[发明专利]多路复用的生物计量成像和双成像器生物计量传感器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是非临时申请，并且要求共同转让的、于2009年8月26日提交的、标题为“Multiplexed Biometric Imaging and Dual-Imager Biometric Sensor”的美国临时申请61/237189的优先权，该临时申请的全部内容通过引用包含于此以用于所有目的。

背景技术

多光谱传感器可以在多个不同的照射和/或成像条件下获取物体的图像。来自多光谱传感器的图像可用于各种目的，诸如用于生物计量成像、条形码读取和认证、文档认证以及质量保证，但仅以这些为例。

传统的光学指纹传感器典型地包括单个全内反射(TIR)成像器，其可能要求满足多个条件以提供好的指纹图像。这些条件可能包括要求指纹纹路完整、干净、与传感器表面光学接触，以及要求皮肤具有适当的水分含量(即，既不太干也不太湿)。如果不满足这些条件的任何一个，则所得到的指纹图像可能品质下降或者甚至完全缺失。然而，当满足这些条件时，所得到的图像通常具有高质量且可用于自动分析和观察者分析两者。

基于直接成像的多光谱传感器和其它传感器可以在更宽范围的皮肤、本地环境以及皮肤和传感器之间的分界面性质的条件下获取图像。然而，假如与这种图像对应的TIR图像具有高质量，则这种图像通常具有比TIR图像低的对比度。

传感器从多个不同的光学和/或成像条件照射并获取图像可能是耗时的过程。多光谱传感器通常难以确定物体何时被适当放置在用于成像的传感器处，难以确定物体是否是用于成像的适当物体，和/或难以辨别用于成像的物体和背景物体。

发明内容

本文描述了采用多光谱成像的本发明的各种实施例。这些实施例的实施可用于例如改善生物计量成像。根据本发明的一些实施例，公开了用于多路复用多光谱成像的系统和方法。例如，可以使用滤色器阵列进行该多路复用，该滤色器阵列的像素(或镶嵌)与在另一多光谱维度中不同的照射源基本上颜色匹配。这种多光谱系统可用于快速多光谱成像。

根据本发明的各种实施例，相对大倾斜角的照射源可用于物体识别、位置检测和/或背景过滤。根据一些实施例，可以通过识别图像的照射图案并且/或者将图像的照射图案与物体的期望照射图案进行比较来执行物体识别。该比较可以在目标物体和已知物体的图案之间比较几何图案、光谱图案和/或强度图案。在一些实施例中，可以通过对图像内的照射图案的相对位置与图像内的已知或期望位置进行比较来进行位置检测。在一些实施例中，可以通过对与照射波长相关联的滤色器像素(或镶嵌)和与照射波长不相关联的滤色器像素进行比较，来从背景物体辨别成像物体。

例如，根据本发明的一些实施例，提供一种多光谱传感器，该多光谱传感器包括至少两个照射源和具有滤色器阵列的成像器。这两个照射源可以利用具有不同照射角和不同特征(诸如不同波长或波段和/或不同偏振条件)的光照射平台。滤色器阵列可以与成像器一体或者与其分开，并且可以基于这两个照射源之间的特定差别过滤光。例如，滤色器阵列可以包括基于颜色进行过滤的像素，并且这些像素的颜色可以与照射源的颜色匹配。可以获取平台处的物体的单个图像。然后，将图像的各个像素与一个或其它照射源高度关联。由于滤色器阵列的过滤，该图像将包括与照射角有关的信息。其它滤色器阵列可以基于偏振进行过滤以实现类似的效果。

作为另一示例，可以使用单个照射源以利用极大倾斜的出射角照射平台。出射角是光离开平台的角度。可以使用成像器进行平台的顺序成像。可以分析每一帧以确定物体是否与平台接触，物体是否是期望物体，和/或用于背景辨别目的。在一些实施例中，可以采集照射图案，并且可以分析每一帧的图案。物体相对于平台的位置可以是图像内照射图案的相对位置、照射图案的宽度、照射图案的强度分布和/或照射图案的光谱内容的函数。基于利用期望物体类型校准传感器，计算机可以分析每个照射图案以确定物体是否位于平台上或者确定物体是否是期望物体。

在其它实施例中，照射源可以包括单个波长或波段，并且成像器可以包括滤色器阵列，该滤色器阵列具有与照射源的波长相关联的一些像素或镶嵌。可以分析图像以通过分析照射图案内与照射源波长相关联的像素和其它像素的数目差别，来确定成像特征是要成像的物体还是背景噪声。

本文还描述了包括多光谱双成像的本发明的各种实施例。