利用具有光电子速度传感器的扫描型成像器的指纹检测方法技术

在用于检测皮肤纹路、特别是指纹的方法和装置中，规定：包括至少一个长窄传感器行的至少一个带状传感器在指尖经过该带状传感器时检测指尖的结构；至少一个光电子速度传感器连续确定手指移动；指尖移动经过至少一个光电子速度传感器和该带状传感器；以及所确定的手指移动被用于校正由于不均匀移动而失真的手指结构的图像。优选地，所述速度传感器评估在移动的手指表面处反射的已调制激光的调制的多普勒偏移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于检测皮肤纹路、特别是指纹的方法和装置。此外，所提出的装置特别适用于作为输入设备。该输入设备可以例如在电子设备上执行操作功能、在显示器上引导光标或者从菜单中作出选择。在记录图像期间可以检测有意执行的移动序列，并且在后面的评估中将其纳入考虑。借助于这个附加的特征，可以想像得到的指纹伪造问题大为缓解。作为存在廉价计算机的结果，通过生物统计特征对人进行自动识别已经变得可能。然而，用于记录指纹图像的部件(也称为指纹传感器)的成本非常高。通常使用的大多数指纹传感器可以分为三组1)利用光学投影的传感器2)平面传感器3)带状传感器。在利用光学投影的传感器的情况下，图像取自承载指尖的清晰、透明的表面，并且通过光学装置以减小尺寸的方式在芯片摄影机中对其进行成像。芯片摄影机的表面仅仅是承载面积大小的一部分。由半导体材料导致的成本从而相对较低，但是光学装置的成本很高。此外，基于该原理的传感器需要有几厘米的大小。最广泛使用的是平面传感器，其具有指尖大小的图像记录器，所述图像记录器基于半导体衬底制造。其需要有大约14×18mm到22×25mm之间的面积。无论使用什么成像原理(对局部电容效应的测量、电场变化或者光学记录)，成本的相当一部分是由作为对记录元件(像素)的支持的必要芯片表面单独导致的。通过对于大量使用进行计算，这些成本例如比今天对于图像评估微处理器所导致的成本要高很多。在第三组中，只需要小得多的记录表面，因为指尖的图像被顺序地按行记录。用户在记录行传感器上移动他的手指，该传感器随着移动的进行逐行检测指纹。这些传感器只需要15×1mm到20×3mm的窄带状芯片表面，也就是说仅仅需要一部分的半导体材料，从而可以获得高得多的经济效益。然而，事实上它们具有显著的缺点，即经常产生不能使用的失真图像。该问题的主要原因是手指的不均匀移动。结果，这些传感器实际上具有很多的缺点，因此使得它们经常无法使用。因此，本专利技术的一个目的是，即使当手指移动不是恒速以及直线方向的移动时，仍利用带状传感器实现低失真的图像记录。从而试图获得带状传感器的优点(成本、空间)而基本上没有其缺点。根据本专利技术实现了该目的，这是在于a)当指尖经过带状传感器时，包括至少一个长窄传感器行的至少一个带状传感器检测指尖的结构；b)至少一个光电子速度传感器连续确定手指的移动；c)指尖移动经过至少一个光电子速度传感器和带状传感器；以及d)所确定的手指移动被用于校正由于不均匀移动而失真的手指结构的图像。所述校正可以被应用于失真图像本身的所检测图像数据。然而，在一个有利实施例中，可以节省计算复杂度，这是在于对从失真图像导出的生物统计数据记录应用该校正。在根据本专利技术的方法中，优选地规定由光电子速度传感器来评估在移动手指表面处反射的已调制激光的调制的多普勒偏移。可以特别有利地用于上述目的的光电子速度传感器已经由Philips研发，其名为“Laser Beetle(激光甲虫)”，并且在例如WO 02/37410A1中被描述。作为“微型鼠标”，其可以被用于计算机的光标引导。作为“跟踪球”，它也可以在没有机械装置的情况下被用于设备显示器的菜单选择。由于非常紧凑的组装，该设备在设备表面上仅仅需要10到25mm2的空间。提供了一个直径为3到5mm的实施例，其与传统发光二极管的大小和结构类似。该设备可以借助于激光来测量指尖的移动。指尖在设备表面上的一个或多个方向上的瞬时速度被确定。指尖在由透明塑料或玻璃制成的斜面上升区域的上侧移动。借助于该斜面区域，相对于底部或顶部产生了小的移动分量，也就是说，在向着激光源的方向上或者在远离激光源的方向上产生小的移动分量。从下面用相干光照射指尖的皮肤。反射光波受到与手指移动相关的多普勒效应的影响，从而使得反射光的频率和相位位置相对于发射光发生轻微地偏移。如果光的发射和反射分量被馈送入光记录器，根据某些光学规律，在那里将发生有利的和有害的干扰。如果发射光被频率调制为线性码片，则该设备可以被加工成一定尺寸，以便作为多普勒效应和干扰的结果产生在几千赫兹的高度可检测范围中的低频率分量。这些频率与手指在一个方向上的速度成正比。为了检测多个方向上的速度，多个检测系统可以被结合在一个组件中。例如，两个正交激光检测系统例如提供一个速度矢量的各笛卡尔分量。特别地，根据本专利技术的方法可以被设计成如下检测手指移动。a)在第一移动阶段中，首先只有指尖的部分区域经过带状传感器并且被检测为图像；b)在其中一个后续移动阶段中，指尖的其他区域经过带状传感器并且被检测为图像；以及c)这些移动阶段具有相当不同的方向和/或被具有相当不同方向的中间移动阶段所分离，图像信息的至少一部分空间配置是在通过在各移动阶段中所检测的手指移动来构造图像时发生的。根据本专利技术的方法的可靠性进一步提高，这是在于所确定的无意识的手指移动被用作除了指尖的生物统计特征之外的附加特征以用于识别个人。这些无意识的手指移动可能是一个人的典型特征。另一个变型同样有助于提高可靠性，所述变型在于a)一个移动序列发生，使得b)指尖的相同区域多次经过带状传感器并且被检测为图像；以及c)对于一个区域被多次检测的图像信息被纳入考虑以用于图像改善的目的，图像信息的至少一部分空间配置通过所检测的移动序列而发生。借助于生物统计特征进行自动识别的一个基本问题是，这种可以容易地操纵的特征几乎不能被保密。理论上这种特征可以被任何人获得。例如，稍作策划就可以从日常物体上移走指纹而不被人注意。使用该信息，稍作技术努力就有可能得到足够好的仿制品，以便利用大多数指纹记录器产生可接受的图象。众所周知，可以用硅橡胶或明胶制成仿制品，从而导致在自动检测系统上能够识别。在所谓的“活人识别”的情况下，除了上表皮结构之外，附加特征应被包括在生物统计识别中，所述附加特征用于区分仿制品和活人的手指。然而，不能排除通过进一步的技术努力有可能拷贝大多数上述附加特征的情况，例如通过在活人的手指上套上别人的皮肤结构的膜状仿制品。在另一个变型中排除了这些仿制可能性，这是在于由具有特性移动序列的用户来执行手指移动，并且将所确定的手指移动与所存储的手指移动相比较。这提供了可以以多种方式使用的输入可能性。例如，所存储的手指移动可以是用户特有的，从而可以识别该用户。因此由用户执行移动特征的输入，并且通过实时地将其与所存储的手指移动相比较来进行检查。该移动特征不可能与由伪造者从任何表面移走的指纹配套，这是特别有利的。在另一个变型中，在对手指移动的检测过程中，可以根据不同的结果将检测单元切换到各种操作状态。原则上，在根据本专利技术的方法中，可以完成通过带状传感器对手指的扫描以及对手指移动的确定，然后(在图像处理之后需要的话)执行校正。然而，在根据本专利技术的方法中，还可以由速度传感器确定经过可设置的移动距离，从而触发带状传感器进行新一行的图像检测。然后，可以根据所确定的手指移动至少关于在该行方向上发生的误差对新读取的行进行校正。对于整个图像或甚至是各单独行进行几何校正的一个有利的可能性在于，用于将指纹图像存储在存储介质中的图像点的地址取决于所确定的手指移动。对于校正图像的另一个有利的可能性在于，所确定的手指移动被用于计算和/或选择非对称的、指向选择性的空间滤波器的系数，并且所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测皮肤纹路、特别是指纹的方法，其特征在于：ａ）包括至少一个长窄传感器行的至少一个带状传感器，当指尖经过该带状传感器时，该带状传感器检测指尖的结构；ｂ）至少一个光电子速度传感器连续确定手指移动；ｃ）指尖移动经过至 少一个光电子速度传感器和该带状传感器；以及ｄ）所确定的手指移动被用于校正由于不均匀移动而失真的手指结构的图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S德鲁斯，R杜伊维，T哈泽，KR里姆施奈德，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]