專利名稱：用于生物測(cè)定分析汗管的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生物測(cè)定分析對(duì)象部分皮膚表面上的汗管 的設(shè)備。本發(fā)明還涉及一種用于生物測(cè)定分析對(duì)象部分皮膚表面上的汗 管的方法。技術(shù)背景人的^^^s制，中起重要作用。出汗是斷氐皿的最有效方法之一。出汗或擁nt是由分泌汗水的腺體，通常稱為汗腺引發(fā)的。大部分汗腺 勤卜泌汗腺，在人體的^^表面上幾乎至拠可以發(fā)現(xiàn)，但是大多數(shù)位于人 拜糊AP腳底。在jS^面，贈(zèng)顯現(xiàn)為執(zhí)。源于汗腺的汗液m汗管，朝向^^面上的毛孔。在此，汗液可 以蒸發(fā)并且?guī)椭?熱環(huán)境中冷卻。禍肝也可以由環(huán)繞汗腺的神經(jīng)纖維 響應(yīng)于絲、焦慮或害怕而弓胞。在生物測(cè)定分析中的哄騙檢測(cè)(spoof detection)中使用出汗 述在 題為"Spoofdetection for biometric sensing systems"的國(guó)際申請(qǐng)WO01/24700 中。在該公開內(nèi)容中描述的特定設(shè)備利用了有生命的科旨出汗的事實(shí)。溫 度的增加導(dǎo)致由于出汗的原因表面濕氣的增加。增加的表面濕氣可以被測(cè) 量并朋作為存活辦示志，以證實(shí)附加的鄉(xiāng)鵬定。前述設(shè)備需要增加溫度以誘發(fā)擁肝。這可能使得其它需要固定環(huán)境溫 度的測(cè)^f尋鋭，諸如科^驢測(cè)量。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是麟用于生物測(cè)定分析贈(zèng)部分^^面上的汗管的備選方法和設(shè)備，其不需要增加鵬以誘^M^f^汗管祠m1。
該目的的實(shí)現(xiàn)由于在介紹性的段落中所述類型的用于生物測(cè)定分析的 設(shè)備還包括—皮自臓裝置，用于在戶，皿表面上吹氣以誘發(fā)從所述汗管中排汗，— 圖像采皿置，布置為對(duì)^的,皿表面進(jìn)行采樣，并且 創(chuàng)建電^1 面 。人的^J^含1.6至4百萬之間的汗腺，大部分汗腺趙卜泌汗腺。砂卜泌汗腺中弓撥的汗體由汗管ffiSiiJ^JK^面。雅的錢不隨時(shí)間而自主消失、移動(dòng)或改變。汗管^S被認(rèn)為是唯一的并且可以用作區(qū)分生物測(cè) 定特ffl^f彌域鑒定。當(dāng)人的皿以及尤其是指尖在正常環(huán)境^f牛下(例如，23'C的環(huán)J^溫 度和45%的相對(duì)鵬)暴露于空氣并且檢查中的A^r》時(shí)，那么，在艦 表面存被限汗液或沒有汗液。然而，當(dāng)在這些條件下通過鵬^Ml在^h吹氣束賺皮膚時(shí)，誘^^Tt擁酐，并且汗 CTM^鵬毛孔Pf逝和周圍的小汗麵變得明顯。 實(shí)驗(yàn)E^M示了頓iM^表面上的空氣，不是關(guān)鍵的。汗滴的形成可以MH察到和被測(cè)量。不但這些汗滴的錢可以幫助定位汗管，其繼而可以用于識(shí)別和鑒定目的，而且附加的時(shí)間分析(temporal analysis)也可以JI^關(guān)于實(shí)際^t^M激前后的活性的信息。fft的活性可 以被認(rèn)為ME被分析的膽(例如雜)存活的標(biāo)志。借助于空氣刺激的汗液誘發(fā)的輸性取決于繊(例如手指)、驢。 具有較高)f^tm鵬，貝鵬酐響應(yīng)增加。實(shí)驗(yàn)已^M示，即鵬冰冷手指上 的汗管在空UJ^fct后也可以引發(fā)掃肝響應(yīng)，但是響應(yīng)毛孔的縫隨著溫 度桫o影響空氣刺激有效性的其他因素是醫(yī)學(xué)癥狀，其導(dǎo)致?lián)砀卫^或擁肝 岐。這種醫(yī)學(xué)癥狀的范例是多汗癥和少汗癥，也稱為缺汗癥。職本發(fā)明的方法的實(shí)現(xiàn)，由于在介紹性段落中^M類型的生物觀啶分析方法還包括多妙驟，其中—il31在，表面上吹氣而刺^M^表面，以誘m^M汗管中 一對(duì)戶皿皮,面進(jìn)行采樣，因而創(chuàng)^^M皿表面的電^^表面表


該生物測(cè)定識(shí)別設(shè)備的這些和其他方面將參考附圖進(jìn)一步闡明 和描述，其中-圖1包括兩種在指尖上使用鼓風(fēng)機(jī)之前(a)和之后(b)的局部 指紋表示；圖2是在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中使用的皮膚圖像采集裝置和鼓風(fēng) 機(jī)的示意表示；圖3是示出用于本發(fā)明的某些實(shí)施例中的支架的頂視圖(a)、兩 橫截面視圖(b)和(c)以及支架的效果圖(d)的一系列支架表示；圖4是用于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中使用的皮膚圖像采集裝置和鼓 風(fēng)機(jī)的更詳細(xì)的示意表示；圖5是根據(jù)本發(fā)明、布置用于識(shí)別的用于生物測(cè)定分析汗管的設(shè) 備結(jié)構(gòu)圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明、布置用于鑒定的用于生物測(cè)定分析汗管的設(shè) 備結(jié)構(gòu)圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的用于生物測(cè)定分析汗管的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，其使 用汗管位置信息和指紋信息用于識(shí)別；圖8是根據(jù)本發(fā)明的用于生物測(cè)定分析汗管的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，其使 用汗管信息作為存活證明并且使用指紋信息用于識(shí)別。在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件或者執(zhí)行相同功 能的元件。
具體實(shí)施方式
發(fā)明基于這樣的原理，即在對(duì)象的部分皮膚表面上吹氣，誘發(fā)從 該皮膚表面的汗管中排汗。該原理示出在圖1中。圖1示出了使用鼓 風(fēng)機(jī)刺激之前(圖la)和之后(圖lb)的局部指紋的兩種表示。兩 種表示都基于實(shí)際圖像。
圖la中的表示將局部指紋的脊部示出為黑色，而脊部上的毛孔 示出為白色環(huán)。圖lb中的表示示出了在使用鼓風(fēng)機(jī)刺激部分皮膚表 面之后一秒鐘相同的局部指紋。脊部示為黑色。白色(填充的)環(huán)表 示未被汗液覆蓋的毛孔。覆蓋大量毛孔位置的陰影線區(qū)域是汗滴。汗 滴通常覆蓋實(shí)際毛孔和小的相鄰區(qū)域。在實(shí)際圖像上，汗滴易于辨別，這是由于與皮膚表面相比，它們 具有光滑表面和高反射率。作為結(jié)果，汗滴通常顯示為非常亮和暗的 斑點(diǎn)。這些斑點(diǎn)產(chǎn)生自將相對(duì)大量的光直接反射進(jìn)入照相機(jī)(亮斑點(diǎn)) 或反射出照相機(jī)視野之外(暗斑點(diǎn))。這些斑點(diǎn)使得汗滴非常明顯并 且因此成為易于辨別的特征。從圖la和lb中明顯的是，可以在圖la和lb的兩幅圖像之間執(zhí) 行時(shí)間分析并且計(jì)算變量增值(deltas)。由脊部提供的對(duì)比度可以用 于補(bǔ)償圖片中的偏移。隨后，可以計(jì)算差值信號(hào)(difference signal), 其包含關(guān)于汗滴位置的信息?？蛇x擇地，在刺激之后的單一電皮膚表面表示可以用于通過定位 前述汗滴而定位汗管的位置。雖然這些汗滴的位置并未完全確定汗管 的位置，但是汗滴通常在汗管的位置上或鄰近汗管的位置。由于汗滴 比毛孔更容易定位，本發(fā)明也簡(jiǎn)化汗管定位，而不進(jìn)行時(shí)間分析。本發(fā)明的實(shí)施例包括皮膚圖像采集裝置，以創(chuàng)建對(duì)象的電皮膚表 面表示。圖2是組合有鼓風(fēng)機(jī)的皮膚圖像采集裝置的示意表示。使用 光源2照射手指6?？蛇x地，使用透鏡4將來自光源2的光聚焦到手 指6的皮膚表面上。從手指6散射的光和部分散射光由透鏡8聚焦到 撿測(cè)器陣列10上。檢測(cè)器陣列10創(chuàng)建手指6的電皮膚表面表示12。 使用鼓風(fēng)機(jī)14提供用于本發(fā)明實(shí)施例的皮膚表面刺激特征。圖2中所示的皮膚圖像采集裝置具有這樣的缺點(diǎn)，即進(jìn)行分析的 手指6可以自由移動(dòng)。實(shí)踐中，這將導(dǎo)致與分析中的手指6的聚焦和 追蹤相關(guān)的問題。避免這些問題的良好方法是使用支架。圖3示出了這種支架18。圖3a是頂視圖，圖3b和3c示出了兩 個(gè)橫截面，而圖3d示出了用在本發(fā)明某些實(shí)施例中的支架的效果圖。 支架18允許將分析中的手指6定位，將其鎖定在合適的位置，但是
允許光和空氣通過支架底部的開口到達(dá)手指6的部分皮膚表面。圖4是用在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中的皮膚圖像采集裝置和鼓風(fēng)機(jī) 的更詳細(xì)示意表示。其包括用于將分析中的手指6定位的支架18， 以及透明板16以保護(hù)該儀器的光學(xué)器件。鼓風(fēng)機(jī)14位于透明板16 上方，支架18下方，允許來自鼓風(fēng)機(jī)的空氣掠過分析中的手指6的 部分皮膚表面。生物測(cè)定識(shí)別和鑒定設(shè)備形成了 一類重要的生物測(cè)定分析裝置。 生物測(cè)定識(shí)別和鑒定密切相關(guān)。在生物測(cè)定識(shí)別中，當(dāng)測(cè)得的生物測(cè)定特征與存儲(chǔ)在參考數(shù)據(jù)庫 中的預(yù)記錄的生物測(cè)定特征在預(yù)定義的公差范圍內(nèi)相匹配時(shí)，將該對(duì) 象識(shí)別為具有特定的身份。有效地， 一個(gè)對(duì)象與參考數(shù)據(jù)中的許多條 目相匹配。生物測(cè)定鑒定和識(shí)別的區(qū)別在于將聲稱身份提供給正在被鑒定 的對(duì)象(例如，使用標(biāo)記閱讀器)。隨后，倘若該身份在參考數(shù)據(jù)庫中， 則將測(cè)得的所呈現(xiàn)的用于鑒定的對(duì)象的生物測(cè)定特征與預(yù)記錄在數(shù) 據(jù)庫中的與聲稱身份相關(guān)的生物測(cè)定特征相匹配。有效地， 一個(gè)對(duì)象 與參考數(shù)據(jù)中的一個(gè)條目相匹配。用于識(shí)別和鑒定的實(shí)際匹配過程可能有所區(qū)別。在識(shí)別期間，選 定一個(gè)特定條目，需要進(jìn)行區(qū)分和匹配，但是在鑒定期間僅需要匹配。 這意味著，識(shí)別需要特征的唯一性和一致性，而鑒定僅需要特征的一 致性。圖5和6分別進(jìn)一步示出了用于識(shí)別和鑒定的用于生物測(cè)定分析 對(duì)象的部分皮膚表面上的汗管的設(shè)備結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。圖5是用于在原處識(shí)別的生物測(cè)定分析設(shè)備1的結(jié)構(gòu)圖。其示出 了分析對(duì)象20并且產(chǎn)生決策34的生物測(cè)定分析設(shè)備1。該設(shè)備包括皮膚刺激裝置22，用于誘發(fā)從對(duì)象20的部分皮膚表 面上的汗管排汗。該設(shè)備還包括皮膚圖像采集裝置24，布置為創(chuàng)建 對(duì)象20的電皮膚表面表示12。該電表示傳送到汗管定位裝置26，其 根據(jù)一個(gè)或多個(gè)電表示來定位部分皮膚表面上的汗管位置。該汗管定位裝置26產(chǎn)生電汗管位置表示27并將其傳送到汗管識(shí)
別匹配裝置28。該汗管識(shí)別匹配裝置28將汗管位置數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù) 庫30中預(yù)記錄的汗管圖案匹配。最終，識(shí)別決策裝置32確定是否在 預(yù)定義的公差范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)充分匹配。識(shí)別決策裝置32的決策34可以是雙準(zhǔn)確(biexact)或者是硬決 策，諸如自動(dòng)接入控制所需的?？蛇x擇地，可以是軟決策，包括正確 性概率的測(cè)量。后者可能在用于協(xié)助警衛(wèi)人員的專家系統(tǒng)中尤其有 用。圖6是用于在原處鑒定的生物測(cè)定分析設(shè)備1的結(jié)構(gòu)圖。由于其 通常結(jié)構(gòu)類似于圖5中所示的用于識(shí)別的設(shè)備，在此將僅描述其區(qū)別 特征。圖6中所示的設(shè)備包括請(qǐng)求裝置36，以請(qǐng)求來自對(duì)象20的聲 稱身份38。在實(shí)際系統(tǒng)中，請(qǐng)求裝置36可以實(shí)現(xiàn)為標(biāo)記閱讀器或者 機(jī)器護(hù)照閱讀器(machine passport reader)。相似于圖5中的情況，汗管定位裝置26產(chǎn)生電汗管位置表示27。 該信息和聲稱身份是汗管鑒定匹配裝置40的重要輸入。倘若存在與 參考數(shù)據(jù)庫中，該汗管鑒定匹配裝置40將汗管位置數(shù)據(jù)與對(duì)于聲稱 身份參考數(shù)據(jù)庫中預(yù)記錄的汗管樣式匹配。最終，鑒定決策裝置42 決定是否在預(yù)定義公差范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)充分匹配。該決策并不限制于硬決 策。除了使用汗管信息作為用于識(shí)別或鑒定的區(qū)別生物測(cè)定特征的 實(shí)施例之外，汗管信息也可以與其他生物測(cè)定識(shí)別和鑒定技術(shù)一同使 用。用于組合生物測(cè)定識(shí)別設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵理由是提高的可靠性?？?靠性的該提高不需要以嚴(yán)重增加的工作量為代價(jià)。事實(shí)上，當(dāng)存在兩 種識(shí)別技術(shù)時(shí)，其中一種比另一種要求更高，可能首先根據(jù)最少要求 的技術(shù)執(zhí)行識(shí)別以獲得一小組的可能候選，而然后將該組作為"搜索 區(qū)域"用于第二、更高要求的技術(shù)中。圖7示出了一種用于生物測(cè)定分析對(duì)象部分皮膚表面上的汗管 的設(shè)備，其使用指紋識(shí)別技術(shù)而得到增強(qiáng)。汗管和指紋識(shí)別技術(shù)的結(jié) 合特別有趣，因?yàn)檫@兩種技術(shù)觀察相同表面的不同方面，而因此可共 享相同的皮膚圖像采集裝置。
在圖7中，皮膚圖像采集裝置24采集電皮膚表面表示12。通常， 在這種表示中定位汗管位置所需的分辨率高于用于記錄指紋中脊部 所需的分辨率。通過在適于汗管檢測(cè)的分辨率下采集電皮膚表面表 示，并且對(duì)其進(jìn)行下采樣(down sampling)用于不工作(on the fly) 而進(jìn)行指紋分析，單一通過采集(passcapture)是足夠的。雖然用于汗 管分析和指紋分析的區(qū)域可能重疊，但是它們不需要完全一致。下采樣由濾波器裝置44操作。濾波器裝置44的輸出傳送到指紋 匹配裝置46用于識(shí)別。該指紋匹配裝置將脊部樣式與參考數(shù)據(jù)庫30 中預(yù)記錄的脊部樣式匹配。當(dāng)在預(yù)定義公差中發(fā)現(xiàn)與參考數(shù)據(jù)庫30 中的一個(gè)條目匹配時(shí)，認(rèn)為建立了臨時(shí)身份48。該臨時(shí)身份48和其他相關(guān)信息可以傳送到汗管鑒定匹配裝置 40。并行地，汗管定位裝置26產(chǎn)生電汗管位置表示27。與聲稱身份 一起，該電表示是用于汗管鑒定匹配裝置40的重要輸入。這將使汗 管位置與存儲(chǔ)在參考數(shù)據(jù)庫中的該臨時(shí)身份的生物測(cè)定汗管樣式匹 配。最終，組合決策裝置50使用從參考數(shù)據(jù)庫30到?jīng)Q策34的數(shù)據(jù)， 評(píng)估來自汗管鑒定匹配裝置40以及指紋匹配裝置46的信息。組合不同的技術(shù)有利于阻止哄騙攻擊。通過增加存活測(cè)試可以阻 礙指紋識(shí)別中諸如使用"樹脂"手指的簡(jiǎn)單哄騙攻擊。本發(fā)明可以用 于定位汗管并且以誘發(fā)排汗的形式觀察活性，用作存活的證明。圖8示出了用于生物測(cè)定分析對(duì)象部分皮膚表面上汗管的設(shè)備 1，其使用汗管信息作為存活證明并且使用指紋信息用于識(shí)別。圖8 中的結(jié)構(gòu)圖類似于圖7中的結(jié)構(gòu)圖。在此將僅描述區(qū)別。根據(jù)皮膚圖像采集裝置24捕采集的一個(gè)或多個(gè)電皮膚表面表示 12，存活檢測(cè)裝置52確定提供用于分析的對(duì)象20是否具有活著的汗 管。與來自指紋匹配裝置46的信息一同，由指紋識(shí)別決策裝置54將 該信息和來自參考數(shù)據(jù)庫的信息組合成決策34。在這種情況下，指 紋識(shí)別決策裝置54使用來自存活檢測(cè)裝置52的結(jié)果來確證指紋匹配 裝置46的結(jié)果。已經(jīng)參考特定實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)注意到，本發(fā)明
的保護(hù)范圍不局限于這些實(shí)施例,
權(quán)利要求
1、一種用于生物測(cè)定分析對(duì)象(20)的部分皮膚表面上的汗管的設(shè)備(1)，該設(shè)備包括皮膚刺激裝置(22)，用于在所述皮膚表面上吹氣以誘發(fā)從所述汗管中排汗，皮膚圖像采集裝置(24)，布置為對(duì)對(duì)象(20)的所述皮膚表面進(jìn)行采樣，并且創(chuàng)建電皮膚表面表示(12)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l臓的設(shè)備(1)，其中，臓鵬圖像采^2^ ^SfPt定位^S (26)，布置為定位^Pt^^f^^^面上的^S，并且 創(chuàng)^BfMfPt^S的電，^g^ (27)。
3、 Wg權(quán)利要求2皿的設(shè)備(1)，還包括用于i朋啲fPti鄉(xiāng)鵬配 ,(28)，布置為將包括皿電^Pt^S^ (27)的信息與參考,庫 (30)中預(yù)iB^的fPt樣^iS行匹配。
4、 1Slg權(quán)利要求3戶脫的設(shè)備(1)，還包掛賜l』決^S (32)，布 置為使用來自所述^t識(shí)別匹皿置(28)的信息產(chǎn)生在預(yù)定義的公差范 圍內(nèi)識(shí)^』與戶;^#%娜庫(30)中的條目的匹配的麟(34)。
5、 鵬權(quán)利要求2臓的設(shè)備(1)，還包括請(qǐng)，置(36),布置為獲得戶;f^t^ (20)的聲稱身份(38)， fPt鑒定匹K^S (40)，布置為將包含,電fPt^S^ (27)的 信息與##1^庫(30)中預(yù)記錄的，樣式進(jìn)行匹配。
6、 ！^權(quán)利要求5戶腿的設(shè)備(1)，還包括鑒定^^g (42)，布 置為^來自所述汗管鑒定匹SS^置(40)的信息產(chǎn)生在預(yù)定義的公差范 圍中i朋U與戶，參考數(shù)據(jù)庫(30)中的與戶，聲稱身份(38)相關(guān)的條目 的匹配的決策(34)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1戶腿的設(shè)備(1)，還包括存活檢測(cè)驢(52)，布 置為j頓來自所述艦圖像采集體(24)的信獻(xiàn)見察所述艦表面的電 表示隨時(shí)間的改變。
8、 1f^權(quán)利要求7戶腿的設(shè)備(1)，還包括生物觀啶識(shí)別體(54)， 期頓來自戶;M存活檢測(cè)體(52)的信息摘iiE0M生物測(cè)定i朋蜮認(rèn)可。
9、 職權(quán)利要求7戶脫的設(shè)備(1)，還繊生物測(cè)定認(rèn)可縫(54)， 其艦來自臓存活檢測(cè)體(52)的信息確W脫生糊定娜或認(rèn)可。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1戶皿的設(shè)備(1)，還包括用于定^^Mm (20) 的支架(18)。
11、 一種生物觀啶分析膽(20)的部分^J^面上的汗管的方法，其中il3ffiBWM^面上吹氣棘J^f^艦表面，以誘腸脫汗管 中擁肝，對(duì)戶皿^M^面進(jìn)^^采樣，因而創(chuàng)^^M^^面的電^^面表示 (12)。
12、 tSlg權(quán)利要求ll臓的方法，其中，戶腿toJ^面標(biāo)(12) 用于定^M^^面上的汗管的位置，并且創(chuàng)建汗管，的電汗管， 標(biāo)(27)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12臓的方法，其中，將戶腐電汗管健標(biāo)(27)與參考,庫(30)中預(yù)記錄的、TO樣^a行匹配。
14、 根據(jù)權(quán)利要求ll臓的方法，其中，戶腿電^J^面表示(12) 隨著時(shí)間的改，于確定存活。
15、 根據(jù)權(quán)利要求11戶脫的方法，其中，戶腿電^l^面表示(12)KI著時(shí)間的改OT于確證生tr測(cè)定iR^J。
16、 根據(jù)權(quán)利要求ll戶脫的方法，其中，戶艦電^^面表示(12)隨著時(shí)間的改頓于確證生物測(cè)定鑒定。
全文摘要
指紋上存在的汗管可以用于生物測(cè)定識(shí)別或鑒定系統(tǒng)中，作為區(qū)別或確證生物測(cè)定特征。另外，汗管的活性可以認(rèn)為是存活的證明。通過在皮膚表面上吹氣而刺激諸如手指的對(duì)象，可以誘發(fā)從汗管中排汗。使用皮膚表面圖像的空間或時(shí)間分析，在皮膚表面存在這些小汗滴可以用于定位汗管的位置。另外，時(shí)間分析可以突出汗管活性，其繼而可以用作存活的證明。
文檔編號(hào)G06K9/00GK101120362SQ200680005086
公開日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2006年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月18日
發(fā)明者C·普雷蘇勒 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司