使用利用移动设备捕捉的图像执行基于指纹的用户认证的系统和方法技术方案

本文呈现了支持用于执行指纹辨识的系统和方法的技术。本发明专利技术的实施例涉及用于捕捉用户的生物计量特征并且使用诸如智能手机的移动设备生成表征用户的生物计量特征的标识符的系统和方法。使用捕捉的用户的多个手指的图像生成生物计量标识符，以用于根据所捕捉的生物计量来认证/识别用户并确定用户的活性的目的。本公开还描述了用于防止由欺骗引起的错误认证的附加技术。在一些示例中，反欺骗技术可以包括捕捉用户的手指的一个或多个图像并分析捕捉的图像以用于活性的指示。

System and method of fingerprint-based user authentication using images captured by mobile devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用利用移动设备捕捉的图像执行基于指纹的用户认证的系统和方法
本专利技术涉及用于捕捉和表征生物计量特征的系统和方法，具体地涉及用于使用由诸如智能手机的移动设备的嵌入式相机捕捉的手指的图像来捕捉和表征生物计量特征的系统和方法。
技术介绍
由于生物计量(biometric)是个体的生物特性(诸如指纹、手的几何形状、视网膜图案、虹膜纹理等)，生物计量技术可以用作额外的验证因素，因为生物计量通常比其它非生物计量凭证更难以获得。生物计量可以用于识别和/或认证(也称为身份声明和/或验证)。生物计量身份声明可能要求由应用规定的某个级别的安全性。例如，与金融交易或者获得对安全位置的访问权相关的认证需要更高的安全性级别。结果，优选地，用户的生物计量表示的准确性足以确保准确地认证用户并且维持安全性。此外，新生儿的遗失、掉换、混合和非法收养是全球挑战，并且已经提出使用自动化生物计量系统来基于新生儿的面部、虹膜、指纹、脚印和/或掌纹来识别新生儿。然而，在虹膜、面部、手指和语音身份声明系统存在并且提供需要的准确度的程度上，这样的系统需要专用设备和应用，并且不容易在具有有限的相机分辨率和发光能力的传统智能手机上实施。电子指纹传感器已经被添加到智能手机设备中，加州库比蒂诺的苹果公司的iPhone6智能手机和三星韩国的三星公司的三星S5智能手机就是这样的示例。在这些设备中，用户必须通过将他们的手指放在传感器上来登记他们的指纹数据，在以后用户可以通过将他们的手指重新定位在传感器上来验证他们的身份，将指纹数据与登记数据相比较，并且如果匹配，则确认用户的身份。如果指纹不匹配，那么可以将用户识别为冒名顶替者。这些系统的缺点是指纹传感器增加了设备的尺寸重量和成本。此外，由于这些原因，最小化指纹传感器的尺寸是有利的，因此指纹传感器通常仅捕捉指纹的一部分，这降低了识别的有效性。指纹传感器的捕捉区域越小，另一个手指将偶然匹配的机会就越大，并且指纹数据中的任何错误将越有可能导致对真实用户的误拒绝。此外，由于手指的尺寸以及握住新生儿的手并将其放在传感器上的困难，通过使用传统指纹传感器捕捉新生儿的指纹是具有挑战性的。实际上，这意味着用户(即，成人和新生儿)遭受来自误拒绝的更高程度的不便，并且传感器的应用限于非关键用途，诸如，低价值支付。指纹传感器还可能是欺骗攻击的对象(subject)，其中例如将真实用户指纹的模具放在指纹传感器中以使得冒名顶替者能够通过认证。这提供了限制对非关键应用的使用的另一个原因。另一个挑战是只有一些移动设备配备有指纹传感器，这限制了有权访问指纹授权系统的人数，并且导致设备之间的认证方法不一致。已经提出了使用移动设备的相机分析单个手指的图像的系统，这些系统可能更方便，然而，对于需要更高安全性的、诸如中到高价值的购买和企业系统(即，大规模系统)的应用来说，用于成像和分析单个手指的这样的系统的最低误接受率和误拒绝率仍然不够可靠。因此，需要更可靠且更普遍的手指辨识系统。
技术实现思路
本文呈现了支持用于执行指纹辨识的系统和方法的技术。根据第一方面，提供了一种用于执行指纹辨识的方法。该方法包括步骤：由具有相机、存储介质、存储在存储介质上的指令、以及通过执行指令而配置的处理器的移动设备捕捉描绘对象的多个手指的图像。该方法还包括使用手指检测算法检测一个或多个所述图像中描绘的多个手指。该方法还包括使用分段算法处理至少一个图像，以为至少一个图像中描绘的一个或多个手指识别相应的指尖段。另外，该方法包括从为一个或多个手指所识别的相应的指尖段提取一个或多个手指的特征、基于所提取的特征生成生物计量标识符并将生物计量标识符存储在存储器中。根据另一方面，提供了一种用于执行指纹辨识的方法。该方法包括步骤：由具有相机、存储介质、存储在存储介质上的指令、以及通过执行指令而配置的处理器的移动设备捕捉描绘对象的多个手指的图像。该方法还包括使用手指检测算法检测至少一个所述图像中描绘的一个或多个手指。该方法还包括使用分段算法处理至少一个图像，以为其中描绘的至少一个手指识别相应的指尖段。另外，该方法包括从所识别的相应的指尖段测量所述至少一个手指的一个或多个特征，并基于所测量的特征缩放所述至少一个图像。另外，该方法包括步骤：生成至少包括所缩放的图像的描绘相应的指尖段的至少一部分的生物计量标识符，并将生物计量标识符存储在存储器中。这些和其它方面、特征和优点可以从本专利技术的某些实施例的附随描述以及附图和权利要求中理解。附图说明图1是根据本文公开的至少一个实施例的、用于根据用户的生物计量特征来认证用户的计算机系统的高级图。图2A是根据本文公开的至少一个实施例的、用于根据用户的生物计量特征来认证用户的计算机系统的框图；图2B是根据本文公开的至少一个实施例的、用于根据用户的生物计量特征来认证用户的软件模块的框图；图2C是根据本文公开的至少一个实施例的、用于根据用户的生物计量特征来认证用户的计算机系统的框图；图3是示出根据本文公开的至少一个实施例的、用于根据用户的生物计量特征生成生物计量标识符并且登记或认证用户的例程的流程图；图4A是示出根据本文公开的至少一个实施例的、用于从视觉图像和对应的图像检测手指的例程的流程图；图4B是示出根据本文公开的至少一个实施例的、用于过滤从视觉图像内检测的指尖区域的例程的流程图；图4C描绘了根据图4B的用于过滤指尖区域的例程捕捉和生成的图像；图5A是示出根据本文公开的至少一个实施例的、用于从手指的视觉图像检测活性(liveness)的例程的流程图；图5B是根据用于从手指的视觉图像检测活性的例程捕捉的一系列图像；图5C是根据用于从手指的视觉图像检测活性的例程捕捉的一系列图像；图6A描绘了根据本文公开的至少一个实施例生成的手指的捕捉图像和对应的脊(ridge)反射(reflectivity)图像；图6B描绘了根据本文公开的至少一个实施例生成的手指的捕捉图像和对应的脊反射图像；图6C描绘了根据本文公开的至少一个实施例生成的手指的捕捉图像和对应的脊反射图像；图6D描绘了根据本文公开的至少一个实施例生成的手指的捕捉图像和对应的脊反射图像；图6E描绘了根据本文公开的至少一个实施例生成的手指的捕捉图像和对应的脊反射图像；及图6F描绘了根据本文公开的至少一个实施例生成的手指的捕捉图像和对应的脊反射图像。图7A描绘了根据本文公开的至少一个实施例的、手指的捕捉图像和在手指之间可能误检测的对应的微小细节点；图7B描绘了根据本文公开的至少一个实施例的、手指的捕捉图像和在用于微小细节选择的整个示例性流水线(pipeline)中的处理的图像数据。图8A描绘了根据本文公开的至少一个实施例的：(a)在不同位置(沿着手指位移)从用户收集的两个手指图像；(b)生成垂直边缘图以对准对应的手指；(c)生成水平边缘图以对准对应的手指；(d)从两个图像裁剪和增强的中指；图8B描绘了根据本文公开的至少一个实施例的、对于真实手指和2D欺骗图片的视差图；图8C描绘了根据本文公开的至少一个实施例的、对于真实手指的图像的视差图和拟合表面；图8D描绘了根据本文公开的至少一个实施例的、对于2D欺骗图片的视差图和拟合表面；图9描绘了根据本文公开的至少一个实施例的、使用旋转的数据集修改；以及图10描绘了根据本文公开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于执行指纹辨识的方法，该方法包括：由移动设备捕捉描绘对象的多个手指的图像，所述移动设备具有相机、存储介质、存储在该存储介质上的指令、以及通过执行所述指令而配置的处理器；利用该处理器使用手指检测算法检测所述图像中的一个或多个中描绘的多个手指；利用该处理器使用分段算法处理至少一个图像，以识别对于所述至少一个图像中描绘的一个或多个手指的相应指尖段；利用该处理器从所识别的对于一个或多个手指的相应指尖段中提取所述一个或多个手指的特征；利用该处理器生成包括所提取的特征的生物计量标识符；以及将所生成的生物计量标识符存储在存储器中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.08 US 62/431,629;2017.09.14 US 15/704,5611.一种用于执行指纹辨识的方法，该方法包括：由移动设备捕捉描绘对象的多个手指的图像，所述移动设备具有相机、存储介质、存储在该存储介质上的指令、以及通过执行所述指令而配置的处理器；利用该处理器使用手指检测算法检测所述图像中的一个或多个中描绘的多个手指；利用该处理器使用分段算法处理至少一个图像，以识别对于所述至少一个图像中描绘的一个或多个手指的相应指尖段；利用该处理器从所识别的对于一个或多个手指的相应指尖段中提取所述一个或多个手指的特征；利用该处理器生成包括所提取的特征的生物计量标识符；以及将所生成的生物计量标识符存储在存储器中。2.如权利要求1所述的方法，其中，从相应的指尖段提取特征的步骤还包括：使用微小细节提取算法检测微小细节点集合；计算对于集合中的微小细节点的相应质量分数；基于相应微小细节点的测量特性和对应于误检测的微小细节点的预期特性，从微小细节点之中识别微小细节点链；从所述集合中过滤所识别的微小细节点链；以及根据相应的质量分数至少选择所述集合中的微小细节点子集以用于包括在生物计量标识符中。3.如权利要求2所述的方法，还包括：使用分段算法和皮肤检测模型中的一个或多个来检测所述至少一个图像的背景和描绘相应指尖段的前景；以及从所述集合中过滤对应于所述背景的检测的微小细节点。4.如权利要求3所述的方法，其中，过滤给定微小细节点的步骤包括以下中的一个或多个：将给定微小细节点的相应质量分数打折扣；以及从所述集合中排除给定微小细节点。5.如权利要求1所述的方法，还包括：增强相应的指尖段，其中增强包括以下中的一个或多个：根据皮肤检测模型，相对于具有不表示皮肤的像素的区域而提亮具有被确定为表示皮肤的像素的至少一个图像的区域；以及增大指纹脊相对于沟的对比度。6.如权利要求1所述的方法，还包括：使用相机捕捉描绘在相对于相机的第一位置处的多个手指的第一图像；以及捕捉描绘在相对于相机的第二位置处的多个手指的第二图像，其中第一位置与第二位置不同；以及利用该处理器对准第一图像与第二图像；利用该处理器使用所对准的第一图像和第二图像生成在所对准的第一和第二手指图像中描绘的至少一个手指的三维表示；以及利用该处理器基于所述至少一个手指的三维表示确定所述对象的活性。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述第一图像和第二图像在旋转方向上且在垂直方向上对准，并且其中，所述垂直方向是所述手指延伸的方向。8.如权利要求6所述的方法，其中，对准步骤包括：对于第一图像和第二图像中的每个，生成表示其中描绘的至少一个手指的垂直边缘和水平边缘的相应边缘图；以及基于所述相应边缘图对准所述第一图像与第二图像；以及根据所述相应边缘图缩放所述第一图像和第二图像中的一个或多个。9.如权利要求8所述的方法，其中，从给定图像生成边缘图包括：检测给定图像中描绘的手指之间的阴影线；以及检测给定图像中描绘的手指的相应尖端。10.如权利要求6所述的方法，还包括：在生成三维表示的步骤之前，使用手指检测算法检测分别在所对准的第一图像和第二图像中描绘的至少一个手指；以及增强描绘所述至...

【专利技术属性】
技术研发人员：A奥思曼，R泰森，A塔瓦奈，Y薛，A辛普森，
申请(专利权)人：维里迪乌姆IP有限责任公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB