一种用于超声波成象系统的探测器，用来提供一输出超声波，对具有表面的人或动物的组织进行扫描，其特征在于，所述探测器包含： ａ．通过支承所述人或动物的组织的方式限定所述表面从而对其进行成象的装置； ｂ．提供输出超声波的传感器装置； ｃ．电操作的动力装置，它与所述传感器装置耦合，通过沿所述表面上的路径传送所述输出超声波来使所述传感器装置运动； ｄ．液密罩壳装置，它从所述表面限定装置延伸，并具有一个包含所述传感器装置和所述动力装置的内部区域；以及 ｅ．充满所述罩壳装置的所述内部区域的液体，所述液体的声阻抗大体等于水的声阻抗，并且具有充分低的粘性，从而不会阻碍所述传感器的运动，并且所述液体是不导电的。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面扫描和成象技术，尤其涉及表面扫描和成象的新的和改进的超声波方法和装置。
技术介绍
本专利技术的一个应用领域是指纹扫描和成象，尽管本专利技术的原理也可以被广泛地应用于对皮下和其他的生物测定结构进行扫描和成象。用超声波技术获取的图象的质量比用光学技术获得的图象的质量优越，这是因为超声图象较少依赖于手指的表面条件。从而通过采用超声技术，也可以同样对那些具有很干或很油手指、较赃手指或具有不规则皱纹表面的手指的人进行成象。在提供对指纹、皮下及其他生物结构进行扫描和成象的超声方法和装置时，有几点需要特别考虑。一个是获得更高质量的图象，这样就要求系统的分辨率尽可能地高，从而合成图象的分辨率也尽可能高。另一个重要的考虑点是改进系统性能。一个例子是尽可能快地扫描，从而使时沿和不便最小，并避免对个人造成不适。这样就要求提高系统及其操作的可靠性。另外一个重要的考虑是便于制造和降低制造成本。专利技术目的和概述因此，本专利技术的目的是提供一种对人和动物的组织进行成象的新的改进的超声方法和装置，这种方法和装置产生高分辨率和高质量的图象，扫描在很快的速率下进行，并且具有很高的可靠性，制造方便且成本低。本专利技术提供了一种对人或动物具有表面的组织进行成象的超声成象系统和方法，该系统包括探测装置，它包括用来限定以支承人或动物组织的方式对其进行成象的表面的装置；紧贴支承装置的传感器装置，用来将输出超声波束传导到上述表面上，从而使波束在焦点处的大小尽可能地小，而使系统的分辨率最大；以及电动装置，通过使超声波束沿上述表面在一路径上传播的方式使传感器装置移动。一液体密罩壳装置从限定支承组织表面的装置延伸，并具有一包含传感器装置和电动装置的内部区域，该区域被不导电的液体所充满，该液体具有与水大体相同的声阻抗和足够低的粘度，从而不会阻碍传感器的运动。罩壳上还带有适合于液体的热膨胀和收缩的装置。本专利技术的一个专利技术点是，电动装置包含具有提供振动输出运动的输出传动轴的电机装置，以及将该输出传动轴与传感器装置耦连的装置，从而响应于传动轴的振动，输出超声波束沿上述表面上的一条路径传播。在电机和耦连装置之间的传动轴上安装了一个编码器装置，用来使编码器装置所提供的信息中的失真最小。耦连装置呈细长柄的形式，其结构具有足够的硬度，从而在电机传动轴振动时不会弯曲，而在柄通过液体运动时的阻力最小。传感器沿被扫描区域的相继弧形路径振动，并且对所获得的数据进行二维线性处理。在另一种实施例中，电机的振动输出可以用弯曲的弹簧装置来辅助，传感器可以由连续旋转的电机来移动，电机带有一个与传感器电连接的滑环转接器，传感器可以通过旋转电机与运动转换装置和线性传动装置的组合沿正交方向作线性运动。本专利技术的扫描器可以应用于生物测量识别和验证系统中，其中，成象系统可以与包含记录生物测量图象的记录构件和进行比较的处理器一起使用。在结合附图阅读了本专利技术的详细描述以后，读者将更清楚地理解本专利技术的上述以及其他的特征和优点。附图简述附图说明图1是按照本专利技术用于表面扫描和成象的超声波探测器的纵向截面但局部表现为高度方向的图；图2是去掉了图1所示探测器部件的俯视图；图3是去掉了图1所示探测器部件的仰视图；图4是图1所示探测器下面的放大纵向截面图；图5是下面放大部分从图4所示右侧取得的端部立面图；图6是图1所示探测器的耦连柄的侧面立面图；图7是图6所示柄的俯视图；图8是图1所示探测器的耦连柄与一柄位置传感器相关的闭合局部立面图；图9是图1所示探测器中使用的另一种台式形式的示意图；图10是与图1所示探测器一起使用的双线性化处理器的方框图；图11是含有图1所示探测器的系统的方框图； 图12-16是图1所示类型的探测器中扫描期间移动传感器的另一种结构的示意图；图17是一识别系统中使用本专利技术的扫描器的方框图；图1 8是图17所示系统无线形式的方框图；图19和图20是一识别系统中使用本专利技术的扫描器的方框图；以及图21是图20所示系统无线形式的方框图。详细描述在基本超声扫描和成象系统中，探测器组件是负责移动传感器以便获得二维扫描窗的系统的一部分，该扫描窗通常具有0.75”×0.75”的尺寸，用于指纹成象。探测器组件的运动由扫描控制器的电路控制，该控制器含有驱动探测器组件的电机所需的必要的电机驱动器逻辑电路。从探测器组件的传感器得到的数据接着由进行放大、距离选通、峰值检测和A/D转换的信号处理器接收。该数据存储在高速数据缓冲随机存取存储器相接，该存储器与适合用来接收并处理源指纹数据的任何一个装置中。诸如通用计算机或海关指纹图象处理机都可以用于这一目的。所有的系统元件或子部件用电源供电，电源提供使系统运行所必须的电压。上述系统的技术的一个应用是手指摩擦皮肤表面的肤纹或图象，即指纹。采用超声技术所获得的图象的质量比采用光学技术获得的图象的质量优越，因为这些图象较少依赖于指纹的表面情况。细节可参见1993年6月29日授权的美国专利5,224,174，其标题为“采用高分辨率的C-扫描超声波图象的表面特征测绘(Surface Feature Mapping Using High Resolution C-Scan Ultrasonography)”，该专利在此引述供参考。结果，如果某人的手指很干或很油、很赃或手指皱纹表面不规则，也可以同样成象。另外，还可以扫描人或动物的其他组织表面，例如手掌、脚趾等。将超声用于指纹成象的第二个基本优点是用手指中发现的皮下特征来重现摩擦皮肤图象。该技术可应用于手指外表面上的皱纹细节被暂时通过削剪、损坏而改变或由于过于磨损而无法辨认的时候。紧靠皮肤下面的部分含有表面皮肤摩擦部分的所有细节；所以，通过对紧靠外表皮下面部分成象，可以获得在手指的外表面上没有缺陷的指纹图象。第二层皮肤或皮下层还包含与摩擦皮肤的肤纹对应的膺象。这一层皮肤由称为皮肤乳头(dermal papillae)的结构构成，这些皮肤乳头排列成两行，每一行落在外表面层的皱纹内。在前面描述的要求获得紧靠外表皮下的皮下图象的系统中的唯一修改是对从这一深度而不是从表面返回的超声波信号进行处理。这是通过调整距离选通门(range gate)来完成的。距离选通门是一个用来返回信号的特定部分传播到信号处理电子电路的窗口，距离选通门的时延与对手指进行成象到何种深度对应。这一皮下成象技术对摩擦皮肤缺乏足够的分析细节的个人特别有用。这包括手指或手经受过某种创伤的个人，创伤包括如手指表面的小划伤到严重的烧伤。该技术还证明在对其他从事容易划伤手指表面皱纹职业的人进行成象是有利的。由于这些人群代表了人口的绝大部分的百分比，其他对手指表面以下成象的装置(如光学指纹阅读器)很明显是不具备这种优点的。前述系统技术的第三个潜在的应用是全新的生物测量的开发。众所周知，人体全身血管的分布已被用作个人识别的手段。通常，这种必须用来获取这些图象的技术被认为是对人体有害的，所以这样的技术通常在市场上不会获得成功。上述系统具有很好穿透手指表面以及对血管和其他皮下结构成象的能力。这些结构数量巨大，并且包含对个人进行识别的充分的信息。全新生物测定的开发使得可以预计，这种生物测定可以证明比起采用指纹来识别个人所必须的后期处理要简单的多。这种简化导致更高的处理能力、更大的精度和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·K·施奈德，杰拉尔德·F·马歇尔，安德鲁·D·瓦萨罗，
申请(专利权)人：超声波扫描公司，
类型：发明
国别省市：
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