用于生物计量认证的激光斑点分析制造技术

本发明专利技术涉及一种用于生物计量认证的生物计量认证系统和方法，该生物计量认证系统和方法由于对斑点签名的分析而具有增强的安全性。本发明专利技术还涉及一种包括本发明专利技术的生物计量认证系统的移动、不移动或永久安装的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生物计量认证的激光斑点分析
本专利技术涉及用于生物计量认证的生物计量认证系统和方法，该生物计量认证系统和方法由于对斑点签名的分析而具有增强的安全性。本专利技术还涉及一种包括本专利技术的生物计量认证系统的移动设备。
技术介绍
由于此技术已经存在于个人计算机（附件）和移动电话中，因此生物计量认证正变得非常普遍。普通的生物计量认证方法是对面部特征进行成像，并从其导出独特的属性以用于认证目的。具有区分人脸及其表示（诸如打印的纸张或面具）的能力是至关重要的。WO2008/11304描述了一种解决方案，该解决方案通过利用电磁辐射照射组织并分析所发射的辐射来对生物组织内的代谢和/或化学中间体进行比例测量。然而，这是一种复杂的生物分析方法，其还需要组织与设备的直接接触（例如，玻璃板上的指尖）。因此，需要一种在生物组织和假冒或伪造对象之间具有可靠辨别的不太复杂的生物计量认证方法。
技术实现思路
本专利技术的一目的是提供一种具有增强的安全性同时易于使用的生物计量认证设备和方法。本专利技术由独立权利要求限定。从属权利要求限定有利的实施例。根据第一方面，提供了一种用于在个体的一部分上认证生物计量的生物计量识别系统。该生物计量识别系统包括至少一个光源单元，该光源单元包括至少一个VCSEL或VCSEL阵列以产生照明束；照明路径，被布置成将照明束引导朝向个体的部分，以便生成至少一个对应的图像响应，其中，照明路径包括用于加宽照明束的光学元件；图像感测单元，被布置成接收至少一个对应的图像响应，其中，图像感测单元能够捕获由所述图像感测单元生成的图像中的斑点图案，并且从而形成表示斑点对比的计算机可读图像和/或数据；以及可选地，计算设备，用于分析如由图像感测单元生成的计算机可读图像数据和/或斑点对比数据，以验证作为生物组织的个体部分。如专利技术人发现的，通常在激光成像中是不合期望的效果的斑点对比可以以积极的方式用于辨别生物组织和伪造对象，诸如面具、人体模型或照片。为了将斑点对比用作安全措施，必须利用激光束照射要分析的目标。由于激光的相当大的相干长度，激光在生物组织中相对于非生物对象中被示出为表现不同，这是由于生物组织中斑点对比的显著降低。在人体组织中，激光将穿透组织，从而导致多个散射事件并潜在地离开皮肤朝向图像感测单元。由此，穿透皮肤的激光束将具有穿过皮肤的多个穿过的路径长度。该多个路径长度足够大使得光波不再干涉，因为路径长度大于激光的相干长度。作为结果，斑点对比显著降低。对于诸如纸或塑料的伪造对象，光的反射发生在位于纸/塑料中或位于纸/塑料表面处的非常浅的深度中。因此，光学路径长度是非常相似的。因此，将观察到明显的斑点对比。斑点对比的这种差异可以用作被分析的目标的种类的签名。高斑点对比的检测是非生物对象的指示。然后，这应当导致识别失败。当照明不均匀时，人类皮肤的漫射性质对图像质量也具有影响。激光通常通过光学元件以加宽光束。比如漫射器的这种光学元件可以导致激光的衍射。来自漫射器的所得光不再均匀，而是由于衍射光束的干涉而示出具有峰和谷的衍射图案。人们可以将这种衍射图案称为“照明斑点”，因为它仅与照明器有关。这与“成像斑点”相反，“成像斑点”是当对来自无序或粗糙表面的相干光进行成像时在相机系统中发生的干涉效果。当带有“照明斑点”的源入射在皮肤上时，皮肤的漫射性质将使光在组织中传播。当光从表面射出朝向相机时，由于与皮肤的相互作用，光将看起来均匀得多。当对人类皮肤成像时，本方法对“照明斑点”的这种明显减少也是敏感的。本方法具有另一优点，它可以供生物计量成像中非常普遍的红外激光使用。通过使用不同的激光器和光感测单元，可以容易地采用本专利技术的方法和设备来加宽生物计量问题的范围。由于每种生物组织都将示出斑点对比的有益降低，因此可以利用目标个体的不同部分（诸如指尖、手掌、皮肤、视网膜或虹膜）来执行本专利技术的方法和设备。通过使用普通的激光和普通的相机技术，如由本专利技术的方法和设备创建的安全特征本身不被识别，并且因此目标个体不感到需要采取反击行动。由于本专利技术的方法可以利用建立的且成本有效的部件来执行，因此可以容易地以成本高效的方式来生产它。本专利技术的详细描述本专利技术基于斑点现象。激光器的小尺寸和窄谱带宽可以导致在观看被照射的对象时看到斑点，如在激光照明中常见的。斑点由激光能量与光学表面的相互作用引起，激光能量在其从激光孔径到目标并返回到眼睛或光子收集表面（即分别为视网膜或相机焦平面阵列）的路径上遇到该光学表面。光子之间的光学干涉导致相机或眼睛感知到激光照射场景中的亮点和暗点的出现。通常，本生物计量专利技术提供了设备和方法，该设备和方法提供了基于斑点图案的对真实的、活的目标与欺骗的或假冒的目标组织的辨别。在一些实施例中，设备和方法以自动且高度安全且抗欺骗的方式来提供基于斑点图案的对真实与假冒组织的辨别。在一些实施例中，本专利技术使用仅由生物组织生成并且容易在组织或表面的非活模型中生成的斑点对比抑制，以便对真实、活的组织进行安全且可靠的生物计量识别（作为单个全局或局部化测量，或甚至在作为图像的多个位点处）。根据本专利技术，光源包括至少一个激光器，使得可以使用一个、两个、三个、四个或甚至更多个激光器来照亮待被分析的个体的部分。在优选的实施例中，生物计量识别系统仅由一个用于生成激光束的激光器组成。在本专利技术的优选实施例中，生物计量认证系统的至少一个激光器能够生成具有至少1mm、更优选地至少1cm并且最优选地至少10cm的相干长度的激光束。如本文所使用的至少一个激光器可以在可见光谱、紫外光谱或红外光谱或适合于生成可检测的斑点图案的任何其他谱内工作。在优选的实施例中，至少一个激光器在红外光谱中工作。可替代地，至少一个激光器可以被配置为以特定的频率和/或图案（即频率标记）对光进行脉冲。当依次拍摄具有激光和没有激光的图像时，对激光器与图像捕获一致地进行调制可以允许从红外图像中减去环境光。将两个图像相减将仅产生激光照射对象的图像。根据本专利技术，至少一个激光器是垂直腔表面发射激光器（VCSEL），或者是由多个VCSEL发射器组成的VCSEL阵列。在优选的实施例中，VCESL阵列由20至200个之间的VCSEL发射器组成。在本专利技术的优选实施例中，至少一个激光器是VCSEL。尽管可以使用任何类型的激光器，但是VCSEL的尺寸是相对小的，简化的封装考虑对于制造而言相对便宜，从而简化了成本考虑。在优选的实施例中，如由激光器生成的激光在750至1000nm之间的波长范围内。该范围具有可以使用普通的基于Si的传感器的优点。在本专利技术的更优选实施例中，至少一个激光器是红外VCSEL阵列。在本专利技术的另一实施例中，VCSEL阵列是单片芯片，因为它提供了良好的斑点对比并且从而提供了斑点图案中的高对比。然而，也可以使用其他VCSEL芯片架构，只要它们导致可测量的斑点对比即可。在本专利技术的优选实施例中，本专利技术的光源不以高频调制来操作。高频调制导致光的谱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于在个体（21）的一部分（20）上认证生物计量的生物计量识别系统（10），包括：/n-至少一个光源单元（30），包括至少一个激光器（31）以产生照明束（32）；/n-照明路径（40），被布置成将所述照明束引导朝向所述个体（21）的所述部分（20），以便生成至少一个对应的图像响应（22），由此所述照明路径包括用于加宽所述照明束的光学元件；/n-图像感测单元（50），被布置成接收所述至少一个对应的图像响应（22），其中，所述图像感测单元（50）能够捕获所生成的图像中的斑点图案，并从而形成表示斑点对比的计算机可读图像和/或数据；/n-可选地，计算设备（70），用于分析如由所述图像感测单元生成的计算机可读图像数据和/或斑点对比数据，以验证所述个体的所述部分为生物组织；/n其中，所述至少一个激光器是垂直表面发射激光器（VCSEL）或VCSEL阵列。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170822 EP 17187247.61.用于在个体（21）的一部分（20）上认证生物计量的生物计量识别系统（10），包括：
-至少一个光源单元（30），包括至少一个激光器（31）以产生照明束（32）；
-照明路径（40），被布置成将所述照明束引导朝向所述个体（21）的所述部分（20），以便生成至少一个对应的图像响应（22），由此所述照明路径包括用于加宽所述照明束的光学元件；
-图像感测单元（50），被布置成接收所述至少一个对应的图像响应（22），其中，所述图像感测单元（50）能够捕获所生成的图像中的斑点图案，并从而形成表示斑点对比的计算机可读图像和/或数据；
-可选地，计算设备（70），用于分析如由所述图像感测单元生成的计算机可读图像数据和/或斑点对比数据，以验证所述个体的所述部分为生物组织；
其中，所述至少一个激光器是垂直表面发射激光器（VCSEL）或VCSEL阵列。


2.根据权利要求1所述的生物计量识别系统（10），其中，用于加宽所述照明束的所述光学元件是
（a）具有规则纹理、随机纹理或其组合的表面漫射器，和/或
（b）体积漫射器，
其中，漫射器介质是固定的，以创建固定的衍射图案。


3.根据权利要求1或2所述的生物计量识别系统（10），其中，所述至少一个激光器能够生成具有至少1mm、优选地至少1cm以及更优选地至少10cm的相干长度的激光束。


4.根据权利要求1至3所述的生物计量识别系统（10），其中，所述至少一个激光器在可见光谱内、在紫外光谱或红外光谱内以及优选地在红外光谱内工作。


5.根据前述权利要求中任一项所述的生物计量识别系统（10），其中，所述至少一个激光器是由20至200个之间的VCSEL发射器组成的VCSEL阵列。


6.根据前述权利要求中任一项所述的生物计量识别系统（10），其中，所述个体的所述部分是手指或指尖、手掌、虹膜、视网膜或面部。

【专利技术属性】
技术研发人员：R恩格伦，E施塔萨尔，
申请(专利权)人：亮锐控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL