专利名称：识别人体皮肤存活的方法
在现代的进入授权或访问授权系统中，可以采用指印及其它物件来进行鉴别。其基本的前提是伪造安全性。尤其必须阻止利用仿制的手指或割断的手指来获得访问授权。因此，除了检验指印之外，还要检验具有该指印的人是否还活着，这是很重要的。WO 95/26013讲述过各种电子式的人员鉴别方法，利用该方法，除接收指印外，还可以确定人是否还活着。该方法包括接收脉搏频率或心电图信号，以及测量血液氧含量、皮肤温度、血压或皮肤表面机械性能等。
本发明的任务在于，提供一种简单的、用于识别人体皮肤存活的方法，它尤其适合于与指印传感器一起使用。
该任务由权利要求1的特征部分所述的方法来实现。扩展方案由从属权利要求给出。
在本发明的方法中，利用的是活人皮肤具有一种特征层结构。对于此处所讲述的本发明，具有决定性意义的是这些层具有明显不同的导电性能。如果这些层位于电极装置的电场中，便会形成一种具有全特征的频率变化过程的阻容系统。
附图
中示出了一些图形，其中标绘的是各种条件下的欧姆电阻(阻抗的实部)或电容(与阻抗的虚部成比例)相对于所加电压频率的对数的情形。在基本的测试中，把食指放到覆盖有氧化物的硅片上，并对该装置的阻抗进行测量。在左侧的图中，分别记录了各种手指状态的曲线族。划线示出的曲线1适用于潮湿的手指，实曲线2适用于正常的手指，而下面的点形曲线3则适用于干的手指。上面的点形曲线4基于的是中指顶端的测量。在右侧的图中，上下错开地示出了两个不同测试人员的特性曲线。很容易看出，这些曲线的同一特征变化过程在很大程度上与手指状态和测试人员无关。
尤其突出的是欧姆电阻的曲线变化特征。利用人工手指是很难仿造该变化的；如果是割断的手指，该曲线变化过程将会因皮肤组织的消亡而变化急剧。下面来讲述怎样使用该特征阻抗变化过程来鉴别所放入的手指的真实性和存活性。
第一步，首先生成参考特性曲线。在此，可以直接测量频率变化过程(如附图所示)，但也可以采用测试信号的时间变化过程。在后一种方法的实施例中，把跳变电压加到电极上，然后测量充电电流的时间变化过程。相应的特性曲线看起来是完全不同的，但在原理上是等价的，因为它们可以通过傅立叶变换或卷积而彼此相关。究竟采用哪种方法取决于相应的应用。如果鉴别需要很高的安全要求，则可以譬如分析阻抗变化过程的实部和虚部。在简化的应用情况下，使用阻抗的绝对值就足够了，因为该值可以通过对测试电流进行简单的取平均而获得。优选地，如此来生成参考特性曲线，使得它们表示了阻抗曲线的平均变化过程。这可以譬如通过对多个、需要时在不同条件下接收的曲线取平均值来实现。优选地，今后需要鉴别的每个人员的参考特性曲线是单独地接收的。
譬如，在交流电压频率的选定区域内所选定的阻抗值和指印的基本特征(细节)存储在一起。然后，在指印的监控过程中，既可以把指印本身、又可以把用于存活识别的特性曲线与存储值进行比较。由于可以确定不同人员之间只有很小的波动(参见附图右侧的图形)，所以，在某些情况下也可以为所有需鉴别的人员采用一个单独的参考曲线。但是，在随后将当前特性曲线与该存储的参考特性曲线进行比较时，需要允许稍大一些的波动宽度(另外的公差极限)。
为了取代用于测量频率依赖关系的纯粹正弦波，也可以采用频率的叠加。产生这种诸如脉冲形(方波脉冲、锯齿波脉冲或与此类似的脉冲)的叠加通常要比纯正弦波更容易些。通过合适的滤波，叠加频率所处的区域可以被限制在一个确定的区间宽度。所获得的测量值或特性曲线相应于采用正弦激励时的测量值取平均。即便叠加频率的区间宽度选择得足够小，也可以利用该简化方法生成足够特征的特性曲线，或者说在当前测量过程中接收足够特征的特性曲线。
在每个人员鉴别过程中，测量相关的特性曲线并将其与参考特性曲线进行比较。如果此时产生足够的一致性，而且人员特有的测量值(指印细节)也同样与参考值一致，则认为该人员通过了鉴别，并获得进入或访问权。这种特性曲线的比较可以用一种已知的方法、并通过分析函数值的差来进行。譬如，可以把特性曲线在每个频率时的差值的平方累加或累积起来，或者把该差的绝对值累积或累积起来，或者确定该差的最大值。需要时，比较的精确度可以通过如下方法来提高，即相互比较特性曲线的对数或一阶导数。
通过在传感器中使用导电体，本发明的方法可以在指印传感器中实现。对此，使用一个传感器，其中，在用于接收指印的支承面中或下安置一些导电体，该导电体在指尖放入时直接接触到皮肤表面(电流耦合)，或以一定间距达到皮肤表面(容性耦合)。在后一种情形下，譬如在导体和支承面之间为手指放置一种介电层，以作为保护层或覆盖层。
为了进行测量，可以使用单个的导体，或使用两个相互电绝缘的导体。如果只使用一个导体，放入的手指便作用为通往地电位的连接。在使用两个导电体的情况下，所述导体优选地以一定的间距放置，且该间距大于表皮的厚度。因此，该方法可以利用相互间距至少为2mm的导体来实现。若两个导体为约10mm2大的金属片，便可满足要求；根据所需的测试分辨率，也可以使用明显更小的尺寸。阻抗的测量可以用一种已知的方法来进行，其中，只是需要注意所选定的测量方法要为目的提供足够精确的结果。如果在指印传感器中采用该方法，则用于确定存活识别的单个或多个导体被优选地放置在指尖支承面的边缘。由于传感器通常都是由多个导电传感元件构成的，所以也可以使用这些传感元件中的几个来实现所述的方法。因此，该方法在原理上也可以利用常规的传感器、并通过采用合适的电子装置来实现。
权利要求
1.识别人体皮肤存活的方法，-其中，使皮肤表面的一个区域与至少一个导电体保持接触，或使其与至少一个导电体有一个预定的间距，-其中，在所述导电体上加入一个频率叠加的电势，或一个具有可变频率的交流电势，-其中，利用通过该电势实现的电气测量，以如下方式得出一个测试函数，即以时间函数或频率函数的形式得出至少一个取决于由皮肤表面所确定的阻抗的值，以及-其中，检验该测试函数与参考函数的一致性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电势是一种频率叠加，该叠加产生电压脉冲或电压跳变。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电势是一种区间被限定的频率的叠加。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，选择所述阻抗的绝对值作为被指定给所述由皮肤表面确定的阻抗的值。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其中，使皮肤表面的一个区域与至少两个导电体保持接触，或使其与至少两个导电体有一个预定的间距，其中所述导体之间相互绝缘，并以至少2mm的间距相互排列。
全文摘要
将交流电压加到一个或多个与皮肤表面呈电流或容性耦合的导电体上,而且改变所述交流电压的频率,由此以该交流电压频率的函数形式测量皮肤表面阻抗的特性曲线,并将其与事先生成的参考特性曲线进行比较。在该特性曲线的特征变化过程充分一致的情况下,认为该皮肤表面属于存活组织。
文档编号A61B5/117GK1308506SQ99808344
公开日2001年8月15日 申请日期1999年7月1日 优先权日1998年7月9日
发明者S·马克斯泰纳 申请人:因芬尼昂技术股份公司