(57)【要約】バイオメトリック機能を実行するための内部全反射と組織の画像化を組み合わせる方法とシステムが提供される。本システムは、光源、プラテン、光検出器、光学トレーンおよび計算ユニットを含み得る。プラテンは、個人のスキンサイトと接触するように配置される。光学トレーンは、照明源とプラテンとの間、およびプラテンと光検出器との間の光学的通路を提供するように配置される。照明源と光学トレーンとの組合せは、マルチスペクトルの条件下で照明をプラテンに提供する。計算ユニットは、光検出器とインタフェースされ、スキンサイトの内部全反射画像をスキンサイトから受け取られた光の第１の部分から生成し、スキンサイトの組織画像をスキンサイトから受け取られた光の第２の部分から生成する。
2008523927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオメトリック機能を実行するシステムであって、該システムは、
照明源と、
個人のスキンサイトと接触するように配置されたプラテンと、
光検出器と、
該照明源と該プラテンとの間の光学的通路を提供し、該プラテンと該光検出器との間の光学的通路を提供するように配置された光学トレーンであって、該照明源と該光学トレーンとの組合せは、マルチスペクトル条件の下で該プラテンに照明を提供する、光学トレーンと、
該光検出器とインタフェースされる計算ユニットであって、該計算ユニットは、該スキンサイトの内部全反射画像を該スキンサイトから受け取られた光の第１の部分から生成する命令と、該スキンサイトのマルチスペクトルと組織画像を該スキンサイトから受け取られた光の第２の部分から生成する命令とを有する、計算ユニットと
を備えている、システム。
【請求項２】
前記照明源は多色照明源である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光学トレーンは、複数の面を有するプリズムを備え、前記照明源は、照明光を該複数の面の第１の面に提供するように配置され、前記光検出器は、該複数の面の第２の面から光を受け取るように配置されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の面と前記第２の面は同じ面である、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記光検出器は、前記光の第１の部分を前記第２の面を通して受け取るように配置された第１の光検出器と、前記光の第２の部分を第３の面から受け取るように配置された第２の光検出器とを備え、
該第２の面は、前記プラテンと空気との界面の臨界角θｃよりも大きい角度を該プラテンに対して有する第１の軸に対して実質的に直角であり、
該第３の面は、該臨界角θｃよりも小さい角度を該プラテンに対して有する第２の軸に対して実質的に直角である、
請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の面と、前記第２の面と前記第３の面とは異なる面である、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１、第２、および第３の面とは異なる第４の面に配置された拡散反射面をさらに備えている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１、第２、および第３の面とは異なる第４の面に配置された光吸収面をさらに備えている、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
前記光学トレーンは、前記スキンサイトに投射する光を偏光し、前記光検出器によって受け取られる光を偏光するように配置される偏光子を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記偏光子は、前記スキンサイトに投射する光と前記光検出器によって受け取られる光とが実質的に平行偏光であるように向けられている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記偏光子は、前記スキンサイトに投射する光と前記光検出器によって受け取られる光が実質的に直交偏光であるように向けられる、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
バイオメトリック機能を実行する方法であって、該方法は、
マルチスペクトル条件の下で、個人のスキンサイトを照明することと、
該スキンサイトから光を受け取ることと、
該受け取られた光の第１の部分から該スキンサイトの内部全反射画像を生成することと、
該受け取られた光の第２の部分から該スキンサイトのマルチスペクトル組織画像を生成することと
を包含する、方法。
【請求項１３】
前記スキンサイトを照明することは、一つの照明源で該スキンサイトを照明することを包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記スキンサイトを照明することは、多色光で該スキンサイトを照明することを包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記スキンサイトを照明することは、
光を生成することと、
拡散光視野を提供するために該スキンサイトと拡散反射面とに該生成された光を向けることと
を包含し、
該スキンサイトの前記内部全反射画像を生成することは、該スキンサイトが光と光学的に接触し、光を吸収する位置に対応する暗パターンを識別することを包含する、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記スキンサイトを照明することは、
光を生成することと、
該スキンサイトと光吸収面とに該生成された光を向けることと
を包含し、該スキンサイトの前記内部全反射画像を生成することは、該スキンサイトが光と光学的に接触し、光を再放出する位置に対応する照明パターンを識別することを包含する、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記スキンサイトは、臨界角θｃを有するプラテン−空気界面を規定するプラテンと接触し、
該スキンサイトから光を受け取ることは、
前記光の第１の部分を、該プラテン−空気界面に対する角度がθｃよりも大きい角度を有する第１の軸上に配置される第１の光検出器によって受け取ることと、
前記光の第２の部分を、該プラテン−空気界面に対する角度がθｃよりも小さい角度を有する第２の軸上に配置される第２の検出器によって受け取ることと
を包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記個人の前記スキンサイトを照明することは、生成された光を偏光することを包含する方法であって、該方法は前記受け取られた光の前記第２の部分を偏光することをさらに包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記生成された光の偏光と前記受け取られた光の前記第２の部分の偏光とは実質的に平行である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記生成された光の偏光と前記受け取られた光の前記第２の部分の偏光とは実質的に直角である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記生成された光と前記受け取られた光とは第１の相対的偏光を有する方法であって、該方法は、
前記スキンサイトを照明するステップを反復することと、
該スキンサイトから光を受け取ることと、
前記内部全反射画像を生成することと、
該生成された光と該受け取られた光の前記第２の部分とでマルチスペクトル組織画像を生成することであって、該生成された光と該受け取られた光とは、該第１の相対的偏光とは異なる第２の相対的偏光を有する、ことと
を包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記個人の前記スキンサイトを照明することは、生成された光を偏光することを包含し、
該スキンサイトからの光を受け取ることは、該生成された光の偏光と実質的に平行な偏光を用いて、該受け取られた光の前記第１の部分を偏光することを包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
前記スキンサイトを照明し、該スキンサイトから光を受け取るステップを反復することと、
第２のマルチスペクトル組織画像を生成することと、
該第２のマルチスペクトル組織画像から潅流の変化を識別することと
を包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項２４】
前記マルチスペクトル組織画像から前記スキンサイトにおける組織の活性状態を判定することをさらに包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項２５】
前記内部全反射画像および前記組織画像と既に収集された登録データとの一致を確認することによって、前記個人の同一性を検証することをさらに包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項２６】
バイオメトリック機能を実行するための方法であって、該方法は、
第１の光学条件のセットの下で、個人のスキンサイトの第１の画像を捕獲することと、
該第１のセットとは異なる第２の光学条件のセットの下で、該個人の該スキンサイトの第２の画像を捕獲することと、
該第１の画像と該第２の画像とを使用することによって、該バイオメトリック機能を実行することと
を包含する、方法。
【請求項２７】
前記第１の光学条件のセットおよび前記第２の光学条件のセットは、前記スキンサイトに投射する、異なる光の波長を規定する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の光学条件のセットおよび前記第２の光学条件のセットは、異なる偏光状態を規定する、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本出願は、２００３年４月４日に出願された、名称、「ＮＯＮＩＮＶＡＳＩＶＥ  ＡＬＣＯＨＯＬ  ＭＯＮＩＴＯＲ」の米国仮特許出願第６０／４６０，２４７号の非仮特許出願であるＲｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅらによって２００４年４月５日に出願された、名称、「ＭＵＬＴＩＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＢＩＯＭＥＴＲＩＣ  ＳＥＮＳＯＲ」の米国特許出願第１０／８１８，６９８号と、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｒｏｗｅらによって２００３年６月２７日に出願された、名称、「ＨＹＰＥＲＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴ  ＲＥＡＤＥＲ」の米国仮特許出願第６０／４８３，２８１号と、２００３年９月１８日に出願された、名称、「ＨＹＰＥＲＳＰＥＣＴＲＡＬ  ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴＩＮＧ」の米国仮特許出願第６０／５０４，５９４号、および２００４年３月１０日に出願された、名称、「ＯＰＴＩＣＡＬ  ＳＫＩＮ  ＳＥＮＳＯＲ  ＦＯＲ  ＢＩＯＭＥＴＲＩＣＳ」の米国仮特許出願第６０／５５２，６６２号、の一部継続出願である。
【０００２】
本出願は、また、同一人に譲渡された、２００１年６月５日に出願された、名称、「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＢＩＯＭＥＴＲＩＣ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮ  ＵＳＩＮＧ  ＳＰＥＣＩＡＬＩＺＥＤ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＳＰＥＣＴＲＯＳＣＯＰＹ  ＳＹＳＴＥＭ」の米国特許出願第０９／８７４，７４０号に関する。
【０００３】
上に識別された各出願の全開示は、すべての目的のために本明細書に参考として引用される。
【０００４】
（発明の背景）
本出願は、一般的に、バイオメトリクスに関する。より詳細には、本出願は、組み合わされた内部全反射と組織の画像化システムと方法に関する。
【背景技術】
【０００５】
「バイオメトリクス」は、一般的に、生物体の特性の統計的な分析をいう。バイオメトリクスの一つのカテゴリーは、「バイオメトリクス認証」を含み、バイオメトリクス認証は、人の自動識別を提供することまたは正真とされる人の同一性を検証するために、通常、二つのモードのうちの一つのモードで動作する。バイオメトリックの感知技術は、人の身体的な特徴または行動上の特性を測定し、マッチするかどうかを判定するためにこれらの特徴を類似の記録済の測定値と比較する。バイオメトリックス認証に通常使用される身体的特徴は、顔、虹彩、手の形状、静脈構造、およびすべてのバイオメトリクス認証特徴の中で最も普及している指紋を含む。収集された指紋を分析するための現在の方法は、光学、容量性、無線周波、熱、超音波、およびその他のより一般的でない技法を含む。
【０００６】
指紋収集方法のほとんどは、指の表面の皮膚（ｓｋｉｎ）かそれに非常に近い皮膚の特性を測定することによる。特に、光学式指紋読取り装置は、典型的には、センサプラテンとその上に置かれた指との屈折率の差の有無による。指紋の空気が充満したくぼみがプラテンの特定の場所の上にある場合、空気−プラテン率の差のために、内部全反射（「ＴＩＲ」）がプラテンに発生する。あるいは、固有の屈折率を有する皮膚がプラテンと光学的に接触する場合、この場所におけるＴＩＲは、「フラストレートされ」、プラテン−皮膚の界面を光が横切ることを許し、または、一部のアレンジメントにおいて、ＴＩＲ現象がその場所に存在する場合に、利用不能な角度で光が界面を横切ることを許す。指がプラテンに接触する領域全体におけるＴＩＲの差のマップは、従来の光学的指紋読取りのためのベースを形成する。明視野および暗視野の両方の光学的アレンジメントにおける光学的界面のこの差異を検出するために使用される多くの光学的アレンジメントがある。通常、一つの擬似モノクロ光線は、このＴＩＲベースの測定を実行するために使用される。
【０００７】
非ＴＩＲ光学指紋センサもまた存在する。ほとんどの場合、これらのセンサは、指先の前、横、または後を照らし、皮膚を通って拡散する光を生じさせる擬似モノクロ光の、あるアレンジメントに頼っている。指紋画像は、隆起部およびくぼみに対する皮膚−プラテンの境界を横切る光透過率の差により形成される。当業者にとって周知のように、光学的透過率における差は、くぼみにおけるあらゆる中間エアギャップの有無によるフレネル反射特性における変化による。
【０００８】
ＴＩＲ指紋センサは、光学式指紋読取り装置の最も普通の形式であるが、理想的でない条件による画像品質問題の影響を特に受けやすい。皮膚があまりにも乾燥している場合、プラテンとの率マッチは損なわれ、不良な画像コントラストという結果になる。同様に、指が非常にぬれている場合、くぼみは水で満たされ得、光学的な結合を指紋領域全体に発生させ、画像コントラストを大幅に減少させる。プラテンに対する指の圧力が小さ過ぎるかまたは大き過ぎる場合、皮膚またはセンサが汚れている場合、皮膚が老いおよび／または弱っていたり、またはある民族グループおよび幼児の場合にあり得るように、あまりに細かい特徴が存在する場合、同様な影響が発生し得る。これらの影響は、画像品質を減少させ、それによって指紋センサの全性能を減少させる。いくつかの場合において、市販の光学式指紋読取り装置は、これらの影響を軽減し性能を回復させる手助けをするために、シリコンなどの柔らかい材料の薄い膜を組み込む。膜は柔らかい材料であり、損傷、摩滅、汚染を受けやすく、メンテナンスなしのセンサの使用を制限し、センサが使用され得る環境を制限する。
【０００９】
バイオメトリックセンサ、特に指紋バイオメトリックセンサは、一般的に、様々な形態のだまし試料に負ける傾向がある。指紋読取り装置の場合、紙、ゼラチン、エポキシ、ラテックスなどのある種の無生物材料に埋め込まれた認定されたユーザの指紋パターンを読取り装置に与える様々な方法は、当技術において公知である。従って、指紋読取り装置がマッチする指紋パターンの有無を確実に判定すると考えられ得るとしても、マッチするパターンが真の生きている指から獲得されることを保証することは、多くの普通のセンサを用いて確かめることは困難であり得るが、全体のシステムセキュリティにとってもまた重大である。
【００１０】
一部のバイオメトリックシステムが負け得る別の方法は、再生攻撃が使用されることによる。このシナリオにおいて、侵入者は、認定されたユーザがシステムを使用しているときに、センサから来る信号を記録する。後に、侵入者は、記録済みの認定された信号がシステムに注入され得るように、センサシステムを操作し、それによってセンサ自体をバイパスし、バイメトリックによって守られるシステムにアクセスする。
【００１１】
従って、当技術において、バイオメトリック感知のための改良された方法およびシステムに対する一般的な必要性がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（本発明の概要）
本発明の実施形態は、バイオメトリック機能を実行するために、内部全反射と組織画像の組合せの方法およびシステムを提供する。実施形態の一つのセットにおいて、バイオメトリック機能を実行するためにシステムが提供される。システムは、照明源、プラテン、光検出器、光学トレーン、および計算ユニットを備える。プラテンは、個人のスキンサイト（ｓｋｉｎ  ｓｉｔｅ）に接触するように配置される。光学トレーンは、照明源とプラテンとの間、およびプラテンと光検出器との間に光学通路を提供するように配置される。照明源と光学トレーンとの組合せは、マルチスペクトル条件の下において、プラテンへの照明を提供する。計算ユニットは、光検出器とインタフェースされ、スキンサイトから受け取る光の第１の部分からスキンサイトの内部全反射画像を生成し、スキンサイトから受け取る光の第２の部分からスキンサイトのマルチスペクトル組織画像を生成するための命令を有する。
【００１３】
一部の実施形態において、照明源は多色照明源（ｐｏｌｙｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ）であり得る。一部の場合、光学トレーンは、複数の面を有するプリズムを備え、照明源は照明光を第１の面に提供するように配置され、光検出器は光を第２面から受けるように配置される。特定の実施形態において、第１および第２の面は同じ面である。他の実施形態において、光検出器は、光の第１の部分を第２の面を通って受け取るように配置された第１の光検出器、および、光の第２の部分を第３の面から受け取るように配置された第２の光検出器を備える。第２の面は、プラテンに対する角度がプラテンおよび空気との界面の臨界角θｃより大きい角度を有する第１の軸に実質的に直角であり得る。第３の面は、プラテンに対する角度が、臨界角θｃより小さい角度を有する第２の軸に実質的に直角であり得る。特定の実施形態において、第１、第２および第３の面は、異なる面である。一部の場合において、拡散反射面は、第１、第２、および第３の面とは異なる第４の面に配置され得る。他の場合において、光吸収面は、第１、第２、および第３の面とは異なる第４の面に配置され得る。
【００１４】
一部の実施形態において、光は偏光され得る。例えば、光学トレーンは、スキンサイトに投射する光を偏光し光検出器によって受け取られる光を偏光するように配置される偏光子を備え得る。一実施形態において、スキンサイトに投射する光および光検出器によって受け取られる光は、実質的に平行な偏光を有するように偏光子は向けられる。別の実施形態において、スキンサイトに投射する光および光検出器によって受け取られる光は、実質的に直角な偏光を有するように偏光子は向けられる。
【００１５】
実施形態の第２のセットにおいて、バイオメトリック機能を実施する方法が提供される。個人のスキンサイトの内部全反射は、マルチスペクトル条件の下で照明される。光はスキンサイトから受け取られる。スキンサイトの内部全反射画像は、受け取られた光の第１の部分から生成される。スキンサイトのマルチスペクトル組織画像は、散乱光の第２の部分から生成される。
【００１６】
異なる実施形態において、スキンサイトは、多色光で照明され得、多色光は、一部の場合において、単一の照明源から供給され得る。一実施形態において、スキンサイトは、光を生成し、拡散光視野を提供するように生成された光をスキンサイトと拡散反射面とに向けることによって照明される。この実施形態において、スキンサイトの内部全反射画像は、スキンサイトが光と光学的に接触し、光を吸収する位置に対応する暗パターンを識別することによって生成される。別の実施形態において、スキンサイトは、光を生成し、生成された光をスキンサイトおよび光吸収面に向けることによって照明される。この実施形態において、スキンサイトの内部全反射画像は、スキンサイトが光と光学的に接触し、光を再放出する位置に対応する照明パターンを識別することを包含する。
【００１７】
一部の実施形態において、スキンサイトは、臨界角θｃを有するプラテン−空気界面を規定するプラテンと接触している。光の第１の部分は、プラテン−空気界面に対する角度がθｃよりも大きい角度を有する第１の軸上に配置される第１の検出器によって受け取られる。光の第２の部分は、プラテン−空気界面に対する角度がθｃよりも小さい角度を有する第２の軸上に配置される第２の検出器によって受け取られる。
【００１８】
一部の例において、スキンサイトを照明することは、生成された光を偏光し、受け取られた光の第２の部分を偏光することを含み得る。生成された光および受け取られた光の第２の部分の偏光は、実質的に平行であり得、異なる実施形態において、実質的に直角であり得る。生成された光および受け取られた光の第２の部分が第１の相対的偏光を有する一実施形態において、スキンサイトを照明し、スキンサイトから光を受け取り、内部全反射画像を生成し、およびマルチスペクトル組織画像を生成するステップは、生成された光と受け取られた光の第２の部分との間の異なる相対的偏光で反復される。さらに他の実施形態において、スキンサイトを照明することは、生成された光を偏光すること、および、生成された光の偏光と実質的に平行な偏光で、受け取られた光の第１の部分を偏光することを含み得る。
【００１９】
皮膚における潅流の変化は、スキンサイトを照明するステップ、および第２のマルチスペクトル組織画像を生成するためにスキンサイトから光を受け取るステップを反復することによって識別され得る。実行され得るバイオメトリック機能の例は、組織画像からスキンサイトにおける組織の活性状態を判定すること、および内部全反射画像および以前に収集された登録データを有する組織画像の整合性を確認することによって、個人の同一性を検証することを含む。
【００２０】
実施形態の第３のセットにおいて、バイオメトリクス機能を実行するために方法が提供される。個人のスキンサイトの第１の画像は、光学的条件の第１のセットの下で捕獲される。スキンサイトの第２の画像は、第１のセットとは異なる光学的条件の第２のセットの下で捕獲される。第１および第２の画像は、バイオメトリックス機能を実行するために使用される。一実施形態において光学的条件の第１および第２のセットは、スキンサイトに投射する光の異なる波長を規定する。別の実施形態において、光学的条件の第１および第２のセットは、異なる偏光状態を規定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の性質および利点のさらなる理解は、明細書の残りの部分および図面を参照することによって、なされ得る。図面において、同じ参照ラベルは、同様な構成要素を参照するためにいくつかの図面を通して使用される。
【００２２】
（本発明の詳細な説明）
本発明の実施形態は、ＴＩＲと組織画像化システム（ｔｉｓｓｕｅ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）を組み合わせ得るシステムを提供する。ＴＩＲ構成要素は、皮膚とプラテンとの間の光学的界面を調査し、それによって、接触する領域および接触しない領域を描くマップを提供する。組織画像の構成要素は、皮膚の表面下の組織内に散乱する光の測定の結果生じる。一部の実施形態において、波長範囲は、紫外線、可視光線、超近赤外線、または近赤外線の範囲、またはこれらの範囲の組合せを含む。本発明の実施形態は、様々な波長および／または偏光条件を有するなどの複数の光学的条件の下で得られた画像を収集する。そのような実施形態は、光などを向けるために使用される光学トレーンにおけるエレメントの偏光を含む多色照明源などを使用することによって提供され得るように、本明細書において「マルチスペクトル」の光学的条件を提供することと呼ばれる。マルチスペクトルデータの収集は、乾燥、弾力性の欠如、および／または、典型的には、老人、大量の手仕事を行なう人、または、ヘアドレッサーまたは看護師などの皮膚が薬品に曝される人に関連するような弱った特徴などの理想的でない皮膚の質に対して有利にしっかりしている。ＴＩＲと組織画像の組合せは、バイオメトリック識別、バイオメトリック検証、活性判定などを含むバイオメトリック特性化を含むあらゆる機能を広く言うように意図される「バイオメトリック機能」を実行するために使用され得る。
【００２３】
システムの各構成要素は、いずれの構成要素１つだけの場合よりも、より広い範囲の環境および皮膚条件に関する、よりしっかりした性能を相乗的に提供する組合せで、他では容易に利用可能でない情報を有利に提供する。さらに組合せによって、表面の特徴を画像化する能力を提供することによって、より大きなだまし検出およびバイオメトリック機能を与える。本発明の実施形態は、さらに、ＴＩＲ測定および組織画像測定に使用される光を提供するための単一の照明源を使用し、それによって組合せにおける効率性を実現する。
【００２４】
皮膚構成および構造は、非常に独特であり、非常に複雑であり、人それぞれによって異なる。皮膚およびその下の組織の空間−スペクトル特性の光学的な測定を実行することによって、多数の評価がなされ得る。例えば、バイオメトリック識別機能は、だれの皮膚が測定されているかを識別または検証するために実行され得、活性機能は、測定されている試料が生きて成長可能な皮膚であり材料の別のタイプではないことを確認するために実行され得、年齢、性、民族性、およびその他の人口統計学的および人体測定学的特性などの様々な生理学的パラメータについて推定がなされ得、および／または、アルコール、グルコース、血液環流の程度、酸素添加、ビリルビン、コレステロール、尿素、などを含む様々な検体（ａｎａｌｙｔｅ）およびパラメータの濃度について測定がなされ得る。
【００２５】
皮膚の複雑な構造は、特定の機能のために、方法およびシステムの局面を仕立てるために、異なる実施形態において使用され得る。皮膚の最外側層すなわち表皮は、下にある真皮および下皮によって支持される。表皮自体は、角質層、淡明層、顆粒層、有刺層、および胚芽層を含む５つの識別された下層を有し得る。従って、例えば、最上部の角質層の下の皮膚は、表面解剖学に関する一部の特性および皮膚の深部に入るに従い変化する一部の特性を有する。皮膚への血液供給は真皮層にあるが、真皮は「真皮乳頭」として知られる表皮の中への突起を有し、真皮乳頭は毛細血管によって表面の近くに血液供給を行なう。指の手掌面において、毛細血管構造は、表面の摩擦隆起の構造に続く。体の他の位置において、毛細血管層の構造は、きちんと配列され得ないが、それでもなお特定の位置および人の特性である。同様に、皮膚の異なる層間の界面のトポグラフィは、非常に複雑で皮膚の位置および人の特徴である。
【００２６】
本発明の方法の全体の概観は、図１の流れ図で提供される。この図は、ある特定の実施形態に含まれ得るかまたは含まれ得ない多数の局面を含み、図におけるブロックの順序は、代替の実施形態において、他の順序が使用され得るので、必要な順序を特定する意図はない。ブロック１０４において、個人のスキンサイトは光で照明される。一部の場合において、照明光の波長範囲は、約３５０ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲の波長に対するシリコン検出器アレイの感度に基づく。６００ｎｍ未満の波長は、血液の特徴を有利に強調し、従ってある実施形態において好適である。比較的になめらかな特徴を有する画像が望まれる他の実施形態において、約６００ｎｍより長い波長が有利に採用され得る。スキンサイトは、しばしば指先であるが、代替の実施形態において、特に、指のその他の領域、手の平および手のその他の領域を含むその他のスキンサイトが使用され得る。
【００２７】
ブロック１０８および１１２に示されるように、一部の実施形態は、複数の波長で照明光を提供し、および／または光は、様々な偏光条件の下で提供され得る。照明光におけるそのような変化は、より正確な同一人評価、活性評価などを含む、引き出されるべきより正確なバイオメトリックの結論を許容する情報の収集を有利にも可能にする。一つ以上の画像状態中の直交偏光の使用は、表面下の特徴を強調する傾向があり、一つ以上の画像状態中の平行偏光の使用は、表面の特徴を強調する傾向がある。従って、偏光は、様々な特徴の強調が望ましいアプリケーションにおいて様々に使用され得る。直線偏光子が光を偏光するために使用される場合において、「クロス（ｃｒｏｓｓｅｄ）」または「オーソゴナル（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）」は、偏光軸が互いに約９０°で配置されている状態をいう。円偏光子が光を偏光するために使用される場合において、「クロス（ｃｒｏｓｓｅｄ）」または「オーソゴナル（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）」は、円偏光の異なる感覚（右手または左手）が使用されている状態をいう。直線偏光の使用は、比較的広いスペクトル帯域幅を比較的低いコストで有利に提供する。
【００２８】
スキンサイトから反射され、下にある組織内で散乱されたある光は、ブロック１１６および１２０で収集され、ＴＩＲおよび組織の画像を形成する。画像は、次いで、ブロック１２４で組み合わされ、バイオメトリックアプリケーションにおいて使用される複合の結果を形成する。一部の場合において、ＴＩＲおよび組織画像から引き出された情報は、異なる目的のために別々に使用され得る。例えば、組織画像は、組織の正の活性状態を検証するために使用され、一方、ＴＩＲ画像は、同一人検証のために使用される。別の例として、組織画像が、ＴＩＲ画像とは分離する識別または同一人検証のために使用され得、これは、ＴＩＲ画像品質が理想的でない光学的条件のために劣化する場合において有利であり得る。ＴＩＲおよび多スペクトル画像からの情報は、結果の画像の上に単純に付加するかまたは収集されたデータに対してより複雑な非線形の数学的関数を実行することによるなど多数の様々な方法で組み合わされ得る。ＴＩＲおよび組織の画像は、互いに対して空間的に安定しており、一部の実施形態において、物理的に共に登録されるようにまたは画像処理によって調整され得る。一部の実施形態において、詳細ポイントなどの特徴が、組織およびＴＩＲの画像の両方から抽出され、論理「ａｎｄ」および論理「ｏｒ」、またはその他の数学的演算を使用して組み合わせられ得る。これらのバイオメトリック特徴は、次いで、当業者に周知の方法を使用して同一性を判定するために処理され得る。
【００２９】
ＴＩＲおよび組織の画像の収集のためのスキンサイトを照明するために使用され得るク像は、各タイプの測定のための別々の照明源または測定のための組み合わされた照明源を有する構造、および各タイプの測定のための別個の検出器または組み合わされた検出器を有する構造を含む。さらに、様々な光学アレンジメントは、照明光を向けるとき、および光を収集するときに、照明源および検出器の様々な組合せを用いて、使用され得る。反射されまたは散乱された光を収集するための別々の検出器を使用する実施形態において、ＴＩＲ検出器のような検出器は、プラテン−空気の界面によって規定される臨界角よりも大きい角度を有する軸に沿った光を受け取るように配置され得、組織画像検出器のような他の検出器は、臨界角より小さい角度を有する軸に沿った光を受け取るように配置され得る。
【００３０】
時々、検出器は、本明細書において「カメラ」として記述されるが、その用語は、電磁データを収集するために装備された任意のデバイスを言うように広く解釈されるように意図される。例えば、各カメラすなわち検出器は、一つのエレメント、複数の分離したエレメントまたはエレメントのアレイを備え得る。光検出材料は、光源の波長ならびに信号およびタイミング要求に適切なように選ばれ得、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＭＣＴ、ボロメータおよびマイクロボロメータアレイを含み得る。光が約３５０〜１２００ｎｍのスペクトル範囲で使用されるとき、適切なカメラ材料は、シリコンである。同様に、様々な異なる光源が異なる実施形態において使用され得る。モノクロまたは擬似モノクロ光源は、固体オプトエレクトロニックデバイスとりわけ発光ダイオード（「ＬＥＤ」）、レーザーダイオード、および垂直キャビティサーフェスエミッティングレーザー（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ）（「ＶＣＳＥＬ」）、を含む。フィルタリングエレメントまたはオプティカルシャッタと時々組み合わされ得る広帯域光源は、クオーツハロゲン白熱電球および様々なその他の広帯域光源を含む。
【００３１】
二つのカメラを使用し、明視野ＴＩＲ画像化に適した一つの特定の構造が、図２に概略的に示される。この実施形態は、照明光をスキンサイトが上に置かれるプラテンに向けるために、照明光２４０を光学アレンジメント２００に提供する一つの光源２２４を使用する。図において、スキンサイトは指２２０の表面として示される。ただし、前に述べたように他の実施形態において他のスキンサイトが使用され得る。光学アレンジメントは、プリズム２００の形態で示される。ただし、代替の実施形態は、ミラーなどの同等な反射面のアレンジメントを使用し得、または反射面とプリズムの組合せを使用し得る。プリズムの上面２０２は、本実施形態においてスキンサイトとインタフェースするプラテンとして働く。実質的にモノクロまたは異なる実施形態において多色であり得る照明光２４０は、プリズム２００の面２０４において提供される。カメラ２２８は、ＴＩＲ画像を提供するために面２０８からの光２４４を収集するカメラであり得、カメラ２３２は、組織画像を提供するために面２１２からの光２４８を収集するカメラであり得る。光源２２４およびカメラ２２８、２３２は、システムのこれらの構成要素の動作を調整し、受け取られたＴＩＲ画像および組織画像について分析を実行し得る計算デバイス２３６とインタフェースされ得る。
【００３２】
照明光２４０は、面２１６になされた照明拡散視野に反応する明視野ＴＩＲ画像化において有用である拡散反射コーティングに当たる。指紋画像は、組織がプラテンと光学的に接触し光を吸収し、暗パターンを残すところの点によって形成される。一部の実施形態において、照明光は、また、さらなる画像の収集を可能にするために面２１２に提供される。
【００３３】
一部の実施形態において、面２０４および２１６のいずれかまたは両方は、偏光子コーティングをさらに含み得る。面２０４に提供される場合、偏光子コーティングは、ある単なる照明器のための部分的なコーティングであり得る。面２１６に提供される場合、偏光子コーティングは、好ましくは、光が、その後偏光子が続き、さらに拡散反射面が続くプリズムに当たるように、光学経路に沿って拡散反射面に先行して、置かれる。偏光子コーティングが線形偏光を提供する実施形態において、線形偏光子は、好ましくは、図の面に実質的に垂直に向けられ、それによって、ブラグ（Ｂｒａｇｇ）反射現象の結果から生じる影響をもたらす。前に述べたように、照明側に直交偏光を提供することは、深部組織画像化を強調するように働き、一方、照明側に平行偏光を提供することは、表面反射を強調するように働く。様々な偏光子を使用することによって、様々な照明源の様々な偏光状態を提供するなど、特定のアレンジメントが両方のタイプの画像を収集するために使用され得る。あるいは、回転可能な偏光子は、光源２２４の上のように、照明側に提供され得、異なる位置で照明側の偏光子を用いて、画像が連続的に撮られることを可能にする。同様に、回転可能な偏光子は、実質的に同じ結果を達成するために検出側に配置され得る。
【００３４】
暗視野ＴＩＲ画像に適した代替のアレンジメントが、図３の概略図で示される。アレンジメントの全体の構造は、図２のアレンジメントと同様に見え、プリズム３００は照明源３２４からの光学通路を提供するために使用され、指３２０によって提供されるようなスキンサイトとのプラテン界面として働く表面３０２を有する。この実施形態において照明光３４０は面３１２に提供され、面３０４は、例示された実施形態においてまたは光学的同等物において除かされ得る。面３１６は、ＴＩＲ画像が暗視野に応じるように光吸収材料でコーティングされ得る。指紋画像は、組織によって吸収され、プラテン／空気の界面によって規定される臨界角より大きい角度で再放出される光によって形成され、それによって皮膚がプラテン３０２と接触する場所に照明パターンを提供する。
【００３５】
カメラ３２８は、ＴＩＲ画像を生成するために、面３０８から出る光３４４を受けるように配置され、カメラ３３２は、組織画像を生成するために、面３１２から出る光を受け取るように配置される。再び、これらのカメラ３２８および３３２の各々および照明源３２４は、異なる構成要素の動作を調整し得、生体認証、活性の判定などを完成するために受け取られた画像に対して分析を行い得る計算ユニット３３６と通信するように提供される。光源３２４ならびにカメラ３２８および３３２の各々のための特定な構造は、上記のとおり、様々な形態をとり得、供給された光は実質的にモノクロまたは異なる実施形態において多色であり得る。
【００３６】
一部の例において、偏光は、偏光されたコーティングを光源３４０、面３１２またはフィルタなどの中間光学構成要素へ提供することによるなどの様々なタイプの特徴を区別するために使用され得る。他の実施形態と同様に、部分的なコーティングは、一部の例において照明器の中のいくつかに適用され得、それによって様々な偏光条件が、異なる照明器のために提供され得る。図３に示される構成に関して、そのようなアレンジメントは、ブラグ効果を導入しない。平行偏光構成は表面効果を強調し、垂直偏光条件はより深い組織効果を強調する。一部の実施形態は、回転可能な偏光子を提供することによって、様々な偏光を有する画像を収集することを可能にする。
【００３７】
様々な偏光状態、様々な波長などの様々な画像条件を提供し、様々な回数で画像を収集する能力は、より大きい範囲の情報の収集を可能にする。例えば、ＴＩＲカメラ３２８および組織画像カメラ３３２から戻された画像は、複数の条件の下での表面下の光学効果のために分析され得る。名目上は、各カメラは角度効果とは別に同じ情報を収集するが、ＴＩＲ画像は、深い組織画像に重ねられるＴＩＲマスクを有する。この機能は、潅流の変化に対応するために使用され得、潅流の変化のために、ある波長特に約６００ｎｍより短い波長が一般的に好適である。酸素添加されたヘモグロビンのピーク吸収特徴における波長、すなわち約５４０ｎｍおよび５７６ｎｍは、一部のそのような実施形態において使用され得る。
【００３８】
暗視野ＴＩＲ画像に適しているが一つのみのカメラを使用する別の代替のアレンジメントは、概略的に図４に示される。このアレンジメントは、一部の点において暗視野ＴＩＲアレンジメントに類似しており、プリズム４００が、照明源４２４からの光学通路を提供するように使用され、指４２０によって提供され得るなどのスキンサイトとのプラテン界面として働く表面４０２を有する。照明光４４０は、実質的にモノクロまたは様々な実施形態において多色であり得る光源４２４によって面４１２において提供される。面４１６は、ＴＩＲ画像が図３に関連して記述されたのと同じように暗視野に応じるように光吸収コーティングによってコーティングされる。すなわち、指紋画像は、組織によって吸収され、プレート／空気の界面によって規定される臨界角より大きい角度で再放出される光によって形成される。ＴＩＲ画像は、面４０８を介してカメラ４２８によって受け取られる光４４４によって形成される。図に示された形状から明らかなように、面４０４は、示されるような構成、または同等な光学的アレンジメントにおいて除かれ得る。カメラ４２８および光源４２４は、システム構成要素の動作を調整するように、および／または受け取られたＴＩＲ画像の分析を実行するようにプログラムされた計算ユニット４３６にインタフェースされる。
【００３９】
図４に示される実施形態のような実施形態において、明確な組織画像カメラは省略され得、様々な条件の下での組織分析が、ＴＩＲ画像において照明される隆起に対して代わりに実行される。一部の例において、光は、表面またはより深い組織効果を強調するために図３に関連して記述されるのと同じように偏光され得る。さらに、様々な画像は、光の様々な波長を用い、様々な回数での様々な偏光条件、などの様々な画像条件の下で収集され得る。
【００４０】
図２〜図４に示される実施形態のいずれにおいても、校正機能を実行するときに使用されるべき光学標準物質を画像領域のどこかに組み入れることが、場合により望ましい。そのような校正は、光源強さ、ゲイン、検出器応答性などにおける変化に対応し得る。校正が実行され得る一つの簡単な方法は、基準値に対する画像値の比率をとることによって各カラー画像の残りを正規化するために、光学標準物質を有する領域からのピクセル値を使用することである。その他の校正技術もまた、様々な実施形態において使用され得る。適切な光学標準物質は、Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標）であり、これはＬａｂＳｐｈｅｒｅによって作製される拡散反射性コーティングである。使用され得るその他の光学標準物質は、写真に一般に使用されるような厚紙反射率標準、拡散白またはグレープラスチックなどを含む。より一般的には、時間経過に対して光学的に安定し、実際のスキンサイトと同様な光量を反射し、ほぼ均一である任意の材料が、使用され得る。光学標準物質が検出器を過剰にすることなく測定可能な信号を供給することが望ましい。
【００４１】
図５は、他のシステムエレメントと組み合わせて使用される計算デバイス２３６、３３６または４３６のために使用され得る構造を示す。個々のシステムエレメントは、分離のまたはより統合された方法でインプリメントされ得る。計算デバイスは、参照番号５００によって総称的に示され、バス５２６によって電気的に結合されるハードウェアエレメントから構成されるように示され、バス５２６はまた、参照番号５１７で総称的に示される光源およびカメラに結合される。ハードウェアエレメントは、プロセッサ５０２、入力デバイス５０４、出力デバイス５０６、ストレージデバイス５０８、コンピュータ読取り可能ストレージメディアリーダー５１０ａ、通信システム５１４、ＤＳＰまたは特定目的のためのプロセッサなどの処理加速ユニット５１６およびメモリ５１８を含む。コンピュータ読取り可能ストレージメディアリーダー５１０ａは、さらにコンピュータ読取り可能ストレージメディア５１０ｂに接続され、この組合せは、離れた、ローカルの、固定のストレージデバイスおよび／またはリムーバブルストレージデバイスにプラスして一時的および／またはより永続的にコンピュータ読取り可能情報を含むストレージメディアを包括的に表す。通信システム５１４は、有線、無線、モデム、および／またはその他のインタフェース接続を備え得、データを外部デバイスと交換することを可能にする。
【００４２】
計算デバイス５００はまた、オペレーティングシステム５２４および本発明の方法をインプリメントするように設計されたプログラムなどのその他のコード５２２を含むワーキングメモリ５２０内に現在位置するように示されるソフトウェアエレメントを備え得る。実質的な変種が特定の要求に従って使用され得ることは、当業者にとって明らかである。例えば、カストマイズしたハードウェアもまた使用され得、および／または特定のエレメントは、ハードウェア、ソフトウェア（アプレットなどのポータブルソフトウェアを含む）、またはその両方においてインプリメントされ得る。さらに、ネットワーク入力／出力デバイスなどのその他の計算デバイスとの接続が採用され得る。
【００４３】
上記の実施形態は、様々な波長および／または偏光条件で、スキンサイトの画像のセットを生成し、または、そのようなセットが、コンピュータＸ線断層写真画像分光計またはその他のコード化された照明／検出サブシステムの特定な場合などの復元技術を使用して生成され得るようなデータを生成する。例示の目的のために、そのようなスペクトル画像のセットに関して以下の討議がなされる。但し、スペクトル画像を直接に生成しないそれらの実施形態において、それらの画像を後のバイオメトリック処理のために生成することは必要ない。マルチスペクトルデータキューブ６０１を規定するセットと共に、マルチスペクトル画像の例示的セットが図６に示される。
【００４４】
データキューブ６０１を分解する一つの方法は、測定プロセスにおいて試料を照明するときに使用される波長および／または偏光条件の各々に対応する画像に分解することである。図において、五つの別々の照明波長および／または照明条件に対応して、五つの別の画像６０３、６０５、６０７、６０９、および６１１が示される（例えば、照明は、位置Ｘ、Ｙおよび角度αの位置、照明偏光状態Ｐにおけるプラテン表面におけるある強さの第２ポイントソースのセットとして記述され得る）同様な名称は、センサの検出側を記述するために使用され得る。可視光が使用される実施形態において、画像は、例えば、４５０ｎｍ、５００ｎｍ、５５０ｎｍ、６００ｎｍ、および６５０ｎｍでの光を使用して生成される画像に対応し得る。各画像は、皮膚と相互作用する特定の波長の光の光学的影響を表し、皮膚が測定時にプラテンに接触している実施形態の場合、各画像は、皮膚と相互作用し、また皮膚−プラテン界面を通過する特定の波長の光の組み合わされた光学的効果を表す。波長によって変動する皮膚および皮膚の構成要素の光学的特性により、マルチスペクトル画像６０３、６０５、６０７、６０９および６１１は、一般に、その他とは異なる。例えば、約６００ｎｍより短い波長は、ピーク吸光度が約５４０ｎｍおよび５７６ｎｍである血液によって強く吸収される。これらの波長における画像は、指はセンサ表面に強く押されるので指の脱色および一部により深い血管によるまだらのパターンを含む血液の特徴を強く示す。約６００ｎｍより長い波長の光源は、血液に対する感度がより低く性質上はるかに滑らかで均一である。
【００４５】
従って、データキューブは、Ｒ（ＸＳ、ＹＳ、αＳ、ＰＳ、ＸＩ、αＩ、ＰＩ、λ）として表され、ＸＩ、ＹＩの各画像ポイントにおけるαＩの角度で見られ、ＸＳ、ＹＳ、αＳ、ＰＳによって記述される二次ソースポイントにおいて照明されるときＰＩによって記述される偏光エレメントを介して見られる波長λの光量を記述する。様々な照明構成（フラッド、ラインなど）は、適切な二次ソースポイント位置上のポイント応答を合計することによって要約され得る。マルチスペクトルデータキューブＲは、従来の指紋画像の両方およびスペクトルバイオメトリックデータセットに関係しており、該データセットはこれらのバイオメトリック様相の各々に関する情報を含む。マルチスペクトルデータキューブＲは、他の二つのデータセットのどちらかのスーパーセット（ｓｕｐｅｒｓｅｔ）であり、相互関連および二つの別の様相のいずれかにおいて失われ得る他の情報を含む。
【００４６】
プラテン材料および皮膚の光学屈折率は、使用される波長の範囲にわたって一般的に顕著に異なるわけではないので、ＴＩＲ効果による皮膚−プラテン界面における光学的相互作用は、すべての波長において実質的に同じである。しかしながら、組織画像は、様々な波長、様々な偏光条件、様々な照明および検出角度などの要因および様々な光学条件を規定しマルチスペクトル条件を含むその他の要因によって一般的に影響される。
【００４７】
マルチスペクトル画像データキューブは、複数の光源からの空間−スペクトル情報を含む。単に例として、プラテンに接触する指先において得られた測定の場合、結果のデータキューブは、（ｉ）従来の非ＴＩＲ指紋に含まれる情報に類似の指先とプラテンとの間の光学的界面、（ｉｉ）人ごとに独特な組織全体のスペクトル特性、（ｉｉｉ）皮膚の表面に近い血管および特に外の指紋を形成する摩擦隆起の真下にある毛細血管、および（ｉｖ）血管および静脈画像に似た態様で組織のより深く分布する他のスペクトル的に活性の組織、による影響を含む。そのように、本発明の実施形態は、バイオメトリックデータを測定される指先または他のスキンサイト内の複数のソースからバイオメトリックデータを抽出するための機構を提供し、それによって多要因のバイオメトリック感知アプリケーションを提供する。
【００４８】
皮膚および下にある組織の複雑な波長依存特性のために、所与の画像位置に対応するスペクトル値のセットは、はっきりと規定された独特のスペクトル特性を有する。これらのスペクトル特性は、多スペクトル画像データをピクセル単位のベースで分類するために使用され得る。この評価は、適格な画像からのセットから典型的な組織スペクトル質を生成することによって実行され得る。例えば、図６に示される多スペクトルデータは、Ｎ×５マトリクス」として記録され得、ここでＮは、空気の周囲の領域からよりはむしろ生物体からのデータを含む画像ピクセルの数である。このセットマトリクスに対して実行される固有分析またはその他の要因分析は、これらの組織ピクセルの代表的なスペクトル特徴を生成する。後のデータセットにおけるピクセルのスペクトルは、次いで、マハラノビス（Ｍａｈａｌａｎｏｂｉｓ）距離およびスペクトル残差などの測定規準を使用して、以前に確立されたそのようなスペクトル特徴と比較され得る。少くない数のイメージピクセルが生体組織と不一致のスペクトル特性を有する場合、試料は、真性でないとみなされ、拒絶され、従って、試料の活性の判定に基づき、だまされない方法をセンサに組み込むための機構を提供する。
【００４９】
同様に試料が指先である実施形態において、マルチスペクトル画像ピクセルは、スペクトル質に基づき、「隆起」、「くぼみ」、または「その他」に分類される。この分類は、線形識別分析、二次識別分析、原理構成要素分析、ニューラルネットワークおよび当業者に周知のその他などの識別分析方法を使用して実行され得る。隆起およびくぼみのピクセルは、典型的な指先において近接しているので、一部の場合において対象の画像ピクセル周りの局部の近傍からの多スペクトルは画像ピクセルを分類するために使用される。このようにして、従来の指先画像は、更なる処理およびバイオメトリック評価のためにセンサから抽出される。「他の」カテゴリーは、真正の試料において予想されるものとは異なるスペクトル質を有する画像ピクセルを示し得る。「その他」に分類される画像におけるピクセルの総数に対する閾値が設定され得る。この閾値を超えた場合、試料は非真性と判定され、適切な表示がなされ、対策がとられる。
【００５０】
本発明の意図された範囲を超えることなく、多数の代替の光学的構成が使用され得るが、図７Ａおよび図７Ｂは、図２〜図４に関連して記述された実施形態と共に使用され得る代替の構成の例を示すために提供される。図７Ａは、使用され、点線７３０で示されるような光学通路を提供し得るプリズム７００を示す。照明光７４０は、面７２６において提供され、画像の焦点を合わせることを助けるために形作られることによる光学力を含み得る面７２４は、反射コーティングを有する。ＴＩＲ画像の形成に使用される光７４４は、面７２２から受け取られ、図２および図３と同様に、第２のカメラが組織画像のために使用されるそれらの実施形態において、組織画像の形成に使用される光７４８は、面７２６から受け取られ得る。
【００５１】
図７Ｂは、プリズム７５０に面７７２に投射する照明光を提供することによって同様であるが、面７７４に反射コーティングを有しないことによって異なる構成を示す。ＴＩＲ画像を形成するときに使用される光７９４は、このように面７７４から受け取られ、図２および図３と同様に、第２のカメラが組織画像のために使用されるそれらの実施形態においては、組織画像を形成するときに使用される光７９８は、面７７２から受け取られる。図７Ａおよび図７Ｂに示される代替の実施形態は、実質的にモノクロまたは多色の光などを使用して様々な偏光条件を提供することを含む、図２〜図４に一般的に関連して既に記述されている様々な異なる方法で構成され得る。
【００５２】
さらに、様々な実施形態においてカメラによって収集されるデータが処理され得る多数の様々な方法がある。図３および図４において示されるようなシステムによって生成される暗視野ＴＩＲ画像は、一つのカメラを使用する実施形態または複数のカメラを使用する実施形態において様々な方法において処理され得、ＴＩＲ画像から引き出される情報は組織画像から引き出される情報と結合され得る。例えば、評価は、スペクトル特性が生体特性と一致することを確認するためにＴＩＲ画像において識別される隆起に沿ったピクセルからなされ得る。時間の経過に従い複数の画像が得られた場合、隆起に沿ったピクセルにおける変化は、生体組織に対して予想される潅流の変化が観測されることを確認にするために評価され得る。さらに、様々な画像は、結果が生態組織と一致することを確認するために、複数の偏光状態および／または複数の照明波長に対して生成され得る。これらの活性試験の他に、隆起に沿った強さの相違（空間的および複数の波長、偏光状態、および／または照明および検出角度に関する）は、隆起が登録プロセス中に観測された強さの相違に一致することを確認するために、識別プロセスの一部として調査され得る。これらの隆起の強さの相違は、下にある皮膚組織によって部分的に影響される。
【００５３】
二つのカメラが組織画像データをさらに収集するために使用される場合において、画像データを分析するために、エッジ検出および画像強化技術を含む様々の処理技術が使用され得る。使用され得るエッジ検出技術の例は、ガウスのラプラシアン（Ｌａｐｌａｃｉａｎ  ｏｆ  Ｇａｕｓｓｉａｎ）、ソベル（Ｓｏｂｅｌ）、プレウィット（Ｐｒｅｗｉｔｔ）および当業者に公知のその他の技術を含む。一部の例において、組織画像特徴をＴＩＲ特徴に関係付ける線形または非線形モデルは作成され得、モデルはＴＩＲ画像の不明の部分を予測するために使用される。画像測定の二つのタイプの利用性は、また、デュアルバイオメトリック感知を使用することによって、バイオメトリック機能がよりローバストに実行され得ることを可能にする。様々な画像の各々は、本体の同じ部分から同時に引き出された情報を含み、従って組合せは、様々なサンプルを使用して負かされることまたは様々な画像測定を負かすための様々な技術に対して抵抗力がある。従って、システムは、様々なタイプのだましに対して一般的に抵抗力がある。さらに、組織データは、活性評価を実行することによって、だまし検出のために直接に評価され得る。このことは、画像のスペクトルを評価すること、表面下のパターン、特に血液パターン、登録機能の一部として収集された一致データをチェックすること、およびＴＩＲおよび組織の画像の指紋パターンが一致することを確認することを含み得る。
【００５４】
本発明のシステムによって収集される画像の例は、図８Ａ〜図９Ｃで例示される。図８Ａ〜図８Ｃは、指先スキンサイトにおける検体から収集された画像を示し、組織画像は３つの照明色（緑、赤、および青）で収集される。ＴＩＲ指紋画像は図８Ａに示され、組織画像は図８Ｃに示され、この二つの重なった画像は図８Ｂに示される。組織画像は対応するＴＩＲ画像に対して、より大きいカバーする領域を提供し、二つの組合せは、相乗作用で、どちらか一つのみからでは使用可能でない情報を提供するということが明白である。図８Ｃにおける組織画像のまだらのパターンは、測定され得、バイオメトリックアプリケーションにおいて関心のある非指紋特徴の例である。
【００５５】
図９Ａ〜図９Ｃは、図８Ａ〜図８Ｃのシーケンスに類似しているが、画像化の前に指先に一片の透明なテープが付加されたとき、収集された。図９ＡのＴＩＲ画像は、テープの存在のために明らかに劣化されるが、図９Ｃの組織画像は、ほとんど劣化を示さない。図９Ｂに示されるように、画像が組み合わされるとき、組織画像を含めることは、システムがＴＩＲ画像のみでは収集し得ない領域における有用なデータを収集することを可能にすることは明らかである。
【００５６】
図１０は、センサが、この場合画像の端に沿って走る材料１００２および１００４の薄い片としての光学的標準物質を含むとき収集された組織画像の例である。上記のように本材料の存在は、画像に対して校正がなされることを可能にし、光源の強さにおける変化、検出器感度における変化などから発生し得るような、条件における変化に対応する。校正は、光学的標準物質の領域においてピクセル値を使用することによって実行され、画像の残りを正規化する。
【００５７】
従って、いくつかの実施形態が記述されたが、様々な修正、代替の構造および均等物が、本発明の精神から逸脱することなく使用され得ることは当業者によって認識される。従って、上の記述は、以下の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲を限定するものとして取られるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、本発明のいくつかの実施形態の局面を要約する流れ図である。
【図２】図２は、一実施形態に従ったシステムの概略図である。
【図３】図３は、別の実施形態に従ったシステムの概略図である。
【図４】図４は、さらなる実施形態に従ったシステムの概略図である。
【図５】図５は、図２〜図４のシステムを使用して本発明の方法をインプリメントするために使用され得るコンピュータシステムの概略図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に従って生成されるマルチスペクトルデータキューブを示す。
【図７】図７Ａおよび図７Ｂは、図２および図３のシステムを用いて使用され得る代替のアレンジメントの概略図を提供する。
【図８】図８Ａ〜図８Ｃは、本発明の方法とシステムを使用して生成される画像である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｃは、皮膚表面の一部がさえぎられている場合の本発明の方法とシステムを使用して生成される画像である。
【図１０】図１０は、一部の実施形態における光学的標準物質の使用を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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