使用认证数据和活体数据生物地认证用户的系统和方法与流程

本申请主张2016年12月28日提交的题为“使用生物识别，司法鉴定，活体，指纹技术的金融交易系统和访问&活动授予系统”的美国临时专利申请62/439,706的权益和优先权，其公开内容通过引用并入本文。

本公开一般涉及用于生物地认证用户的系统和方法。特别地，本公开涉及使用包括认证数据(例如，指纹，静脉图案，和骨骼结构)和活体数据(例如，血流)的生物特征数据来生物地认证用户。

背景技术：

目前，超过1.95亿人使用移动支付解决方案来购买商品和服务。然而，传统的移动支付解决方案容易受到欺骗和黑客攻击，这可能导致例如非法购买和/或身份盗用。在一些情况下，实现这种解决方案的移动设备可能被盗，并且被盗设备可能被用于购买商品和服务。

技术实现要素：

在一个实施例中，生物认证系统可以包括手指扫描器，该手指扫描器用于从用户手指的多个部分获取生物特征数据。手指可包括远端部分，中间部分，和近端部分。生物认证系统还可包括一个或多个处理器，该处理器被配置为使手指扫描器从用户手指的多个部分获取生物特征数据。生物特征数据可以包括认证数据和活体数据。处理器还可以被配置为访问与用户相关联的注册的认证数据，确定获取的认证数据是否与注册的认证生物特征数据相匹配，使用获取的活体数据确定手指是否是活体手指，以及在获取的认证数据被确定为与注册的认证数据相匹配之后并且在手指被确定为是活体手指之后进行用户认证。

在另一个实施例中，用于生物地认证用户的方法可以包括从用户的手指的多个部分获取生物特征数据。手指可包括远端部分，中间部分，和近端部分，并且生物特征数据可包括认证数据和活体数据。该方法还可以包括访问与用户相关联的注册的认证数据，确定获取的认证数据是否与注册的认证生物特征数据相匹配，使用获取的活体数据确定手指是否是活体手指，以及在获取的认证数据被确定为与注册的认证数据相匹配之后并且在手指被确定为是活体手指之后进行用户认证。

在又一个实施例中，存储指令的非暂时性计算机可读存储介质在由计算机执行时可以使计算机执行用于生物地认证用户的方法。该方法可以包括从用户手指的多个部分获取生物特征数据。手指可包括远端部分，中间部分，和近端部分，并且生物特征数据可包括认证数据和活体数据。该方法还可以包括访问与用户相关联的注册的认证数据，确定获取的认证数据是否与注册的认证生物特征数据相匹配，使用获取的活体数据确定手指是否是活体手指，以及在获取的认证数据被确定为与注册的认证数据相匹配之后并且在手指被确定为是活体手指之后进行用户认证。

附图说明

图1示出了根据所公开实施例的生物认证系统的示例。

图2示出了根据所公开的实施例的手指扫描器可以获取生物特征数据的手指的多个部分。

图3示出了根据所公开的实施例的可以由生物认证系统的手指扫描器获取的生物特征数据的示例。

图4示出了根据所公开的实施例的用于生物地验证用户的过程的示例。

图5示出了根据所公开的实施例的用于为用户注册生物认证数据的过程的示例。

图6示出了根据所公开的实施例的在服务点(pos)终端上实现的生物认证系统的示例。

图7示出了根据所公开的实施例的在付费桌面设备上实现的生物认证系统的示例。

图8示出了根据所公开的实施例的可以连接到计算机的生物认证系统的示例。

图9示出了根据所公开的实施例的可以在自动柜员机(atm)上实现的生物认证系统的示例。

具体实施方式

所公开的系统和方法能够使用包括认证数据和活体数据的生物特征数据来认证用户。认证数据可以用于确定用户的身份。例如，指示用户的指纹，骨骼结构，和/或静脉图案的认证数据可用于特有地标识用户。活体数据可以用于确定被获取生物特征数据的手指属于活人。例如，指示手指内的血流和/或手指中存在脉搏的活体数据可用于确定手指是活体手指。这样的确定可以防止使用例如人造手指绕过生物认证系统。

此外，所公开的系统和方法可以从手指的至少多个部分获取生物特征数据。例如，所公开的系统和方法可以从远端部分，中间部分，和近端获取认证数据(例如，指纹，骨骼结构，静脉图案)和活体数据(例如，血流或脉搏的存在)。从手指的多个部分获取生物特征数据可以降低假阳性结果的概率。

此外，认证数据和/或活体数据均可以包括多种类型的数据。例如，所公开的系统和方法可以获取指示指纹的数据，指示骨骼结构的数据，和指示静脉图案的数据作为认证数据。类似地，所公开的系统和方法可以获取指示血流的数据和指示手指中的脉搏的数据作为活体数据。

生物认证系统

图1示出了根据所公开实施例的生物认证系统100。如图1所示，系统100包括用于扫描用户的手指120的手指扫描器110。手指扫描器110可以能够从用户的手指120获取一种或多种类型的生物特征数据。

在一些实施例中，手指扫描器110可包括用于支撑手指120的平台。例如，如图1所示，手指扫描器110可以包括用于支撑手指120的玻璃板，同时手指120的图像被玻璃板下方的相机获取。在这些实施例中，这样的平台可以避免在获取生物特征数据时手指120的移动。

在一些实施例中，手指扫描器110可以包括一组传感器，该传感器可以被配置为从手指120的任意区域(例如，手掌侧，后侧，左侧，和/或右侧)获取生物特征数据。在一些实施例中，该组传感器可以从多个区域获取生物特征数据。在这些实施例中，可以从多个区域同时获取生物特征数据。例如，手指扫描器110可包括多个传感器，该传感器被定位成从手指120的所有侧面获取生物特征数据。替代地或另外地，可以从手指120的第一组区域获取生物特征数据的一部分，并且随后，可以从手指120的第二组区域获取生物特征数据的另一部分。例如，手指扫描器110可包括围绕手指120旋转以获取手指120的所有侧面的传感器。在另一个示例中，手指扫描器110可包括从远端移动到近端的传感器。

在一些实施例中，手指扫描器110可以能够获取指示手指120指纹的数据。如本文所使用的，指纹可以是手指120上的皮肤的至少一部分上的摩擦脊的图案。

在一些实施例中，手指扫描器110可以能够获取指示手指120的骨骼结构的数据。例如，手指扫描器110可以能够测量手指120内的一个或多个骨骼的尺寸。特别地，手指扫描器110可以能够测量手指120的远节指骨，中间指骨，和/或近节指骨的长度，宽度，和/或厚度。在另一个示例中，手指扫描器110可以能够获取指示手指120内的一个或多个骨骼的形状(例如，二维和/或三维形状)的数据。

在一些实施例中，手指扫描器110可包括能够获取指示手指120的骨骼结构的数据的超声成像子系统。超声成像子系统可以扫描用户手指到一定渗透水平，在用户的手指皮肤，静脉，肌肉，组织，血管，神经，和肌腱层下到达用户的骨骼。一旦实现对用户骨骼的渗透，超声成像传感器可以获取用户骨骼的图像。

替代地或另外地，手指扫描器110可包括能够获取手指120的骨骼结构的低剂量x射线成像子系统。

在一些实施例中，手指扫描器110可以能够获取指示手指120中的静脉图案的数据。例如，在一些实施例中，手指扫描器110可以发射近红外光，其被人体血液中的脱氧血红蛋白吸收，使手指120的静脉图案可见为一系列暗线。这些暗线可以由手指扫描器110的图像传感器获取。在这些实施例中，手指扫描器110可以包括能够向手指120发射近红外光的光发射器(例如，led)和图像传感器(例如，基于cmos的图像传感器和/或电荷耦合器件(ccd)图像传感器)，能够获取当手指120用近红外光发射时出现的暗线。

在一些实施例中，图像传感器可以防止静脉图案图像渗入其他附近像素(即，“晕染”)。

在一些实施例中，系统100可以实施基于细节的对准和基于局部二值图案(lbp)的提取过程，其结合某些细节点，该细节点包括但不限于手指静脉区域的分叉和末端以用于图像对准，识别几个提取的细节点和对准，其可以以快的计算速度被执行，并使用可显著减少错误识别和误差的lbp提取用户特有的手指静脉编码。

静脉图案对每个人都是特有的，即使在同卵双胞胎中也是如此。由于静脉位于手指内部，因此难以窃取，欺骗，逆向工程，或伪造。此外，手指静脉不会留下任何痕迹，并且不受天气，身体状况，医疗状况，割伤，出汗，疤痕，粗糙或破裂的皮肤，或用户衰老的影响。在一些实施例中，使用静脉图案的生物认证可以具有小于0.0001％的错误接受率(far)，0％的注册失败(fte)，和小于0.01％的错误拒绝率(frr)。

在一些实施例中，手指扫描器110可以能够检测到手指120的血流。

在一些实施例中，手指扫描器110可以能够通过手指120测量用户的心率。

在一些实施例中，手指扫描器110可以能够测量手指120上的即时脉搏。

在一些实施例中，手指扫描器110可包括一个或多个处理器。在这些实施例中，处理器可以处理获取的生物特征数据。例如，处理器可以将图像滤波器和/或噪声滤波器应用于所获取的生物特征数据。在一些实施例中，手指扫描器110可以连接到包括一个或多个处理器的另一计算机系统。在这些实施例中，手指扫描器110可以将获取的生物特征数据发送到计算机系统，并且计算机系统的处理器可以处理该获取的数据。

在一些实施例中，手指扫描器110可包括一个或多个存储设备。替代地或另外地，手指扫描器110可以包括或连接到数据库。

图2示出了手指120的多个部分，其中生物特征数据可以由根据所公开的实施例中的图1的手指扫描器110获取。如图2所示，手指120可包括远端部分230，中间部分240，和近端部分250。此外，手指120的每个部分可包括前侧210和后侧220。

在一些实施例中，手指扫描器110可以从手指120的一个部分获取生物特征数据(例如，指纹，静脉图案，骨骼结构，血流，和/或脉搏)。或者，手指扫描器110可以从手指120的多个部分获取生物特征数据。

在一些实施例中，手指扫描器110可以获取被手指扫描器110扫描的手指120的每个部分的一侧的生物特征数据。例如，手指扫描器110可以获取指示手指120的远端部分230的前侧210的指纹的数据。在另一个示例中，手指扫描器110可以获取指示手指120的近端部分250的后侧220和中间部分240的前侧210的指纹的数据。在一些实施例中，手指扫描器110可以获取被手指扫描器110扫描的手指120的每个部分的两侧的生物特征数据。或者，在一些实施例中，图1的手指扫描器110可以获取手指120的至少一部分的两侧和手指120的至少一部分的一侧的生物特征数据。例如，手指扫描器110可以获取指示手指120的中间部分240的前侧210和后侧220两者的指纹以及远端部分230的前侧210的指纹的数据。

在一些实施例中，手指扫描器110可以获取手指120的一部分的一组生物特征数据和手指120的另一部分的另一组生物特征数据。例如，手指扫描器110可以获取指示手指120的远端部分230和中间部分240的骨骼结构的数据和指示静脉图案的数据，并且获取指示手指120的所有三个部分的指纹的数据。在另一个示例中，手指扫描器110可以获取指示手指120的远端部分230的静脉图案的数据，指示手指120的中间部分240的骨骼结构的数据，以及指示手指120的近端部分250的指纹的数据。

图3示出了可以使用手指扫描器110获取的生物特征数据。如图3所示，使用手指扫描器110获取的生物特征数据可以包括活体数据310和认证数据320。

活体数据310可以包括可以用于确定由手指扫描器110扫描的手指120属于活人的任何生物特征数据。在一些实施例中，获取活体数据310可以包括检测手指120内的血流312。例如，手指120内的血流312的存在可以指示手指120属于活人。在一些实施例中，获取活体数据310可以包括测量手指120的温度314。例如，在手指120上测量到正常体温可以指示手指120属于活人。在一些实施例中，获取活体数据310可以包括检测手指120上的即时脉搏。例如，手指120上的脉搏316的存在可以指示手指120属于活人。在一些实施例中，获取活体数据310可以包括经由手指120检测心率316。例如，检测到的心率316在正常人类心率的范围内(例如，50bpm至200bpm)的可以指示手指120属于一个活人。

认证数据320可以包括对用户可以是特有的并且随时间基本上不可变的任何生物特征数据。在一些实施例中，认证数据320可以包括指示指纹322的数据(例如，从手指120的一个或多个部分获取)。在一些实施例中，认证数据320可包括指示手指120的静脉图案324的数据。在一些实施例中，认证数据326可包括指示手指120的骨骼结构326的数据。例如，手指扫描器110可以获取手指120中的一个或多个骨骼(例如，远节指骨，中间指骨，和/或近节指骨)的宽度，厚度，和/或长度。

在一些实施例中，认证数据326可包括指示dna序列的数据。在一些实施例中，认证数据326可包括指示血型的数据。

在一些实施例中，生物特征数据的类型可以是活体数据310和认证数据320两者。

过程的示例

图4示出了根据所公开的实施例的用于生物地认证用户的过程400。

在步骤410，手指扫描器110可以从用户的手指120获取包括认证数据320和活体数据310的生物特征数据。

如关于图3所讨论的那样，获取的认证数据320可以包括可以对用户是特有的并且随时间基本上不可变的任何生物特征数据。活体数据310可以包括可以用于确定被手指扫描器110扫描的手指120属于活人的任何生物特征数据。

在可选步骤中，处理器可以处理获取的认证数据320和/或活体数据310。例如，可以使用一个或多个过滤器来处理所获取的数据以增强对比和/或去除噪声。

在步骤420，处理器可以访问用户的注册的认证数据。注册的认证数据可以是先前为用户获取的认证数据，例如，在注册过程期间。在一些实施例中，访问注册的认证数据可以包括访问包含注册到多个用户的认证数据的数据库。在一些实施例中，处理器可以从存储设备访问注册的认证数据，该存储设备包括在和/或连接到具有处理器的计算机系统或手指扫描器110。

在一些实施例中，访问用户的注册的认证数据可以包括识别与认证数据相关联的一个或多个用户帐户。由于用户的不同手指与不同的认证数据相关联，因此用户可以将不同的用户帐户分配给他或她的手指。例如，用户右手上的食指可以与社交网络的用户帐户相关联，而左手和右手上的中指与计算机网络的用户帐户相关联。在另一个示例中，右手上的拇指可以与银行处的支票账户相关联，而左手上的小拇指与同一银行的储蓄账户相关联。

另外地或替代地，访问用户的注册的认证数据可以包括识别与认证数据相关联的一个或多个支付方法。例如，左手和右手的食指可以与信用卡相关联，而左手和右手的小手指与借记卡相关联。

在步骤430，处理器可以确定获取的认证数据是否与注册的认证数据相匹配。在一些实施例中，处理器可以通过将获取的认证数据与注册的认证数据进行比较来确定获取的认证数据是否与注册的认证数据相匹配。在一些实施例中，如果获取的认证数据的至少预定部分与注册的认证数据相匹配，则处理器可以确定获取的认证数据与注册的认证数据相匹配。

在步骤440，处理器可以使用活体数据确定手指是否是活体手指。在一些实施例中，活体数据可用于确定手指是否是人造手指，例如剥下的皮肤，电子脉搏机器，心率机器，计算机软件生成的活体副本，来自动物的皮肤。

在一些实施例中，处理器可以试图识别获取的活体数据的异常和不自然。例如，处理器可以识别不同分离区域的不自然变化模式，包括但不限于扭曲的边界形状，在直方图分布中发现的异常峰值，变色，外观不一致性诸如部分暗区域，毛孔分布，核心部分的大移动，和脊锐度。在一些实施例中，处理器可确定手指120是否由诸如硅树脂，橡胶，薄膜，印章，纸，胶，碳，涂料，培乐多(play-doh)，粘土，明胶，食品，残渣，玻璃，塑料，碳等材料制成。

在步骤450，处理器可以在确定获取的认证数据与注册的认证数据相匹配之后并且在确定手指是活体手指之后进行用户认证。

在可选步骤中，在认证用户之后，处理器可以向另一个系统或子系统发送用户已经被认证的指示。该指示可以包括例如与用户相关联的标识符。例如，在对用户进行认证之后，处理器可以向在另一计算机系统上执行的软件程序发送用户已经被认证的指示以及与用户相关联的用户名。另外或替代地，在一个或多个用户帐户和/或支付方法与认证数据相关联(例如，在步骤420)的实施例中，处理器可以发送与用户帐户和/或支付方法相关联的信息到另一个系统或子系统。例如，处理器可以发送与用户帐户相关联的标识符。在另一示例中，处理器可以发送与认证数据相关联的信用卡的信用卡详细信息。

在另一个可选步骤中，在验证用户之后，处理器可以使交易得以处理。例如，在认证用户之后，处理器可以使金融交易得以处理。在一个或多个用户帐户和/或支付方法与认证数据相关联(例如，在步骤420)的实施例中，处理器可以使用用户帐户和/或支付方法使交易得以处理。例如，在认证数据与支付方法相关联的情况下，可以使用支付方法处理金融交易。在认证数据与社交网络的用户帐户相关联的另一示例中，处理器可以使得用户使用用户帐户登录社交网络。

在又一个可选步骤中，在认证用户之后，处理器可以输出用户已被认证的指示。例如，在认证用户之后，处理器可以在连接到生物认证系统的显示器上输出文本(例如，“johndoe认证成功”)。在一个或多个用户帐户和/或支付方法与认证数据相关联(例如，在步骤420被认定的)的实施例中，处理器可以输出与用户帐户和/或支付方法相关联的信息。例如，处理器可以输出与关联的用户帐户相关联的会员状态(例如，忠诚度状态)。在另一示例中，处理器可以输出与认证数据相关联的信用卡的信用卡详细信息(例如，卡号，到期日期)。

应用示例

图5示出了根据所公开的实施例的用于为用户注册生物认证数据的过程500的示例。在一些实施例中，过程500可以在位于银行，邮局，车辆管理局(dmv)，和购物中心的一个或多个设备中实现。

在步骤510，手指扫描器110可以从用户的手指120获取包括的认证数据和活体数据的生物特征数据。在一些实施例中，手指扫描器110可以从用户的多个手指获取认证数据和/或活体数据。

在步骤520，处理器可以使用活体数据确定手指120是否是活体手指。

在步骤530，在确定手指120是活体手指之后，处理器可以为用户注册所获取的认证数据。在一些实施例中，处理器可以接收与用户相关联的个人信息。在一些实施例中，获取的认证数据的注册可以包括存储获取的认证数据并将该数据与用户相关联。获取的认证数据可以存储在例如包括在手指扫描器110中的存储设备或连接到手指扫描器110的计算机系统的存储设备中。在一些实施例中，手指120的注册可以包括将手指120与一个或多个用户帐户和/或支付方式相关联。

图6示出了根据所公开的实施例的在服务点(pos)终端上实现的生物认证系统的示例。在图6的系统中，生物认证系统100可以集成在各种零售商店中使用的pos终端中。

在图6的系统中，在用户将他或她的一个手指放在手指扫描器110上之后，系统可以从手指获取生物特征数据并认证用户。随后，在认证之后，系统可以进行支付。可以使用与用户或认证数据相关联的支付方式(例如，信用卡或加密货币钱包)来进行支付。在一些实施例中，一旦手指从手指扫描器110释放，系统可以阻止任何额外的支付被处理。也就是说，如果原用户想要进行任何额外支付，则用户将需要再次将他或她的手指(相同或不同)放在手指扫描器110上。

图7示出了根据所公开的实施例的在桌上收银设备上实现的生物认证系统的示例。可以在餐馆和零售店中使用图7的系统，以使客户能够在经营场所内的任何地方使用便携式设备进行安全快捷的支付。这样的系统可以由商店的雇员操作，其可以确保由手指扫描器120扫描的手指确实是顾客的真实手指。

图8示出了根据所公开的实施例的可以连接到计算机的生物认证系统的示例。图8的生物认证系统可以与其他系统连接，例如另一个计算机系统。在图8的示例中，生物认证系统可用于为执行在计算机系统上的多种软件程序进行用户认证。例如，生物认证系统可以为执行在计算机系统上的操作系统进行用户认证或者为使用计算机系统访问的网站进行用户认证。

图9示出了根据所公开的实施例的可以在自动柜员机(atm)上实现的生物认证系统的示例。在图9的示例中，使用生物认证系统100而不是密码来进行用户认证。

此外，在一些实施例中，所公开的生物认证系统和方法可以在用于零售买卖的设备和用于接受信用和借记支付的设备中实现，例如商店，场馆，俱乐部，活动，在线购买，折扣店，商业贸易。在一些实施例中，所公开的生物认证系统和方法可用于防止误识别，包括但不限于医疗注册，医院进入/登记或滞留识别，医生/护士/医务人员识别和授权，医院/病房进入/登记，患者身份识别，外科医生和医疗助理识别，医院新生儿识别，多婴儿识别(双胞胎，三胞胎等)，处方/药物识别，选民注册，合法的进入/登记，酒店进入/登记，资产进入/登记，刑事鉴定，学校人员识别，警察识别，军事识别，商业和家庭服务识别(水管工，气，水，电，家装，园景美化等)，监狱/拘留所，人事档案，电子乐器电源或选择功能授权，电子设备激活(电脑，电话，收音机等)，办公设备进入/登记(办公桌，文件柜等)，高安全级别进入/登记，交通工具识别和授权，车辆启动/关闭，狂欢节和马戏团员工身份识别(例如，当穿着服装时)，武器如枪支，步枪，突击武器，轻武器等。

从前述内容可以理解，本文已经出于说明的目的描述了本发明的特定实施例，但是在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种修改。因此，本发明除了所附权利要求之外不受限制。