專利名稱：多光譜成像生物識別的制作方法
多鄉(xiāng)成像生物識別相關(guān)申請的奴引用本申請不是臨時(shí)性的，并且要求下面各個(gè)申請的申請日&^益美國臨 時(shí)專禾U申請No.60/576，364 ， 標(biāo)題為"MULTISPECmAL FINGER RECOGNITION",由Robert K.Rowe和Stephen P.Corcoran在2004年6月1日 提出；美國臨時(shí)專利申請No.60/600，867，標(biāo)題為"MULTISPECmAL IMAGING BIOMETRIC"，由RobertK.Rowe在2004年8月11日提出；美國臨時(shí)專利申請 No.60/610，802 ， 標(biāo)題為"FINGERPRINT SPOOF DETECTION USING MULTISPECTRAL IMAGING",由Robert K.Rowe在2004年9月17日提出； 美國臨時(shí)專利申請No.60/654，354，標(biāo)題為"SYSTEMS AND METHOD FOR MULTISPECTRAL FINGERPRINT SENSING",由Robert K.Rowe在2005年2 月18日提出；以及美國臨時(shí)專利申請No.60/659,024，標(biāo)題為"MULT!SPECTRAL IMAGING OF THE FINGER FOR BIOMETRICS",由Robert K.Rowe等人在 2005年3月4日提出。本申請涉及共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No.ll/009，372，標(biāo)題為"METHODS AND SYSTEMS FOR ESTTMATION OF PERSONAL CHARACTERISTICS FORM BIOMETRIC MEASUREMENTS",由Robert K.Rowe在2004年12 月9曰提出，其旨公開內(nèi)，引A^里作為用于各種目的的參考。由自資Wl^Jf發(fā)作出的關(guān)于發(fā)明6t^利的聲明美國TO享有按照合同No.FA875(M)4~C>0190得到了美國紐約的Rome 空軍研究實(shí)驗(yàn)室的支持的該申請的權(quán)利。背景獄本發(fā)明一股涉及生物識別。更具體地，本申請涉及多光譜成像生物識別。 "生物識別(Biometrics)" —股涉艦活條征的統(tǒng)計(jì)分析。 一種統(tǒng)計(jì) 包括"生物識別認(rèn)證"，其一般在兩種模式之一的情況下運(yùn)行，用于M^對人的
自動(dòng)識別或者對據(jù)稱的人的聲稱的身^t行皿。生物識別傳感技術(shù)測量人的 物理特征或行為特征，并將這離征與類似的預(yù)先記錄的測鋭行比較，以確 定是否匹配。 一般被用于生物識別認(rèn)證的物理特征包括面部，虹膜，手形，血 管結(jié)構(gòu)，以及指紋圖案，其中 敏圖案^^有生物識別認(rèn)證特征中最普遍的。 當(dāng)前用于對采集到的t敏進(jìn)行分析的方飽括光學(xué)，電容，射頻，熱，超聲， 以及其它幾種不太常用的方法大部分^^^集方賺就手J緣面上或與期瞎就的^I^腿行 測量。特別地，光學(xué)t敏讀取器一lfet也依靠傳感器臺板以及置于其上的手指之 間存在或者不存在折身寸率的差異。當(dāng)界面上光的角度大于臨界角度并且在臺板的特定^S上存在f敏的充氣凹部時(shí)，由于空氣-臺板折射率的差異而在臺板中出現(xiàn)全內(nèi)反射("TER")。另外，如顆當(dāng)折射率的艦與臺板光學(xué)撤蟲，貝條 位置上的TIR被"ffiUh"，允許光穿過該臺板-艦界面。貫穿對旨與臺板接觸 區(qū)域的TTR的差異的,形成了常規(guī)光學(xué)t敏讀取的基礎(chǔ)。存在大量的既以明 場又以暗場光學(xué)裝置方式檢測光學(xué)界面的變化的光學(xué)裝置。 一般地，單束的準(zhǔn) 單色光IM于進(jìn)行該基于HR的測量。也存在非im光學(xué)徽傳緣 一些非HR繊專麟依靠準(zhǔn)單色光裝 置來照射指尖的前面，側(cè)面或者背面，使得 131皿漫射。由于對于突起和 凹部，穿過手指并橫過^^-臺板界面的光^tl的差異而形成了 敝圖象。界面 上光傳輸?shù)牟町愂怯捎贔resnd反|#爭性的變化而弓胞的，而Fresnd H#tf性取決于在凹部中是否存在中間氣隙。 一些非im傳自為非,傳感器，其4頓偏振M 敏的表面特tBS行成像。在有些瞎況下，該成像系統(tǒng)可以包括線偏 振器，并且可以在平行和垂直的方向擅入射艦行偏振，以提供兩個(gè)圖像， 接著按照某種方式將這兩個(gè)圖，合在一塊，以增強(qiáng)手指的表面特征。雖然根據(jù)TIR現(xiàn)象的光學(xué)^^i^(器是一種最普遍使用的J^t傳感器， 但是它們?nèi)菀资艿接捎诜抢硐雱兣６斐傻膱D像質(zhì)量問題的影響。如果^31 ^f燥，貝lj與臺板匹配的比剩每受到損害，逸就導(dǎo)致了很差的圖像對比度。類 《,，如果手指太濕，貝鵬部將充滿水，這將導(dǎo)!Ki布指紋區(qū)出現(xiàn)光耦合并且 大大降低圖《TO比度。如果手指壓在臺板上的壓力過小或過大，皮膚或傳感器 太臟，iS^老化和/或破損，或者存在3ig精細(xì)的特征例如同種同文4tt民族和 非常年輕的兒童的情況，也會(huì)產(chǎn)生類似的效果。這些效果降低了圖像質(zhì)量，并且從而降低了指紋傳感器的整體性能。經(jīng)過近來的研究，發(fā)現(xiàn)16%辦敏圖像由于受到這些影響而沒有達(dá)到最佳圖像質(zhì)量。在有些情況下，商用光學(xué)f敏讀取器中包括軟材料例如硅樹脂的薄膜，用以幫助M^這些影響并且恢復(fù)性能。 因?yàn)槭擒洸牧?，因此該薄膜?huì)受到損傷，磨損，以及污染，在它需要維護(hù)之前 就限制了傳繊的4頓。
生物識別傳感器，特別是皿生物識別傳感器， 一般由于各種形式的欺 騙采樣而失效。在t敏讀取器的情況下，本領(lǐng)域內(nèi)已知有多種方法，用于為讀 取器提供授權(quán)用戶的指紋圖案，該指紋圖被嵌入到一些類型的非生物材料中， 例如紙張，明膠，學(xué)服等。這樣，即使指紋讀取器倉嫩被認(rèn)為是很可可靠地確定 是否存在匹配指紋圖案，確?？梢詮恼嬲幕铙w手指上獲取匹配圖劍齡系統(tǒng)的安全來說也慰艮關(guān)鍵的，而這是通過許多現(xiàn)有的傳感器也很難確定的。 因此，本領(lǐng)域內(nèi)需魏一種用于生物識別傳感的艦方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了對個(gè)體進(jìn)行生物識別測量的方法。在單個(gè)照明時(shí) 間期間在多個(gè)不同的光學(xué)割牛下照謝個(gè)體的目標(biāo)皿部位。對于戶皿多個(gè)不 同的光學(xué)割牛中的每一個(gè)分別接收在所述目標(biāo)皮膚部位的表面下散射的光。 由所述接收至啲光得到戶脫目標(biāo)皮膚部位的多光譜圖像。利用所得至啲多光 譜圖像進(jìn)行生物識別功能。
在不同的實(shí)施例中可以進(jìn)行大量不同的生物識別功能。在一個(gè)實(shí)施例中， 執(zhí)行生辦只別功能包括^i^腐個(gè)體的身份。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，執(zhí)行生 物識別功能包括將所述多光譜圖像與存儲在數(shù)據(jù)庫中的多個(gè)多光譜圖像進(jìn) 行比較，所述數(shù)據(jù)庫將所述多個(gè)多光譜圖像與人的身份相關(guān)聯(lián)。通過找到所 述多光譜圖像與戶，數(shù)據(jù)庫中存儲的所述多個(gè)多光譜圖像之一之間的匹配 來識別戶脫個(gè)體。在另一個(gè)鄉(xiāng)例中，執(zhí)行該生物識別功能包括將所述多光 譜圖像與存儲在繊庫中的多個(gè)非多光譜圖像行比較，所述數(shù)據(jù)庫將 多個(gè)非多光譜圖像與人的身份相關(guān)聯(lián)。通過找到所述多光譜圖像與所述數(shù)據(jù)庫中存儲的戶腿多個(gè)非多光譜圖像一之間的對應(yīng)識別所述個(gè)體。例如，所述數(shù)據(jù)庫可以包括送所述非多光譜圖像中得到的值，在這種情況下，通過 從所述多光譜圖像中提取特征并將所述特征與所述值進(jìn)行比較將所述多光
譜圖像與戶脫多個(gè)非多光譜圖像比較。大量不同的特征可以棚于生成多個(gè)不同的光學(xué)剝牛。例如，在一個(gè)實(shí) 施例中，多個(gè)不同的光學(xué)##^括不同的偏振^#。在另一個(gè)實(shí)施例中，包 括照射光的多個(gè)不同的波長。在該實(shí)施例中，個(gè)體的目標(biāo)^M位可以同時(shí)被多個(gè)不同的波長的照浙光照謝，可能以^^長的形式，并jaxtw皿 行過濾，以對多個(gè)不同的波微行分離。偏振也可以^細(xì)于確保檢測至啲光已^^歷了多個(gè)娜過程。例如，可 以對于每個(gè)不同的光學(xué)條件，用具有第一偏振的光對目標(biāo)皮膚部位進(jìn)行照射。用第二偏W"接收至啲艦行偏振，織一和第二偏振基本上定義了交叉偏振條件。在不同的實(shí)施例中，該第一和第二偏振可以都為線偏 #都 可以為圓偏振。在一個(gè)實(shí)施例中，^^的表面結(jié)構(gòu)的圖像也可以^^集。例如，可 以用來自臺板內(nèi)部的光以大于臨界角的角度來照浙戶，^ra位，其中所述 臨界角由戶滿臺板與戶脫臺板的外綱境的分界面定義，戶/M表面結(jié)構(gòu)對應(yīng) 于戶皿 部位與戶皿臺板,的部分。在戶，單個(gè)照明時(shí)間期間，戶，目 標(biāo)艦部位的隨可基杯變。另一組實(shí)施例衝共了多光譜傳感器。采用了臺板，用于由個(gè)^J文置目標(biāo)^!^位。布置了照lt源，用于當(dāng)目標(biāo)^ra位，皿置在臺fch時(shí)對其進(jìn)行 照謝。布置了成像系統(tǒng)，用于接iBO^脫目標(biāo)^J3^位的表面下艦的光。鵬鵬戶脫照針源和戶脫成像系統(tǒng)相接。戶;f^s制器包括在目標(biāo)^ra 位在臺板上的位置基本不變的單個(gè)照明時(shí)間期間在多個(gè)不同的光學(xué)條件下 用照針源對fM目標(biāo)i^部^a行照謝的指令。戶;M^制器還包括對于戶皿 多個(gè)不同的光學(xué)條件中的每一個(gè)利用由所述成像系統(tǒng)分別接收到的光得到 戶服目標(biāo)艦部位的多光譜圖像附旨令。禾,所得至啲多光譜圖微行生物 識別功能。該多光譜傳 可以有時(shí)候被方便地包括在便攜式電子裝置中。 許多實(shí)施例^ffl偏振。在一個(gè)這種實(shí)施例中，該多光譜傳^i進(jìn)一步包括第一偏振器，用于對由照J(rèn)t源,的^it行偏振。該成f象系統(tǒng)包括第二偏振器，用于對^i^P位的表面下艦的艦行偏振。該多個(gè)光學(xué)剝牛包括不 同的相對偏振劍牛。在另一個(gè)這種實(shí)施例中，該多光譜傳ii^ffit—步包括 第一偏振器，用于對由照jt源衝共的光進(jìn)行偏振，以及第二 器，用于對i^t5位的表面下旨的光進(jìn)行偏振?？梢栽赹X結(jié)構(gòu)中,i^一和第二偏振器。在一些實(shí)施例中，該成像系統(tǒng)包括濾色器陣列，該濾色器陣列具有多個(gè)分布式熗波器元件。^h濾波器元件tPOT于^lr有限M的指定窄帶波長 范圍之一的光。該多個(gè)不同的光斜牛包括指定的窄帶波長范圍內(nèi)照射光的不 同波長。在一個(gè)這種實(shí)施例中，在多個(gè)不同的光學(xué)剝牛下ffiji照針源對目標(biāo) 皿部位進(jìn)行照射的指^摘頃序iM過不同的波"CT目標(biāo)皮膚部位進(jìn)行 照射的指令。在另一個(gè)這種實(shí)施例中，在多個(gè)不同的光學(xué)^fTBM照J(rèn)t源 對目標(biāo)皮膚部位進(jìn)行照射的指令包括同時(shí)通過多個(gè)波長對目標(biāo)皮膚部位進(jìn) 行照細(xì)指令。在另一個(gè)實(shí)施例中，該控制器還包括用來自臺板內(nèi)部的光以大于臨界角 的角度來照^Jf，^M位的指令，其中所述臨界角由戶，臺板與所述臺板 的外部環(huán)境的分界面定義。由入射到戶皿^I^位與戶;M臺板^M的所述臺板的戶/^分界面上的光得至ij戶;M^ra位的表面結(jié)構(gòu)的圖像。在還一組 例中， 了一種對組織 ^行分析的方法。在單個(gè)照 明時(shí)間期間在第一和第二不同的偏振^^牛下接tBO^且織,散射的光，其中 在該照明時(shí)間期間，組織部位的皿基本不變。 ，二偏振^#并不定義相 對于第一偏振割牛的互補(bǔ)狀態(tài)。從接收到的光中得到組織部位的圖像。至少第一和第二偏振餅之一可以包括基本隨機(jī)的偏振綠在第一和 第二不同的偏振條件之一下接收從組織部位散射的光可以包括用具有第一 偏振的^W組織部，行照謝并檢測從組織部位散射的具有第一偏振的光。 作為選擇，可以用具有第一偏振的光照射該組織 ，并且可以檢測到從組 織部位繊的具有與第--偏紅補(bǔ)的第二偏振的光?？梢詍從鄉(xiāng)一偏振 條件下接收到的光中得到組織部位的第一圖像以及從在第二偏振條件下接 收至啲光中得到組織部位的第二圖像來得到組織部位的圖像。接著可以對該 第一和第二圖《,fi^性組合。在一些實(shí)施例中，可以對得到的圖像執(zhí)行生 物識別功能。本發(fā)明的實(shí)施例還麟了對個(gè)體進(jìn)行生物識別湖糧的方法。在單個(gè)照明 時(shí)間期間在多個(gè)不同的光學(xué)斜牛下對相對于臺板布置的個(gè)體的目標(biāo)皮膚部位進(jìn)行照明。多個(gè)不同的光學(xué)剝牛的至少之^^aii光以大于臨界角的角
度來照謝該目標(biāo)iSra位，其中該臨界角是由臺板與夕卜 境的分界面定義的。不同的光學(xué)條件的至少另一^ :光以小于臨界角的角度來照謝該 目標(biāo)J^P位。對于多個(gè)不同的光學(xué)割牛的每一個(gè)##^別接皿目標(biāo)皿 部位娜的光，以得到目標(biāo)艦部位的多光譜圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，目標(biāo)艦部位的部分與臺板撤蟲。在一愧樣的實(shí)施 例中，在被目標(biāo)^W位艦之后接收到的光可以包括接收從如下位置散 射后的光以得到目標(biāo)皮膚部位的表面結(jié)構(gòu)的圖像，在所述位置，以大 于所述臨界角的角度入射到所述目標(biāo)皮膚部位的光與所述目標(biāo)皮膚 部位與所述分界面接觸的位置一致。在不同實(shí)施例中，多個(gè)不同的光學(xué)割?？梢园ú煌钠窀钆?，不同 的照明角度，和/或可以包括不同的照射光的波長。在一個(gè)實(shí)施例中，該臺板包括一定厚度的材料;M光以大于臨界角的角度對目標(biāo)^l^位進(jìn)行照射包括在光穿過臺板的分界面到達(dá)皮膚部位之前在材料的厚度內(nèi)通過全內(nèi) 反射對該艦行多次反射。在另一個(gè)實(shí)施例中，由相同的光檢測器來接收在多光學(xué)條件中的每一個(gè)下接收的光。作為選擇，可以 :第一成像 收在 多個(gè)不同的光學(xué)割牛的至少之一下Mf的光，并且可以M不同于第一成像 器的第二成像器來接收在不同的光學(xué)斜牛的另一個(gè)下t^的光。在不同的實(shí)施例中，可以在日舒lf或明場結(jié)構(gòu)下接收在多個(gè)不同的光學(xué)剝牛的至少之一下M的光。在單個(gè)照明時(shí)間期間，目標(biāo)艦部位的位置基杯變。另一組實(shí)施例衝共了生物識另鵬量系統(tǒng)。該生物識另娜量系統(tǒng)包括臺板， 照針源，光檢測器，以及控制器。該臺板l細(xì)于方嬗個(gè)體的目標(biāo)艦謝立。 該控制器與照J(rèn)t源以及光檢測器相接。該控制器包括用于在單個(gè)照明時(shí)間期 間在多個(gè)不同的光學(xué)割牛下對目標(biāo)皿部位進(jìn)行照J(rèn)寸的指令，其中在該照明 時(shí)間期間，目標(biāo)^M立的^a基:W變。多個(gè)不同的光學(xué)斜牛的至少之一 包SM光以大于臨界角的角度來照浙該目標(biāo)^^位，其中該臨界角是由 臺板與外部環(huán)境的分界面定義的。不同的光學(xué)^K牛的另一^CT過光以小 于臨界角的角^^照謝該目標(biāo)i^P位。該控制還包括對于戶，多個(gè)不同的 光學(xué)條件的多者中的每一個(gè)由所述光檢測器接收的從所述目標(biāo)皮膚部位散 射后的光得至iJ戶，目標(biāo)i^P位的多光譜圖像的指令。在一些瞎況下，該生 物識別測量系統(tǒng)被方便地包括在便攜式電子體中或包括在十字轉(zhuǎn)門中。介質(zhì)電子錢夾15B。受保護(hù)內(nèi)容25B被保存在受保護(hù)介質(zhì)電子錢夾 15B上。受保護(hù)內(nèi)容25B大體類似于受保護(hù)內(nèi)容25。受保護(hù)內(nèi)容25B 包含用戶可用于購買、租借或以其它方式獲得諸如受版權(quán)保護(hù)內(nèi)容之 類產(chǎn)品的預(yù)算或狀態(tài)。受保護(hù)介質(zhì)電子錢夾15B包含用于維護(hù)受保護(hù) 介質(zhì)電子錢夾15B的狀態(tài)或預(yù)算的系統(tǒng)IOB。進(jìn)一步參考圖6，圖7(圖7A、 7B)圖解說明受保護(hù)介質(zhì)電子錢夾 15B上的系統(tǒng)10B的方法700。用戶進(jìn)行交易，從而獲得預(yù)裝預(yù)定預(yù) 算的受保護(hù)介質(zhì)電子錢夾15B(步驟705)。所述交易可包含購買、訂購、 租借或者推銷贈(zèng)送。另一方面，用戶可在零售店中的信息亭選擇受保 護(hù)介質(zhì)電子錢夾15B的初始預(yù)算或狀態(tài)；信息亭中的安全提供商把選 擇的初始預(yù)算或狀態(tài)燒錄在受保護(hù)介質(zhì)電子錢夾15B上。用戶把受保護(hù)介質(zhì)電子錢夾15B插入介質(zhì)設(shè)備20B中(步驟 710),介質(zhì)設(shè)備20B大體類似于介質(zhì)設(shè)備20。介質(zhì)設(shè)備20B可位于零 售店中，用戶的家中，或者介質(zhì)設(shè)備20B可以訪問諸如服務(wù)提供商 45之類的服務(wù)提供商和諸如安全提供商50之類的安全提供商的其它 地方。用戶利用電子錢夾接口 605在受保護(hù)介質(zhì)電子錢夾15B上的系 統(tǒng)10引導(dǎo)下訪問服務(wù)提供商50(步驟715).用戶從服務(wù)提供商50提 供的產(chǎn)品中選擇諸如應(yīng)用程序、音頻文件、視頻文件、電影、電子書 籍、數(shù)據(jù)庫之類的受保護(hù)內(nèi)容產(chǎn)品(步驟720)。服務(wù)提供商45確定受保護(hù)介質(zhì)電子錢夾15B的預(yù)算或狀態(tài)的剩 余值是否足以完成選擇的交易(判定步驟725)。如果否，那么服務(wù)提 供商45拒絕該交易(步驟730).如果是，那么安全提供商批準(zhǔn)該交易 (步驟735)。安全提供商把反映受保護(hù)介質(zhì)電子錢夾15B上的新余額 的加密密鑰更新發(fā)給介質(zhì)設(shè)備，所述新余額反映所述交易的價(jià)格(步驟 740),用戶以加密文件的形式把受保護(hù)內(nèi)容25B下栽到受保護(hù)介質(zhì)電 子錢夾15B(步驟745)。介質(zhì)設(shè)備記錄反映受保護(hù)介質(zhì)電子錢夾的預(yù)算 或狀態(tài)的減少值的新加密信息，所述減少值反映所述交易(步驟750)。 受保護(hù)介質(zhì)電子錢夾15B包含受保護(hù)介質(zhì)電子錢夾15B的預(yù)算或狀
以在不同的光學(xué)斜牛的每一個(gè)下通過具有第一偏振的M目標(biāo)組織進(jìn)行照射。可以aa第二偏驗(yàn)該接收至啲^s行偏振，織一和第二偏iis本上 定義了交叉偏振^#。在不同實(shí)施例中，該第一和第二偏振可以都為線偏振 或者都為圓偏振。從目標(biāo)組織t^的光可以包括從目驗(yàn)且織的表面下散射的光。在一個(gè)實(shí) 施例中，目標(biāo)組織的表面結(jié)構(gòu)的圖像也可以 集。例如，可以用來自臺板 內(nèi)部的光以大于臨界角的角 照射目標(biāo)組織，其中該臨界角是由臺板與臺 板的外部環(huán)境的分界面定義的，該表面結(jié)構(gòu)對應(yīng)于與該臺板^i鵬目総且織 的部分。在單個(gè)照明時(shí)間期間，目標(biāo)組織的^s基本不變。另一組實(shí)施例麟了活性檢測器。《頓了臺板，用于方爐目t祐且織。布 置了一照J(rèn)t源，用于當(dāng)目標(biāo)組織M^g在臺feJt時(shí)對其進(jìn)行照謝。布置了一 成像系統(tǒng)，用于接,人該目驗(yàn)且織翻寸的光?？刂破髋c該照浙源以艦像系 統(tǒng)相接。該控制器包括在單個(gè)照明時(shí)間期間在多個(gè)不同的光學(xué)剝牛下用照射 源對目t祐且織邀行照謝的指令，其中在詼照明時(shí)間期間，,祐且織在臺板上 的位置基本不變的。該控制器還包括對于多個(gè)光學(xué)條件的每一個(gè)由成像系統(tǒng) 分另嗾收歪啲光中得到目総且織的多光譜圖像的指令。還掛共了控制掛旨令 用于斷正該得到的多光譜圖像與活組織一致。許多實(shí)施例^頓偏振。在一個(gè)這種實(shí)施例中，該活性檢測器進(jìn)一步包括第一偏振器，用于對由照針源,的: 行偏振。i^M象系統(tǒng)^&括第二偏振器，用于對從目f祐且織賺的艦行偏振。該多個(gè)光學(xué)剝牛包括不同的相對 偏振斜牛。在另一個(gè)這種實(shí)施例中，該活性檢測器腿一步包括第一偏振器， 用于對由照針源,的皿行偏振，以，二偏振器，用于對從目標(biāo)組織散射的5fcit行偏振?？梢栽赹X結(jié)構(gòu)中提供該第一和第二偏振器。在一些實(shí)施例中，該成像系統(tǒng)包^^濾色器陣列，該濾色器陣列具有多個(gè)分布式、搶波器元件。^N麼波器元件躺iffi于fiij有限數(shù)量的指定窄帶波長 范圍之一的光。該多個(gè)不同的光學(xué)劍牛包括指定的窄帶波長范圍內(nèi)照射光的 不同波長。在一個(gè)這種實(shí)施例中，在多個(gè)不同的光學(xué)割牛下用照針源對目標(biāo) 組織進(jìn)行照射的指夠括順序艦過不同的波頓目標(biāo)組織進(jìn)行照射的指令。在另一個(gè)實(shí)施例中，該控制器還包^13i來自臺板內(nèi)部的光以大于臨界
角的照謝該目織的指令，其中該臨界角是由臺板與臺板的外, 境的分界面定義的。從臺板表面上的入射光得到iMi^位的表面結(jié)構(gòu)的圖 像，其中在該臺板上，目標(biāo)組織與該臺板接觸。由入射到所述目標(biāo)組織與 所述臺板接觸的所述臺板的所述分界面上的光得到所述目標(biāo)組織的 表面結(jié)構(gòu)的圖像。


M參照說明書的剩余部分以及附圖會(huì)辦實(shí)JW"于本發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn) 的進(jìn)一步的理解，其中在旨附圖中，相同的參考fHBTO于指代相同的部 件。在有些瞎況下，參考新己包括數(shù)字部分，其后面跟有拉丁字母后綴；只 參看參考標(biāo)記的數(shù)字部分就意味著共同地參看所有的具有該數(shù)字部分而具 有不同的拉丁字母后綴的參考^H己。該專禾蜮申請文件含有至少一個(gè)彩色附圖。根據(jù)請求并支付必要的費(fèi)用， 將由該局麟具有采絶附圖的專利或?qū)＠暾埞_的副本。圖1掛共了本發(fā)明--個(gè)實(shí)施例中多光譜生物識別傳 的前視圖； 圖2A-2D提供了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中示出的多光譜生物識別傳感器 的四^^見圖；圖3A顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中引入了全內(nèi)反射照明，多光譜 成像照明，以及光學(xué)棱鏡；圖3B顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中弓l入了用于全內(nèi)鄉(xiāng)照明的厚 臺板，以及用于直接成像照明的分離機(jī)構(gòu)；圖3C顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中弓l入了用于全內(nèi)反射照明的厚 臺板，以及用于直接成像照明的分離厚板；圖4A-4C說明了在不同實(shí)施例中使用的不同 結(jié)構(gòu)的效果；圖5麟了對本發(fā)明的多攝影機(jī)實(shí)施例的示意性說明；圖6共了流程圖，用于描述使用在多個(gè)不同的光學(xué)斜牛下測量來執(zhí)行 對身份和/棘樣真實(shí)性的生物識別確定的方法；圖7為顯示在不同光波長下血紅蛋白吸收率的圖；圖8掛共了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多光譜生物識別傳S^便攜式電子裝 置集成的示意性說明；
圖9A和9B比較了在非理想剝牛下(COLOR)指尖的全內(nèi)反射和多頻譜成像測量的結(jié)果；
圖IOA和10B說明了存在光學(xué)清晰薄膜盼瞎況下的圖像特性；
圖IIA麟了組織潔像的頂視圖，該組織影像棚于模擬說明本發(fā)明的某些方面；
圖11B^f共了圖11A所示^^像在不同波長處的多光譜圖像的例子； 圖12A和12B麟了為描述欺騙采樣(COLOR)而選取的多光譜圖像 的結(jié)果；
圖13 ,了為描皿騙采樣(COLOR)而對于活銜嫩體手J趟取的 多光譜圖像的比較；
圖14A-14D顯示了為iWK頓多光譜成像M^I卜充信息以艦指 紋生物識別性能中執(zhí)行的多人研究結(jié)果；以及
圖15A-15D說明了一示例性實(shí)施例，其中傳麟與十字轉(zhuǎn)門集成。
具鵬敲式 1.鵬本發(fā)明的實(shí)施例鵬了方法和系統(tǒng)，i^"法和系統(tǒng)考慮到生物i頓j測量 的釆集和處理。這些生物識別測量可以對于人的身份以^S^f細(xì)的生物識別 采樣的真實(shí)性,強(qiáng)有力的保證，并且可以與大量不同 的，組合在一±央，例如蜂窩電話，個(gè)人數(shù)字助理，膝上型計(jì)tm，以及其它便攜式電子裝 置，還有用于物理^f輯存取的3^g。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的^t特征 在于采用了多個(gè)不同的光學(xué)結(jié)構(gòu)，用于在單個(gè)照明時(shí)間期間采集多個(gè)圖像數(shù) 據(jù)。在有些瞎況下，麟了方法和系統(tǒng)，用于艦〗頓具有兩個(gè)不同的成像 系統(tǒng)的傳s^來采集和處理數(shù)據(jù)。在其它情況下，所披露的方法和系統(tǒng)涉及 艦具有單個(gè)驟機(jī)的傳繊來采集,。本發(fā)明的傳^^|樹共了富足信息 集，相對于常規(guī)傳自來說，該富 足信息,集增強(qiáng)了安全性和可用性。該增強(qiáng)調(diào)姓性源自將來自多個(gè)圖像 的信息組合在一塊，其中該多個(gè)圖像f^i被測材料的不同的光學(xué)待性。這些 特性提供了充足的信息，以會(huì)辦區(qū)分活體艦和各種用于試圖欺騙傳感器的Ait材料和方法。同樣，增強(qiáng)的安全險(xiǎn)源自本發(fā)明的一方面，其,了用于對大范圍的環(huán)境和生理^as行測量的機(jī)制。該健壯和可靠的采樣意喊系 統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)并不會(huì)為了彌補(bǔ)f艮差的圖像質(zhì)量而必須M^松。鵬斷,于個(gè)體的準(zhǔn)確 和定位柳蹄似及斷,個(gè)體的艦具有 特定品質(zhì)的要求來實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的傳繊的可用性。同時(shí)，從在某些光學(xué)割牛下 采集到的圖像中提取表面下的生物識別信息的能力提供了用于即使在表面特征丟失或受損的情況下也肖嫩進(jìn)行生物識別確定的機(jī)制。il31^種方式， 在本發(fā)明的實(shí)施例中進(jìn)行的多光譜測量對于以下非理想^M量也是有利且健壯的，例如千燥，過度潮濕，缺乏彈性，和/或磨損特征，磨損特征例 如一般與上年紀(jì)的人、進(jìn)行強(qiáng)體力勞動(dòng)的人、或者^i^暴露給化學(xué)物質(zhì)的人 例如美容師或護(hù)士相關(guān)。 在單個(gè)照明時(shí)間期間在多個(gè)不同的光學(xué)割牛下采集到所有圖像的集合在這里被稱為"多光itit^"。該不同的光學(xué)剝牛可以包括偏振剝牛的不同，照射角度的不同，成像角度的不同以^MIt波長的不同。在有些光學(xué)割牛下， 所形成的圖像顯著地受到樣品和臺粒間的界面上im ;嫁的存在和分布 的影響。這些圖f象在這里被稱為"TIR圖像"。在有些光學(xué)割牛下，所形成 的圖像實(shí)質(zhì)上不會(huì)受至怡社是否存在 效果的影響。這些圖像在這里被 稱為"直接圖像"?？蓱?yīng)用于這里戶腿的多光譜測量的j^Ml^包括手矛詩ti拇指的織表面 以及頓關(guān)節(jié)，科旨甲和甲床，手掌，手背，手腕和前臂，面部，目艮睛，耳 朵，以及身體的所有其它外部表面。雖然在下面的討論中在^#定實(shí)施例 的例子時(shí)具##照"對旨"進(jìn)行，但，當(dāng)理解，這些實(shí)施例僅僅是示范性 的，并且其它 例可以^頓其它身體部分的^1 位。在有些實(shí)施例中，傳SH衝共多個(gè)離散波長的光，其穿透皮膚的表面， 在皮膚內(nèi)和/或皮下組織中散射。這里使用的"離軟波長"就是指波長或波段的集合，i^^被處理為單個(gè)的分檔(binned)單元~~對于旨分檔單 元，只辦上從分檔單元中提取信息，而不是從分檔單元的各個(gè)波長子集中 提取。在有些,兄下，該分檔單元可以是不連續(xù)的，使得當(dāng)麟多個(gè)離散的 波長時(shí)，一^^壬意對波域波段之間的波長不被麟，但這并不是必須的。 在一些瞎況下，該波長位于紫外一可見一近紅外波長范圍內(nèi)。一部分豐ME稱艦下組織,的光存離開艦并且棚于形成該皮 膚表面的或表面下的組織結(jié)構(gòu)的圖像。在一些實(shí)施例中，這樣的圖像可以包括J敏圖像，這里術(shù)語" 敏"MTJmffl于表示具有l(wèi)^c特征的樹可m 部位。下面衝共對可在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的多光譜系統(tǒng)的例子的詳細(xì)的說 明，但是這樣的說明的意圖并不是限制性的，因?yàn)槠渌夹g(shù)可以用在可選的 實(shí)施例中。2.單j^l多賺成像圖1中示出了使用多光譜成像的實(shí)施例的第一個(gè)例子，其中該多光譜成 像包括多個(gè)不同的照謝角度。該鄉(xiāng)例中的多光譜傳繊101包括一個(gè)或多個(gè)光源i03，用于以角度e,對對ia行照J(rèn)t， 一個(gè)或多n源i33，用于以 角度02對手 離行照射，以及成像系統(tǒng)i23，其可以包括數(shù)字成像系統(tǒng)。在 雌實(shí)施例中，角度A小于臨界角9c，并且角度92大于臨界角eo可以適宜土雌擇照針源的M，以便報(bào)到某種禾號的照明、微多照明波長、提供多偏振^^牛、滿^^裝要求以及滿足多光譜生物識別傳感器101的其它結(jié)柳蹄lj剝牛。來自光源103， 133的照浙光穿過照明光學(xué)器件，照明光學(xué)器件將照謝光 定型為所希望的皿，例如泛光，光線，光點(diǎn)等等皿。為了方,見，示 出的照明光學(xué)器件105， 135由M^Ij戎，但是可以更一l^t也包括一個(gè)或多 ^t鏡， 一個(gè)或多個(gè)反射鏡，和/或其它光學(xué)元件的任意組合。該照明光學(xué) 器件105， 135還可以包括掃描機(jī)構(gòu)(未示出)，用于以指定的一維或二維模 式對照J(rèn)^at行掃描。在不同實(shí)施例中，光源103, 133可以包括點(diǎn)光源， 線光源，面光源，或者可以包括一系列這種光源。光源103， 133可以為窄 帶光源例如單色LED以及激光二極管，或者可以為寬帶光源例如白光LED 或白熾光源。在光源103， 133包括一系列光源盼瞎況下，這一系列的光源 可以是相同波域不同波長。不同的光源103， 133可以相同地酉擅或者它 們可以互不相同。在光穿過照明光學(xué)器件105, 135之后，它穿過臺板117并照浙科旨119 或其它皿部位，使得^t光被指向成像系統(tǒng)123。臺板117可以被酉懂為 使得iftA該臺板的照射光能夠以所希望的角度穿過該臺板117。在照明系統(tǒng) 109盼瞎況下，其中該照明系統(tǒng)lO9以角度0,對^ra^t行照謝，小平面 U7b朝著與照射光軸，垂直的方向。同樣地，在照明系統(tǒng)139的情況下， 其中該照明系統(tǒng)139以角度62對^^^3i行照射，小平面117c朝著與相 應(yīng)的照射角幾乎垂直的錐角方向。在雌實(shí)施例中，角度e,小于臨界角并且角度e2大于臨界角，臨界角被定義為出現(xiàn)全內(nèi)反射的角。插圖151示出了與在兩種具有不同折射率的材料 之間的分界面上計(jì)算臨界角相關(guān)的幾何圖形。如本領(lǐng)域內(nèi)已知的，光的折射 一般出現(xiàn)在這種分界面上。對于不同的照射角，手斤射角也不同，并且滿足以 下形式的等式-其中no為介質(zhì)0的折射率，ni為介質(zhì)1的折射率，并且從^h介質(zhì)中在與分界面垂直的方向上測量角度eo和e卜當(dāng)no小于w時(shí)，按照如下方式給出臨界角ec:"1 ，在no近tlfc也等于對應(yīng)于空氣的1.0并且ni近{! 等于對應(yīng)于一種類型的 的 1.5時(shí)，則臨界角近似為41.8度。在如此的情況下，入射角e,可以在0至大約 40度之間變化，而入射角92將為大于41.8度且小于由臺板與^t^^間的分 界面定義的臨界角的角度。對于折射率為1.4的J^，該次級臨界角近似為70.0度。在e,小于臨界角的情況下，來自子系統(tǒng)109的照謝光穿過臺板的頂面 U7a，并且如果對旨119出現(xiàn)在臺板117上或在其上方，則將照射到該科旨 U9的所有部分。照J(rèn)t該科旨119的光的一部分將從^l^面被蹄回來， 而該光的第二部分將i4A皿并經(jīng)受例如旨和吸收這樣的光學(xué)效應(yīng)。 一般 地，進(jìn)入手指皮膚的一部分光將被散射返回而離開皮膚并且返回進(jìn)入臺板 117。在62大于臨界角并且沒有手指的情況下，來自子系統(tǒng)139的 不會(huì)穿 過小平面117a，并且將被g回至臺板117。光只穿過具有適當(dāng)折射率的皮 膚或其它介質(zhì)直接與小平面117a光接觸的位置中處的小平面117a的分界 面。在臺板117和對旨119之間的機(jī)點(diǎn)上，光將按照前面描述的方式，部 分地被^l^面Hli部分地被皿吸收。但是，在照J(rèn)t波長使得光在被吸 收之前無法在皿中傳播;^的情況下，在 點(diǎn)上被 )"的光)| 很 好的定位在這點(diǎn)上。i^就是紫外線，可見光以及近紅外光譜區(qū)域中各種不同 波長的情況。特別地，波長短于大約580nm的可見光被血紅蛋白高度吸收， 并且這樣就在該照J(rèn)t點(diǎn)上保留了很好的定位。在被子系統(tǒng)109或139照射時(shí)，iMiS當(dāng)?shù)某上裣蹬瀟e^tm和反 射的 行成像。圖l說明了一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中，成像系統(tǒng)123包 括數(shù)字成像系統(tǒng)，該數(shù)字成像系統(tǒng)具有數(shù)字陣列115以及檢測光學(xué)器件113， 用于將從目標(biāo)蹄回的光匯聚在該陣列上。例如，檢測光學(xué)器件113可以包 皿鏡，反射鏡，針孔，這些元件的組合，或者可以fOT本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人 員已知的其它光學(xué)元件。陣列115可以包括硅成像陣列，例如CCD或CMOS 陣列，InGaAs陣列，或者本領(lǐng)域內(nèi)已矢啲其它檢測器陣列。在有些,兄下， 成像系統(tǒng)123也可以包括濾光器121。濾光器121可以為短波長濾過器，其 實(shí)質(zhì)上阻塞了波長長于照明波長范圍的光。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了該結(jié)構(gòu)用以 在存在紐寬帶的環(huán)境光的情況下衝賄利的性能，這是因?yàn)椴ㄩL長于大約 580nm的光可以實(shí)質(zhì)上穿過該科旨。在明亮的太陽光中，該長波長光可以使 得檢測器陣列121飽和，防止獲得圖像。利用濾光器121卩腺這種長波長的 光同時(shí)ilil所有希望的照針波長由此是有益的。在一些實(shí)施例中，濾波器121可以為濾色器陣列，其可以進(jìn)一步被合并 作為數(shù)字陣列115的一部分。該濾色器陣列121可以包括公知的Bayer模式 的紅-綠-藍(lán)濾光器陣列。在有些情況下，該濾光器元件可以傳輸與標(biāo)準(zhǔn)紅-綠-藍(lán)波長不同的波長，可以包括附加波長，和/或可以以不同于Bayer模式 的模式布置。在包括該濾色器陣列121盼瞎況下，照lt源可以為白光或?qū)拵?源。作為選擇，該照J(rèn)t源103， B3可以包括多個(gè)窄帶源例如LED，并使得 中央波長位于該濾色器陣列121包括的濾光器元件的通帶內(nèi)。在一些實(shí)施例 中，樹共波長范圍為大約40(M000nm的照J(rèn)寸光。在其它實(shí)施例中，{頓了 光譜可視范圍內(nèi)的波長，也就是說范圍大約為4(XK700nm。在有些瞎況下， 4柳了多個(gè)實(shí)質(zhì)上離散的波長，例如在一個(gè)實(shí)施例中，三種照明波長分別對 應(yīng)于波長為約600， 540，以及450nm的紅，繊fl藍(lán)色。可以有利 擇傳 布局和組件以最小化^數(shù)字成像系統(tǒng)123的照 針源103， 133的直接反射。在一個(gè)實(shí)施例中，lil^照謝和檢測光學(xué)器件 進(jìn)行相對定向，使得檢測到的直接蹄的光的量被最小化，從而 >這種直 接反射。例如，照射光學(xué)器件105以及檢測光學(xué)器件113的光軸可以按照一 定角度M^S，使得放在臺板表面U7a上的反射鏡并不會(huì)將M明顯的照 射光導(dǎo)入到檢觀仔系統(tǒng)123中。通過類似的方式，檢測光學(xué)器件113應(yīng)該被 定向以避免得來自照明子系統(tǒng)139的在臺板表面117a上遭至拴內(nèi)反射的光。在一個(gè)實(shí)施例中，按照一種方式對成像子系統(tǒng)123的光軸進(jìn)行定向，使 得該成像器會(huì),"看穿"臺板表面U7a而不受到該表面處的全內(nèi)反射的影 響。通ai^種方式，成像子系統(tǒng)123倉,獲f雜所有點(diǎn)上被對^if和反射 的光的圖像，而并非僅僅手指,以及必要的反射率處的那些點(diǎn)的圖像。一 般可以艦以小于臨界角ec的角度定向成像子系統(tǒng)123來滿腿一限制。 在有些情況下，成像子系統(tǒng)123可以以幾乎與臺板平面117a垂直來定向。在另一個(gè)實(shí)施例中，按照一種方式對繊像子系統(tǒng)123的光軸進(jìn)行定向， 使得該成像器只能看至睞自被反射率的艦與臺板平面U7a光學(xué)接觸處 的點(diǎn)的光。這可以M以大于臨界角ec的角度方j(luò)(g成像器123來實(shí)現(xiàn)。如 果該成像m于一健和角度，使得它看到了沒有手指離其它材茅^M表 面117a時(shí)的照射光，則它就被稱為"明場"成像條陣。在這種情況下，與 手指接觸的點(diǎn)M顯示的相對暗一些。如果該成像^^立于一JiS和角度，使 得它無法看到?jīng)]有，或者其它材I^M^面U7a時(shí)的照射光，則它就被 稱為"暗場"成像條件。在這種情況下，與手指,的點(diǎn)將會(huì)顯示的相對亮 一些。在有些情況下，可以采用光學(xué)隔板，光學(xué)涂黑，和/或本領(lǐng)域內(nèi)已知 的其它方纟辣陶氏偽mif光的影響，從而在任一成像##下，尤其是在"暗 場"成像剝牛下，都能增加圖像質(zhì)量。可以實(shí)現(xiàn)多光譜傳自101包括的光學(xué)部件的特定特性，以滿足不同形 狀因數(shù)柳蹄U。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可以在作為系統(tǒng)的1分的魏器 的頂部實(shí)現(xiàn)多光譜傳感器，以對 駕駛者的身皿行驗(yàn)證，光源103， 133 以及數(shù)字陣列115可以不安裝在構(gòu)成的^I,柄中。在該實(shí)施例中，可以 實(shí)現(xiàn)光學(xué)中繼系統(tǒng)。例如，可以4頓包括與孔范圍中類似的^t^的中繼 光學(xué)器件，或者作為選擇，也可以^ffliEI^^儀中用的光纖。在其它瞎況下，通過i頓鄉(xiāng)鏡，可以折疊照明子系統(tǒng)109， 139種離測子系統(tǒng)123 的光程，從而斷氏整體尺寸。實(shí)現(xiàn)光學(xué)中繼系統(tǒng)和/或折疊該光學(xué)系統(tǒng)的其 它技術(shù)對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說是tM然的。M3^種方式，傳,的 部件可以位于距離采樣表麗艮遠(yuǎn)的i也方或者被配置為符合其它形狀因數(shù)限制。該多光譜傳 可以在照明時(shí)間期間 ^地獲取多個(gè)圖像。例如，在不 同波長，偏振割牛，和減角度的多個(gè)光源的情況下，該第一光源可以在攝 影機(jī)獲取和存儲圖像期間進(jìn)行照謝。，一光源 被熄滅，并且在獲取和存儲第二圖像期間由第二光源進(jìn)行照謝。
，列M延續(xù)至所有光源，并且可以進(jìn)一步包ISM:非照謝光源采集的"暗"圖像。還有，在照明時(shí)間期間,任意或，圖像斜?？梢员恢貜?fù)任意次數(shù)。可以通過各種方式^M合該合成 的圖像，用于后續(xù)處理。例如，可以在齡照明狀態(tài)與暗圖^^間生縫異 圖像。這兩種類型的圖^t間的差異允許照明的 媒與背景照明分離。該差異圖像接著可以M于根據(jù)本發(fā)明其它方面的進(jìn)一步處理。圖2A-2D ,了具有多個(gè)照明子系統(tǒng)的多光譜傳自的結(jié)構(gòu)的例子，其 中，光學(xué)^#進(jìn)一步包括偏振^#的差異。傳繊201的基本結(jié)構(gòu)與圖1的 類似，不同之處就是描述了多個(gè)照明系統(tǒng)。以大于臨界角的角度方M兩個(gè)照 明子系統(tǒng)209，使f雜缺少與艦的直雜觸的情況下，在臺板表面117a 上出現(xiàn)全內(nèi)反射。將4個(gè)照明子系統(tǒng)213相對于表面117a以小于臨界角的 角度進(jìn)行定位。偏振器207， 211已經(jīng)被加給照明子系統(tǒng)209， 213，并且偏 振器205己經(jīng)被加給成像系統(tǒng)203。偏振器205， 207， 211可以為線性的， 圓的，橢圓的，或者它們的組合。照浙源103 (4)和133 (2)可以為寬帶 或窄帶。如果是窄帶，則光源可以全為相同波長或者可以是實(shí)質(zhì)上不同的波 長。偏振器207和211也可以在一些或，照明子系統(tǒng)209， 213上掛共"交 叉偏振"排列或"平行偏振"排列。照明子系統(tǒng)209， 213中的一個(gè)或多個(gè) 可以省B^振器， 隨機(jī)偏振的照浙光。在照明子系統(tǒng)209， 213之一MI交叉偏振布置的情況下，對偏振器207， 211進(jìn)行布置和取向，以,沿著與成像系統(tǒng)203的偏 直的方向被偏振 的照射光。這種相互垂直的效用就是要確保檢測到的光經(jīng)受了多個(gè)散射事
件，例如在艦部位U9，因?yàn)槠渌墓鈱⒈籔腺。在照明子系統(tǒng)213被定 向?yàn)樾∮谂R界角的角度的情況下，交叉偏振器的這偉性特別顯著。在這種 情況下，在缺少交叉偏振器時(shí)，可以從艦的表面礎(chǔ)，淺賺事件，以及 深艦事件中檢測到光。當(dāng)4頓了交叉偏振器時(shí)，表面和淺miffi^繊大 大削弱。相反，也可以有利鵬用平行偏振器，以強(qiáng)化表面特征以及淺糊 效果。也可以有利i繊隨機(jī)偏振,特別是與至少一種其它^lg狀態(tài)相結(jié)合。 在線偏振器盼瞎況下，MXt照明偏振器207， 211進(jìn)行定向，使得它們 的軸與檢測偏振器205的軸分離近似90度，從而麟效偏振布置。在偏 振器為圓偏振器的可選實(shí)施例中，可以M31使得圓偏振器反指向(即，右手 和左手)來實(shí)現(xiàn)交叉偏振布置的垂直。進(jìn)一步，在線偏振器的情況下，可以 通艦照明偏振器207， 211進(jìn)行定向，使得它們的軸與檢測偏振器205的 軸近似平行，從而4^f共平，亍偏振布置。在偏ii器為圓偏^ll的可選實(shí)施例中， 可以ilil使用圓偏振的相同指向來實(shí)現(xiàn)平行偏振。由于偏振器的影響，即使只有一個(gè)照明波長正在被^ffl，也可以M:改變系統(tǒng)的^^狀M實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同的光學(xué)剝牛。當(dāng)然，多光譜割牛也可以包括f頓其它不同光學(xué)斜牛組合 中的不同照明波長，不同照明角度，以及不同成像角度。通逾見薪尋至啲進(jìn)--步效用就是交叉偏振布置大大斷氏了由前面的用戶 留在臺板117上的潛在印記的可見性，這樣就衝共了改進(jìn)的圖像質(zhì)量并且降 低了由于重新咴復(fù)該潛在印記而弓胞的欺騙可能性。這種布置的效用也延伸至常規(guī)光學(xué)tl^:讀取器。特別地，暗場光學(xué)J,統(tǒng)也特別適于該布置中附 加的偏振元件。更一般地，諸如潛在印記這樣的影響可以根據(jù)它們獨(dú)特的光，tti^f 形成的多光itm據(jù)中i朋,分割。例如，潛在印記相對于不同偏振劍牛的光學(xué)性能與活體組織不同。類似地，潛在印記的光i，性作為波長和照謝角度的函數(shù)也與活體組織非常不同。M本領(lǐng)域內(nèi)已知的技術(shù)例如光譜分離，對于多光itif據(jù)的光itlf性的分析就會(huì)^f共一種手段，用于從由于潛在印記 而弓l起的人為結(jié)果中分離出真實(shí)的組織圖像。光it^析也可以被用于進(jìn)行圖 像分割，從圖像背承中定義和分離出含有組織數(shù)據(jù)的圖像區(qū)域。通過類似的 方式，本發(fā)明的多光iM^集中可用的信息總量將tlit合區(qū)分真正的人體皮 膚以及4OTAit標(biāo)本或其它方M欺騙傳感器的各種嘗試。在多波長、偏振 剝特,浙角度清況下的皮膚的復(fù)合光辨'艦于人體^lfci獨(dú)特的，并且 可以用來區(qū)分皿和可能被企圖使用來欺騙傳感器的很多不同種類的材料。圖3A-3C中描述的，例根據(jù)單個(gè)i^lW直接成像和TIR成像的變形 在單^^單元中合并。如圖3A所示，攝影機(jī)314可以被定向在小于臨界 角6c的角度上，并且在有些斷兄下，被定向?yàn)榕c對旨304 它^ 位 垂直。如此，驗(yàn)機(jī)314"查看"所有的科旨304，是否它的部分直接與臺 板306光學(xué)接觸。iM利用被定向?yàn)榇笥谂R界角0c的角度的光源310進(jìn)行 照明，就可以采集到一個(gè)或更多的類似于TIR的圖像。如上戶脫以及本領(lǐng)域 內(nèi)所知道的，來自照明器310的光將只在TIR被^|^-鵬直繊郵1±的 點(diǎn)JlitAi^P位。并且，如果照針源310的波長 擇為皿高度 1"和 /或高度吸收的波長，在特定點(diǎn)上iSA皮膚并且散射出來的光將會(huì)在皮膚的 相同區(qū)il^皮實(shí)M^測到。沒有被傳輸?shù)絠^中的光將被Hli并且到達(dá)光學(xué) 黑表面308或者其它形式的光傾倒(dump)。 fflil這種方式，該布置會(huì),通 過依靠照明側(cè)臨界角J嫁來樹共一個(gè)或多個(gè)TIR圖像(從一個(gè)或多個(gè)照明波 長和/或偏振餅生成)。在該系統(tǒng)中，相同的攝影機(jī)314也可以被用于獲取由定向?yàn)樾∮谂R界角 ec的角的一個(gè)或多個(gè)照射源312生成的直接成像 。光源312也可以將光 學(xué)鰣器和/或光學(xué)偏振器(未示出)組合在一塊。圖3B示出了將TIR照謝光導(dǎo)入到^^位304中去的第Z^幾構(gòu)。在該 實(shí)施例中，實(shí)質(zhì)上的平板材料320例如鵬，丙烯酸樹脂，鵬它合適的材 料被定向作為窗口 。 一個(gè)或多個(gè)照lt源322例如LED可以按照如下方式被 安裝在平板320的一側(cè)發(fā)出的光的大部分通過TTR HM 328被反射多次； 發(fā)出的光的一小部分的角度太陡以致于無法支持im，并且,光源322被 傳輸324。當(dāng)賺具有適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)特性時(shí)，鄉(xiāng)超了多次HR湖的光在與皮 膚部位304有撤蟲的點(diǎn)上穿過臺板320。這樣，被傳輸?shù)墓?30就按照允許 M;攝影機(jī)314俘獲TIR圖像的方式對 部位304進(jìn)行照明。在無法直接 將光源322 ^A到臺板320中的情況下，該光源322可以被安裝在臺板320 的外部。簡單的iHt或其它光學(xué)元件都可以被用于有效地將，卜部光源引 入到臺板320。使用與如圖3A中所述相同的攝影機(jī)314和光源312 ，行 該多光譜成像。
圖3B的板照明構(gòu)超逮一步擴(kuò)輕M圖3C所示的實(shí)施例^llf共直接照 明。在這種情況下，在T1R板320下方J!S第二板330?？梢訫例如使用隔 板334在一個(gè)實(shí)施例中麟空氣間隙凍分開兩個(gè)板330和320。 ^t接成像 板330可以包J辦征例如孑L和斜面，以允許光會(huì),從導(dǎo)致^l^位304的模 糊照明(broad illumination)的點(diǎn)上射出。 'j，擦蝕，M^凃?qū)雍?或被澆 注在直接成像板330的上或下表面中的部件，可以被用于使得光在所希望的 位置從板330中射出。 一個(gè)或多個(gè)用于直接成像的照針源332可以被安裝在 第二板330的側(cè)面或內(nèi)部，以提供多光譜照明。與結(jié)合圖3A和3B描述的 實(shí)施例類似，可以ilii單個(gè)光檢測器314來g^^集TIR又采難接成像麵。僅僅通過例子，本發(fā)明人使用下面特定部件構(gòu)成了對以于圖犯所示的 單攝影機(jī)多光譜成像系統(tǒng)的操作模型。數(shù)字陣列具有單色640 X 480 CCD攝 影機(jī)，即Lumenem型弁LU-070，其艦USB接口與PC主機(jī)相接。照腫源 312， 322包括24個(gè)高亮的、5mm直徑的Packaged LED， JM實(shí)驗(yàn)室電源 對其進(jìn)行供電并MUSB固態(tài)中繼(OnTrak ADU218)對其進(jìn)行控制。通 過被寫入以在MATLAB環(huán)境(Mathworks， Mattlab7.0)中運(yùn)行的定制軟件 3K行LED、成像器以及相關(guān)圖像處理的軟#^制。LED包括4個(gè)不同組的Vishay LED (TLCXXXX)， 一般為藍(lán)，綠，黃 和紅色。將^^顏色中的4個(gè)LED插入到正方形丙烯酸樹脂臺板的旨側(cè) 面中，以按照與圖犯中的部件322類似的方式麟T1R照明，從而麟直 接照明。另外，按照與圖3B中的部件312類似的方式將4個(gè)藍(lán)色LED和4 個(gè)鄉(xiāng)絶LED安，t^ln^的p(誕。偏^l莫(Edmund Optics, NT38495) ^^燈在攝影機(jī)鏡頭上。將偏繊的額屏片段剪切下來，并l鵬于覆蓋一些 i，中的直接照浙器。在直接照J(rèn)t源未被偏振盼瞎況下，同時(shí)對平行和垂直 偏振結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。本發(fā)明人使用該系^*研究不同類型偏振條件的特性和效用。特別地， 本發(fā)明人調(diào)査了平行偏振，垂直偏振，以及隨機(jī)偏振的情況。通過參看圖 4A4C可以更好的SP該研究結(jié)果，圖4A4C描述了成像系統(tǒng)中理想偏振 器的效果。圖4A說明了在檢測臂中{頓的線偏振器以及在照明臂中{頓的 平《豫偏振器的情況。在這種情況下，從材料例如艦檢測到的光是表面反 射光(Is)和來自次表面皿的光(ID)的組合。與此對比，圖4B說明了交
叉或垂直偏振器的情況，其中在理想情況下，檢測到的光僅僅來自于次表面光學(xué)相互作用(ID)。最后，圖4C說明了從照射臂省,振器并且假設(shè)隨機(jī) 土ik^源進(jìn)行偏振的情況。在這種情況下，所形成的信號包括表面(Is)和次 表面(ID)部分，但是lD為在圖4A的平行偏振的情況下觀察至啲幅度的兩 倍。據(jù)此，就可以明白與隨機(jī)偏振相比，平行偏振圖形強(qiáng)調(diào)表面特征(或者 降低次表面特征的重要性)，以及交叉偏振強(qiáng)調(diào)次表面特征。并且，這些結(jié) 果展示了如顆倒可兩個(gè)偏振斜牛進(jìn)行測量卿，垂直訐行，垂直+隨機(jī)，平行+隨禾幾)，貝腿過兩個(gè)圖像的^g的線性組合就會(huì),實(shí)mx^表面和次表面效果進(jìn)行分離。2. )P^j^l多蹣成像在大量實(shí)施例中，規(guī)的多光譜原理可以與其它生物識別技術(shù)結(jié)合在一 塊，以掛共多元生物識別系統(tǒng)。如圖5中所示，與常規(guī)TIR成像系統(tǒng)的集成 ，別適合的。常規(guī)光學(xué) ^t讀取器一般地被配置為使得該成像器的光軸大 于由臺板-空氣分界面定義的臨界角，但是小于由臺板-艦分界面定義的臨 界角。艦這種方式，/規(guī)和臺fet間的,點(diǎn)導(dǎo)致了清楚的光纖。這樣 成像的^M點(diǎn)相對于沒有,的區(qū)棘說可以是明或暗的，這取決于J敏傳 自的精確結(jié)構(gòu)。這種常規(guī)系統(tǒng)中的照明可以大于或小于臨界角，這取決于 該系統(tǒng)是否被配置為明場或暗場成像器。典型地，紅光豐細(xì)于照明，期艮容 易穿透艦并被高度飾。在這種情況下，iSA艦的照明是非局部的，并 且照亮了原始照明點(diǎn)以外的大量 。圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了修改的常規(guī)明場皿傳感器。該 傳感器的常規(guī)部，括光源503，臺板5U，以及成像系統(tǒng)505。該成像系 統(tǒng)505可以包^gH，反射鏡，濾光器，數(shù)字成像陣列以及其它光學(xué)元件(未 示出)。成像系統(tǒng)505的光軸相對于表面511a的角度大于臨界角。來自光源 503的，入臺板511并到達(dá)漫^lt凃?qū)?13，其廣闊地照射臺板表面511a。 在沒有手指119時(shí)，光在表面511a受到TIR，并且一部分M^集，并M 成像系統(tǒng)505形成TIR圖像。當(dāng)適當(dāng)折射率的皮膚與臺板表面511a光, 時(shí)，接觸點(diǎn)將在所形成的圖像上形淑目對暗的區(qū)域。其它形式的常規(guī)光學(xué)指 紋讀取謝頓不同健的光源503和/lS^像系統(tǒng)505來實(shí)現(xiàn)暗場TIR圖像。
如圖5所示，第二成像系統(tǒng)509可以feta給常規(guī)結(jié)構(gòu)。第二成像系統(tǒng)509 M小平面511b仰視對旨119。成像系統(tǒng)509的光軸相對于小平面511a的 角度小于臨界角。在一些實(shí)施例中，成像系統(tǒng)509被定位為跑鵬與小平面 511a垂直。M像系統(tǒng)可以包^M，目鏡，濾光器，以皿字成像陣列 (未示出)。ilil這種方式，當(dāng)光源503進(jìn)行照明時(shí)，可以iKffi影機(jī)505 來俘獲TIR圖像，同時(shí)M攝影機(jī)509來俘ra:接圖像。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)， 即使在TIR圖像受到水，姓，,不夠，千燥艦等的不利影響盼瞎況下， 由攝影機(jī)509俘獲的圖像也相對來說沒有受到影響，并且一，含有包括指 紋圖案的有用生物識別特征。成像系統(tǒng)509可以進(jìn)一步包括光學(xué)偏振器(未示出)，該光學(xué)偏振器可以 為線偏振器娜圓(例如圓形)偏振器。還有，其它光源507也可以鄉(xiāng)口給 系統(tǒng)。光源507可以為白識光源，例如本領(lǐng)域內(nèi)通常已知的^囟素鉤絲燈 或其它燈。光源507可以為其它寬帶光源例如白光LED或本領(lǐng)域內(nèi)通常已 知的其它光源。光m以為準(zhǔn)單色光源例如固態(tài)LED，有機(jī)LED，激光二 極管，和本領(lǐng)域內(nèi)已知的其它類型的激光器和準(zhǔn)單色光源。光源507可以進(jìn) —步包繊竟，蹄德光翻器，濾光器，W及其它光學(xué)元件。光源507可以實(shí)質(zhì)上相同，或者可以麟不同照明波長、角度、以及偏 振條(牛。在后者的情況下，光源507a之一可以具有被定向?yàn)榕c包括在成像 系統(tǒng)509中的偏振器實(shí)質(zhì)上垂直的光學(xué)偏振器(未示出)。這種光學(xué)結(jié)構(gòu)趨 向于強(qiáng)調(diào)表面下的，待征。光源507b之一可以包括與成像系統(tǒng)509中使 用的偏振器實(shí)質(zhì)上平行的偏振器，并皿于強(qiáng)調(diào)皿的表面特征。光源507 可以具有相同波M不同波長(有或沒有偏振器)。對于不同的實(shí)施例來說， 光源507的數(shù)量和排列可以是不同的，用以衝共微因數(shù)限制，照明等級限 制，以及其它產(chǎn)品需求。在一個(gè)實(shí)施例中，光源507被定向?yàn)橄鄬τ谛∑矫?11a的角度小于臨界 角。在一雌實(shí)施例中，光麗以被定位在這樣的角度和錢使得沒有光源 的直接^1# 像系統(tǒng)509或505看到。MiOT交叉偏振器結(jié)構(gòu)也可以大 大 這種直接目，但是如果光源位于視場內(nèi)，則一般i/^存在一些圖像 偽像。并且，平行偏振和非娜結(jié)構(gòu)也非常容易穀l腔種背鄉(xiāng)的影響。側(cè)XiM:例子，本發(fā)明人《頓下面特定部件構(gòu)成了鵬影機(jī)多光譜成像系統(tǒng)的操作模型。Cross Match V300LC CIR ^^傳^ ,為容納第二成 像器和附加光學(xué)部件。第二成像器具有單色640 X 480 CCD攝影機(jī)，即 Lumenera型WLU-070，其艦USB接口與PC主機(jī)相接。照J(rèn)^源103包括 72個(gè)離散的0402LED包，^!皮安M定制的印刷電路板上，ffi3lLumenem 攝像Wl可用的一般目的輸A^出("GPIO")管腳對其進(jìn)行控制。LED包 括6組不同的Kingbright, APHHS005XXXLED， t蘇爾的波長值分別為400， 445， 500， 574， 610以及660nm。它們被容納在取向于攝影機(jī)鏡^f壬H則 的兩個(gè)定制鋁外殼中。該外殼被用于限制Mf光，并且衝共用于il3imf器 和線偏振器來SMLED的機(jī)構(gòu)。mf薄膜為Nitto Denko， H60,并且偏振 器從Edmund Optics, NT38495上剪下。纖繊的嫩卜片段剪切下來，并 被放置在攝影機(jī)鏡頭上。在一些瞎況下，光源和，機(jī)^H謝皮設(shè)置為實(shí)質(zhì) 上垂直。在其它情況下，偏振m皮設(shè)置為實(shí)質(zhì)上平行。在Mit—步的其它情 況下，光源和/或攝影機(jī)偏振l^皮省略掉。通過被寫入以在MATLAB環(huán)境(Malhworks， Mattlab7.0)中運(yùn)行的定制軟件5l6i行LED、成像器以及相關(guān) 圖像處理的軟f^制。
按照類f以的方式構(gòu)，二操作，莫型，但是會(huì)嫩同時(shí)采集不同的照射波長 條件。被增加給修改后的交叉匹配傳感器的第二成像傳感器是彩色成像器(QmniVisionOV9121)，該采絶成像器包括具有Bayer樣式的紅，綠，藍(lán)濾 波器的彩色搶波器陣列。對照明LED進(jìn)fi^擇，使其具有包含^H個(gè)搶波 器通帶的每一個(gè)中的波長?？梢詉M同時(shí)照J(rèn)t所有LED以及獲取一個(gè)圖像 來同時(shí)獲得三個(gè)不同的波長。接著按照與Bayer圖案一致的方式對原始圖像(未纟S1^色校正)進(jìn)行二次抽樣，以生戯示紅，綠，和藍(lán)照謝斜牛的三 付圖像。作為選擇，白光源例如白光LED或白熾光麗以《頓。在這種情況下，濾色器陣列上的搶波器將^ai^的照明波長中有效i,擇一組特別的離散波長。3.圖6的流程圖概括了M如圖1-3和圖5所示的結(jié)構(gòu)來采集 并用于 各種生物識別任務(wù)的方式。雖然該流程圖使用了特定的次序，但是該7，并不意欲為限帝勝的。在其它實(shí)施例中，在不超出本發(fā)明范圍的情況下，執(zhí)行 某些功能的",是可以變化的。并且，繊圖中特定功能的識另吔不寳欲為 限制性的。在其它實(shí)施例中，在不超出本發(fā)明的范圍的情況下，可以省略一些功能或者也可以執(zhí)行附加功能?？梢?OT結(jié)合圖1-3和圖5說明的任意結(jié)構(gòu)以及本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員在閱讀該說明之后對其顯然的其它的結(jié)構(gòu)來執(zhí) 行結(jié)合圖6描述的方法?？?02-606 —般相當(dāng)于在第一組光學(xué)^f牛下采集圖像，在框602艦光 源生成光，并且在框604被弓l導(dǎo)至臺板表面，以在有科旨存在并且滿足其它 必須光學(xué)割牛的情況下對^Mf^ia行照射。如框606所示，光檢測器通過 來自^ra位的jfe^采集圖像?？?08-612 —般相當(dāng)于鄉(xiāng)二組光學(xué)剝牛下采集第二圖像，否則重復(fù)框 602A06中的步驟。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二光學(xué)剝牛可以包括在兩個(gè) 不同角度方向上4頓兩個(gè)攝影機(jī)。特別地，第一圖像606可以4OT被定向?yàn)?相對于臺板表面的角度小于臨界角的攝影機(jī)來采集，而用于采集第二圖像 612的攝影機(jī)被定向?yàn)榻嵌却笥谂R界角。在一個(gè)實(shí)施例中，可以M:〗頓相 同的攝影機(jī)而不同特性的照射光602 , 608來方便地測難一和第二光學(xué)條 件。例如，錢一光學(xué)剝牛602中 的光可以以小于臨界角的角度至噠臺 板的采樣表面，而 ^二光學(xué)^#608中生成的光可以以大于臨界角的角度 至噠臺板的采樣表面。作為另一^H列子，可以以與棚于采麟一圖像606 的偏振器相互垂直的角iW^—光學(xué)割牛602中生成的光進(jìn)行偏振，而隨 豐/UW在第二光學(xué)條件608中生成的皿行偏振。作為再一個(gè)例子，在第一 光學(xué)^f牛602中生成的光可以為特定波長，而在第二光學(xué)##608中生成的 光可以為不同波長。在有些實(shí)施例中，錢一和第二照明剝牛下的圖像采集可以實(shí)質(zhì)上同時(shí) 進(jìn)行。例如，在f頓兩個(gè)不同照明波長的情況下，濾色器陣列可以，鵬用于 成像器，以允許在一個(gè)獲取時(shí)間間隔內(nèi)獲得兩個(gè)波長。通過類似的方式，包 括不同偏振元件(例如，平行，垂直，和/或無)的陣列可以被用于在不同 偏振斜牛下采集圖像。這種多個(gè)照明劍牛的同時(shí)采集可以很有用地在"掃動(dòng) (swipe)"結(jié)構(gòu)中| 用。在這種結(jié)構(gòu)中，皿部^^ii具有矩形或"一維" 長寬比的傳^^之上艦部位，并_@^集到一系歹徹分圖像。接著對這斷 離的圖,行重新組合，縫合在一塊，以形i^L^成的二維圖像。 新
組合技術(shù)可以被用于多光譜傳感器，其中同時(shí)或相對于^i掃iiii^在時(shí)間上足^ : 集不同的光學(xué)斜牛。i^^集至啲麵接著棚于執(zhí)行生物i賜j功能，例如識別，身傷H人證， 欺騙檢測，生成合成皿，自個(gè)人特MfiWJ古，雖然在其它實(shí)施例中也 可以{頓其它生物識別功能。如框614中所示，對在框606和612采集的數(shù) 據(jù)進(jìn)行多光譜分析，以識別IM像的樣本的多光譜屬性，并將其與活體艦 的預(yù)期屬性進(jìn)行比較，或者在一些瞎況下，將其與特定人的預(yù)期多光譜屬性 進(jìn)行比較。例如，多種類型的判別技術(shù)中的任意一種病以棚預(yù)行多光 譜比較(其中，11^忽略空間信息同時(shí)保留 不同光學(xué)^#觀察到的光學(xué) 屬性的關(guān)系來從多光譜數(shù)據(jù)中提取出光i對言息)，大量的該判別技術(shù)已經(jīng)在 如下被共同轉(zhuǎn)讓的專利中被詳細(xì)地描述美國專利號6,560,352，標(biāo)題 "APPARATUS AND METHOD OF BIOMETRIC IDENTMCAnON OR VERIFICATION OF INDIVIDUALS USING OPTICAL SPECTROSCOPY",其旨公開的內(nèi)容被引A^里用于參考目的。例如，^i的判別技術(shù)可以包括根據(jù)Mahalanobis距離、光譜殘縫，K最近鄰模型的技術(shù)，以及其它線 性或非線性的判別技術(shù)。這里描述的多光譜成像技術(shù)可以,關(guān)于如下內(nèi)容 的信息i^W立的外部趾掌脊圖案，內(nèi)部趾掌脊圖案，其它次表面結(jié)構(gòu)的 組戯B位置，^ra位的光譜質(zhì)量，J^P位的大小和皿， ^位的肌 理，以及在人的艦與各種Ait材料和欺騙方法之間不同的其它特征和統(tǒng)計(jì) 質(zhì)量。在框616中，可以M (OT,描述的技術(shù)從多光1ii^中提取出合成 的J敏圖像。在一個(gè)例子中，為了6^t^敏圖像質(zhì)量，可以4OT從一個(gè) 或多個(gè)直接圖像中生成的提取出的指紋圖像來增強(qiáng)HR圖像。在另一例子 中，對多光譜圖像繊和TIR 繊很好的定義的圖像的各部分可以粒 線性或非線性的^^、。這些部分接著可以l細(xì)于以例如主成分回歸、偏最小二乘法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員己知的其它方法^i:數(shù)學(xué)模型。接著可以從建立的模型中對由于與臺板接觸很差或者其它原因而丟失的 圖像的部她衍ff古。在另一實(shí)施例中，可以4頓兩個(gè)識圖像集，但是數(shù)值模型使用其中所述M相對地沒有受到TIR圖像的丟失或降級部分影響的穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)來建立。作為選擇，可以iM^査以前采集的多光譜圖像集來粒數(shù)字模型，^ 著^^于新 。進(jìn)一步，雖縦許多情況下在整體廁圖f魏行比較，但是在其它瞎況下可以M31將比較限葡旌圖像的規(guī)定 的都M^M更多的局部特性。在ft^可情況下，意圖^M量的所形成的復(fù) 合圖像可以接著樹艮告給主機(jī)系統(tǒng)，用，一步的生物i湖U處理。該用于生 成單個(gè)指紋圖像的復(fù)合處理可以使得傳,能夠從多個(gè)不同的圖像中生成 更好的清晰顯露的矛敏，同時(shí)仍舊會(huì)辦與處理常規(guī)單圖像 的系統(tǒng)兼容。 在框618中，可以對多光譜 進(jìn)行處理，以生成生物識別t嫩。在一 個(gè)例子中，可以按照描述的方式從多光it^中提取出一組J敏圖像或單個(gè)合成 敏圖像。接著，M;記錄J敏細(xì)節(jié)點(diǎn)或本領(lǐng)域內(nèi)的其它方纟絲為每個(gè) J敏圖像生成一個(gè)模板。在從不同光學(xué)條件下采集的多個(gè)圖像的每一個(gè)中提 取出一個(gè)模板的情況下，這些t嫩可以被簡單的皿在一塊，或者按照一種 方式對它們進(jìn)，^且合，以選擇那些為多個(gè)圖像所共有的特征，同時(shí)排斥那些 在少量圖像(可能1個(gè))中虛假地出現(xiàn)的特征。可以提取出多光iff[據(jù)中除 了tH^據(jù)以外的屬性，以形成可以不同于 i^嫩或者與Jl^t嫩組合在 一塊的模板。其它的這種屬性包括更深的血管的位置、由于結(jié)疤和/或皮膚老化而出現(xiàn)的^Ri:的，表面以及次表面線、每種光學(xué)斜特咬叉光學(xué)條 件的皮膚紋理、總體光it^性、總體手指大小和皿。在框620中，可以M31JOT各種方tfeW多光譜i^進(jìn)行處理以生^(寸 于各種個(gè)體待征的評估，，的各種方法諸如共同轉(zhuǎn)讓的如下文獻(xiàn)中描述的 方法美國專利申請?zhí)?1/009,372，標(biāo)題"METHOD AND SYSTEMS FOR ESTTMAIION OF PERSONAL CHARACTERISTICS FROM BIOMETRIC MEASUREMENTS",由Robert K. Rowe在2004年12月9日提出，其， 公開內(nèi)辯皮引Ai^里作為參考目的。例如，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或者其它線性或非線性 算法可以I^3Z用于多光譜娜，以荊古對旨被測量的人的年齡或性別。 一種 形式糊腿合這種iff古任務(wù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是Kohonen的自組織鵬(SOM)，其可以在無AH5督模式或有A]JS督模式下應(yīng)用，包括^ffi本領(lǐng)域內(nèi)人員已知 方法的學(xué)習(xí)向M:化(LVQ)?？?22描述了用于以后檢索和處理的原始多光譜麵的檔案。該麵可 以按照原始形式被歸檔或者^ffl有損^^損iM算法對其進(jìn)行壓縮。也可以 按照某種方微該多光itW進(jìn)衍頁處理，并與原始繊一起或代替原始數(shù) 據(jù)存fitf頁處理后的結(jié)果。上面已經(jīng)指出，本發(fā)明的實(shí)施例具有很好的欺騙檢測能力。招艮多情況 下，這些能力來自于多光譜成像對于生理特征的靈敏度，其中該生理特征表示被成^^m的活性狀態(tài)。特另哋，可以iia確保與活性材料的光it"致性 來確就象的"活性"狀態(tài)。盡管只識別 敏的系統(tǒng)有可能被具有認(rèn)可的指 紋圖案復(fù)制品的偽造手指欺騙，但是!頓多光譜圖像麵的本發(fā)明的實(shí)施例 能夠在這種偽造結(jié)構(gòu)與實(shí)際活性結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行判別。特別地， 是一個(gè)鋭的器官，其由多個(gè)層，各種化學(xué)混，，以及 不同的結(jié)構(gòu)例如毛囊，汗腺以及毛細(xì)血管床等組成。影卜層的艦，s卩表皮，由下層真皮和皮下組織支撐。該表皮本身可以具有5個(gè)經(jīng)識別的7媳，該次 層包括角質(zhì)層，透明(lucidum)層，粒(granulosum)層，棘層，以及生發(fā) (germinativum)層。這樣，例如，肚面的角質(zhì)層下面的J^E具有一些 涉及表面形貌的特征，以及一些隨著深入 而發(fā)生變化的特征。雖然對皮i^f共血存在于真皮層中，但是真皮已經(jīng)深入到表皮，即通常戶;n兌的"真皮乳 突"中，其M:毛細(xì)血管將供血微錄面。在科旨的手掌面中，該毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)接著面上的摩擦脊。在該身體的其它位置中，毛細(xì)血管床的結(jié)構(gòu)可以不是很整齊，但是仍舊具有特定健和個(gè)體的特性。還有，不同^M之間分界面的形貌是非常錢的，并且具有^^P位和個(gè)體的特性。如圖7中所示，活體組織中分布的血液在光的可視區(qū)域內(nèi)具有清楚的以 及很強(qiáng)的吸收帶。在該圖中，示出了對于,曲線702的靜脈血以及沿著曲 線704的動(dòng)脈血在血濃度的血紅蛋白吸收率。意外地，可視波m越了一個(gè) 令人感興趣的血液光譜的區(qū)域，與艦中表示光譜活條征的紅，綠，和藍(lán) 光相關(guān)。多光譜傳自可以^于對一個(gè)樣本進(jìn)， 態(tài)光譜讀取，其與傳感 器表面撤蟲或者距離很遠(yuǎn)都可以。另外，傳麟的直接成像部件可以在皮膚 部位移至與傳,表面接觸時(shí)以及在手指與傳感器之間第一次接觸后即刻 的時(shí)期內(nèi)對^I^P皿行照謝。可以從靜態(tài)和動(dòng)雄駄一或頓中得到信息，以確保光譜質(zhì)量匹配那 些活體組織。例如，在動(dòng)態(tài)階娜間，當(dāng)艦響應(yīng)加在m部位上的壓力而 變白時(shí)，在傳繊P(f^就會(huì)觀察到艦的血液分布和/^^色的變化。另外，皿的M區(qū)域可以顯示不同的血液淤積,特別是手指和傳s^之間,范 圍的周邊區(qū)域。血液的這種變白和/或淤積為相應(yīng)圖像提供了一組可識別的變化。特別地，tt液高度吸收的小于大約580nm的波長被看到在變白區(qū) 域中變得更亮，而tt液淤積區(qū)域中變得更暗。大于大約580nm的波長則 在變白和/或淤積期間將被看到較少變化。當(dāng)皿部位與傳if^接觸時(shí)發(fā)生 的光譜變化的出現(xiàn)、幅度和/或相對量可以被用做一附加機(jī)制，用于在真實(shí) 測量和試圖欺騙傳自之間進(jìn)行區(qū)別。在傳ii^包括直接成像部件和im部件的實(shí)施例中，由直接部州頓一 個(gè)或多個(gè)照明波長和/或偏振斜牛檢測到的圖案可以與由im部件檢測到的J敏圖織行比較。M這種方式，由于血液和其它次表層結(jié)構(gòu)弓胞的內(nèi)部 敏 被用于由m部件采集到的外部J敏的圖^i^f亍確認(rèn)。如果在兩個(gè)圖案之間存在差異，貝嗽騙傳 的企圖將被指出，并采鵬當(dāng)措施。該方法對于如下欺騙企圖辦別靈敏的將薄M明的M^文在具有不同J敏圖案的指^Jl一同時(shí)活體組織仍舊fte鵬合傳麟，由傳^m測到徽圖案的 差別,表示出一個(gè)可能的欺騙企圖。也可以檢測其它因素，用于在真實(shí)組織與4頓Ait樣本蝶一種類的變 造樣本來欺騙傳麟的企圖之間進(jìn)行判斷。例如，在不同偏振^#下取得的 圖像差異將具有皮膚的某辦征屬性，而該特征屬'斷于其它類型的材料來 說是不同的。作為另一W列子，可以隨著時(shí)間監(jiān)測M:—個(gè)鞭多的波長得 到的圖像。在特定時(shí)間間隔期間，可以領(lǐng)糧由例如脈搏弓胞的那樣的變化， 并且被用于確認(rèn)組織的真實(shí)性。還有，可以觀察由位于 孔的出汗導(dǎo)致的 圖像變化，并且棚于欺騙檢測。一般地，有一個(gè)或多個(gè)光學(xué)餅，這些餅在大部分環(huán)境和生理餅下(假設(shè)被測手指具有良好限定的 ^:特征)將生成良好限定的J敏圖像。例如，在手指鵬很潮濕并且與臺船艮^M在臺肚導(dǎo)致可變的TIR效果的 情況下，^TR成像的光學(xué)割牛(即，在該光學(xué)^#下，照射角大于臨界 角和/或成像角大于臨界角)將被期望生成高質(zhì)量、高對比度的圖像。另一
方面，如果艦很干和域沒有很好的與臺板相接，則直接成像模式(即， 照射和成像角度小于臨界角)易于 高質(zhì)量的 敏圖像。另外，本發(fā)明人 已經(jīng)注意到，在圖像場的某些部分中和/或?qū)τ谀承┦种竵碚f，不同的波長將經(jīng)常比其它波長限定更好的特征(tl^:圖案，疤痕)。還有，小于約580nm 的波長易于產(chǎn)生"斑污"的特征，這是由于對手指皿內(nèi)的血液分布敏感造 成的。然而，對血液的敏感度可在某些瞎況下產(chǎn)生好的質(zhì)量的J敏圖案。相 反，比580nm長的波長易于產(chǎn)生JI^和科旨的其它特征的更為均勻的標(biāo)。 本發(fā)明A33S注意到，^^振割牛只 些剝牛下樹共好的 |^特征。例如, 在手指沒有好的與臺板^M的情況下，隨+幾偏 平行 酉還更易于顯示 良好限定的表面特征。但是， 一般地，當(dāng)在手指和臺fet間存在好的娜合 時(shí)，由這，振隨生成的特征不翻P么好地被限定。交叉偏振結(jié)構(gòu)對于這 種耦合變化靈敏度要小得多。因此，為了在變化范謝艮大的剝牛下頓可用的徽生物識別，本發(fā)明 人發(fā)lil過某些方式將來自本發(fā)明多個(gè)光學(xué)條件的指紋信息組合在一塊是很有用的。例如，在不同的光學(xué)剝牛下、m單個(gè)照明期間得到的針圖像可以^^蟲被處理，以M^頓,、搶波器，中值濾波器，傅立葉濾波，Gabor 搶波器，直方圖均衡化，以及本領(lǐng)域已矢啲其它線性和非線性增強(qiáng)方t錸加 強(qiáng)J敏圖案。接著按照某些方式例如對圖像取簡單平均，將合成的增強(qiáng)圖像 組合在一塊。另一種方法就劍頓標(biāo)準(zhǔn)偏差法以及本領(lǐng)域內(nèi)已知的其它方法 3W旨圖像的^IMKSfiif估，并且只對具有足夠質(zhì)量的圖像取平均， 或?qū)D像進(jìn)行加權(quán)平均，其中加權(quán)與質(zhì)M成比例。本發(fā)明人成功采用的另一種方法就是將^制蟲處理的多光譜圖像帶入 細(xì)節(jié)檢測算法中，其中該細(xì)節(jié)檢測算&^鵬行另一組操作，包括對圖微t預(yù)t凝n二值化，作為檢測細(xì)節(jié)處理的1分。接著可以按照某一形式例如取平均或生成中間二值化圖像來將這些制圖^a合在一塊。作為選擇， 齡圖像都會(huì)嫩被與蟲處理，以生成細(xì)節(jié)，接著以某種形頗這些細(xì)節(jié)進(jìn)行 組合。例如，所有的細(xì)節(jié)可以簡單地被匯編在一±央或者可以進(jìn)行一些選擇處 理，以選擇那些出現(xiàn)在多于某一數(shù)量的圖像平面上的細(xì)節(jié)。在多個(gè)圖像平面 上的附近細(xì)節(jié)可以被整理為一個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)。 在目標(biāo)就是除了 圖{域者圖{綠示例如+鎌以外，進(jìn)行生物識別匹
配的情況下，從每個(gè)圖像平面中生成的模板可以單獨(dú)地與來自另一期間的相 應(yīng)模板匹配。接著按照某一方式對合成的匹配值進(jìn)行組合，以生成最終匹配值，其中根據(jù)該最終匹配值可以作出匹配/不匹配的決定。例如，可以對所 有的每個(gè)匹配值一塊取平均，或者對從高質(zhì)量圖像中生成的匹配值取平均， 或者使用中間匹配值，或者4OT最高或最低匹配值，或者可以應(yīng)用其它類似 數(shù)學(xué)和邏輯操作的變種。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以使得該多光譜圖像與通過其它成像方法得到 的圖像進(jìn)行匹配。例如，每個(gè)多光譜數(shù)據(jù)集的平面都可以斜單獨(dú)地與現(xiàn)存的指 紋圖進(jìn)行匹配。接著通過某一方式(例如計(jì)算平均值，中間值，最大值等)對匹配值的合成集合進(jìn)行組合，以生成一個(gè)匹配記分，該匹配記分接著可以被用于進(jìn)行匹配判斷。通過這種方式，該多光光譜數(shù)據(jù)將可以與通過與其它光學(xué) 傳感器，電容傳感器，溫度傳感器等得到的非多光譜指紋圖像的現(xiàn)存數(shù)據(jù)庫 一塊使用。5.應(yīng)用在很多實(shí)施例中，多光譜傳感器組合到便攜式電子裝置中。這以圖8 中的實(shí)施例進(jìn)行說明，其中用810表疏便攜式電子裝置。在不同實(shí)施例中， 該便攜式電子裝置810可以為蜂窩電話，個(gè)人數(shù)字助理，數(shù)字?jǐn)z影機(jī)，膝上 計(jì)算機(jī)，或其它便攜式電子體。光檢測器808，例如上述數(shù)字成像陣列描 述的，可以被結(jié)合到裝置810中，使得當(dāng)檢測器808沒有被用于采集多光譜 數(shù)據(jù)時(shí)，它可以被用于常規(guī)對象、位置和/或人物的成像，這與通常實(shí)際情況一樣。組織的照射可以具有光源，其中該光源被配置為LED照明環(huán)804， 或者可以具有另一種類型的照明光源，并且如圖1所示使用了成像光學(xué)器 件。在某些實(shí)施例中，與圖3A， 3B或3C所示類似的多光譜結(jié)構(gòu)可以被結(jié) 合到裝置810中。在部分這些實(shí)施例中，可以通過如前述的桿或條成像 結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)。在其它實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)可以包撤蟲摸或區(qū)域成像結(jié)構(gòu)。雖然圖中示出了位于802與傳感器接觸，但是其它等同的實(shí)施例也 可以被實(shí)現(xiàn)，其中皮膚部位并沒有與傳感器觸。在有些情況下，該皮膚部位可以位于距離傳自以及傳感器的光學(xué)系統(tǒng)的地方，其中該傳感器于在適當(dāng)?shù)木嚯x對皮膚部位進(jìn)行成像。 在一些實(shí)施例中，結(jié)合在便攜式電子裝置中的傳SH可以包括會(huì)嫩調(diào)整焦距的光學(xué)系統(tǒng)。OT于調(diào)，距的機(jī)構(gòu)可以包括一個(gè)或多1St鏡，其中該 可以移動(dòng)至恪種位置。該調(diào)焦機(jī)構(gòu)本身可以是常規(guī)變焦設(shè)置。作為選擇, 調(diào)焦機(jī)構(gòu)可以使用基于己知的電濕現(xiàn)象的液體鏡頭。該調(diào)焦機(jī)構(gòu)可以包括MEMS微光系統(tǒng)或其它類似的調(diào)焦方法。該調(diào)焦結(jié)構(gòu)可以包括iOT波前編 碼，其中導(dǎo)入了相位失真，，了對于不同焦距位置的后獲取圖像校正。在一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，便攜式電子體已經(jīng)被設(shè)計(jì)為容納用于生物識另啲皮 膚部位的"閉合"戯圖像，相同的光學(xué)系統(tǒng)可以棚 取光代蹄列如條 形碼。這種條形碼讀取將，例如，對一個(gè)服務(wù)進(jìn)行初始化，在該服務(wù)中，對 應(yīng)于UPC條形碼的產(chǎn)品的產(chǎn)品信息被下載至便攜式裝置，以向消費(fèi)者提供比較價(jià)格和性能數(shù)據(jù)。在用于iS4游戲或各幹游歡^j的其它實(shí)施例中可以j頓對以的條形碼掃描。頓緊密暫時(shí)艦(close temporal proximity)生物識別掃描中進(jìn)行的條形碼掃描的關(guān)聯(lián)鵬共對于法律縣的査帳索弓I ，包括 金融文檔和交易，法庭的證 情況，以及各種邏辭B/或物理^應(yīng)用。一種便攜式電子，上的被配置為采集多光譜生物識別 的成像系統(tǒng) 也可以!細(xì)于掃描文本，圖形，或其它印刷品。在文本的情況下，艦{頓 己知的光學(xué)字符識別("OCR")方法可以將被掃描的 轉(zhuǎn)化為可解釋的形 式。這種文本識別接著可以TO于掛共文本翻譯服務(wù)，復(fù)印月艮務(wù)，以M過 快速和方便的字^il入而得到幫助的其它服務(wù)的輸入。便攜式電子裝置上的成像系統(tǒng)也可以被用作光學(xué)輸A^置，以提供一個(gè) 機(jī)構(gòu)，用于安全地將繊輸入到用于Si^程、安全補(bǔ)償以及安全數(shù)字通信 功能的裝置中去。 像系統(tǒng)的照明部件可以被用作與1^測器元件相反的光 學(xué)輸出裝置。使用多個(gè)滄波波長能夠掛共多個(gè)高帶寬的通道，用于快速和/ 或健壯的光學(xué)通信。該多光譜傳 也可以，細(xì)作智能開關(guān)，用于打開或使能相關(guān)體，系 統(tǒng)，瓛艮務(wù)。在這樣的能力中，該多光譜傳繊可以被體為視頻流豐弒， 以在每秒鄰采集多個(gè)幀。接著可以對^^貞進(jìn)行分析，以檢測動(dòng)作，并如果 檢測到了動(dòng)作，則進(jìn)行圖像處理步驟，以通過分析離形狀，肌理，和域 與活體科旨相關(guān)的光譜質(zhì)量來確認(rèn)該動(dòng)作是由于科旨而弓胞的。在科旨得到 了確認(rèn)時(shí)，該智能開關(guān)功能將，例如，打開或關(guān)閉1置。如果該動(dòng)作無法
被確認(rèn)魏自對旨的，貝脾麟可以僅僅是繼續(xù)監(jiān)視。該多光譜傳 可以被用作指點(diǎn)裝置，其具有與通常 上pc上^ffi 的觸摸板類似的功能。iW^測對旨在傳感區(qū)域上的動(dòng)作來照這樣使用該多光譜傳繊。滑動(dòng)科識性移動(dòng)至佐側(cè)會(huì)辦標(biāo)向著pc(或蜂窩電話，pda， 或其它驢)的左側(cè)移動(dòng)，與向右、上、下，對角to它方向移動(dòng)具有類似 的效果。接著使得pc (或蜂窩電話，pda，或其它驢)的光標(biāo)歸指示 的方向移動(dòng)，或者可以采取其它適當(dāng)?shù)膭?dòng)作。按照l!l似的方式，傳感器的表 面在不同區(qū)域中被輕叩，以模擬常規(guī)pc鼠標(biāo)的點(diǎn)擊或雙擊。其它動(dòng)作，例 如環(huán)繞，x等，可以豐細(xì)于標(biāo)其它特定動(dòng)作。在觸摸離叩傳麟的情況 下， ^出現(xiàn)在^ 位上的發(fā)白離進(jìn)^^平估來估計(jì)壓力的大小。M 這種方式，響應(yīng)于感應(yīng)到的涉及fi艦力的軟壓力可以采取不同的動(dòng)作。可以對移動(dòng)中^ 的光譜質(zhì)翻衍啊古，以確保檢湖倒的動(dòng)作來自 于皿部位而不是一，it^。 Mi^種方式，可以避免假動(dòng)作。該傳ii^表面也可以被用作簡單文本入口裝置。按照與指點(diǎn)裝置的情況相類似的方式，用戶可以M^述簡單字母纖字附旨魏纟彌作，這些簡 單的字符^ic^^著被便攜式電子裝置累積。手指的特定動(dòng)作可以被用于增加傳感系統(tǒng)的安全性。在這種酉擅中，手指的光譜和空間質(zhì)量(quality)被確認(rèn)為與記錄在案的相匹配，同時(shí)進(jìn)行的 特定手^^作被評估，以確保與記錄在案的動(dòng)作類似。M這種方式，為了 確定離匹配，需要對手指質(zhì)量和動(dòng)作進(jìn)行匹配。該多光譜傳麟可以棚于測餅境光剝牛。為此，當(dāng)^P位沒有覆 蓋傳^l表面時(shí)，不需要打開樹可照J(rèn)t光就肖,得到圖像?？梢詮膱D像中確 定環(huán)境光的量。在成像器^i濾色器陣列^^站幾構(gòu)^^光的光i斟爭,行評估盼瞎況下，可以導(dǎo)出更詳細(xì)的周圍光。接著，可以m相關(guān)，來^頓所觀懂周圍光的水平以設(shè)置顯示離、背光等的水平。這種設(shè)置對于確M1 攜式電，置的可用性，同時(shí)保存電池的^(OT率來說是非常有用的。該相同 的環(huán)境光信息也可以被多光譜傳繊頓，以動(dòng)態(tài)的設(shè)置增益、偏移量，以 及其它成像參數(shù)，從而最好iM應(yīng)當(dāng)前環(huán)境光的環(huán)境。6.鵬
已鄉(xiāng)規(guī)行了大量不同的微和微測試，用于說明本發(fā)明各方面的有效 性，包括Jif共可重復(fù)和可靠的身份艇和確定的能力。作為一個(gè)飾￥*^，對于圖9A和9B中不剛魄想剝牛，說明了lil在常規(guī)TIR成像上的多光 譜成像來^i4f言息采集。例如，圖9A掛共了從具有非常干的賺的指尖得 到的面板602中常規(guī)m圖像的比較。很顯然的是，該圖像中丟失了許多特 征，使得身份確定和艇很有可能不太可靠。相反，面板604中衝共的直接 圖像顯示了，仍舊可以M這里描述的多光譜成像方^^采皿常規(guī)TIR圖 像丟失的特征。在該例子中，j頓具被叉線偏振的5種不同的波長475nm， 500nm， 576nm，以及625nm的照明來生戯接圖像。右側(cè)的面板分別顯示 了將首先三個(gè)主要部件,給紅(面板906)，綠(面板908)，以及藍(lán)(面 板910)。圖9B顯示了采集至啲結(jié)果中的差異，作為用于常規(guī)im和用于直接圖 像的^^P位和傳^^之間^S阻擋材料的結(jié)果。面板922顯示了當(dāng)獲取常 規(guī)TIR圖像時(shí)存在空氣間隙導(dǎo)致沒有一點(diǎn)要被檢索的信息，這是因?yàn)闆]有 T1R阻礙。從面板920中可以看到，對于相同的物理排列來說，存在空氣間 隙并不會(huì)顯著地削弱采錢^ 。相反地，存在匯集的水使得常規(guī)HR圖 像被覆沒，因?yàn)樵?！TR在ftf可地方都受到阻礙，在面板926中導(dǎo)致黑圖像， 其中黑圖像不傳送有用的信息。這也可以與在相同的物理環(huán)境下面板624中 所示的直接圖^it行對比，同時(shí)沒有顯著的削弱麟生物識別信息。圖IO顯示了將薄的、光學(xué)透明的薄M^S在手指上的效果，在該試驗(yàn)中 該薄膜為簡單透明帶。圖10A顯示了得到的TIR圖像，其示出了一空白區(qū)， 而該帶就在這里。相對地，圖10B顯示了平均直接圖像，其中該圖像是在相 同組的多光譜測量中觀察到的。在這種情況下，i趙接成像〗頓M多個(gè)照 明波長得到的^X偏振配置。從圖中可以看到，該得到的直接圖像可以看到 薄膜下的皿結(jié)構(gòu)以及其它特征。艦多光譜成像來眷凊楚組織中不同特性的能力也已經(jīng)艦了光學(xué)模擬 的領(lǐng)IJ試。按照這種方式4頓禍l,光學(xué)光線足跟宗包(TracePix)， version3.2) 來對如本發(fā)明實(shí)施例中使用的多光譜成像的特征進(jìn)行初始測試。對于該說 明，傳繊的主要部件包括排列在直接成像結(jié)構(gòu)中的光源，鵬臺板，以及圖像平面。該照浙光被線偏振，M:特定波^tfi^勻照明。該板被模制為lmm厚的BK7玻璃制品。該圖像平面在該板下面，并Ji!3i交叉線偏振器 來查看樣品。10X10cm2的組織鵬由210Mm的表皮和4mm的真皮構(gòu)成，這樣選擇 就是要使得光學(xué)的真皮在一定S^W于模擬來說是光學(xué)無窮的。該模型包 括充滿血的各種結(jié)構(gòu)。特別地，按照間距500pm和深度150Mm來方爐一系 列的100X100nm的脈管，以模擬 #下面的魏結(jié)構(gòu)。還有，生成多個(gè) 更深的充血區(qū)域，并被定位在真皮中，用以評做絲 該結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測和 成像的能力。從VTuchin， TissueOptics (SP正2000)，第1節(jié)，其披露的整 個(gè)內(nèi)容M弓閱被結(jié)合在這里，中可以得到表皮、真皮和血液的光學(xué)參數(shù)。除了組織部分以外，iii^傳ii^光學(xué)界面的各種特'腿行測試。組織vi 方體的一個(gè)象限包括一外部構(gòu)形，i^卜部構(gòu)形跟在下層毛細(xì)管的線的后面，以模擬一組與傳ii^M的良好限定的摩 0剩余的三個(gè)象限的組織v^方 懶皮Wi，沒有外部特征，模擬一磨破了或丟失的J敏圖案。最后，糊象 Pfct—的一半在傳ii^組織泣方體的夕卜表面之間具有25,的空氣間隙， 用以對 和傳,之間沒有光接觸的效^*[^*化。圖11A中示出了組織模型的頂視圖。穿過齢立方體的豎直線相當(dāng)于毛 細(xì)管。左下象限中的密集陣列線相當(dāng)于t難中具有外部體構(gòu)的部分。左上 象限中的水平線以及下象限中的圓形結(jié)構(gòu)從具有空氣間隙的部分(較低三 角)中區(qū)分出與戰(zhàn)臺板(上部三角),的象限的片段。在可見和非常近的紅外光譜區(qū)域中M各種照明波長，行各種光學(xué)模 擬。MJ跟宗針波長4百萬個(gè)光線^i4行光學(xué)模擬，其中該光線均勻地分布在組織+莫型中央的6mmX6mm區(qū)域中。通常，該光學(xué)模擬生成的圖像很 清楚地示出了^^模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖11B示出了這樣一組仿真圖像的例 子，其中波長以50nm的增量在400nm至800nm之間變化。每個(gè)圖像中該 結(jié)構(gòu)的類型，深度，以及彌率明顯地取決于照明波長。另外，需要注意的 是，圖像中內(nèi)部結(jié)構(gòu)的存在相對地沒有受至拼部 #征存在或不存在以及 皿是否與臺板光學(xué),的影響。發(fā)明者已^I過多個(gè)不同的模仿對欺騙檢測進(jìn)行了測試，并且說明了多 光譜傳感配置在活組織與非活模仿之間進(jìn)行區(qū)分從而進(jìn)行活性i刊古的能力。 圖12A-13中示出了該欺騙檢測測試的一些結(jié)果；美國臨時(shí)專利申請
No.60610802 ，題目"FINGERPRINT SPOOF DETECTION USING MULTISPECTRAL IMAGING",其Mil弓間結(jié)合在這里，給出了一些附加 結(jié)果。圖12A掛共了ilil在由發(fā)明人構(gòu)成的捏塑團(tuán)(playdough)模仿物上 進(jìn)行的測量而對實(shí)際指鄉(xiāng)行的靜態(tài)光譜測試比較測量。面板1202麟了 實(shí)際指尖的過濾后的假彩圖像，其可以與面板1204中捏塑團(tuán)模擬物的相應(yīng) 圖縦行比較。面板1206^1212中示出了多光譜成像比較的結(jié)果。面板1206和1208分 別示出了對于實(shí)際指尖的Mahalanobis距離和光譜殘^i十算的結(jié)果。這些可 以與面板1210和1212進(jìn)行比較，其中該面板1210和1212示出了捏塑團(tuán)模 擬的相應(yīng)結(jié)果。從結(jié)果中可以很顯然的看出來，謝圼塑團(tuán)模擬缺少出現(xiàn)在實(shí) 際指尖的結(jié)果中的多光1^#性，而該特性為活體辨別樹共了 。圖12B中掛共了更深刻的結(jié)果，其中示出了類似的面板陣列，用于對活 術(shù)旨尖以鵬現(xiàn)實(shí)修能的指鄉(xiāng)行測試，它的結(jié)構(gòu)是由本發(fā)明人抓4頓 的。該修復(fù)后指尖是由多層硅樹脂結(jié)構(gòu)，覆在真實(shí)和可用手指上，并對其上 色以與真實(shí)手指的顏色匹配。細(xì)節(jié)包括在該修復(fù)后的結(jié)構(gòu)中，包括 敏的細(xì) 節(jié)。從面板1222和1224中分別示出的實(shí)際手指與修復(fù)后的手指的過濾后假 彩色圖像中可以很清楚地看湖歡隹辨別清楚哪個(gè)激騙模仿。但是，與面板 12264232中戶標(biāo)的多光譜結(jié)果相比該確定是很顯著的，其中面板1226和 1228分別示出了實(shí)際手指的Mahalanobis距離和光譜殘^i十算的結(jié)果，而面 板1230和1232分別示出了修復(fù)后對旨的相應(yīng)結(jié)果。在Mahalanobis距離結(jié) 果中特征周圍光結(jié)構(gòu)很顯然標(biāo)面板1230中的修復(fù)后科^^少活性狀態(tài)； 該確定結(jié)果對于同圖12A的面板1212中捏塑團(tuán)模擬類似的面板1232中所 示光譜剩余結(jié)果來說甚至是MM著。圖13中示出了對于真實(shí)手指和修MM手指的彩Ml理比較。在旨例子 中，艦按照475nm， 540nm，以及625nm分離藍(lán)，綠，和紅的貢獻(xiàn)，從而 對彩Mia進(jìn)行分析。在圖的左側(cè)部分中示出了彩色塊，并且在圖的右側(cè)部 分中示出了*彩色的貢獻(xiàn)的功率譜比率。對于實(shí)際手指，科旨為藍(lán)色貢 獻(xiàn)1302、鄉(xiāng)絶貢獻(xiàn)1304以及紅色貢獻(xiàn)1306示出了手指功率譜比率。類似 地，對于修能的科旨，修復(fù)后的科旨為藍(lán)色貢獻(xiàn)1312、纟絶貢獻(xiàn)1314, 以及紅色貢獻(xiàn)1316示出了科旨功率譜比率。該結(jié)果證明在修，的空間頻
率中麟了比實(shí)際指尖更大的功率，尤其就于更高空間頻率的藍(lán)色照明來 說。該不同就使得育激進(jìn)行活性狀態(tài)的確定，并因jt爐行欺騙檢測。本發(fā)明人也進(jìn)行了多人研究，15人4頓兩個(gè)類似于圖5中的相機(jī)系統(tǒng)， 經(jīng)過大約16天的時(shí)間來采^5開究數(shù)據(jù)。9位男性和6位女性參與者的年齡 在20到50歲之間(平均為37.4歲)。所有人 辦公室工作，沒有働泰問 題或其它顯著待征。這^ 是在New Mexico的#^采集的，而在這個(gè)冬 季，空氣割牛是相對比較干燥的。總共采集到了 602個(gè)多光it^集，其中 的三或四個(gè)圖像是在調(diào)査期間每 :W參與者的四個(gè)手指(左食指，左中指，右食指，以及右中指)的每一^Ha行采^f導(dǎo)到的。利用足夠?qū)挼腉aussian濾波器對旨圖像波長平面進(jìn)行t^fet直接圖 〈tafi^頁處理，從而去除掉JI^特征。該平滑的圖像接著被用作因子，用于 根據(jù)逐像素的原貝樹原始圖<,行比率化，主要起作用的過程就是去除臺板 上非均勻照射的影響。接著^頓具有0.15-0.35的歸一^M帶(相當(dāng)于大約 1.5-3.4周鄉(xiāng)mm的實(shí)際空間頻率)的線性、搶波器對齡平面的合成圖{魏行 帶通搶波。該糊操i柳制了頻帶外的變化，尤其是像素間的噪音，同時(shí)放 過了對于f^:特征有用的頻率。進(jìn)行了自適應(yīng)直方圖均衡，以對圖象平面上 的^IW比度進(jìn)fi^衡。通過柳敏測量對之間一對一進(jìn)行匹酉諫 生物識別性能分析。602 組圖像中的每一組都與在相同手指±^集的其它所有圖像進(jìn)行匹配("真實(shí) 匹配")。相同M隨,擇的非匹配圖像也與^N^擇的圖像("冒名頂 替者")進(jìn)行比較。對于真實(shí)匹配和冒名頂替者匹配，這總共要進(jìn)行6056次 比較。在真實(shí)匹配的情況下，沒有對消除只是匹配1,不同的圖{樹作出安 排，因此^^蟲匹配的有效數(shù)為3028。im 的生物識別處理是直翻行的，因此每次測能只掛共單個(gè)圖像。對會(huì)MJ^預(yù)處理之后的直接M進(jìn)行處理，以從六個(gè)圖像平面的每一個(gè)中提取出細(xì)節(jié)，其中該六個(gè)圖像平面對應(yīng)于不同照明條件(交叉偏振445， 500， 574， 610,以及660nm;以及非偏振640nm)并且相對于第二測量的 相應(yīng)直接圖像平面進(jìn)行匹配。對來自六個(gè)圖像平面中每一個(gè)的匹配值進(jìn)行平 均，以微最終直接圖像記分。圖14A示出了HRi^以及組合直接("MSI") 的接收器操作特性("ROC")曲線。該ROC曲線示出了觀非匹配律("FNMR")與觀匹 配率("FMR")之間按照百分比計(jì)算的絲?？梢钥闯?，TIR麵的相等錯(cuò) 誤率("EER")，即曲線上FNMR與FMR相等的點(diǎn)，是相當(dāng)?shù)母?~20%)， 而組合直接 的EER卻是非常低(~0.7%)。根據(jù)3028個(gè)斜蟲比較以及 二項(xiàng)式統(tǒng)計(jì)，對于這兩個(gè)性會(huì)渡量來說，95%的置信區(qū)間分別為18.8%， 21.6%以及0.4%， 1.0%。因雌些性能估計(jì)的差異在統(tǒng)計(jì)上慰艮重要 的。該TIR體取決于由于印刷，例如圖9A的左面板中戶標(biāo)，而引起的差 質(zhì)量圖像。用于該調(diào)査的^t^件為這種情況提供了飽貢量報(bào)警指示器。由 J敏軟件將總共122個(gè)TIR印刷指定為低圖像質(zhì)量，這相當(dāng)于采集至啲所有 1111數(shù)據(jù)的20.3%。進(jìn)一步的調(diào)査顯示，如圖14B所示，HR圖像質(zhì)量問題 與某^5開究參與者有關(guān)。該圖中畫出了^h參與者的TIR圖像片段，微指 定為低圖像質(zhì)量，與一個(gè)主題的90%—樣大。很清楚的是，某些參與者(即 編號l， 3， 7，和8)對于壞TIR圖像要負(fù)主要責(zé)任。具有最大比率低質(zhì)量 TIR圖像的參與者的手指的直觀檢驗(yàn)顯示出這些人的皿特別千燥。從圖14C中可以看出^M量HR圖f樹于最終生物識另雌能的影響，該 圖14中顯示了真實(shí)和冒名頂替者比較的匹配值分布。針對兩種情況示出了 這些分布。情況A包括所有的TIR圖像，例如l細(xì)于生成圖14A中的TIR 曲線。情況Bltt新分析去除所有的實(shí)例，其中匹配的圖像中的一個(gè)或二者 被指定為低質(zhì)量。艦去除20.3%的1111 ,剩余麵的性會(huì)縱EER大 約20%皿至1.8%。該圖清楚地顯示出去斷氐質(zhì)量TIR圖像為真實(shí)匹酉己值 的分布帶來了巨大的戀迕，該冒名頂替者匹配值的分布細(xì) 發(fā)生變化。用 于生成圖14A中相應(yīng)性能曲線的直接圖像 沒有被 敏軟# 旨定為低圖對于相應(yīng)的TIR圖像沒有被指定為fM量的樣品，對TIR匹配記分和各 個(gè)多光譜記^^±央求平均，以生成合成匹配值。在TIR圖像,定為《RM量 的情況，與之前一樣，只從各個(gè)多光譜記分中生成合成匹配值。對旨 行皿程 了圖14中所示的ROC曲線。直接+imi^(EEIM).4。/。) 與蟲與多光ifi^ ".7%)相比有很清魁也,。該研究的結(jié)果表示如這里戶脫的多光譜傳麟會(huì),采集到從中會(huì),取 出有用的 敏信息的圖像。并且，嚴(yán)重地影響常規(guī)HR傳麟的普通效顆 多光譜傳繊只有一點(diǎn)就乎沒有影響。特另提當(dāng)與戰(zhàn)的^頓多光譜成像 作為強(qiáng)大的活性檢測器的結(jié)彩且合在一i央時(shí)，該結(jié)果用微說明了本發(fā)明實(shí) 施例超出現(xiàn)有技術(shù)的大量有用特征。7.例子參照圖15A-15D描述了一結(jié)構(gòu)的特定例子，該結(jié)構(gòu)包括如這里戶;f^用于 實(shí)施例的傳感器。在該實(shí)施例中，該傳感器由十字轉(zhuǎn)門，其中該十字轉(zhuǎn)門具 有圖15A中所示的一般結(jié)構(gòu)，，型的十字轉(zhuǎn)門可以Mffl于控制A^于游 樂園，運(yùn)動(dòng)場等不同區(qū)域的駄。由十字轉(zhuǎn)門控制不同區(qū):lfe間的訪問，并 且該不同區(qū)域被表示為圖15A中的"付費(fèi)區(qū)域"以及"免費(fèi)區(qū)域"。通， 縱桿三腳架P鄣尋1502來控制訪問。該生物識別傳繊1504可以被安裝在十 字轉(zhuǎn)門外殼的上表面上。圖15B示出了用于生物識別傳麟的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，成像獲取健在臺板 1530之上，并且臺板1530具有人tlX程^蓋板；人ax程g蓋板的背 面起到光學(xué)參考的作用。由照浙源1534 Jl^直接照明，其中一些照躭源包 括偏振器并且其它照J(rèn)t源不包括偏振器。由照J(rèn)t源1532衝共HR圖像照明。 在ITR照J(rèn)t源中沒剤fffl偏振器。在ail旋，1536與組織發(fā)^ti&t后，光被導(dǎo)入成像器1538。該成像器包括短波^dM:滄波器以及偏振器，其中該偏振器可以與直接照明平行或垂直。在該例子中，由18個(gè)LED麟直接照明，該LED具有兩種顏色并且有 或沒有偏振器。圖15C中示出了這18個(gè)LED的排列，其中一半照lt源Jif共 綠光， 一半照射源提供藍(lán)光。為方便起見，照射源被編號為6個(gè)不同組(bank)，組"1"和"3" Jlf共藍(lán)偏振光，組"2"和"4"衝共綠偏振光， 組"5"衝共藍(lán)非偏振光，以及組"6"提供綠非偏振光。在該例子中，偏振 器為線偏振器并且被均勻排列。如圖15D所示的HR照明源，具有8個(gè)LED,由兩個(gè)鵬鄉(xiāng)賊，沒有 偏振，這些LED也可以作為兩個(gè)單獨(dú)的組受控，其中組"7"皿蘭非偏振 光而組"8",錄非偏振光。這種排列可以允許艦7,貞來釆集圖像序列(l)周圍環(huán)境；(2)組
"7"的藍(lán)T1R; (3)組"8"的綠HR; (4)等級"1"和"3"的偏Hll 接圖像；(5):組"2"和"4"的偏繊直接圖像；(6):組"5"糊一偏振 藍(lán)直接圖像；以及(7):等級"6"的非偏擬錄直接圖像。在亳秒數(shù)量級的 一段時(shí)間內(nèi)可以按照谫I,或按照不同M^采集該圖像序列。該十字轉(zhuǎn)門可 以這稱皮配置為對人員進(jìn)行生物識別評估，其中該人員試圖ilffl吐詳細(xì)描 述的方法從一個(gè)訪問區(qū)鄉(xiāng)至另一個(gè)訪問區(qū)域。這樣，已經(jīng)描述了多個(gè)實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以認(rèn)i形啲是， 在不脫離本發(fā)明的精神盼瞎況下，可以使用各種修改，互換結(jié)構(gòu)，以及等同 物。因此，戰(zhàn)說明不應(yīng)該被M為限制了本發(fā)明的范圍，而且被發(fā)明的范 圍是由下面的權(quán)利要求規(guī)定的。
權(quán)利要求
1. 一種對個(gè)體進(jìn)行生物識別測量的方法，戶腿方飽括 在單個(gè)照明時(shí)間期間在多個(gè)不同的光學(xué)割牛下照浙個(gè)體的目標(biāo)，部位； 對于戶皿多個(gè)不同的光學(xué)割牛中的每一個(gè)分別接收在腕悉目標(biāo) ^位的表面下Mf的光；由戶腿接收到的光得到戶脫目標(biāo)^ra位的多光譜圖像；禾,所得至啲多光譜圖f魏行生物i賜ij功能。
2. 根據(jù)權(quán)利要求i的方法，其中執(zhí)行戶，生物識別功能包括^戶;M個(gè)體的身份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中執(zhí)行戶脫生物識別功能包括 將戶脫多光譜圖像與存儲在織庫中的多個(gè)多光譜圖^ift行比較，戶腿數(shù)據(jù),戶，多個(gè)多光譜圖像與人的身份相關(guān)聯(lián)；以及 :找到所述多光譜圖像與所述 庫中存儲的所述多個(gè)多光譜圖^-一 之間的匹配來識別戶;M個(gè)體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中執(zhí)行戶腿生物識別功能包括 將戶誠多光譜圖像與存儲在,庫中的多個(gè)非多光譜圖^iS行比較，戶腿,網(wǎng)每戶誠多個(gè)非多光譜圖像與人的身份相關(guān)聯(lián)；艦找到戶誠多光譜圖像與戶脫麵庫中存儲的戶腿多個(gè)非多光譜圖《t^ 一之間的對應(yīng)來識別戶/M個(gè)體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中 戶艦麵庫包括W腿非多光譜圖像中得到的值；以及 將戶脫多光譜圖像與戶腿多個(gè)非多光譜圖像比較包括/A^腿多光譜圖像中提取特征并將臓特征與戶鵬直進(jìn)行比較。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中在多個(gè)不同的光學(xué)剝牛下照射戶腿個(gè)體的 戶M目標(biāo)^ra^包括在不同的光學(xué)割牛下Ji)fiiMI^M目標(biāo)^ra位。
7. 根據(jù)權(quán)利要求i的方法，其中戶脫多個(gè)不同的光學(xué)割牛包括不同的偏振餅。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中戶腿多個(gè)不同的光學(xué)剝牛包括不同的照射波長。
9. 根據(jù)權(quán)禾腰求l的方法，其中戶腿多個(gè)不同的光學(xué)剝牛包括照謝光的不同的波長。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中在單個(gè)照明時(shí)間期間在多個(gè)不同的光學(xué)割牛下照射戶JM個(gè)體的目標(biāo)皿部位包括用多個(gè)不同的波長的照明同時(shí)照謝，目標(biāo)^IS位；以及對于戶皿多個(gè)不同的光學(xué)制牛中的每一個(gè)分別接收在戶7M目標(biāo)^M位的 表面下m的光包括；過濾戶MiClt光以分離戶，多個(gè)不同的波長。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中在多個(gè)不同的光學(xué)割牛下照射戶皿個(gè)體的所述目標(biāo)^M位包括對于戶M不同的光學(xué)^(牛的每一個(gè)，禾,具有第一偏振的^Mit戶;M目標(biāo)^ra位； 接收在戶;M目標(biāo)劍夫部位的表面下散射的光包括利用第二^來偏振所接收到的光，其中戶;M第一和第二偏li^本上限定了^x偏振斜牛。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ii的方法，其中戶; ^第一和第二偏振均為線偏振。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中所述第一和第二偏振均為圓偏振。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，進(jìn)一步包括采集戶腿皿部位的表面結(jié)構(gòu)的圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中采MM^iw的戶;M表面結(jié)構(gòu)的表 面圖像包括用來自臺板內(nèi)部的光以大于臨界角的角度來照射所述皮膚部 位，其中所述臨界角由所述臺板與所述臺板的外部環(huán)境的分界面定義， 所述表面結(jié)構(gòu)對應(yīng)于所述皮膚部位與所述臺板接觸的部分。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在戶皿單個(gè)照明時(shí)間期間，所述目標(biāo)皮膚部位的位置基本不變。
17. —種多光i割專繊，包括 臺板，用于由個(gè)#^燈目標(biāo)^ ;照針源，被布置為當(dāng)目標(biāo)^ra位IOg在臺fei:時(shí)對其進(jìn)行照射；成像系統(tǒng)，被布置為用于接1^^脫目標(biāo)艦部位的表面下 1"的光；以及控制器，其與戶脫照浙源和戶脫成像系嫩目接，戶;^制|§#括在單個(gè)照明時(shí)間期間在多個(gè)不同的光學(xué)條件下用照射源對所述目標(biāo) 鵬部微行照細(xì)指令；對于所述多個(gè)不同的光學(xué)條件中的每一個(gè)利用由所述成像系統(tǒng)分別 接收至啲光得到戶脫目標(biāo)^I^P位的多光譜圖像的指令，，以及禾l傭所得至啲多光譜圖《魏行生物識別功能的指令。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的多光譜傳iiH還包括第一偏振器，被布置為對由所 述照J(rèn)t源Jlf共的^t行偏振，其中戶;M成像系統(tǒng)包括第二偏振器，被布置為對戶，目標(biāo)皿部位的表面下散射的，行偏振；以及阮遙多個(gè)不同的光學(xué)割牛包括不同的相對偏振割牛。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17的多光譜傳S^還包括第一偏振器，被布置為對由所 述照綱樹共的艦行偏振，其中戶，成像系統(tǒng)包括第二偏振器，被布置為對戶皿目標(biāo)J^f^的表面下散射的，行偏振；以及戶脫第一和第二偏振器基本上為交叉結(jié)構(gòu)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17的多光譜傳麟，其中戶，成像系統(tǒng)包M^濾色器陣列，戶，濾色器陣列具有多個(gè)分布式澹波器元 件，齡戶脫搶波器元件tPM于f^T有限數(shù)量的指定窄帶波長范圍之一的光;戶/M多個(gè)不同的光斜牛包括戶;M指定窄帶波長范圍內(nèi)不同波長的照射光。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的多光譜傳自，其中在照悉多個(gè)不同的光學(xué)斜牛下 用戶，照針源對所述目標(biāo)皿部位進(jìn)行照謝的指^括順序地用不同的波長照 射臓目標(biāo)^^位的指令。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17的多光譜傳sn，其中戶;f^制i^a—步包括用來自臺板內(nèi)部的光以大于臨界角的角度來照射所述皮膚部位的指 令，其中所述臨界角由所述臺板與所述臺板的外部環(huán)境的分界面定義； 以及由入射到所述皮膚部位與所述臺板接觸的所述臺板的所述分界面上 的光得到所述皮膚部位的表面結(jié)構(gòu)的圖像的指令。
23. —種分析組織部位的方法，所述方法包括在組織部位的位置基本不變的單個(gè)照明時(shí)間期間在第一和第二不同 的偏振條件下接收從所述組織部位散射的光，其中所述第二偏振條件并 不限定相對于所述第一偏振條件的互補(bǔ)狀態(tài)；以及由所接收到的光得到所述組織部位的圖像。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中至少所述第一和第二偏振條件之 一包括基本隨機(jī)的偏振條件。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中在所述第一和第二不同的偏振條 件之一下接收從所述組織部位散射的光包括用具有第一偏振的光照射所述組織部位；以及 檢測從所述組織部位散射的具有所述第一偏振的光。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中在所述第一和第二不同的偏振條 件之一下接收從所述組織部位散射的光包括-用具有第一偏振的光照射所述組織部位；以及檢測從所述組織部位散射的具有與所述第一偏振互補(bǔ)的第二偏振的光。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中得到所述組織部位的所述圖像包括由在所述第一偏振條件下接收到的光得到所述組織部位的第一圖像；由在所述第二偏振條件下接收到的光得到所述組織部位的第二圖 像；以及對所述第一和第二圖像進(jìn)行線性組合。
28. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，還包括利用所得到的圖像執(zhí)行生物識 別功能。
29. —種對個(gè)體進(jìn)行生物識別測量的方法，所述方法包括 在單個(gè)照明時(shí)間期間在多個(gè)不同的光學(xué)條件下照射相對于臺板放置的個(gè)體的目標(biāo)皮膚部位，所述多個(gè)不同的光學(xué)條件的至少之一包括以大 于臨界角的角度的光來照射所述目標(biāo)皮膚部位，所述臨界角由所述臺板 與外部環(huán)境的分界面定義，以及另一個(gè)不同的光學(xué)條件包括以小于所述 臨界角的角度的光來照射所述目標(biāo)皮膚部位；以及對于所述多個(gè)不同的光學(xué)條件的多者中的每一個(gè)分別地接收從所述 目標(biāo)皮膚部位散射的光，以得到所述目標(biāo)皮膚部位的多光譜圖像。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中- 所述目標(biāo)皮膚部位的部分與所述臺板接觸；以及接收從所述目標(biāo)皮膚部位散射的光包括接收從如下位置散射的光以 得到所述目標(biāo)皮膚部位的表面結(jié)構(gòu)的圖像，在所述位置，以大于所述臨 界角的角度入射到所述目標(biāo)皮膚部位的光與所述目標(biāo)皮膚部位與所述分 界面接觸的位置一致。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中所述多個(gè)不同的光學(xué)條件包括不 同的偏振條件。
32. 根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中所述多個(gè)不同的光學(xué)條件包括照 射光的不同波長。
33. 根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中 戶，臺板包括一定厚度的材料；以大于所述臨界角的角度照射所述目標(biāo)皮膚部位包括在光穿過所述 臺板的分界面到達(dá)所述皮膚部位之前在材料的所述厚度內(nèi)通過全內(nèi)反射 對所述光進(jìn)行多次反射。
34. 根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中在所述多個(gè)光學(xué)條件的每一個(gè)下 接收的所述光由相同的光檢測器來接收。
35. 根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中接收從所述目標(biāo)皮膚部位散射的 光包括用第一成像器接收在所述多個(gè)不同的光學(xué)條件的所述至少之一下 散射的光以及用不同于所述第一成像器的第二成像器接收在不同的光學(xué) 條件的另一個(gè)下散射的光。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中在所述多個(gè)不同的光學(xué)條件的所 述至少之一下接收散射的光包括在暗場結(jié)構(gòu)下接收所述光。
37. 根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中在所述多個(gè)不同的光學(xué)條件的所 述至少之一下接收散射的光包括在明場結(jié)構(gòu)下接收所述光。
38. 根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中在單個(gè)照明時(shí)間期間，所述目標(biāo) 皮膚部位的位置基本不變。
39. —種生物識別測量系統(tǒng)，包括 臺板，用于由個(gè)^M目標(biāo)iSM位； 照針源；光檢測器；以及控制器，其與戶;MMit源以^^脫光檢測器相接，戸;ms制器包括在單個(gè)照明時(shí)間期間在多個(gè)不同的光學(xué)條件下照射所述目標(biāo)皮膚部 位的指令，戶，多個(gè)不同的光學(xué)斜牛的至少之一包括以大于臨界角的角度的光 來照浙戶脫目標(biāo)^ 位，戶脫臨界角由戶脫臺板與外部環(huán)境的分界面定義， 以及所述不同的光學(xué)割牛的另一個(gè)包括以小于卵悉臨界角的角度的光來照浙所 述目標(biāo)^IMP位；以及 對于所述多個(gè)不同的光學(xué)條件的多者中的每一個(gè)由所述光檢測 器接收的從所述目標(biāo)皮膚部位散射的光得到所述目標(biāo)皮膚部位的多光譜 圖像的指令。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39的生物i鄉(xiāng)j測縣統(tǒng)，其中得到戶誠多光譜圖像的所 述指^括由所述光檢測器接收的從如下位置散射的光得到所述,部位的表面結(jié)構(gòu)的圖像的指令，在戶;M位置，以大于所述臨界角的角度入射到所述目標(biāo)^M位的戶;M光與戶;M^i^P位與戶;M分界面,的^a—致。
41. 根據(jù)權(quán)利要求39的生物識別測量系統(tǒng)，其中戶脫多個(gè)不同的光學(xué)割牛包括不同的偏振^(牛。
42. 根據(jù)權(quán)利要求39的生物i賜j測量系統(tǒng)，其中戶脫多個(gè)不同的光學(xué)剝牛 包括照謝光的不同波長。
43. 根據(jù)權(quán)利要求39的生物鄉(xiāng)棚量系統(tǒng)，其中 戶皿臺板包括第一厚度的材料；以及戶iM照浙源被布置為在光穿過戶皿分界面到達(dá)戶M^ra位之前在戶M第 一厚度的材料內(nèi)通過全內(nèi)反射對戶;M皿行多次反射以大于所述臨界角的角度 的光照射臓目標(biāo)^MP位。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43的生物識別測量系統(tǒng)，其中所述臺板包括第二 厚度的材料，從所述目標(biāo)皮膚部位的表面下散射的光在入射到所述目標(biāo) 皮膚部位之前傳播通過所述第二厚度的材料。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44的生物識別測量系統(tǒng)，其中所述第二厚度的材 料包括相對于所述光檢測器布置的孔，使得從所述目標(biāo)皮膚部位的表面 下散射的所述光傳播穿過所述孔到達(dá)所述光檢測器。
46. 根據(jù)權(quán)利要求44的生物識別測量系統(tǒng)，其中所述第一和第二厚 度的材料由 一定厚度的所述外部環(huán)境來分離。
47. 根據(jù)權(quán)利要求44的生物識別測量系統(tǒng)，其中所述照射源包括 第一照射源，其被布置在所述第一厚度的材料中；以及 第二照射源，其被布置在所述第二厚度的材料中。
48. 根據(jù)權(quán)利要求43的生物識別測量系統(tǒng)，其中所述照射源包括布 置在所述第一厚度材料中的照射源。
49. 根據(jù)權(quán)利要求39的生物識別測量系統(tǒng)，其中所述光檢測器包括 以小于所述臨界角的角度取向的光軸。
50. 根據(jù)權(quán)利要求49的生物識別測量系統(tǒng)，其中所述光軸基本垂直 于所述分界面取向。
51. 根據(jù)權(quán)利要求39的生物識別測量系統(tǒng)，其中所述控制器進(jìn)一步 包括用所得到的多光譜圖像以及所得到的所述皮膚部位的表面結(jié)構(gòu)的圖 像執(zhí)行生物識別功能的指令。
52. 根據(jù)權(quán)利要求51的生物識別測量系統(tǒng)，其中所述執(zhí)行生物識別 功能的指令包括驗(yàn)證所述個(gè)體的身份的指令。
53. —種便攜式電子裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求39的所述生物識別測 量系統(tǒng)。
54. —種十字轉(zhuǎn)門，包括根據(jù)權(quán)利要求39的所述生物識別測量系統(tǒng)。
55. —種確定目標(biāo)組織的活性狀態(tài)的方法，所述方法包括 在單個(gè)照明時(shí)間期間在多個(gè)不同的光學(xué)條件下照射所述目標(biāo)組織； 對于戶脫多個(gè)不同的光學(xué)剝牛中的每一個(gè)分另嗾il^^脫目標(biāo)組織娜的光；由0M接收至,光得到戶脫目標(biāo)組織的多光譜圖像； 驗(yàn)證所得到的多光譜圖像與活組織一致。
56. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中所述目標(biāo)組織用人來表示，所述 方法進(jìn)一步包括用所得到的多光譜圖像驗(yàn)證所述人的身份。
57. 根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其中在多個(gè)不同的光學(xué)^#下照浙戶皿目標(biāo)組織包括;&^^不同的光學(xué)割牛下Jimi4照浙戶;M目+祐且織。
58. 根據(jù)權(quán)禾腰^55的方法，其中戶腿多個(gè)不同的光學(xué)斜牛包括不同的偏 振餅。
59. 根據(jù)權(quán)利要彩5的方法，其中戶腿多個(gè)不同的光學(xué)斜牛包括不同的照射角度。
60. 根據(jù)權(quán)利要彩5的方法，其中戶脫多個(gè)不同的光學(xué)斜牛包括照射光的 不同波長。
61. 根據(jù)權(quán)利要求60的方法，其中在單個(gè)照明時(shí)間期間在多個(gè)不同的光學(xué)割牛下照射戶皿目総且織包括用多個(gè)不同波長的照謝光同時(shí)照J(rèn)t戶;M目総且織；并且對于戶;M多個(gè)不同的光學(xué)割牛中的每一個(gè)分別接^Affi悉目標(biāo)組織Mf的光包括過濾所散射的光以分離戶/M多個(gè)不同的波長。
62. 根據(jù)權(quán)利要彩5的方法，其中在多個(gè)不同的光學(xué)斜牛下照謝戶M目^a織包括對于戶，不同光學(xué)條件的每一個(gè)用具有第一偏振的光照J(rèn)^，目#^且織；接il^A^M目豐恭且織1[#的光包^1^第二偏 所接收的皿行偏振， 其中所述第一和第二偏振基本上限定了交叉偏振割牛。
63. 根據(jù)權(quán)利要求62的方法，其中所述第一和第二偏振均為線偏振。
64. 根據(jù)權(quán)利要求62的方法，其中所述第一和第二偏振均為圓偏振。
65. 根據(jù)權(quán)利要彩5的方法，其中接收A^f述目標(biāo)組織散射的光包括接收/a^m目+祐且織的表Mrmit的光。
66. 根據(jù)權(quán)利要求65的方法，進(jìn)一步包括采集臓目標(biāo)組織的表面結(jié)構(gòu)的 圖像。
67. 根據(jù)權(quán)利要求66的方法，其中^^M目標(biāo)組織的表面結(jié)構(gòu)的圖像包 括用來自所述臺板內(nèi)部的光以大于臨界角的角度來照射所述目標(biāo)組織， 其中所述臨界角由所述臺板與所述臺板的外部環(huán)境的分界面定義，所述 表面結(jié)構(gòu)對應(yīng)于所述目標(biāo)組織與所述臺板接觸的部分。
68. 根據(jù)權(quán)利要彩5的方法，其中在單個(gè)照明時(shí)間期間，所述目標(biāo)組織 的位置基本不變。
69. —種活性檢測器，包括 臺板，用于放置目標(biāo)組織；照射源，被布置為當(dāng)所述目標(biāo)組織Jta^^f述臺feJl時(shí)對其進(jìn)行照射； 成像系統(tǒng)，被布置為接l]^^腿目驗(yàn)且織娜的光；以及控制器，爿;MS制^^M 浙源和0M^像系綳接，0MS制器包括:在單個(gè)照明時(shí)間期間在多個(gè)不同的光學(xué)條件下用所述照射源照射所 述目+祐且織的指令；對于所述多個(gè)光學(xué)條件的每一個(gè)由所述成像系統(tǒng)接收的光得到所述 目標(biāo)組織的多光譜圖像的指令；以及用于^i!EM導(dǎo)到的多光譜圖像與活組織一致的指令。
70. 根據(jù)權(quán)利要求69的活性檢測器，進(jìn)一步包括第一偏振器，其被 布置為對所述照射源提供的光進(jìn)行偏振，其中戶;M成像系統(tǒng)包括第二偏振器，被布置為對A^，目驗(yàn)且織t^的戶，光進(jìn)行偏振；以及所述多個(gè)不同的光學(xué)斜牛包括不同的相對偏振割牛。
71. 根據(jù)權(quán)利要求69的活性檢測器，進(jìn)一步包括第一偏振器，其被布置 為對戶;f^照J(rèn)t源麟的5feiS行偏振，其中戶M成像系統(tǒng)包括第二偏振器，被布置為對A^M目f祐且織旨的^iS行 偏振；以及戶脫第一和第二偏振器基本上為交叉結(jié)構(gòu)。
72. 根據(jù)權(quán)利要求69的活性檢測器，其中戶皿成像系統(tǒng)包掛濾色器陣列，戶M濾色器陣列具有多個(gè)分布式濾波器元 件，^H^波器元件llWl于^li有限數(shù)量的指定窄帶波長范圍之一的光； 戶，多個(gè)不同的光學(xué)條件包括戶;M指定的窄帶波長范圍內(nèi)不同波長的照射光。
73. 根據(jù)權(quán)利要求72的活性檢測器，其中在所述多個(gè)不同的光學(xué)斜牛下 用戶腿照針源照射戶脫目標(biāo)組織的所述指賴摘頃序地以不同的波長照浙戶誠 目標(biāo)的指令。
74. 根據(jù)權(quán)利要求69的活性檢測器器，其中所，制器進(jìn)一步包括 用來自所述臺板內(nèi)部的光以大于臨界角的角度照射所述目標(biāo)組織的指令，所述臨界角由所述臺板與所述臺板的外部環(huán)境的分界面定義；以 及由入射到所述目標(biāo)組織與所述臺板接觸的所述臺板的所述分界面上 的光得到所述目標(biāo)組織的表面結(jié)構(gòu)的圖像的指令。
全文摘要
提供了用于對個(gè)體進(jìn)行生物識別測量的方法和系統(tǒng)。在單個(gè)照明時(shí)間期間在多個(gè)不同的光學(xué)條件下對個(gè)體的目標(biāo)皮膚部位進(jìn)行照明。對于該多個(gè)不同的光學(xué)條件中的每一個(gè)分別接收目標(biāo)皮膚部位的表面下散射的光。由所接收的光得到目標(biāo)皮膚部位的多光譜圖像。用所得到的多光譜圖像執(zhí)行生物識別功能。
文檔編號G06K9/00GK101124588SQ200580017952
公開日2008年2月13日 申請日期2005年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月1日
發(fā)明者史蒂芬·P·科科蘭, 羅伯特·K·羅韋 申請人:光譜辨識公司