空間-光譜指紋欺騙檢測的制作方法
【專利摘要】提供了獲得用于識別生物測定欺騙的判別特征組的方法和裝置。在不同光學(xué)條件下照射真實(shí)皮膚部位，并接收從每個所述真實(shí)皮膚部位反射的光。獲得真實(shí)-皮膚特征值，來表征該真實(shí)皮膚部位。類似地，在不同光學(xué)條件下照射生物測定欺騙，并接收從所述欺騙反射的光。獲得欺騙特征值，來表征該生物測定欺騙。將獲得的真實(shí)-皮膚特征值與獲得的欺騙特征值進(jìn)行比較，從而選擇所述特征的子集來定義判別特征組。
【專利說明】空間-光譜指紋欺騙檢測
[0001]本發(fā)明申請是國際申請日為2007年7月30日、國際申請?zhí)枮椤癙CT/US2007/074747”、國家申請?zhí)枮椤?00780031900.0”、發(fā)明名稱為“空間-光譜指紋欺騙檢測”的發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]發(fā)明背景
[0003]本申請一般涉及生物測定(biometrics)。更特別地,本申請涉及指紋欺騙檢測。
[0004]“生物測定” 一般涉及活體特性的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。生物測定的一個類別包括“生物測定識別”，其通常以兩種方式之一操作以提供對人的自動識別或證明人所聲稱的身份。生物測定感測技術(shù)測量人的物理特征或行為特征，并將這些特征與類似的預(yù)先記錄的測量比較，確定是否相配。常用于生物測定識別的物理特征包括面容、虹膜、手幾何學(xué)、靜脈結(jié)構(gòu)以及指紋圖案，指紋圖案是所有生物測定-識別所用的特征中最普遍的特征。當(dāng)前，分析所收集的指紋的方法包括光學(xué)的、電容的、射頻的、熱的、超聲的、以及幾種其它不太常見的技術(shù)。
[0005]生物測定傳感器，特別是指紋生物測定傳感器，通常易被各種形式的欺騙樣品擊敗。在指紋讀取器的情況下，本領(lǐng)域中已知多種用于向閱讀器提供被授權(quán)使用者指紋圖案的方法，其中所述指紋圖案是包埋在一些類型的無生命材料中的，諸如紙、凝膠、環(huán)氧樹脂、乳膠等。因此，即使指紋讀取器被認(rèn)為能可靠地判定相配的指紋圖案存在或不存在，對于整個系統(tǒng)安全來說，確保匹配的圖案采集自真實(shí)的活著的手指也是關(guān)鍵的，許多常規(guī)的傳感器確定這一點(diǎn)也許是困難的。
[0006]因此，本領(lǐng)域中存在著對用于允許判別指紋合法和欺騙形式的方法和系統(tǒng)的需要。
[0007]發(fā)明概述
[0008]本發(fā)明的實(shí)施方案提供可以用于判別生物測定應(yīng)用中出現(xiàn)的真實(shí)皮膚部位和欺騙的方法和系統(tǒng)。在第一組實(shí)施方案中，將方法提供為由獲得判別特征組從而用于識別生物測定欺騙。在多種不同光學(xué)條件下照射多個真實(shí)皮膚部位的每一處。接收從每處皮膚部位反射的第一光。針對多種特征中的每一種，從接收的第一光獲得真實(shí)-皮膚特征值，從而表征真實(shí)皮膚部位。類似地，在多種不同光學(xué)條件下，照射多種生物測定欺騙中的每一種。接收從每種生物測定欺騙反射的第二光。針對多種特征中的每一種，從接收的第二光獲得欺騙特征值，從而表征生物測定欺騙。使獲得的真實(shí)-皮膚特征值與獲得的欺騙特征值進(jìn)行比較，從而選擇特征子集來定義判別特征組。
[0009]因?yàn)橥ㄟ^特征的視覺比較，唯一區(qū)分真實(shí)皮膚圖像和欺騙圖像的光譜和空間頻率特征或這些特征的組合可能不明顯或不被識別，所以一些實(shí)施方案依靠判別-分析技術(shù)，從而首先訓(xùn)練裝置識別真實(shí)皮膚特征獨(dú)特的空間和光譜特征和欺騙特征獨(dú)特的空間和光譜頻率特征。在試圖進(jìn)行欺騙檢測時，對所述特征和新的光譜和空間頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。可以合并的判別-分析方法包括基于馬哈朗諾比斯距離(Mahalanobis distance)、譜殘量(spectral residual magnitude)、K-最近-鄰值法(K-nearest-neighbor method)、或線性或非線性判別技術(shù)比較獲自個體的光譜和空間頻率數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫中存在的空間和光譜頻率數(shù)據(jù)的那些。
[0010]在一些實(shí)施方案中，通過從接收的第一光對每處真實(shí)皮膚部位提取多個真實(shí)-皮膚圖像而獲得真實(shí)-皮膚特征值，且通過從接收的第二光對每種生物測定欺騙提取多個欺騙圖像而獲得欺騙特征值。這些真實(shí)-皮膚圖像中的每一個和這些欺騙圖像中的每一個對應(yīng)于多種不同光學(xué)條件之一下的圖像。真實(shí)-皮膚特征值的來源還可以包括將真實(shí)皮膚圖像分解成多種不同光譜頻率分量，欺騙特征值還來源于將每個欺騙圖像分解成多種不同光譜頻率分量。
[0011]分解成每個真實(shí)-皮膚圖像和欺騙圖像空間頻率分量有時可以包括執(zhí)行小波分解。另外，在一些實(shí)施方案中，可以計(jì)算真實(shí)-皮膚圖像的不同空間頻率分量的第一分量與真實(shí)-皮膚圖像的不同空間頻率分量的第二分量的比率。類似地，可以計(jì)算欺騙圖像的不同空間頻率分量的第一分量與欺騙圖像的不同空間頻率分量的第二分量的比率。
[0012]在某些實(shí)施方案中，計(jì)算了關(guān)于真實(shí)-皮膚和欺騙圖像的每種不同空間頻率分量的強(qiáng)度分布。在所述情形中，至少一種所述特征針可以基本不隨照射強(qiáng)度變化。這樣一種照射-強(qiáng)度恒定特征的實(shí)例是強(qiáng)度分布的第一預(yù)定百分比與強(qiáng)度分布第二預(yù)定百分比處強(qiáng)度的比率。在其它情形中，至少一種所述特征可以隨照射強(qiáng)度而變化。所述照射強(qiáng)度變化特征的實(shí)例是第一確定百分比處強(qiáng)度和第二預(yù)定百分比處強(qiáng)度之間的差。
[0013]不同實(shí)施方案中可以使用大量不同技術(shù)來比較獲得的真實(shí)-皮膚特征值和獲得的欺騙特征值。例如，在一個實(shí)施方案中，真實(shí)皮膚部位和生物測定欺騙定義分別的種類。該比較包括計(jì)算關(guān)于從所述特征獲得的量的類內(nèi)方差與類間方差的定量。在一個情況中，從所述特征獲得的量包括所述特征的費(fèi)歇爾(Fisher)線性判別變換。
[0014]在不同實(shí)施方案中，還可以利用多種不同的技術(shù)執(zhí)行對所述特征子集的選擇。所述技術(shù)的實(shí)例包括學(xué)習(xí)算法，如遺傳算法和其它算法。
[0015]在第二組實(shí)施方案中，將方法提供為對聲稱的皮膚部位執(zhí)行生物測定功能。在多種不同光學(xué)條件下照射聲稱的皮膚部位。接收從聲稱的皮膚部位散射的光。從接收的光獲得關(guān)于多種特征中每一種的特征值。對多種特征中每一種獲得的特征值和參考特征值進(jìn)行比較。由此，通過所述比較確定聲稱的皮膚部位是否是真實(shí)的皮膚部位。
[0016]與獲得判別特征組中使用的那些相類似的具體技術(shù)也可以應(yīng)用于獲得特征值。例如，從接收的光可以提取多個圖像，每個圖像對應(yīng)于多種不同光學(xué)條件之一下的圖像?？蓪⑺龆鄠€圖像中的每一個分解為多個不同空間頻率分量。例如，可以通過執(zhí)行小波分解而實(shí)現(xiàn)所述分解。在一個實(shí)施方案中，還可以計(jì)算不同空間頻率分量的第一分量與不同空間頻率分量的第二分量的比率?？梢詫Σ煌臻g頻率分量中的每一分量計(jì)算強(qiáng)度分布。在一些情形中，所述特征的至少一種基本不隨照射強(qiáng)度而變化，諸如包括強(qiáng)度分布的第一預(yù)定百分比處強(qiáng)度和強(qiáng)度分布的第二預(yù)定百分比處強(qiáng)度的比率的特征。在其它情形中，所述特征的至少一種隨著照射強(qiáng)度而變化，諸如包括強(qiáng)度分布的第一預(yù)定百分比處強(qiáng)度和強(qiáng)度分布的第二預(yù)定百分比處強(qiáng)度之間的差的特征。
[0017]在另一個實(shí)施方案中，在多種不同光學(xué)條件下照射聲稱的皮膚部位。接收從聲稱的皮膚部位反射的光。使用接收的光執(zhí)行生物測定識別以及確定聲稱的皮膚部是真實(shí)皮膚或欺騙。
[0018]在確定了聲稱的皮膚部不是真實(shí)皮膚部位的情形中，可以發(fā)出警報(bào)，以將該聲稱的皮膚部的識別為欺騙。在一些實(shí)施方案中，還由接收的光執(zhí)行生物測定識別。
[0019]還可以將本發(fā)明的方法具體化為不同類型的設(shè)備。例如，可以提供計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其具有用于指導(dǎo)計(jì)算裝置操作的計(jì)算機(jī)可讀程序。所述計(jì)算裝置包括與存儲裝置保持通信的處理器。該計(jì)算機(jī)可讀程序具有關(guān)于執(zhí)行任意所述方法的指令。
[0020]在其它情形中，可以提供生物測定傳感器。所述生物測定傳感器具有照射子系統(tǒng)、檢測子系統(tǒng)、和控制器。所述照射子系統(tǒng)配置成照射個體的聲稱的皮膚部位。所述檢測子系統(tǒng)配置成接收由所聲稱的皮膚部位散射的光。所述控制器與所述照射子系統(tǒng)以及與所述檢測子系統(tǒng)通信，并具有用于執(zhí)行任何上述方法的指令。
[0021]附圖簡述
[0022]通過參考本說明書的后續(xù)部分及附圖，可進(jìn)一步理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中同樣的附圖標(biāo)記在這些圖中始終用于指示同樣的部件。在某些情況中，附圖標(biāo)記包括數(shù)字部分及后隨的拉丁字母后綴；只提及附圖標(biāo)記的數(shù)字部分是希望統(tǒng)稱參考數(shù)字部分相同但拉丁字母下標(biāo)不同的所有附圖標(biāo)記。
[0023]圖1提供本發(fā)明一個實(shí)施方案中的多譜生物測定傳感器的正視圖；
[0024]圖2提供可以用于管理圖1中所示多譜生物測定傳感器功能性和/或執(zhí)行本發(fā)明的不同方法的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的示意表示；
[0025]圖3A和3B提供從活的手指獲得的和從充當(dāng)無生命欺騙的假體獲得的指紋量度(measurement)白勺t匕 1? ；
[0026]圖4是總結(jié)用于識別判別指紋的合法和欺騙表示間特征的方法流程圖；
[0027]圖5舉例說明了從利用多譜生物測定傳感器，如圖1中所示的那個收集的數(shù)據(jù)所獲得的多譜數(shù)據(jù)立方體；
[0028]圖6提供通過對圖像應(yīng)用高通和低通濾波器而獲得的小波分解的圖解；
[0029]圖7A和7B提供通過分解圖5的多譜數(shù)據(jù)立方體獲得的指紋的高頻和低頻圖像的比較；
[0030]圖8A和8B舉例說明常規(guī)和積分直方圖之間的區(qū)別；
[0031]圖9提供一個實(shí)施方案中由分解圖5的多譜數(shù)據(jù)立方體而獲得的低頻圖像的積分直方圖；
[0032]圖10提供一個實(shí)施方案中由分解圖5的多譜數(shù)據(jù)立方體而獲得的低頻與高頻圖像比率的積分直方圖；
[0033]圖11提供一個實(shí)施方案中由分解圖5的多譜數(shù)據(jù)立方體而獲得的許多不同特征的類間方差和類內(nèi)方差的比率；
[0034]圖12提供一個實(shí)施方案中對于圖5的多譜數(shù)據(jù)立方體的分解應(yīng)用費(fèi)希爾線性判別而獲得的許多不同特征的類間方差和類內(nèi)方差的比率；
[0035]圖13是說明兩種按照本發(fā)明實(shí)施方案獲得的費(fèi)希爾特征判別指紋的合法和欺騙表示的能力的散點(diǎn)圖；和
[0036]圖14是總結(jié)用于通過比較判別特征判別指紋的合法和欺騙表示的方法的流程圖。
[0037]發(fā)明詳述
[0038]1.引言[0039]本發(fā)明的實(shí)施方案提供可以用于判別指紋的合法和欺騙表示的方法和系統(tǒng)。用于本文時，術(shù)語“指紋”意指任何形貌學(xué)皮膚特征，無論其發(fā)生在手指或身體其它部分上。通常期待當(dāng)應(yīng)用于手指或手表面上存在的形貌特征時，本發(fā)明的應(yīng)用應(yīng)該最有效，但是本文所述的方法和系統(tǒng)并不局限于這樣的皮膚位置，并可以應(yīng)用于其它皮膚位置。因此，可以從中提取“指紋”的皮膚部位的具體實(shí)例包括手指和拇指的全部表面和全部關(guān)節(jié)、指甲和甲床、手掌、手背、手腕和前臂、臉、耳朵、眼睛周圍的區(qū)域、和身體的全部其它外表面。
[0040]按照本發(fā)明實(shí)施方案判別指紋的合法和欺騙表示的能力基于活的皮膚部位的組合的空間和光譜特征與欺騙相比較時的區(qū)別。具體地，皮膚是復(fù)雜器官，其由多層、化學(xué)物質(zhì)的不同混合、和不同結(jié)構(gòu)諸如毛囊、汗腺、和毛細(xì)血管床組成。皮膚的最外層，即表皮受到下面的真皮和皮下組織的支撐。表皮自身可以具有可辨認(rèn)的五個子層，包括角質(zhì)層、透明層、顆粒層、棘層和生發(fā)層。因此，例如，在最頂層角質(zhì)層下面的皮膚具有涉及表面形貌的某些特征，以及隨進(jìn)入皮膚的深度而變化的某些特征。當(dāng)對于皮膚的血液供給存在于真皮層中時，真皮具有稱作“真皮乳頭”的進(jìn)入表皮中的凸出部，其通過毛細(xì)管向緊靠表面的皮膚供血。在手指的手掌表面一邊，這種毛細(xì)管結(jié)構(gòu)與表面上的摩擦脊(friction ridges)的圖案一致。在身體的其它部位，毛細(xì)管床的結(jié)構(gòu)可能不太有條理，但仍是特定位置和個人所特有的。同樣，皮膚不同層之間界面的形貌是相當(dāng)復(fù)雜的并且是皮膚位置和個人所特有的。
[0041]盡管欺騙有時可以被制造得相當(dāng)復(fù)雜，但是它們的皮膚結(jié)構(gòu)在其光譜和空間特征方面保持更加復(fù)雜。具體地，欺騙具有更簡單的光譜特征，且它們的空間紋理傾向于與光譜一致。這可以與皮膚部位對比，皮膚部位提供與空間紋理和光譜之間的復(fù)雜相互影響相結(jié)合的復(fù)雜光譜特征，其在除光譜感測以外的空間感測中存在非一致性。這些區(qū)別為概念“彩色紋理”包含的判別提供基礎(chǔ)。這是對概念“圖像紋理”的擴(kuò)展，其通常指描述圖像色調(diào)特性空間分布的某些方面的許多度量學(xué)中的任何一個。例如，某些紋理如那些通常在指紋圖案或木紋中發(fā)現(xiàn)的紋理是流動狀的，且可用例如取向性(orientation)和一致性(coherence)這樣的性質(zhì)很好地描述。“彩色紋理”將該概念擴(kuò)展為另外還是光譜頻率的函數(shù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分布。某些統(tǒng)計(jì)因素，諸如平均值、方差、歪斜、和峰度可以用于定量描述紋理。可以通過跨越圖像的不同光譜頻率處的像素強(qiáng)度的變化顯示彩色紋理，這可以用在本發(fā)明的實(shí)施方案中，以在生物測定應(yīng)用中確定欺騙。
[0042]2.數(shù)據(jù)收集
[0043]在本發(fā)明實(shí)施方案中，可以通過在多譜條件下收集聲稱的皮膚部位的圖像來獲得彩色紋理信息。用于本文時，“多譜”數(shù)據(jù)指在多種不同光學(xué)條件下在單照射期過程中收集的數(shù)據(jù)。不同的光學(xué)條件可以包括偏振條件的不同、照射角度的不同、成像角度的不同、和波長的不同。可以用于收集多譜數(shù)據(jù)的多譜生物測定傳感器的一個實(shí)施方案顯示在圖1中的正視圖中。在該圖示中，多譜傳感器101包括具有一個或多個光源103的照射子系統(tǒng)121和具有成像器115的檢測子系統(tǒng)123。
[0044]該圖描述了這樣的實(shí)施方案，其中照射子系統(tǒng)121包括多個照射子系統(tǒng)121a和121b，但對于使用的照射或檢測子系統(tǒng)121或123數(shù)目沒有限制。例如，照射子系統(tǒng)121的數(shù)目可方便地選擇為獲得某種照射水平，以滿足封裝的要求和對多譜生物測定傳感器101的其它結(jié)構(gòu)制約。照射光從源103穿過照射光學(xué)裝置105，所述照射光學(xué)裝置105使照射成形為所希望的形式，諸如泛光、光線、光點(diǎn)等形狀。照射光學(xué)裝置105為方便起見表示為由一個透鏡組成，但可更一般地包括一個或多個透鏡、一個或多個反射鏡和/或其它光學(xué)元件的任何組合。照射光學(xué)裝置105也可包括掃描儀機(jī)構(gòu)(未示出)，以特定的一維或兩維模式對照射光進(jìn)行掃描。在不同實(shí)施方案中，光源103可包括點(diǎn)光源、線光源、面光源或者可以包括一系列這樣的光源。在一個實(shí)施方案中，照射光作為偏振光而提供，例如通過配置一個線性偏振器107，在射到被研究的人的手指119或皮膚的其它部分之前光線穿過所述線性編振器107。
[0045]在一些實(shí)施方案中，光源103可以包括一個或多個準(zhǔn)單色源，其中以窄波長帶提供光。所述準(zhǔn)單色源可以包括諸如發(fā)光二極管、激光二極管、或量子點(diǎn)激光器的裝置。備選地，光源103可以包括寬帶源，諸如白熾燈泡或發(fā)光棒。在寬帶源的情形中，照射光可以穿過帶通濾波器109，從而使照射光的光譜寬度變窄。在一個實(shí)施方案中，帶通濾波器109包括一個或多個離散的光學(xué)帶通濾波器。在另一個實(shí)施方案中，帶通濾波器109包括旋轉(zhuǎn)或線性運(yùn)動(或具有旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動組合)的連續(xù)可變?yōu)V波器，從而改變照射光的波長。在另一個實(shí)施方案中，帶通濾波器109包括可調(diào)的濾波器元件，諸如液晶可調(diào)濾波器、聲學(xué)-光學(xué)可調(diào)濾波器、可調(diào)Fabry-Perot濾波器或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它濾波器機(jī)構(gòu)。
[0046]在來自光源103的光穿過照射光學(xué)裝置105，和任選地，穿過光學(xué)濾波器109和/或偏振器107后，它穿過臺板117并照射手指119或其它皮膚部位?？梢杂欣剡x擇傳感器布局和組件，從而最小化進(jìn)入檢測光學(xué)裝置113中的照射的鏡面反射。在一個實(shí)施方案中，通過將照射子系統(tǒng)121和檢測子系統(tǒng)123相對定向而減少所述鏡面反射，這樣最小化了檢測到的直接反射光的量。例如，以一定的角度放置照射子系統(tǒng)121和檢測子系統(tǒng)123的光軸，以使得臺板117上的反射鏡不會將可感知量的照射光反射檢測子系統(tǒng)123中。此外，可以以相對于臺板117的一定角度放置照射和檢測子系統(tǒng)121和123，以使這兩個子系統(tǒng)的接收角小于系統(tǒng)的臨界角；這種配置避免由于臺板117和皮膚部位119之間全內(nèi)反射產(chǎn)生的可感知影響。
[0047]用于減少鏡面反射的光的備選機(jī)制使用了光學(xué)偏振器?？梢杂欣厥褂镁€和圓偏振器，以使得光學(xué)量度對特定皮膚深度更加靈敏，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的。在圖1中所示的實(shí)施方案中，通過線偏振器107偏振化照射光。然后檢測子系統(tǒng)123還包括線偏振器111,將其安排為使其光軸與照射偏振器107基本正交。以這種方式，來自樣品的光必須經(jīng)歷多次散射事件，從而顯著改變其偏振狀態(tài)。所述事件發(fā)生在光穿透皮膚表面并在多次散射事件后散射回檢測子系統(tǒng)123中，并且只有該光找到其到達(dá)檢測系統(tǒng)的途徑，而檢測子系統(tǒng)偏振器111拒絕來自任何鏡面反射的正交偏振光時。
[0048]檢測子系統(tǒng)123可包含檢測光學(xué)裝置，包括透鏡、反射鏡、和/或?qū)⑴_板表面117附近區(qū)域圖像形成到檢測器115上的其它光學(xué)元件。檢測光學(xué)裝置113也可包括掃描機(jī)構(gòu)(未示出)，從而將臺板區(qū)域的各部分順序轉(zhuǎn)送到檢測器115上。在全部情況下，檢測子系統(tǒng)123配置為對退出皮膚之前已經(jīng)穿透皮膚表面并經(jīng)歷皮膚和/或在下面的組織內(nèi)光學(xué)散射的光敏感。
[0049]照射子系統(tǒng)121和檢測子系統(tǒng)123可以設(shè)置為以多種光學(xué)方案和在多種波長下運(yùn)作。一個實(shí)施方案使用光源103，其發(fā)射基本在400-1000nm范圍內(nèi)的光；在該情形中，檢測器115可以基于硅檢測器元件或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的對所述波長的光同樣敏感的其它檢測器材料。在另一個實(shí)施方案中，光源103可以發(fā)射包括1.0-2.5 μ m近紅外方案波長的輻射，在該情形中，檢測器115可以包括由InGaAs，InSb，PbS，MCT、和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的對所述波長的光敏感的其它材料制成的元件。
[0050]圖1中所示裝置的結(jié)構(gòu)僅是示例性的，且在其它實(shí)施方案中可以使用多種其它結(jié)構(gòu)來收集多譜數(shù)據(jù)?？梢允褂玫膫溥x結(jié)構(gòu)的一些實(shí)例記述在下列同時待審、共同受讓的申請中，將其每篇的全部內(nèi)容作為參考引入本文，以獲得所有目的:2003年6月27日提交的美國臨時專利申請?zhí)?0/483，281，名稱為“超光譜指紋閱讀器”("HYPERSPECTRALFINGERPRINT READER,) ; 2003年9月18日提交的美國臨時專利號60/504，594，名稱為“超光譜指紋”(〃HYPERSPECTRAL FINGERPRINTING, 〃)； 2004年3月10日提交的美國臨時專利號60/552，662，名稱為“用于生物測定的光學(xué)皮膚傳感器”("OPTICAL SKIN SENSORFOR BIOMETRICS, 〃); 2004年6月I日由Robert K.Rowe提交的美國臨時專利申請?zhí)?0/576, 364,名稱為“多譜手指識別” ("MULTI SPECTRAL FINGER RECOGNITION, 〃)； 2004年8月11日提交的60/600,867，名稱為“多譜成像生物測定”(〃MULT I SPECTRAL IMAGINGBIOMETRIC，");2004年9月17日提交的美國臨時專利申請?zhí)?0/610，802，名稱為“利用多譜成像的指紋欺騙檢測”("FINGERPRINT SPOOF DETECTION USING MULT I SPECTRALIMAGING，")； 2005年2月18日提交的美國臨時專利申請?zhí)?0/654，354，名稱為“用于多譜指紋傳感的系統(tǒng)和方法”("SYSTEMS AND METHODS FOR MULTI SPECTRAL FINGERPRINTSENSING, 〃);2005年3月4日提交的美國臨時專利申請?zhí)?0/659，024，名稱為“用于生物測定的多譜手指成像”(〃MULTISPECTRAL IMAGING OF THE FINGER FOR BIOMETRICS, 〃)； 2005年4月27日提交的美國臨時專利申請?zhí)?0/675,776，名稱為“多譜生物測定傳感器”("MULTI SPECTRAL BIOMETRIC SENSORS, 〃)；2004 年 4 月 5 日由 Robert K.Rowe 等提交的美國專利申請?zhí)?0/818,698，名稱為“多譜生物測定傳感器”(〃MULT I SPECTRAL BIOMETRICSENSOR, 〃);2006年5月18日由Robert K.Rowe等提交的美國專利申請?zhí)?1/437，388，名稱為“多譜生物測定傳感器” ("MULTI SPECTRAL BIOMETRIC SENSOR, 〃)； 2006年5月17日由Robert K.Rowe等提交的美國專利申請?zhí)?1/383，901，名稱為“生物測定傳感器”("BIOMETRIC SENSOR, 〃); 2005年7月8日由Robert K.Rowe提交的美國專利申請?zhí)?1/177,817,名稱為“活性傳感器” ("LIVENESS SENSOR, 〃); 2005年4月25日提交的美國專利申請?zhí)?1/115，100，名稱為“多譜成像生物測定” ("MULTI SPECTRAL IMAGINGBIOMETRICS，〃)； 2005年4月25日提交的美國專利申請?zhí)?1/115，101，名稱為“多譜生物測定成像”(〃MULT I SPECTRAL BIOMETRIC IMAGING, 〃)； 2005年4月25日提交的美國專利申請?zhí)?11/115，075，名稱為“多譜活性判定”("BIOMETRICS LIVENESS DETERMINATION, 〃)； 2004年12月17日由Robert K.Rowe提交的美國專利申請?zhí)?1/015，732，名稱為“組合的總-內(nèi)部-反射比和組織成像系統(tǒng)和方法”("COMBINED TOTAL-1NTERNAL-REFLECTANCE ANDTISSUE IMAGING SYSTEMS AND METHODS, 〃)；2006 年 4 月 24 日由 Robert K.Rowe 提交的美國專利申請?zhí)?1/379,945，名稱為“多譜生物測定傳感器”(〃MULT I SPECTRAL BIOMETRICSENSORS, 〃);和2005年9月I日由Robert K.Rowe提交的美國專利申請?zhí)?1/219，006，名稱為“用于生物測定欺騙檢測的比較紋理分析”("COMPARATIVE TEXTURE ANALYSIS OFTISSUE FOR BIOMETRIC SPOOF DETECTION, 〃)。
[0051]此外，如圖1中所示或其它申請中所述的多譜生物測定傳感器可以在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中與其它類型的生物測定傳感器聯(lián)合使用。例如，一種配置可以在同時收集多譜數(shù)據(jù)以協(xié)助欺騙檢測時，使用熱的、超聲的、射頻的、或其它機(jī)構(gòu)收集定義所聲稱皮膚部位指紋模式的信息，從而與數(shù)據(jù)庫比較。在其它實(shí)施方案中，有利地使用多譜生物測定傳感器收集一組用于生物測定識別和欺騙檢測的多譜數(shù)據(jù)。
[0052]如圖2中示意性顯示的計(jì)算系統(tǒng)可以調(diào)整多譜傳感器的運(yùn)作。該附圖概括地舉例說明如何以單獨(dú)的或多個集成的方式實(shí)施各個系統(tǒng)元件。所示計(jì)算裝置200包括硬件元件，它們通過總線226電連接，總線也與多譜生物測定傳感器101連接。硬件元件包括處理器202、輸入裝置204、輸出裝置206、存儲裝置208、計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)讀取器210a、通信系統(tǒng)214、處理加速單元216例如DSP或?qū)Ｓ锰幚砥鳎约按鎯ζ?18。計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)讀取器210a進(jìn)一步連接到計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)210b,該組合廣泛地表示遠(yuǎn)程、局部、固定和/或可移存儲裝置，以及用于暫時和/或更持久地容納計(jì)算機(jī)可讀信息的存儲介質(zhì)。通信系統(tǒng)214可包括有線的、無線的、調(diào)制解調(diào)器的和/或其它類型的接口連接，使數(shù)據(jù)能與外部裝置進(jìn)行交換。
[0053]計(jì)算裝置200還包括軟件元件，現(xiàn)在表示的是位于工作存儲器220中，包括操作系統(tǒng)224和其它代碼222，例如為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法所設(shè)計(jì)的程序。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，根據(jù)特定的要求可以作實(shí)質(zhì)性變化。例如，也可以使用定制的硬件，和/或可能按硬件、軟件(包括可攜式軟件例如小應(yīng)用程序)或兩者實(shí)現(xiàn)特定的元件。另外，可以采用對于其它計(jì)算裝置例如網(wǎng)絡(luò)輸入/輸出期間的連接。
[0054]3.數(shù)據(jù)分析
[0055]圖3A和3B舉例說明了有效避免常規(guī)生物測定分析的欺騙的潛力，其分別顯示從手指和從欺騙獲取的指紋圖像。提供圖3B中圖像的欺騙是超真實(shí)假體的指尖，其結(jié)構(gòu)由發(fā)明人決定。該假體指尖由多層硅結(jié)構(gòu)制成，在真正可用手指上鑄造，并染色以與真正手指相匹配。假體上包括精細(xì)的細(xì)節(jié)，包括指紋的精細(xì)細(xì)節(jié)。顯而易見的是，來自圖3A和3B中圖像很難辨別哪個圖像收集自真正的手指，哪個收集自欺騙。
[0056]a判別特征的識別
[0057]圖4提供了流程圖，其總結(jié)了用于識別可以在識別欺騙中作為判別使用的特征的方法。一般地，識別適合的判別后，可以通過適當(dāng)?shù)乇容^特征和所述判別來進(jìn)行對所聲稱皮膚部位的分析。
[0058]該方法起始自框404處在多譜條件下照射真實(shí)皮膚部位，如可以利用如上所述的多譜生物測定傳感器執(zhí)行?？梢哉J(rèn)為收集的數(shù)據(jù)定義允許由多個自變量提取信息的多譜數(shù)據(jù)組。該多譜數(shù)據(jù)組有時稱為“多譜數(shù)據(jù)立方體”，但是該術(shù)語不意欲提示對數(shù)據(jù)組中包含的自變量數(shù)量的任何特殊限制；自變量的數(shù)量依賴于用于產(chǎn)生定義多譜條件的不同光學(xué)條件的不同因素?cái)?shù)量，在所述多譜條件下收集數(shù)據(jù)，且在不同實(shí)施方案中數(shù)據(jù)可以變化。
[0059]如框408處所示，對應(yīng)于不同光學(xué)條件，從多譜數(shù)據(jù)立方體中提取了多個圖像畫面。其示意性地顯示在圖5中，其中使用多譜數(shù)據(jù)立方體提取圖像組500，其由8個圖像504組成。提取的圖像的數(shù)量在不同實(shí)施方案中可以變化。僅作為實(shí)例，所述8個圖像504可以對應(yīng)于在兩種不同偏振條件一非偏振和交叉-偏振條件下一關(guān)于四種不同照射波長中每一種的圖像。在其它情況中，不同的圖像可以對應(yīng)于不同的照射角度、不同的成像角度、和/或光學(xué)條件中的其它區(qū)別。
[0060]在框412處，將每個圖像畫面分解為不同的空間頻率分量。存在許多不同的方式，其中可以在不同實(shí)施方案中實(shí)現(xiàn)這樣一種分解。在某些實(shí)施方案中，對每個圖像畫面進(jìn)行小波變換。這可以在使用離散小波變換的實(shí)施方案中，按照Mallet-樹(Mallet-tree)分解，通過對圖6中所示的圖像畫面應(yīng)用高通和低通濾波器而實(shí)現(xiàn)。在這種類型的分解中，
使初始圖像畫面S(元)經(jīng)歷高通濾波器604，產(chǎn)生稱,并且經(jīng)歷低通濾波器608以產(chǎn)生
如果需要,將連續(xù)分解應(yīng)用于低通濾波器608的輸出。因此,對SiOO應(yīng)用第二水平
分解，以產(chǎn)生Ui)和&這可以被重復(fù)需要的分解水平次數(shù),其中第η水平分解導(dǎo)致產(chǎn)生(η+1)信號。
[0061]在每個分解水平上，濾波器產(chǎn)生橫跨最初頻率范圍的一部分的信號。在圖6的圖解中，三個分解水平導(dǎo)致產(chǎn)生四種信號，其中表示高頻信號，美》(尊表示中頻信號，
Slui(X)表示低頻信號，和Kf)表示甚低頻信號。圖7Α和7Β中提供了不同頻率區(qū)域內(nèi)信
號的比較，以說明在那些頻率處存在的不同類型的信息，其中圖7Α提供高頻圖像，且圖7Β提供低頻圖像。圖7Α和7Β的結(jié)果源自相同的初始圖像。
[0062]高通和低通濾波器604和608的具體形式在不同實(shí)施方案中可以變化。例如，在一個執(zhí)行Haar變換的實(shí)施方案中，高通濾波器604有效地負(fù)責(zé)確定輸入圖像鄰近像素間的區(qū)別，而低通濾波器608有效地負(fù)責(zé)確定鄰近像素間的平均值。利用離散小波實(shí)施的變換的其它實(shí)例，并且是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，包括Daubechies變換、Coiflet變換、Symlet變換、Meyer變換、Morlet變換、和mexican_hat變換。執(zhí)行這些以及其它變換也屬于本發(fā)明的范圍。
[0063]在具體的實(shí)施方案中，利用二元樹復(fù)小波方變換進(jìn)行框412處的頻率分解，其詳細(xì)信息由Nick Kingsbury,“用于轉(zhuǎn)移恒定分析和過濾信號的復(fù)小波”(〃Complex Waveletsfor Shift Invariant Analysis and Filtering of Signals, 〃)，I:匕較i皆波分析應(yīng)用雜志(J.App1.Comp.Harmonic Analysis) , 10, 234 (2001)提供,將其全部內(nèi)容通過參考引入本文，以獲得全部目的。簡要地，從小波分析延伸到復(fù)結(jié)構(gòu)域增加該分析維數(shù)。代替通過應(yīng)用濾波器輸出兩個圖像，各分解水平對該水平的輸入圖像產(chǎn)生四個尺寸相等的圖像，其中最低頻率圖像成為關(guān)于下一個水平的輸入。利用不同的行和列濾波器構(gòu)建每個圖像，這樣以四個分量圖像的形式提供輸出圖像本身，其中每個是輸入圖像尺寸的1/4。在每個情況中，將所述四個分量圖像編碼在像素四方形中。該技術(shù)有利地具有這樣的特性，即其相對空間恒定，特別是在與多種其它類型的技術(shù)相比時。
[0064]在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的多種不同技術(shù)中，可以在不同實(shí)施方案中用于實(shí)現(xiàn)頻率分解的其它技術(shù)實(shí)例包括使用移動窗傅里葉變換和應(yīng)用Gabor濾波器。
[0065]回到圖4，然后分解的圖像可以分別用于計(jì)算強(qiáng)度分布特征組。一般地，強(qiáng)度-分布特征組的要素包括量化每個分解的圖像的一些方面的標(biāo)量值。在某些實(shí)施方案中，這通過從每個分解的圖像構(gòu)建積分直方圖實(shí)現(xiàn)，其中由積分直方圖中不同點(diǎn)間的關(guān)系確定標(biāo)量值。
[0066]圖8A和8B提供經(jīng)典直方圖和積分直方圖之間區(qū)別的圖示。雖然如圖8A中所示的經(jīng)典直方圖提供這樣的頻率，具有所述頻率時變量出現(xiàn)在兩個確定值之間，而如圖8B中所示的積分直方圖提供處于分布的任何百分比的值。表征分布的信息通?？梢砸匀我环N形式存在；但是對于本文中所述的應(yīng)用，積分分布具有優(yōu)勢，即任何兩個百分比數(shù)值的比率關(guān)于統(tǒng)一增加所有數(shù)值的增益狀變量基本恒定。這樣的增益狀變量的一個實(shí)例是多譜生物測定系統(tǒng)中的照射強(qiáng)度。這致使采用百分比數(shù)值比形式的標(biāo)量特征-組變量對于照射強(qiáng)度基本恒定。
[0067]除作為百分比數(shù)值比率的標(biāo)量特征外，可以使用其它百分比數(shù)值的算術(shù)組合作為標(biāo)量特征。在一些情況中，這些其它的算術(shù)組合可以隨照射強(qiáng)度變化，但是雖然如此，有時可以提供有價值的判別信息。僅以實(shí)例的方式，針對每個分解的圖像可以確定的一個標(biāo)量特征是處于百分比0.30處圖像強(qiáng)度和處于百分比0.70處圖像強(qiáng)度的比率?？梢源_定的另一個標(biāo)量特征是處于百分比0.30處圖像強(qiáng)度和處于百分比0.70處圖像強(qiáng)度的總和。在這些實(shí)例中使用0.30和0.70純粹是為了舉例說明的目的。在其它情況中，可以使用不同的百分比數(shù)值。而且，本發(fā)明不受限于來源于每個圖像的標(biāo)量特征數(shù)量。在一些情況中，由每個圖像僅獲得單一特征，而其它實(shí)施方案可以獲得多個特征。此外，標(biāo)量特征源自由分解產(chǎn)生的每個圖像不是必要的。在一些實(shí)施方案中，從分解圖像的子集中提取標(biāo)量特征。而且，盡管本文中所討論的實(shí)例利用標(biāo)量特征，但是在備選的實(shí)施方案中可以定義具有多維性質(zhì)的特征，或?qū)?biāo)量特征組合為多維向量。
[0068]可以對多皮膚部位重復(fù)由圖4的框404-416包括的方法，該附圖的框420顯示直到以該方法處理了一組中全部皮膚部位的方法循環(huán)。
[0069]可以對多欺騙應(yīng)用類似的程序，其中不同的欺騙優(yōu)選地具有表示試圖欺騙類型的不同特征。將與應(yīng)用于皮膚部位相同的基本方法應(yīng)用于欺騙。在框424處，在多譜條件下照射具體的欺騙。這些多 譜條件可以基本是與框404處照射真實(shí)皮膚部位相同的多譜條件。在框428處，從由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)立方體中提取對應(yīng)于不同光學(xué)條件的多個欺騙圖像畫面。在框432處，將每個圖像畫面分解為不同頻率分量，并且在框436處，由每個畫面計(jì)算強(qiáng)度分布特征組?？梢岳门c應(yīng)用于真實(shí)皮膚部位相同的技術(shù)執(zhí)行這些步驟，并且可以對在框440處進(jìn)行的檢查所示的大量不同欺騙執(zhí)行這些步驟。
[0070]當(dāng)由皮膚部位和由欺騙產(chǎn)生特征組后，在框444處應(yīng)用判別模型，從而由特征組確定判別特征。存在大量不同類型的判別模型，可將它們應(yīng)用在不同的實(shí)施方案中。某些實(shí)施方案利用通過發(fā)明人的識別，平均起來，欺騙和真實(shí)皮膚部位應(yīng)該具有不同的強(qiáng)度分布。這是區(qū)分活組織且在光譜和空間變量中均得到證明的不同結(jié)構(gòu)特征的結(jié)果。對于任何具體的特征，預(yù)期欺騙類型和真實(shí)皮膚-部位類型之間的差異相對于類內(nèi)方差而言很小。因此，所獲得特征判別力的一種量度是類內(nèi)方差與類間方差的比率。由此，在某些實(shí)施方案中，在框444處應(yīng)用判別模型時直接計(jì)算該比率。
[0071]例如，對具體的真實(shí)皮膚部位應(yīng)用步驟404-416可以提供大量特征值tf、t2(1)、…、tN(1)，其中N是特征數(shù)量。將這組特征值表示為N-維向量0》，關(guān)于真實(shí)皮膚
部位上全部量度的特征組可以由向量組？(1)、Fro, 表示，其中，Mt是在真實(shí)皮膚部位上進(jìn)行的多譜量度的數(shù)量。類似地，關(guān)于欺騙的全部量度的特征組可以由N-維向量--, --?...? 表示，其中Ms是關(guān)于欺騙的多譜量度的數(shù)量。對于這組特征值，真實(shí)-皮膚-部位特征值的平均值是[0072]
【權(quán)利要求】
1.一種識別生物測定欺騙的方法，所述方法包括: 從在多種不同光學(xué)條件下照射之后自所聲稱的皮膚部位散射的光提取多個圖像，每個圖像對應(yīng)于所述多種不同光學(xué)條件之一下的圖像； 由從所述多個圖像分解的多個不同空間頻率分量獲得特征值； 通過將所獲得的特征值與參考特征值進(jìn)行比較來確定所聲稱的皮膚部位是否是真實(shí)皮膚部位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 由從多個真實(shí)皮膚圖像分解的所述多個不同空間頻率分量獲得用以表征真實(shí)皮膚部位的真實(shí)皮膚特征值，所述多個真實(shí)皮膚圖像是根據(jù)在所述多種不同光學(xué)條件下對多個真實(shí)皮膚部位成像而形成的； 由從多個欺騙圖像分解的所述多個不同空間頻率分量獲得用以表征生物測定欺騙的欺騙特征值，所述多個欺騙圖像是根據(jù)在所述多種不同光學(xué)條件下對多個生物測定欺騙成像而形成的；以及 通過將所獲得的真實(shí)皮膚特征值與所獲得的欺騙特征值進(jìn)行比較來獲得所述參考特征值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述獲得包括執(zhí)行小波分解。
4.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的方法，其中，所述獲得包括計(jì)算所述不同空間頻率分量的第一項(xiàng)與所述不同空間頻率分量的第二項(xiàng)的比率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述獲得包括計(jì)算關(guān)于所述不同空間頻率分量的每一個的強(qiáng)度分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述特征值的至少一種基本不隨照射強(qiáng)度變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述特征值的至少一種包括強(qiáng)度分布的第一預(yù)定百分位處的強(qiáng)度和所述強(qiáng)度分布的第二預(yù)定百分位處的強(qiáng)度的比率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述特征值的至少第二種隨照射強(qiáng)度而變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中: 所述特征值的所述至少一種包括強(qiáng)度分布的第一預(yù)定百分位處的強(qiáng)度和所述強(qiáng)度分布的第二預(yù)定百分位處的強(qiáng)度的比率；以及 所述特征值的所述至少第二種包括所述第一預(yù)定百分位處的強(qiáng)度和所述第二預(yù)定百分位處的強(qiáng)度之間的差。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述提取包括提取多個圖像幀。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個不同空間頻率分量形成彩色紋理，所述彩色紋理包括作為所述圖像的空間頻率的函數(shù)的、所述圖像的色調(diào)特性分布。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 當(dāng)確定所聲稱的皮膚部位是真實(shí)皮膚部位時，利用所述散射光執(zhí)行生物測定識別。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 當(dāng)確定所聲稱的皮膚部位不是真實(shí)皮膚部位時，發(fā)出警報(bào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在多種不同偏振條件下照射所聲稱的皮膚部位。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以多種不同波長照射所聲稱的皮膚部位。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以多種不同照射角度照射所聲稱的皮膚部位。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以多種不同成像角度接收從所聲稱的皮膚部位散射的光。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述確定包括: 確定所聲稱的皮膚部位是真實(shí)皮膚部位的統(tǒng)計(jì)學(xué)置信水平；以及 當(dāng)所確定的統(tǒng)計(jì)學(xué)置信水平高于具有可調(diào)靈敏性的閾值置信水平時，確定所聲稱的皮膚部位是真實(shí)皮膚部位。
19.一種用于識別生物測定欺騙的設(shè)備，包括: 用于根據(jù)對聲稱的皮膚部位進(jìn)行多譜成像來形成多個圖像的裝置，每個圖像對應(yīng)于所述多種不同光學(xué)條件之一下的圖像； 用于由從所述多個圖像分解的多個不同空間頻率分量獲得特征值的裝置；以及 用于通過將所獲得的特征值與參考特征值進(jìn)行比較來確定所聲稱的皮膚部位是否是真實(shí)皮膚部分的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，還包括: 用于由從多個真實(shí)皮膚圖像分解的所述多個不同空間頻率分量獲得用以表征真實(shí)皮膚部位的真實(shí)皮膚特征值的裝置，所述多個真實(shí)皮膚圖像是根據(jù)在所述多種不同光學(xué)條件下對多個真實(shí)皮膚部位成像而形成的； 用于由從多個欺騙圖像分解的所述多個不同空間頻率分量獲得用以表征生物測定欺騙的欺騙特征值的裝置，所述多個欺騙圖像是根據(jù)在所述多種不同光學(xué)條件下對多個生物測定欺騙成像而形成的；以及 用于通過將所獲得的真實(shí)皮膚特征值與所獲得的欺騙特征值進(jìn)行比較來獲得所述參考特征值的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述用于獲得的裝置包括用于執(zhí)行小波分解的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述用于獲得的裝置包括用于計(jì)算所述不同空間頻率分量的第一項(xiàng)與所述不同空間頻率分量的第二項(xiàng)的比率的裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述用于獲得的裝置包括用于計(jì)算關(guān)于所述不同空間頻率分量的每一個的強(qiáng)度分布的裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述特征值的至少一種基本不隨照射強(qiáng)度變化。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中，所述特征值的至少一種包括強(qiáng)度分布的第一預(yù)定百分位處的強(qiáng)度和所述強(qiáng)度分布的第二預(yù)定百分位處的強(qiáng)度的比率。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中，所述特征值的至少第二種隨照射強(qiáng)度而變化。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中: 所述特征值的所述至少一種包括強(qiáng)度分布的第一預(yù)定百分位處的強(qiáng)度和所述強(qiáng)度分布的第二預(yù)定百分位處的強(qiáng)度的比率；以及 所述特征值的所述至少第二種包括所述第一預(yù)定百分位處的強(qiáng)度和所述第二預(yù)定百分位處的強(qiáng)度之間的差。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述多個圖像包括從所接收的光提取的多個圖像幀。
29.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述多個不同空間頻率分量形成彩色紋理，所述彩色紋理包括作為所述圖像的空間頻率的函數(shù)的、所述圖像的色調(diào)特性分布。
30.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，還包括: 用于在確定所聲稱的皮膚部位是真實(shí)皮膚部位時利用所接收的光執(zhí)行生物測定識別的裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，還包括: 用于在確定所聲稱的皮膚部位不是真實(shí)皮膚部位時發(fā)出警報(bào)的裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，還包括: 用于在以下方面的一個或更多個下照射所聲稱的皮膚部位的裝置:多種不同偏振條件；多種不同波長；或多種不同照射角度。
33.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，還包括: 用于以多種不同成像角度接收從所聲稱的皮膚部位散射的光的裝置。
34.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述用于確定的裝置包括: 用于確定所聲稱的皮膚 部位是真實(shí)皮膚部位的統(tǒng)計(jì)學(xué)置信水平的裝置；以及 用于在所確定的統(tǒng)計(jì)學(xué)置信水平高于具有可調(diào)靈敏性的閾值置信水平時確定所聲稱的皮膚部位是真實(shí)皮膚部位的裝置。
35.一種生物測定傳感器，包括: 照射子系統(tǒng)，被布置成在多種不同光學(xué)條件下照射個體的聲稱的皮膚部位； 檢測子系統(tǒng)，被布置成接收從所聲稱的皮膚部位反射的光；以及 計(jì)算系統(tǒng)，被布置成: 從所接收的光提取多個圖像，每個圖像對應(yīng)于所述多種不同光學(xué)條件之一下的圖像； 將所述多個圖像分解成多個不同空間頻率分量； 從所述多個不同空間頻率分量獲得特征值；以及 通過將所獲得的特征值與參考特征值進(jìn)行比較來確定所聲稱的皮膚部位是否是真實(shí)皮膚部位。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的生物測定傳感器，其中，所述計(jì)算系統(tǒng)還被布置成: 由從多個真實(shí)皮膚圖像分解的所述多個不同空間頻率分量獲得用以表征真實(shí)皮膚部位的真實(shí)皮膚特征值，所述多個真實(shí)皮膚圖像是根據(jù)在所述多種不同光學(xué)條件下對多個真實(shí)皮膚部位成像而形成的； 由從多個欺騙圖像分解的所述多個不同空間頻率分量獲得用以表征生物測定欺騙的欺騙特征值，所述多個欺騙圖像是根據(jù)在所述多種不同光學(xué)條件下對多個生物測定欺騙成像而形成的；以及 通過將所獲得的真實(shí)皮膚特征值與所獲得的欺騙特征值進(jìn)行比較來獲得所述參考特征值。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的生物測定傳感器，其中，所述計(jì)算系統(tǒng)被布置成通過執(zhí)行小波分解來分解。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的生物測定傳感器，其中，所述計(jì)算系統(tǒng)被布置成通過計(jì)算所述不同空間頻率分量的第一項(xiàng)與所述不同空間頻率分量的第二項(xiàng)的比率來獲得。
39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的生物測定傳感器，其中，所述計(jì)算系統(tǒng)被布置成通過計(jì)算關(guān)于所述不同空間頻率分量的每一個的強(qiáng)度分布來獲得。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的生物測定傳感器，其中，所述特征值的至少一種基本不隨照射強(qiáng)度變化。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的生物測定傳感器，其中，所述特征值的至少一種包括強(qiáng)度分布的第一預(yù)定百分位處的強(qiáng)度和所述強(qiáng)度分布的第二預(yù)定百分位處的強(qiáng)度的比率。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的生物測定傳感器，其中，所述特征值的至少第二種隨照射強(qiáng)度而變化。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的生物測定傳感器，其中: 所述特征值的所述至少一種包括強(qiáng)度分布的第一預(yù)定百分位處的強(qiáng)度和所述強(qiáng)度分布的第二預(yù)定百分位處的強(qiáng)度的比率；以及 所述特征值的所述至少第二種包括所述第一預(yù)定百分位處的強(qiáng)度和所述第二預(yù)定百分位處的強(qiáng)度之間的差。
44.根據(jù)權(quán)利要求35所述的生物測定傳感器，其中，所述多個圖像包括從所接收的光提取的多個圖像幀。
45.根據(jù)權(quán)利要求35所述的生物測定傳感器，其中，所述多個不同空間頻率分量形成彩色紋理，所述彩色紋理包括作為所述圖像的空間頻率的函數(shù)的、所述圖像的色調(diào)特性分布。
46.根據(jù)權(quán)利要求35所述的生物測定傳感器，其中所述計(jì)算系統(tǒng)還被布置成: 當(dāng)確定所聲稱的皮膚部位是真實(shí)皮膚部位時，利用所接收的光執(zhí)行生物測定識別。
47.根據(jù)權(quán)利要求35所述的生物測定傳感器，其中所述計(jì)算系統(tǒng)還被布置成: 當(dāng)確定所聲稱的皮膚部位不是真實(shí)皮膚部位時，發(fā)出警報(bào)。
48.根據(jù)權(quán)利要求35所述的生物測定傳感器，其中所述照明子系統(tǒng)被布置成在以下方面的一個或更多個下照射所聲稱的皮膚部位:多種不同偏振條件；多種不同波長；或多種不同照射角度。
49.根據(jù)權(quán)利要求35所述的生物測定傳感器，其中所述檢測子系統(tǒng)被布置成以多種不同成像角度接收從所聲稱的皮膚部位散射的光。
50.根據(jù)權(quán)利要求35所述的生物測定傳感器，其中所述計(jì)算系統(tǒng)被布置成通過以下操作來確定: 確定所聲稱的皮膚部位是真實(shí)皮膚部位的統(tǒng)計(jì)學(xué)置信水平；以及 當(dāng)所確定的統(tǒng)計(jì)學(xué)置 水平高于具有可調(diào)靈敏性的閾值置信水平時，確定所聲稱的皮膚部位是真實(shí)皮膚部位。
【文檔編號】G06K9/00GK103902974SQ201410110942
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2007年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2006年7月31日
【發(fā)明者】大衛(wèi)·P·斯特柳斯卡, 克里斯汀·A·尼克森, 羅伯特·K·羅 申請人:光譜辨識公司