[发明专利]多谱生物统计传感器

说明书

相关申请的交叉参考

本专利是非临时的，并且要求下列每个临时专利的申请日期的权益，下列每个专利的内容被并入作为参考：美国临时专利No.60/460,247“NONINVASIVE ALCOHOL MONITOR”，于2003年4月4日申请；美国临时专利No.60/483,281“HYPERSPECTRAL FINGERPRINT READER”，于2003年6月27日由Robert K.Rowe等人申请；美国临时专利No.60/504,594“HYPERSPECTRAL FINGERPRINTING”，于2003年9月18日申请；和美国临时专利No.--/---，---“OPTICAL SKIN SENSOR FOR BIOMETRICS”，于2004年3月10日申请(代理号No.20204-002620US).

本专利也涉及美国专利No.09/874,740，名称是“APPARATUS ANDMETHOD OF BIOMETRIC DETERMINATION USING SPECIALIZEDOPTICAL SYSTEM”，2001年6月5日申请，全部内容在此一同并入作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及生物统计学。更具体地，本发明涉及借助多谱成像传感器进行生物统计测量的方法和系统以及用于测量酒精或其它分析物的体内水平的方法和系统。

“生物统计学”通常涉及对生命体的特征的统计分析。生物统计学的一种类别包括“生物统计识别”，其通常在两种模式之一下运转，以提供对人的自动识别或对人的假设身份进行验证。生物统计检测技术测量人的身体特性或行为特征，并且将这些特征与相似的预先记录测量结果进行比较，以确定是否匹配。通常用于生物统计识别的身体特性包括脸、虹膜(irises)、手几何形状、脉络结构(vein structure)和指纹型(fingerprintpattern)，所述都最主要的生物统计识别特征。通常用于分析所收集的指纹的方法包括光学的、电容的、射频的、热能的、超声的和一些其它更普通的技术。

大部分指纹收集方法取决于测量手指皮肤或附近位置的特征。具体地，光学指纹读取器通常依赖于传感器的压盘与放置在压盘上的手之间是否存在折射率的不同。当充有空气的指纹间隙位于压盘的特定位置上方时，由于空气-压盘之间折射率的不同，压盘内会出现全内反射(TIR)。可选择地，如果折射率合适的皮肤与压盘光学地接触时，该位置的TIR可受到破坏(frustrated)，使光线穿过压盘一皮肤界面。穿过手指与压盘接触部位的TIR的差别图(map of the differences)形成传统光学指纹读取的基础。存在许多光学装置用于探测亮域(bright-field)和暗域(dark-field)之间光学界面的变化。通常，简单、准单色光束用于基于TIR的测量。

也存在非TIR光学指纹传感器。在大多数情况下，这些传感器依赖于准单色光的某些装置用于照亮指纹的前面、侧面或后面，使所述光通过皮肤发生扩散。由于穿过脊(ridge)和谷(valley)的皮肤压盘边界的光传递的差异形成了指纹图像。光传递的差异是由于是否在谷中存在中间气隙引起的菲涅耳折射特征的改变所导致的，这是本领域普通技术人员所公知的。

由于非理想条件，光学指纹读取器易受图像质量的影响。如果皮肤是完全干的，与压盘的折射率匹配将受损，会导致较差的图像比较度。类似地，如指纹很湿，谷内充满水，导致所有穿过指纹区全部发生光耦合，并且大大减弱图像比较度。如果手指对压盘的压力太大或太小、皮肤或传感器被弄脏、皮肤的老化和/或磨损、或存在一些更细小的特征(如人种或很年轻的小孩的情况)，都会出现类似的作用。所述作用会降低图像质量，并且由此使指纹传感器的整体性能降低。这样，商用光学指纹读取器会包括一种由柔软材料(例如硅树脂)制成的薄膜以减弱这些作用和恢复性能。作为柔软材料，薄膜易损伤、磨损和污染，无维修就限制了传感器的应用。

生物统计传感器、特别是指纹生物统计传感器通常倾向于对各种形式的伪试样的无效。对于指纹读取器，向读取器呈现授权用户的指纹型的各种方法是众所周知的，所述指纹型嵌入某种非生物性材料种，例如纸、凝胶、橡胶和同类物质。因此，即使指纹读取器被认为可以可靠地确定匹配指纹型的存在与否，对于整体系统的安全性而言，确保匹配指纹型从真实的、有生命的手指取得也是很重要的，这与普通传感器的测定可能是很困难的。