专利名称：光散斑样式勘查的制作方法
技术领域：
本发明涉及光散斑样式勘查和分析，尤其涉及用于生物测量或生 物传感器应用的光散斑勘查技术。
背景技术：
生物测量设备在为安全意图鉴定个人身份的应用中的使用逐步 增加。例如指纹传感器设备通常用于银行、机场或安全区域访问系统。 使用仅仅依赖于检查指纹或其他身体部分的物理起伏样式标记的安 全系统存在潜在的危险，因为存在假的身体部分(例如使用具有假指 纹起伏样式的假手指来欺骗这种传感器)。
发明内容
在本发明的第一方面中，设计了一种改进的技术。 根据第一方面，本发明提供了用于勘查身体部分的勘查系统，该 勘查系统包括
照明辐射输送装置，用于将照明辐射引导到身体部分；
'图像采集装置，用于采集由于对身体部分的照明而得到的所
照明的身体部分的光散斑样式图像；
处理器，用于处理来自图像采集装置的图像数据，其中，处 理所述图像数据，从而将对该身体部分所采集的光散斑样式与基准散 斑样式比较，以便确定该身体部分的所有者的身份。
根据第二方面，本发明提供了用于勘査身体部分的方法，以便试 图确定该身体部分的所有者的身份，该方法包括-
引导照明辐射以照明身体部分；
对由于对该身体部分的照明而得到的所照明身体部分的光 散斑样式成像；
处理光散斑样式图像数据，从而将对该身体部分所采集的光 散斑样式与基准散斑样式比较，以便试图确定该身体部分的所有者的 身份。
根据另一方面，本发明提供了用于处理图像数据的系统，其中， 针对从所勘査的身体部分散射的光采集的光散斑样式图像数据被处 理，并且将其与基准散斑样式比较，以便试图确定身体部分的所有者 的身份。
在一个实施例中，该系统还包括用于采集在身体部分表面上的特 征物理起伏样式的图像(例如指纹的图像)和处理来自所采集的物理 起伏样式图像的图像数据，从而试图确定该身体部分的所有者的身份
的器件。因此，本发明的技术能够提供对个体身份确认或否认的2步 检查。
在一个实施例中，该系统包括用于确定该身体部分显现的脉搏的 器件，以便确认该身体部分的所有者是活的。由于该构想，优选将处 理器布置为用于处理来自图像采集装置的光散斑样式图像数据从而 确定该身体部分显现的脉搏，以便确认该身体部分的所有者是活的。
因此，本发明的技术不仅能够检査该身体部分是否符合该基准的 身份，而且能够检査该身体部分是否属于活的个体。
已经发现，尤其在使用光谱的蓝色区域内的光时，稳定的散斑样 式被成像，并且在观察这种稳定散斑样式时，通过处理该图像数据可 以最方便地确定心與^/脉搏的测量值。
根据另一方面，因此，本发明提供了用于勘查或确定脉搏或心跳 的方法，该方法包括
弓l导照明辐射以照明身体部分，该照明辐射是基本在光谱的 蓝光区域内的一个波长或波长带；
对由于对该身体部分的照明而得到的所照明身体部分的光 散斑样式成像；
处理光散斑样式图像数据，从而确定该身体部分现有的脉搏
或跳动。
相应地，本发明也提供了用于勘查身体部分的勘查系统，该勘查
系统包括
照明辐射输送装置，用于将照明辐射引导到该身体部分，所 述照明辐射是基本在光谱的蓝光区域内的一个波长或波长带；
图像采集装置，用于采集由于对该身体部分的照明而得到的 所照明的身体部分的光散斑样式图像；
处理器，用于处理来自图像采集装置的图像数据，其中，处 理所述图像数据以确定该身体部分现有的脉搏或跳动。
在一个实施例中，使用照相机对该光散斑样式成像，并且处理来 自所采集的具有时间间隔的图像帧的图像数据之间的相关性，以便确 定脉搏或心跳。
现在，将仅仅通过示例并参考附图，以具体实施例进一步描述本 发明，其中
图1是勘查系统的示意性表示；
图2是通过将激光光束引导到指纹获得的聚焦的散斑样式；
图3是用于确定心跳的勘查系统的可选表示；
图4是从手指获得的典型散斑样式；
图5是表示散斑样式和基准样式之间的相关性的图。
具体实施例方式
光散斑勘查技术依赖于从具有表面地形图的漫射或未磨光的表 面散射的相干光(典型地来自激光光源)。该表面使得相干光以随机的 相位和方向被散射，使得当观看散射光时，随机成形和放置的亮和暗 区域的粒状组成被看到。该散斑样式是在该散射光射线之间的建设性 和破坏性干涉的结果。
在从诸如手指的身体部分获得散斑样式的过程中，来自激光器的 激光辐射用于照明手指的所选区域。然后使用诸如电荷耦合器件 (CCD)的成像器收集散射光并对其成像。
在图1中示出了根据本发明并且如在第一实施例中例示的典型
勘查系统。使用来自激光源30的相干激光20照明手指10。透过棱 镜40照明手指，以便更好地从反射的射线55中分离散斑形成射线 50，并且使用CCD成像器60观看该散斑样式。
蓝光的波长在可见光谱中最短，并且因此可以区别手指的更多细 节。另外，在该过程中使用的蓝色激光辐射被发现可以提供最稳定的 散斑样式。因此，蓝带激光是优选的照明辐射。
因为所勘查的身体部分(即手指IO)的内在温度，该身体部分将发 射红外(IR)辐射。该IR辐射具有可与可见光谱的红带相比的波长。 因此，如果将红光用作照明辐射，除散射的散斑形成射线之外，CCD 成像器60将收集发射的IR辐射。该IR辐射将与散射的射线相干涉， 并且因此使所期望的散斑样式不稳定。由于CCD成像器60响应于波 长范围，从IR干涉源移除的照明波长将产生最稳定的样式。因此使 用蓝色照明辐射。
从将激光光束引导到围绕手指的不同位置获得的散斑样式被发 现是清楚的并且具有显著的亮和暗点。更加重要地，散斑样式被发现 是可再现的，这使得它可能作为生物测量识别密钥来使用。
根据在第二实施例中例示的本发明，除了散斑之外，从手指的指 纹区域的表面散射的射线可以使用透镜被聚焦，从而对指纹的起伏成 像。这样的图像在图2中示出。在散斑样式中的清楚条纹是明显的并 且指示指纹的涡巻纹和曲线。因此，该散斑样式可以进一步用于识别 手指的所有者。
手指运动可以引起散斑的变化，这可能导致两种识别技术的错误 图像。然而，可以通过使用诸如傅立叶分析的信号处理技术清理图像 或通过使用致动的激光源跟随该手指运动来适应该运动，并且因此使 该作用最小化。
从指纹获得的散斑样式的使用在识别手指的身份方面比指纹本 身更加有利。这是因为散斑样式不保留在所接触的物体上，如保留了 指纹的物体。因此，在没有对原手指进行测量的情况下，复制原手指 的散斑样式是不可能的。
己经示出，从以前接触的物体复制指纹并将该副本模压在人工手
指上以克服指纹安全系统是可能的。除使用利用图1的勘査系统从手 指和/或指纹获得的唯一散斑样式之外，该散斑样式也可以用于克服 当前指纹系统的安全瑕疵。这通过监视手指表面的运动以便确立心跳 并因此区分"活的"手指和人工手指来实现。
根据图3所示的第三实施例中例示的本发明，使用来自激光器 30的相干激光光束20在手指的所选区域照明手指10。然后，是用照 相机80收集散射的射线，并在所选的时标上观看该散射的射线。在 给定时间处的典型散射样式在图4中示出。
身体内心脏的跳动使得血液通过手指的毛细管被泵送，从而在血 管中生成声波。可以通过监视散斑样式确定脉搏，该散斑样式被发现 与心跳一起周期性地变化。
通过将在一个特定时间帧获得的散斑样式与所选的基准帧(例如 第一个和域最后一个)相关，如图5中所示，该心跳作用变得清楚。 图5中所示的第一个曲线图给出了在0-105秒的时间段上得到的散斑
样式的基准帧和不同帧之间的相对重叠一致性，即相关性。相关性为 l指两帧相同，而相关性为O表明两帧彼此相反。图5中的第二个曲 线图示出了更短的时标上的相关性样式。己经发现，使用波长在光谱 蓝色区域中的光增强了使用散斑勘查技术监视心跳的能力，并且，使 用该曲线，手指的跳动变得更加清楚并可以用于更好地估计心跳速 度。
因此，使用如图1或3中所示的勘查系统询问手指，可以用于通 过分析散斑样式和/或指纹确定手指的所有者，以及如指纹安全系统 所需要的，区分活的"跳动"的手指和人工手指。
应该注意到，上述实施例为了示出本发明而不是为了限制本发 明，并且本领域技术人员能够在不脱离所附权利要求限定的本发明的 范围的情况下设计许多替换实施例。在权利要求中，放置在括号中的 任何基准标号不被构建为限制权利要求。词语"包括"和"包含"等 不排除存在除在任意权利要求和作为整体的说明书中列出的那些之 外的元件或步骤。元件的单一基准不排除这种元件的多个基准，反之 亦然。可以借助于包括若干不同元件的硬件，并借助于适当编程的计
算机实现本发明的各方面。在列举若干器件的设备权利要求中，若干 这些器件可以由一个和相同的硬件项目实现。在相互不同的从属权利 要求中记载的特定测量不表示这些测量的组合不可以使用，从而获得 优势。
权利要求
1、一种用于勘查或确定脉搏或心跳的方法，所述方法包括引导照明辐射(30)以照明身体部分(10)，所述照明辐射是基本在光谱的蓝光区域内的波长或波长带；对由于对所述身体部分的照明而得到的所照明身体部分的光散斑样式(50)成像(60)；处理光散斑样式图像数据，从而确定所述身体部分现有的脉搏或跳动。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中，使用照相机对所述光散斑样式成像，并且处理来自所采集的有时间间隔的图像帧的图像数据 之间的相关性，以便确定脉搏或心跳。
3、 一种用于勘查身体部分的勘查系统，所述勘查系统包括 照明辐射输送装置，用于将照明辐射引导到所述身体部分，所述照明辐射是基本在光谱的蓝光区域内的波长或波长带；图像采集装置，用于采集由于对所述身体部分的照明而得到的所照明身体部分的光散斑样式图像；处理器，用于处理来自所述图像采集装置的图像数据，其中，处 理所述图像数据，从而确定所述身体部分现有的脉搏或跳动。
4、 根据权利要求3所述的勘查系统，其中，所输送的照明辐射 是相干光的光束。
5、 根据权利要求4所述的勘查系统，其中，所输送的照明辐射 是激光的光束。
6、 根据权利要求3所述的勘査系统，其中，所述图像采集装置 包括照相机。
7、 根据权利要求3所述的勘查系统，其中，所述处理器运行以 使用来自所采集的有时间间隔的图像帧的图像数据之间的相关性，以 便确定所述身体部分现有的脉搏或跳动。
8、 根据权利要求7所述的勘査系统，其中，确定基准帧图像数 据集用于所述相关性处理，所述基准帧数据集包括多个图像帧的图像 像素数据的平均值。
9、 一种用于勘査身体部分的勘査系统，所述勘查系统包括 照明辐射输送装置，用于将照明辐射引导到所述身体部分；图像采集装置，用于采集由于对所述身体部分的照明而得到的所 照明身体部分的光散斑样式图像；处理器，用于处理来自所述图像采集装置的图像数据，其中，处 理所述图像数据，从而将对所述身体部分采集的光散斑样式与基准散 斑样式比较，以便试图确定所述身体部分的所有者的身份。
10、 根据权利要求9所述的勘查系统，其中，所述系统包括用于 确定所述身体部分显现的脉搏、以便确认所述身体部分的所有者是活 的的器件。
11、 根据权利要求10所述的勘查系统，其中，所述处理器布置 为处理来自所述图像采集装置的光散斑样式图像数据，从而确定所述 身体部分显现的脉搏，以便确认所述身体部分的所有者是活的。
12、 根据权利要求9所述的勘査装置，其中，所输送的照明辐射 是相干光的光束。
13、 根据权利要求9所述的勘査系统，还包括用于采集在所述身 体部分表面上的特征物理起伏样式的图像和处理来自所釆集的物理 起伏样式图像的图像数据，从而试图确定所述身体部分的所有者的身 份的器件。
14、 根据权利要求13所述的勘查系统，其中，所述特征物理起 伏样式是指纹或其一部分。
15、 根据权利要求13所述的勘查系统，其中，所述图像采集装 置采集所照明身体部分的所述光散斑样式图像，并且也采集在所述身 体部分表面上的所述特征物理起伏样式的图像；所述处理器处理所述 光散斑样式图像数据和所述物理起伏样式图像数据，以便试图确定所 述身体部分的所有者的身份。
16、 根据权利要求9所述的勘査系统，其中，所述照明辐射是基 本在光谱的蓝光范围内的波长或波长带。
17、 一种用于勘查身体部分、从而试图确定所述身体部分的所有 者的身份的方法，所述方法包括弓l导照明辐射以照明所述身体部分；对由于对所述身体部分的照明而得到的所照明身体部分的光散 斑样式成像；处理光散斑样式图像数据，从而将对所述身体部分采集的光散斑 样式与基准散斑样式比较，以便试图确定所述身体部分的所有者的身 份。
18、 根据权利要求17所述的方法，其中，所述系统包括用于确 定所述身体部分显现的脉搏、以便确认所述身体部分的所有者是活的 的器件。
19、 根据权利要求17所述的方法，其中，处理所述光散斑样式 图像数据，从而确定所述身体部分显现的脉搏，以便确认所述身体部 分的所有者是活的。
20、 根据权利要求17所述的方法，还包括采集在所述身体部分 表面上的特征物理起伏样式的图像，和处理来自所采集的物理起伏样 式图像的图像数据，从而试图确定所述身体部分的所有者的身份。
21、 根据权利要求19所述的方法，其中，确定基准帧图像数据 集用于所述相关性处理，所述基准帧数据集包括多个图像帧的图像像 素数据的平均值。
全文摘要
提出了一种用于勘查或确定脉搏或心跳的方法，所述首先方法包括引导照明辐射以照明诸如手指的身体部分。所述照明辐射是基本在光谱的蓝色光区域内的波长或波长带。然后，由于对所述身体部分的照明，获得所照明的身体部分的光散斑样式并对其成像。光散斑样式表示心跳，并通过从散斑样式提取的帧的相关性，可能确定该身体部分的现有的脉搏或跳动。
文档编号G06K9/20GK101116087SQ200680004287
公开日2008年1月30日 申请日期2006年2月3日 优先权日2005年2月8日
发明者A·阿克曼斯, C·利登巴姆, C·普雷苏勒 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司