用于与配备有相机的设备相关的生物特征验证的系统和方法
【专利说明】用于与配备有相机的设备相关的生物特征验证的系统和方 法 相关申请的夺叉引用
[0001] 本申请依赖于并且要求2012年9月5日提交的美国临时专利申请号61/696, 820 的申请日的权益，该文献的全部公开内容通过引用并入于此。 发明背景 发明领域
[0002] 本发明总体上涉及用于验证和识别的生物特征技术的使用，并且更具体地涉及基 于无接触的解决方案，该解决方案用于经由诸如移动设备之类的计算机来验证和识别用 户，从而选择性地允许或拒绝对各种资源的访问。在本发明中，使用个人的手掌的一个图像 或一组图像，通过涉及下列关键步骤的过程来进行验证和/或识别，所述关键步骤为：（1) 使用局部分类器（localclassifier)检测手掌区域；（2)从一个或多个感兴趣区提取特 征；以及（3)相对于存储在数据库中的用户模型，计算匹配得分，该数据库可以通过学习过 程而得到动态增强。 相关技术讨论
[0003] 诸如智能电话、平板计算机和笔记本计算机等移动设备已被许多人每天广泛地采 用和使用。这些设备已变得越来越强大，并且随着开发者创造出越来越多的运行于这些设 备上的应用和服务，它们变得更加深入我们的日常生活之中。这些移动设备不仅本身提供 了强大的计算平台，而且它们还提供了对在远程平台上可用的几乎无限种服务、应用和数 据的连接性，这些远程平台通常经由通往蜂窝基站并继而回传到因特网骨干网的无线链路 来访问。除了访问这些远程平台之外，移动设备还具有通过短距离和远距离无线连接而连 接至其他移动设备的能力。
[0004] 或许最重要的是，这些设备的日益增加的普及与这些设备中的组成部件相关的成 本的不断降低相结合，已经导致这些设备变得能够以更强的性能而同时对于许多用户仍然 负担得起的价格获得。例如，由于组成部件成本的降低以及更强大的软件的开发，相当数目 的智能电话现在包括强大的相机，所述相机可以拍摄八百万像素或更高量级的非常细致的 照片。
[0005] 在移动设备及其与如此之多的功能相关的广泛使用以及它们与如此之多的不同 资源进行交互的需求的背景下，出现的一个重要问题是需要控制对这些资源中的每一个的 访问，以便只有那些应被授权访问适用资源的个人或设备才能够实际上进行访问。在典型 情况下，通过输入文本/数字字符串（诸如用户ID和密码）来控制资源访问。例如，智能 电话用户在他被允许访问该设备上的任何功能之前可能被要求输入四位数码。另外，设备 上的每个本地应用或其他资源可能要求该用户在获得对该资源的访问之前输入一个或多 个文本/数字字符串。在这种情况下，正确的数据（用户ID、密码等）可以储存于该设备的 存储器中。或者，为了访问位于该设备的远程的资源（应用、数据、通信能力等），可能要求 用户和/或设备传输一组正确的文本/数字字符串到该远程资源，而该远程资源进而在允 许访问该资源之前检验所传输的数据匹配于正确数据。
[0006] 人们可以想象到，举例而言，对于典型的智能电话用户，上述用于验证和识别的技 术存在若干个缺点。其中之一是，需要记住用于如此之多的不同应用、服务及其他资源的用 户ID和密码，而这些不同应用、服务及其他资源各自对于必须如何构成这些ID和密码均有 其自己的要求，这可能是相当让人畏缩的，并且用户对于那些他们不经常访问的资源往往 会忘记它们的ID和密码。另一不利之处在于，使用文本/数字字符串来控制对资源的访问 会存在安全问题。例如，存在可以用于破解这些字符串以获得对资源的未经授权访问的强 大软件程序。
[0007] 而且，由用户使用他或她的手指在智能电话屏幕上输入密码和用户ID的基于接 触的典型方法自身就会造成安全风险。有经验的黑客往往能够基于由手指留下的残油而从 屏幕"拾取"出指纹图案，从而获得未经授权访问。在输入诸如四位数字等短数字字符串来 解锁设备的背景下尤其如此。一旦设备被解锁，该设备上的许多资源可能甚至没有安全防 护，从而导致严重的安全风险。
[0008] 一种以消除或减少以上讨论的缺点为目标的解决方案涉及使用生物特征技术来 控制对可经由移动设备获取的资源的访问。虽然这些解决方案在一些情况下消除了以上讨 论的缺点中的一些缺点，但它们仍然遭受到诸多不利。例如，一些基于接触的解决方案要求 用户将他或她的手指放置在有能力捕捉该用户指纹的设备传感器上，该指纹继而与本地的 或者位于远程的指纹数据相匹配，以确定是否存在足以允许该用户或该设备访问一个或多 个资源的匹配。在这种情况下，如上文所提到，指纹可能会被黑客从设备传感器拾取出来， 并被用于随后利用那个被盗用的指纹来获得对一个或多个资源的未经授权访问。这些解决 方案通常还遭受到这样的缺点：即，在试图在典型的一天里获取对设备上的许多不同资源 的访问的忙碌用户的背景下，执行确定指纹是否匹配所必需的处理所花费的时间可能是不 可接受的。
[0009] 存在涉及细菌、病毒或其他生物危害传播的、与基于接触的方法相关联的额外健 康问题，在多个用户之间共享设备的情况下尤为如此。如本领域中已知，个人的指尖，以及 更一般而言个人的手，往往是在人与人之间传递细菌、病毒或其他生物危害的主要媒介之 一。在单个设备在多人之间共享的情况下，基于接触的验证和识别方法一一其中由用户用 他或她的指尖输入识别字符串，或者通过基于接触的生物特征方法（诸如指纹或掌纹识别 等等）来验证或识别他或她自己一一产生了经由共享的接触媒介传递所述生物危害的风 险。
【发明内容】
[0010] 因此，本发明的一个目的是提供一种基于无接触的生物特征系统和方法，该系统 和方法支持对用户和设备的准确、安全和快速的验证和/或识别，从而提供对可通过配备 有相机的设备访问的资源的选择性访问。
[0011] 在本发明的一个实施方式中，此类配备有相机的设备（下文为了方便起见而有时 将其称为"智能电话"，但该设备应理解为包括所有的具有相机功能的设备，包括移动设备 和固定设备（例如台式计算机））的用户（该用户被要求识别或验证自己，以作为获取对一 个或多个资源的访问的条件）使用该智能电话的相机拍摄他们的一个手掌或全部两个手 掌的一张或者一系列照片。本发明的系统继而采用计算机视觉技术来分析该掌纹图像，并 且检验掌纹签名匹配于数据库中的用户模型（用户验证），或者在数据库中的许多模型间 找出匹配的用户模型（用户识别）。
[0012] 通过下面结合附图对示例性实施方式的详细描述，本发明的其他特征和方面将会 变得显而易见。
【附图说明】
[0013] 图1是描绘本发明的优选实施方式的系统的主要组件的示图；
[0014] 图2是用于图示本发明的优选实施方式的方法的框图；
[0015] 图3是图示根据本发明的优选实施方式的、在移动设备与一个或多个远程服务器 之间的安全连接性的示图；
[0016] 图4是图示根据本发明的优选实施方式的、在对用户或设备进行验证中的关键步 骤的流程图；以及
[0017] 图5是图示根据本发明的优选实施方式的、在对用户或设备进行识别中的关键步 骤的流程图。
【具体实施方式】
[0018] 现在详细参考本发明的各个示例性实施方式。应当理解的是，如本文所宽泛地公 开，以下对示例性实施方式的讨论并不旨在限制本发明。相反，提供下面的讨论以便给予读 者对本发明某些方面和特征的更详细的理解。
[0019] 在详细描述本发明的实施方式之前，应当理解的是，本文所使用的术语的目的仅 仅是描述具体的实施方式，而不是旨在作出限制。除非另有定义，本文使用的所有技术术语 具有与该术语所属领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。虽然在实施本发明 时能够使用类似于或等同于本文所描述方法和材料的任何方法和材料，现在描述优选的方 法和材料。本文提到的所有出版物均通过引用而并入与此，以公开和描述与引用该出版物 有关的方法和/或材料。若本公开内容与任何并入的出版物相冲突，则以本公开内容为准。
[0020] 如在本文和随附的权利要求书中所使用的那样，除非上下文另有明确规定，单数 形式"一个"、"一种"等包括复数个指代物。因此，举例而言，提到的"一个手掌"包括个人 的单一手掌或者全部两个手掌，并且提到的"一个图像"包括对一个或多个图像的参考。此 外，对于可使用等同术语描述的术语的使用包括对那些等同术语的使用。因此，举例而言， 术语"相机"的使用应理解为包括任何能够获取物体的图像的设备。作为另一示例，并且如 上文所述，术语"智能电话"包括所有具有相机功能的设备。
[0021] 下面给出本发明的优选实施方式的描述。参考图1，下面给出本发明的系统的关键 组件以及在其中这些组件相互交互的背景的讨论，从而得出本发明的优点。设备100可以 是包含能够拍摄高质量照片的相机的任何设备。优选地，设备100的相机还包含闪光灯元 件，该闪光灯元件能够被选择性地和快速地启用和停用，以供照亮所要拍摄的区域。这样的 设备100的示例包括智能电话、平板计算机、笔记本计算机和任何其他可由用户携带并提 供使本发明的功能性可以操作的计算平台的设备，以及台式计算机或多种固定的嵌入式设 备。此类固定的嵌入式设备的示例包括固定至提供对物理空间或其他资源的安全访问的设 施入口通道或其他关键位置的相机设备，或者固定至用于诸如时间和出勤规程以及其他应 用目的的关键位置的相机设备。尽管不是必需的，设备100还可以包含各种其他特征，诸如 屏幕（也可以是触摸屏）、小键盘、加速度计、GPS功能、存储容量和中央处理器（CPU)。
[0022] 设备100包括至少一个相机105,该相机