[发明专利]多光谱成像生物识别

说明书

本申请是申请号为“200580017952.3”、题为“多光谱成像生物识别”的中国专利申请的分案申请。

由联邦资助研究或开发作出的关于发明的权利的声明

美国政府享有按照合同No.FA8750-04-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。

背景技术

本发明一般涉及生物识别。更具体地，本申请涉及多光谱成像生物识别。

“生物识别(Biometrics)”一般涉及对活体特征的统计分析。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，用于提供对人的自动识别或者对据称的人的声称的身份进行验证。生物识别传感技术测量人的物理特征或行为特征，并将这些特征与类似的预先记录的测量进行比较，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，其中指纹图案是所有生物识别认证特征中最普遍的。当前用于对采集到的指纹进行分析的方法包括光学，电容，射频，热，超声，以及其它几种不太常用的方法

大部分指纹采集方法依靠对手指表面上或与其非常靠近的皮肤特征进行测量。特别地，光学指纹读取器一般地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射率的差异。当界面上光的角度大于临界角度并且在台板的特定位置上存在指纹的充气凹部时，由于空气-台板折射率的差异而在台板中出现全内反射(“TIR”)。另外，如果适当折射率的皮肤与台板光学接触，则该位置上的TIR被“阻止”，允许光穿过该台板-皮肤界面。贯穿手指与台板接触区域的TIR的差异的映射形成了常规光学指纹读取的基础。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，单束的准单色光被用于进行该基于TIR的测量。

也存在非TIR光学指纹传感器。一些非TIR接触传感器依靠准单色光装置来照射指尖的前面，侧面或者背面，使得光透过皮肤漫射。由于对于突起和凹部，穿过手指并横过皮肤-台板界面的光传输的差异而形成了指纹图象。界面上光传输的差异是由于Fresnel反射特性的变化而引起的，而Fresnel反射特性取决于在凹部中是否存在中间气隙。一些非TIR传感器为非接触传感器，其使用偏振光对指纹的表面特征进行成像。在有些情况下，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上对入射光进行偏振，以提供两个图像，接着按照某种方式将这两个图象组合在一块，以增强手指的表面特征。

虽然根据TIR现象的光学指纹读取器是一种最普遍使用的指纹传感器，但是它们容易受到由于非理想条件而造成的图像质量问题的影响。如果皮肤过分干燥，则与台板匹配的比率将受到损害，这就导致了很差的图像对比度。类似地，如果手指太湿，则凹部将充满水，这将导致遍布指纹区出现光耦合并且大大降低图像对比度。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，皮肤老化和/或破损，或者存在过度精细的特征例如同种同文化之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％的指纹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，商用光学指纹读取器中包括软材料例如硅树脂的薄膜，用以帮助减轻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感器的使用。

生物识别传感器，特别是指纹生物识别传感器，一般由于各种形式的欺骗采样而失效。在指纹读取器的情况下，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，该指纹图案被嵌入到一些类型的非生物材料中，例如纸张，明胶，乳胶等。这样，即使指纹读取器能够被认为是很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案对整个系统的安全来说也是很关键的，而这是通过许多现有的传感器也很难确定的。

因此，本领域内需要有一种用于生物识别传感的改进方法和系统。

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条件下照射个体的目标皮肤部位。对于所述多个不同的光学条件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。由所述接收到的光得到所述目标皮肤部位的多光谱图像。利用所得到的多光谱图像进行生物识别功能。