用于红外检测的系统和方法
【专利说明】用于红外检测的系统和方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2013年6月1日提交的、标题为“Systems and Methods forInfrared Detect1n”、并且通过引用被结合于此的美国专利申请序列号61/833，365的优先权。
[0003]本申请也要求于2013年11月11日提交的、标题为“Systems and Methods forInfrared Detect1n”、并且通过引用被结合于此的美国专利申请序列号61/902，524的优先权。
【背景技术】
[0004]许多移动电话和平板电脑包括设计为拍摄图片的相机。这些相机通常使用具有红外截止滤光器的CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器，其中红外截止滤光器被设计为在使可见光通过的同时阻止近红外光子到达成像传感器。IR截止滤光器防止红外辐射使图像中的颜色失真为不同于通常被人眼感知的颜色。虽然这导致看起来更自然的图像，但是常规的移动设备不适合在不去除所包括的红外截止滤光器的情况下以IR波长检测荧光发射。
【发明内容】
[0005]在一种实施例中，荧光检测系统包括用于与移动设备耦合的光源以及软件，其具有可加载到移动设备的存储器中并且可被移动设备的处理器执行的机器可读指令，其能够:协同于利用移动设备的相机捕获一个或多个图像激活光源;分析在光源打开的情况下捕获的图像和在光源关闭的情况下捕获的图像，以检测图像内的预定颜色范围内的强度的变化；以及通过测量图像内的强度变化识别和认证对象。
[0006]在另一种实施例中，荧光检测系统包括软件，其具有可加载到移动设备的存储器中并且可被移动设备的处理器执行的机器可读指令，其能够:协同于利用移动设备的相机捕获一个或多个图像激活移动设备的显示器来发射光;分析在显示器打开的情况下捕获的图像和在显示器关闭的情况下捕获的图像，以检测图像内的预定颜色范围内的强度的变化；以及通过测量图像内的强度变化识别和认证对象。
[0007]在另一种实施例中，荧光检测系统与具有相机的移动设备耦合。该系统包括用于放置在相机的闪光灯上方的滤光器、具有可加载到移动设备的存储器中并且可被移动设备的处理器执行的机器可读指令的软件，其能够:当闪光灯不启用时利用移动设备的相机捕获对象的第一图像;协同于利用相机捕获对象的第二图像激活闪光灯;基于响应于闪光灯的激活来自对象的荧光分析第一和第二图像以检测在图像内的预定颜色范围内的强度的变化；以及基于检测到的强度的变化识别和认证对象。
[0008]在另一种实施例中，用于电磁传感器阵列的近-1R滤光器阵列层包括布置在传感器阵列上方的多个红外滤光器，使得对于传感器阵列中的每个像素，每个红外滤光器都配置为使红外波长带内不同波长的电磁辐射通过到像素的一个传感器。
[0009]在另一种实施例中，3D打印机具有细丝(filament)认证，并且包括用于利用细丝材料生成3D对象的打印引擎，以及被放置于在细丝被打印引擎使用之前认证细丝的位置的IR认证器。打印引擎的操作基于IR认证器对细丝的认证。
[0010]在另一种实施例中，一种方法认证在3D打印机中使用的细丝。在第一波长的IR光束被投影到3D打印机内的细丝上。响应于IR光束，来自细丝内染料的在第二波长的IR荧光被检测到。检测到的IR荧光指示3D打印机内的细丝的认证。
【附图说明】
[0011]图1示意性地示出了在实施例中与被示为智能电话的移动设备耦合的一种示例性荧光检测系统。
[0012]图2和3示出了捕获要被认证的对象的IR图像和RGB图像的图1移动设备操作的透视图。
[0013]图4示出了在图2的对象内的IR荧光染料的示例性位置。
[0014]图5是示出在实施例中用于在数字相机中使用的一种示例性IR图像传感器的示意图。
[0015]图6是示出图5的传感器和滤光器组合的三个示例性响应的曲线图。
[0016]图7示出了在实施例中的可以被外部认证的用于打印3D对象的一种示例性3D打印机。
[0017]图8示出了在实施例中的具有3D打印机消耗品认证的一种示例性3D打印机。
【具体实施方式】
[0018]于2012年11月30 日提交的、标题为 “Systems and Method for AuthenticatingObjects Using IR”的美国专利申请序列号13/691,724通过引用被结合于此，用于实现目的。
[0019]用于利用移动设备上的RGB相机在可见光内获取、标识和认证的荧光检测
[0020]所公开的是用于利用移动设备的相机进行荧光检测的解决方案。具体地，用于利用移动设备进行荧光检测的系统包括光源，诸如由移动设备供电的LED13LED可以被配置为和移动设备在一起(例如，用于与移动设备的相机一起使用的“闪光灯”)或者适于插入到移动设备中(例如，利用移动设备的耳机插孔)。在移动设备上运行的软件协同于利用移动设备的板载相机捕获感兴趣的对象/主体的一个或多个图像激活LED以照亮感兴趣的对象/主体。利用软件将当LED关闭时捕获的对象的第一图像与当LED打开时捕获的对象的第二图像进行比较，以检测对于图像内给定颜色范围的强度的变化。在一个方面，使用了蓝色到紫色LED(例如，450nm波长)来照亮对象，并且当对象包括在被以450nm波长的光激发时在红色波长带发荧光的材料时，软件检测到在红色波长带内的强度的变化。在另一种实施例中，带通滤光器被应用到移动设备的LED“闪光灯”，使得当LED被激活时，LED发射特定波长的光。
[0021]测得的强度变化(intensity shift)允许移动设备上的软件识别和认证对象。识别数据可以通过合并关于(a)用来测量与对象的距离的在对象内或对象上的荧光标记物的大小和(b)在捕获图像内检测到的强度变化的量的已知信息被隐藏在强度变化中。
[0022]例如，对象可以利用一种或多种荧光染料进行浸渍或涂覆(部分或全部)。对象的荧光“签名”可以利用如上所述的LED和相机以及存储在存储器中可由软件访问的信息进行测量。在一个方面，在玩移动游戏中使用的多个对象的荧光签名可以被包括在存储在移动设备的存储器内或可经由互联网访问的游戏数据中。
[0023]例如，当与游戏结合使用时，移动设备可以用来认证行动人物或其它对象，并且因此，“解锁”在游戏内的相应角色。移动设备可以因此替换当前用于将玩具/对象与视频游戏角色链接的USB平台，从而给予游戏者远离平台玩其游戏的自由。
[0024]在另一方面，在移动设备上运行的软件协同于图像捕获控制RGBLED发射在期望波长带内的光(即，当拍摄图片时发射期望颜色的光)。例如，软件控制RGB LED发射蓝-紫光，以便引发在红色波长带可测量的荧光响应。利用在LED关闭的情况下拍摄的一个或多个图像处理在LED在期望波长带发射的情况下拍摄的一个或多个图像，以确定在红色带中的强度变化，以便识别和认证对象。
[0025]在另一方面，滤光器可以被放置在移动设备相机的闪光灯的上方，以便限制闪光灯的发射，从而引发对象的可测量的荧光响应。例如，滤光器可以阻挡闪光灯的绿光和红光发射，以限制引起对象为蓝色的光。红色通道内的强度变化然后可以在捕获图像内被检测到和分析，以认证该对象。
[0026]染料可以被设计为调节对象发射。鉴于荧光是在可见光内，因此认证过程可以是明显的、几乎注意不到的、或者对人眼难以检测到的。
[0027]所公开的系统和方法不仅有益地提供了移动认证，而且是高速的认证。移动设备相机通常以每秒24至30帧运行，并且最少只需要一帧来捕获对激发波长的荧光响应以便认证对象。因此，人眼对LED激活和相应荧光响应的注意可以忽略不计。但是，可以使用附加的帧来提供数据以针对误报分类。
[0028]移动设备(诸如iPhone)可以被配置为具有用于对象的获取、标识和认证的荧光检测系统。靠近设备相机和相机闪光灯、由移动设备的电话插孔供电和附接到设备的后表面的LED以450nm发射。被检测对象涂有当被LED照射时发荧光的染料，如在移动设备屏幕上显示的图像中所示出的。注意，移动