專利名稱：用于生物識別的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生物識別的系統(tǒng)、用于生物特征識別的設(shè)備、方法和計算機程序
女口
廣 PFt O
背景技術(shù)：
在美國專利申請US 2008/0104415 Al中描述了生物識別系統(tǒng)。在該專利申請中， 描述了用于基于生物特征來識別對象的設(shè)備。該設(shè)備首先從數(shù)據(jù)庫中選擇至少一個刺激并將該刺激提供給對象。然后該設(shè)備使用至少一個傳感器來獲取對象對該刺激的反應(yīng)。分析該反應(yīng)并與預(yù)存儲的對象特定識別模板相比較以便識別對象。獲取的反應(yīng)可以是物理的、 生理的或行為的。在專利申請US 2008/0104415中描述了用于檢測該反應(yīng)的三個子系統(tǒng)。 一個子系統(tǒng)使用視頻攝影機。另一子系統(tǒng)使用眼電描記法。最后一個子系統(tǒng)使用光電檢測器來測量從眼鏡反射的光。全部的三個所描述的子系統(tǒng)可操作用于跟蹤眼睛移動。通過將用戶的跟隨一個或多個所選刺激的眼睛移動與對象特定信息相比較，確定用戶的身份。US 2008/0104415的系統(tǒng)的缺點之一是必須向用戶提供特定且受控的刺激。這是缺點不僅僅是因為系統(tǒng)要求專用的刺激提供裝置，而且還因為刺激的提供、反應(yīng)的檢測是單獨的過程，在此期間用戶不能做任何事。

發(fā)明內(nèi)容
期望的是提供更容易使用的生物識別系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過提供用于生物識別的系統(tǒng)來實現(xiàn)此目的，該系統(tǒng)包括至少兩個電極、數(shù)據(jù)庫和處理器。所述至少兩個電極被施加于對象的面部以便由此捕捉電生理信號。提供數(shù)據(jù)庫是用于包括注冊用戶的特性眨眼數(shù)據(jù)。處理器被可操作地耦合到電極和數(shù)據(jù)庫。該處理器可操作用于在對象的至少一次眨眼期間從至少兩個電極接收電生理信號(所述對象是注冊用戶中的一個)，從所獲得的電生理信號導(dǎo)出眨眼特性，進行導(dǎo)出的眨眼特性與數(shù)據(jù)庫中的特定眨眼數(shù)據(jù)的至少一部分的比較并基于該比較來確定對象的身份。眨眼是使角膜潮濕并從角膜的表面去除刺激物的眼睛的基本功能。從至少兩個電極獲得且表示一個或多個眨眼的電生理信號的多個特性是用戶特定的。因此，可以將獲取的眨眼特性與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的比較用于識別。眨眼特性與提供的刺激無關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的優(yōu)點是不要求刺激以用于執(zhí)行生物識別。成年人平均一分鐘眨眼10次。在不提供任何刺激的情況下，系統(tǒng)仍將接收許多數(shù)據(jù)以用于執(zhí)行生物識別。刺激提供裝置的缺少使得系統(tǒng)更小且更便宜。被識別的對象未被識別所需的任何人工刺激所妨礙。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)因此非常容易使用，并且使對象必須負擔(dān)以便被識別的時間量和努力最小化。優(yōu)選地，將電極集成在一個測量設(shè)備中。例如，測量設(shè)備可以是具有兩個或更多集成電極的頭飾，或者可以是對象可以抵靠著放置他的頭部的框架，以便使得能夠捕捉所要求的電生理信號。此類測量設(shè)備使得不需要單獨地在用戶頭部上的正確位置處附著多個電極。優(yōu)選地以電極被自動地正確定位的方式來確定測量設(shè)備的形狀。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了用于生物識別的方法。該方法包括步驟在對象的至少一次眨眼期間從被施加于對象的面部的至少兩個電極接收電生理信號，從所獲得的電生理信號導(dǎo)出眨眼特性，進行導(dǎo)出的眨眼特性與注冊用戶的特性眨眼數(shù)據(jù)的比較(對象是注冊用戶中的一個)，并基于該比較來確定對象的身份。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用于執(zhí)行上述方法的計算機程序產(chǎn)品。參照下文描述的實施例，本發(fā)明的這些及其它方面將是顯而易見的并由此進行闡述。


在附圖中
圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)， 圖2示出了來自四個不同對象的平均眨眼信號， 圖3示出了用于四個不同對象的多個眨眼信號， 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的基于框架的實施例， 圖5示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的基于頭盔的實施例，以及圖6示出根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。
具體實施例方式圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括施加于對象的頭部11的兩個電極12。優(yōu)選地，電極12中的一個位于前額的正面上，而另一個被附著于耳朵與眼睛之間的面部的左側(cè)或右側(cè)?？梢詫⑵渌姌O12用于記錄附加信號并改善系統(tǒng)10的可靠性。 電極12被設(shè)置為用于從對象的皮膚拾取電生理信號。當電極12被施加于對象前額11上的適當位置時，拾取的電生理信號包括關(guān)于對象的眨眼的信息。在圖1中，電生理信號經(jīng)由有線連接被發(fā)送到處理器13。替換地，可以使用無線通信將信號發(fā)送到處理器13。處理器 13接收電生理信號并從該信號導(dǎo)出眨眼特性。在圖2和3中示出了某些示例性電生理信號 51、52、53、54、61、62、63、64。從圖2和3顯而易見的是由對象的眨眼引起的電生理信號中的峰值及其它形態(tài)特征(諸如峰值寬度或波谷振幅)可被處理器13容易地識別。圖2示出來自四個不同對象的平均眨眼信號51、52、53、54。在X_Y圖表中對信號 5U52.53.54進行繪圖，其中，以微伏(y軸59)為單位的來自電極12的記錄值被示為以秒 (χ軸58)為單位的時間的函數(shù)。圖2所示的每個信號表示對于一個對象的眨眼信號的形狀，對多次眨眼求平均值。從圖2清楚的是不同對象的眨眼信號51、52、53、M具有不同的特性性質(zhì)。來自不同對象的信號例如在形狀、峰值高度和峰值寬度方面不同。來自不同對象的信號之間的這些差異使得眨眼信號非常適合于生物識別。圖3示出用于四個不同對象的多個眨眼信號61、62、63、64。雖然圖2示出不同對象的眨眼信號之間的顯著差異，但圖3顯示相同對象的不同眨眼信號61、62、63、64相互密切地相似。因此，不需要從很多次眨眼獲得信號以便可靠地識別對象。甚至僅處理表示一次眨眼的信號可能是足夠的。數(shù)據(jù)庫14被耦合到處理器13。數(shù)據(jù)庫14或數(shù)據(jù)庫14的一部分以及處理器13可以是單個設(shè)備的一部分。替換地，可以將數(shù)據(jù)庫14提供為單獨的單元，經(jīng)由有線或無線連接耦合到處理器。數(shù)據(jù)庫14和處理器13可以是封閉網(wǎng)絡(luò)的一部分，或者數(shù)據(jù)庫可以經(jīng)由類似于因特網(wǎng)的廣域網(wǎng)可獲得。如果處理器13和數(shù)據(jù)庫經(jīng)由廣域網(wǎng)耦合，則優(yōu)選的是將數(shù)據(jù)庫14與處理器13之間的數(shù)據(jù)流加密。數(shù)據(jù)庫14包括注冊用戶的特性眨眼數(shù)據(jù)。處理器將從捕捉的眨眼信號導(dǎo)出的眨眼特性與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)相比較。該比較可以例如基于峰值高度和/或峰值寬度。優(yōu)選地， 進行捕捉的信號與存儲在數(shù)據(jù)庫14中的信號之間的形態(tài)比較。根據(jù)生物識別所用于的應(yīng)用，可以定義要求的匹配水平。對于不允許未授權(quán)人員訪問系統(tǒng)非常重要的非常關(guān)鍵的應(yīng)用而言，要求的匹配水平應(yīng)當非常高(即，錯誤接受率必須是低的)。對于不那么關(guān)鍵的應(yīng)用而言，要求的匹配水平可以較低。如果要求的匹配水平是高的，則可以將系統(tǒng)10設(shè)計為使用表示較大數(shù)目的眨眼的平均信號來改善系統(tǒng)10的可靠性。如果捕捉的眨眼信號與針對數(shù)據(jù)庫14中的注冊用戶之一的存儲數(shù)據(jù)匹配，則識別該對象。當識別了對象時，可以將捕捉的電生理信號用于更新數(shù)據(jù)庫14中的相應(yīng)用戶的特性眨眼數(shù)據(jù)。如果未識別出對象，則系統(tǒng)可以提供注冊未知用戶并將捕捉的信號存儲為針對新注冊用戶的特性數(shù)據(jù)的選項。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的基于框架的實施例21。該實施例可以例如用于判定允許對象進入某個房間?？梢跃o挨著封閉的門安裝框架21。當對象抵靠著框架21放置他的面部時，他的下巴在下巴支撐23上，電極12與用戶前額上的皮膚進行接觸。由電極12 在至少一次眨眼期間捕捉的電生理信號被集成在框架21中的發(fā)射器22發(fā)送到附近的接收器對。接收器被耦合到計算機25，計算機25包括用于將捕捉的數(shù)據(jù)與存儲的數(shù)據(jù)相比較的處理器13。存儲的眨眼特性可以在包括在計算機25中的數(shù)據(jù)庫14中。替換地，計算機 25經(jīng)由局域或廣域網(wǎng)耦合到數(shù)據(jù)庫14。如果對象被識別為授權(quán)人員，則門被開鎖或打開。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的基于頭盔的實施例31。該頭盔31可以例如在計算機游戲或虛擬現(xiàn)實應(yīng)用中使用。頭盔31包括在頭盔被佩戴并用于生物識別時與對象的前額進行接觸的兩個或更多電極12。可以將處理器13和數(shù)據(jù)庫14包括在頭盔31中的一個或多個電子隔室32中。優(yōu)選地，頭盔31僅包括用于向具有接收器的附近計算機發(fā)送捕捉的電生理信號的發(fā)射器或發(fā)射器/接收器。電子隔室32還可以包括用于對電極、發(fā)射器或其它電子儀器供電的電池。在其它實施例中，可以將電極例如集成在一對眼鏡或頭帶中。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。該圖示出四步驟方法。如上文參考其它附圖所闡述的，該方法可以包括可選的其它步驟。圖6所示的步驟是用于在對象的至少一次眨眼期間從至少兩個電極接收電生理信號的接收步驟72，用于從獲得的電生理信號導(dǎo)出眨眼特性的特征獲得步驟73，用于進行導(dǎo)出的眨眼特性與數(shù)據(jù)庫中的特性眨眼數(shù)據(jù)的至少一個部分的比較的比較步驟74以及用于基于該比較來確定對象的身份的識別步驟75。應(yīng)認識到本發(fā)明還擴展至計算機程序，特別是適合于將本發(fā)明付諸實踐的載體上或中的計算機程序。該程序可以采取源代碼、目標代碼、代碼中間源以及諸如部分編譯形式的目標代碼的形式，或者采取適合于在根據(jù)本發(fā)明的方法的實現(xiàn)中使用的任何其它形式。 還應(yīng)認識到此類程序可以具有許多不同的架構(gòu)設(shè)計。例如，可以將實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法或系統(tǒng)的功能的程序代碼再分成一個或多個子程序。在這些子程序之間分布功能的許多不同方式對于技術(shù)人員來說將是顯而易見的?？梢詫⒆映绦蛞黄鸫鎯υ谝粋€可執(zhí)行文件中以形成自包含程序。此類可執(zhí)行文件可以包括計算機可執(zhí)行指令，例如處理器指令和/或解釋程序指令(例如Java解釋程序指令)。替換地，可以將一個或多個或所有子程序存儲在至少一個外部庫文件中并靜態(tài)地或動態(tài)地(例如在運行時間)與主程序鏈接。主程序包括對子程序中的至少一個的至少一個調(diào)用。并且，子程序可以包括相互的函數(shù)調(diào)用。關(guān)于計算機程序產(chǎn)品的實施例包括對應(yīng)于闡述的方法中的至少一個的每個處理步驟的計算機可執(zhí)行指令?？梢詫⑦@些指令再分成子程序和/或存儲在可以被靜態(tài)地或動態(tài)地鏈接的一個或多個文件中。關(guān)于計算機程序產(chǎn)品的另一實施例包括對應(yīng)于闡述的系統(tǒng)和/或產(chǎn)品中的至少一個的每個裝置的計算機可執(zhí)行指令?？梢詫⑦@些指令再分成子程序和/或存儲在可以被靜態(tài)地或動態(tài)地鏈接的一個或多個文件中。計算機程序的載體可以是能夠承載程序的任何實體或設(shè)備。例如，該載體可以包括存儲介質(zhì)，諸如ROM，例如CD-ROM或半導(dǎo)體ROM，或者磁記錄介質(zhì)，例如軟盤或硬盤。此外， 載體可以是諸如電或光信號的可傳送載體，其可以經(jīng)由電或光纜或通過無線電或其它手段來傳送。當在此類信號中體現(xiàn)程序時，載體可以由此類纜線或其它設(shè)備或裝置構(gòu)成。替換地，載體可以是其中嵌入了程序的集成電路，該集成電路適合于執(zhí)行相關(guān)方法或在相關(guān)方法的執(zhí)行中使用。應(yīng)當注意的是上述實施例舉例說明而不是限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下將能夠設(shè)計許多替換實施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將放置在括號之間的任何附圖標記理解為限制權(quán)利要求。動詞“包括”或其動詞變化的使用不排除除在權(quán)利要求中所述的那些之外的元件或步驟的存在。在元件前面的冠詞“一”或 “一個”不排除多個此類元件的存在?？梢越柚诎ǘ鄠€不同元件的硬件并借助于適當?shù)鼐幊痰挠嬎銠C來實現(xiàn)本發(fā)明。在枚舉多個裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，可以用硬件的同一個項目來體現(xiàn)多個這些裝置。在相互不同的從屬權(quán)利要求中敘述了某些措施的事實不指示不能利用這些措施的組合獲利。
權(quán)利要求
1.一種用于生物識別的系統(tǒng)(10)，該系統(tǒng)(10)包括至少兩個電極(12)，其用于施加于對象的面部以便由此捕捉電生理信號(51、52、53、54),數(shù)據(jù)庫(14)，其包括注冊用戶的特性眨眼數(shù)據(jù)，處理器(13)，其被可操作地耦合到電極(I2)和數(shù)據(jù)庫(14)，處理器(13)可操作用于 在對象的至少一次眨眼期間從至少兩個電極(12)接收電生理信號(51、52、53、 M)，該對象是注冊用戶中的一個，從獲得的電生理信號(51、52、53、M)導(dǎo)出眨眼特性， 進行導(dǎo)出的眨眼特性與數(shù)據(jù)庫(14)中的特性眨眼數(shù)據(jù)的至少一部分的比較， 基于該比較，確定對象的身份。
2.如權(quán)利要求1所述的用于生物識別的系統(tǒng)(10)，其中，所述比較包括形態(tài)比較。
3.如權(quán)利要求1所述的用于生物識別的系統(tǒng)(10)，其中，所述至少兩個電極(12)被包括在一個測量設(shè)備(21、31)中。
4.如權(quán)利要求3所述的用于生物識別的系統(tǒng)(10)，其中，所述測量設(shè)備是頭飾(31)。
5.如權(quán)利要求4所述的用于生物識別的系統(tǒng)(10)，其中，所述頭飾(31)是一對眼鏡或頭市。
6.如權(quán)利要求3所述的用于生物識別的系統(tǒng)(10)，其中，所述測量設(shè)備(21、31)還包括用于向接收器(24)發(fā)送捕捉的電生理信號(51、52、53、M)的發(fā)射器(22)，該接收器(24) 被耦合到處理器(13)。
7.一種用于執(zhí)行生物識別的設(shè)備(25)，該設(shè)備(25)包括處理器(13)，該處理器可操作用于在對象的至少一次眨眼期間從被施加于對象的面部的至少兩個電極(12)接收電生理信號(51、52、53、54)，從獲得的電生理信號(51、52、53、M)導(dǎo)出眨眼特性，進行導(dǎo)出的眨眼特性與包括注冊用戶的眨眼數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(14)中的特性眨眼數(shù)據(jù)的比較，基于該比較，確定對象的身份。
8.一種用于生物識別的方法，該方法包括步驟在對象的至少一次眨眼期間從被施加于對象的面部的至少兩個電極(12)接收(72)電生理信號(51、52、53、54)，從獲得的電生理信號(51、52、53、54 )導(dǎo)出(73 )眨眼特性，進行(74)導(dǎo)出的眨眼特性與注冊用戶的特性眨眼數(shù)據(jù)的比較，所述對象是注冊用戶中的一個，以及基于該比較，確定(75)對象的身份。
9.一種計算機程序產(chǎn)品，該程序可操作用于促使處理器執(zhí)行如權(quán)利要求8所述的方法。
全文摘要
提供了一種用于使得能夠?qū)崿F(xiàn)生物識別的系統(tǒng)(10)。該系統(tǒng)(10)包括至少兩個電極(12)、數(shù)據(jù)庫(14)和處理器(13)。所述至少兩個電極(12)被施加于對象的面部以便由此捕捉電生理信號(51、52、53、54)。對象是注冊用戶中的一個。數(shù)據(jù)庫(14)包括注冊用戶的特性眨眼數(shù)據(jù)。處理器(13)被可操作地耦合到電極(12)和數(shù)據(jù)庫(14)并且可操作用于在對象的至少一次眨眼期間從至少兩個電極(12)接收電生理信號(51、52、53、54)，從獲得的電生理信號(51、52、53、54)導(dǎo)出眨眼特性，進行導(dǎo)出的眨眼特性與數(shù)據(jù)庫(14)中的特性眨眼數(shù)據(jù)的至少一部分的比較，以及基于該比較來確定對象的身份。
文檔編號G06K9/00GK102460469SQ201080026019
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者N. 加西亞莫利納 G., J. M. 埃爾肯斯 I., A. 胡森 S., 米哈洛維克 V. 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司