通过近红外光谱识别人的设备和方法技术

通过使用近红外光谱学非侵入验证个人身份的方法和设备。通过把近红外辐射照射到人的前臂的下端的皮肤上，获取从细胞组织返回的和通过细胞组织的光，可以得到近红外细胞组织光谱。收集的细胞组织光谱主要包括从内部下皮层反射的漫反射光。多个细胞组织光谱可以从以后想要进行身份验证的个人处收集。对于每个个人的细胞组织光谱可在计算机上被分析，对于每个个人的光谱，通过使用诸如线性鉴别分析那样的工具被聚集在一起或被分类。寻求身份识别的目标个人可以提交表明的身份和用于通过前臂的近红外分光仪的分析的、近红外细胞组织光谱。在目标光谱与在谱数据库中表明的身份的多个光谱之间的相似性被确定，以及根据相似性程度而被身份验证，或不被验证。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及通过利用来自非侵入近红外细胞组织分析物的光谱数据来验证个人身份的方法和系统。更具体地，本专利技术涉及用于通过光能被细胞组织近红外吸收来验证活人的身份的非侵入方法和设备，该身份是通过对最后得到的皮下细胞组织光谱数据与先前存储的、该人的光谱数据相比较的多变量判别式分析技术而被验证的。
技术介绍
身份验证在许多应用中是有用的。实例包括在启动机器以前或进入保密区域之前验证身份。另一个例子是个人的身份验证，使得该个人与文件上的该人的记录进行匹配，诸如当个人身份是不知道时进行医院病人记录匹配，身份验证也被用来在嫌疑人被拘捕但嫌疑人的真正身份并不知道时进行警察记录匹配。密码、密钥、数字代码和指印是当前在使用的解决方案，然而，密钥和代码可被占有密钥或代码的任何人使用。确信实际地在一个地点的个人就是合法使用密钥或密码的个人的这种要求是不容易做到的。指印分析常常不能给出立即的结果，依赖于指印分析的安全系统会被回避，正如由Osten等在美国专利No.5,719,950中揭示的。活人细胞组织被看作为动态系统，包含多种成份和分析物信息，在医药职业上用于诊断、处理和监视人的生理条件方面是特别有用的。为此，一直致力于开发使用光谱学的非侵入测量细胞组织成份的方法。活的细胞组织的光谱分析集中在光谱信息的识别，它规定个人的分析物，以及把这样的光谱数据与分析物的浓度相联系。病人的这些分析物的浓度随时间而变化。使用于诊断和处理的、具有足够的精度的细胞组织光谱数据的获取被证明是困难的。进行分析的困难已被发现是由于这样的事实，细胞组织系统是具有不同的折射指数和吸收性质的材料的复数矩阵。而且，因为感兴趣的成份常常是以非常低的浓度存在的，高的浓度的成份(诸如水)对于识别低的水平成份光谱信息和给出想要的成份浓度的精确读数具有有害的影响。这些技术的开发总是集中在光谱输出随感兴趣的动态分析物(诸如葡萄糖)的浓度改变而发生的改变上。所揭示的技术集中在识别特定的分析物的浓度上，这些分析物的浓度预期随时间而变化的。收集和分析近红外细胞组织光谱用于分析物浓度的改进的方法和识别在共同指派的美国专利申请和发布的专利中被揭示。1997年4月18日提交的、题目为“Method for Non-invasive BloodAnalyte Measurement with Improved Optical Interface(通过改进的光学接口进行的非侵入血液分析物测量的方法)”的、美国专利No.5,655,530和美国专利申请序列号No.08/844,501涉及到随时间变化的细胞组织分析物浓度的近红外分析，主要集中在糖尿病人的葡萄糖浓度上。这些方法和识别包括把折射指数匹配媒介质放置在传感器和皮肤之间，以改进测试的精度和可重复性。1998年10月19日提交的、题目为“Method for Non-invasive BloodAnalyte Measurement with Improved Optical Interface(通过改进的光学接口进行的非侵入血液分析物测量的方法)”的、美国专利申请序列号No.09/174,812揭示了分析物浓度的精确分析的进一步改进，包括阻挡遮光板装置，把漫反射光与光谱反射光分开。遮光板允许获取来自更深的、内部的下皮层的光，抑制来自表面的表皮层的光，其中表皮层比起内部的下皮层具有少得多的分析物信息。遮光板阻挡镜面反射以及来自下皮层的漫反射。以上的专利和专利申请被转让给本申请的受让人，其公开内容在此引用，以供参考。美国专利No.5,435,309涉及选择用于多变量谱分析的最佳波长的系统。只使用一个波长不能给出足够的信息，特别是对于具有多信号成份的溶液。使用太多的波长会包括太多的噪声以及导致由组合造成的计算量的激增。所以，使用的波长数目应当是有限的，以及波长应当很好地选择。在这个参考文献中使用通用算法了选择最适合的波长。这个专利的公开内容在此引用以供参考。专利技术概要与上述的现有技术方法不同，本专利技术是根据申请人的认识特定的个人的最终得到的细胞组织光谱包括独特的谱特性和谱特性的组合，一旦分析装置被训练识别个人后这些谱特性可被使用来识别个人。最好是选用近红外范围的谱分析，然而，可以看到，可见光或中红外光的能量可被单独地使用号与近红外相组合地使用。装置的训练是通过使用来自以前的测试的、存储的该个人的谱数据而完成的。申请人能够用这里揭示的技术得到几乎百分之零的假阳性错误率，即使被分析的细胞组织是分析物浓度的动态系统，因此，细胞组织谱数据随时间和在各次分析之间有很大的变化。本专利技术的方法的成功据认为在于两个部分。首先，本方法引用引用精确地和可重复地得到稳定的细胞组织谱，而同时保持对在任何给定的保持的谱输出的轻微变化的灵敏性的设备和技术。系统最佳化进入和外出细胞组织样本的光通过量。第二，因为对于特定的个人是唯一的谱特性或谱特性的组合通过谱结果的看见的比较不容易看出或识别，本专利技术依靠鉴别分析技术，首先训练设备来识别对于个人的重要的谱特性，然后把重要性的特性与在试图验证时的新的谱数据进行比较。本方法引用基于Mahalanobis距离技术或其它技术的鉴别分析技术，把从个人处取得的谱数据与在数据库中存在的谱数据进行比较。因此，本专利技术包括通过使用非侵入细胞组织光谱学验证个人身份的方法。优选的方法和设备用近红外辐射照射皮肤，以及收集反射的非吸收的近红外辐射。优选地收集漫反射的光，而不是镜面反射的光，更优选地，收集从内部皮下层而不是从表皮层漫反射的光。所收集的近红外谱数据可被存储在计算机数据库中。从希望进行身份验证的个人处收集一系列的这样的谱数据。个人的身份优选地连同相关的谱数据被验证和被存储在鉴权数据库中。已鉴权的谱可在几分钟的时间间隔内被收集，或更优选地，多个谱可以在几天或几星期内被收集，这允许考虑到在任何给定的分析时间时将影响人的细胞组织谱的自然生理差异，而调整用于验证的个人的模型。在收集后，通过使用分析工具，对于特定个人的鉴权谱数据库可以相对于来自个人的新的谱数据进行分析，表明是该个人或是不认识的人。当目标个人的表明的身份要被验证时或不认识的人的身份要对于存储的数据库检查时，可以取目标细胞组织谱，并以与处理已存储的鉴权光谱相类似的方式进行处理。在一个方法中，使用Mahalanobis距离和光谱剩余量来验证表明的身份，或查验未知的人的谱数据相对于数据库的情形。在优选的方法中，对于目标光谱相对于表明的身份的个人的数据库光谱，计算Mahalanobis距离和光谱剩余量。只有在上述的距离和幅度小于对于每个数据库谱设置的预定的门限值，身份才被验证。用于执行身份验证的一个系统包括计算机，具有输入设备和输出设备；数据库，包括对于鉴权的人的近红外细胞组织谱数据，或对于被查验的未知的人的个人的谱数据的收集；近红外辐射源，用于把近红外辐射照射到皮下细胞组织；近红外分光仪，用于测量在多个波长上的皮下近红外辐射；以及运行在计算机上的程序，用于鉴别目标个人的谱数据与鉴权的谱数据或选择一组个人的谱的谱数据库。程序可包括用于执行判别式分析的软件。在一个系统中，监管学习程序可被利用来帮助把每个识别的个人的各个谱数据联系在一起。表征本专利技术的、这些和各种其它优点以及新颖性特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用来自具有已知的身份的、被已知的个人的多个鉴权细胞组织谱数据来验证目标个人的表明的身份的方法，所述谱数据具有多个测量波长，方法包括以下步骤：从所述目标个人取得目标细胞组织谱数据，所述目标细胞组织谱数据具有多个测量波长；以及通过 把鉴权细胞组织谱数据与目标细胞组织谱数据相对于预先选择的门限值进行的比较，肯定地验证所述目标个人表明的身份。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RK罗维，WA米勒，N葛，MR罗宾逊，
申请(专利权)人：卢米迪格姆公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]