多光谱成像生物识别的制作方法

专利名称：多光谱成像生物识别的制作方法
多鄉成像生物识别相关申请的奴引用本申请不是临时性的，并且要求下面各个申请的申请日&^益美国临 时专禾U申请No.60/576，364 ， 标题为"MULTISPECmAL FINGER RECOGNITION",由Robert K.Rowe和Stephen P.Corcoran在2004年6月1日 提出；美国临时专利申请No.60/600，867，标题为"MULTISPECmAL IMAGING BIOMETRIC"，由RobertK.Rowe在2004年8月11日提出；美国临时专利申请 No.60/610，802 ， 标题为"FINGERPRINT SPOOF DETECTION USING MULTISPECTRAL IMAGING",由Robert K.Rowe在2004年9月17日提出； 美国临时专利申请No.60/654，354，标题为"SYSTEMS AND METHOD FOR MULTISPECTRAL FINGERPRINT SENSING",由Robert K.Rowe在2005年2 月18日提出；以及美国临时专利申请No.60/659,024，标题为"MULT!SPECTRAL IMAGING OF THE FINGER FOR BIOMETRICS",由Robert K.Rowe等人在 2005年3月4日提出。本申请涉及共同转让的美国专利申请No.ll/009，372，标题为"METHODS AND SYSTEMS FOR ESTTMATION OF PERSONAL CHARACTERISTICS FORM BIOMETRIC MEASUREMENTS",由Robert K.Rowe在2004年12 月9曰提出，其旨公开内，引A^里作为用于各种目的的参考。由自资Wl^Jf发作出的关于发明6t^利的声明美国TO享有按照合同No.FA875(M)4~C>0190得到了美国纽约的Rome 空军研究实验室的支持的该申请的权利。背景狱本发明一股涉及生物识别。更具体地，本申请涉及多光谱成像生物识别。 "生物识别(Biometrics)" —股涉舰活條征的统计分析。 一种统计 包括"生物识别认证"，其一般在两种模式之一的情况下运行，用于M^对人的
自动识别或者对据称的人的声称的身^t行皿。生物识别传感技术测量人的 物理特征或行为特征，并将这離征与类似的预先记录的测鋭行比较，以确 定是否匹配。 一般被用于生物识别认证的物理特征包括面部，虹膜，手形，血 管结构，以及指纹图案，其中 敏图案^^有生物识别认证特征中最普遍的。 当前用于对采集到的t敏进行分析的方飽括光学，电容，射频，热，超声， 以及其它几种不太常用的方法大部分^^^集方赚就手J緣面上或与期瞎就的^I^腿行 测量。特别地，光学t敏读取器一lfet也依靠传感器台板以及置于其上的手指之 间存在或者不存在折身寸率的差异。当界面上光的角度大于临界角度并且在台板的特定^S上存在f敏的充气凹部时，由于空气-台板折射率的差异而在台板中出现全内反射("TER")。另外，如颗当折射率的舰与台板光学撤虫，贝條 位置上的TIR被"ffiUh"，允许光穿过该台板-舰界面。贯穿對旨与台板接触 区域的TTR的差异的,形成了常规光学t敏读取的基础。存在大量的既以明 场又以暗场光学装置方式检测光学界面的变化的光学装置。 一般地，单束的准 单色光IM于进行该基于HR的测量。也存在非im光学徽传緣 一些非HR繊专麟依靠准单色光装 置来照射指尖的前面，侧面或者背面，使得 131皿漫射。由于对于突起和 凹部，穿过手指并横过^^-台板界面的光^tl的差异而形成了 敝图象。界面 上光传输的差异是由于Fresnd反|#争性的变化而弓胞的，而Fresnd H#tf性取决于在凹部中是否存在中间气隙。 一些非im传自为非,传感器，其4顿偏振M 敏的表面特tBS行成像。在有些瞎况下，该成像系统可以包括线偏 振器，并且可以在平行和垂直的方向擅入射舰行偏振，以提供两个图像， 接着按照某种方式将这两个图，合在一块，以增强手指的表面特征。虽然根据TIR现象的光学^^i^(器是一种最普遍使用的J^t传感器， 但是它们容易受到由于非理想剝牛而造成的图像质量问题的影响。如果^31 ^f燥，贝lj与台板匹配的比剩每受到损害，逸就导致了很差的图像对比度。类 《,，如果手指太湿，贝鹏部将充满水，这将导!Ki布指纹区出现光耦合并且 大大降低图《TO比度。如果手指压在台板上的压力过小或过大，皮肤或传感器 太脏，iS^老化和/或破损，或者存在3ig精细的特征例如同种同文4tt民族和 非常年轻的儿童的情况，也会产生类似的效果。这些效果降低了图像质量，并且从而降低了指纹传感器的整体性能。经过近来的研究，发现16%辦敏图像由于受到这些影响而没有达到最佳图像质量。在有些情况下，商用光学f敏读取器中包括软材料例如硅树脂的薄膜，用以帮助M^这些影响并且恢复性能。 因为是软材料，因此该薄膜会受到损伤，磨损，以及污染，在它需要维护之前 就限制了传繊的4顿。
生物识别传感器，特别是皿生物识别传感器， 一般由于各种形式的欺 骗采样而失效。在t敏读取器的情况下，本领域内已知有多种方法，用于为读 取器提供授权用户的指纹图案，该指纹图被嵌入到一些类型的非生物材料中， 例如纸张，明胶，学服等。这样，即使指纹读取器倉嫩被认为是很可可靠地确定 是否存在匹配指纹图案，确保可以从真正的活体手指上获取匹配图劍齡系统的安全来说也慰艮关键的，而这是通过许多现有的传感器也很难确定的。 因此，本领域内需魏一种用于生物识别传感的舰方法和系统。

发明内容
本发明的实施例提供了对个体进行生物识别测量的方法。在单个照明时 间期间在多个不同的光学割牛下照谢个体的目标皿部位。对于戶皿多个不 同的光学割牛中的每一个分别接收在所述目标皮肤部位的表面下散射的光。 由所述接收至啲光得到戶脱目标皮肤部位的多光谱图像。利用所得至啲多光 谱图像进行生物识别功能。
在不同的实施例中可以进行大量不同的生物识别功能。在一个实施例中， 执行生辦只别功能包括^i^腐个体的身份。在进一步的实施例中，执行生 物识别功能包括将所述多光谱图像与存储在数据库中的多个多光谱图像进 行比较，所述数据库将所述多个多光谱图像与人的身份相关联。通过找到所 述多光谱图像与戶，数据库中存储的所述多个多光谱图像之一之间的匹配 来识别戶脱个体。在另一个鄉例中，执行该生物识别功能包括将所述多光 谱图像与存储在繊库中的多个非多光谱图像行比较，所述数据库将 多个非多光谱图像与人的身份相关联。通过找到所述多光谱图像与所述数据库中存储的戶腿多个非多光谱图像一之间的对应识别所述个体。例如，所述数据库可以包括送所述非多光谱图像中得到的值，在这种情况下，通过 从所述多光谱图像中提取特征并将所述特征与所述值进行比较将所述多光
谱图像与戶脱多个非多光谱图像比较。大量不同的特征可以棚于生成多个不同的光学剝牛。例如，在一个实 施例中，多个不同的光学##^括不同的偏振^#。在另一个实施例中，包 括照射光的多个不同的波长。在该实施例中，个体的目标^M位可以同时被多个不同的波长的照浙光照谢，可能以^^长的形式，并jaxtw皿 行过滤，以对多个不同的波微行分离。偏振也可以^細于确保检测至啲光已^^历了多个娜过程。例如，可 以对于每个不同的光学条件，用具有第一偏振的光对目标皮肤部位进行照射。用第二偏W"接收至啲舰行偏振，織一和第二偏振基本上定义了交叉偏振条件。在不同的实施例中，该第一和第二偏振可以都为线偏 #都 可以为圆偏振。在一个实施例中，^^的表面结构的图像也可以^^集。例如，可 以用来自台板内部的光以大于临界角的角度来照浙戶，^ra位，其中所述 临界角由戶满台板与戶脱台板的外綱境的分界面定义，戶/M表面结构对应 于戶皿 部位与戶皿台板,的部分。在戶，单个照明时间期间，戶，目 标舰部位的隨可基杯变。另一组实施例衝共了多光谱传感器。采用了台板，用于由个^J文置目标^!^位。布置了照lt源，用于当目标^ra位，皿置在台fch时对其进行 照谢。布置了成像系统，用于接iBO^脱目标^J3^位的表面下舰的光。鹏鹏戶脱照針源和戶脱成像系统相接。戶;f^s制器包括在目标^ra 位在台板上的位置基本不变的单个照明时间期间在多个不同的光学条件下 用照針源对fM目标i^部^a行照谢的指令。戶;M^制器还包括对于戶皿 多个不同的光学条件中的每一个利用由所述成像系统分别接收到的光得到 戶服目标舰部位的多光谱图像附旨令。禾,所得至啲多光谱图微行生物 识别功能。该多光谱传 可以有时候被方便地包括在便携式电子装置中。 许多实施例^ffl偏振。在一个这种实施例中，该多光谱传^i进一步包括第一偏振器，用于对由照Jt源,的^it行偏振。该成f象系统包括第二偏振器，用于对^i^P位的表面下舰的舰行偏振。该多个光学剝牛包括不 同的相对偏振劍牛。在另一个这种实施例中，该多光谱传ii^ffit—步包括 第一偏振器，用于对由照jt源衝共的光进行偏振，以及第二 器，用于对i^t5位的表面下旨的光进行偏振。可以在^X结构中,i^一和第二偏振器。在一些实施例中，该成像系统包括滤色器阵列，该滤色器阵列具有多个分布式熗波器元件。^h滤波器元件tPOT于^lr有限M的指定窄带波长 范围之一的光。该多个不同的光斜牛包括指定的窄带波长范围内照射光的不 同波长。在一个这种实施例中，在多个不同的光学剝牛下ffiji照針源对目标 皿部位进行照射的指^摘顷序iM过不同的波"CT目标皮肤部位进行 照射的指令。在另一个这种实施例中，在多个不同的光学^fTBM照Jt源 对目标皮肤部位进行照射的指令包括同时通过多个波长对目标皮肤部位进 行照細指令。在另一个实施例中，该控制器还包括用来自台板内部的光以大于临界角 的角度来照^Jf，^M位的指令，其中所述临界角由戶，台板与所述台板 的外部环境的分界面定义。由入射到戶皿^I^位与戶;M台板^M的所述台板的戶/^分界面上的光得至ij戶;M^ra位的表面结构的图像。在还一组 例中， 了一种对组织 ^行分析的方法。在单个照 明时间期间在第一和第二不同的偏振^^牛下接tBO^且织,散射的光，其中 在该照明时间期间，组织部位的皿基本不变。 ，二偏振^#并不定义相 对于第一偏振割牛的互补状态。从接收到的光中得到组织部位的图像。至少第一和第二偏振餅之一可以包括基本随机的偏振綠在第一和 第二不同的偏振条件之一下接收从组织部位散射的光可以包括用具有第一 偏振的^W组织部，行照谢并检测从组织部位散射的具有第一偏振的光。 作为选择，可以用具有第一偏振的光照射该组织 ，并且可以检测到从组 织部位繊的具有与第--偏紅补的第二偏振的光。可以m从鄉一偏振 条件下接收到的光中得到组织部位的第一图像以及从在第二偏振条件下接 收至啲光中得到组织部位的第二图像来得到组织部位的图像。接着可以对该 第一和第二图《,fi^性组合。在一些实施例中，可以对得到的图像执行生 物识别功能。本发明的实施例还麟了对个体进行生物识别湖糧的方法。在单个照明 时间期间在多个不同的光学斜牛下对相对于台板布置的个体的目标皮肤部位进行照明。多个不同的光学剝牛的至少之^^aii光以大于临界角的角
度来照谢该目标iSra位，其中该临界角是由台板与夕卜 境的分界面定义的。不同的光学条件的至少另一^ :光以小于临界角的角度来照谢该 目标J^P位。对于多个不同的光学割牛的每一个##^别接皿目标皿 部位娜的光，以得到目标舰部位的多光谱图像。在一个实施例中，目标舰部位的部分与台板撤虫。在一愧样的实施 例中，在被目标^W位舰之后接收到的光可以包括接收从如下位置散 射后的光以得到目标皮肤部位的表面结构的图像，在所述位置，以大 于所述临界角的角度入射到所述目标皮肤部位的光与所述目标皮肤 部位与所述分界面接触的位置一致。在不同实施例中，多个不同的光学割牛可以包括不同的偏振割牛，不同 的照明角度，和/或可以包括不同的照射光的波长。在一个实施例中，该台板包括一定厚度的材料;M光以大于临界角的角度对目标^l^位进行照射包括在光穿过台板的分界面到达皮肤部位之前在材料的厚度内通过全内 反射对该舰行多次反射。在另一个实施例中，由相同的光检测器来接收在多光学条件中的每一个下接收的光。作为选择，可以 :第一成像 收在 多个不同的光学割牛的至少之一下Mf的光，并且可以M不同于第一成像 器的第二成像器来接收在不同的光学斜牛的另一个下t^的光。在不同的实施例中，可以在日舒lf或明场结构下接收在多个不同的光学剝牛的至少之一下M的光。在单个照明时间期间，目标舰部位的位置基杯变。另一组实施例衝共了生物识另鹏量系统。该生物识另娜量系统包括台板， 照針源，光检测器，以及控制器。该台板l細于方嬗个体的目标舰謝立。 该控制器与照Jt源以及光检测器相接。该控制器包括用于在单个照明时间期 间在多个不同的光学割牛下对目标皿部位进行照J寸的指令，其中在该照明 时间期间，目标^M立的^a基:W变。多个不同的光学斜牛的至少之一 包SM光以大于临界角的角度来照浙该目标^^位，其中该临界角是由 台板与外部环境的分界面定义的。不同的光学^K牛的另一^CT过光以小 于临界角的角^^照谢该目标i^P位。该控制还包括对于戶，多个不同的 光学条件的多者中的每一个由所述光检测器接收的从所述目标皮肤部位散 射后的光得至iJ戶，目标i^P位的多光谱图像的指令。在一些瞎况下，该生 物识别测量系统被方便地包括在便携式电子體中或包括在十字转门中。介质电子钱夹15B。受保护内容25B被保存在受保护介质电子钱夹 15B上。受保护内容25B大体类似于受保护内容25。受保护内容25B 包含用户可用于购买、租借或以其它方式获得诸如受版权保护内容之 类产品的预算或状态。受保护介质电子钱夹15B包含用于维护受保护 介质电子钱夹15B的状态或预算的系统IOB。进一步参考图6，图7(图7A、 7B)图解说明受保护介质电子钱夹 15B上的系统10B的方法700。用户进行交易，从而获得预装预定预 算的受保护介质电子钱夹15B(步骤705)。所述交易可包含购买、订购、 租借或者推销赠送。另一方面，用户可在零售店中的信息亭选择受保 护介质电子钱夹15B的初始预算或状态；信息亭中的安全提供商把选 择的初始预算或状态烧录在受保护介质电子钱夹15B上。用户把受保护介质电子钱夹15B插入介质设备20B中(步骤 710),介质设备20B大体类似于介质设备20。介质设备20B可位于零 售店中，用户的家中，或者介质设备20B可以访问诸如服务提供商 45之类的服务提供商和诸如安全提供商50之类的安全提供商的其它 地方。用户利用电子钱夹接口 605在受保护介质电子钱夹15B上的系 统10引导下访问服务提供商50(步骤715).用户从服务提供商50提 供的产品中选择诸如应用程序、音频文件、视频文件、电影、电子书 籍、数据库之类的受保护内容产品(步骤720)。服务提供商45确定受保护介质电子钱夹15B的预算或状态的剩 余值是否足以完成选择的交易(判定步骤725)。如果否，那么服务提 供商45拒绝该交易(步骤730).如果是，那么安全提供商批准该交易 (步骤735)。安全提供商把反映受保护介质电子钱夹15B上的新余额 的加密密钥更新发给介质设备，所述新余额反映所述交易的价格(步骤 740),用户以加密文件的形式把受保护内容25B下栽到受保护介质电 子钱夹15B(步骤745)。介质设备记录反映受保护介质电子钱夹的预算 或状态的减少值的新加密信息，所述减少值反映所述交易(步骤750)。 受保护介质电子钱夹15B包含受保护介质电子钱夹15B的预算或状
以在不同的光学斜牛的每一个下通过具有第一偏振的M目标组织进行照射。可以aa第二偏驗该接收至啲^s行偏振，織一和第二偏iis本上 定义了交叉偏振^#。在不同实施例中，该第一和第二偏振可以都为线偏振 或者都为圆偏振。从目标组织t^的光可以包括从目驗且织的表面下散射的光。在一个实 施例中，目标组织的表面结构的图像也可以 集。例如，可以用来自台板 内部的光以大于临界角的角 照射目标组织，其中该临界角是由台板与台 板的外部环境的分界面定义的，该表面结构对应于与该台板^i鹏目総且织 的部分。在单个照明时间期间，目标组织的^s基本不变。另一组实施例麟了活性检测器。《顿了台板，用于方爐目t祐且织。布 置了一照Jt源，用于当目标组织M^g在台feJt时对其进行照谢。布置了一 成像系统，用于接,人该目驗且织翻寸的光。控制器与该照浙源以舰像系 统相接。该控制器包括在单个照明时间期间在多个不同的光学剝牛下用照射 源对目t祐且织邀行照谢的指令，其中在诙照明时间期间，,祐且织在台板上 的位置基本不变的。该控制器还包括对于多个光学条件的每一个由成像系统 分另嗾收歪啲光中得到目総且织的多光谱图像的指令。还掛共了控制掛旨令 用于斷正该得到的多光谱图像与活组织一致。许多实施例^顿偏振。在一个这种实施例中，该活性检测器进一步包括第一偏振器，用于对由照針源,的: 行偏振。i^M象系统^&括第二偏振器，用于对从目f祐且织赚的舰行偏振。该多个光学剝牛包括不同的相对 偏振斜牛。在另一个这种实施例中，该活性检测器腿一步包括第一偏振器， 用于对由照針源,的皿行偏振，以，二偏振器，用于对从目标组织散射的5fcit行偏振。可以在^X结构中提供该第一和第二偏振器。在一些实施例中，该成像系统包^^滤色器阵列，该滤色器阵列具有多个分布式、搶波器元件。^N麽波器元件躺iffi于fiij有限数量的指定窄带波长 范围之一的光。该多个不同的光学劍牛包括指定的窄带波长范围内照射光的 不同波长。在一个这种实施例中，在多个不同的光学割牛下用照針源对目标 组织进行照射的指夠括顺序舰过不同的波顿目标组织进行照射的指令。在另一个实施例中，该控制器还包^13i来自台板内部的光以大于临界
角的照谢该目织的指令，其中该临界角是由台板与台板的外, 境的分界面定义的。从台板表面上的入射光得到iMi^位的表面结构的图 像，其中在该台板上，目标组织与该台板接触。由入射到所述目标组织与 所述台板接触的所述台板的所述分界面上的光得到所述目标组织的 表面结构的图像。


M参照说明书的剩余部分以及附图會辦实JW"于本发明的特性和优点 的进一步的理解，其中在旨附图中，相同的参考fHBTO于指代相同的部 件。在有些瞎况下，参考新己包括数字部分，其后面跟有拉丁字母后缀；只 参看参考标记的数字部分就意味着共同地参看所有的具有该数字部分而具 有不同的拉丁字母后缀的参考^H己。该专禾蜮申请文件含有至少一个彩色附图。根据请求并支付必要的费用， 将由该局麟具有采絶附图的专利或专利申请公开的副本。图1掛共了本发明--个实施例中多光谱生物识别传 的前视图； 图2A-2D提供了本发明另一个实施例中示出的多光谱生物识别传感器 的四^^见图；图3A显示了本发明的一个实施例，其中引入了全内反射照明，多光谱 成像照明，以及光学棱镜；图3B显示了本发明的一个实施例，其中弓l入了用于全内鄉照明的厚 台板，以及用于直接成像照明的分离机构；图3C显示了本发明的一个实施例，其中弓l入了用于全内反射照明的厚 台板，以及用于直接成像照明的分离厚板；图4A-4C说明了在不同实施例中使用的不同 结构的效果；图5麟了对本发明的多摄影机实施例的示意性说明；图6共了流程图，用于描述使用在多个不同的光学斜牛下测量来执行 对身份和/棘样真实性的生物识别确定的方法；图7为显示在不同光波长下血红蛋白吸收率的图；图8掛共了根据本发明实施例的多光谱生物识别传S^便携式电子装 置集成的示意性说明；
图9A和9B比较了在非理想剝牛下(COLOR)指尖的全内反射和多频谱成像测量的结果；
图IOA和10B说明了存在光学清晰薄膜盼瞎况下的图像特性；
图IIA麟了组织潔像的顶视图，该组织影像棚于模拟说明本发明的某些方面；
图11B^f共了图11A所示^^像在不同波长处的多光谱图像的例子； 图12A和12B麟了为描述欺骗采样(COLOR)而选取的多光谱图像 的结果；
图13 ,了为描皿骗采样(COLOR)而对于活銜嫩体手J趟取的 多光谱图像的比较；
图14A-14D显示了为iWK顿多光谱成像M^I卜充信息以舰指 纹生物识别性能中执行的多人研究结果；以及
图15A-15D说明了一示例性实施例，其中传麟与十字转门集成。
具鹏敲式 1.鹏本发明的实施例鹏了方法和系统，i^"法和系统考虑到生物i顿j测量 的釆集和处理。这些生物识别测量可以对于人的身份以^S^f細的生物识别 采样的真实性,强有力的保证，并且可以与大量不同 的，组合在一±央，例如蜂窝电话，个人数字助理，膝上型计tm，以及其它便携式电子装 置，还有用于物理^f辑存取的3^g。本发明的方法和系统的^t特征 在于采用了多个不同的光学结构，用于在单个照明时间期间采集多个图像数 据。在有些瞎况下，麟了方法和系统，用于舰〗顿具有两个不同的成像 系统的传s^来采集和处理数据。在其它情况下，所披露的方法和系统涉及 舰具有单个驟机的传繊来采集,。本发明的传^^|樹共了富足信息 集，相对于常规传自来说，该富 足信息,集增强了安全性和可用性。该增强调姓性源自将来自多个图像 的信息组合在一块，其中该多个图像f^i被测材料的不同的光学待性。这些 特性提供了充足的信息，以會辦区分活体舰和各种用于试图欺骗传感器的Ait材料和方法。同样，增强的安全险源自本发明的一方面，其,了用于对大范围的环境和生理^as行测量的机制。该健壮和可靠的采样意喊系 统安全标准并不会为了弥补f艮差的图像质量而必须M^松。鹏斷,于个体的准确 和定位柳蹄似及斷,个体的舰具有 特定品质的要求来实现增强的传繊的可用性。同时，从在某些光学割牛下 采集到的图像中提取表面下的生物识别信息的能力提供了用于即使在表面特征丢失或受损的情况下也肖嫩进行生物识别确定的机制。il31^种方式， 在本发明的实施例中进行的多光谱测量对于以下非理想^M量也是有利且健壮的，例如千燥，过度潮湿，缺乏弹性，和/或磨损特征，磨损特征例 如一般与上年纪的人、进行强体力劳动的人、或者^i^暴露给化学物质的人 例如美容师或护士相关。 在单个照明时间期间在多个不同的光学割牛下采集到所有图像的集合在这里被称为"多光itit^"。该不同的光学剝牛可以包括偏振剝牛的不同，照射角度的不同，成像角度的不同以^MIt波长的不同。在有些光学割牛下， 所形成的图像显著地受到样品和台粒间的界面上im ;嫁的存在和分布 的影响。这些图f象在这里被称为"TIR图像"。在有些光学割牛下，所形成 的图像实质上不会受至怡社是否存在 效果的影响。这些图像在这里被 称为"直接图像"。可应用于这里戶腿的多光谱测量的j^Ml^包括手矛詩ti拇指的織表面 以及顿关节，科旨甲和甲床，手掌，手背，手腕和前臂，面部，目艮睛，耳 朵，以及身体的所有其它外部表面。虽然在下面的讨论中在^#定实施例 的例子时具##照"對旨"进行，但，当理解，这些实施例仅仅是示范性 的，并且其它 例可以^顿其它身体部分的^1 位。在有些实施例中，传SH衝共多个离散波长的光，其穿透皮肤的表面， 在皮肤内和/或皮下组织中散射。这里使用的"离軟波长"就是指波长或波段的集合，i^^被处理为单个的分档(binned)单元~~对于旨分档单 元，只辦上从分档单元中提取信息，而不是从分档单元的各个波长子集中 提取。在有些,兄下，该分档单元可以是不连续的，使得当麟多个离散的 波长时，一^^壬意对波域波段之间的波长不被麟，但这并不是必须的。 在一些瞎况下，该波长位于紫外一可见一近红外波长范围内。一部分丰ME称舰下组织,的光存离开舰并且棚于形成该皮 肤表面的或表面下的组织结构的图像。在一些实施例中，这样的图像可以包括J敏图像，这里术语" 敏"MTJmffl于表示具有l^c特征的樹可m 部位。下面衝共对可在本发明的实施例中使用的多光谱系统的例子的详细的说 明，但是这样的说明的意图并不是限制性的，因为其它技术可以用在可选的 实施例中。2.单j^l多赚成像图1中示出了使用多光谱成像的实施例的第一个例子，其中该多光谱成 像包括多个不同的照谢角度。该鄉例中的多光谱传繊101包括一个或多个光源i03，用于以角度e,对對ia行照Jt， 一个或多n源i33，用于以 角度02对手 離行照射，以及成像系统i23，其可以包括数字成像系统。在 雌实施例中，角度A小于临界角9c，并且角度92大于临界角eo可以适宜土雌择照針源的M，以便报到某种禾號的照明、微多照明波长、提供多偏振^^牛、满^^装要求以及满足多光谱生物识别传感器101的其它结柳蹄lj剝牛。来自光源103， 133的照浙光穿过照明光学器件，照明光学器件将照谢光 定型为所希望的皿，例如泛光，光线，光点等等皿。为了方,见，示 出的照明光学器件105， 135由M^Ij戎，但是可以更一l^t也包括一个或多 ^t镜， 一个或多个反射镜，和/或其它光学元件的任意组合。该照明光学 器件105， 135还可以包括扫描机构(未示出)，用于以指定的一维或二维模 式对照J^at行扫描。在不同实施例中，光源103, 133可以包括点光源， 线光源，面光源，或者可以包括一系列这种光源。光源103， 133可以为窄 带光源例如单色LED以及激光二极管，或者可以为宽带光源例如白光LED 或白炽光源。在光源103， 133包括一系列光源盼瞎况下，这一系列的光源 可以是相同波域不同波长。不同的光源103， 133可以相同地酉擅或者它 们可以互不相同。在光穿过照明光学器件105, 135之后，它穿过台板117并照浙科旨119 或其它皿部位，使得^t光被指向成像系统123。台板117可以被酉懂为 使得iftA该台板的照射光能够以所希望的角度穿过该台板117。在照明系统 109盼瞎况下，其中该照明系统lO9以角度0,对^ra^t行照谢，小平面 U7b朝着与照射光轴，垂直的方向。同样地，在照明系统139的情况下， 其中该照明系统139以角度62对^^^3i行照射，小平面117c朝着与相 应的照射角几乎垂直的锥角方向。在雌实施例中，角度e,小于临界角并且角度e2大于临界角，临界角被定义为出现全内反射的角。插图151示出了与在两种具有不同折射率的材料 之间的分界面上计算临界角相关的几何图形。如本领域内已知的，光的折射 一般出现在这种分界面上。对于不同的照射角，手斤射角也不同，并且满足以 下形式的等式-其中no为介质0的折射率，ni为介质1的折射率，并且从^h介质中在与分界面垂直的方向上测量角度eo和e卜当no小于w时，按照如下方式给出临界角ec:"1 ，在no近tlfc也等于对应于空气的1.0并且ni近{! 等于对应于一种类型的 的 1.5时，则临界角近似为41.8度。在如此的情况下，入射角e,可以在0至大约 40度之间变化，而入射角92将为大于41.8度且小于由台板与^t^^间的分 界面定义的临界角的角度。对于折射率为1.4的J^，该次级临界角近似为70.0度。在e,小于临界角的情况下，来自子系统109的照谢光穿过台板的顶面 U7a，并且如果對旨119出现在台板117上或在其上方，则将照射到该科旨 U9的所有部分。照Jt该科旨119的光的一部分将从^l^面被蹄回来， 而该光的第二部分将i4A皿并经受例如旨和吸收这样的光学效应。 一般 地，进入手指皮肤的一部分光将被散射返回而离开皮肤并且返回进入台板 117。在62大于临界角并且没有手指的情况下，来自子系统139的 不会穿 过小平面117a，并且将被g回至台板117。光只穿过具有适当折射率的皮 肤或其它介质直接与小平面117a光接触的位置中处的小平面117a的分界 面。在台板117和對旨119之间的機点上，光将按照前面描述的方式，部 分地被^l^面Hli部分地被皿吸收。但是，在照Jt波长使得光在被吸 收之前无法在皿中传播;^的情况下，在 点上被 )"的光)| 很 好的定位在这点上。i^就是紫外线，可见光以及近红外光谱区域中各种不同 波长的情况。特别地，波长短于大约580nm的可见光被血红蛋白高度吸收， 并且这样就在该照Jt点上保留了很好的定位。在被子系统109或139照射时，iMiS当的成像系舰te^tm和反 射的 行成像。图l说明了一个实施例，在该实施例中，成像系统123包 括数字成像系统，该数字成像系统具有数字阵列115以及检测光学器件113， 用于将从目标蹄回的光汇聚在该阵列上。例如，检测光学器件113可以包 皿镜，反射镜，针孔，这些元件的组合，或者可以fOT本领域内的技术人 员已知的其它光学元件。阵列115可以包括硅成像阵列，例如CCD或CMOS 阵列，InGaAs阵列，或者本领域内已矢啲其它检测器阵列。在有些,兄下， 成像系统123也可以包括滤光器121。滤光器121可以为短波长滤过器，其 实质上阻塞了波长长于照明波长范围的光。本发明人已经发现了该结构用以 在存在紐宽带的环境光的情况下衝贿利的性能，这是因为波长长于大约 580nm的光可以实质上穿过该科旨。在明亮的太阳光中，该长波长光可以使 得检测器阵列121饱和，防止获得图像。利用滤光器121卩腺这种长波长的 光同时ilil所有希望的照針波长由此是有益的。在一些实施例中，滤波器121可以为滤色器阵列，其可以进一步被合并 作为数字阵列115的一部分。该滤色器阵列121可以包括公知的Bayer模式 的红-绿-蓝滤光器阵列。在有些情况下，该滤光器元件可以传输与标准红-绿-蓝波长不同的波长，可以包括附加波长，和/或可以以不同于Bayer模式 的模式布置。在包括该滤色器阵列121盼瞎况下，照lt源可以为白光或宽带 源。作为选择，该照Jt源103， B3可以包括多个窄带源例如LED，并使得 中央波长位于该滤色器阵列121包括的滤光器元件的通带内。在一些实施例 中，樹共波长范围为大约40(M000nm的照J寸光。在其它实施例中，{顿了 光谱可视范围内的波长，也就是说范围大约为4(XK700nm。在有些瞎况下， 4柳了多个实质上离散的波长，例如在一个实施例中，三种照明波长分别对 应于波长为约600， 540，以及450nm的红，繊fl蓝色。可以有利 择传 布局和组件以最小化^数字成像系统123的照 針源103， 133的直接反射。在一个实施例中，lil^照谢和检测光学器件 进行相对定向，使得检测到的直接蹄的光的量被最小化，从而 >这种直 接反射。例如，照射光学器件105以及检测光学器件113的光轴可以按照一 定角度M^S，使得放在台板表面U7a上的反射镜并不会将M明显的照 射光导入到检观仔系统123中。通过类似的方式，检测光学器件113应该被 定向以避免得来自照明子系统139的在台板表面117a上遭至拴内反射的光。在一个实施例中，按照一种方式对成像子系统123的光轴进行定向，使 得该成像器會,"看穿"台板表面U7a而不受到该表面处的全内反射的影 响。通ai^种方式，成像子系统123倉,获f雜所有点上被對^if和反射 的光的图像，而并非仅仅手指,以及必要的反射率处的那些点的图像。一 般可以舰以小于临界角ec的角度定向成像子系统123来满腿一限制。 在有些情况下，成像子系统123可以以几乎与台板平面117a垂直来定向。在另一个实施例中，按照一种方式对繊像子系统123的光轴进行定向， 使得该成像器只能看至睐自被反射率的舰与台板平面U7a光学接触处 的点的光。这可以M以大于临界角ec的角度方j(g成像器123来实现。如 果该成像m于一健和角度，使得它看到了没有手指離其它材茅^M表 面117a时的照射光，则它就被称为"明场"成像条阵。在这种情况下，与 手指接触的点M显示的相对暗一些。如果该成像^^立于一JiS和角度，使 得它无法看到没有，或者其它材I^M^面U7a时的照射光，则它就被 称为"暗场"成像条件。在这种情况下，与手指,的点将会显示的相对亮 一些。在有些情况下，可以采用光学隔板，光学涂黑，和/或本领域内已知 的其它方纟辣陶氏伪mif光的影响，从而在任一成像##下，尤其是在"暗 场"成像剝牛下，都能增加图像质量。可以实现多光谱传自101包括的光学部件的特定特性，以满足不同形 状因数柳蹄U。例如，在一个实施例中，可以在作为系统的1分的魏器 的顶部实现多光谱传感器，以对 驾驶者的身皿行验证，光源103， 133 以及数字阵列115可以不安装在构成的^I,柄中。在该实施例中，可以 实现光学中继系统。例如，可以4顿包括与孔范围中类似的^t^的中继 光学器件，或者作为选择，也可以^ffliEI^^仪中用的光纤。在其它瞎况下，通过i顿鄉镜，可以折叠照明子系统109， 139种離测子系统123 的光程，从而斷氏整体尺寸。实现光学中继系统和/或折叠该光学系统的其 它技术对于本领域内的技术人员来说是tM然的。M3^种方式，传,的 部件可以位于距离采样表丽艮远的i也方或者被配置为符合其它形状因数限制。该多光谱传 可以在照明时间期间 ^地获取多个图像。例如，在不 同波长，偏振割牛，和减角度的多个光源的情况下，该第一光源可以在摄 影机获取和存储图像期间进行照谢。，一光源 被熄灭，并且在获取和存储第二图像期间由第二光源进行照谢。
，列M延续至所有光源，并且可以进一步包ISM:非照谢光源采集的"暗"图像。还有，在照明时间期间,任意或，图像斜牛可以被重复任意次数。可以通过各种方式^M合该合成 的图像，用于后续处理。例如，可以在齡照明状态与暗图^^间生縫异 图像。这两种类型的图^t间的差异允许照明的 媒与背景照明分离。该差异图像接着可以M于根据本发明其它方面的进一步处理。图2A-2D ,了具有多个照明子系统的多光谱传自的结构的例子，其 中，光学^#进一步包括偏振^#的差异。传繊201的基本结构与图1的 类似，不同之处就是描述了多个照明系统。以大于临界角的角度方M两个照 明子系统209，使f雜缺少与舰的直雜触的情况下，在台板表面117a 上出现全内反射。将4个照明子系统213相对于表面117a以小于临界角的 角度进行定位。偏振器207， 211已经被加给照明子系统209， 213，并且偏 振器205己经被加给成像系统203。偏振器205， 207， 211可以为线性的， 圆的，椭圆的，或者它们的组合。照浙源103 (4)和133 (2)可以为宽带 或窄带。如果是窄带，则光源可以全为相同波长或者可以是实质上不同的波 长。偏振器207和211也可以在一些或，照明子系统209， 213上掛共"交 叉偏振"排列或"平行偏振"排列。照明子系统209， 213中的一个或多个 可以省B^振器， 随机偏振的照浙光。在照明子系统209， 213之一MI交叉偏振布置的情况下，对偏振器207， 211进行布置和取向，以,沿着与成像系统203的偏 直的方向被偏振 的照射光。这种相互垂直的效用就是要确保检测到的光经受了多个散射事
件，例如在舰部位U9，因为其它的光将被P腺。在照明子系统213被定 向为小于临界角的角度的情况下，交叉偏振器的这伟性特别显著。在这种 情况下，在缺少交叉偏振器时，可以从舰的表面础，浅赚事件，以及 深舰事件中检测到光。当4顿了交叉偏振器时，表面和浅miffi^繊大 大削弱。相反，也可以有利鹏用平行偏振器，以强化表面特征以及浅糊 效果。也可以有利i繊随机偏振,特别是与至少一种其它^lg状态相结合。 在线偏振器盼瞎况下，MXt照明偏振器207， 211进行定向，使得它们 的轴与检测偏振器205的轴分离近似90度，从而麟效偏振布置。在偏 振器为圆偏振器的可选实施例中，可以M31使得圆偏振器反指向(即，右手 和左手)来实现交叉偏振布置的垂直。进一步，在线偏振器的情况下，可以 通舰照明偏振器207， 211进行定向，使得它们的轴与检测偏振器205的 轴近似平行，从而4^f共平，亍偏振布置。在偏ii器为圆偏^ll的可选实施例中， 可以ilil使用圆偏振的相同指向来实现平行偏振。由于偏振器的影响，即使只有一个照明波长正在被^ffl，也可以M:改变系统的^^状M实现多个不同的光学剝牛。当然，多光谱割牛也可以包括f顿其它不同光学斜牛组合 中的不同照明波长，不同照明角度，以及不同成像角度。通逾见薪寻至啲进--步效用就是交叉偏振布置大大斷氏了由前面的用户 留在台板117上的潜在印记的可见性，这样就衝共了改进的图像质量并且降 低了由于重新咴复该潜在印记而弓胞的欺骗可能性。这种布置的效用也延伸至常规光学tl^:读取器。特别地，暗场光学J,统也特别适于该布置中附 加的偏振元件。更一般地，诸如潜在印记这样的影响可以根据它们独特的光，tti^f 形成的多光itm据中i朋,分割。例如，潜在印记相对于不同偏振劍牛的光学性能与活体组织不同。类似地，潜在印记的光i，性作为波长和照谢角度的函数也与活体组织非常不同。M本领域内已知的技术例如光谱分离，对于多光itif据的光itlf性的分析就會^f共一种手段，用于从由于潜在印记 而弓l起的人为结果中分离出真实的组织图像。光it^析也可以被用于进行图 像分割，从图像背承中定义和分离出含有组织数据的图像区域。通过类似的 方式，本发明的多光iM^集中可用的信息总量将tlit合区分真正的人体皮 肤以及4OTAit标本或其它方M欺骗传感器的各种尝试。在多波长、偏振 剝特,浙角度清况下的皮肤的复合光辨'舰于人体^lfci独特的，并且 可以用来区分皿和可能被企图使用来欺骗传感器的很多不同种类的材料。图3A-3C中描述的，例根据单个i^lW直接成像和TIR成像的变形 在单^^单元中合并。如图3A所示，摄影机314可以被定向在小于临界 角6c的角度上，并且在有些斷兄下，被定向为与對旨304 它^ 位 垂直。如此，驗机314"查看"所有的科旨304，是否它的部分直接与台 板306光学接触。iM利用被定向为大于临界角0c的角度的光源310进行 照明，就可以采集到一个或更多的类似于TIR的图像。如上戶脱以及本领域 内所知道的，来自照明器310的光将只在TIR被^|^-鹏直繊邮1±的 点JlitAi^P位。并且，如果照針源310的波长 择为皿高度 1"和 /或高度吸收的波长，在特定点上iSA皮肤并且散射出来的光将会在皮肤的 相同区il^皮实M^测到。没有被传输到i^中的光将被Hli并且到达光学 黑表面308或者其它形式的光倾倒(dump)。 fflil这种方式，该布置會,通 过依靠照明侧临界角J嫁来樹共一个或多个TIR图像(从一个或多个照明波 长和/或偏振餅生成)。在该系统中，相同的摄影机314也可以被用于获取由定向为小于临界角 ec的角的一个或多个照射源312生成的直接成像 。光源312也可以将光 学鰣器和/或光学偏振器(未示出)组合在一块。图3B示出了将TIR照谢光导入到^^位304中去的第Z^几构。在该 实施例中，实质上的平板材料320例如鹏，丙烯酸树脂，鹏它合适的材 料被定向作为窗口 。 一个或多个照lt源322例如LED可以按照如下方式被 安装在平板320的一侧发出的光的大部分通过TTR HM 328被反射多次； 发出的光的一小部分的角度太陡以致于无法支持im，并且,光源322被 传输324。当赚具有适当的光学特性时，乡超了多次HR湖的光在与皮 肤部位304有撤虫的点上穿过台板320。这样，被传输的光330就按照允许 M;摄影机314俘获TIR图像的方式对 部位304进行照明。在无法直接 将光源322 ^A到台板320中的情况下，该光源322可以被安装在台板320 的外部。简单的iHt或其它光学元件都可以被用于有效地将，卜部光源引 入到台板320。使用与如图3A中所述相同的摄影机314和光源312 ，行 该多光谱成像。
图3B的板照明构超逮一步扩輕M图3C所示的实施例^llf共直接照 明。在这种情况下，在T1R板320下方J!S第二板330。可以M例如使用隔 板334在一个实施例中麟空气间隙凍分开两个板330和320。 ^t接成像 板330可以包J辦征例如孑L和斜面，以允许光會,从导致^l^位304的模 糊照明(broad illumination)的点上射出。 'j，擦蚀，M^凃层和/或被浇 注在直接成像板330的上或下表面中的部件，可以被用于使得光在所希望的 位置从板330中射出。 一个或多个用于直接成像的照針源332可以被安装在 第二板330的侧面或内部，以提供多光谱照明。与结合图3A和3B描述的 实施例类似，可以ilii单个光检测器314来g^^集TIR又采難接成像麵。仅仅通过例子，本发明人使用下面特定部件构成了對以于图犯所示的 单摄影机多光谱成像系统的操作模型。数字阵列具有单色640 X 480 CCD摄 影机，即Lumenem型弁LU-070，其舰USB接口与PC主机相接。照肿源 312， 322包括24个高亮的、5mm直径的Packaged LED， JM实验室电源 对其进行供电并MUSB固态中继(OnTrak ADU218)对其进行控制。通 过被写入以在MATLAB环境(Mathworks， Mattlab7.0)中运行的定制软件 3K行LED、成像器以及相关图像处理的软#^制。LED包括4个不同组的Vishay LED (TLCXXXX)， 一般为蓝，绿，黄 和红色。将^^颜色中的4个LED插入到正方形丙烯酸树脂台板的旨侧 面中，以按照与图犯中的部件322类似的方式麟T1R照明，从而麟直 接照明。另外，按照与图3B中的部件312类似的方式将4个蓝色LED和4 个乡絶LED安，t^ln^的p(诞。偏^l莫(Edmund Optics, NT38495) ^^燈在摄影机镜头上。将偏繊的额屏片段剪切下来，并l鹏于覆盖一些 i，中的直接照浙器。在直接照Jt源未被偏振盼瞎况下，同时对平行和垂直 偏振结构进行研究。本发明人使用该系^*研究不同类型偏振条件的特性和效用。特别地， 本发明人调査了平行偏振，垂直偏振，以及随机偏振的情况。通过参看图 4A4C可以更好的SP该研究结果，图4A4C描述了成像系统中理想偏振 器的效果。图4A说明了在检测臂中{顿的线偏振器以及在照明臂中{顿的 平《豫偏振器的情况。在这种情况下，从材料例如舰检测到的光是表面反 射光(Is)和来自次表面皿的光(ID)的组合。与此对比，图4B说明了交
叉或垂直偏振器的情况，其中在理想情况下，检测到的光仅仅来自于次表面光学相互作用(ID)。最后，图4C说明了从照射臂省,振器并且假设随机 土ik^源进行偏振的情况。在这种情况下，所形成的信号包括表面(Is)和次 表面(ID)部分，但是lD为在图4A的平行偏振的情况下观察至啲幅度的两 倍。据此，就可以明白与随机偏振相比，平行偏振图形强调表面特征(或者 降低次表面特征的重要性)，以及交叉偏振强调次表面特征。并且，这些结 果展示了如颗倒可两个偏振斜牛进行测量卿，垂直讦行，垂直+随机，平行+随禾几)，贝腿过两个图像的^g的线性组合就會,实mx^表面和次表面效果进行分离。2. )P^j^l多蹒成像在大量实施例中，规的多光谱原理可以与其它生物识别技术结合在一 块，以掛共多元生物识别系统。如图5中所示，与常规TIR成像系统的集成 ，别适合的。常规光学 ^t读取器一般地被配置为使得该成像器的光轴大 于由台板-空气分界面定义的临界角，但是小于由台板-舰分界面定义的临 界角。舰这种方式，/规和台fet间的,点导致了清楚的光纖。这样 成像的^M点相对于没有,的区棘说可以是明或暗的，这取决于J敏传 自的精确结构。这种常规系统中的照明可以大于或小于临界角，这取决于 该系统是否被配置为明场或暗场成像器。典型地，红光丰細于照明，期艮容 易穿透舰并被高度飾。在这种情况下，iSA舰的照明是非局部的，并 且照亮了原始照明点以外的大量 。图5显示了根据本发明的实施例进行了修改的常规明场皿传感器。该 传感器的常规部，括光源503，台板5U，以及成像系统505。该成像系 统505可以包^gH，反射镜，滤光器，数字成像阵列以及其它光学元件(未 示出)。成像系统505的光轴相对于表面511a的角度大于临界角。来自光源 503的，入台板511并到达漫^lt凃层513，其广阔地照射台板表面511a。 在没有手指119时，光在表面511a受到TIR，并且一部分M^集，并M 成像系统505形成TIR图像。当适当折射率的皮肤与台板表面511a光, 时，接触点将在所形成的图像上形淑目对暗的区域。其它形式的常规光学指 纹读取謝顿不同健的光源503和/lS^像系统505来实现暗场TIR图像。
如图5所示，第二成像系统509可以feta给常规结构。第二成像系统509 M小平面511b仰视對旨119。成像系统509的光轴相对于小平面511a的 角度小于临界角。在一些实施例中，成像系统509被定位为跑鹏与小平面 511a垂直。M像系统可以包^M，目镜，滤光器，以皿字成像阵列 (未示出)。ilil这种方式，当光源503进行照明时，可以iKffi影机505 来俘获TIR图像，同时M摄影机509来俘ra:接图像。本发明人已经发现， 即使在TIR图像受到水，姓，,不够，千燥舰等的不利影响盼瞎况下， 由摄影机509俘获的图像也相对来说没有受到影响，并且一，含有包括指 纹图案的有用生物识别特征。成像系统509可以进一步包括光学偏振器(未示出)，该光学偏振器可以 为线偏振器娜圆(例如圆形)偏振器。还有，其它光源507也可以鄉口给 系统。光源507可以为白识光源，例如本领域内通常已知的^囟素钩丝灯 或其它灯。光源507可以为其它宽带光源例如白光LED或本领域内通常已 知的其它光源。光m以为准单色光源例如固态LED，有机LED，激光二 极管，和本领域内已知的其它类型的激光器和准单色光源。光源507可以进 —步包繊竟，蹄德光翻器，滤光器，W及其它光学元件。光源507可以实质上相同，或者可以麟不同照明波长、角度、以及偏 振条(牛。在后者的情况下，光源507a之一可以具有被定向为与包括在成像 系统509中的偏振器实质上垂直的光学偏振器(未示出)。这种光学结构趋 向于强调表面下的，待征。光源507b之一可以包括与成像系统509中使 用的偏振器实质上平行的偏振器，并皿于强调皿的表面特征。光源507 可以具有相同波M不同波长(有或没有偏振器)。对于不同的实施例来说， 光源507的数量和排列可以是不同的，用以衝共微因数限制，照明等级限 制，以及其它产品需求。在一个实施例中，光源507被定向为相对于小平面511a的角度小于临界 角。在一雌实施例中，光丽以被定位在这样的角度和錢使得没有光源 的直接^1# 像系统509或505看到。MiOT交叉偏振器结构也可以大 大 这种直接目，但是如果光源位于视场内，则一般i/^存在一些图像 伪像。并且，平行偏振和非娜结构也非常容易穀l腔种背鄉的影响。側XiM:例子，本发明人《顿下面特定部件构成了鹏影机多光谱成像系统的操作模型。Cross Match V300LC CIR ^^传^ ,为容纳第二成 像器和附加光学部件。第二成像器具有单色640 X 480 CCD摄影机，即 Lumenera型WLU-070，其舰USB接口与PC主机相接。照J^源103包括 72个离散的0402LED包，^!皮安M定制的印刷电路板上，ffi3lLumenem 摄像Wl可用的一般目的输A^出("GPIO")管脚对其进行控制。LED包 括6组不同的Kingbright, APHHS005XXXLED， t蘇尔的波长值分别为400， 445， 500， 574， 610以及660nm。它们被容纳在取向于摄影机镜^f壬H则 的两个定制铝外壳中。该外壳被用于限制Mf光，并且衝共用于il3imf器 和线偏振器来SMLED的机构。mf薄膜为Nitto Denko， H60,并且偏振 器从Edmund Optics, NT38495上剪下。纖繊的嫩卜片段剪切下来，并 被放置在摄影机镜头上。在一些瞎况下，光源和，机^H謝皮设置为实质 上垂直。在其它情况下，偏振m皮设置为实质上平行。在Mit—步的其它情 况下，光源和/或摄影机偏振l^皮省略掉。通过被写入以在MATLAB环境(Malhworks， Mattlab7.0)中运行的定制软件5l6i行LED、成像器以及相关 图像处理的软f^制。
按照类f以的方式构，二操作，莫型，但是會嫩同时采集不同的照射波长 条件。被增加给修改后的交叉匹配传感器的第二成像传感器是彩色成像器(QmniVisionOV9121)，该采絶成像器包括具有Bayer样式的红，绿，蓝滤 波器的彩色搶波器阵列。对照明LED进fi^择，使其具有包含^H个搶波 器通带的每一个中的波长。可以iM同时照Jt所有LED以及获取一个图像 来同时获得三个不同的波长。接着按照与Bayer图案一致的方式对原始图像(未纟S1^色校正)进行二次抽样，以生戯示红，绿，和蓝照谢斜牛的三 付图像。作为选择，白光源例如白光LED或白炽光丽以《顿。在这种情况下，滤色器阵列上的搶波器将^ai^的照明波长中有效i,择一组特别的离散波长。3.图6的流程图概括了M如图1-3和图5所示的结构来采集 并用于 各种生物识别任务的方式。虽然该流程图使用了特定的次序，但是该7，并不意欲为限帝胜的。在其它实施例中，在不超出本发明范围的情况下，执行 某些功能的",是可以变化的。并且，繊图中特定功能的识另吔不寳欲为 限制性的。在其它实施例中，在不超出本发明的范围的情况下，可以省略一些功能或者也可以执行附加功能。可以4OT结合图1-3和图5说明的任意结构以及本领域内的技术人员在阅读该说明之后对其显然的其它的结构来执 行结合图6描述的方法。框602-606 —般相当于在第一组光学^f牛下采集图像，在框602舰光 源生成光，并且在框604被弓l导至台板表面，以在有科旨存在并且满足其它 必须光学割牛的情况下对^Mf^ia行照射。如框606所示，光检测器通过 来自^ra位的jfe^采集图像。框608-612 —般相当于鄉二组光学剝牛下采集第二图像，否则重复框 602A06中的步骤。在一个实施例中，第一和第二光学剝牛可以包括在两个 不同角度方向上4顿两个摄影机。特别地，第一图像606可以4OT被定向为 相对于台板表面的角度小于临界角的摄影机来采集，而用于采集第二图像 612的摄影机被定向为角度大于临界角。在一个实施例中，可以M:〗顿相 同的摄影机而不同特性的照射光602 , 608来方便地测難一和第二光学条 件。例如，錢一光学剝牛602中 的光可以以小于临界角的角度至哒台 板的采样表面，而 ^二光学^#608中生成的光可以以大于临界角的角度 至哒台板的采样表面。作为另一^H列子，可以以与棚于采麟一图像606 的偏振器相互垂直的角iW^—光学割牛602中生成的光进行偏振，而随 丰/UW在第二光学条件608中生成的皿行偏振。作为再一个例子，在第一 光学^f牛602中生成的光可以为特定波长，而在第二光学##608中生成的 光可以为不同波长。在有些实施例中，錢一和第二照明剝牛下的图像采集可以实质上同时 进行。例如，在f顿两个不同照明波长的情况下，滤色器阵列可以，鹏用于 成像器，以允许在一个获取时间间隔内获得两个波长。通过类似的方式，包 括不同偏振元件(例如，平行，垂直，和/或无)的阵列可以被用于在不同 偏振斜牛下采集图像。这种多个照明劍牛的同时采集可以很有用地在"扫动 (swipe)"结构中| 用。在这种结构中，皿部^^ii具有矩形或"一维" 长宽比的传^^之上舰部位，并_@^集到一系歹彻分图像。接着对这斷 离的图,行重新组合，缝合在一块，以形i^L^成的二维图像。 新
组合技术可以被用于多光谱传感器，其中同时或相对于^i扫iiii^在时间上足^ : 集不同的光学斜牛。i^^集至啲麵接着棚于执行生物i賜j功能，例如识别，身伤H人证， 欺骗检测，生成合成皿，自个人特MfiWJ古，虽然在其它实施例中也 可以{顿其它生物识别功能。如框614中所示，对在框606和612采集的数 据进行多光谱分析，以识别IM像的样本的多光谱属性，并将其与活体舰 的预期属性进行比较，或者在一些瞎况下，将其与特定人的预期多光谱属性 进行比较。例如，多种类型的判别技术中的任意一种病以棚预行多光 谱比较(其中，11^忽略空间信息同时保留 不同光学^#观察到的光学 属性的关系来从多光谱数据中提取出光i對言息)，大量的该判别技术已经在 如下被共同转让的专利中被详细地描述美国专利号6,560,352，标题 "APPARATUS AND METHOD OF BIOMETRIC IDENTMCAnON OR VERIFICATION OF INDIVIDUALS USING OPTICAL SPECTROSCOPY",其旨公开的内容被引A^里用于参考目的。例如，^i的判别技术可以包括根据Mahalanobis距离、光谱残縫，K最近邻模型的技术，以及其它线 性或非线性的判别技术。这里描述的多光谱成像技术可以,关于如下内容 的信息i^W立的外部趾掌脊图案，内部趾掌脊图案，其它次表面结构的 组戯B位置，^ra位的光谱质量，J^P位的大小和皿， ^位的肌 理，以及在人的舰与各种Ait材料和欺骗方法之间不同的其它特征和统计 质量。在框616中，可以M (OT,描述的技术从多光1ii^中提取出合成 的J敏图像。在一个例子中，为了6^t^敏图像质量，可以4OT从一个 或多个直接图像中生成的提取出的指纹图像来增强HR图像。在另一例子 中，对多光谱图像繊和TIR 繊很好的定义的图像的各部分可以粒 线性或非线性的^^、。这些部分接着可以l細于以例如主成分回归、偏最小二乘法、神经网络以及本领域内的技术人员己知的其它方法^i:数学模型。接着可以从建立的模型中对由于与台板接触很差或者其它原因而丢失的 图像的部她衍ff古。在另一实施例中，可以4顿两个識图像集，但是数值模型使用其中所述M相对地没有受到TIR图像的丢失或降级部分影响的稳健统计来建立。作为选择，可以iM^査以前采集的多光谱图像集来粒数字模型，^ 着^^于新 。进一步，虽縦许多情况下在整体厕图f魏行比较，但是在其它瞎况下可以M31将比较限葡旌图像的规定 的都M^M更多的局部特性。在ft^可情况下，意图^M量的所形成的复 合图像可以接着樹艮告给主机系统，用，一步的生物i湖U处理。该用于生 成单个指纹图像的复合处理可以使得传,能够从多个不同的图像中生成 更好的清晰显露的矛敏，同时仍旧會辦与处理常规单图像 的系统兼容。 在框618中，可以对多光谱 进行处理，以生成生物识别t嫩。在一 个例子中，可以按照描述的方式从多光it^中提取出一组J敏图像或单个合成 敏图像。接着，M;记录J敏细节点或本领域内的其它方纟絲为每个 J敏图像生成一个模板。在从不同光学条件下采集的多个图像的每一个中提 取出一个模板的情况下，这些t嫩可以被简单的皿在一块，或者按照一种 方式对它们进，^且合，以选择那些为多个图像所共有的特征，同时排斥那些 在少量图像(可能1个)中虚假地出现的特征。可以提取出多光iff[据中除 了tH^据以外的属性，以形成可以不同于 i^嫩或者与Jl^t嫩组合在 一块的模板。其它的这种属性包括更深的血管的位置、由于结疤和/或皮肤老化而出现的^Ri:的，表面以及次表面线、每种光学斜特咬叉光学条 件的皮肤纹理、总体光it^性、总体手指大小和皿。在框620中，可以M31JOT各种方tfeW多光谱i^进行处理以生^(寸 于各种个体待征的评估，，的各种方法诸如共同转让的如下文献中描述的 方法美国专利申请号11/009,372，标题"METHOD AND SYSTEMS FOR ESTTMAIION OF PERSONAL CHARACTERISTICS FROM BIOMETRIC MEASUREMENTS",由Robert K. Rowe在2004年12月9日提出，其， 公开内辯皮引Ai^里作为参考目的。例如，神经网络或者其它线性或非线性 算法可以I^3Z用于多光谱娜，以荆古對旨被测量的人的年龄或性别。 一种 形式糊腿合这种iff古任务的神经网络就是Kohonen的自组织鹏(SOM)，其可以在无AH5督模式或有A]JS督模式下应用，包括^ffi本领域内人员已知 方法的学习向M:化(LVQ)。框622描述了用于以后检索和处理的原始多光谱麵的档案。该麵可 以按照原始形式被归档或者^ffl有损^^损iM算法对其进行压縮。也可以 按照某种方微该多光itW进衍页处理，并与原始繊一起或代替原始数 据存fitf页处理后的结果。上面已经指出，本发明的实施例具有很好的欺骗检测能力。招艮多情况 下，这些能力来自于多光谱成像对于生理特征的灵敏度，其中该生理特征表示被成^^m的活性状态。特另哋，可以iia确保与活性材料的光it"致性 来确就象的"活性"状态。尽管只识别 敏的系统有可能被具有认可的指 纹图案复制品的伪造手指欺骗，但是!顿多光谱图像麵的本发明的实施例 能够在这种伪造结构与实际活性结构之间进行判别。特别地， 是一个鋭的器官，其由多个层，各种化学混，，以及 不同的结构例如毛囊，汗腺以及毛细血管床等组成。影卜层的舰，s卩表皮，由下层真皮和皮下组织支撑。该表皮本身可以具有5个经识别的7媳，该次 层包括角质层，透明(lucidum)层，粒(granulosum)层，棘层，以及生发 (germinativum)层。这样，例如，肚面的角质层下面的J^E具有一些 涉及表面形貌的特征，以及一些随着深入 而发生变化的特征。虽然对皮i^f共血存在于真皮层中，但是真皮已经深入到表皮，即通常戶;n兑的"真皮乳 突"中，其M:毛细血管将供血微錄面。在科旨的手掌面中，该毛细血管结构接着面上的摩擦脊。在该身体的其它位置中，毛细血管床的结构可以不是很整齐，但是仍旧具有特定健和个体的特性。还有，不同^M之间分界面的形貌是非常錢的，并且具有^^P位和个体的特性。如图7中所示，活体组织中分布的血液在光的可视区域内具有清楚的以 及很强的吸收带。在该图中，示出了对于,曲线702的静脉血以及沿着曲 线704的动脉血在血浓度的血红蛋白吸收率。意外地，可视波m越了一个 令人感兴趣的血液光谱的区域，与舰中表示光谱活條征的红，绿，和蓝 光相关。多光谱传自可以^于对一个样本进， 态光谱读取，其与传感 器表面撤虫或者距离很远都可以。另外，传麟的直接成像部件可以在皮肤 部位移至与传,表面接触时以及在手指与传感器之间第一次接触后即刻 的时期内对^I^P皿行照谢。可以从静态和动雄駄一或顿中得到信息，以确保光谱质量匹配那 些活体组织。例如，在动态阶娜间，当舰响应加在m部位上的压力而 变白时，在传繊P(f^就会观察到舰的血液分布和/^^色的变化。另外，皿的M区域可以显示不同的血液淤积,特别是手指和传s^之间,范 围的周边区域。血液的这种变白和/或淤积为相应图像提供了一组可识别的变化。特别地，tt液高度吸收的小于大约580nm的波长被看到在变白区 域中变得更亮，而tt液淤积区域中变得更暗。大于大约580nm的波长则 在变白和/或淤积期间将被看到较少变化。当皿部位与传if^接触时发生 的光谱变化的出现、幅度和/或相对量可以被用做一附加机制，用于在真实 测量和试图欺骗传自之间进行区别。在传ii^包括直接成像部件和im部件的实施例中，由直接部州顿一 个或多个照明波长和/或偏振斜牛检测到的图案可以与由im部件检测到的J敏图織行比较。M这种方式，由于血液和其它次表层结构弓胞的内部 敏 被用于由m部件采集到的外部J敏的图^i^f亍确认。如果在两个图案之间存在差异，贝嗽骗传 的企图将被指出，并采鹏当措施。该方法对于如下欺骗企图辦别灵敏的将薄M明的M^文在具有不同J敏图案的指^Jl一同时活体组织仍旧fte鹏合传麟，由传^m测到徽图案的 差别,表示出一个可能的欺骗企图。也可以检测其它因素，用于在真实组织与4顿Ait样本蝶一种类的变 造样本来欺骗传麟的企图之间进行判断。例如，在不同偏振^#下取得的 图像差异将具有皮肤的某辦征属性，而该特征属'断于其它类型的材料来 说是不同的。作为另一W列子，可以随着时间监测M:—个鞭多的波长得 到的图像。在特定时间间隔期间，可以领糧由例如脉搏弓胞的那样的变化， 并且被用于确认组织的真实性。还有，可以观察由位于 孔的出汗导致的 图像变化，并且棚于欺骗检测。一般地，有一个或多个光学餅，这些餅在大部分环境和生理餅下(假设被测手指具有良好限定的 ^:特征)将生成良好限定的J敏图像。例如，在手指鹏很潮湿并且与台船艮^M在台肚导致可变的TIR效果的 情况下，^TR成像的光学割牛(即，在该光学^#下，照射角大于临界 角和/或成像角大于临界角)将被期望生成高质量、高对比度的图像。另一
方面，如果舰很干和域没有很好的与台板相接，则直接成像模式(即， 照射和成像角度小于临界角)易于 高质量的 敏图像。另外，本发明人 已经注意到，在图像场的某些部分中和/或对于某些手指来说，不同的波长将经常比其它波长限定更好的特征(tl^:图案，疤痕)。还有，小于约580nm 的波长易于产生"斑污"的特征，这是由于对手指皿内的血液分布敏感造 成的。然而，对血液的敏感度可在某些瞎况下产生好的质量的J敏图案。相 反，比580nm长的波长易于产生JI^和科旨的其它特征的更为均匀的标。 本发明A33S注意到，^^振割牛只 些剝牛下樹共好的 |^特征。例如, 在手指没有好的与台板^M的情况下，随+几偏 平行 酉還更易于显示 良好限定的表面特征。但是， 一般地，当在手指和台fet间存在好的娜合 时，由这，振隨生成的特征不翻P么好地被限定。交叉偏振结构对于这 种耦合变化灵敏度要小得多。因此，为了在变化范謝艮大的剝牛下顿可用的徽生物识别，本发明 人发lil过某些方式将来自本发明多个光学条件的指纹信息组合在一块是很有用的。例如，在不同的光学剝牛下、m单个照明期间得到的針图像可以^^虫被处理，以M^顿,、搶波器，中值滤波器，傅立叶滤波，Gabor 搶波器，直方图均衡化，以及本领域已矢啲其它线性和非线性增强方t铼加 强J敏图案。接着按照某些方式例如对图像取简单平均，将合成的增强图像 组合在一块。另一种方法就劍顿标准偏差法以及本领域内已知的其它方法 3W旨图像的^IMKSfiif估，并且只对具有足够质量的图像取平均， 或对图像进行加权平均，其中加权与质M成比例。本发明人成功采用的另一种方法就是将^制虫处理的多光谱图像带入 细节检测算法中，其中该细节检测算&^鹏行另一组操作，包括对图微t预t凝n二值化，作为检测细节处理的1分。接着可以按照某一形式例如取平均或生成中间二值化图像来将这些制图^a合在一块。作为选择， 齡图像都會嫩被與虫处理，以生成细节，接着以某种形颇这些细节进行 组合。例如，所有的细节可以简单地被汇编在一±央或者可以进行一些选择处 理，以选择那些出现在多于某一数量的图像平面上的细节。在多个图像平面 上的附近细节可以被整理为一个细节点。 在目标就是除了 图{域者图{綠示例如+鎌以外，进行生物识别匹
配的情况下，从每个图像平面中生成的模板可以单独地与来自另一期间的相 应模板匹配。接着按照某一方式对合成的匹配值进行组合，以生成最终匹配值，其中根据该最终匹配值可以作出匹配/不匹配的决定。例如，可以对所 有的每个匹配值一块取平均，或者对从高质量图像中生成的匹配值取平均， 或者使用中间匹配值，或者4OT最高或最低匹配值，或者可以应用其它类似 数学和逻辑操作的变种。本发明人已经发现，可以使得该多光谱图像与通过其它成像方法得到 的图像进行匹配。例如，每个多光谱数据集的平面都可以斜单独地与现存的指 纹图进行匹配。接着通过某一方式(例如计算平均值，中间值，最大值等)对匹配值的合成集合进行组合，以生成一个匹配记分，该匹配记分接着可以被用于进行匹配判断。通过这种方式，该多光光谱数据将可以与通过与其它光学 传感器，电容传感器，温度传感器等得到的非多光谱指纹图像的现存数据库 一块使用。5.应用在很多实施例中，多光谱传感器组合到便携式电子装置中。这以图8 中的实施例进行说明，其中用810表疏便携式电子装置。在不同实施例中， 该便携式电子装置810可以为蜂窝电话，个人数字助理，数字摄影机，膝上 计算机，或其它便携式电子體。光检测器808，例如上述数字成像阵列描 述的，可以被结合到装置810中，使得当检测器808没有被用于采集多光谱 数据时，它可以被用于常规对象、位置和/或人物的成像，这与通常实际情况一样。组织的照射可以具有光源，其中该光源被配置为LED照明环804， 或者可以具有另一种类型的照明光源，并且如图1所示使用了成像光学器 件。在某些实施例中，与图3A， 3B或3C所示类似的多光谱结构可以被结 合到装置810中。在部分这些实施例中，可以通过如前述的杆或条成像 结构来实现该结构。在其它实施例中，该结构可以包撤虫摸或区域成像结构。虽然图中示出了位于802与传感器接触，但是其它等同的实施例也 可以被实现，其中皮肤部位并没有与传感器触。在有些情况下，该皮肤部位可以位于距离传自以及传感器的光学系统的地方，其中该传感器于在适当的距离对皮肤部位进行成像。 在一些实施例中，结合在便携式电子装置中的传SH可以包括會嫩调整焦距的光学系统。OT于调，距的机构可以包括一个或多1St镜，其中该 可以移动至恪种位置。该调焦机构本身可以是常规变焦设置。作为选择, 调焦机构可以使用基于己知的电湿现象的液体镜头。该调焦机构可以包括MEMS微光系统或其它类似的调焦方法。该调焦结构可以包括iOT波前编 码，其中导入了相位失真，，了对于不同焦距位置的后获取图像校正。在一系统结构中，便携式电子體已经被设计为容纳用于生物识另啲皮 肤部位的"闭合"戯图像，相同的光学系统可以棚 取光代蹄列如条 形码。这种条形码读取将，例如，对一个服务进行初始化，在该服务中，对 应于UPC条形码的产品的产品信息被下载至便携式装置，以向消费者提供比较价格和性能数据。在用于iS4游戏或各幹游欢^j的其它实施例中可以j顿對以的条形码扫描。顿紧密暂时舰(close temporal proximity)生物识别扫描中进行的条形码扫描的关联鹏共对于法律縣的査帐索弓I ，包括 金融文档和交易，法庭的证 情况，以及各种逻辭B/或物理^应用。一种便携式电子，上的被配置为采集多光谱生物识别 的成像系统 也可以!細于扫描文本，图形，或其它印刷品。在文本的情况下，舰{顿 己知的光学字符识别("OCR")方法可以将被扫描的 转化为可解释的形 式。这种文本识别接着可以TO于掛共文本翻译服务，复印月艮务，以M过 快速和方便的字^il入而得到帮助的其它服务的输入。便携式电子装置上的成像系统也可以被用作光学输A^置，以提供一个 机构，用于安全地将繊输入到用于Si^程、安全补偿以及安全数字通信 功能的装置中去。 像系统的照明部件可以被用作与1^测器元件相反的光 学输出装置。使用多个滄波波长能够掛共多个高带宽的通道，用于快速和/ 或健壮的光学通信。该多光谱传 也可以，細作智能开关，用于打开或使能相关體，系 统，瓛艮务。在这样的能力中，该多光谱传繊可以被體为视频流丰弑， 以在每秒邻采集多个帧。接着可以对^^贞进行分析，以检测动作，并如果 检测到了动作，则进行图像处理步骤，以通过分析離形状，肌理，和域 与活体科旨相关的光谱质量来确认该动作是由于科旨而弓胞的。在科旨得到 了确认时，该智能开关功能将，例如，打开或关闭1置。如果该动作无法
被确认魏自對旨的，贝脾麟可以仅仅是继续监视。该多光谱传 可以被用作指点装置，其具有与通常 上pc上^ffi 的触摸板类似的功能。iW^测對旨在传感区域上的动作来照这样使用该多光谱传繊。滑动科識性移动至佐侧會辦标向着pc(或蜂窝电话，pda， 或其它驢)的左侧移动，与向右、上、下，对角to它方向移动具有类似 的效果。接着使得pc (或蜂窝电话，pda，或其它驢)的光标歸指示 的方向移动，或者可以采取其它适当的动作。按照l!l似的方式，传感器的表 面在不同区域中被轻叩，以模拟常规pc鼠标的点击或双击。其它动作，例 如环绕，x等，可以丰細于标其它特定动作。在触摸離叩传麟的情况 下， ^出现在^ 位上的发白離进^^平估来估计压力的大小。M 这种方式，响应于感应到的涉及fi舰力的软压力可以采取不同的动作。可以对移动中^ 的光谱质翻衍啊古，以确保检湖倒的动作来自 于皿部位而不是一，it^。 Mi^种方式，可以避免假动作。该传ii^表面也可以被用作简单文本入口装置。按照与指点装置的情况相类似的方式，用户可以M^述简单字母纖字附旨魏纟彌作，这些简 单的字符^ic^^着被便携式电子装置累积。手指的特定动作可以被用于增加传感系统的安全性。在这种酉擅中，手指的光谱和空间质量(quality)被确认为与记录在案的相匹配，同时进行的 特定手^^作被评估，以确保与记录在案的动作类似。M这种方式，为了 确定離匹配，需要对手指质量和动作进行匹配。该多光谱传麟可以棚于测餅境光剝牛。为此，当^P位没有覆 盖传^l表面时，不需要打开樹可照Jt光就肖,得到图像。可以从图像中确 定环境光的量。在成像器^i滤色器阵列^^站几构^^光的光i斟争,行评估盼瞎况下，可以导出更详细的周围光。接着，可以m相关，来^顿所观懂周围光的水平以设置显示離、背光等的水平。这种设置对于确M1 携式电，置的可用性，同时保存电池的^(OT率来说是非常有用的。该相同 的环境光信息也可以被多光谱传繊顿，以动态的设置增益、偏移量，以 及其它成像参数，从而最好iM应当前环境光的环境。6.鹏
已乡规行了大量不同的微和微测试，用于说明本发明各方面的有效 性，包括Jif共可重复和可靠的身份艇和确定的能力。作为一个飾￥*^，对于图9A和9B中不剛魄想剝牛，说明了lil在常规TIR成像上的多光 谱成像来^i4f言息采集。例如，图9A掛共了从具有非常干的赚的指尖得 到的面板602中常规m图像的比较。很显然的是，该图像中丢失了许多特 征，使得身份确定和艇很有可能不太可靠。相反，面板604中衝共的直接 图像显示了，仍旧可以M这里描述的多光谱成像方^^采皿常规TIR图 像丢失的特征。在该例子中，j顿具被叉线偏振的5种不同的波长475nm， 500nm， 576nm，以及625nm的照明来生戯接图像。右侧的面板分别显示 了将首先三个主要部件,给红(面板906)，绿(面板908)，以及蓝(面 板910)。图9B显示了采集至啲结果中的差异，作为用于常规im和用于直接图 像的^^P位和传^^之间^S阻挡材料的结果。面板922显示了当获取常 规TIR图像时存在空气间隙导致没有一点要被检索的信息，这是因为没有 T1R阻碍。从面板920中可以看到，对于相同的物理排列来说，存在空气间 隙并不会显著地削弱采錢^ 。相反地，存在汇集的水使得常规HR图 像被覆没，因为该！TR在ftf可地方都受到阻碍，在面板926中导致黑图像， 其中黑图像不传送有用的信息。这也可以与在相同的物理环境下面板624中 所示的直接图^it行对比，同时没有显著的削弱麟生物识别信息。图IO显示了将薄的、光学透明的薄M^S在手指上的效果，在该试验中 该薄膜为简单透明带。图10A显示了得到的TIR图像，其示出了一空白区， 而该带就在这里。相对地，图10B显示了平均直接图像，其中该图像是在相 同组的多光谱测量中观察到的。在这种情况下，i趙接成像〗顿M多个照 明波长得到的^X偏振配置。从图中可以看到，该得到的直接图像可以看到 薄膜下的皿结构以及其它特征。舰多光谱成像来眷凊楚组织中不同特性的能力也已经舰了光学模拟 的领IJ试。按照这种方式4顿祸l,光学光线足跟宗包(TracePix)， version3.2) 来对如本发明实施例中使用的多光谱成像的特征进行初始测试。对于该说 明，传繊的主要部件包括排列在直接成像结构中的光源，鹏台板，以及图像平面。该照浙光被线偏振，M:特定波^tfi^匀照明。该板被模制为lmm厚的BK7玻璃制品。该图像平面在该板下面，并Ji!3i交叉线偏振器 来查看样品。10X10cm2的组织鹏由210Mm的表皮和4mm的真皮构成，这样选择 就是要使得光学的真皮在一定S^W于模拟来说是光学无穷的。该模型包 括充满血的各种结构。特别地，按照间距500pm和深度150Mm来方爐一系 列的100X100nm的脉管，以模拟 #下面的魏结构。还有，生成多个 更深的充血区域，并被定位在真皮中，用以评做絲 该结构进行检测和 成像的能力。从VTuchin， TissueOptics (SP正2000)，第1节，其披露的整 个内容M弓阅被结合在这里，中可以得到表皮、真皮和血液的光学参数。除了组织部分以外，iii^传ii^光学界面的各种特'腿行测试。组织vi 方体的一个象限包括一外部构形，i^卜部构形跟在下层毛细管的线的后面，以模拟一组与传ii^M的良好限定的摩 0剩余的三个象限的组织v^方 懒皮Wi，没有外部特征，模拟一磨破了或丢失的J敏图案。最后，糊象 Pfct—的一半在传ii^组织泣方体的夕卜表面之间具有25,的空气间隙， 用以对 和传,之间没有光接触的效^*[^*化。图11A中示出了组织模型的顶视图。穿过齢立方体的竖直线相当于毛 细管。左下象限中的密集阵列线相当于t難中具有外部體构的部分。左上 象限中的水平线以及下象限中的圆形结构从具有空气间隙的部分(较低三 角)中区分出与战台板(上部三角),的象限的片段。在可见和非常近的红外光谱区域中M各种照明波长，行各种光学模 拟。MJ跟宗針波长4百万个光线^i4行光学模拟，其中该光线均匀地分布在组织+莫型中央的6mmX6mm区域中。通常，该光学模拟生成的图像很 清楚地示出了^^模型的内部结构。图11B示出了这样一组仿真图像的例 子，其中波长以50nm的增量在400nm至800nm之间变化。每个图像中该 结构的类型，深度，以及彌率明显地取决于照明波长。另外，需要注意的 是，图像中内部结构的存在相对地没有受至拼部 #征存在或不存在以及 皿是否与台板光学,的影响。发明者已^I过多个不同的模仿对欺骗检测进行了测试，并且说明了多 光谱传感配置在活组织与非活模仿之间进行区分从而进行活性i刊古的能力。 图12A-13中示出了该欺骗检测测试的一些结果；美国临时专利申请
No.60610802 ，题目"FINGERPRINT SPOOF DETECTION USING MULTISPECTRAL IMAGING",其Mil弓间结合在这里，给出了一些附加 结果。图12A掛共了ilil在由发明人构成的捏塑团(playdough)模仿物上 进行的测量而对实际指鄉行的静态光谱测试比较测量。面板1202麟了 实际指尖的过滤后的假彩图像，其可以与面板1204中捏塑团模拟物的相应 图縦行比较。面板1206^1212中示出了多光谱成像比较的结果。面板1206和1208分 别示出了对于实际指尖的Mahalanobis距离和光谱残^i十算的结果。这些可 以与面板1210和1212进行比较，其中该面板1210和1212示出了捏塑团模 拟的相应结果。从结果中可以很显然的看出来，谢圼塑团模拟缺少出现在实 际指尖的结果中的多光1^#性，而该特性为活体辨别樹共了 。图12B中掛共了更深刻的结果，其中示出了类似的面板阵列，用于对活 術旨尖以鹏现实修能的指鄉行测试，它的结构是由本发明人抓4顿 的。该修复后指尖是由多层硅树脂结构，覆在真实和可用手指上，并对其上 色以与真实手指的颜色匹配。细节包括在该修复后的结构中，包括 敏的细 节。从面板1222和1224中分别示出的实际手指与修复后的手指的过滤后假 彩色图像中可以很清楚地看湖歡隹辨别清楚哪个激骗模仿。但是，与面板 12264232中戶标的多光谱结果相比该确定是很显著的，其中面板1226和 1228分别示出了实际手指的Mahalanobis距离和光谱残^i十算的结果，而面 板1230和1232分别示出了修复后對旨的相应结果。在Mahalanobis距离结 果中特征周围光结构很显然标面板1230中的修复后科^^少活性状态； 该确定结果对于同图12A的面板1212中捏塑团模拟类似的面板1232中所 示光谱剩余结果来说甚至是MM著。图13中示出了对于真实手指和修MM手指的彩Ml理比较。在旨例子 中，舰按照475nm， 540nm，以及625nm分离蓝，绿，和红的贡献，从而 对彩Mia进行分析。在图的左侧部分中示出了彩色块，并且在图的右侧部 分中示出了*彩色的贡献的功率谱比率。对于实际手指，科旨为蓝色贡 献1302、乡絶贡献1304以及红色贡献1306示出了手指功率谱比率。类似 地，对于修能的科旨，修复后的科旨为蓝色贡献1312、纟絶贡献1314, 以及红色贡献1316示出了科旨功率谱比率。该结果证明在修，的空间频
率中麟了比实际指尖更大的功率，尤其就于更高空间频率的蓝色照明来 说。该不同就使得育激进行活性状态的确定，并因jt爐行欺骗检测。本发明人也进行了多人研究，15人4顿两个类似于图5中的相机系统， 经过大约16天的时间来采^5开究数据。9位男性和6位女性参与者的年龄 在20到50岁之间(平均为37.4岁)。所有人 办公室工作，没有働泰问 题或其它显著待征。这^ 是在New Mexico的#^采集的，而在这个冬 季，空气割牛是相对比较干燥的。总共采集到了 602个多光it^集，其中 的三或四个图像是在调査期间每 :W参与者的四个手指(左食指，左中指，右食指，以及右中指)的每一^Ha行采^f导到的。利用足够宽的Gaussian滤波器对旨图像波长平面进行t^fet直接图 〈tafi^页处理，从而去除掉JI^特征。该平滑的图像接着被用作因子，用于 根据逐像素的原贝树原始图<,行比率化，主要起作用的过程就是去除台板 上非均匀照射的影响。接着^顿具有0.15-0.35的归一^M带(相当于大约 1.5-3.4周鄉mm的实际空间频率)的线性、搶波器对齡平面的合成图{魏行 带通搶波。该糊操i柳制了频带外的变化，尤其是像素间的噪音，同时放 过了对于f^:特征有用的频率。进行了自适应直方图均衡，以对图象平面上 的^IW比度进fi^衡。通过柳敏测量对之间一对一进行匹酉諫 生物识别性能分析。602 组图像中的每一组都与在相同手指±^集的其它所有图像进行匹配("真实 匹配")。相同M随,择的非匹配图像也与^N^择的图像("冒名顶 替者")进行比较。对于真实匹配和冒名顶替者匹配，这总共要进行6056次 比较。在真实匹配的情况下，没有对消除只是匹配1,不同的图{树作出安 排，因此^^虫匹配的有效数为3028。im 的生物识别处理是直翻行的，因此每次测能只掛共单个图像。对会MJ^预处理之后的直接M进行处理，以从六个图像平面的每一个中提取出细节，其中该六个图像平面对应于不同照明条件(交叉偏振445， 500， 574， 610,以及660nm;以及非偏振640nm)并且相对于第二测量的 相应直接图像平面进行匹配。对来自六个图像平面中每一个的匹配值进行平 均，以微最终直接图像记分。图14A示出了HRi^以及组合直接("MSI") 的接收器操作特性("ROC")曲线。该ROC曲线示出了觀非匹配律("FNMR")与觀匹 配率("FMR")之间按照百分比计算的絲。可以看出，TIR麵的相等错 误率("EER")，即曲线上FNMR与FMR相等的点，是相当的高(~20%)， 而组合直接 的EER却是非常低(~0.7%)。根据3028个斜虫比较以及 二项式统计，对于这两个性會渡量来说，95%的置信区间分别为18.8%， 21.6%以及0.4%， 1.0%。因雌些性能估计的差异在统计上慰艮重要 的。该TIR體取决于由于印刷，例如图9A的左面板中戶标，而引起的差 质量图像。用于该调査的^t^件为这种情况提供了飽贡量报警指示器。由 J敏软件将总共122个TIR印刷指定为低图像质量，这相当于采集至啲所有 1111数据的20.3%。进一步的调査显示，如图14B所示，HR图像质量问题 与某^5开究参与者有关。该图中画出了^h参与者的TIR图像片段，微指 定为低图像质量，与一个主题的90%—样大。很清楚的是，某些参与者(即 编号l， 3， 7，和8)对于坏TIR图像要负主要责任。具有最大比率低质量 TIR图像的参与者的手指的直观检验显示出这些人的皿特别千燥。从图14C中可以看出^M量HR图f树于最终生物识另雌能的影响，该 图14中显示了真实和冒名顶替者比较的匹配值分布。针对两种情况示出了 这些分布。情况A包括所有的TIR图像，例如l細于生成图14A中的TIR 曲线。情况Bltt新分析去除所有的实例，其中匹配的图像中的一个或二者 被指定为低质量。舰去除20.3%的1111 ,剩余麵的性會纵EER大 约20%皿至1.8%。该图清楚地显示出去斷氐质量TIR图像为真实匹酉己值 的分布带来了巨大的恋迕，该冒名顶替者匹配值的分布细 发生变化。用 于生成图14A中相应性能曲线的直接图像 没有被 敏软# 旨定为低图对于相应的TIR图像没有被指定为fM量的样品，对TIR匹配记分和各 个多光谱记^^±央求平均，以生成合成匹配值。在TIR图像,定为《RM量 的情况，与之前一样，只从各个多光谱记分中生成合成匹配值。对旨 行皿程 了图14中所示的ROC曲线。直接+imi^(EEIM).4。/。) 與虫与多光ifi^ ".7%)相比有很清魁也,。该研究的结果表示如这里戶脱的多光谱传麟會,采集到从中會,取 出有用的 敏信息的图像。并且，严重地影响常规HR传麟的普通效颗 多光谱传繊只有一点就乎没有影响。特另提当与战的^顿多光谱成像 作为强大的活性检测器的结彩且合在一i央时，该结果用微说明了本发明实 施例超出现有技术的大量有用特征。7.例子参照图15A-15D描述了一结构的特定例子，该结构包括如这里戶;f^用于 实施例的传感器。在该实施例中，该传感器由十字转门，其中该十字转门具 有图15A中所示的一般结构，，型的十字转门可以Mffl于控制A^于游 乐园，运动场等不同区域的駄。由十字转门控制不同区:lfe间的访问，并 且该不同区域被表示为图15A中的"付费区域"以及"免费区域"。通， 纵杆三脚架P鄣尋1502来控制访问。该生物识别传繊1504可以被安装在十 字转门外壳的上表面上。图15B示出了用于生物识别传麟的详细结构，成像获取健在台板 1530之上，并且台板1530具有人tlX程^盖板；人ax程g盖板的背 面起到光学参考的作用。由照浙源1534 Jl^直接照明，其中一些照躭源包 括偏振器并且其它照Jt源不包括偏振器。由照Jt源1532衝共HR图像照明。 在ITR照Jt源中没剤fffl偏振器。在ail旋，1536与组织发^ti&t后，光被导入成像器1538。该成像器包括短波^dM:滄波器以及偏振器，其中该偏振器可以与直接照明平行或垂直。在该例子中，由18个LED麟直接照明，该LED具有两种颜色并且有 或没有偏振器。图15C中示出了这18个LED的排列，其中一半照lt源Jif共 绿光， 一半照射源提供蓝光。为方便起见，照射源被编号为6个不同组(bank)，组"1"和"3" Jlf共蓝偏振光，组"2"和"4"衝共绿偏振光， 组"5"衝共蓝非偏振光，以及组"6"提供绿非偏振光。在该例子中，偏振 器为线偏振器并且被均匀排列。如图15D所示的HR照明源，具有8个LED,由两个鹏乡贼，没有 偏振，这些LED也可以作为两个单独的组受控，其中组"7"皿兰非偏振 光而组"8",录非偏振光。这种排列可以允许舰7,贞来釆集图像序列(l)周围环境；(2)组
"7"的蓝T1R; (3)组"8"的绿HR; (4)等级"1"和"3"的偏Hll 接图像；(5):组"2"和"4"的偏繊直接图像；(6):组"5"糊一偏振 蓝直接图像；以及(7):等级"6"的非偏擬录直接图像。在亳秒数量级的 一段时间内可以按照谫I,或按照不同M^采集该图像序列。该十字转门可 以这稱皮配置为对人员进行生物识别评估，其中该人员试图ilffl吐详细描 述的方法从一个访问区鄉至另一个访问区域。这样，已经描述了多个实施例，本领域内的技术人员可以认i形啲是， 在不脱离本发明的精神盼瞎况下，可以使用各种修改，互换结构，以及等同 物。因此，战说明不应该被M为限制了本发明的范围，而且被发明的范 围是由下面的权利要求规定的。
权利要求
1. 一种对个体进行生物识别测量的方法，戶腿方飽括 在单个照明时间期间在多个不同的光学割牛下照浙个体的目标，部位； 对于戶皿多个不同的光学割牛中的每一个分别接收在腕悉目标 ^位的表面下Mf的光；由戶腿接收到的光得到戶脱目标^ra位的多光谱图像；禾,所得至啲多光谱图f魏行生物i賜ij功能。
2. 根据权利要求i的方法，其中执行戶，生物识别功能包括^戶;M个体的身份。
3. 根据权利要求l的方法，其中执行戶脱生物识别功能包括 将戶脱多光谱图像与存储在織库中的多个多光谱图^ift行比较，戶腿数据,戶，多个多光谱图像与人的身份相关联；以及 :找到所述多光谱图像与所述 库中存储的所述多个多光谱图^-一 之间的匹配来识别戶;M个体。
4. 根据权利要求l的方法，其中执行戶腿生物识别功能包括 将戶诚多光谱图像与存储在,库中的多个非多光谱图^iS行比较，戶腿,網每戶诚多个非多光谱图像与人的身份相关联；舰找到戶诚多光谱图像与戶脱麵库中存储的戶腿多个非多光谱图《t^ 一之间的对应来识别戶/M个体。
5. 根据权利要求4的方法，其中 戶舰麵库包括W腿非多光谱图像中得到的值；以及 将戶脱多光谱图像与戶腿多个非多光谱图像比较包括/A^腿多光谱图像中提取特征并将臓特征与戶鹏直进行比较。
6. 根据权利要求l的方法，其中在多个不同的光学剝牛下照射戶腿个体的 戶M目标^ra^包括在不同的光学割牛下Ji)fiiMI^M目标^ra位。
7. 根据权利要求i的方法，其中戶脱多个不同的光学割牛包括不同的偏振餅。
8. 根据权利要求l的方法，其中戶腿多个不同的光学剝牛包括不同的照射波长。
9. 根据权禾腰求l的方法，其中戶腿多个不同的光学剝牛包括照谢光的不同的波长。
10. 根据权利要求9的方法，其中在单个照明时间期间在多个不同的光学割牛下照射戶JM个体的目标皿部位包括用多个不同的波长的照明同时照谢，目标^IS位；以及对于戶皿多个不同的光学制牛中的每一个分别接收在戶7M目标^M位的 表面下m的光包括；过滤戶MiClt光以分离戶，多个不同的波长。
11. 根据权利要求l的方法，其中在多个不同的光学割牛下照射戶皿个体的所述目标^M位包括对于戶M不同的光学^(牛的每一个，禾,具有第一偏振的^Mit戶;M目标^ra位； 接收在戶;M目标劍夫部位的表面下散射的光包括利用第二^来偏振所接收到的光，其中戶;M第一和第二偏li^本上限定了^x偏振斜牛。
12. 根据权利要求ii的方法，其中戶; ^第一和第二偏振均为线偏振。
13. 根据权利要求ll的方法，其中所述第一和第二偏振均为圆偏振。
14. 根据权利要求ll的方法，进一步包括采集戶腿皿部位的表面结构的图像。
15.根据权利要求14的方法，其中采MM^iw的戶;M表面结构的表 面图像包括用来自台板内部的光以大于临界角的角度来照射所述皮肤部 位，其中所述临界角由所述台板与所述台板的外部环境的分界面定义， 所述表面结构对应于所述皮肤部位与所述台板接触的部分。
16. 根据权利要求1的方法，其中在戶皿单个照明时间期间，所述目标皮肤部位的位置基本不变。
17. —种多光i割专繊，包括 台板，用于由个#^燈目标^ ;照針源，被布置为当目标^ra位IOg在台fei:时对其进行照射；成像系统，被布置为用于接1^^脱目标舰部位的表面下 1"的光；以及控制器，其与戶脱照浙源和戶脱成像系嫩目接，戶;^制|§#括在单个照明时间期间在多个不同的光学条件下用照射源对所述目标 鹏部微行照細指令；对于所述多个不同的光学条件中的每一个利用由所述成像系统分别 接收至啲光得到戶脱目标^I^P位的多光谱图像的指令，，以及禾l佣所得至啲多光谱图《魏行生物识别功能的指令。
18. 根据权利要求17的多光谱传iiH还包括第一偏振器，被布置为对由所 述照Jt源Jlf共的^t行偏振，其中戶;M成像系统包括第二偏振器，被布置为对戶，目标皿部位的表面下散射的，行偏振；以及阮遙多个不同的光学割牛包括不同的相对偏振割牛。
19. 根据权利要求17的多光谱传S^还包括第一偏振器，被布置为对由所 述照綱樹共的舰行偏振，其中戶，成像系统包括第二偏振器，被布置为对戶皿目标J^f^的表面下散射的，行偏振；以及戶脱第一和第二偏振器基本上为交叉结构。
20. 根据权利要求17的多光谱传麟，其中戶，成像系统包M^滤色器阵列，戶，滤色器阵列具有多个分布式澹波器元 件，齡戶脱搶波器元件tPM于f^T有限数量的指定窄带波长范围之一的光;戶/M多个不同的光斜牛包括戶;M指定窄带波长范围内不同波长的照射光。
21. 根据权利要求20的多光谱传自，其中在照悉多个不同的光学斜牛下 用戶，照針源对所述目标皿部位进行照谢的指^括顺序地用不同的波长照 射臓目标^^位的指令。
22. 根据权利要求17的多光谱传sn，其中戶;f^制i^a—步包括用来自台板内部的光以大于临界角的角度来照射所述皮肤部位的指 令，其中所述临界角由所述台板与所述台板的外部环境的分界面定义； 以及由入射到所述皮肤部位与所述台板接触的所述台板的所述分界面上 的光得到所述皮肤部位的表面结构的图像的指令。
23. —种分析组织部位的方法，所述方法包括在组织部位的位置基本不变的单个照明时间期间在第一和第二不同 的偏振条件下接收从所述组织部位散射的光，其中所述第二偏振条件并 不限定相对于所述第一偏振条件的互补状态；以及由所接收到的光得到所述组织部位的图像。
24. 根据权利要求23的方法，其中至少所述第一和第二偏振条件之 一包括基本随机的偏振条件。
25. 根据权利要求23的方法，其中在所述第一和第二不同的偏振条 件之一下接收从所述组织部位散射的光包括用具有第一偏振的光照射所述组织部位；以及 检测从所述组织部位散射的具有所述第一偏振的光。
26. 根据权利要求23的方法，其中在所述第一和第二不同的偏振条 件之一下接收从所述组织部位散射的光包括-用具有第一偏振的光照射所述组织部位；以及检测从所述组织部位散射的具有与所述第一偏振互补的第二偏振的光。
27. 根据权利要求23的方法，其中得到所述组织部位的所述图像包括由在所述第一偏振条件下接收到的光得到所述组织部位的第一图像；由在所述第二偏振条件下接收到的光得到所述组织部位的第二图 像；以及对所述第一和第二图像进行线性组合。
28. 根据权利要求23的方法，还包括利用所得到的图像执行生物识 别功能。
29. —种对个体进行生物识别测量的方法，所述方法包括 在单个照明时间期间在多个不同的光学条件下照射相对于台板放置的个体的目标皮肤部位，所述多个不同的光学条件的至少之一包括以大 于临界角的角度的光来照射所述目标皮肤部位，所述临界角由所述台板 与外部环境的分界面定义，以及另一个不同的光学条件包括以小于所述 临界角的角度的光来照射所述目标皮肤部位；以及对于所述多个不同的光学条件的多者中的每一个分别地接收从所述 目标皮肤部位散射的光，以得到所述目标皮肤部位的多光谱图像。
30. 根据权利要求29的方法，其中- 所述目标皮肤部位的部分与所述台板接触；以及接收从所述目标皮肤部位散射的光包括接收从如下位置散射的光以 得到所述目标皮肤部位的表面结构的图像，在所述位置，以大于所述临 界角的角度入射到所述目标皮肤部位的光与所述目标皮肤部位与所述分 界面接触的位置一致。
31. 根据权利要求29的方法，其中所述多个不同的光学条件包括不 同的偏振条件。
32. 根据权利要求29的方法，其中所述多个不同的光学条件包括照 射光的不同波长。
33. 根据权利要求29的方法，其中 戶，台板包括一定厚度的材料；以大于所述临界角的角度照射所述目标皮肤部位包括在光穿过所述 台板的分界面到达所述皮肤部位之前在材料的所述厚度内通过全内反射 对所述光进行多次反射。
34. 根据权利要求29的方法，其中在所述多个光学条件的每一个下 接收的所述光由相同的光检测器来接收。
35. 根据权利要求29的方法，其中接收从所述目标皮肤部位散射的 光包括用第一成像器接收在所述多个不同的光学条件的所述至少之一下 散射的光以及用不同于所述第一成像器的第二成像器接收在不同的光学 条件的另一个下散射的光。
36. 根据权利要求35的方法，其中在所述多个不同的光学条件的所 述至少之一下接收散射的光包括在暗场结构下接收所述光。
37. 根据权利要求35的方法，其中在所述多个不同的光学条件的所 述至少之一下接收散射的光包括在明场结构下接收所述光。
38. 根据权利要求29的方法，其中在单个照明时间期间，所述目标 皮肤部位的位置基本不变。
39. —种生物识别测量系统，包括 台板，用于由个^M目标iSM位； 照針源；光检测器；以及控制器，其与戶;MMit源以^^脱光检测器相接，戸;ms制器包括在单个照明时间期间在多个不同的光学条件下照射所述目标皮肤部 位的指令，戶，多个不同的光学斜牛的至少之一包括以大于临界角的角度的光 来照浙戶脱目标^ 位，戶脱临界角由戶脱台板与外部环境的分界面定义， 以及所述不同的光学割牛的另一个包括以小于卵悉临界角的角度的光来照浙所 述目标^IMP位；以及 对于所述多个不同的光学条件的多者中的每一个由所述光检测 器接收的从所述目标皮肤部位散射的光得到所述目标皮肤部位的多光谱 图像的指令。
40. 根据权利要求39的生物i鄉j测縣统，其中得到戶诚多光谱图像的所 述指^括由所述光检测器接收的从如下位置散射的光得到所述,部位的表面结构的图像的指令，在戶;M位置，以大于所述临界角的角度入射到所述目标^M位的戶;M光与戶;M^i^P位与戶;M分界面,的^a—致。
41. 根据权利要求39的生物识别测量系统，其中戶脱多个不同的光学割牛包括不同的偏振^(牛。
42. 根据权利要求39的生物i賜j测量系统，其中戶脱多个不同的光学剝牛 包括照谢光的不同波长。
43. 根据权利要求39的生物鄉棚量系统，其中 戶皿台板包括第一厚度的材料；以及戶iM照浙源被布置为在光穿过戶皿分界面到达戶M^ra位之前在戶M第 一厚度的材料内通过全内反射对戶;M皿行多次反射以大于所述临界角的角度 的光照射臓目标^MP位。
44. 根据权利要求43的生物识别测量系统，其中所述台板包括第二 厚度的材料，从所述目标皮肤部位的表面下散射的光在入射到所述目标 皮肤部位之前传播通过所述第二厚度的材料。
45. 根据权利要求44的生物识别测量系统，其中所述第二厚度的材 料包括相对于所述光检测器布置的孔，使得从所述目标皮肤部位的表面 下散射的所述光传播穿过所述孔到达所述光检测器。
46. 根据权利要求44的生物识别测量系统，其中所述第一和第二厚 度的材料由 一定厚度的所述外部环境来分离。
47. 根据权利要求44的生物识别测量系统，其中所述照射源包括 第一照射源，其被布置在所述第一厚度的材料中；以及 第二照射源，其被布置在所述第二厚度的材料中。
48. 根据权利要求43的生物识别测量系统，其中所述照射源包括布 置在所述第一厚度材料中的照射源。
49. 根据权利要求39的生物识别测量系统，其中所述光检测器包括 以小于所述临界角的角度取向的光轴。
50. 根据权利要求49的生物识别测量系统，其中所述光轴基本垂直 于所述分界面取向。
51. 根据权利要求39的生物识别测量系统，其中所述控制器进一步 包括用所得到的多光谱图像以及所得到的所述皮肤部位的表面结构的图 像执行生物识别功能的指令。
52. 根据权利要求51的生物识别测量系统，其中所述执行生物识别 功能的指令包括验证所述个体的身份的指令。
53. —种便携式电子装置，包括根据权利要求39的所述生物识别测 量系统。
54. —种十字转门，包括根据权利要求39的所述生物识别测量系统。
55. —种确定目标组织的活性状态的方法，所述方法包括 在单个照明时间期间在多个不同的光学条件下照射所述目标组织； 对于戶脱多个不同的光学剝牛中的每一个分另嗾il^^脱目标组织娜的光；由0M接收至,光得到戶脱目标组织的多光谱图像； 验证所得到的多光谱图像与活组织一致。
56. 根据权利要求55的方法，其中所述目标组织用人来表示，所述 方法进一步包括用所得到的多光谱图像验证所述人的身份。
57. 根据权利要求55的方法，其中在多个不同的光学^#下照浙戶皿目标组织包括;&^^不同的光学割牛下Jimi4照浙戶;M目+祐且织。
58. 根据权禾腰^55的方法，其中戶腿多个不同的光学斜牛包括不同的偏 振餅。
59. 根据权利要彩5的方法，其中戶腿多个不同的光学斜牛包括不同的照射角度。
60. 根据权利要彩5的方法，其中戶脱多个不同的光学斜牛包括照射光的 不同波长。
61. 根据权利要求60的方法，其中在单个照明时间期间在多个不同的光学割牛下照射戶皿目総且织包括用多个不同波长的照谢光同时照Jt戶;M目総且织；并且对于戶;M多个不同的光学割牛中的每一个分别接^Affi悉目标组织Mf的光包括过滤所散射的光以分离戶/M多个不同的波长。
62. 根据权利要彩5的方法，其中在多个不同的光学斜牛下照谢戶M目^a织包括对于戶，不同光学条件的每一个用具有第一偏振的光照J^，目#^且织；接il^A^M目丰恭且织1[#的光包^1^第二偏 所接收的皿行偏振， 其中所述第一和第二偏振基本上限定了交叉偏振割牛。
63. 根据权利要求62的方法，其中所述第一和第二偏振均为线偏振。
64. 根据权利要求62的方法，其中所述第一和第二偏振均为圆偏振。
65. 根据权利要彩5的方法，其中接收A^f述目标组织散射的光包括接收/a^m目+祐且织的表Mrmit的光。
66. 根据权利要求65的方法，进一步包括采集臓目标组织的表面结构的 图像。
67. 根据权利要求66的方法，其中^^M目标组织的表面结构的图像包 括用来自所述台板内部的光以大于临界角的角度来照射所述目标组织， 其中所述临界角由所述台板与所述台板的外部环境的分界面定义，所述 表面结构对应于所述目标组织与所述台板接触的部分。
68. 根据权利要彩5的方法，其中在单个照明时间期间，所述目标组织 的位置基本不变。
69. —种活性检测器，包括 台板，用于放置目标组织；照射源，被布置为当所述目标组织Jta^^f述台feJl时对其进行照射； 成像系统，被布置为接l]^^腿目驗且织娜的光；以及控制器，爿;MS制^^M 浙源和0M^像系綳接，0MS制器包括:在单个照明时间期间在多个不同的光学条件下用所述照射源照射所 述目+祐且织的指令；对于所述多个光学条件的每一个由所述成像系统接收的光得到所述 目标组织的多光谱图像的指令；以及用于^i!EM导到的多光谱图像与活组织一致的指令。
70. 根据权利要求69的活性检测器，进一步包括第一偏振器，其被 布置为对所述照射源提供的光进行偏振，其中戶;M成像系统包括第二偏振器，被布置为对A^，目驗且织t^的戶，光进行偏振；以及所述多个不同的光学斜牛包括不同的相对偏振割牛。
71. 根据权利要求69的活性检测器，进一步包括第一偏振器，其被布置 为对戶;f^照Jt源麟的5feiS行偏振，其中戶M成像系统包括第二偏振器，被布置为对A^M目f祐且织旨的^iS行 偏振；以及戶脱第一和第二偏振器基本上为交叉结构。
72. 根据权利要求69的活性检测器，其中戶皿成像系统包掛滤色器阵列，戶M滤色器阵列具有多个分布式滤波器元 件，^H^波器元件llWl于^li有限数量的指定窄带波长范围之一的光； 戶，多个不同的光学条件包括戶;M指定的窄带波长范围内不同波长的照射光。
73. 根据权利要求72的活性检测器，其中在所述多个不同的光学斜牛下 用戶腿照針源照射戶脱目标组织的所述指賴摘顷序地以不同的波长照浙戶诚 目标的指令。
74. 根据权利要求69的活性检测器器，其中所，制器进一步包括 用来自所述台板内部的光以大于临界角的角度照射所述目标组织的指令，所述临界角由所述台板与所述台板的外部环境的分界面定义；以 及由入射到所述目标组织与所述台板接触的所述台板的所述分界面上 的光得到所述目标组织的表面结构的图像的指令。
全文摘要
提供了用于对个体进行生物识别测量的方法和系统。在单个照明时间期间在多个不同的光学条件下对个体的目标皮肤部位进行照明。对于该多个不同的光学条件中的每一个分别接收目标皮肤部位的表面下散射的光。由所接收的光得到目标皮肤部位的多光谱图像。用所得到的多光谱图像执行生物识别功能。
文档编号G06K9/00GK101124588SQ200580017952
公开日2008年2月13日 申请日期2005年5月26日 优先权日2004年6月1日
发明者史蒂芬·P·科科兰, 罗伯特·K·罗韦 申请人:光谱辨识公司