專利名稱：圖案間特征對應(yīng)設(shè)備、其圖案間特征對應(yīng)方法及其程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖案間特征對應(yīng)設(shè)備、用于該圖案間特征對應(yīng)設(shè)備的圖案間特征對應(yīng) 方法以及針對該方法的程序，具體涉及一種確定圖案間特征對應(yīng)關(guān)系的技術(shù)。
背景技術(shù)：
例如，在專利文獻(xiàn)1中描述的指紋驗證設(shè)備使用這種技術(shù)來確定圖案間特征對應(yīng) 關(guān)系。這種指紋驗證設(shè)備是一種用于驗證指紋圖案之間的匹配的設(shè)備。上述指紋驗證設(shè)備對于所有特征點，通過強(qiáng)力(brute force)方法來檢驗要搜索 的指紋與參考指紋之間的匹配，并確定某個區(qū)域的坐標(biāo)匹配量，在所述區(qū)域中從已經(jīng)被確 定為候選的對應(yīng)特征點中以投票的方式選舉出坐標(biāo)匹配參數(shù)空間。此外，指紋驗證設(shè)備基于該坐標(biāo)匹配量來執(zhí)行特征點的坐標(biāo)匹配，執(zhí)行精細(xì)選擇 過程并確定對應(yīng)特征點，在所述精細(xì)選擇過程中刪除彼此之間特征相差極大的候選對。此外，作為確定圖案間特征對應(yīng)關(guān)系的另一種技術(shù)，以示例的方式示出了以下技 術(shù)在該技術(shù)中，為了確定對應(yīng)點，將點用作單元，基于從每個點所具有的局部圖案信息得 到的特征量來計算對應(yīng)點的類似程度，執(zhí)行對應(yīng)程度的初始化，執(zhí)行更新，進(jìn)行收斂判定， 并且提取對應(yīng)程度高的對應(yīng)點(例如，參考專利文獻(xiàn)2)。此外，作為確定圖案間特征對應(yīng)關(guān)系的另一種技術(shù)，提出了以下技術(shù)在該技術(shù) 中，基于脊上特征點的連接狀態(tài)來執(zhí)行匹配檢驗(例如，參考專利文獻(xiàn)3)。[專利文獻(xiàn)1]日本專利申請公開No.1984-778[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請公開No.1999-110542[專利文獻(xiàn)3]日本專利申請公開No. 1999-195119

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題然而，在上述指紋驗證設(shè)備中，在采用在以上提到的專利文獻(xiàn)1中描述的技術(shù)的 情況下，每當(dāng)采集指紋時指紋圖案變化。因此，在要驗證的圖案包括不能通過所采取的幾何 變換來指示的彈性畸變成分的情況下，當(dāng)通過使用坐標(biāo)匹配參數(shù)來指示要驗證的圖案之間 的總變化時，實際對應(yīng)特征點可能彼此極大地不同。由此，出現(xiàn)的問題是圖案之間匹配的驗 證變難。在上述指紋驗證設(shè)備中，在為了精細(xì)選擇候選對而執(zhí)行的特征點坐標(biāo)匹配過程 中，作為剛體運動來處理要驗證的圖案之間的總變化。因此，當(dāng)要驗證的圖案包括不能通過 所采取的幾何變換來指示的彈性畸變分量時，通過該過程刪除實際對應(yīng)特征點的一部分。 相應(yīng)地，出現(xiàn)的問題是沒有充分提取用于鑒別的對應(yīng)特征點。此外，當(dāng)不使用每個點的標(biāo)識信息時，不能通過使用以上提到的專利文獻(xiàn)2中所 描述的技術(shù)來計算點之間的類似程度。專利文獻(xiàn)3中描述的技術(shù)不能用于沒有脊的圖案。相應(yīng)地，本發(fā)明的目的是提供一種圖案間特征對應(yīng)設(shè)備，可以解決上述問題并且即使要驗證的圖案有畸變也可以以高精度確定圖案之間的特征對應(yīng)關(guān)系，本發(fā)明的目的還 包括提供一種用于這種圖案間特征對應(yīng)設(shè)備的圖案間特征對應(yīng)方法以及針對該方法的程序。解決問題的手段根據(jù)本發(fā)明的圖案間特征對應(yīng)設(shè)備包括產(chǎn)生裝置，用于將所輸入的圖案信號中彼此在位置上接近的N個特征點設(shè)置為鄰 近特征點組，將鄰近特征點組和布置關(guān)系數(shù)值組設(shè)置為特征點組布置，并產(chǎn)生鄰近特征點 組、布置關(guān)系數(shù)值組和特征點組布置中的至少一個，所述布置關(guān)系數(shù)值組表示鄰近特征點 組的特征點之間的布置關(guān)系，N是大于等于2的整數(shù)，檢測裝置，用于執(zhí)行對第一圖案的布置關(guān)系數(shù)值與由產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的第二圖案的 布置關(guān)系數(shù)值的比較，以檢測彼此相對應(yīng)的對應(yīng)特征點組布置候選，更新裝置，用于對于對應(yīng)特征點組布置候選，執(zhí)行對與每個特征點組布置的特征 點和在位置上接近特征點組布置的特征點有關(guān)的布置關(guān)系數(shù)值的比較，分別將彼此相對應(yīng) 的鄰近特征點添加到對應(yīng)特征點組布置候選，并更新對應(yīng)特征點組布置候選，用于檢驗由更新裝置更新的對應(yīng)特征點組布置候選的伴隨對應(yīng)特征點候選，以確 定對應(yīng)特征點組布置候選的伴隨對應(yīng)特征點的裝置，以及用于檢驗對應(yīng)特征點組布置候選，以確定在圖案之間彼此相對應(yīng)的對應(yīng)特征點的
直ο根據(jù)本發(fā)明的圖案間特征對應(yīng)方法包括第一步驟，在所述第一步驟中，將所輸入的圖案信號中彼此在位置上接近的N個 特征點設(shè)置為鄰近特征點組，將鄰近特征點組和布置關(guān)系數(shù)值組設(shè)置為特征點組布置，并 產(chǎn)生鄰近特征點組、布置關(guān)系數(shù)值組和特征點組布置中的至少一個，所述布置關(guān)系數(shù)值組 表示鄰近特征點組的特征點之間的布置關(guān)系，N是大于等于2的整數(shù)，第二步驟，在所述第二步驟中，執(zhí)行對第一圖案的布置關(guān)系數(shù)值與在第一步驟中 產(chǎn)生的第二圖案的布置關(guān)系數(shù)值的比較，以檢測彼此相對應(yīng)的對應(yīng)特征點組布置候選，第三步驟，在所述第三步驟中，對于對應(yīng)特征點組布置候選，執(zhí)行對與每個特征點 組布置的特征點和在位置上接近特征點組布置的特征點有關(guān)的布置關(guān)系數(shù)值的比較，分別 將彼此相對應(yīng)的鄰近特征點添加到對應(yīng)特征點組布置候選，并更新對應(yīng)特征點組布置候 選，第四步驟，在所述第四步驟中，檢驗在第三步驟中更新的對應(yīng)特征點組布置候選 的伴隨對應(yīng)特征點候選，以確定對應(yīng)特征點組布置候選的伴隨對應(yīng)特征點，以及第五步驟，在所述第五步驟中，檢驗對應(yīng)特征點組布置候選，以確定在圖案之間彼 此相對應(yīng)的對應(yīng)特征點。根據(jù)本發(fā)明的程序允許圖案間特征對應(yīng)設(shè)備中的中央處理單元執(zhí)行處理，以通過 使用圖案的特征點信息使圖案間特征彼此相對應(yīng)，所述程序包括以下進(jìn)程第一進(jìn)程，在所述第一進(jìn)程中，將所輸入的圖案信號中彼此在位置上接近的N個 特征點設(shè)置為鄰近特征點組，將鄰近特征點組和布置關(guān)系數(shù)值組設(shè)置為特征點組布置，并 產(chǎn)生鄰近特征點組、布置關(guān)系數(shù)值組和特征點組布置中的至少一個，所述布置關(guān)系數(shù)值組 表示鄰近特征點組的特征點之間的布置關(guān)系，N是大于等于2的整數(shù)，
第二進(jìn)程，在所述第二進(jìn)程中，執(zhí)行對第一圖案的布置關(guān)系數(shù)值與在第一進(jìn)程中 產(chǎn)生的第二圖案的布置關(guān)系數(shù)值的比較，以檢測彼此相對應(yīng)的對應(yīng)特征點組布置候選，第三進(jìn)程，在所述第三進(jìn)程中，對于對應(yīng)特征點組布置候選，執(zhí)行對與每個特征點 組布置的特征點和在位置上接近特征點組布置的特征點有關(guān)的布置關(guān)系數(shù)值的比較，分別 將彼此相對應(yīng)的鄰近特征點添加到對應(yīng)特征點組布置候選，并更新對應(yīng)特征點組布置候 選，第四進(jìn)程，在所述第四進(jìn)程中，檢驗在第三進(jìn)程中更新的對應(yīng)特征點組布置候選 的伴隨對應(yīng)特征點候選，以確定對應(yīng)特征點組布置候選的伴隨對應(yīng)特征點，以及第五進(jìn)程，在所述第五進(jìn)程中，檢驗對應(yīng)特征點組布置候選以確定在圖案之間彼 此相對應(yīng)的對應(yīng)特征點。本發(fā)明的效果本發(fā)明具有上述配置并如上所述來操作。因此，本發(fā)明具有的效果是即使要驗證 的圖案有畸變，也可以以高精度來確定圖案之間的特征對應(yīng)關(guān)系。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例實施例的圖案間特征對應(yīng)設(shè)備的示例配置的框 圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例實施例的圖案間特征對應(yīng)方法的操作的流程圖。圖3A和圖3B示出了在本發(fā)明第一示例實施例中產(chǎn)生鄰近特征點組布置的方法的 圖。圖4A和圖4B示出了在本發(fā)明第一示例實施例中檢測對應(yīng)特征點組布置候選的方 法的圖。圖5A和圖5B示出了在本發(fā)明第一示例實施例中更新對應(yīng)特征電組布置候選的方 法的圖。圖6A和圖6B示出了在本發(fā)明第一示例實施例中選擇伴隨對應(yīng)特征點候選的圖。圖7示出了在本發(fā)明第一示例實施例中特征點相關(guān)布置關(guān)系數(shù)值的圖。圖8A和圖8B示出了在本發(fā)明第一示例實施例中的布置關(guān)系的比較的圖，其中每 個布置關(guān)系示出了特征點組布置的特征點以及靠近特征點組布置的特征點的布置。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第二示例實施例的圖案間特征對應(yīng)設(shè)備的示例配置的框 圖。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明第三示例實施例的圖案驗證設(shè)備的示例配置的框圖。符號的描述1圖案間特征對應(yīng)設(shè)備2CPU3程序存儲單元4圖案驗證設(shè)備11圖案鄰近特征點組布置創(chuàng)建單元Ila搜索圖案鄰近特征點組布置創(chuàng)建單元lib參考圖案鄰近特征點組布置創(chuàng)建單元
12對應(yīng)布置候選檢測單元13對應(yīng)布置候選更新單元14對應(yīng)布置候選對應(yīng)特征點確定單元15對應(yīng)特征點確定單元41搜索圖案特征存儲單元42參考圖案特征存儲單元43驗證確定單元
具體實施例方式接下來將參考附圖描述本發(fā)明的示例實施例。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例實 施例的圖案間特征對應(yīng)設(shè)備的示例配置的框圖。在圖1中，圖案間特征對應(yīng)設(shè)備1包括圖 案鄰近特征點組布置創(chuàng)建單元11、對應(yīng)布置候選檢測單元12、對應(yīng)布置候選更新單元13、 對應(yīng)布置候選對應(yīng)特征點確定單元14和對應(yīng)特征點確定單元15。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例實施例的圖案間特征對應(yīng)方法的操作的流程圖。 將參考圖1和圖2來描述根據(jù)本發(fā)明第一示例實施例的圖案間特征對應(yīng)方法的操作。圖案間特征對應(yīng)設(shè)備1的圖案鄰近特征點組布置創(chuàng)建單元11輸入圖案信號并創(chuàng) 建圖案信號中鄰近特征點組的布置(圖2中的步驟Si)。對應(yīng)布置候選檢測單元12對于輸 入圖案，檢測圖案鄰近特征點組布置創(chuàng)建單元11創(chuàng)建的圖案信號中的鄰近特征點組布置 之間的匹配，并檢測彼此相對應(yīng)的特征點組布置候選(圖2中的步驟S2)。對應(yīng)布置候選更新單元13對于對應(yīng)布置候選檢測單元12檢測到的對應(yīng)(特征點 組)布置候選，針對每個特征點組布置及其鄰近特征點來檢驗布置關(guān)系的匹配，添加彼此 相對應(yīng)的鄰近特征點并更新對應(yīng)布置候選(圖2中的步驟S3)。對應(yīng)布置候選對應(yīng)特征點確定單元14對于對應(yīng)布置候選更新單元13已完成更新 的每個對應(yīng)布置候選，檢驗伴隨對應(yīng)布置候選的每個對應(yīng)特征點候選，并確定伴隨對應(yīng)布 置候選的對應(yīng)特征點(圖2中的步驟S4)。對應(yīng)特征點確定單元15檢驗由對應(yīng)布置候選對應(yīng)特征點確定單元14已確定其伴 隨對應(yīng)特征點的每個對應(yīng)布置候選，并得到在圖案之間彼此相對應(yīng)的對應(yīng)布置以及伴隨該 對應(yīng)布置的對應(yīng)特征點(圖2中的步驟S5)。圖3A和圖3B示出了在本發(fā)明第一示例實施例中產(chǎn)生鄰近特征點組布置的方法的 圖。圖4A和圖4B示出了在本發(fā)明第一示例實施例中檢測對應(yīng)特征點組布置候選的方法的 圖。圖5A和圖5B示出了在本發(fā)明第一示例實施例中更新對應(yīng)特征點組布置候選的方法的 圖。圖6A和圖6B示出了在本發(fā)明第一示例實施例中選擇伴隨對應(yīng)特征點候選的圖。 圖7示出了在本發(fā)明第一示例實施例中特征點相關(guān)布置關(guān)系數(shù)值的圖。圖8A和圖8B示出 了在本發(fā)明第一示例實施例中布置關(guān)系的比較的圖，其中每個布置關(guān)系示出了特征點組布 置的特征點以及在位置上接近特征點組布置的特征點的布置。將參考圖1至圖8來詳細(xì)描述本根據(jù)本發(fā)明第一示例實施例的圖案間特征對應(yīng)方 法的操作。上述圖案間特征對應(yīng)設(shè)備1的所有單元操作如下。圖案鄰近特征點組布置創(chuàng)建單元11輸入圖案信號并創(chuàng)建圖案信號中的鄰近特征點組的布置。鄰近特征點組的布置包括在圖案信號中檢測到的特征點集合以及布置關(guān)系數(shù) 值組，所述布置關(guān)系數(shù)值組表示特征點集合的特征點之間的布置關(guān)系。特征點相關(guān)布置關(guān) 系數(shù)值包括可以用來確定特征點之間的布置的數(shù)值，如，特征點之間的距離、連接特征點的 矢量之間的交叉角、特征點之間特征點方向的差異、或其他。在該示例實施例中，鄰近特征點組是在圖案信號中位置上彼此接近的特征點的集 合。鄰近特征點組的所有布置都由標(biāo)識符(ID)來標(biāo)識，并且被管理。此外，希望所創(chuàng)建的 鄰近特征點組布置的特征點數(shù)目是大于等于2的固定整數(shù)N。圖3A和圖3B示意性地示出了指紋圖案的特征點及其鄰近特征點組布置的不完整 放大圖作為圖案的示例。圖3A示出了指紋的特征點(Pl至P6)的空間分布。圖3B示出了 鄰近特征點組的布置(Dl至D4)，每個布置包括包括三個特征點。圖7示意性地示出了特征點相關(guān)布置關(guān)系數(shù)值的示例。例如，特征點Pl與特征點 P2之間的距離L12、特征點間矢量P2P1與特征點間矢量P2P3之間的交叉角、或特征點方向 Vl可以用作特征點相關(guān)布置關(guān)系數(shù)值，其中特征點方向Vl是當(dāng)可以針對如指紋圖案一樣 的每個特征點檢測到特征點方向時，特征點Pl的相對于布置P1P2P3的任意特征點間矢量 等而言的特征點方向。對應(yīng)布置候選檢測單元12對于輸入圖案，檢驗在圖案信號中創(chuàng)建的所有特征點 組布置之間的匹配，以檢測彼此相對應(yīng)的特征點組布置候選。通過檢驗特征點相關(guān)布置關(guān) 系數(shù)值等之間的差異是否在預(yù)定的可允許范圍之內(nèi)來執(zhí)行特征點組布置的匹配檢驗。對應(yīng) 布置候選檢測單元12登記特征點組布置，所述特征點組布置在圖案之間彼此相對應(yīng)并且 通過匹配檢驗作為對應(yīng)布置候選?？梢酝ㄟ^使用參考坐標(biāo)系的一般圖像坐標(biāo)系來測量用于對特征點組布置進(jìn)行匹 配檢驗的特征點相關(guān)布置關(guān)系數(shù)值。然而，當(dāng)如指紋驗證一樣在圖案之間包括彈性畸變成 分時，希望使用本申請的申請人提出的圖案中的流線坐標(biāo)系來作為參考坐標(biāo)系。通過使用 該坐標(biāo)系，特征點相關(guān)布置關(guān)系數(shù)值的變化變小。因此，可以通過減小可允許范圍來減小由于特征點組布置等的錯誤檢測而引起的 諸如錯誤對應(yīng)之類的“噪聲”的影響，從而可以提高檢測精度，例如，得到可以容易檢測的實 際對應(yīng)特征點組布置。當(dāng)流線坐標(biāo)系用作參考坐標(biāo)系時，位置上彼此分離的特征點可以被 看作是鄰近特征點。得到的效果是可以驗證的圖案的數(shù)目增大。通過檢測圖案信號中的流線并設(shè)置與檢測到的流線的方向相對應(yīng)的坐標(biāo)系(稱 作“流線坐標(biāo)系”)，來得到流線坐標(biāo)系。例如，特別地由條帶圖案上圖案的流動方向的分布 來確定的坐標(biāo)系被限定為圖案的流線坐標(biāo)系(稱作“自然坐標(biāo)系”)，其中所述條帶圖案被 由彼此正交的流線曲線和法線曲線組成的曲線組變形和指定。曲線組稱作“坐標(biāo)曲線組”， 諸如圖案中的每個點在流線坐標(biāo)系中的位置、姿勢或其他之類的屬性由點與每個坐標(biāo)曲線 之間的關(guān)系來確定。圖4A和圖4B示意性地示出了要搜索的圖案和參考圖案的特征點和鄰近特征點組 布置的不完整放大圖，其中將要搜索的圖案和參考圖案相互比較，以說明圖案中彼此相對 應(yīng)的對應(yīng)布置候選的檢測。圖4A示出了要搜索的圖案的鄰近特征點組布置Dl至D4。圖4B 示出了參考圖案的鄰近特征點組布置Ml至M3。在該示例中，多對鄰近特征點組布置(D1， Ml), (D2，M2)和(D3，M3)通過匹配檢驗并且這多對特征點組布置被檢測為對應(yīng)布置候選。
對應(yīng)布置候選更新單元13對于對應(yīng)布置候選，檢驗對應(yīng)布置候選的每個特征點 組布置的特征點和在位置上靠近特征點組布置的特征點的布置關(guān)系數(shù)值之間的匹配，并向 對應(yīng)特征點組布置添加基于檢驗結(jié)果被確定為布置關(guān)系數(shù)值彼此匹配的鄰近特征點作為 新的對應(yīng)特征點候選。順序地對所有鄰近特征點執(zhí)行這種檢驗和添加過程，盡可能多地連 續(xù)執(zhí)行對應(yīng)布置候選的更新。圖5A和圖5B對于要搜索的圖案和參考圖案，示意性地示出了被確定為布置關(guān)系 數(shù)值彼此匹配的布置候選，以及這些布置的鄰近特征點。圖5A示出了要搜索的圖案的特征 點組布置Dl及其鄰近特征點P4至P6。圖5B示出了參考圖案的特征點組布置Ml及其鄰近 特征點Q4至Q5。 在本示例中，特征點組布置Dl和Ml是通過布置匹配檢驗的對應(yīng)布置候選。為了更 新對應(yīng)布置候選，例如，將布置Dl和特征點P4的位置關(guān)系數(shù)值與布置Ml和特征點Q4的位 置關(guān)系數(shù)值相比較。如果位置關(guān)系數(shù)值的差異在預(yù)定的可允許范圍內(nèi)，則分別將特征點P4 和Q4添加到特征點組布置Dl和Ml，將對應(yīng)布置(D1,M1)替換成新的對應(yīng)布置(D1，，M1，)。如圖8A和8B所示，例如，在將布置Dl和特征點P4的位置關(guān)系數(shù)值與布置Ml和 特征點Q4的位置關(guān)系數(shù)值相比較時，將特征點Pl和P4之間的距離L14與特征點Ql和Q4 之間的距離N14相比較，此外，必須執(zhí)行對特征點間矢量P1P2和特征點間矢量P1P4之間的 交叉角與特征點間矢量Q1Q2和特征點間矢量Q1Q4之間的交叉角的比較等等。這是因為特 征點P4與布置P1P2P3之間的位置關(guān)系不能通過僅使用距離L14來確定。如果可以如指紋圖案一樣檢測到特征點的特征點方向，則可以執(zhí)行對特征點方向 Vl和特征點矢量之間的交叉角與特征點方向wl和對應(yīng)特征點矢量之間的交叉角的比較， 而不是執(zhí)行上述對特征點矢量的交叉角的比較。以同樣的方式，關(guān)于新創(chuàng)建的對應(yīng)布置(Dl，，Ml，)，將布置D1，和鄰近特征點P5 之間的位置關(guān)系數(shù)值與布置Ml’和鄰近特征點Q5之間的位置關(guān)系數(shù)值相比較，如果布置關(guān) 系數(shù)值之間的差異在預(yù)定的可允許范圍之內(nèi)，則分別將特征點P5和Q5添加到布置D1’和 Ml，。將對應(yīng)布置(D1’，M1’)替換成對應(yīng)布置(D1”，M”)。因此，對應(yīng)布置候選更新單元13繼續(xù)順序地執(zhí)行對應(yīng)布置候選的檢驗和更新。當(dāng) 已針對所有對應(yīng)布置候選完成了檢驗時，對應(yīng)布置候選更新單元13記錄不再更新的對應(yīng) 布置。已完成更新的對應(yīng)布置候選(D1”，M1”)的特征點對P1-Q1、P2-Q2、P3-Q3、P4-Q4和 P5-Q5被設(shè)置為對應(yīng)布置候選的伴隨對應(yīng)特征點候選，其中這些特征點對中的特征點彼此 相對應(yīng)。對應(yīng)布置候選對應(yīng)特征點確定單元14對于已完成更新的對應(yīng)布置候選，檢驗伴 隨對應(yīng)布置候選的每個對應(yīng)特征點候選并確定對應(yīng)布置候選的對應(yīng)特征點?；趯?yīng)特征 點候選的鄰近特征點的對應(yīng)關(guān)系來執(zhí)行每個對應(yīng)特征點候選的檢驗。需要該過程，因為當(dāng)在對應(yīng)布置候選更新單元13中添加對應(yīng)鄰近特征點時，新添 加的對應(yīng)特征點與已存在的伴隨對應(yīng)特征點候選之間可能并不滿足特征點對應(yīng)的一對一 特性。圖6A和圖6B示出了上述不滿足特征點對應(yīng)的一對一特性的對應(yīng)布置。圖6A的 布置Dl和圖6B的布置Ml是對應(yīng)布置候選。有必要確定布置Dl的鄰近特征點(P4和P7) 與布置Ml的鄰近特征點(Q4)之間的對應(yīng)關(guān)系。然而，如果基于與對應(yīng)布置(Dl，Ml)有關(guān)的信息來選擇該對應(yīng)關(guān)系，則錯誤選擇的可能性很大。為此，為了盡可能保持實際對應(yīng)特征點，即使在對應(yīng)布置候選更新單元13中不滿 足特征點對應(yīng)的一對一特性時，也將鄰近特征點P4-Q4和P7-Q4添加到對應(yīng)布置作為對應(yīng) 鄰近特征點。當(dāng)已完成對應(yīng)布置的更新時，可以執(zhí)行以下過程對于并不滿足一對一特性的 對應(yīng)特征點候選，保存對應(yīng)程度高的候選?；卩徑鼌^(qū)域中特征點的對應(yīng)程度來確定對應(yīng) 程度，所述鄰近區(qū)域的中心是特征點候選、例如對應(yīng)特征點的數(shù)目或其他。對應(yīng)特征點確定單元15評估已完成伴隨對應(yīng)特征點的確定的每個對應(yīng)布置候 選，并得到最終對應(yīng)布置和伴隨對應(yīng)特征點?？梢酝ㄟ^使用以下方法來有效地執(zhí)行對應(yīng)布 置候選的評估基于對應(yīng)布置候選的伴隨對應(yīng)特征點的數(shù)目來執(zhí)行評估。一旦確定了對應(yīng) 布置，就希望對應(yīng)特征點確定單元15輸出伴隨該對應(yīng)布置的對應(yīng)特征點作為最終對應(yīng)特 征點。因此，在該示例實施例中，即使在要驗證的圖像之間產(chǎn)生了畸變，也可以抑制畸變 的效應(yīng)并且可以對圖案之間的匹配進(jìn)行驗證。此外，在該示例實施例中，即使在要驗證的圖 案之間產(chǎn)生畸變，也可以抑制畸變的效應(yīng)并且可以執(zhí)行圖案之間彼此相對應(yīng)的對應(yīng)特征點 的提取。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第二示例實施例的圖案間特征對應(yīng)設(shè)備的示例配置的框 圖。在圖9中，圖案間特征對應(yīng)設(shè)備1包括CPU(中央處理單元)2和用于存儲供CPU 2執(zhí) 行的程序的程序存儲單元3。在圖案間特征對應(yīng)設(shè)備1中，CPU 2執(zhí)行存儲在程序存儲單元3中的程序，從而實 現(xiàn)由以上提到的圖案鄰近特征點組布置創(chuàng)建單元11、對應(yīng)布置候選檢測單元12、對應(yīng)布置 候選更新單元13、對應(yīng)布置候選對應(yīng)特征點確定單元14和對應(yīng)特征點確定單元15所執(zhí)行 的處理。相應(yīng)地，在本發(fā)明第二示例實施例的圖案間特征對應(yīng)設(shè)備中，CPU 2執(zhí)行存儲在程 序存儲單元3中的程序，從而第二示例實施例的圖案間特征對應(yīng)設(shè)備具有與第一實施例的 圖案間特征對應(yīng)設(shè)備相同的效果。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明第三示例實施例的圖案驗證設(shè)備的示例配置的框圖。在 圖10中，圖案驗證設(shè)備4包括搜索圖案特征存儲單元41、參考圖案特征存儲單元42、搜索 圖案鄰近特征點組布置創(chuàng)建單元11a、參考圖案鄰近特征點組布置創(chuàng)建單元lib、對應(yīng)布置 候選檢測單元12、對應(yīng)布置候選更新單元13、對應(yīng)布置候選對應(yīng)特征點確定單元14、對應(yīng) 特征點確定單元15和驗證確定單元43。搜索圖案特征存儲單元14 一并存儲從要搜索的圖案中檢測到的圖案特征以及包 括其圖案特征的位置數(shù)據(jù)在內(nèi)的屬性數(shù)據(jù)。參考圖案特征存儲單元42—并保存從參考圖 案中檢測到的圖案特征以及包括圖案特征的位置數(shù)據(jù)在內(nèi)的屬性數(shù)據(jù)。搜索圖案鄰近特征點組布置創(chuàng)建單元Ila檢測與搜索圖案特征存儲單元41中保 存的圖案特征數(shù)據(jù)的組合在位置上接近的特征點的組合，作為搜索圖案側(cè)鄰近特征點組布 置。參考圖案鄰近特征點組布置創(chuàng)建單元lib檢測與參考圖案特征存儲單元42中保存的 圖案特征數(shù)據(jù)的組合在位置上接近的特征點的組合，作為參考圖案側(cè)鄰近特征點組布置。對應(yīng)布置候選檢測單元12依次讀出搜索圖案鄰近特征點組布置創(chuàng)建單元Ila和 參考圖案鄰近特征點組布置創(chuàng)建單元lib檢測到的每個鄰近特征點組布置數(shù)據(jù)，對于鄰近特征點組布置，對特征點間相對距離、交叉角、特征點方向等進(jìn)行比較，并通過強(qiáng)力方法來 檢測彼此相對應(yīng)的對應(yīng)特征點組布置。對應(yīng)布置候選更新單元13檢驗彼此相對應(yīng)的特征點組布置與該特征點組布置的 鄰近特征點之間關(guān)系的匹配，基于檢驗結(jié)果將鄰近特征點添加到對應(yīng)特征點組布置作為對 應(yīng)鄰近特征點，并更新對應(yīng)特征點組布置。對應(yīng)布置候選對應(yīng)特征點確定單元14對于已完成更新的每個對應(yīng)布置候選，基 于對應(yīng)特征點候選的鄰近特征點的對應(yīng)程度來最終選擇伴隨對應(yīng)布置候選的每個對應(yīng)特 征點候選，并確定對應(yīng)特征點。對應(yīng)特征點確定單元15評估已完成伴隨對應(yīng)特征點的確定 的每個對應(yīng)布置候選，確定適當(dāng)?shù)膶?yīng)布置并輸出伴隨該對應(yīng)布置的對應(yīng)特征點。驗證確定單元43根據(jù)輸出至對應(yīng)特征點確定單元15的對應(yīng)特征點的數(shù)據(jù)來確定 圖案的匹配。例如，從對應(yīng)特征點的數(shù)目得到得分，當(dāng)?shù)梅殖^預(yù)定的閾值時，可以通過驗 證結(jié)果來確定圖案相互匹配。當(dāng)根據(jù)該示例實施例的圖案驗證設(shè)備4用于指紋驗證系統(tǒng)(安全管理系統(tǒng))時， 驗證確定單元43的確定結(jié)果用于例如允許進(jìn)入建筑物、允許進(jìn)入建筑物中的區(qū)域等等。在該示例實施例中，由于基于特征點的局部位置關(guān)系來執(zhí)行從圖案特征點的輸入 過程到對應(yīng)特征點的確定過程的所有過程，所以與基于坐標(biāo)匹配的對應(yīng)特征點確定設(shè)備相 比，即使當(dāng)圖案具有畸變時，也可以以高精度來提取對應(yīng)特征點。因此，可以通過使用本示 例實施例來實現(xiàn)高精度圖案驗證。此外，搜索圖案鄰近特征點組布置創(chuàng)建單元11a、參考圖案鄰近特征點組布置創(chuàng)建 單元lib、對應(yīng)布置候選檢測單元12、對應(yīng)布置候選更新單元13、對應(yīng)布置候選對應(yīng)特征點 確定單元14、對應(yīng)特征點確定單元15和驗證確定單元43所執(zhí)行的全部或部分處理/功能 可以由在計算機(jī)上執(zhí)行的程序來實現(xiàn)。本申請要求于2007年12月26日提交的日本專利申請No. 2007-333390的優(yōu)先權(quán)， 其全部公開一并在此作為參考。工業(yè)應(yīng)用本發(fā)明可以應(yīng)用于諸如個人識別、個人身份確認(rèn)或嫌犯搜索等應(yīng)用中，在這些應(yīng) 用中檢驗指紋圖案或掌紋圖案的匹配。
權(quán)利要求
一種圖案間特征對應(yīng)設(shè)備，包括產(chǎn)生裝置，用于將所輸入的圖案信號中彼此在位置上接近的N個特征點設(shè)置為鄰近特征點組，將鄰近特征點組和布置關(guān)系數(shù)值組設(shè)置為特征點組布置，并產(chǎn)生鄰近特征點組、布置關(guān)系數(shù)值組和特征點組布置中的至少一個，所述布置關(guān)系數(shù)值組表示鄰近特征點組的特征點之間的布置關(guān)系，N是大于等于2的整數(shù)，檢測裝置，用于執(zhí)行對第一圖案的布置關(guān)系數(shù)值與由產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的第二圖案的布置關(guān)系數(shù)值的比較，以檢測彼此相對應(yīng)的對應(yīng)特征點組布置候選，更新裝置，用于對于對應(yīng)特征點組布置候選，執(zhí)行對與每個特征點組布置的特征點和在位置上接近特征點組布置的特征點有關(guān)的布置關(guān)系數(shù)值的比較，分別將彼此相對應(yīng)的鄰近特征點添加到對應(yīng)特征點組布置候選，并更新對應(yīng)特征點組布置候選，用于檢驗由更新裝置更新的對應(yīng)特征點組布置候選的伴隨對應(yīng)特征點候選，以確定對應(yīng)特征點組布置候選的伴隨對應(yīng)特征點的裝置，以及用于檢驗對應(yīng)特征點組布置候選，以確定在圖案之間彼此相對應(yīng)的對應(yīng)特征點的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案間特征對應(yīng)設(shè)備，包括用于檢測圖案信號中的流線并設(shè) 置與檢測到的流線的方向相對應(yīng)的流線坐標(biāo)系的裝置，通過將流線坐標(biāo)系用作參考坐標(biāo)系 來得到特征點相關(guān)布置關(guān)系數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案間特征對應(yīng)設(shè)備，其中，特征點相關(guān)布置關(guān)系數(shù)值包括 以下項目中的至少一項從一個特征點看在參考坐標(biāo)系中另一特征點的距離； 從一個特征點看在參考坐標(biāo)系中其他兩個特征點的方位角的偏移；以及 從一個特征點看在參考坐標(biāo)系中另一特征點的特征點方向的偏移。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案間特征對應(yīng)設(shè)備，其中，對于對應(yīng)特征點組布置候選，針 對以下項目來執(zhí)行比較每個特征點組布置的第一特征點與在位置上接近對應(yīng)特征點組布 置的第二鄰近特征點之間的距離，以及從第一特征點看在第二鄰近特征點與另一對應(yīng)特征 點組布置的第三特征點之間的方位角偏移；將彼此相對應(yīng)的鄰近特征點添加到對應(yīng)特征點 組布置候選；以及更新對應(yīng)特征點組布置候選。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案間特征對應(yīng)設(shè)備，其中，對于對應(yīng)特征點組布置候選，針 對以下項目來執(zhí)行比較在每個特征點組布置的第一特征點與在位置上接近特征點組布置 的第二鄰近特征點之間的距離，以及第二鄰近特征點至第一特征點的特征點方向的偏移； 將彼此相對應(yīng)的鄰近特征點添加到對應(yīng)特征點組布置候選；以及更新對應(yīng)特征點組布置候 選。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案間特征對應(yīng)設(shè)備，其中，對于不滿足一對一特性的對應(yīng) 特征點候選，執(zhí)行對更新裝置所更新的對應(yīng)特征點組布置候選的伴隨對應(yīng)特征點候選的檢驗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案間特征對應(yīng)設(shè)備，其中，對更新裝置所更新的對應(yīng)特征 點組布置候選的伴隨對應(yīng)特征點候選的檢驗基于對應(yīng)特征點候選的鄰近特征點的對應(yīng)關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案間特征對應(yīng)設(shè)備，其中，對對應(yīng)特征點組布置候選的檢驗基于對應(yīng)特征點組布置候選的伴隨對應(yīng)特征點的數(shù)目。
9.一種圖案間特征對應(yīng)方法，包括第一步驟，在所述第一步驟中，將所輸入的圖案信號中彼此在位置上接近的N個特征 點設(shè)置為鄰近特征點組，將鄰近特征點組和布置關(guān)系數(shù)值組設(shè)置為特征點組布置，并產(chǎn)生 鄰近特征點組、布置關(guān)系數(shù)值組和特征點組布置中的至少一個，所述布置關(guān)系數(shù)值組表示 鄰近特征點組的特征點之間的布置關(guān)系，N是大于等于2的整數(shù)，第二步驟，在所述第二步驟中，執(zhí)行對第一圖案的布置關(guān)系數(shù)值與在第一步驟中產(chǎn)生 的第二圖案的布置關(guān)系數(shù)值的比較，以檢測彼此相對應(yīng)的對應(yīng)特征點組布置候選，第三步驟，在所述第三步驟中，對于對應(yīng)特征點組布置候選，執(zhí)行對與每個特征點組布 置的特征點和在位置上接近特征點組布置的特征點有關(guān)的布置關(guān)系數(shù)值的比較，分別將彼 此相對應(yīng)的鄰近特征點添加到對應(yīng)特征點組布置候選，并更新對應(yīng)特征點組布置候選，第四步驟，在所述第四步驟中，檢驗在第三步驟中更新的對應(yīng)特征點組布置候選的伴 隨對應(yīng)特征點候選，以確定對應(yīng)特征點組布置候選的伴隨對應(yīng)特征點，以及第五步驟，在所述第五步驟中，檢驗對應(yīng)特征點組布置候選，以確定在圖案之間彼此相 對應(yīng)的對應(yīng)特征點。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖案間特征對應(yīng)方法，包括檢測圖案信號中的流線并設(shè)置 與檢測到的流線的方向相對應(yīng)的流線坐標(biāo)系的步驟，以及通過將流線坐標(biāo)系用作參考坐標(biāo)系來得到特征點相關(guān)布置關(guān)系數(shù)值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖案間特征對應(yīng)方法，其中，特征點相關(guān)布置關(guān)系數(shù)值包括 以下項目中的至少一項從一個特征點看在參考坐標(biāo)系中另一特征點的距離；從一個特征點看在參考坐標(biāo)系中其他兩個特征點的方位角的偏移；以及從一個特征點看在參考坐標(biāo)系中另一特征點的特征點方向的偏移。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖案間特征對應(yīng)方法，其中，對于對應(yīng)特征點組布置候選， 針對以下項目來執(zhí)行比較每個特征點組布置的第一特征點與在位置上接近對應(yīng)特征點組 布置的第二鄰近特征點之間的距離，以及從第一特征點看在第二鄰近特征點與另一對應(yīng)特 征點組布置的第三特征點之間的方位角偏移；將彼此相對應(yīng)的鄰近特征點添加到對應(yīng)特征 點組布置候選；以及更新對應(yīng)特征點組布置候選。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖案間特征對應(yīng)方法，其中，對于對應(yīng)特征點組布置候選， 針對以下項目來執(zhí)行比較在每個特征點組布置的第一特征點與在位置上接近特征點組 布置的第二鄰近特征點之間的距離，以及第二鄰近特征點至第一特征點的特征點方向的偏 移；將彼此相對應(yīng)的鄰近特征點添加到對應(yīng)特征點組布置候選；以及更新對應(yīng)特征點組布 置候選。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖案間特征對應(yīng)方法，其中，對于不滿足一對一特性的對應(yīng) 特征點候選，執(zhí)行對在第三步驟中更新的對應(yīng)特征點組布置候選的伴隨對應(yīng)特征點候選的 檢驗。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖案間特征對應(yīng)方法，其中，對在第三步驟中更新的對應(yīng)特 征點組布置候選的伴隨對應(yīng)特征點候選的檢驗基于對應(yīng)特征點候選的鄰近特征點的對應(yīng) 關(guān)系。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖案間特征對應(yīng)方法，其中，對對應(yīng)特征點組布置候選的檢 驗基于對應(yīng)特征點組布置候選的伴隨對應(yīng)特征點的數(shù)目。
17.一種程序，所述程序允許圖案間特征對應(yīng)設(shè)備中的中央處理單元執(zhí)行處理，以通過 使用圖案的特征點信息使圖案間特征彼此相對應(yīng)，所述程序包括以下進(jìn)程第一進(jìn)程，在所述第一進(jìn)程中，將所輸入的圖案信號中彼此在位置上接近的N個特征 點設(shè)置為鄰近特征點組，將鄰近特征點組和布置關(guān)系數(shù)值組設(shè)置為特征點組布置，并產(chǎn)生 鄰近特征點組、布置關(guān)系數(shù)值組和特征點組布置中的至少一個，所述布置關(guān)系數(shù)值組表示 鄰近特征點組的特征點之間的布置關(guān)系，N是大于等于2的整數(shù)，第二進(jìn)程，在所述第二進(jìn)程中，執(zhí)行對第一圖案的布置關(guān)系數(shù)值與在第一進(jìn)程中產(chǎn)生 的第二圖案的布置關(guān)系數(shù)值的比較，以檢測彼此相對應(yīng)的對應(yīng)特征點組布置候選，第三進(jìn)程，在所述第三進(jìn)程中，對于對應(yīng)特征點組布置候選，執(zhí)行對與每個特征點組布 置的特征點和在位置上接近特征點組布置的特征點有關(guān)的布置關(guān)系數(shù)值的比較，分別將彼 此相對應(yīng)的鄰近特征點添加到對應(yīng)特征點組布置候選，并更新對應(yīng)特征點組布置候選，第四進(jìn)程，在所述第四進(jìn)程中，檢驗在第三進(jìn)程中更新的對應(yīng)特征點組布置候選的伴 隨對應(yīng)特征點候選，以確定對應(yīng)特征點組布置候選的伴隨對應(yīng)特征點，以及第五進(jìn)程，在所述第五進(jìn)程中，檢驗對應(yīng)特征點組布置候選以確定在圖案之間彼此相 對應(yīng)的對應(yīng)特征點。
全文摘要
一種圖案間特征對應(yīng)設(shè)備(1)，用于即使在要比較的圖案有畸變的情況下也以高精度來確定特征對應(yīng)關(guān)系。該設(shè)備(1)包括產(chǎn)生其中的特征點在圖案中的位置彼此接近的鄰近特征點組和將鄰近特征點組的特征點之間的位置關(guān)系指示為特征點組位置的位置關(guān)系數(shù)值的裝置(11)；比較所產(chǎn)生的位置關(guān)系數(shù)值以檢測對應(yīng)特征點組位置候選的裝置(12)；比較對應(yīng)特征點組位置候選的每個特征點組位置的特征點與鄰近特征點組位置的特征點之間的位置關(guān)系數(shù)值，將對應(yīng)鄰近特征點添加到對應(yīng)特征點組位置候選，并更新對應(yīng)特征點組位置候選的裝置(13)；檢查更新后的對應(yīng)特征點組位置候選的相關(guān)對應(yīng)特征點候選以設(shè)置對應(yīng)特征點組位置候選的相關(guān)對應(yīng)特征點的裝置(14)；以及檢查對應(yīng)特征點組位置候選以設(shè)置圖案間對應(yīng)特征點的裝置(15)。
文檔編號G06T7/00GK101911115SQ20088012290
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者黃雷 申請人:日本電氣株式會社