專(zhuān)利名稱(chēng)：指紋認(rèn)證裝置以及指紋認(rèn)證方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及指紋認(rèn)證裝置以及指紋認(rèn)證方法，特別涉及對(duì)提取到的指紋圖像數(shù)據(jù)的像素值進(jìn)行校正，以校正后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜/數(shù)據(jù)方式的指紋認(rèn)證的指紋認(rèn)證裝置以及指紋認(rèn)證方法。
背景技術(shù)：
作為生物認(rèn)證的一種，使用指紋認(rèn)證，但在該指紋認(rèn)證中，主要已知下述三種方式。第一方式是圖案比較，該方式通過(guò)將輸入的指紋圖像數(shù)據(jù)的一部分與記錄在裝置中的模板進(jìn)行比較來(lái)核對(duì)指紋。第二方式是細(xì)節(jié)比較，從輸入的指紋圖像數(shù)據(jù)中找到特征點(diǎn)，將這些特征點(diǎn)與記錄在裝置中的模板的細(xì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行比較。第三方式是頻譜/數(shù)據(jù)方式(spectral data method，頻譜數(shù)據(jù)方法)，將從線傳感器或區(qū)域傳感器輸入的指紋圖像分割成橫寬的矩形圖像，之后，對(duì)各矩形圖像，數(shù)值化指紋的山的部分(棱部)的方向以及表示棱部在預(yù)定范圍中存在多少根的頻率等信息，生成頻譜
/數(shù)據(jù)。進(jìn)而將在各矩形圖像中得到的頻譜/數(shù)據(jù)作為矩陣進(jìn)行繪制，生成頻譜/數(shù)據(jù)矩陣，將得到的頻譜/數(shù)據(jù)矩陣與記錄在裝置中的核對(duì)用的已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行比較， 進(jìn)行指紋的認(rèn)證。圖1是采用頻譜/數(shù)據(jù)方式的現(xiàn)有技術(shù)的指紋認(rèn)證裝置的示意圖。根據(jù)該圖1，采用頻譜/數(shù)據(jù)方式的現(xiàn)有技術(shù)的指紋認(rèn)證裝置，具有作為指紋傳感器的指紋輸入裝置101，對(duì)指紋進(jìn)行掃描或攝影來(lái)取得指紋圖像數(shù)據(jù)；指紋圖像存儲(chǔ)部 102，存儲(chǔ)該指紋圖像數(shù)據(jù)；頻譜/數(shù)據(jù)生成部103，計(jì)算出存儲(chǔ)在指紋圖像存儲(chǔ)部102的指紋圖像數(shù)據(jù)中的指紋的山的部分的方向以及指紋的頻率，生成頻譜/數(shù)據(jù)矩陣；頻譜/數(shù)據(jù)矩陣存儲(chǔ)部104，存儲(chǔ)該頻譜/數(shù)據(jù)矩陣；已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣保管部105，對(duì)在指紋認(rèn)證時(shí)參照的已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行保管；指紋核對(duì)部106，核對(duì)在頻譜/數(shù)據(jù)矩陣存儲(chǔ)部 104中存儲(chǔ)的頻譜/數(shù)據(jù)矩陣和在已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣保管部105中保管的已注冊(cè)頻譜 /數(shù)據(jù)矩陣；以及認(rèn)證結(jié)果輸出部107，輸出指紋核對(duì)部106的認(rèn)證結(jié)果。指紋輸入裝置101是線傳感器或區(qū)域傳感器，對(duì)按壓在傳感器部分的手指的指紋進(jìn)行掃描或攝影，取得如圖2的左下所示那樣的指紋圖像數(shù)據(jù)。指紋輸入裝置101取得的指紋圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在指紋圖像存儲(chǔ)部102中。頻譜/數(shù)據(jù)生成部103讀出存儲(chǔ)在指紋輸入裝置101中的指紋圖像數(shù)據(jù)，頻譜/ 數(shù)據(jù)生成部103根據(jù)讀出的指紋圖像數(shù)據(jù)生成頻譜/數(shù)據(jù)矩陣。生成的頻譜/數(shù)據(jù)矩陣存儲(chǔ)在頻譜/數(shù)據(jù)矩陣存儲(chǔ)部104中。指紋核對(duì)部106對(duì)事前儲(chǔ)存在已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣保管部105中的已注冊(cè)頻譜 /數(shù)據(jù)矩陣、和頻譜/數(shù)據(jù)生成部103生成并存儲(chǔ)在頻譜/數(shù)據(jù)矩陣存儲(chǔ)部104中的頻譜/數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行比較，根據(jù)類(lèi)似的頻譜/數(shù)據(jù)的比率，判定頻譜/數(shù)據(jù)矩陣彼此的一致或不一致。頻譜/數(shù)據(jù)方式在核對(duì)中使用的矩陣數(shù)據(jù)與指紋圖像相比，存儲(chǔ)器使用量少，并對(duì)數(shù)值化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較核對(duì)，因此存在能使算法單純化的優(yōu)點(diǎn)，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了利用該方式的指紋核對(duì)方法以及其裝置的發(fā)明。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了在指紋圖像數(shù)據(jù)的像素值超過(guò)閾值時(shí)，通過(guò)加上或減去該像素值從而調(diào)整圖像的濃度的發(fā)明。專(zhuān)利文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特表2008-5^156號(hào)公報(bào)； 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)平08-272953號(hào)公報(bào)?？墒?，在指紋認(rèn)證裝置中使用線傳感器或者區(qū)域傳感器來(lái)取得指紋的圖像時(shí)，有時(shí)將手指較強(qiáng)地按壓在傳感器部分，因此有時(shí)輸入如圖2的右下所示那樣指紋的棱部被較粗地壓塌的圖像。在傳感器讀取的指紋圖像數(shù)據(jù)中，作為指紋的山的部分的棱部以黑線顯示，指紋的谷的部分被較白地顯示，但圖2右下的指紋圖像數(shù)據(jù)與圖2左下的指紋圖像數(shù)據(jù)相比，棱部較粗地被顯示，成為難以判別棱部和谷的部分的狀態(tài)。該指紋的棱部被較粗地壓塌的現(xiàn)象除了在將手指較強(qiáng)地按壓在傳感器部分的情況以外，通過(guò)傳感器的靈敏度的差異或傳感器的調(diào)整的不合適也可能產(chǎn)生。在所有的情況下，指紋棱部的粗細(xì)、指紋圖像數(shù)據(jù)的整體的濃度與不將手指較強(qiáng)地按壓在傳感器部分而取得的指紋圖像數(shù)據(jù)不同。本來(lái)的話在指紋認(rèn)證中使用的圖像應(yīng)該是如圖2的左下那樣指紋的棱部和其以外的部分由暗到明、像素值漸進(jìn)地變動(dòng)?？墒?，圖2 的右下示出的指紋棱部被較粗地壓塌的圖像除了棱部被較粗地顯示以外，由暗到明的漸進(jìn)的像素值的變動(dòng)也不明顯，其結(jié)果是圖2左下的指紋圖像數(shù)據(jù)和圖2右下的指紋圖像數(shù)據(jù)在頻譜/數(shù)據(jù)化時(shí)特別在頻率數(shù)據(jù)中容易產(chǎn)生差異。即使是根據(jù)同一指紋的指紋圖像數(shù)據(jù)生成的頻率數(shù)據(jù)，如果頻率的數(shù)值不同的話，包含頻率數(shù)據(jù)的頻譜/數(shù)據(jù)矩陣也不同。在這樣的情況下，存在指紋核對(duì)裝置將頻率數(shù)據(jù)誤判定為不一致的可能性變高、無(wú)法實(shí)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)闹讣y認(rèn)證的問(wèn)題。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了調(diào)整圖像的濃度的發(fā)明，但專(zhuān)利文獻(xiàn)2的發(fā)明的圖像濃度的調(diào)整僅僅是加上或減去超過(guò)閾值的像素值。在這樣的方式中，對(duì)圖2右下的圖像的較黑的被壓塌的部分一律加上像素值，該部分同樣地被較亮地校正，存在損害在指紋認(rèn)證中所需要的圖像的對(duì)比度的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述的問(wèn)題而完成的，其目的在于提供即使是指紋棱部被較黑地壓塌的指紋圖像數(shù)據(jù)也能正確地計(jì)算出用于指紋認(rèn)證的棱部的方向以及指紋的頻率等頻譜/數(shù)據(jù)的指紋認(rèn)證裝置以及指紋認(rèn)證方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的指紋認(rèn)證裝置的特征在于，具備指紋取得單元，對(duì)指紋進(jìn)行掃描或攝影，取得指紋圖像數(shù)據(jù)；
指紋圖像校正處理單元，基于以所述指紋取得單元取得的指紋圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成像素值的直方圖，使用用于使第1像素值成為比該第1像素值亮的第2像素值的校正系數(shù)對(duì)各像素的像素值進(jìn)行校正，其中所述第1像素值是在該直方圖中的暗部側(cè)的像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值相對(duì)于全部像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值為預(yù)定比率的像素的集合中的最亮的像素的像素值；頻譜/ 數(shù)據(jù)生成單元，根據(jù)所述指紋圖像校正處理單元校正后的指紋圖像數(shù)據(jù)生成以指紋棱部的方向以及指紋的頻率為成分的頻譜/數(shù)據(jù)矩陣；已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣保管單元，對(duì)在指紋認(rèn)證時(shí)參照的已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行保管；指紋核對(duì)單元，核對(duì)以所述頻譜/數(shù)據(jù)生成單元生成的所述頻譜/數(shù)據(jù)矩陣和在所述已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣保管單元中保管的已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣；以及認(rèn)證結(jié)果輸出單元，輸出所述指紋核對(duì)單元的認(rèn)證結(jié)果。此外，本發(fā)明的指紋認(rèn)證用程序的特征在于，使計(jì)算機(jī)作為如下單元而發(fā)揮作用 指紋圖像校正處理單元，基于對(duì)指紋進(jìn)行掃描或攝影而取得的指紋圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成像素值的直方圖，使用用于使第1像素值成為比該第1像素值亮的第2像素值的校正系數(shù)對(duì)各像素的像素值進(jìn)行校正，其中所述第1像素值是在該直方圖中的暗部側(cè)的像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值相對(duì)于全部像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值為預(yù)定比率的像素的集合中的最亮的像素的像素值；頻譜/ 數(shù)據(jù)生成單元，根據(jù)所述指紋圖像校正處理單元校正后的指紋圖像數(shù)據(jù)生成以指紋棱部的方向以及指紋的頻率為成分的頻譜/數(shù)據(jù)矩陣；指紋核對(duì)單元，核對(duì)以所述頻譜/數(shù)據(jù)生成單元生成的所述頻譜/數(shù)據(jù)矩陣和在指紋認(rèn)證時(shí)參照的已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣；以及認(rèn)證結(jié)果輸出單元，輸出所述指紋核對(duì)單元的認(rèn)證結(jié)果。如以上說(shuō)明那樣，根據(jù)本發(fā)明，得到如下效果，即，能夠提供即使是指紋棱部被較黑地壓塌的指紋圖像數(shù)據(jù)也能正確地計(jì)算出用于指紋認(rèn)證的棱部的方向以及指紋的頻率等頻譜/數(shù)據(jù)的指紋認(rèn)證裝置以及指紋認(rèn)證方法。


圖1是利用現(xiàn)有技術(shù)的指紋認(rèn)證裝置的示意圖。圖2是表示指紋傳感器取得的指紋圖像數(shù)據(jù)的樣子的圖。圖3是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置的示意圖。圖4是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置的指紋圖像校正處理部的示意圖。圖5是表示基于在本發(fā)明的第1實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置的指紋圖像校正處理部中的直方圖的圖像校正的原理的圖。圖6是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置的示意圖。圖7是表示在本發(fā)明的第2實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置中的圖像校正處所判定部的工作的流程圖。圖8是表示在本發(fā)明的第2實(shí)施方式中使用的Sobel算子的原理的圖。圖9是表示在本發(fā)明的第2實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置中的指紋棱部的粗細(xì)的計(jì)算方法的圖。圖10是表示在本發(fā)明的第2實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置中的指紋圖像校正處理部的圖像處理的流程圖。圖11是表示在本發(fā)明的第3實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置中的圖像校正處所判定部的邊緣檢測(cè)的工作的流程圖。圖12是表示在本發(fā)明的第3實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置中的圖像校正處所判定部的指紋棱部的檢測(cè)方法的具體例子的圖。圖13是表示在本發(fā)明的第4實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置的圖像校正處所判定部中的閾值T的計(jì)算的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖針對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。[第1實(shí)施方式]
首先，基于圖3，針對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖3是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置的示意圖。如圖3所示那樣，本發(fā)明的第1實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置，具有作為指紋傳感器的指紋輸入裝置301，對(duì)手指進(jìn)行掃描或攝影來(lái)取得指紋圖像數(shù)據(jù)；指紋圖像存儲(chǔ)部302， 存儲(chǔ)該指紋圖像數(shù)據(jù)；指紋圖像校正處理部303，對(duì)存儲(chǔ)在指紋圖像存儲(chǔ)部302中的指紋圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正；頻譜/數(shù)據(jù)生成部304，根據(jù)指紋圖像校正處理部303校正后的指紋圖像數(shù)據(jù)計(jì)算出指紋的山的部分的方向以及指紋的頻率，生成頻譜/數(shù)據(jù)矩陣；頻譜/數(shù)據(jù)矩陣存儲(chǔ)部305，存儲(chǔ)該頻譜/數(shù)據(jù)矩陣；已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣保管部306，對(duì)在指紋認(rèn)證時(shí)參照的已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行保管；指紋核對(duì)部307，核對(duì)在頻譜/數(shù)據(jù)矩陣存儲(chǔ)部305 中存儲(chǔ)的頻譜/數(shù)據(jù)矩陣和在已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣保管部306中保管的已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣；以及認(rèn)證結(jié)果輸出部308，輸出指紋核對(duì)部307的認(rèn)證結(jié)果。指紋輸入裝置301是用于讀取指紋的凹凸的線傳感器或區(qū)域傳感器，在傳感器部分使用光學(xué)式傳感器或電場(chǎng)式傳感器。指紋輸入裝置301對(duì)按壓在傳感器部分的手指的指紋進(jìn)行掃描或攝影，取得如圖 2的下部所示那樣的指紋圖像數(shù)據(jù)。通過(guò)指紋輸入裝置301取得的指紋圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在指紋圖像存儲(chǔ)部302中。該指紋圖像存儲(chǔ)部302是利用RAM (Random Access Memory,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、HDD (Hard Disk Drive，硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)或閃速存儲(chǔ)器等的存儲(chǔ)裝置。指紋圖像校正處理部303讀出存儲(chǔ)在指紋圖像存儲(chǔ)部302中的指紋圖像數(shù)據(jù)，如圖2右下那樣，對(duì)指紋的棱部被較粗地壓塌的圖像以能正確地計(jì)算出頻譜/數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行校正，將校正后的指紋圖像數(shù)據(jù)對(duì)指紋圖像存儲(chǔ)部302中的原來(lái)的指紋圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器區(qū)域進(jìn)行重寫(xiě)輸出。針對(duì)在該指紋圖像校正處理部303中的指紋圖像數(shù)據(jù)的校正處理的細(xì)節(jié)，在后面敘述。頻譜/數(shù)據(jù)生成部304從指紋圖像存儲(chǔ)部302中讀出指紋圖像校正處理部303校正后的指紋圖像數(shù)據(jù)，將讀出的指紋圖像數(shù)據(jù)分割成橫寬的矩形圖像。頻譜/數(shù)據(jù)生成部304對(duì)通過(guò)分割而生成的各矩形圖像，數(shù)值化指紋棱部的方向、 表示棱部相對(duì)于單位長(zhǎng)度的根數(shù)的頻率等信息，生成頻譜/數(shù)據(jù)。進(jìn)而頻譜/數(shù)據(jù)生成部304將在各矩形圖像中得到的頻譜/數(shù)據(jù)作為矩陣進(jìn)行繪制，生成頻譜/數(shù)據(jù)矩陣。頻譜/數(shù)據(jù)生成部304生成的頻譜/數(shù)據(jù)矩陣存儲(chǔ)在頻譜/數(shù)據(jù)矩陣存儲(chǔ)部305 中。該頻譜/數(shù)據(jù)矩陣存儲(chǔ)部305是利用RAM、HDD或閃速存儲(chǔ)器等的存儲(chǔ)裝置。
指紋核對(duì)部307事前從已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣保管部306中讀出已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣，從頻譜/數(shù)據(jù)矩陣存儲(chǔ)部305中讀出頻譜/數(shù)據(jù)生成部304生成的頻譜/數(shù)據(jù)矩陣，并將兩者進(jìn)行比較，根據(jù)類(lèi)似的頻譜/數(shù)據(jù)的比率，判定頻譜/數(shù)據(jù)矩陣彼此的一致或不一致。再有，已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣保管部306也是利用RAM、HDD或閃速存儲(chǔ)器等的存
儲(chǔ)裝置。指紋核對(duì)部307判定出的結(jié)果通過(guò)認(rèn)證結(jié)果輸出部308輸出。該認(rèn)證結(jié)果輸出部 308可以是顯示器、揚(yáng)聲器或打印機(jī)等輸出裝置?；趫D4對(duì)在本發(fā)明的第1實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置中的指紋圖像校正處理部 303進(jìn)行說(shuō)明。如圖4所示那樣，指紋圖像校正處理部，具有直方圖數(shù)據(jù)生成部401，生成直方圖(直方圖數(shù)據(jù)分布)，其中該直方圖根據(jù)從圖3中示出的指紋圖像存儲(chǔ)部302中讀出的指紋圖像數(shù)據(jù)，獲得在縱軸表示像素?cái)?shù)、在橫軸表示像素的亮度的像素值；直方圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部402，對(duì)直方圖數(shù)據(jù)生成部401生成的直方圖進(jìn)行存儲(chǔ)；以及指紋圖像棱部校正處理部 403，使用用于使第1像素值成為比該第1像素值亮的第2像素值的校正系數(shù)，對(duì)各像素的像素值進(jìn)行校正，其中該第1像素值與在直方圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部402存儲(chǔ)的直方圖中暗部側(cè)的像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值相對(duì)于全部像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值為預(yù)定的比率的像素的集合中的最亮的像素相關(guān)。在圖4中，指紋圖像棱部校正處理部403從圖3的指紋圖像存儲(chǔ)部302讀出與生成了直方圖的指紋圖像數(shù)據(jù)相同的指紋圖像數(shù)據(jù)，對(duì)該指紋圖像數(shù)據(jù)如上述那樣進(jìn)行校正。 再有，將直方圖數(shù)據(jù)生成部401從指紋圖像存儲(chǔ)部302中讀出的、在直方圖的生成中使用的指紋圖像數(shù)據(jù)與生成的直方圖一起存儲(chǔ)在直方圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部402中，對(duì)存儲(chǔ)在該直方圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部402中的指紋圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正也可。指紋圖像棱部校正處理部403如上述那樣，將校正后的指紋圖像數(shù)據(jù)對(duì)指紋圖像存儲(chǔ)部302中的原來(lái)的指紋圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器區(qū)域進(jìn)行重寫(xiě)輸出。圖5是表示基于在本發(fā)明的第1實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置的指紋圖像校正處理部中的直方圖的圖像校正的原理的圖。在該圖5的上部記載有將手指較強(qiáng)地按壓在傳感器部分的結(jié)果、即指紋的棱部被較粗地壓塌的圖像的例子、和作為該指紋圖像數(shù)據(jù)的直方圖的直方圖數(shù)據(jù)分布(1)。在圖5 上部的直方圖數(shù)據(jù)分布(1)中，像素值低的、即暗的像素比像素值高的、即亮的像素較多地分布。該直方圖數(shù)據(jù)分布(1)是圖4的直方圖數(shù)據(jù)生成部401根據(jù)存儲(chǔ)在指紋圖像存儲(chǔ)部302中的指紋圖像數(shù)據(jù)而生成的分布，并被存儲(chǔ)在圖4的直方圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部402中。圖4的指紋圖像棱部校正處理部403決定在存儲(chǔ)于直方圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部402的直方圖數(shù)據(jù)分布(1)的中心存在的中心像素。在圖5的情況下，在直方圖數(shù)據(jù)分布(1)的中心存在的中心像素是在直方圖數(shù)據(jù)分布(1)中暗部側(cè)的像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值相對(duì)于全部像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值為50%的比率的像素集合中最亮的像素。在此所說(shuō)的暗部側(cè)的像素是包含像素值以“0”表示黑的最暗的像素的像素值低的像素，是在直方圖上存在于左側(cè)的像素。更具體地說(shuō)，在直方圖數(shù)據(jù)分布(1)的中心存在的中心像素是對(duì)直方圖數(shù)據(jù)分布(1)從像素值“0”開(kāi)始累計(jì)像素的個(gè)數(shù)的情況下的累計(jì)值相對(duì)于直方圖數(shù)據(jù)分布(1)整體的像素的個(gè)數(shù)的累計(jì)值達(dá)到50%的比率時(shí)的直方圖數(shù)據(jù)分布(1)上的像素。在本發(fā)明的第1實(shí)施方式中，上述預(yù)定的比率基于校正后的指紋圖像數(shù)據(jù)的濃度、對(duì)比度以及分辨率、以及頻譜/數(shù)據(jù)生成部304的頻譜/數(shù)據(jù)計(jì)算的算法的特性，被決定為 “50%，，。在頻譜/數(shù)據(jù)計(jì)算的算法等和本發(fā)明的第1實(shí)施方式不同的情況下，在直方圖數(shù)據(jù)分布(1)的中心存在的中心像素如本發(fā)明的第1實(shí)施方式那樣設(shè)為“直方圖數(shù)據(jù)分布(1) 整體的累計(jì)值的50%”，但能通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)決定，能設(shè)定為50%以外的各種各樣的值。接著，圖4的指紋圖像棱部校正處理部403將在直方圖數(shù)據(jù)分布(1)中暗部側(cè)的像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值相對(duì)于全部像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值為50%的比率的像素的集合中的最亮的像素的像素值作為“第1像素值”，并對(duì)該“第1像素值”以使其變?yōu)樽鳛橄袼刂档闹行闹档?“第2像素值”的方式進(jìn)行校正。因此，在圖5上部，將“第2像素值”記載為“校正后的中心像素值”?！暗?像素值”在圖5的情況下，是在直方圖數(shù)據(jù)分布(1)中“明暗中等的像素值”。在適合于指紋認(rèn)證的圖像的直方圖中，從希望表示暗部的像素和表示亮部的像素的存在比為1比1的觀點(diǎn)出發(fā)，在第1實(shí)施方式中，上述的“明暗中等的像素值”設(shè)為被繪制在直方圖的橫軸的中央的像素。在表示針對(duì)灰度為16的指紋圖像數(shù)據(jù)的直方圖的圖5上部的直方圖數(shù)據(jù)分布(1) 中，直方圖橫軸中央的像素值為相當(dāng)于16灰度的中等的“8”?？墒?，根據(jù)校正后的指紋圖像數(shù)據(jù)的濃度、對(duì)比度以及分辨率、以及頻譜/數(shù)據(jù)生成部304的頻譜/數(shù)據(jù)計(jì)算的算法的特性，不是相當(dāng)于灰度的中等的像素值，而是與中等相比向亮部或暗部偏移的像素值也可。指紋圖像棱部校正處理部403通過(guò)對(duì)上述中心像素的像素值乘以校正系數(shù)k，從而使作為該中心像素的像素值的“第1像素值”變?yōu)樽鳛椤懊靼抵械鹊南袼刂怠钡摹暗?像素值”。在圖5上部的直方圖數(shù)據(jù)分布(1)中，以使作為“第1像素值”的“4”變?yōu)樽鳛椤暗?2像素值”的“8”的方式進(jìn)行校正。因此，對(duì)中心像素的像素值乘以的校正系數(shù)k能通過(guò)“k=(第2像素值)+ (第1 像素值)”進(jìn)行計(jì)算。如果是圖5上部的情況的話，由于“第2像素值”是“8”，“第1像素值”是“4”，所以“k=8 + 4”，校正系數(shù)k為2。指紋圖像棱部校正處理部403將如上述那樣計(jì)算出的校正系數(shù)k與圖5上部的直方圖數(shù)據(jù)分布(1)的全部像素的像素值相乘。由此，指紋圖像數(shù)據(jù)的直方圖變?yōu)閳D5下部的直方圖數(shù)據(jù)分布(2)。再有，在圖5上部的直方圖數(shù)據(jù)分布(1)中已經(jīng)存在于白側(cè)的像素通過(guò)乘以校正系數(shù)k，像素值超過(guò)“F”(溢出)，但將這些全部作為“F”(白)進(jìn)行處理。在圖5下部的直方圖數(shù)據(jù)分布(2)中，作為最暗部(黑)的像素的像素值“0”的部分完全不被校正，而按其原樣保留。由于在這樣的部分中像素值為“0”，所以乘以任何系數(shù)， 對(duì)于“0”的值也不會(huì)變化。如圖5下部的直方圖數(shù)據(jù)分布(2)所示那樣，在被乘以校正系數(shù)k的各像素值中，除去像素值為“0”的集合，各像素值的集合向亮部方向離散地偏移。例如，對(duì)校正前的像素值“0、1、2、3、4、· · ·、F”乘以校正系數(shù)k (=2)的結(jié)果是在圖5下部的直方圖數(shù)據(jù)分布(2)中，校正后的像素值如“0、2、4、6、8、· · *、F”那樣，以預(yù)定的間隔向亮部方向離散地偏移。由于鄰接的暗的像素區(qū)域向亮的區(qū)域離散地偏移，所以能得到由暗到明、像素值漸進(jìn)地變動(dòng)的指紋圖像數(shù)據(jù)。此外，如上述那樣，作為最暗部(黑)的像素的像素值“0”的部分完全不被校正，而按其原樣保留，因此指紋圖像數(shù)據(jù)的對(duì)比度也提高。再有，生成直方圖數(shù)據(jù)的范圍并不僅限于指紋圖像數(shù)據(jù)整體。例如，為了削減處理量，也可以僅將指紋信息量多的圖像的中心作為直方圖生成的范圍。此外，在第1實(shí)施方式中，對(duì)直方圖的全部像素的像素值乘以1以上的校正系數(shù) k，但將以“0、r、2r、3r、4r、· · ·、Fr”(r為1以上的實(shí)數(shù))表示的數(shù)列的各項(xiàng)的值分別與 “0” “F”的各像素值相加也可。在第1實(shí)施方式中，在圖5中設(shè)為指紋圖像數(shù)據(jù)為4bit，但對(duì)于Sbit等的灰度為更多等級(jí)的圖像也能應(yīng)用本實(shí)施方式。如以上那樣，根據(jù)本發(fā)明的第1實(shí)施方式，通過(guò)在現(xiàn)有的指紋認(rèn)證裝置中設(shè)置指紋圖像校正處理部303，從而指紋棱部被壓塌變黑的像素被校正到白側(cè)(亮部)，因此減輕指紋棱部由于壓塌而變粗的現(xiàn)象，其中該指紋圖像校正處理部303生成像素值的直方圖，通過(guò)對(duì)直方圖以該直方圖的中心像素來(lái)到像素值的中心的方式乘以系數(shù)，從而校正指紋圖像數(shù)據(jù)。此外，通過(guò)使表示暗部的像素的像素值離散地向亮部偏移，從而得到如下效果， 艮口，能判別指紋棱部的像素的明暗變動(dòng)，減少將在較強(qiáng)地按壓指紋的情況下的頻譜/數(shù)據(jù)矩陣、和在不是較強(qiáng)地按壓指紋的情況下的頻譜/數(shù)據(jù)矩陣誤判定為不一致的可能性。再有，在第1實(shí)施方式中，原則是在圖3的指紋圖像校正處理部303中對(duì)輸入的指紋圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，根據(jù)校正后的指紋圖像數(shù)據(jù)生成頻譜/數(shù)據(jù)矩陣，將生成的頻譜/數(shù)據(jù)矩陣與在圖3的已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣保管部306中保管的已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行核對(duì)。可是，在由于輸入的人的習(xí)慣等而在按壓壓力高的狀態(tài)下提取成為已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣的基礎(chǔ)的指紋圖像數(shù)據(jù)，對(duì)其不進(jìn)行本實(shí)施方式的圖像校正而進(jìn)行已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣化的情況下，為了也能夠應(yīng)對(duì)這種情況，使用圖像校正前的指紋圖像數(shù)據(jù)以及通過(guò)指紋圖像校正處理部303的圖像校正后的指紋圖像數(shù)據(jù)的每一個(gè)進(jìn)行指紋核對(duì)處理也可。[第2實(shí)施方式]
接下來(lái)，針對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在此，圖6是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置的示意圖。根據(jù)該圖6，第2實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置與第1實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置的不同之處在于，追加有在指紋圖像數(shù)據(jù)中特別指定需要圖像校正的處所的圖像校正處所判定部 609，但其他的指紋輸入裝置601、指紋圖像存儲(chǔ)部602、頻譜/數(shù)據(jù)生成部604、頻譜/數(shù)據(jù)矩陣存儲(chǔ)部605、已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣保管部606、指紋核對(duì)部607以及認(rèn)證結(jié)果輸出部 608和第1實(shí)施方式的指紋認(rèn)證裝置是同樣的，因此省略說(shuō)明。圖像校正處所判定部609從指紋圖像存儲(chǔ)部602中讀出指紋圖像數(shù)據(jù)，在讀出的指紋圖像數(shù)據(jù)中特別指定需要圖像校正的區(qū)域，將該特別指定的區(qū)域的位置、大小以及范圍的信息作為校正處所信息，輸出到指紋圖像校正處理部603。具體地說(shuō)，需要校正的區(qū)域的位置、大小以及范圍是該被特別指定的區(qū)域的像素的坐標(biāo)。根據(jù)需要校正的像素坐標(biāo)有多少個(gè)，能特別指定該區(qū)域的大小，如果把握需要校正的區(qū)域的像素坐標(biāo)的話，能特別指定該區(qū)域的位置以及范圍。指紋圖像校正處理部603基于從圖像校正處所判定部609接收到的校正處所信息，進(jìn)行相應(yīng)的處所的圖像校正。圖像校正的方法自身和第1實(shí)施方式是同樣的。接著，針對(duì)圖像校正處所判定部609的工作，基于圖7進(jìn)行說(shuō)明。在此，圖7是表示圖像校正處所判定部609的工作的流程圖。首先，在步驟701中，圖像校正處所判定部609從指紋圖像存儲(chǔ)部602中讀出指紋圖像數(shù)據(jù)，關(guān)注讀出的指紋圖像數(shù)據(jù)的任意橫寬的區(qū)域(橫1線)，檢測(cè)指紋的山部分(棱部) 和谷部分的邊緣(edge)。在第2實(shí)施方式中，在從指紋圖像數(shù)據(jù)檢測(cè)邊緣部分時(shí)，并不是從指紋圖像數(shù)據(jù)整體一次檢測(cè)出邊緣部分，而是按照每個(gè)作為預(yù)定寬度的橫寬區(qū)域的橫1線，對(duì)指紋圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行邊緣的檢測(cè)。邊緣的檢測(cè)使用圖8中示出的Sobel算子。將該Sobel算子應(yīng)用于指紋圖像數(shù)據(jù)的各像素，由此算出的Sobel算子的X成分fx在數(shù)個(gè)像素內(nèi)為極大或極小的像素被判斷為是指紋的山部分和谷部分的邊緣，保存成為邊緣的像素的地址。接著，在步驟702中，在保存的邊緣的像素地址中，根據(jù)fx為極大的地址fmax、和 fx為極小的地址fmin計(jì)算出X方向的黑線長(zhǎng)度L。在圖9中記載了其具體的計(jì)算方法。在此，圖9是表示指紋棱部的粗細(xì)的計(jì)算方法的圖。Sobel算子的X成分fx表示像素值的變化量，即，像素亮度的變化量。因此，在fx 變?yōu)樨?fù)值且為極小值時(shí)，表示該處所的像素急劇地變暗。相反地，在fx變?yōu)檎登覟闃O大值時(shí)，表示該處所的像素急劇地變亮。因此，在圖9中，如果從指紋圖像數(shù)據(jù)的左方朝向右方計(jì)算出fx的話，可知暗的區(qū)域，即，黑線從成為極小值的坐標(biāo)fmin的像素開(kāi)始，黑線的區(qū)域在成為極大值的坐標(biāo)fmax 的像素結(jié)束。能判別為該坐標(biāo)fmin 坐標(biāo)fmax的區(qū)域是相當(dāng)于指紋的山的部分的X方向的黑線，該X方向的黑線的長(zhǎng)度L也如圖9所示那樣，能以L=fmax-fmin計(jì)算出。接著，在步驟703中，通過(guò)圖8中示出的fx以及fy、和使用以下的數(shù)式(1)表示的數(shù)式，計(jì)算邊緣的角度θ。
權(quán)利要求
1.一種指紋認(rèn)證裝置，其中，包含指紋取得單元，對(duì)指紋進(jìn)行掃描或攝影，取得指紋圖像數(shù)據(jù)；指紋圖像校正處理單元，基于以所述指紋取得單元取得的指紋圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成像素值的直方圖，使用用于使第1像素值成為比該第1像素值亮的第2像素值的校正系數(shù)對(duì)各像素的像素值進(jìn)行校正，其中所述第1像素值是在該直方圖中的暗部側(cè)的像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值相對(duì)于全部像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值為預(yù)定比率的像素的集合中的最亮的像素的像素值；頻譜/數(shù)據(jù)生成單元，根據(jù)所述指紋圖像校正處理單元校正后的指紋圖像數(shù)據(jù)生成以指紋棱部的方向以及指紋的頻率為成分的頻譜/數(shù)據(jù)矩陣；已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣保管單元，對(duì)在指紋認(rèn)證時(shí)參照的已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行保管；指紋核對(duì)單元，核對(duì)以所述頻譜/數(shù)據(jù)生成單元生成的所述頻譜/數(shù)據(jù)矩陣和在所述已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣保管單元中保管的已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣；以及認(rèn)證結(jié)果輸出單元，輸出所述指紋核對(duì)單元的認(rèn)證結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋認(rèn)證裝置，其中，所述指紋圖像校正處理單元將所述預(yù)定比率設(shè)為包含50%的預(yù)定范圍內(nèi)的值，將所述第2像素值設(shè)為在所述直方圖中包含像素值的中心值的預(yù)定范圍內(nèi)的像素值，將所述校正系數(shù)與各像素的像素值相乘來(lái)進(jìn)行校正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的指紋認(rèn)證裝置，其特征在于，包含圖像校正處所判定單元，從指紋圖像存儲(chǔ)單元讀出指紋圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算出該指紋圖像數(shù)據(jù)的各像素的邊緣強(qiáng)度，根據(jù)該計(jì)算出的邊緣強(qiáng)度為極小的像素的坐標(biāo)和該計(jì)算出的邊緣強(qiáng)度為極大的像素的坐標(biāo)推斷出相當(dāng)于指紋棱部的部分的粗細(xì)，在該部分的粗細(xì)大于預(yù)定閾值的情況下，判斷為該部分是需要校正的區(qū)域，將該區(qū)域的位置、大小以及范圍作為校正處所信息向所述指紋圖像校正處理單元輸出，所述指紋圖像校正處理單元對(duì)在該指紋圖像數(shù)據(jù)中的該校正處所信息所記載的區(qū)域執(zhí)行所述圖像校正。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的指紋認(rèn)證裝置，其特征在于，所述圖像校正處所判定單元在所述邊緣強(qiáng)度的絕對(duì)值大于預(yù)定的邊緣強(qiáng)度閾值的情況下，判斷為是指紋棱部的邊緣強(qiáng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的指紋認(rèn)證裝置，其特征在于，所述圖像校正處所判定單元通過(guò)對(duì)從指紋圖像數(shù)據(jù)的整體計(jì)算出的邊緣強(qiáng)度的最大值的絕對(duì)值乘以預(yù)定的系數(shù)，從而決定所述邊緣強(qiáng)度閾值。
6.一種指紋認(rèn)證方法，其中，具備指紋圖像校正處理步驟，基于對(duì)指紋進(jìn)行掃描或攝影而取得的指紋圖像數(shù)據(jù)來(lái)生成像素值的直方圖，使用用于使第1像素值成為比該第1像素值亮的第2像素值的校正系數(shù)對(duì)各像素的像素值進(jìn)行校正，其中所述第1像素值是在該直方圖中的暗部側(cè)的像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值相對(duì)于全部像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值為預(yù)定比率的像素的集合中的最亮的像素的像素值；頻譜/數(shù)據(jù)生成步驟，根據(jù)在所述指紋圖像校正處理步驟中校正的指紋圖像數(shù)據(jù)生成以指紋棱部的方向以及指紋的頻率為成分的頻譜/數(shù)據(jù)矩陣；指紋核對(duì)步驟，核對(duì)在所述頻譜/數(shù)據(jù)生成步驟中生成的所述頻譜/數(shù)據(jù)矩陣和在指紋認(rèn)證時(shí)參照的已注冊(cè)頻譜/數(shù)據(jù)矩陣；以及認(rèn)證結(jié)果輸出步驟，輸出所述指紋核對(duì)步驟的認(rèn)證結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的指紋認(rèn)證方法，其中，在所述指紋圖像校正處理步驟中，將所述預(yù)定比率設(shè)為包含50%的預(yù)定范圍內(nèi)的值，將所述第2像素值設(shè)為在所述直方圖中包含像素值的中心值的預(yù)定范圍內(nèi)的像素值，將所述校正系數(shù)與各像素的像素值相乘來(lái)進(jìn)行校正。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的指紋認(rèn)證方法，其特征在于，還具備圖像校正處所判定步驟，從指紋圖像存儲(chǔ)單元中讀出指紋圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算出該指紋圖像數(shù)據(jù)的各像素的邊緣強(qiáng)度，根據(jù)該計(jì)算出的邊緣強(qiáng)度為極小的像素的坐標(biāo)和該計(jì)算出的邊緣強(qiáng)度為極大的像素的坐標(biāo)推斷出相當(dāng)于指紋棱部的部分的粗細(xì)，在該部分的粗細(xì)大于預(yù)定閾值的情況下，判斷為該部分是需要校正的區(qū)域，將該區(qū)域的位置、大小以及范圍作為校正處所信息為了指紋圖像校正處理而輸出，在所述指紋圖像校正處理步驟中，對(duì)在該指紋圖像數(shù)據(jù)中的該校正處所信息所記載的區(qū)域執(zhí)行所述圖像校正。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的指紋認(rèn)證方法，其特征在于，在所述圖像校正處所判定步驟中，在所述邊緣強(qiáng)度的絕對(duì)值大于預(yù)定的邊緣強(qiáng)度閾值的情況下，判斷為是指紋棱部的邊緣強(qiáng)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的指紋認(rèn)證方法，其特征在于，在所述圖像校正處所判定步驟中，通過(guò)對(duì)從指紋圖像數(shù)據(jù)的整體計(jì)算出的邊緣強(qiáng)度的最大值的絕對(duì)值乘以預(yù)定的系數(shù)， 從而決定所述邊緣強(qiáng)度閾值。
全文摘要
本發(fā)明涉及指紋認(rèn)證裝置以及指紋認(rèn)證方法，能根據(jù)指紋棱部被較黑地壓塌的指紋圖像正確地計(jì)算出指紋認(rèn)證用頻譜/數(shù)據(jù)。具備指紋圖像校正處理單元(303)，生成基于從指紋輸入裝置(301)輸入的指紋圖像數(shù)據(jù)的像素值的直方圖，使用用于使第1像素值成為比該第1像素值亮的第2像素值的校正系數(shù)對(duì)各像素的像素值進(jìn)行校正，其中所述第1像素值是在該直方圖中的暗部側(cè)的像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值相對(duì)于全部像素個(gè)數(shù)的累計(jì)值為預(yù)定比率的像素的集合中的最亮的像素的像素值。
文檔編號(hào)G06K9/00GK102456134SQ201110333708
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者村松寬文, 森岡健一 申請(qǐng)人:拉碧斯半導(dǎo)體株式會(huì)社