專利名稱：光散斑樣式勘查的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光散斑樣式勘查和分析，尤其涉及用于生物測量或生 物傳感器應(yīng)用的光散斑勘查技術(shù)。
背景技術(shù)：
生物測量設(shè)備在為安全意圖鑒定個(gè)人身份的應(yīng)用中的使用逐步 增加。例如指紋傳感器設(shè)備通常用于銀行、機(jī)場或安全區(qū)域訪問系統(tǒng)。 使用僅僅依賴于檢查指紋或其他身體部分的物理起伏樣式標(biāo)記的安 全系統(tǒng)存在潛在的危險(xiǎn)，因?yàn)榇嬖诩俚纳眢w部分(例如使用具有假指 紋起伏樣式的假手指來欺騙這種傳感器)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的第一方面中，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的技術(shù)。 根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了用于勘查身體部分的勘查系統(tǒng)，該 勘查系統(tǒng)包括
照明輻射輸送裝置，用于將照明輻射引導(dǎo)到身體部分；
'圖像采集裝置，用于采集由于對(duì)身體部分的照明而得到的所
照明的身體部分的光散斑樣式圖像；
處理器，用于處理來自圖像采集裝置的圖像數(shù)據(jù)，其中，處 理所述圖像數(shù)據(jù)，從而將對(duì)該身體部分所采集的光散斑樣式與基準(zhǔn)散 斑樣式比較，以便確定該身體部分的所有者的身份。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了用于勘査身體部分的方法，以便試 圖確定該身體部分的所有者的身份，該方法包括-
引導(dǎo)照明輻射以照明身體部分；
對(duì)由于對(duì)該身體部分的照明而得到的所照明身體部分的光 散斑樣式成像；
處理光散斑樣式圖像數(shù)據(jù)，從而將對(duì)該身體部分所采集的光 散斑樣式與基準(zhǔn)散斑樣式比較，以便試圖確定該身體部分的所有者的 身份。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了用于處理圖像數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其中， 針對(duì)從所勘査的身體部分散射的光采集的光散斑樣式圖像數(shù)據(jù)被處 理，并且將其與基準(zhǔn)散斑樣式比較，以便試圖確定身體部分的所有者 的身份。
在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)還包括用于采集在身體部分表面上的特 征物理起伏樣式的圖像(例如指紋的圖像)和處理來自所采集的物理 起伏樣式圖像的圖像數(shù)據(jù)，從而試圖確定該身體部分的所有者的身份
的器件。因此，本發(fā)明的技術(shù)能夠提供對(duì)個(gè)體身份確認(rèn)或否認(rèn)的2步 檢查。
在一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括用于確定該身體部分顯現(xiàn)的脈搏的 器件，以便確認(rèn)該身體部分的所有者是活的。由于該構(gòu)想，優(yōu)選將處 理器布置為用于處理來自圖像采集裝置的光散斑樣式圖像數(shù)據(jù)從而 確定該身體部分顯現(xiàn)的脈搏，以便確認(rèn)該身體部分的所有者是活的。
因此，本發(fā)明的技術(shù)不僅能夠檢査該身體部分是否符合該基準(zhǔn)的 身份，而且能夠檢査該身體部分是否屬于活的個(gè)體。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，尤其在使用光譜的藍(lán)色區(qū)域內(nèi)的光時(shí)，穩(wěn)定的散斑樣 式被成像，并且在觀察這種穩(wěn)定散斑樣式時(shí)，通過處理該圖像數(shù)據(jù)可 以最方便地確定心與^/脈搏的測量值。
根據(jù)另一方面，因此，本發(fā)明提供了用于勘查或確定脈搏或心跳 的方法，該方法包括
弓l導(dǎo)照明輻射以照明身體部分，該照明輻射是基本在光譜的 藍(lán)光區(qū)域內(nèi)的一個(gè)波長或波長帶；
對(duì)由于對(duì)該身體部分的照明而得到的所照明身體部分的光 散斑樣式成像；
處理光散斑樣式圖像數(shù)據(jù)，從而確定該身體部分現(xiàn)有的脈搏
或跳動(dòng)。
相應(yīng)地，本發(fā)明也提供了用于勘查身體部分的勘查系統(tǒng)，該勘查
系統(tǒng)包括
照明輻射輸送裝置，用于將照明輻射引導(dǎo)到該身體部分，所 述照明輻射是基本在光譜的藍(lán)光區(qū)域內(nèi)的一個(gè)波長或波長帶；
圖像采集裝置，用于采集由于對(duì)該身體部分的照明而得到的 所照明的身體部分的光散斑樣式圖像；
處理器，用于處理來自圖像采集裝置的圖像數(shù)據(jù)，其中，處 理所述圖像數(shù)據(jù)以確定該身體部分現(xiàn)有的脈搏或跳動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，使用照相機(jī)對(duì)該光散斑樣式成像，并且處理來 自所采集的具有時(shí)間間隔的圖像幀的圖像數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，以便確 定脈搏或心跳。


現(xiàn)在，將僅僅通過示例并參考附圖，以具體實(shí)施例進(jìn)一步描述本 發(fā)明，其中
圖1是勘查系統(tǒng)的示意性表示；
圖2是通過將激光光束引導(dǎo)到指紋獲得的聚焦的散斑樣式；
圖3是用于確定心跳的勘查系統(tǒng)的可選表示；
圖4是從手指獲得的典型散斑樣式；
圖5是表示散斑樣式和基準(zhǔn)樣式之間的相關(guān)性的圖。
具體實(shí)施例方式
光散斑勘查技術(shù)依賴于從具有表面地形圖的漫射或未磨光的表 面散射的相干光(典型地來自激光光源)。該表面使得相干光以隨機(jī)的 相位和方向被散射，使得當(dāng)觀看散射光時(shí)，隨機(jī)成形和放置的亮和暗 區(qū)域的粒狀組成被看到。該散斑樣式是在該散射光射線之間的建設(shè)性 和破壞性干涉的結(jié)果。
在從諸如手指的身體部分獲得散斑樣式的過程中，來自激光器的 激光輻射用于照明手指的所選區(qū)域。然后使用諸如電荷耦合器件 (CCD)的成像器收集散射光并對(duì)其成像。
在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明并且如在第一實(shí)施例中例示的典型
勘查系統(tǒng)。使用來自激光源30的相干激光20照明手指10。透過棱 鏡40照明手指，以便更好地從反射的射線55中分離散斑形成射線 50，并且使用CCD成像器60觀看該散斑樣式。
藍(lán)光的波長在可見光譜中最短，并且因此可以區(qū)別手指的更多細(xì) 節(jié)。另外，在該過程中使用的藍(lán)色激光輻射被發(fā)現(xiàn)可以提供最穩(wěn)定的 散斑樣式。因此，藍(lán)帶激光是優(yōu)選的照明輻射。
因?yàn)樗辈榈纳眢w部分(即手指IO)的內(nèi)在溫度，該身體部分將發(fā) 射紅外(IR)輻射。該IR輻射具有可與可見光譜的紅帶相比的波長。 因此，如果將紅光用作照明輻射，除散射的散斑形成射線之外，CCD 成像器60將收集發(fā)射的IR輻射。該IR輻射將與散射的射線相干涉， 并且因此使所期望的散斑樣式不穩(wěn)定。由于CCD成像器60響應(yīng)于波 長范圍，從IR干涉源移除的照明波長將產(chǎn)生最穩(wěn)定的樣式。因此使 用藍(lán)色照明輻射。
從將激光光束引導(dǎo)到圍繞手指的不同位置獲得的散斑樣式被發(fā) 現(xiàn)是清楚的并且具有顯著的亮和暗點(diǎn)。更加重要地，散斑樣式被發(fā)現(xiàn) 是可再現(xiàn)的，這使得它可能作為生物測量識(shí)別密鑰來使用。
根據(jù)在第二實(shí)施例中例示的本發(fā)明，除了散斑之外，從手指的指 紋區(qū)域的表面散射的射線可以使用透鏡被聚焦，從而對(duì)指紋的起伏成 像。這樣的圖像在圖2中示出。在散斑樣式中的清楚條紋是明顯的并 且指示指紋的渦巻紋和曲線。因此，該散斑樣式可以進(jìn)一步用于識(shí)別 手指的所有者。
手指運(yùn)動(dòng)可以引起散斑的變化，這可能導(dǎo)致兩種識(shí)別技術(shù)的錯(cuò)誤 圖像。然而，可以通過使用諸如傅立葉分析的信號(hào)處理技術(shù)清理圖像 或通過使用致動(dòng)的激光源跟隨該手指運(yùn)動(dòng)來適應(yīng)該運(yùn)動(dòng)，并且因此使 該作用最小化。
從指紋獲得的散斑樣式的使用在識(shí)別手指的身份方面比指紋本 身更加有利。這是因?yàn)樯邩邮讲槐Ａ粼谒佑|的物體上，如保留了 指紋的物體。因此，在沒有對(duì)原手指進(jìn)行測量的情況下，復(fù)制原手指 的散斑樣式是不可能的。
己經(jīng)示出，從以前接觸的物體復(fù)制指紋并將該副本模壓在人工手
指上以克服指紋安全系統(tǒng)是可能的。除使用利用圖1的勘査系統(tǒng)從手 指和/或指紋獲得的唯一散斑樣式之外，該散斑樣式也可以用于克服 當(dāng)前指紋系統(tǒng)的安全瑕疵。這通過監(jiān)視手指表面的運(yùn)動(dòng)以便確立心跳 并因此區(qū)分"活的"手指和人工手指來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)圖3所示的第三實(shí)施例中例示的本發(fā)明，使用來自激光器 30的相干激光光束20在手指的所選區(qū)域照明手指10。然后，是用照 相機(jī)80收集散射的射線，并在所選的時(shí)標(biāo)上觀看該散射的射線。在 給定時(shí)間處的典型散射樣式在圖4中示出。
身體內(nèi)心臟的跳動(dòng)使得血液通過手指的毛細(xì)管被泵送，從而在血 管中生成聲波。可以通過監(jiān)視散斑樣式確定脈搏，該散斑樣式被發(fā)現(xiàn) 與心跳一起周期性地變化。
通過將在一個(gè)特定時(shí)間幀獲得的散斑樣式與所選的基準(zhǔn)幀(例如 第一個(gè)和域最后一個(gè))相關(guān)，如圖5中所示，該心跳作用變得清楚。 圖5中所示的第一個(gè)曲線圖給出了在0-105秒的時(shí)間段上得到的散斑
樣式的基準(zhǔn)幀和不同幀之間的相對(duì)重疊一致性，即相關(guān)性。相關(guān)性為 l指兩幀相同，而相關(guān)性為O表明兩幀彼此相反。圖5中的第二個(gè)曲 線圖示出了更短的時(shí)標(biāo)上的相關(guān)性樣式。己經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用波長在光譜 藍(lán)色區(qū)域中的光增強(qiáng)了使用散斑勘查技術(shù)監(jiān)視心跳的能力，并且，使 用該曲線，手指的跳動(dòng)變得更加清楚并可以用于更好地估計(jì)心跳速 度。
因此，使用如圖1或3中所示的勘查系統(tǒng)詢問手指，可以用于通 過分析散斑樣式和/或指紋確定手指的所有者，以及如指紋安全系統(tǒng) 所需要的，區(qū)分活的"跳動(dòng)"的手指和人工手指。
應(yīng)該注意到，上述實(shí)施例為了示出本發(fā)明而不是為了限制本發(fā) 明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的 范圍的情況下設(shè)計(jì)許多替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，放置在括號(hào)中的 任何基準(zhǔn)標(biāo)號(hào)不被構(gòu)建為限制權(quán)利要求。詞語"包括"和"包含"等 不排除存在除在任意權(quán)利要求和作為整體的說明書中列出的那些之 外的元件或步驟。元件的單一基準(zhǔn)不排除這種元件的多個(gè)基準(zhǔn)，反之 亦然?？梢越柚诎ㄈ舾刹煌挠布⒔柚谶m當(dāng)編程的計(jì)
算機(jī)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各方面。在列舉若干器件的設(shè)備權(quán)利要求中，若干 這些器件可以由一個(gè)和相同的硬件項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)。在相互不同的從屬權(quán)利 要求中記載的特定測量不表示這些測量的組合不可以使用，從而獲得 優(yōu)勢。
權(quán)利要求
1、一種用于勘查或確定脈搏或心跳的方法，所述方法包括引導(dǎo)照明輻射(30)以照明身體部分(10)，所述照明輻射是基本在光譜的藍(lán)光區(qū)域內(nèi)的波長或波長帶；對(duì)由于對(duì)所述身體部分的照明而得到的所照明身體部分的光散斑樣式(50)成像(60)；處理光散斑樣式圖像數(shù)據(jù)，從而確定所述身體部分現(xiàn)有的脈搏或跳動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用照相機(jī)對(duì)所述光散斑樣式成像，并且處理來自所采集的有時(shí)間間隔的圖像幀的圖像數(shù)據(jù) 之間的相關(guān)性，以便確定脈搏或心跳。
3、 一種用于勘查身體部分的勘查系統(tǒng)，所述勘查系統(tǒng)包括 照明輻射輸送裝置，用于將照明輻射引導(dǎo)到所述身體部分，所述照明輻射是基本在光譜的藍(lán)光區(qū)域內(nèi)的波長或波長帶；圖像采集裝置，用于采集由于對(duì)所述身體部分的照明而得到的所照明身體部分的光散斑樣式圖像；處理器，用于處理來自所述圖像采集裝置的圖像數(shù)據(jù)，其中，處 理所述圖像數(shù)據(jù)，從而確定所述身體部分現(xiàn)有的脈搏或跳動(dòng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的勘查系統(tǒng)，其中，所輸送的照明輻射 是相干光的光束。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的勘查系統(tǒng)，其中，所輸送的照明輻射 是激光的光束。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的勘査系統(tǒng)，其中，所述圖像采集裝置 包括照相機(jī)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的勘查系統(tǒng)，其中，所述處理器運(yùn)行以 使用來自所采集的有時(shí)間間隔的圖像幀的圖像數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，以 便確定所述身體部分現(xiàn)有的脈搏或跳動(dòng)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的勘査系統(tǒng)，其中，確定基準(zhǔn)幀圖像數(shù) 據(jù)集用于所述相關(guān)性處理，所述基準(zhǔn)幀數(shù)據(jù)集包括多個(gè)圖像幀的圖像 像素?cái)?shù)據(jù)的平均值。
9、 一種用于勘査身體部分的勘査系統(tǒng)，所述勘查系統(tǒng)包括 照明輻射輸送裝置，用于將照明輻射引導(dǎo)到所述身體部分；圖像采集裝置，用于采集由于對(duì)所述身體部分的照明而得到的所 照明身體部分的光散斑樣式圖像；處理器，用于處理來自所述圖像采集裝置的圖像數(shù)據(jù)，其中，處 理所述圖像數(shù)據(jù)，從而將對(duì)所述身體部分采集的光散斑樣式與基準(zhǔn)散 斑樣式比較，以便試圖確定所述身體部分的所有者的身份。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的勘查系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括用于 確定所述身體部分顯現(xiàn)的脈搏、以便確認(rèn)所述身體部分的所有者是活 的的器件。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的勘查系統(tǒng)，其中，所述處理器布置 為處理來自所述圖像采集裝置的光散斑樣式圖像數(shù)據(jù)，從而確定所述 身體部分顯現(xiàn)的脈搏，以便確認(rèn)所述身體部分的所有者是活的。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的勘査裝置，其中，所輸送的照明輻射 是相干光的光束。
13、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的勘査系統(tǒng)，還包括用于采集在所述身 體部分表面上的特征物理起伏樣式的圖像和處理來自所釆集的物理 起伏樣式圖像的圖像數(shù)據(jù)，從而試圖確定所述身體部分的所有者的身 份的器件。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的勘查系統(tǒng)，其中，所述特征物理起 伏樣式是指紋或其一部分。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的勘查系統(tǒng)，其中，所述圖像采集裝 置采集所照明身體部分的所述光散斑樣式圖像，并且也采集在所述身 體部分表面上的所述特征物理起伏樣式的圖像；所述處理器處理所述 光散斑樣式圖像數(shù)據(jù)和所述物理起伏樣式圖像數(shù)據(jù)，以便試圖確定所 述身體部分的所有者的身份。
16、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的勘査系統(tǒng)，其中，所述照明輻射是基 本在光譜的藍(lán)光范圍內(nèi)的波長或波長帶。
17、 一種用于勘查身體部分、從而試圖確定所述身體部分的所有 者的身份的方法，所述方法包括弓l導(dǎo)照明輻射以照明所述身體部分；對(duì)由于對(duì)所述身體部分的照明而得到的所照明身體部分的光散 斑樣式成像；處理光散斑樣式圖像數(shù)據(jù)，從而將對(duì)所述身體部分采集的光散斑 樣式與基準(zhǔn)散斑樣式比較，以便試圖確定所述身體部分的所有者的身 份。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述系統(tǒng)包括用于確 定所述身體部分顯現(xiàn)的脈搏、以便確認(rèn)所述身體部分的所有者是活的 的器件。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，處理所述光散斑樣式 圖像數(shù)據(jù)，從而確定所述身體部分顯現(xiàn)的脈搏，以便確認(rèn)所述身體部 分的所有者是活的。
20、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括采集在所述身體部分 表面上的特征物理起伏樣式的圖像，和處理來自所采集的物理起伏樣 式圖像的圖像數(shù)據(jù)，從而試圖確定所述身體部分的所有者的身份。
21、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，確定基準(zhǔn)幀圖像數(shù)據(jù) 集用于所述相關(guān)性處理，所述基準(zhǔn)幀數(shù)據(jù)集包括多個(gè)圖像幀的圖像像 素?cái)?shù)據(jù)的平均值。
全文摘要
提出了一種用于勘查或確定脈搏或心跳的方法，所述首先方法包括引導(dǎo)照明輻射以照明諸如手指的身體部分。所述照明輻射是基本在光譜的藍(lán)色光區(qū)域內(nèi)的波長或波長帶。然后，由于對(duì)所述身體部分的照明，獲得所照明的身體部分的光散斑樣式并對(duì)其成像。光散斑樣式表示心跳，并通過從散斑樣式提取的幀的相關(guān)性，可能確定該身體部分的現(xiàn)有的脈搏或跳動(dòng)。
文檔編號(hào)G06K9/20GK101116087SQ200680004287
公開日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2006年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月8日
發(fā)明者A·阿克曼斯, C·利登巴姆, C·普雷蘇勒 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司