided with fingerprint distortion detection device |
JP5494652B2 (en) * | 2009-03-30 | 2014-05-21 | 富士通株式会社 | Biometric authentication device, biometric authentication method, and storage medium |
JP5196010B2 (en) | 2009-04-13 | 2013-05-15 | 富士通株式会社 | Biometric information registration apparatus, biometric information registration method, biometric information registration computer program, biometric authentication apparatus, biometric authentication method, and biometric authentication computer program |
EP2495698B1 (en) | 2009-10-27 | 2018-05-02 | Fujitsu Limited | Biometric information processing device, biometric information processing method, and computer program for biometric information processing |
JP2020038491A (en) * | 2018-09-04 | 2020-03-12 | 株式会社東海理化電機製作所 | Biometric information authentication device |
CN119206799A (en) * | 2024-09-05 | 2024-12-27 | 湖北菲戈特医疗科技有限公司 | Anesthesia cabinet application method based on fingerprint recognition and anesthesia cabinet |
-
2001
- 2001-03-29 JP JP2001095060A patent/JP4430262B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002298126A (en) | 2002-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US12106602B2 (en) | Fake-finger determination device, fake-finger determination method and fake-finger determination program | |
US7539331B2 (en) | Image identification system | |
Stein et al. | Fingerphoto recognition with smartphone cameras | |
CA2817686C (en) | Image identification system | |
EP1661060B1 (en) | Biometric imaging capture system and method | |
JP6487576B2 (en) | Fingerprint ridge point recognition method and apparatus | |
US20080095413A1 (en) | Fingerprint recognition system | |
EP1725975B1 (en) | Method, apparatus and program for detecting an object | |
KR20120085934A (en) | Fake finger assessment device | |
EP1197912A2 (en) | System for fingerprint authentication | |
JP4430262B2 (en) | Input fingerprint state determination method and apparatus | |
US10643053B2 (en) | Method and circuit for fingerprint detection | |
JP3491189B2 (en) | Hand condition detection device | |
KR100409154B1 (en) | Real-time fingerprint screening input method | |
KR100489430B1 (en) | Recognising human fingerprint method and apparatus independent of location translation , rotation and recoding medium recorded program for executing the method | |
KR100427181B1 (en) | The system and method of face skin area extraction using combined information with color and edge | |
JP3422896B2 (en) | Image recognition method and apparatus | |
JP2868909B2 (en) | Fingerprint collation device | |
JPH09147113A (en) | Fingerprint collating method and device therefor | |
JP2000193420A (en) | Eye position detector | |
JPH09330408A (en) | Fingerprint collating device | |
JP6952857B2 (en) | Information processing equipment, information processing methods and programs | |
KR20030040825A (en) | The method for improving fingerprint idenfication using adptive thresholding and minutiae restoration | |
Heidari et al. | Detection of Ridge Discontinuities in Fingerprint RecognitionInfluenced by Skin Diseases | |
JPH05197792A (en) | Binarizing device for finger print collating device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060921 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090721 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090914 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20090914 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20090914 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091215 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091217 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4430262 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131225 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |