專利名稱：驗證生物識別捕獲特別是身體印記的方法
驗證生物識別捕獲特別是身體印記的方法 發(fā)明領(lǐng)域
本申請一般涉及一個個體的生物識別捕獲的領(lǐng)域，特別涉及一個 個體的身體的某個部位的身體印記，尤其是對個體上的指紋或面部印
記，例如為了識別或認(rèn)證某個個體，更特別地涉及在該領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)改進(jìn)。
背景技術(shù)：
當(dāng)欺騙出現(xiàn)在身體印記捕獲時，特別普遍地是指紋的捕獲，根據(jù)
其中的一個方面，能夠使用其中的所謂"偽造的手指"技術(shù)詐騙者 使用一個能再現(xiàn)能表征某個個體的身體印記的偽造的手指(或偽造的 身體部位)。例如，該偽造的手指能夠包含為需要被檢測的身體印記 的再現(xiàn)而提供整個手指的模仿，以用來表現(xiàn)某個指定的個體的特征， 或者該偽造的手指簡單地包含一個僅提供了與該個體的指紋再現(xiàn)外 表上相同的手指套，詐騙者用該手指套覆蓋自己的手指。.
然而這些能夠肯定地提供適當(dāng)身體印記的形態(tài)面貌的偽造的手 指，并不能具有真實手指的全部電子或者化學(xué)特征。因此，眾所周知， 在所述身體部位被應(yīng)用到指紋捕獲設(shè)備上時，要去識別某個身體部位 的生命特征，可以通過沖丸行適當(dāng)?shù)碾娮訙y量。例如，可以通過文獻(xiàn) FR2849244和FR2849246中教導(dǎo)的電子阻抗測量，這兩個文獻(xiàn)也都以 本申請人的名字提出。
然而，也不能排除這樣一個事實，即詐騙者可以用詐騙者先前切 除的部位代替該個體的相應(yīng)身體部位(特別地，從某個體身上切除一 個手指，以便詐騙者然后應(yīng)用于指紋捕獲設(shè)備)。因此為了避免這種 非法的方法，有必要在指紋識別設(shè)備的協(xié)作下，驗證身體部位的生命 特征。
然而，現(xiàn)有的控制辦法通常被證明對這些詐騙者的嚴(yán)謹(jǐn)情形是不 合適的，因為被切除的身體部位只有在經(jīng)過一個特定時段之后才會喪失其要測量的物理特征，所以為詐騙者提供了足夠長的時間去從個體 身上切除部位，然后到達(dá)印記捕獲設(shè)備以應(yīng)用該切除的身體部位。
為了克服這些限制性的缺陷，因此記錄身體部位的生命特征是有 優(yōu)勢的，其中必須執(zhí)行生物識別捕獲，并且該生命特征反映于該身體 部位的氧化血紅蛋白和非氧化血紅蛋白的比率。這種解決方案具有特 定的特征，因為該比率(氧化血紅蛋白和非氧化血紅蛋白的比率)在 組織存活期間保持接近于穩(wěn)定值，但是當(dāng)組織停止存活(當(dāng)身體部位 被切除時，例如被切除的手指)或隨外傷帶來的血液循環(huán)停止或顯著
減少(例如在手指或者胳膊被裝上止血器)的時候會立即迅速降低； 典型地，氧化血紅蛋白和非氧化血紅蛋白的比率/人氧化作用不再更新 的第 一時間開始已經(jīng)很大程度地減少，因為細(xì)胞不會立刻死亡并且會 消耗完目前已存在的氧氣(例如身體部位已經(jīng)被切除或者心臟立即停 止跳動的情況)。然而，不太可能發(fā)生詐騙者在印記捕獲需要執(zhí)行的 地點切除身體部位，在實踐中，在身體部位被切除和被用于印記捕獲 目的之間，中間消逝的時間間隔，盡管不是很長(比如幾分鐘，更不 必說是幾個小時，或者是幾天了 )，但該時間間隔對于血紅蛋白的氧 化率降低到一個顯著低于存活值來說，是足夠的。因此從該視角來看， 本發(fā)明的方法比過去所使用的大多數(shù)方法都更有效。
當(dāng)然，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，眾所周知的是，通過對個體的一個身體部位 針對多個波長處理射線傳輸測量，結(jié)合脈搏測量，以便推斷出動脈血 液中的氧化率(在這種情況下，只有動脈部分與選取的脈搏一起測量 以消除骨頭和深色血液的色素產(chǎn)生的影響)。該數(shù)目通過存在的氧化 血紅蛋白數(shù)相對于總的血紅蛋白的數(shù)量來體現(xiàn)。例如，它被用于檢測 在睡眠呼吸暫停時氧化作用的血液滴數(shù)。這個測量過程非常緩慢，特 別是由于需要很長時間進(jìn)行脈搏的測量，但是其確實能夠得到關(guān)于動 脈血液氧化率的精確信息。
然而，考慮這種在動脈血液的氧化率上精確的信息是有必要的， 但是，如果應(yīng)用本發(fā)明的方法，在獲得個體的生物識別的情形下，它 是過分的，因為它或許能獲得信息的精確性，但是對于獲得生物識別信息不是必需的；而且，對有用信息的獲取時間太長并且實施方案相 當(dāng)復(fù)雜(關(guān)聯(lián)光信號的調(diào)制，為提取脈搏信息和偽造信息而進(jìn)行的多
個處理操作)，因此這個熟知的解決方案不能用于執(zhí)行一個快速而經(jīng)
濟(jì)的生物識別過程中。另外，在傳送模式下的光學(xué)分析也不適用于當(dāng)
前應(yīng)用的生物識別傳感器的 一般形式。
需要理解的是，在本發(fā)明的背景下，盡管是一部分(與醫(yī)療領(lǐng)域 中執(zhí)行的精確測量相比)，但是能夠達(dá)到需要的結(jié)果得到信息就足夠 了 ，其能夠簡單地代表緊急情況的出現(xiàn)和在被審查的物體中的生命特
征相適宜的氧化和非氧化血紅蛋白的比率上的相對平衡，了解正如在 醫(yī)療環(huán)境下定義的氧化率的精確值或特別限定在動脈或脈動的血液
都不是必需的或者只有簡單的用處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明中，提供了一種驗證生物識別捕獲的方法，特別是從個體 的一個身體部位捕獲身體印記，尤其是個體的指紋，其特征在于，根 據(jù)本發(fā)明，在需要被檢測的帶有生物識別特征的身體部位中，與生物
識別捕獲平行地
-使用至少一種射線照射所述的身體部位，該射線包括至少兩個
各不相同的介于500nm到1150nm之間的波長;
畫對所述至少兩個各不相同的介于500nm和1150nm之間的波 長，至少執(zhí)行兩個反射測量，以便測量所述身體部位的組織在所述至 少兩個波長上的反射率；
-計算這兩個被測量的速率的比值，以及
-將上述被計算的比值與氧化血紅蛋白和非氧化血紅蛋白的比 率的參考值的區(qū)間進(jìn)行比較，其中氧化血紅蛋白和非氧化血紅蛋白的 比率表示了一個存活組織針對所涉及的波長的特征。
然后，如果所述比值在所述區(qū)間內(nèi)，則所述身體部位一皮認(rèn)為存活 的并且所述生物識別捕獲被驗證有效；或者，如果所述比值不在所述 區(qū)間內(nèi)，所述身體部位被認(rèn)為不是存活的并且所述生物識別捕獲不被 驗證有效。從500nm到1150nm的波長范圍對應(yīng)于一個區(qū)域，在該區(qū)域中氧 化和非氧化血紅蛋白之間的吸收差異是容易可測量的，盡管存在一般 的對測量的干擾，例如骨頭和皮膚的色素。
根據(jù)本發(fā)明的方法能夠簡單又快速地執(zhí)行，而不需要使用復(fù)雜且 昂貴的硬件，并且在一段時間內(nèi)(小于l秒)內(nèi)就能夠提供所需的信 息，這適用于個體識別過程。
進(jìn)一步地，這種方法能夠提供多種可能和改進(jìn)的實施例，從而允 許其容易應(yīng)用于多種限制情況。特別的，在第一實施例中，能夠提供 一種方法，為所述要照射的身體部位使用至少兩種包括所述至少兩個 各不相同的波長的射線，并且執(zhí)行與所述至少兩個各不相同的波長相 關(guān)的至少兩個反射測量，以測量在所述至少兩個波長上的所述身體部 位組織的反射率。在第二實施例中，在另一方面，提供一種方法，能 夠為所述要照射的身體部位使用包括所述至少兩個各不相同的波長 的射線進(jìn)行照射，所述具有至少兩個各不相同的波長的反射射線從被 反射的射線中被濾波，并且在所述至少兩個各不相同的波長上執(zhí)行至 少兩個反射測量，以針對至少兩個各不相同的波長測量所述身體部位 組織的反射率。


閱讀本發(fā)明的特定實施例的詳細(xì)描述，將有助于更好地理解本發(fā) 明，本發(fā)明地實施例通過非限制的示例單獨地給出。在所述描述中， 可以參考相關(guān)附圖，其中
-圖1示出了分別對應(yīng)于一個標(biāo)準(zhǔn)存活組織(ST， standard living tissue)、 一個應(yīng)用止血器一分鐘后的存活的組織(sTd)、以及死尸 組織(Cad)的電磁波的反射率(以百分比表示，在Y軸上，以線性比 例尺方式)曲線圖，其中根據(jù)射線(在X軸上，以線性比例尺方式) 的波長(以納米nm為單位)；
畫圖2示出了相對于以x軸線性模式表示的介于400nm和2400nm 之間的射線波長(以納米nm為單位)的、表示通過100%氧化血紅 蛋白和100%非氧化血紅蛋白的電磁波吸收系數(shù)的兩條曲線圖，在Y軸上以對數(shù)比例尺方式記錄的是所被照射的組織的光學(xué)吸收系數(shù)(以
mm-1為單位的pa );
-圖3是圖2中波長在400nm到1400nm之間部分的》文大圖，有 利于理解根據(jù)本發(fā)明的第 一 實施例；
-圖4是圖1中波長在500nm到600nm之間部分的放大圖，有 利于理解根據(jù)本發(fā)明的第二實施例；
-圖5是圖1中波長在500nm到600nm之間部分的放大圖，有 利于理解根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的變型；以及
-圖6是示出了分別對應(yīng)于應(yīng)用了止血器一分鐘以后的輕色素存 活組織(STRd )、死尸組織(RCad)、以及具有強(qiáng)色素的組織 (BL1，BL2，BL3)的電磁波的傳送率(Y軸)的曲線圖，其中根據(jù)范 圍在500- 900nm內(nèi)射線(在X軸上，以線性比例尺方式)的波長(以 納米nm為單位)(外界溫度為22。C ± 2。C (針對死尸組織為6°C ± 2。C )執(zhí)行測量)。
具體實施例方式
在圖1中，根據(jù)在360nm到740nm之間的波長范圍內(nèi)的入射電 磁波的波長，曲線"ST"表示標(biāo)準(zhǔn)存活組織的電磁波反射率(作為入 射強(qiáng)度的百分比)。
在圖1中，根據(jù)在360nm到740nm之間的波長范圍內(nèi)的入射電 磁波的波長，曲線"STd"表示在應(yīng)用了止血器一分鐘之后的存活組 織的電磁波反射率(作為入射強(qiáng)度的百分比)。
在圖1中，根據(jù)在360nm到740nm之間的波長范圍內(nèi)的入射電 磁波的波長，曲線"Cad"表示死尸組織的電磁波反射率(作為入射 強(qiáng)度的百分比)。
在圖2中，根據(jù)在400nm到2400nm之間的波長范圍內(nèi)的入射電 磁波的波長，曲線A以粗線繪制表示只有血紅蛋白采樣的吸收率， 其中的血紅蛋白在水中以300毫摩爾每升(mosmol per liter)稀釋并且 100%被氧化。
同樣在圖2中，在同樣的波長范圍，曲線B以細(xì)線繪制表示僅
10僅血紅蛋白采樣的吸收率，其中的血紅蛋白在水中以300毫摩爾每升稀釋并且100°/"皮非氧化。
在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域眾所周知的是，血紅蛋白是血液中主要的光吸收劑之一，而且也因此是存活組織的主要的光吸收劑之一；曲線A和B之間的差異是由水稀釋的血紅蛋白產(chǎn)生，其中沒有其他生物成分，因此根據(jù)血紅蛋白的氧化和非氧化，通過在整個組織上的反射，可以在該波長范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)曲線A和B之間的差異和走向。需要指出的是，曲線A、 B在整個被考慮的波長范圍內(nèi)，以依賴于波長的有些顯著的方式，彼此獨立。更特別地，可以注意到一個明顯的區(qū)域，在該區(qū)域中對于給定的波長，所吸收光的比率在氧化的血紅蛋白中非常顯著(從800到1150nm)，以及一個點，針對該點對于給定的波長，所吸收光的比率在非氧化的血紅蛋白中非常顯著(從600到800nm)。 相似地，對于一個接近于560nm的受限波長范圍，在非氧化血紅蛋白中氧化血紅蛋白吸收射線非常顯著，并且對于這種混合物，特別地在波長(542nm, 560nm， 576nm)上具有變化和倒置，這被發(fā)現(xiàn)貫穿于整個組織。
因此，理論上，看似可以通過驗證其中確實包含血紅蛋白，并且具有和一個有生命的人的生理機(jī)能相一致的氧化血紅蛋白和非氧化
血紅蛋白的比率，從而通過簡單的測量一個用合適波長的射線進(jìn)行照射的組織的吸收率，來區(qū)分 一 個存活組織和 一 個死亡或者人造組織。
然而，對于存活的組織，代表氧化率和局部非氧化的血紅蛋白的吸收率的比率，在某個受限的范圍內(nèi)，因為個體的不同或者同一個個體的身體部位的不同而不同。
然而，特定的組織構(gòu)成，特別是皮膚(黑色人種)的色素能夠通過在光到達(dá)毛細(xì)血管和血紅蛋白之前吸收光線，而顯著干擾這樣的測量。因此，在某特定方式中，在波長從800到1150nm范圍內(nèi)，在這種可以快速而普遍地被執(zhí)行的簡單方法的情形下，分別對應(yīng)于存活組織和非存活組織的吸收率的嚴(yán)謹(jǐn)而可靠的區(qū)分執(zhí)行起來會更加困難。
然而，用于測量對氧化血紅蛋白的影響(〉800nm)顯著部位的反射的波長越高，則效果越好，因為前后到達(dá)血紅蛋白的射線被更少
地吸收(如圖6中曲線所示)。
相反地，盡管因為來自組織其他部分的干擾，為特定人種或組織通過光反射的測量通常執(zhí)行困難，但是真正的局部血紅蛋白的氧化率仍然保持在受限數(shù)值范圍內(nèi)，該數(shù)值范圍與在組織內(nèi)存活的有機(jī)體相一致。
因此在本發(fā)明中提供一種改進(jìn)的驗證生物識別捕獲方法，特別是個體的身體某部位的身體印記捕獲，尤其是個體的指紋。該方法利用上面指示的顯著特征，能夠區(qū)分被供給有氧氣的血液的、且其細(xì)胞局部地消耗該氧氣的組織(合格的存活組織)，還是不被供給有氧氣的
血液的、且其細(xì)胞繼續(xù)地消耗氧氣的組織(非氧化組織死亡組織，例如被切除的手指或心臟停止)，或者是被很差地供給有氧氣的血液的、且其細(xì)胞的氧氣消耗保持相同水平的組織(硬化組織，例如被綁帶的手指)，或者甚至是被過氧化的組織(人造手指被制作成僅僅順利響應(yīng)氧化的血紅蛋白的波長)，而后者是合格的非存活組織。根據(jù)本發(fā)明的方法包括，在被檢測的提供生物識別特征的身體部位，與生物識別捕獲平行地
-使用至少一種射線照射所述的身體部位，該射線包括至少兩個各不相同的介于500nm到1150nm之間的波長；
-對所述至少兩個各不相同的介于500nm和1150nm之間的波長，至少執(zhí)行兩個反射測量，以便測量所述身體部位的組織在所述至少兩個波長上的反射率；
-計算這兩個被測量的速率的比值，以及
-將上述被計算的比值與氧化血紅蛋白和非氧化血紅蛋白的比率的參考值的區(qū)間進(jìn)行比較，其中氧化血紅蛋白和非氧化血紅蛋白的比率表示了一個存活組織針對所涉及的波長的特征。
因此，如果所述比值在所述區(qū)間內(nèi)，則所述身體部位被認(rèn)為存活的并且所述生物識別捕獲被驗證有效；或者，如果所述比值不在所述區(qū)間內(nèi)，所述身體部位被認(rèn)為不是存活的并且所述生物識別捕獲不被驗證有效。
能夠設(shè)想幾個方案以實現(xiàn)上面描述的方法所需的反射測量。 第一方案包括，用具有所需波長的射線照射身體部位，并且在各
自反射的射線上構(gòu)造反射測量；換句話說，此時，使用至少兩種射線
照射所述身體部位，其中所述至少兩種射線具有至少兩個各不相同的 波長，并且對所述至少兩個各不相同的波長執(zhí)行至少兩個反射測量， 以測量所述身體部位的組織在所述至少兩個波長上的反射率。
然而，也可以設(shè)想另外一種方案，包括使用包含上述至少兩個各 不相同的波長的射線照射所述身體部位，從被反射的射線中過濾出包 含所述至少兩個波長的至少兩種反射射線，然后基于上述至少兩個各 不相同的的波長執(zhí)行至少兩個反射測量，以測量所述身體部位的組織 在所述至少兩個波長上的反射率。在這種情況下，分離具有所需要波 長的射線是在反射射線上進(jìn)行的，例如通過光濾波，然而被照射組織 的附帶射線能呈現(xiàn)一個波長的寬頻語(例如使用白光)。
在本發(fā)明的第一實施方式中，參考附圖2中的圖形的一個顯著的 特征在波長范圍在大約600nm到1150nm之間時，兩條曲線A和B 的偏移量是顯著的，但是在這個范圍之外偏移量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小得多，甚至在 1400nm以外幾乎為0:正因為此，盡管可能只是在理論上，在上述范 圍之外執(zhí)行本發(fā)明的方案將會帶來技術(shù)難題。
更確切地參考附圖3,表示圖2中在大約600nm到1150nm附近 的的部分放大圖，將會指出在800nm附近曲線A和B的交叉點對 于小于800nm的波長，曲線A位于曲線B之下(對于這些波長氧化 血紅蛋白的吸收率要小于非氧化血紅蛋白的吸收率)，但是對于大于 800nm的波長，曲線A在曲線B之上(對于這些波長氧化血紅蛋白 的吸收率要大于非氧化血紅蛋白的吸收率)。
圖3還用虛線表示了，在相同的波長范圍內(nèi)，作為參考給出的曲 線C所代表的純水的吸收率，其指示出從大約1200nm開始，經(jīng)稀釋 的血紅蛋白采樣與純水的反射率相接近。因此從大約1200nm開始， 水成為了血液中主要的反射成分，所以在1200nm以上，氧化血紅蛋白和非氧化血紅蛋白反射能力(或反射率)的不同將會使得通過測量 組織的反射率的測量方法更加困難。
在這種情況下，提出了使用兩個各不相同的介于大約600nm到 1150nm之間的波長的基本單色波射線，并且兩個波長分別位于大約 800nm的兩側(cè)。
優(yōu)選地，為了獲得顯著不同的測量結(jié)果，所使用的射線需要對應(yīng) 于兩個曲線A和B之間存在的最大的不同，也就是，在圖3中可以 最好的顯示出，表示第一射線的第一波長在大約620nm到750nm之 間的范圍Pl，以及表示第二射線的第二波長在大約850nm到1100nm 之間的范圍P2。
典型地，第一和第二射線分別具有大約650nm (紅光)的第一波 長和大約950nm (接近紅外線)的第二波長，已知在市場上普遍可獲 得對于這兩種波長的光電硬件(因此相對來講不算昂貴)。
在圖3中，為這樣兩個波長的兩個測量點加入的兩條直線Do和 Dno分別繪制在曲線A (100%氧化血紅蛋白)和曲線B (100%非氧 化血紅蛋白)上。需要指出兩條直線Do和Dno顯示了明顯不同的傾 斜度(在這個具體案例中是相反方向的傾斜度)。兩條直線Do和Dno 代表實踐中永遠(yuǎn)不會達(dá)到的兩個極端，因為 一個存活的組織包括氧化 血紅蛋白和非氧化血紅蛋白的混合物在實踐中，在存活組織上執(zhí)行
的測量會帶來一個反映直線傾斜度的比率，該比率在上述直線Do和 Dno之間。而且，基于所示比率的計算所作出的選擇會形成一個可靠 的準(zhǔn)則。
上述兩種測量率的比率與大約0.48到0.60之間的值的區(qū)間相比 較，該區(qū)間表示了存活組織在上述波長650nm和950nm上的特性。
上述根據(jù)本發(fā)明方法的第一實施方式非常關(guān)注所獲結(jié)果的質(zhì)量 和能夠在物理上實現(xiàn)的技術(shù)簡化。然而，因為所使用的兩個波長(典 型地為上述實施例中的650nm和950nm)之間的差異很大，關(guān)于偽造 手指詐騙的安全級別不是最優(yōu)的。實踐中，甚至如果欺騙者使用專家 專用的特定技術(shù)，則也不是沒有可能設(shè)想對于偽造身體部位，例如用具有被使用的兩個波長(例如650nm和950nm)所需的吸收率的材料 制作或者覆蓋的手指，也能帶來兩個波長之間的相當(dāng)大的差異。
考慮到上述第一實施方式的不足，本發(fā)明提出了僅僅基于曲線A 和B上的血紅蛋白性能的另一實施方式，在圖2、 3中的標(biāo)示為IH, 并且它是在圖1所示的整個組織上的反射，在圖4中以放大圖表示。 需要指出的是，在圖4中，Y軸給出的是反射率或反射性能，而非圖 2、 3中給出的吸收性能，因此圖4中與圖2、 3中相應(yīng)的曲線是相反 的。
圖4顯示了 一條近似W形的、波長在大約510nm和620nm之間 的普通氧化的存活組織的反射性能曲線A，，具有3個特征點，在大 約560nm波長上的相對最高點M，相對最高點M通過兩個相對最低 點ml和m2形成，其中兩個相對最^f氐點ml和m2分別對應(yīng)波長在大 約542nm和576nm。然而，在相同的波長范圍內(nèi)，受傷嚴(yán)重或非氧化 組織的反射性能曲線B ，顯示出大體U形，曲線B ，具有 一 個在波長大 約555nm上的相對最低點mb,并且這個相對最低點兩邊的傾斜度與 W形的曲線A，兩端的臂的傾斜度基本上不同。
同樣在圖4中，所示曲線C，表示已死亡組織(死尸)的反射性能， 典型的，例如是被切除的手指。該曲線C，大幅向下偏移(很低的反射 率)并且顯示出大體U形，U形上具有一個在大約555nm波長上的 相對最j氐點mc。
最后，將指出曲線A，的特殊的W形在一個相對窄的波長范圍上 延伸，并且在該范圍內(nèi)，曲線A，具有三個特;f正點ml、 M和m2以及 作為特征的傾斜度，這些都能區(qū)分于曲線B，和曲線C，的特征點和傾 斜度，而這對于欺騙者來說偽造包括所有這些準(zhǔn)確特征的身體部位是 非常復(fù)雜的，甚至幾乎是不可能的。
在這種背景下，在本發(fā)明的第二實施方式中，提出了使用具有不 同波長的至少兩種射線來執(zhí)行上述至少兩個反射測量，其中上述不同 的波長是在大約510nm到620nm之間。
為了具體應(yīng)用與上述三個特征點的存在相關(guān)的上述配置，提出以下步驟(參見附圖4):
-使用具有各不相同波長的三種射線分別執(zhí)行三種測量，其中第
一射線具有大約542nm的第一波長，第二射線具有大約560nm的第
二波長，第三射線具有大約576nm的第三波長，
-以成對的方式，計算出上述三種測量的三個比值，以及
-上述三個比值分別與三個參考值區(qū)間比較，為了確認(rèn)提出測量
的身體部位是存活的，上述三個比值需要具有分別包括在上述三個區(qū)
間內(nèi)的值。
參考圖4，將指出曲線A，上分別的點對mlM、 Mm2和mlm2定 義的直線表示的傾斜度，與曲線B，上相應(yīng)點對之間的三條直線(為了 保持圖5的易辨認(rèn)性，在圖5種沒有繪出這三條直線)的傾斜度有很 大不同。因此，基于所述測量是在存活組織(形成存活組織的特征是 包含一定比例的氧化和非氧化血紅蛋白)還是非存活組織上執(zhí)行的， 反映上述三條直線的傾斜度的所述三種測量兩兩取得的三個比值具 有顯著不同的數(shù)值，其中非存活組織是受傷嚴(yán)重、或非氧化的(例 如死亡組織)、過氧化的或者甚至一點都不包含血紅蛋白(例如合成 手指)，因此能夠可靠地執(zhí)行所做的選擇。
然而，實際的實施方案的風(fēng)險因為發(fā)射這些波長的基本單色的光 源并不常見或者需要由多個設(shè)備制造的事實而增加，因此它是高成本 的，這構(gòu)成了低成本生產(chǎn)這樣的設(shè)備的一個障礙。
為了克服這個困難，提出了對上述措施的一個變化實施方式(見 圖5),它包括使用至少第一射線和第二射線執(zhí)行兩個反射測量，其 中第一射線覆蓋以介于大約510nm到542nm之間的第一波長為中心 的第一波長范圍，第二射線覆蓋以介于大約576nm到620nm之間的 第二波長為中心的第二波長范圍。優(yōu)選地，第一波長盡量接近曲線A， 和B，的相交部分L,以便"存活的"和"非存活的"傾斜度之間的差 異在該射線源的整個波長范圍內(nèi)是最大的，同時，優(yōu)選地，第二波長 從一個曲線A，和B，所呈現(xiàn)的差異在該射線源的整個波長范圍上盡可 能大的范圍中選擇，典型地接近600nm:這樣能能夠確保分別在存活組織(形成存活組織的特征是包含一定比例的氧化和非氧化血紅蛋 白)上執(zhí)行的測量和在非存活組織(受傷嚴(yán)重、非氧化的、過氧化的 或者甚至一 點都不包含血紅蛋白)上執(zhí)行的測量的比值之間具有顯著
的差異；選擇的標(biāo)準(zhǔn)是明確的。
優(yōu)選地，在以大約520nm的第 一波長為中心和在這個第 一中心波 長的左右相差大約土33nm的范圍內(nèi)提供第一射線。而且，在以大約 594nm的第二波長為中心和在這個第二中心波長的左右相差大約 ± 15nm的范圍內(nèi)提供第二射線。
例如，能夠指出，普通存活手指在520nm和594nm上執(zhí)行的反 射測量的比值大約是0.29,具有大量色素的手指大約是1.02,被止血 的手指大約是1.14，死尸大約是1.31,具有大量色素的死尸大約是 1.30。
仍然通過舉例，還能夠指出，普通存活手指在464nm和594nm 上執(zhí)行的反射測量的比值大約是0.87，具有大量色素的手指大約是 0.80,被止血的手指大約是0.98,死尸大約是1.35,具有大量色素的 死尸大約是1.20。
圖5顯示了連接曲線A，上測量點的直線Do,直線Do的傾斜度 反映了在存活組織上執(zhí)行的兩個測量的比值，也就是包含血紅蛋白和 其中的經(jīng)氧化和非氧化的血紅蛋白形成適當(dāng)比率的存活組織。還顯示 了連接曲線B，上測量點的直線Dno,直線Dno的傾斜度反映了在死 亡組織或血液循環(huán)停止的組織上執(zhí)行的兩個測量的比值。在圖5中還 指出，兩條直線Do和Dno表示了顯著不同的傾斜度，是由各自顯著 不同的測量比值的反映。這些傾斜度對應(yīng)于幾乎是單色光源的理想情 況。使用具有上述小量波長擴(kuò)展(例如士33nm和士 15nm )的光源使 得在存活和非存活組織之間所觀察到的差異能夠進(jìn)一步放大，因此進(jìn) 一步鞏固了對每個光源的單獨測量的比值的有效性。
為了補(bǔ)充信息和獲得額外的安全性，為了定位一個中間特征點或 確定一個中間附加的傾斜度，需要考慮使用具有一個第三中間波長的 射線執(zhí)行一個第三測量，例如在560nm附近。在本發(fā)明的情形中，測量的執(zhí)行是迅速的，幾乎是瞬間的，并且 沒有伴隨與其它標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的其它附加測量；確定它們的比值以及將確 定這個比值與一個參考值或區(qū)間中的位置的信息處理步驟，再次地， 也能夠被極其迅速地執(zhí)行。因此很容易在印記捕獲的情形中包括這樣 的方法，而對于用戶結(jié)果沒有明顯障礙。
根據(jù)本發(fā)明的方法的 一 個優(yōu)勢在于這樣 一 個事實，即該方法使用 了從身體部位深處得到的測量，而不是從身體部位的表面，如同使用 表面特征測量的方法的情形，這使得欺騙攻擊變得復(fù)雜，從而得到了 附加的安全標(biāo)準(zhǔn)。
還需要指出的是，根據(jù)本發(fā)明的方法與無觸點身體部位捕獲(例 如印記或面像)的技術(shù)相適宜，這擴(kuò)寬了可實施領(lǐng)域。
執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的多個方面的實際情況是多樣的，這允許 針對多種應(yīng)用做必要的簡單的適配。
因此，根據(jù)需要，可以提供具有不同波長的射線，也可以確保它 們在整個捕獲表面上或者甚至在一個預(yù)定的受限方式下，是表面反射 的。
如電學(xué)領(lǐng)域(例如，光電二極管、光電晶體管)所熟知的，在點 狀或確定多點系列情況下，可以用點狀光傳感器或系列點光傳感器執(zhí) 行所述捕獲。
對于所有序列和所有光的類型(點狀、球狀或被組成圖案的)，
優(yōu)選地，可以使用在電學(xué)領(lǐng)域熟知的二維圖像傳感器(例如CCD、 CMOS照相機(jī))，以允許在一個單幅圖像或者部分圖像的捕獲中、或 者在兩個圖像或圖像部分的捕獲中獲得所有測量。
在本發(fā)明的情形中上述定義的在幾個^皮分析部位的幾個點上的 比值的計算，能夠鞏固在多個部位或者認(rèn)真選擇的點上的測量，以抵 消一次性的或者基于要素關(guān)聯(lián)的欺騙攻擊。
用于計算的圖案、整個表面或者特定點可以是先驗的或者根據(jù)捕 獲之后計算的標(biāo)準(zhǔn)后驗的(例如分析印記的圖像以便不會在沒有被手 指覆蓋的圖像背景下執(zhí)行計算)。不同點之間的統(tǒng) 一 可以采用比值的平均的形式。
不同點之間的統(tǒng) 一 也可以采用比較:帔指定為存活的點的數(shù)量和 被指定為非存活的點的數(shù)量，以及被印記覆蓋的點的數(shù)量的規(guī)模，并 與它們的空間分布的分析相關(guān)聯(lián)。例如，有趣的是，如果在一個生物 識別捕獲中被指定為非存活的相關(guān)點的數(shù)量大于一個閾值，并且這些 相關(guān)點的表面分布是鄰近的(相關(guān)聯(lián)部分非常大的非存活，甚至其他 點都被指定為存活的)，則被指定為非存活。
而且，通過在兩個光源之間的切換，在相同的硬件上分別在不同 波長上的射線上執(zhí)行連續(xù)執(zhí)行測量，使得用于此項附加功能的硬件體 積減小，成本降低。然而，如果需要，還可以設(shè)想分別在具有使用在 不同波長的射線上以時間上偏移的方式執(zhí)行測量，其中所述射線以時 間上偏移的方式被發(fā)射。
進(jìn)一步地，還可以設(shè)想，在分別對應(yīng)于具有不同波長的射線、在 空間上具有非常微小的偏移的點狀、形狀或表面上，同時執(zhí)行測量， 其中所述射線在時間上同時被發(fā)射。
由于根據(jù)本發(fā)明的方法，能夠確定用于印記捕獲過程的身體部位
是否是存活的，確定之后所述印記捕獲能夠被驗證有效，或者如果所 述身體部位不是存活的，確定之后所述印記捕獲可能不會被驗證有
效。實施本發(fā)明的措施能夠提出各種變化實施例。下面給出一些示例
-根據(jù)一第一可能變化實施例，所述印記捕獲和兩個反射測量被 同時執(zhí)行，顯然，由于所使用射線的特定波長，這兩個操作之間沒有
干擾； 一旦建立了上述比值并且與存儲器中所保存的特定值或參考區(qū) 間進(jìn)行比較，分別地，在所述身體部位已經(jīng)被宣布為存活的或者非存 活的之后，該印記捕獲也被驗證有效或者驗證無效。這種實施方式提 供了快速的優(yōu)勢，因此信息輸入不比單獨的身體印記捕獲需要更多的 時間，這將會給被測試的人帶來好處，但是，另一方面也可能使得正 在被執(zhí)行的印記捕獲被認(rèn)為沒有用處。
-根據(jù)一第二可能變化實施例，首先執(zhí)行兩個反射測量和確定被 分析的身體部位的狀態(tài)是存活的還是非存活的；接著，只有在身體部位被宣布是存活的情況下才執(zhí)行印記捕獲過程。這種實施方式與上面 的第一可能變化實施例相比，時間上略有增加，但是它不會導(dǎo)致輸入 用戶可能感覺是多余的信息的一段時間。這種方法具有避免在剩余結(jié) 構(gòu)(例如手指上的)、灰塵、雨滴或各種混合物上驗證生物識別捕荻 的優(yōu)勢。在本發(fā)明中限制存活組織的檢測后的用于執(zhí)行印記捕獲的時 間是非常重要的，以避免存活組織被另外的非存活物體代替，其中上 述非存活物體包括用于被分析的生物識別特征。
-根據(jù)另外的第三變化實施例，提供了下列措施
* 首先執(zhí)行與要進(jìn)行生物識別捕獲的身體部位上的血紅
蛋白相關(guān)的測量和確定所述被執(zhí)行的身體部位是存活還是非存 活狀態(tài)，然后只有在所述身體部位被宣布存活的情況下執(zhí)行下 面的步驟；
* 然后，同時執(zhí)行生物識別捕獲和與血紅蛋白相關(guān)的新 的測量；
* 然后，分別基于所述身體部位再次被宣布存活或者非 存活，所述生物識別捕獲被驗證有效或纟皮一驗證無效。
第三變化實施例結(jié)合了前兩個變化實施例首先實施上述第二變 化實施例以便只有在所述身體部位被宣布存活的情況下|丸行印記捕 獲；然后，實施上述第一變化實施例以便檢查，與生物識別捕獲并行 地，在確認(rèn)初始存活特征和真實捕獲之間沒有替代。這種實施方式融 合了上述第一、第二變化實施例的優(yōu)勢，而僅僅在操作時間上有一個 最小的增加。
-根據(jù)第四可能變化實施例，首先執(zhí)行生物識別捕獲，然后，在 捕獲之后立即執(zhí)行反射測量和確定要分析的身體部位的存活或者非 存活狀態(tài)；然后，只有在所述身體部位被宣布存活的情況下才使所述 生物識別捕獲被驗證有效；通過這個實施方式，在確保在確定所述生 物識別捕獲和確定所述存活狀態(tài)之間沒有替代的情況下得到存活或 非存活狀態(tài)的信息，顯示了有趣的好處，因為在所述生物識別捕獲和 所述存活狀態(tài)的確定之間的時間段被降到最小。
20-根據(jù)第五可能變化實施例，也是當(dāng)前優(yōu)選實施例，提出了下列
措施
-首先執(zhí)行要進(jìn)行生物識別捕獲的身體部位上的反射測量和確 定所述部位的存活或非存活狀態(tài)，然后只有在所述身體部位被宣布存 活情況下執(zhí)行下列步驟；
-然后，執(zhí)行生物識別捕獲；
-然后，之后馬上執(zhí)行新的反射測量，
-然后，分別基于所述身體部位再次被宣布存活或者非存活，生 物識別捕獲被驗證有效或被驗證無效。
第五變化實施例結(jié)合了上述第二和第四變化實施例首先實施上 述第二變化實施例，以便只有在所述身體部位被宣布存活的情況下執(zhí) 行印記捕獲過程；然后，實施上述第四變化實施例，以便于在生物識 別捕獲之后馬上驗證物體的存活狀態(tài)；然后，只有在所述身體部位被 再次宣布存活的情況下，所述生物識別捕獲被驗證有效；這個實施例 在沒有顯著增加所述方法的整個實施時間的情況下，融合了第二和第 四實施例的好處。
-根據(jù)第六變化實施例，其中融合了上述第一、第二和第四變化 實施例中的任意兩個或三個，通過僅執(zhí)行一個生物識別捕獲，不同變 化實施例具有的優(yōu)勢被融合，但是通過在捕獲期間所述物體仍然被宣 布存活的多個時刻，驗證該生物識別捕獲。
權(quán)利要求
1.一種驗證從個體的一身體部分的生物識別捕獲，特別是指紋或者面像印記的方法，其特征在于，在要被檢測的帶有生物識別特征的所述身體部位進(jìn)行，與生物識別捕獲平行地-使用至少一種射線照射所述身體部位，該射線包括至少兩個各不相同的介于大約500nm到1150nm之間的波長，-對上述至少兩個各不相同的介于大約500nm和1150nm之間的波長，至少執(zhí)行兩個反射測量，以便測量所述身體部位在上述至少兩個波長上的反射率，-計算所述兩個被測量的率的比值，以及-將被計算的比值和一與氧化血紅蛋白和非氧化血紅蛋白的比率相關(guān)的參考值的區(qū)間進(jìn)行比較，其中氧化血紅蛋白和非氧化血紅蛋白的比率是針對所涉及波長的存活組織的特征，其中，如果所述比值在所述區(qū)間內(nèi)，則所述身體部分被認(rèn)為是存活的，并且所述生物識別捕獲被驗證有效；或者如果所述比值不在所述區(qū)間內(nèi)，則所述身體部分被認(rèn)為不是存活的，并且所述生物識別捕獲不被驗證有效。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述身體部位使用至少兩 種包括至少兩個各不相同的波長的射線進(jìn)行照射，并且執(zhí)行與所述至少 兩個各不相同的波長相關(guān)的至少兩個反射測量，以測量在所述至少兩個 波長上的所述身體部位的組織的反射率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述身體部位使用一種包 括至少兩個不同波長的射線進(jìn)行照射，其中，從所述^^射射線中，所 述至少兩種具有至少兩個波長的反射射線被過濾出，并且，對應(yīng)于所述 至少兩個各不相同的波長上執(zhí)行至少兩個反射測量，以測量所述身體部 位的組織針對所述至少兩個波長的反射率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，所述兩個反射 測量分別在兩個基本上單色的被反射射線上執(zhí)行，其中所述兩個基本上 單色光射線具有各不相同的介于大約600nm到1150nm之間的波長，并且分別位于大約800nm的值的兩側(cè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，第一射線的第一波長介于 大約620nm到750nm之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一波長大約是 650nm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，第二射線的第二波長介于 大約850nm到1110nm之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二波長大約是 950亂
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，使用至少兩個 具有各不相同的介于大于510nm到620nm之間的波長的射線，執(zhí)行所 述至少兩個反射測量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，使用至少第一射線和第 二射線執(zhí)行所述兩個反射測量，其中第一射線覆蓋以介于大約510nm到 542nm之間的第 一波長為中心的第 一波長范圍，第二射線覆蓋以介于大 約576nm到620nm之間的第二波長為中心的第二波長范圍。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一射線以約為 520nm的第一波長的中心。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一射線覆蓋以所 述第 一中心波長的左右相差大約± 33 nm的范圍。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述第二射線以約為 594nm的第二波長為中心。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二射線覆蓋以所 述第二中心波長的左右相差大約± 15 nm的范圍。
15. 根據(jù)權(quán)利要求IO至14任一項所述的方法，其特征在于，使用具有 560nm附近的第三波長的射線執(zhí)行第三測量。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，-使用至少三個具有各自不同波長的射線執(zhí)行三個反射測量，其中所述 第一射線具有約542nm的第一波長，所述第二射線具有約560nm的第二波長，所述第三射線具有約576nm的第三波長， -計算出所述三種測量的兩兩之間的三個比值，以及 -所述三個比值分別與三個參考值區(qū)間進(jìn)行比較。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至16任一項所述的方法，其特征在于，具有不同 波長的射線是點射線。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1至16任一項所述的方法，其特征在于，具有不同 波長的射線是在整個表面上的面射線。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1至16任一項所述的方法，其特征在于，具有不同波 長的射線是根據(jù)預(yù)定模式的面射線。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1至19任一項所述的方法，其特征在于，具有不同波 長的射線是被同時發(fā)射的。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1至19任一項所述的方法，其特征在于，具有不同波 長的射線是在時間上有偏移地被發(fā)射的。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1至21任一項所述的方法，其特征在于，所述生物識 別捕獲和與血紅蛋白相關(guān)的測量被同時執(zhí)行，然后分別基于所述身體部 位被宣布為存活或非存活，所述生物識別捕獲一皮-驗證有效或被驗證無 效。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1至21任一項所述的方法，其特征在于，首先執(zhí)行與 要進(jìn)行生物識別捕獲的身體部位上的血紅蛋白相關(guān)的測量和確定所述 身體部位是存活還是非存活狀態(tài)，然后只有在所述身體部位被宣布存活 的情況下執(zhí)行所述生物識別捕獲過程。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1至23任一項所述的方法，其特征在于，-首先執(zhí)行與要進(jìn)行生物識別捕獲的身體部位上的血紅蛋白相關(guān)的測量和確定所述被執(zhí)行的身體部位是存活還是非存活狀態(tài)，然后只有在所述身體部位被宣布存活的情況下執(zhí)行下面的步驟，-然后，同時執(zhí)行生物識別捕獲和與血紅蛋白相關(guān)的新的測量，-然后，分別基于所述身體部位再次被宣布存活或者非存活，所述生物識別被驗證有效或被驗證無效。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1至21任一項所述的方法，其特征在于，首先執(zhí)行生物識別捕獲，之后，接著馬上執(zhí)行反射測量和確定要分析的身體部位的存活或者非存活狀態(tài)；然后，分別基于所述身體部位被宣布存活或非存活，所述生物識別捕獲被驗證有效或被驗證無效。
26.根據(jù)權(quán)利要求1至21任一項所述的方法，其特征在于，-首先執(zhí)行要進(jìn)行生物識別捕獲的身體部位上的反射測量和確定所述部位的存活或非存活狀態(tài)，然后只有在所述身體部位;陂宣布存活情況下執(zhí)行下列步驟，-然后，執(zhí)行生物識別捕獲，-之后，馬上執(zhí)行新的反射測量，-然后，分別基于所述身體部位再次被宣布存活或者非存活，所述生物 識別捕獲被驗證有效或纟皮驗證無效。
全文摘要
本發(fā)明涉及驗證生物識別捕獲的方法，主要是個體身體部位印記的捕獲，如指紋或面像印記，涉及生物識別捕獲使用至少一種射線照射身體部位，該射線包括至少兩個互不相同的介于大約500nm到1150nm之間的波長；針對上述至少兩個不同波長獲得至少兩個反射測量，以衡量組織對于上述至少兩個波長的反射指數(shù)；計算這兩個被測量到的指數(shù)的比值；并且對所涉及波長，將該將計算得到的比值與表征存活組織的血紅蛋白中包含的氧化血紅蛋白和非氧化血紅蛋白的比率的相關(guān)值區(qū)間比較；若比值在區(qū)間內(nèi)，則身體部位被認(rèn)為是存活的，且生物識別捕獲被驗證有效；相反，若比值不在區(qū)間內(nèi)，則身體部位被認(rèn)為不是存活的，且生物識別捕獲不被驗證有效。
文檔編號G06K9/00GK101641705SQ200780047911
公開日2010年2月3日 申請日期2007年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月25日
發(fā)明者喬爾-彥·福瑞, 洛朗·蘭伯特, 阿蘭·希伯特 申請人:薩基姆安全公司