BR122013021647A2 - métodos de localização de objeto, de discriminação de objeto e de segundo plano, e, sistema - Google Patents

Abstract

métodos de localização de objeto, de discriminação de objeto e de segundo plano, e, sistema. algumas modalidades divulgam sistemas e metodos para uma formação de imagem multiespectral multiplexada, discriminação de objeto, discriminação de segundo plano, e/ou identificação de objeto. em algumas modalidades, um sensor multiespectral é fornecido que inclui pelo menos duas fontes de iluminação e um conversor de imagem com um arranjo de filtro de cor. as duas fontes de iluminação podem iluminar um prato com luz tendo ângulos de iluminação distintos e características distintas. o arranjo de filtro de cor, que deve ser integral com o conversor de imagem ou separado do mesmo, pode filtrar luz com base em distinções entre as duas fontes de iluminação. uma imagem única de um objeto no prato pode ser adquirida. pixéis individuais da imagem serão então altamente associados com uma ou a outra fonte de iluminação. por causa da filtração pelo arranjo de filtro de cor, esta imagem irá incluir informação sobre o ângulo de iluminação. algumas modalidades divulgam um sensor biométrico de imagem dual. os dois conversores de imagem incluem um conversor de imagem direto e um conversor de imagem tir.

Description

“MÉTODOS DE LOCALIZAÇÃO DE OBJETO, DE DISCRIMINAÇÃO DE OBJETO E DE SEGUNDO PLANO, E, SISTEMA” Dividido do BR112012004177, depositado em 26/ 08/10 FUNDAMENTOS

Sensores multiespectrais podem obter imagens de um objeto sob uma pluralidade de condições distintas de iluminação e/ ou formação de imagens. As imagens de sensores multiespectrais podem ser usadas para várias finalidades, tais como para formação de imagem biométrica, leitura de código de barras e autenticação, autenticação de documentos e garantia de qualidade, para citar umas poucas.

Sensores ópticos de impressão digital convencionais, incorporam, tipicamente, um gerador de imagens de refletância total interna (TIR), que pode requerer que um número de condições sejam satisfeitas para proporcionar uma boa imagem de impressões digitais. Essas condições podem incluir a exigência de que os sulcos da impressão digital estejam intactos, limpos, em contato óptico com a superfície do sensor e que a pele tenha teor de umidade adequado, isto é, nem seca demais, nem úmida demais. Se qualquer uma dessas condições não for satisfeita, a impressão da impressão digital resultante pode ser degradada ou mesmo estar totalmente ausente. Contudo, quando essas condições são satisfeitas, a imagem resultante é, em geral, de alta qualidade e útil tanto parâ análise automatizada quanto para análise por um observador humano.

Sensores multiespectrais e outros, com base na formação de imagens direta podem obter imagens sob uma faixa muito mais ampla de condições da pele, do ambiente local e da natureza da interface entre a pele e o sensor. Contudo, essas imagens, em geral, são de contraste menor do que a imagem de TIR correspondente, se a imagem de TIR for de alta qualidade.

Pode ser um processo consumidor de tempo para um sensor iluminar e obter imagens da pluralidade de condições ópticas e/ ou de formação de imagens distintas. Os sensores multiespectrais, frequentemente, têm dificuldades na determinação de quando um objeto está colocado adequadamente no sensor para a formação de imagens, para a determinação se um objeto é um objeto adequado para a formação de imagens e/ ou para distinguir entre um objeto para a formação de imagens e de objetos de segundo plano.

SUMÁRIO Várias modalidades da invenção são descritas aqui para uso com formação de imagens multiespectrais. A implementação dessas modalidades, por exemplo, pode ser usada para a formação de imagens biométricas. De acordo com algumas modalidades da invenção, sistemas e métodos são divulgados para multiplexação de formação de imagens multiespectrais. Essa multiplexação pode ocorrer, por exemplo, usando um arranjo de filtros de cor com pixéis (ou mosaicos) que são substancialmente cor correspondida com as fontes de iluminação que são distintas em outra dimensão multiespectral. Esses sistemas multiespectrais podem ser usados para rápida formação de imagens multiespectrais.

De acordo com várias modalidades da invenção, uma fonte de iluminação relativamente em ângulo agudo pode ser usada para identificação de objetos, detecção de localização e/ ou filtragem de fundo. De acordo com algumas modalidades, a identificação de objeto pode ser realizada através da identificação e/ ou de comparação do padrão de iluminação de uma imagem com o padrão de iluminador esperado pára esse objeto. A comparação pode comparar padrões geométricos, espectrais: e/ ou padrões de intensidade entre o objeto suposto e o padrão de um objeto conhecido. Em algumas modalidades, a detecção de localização pode ser feita compreendendo a posição relativa de um padrão de iluminação dentro de uma imagem com um padrão de localização conhecido ou esperado dentro de uma imagem. Em algumas modalidades, um objeto com a imagem formada pode ser distinguido de objetos de fundo através da comparação da resistência ou da fraqueza de pixéis de filtros de cor (ou mosaicos) associada com o comprimento de onda de iluminação com pixéis de filtro de cor; não associados com o comprimento de onda de iluminação.

Por exemplo, de acordo com algumas modalidades da invenção, um sensor multiespectral é proporcionado que inclui pelo menos duas fontes de iluminação e um gerador de imagens com um arranjo de filtros de cor. As duas fontes de iluminação podem iluminar um prato com luz tendo ângulos de iluminação distintos, bem corrio características distintas, tais como comprimentos de onda ou bandas de comprimentos de onda distintos e/ ou condições de polarização distintas.O arranjo de filtros de cor, que pode ser integral com o gerador de imagens ou separado do mesmo, pode filtrar luz com base na cor e a cor desses pixéis pode ser correspondida com a cor das fontes de iluminação. Uma única imagem de um objeto no prato pode ser obtida. Pixéis individuais da imagem, então, serão altamente associados com uma ou a outra fonte de iluminação. Por causa da filtragem pelo arranjo de filtros de cor, essa imagem incluirá informação a cerca do ângulo de iluminação com base na polarização, para obter um efeito similar.

Como outro exemplo, uma única fonte de iluminação pode ser usada para iluminar um prato com um ângulo de saída relativamente agudo. Onde o ângulo de saída é o ângulo de luz que deixa o prato, a fonte de iluminação sequencial do prato pode ocorrer usando um gerador de imagens. Cada quadro pode ser analisado para determinar se um objeto está em contato com o prato, se o objeto for um objeto esperado e/ ou para fins de discriminação de fundo. Em algumas modalidades, um padrão de iluminação pode ser coletado e o padrão em cada quadro pode ser analisado. A posição do objeto em relação ao prato pode ser uma função da localização relativa do padrão de iluminação dentro de uma imagem, da largura do padrão de iluminação, do perfil de intensidade dò padrão de iluminação e/ ou do conteúdo espectral do padrão de iluminação. Com base na calibração de um sensor com tipos de objetos esperados, um computador pode analisar cada padrão de iluminação para determinar se o objeto está colocado no prato ou para determinar se o objeto é o objeto esperado.

Em outras modalidades, a fonte de iluminação pode incluir um único comprimento de onda ou banda de comprimento de onda e o gerador de imagens pode incluir um arranjo de filtros de cor com alguns pixéis ou mosaicos associados com o comprimento de onda da fonte: de iluminação. As imagens podem ser analisadas para determinar se uma característica de imagem formada é o objeto a ter sua imagem gerada ou ruído de fundo através da análise das diferenças no número de pixéis dentro de um padrão de iluminação associado com o comprimento de onda de fonte de iluminação e outros pixéis. Várias modalidades da invenção também são aqui descritas, envolvendo formação de imagem dupla multiespectral.

Em várias modalidades da invenção, um sistema de formação de imagens dupla multiespectral é divulgado. Duas imagen s podem ser usadas para coletar, simultaneamente, duas imagens de um local na pele sob diferentes condições de formação de imagem. Por exemplo, um gerador de imagens pode formar a imagem diretamente no local da pele, enquanto o outro forma imagens no local da pele sob condições de TIR. Vários iluminadores podem ser incluídos para iluminar o local da pele. Em algumas modalidades, um prisma pode ser usado que permite que os dois geradores de imagem formem a imagem do local na pele sob condições diretas e de TIR. Várias configurações podem ser usadas. Por exemplo, uma primeira fonte de iluminação (por exemplo, um LED) pode ser usada para iluminar um dedo através de uma primeira faceta de um prisma multifacetado. A luz da primeira fonte de iluminação pode passar por refletância interna total em uma segunda faceta do prisma multifacetado antes da iluminação do objeto. Um primeiro gerador de imagens pode gerar imagem de luz dispersa do dedo e passar através da primeira faceta em um ângulo menor do que o ângulo crítica e passando por refletância interna total na segunda faceta. Um segundo gerador de imagens pode gerar imagem de luz dispersa do dedo e passar através da primeira faceta em um ângulo menor do que o ângulo crítico. Em algumas modalidades, o segundo gerador de imagens pode estar localizado em uma posição tal que não forme imagem de luz da segunda fonte de iluminação que é total e intemamente refletida na primeira faceta.

Em algumas modalidades, o segundo gerador de imagens pode estar localizado fora de fase da segunda fonte de iluminação. Isto é, luz da segunda fonte de iluminação só pode formar imagem ae luz do segundo gerador de imagens após ser absorvida e/ ou dispersa pelo objeto. E, nessa modalidade, a luz refletida, total e intemamente, na primeira faceta não forma imagem pelo segundo gerador de imagens. Por exemplo, o segundo gerador de imagens pode estar localizado em um angulo azimutal fora de linha com a segunda fonte de iluminação; tal como um ângulo menor do que 170°. Em algumas modalidades, esse ângulo é 90°. O segundo gerador de imagens também pode estar localizado para gerar imagens com luz em mais ou menos do que o ângulo crítico.

Em outra modalidade, uma primeira fonte de iluminação pode iluminar um objeto localizado em uma primeira faceta de um prisma multifacetado. O sistema pode incluir uma segunda fonte de iluminação que pode iluminar o objeto através de uma segunda faceta e através da primeira faceta em um ângulo maior do que o ângulo crítico.

Em outra modalidade, uma primeira fonte de iluminação pode iluminar um objeto localizado em uma primeira faceta de um prisma multifacetado. O sistema pode incluir uma segunda fonte de iluminação que pode iluminar o objeto através de uma segunda faceta e através da primeira faceta em um ângulo maior do que o ângulo crítico da primeira faceta. Um primeiro gerador de imagens pode gerar imagens de luz ciispersa pelo objeto que passa através da primeira faceta em um ângulo menor do que o ângulo crítico e se submete à refletância interna total na segunda faceta. Um segundo gerador de imagens pode ser usado para gerar imagens com luz refletida, total e intemamente, da primeira faceta.

Em algumas modalidades, o sensor de impressão digital da presente invenção pode ser usado para coletar imagens não de impressões digitais, por exemplo, dinheiro, documentos, códigos de barras, partes manufaturadas, etc. Em algumas dessas imagens, marcações ópticas de segurança podem estar presentes e serem usadas para confirmar documentos ou código de barras que acessem as imagens que correspondem às diferentes condições de iluminação.

Em algumas modalidades, o gerador de imagens duplas da presente invenção pode ser usado para coletar imagens dos dedos ou impressões digitais, bem como imagens da iris, imagens faciais, imagens de vigilância, detectar movimento, detectar condições de iluminação de ambientes, imagens de códigos de barras, imagens de documentos de segurança e realizar uma variedade de outras dessas funções. Em algumas modalidades, o gerador de imagens diretas pode incluir um mecanismo automático, de foco variável ("auto-foco") para facilitar a funcionalidade adicional de formação de imagens.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS O depósito de pedido ou de patente contém pelo menos um desenho executado em cores. Cópias dessa publicação de pedido de patente ou patente com desenho(s) em cores serão proporcionadas pelo Departamento, mediante solicitação e pagamento da taxa rJecessária. A presente exposição é descrita em conjunto com as figuras anexas. A figura IA mostra um diagrama em blocos de vista de topo de um sistema de formação de imagens biométricas multiplexadas de acordo com algumas modalidades da invenção. ? A figura 1B mostra um diagrama em blocos em vista de topo de um sistema de formação de imagens biométricas, multiplexadas de acordo com algumas modalidades da invenção. A figura 2 é um exemplo de um sensor com dados de imagens multiplexadas usando um arranjo de filtros de cor de acordo com algumas modalidades da invenção. A figura 3 é um exemplo de um sensor com dados de imagens multiplexadas, usando um arranjo de filtros de cor de acordo com algumas modalidades da invenção. A figura 4A mostra um exemplo de um arranjo de filtros de cor de acordo com algumas modalidades da invenção. A figura 4B mostra uma curva de resposta de cor de um arranjo de filtros da Bayer típico. A figura 5 mostra um fluxograma para criar uma imagem multiplexada de acordo com algumas modalidades da invenção. A figura 6 ilustra um sistema óptico que pode ser usado para detectar a presença de um objeto em um prato de acordo com algumas modalidades da invenção. * A figura 7 mostra um sistema óptico e curso ópticos de acordo com algumas modalidades da invenção.

As figuras 8A-11B ilustram como a altura de um objeto acima do prato pode ser determinada de acordo com algumas modalidades da invenção. A figura 12 mostra uma imagem real que resulta quando o dedo ou outra superfície de objeto está localizada cerca de 5 mm acima da superfície de um prato usando modalidades da invenção. A figura 13 mostra uma imagem real que resulta quando o dedo ou outra superfície do objeto está localizada na superfície de um prato usando modalidades da invenção. A figura 14 mostra um fluxograma para determinar se a imagem de um objeto presente no ou perto do prato de acordo com algumas modalidades da invenção será formada. A figura 15 mostra um diagrama em blocos de um sistema computacional que pode ser usado em conjunto com várias outras modalidades da invenção. A figura 16 proporciona uma vista isométrica de um sensor biomédico de gerador de imagens duplo, de acordo com várias modalidades. A figura 17 proporciona uma vista de topo de um sensor biomédico de gerador de imagens duplo, de acordo com várias modalidades. A figura 18 proporciona uma vista frontal de um sensor biomédico de gerador de imagens duplo de acordo com várias modalidades. A figura 19 representa a iluminação simultânea de uma região de imagem de um sensor biomédico de gerador de imagens duplo, de acordo com várias modalidades. A figura 20 representa um curso de formação de imagem de refletância interna total dentro de um sensor biomédico de gerador de imagens duplo, de acordo com várias modalidades. i A figura 21 representa um feixe de raios de formação de imagem direta dentro de um sensor biomédico de gerador de imagens duplo, de acordo com várias modalidades. A figura 22 proporciona um diagrama esquemático de um sistema biomédico de gerador de imagens duplo, de acordo com várias modalidades. A figura 23 proporciona um fluxograma de um método para criar imagens biométricas compostas de um sistema biomédico de gerador de imagens duplo. A figura 24A mostra um exemplo de um sensor biomédico de gerador de imagens - TIR, de acordo com algumas modalidades da invenção. A figura 24B mostra um exemplo de um sensor biométrico de geração de imagens direta, de acordo com algumas modalidades da invenção. A figura 25A mostra um exemplo de um sensor biométrico de iluminação-TIR, de acordo com algumas modalidades da invenção. A figura 25B mostra um exemplo de um sensor biométrico de imagem direta de acordo com algumas modalidades da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA A consequente descrição da(s) modalidade(s) exemplificativa(s) preferida(s) proporcionará para aqueles habilitados na técnica com uma descrição para implementar uma modalidade exemplificativa preferida. Fica compreendido que várias mudanças podem ser feitas na função e na disposição de elementos, sem afastamento do espírito e do escopo, conforme apresentado nas reivindicações anexa s.

Modalidades da presente invenção proporcionam aperfeiçoamentos para formação de imagem biométnca e sistemas de formação de imagens multiespectrais, processo e/ ou técnicas. Esses aperfeiçoamentos podem se estender para outros domínios do empreendimento.

Sensores ópticos de impressão digital convencionais adquirem uma única imagem da impressão digital (ou um conjunto de imagens tomadas sob condições ópticas substancialmente similares) durante uma única sessão de medição. Por outro lado, geradores de imagens multiespectrais adquirem múltiplas imagens durante uma única sessão de medição sob diferentes condições ópticas. A coleta desse conjunto de imagens pode requerer mais tempo de aquisição do que a coleta de uma imagem única. Modalidades da invenção proporcionam métodos e sistemas capazes de resolver este problema através da aquisição de imagens multiespectrais de maneira mais eficiente do que com aquisição serial tradicional; por exemplo, através do uso de técnicas multiplexadas.

Em alguns casos, também é desejável iniciar uma sequência de aquisição de impressão digital automaticamente. Sensores ópticos convencionais, com base em formação de imagem TIR frequentemente são capazes de desempenhar essa função através da análise de uma sequência de imagens e iniciar uma aquisição, quando uma mudança significativa na imagem dor detectada. Esse método funciona porque os geradores de imagens TIR são substancialmente incapazes de ver objetos que não estão em contato direito com o sensor óptico e têm certas características requeridas. Em contraste, os sensores de geração de imagens direta, tais como sensores de impressões digitais multiespectrais são capazes de ver o ambiente externo e quaisquer objetos próximos diretamente através da superfície de sensor. Como tal, sensores de geração de imagens direta veem um dedo que está em contato com o sensor, bem como um dedo que está perto, mas não em contato com o sensor. A imagem resultante pode estar em foco ou fora de foco, dependendo da distância e da profundidade de campo do sistema de formação de imagens, bem como o movimento do dedo. Em um esforço para obter \ qualidade máxima de imagem, portanto, frequentemente é preferível iniciar uma aquisição de imagem de impressão digital apenas após o dedo estar em contato firme com o sensor. Modalidades da invenção resolvem este problema através de fornecimento de um meio seguro para fazer essa determinação usando formação de imagem direta são desejáveis.

Sensores ópticos de impressões digitais convencionais, tipicamente, incorporam um único gerador de imagens TIR, os quais podem requerer que um número de condições sejam satisfeitas para proporcionar uma boa imagem de impressão digital.; Essas condições podem incluir a exigência de que os sulcos das impressões digitais estejam intactos, limpos em contato óptico com a superfície de sensor e que a pele esteja com teor de umidade adequado, isto é, nem seca demais, nem úmida demais. Se alguma dessas condições não for satisfeita, a imagem de impressão digital resultante pode ser degrada ou mesmo faltar inteiramente. Contudo, quando essas condições são satisfeitas, a imagem resultante é, em geral, de alta qualidade e útil para análise automatizada e análise pòr um observador humano.

Sensores de impressões digitais multiespectrais e outros com base na formação de imagem direta são capazes de adquirir imagens sob uma faixa muito mais ampla de condições da pele, o ambiente local e a natureza da interface entre a pele e o sensor. Contudo, essas imagens, em geral, são de contraste menor do que a imagem TIR correspondente, se a imagem TIR for de alta qualidade. Algumas modalidades da invenção resol vem esse problema por meio do fornecimento de um sensor de impressões digitais que é capaz de coletar imagens TIR e diretas durante : a mesma sessão de medição para assegurar que as imagens biométricas são sempre coletadas, independente das condições do dedo, da superfície de sensor e/ou do ambiente local. Para fins desta exposição, o significado dos termos "dedo", "impressão digital" inclui locais e imagens coletadas de um único dedo, múltiplos dedos, juntas de dedos intermediárias, da palma, de toda a superfície palmar da mão e/ ou qualquer outro local no corpo, bem como outros objetos animados ou inanimados tais como documentos, códigos de barras, credenciais e semelhantes. i Os termos "formação de imagens multiespectrais", "MSI" e "multiformação de imagens" se referem a métodos e sistemas para aquisição de múltiplas imagens de um dedo durante uma única sessão de medição, em que pelo menos duas das imagens múltiplas são coletadas sob diferentes condições ópticas. As diferentes condições ópticas podem incluir, mas não estão limitadas a tais, diferentes comprimentos de onda de iluminação, diferentes ângulos de iluminação (em azimute e elevação e podem incluir elevações em ambos os lados do ângulo crítico óptico definido pela superfície de formação de imagem de sensor e pelo ar ou outro meio circundante), diferentes condições de polarização de iluminação diferentes ângulos de formação de imagem (em azimute e em elevação e podem incluir elevações em ambos os lados do ângulo crítico óptico definido pela superfície de formação de imagem do sensor e o ar ou outro meio circundante), diferentes planos focais de formação de imagem, resoluções espaciais de formação de imagem diferentes, resoluções temporais de formação de imagens diferentes, resoluções temporais diferentes para formação de imagem diferentes, condições de polarização para formação de imagem diferentes e outras condições, tais como aquelas que alteram substancialmente as imagens resultantes. Também, a menos que de outro modo especificado, o ângulo de incidência, o ângulo de iluminação, o ângulo de formação de imagem, etc. é medido em relação à normal da superfície incidente.

Os termos "formação de itnagem por refletância interna total" e "formação de imagem por TIR" se referem a um método de formação de imagem conhecido na técnica, em que o eixo óptico do sistema de formação de imagens fica em um ângulo relativo à normal da superfície de formação de imagem do sensor e que é maior do que o ângulo crítico óptico daquela superfície. Um diagrama em blocos mostrando formaçãó de imagem TIR é mostrado na figura 24A. Neste diagrama, o gerador de imagens 150 gera luz de imagens do prato 105 em um ângulo $*agft^'que é mai or do que o ângulo crítico &crnicai, conforme medido da normal 116 da faceta 105. Essa é formação de imagem TIR. As fontes de iluminação 122 podem ser posicionadas em vários ângulos de elevação e de azimute e 24B mostra serador de imasens 150 aue eera imasens com luz do prato 105, no ângulo que é menor do que o ângulo critico Θμ. A figura 25A ilustra a iluminação TIR. Neste exemplo, a fonte de iluminação 120 ilumina o prato 105 em um ângulo qUe é maior do que o angulo crítico A figura 25B mostra um sistema de iluminação não TIR, com a fonte de iluminação 120 iluminando o prato 105 em um ângulo que é menor do que o ângulo crítico Várias configurações de iluminação e formação de imagem são mostradas nas figuras 24A - 25B. As modalidades cia invenção podem incorporar qualquer combinação de formação de imagem TIR, formação de imagem direta, iluminação TIR e iluminação direta. Além disso, fontes múltiplas de iluminação e/ ou geradores de imagens podem estar em múltiplos ângulos de elevação e/ ou azimute. O ângulo crítico é uma função do índice de reffação dos dois meios em ambos os lados de uma interface e é, aproximadamente, 42 graus para uma interface vidro - ar. Como o eixo óptico do sistema de formação de imagens TIR fica além do ângulo crítico da superfície de sensor, a superfície atua como um espelho (como visto pelo gerador de imagens) quando não tocado e pode cessar de atuar como um espelho naquelas localizações em que um material como características ópticas adequadas entra em contato com a superfície de sensor.

Em localizações onde um dedo ou outro material contata uma superfície de sensor, um novo ângulo crítico é estabelecido. Contudo, para fins da presente exposição, o termo "ângulo crítico" irá se referir ao ângulo estabelecido pelo sensor (isto é, a superfície do prato) e o ambiente circundante, o qual é suposto ser ar para a maior parte das finalidades. Também, como é conhecido na técnica, a luz mudará ângulos nos limites entre meios devido a fenômenos tais como refração, reflexão, difração e outros desses efeitos. Quando um ângulo de raio é referido no presente pedido como sendo maior do que ou menor do que o ângulo crítico, por exemplo, a informação se refere ao ângulo do raio no limite operativo, tal como a superfície de formação de imagem do sensor em lugar de ao ângulo do mesmo raio em qualquer outro limite ou meio, a menos que explicitamente mencionado como tal. O termo "formação de imagem direta" se refere a um método de formação de imagem em que o eixo óptico do sistema de formação de imagem fica em um ângulo em relação à superfície de formação de imagem do sensor que é menor do que o ângulo crítico óptico daquela superfície. Por exemplo, o sistema mostrado na figura 24B é uma amostra de um sistema de formação de imagens direta.

As figuras IA e 1B são diagramas em bloco de um sistema de formação de imagens de acordo com algumas modalidades da invenção. A figura IA mostra uma vista lateral desse sistema com um gerador de imagens com formação de imagem direta 150. isto é, ele gera imagens do prato em um ângulo menor do que o ângulo crítico conforme medido da normal. As múltiplas fontes de iluminação 120, 121 e 122 são mostradas iluminando o prato em vários ângulos θ!2ο, 0!2j e θ122. Note que o ângulo θ122 é maior do que o ângulo crítico ^erStteai. A figura 1B mostra uma vista de topo do sistema de formação de imagens mostrado na figura IA; o dedo não é mostrado para fins de clareza. Cada feixe de ultrassons 120, 121 e 122 ilumina o prato de diferentes ângulos de azimute φ12ο, φηι e φΙ22 em relação a uma porção do prato.

Formação de Imagem Biométrica Multiplexada Sistemas de formação de imagens biométricas multiplexadas são proporcionados de acordo com algumas modalidades da invenção. Os sistemas de formação de imagens multiplexadas podem obter imagens sob diferentes condições de iluminação mais eficientemente do que simplesmente adquirindo uma sequência de quadros de imagens segundo cada uma das condições desejadas. Esses quadros de imagens podem ser coletados em uma maneira multiplexada. Em algumas modalidades, o comprimento de onda ou informação espectral de diferentes ângulos de iluminação e/ ou polarizações ópticas juntos em uma imagem única. A figura IA mostra um diagrama em blocos, em vista lateral, do sistema que pode ser usado para formação de imagens biométricas multiplexadas de acordo com algumas modalidades da invenção,, a figura 1B mostra uma vista lateral. O sistema pode incluir um prato 103 que pode ter qualquer número de formas; Vários pratos de forma poligonal são descritos mais tarde. O prato pode incluir a superfície de formação de imagem 105, por exemplo, onde um local da pele suposto pode ser colocado para formação de imagem durante uma aquisição biométrica. Na superfície de formação de imagem 105, o dedo 110 pode ser colocado para formação de imagem. Embora um dedo seja mostrado, qualquer tipo de objeto pode ter uma imagem gerada. Esses objetos podem incluir objetos para fins biométricos, tais como mão, múltiplos dedos faces, olhos, etc. E os objetos podem incluir dinheiro, documentos, objetos com códigos ou códigos de barras, etc. O dedo 110 pode ser iluminado usando ima pluralidade de fontes de iluminação. Três fontes de iluminação 120, 121 e 122 são mostradas nesta modalidade. Em algumas modalidades, apenas duas fontes de iluminação podem ser usadas. Em outras, tantas quanto cinco podem ser usadas. Não há limite quanto ao número de fontes que podem ser usadas. Cada fonte de iluminação pode iluminar a superfície de formação de imagens 105 em um ângulo de iluminação diferente em relação à normal da superfície de formação de imagens 105. Por exemplo, a fonte de iluminação 120 ilumina a superfície de formação de imagens 105 em um ângulo θηο, a fonte de iluminação 121 ilumina a superfície de formação de imagens 105 em um ângulo Θ121 e a fonte de iluminação 122 ilumina a superfície de formação de imagens em um ângulo θ122, onde 0J2o ^ θ!2ι * θ!22· Esses ângulos podem ser maiores do que ou menores do que o ângulo crítico na interface perto do prato, conforme medido em relação à normal ao prato. E esses ângulos podem ser chamados "ângulos de elevação".

Além disso, cada uma das fontes de iluminação 120, 121 e 122 também são colocadas em diferentes ângulos de azimute ¢/20, Φ121 e Φ122 em tomo de uma porção central do prato. Um ângulo de azimute pode ser medido em relação a uma linha de referência perpendicular à abordagem padrão de um dedo. Em um sistema com quatro fontes de iluminação, por exemplo, uma primeira fonte de iluminação pode ter um ângulo de elevação de cerca de 43° e um ângulo de azimute de cerca de 78°. Uma terceira fonte de iluminação pode ter um ângulo de elevação de cerca de 43° e um ângulo de azimute de cerca de 168°. Uma quarta fonte de iluminação pode ter um ângulo de elevação de cerca de 46° e um ângulo de azimute de cerca de 102°. Em algumas modalidades, os ângulos de azimute em relação às várias fontes de iluminação e/ ou geradores de imagens podem ser mais importantes do que o ângulo entre as fontes de iluminação e uma linha de referência, o comprimento de onda da luz proporcionada pelas fontes de iluminação pode variar tremendamente.

Além disso, as fontes de iluminação 120, 121 e 122 podem, cada uma delas, proporcionar luz monocromática. Por exemplo, a fonte de iluminação 120 pode iluminar a superfície de formação de imagens 105 com luz azul (por exemplo, 440 - 490 nm), a fonte de iluminação pode iluminar a superfície de formação de imagens 105 com luz verde (por exemplo, 520 - 570 nm) e a fonte de iluminação 122 pode iluminar a superfície de formação de imagens 105 com luz vermelha (por exemplo, 630 - 740 nm) Fontes de luz monocromáticas podem proporcionar luz de comprimento de onda (por exemplo, um laser) ou luz dentro de uma banda de luz estreita, circundando um único comprimento de onda (por exemplo, LED ou fonte de banda larga filtrada). Em algumas modalidades, as fontes de luz podem proporcionar luz fora do espectro visível em regiões espectrais que podem incluir comprimentos de onda ultravioleta e/ ou ; ] , · ! infravermelho. O comprimento de onda principal ou banda de' luz de comprimento de onda de cada fonte de iluminação, em algumas modalidades, é diferente de outras fontes. No exemplo precedente, cada fonte de luz proporciona luz vermelha, azul ou verde. ' j As fontes de iluminação 120, 121 e 122 podem incluir fontes de luz quase monocromáticas, tendo umá banda estreita de comprimentos de : ! onda de cores primárias. As fontes de iluminação 120, ;121 e 122 também ' * j podem incluir LEDs, diodos de laser ou lasers. j ; í O gerador de imagens 150 é usado para formação de imagens : i com a luz dispersa e/ ou refletida de qualquer objeto colocado na superfície de formação de imagens 105, tal como o dedo 110. O gerador de imagens 150 pode ser um gerador de imagens em cores ou em preto e branco. O gerador de imagens 150 pode formar a imagem de um objeto através de vários elementos ópticos 140 e 145, bem como através do arranjo de filtros de cor 130. Vários tipos de arranjo de filtros de cor podem ser usados, como, por exemplo, um filtro da Bayer, um filtro de RGBE, um filtro CYYM, ujn filtro CYGM ou qualquer tipo de elemento único. O arranjo de filtros de cor 130 é um mosaico de filtros de cores minúsculos que separa a resposta de cor com base na disposição do mosaico. Vários tipos de arranjos de filtros de cor podem ser : I usados, tal como, por exemplo, um filtro da Bayer, um filfro RGBE, um filtro CYYM, um filtro CYGM ou qualquer tipo de elemento único.

Um exemplo de um arrânjo de filtros de cor da Bayer é mostrado na figura 4A. Essa disposição usa elemento^ de filtros de cor vermelho 404, verde 412 e azul 408. Como visto da curvâ de resposta de cor - : i para um arranjo de filtros da Bayer típico, mostrado naj figura 4B, há, em ; i geral, uma sobreposição nas faixas espectrais das características de transmissão de verde 424, verde 432 e azul 428 dos elementos de filtro. Como evidente particularmente nas curvas para as características de transmissão de verde 432 e azul 428, o arranjo de filtros pode permitir aj transmissão de luz infravermelha. Isso pode ser evitado com a inclusão de um filtro infravermelho como parte do gerador de imagens. Em outras modalidades, um filtro de infravermelho pode ser omitido e uma ou mais fontes de iluminação que emitem luz infravermelha podem ser incorporadas. Dessa maneira, todos os elementos de filtros de cor 404, 408 e 412 podem permitir que a luz passe substancialmente através, resultando em uma imagem infravermelha no gerador de imagens 150.

Como uma alternativa para um filtro de cor, o gerador de imagens ou outra óptica pode incorporar divisores de feixe cromáticos e/ ou de polarização para separar a luz multiplexada do dedo. A luz separada pode, então, ser dirigida para geradores de imagens monocromáticas individuais, onde o número de geradores de imagens corresponde ao número de condições de iluminação assim separadas.

Independente do tipo de arranjo de filtros de cor que é usado, em algumas modalidades, o comprimento de onda de luz proporcionado pelas fontes de iluminação 120, 121 e 122 estará alinhado ou quase alinhado com os elementos do arranjo de filtros. E, em algumas modalidades, o número de fontes de iluminação pode ser, mas não necessariamente, alinhado com o número de elementos de filtros diferentes no arranjo. Po : exemplo, para um arranjo da Bayer, há três cores de filtros. Portanto, três fontes de iluminação podem ser usadas. Cada fonte de iluminação pode, então, proporcionar luz em uma banda de comprimento de onda verde, azul ou verde para ser consistente com o arranjo.

Desse modò, o gerador de imagens 150 pode criar uma imagem multiplexada de um objeto iluminado por múltiplas fontes de iluminação dispostas para iluminar a luz de diferentes comprimentos de onda em diferentes ângulos de iluminação. Isso pode ser feito durante uma única sessão de iluminação e, em algumas modalidades, a imagem única pode ser criada. Essa imagem única pode ser considerada uma imagem multiplexada que pode ser mais tarde demultiplexada por cor para proporcionar informação referente ao objeto que depende do ângulo de ilumipação da fonte de iluminação. Além disso, a imagem multiplexada pode ser considerada uma imagem multiespectral porque ela contém informação hão só a cerca do comprimento de onda de iluminação, mas também do ângulo de iluminação. . i Em algumas modalidades, as fontes de iluminação podem incluir diferentes efeitos de polarização, em lugar de ou em adição às diferenças no ângulo de iluminação. A imagem multiplexáda resultante pode, então, ser uma imagem multiespectral que inclui informação de polarização, igualmente. í Um exemplo de um sensor com ciados de imagem multiplexados, usando um arranjo de filtros de cor é mostrado na figura 2. O prato 103 é proporcionado e através do qual a óptica de formação de imagens 205 pode formar imagens de um dedo (ou de um objeto) no gerador de imagens 207. Em algumas modalidades, o gerador de imagens 207 pode ser um gerador de imagens de CMOS com um filtro Bayei" integrado. Outros arranjos de filtros de cor e/ ou outros significam a separação da luz (como os ‘ . ‘ i . divisores de feixes de polarização ou arranjos de filtros dè polarização) e/ ou outros materiais de arranjo de imagens pódem ser usados altemativamente ou em conjunto com essa disposição. Alémi disso, vários geradores de imagens podem ser usados, igualmente, tais comò geradores de imagens de CCD de silício ou geradores de imagens feitos de outro material Ifotoativo, tal como InGaAs, InSb, MCT e outros conhecidos tia técnica. ; A figura 3 mostra outra vista do sensor mostrado na figura 2 com duas das fontes de iluminação multiplexadasí ilustradas. Nesta modalidade, a fonte de luz azul 203 (por exemplo, um LED azul, que pode ser combinado com lentes, espelhos, difusores ópticos e outros componentes da espécie) são ligados simultaneamente. A luz atravessa um curso que ilumina o prato 103 em dois ângulos diferentes. A luz das fontes de luz 203 e 205 são : ! mostradas como sendo refletidas de superfícies internas espelhadas 211 e 213, respectivamente. As superfícies de reflexão 211, 213 são usadas para aumentar o ângulo de iluminação (com relação à normal da superfície do prato), ao mesmo tempo em que mantém uma pequena impressão de sensor. Uma vez que a luz das fontes de luz 203 d 205 iluminam e passam através do placo 103, a luz pode iluminar um dedo ou outro objeto de dois ângulos, simultaneamente. Um sistema de formação de imagens com um arranjo de filtros de cor, como aquele mostrado na figura 1A pode, então, ser usado para obter uma imagem multiplexada.

Além dos dois iluminadores 203, 205, outros iluminadores 207, 209 poderíam ser usados para proporcionar iluminação multiplexada similar durante quadros de imagens anteriores ou posteriores. Além disso, outros iluminadores de cores que não o azul e o verde podem ser incorporados em outras modalidades da presente invenção. Por exemplo, um iluminador vermelho em uma posição espacial e angular diferente dos iluminadores 203, 205 podería ser usado. A figura 5 mostra um fluxograma de processo 500 para a criação de uma imagem multiplexada de acordo com algumas modalidades da invenção. O processo 500 começa no bloco 500. No bloco 510, um local da pele é iluminado com pelo menos duas fontes de iluminação tendo comprimentos de onda e ângulos de iluminação diferentes no bloco 510. As duas fontes de iluminação podem iluminar o local da pele ao mesmo tempo ou sequencialmente. Em outras modalidades mais de duas fontes de iluminação com comprimentos de onda de iluminação diferentes e ângulos de iluminação diferentes podem ser usadas. No bloco 515, luz do local da pele pode ser filtrado usando um arranjo de filtros de cor de qualquer tipo e, então, ter a imagem formada no bloco 520. Em algumas modalidades, uma única imagem multiplexada pode ser adquirida. O processo 520 pode terminar no bloco 525. Várias técnicas de pós-processamento podem ser usadas para extrair informação multiespectral da imagem multiplexada. Por exemplo, os pixéis correspondentes aos mosaicos de filtro de cores específicos podem ser extraídos separadamente da imagem multiplexada. Cada uma dessas imagens, então, representará imagens coletadas sob diferentes condições de iluminação (bem como condições espectrais diferentes). Essas imagens podem, então, ser interpoladas usando técnicas lineares e não lineares para produzir uma amostragem uniforme do objeto sobre a mesma grade. O processo 500, por exemplo, pode ser executado pelo dispositivo computacional mostrado na figura 15.

Presença e Deteccão de Obieto Algumas das modalidades da invenção podem ser usadas para detectar a presença e/ ou a localização de um objeto antes da formação de imagem. A figura 6 ilustra um sistema óptico que pode ser usado para detectar a presença de um objeto em um prato. O sistema de iluminação 600 pode incluir uma fonte de iluminação (por exemplo, LED, laser, etc.) e óptica de iluminação (por exemplo, lentes cilíndricas, lentes esféricas, espelhos e/ ou outros desses componentes ópticos). A fonte de iluminação pode ser uma fonte monocromática. Por exemplo, uma fonte monocromática vermelha, azul ou verde pode ser usada. Em algumas modalidades, o conjunto de iluminação 603 pode dirigir luz para um componente de direção de feixe 605, que dirige a luz para a superfície espelhada 607 e, então sobre e através do prato 603. O gerador de imagens 615 pode ser usado para tomar imagens de vídeo ou sequenciais de uma área sobre ou acima do prato 603. O gerador de imagens 615 pode incluir um arranjo de filtros de cor. E, em algumas modalidades, um pixel (ou mosaico) do arranjo de filtros de cor pode ser substancialmente o mesmo que ou consistente com o comprimento de onda de uma ou mais fonte de iluminação (por exemplo, sistema de iluminação 600). O curso da luz de iluminação 703 é ilustrado na figura 7.

Na figura 7, a luz de iluminação 703 ilumina uma região distinta do prato 603. Em algumas modalidades, e como mostrado na figura, a luz de iluminação 703 ilumina o prato 103 com um ângulo agudo de saída de iluminação em relação à normal da superfície do prato. Em assim fazendo, o padrão distinto pode aparecer em localizações diferentes na imagem, com base na altura da campainha ou de outro objeto acima do prato. A superfície espelhada 607 pode ser usada para proporcionar esse ângulo agudo de saída de iluminação em relação ao ar acima do prato, sem sacrificar um desenho compacto. Por exemplo, o ângulo de saída de iluminação (acima do prato, à medida que a luz sai do prato) pode ser qualquer ângulo dè saída que não seja perpendicular à superfície do prato. Por exemplo, o ângulo de saída Θ pode ter cerca de 51° (±10°) da normal do prato. Em outras modalidades, o ângulo de saída pode ser qualquer ângulo de 40° ;até tão perto de paralelo ao prato, conforme prático (isto é, 90°). Por exemplo, o ângulo de iluminação pode ser 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70°, 75°, 80°, 85°. ' As figuras 8A - 11B ilu$tram como a altura de um objeto acima do prato pode ser determinada de acordo com algumas modalidades da invenção. Para simplicidade, os efeitos da refração à medida que a luz entre e sai do prato são ignorados. Se os efeitos da refração forem mostrados, a luz que sai do prato terá um ângulo de saída Θ maior do que mostrado. Esse ângulo de saída Θ pode ser qualquer ângülo descrito no parágrafo precedente. Nas figura 8A, o dedo 805 é posicionado bem acima do prato 803. O gerador de imagens 815 é usado para gerar imagem do dedo. O gerador de imagens 815 pode incluir um arranjo de filtros de cor. A fonte de iluminação 800 ilumina a superfície do prato e a área perto da superfície do prato e a área perto da superfície do prato. Os raios de luz da fonte de iluminação 800 podem ser confinados dentro da tira 820. O ângulo de saída de iluminação da fonte de iluminação 800 pode ser agudo em relação à normal da superfície do prato. À medida que o dedo 805 se aproxima do prato 803, uma porção do dedo é iluminada, conforme mostrado na figura 8A. A figura 8B mostra uma ilustração em blocos da imagem 830 produzida pelo gerador de imagens 815. O padrão de iluminação 835 é formado a partir da luz dispersa do dedo 805. A posição do padrão de iluminação 805 pode indicar a posição do dedo em relação ao prato. Nas figura 8B, o padrão de iluminação está localizado à direita da imagem, indicando uma posição do dedo 805 bem acima do prato 803. : A figura 9A mostra o dedo 805 posicionado mais perto do prato 803 um momento após a posição do dedo na figura 8A. E a figura 9B mostra a imagem 830 do dedo 805 com padrão de iluminação 835 movido para a esquerda, a fim de coincidir com o movimento do dedo. A figura 10A mostra o dedo 805 posicionado mais perto do prato 803, um momento após a posição do dedo na figura 9A. E a figurá 10B mostra a imagem 830 do dedo 805 com o padrão de iluminação 835 movido para esquerda, a fim de coincidir com a localização do dedo. Finalmente, a figura 11A mostra o dedo 805 em contato com o prato 803 um momento após a posição do dedo na figura 10A. E a figura 11B mostra a imagem 830 do dedo 805, com o padrão de iluminação 835 movido para a esquerda. Desse modo, através da monitoração da posição do padrão de iluminação 835 em imagens sequenciais, a posição do dedo 805 pode ser determinada em relação ao prato 803. Como pode ser visto dessas figuras, a inclinação do ângulo de saída de iluminação no ar acima do prato determina a relação entre a altura do dedo 805 em relação ao prato 803 e a posição do padrão de iluminação 835 na imagem 830. Se o ângulo de saída de iluminação for mais agudo (mais perto de 90 graus), a posição do padrão de iluminação 835 mudará mais rapidamente como uma função da altura do dedo 805 acima do prato 803. A figura 12 mostra uma imagem real que resulta quando o dedo ou outra superfície está localizado cerca de 5 mm acima da superfície de um prato. Como pode ser visto da imagem, o padrão iluminado 1235 está localizado na direção do lado esquerdo da imagem. A figura 13 mostra outra imagem real que resulta quando um dedo ou outra superfície de objeto está localizada no prato. Com o dedo sobre o prato, o padrão de iluminação 1335 está centralmente localizado na imagem, enquanto o padrão de iluminação 1235 está localizado no lado da imagem O desvio horizontal entre os padrões de iluminação é devido ao ângulo de saída agudo do feito cLe iluminação.

Em algumas modalidades, o perfil de intensidade do padrão de iluminação muda à medida que o dedo se aproxima do prato. Por causa do ângulo de iluminação de saída e da forma seccional transversal arredondada de um dedo, enquanto o dedo está acima do prato, o perfil de intensidade será mais agudo em um lado do dedo e mais gradual no outro. À medida que o dedo se move para mais perto, o perfil de intensidade se toma mais e mais simétrico. Em algumas modalidades, esse perfil de intensidade pode ser usado como outro evidência da posição do dedo. Outra informação, tal como o teor espectral, a forma e a posição, pode ser usada para determjinar a localização e o tipo de objeto. Por exemplo, a largura do padrão de iluminação pode se largar à medida que o dedo se aproxima do prato.

Uma sequência de vídeo pode ser adquirida e analisada para determinar a localização do padrão de iluminação. Se o padrão de iluminação não estiver localizado na localização adequada, então, outra imagem pode ser coletada e/ ou analisada até que o padrão de iluminação esteja na localização adequada. Uma vez na localização adequada, a formação de imagens biométricas ou outros processos podem começar, os quais requerem que o objeto esteja em uma certa localização.

Em algumas modalidades, a forma do padrão de iluminação pode indicar o tipo de objeto cuja imagem está sendo formada. Por exemplo, nas figuras 12 e 13, um dedo teve a imagem formada resultando em um padrão de iluminação que parece um retângulo ligeiramente inclinado. E o centro da imagem do prato é brilhantemente iluminado (mostrado pela cor vermelha), enquanto a intensidade de luz cai em ambos os lados (azul). Desse modo, a forma geométrica e a intensidade da iluminação podem ser indicativas do objeto sob iluminação. Esse padrão de iluminação pode depender do ângulo de iluminação e/ ou do tipo de objeto cuja imagem está sendo formada. Através de fixação do ângulo de iluminação e da calibração do sistema com o ângulo de iluminação fixo, o padrão de iluminação pode, então, depender do tipo de objeto. As imagens podem ser adquiridas em ordem sequencial e o padrão de iluminação pode ser analisado.

Na formação de imagens biométricas de impressões digitais, por exemplo, se o padrão de iluminação for inconsistente com o padrão de iluminação conhecido de um dedo, então, pode ser determinado que um objeto estranho está sendo colocado sobre o prato e a foimação de imagens biométricas não começará. Se o padrão de iluminação for consistente com o padrão de iluminação conhecido de um dedo, então pode ser determinado que um dedo está sendo colocado sobre o prato e a formação de imagens biométricas pode começar. Essa técnica pode ser usada em conjunto com as técnicas de detecção de presença para determinar quando a campainha está em contato com o prato antes do disparo do início da formação de imagens biométricas. Vários outros objetos podem ter padrões de iluminação correspondentemente únicos que podem ser usados. O padrão de iluminação particular não é crítico, desde que seja facilmente reconhecido e distinto dos objetos no fundo. A fim de que isso seja obtido, a forma do padrão de iluminação pode ser alterada usando óptica apropriada no conjunto de iluminação, bem como em outro lugar ao longo do curso óptico.

Além disso, as propriedades espectrais do padrão de iluminação podem ser distinguidas dos materiais de base e/ ou condições de iluminação do ambiente ("ruído de fundo"). Por exemplo, a fonte de iluminação pode ser um LED azul que emite luz fortemente detectada pelos pixéis azuis de um arranjo de filtros de cor e detectada fracamente pelos outros pixéis do arranjo de filtros de cor usado no gerador de imagens. O padrão de iluminação pode, então, ser analisado. E, se for determinado que o padrão de iluminação proporciona um sinal forte nos pixejis azuis e um sinal fraco nos outros pixéis, então, o padrão de iluminação pode ser determinado, seguramente, não será o ruído de fundo. Se, porém, os pixéis azuis não registrarem um sinal forte em relação aos outros pixéis, então, o padrão de iluminação é igualmente um fundo e pode ser ignorado. Embora este exemplo use um LED azul relativo aos pixéis azuis, outros comlprimentos de onda podem ser usados.

Usando várias modalidades aqui descritas,imagens sequenciais do local na pele podem ser adquiridas enquanto estão sendo iluminadas com uma única fonte de iluminação tendo um ângulo de iluminação agudo. Antes de operar uma função que requer a presença de um tipo específico de objeto em um prato para formação de imagens, tal como em formação de imagens biométrica ou formação de imagens multiespectral, o seguinte pode ocorrer em qualquer ordem e com ou sem qualquer uma das etapas: 1. Análise do padrão de iluminação para assegurar que a forma do padrão de iluminação é consistente com a forma do objeto esperado. 2. Análise da localização do padrão de iluminação para determinar se sua localização é consistente do objeto esperado que está em contato com o prato. O padrão de iluminação pode incluir o padrão geométrico e/ ou o perfil de intensidade. 3. Análise do padrão de iluminação para determinar se ele tem um sinal forte e/ ou determinar se o padrão de iluminação tem um sinal fraco para pixéis não consistentes com o comprimento de onda da fonte de iluminação. . A figura 14 mostra um fluxograma esboçando o processo 1400 para determinar se formar a imagem de um objeto presente no ou perto do prato de acordo com algumas modalidades da invenção. O processo 1400 começa no bloco 1405. No bloco 1410, a superfície de formação de imagens e/ ou a área perto da superfície de formação de imagens é iluminada. Em algumas modalidades, essa iluminação pode ocorrer em um ângulo agudo em relação à normal. Em algumas modalidades essa iluminação pode ocorrer usando uma fonte de luz monocromática. O comprimento de onda dessa fonte de luz monocromática, por exemplo, pode ser correspondido com um dos pixéis e/ ou mosaicos de um arranjo de filtros de cor do gerador de imagens.

No bloco 1415, a área perto da superfície de formação de imagens tem a imagem formada. No bloco 1420, a imagem é analisada para determinar se a forma do padrão de iluminação é consistente com o objeto esperado. Esse padrão de iluminação pode ser um padrão de iluminação geométrico e/ ou um perfil de intensidade. Se o padrão de iluminação for inconsistente com o padrão esperado, então, o processo 600 retoma para o bloco 1415 e outra imagem é adquirida. Em algumas modalidades, o processo 600 faz uma pausa por um curto período de tempo antes de retomar para o bloco 1410. Se o padrão for consistente com o objeto esperado, então, o processo 1400 prossegue para o bloco 1425. No bloco 1425, o processo 1400 determina se o padrão de iluminação é formado em uma localização consistente com o objeto esperado que está sendo colocado no prato. Se a localização for inconsistente, então, o processo 1400 retoma para o bloco 1415 e outra imagem é adquirida. Se for consistente, então, o processo 1400 prossegue para o bloco 1430. No bloco 1430, o processo 1400 determina se o padrão de iluminação é consistente com o mído de fundo Isso pode ser feito através da análise dos pixéis da imagem em conjunção com o arranjo de filtros de cor. Se os pixéis dentro do padrão de iluminação estiverem fortemente associados com o comprimento de onda de iluminação e/ ou fracamente associados com luz associada com outros pixéis, então, o objeto não é um objeto de fundo e o processo 1400 prossegue para 1435. Caso contrário, o processo 1400 retoma para o bloco 1415. No bloco 1435, a formação de imagens ou outros testes ou medições podem ocorrer uma vez que seja determinado que o objeto adequado é colocado na localização apropriada e não é mído de fundo. O processo 1400 termina no bloco 1440. O processo 1400, por exemplo, pode ser executado pelo dispositivo computacional mostrado na figura 15.

Dispositivo Computacional A figura 15 mostra um diagrama em blocos de unidade computacional 1500 que pode ser usada em conjunto ou como parte de um sistema sensor biométrico. A figura ilustra amplamente como elementos individuais do sistema podem ser implementados de maneira separada ou mais integrada. Além disso, o desenho também ilustra como cada um dos quatro geradores de imagens 1510 pode incluir um processador dedicado 1515 e/ ou memória dedicada 1520. Cada memória dedicada 1520 pode incluir programas operacionais, programas de processamento de dados, instruções para realização de métodos aqui descritos e/ ou programas de processamento de imagens operáveis nos processadores dedicados 1515. Por exemplo, a memória dedicada 1529 pode incluir programas que podem ser executados pela CPU 1502 e/ ou proporcionar processamento de imagens. O dispositivo computacional é mostrado compreendido de elementos de hardware que são acoplados eletricamente via o barramento 1530. O barramento 1530, dependendo da configuração, também pode ser acoplado com o um ou mais LEDs 1505, um sensor de proximidade (ou sensor de presença) 1512 e quatro subsistemas de formação de imagens 1504 de acordo com várias modalidades. Em outra modalidade, a memória do gerador de imagens 1520 pode ser compartilhada entre os geradores de imagens 1515 e/ ou com o dispositivo computacional 1502.

Nessas modalidades, um subsistema de formação de imagens pode incluir um gerador de imagens 1510, um processador 1515 e uma memória 1520. Em outras modalidades, um subsistemà de formação de imagens 1504 também pode incluir fontes de luz e/ ou elejmentos ópticos. Os subsistemas de formação de imagens 1504 podem se|r modulares e os subsistemas de formação de imagens adicionais podem ser facilmente adicionados ao sistema. Desse modo, os subsistemas de sensores biométricos podem incluir qualquer número de subsistemas de formação de imagens 1504.

I

Os vários subsistemas de formação de imagens, em uma ínodalidade, podem ser modulares espacialmente pelo fato de que cada subsistemà de formação de imagens 1504 é usado para formar imagem de uma localização espacial diferente. Os vários subsistemas de formação de imagens, em outra modalidade, podem ser multiespectralmente modulares pejlo fato de que cada subsistemà de formação de imagens é usado para formação de imagens em uma condição multiespectral diferente. Em consequência! nessa modalidade, um subsistemà de formação de imagens 1504 pode incluir também vários elementos ópticos, tais como, por exemplo, arranjos de filtros de cor, filtros de cor, polarizadores, etc e/ ou o gerador de imagens 1510 pode ser colocado em vários ângulos em relação à localização de formaçao de imagens. Os vários subsistemas de formação de imagens, em outra ínodalidade, podem proporcionar modularidade de foco pelo fato de que cada subsistemà de formação de imagens é usado para gerar imagens em um ponto focal ou plano focal diferentes. ; Os elementos de hardware podem incluir uma unidade central de processamento (CPU) 1550, um(ns) dispositivo(s) de entrada/ saída 1535, um dispositivo de armazenamento 1555, um armazenamento legível por computador 1540, um cartão de interface de rede (NIC) 1545, uma unidade de aceleração de processamento 1548, tal como um DSP ou processador para fins gerais e uma memória 1560. O armazenamento legível por computador 1540 pode inclui um meio de armazenamento legível por computador e um leitor de meio legível por computador, a combinação representando, ! ·' t 1 • I abrangentemente, dispositivos de armazenamento remotos! locais, fixos e/ ou removíveis mais meios de armazenamento para temporária e/ ou mais permanentemente conter informação legível por computador. O NIC 1545 pode compreender uma conexão cabeada, sem fio, por modem e/ ou outro tipo de interfaceamento e permite que sados sejam permutados com dispositivos externos.

Além disso, a unidade computacional pode incluir interface de fonte de iluminação 1557 e/ ou interface de gerador de irtiagens 1556. Essas interfaces podem ser interfaces padrão de entrada/ saída, tais como USB, firewire, UART, RS232 ou uma interface proprietária. Independente dos protocolos de comunicação, a interface de gerador de imagens 1556 pode ser usada para instruir o gerador de imagens (por exemplo, qualquer um dos geradores de imagens ou sensores aqui descritos) para adquirir uma imagem e/ ou exportar uma imagem. A interface de fonte de iluminação 1557 pode ser usada para ativar e/ ou desativar qualquer uma de uma pluralidade de fontes de iluminação singularmente, como um grupo ou sequencialmente. A unidade computacional 1500 pode compreender também elementos de software, mostrados como estando localizados, correntemente, dentro da memória de trabalho 1560, incluindo um sistenjia operacional 1565 e outros programas e/ ou código 1570, tal como um programa ou programas destinados a implementar métodos aqui descritos. Será evidente para aqueles ' . i habilitados na técnica que variações substanciais podem ser usadas de acordo com exigências específicas. Por exemplo, hardware personalizado também pode ser usado e/ ou elementos particulares poderíam ser implementos em hardware, software (incluindo software portátil, tal como applets ) ou ambos. Ainda, a conexão com outros dispositivos de computação, tais como dispositivo de entrada/ saída de rede, pode ser empregada. A unidade computacional 1500 pode ser usada para realizar processos mostrados em qualquer uma das 10 figuras e descritos nesta especificação. Instruções e/ ou código de programa específicos também podem ser armazenados na memória 1518oul512e executados pela CPU 1502.

Sensor Biométrico de Gerador de Imagens Duplas As modalidades da invenção podem inclui]* sistemas, métodos e dispositivos que podem coletar imagens do dedo usando dois tipos diferentes de geradores de imagens que adquirem imagens do dedo durante a mesma sessão de medição.. Em alguns casos, os geradores de imagens podem adquirir imagens simultaneamente. Em alguns casos, os fontes de iluminação podem adquirir duas sequências de vídeo em que os quadros das sequências de vídeo são sincronizados de modo que as duas sequências são substancial e temporariamente alinhadas a fim de auxiliar o processamento na presença de movimento do dedo ou de outro objeto tendo a imagem formada. Em algumas modalidades, os dois geradores de imagens podem compreender um sistema de formação de imagens TIR e/ ou um sistema de formação de imagens direta. EM algumas modalidades, um ou ambos os sistemas de formação de imagens podem ser sistemas de formação de imagens multiespectrais.

Em algumas modalidades da invenção, um prisma com múltiplas facetas pode ser usado com facetas dispostas para formação de imagens direta e TIR, simultaneamente de um local da pele. O prisma pode ser usado em conjunto com uma ou mais fontes de iluminação e/ ou um ou mais geradores de imagens. Uma primeira faceta do prisma pode ser adaptada para colocação de um suposto local da pele por um indivíduo. A primeira faceta pode incluir uma superfície de formação de imagens para colocação do suposto local da pele. A primeira faceta ou a superfície de formação de imagens da primeira faceta pode ser referida, altemativamente, como um "prato". Uma segunda faceta pode ser orientada com relação à primeira faceta, de modo que uma porção de luz, total e intemamente, refletida na primeiro faceta, substancialmente, passa através da segunda faceta. O sensor pode incluir uma ou mais fontes de iluminação dispostas para iluminar a superfície de formação de imagens do prisma e/ ou o suposto local da pele através da primeira faceta do prisma, O sensor pode incluir um conjunto de formação de imagens de refletância interna total para disposto para receber luz dispersa do suposto local da pele e refletida da segunda faceta do prisma. A figura 16 mostra uma vista isométrica de um sensor biométrico de gerador de imagens duplas 1601 de acordo com algumas modalidades da invenção.; O sensor 1601 inclui o prisma 1610 e ainda designa uma região do prato que é a superfície de imagem ativa 1615 usada para formação de imagens do dedo ou outro objeto; a superfície de imagem ativa 1615 pode se referida como um prato ou como uma faceta de prisma 1610. Em algumas modalidades, o prisma 1610 pode incluir múltiplas facetas. Um sensor biométrico gerador de imagens duplas pode incluir uma ou mais fontes de iluminação. Por exemplo, o sensor de gerador de imagens duplas 1601 inclui duas fontes de iluminação 1631 e 1632. Um sensor de geradores de imagens duplas pode incluir outros componentes, tais como superfícies refletivas semelhantes a espelhos 1621, 1622, 1623, 1624 e/ ou 1625, que podem ser usadas para facilitar a direção de luz para diferentes dos componentes de formação de imagens. Um sensor de formação de imagens duplas também podem incluir um ou mais conjuntos de formação de imagens de refletância interna total. A figura 21, por exemplo, mostra o sistema de formação de imagens TIR 1641. Um sensor biométrico de formação de imagens duplas também pode incluir um conjunto de formação de imagens direta 1642. A figura 17 mostra a vista de topo do sensor biométrico 1601 e a figura 18 mostra uma vista frontal do sensor 1601. Dois conjuntos de iluminação 1631 e 1632 são mostrados na figura 17. E a figura 18 mostra um terceiro conjunto de iluminação 1633 junto com o conjunto de iluminação 1631. Cada conjunto de iluminação pode compreender uma fonte de iluminação bem como lentes, espelhos e/ ou outros elementos ópticos, conforme necessário para moldar e direcionar a luz de iluminação. Em alguns casos, mais ou menos iluminadores podem estar presentes. Os iluminadores 1631, 1632 e/ ou 1633 podem surgir simultaneamente durante uma sequência de aquisição, ou sequencialmente, ou de modo pulsado ou codificado de alguma maneira.

Em algumas modalidades, os iluminadores 1631,1632, e / ou ! ! 1633 podem ser de comprimentos de ohda substancialmente diferentes, de j I acordo com outros aspectos das várias; modalidades.Algumas modalidades podem utilizar conjuntos de iluminação, que podem incluir fontes de iluminação sem outros elementos ópticos para moldar e dirigir a fonte de í ' iluminação. Algumas formas de realização de um sensor de formação de imagem dupla pode também incluir outrós conjuntos de iluminação ou fontes de iluminação, como será discutidoj abaixo. Por exemplo, algumas modalidades podem incluir um iluminador tal como um guia de luz plana iluminado com LEDs, ou uma lâmpada fluorescente de catódio frio (CCFL), ou outros iluminadores conhecidos na técnica que podem ser utilizados como parte de uma formação de imagem TIR. ! A luz de iluminação a partir de qualquer ou todas as fontes, tais como 1631,1632, e / ou 1633, pode iluminar a região da imagem 1615. A luz de um dedo tocando o sensor pode,! então, ter a imagem formada pelo conjunto de imagens TIR 1641 depois de ser refletida a partir de superfícies espelhadas 1621 e 1624. Em algumas módalidades, um conjunto de imagem • ! i TIR, tal como 1641, pode não necessitar superfícies refletoras, tais como 1621 e 1624 para fazer uma imagem. Outras formas de realização podem incluir mais ou menos superfícies de formação de imagens que podem estar em diferentes configurações. O dedo tocanclo a região ativa da imagem 1615 também pode ter a imagem formada pelo conjunto de imagem direta 1642 após reflexões a partir de superfícies 1622, 1623, e / ou 1625. Em algumas concretizações, um conjunto de imageni direta, tal como 1642, pode não necessitar de superfícies de reflexão, tais como 1622,1623, e / ou 1625. Outras formas de realização podem utilizar mais ou menos superfícies t I· refletoras, que também podem ser posição e / ou orientadas em diferentes configurações. j Em uma modalidade, o conjunto de imagem direta 1642 pode conter um gerador de imagens em cores, bem como lentes, espelhos, filtros ópticos, grades e outros desses elementos ópticos conforme possam ser necessários para formar uma imagem como conhecido na técnica. Em algumas modalidades que incorporam um gerador de imagens TIR monocromáticas, pode haver um filtro i de passagem de banda óptica no ' i conjunto de formação de imagens TIR 1641 que passa substancialmente a luz de alguns números dos iluminadores, táis como 1631, 1632 e/ ou 16333, enquanto bloqueia a luz de outros. Em algumas modalidades, um filtro óptico que bloqueia a luz ambiente da luz fora de banda podem ser incluído em um ou em ambos os cursos de formação de imagens. A figura 19 mostra uma Vista tridimensional do sensor 1601. Essa ilustração mostra a iluminação simultânea da região ae imagem 1615 do prisma 1610 pelos iluminadores 1631 ^ 1632 e/ ou 1633. Em algumas modalidades, os iluminadores 1631, 1632 e/ ou 1633 podem ser de cores diferentes (tais como verde, vermelha e azul, respectivamente, apenas à guisa de exemplo, luz ultravioleta e/ ou luz infravermelha pode ser usadas em lugar de ou em adição aos vários comprimentos de onda ), dé acordo com outro aspecto de várias modalidades. Os comprimentos de onda centrais dos iluminadores tais como 1631, 1632 e/ ou: 1633, bem como a largura espectral e a seleção de que iluminador emite qual cor pode variar e essas escolhas estão dentro do escopo das várias modálidades. Em algumas modalidades, conforme mostrado na figura 4, por exemplo, um iluminador, tal como 1631 e/ ou 1632 pode ser posicionado de modo que a luz transnjitida do iluminador é refletida total e intemamente em uma faceta, tal como a faceta 1611 do prisma 1619 e, então, ilumina a região de imagem 1615. Alguns iluminadores, tais como 1633, podem estar posicionados e/ ou orientados de modo que a luz ! : ! passa através de uma faceta, tal como a faceta 1611 e, então, ilumina a região : . | de imagem 1615. i j / i A figura 20 representa um curso de formação de imagens TIR 1651. O conjunto de formação de imagens TIR 1641, que pode ser referido como um gerador de imagens TIR emj algumas modalidades, pode ver a região ativa 1615 do prisma 1610 através da faceta de prisma 1612 e superfícies refletoras 1621 e 1624, O ângulo entre o feixe de imagens TIR 1651 e a faceta de prato 1612 é tal que p feixe 1651 pode passar através da faceta 1612. Em algumas modalidades, o feixe dei imagens 1651 é substancialmente perpendicular à faceta 1612. Em algumas modalidades, a faceta 1612 pode ser orientada aproximadamente perpendicular a um ângulo igual ou maior do que um ângulo crítico com relação à faceta 1615.

I

Em algumas modalidades,; o feixe de imagens 1651 é orientado em um ângulo maior do que o ângulo crítico definido pela; superfície 1615 e o meio circundante, que é, usualmente, ar. Por causa disso,j pode ser desejável proporcionar um fundo preto para o gerador de imagéns TIR 1641 para visualizaçao em casos onde o gerador de imagens TIR 1641 está operando em i' · i um modo de iluminação de campo escuro. A fim de realizar isso, a faceta ' ' t j 1611 do priesma 1610 pode ser orientada de modo que os raios no feixe TIR : j 1615 refletidos através de TIR ria superfície 1615 podem ser, substancialmente, capazes de passar para fora do prisma 1610 através da faceta 1611. Em algumas modalidades] um captor de lulz (por exemplo, :· j absorvedor optico) 1660, que pode compreender um material com um acabamento de superfície em preto fosco, pode ser posicionado de mod que substancialmente todo o feixe TIR 1651 desce no coletor 1660.

Em uma modalidade alternativa, o coletor de luz 1660 pode ser substituído por um iluminador, tal como üm guia de luz plana copm LEDs ou ; ' I uma lâmpada fluorescente de catódio frio (CCFL) ou outros iluminadores \ j ' conhecidos na técnica. Nessa modalidade alternativa, o sistema de formação de imagens TIR opera em um modo de iluminação de campo brilhante. A figura 21 representa o feixe de raidos de formação de imagens direta 1652, visto pelo conjunto de formação de imagens direta 1642 de acordo com várais modalidades. O feixe de formação de imagens direta 1652 pode passar através da faceta 1613. Em uma modalidade, o feixe de formação de imagens direta 1652 é, aproximadamente, ncrmal à faceta 1613. Em algumas modalidades, o feixe de formação de imagens direta é orientado de modo que ele é refletido devido à TIR na faceta 1611 e passa através da região de imagem 1615.

Em algumas modalidades, a faceta 1611 pode servir a um duplo papel de ser altamente refletiva para o feixe de formação de imagens direta 1652 e também ser transmissiva para o feixe de formação de imagens TIR 1651, conforme ilustrado na figura 22. Em algumas modalidades, a faceta 1611 pode servir ao duplo papel de ser altamente refletiva para a luz que emana dos iluminadores 1631 e/ ou 1632 e também de ser transmissiva para a luz que emana do iluminador 1633. Em algumas modalidades, a faceta 1611 pode ser variavelmente refletiva e transmissiva para uma combinação de feixes de iluminação e de formação de imagens. A figura 22 proporciona um diagrama de um sensor de gerador de imagens duplas ou sistema 1607 de acordo com várias modalidades. O sistema 1607 inclui o prisma 1619 com múltiplas facetas 1611, 1612, 1613 e 1615. O sistema 1607 inclui um gerador de imagens diretas 1644 e um gerador de imagens TIR 1643. o conjunto de formação de imagens direta 1642 da figura 21, por exemplo, pode ser um exemplo de gerador de imagens diretas 1644. Algumas modalidades podem incluir um gerador de imagens diretas 1644 que pode incluir outros componentes opticos, como aqui descrito, tais como espelhos, 1622, 1623 e 1625. O conjunto de formação de imagens TIR 1641 da figura 20, por exemplo, pode ser um exemplo de ' ' I gerador de imagens 1643. Algumas modalidades podem incluir o gerador de imagens TIR 1643 que pode incluir outros componentes! opticos, conforme . ' j aqui descrito, tais como espelhos 1621 ]e/ ou 1624. O gerador de imagens ! j diretas 1644 e i gerador de imagens 1643 podem sei* orientados e/ ou I ' j posicionados em diferentes configurações em diferentes mpdalidades.

Como descrito acima, diferentes facetas do prisma 1610 podem proporcionar diferentes funções.; Por exemplo, á faceta 1611 pode servir a um duplo papel de ser altamente fefletiva para a formação de imagens ; ' | direta e também sendo transmissiva para formação de imagem TIR. Como * j . pode ser visto, um feixe TIR 1653 dirigido para a faceta 1611 transmitirá ! . ! através da faceta 1611. Um feixe de formação de imagens direta 1654 pode : I refletir na faceta 1611. Em algumas modalidades, o feixe de formação de imagens direta 1653 reflete, total e internamente, na faceta 1611. Além disso, . i o sistema 1607 mostra um exemplo de uma faceta 1613 em que um feixe de formação de imagens direta 1654 pode ipassar através e então alcançar um gerador de imagens diretas 1644. além disso, um feixe TIR 1655 pode passar através da faceta 1612 e, então, alcançar um gerador de imagens TIR 1643.

As facetes, como visto ;na figura 22, podem ter relações - i diferentes co umas com as outras a fim; de afetar as funções descritas para diferentes modalidades. Por exemplo, ás facetas 1615 :e 1611 podem ser configuradas de modo que a faceta 1|611 é orientada aproximadamente i I e perpendicular a um ângulo igual ou maior do que o ângulo crítico da faceta 1615 antes ou após essa interação de TIR. Similarmente, ja faceta 1612 pode ser orientada aproximadamente perpendicular a um ângulp igual ou maior do que o ângulo crítico da faceta 1615, dè modo que a lüz refletirá, total e intemamente, na faceta 1611 e pode passár através da faceta 1612. O prisma 1610 pode incluir facetas, tais c omo 1613 que são e ' | ! orientadas em diferentes maneiras. Pof exemplo, a faceta 1613 pode ser orientada relativamente perpendicular à lúz que passou através da faceta 1615 i I

í S ' 5' ! : j e refletida da faceta 1611, de modo que a luz passa substancialmente através da faceta 1613. I | O sistema 1607 também pode incluir diferentes fontes de iluminação. As figuras 1 a 6,m 16 a 21 e 24 a 25 mostram diferentes exemplos de orientações com relação ao? geradores de imagens. As fontes de iluminação pode estar posicionados e/ oú orientadas em diferentes maneiras para iluminar um dedo, por exemplo, colocar no prisma 1610 ao longo da ; . 'i faceta 1615, por exemplo. Algumas modalidades também podem incluir um controlador, que pode controlar geradores de imagens tais| como 1643 e 1643 junto com as fontes de iluminação. : | Em algumas modalidades, os sensores e jos sistema podem, cada um, coletar imagens simultaneamente usando geràdores de imagens diretas, tais como 1642 ou 1644 e oi gerador de imagens TIR 1641 ou 1643.

Se ambas as imagens forem multiplexadàs da mesma maneira das diferentes : j modalidades, a imagem pode ser decomposta nas imagensl correspondentes às i j . diferentes condiçoes de iluminação seguido por interpdlação e/ ou outros processamento das imagens resultantes. A coleta resultante de imagens (TIR e diretas) pode, então, ser processada de tal maneira que uma única imagem composta da impressão digital é gerada. Essa imagem compsta pode, então, i _ ; ser relatada para um computador central du outro dispositivo conectado. ; !

Em algumas modalidade?, o gerador de jimagens TIR e os ; j geradores de imagens diretadas de sensofes e sistemas podem adquirir fluxos de imagens de vídeo sincronizadas. Esses fluxos dé vido podem ser adquiridos enquanto um dedo é rolado ria maneira conhecida na técnica. As ' f j sequências de imagens roladas podem, éntao, ser combiandas para produzir uma imagem impressa rolada composta. ; j í j Em algumas modalidades, o sensor de impressão digital de ; . i diferentes modalidades pode ser usado para coletar j imagens não de impressões digitais. Em partgicular, o gerador de imagens diretas pode ser 1 i , í | : j , ·; i ' usado para adquirir essas imagens. Outrõs dados de imagbm assim coletados podem incluir códigos de barras e documentos. Marcações ópticas de segurança, tais como hologramas, tinta çom mudança de j cor e outras dessas ; · i marcações podem estar presentes e serem usadas para confirmar que os documentos ou códigos de barras atràvés da avaliaçãjo de imagens que correspondem às diferentes condiçoes de iluminação.

Em algumas modalidades, o gerador de imagens diretas das diferentes modalidades pode ser usado para coletar imagens da íris, imagens faciais, imagens de vigilância, detectar j movimento, detpctar condiçoes de iluminação ambiente e realizar uma variedade de outras dessas funções. Em • í algumas modalidades, o gerador de imágens pode incluir um mecaniso de foco automático, variável ("auto-foco")! para facilitar a funcionalidade de geração de imagens adicional. j A figura 23 mostra um fluxograma para processo 2300 para . . i i t I criar imaagens biométricas compostas de um sistema biométrico de dois # ; | geradores de imagens. O processo 2300 pode ser implementado, por exemplo, usando sensores e sistemas como visto nas figuras 15 a 22. O processo 2300 pode começar no bloco 2305. No bloco 2310, um supoisto local na pele é } j iluminado através de uma primeira faceta de um prato, usando uma ou mais fontes de iluminação. No bloco 2315, luz do suposto local na pele é recebida.

No bloco 2320, uma imagem direta do suposto local na pele é gerada de uma . . . ' primeira porção da luz recebida, que é refletida em uma segunda faceta do prato. No bloco 2320, uma imagem de jrefletância total interna do suposto local na pela é gerada de uma segunda porção da luz recebida que passa através de uma terceira faceta do prato; orientado. O processo 2300 pode terminar no bloco 2330. Qualquer um desses blocos pode ocorrer simultaneamente. Por exemplo, os blocos 2310 e 2315 podem ocorrer ao i mesmo tempo, bem como os blocos 2320m e 2325. Ί i . í ' | - j i j Em algumas modalidades do processo 2300, uma terceira : | porção de luz é refletida, total e intemamente, na primeirja faceta do prato e, então, pass através da segunda faceta do prato. Algumas modalidades podem ainda compreender a absorção da terceira porção da luz em um coletor de luz localizado próximo à segunda faceta, de modo que a luz refletida total e intemamente na primeira faceta que passa através daj segunda faceta é absorvida, substancialmente, pelo coletor de luz. j 1 i Em algumas modalidades do processo 2300, a luz recebida pelo conjunto de formação de imagens direta que é refletida da segunda faceta do prato é refletida, total e intemamente, na segunda faceta. Em algumas , í | ' modalidades, as segunda e terceira facetas são orientadas, substancialmente, em ângulos críticos com relação à primeira faceta. j i: ! ' Algumas modalidades do processo 2300 podem incluir a ! I geraçao de uma imagem composta do suposto local na pele usando a imagem ; I de refletância total interna e a imagem direta do supòsto local na pele. Algumas modalidades podem incluir o recebimento de luz| do suposto local na pele que inclui o recebimento da primeira porção da luz récebida no conjunto . , I de formação de imagens de refletância total interna e recebimento da segunda porção da luz recebida em um conjunto de formação de imagens direta. Algumas modalidades podem ainda compreender a decpmposiçao de pelo ' i ] menos uma das imagens em múltiplas imagens correspondentes a diferentes : - I condições de iluminação. j j ’ ' !

Algumas modalidades çlo processo 2300 podem ainda . . ’ ; ! compreender a iluminação de um local não pele através dó prato, usando uma r ! ou mais fontes de iluminação. A luz do local não pele é recebida e, então, uma imagem direta do local não pele de uma segunda porção da| luz recebida por ser i | gerada. O local não pele pode incluir códigos de barras, docuiinentos ou marcações ! I ópticas de segurança, por exemplo. Em algumas modalidades, o local não pele ' í ' i ; i • : . I

• I pode incluir uma íris, uma porção de uma face, uma localizarão de vigilância, um objeto em movimento ou uma condição de iluminação, por exbmplo. ' í O processo 900, por exemplo, pode ser executado pelo ' j dispositivo computacio nal mosgtrado na figura 15. j ? i Em algumas modalidades da invenção, o gerador de imagens TIR e o gerador de imagens diretas podèm coletar, cada j um deles, imagens : i simultaneamente. Se ambas as imagens forme multiplexada da maneira ’ ! descrita em algumas das modalidades aqui descritas, à imagel pode ser ' ” ; I decomposta nas imagens correspondentes às difererítes condiçoes de ; ' í iluminação seguidas pela interpolaçao e/ ou outro processamento das imagens resultantes. A coleta resultante das imagens (TIR e diretas) pode, então, ser processada para criar uma imagem coniposta, única, da impressão digital. Essa imagem composta pode, então, ser relatada para um computador central ou outro dispositivo conectado. ;

Em algumas modalidades, o gerador de imagens TIR e o . ! ' i gerador de imagens diretas podem adquirir fluxos de | imagens de vídeo j ! sincronziadas. Esses fluxos de vídeo podem ser adquiridos! enquanto o dedo é I rolado da maneira conhecida na técnica.} As sequências de imagens roladas ! i podem, então, ser combinadas, para produzir uma imagem impressa, rolada, i i composta. I j ; I Várias outras configurações podem ser usadas. Por exemplo, uma primeira fonte de iluminação (por exemplo, um LÈD) pode ser usada I para iluminar um dedo através de uma primeira faceta (por exemplo, a faceta i 1615) de um prisma multifacetado (por exemplo, um prisma 1610). A luz da • ί ' ! primeira fonte de iluminação pode ser submetida à refletânbia total interna em uma segunda faceta (por exemplo, 1611) do prisma multifacetado antes de iluminar o objeto. Um primeiro gerador de imagens pode formar a imagem ' j com a luz dispersa do dedo e passando; através da primeir afaceta em um ângulo menor do que o ângulo crítico e submetendo à refletância total interna ; i . j ! ' i i i ; | na segunda faceta. Um segundo gerador! de imagens pode formar a imagem com luz dispersa do dedo e passando através da primeira faceta em um ângulo menor do que o ângulo crítico. Em alguttias modalidades,! o segundo gerador de imagens pode estar localizado em umà posição tal que! não forma imagem : ! com a luz da segunda fonte de iluminação, que é refletida total e intemamente \' ' j na primeira faceta. { j ' ' 1 i Em algumas modalidades,! o segundo gerador de imagens pode estar localizado fora de fase da segunda fonte de iluminação. Isto é, a luz da segunda fonte de iluminação só pode formar imagens còm luz do segundo gerador de imagens após ser absorvida è/ ou dispersa pèlo objeto. E, nessa í i modalidade, a luz refletida total e intemâmente na primeijra faceta não forma imagem pelo segundo gerador de imagens. Por exemplo,| o segundo gerador £ ' ! de imagens pode estar localizado em um [ângulo azimutal ifora de linha com a i segunda fonte de iluminação; tal como um ângulo menor do que 170°. Em algumas modalidades, esse ângulo é de 90. O segundo gerador de imagens ' j também pode estar localizado para formár imagens de luz em mais ou menos | j do que o ângulo crítico. j j I j Em outra modalidade, uma primeira fonte Ide iluminação pode iluminar um objeto localizado em uma primeira faceta (poir exemplo, 1615) de i I um prisma multifacetado (por exemplo, 1610). O sistema ainda pode incluir i 1 uma segunda fonte de iluminação que pode iluminar o objeto através de uma segunda faceta (por exemplo, 1611) e ; através da primeira faceta em um ângulo maior do que o ângulo crítico da primeira faceta. Um primeiro gerador de imagens (por exemplo 1644) pode formar imagem com luz dispersa pelo ^ í ! objeto que passa através da primeira faceta em um ângulo menor do que o ângulo crítico e passa por refletância tòtal interna na segunda faceta. Um segundo gerador de imagens (1643) pode ser uado para formar imagem com luz refletida total e intemamente da primeira faceta. j ; i ! j i | Em algumas modalidades, o sensor de impressão digital da presente invenção pode ser usado para coletar imagens não de impressões digitais; por exemplo, dinheiro, documentos, códigos de barras, partes fabricadas, etc. Em algumas dessas imagens, marcações ópticas de segurança, tais como hologramas, tinta com mudança de cor e outras dessas marcações podem estar presentes e serem usadas para confirmar os documentos ou códigos de barras através da avaliação das imagens que correspondem às diferentes condiçoes de iluminação.

Em algumas modalidades, o gerador de imagens duplas da presente invenção pode ser usado para coletar imagens de impressões dos dedos ou da mão, bem como imagens da íris, imagens faciais, imagens de vigilância, imagens de documentos de segurança e desempenhar uma variedade de outras dessas funções. Em algumas modalidades, o gerador de imagens diretas pode incluir um mecanismo de foco ajutomático, variável (auto-foco) para facilitar a funcionalidade adicional de formação de imagens.

REIVINDICAÇÕES

Claims (19)

1. Método de localização de objeto, caracterizado pelo fato de que compreende: j ! iluminar uma área perto de um prato em um ângulo de saída ’ I em relação à normal do prato; - j í I adquirir uma imagem de ujm objeto no ou perto do prato; í I . identificar um local de uin padrão de iluminação dentro da imagem, em que o padrão de iluminação é uma respòsta convertida em ' i j imagem do objeto a ser iluminado, e ! determinar a localização do objeto relativa à placa a partir da ! i localização do padrão de iluminação no interior da imagem.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a determinação determina se o objeto está em contacto com o '' ! prato. I ! ’ ' |

3. Método de acordo com ia reivindicação li, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar! uma forma do pádrão de iluminação e de determinar se a forma do padrão d|e iluminação é cjonsistente com um objeto esperado. j j ! !

4. Método de acordo com a reivindicação 3|, caracterizado pelo ; i fato de que a forma do padrão de iluminação inclui uma forma geométrica e/ou um padrão de iluminação. ;

5. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a aquisição, identificação, e determinação de etapas são repetidos ! i até que o padrão de iluminação seja consistente com o objeto esperado.

6. Método de discriminação de objeto, caràcterizado pelo fato ; I de que compreende: j ; ’ j iluminar um suposto local! da pele de um prato com um ângulo ' i j de saída em relação à normal do prato; ; j adquirir uma imagem de ujm objeto no ou perto do prato; identificar a forma de um padrão de iluminação dentro da imagem que está associada com um objeto, e determinar se a forma do padrão de iluminação é consistente com a forma de um padrão de iluminação de um objeto esperado.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o padrão de iluminação inclui padrão geométrico.

8. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o padrão de iluminação inclui um padrão de intensidade.

9. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a etapa de determinação compreende determinar se o padrão de iluminação é consistente com um dedo convertido em imagem.

10. Método de discriminação de segundo plano, caracterizado pelo fato de que compreende: iluminar um suposto local da pele de um prato com uma fonte de iluminação tendo um primeiro comprimento de onda; adquirir uma imagem de um objeto no ou perto do prato, em que a imagem é adquirida com um sistema de imagem que inclui um arranjo de filtro de cor que inclui uma pluralidade de primeiros pixéis associados com o primeiro comprimento de onda e uma pluralidade de segundos pixéis associados com um segundo comprimento de onda ; identificar um padrão de iluminação do objeto; e determinar se uma concentração maior de primeiros pixéis dentro do padrão de iluminação são ativados do que os segundos pixéis dentro do padrão de iluminação.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o primeiro comprimento de onda é entre 440 nm e 490 nm.

12. Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende: um prato tendo um local de formação de imagem; uma fonte de iluminação configurada para iluminar o local da formação de imagem em um ângulo de saída em relação à normal do local de formação de imagem e comluztendo um primeiro.comprimento de onda; ; · * um - conversor de imagem configurado para adquirir uma imagem do local da pele usando um arranjo de filtro de cor, em que o arranjo de filtro de cor filtra cores de acordo com uma pluralidade de comprimentos de onda e em que um da pluralidade de comprimentos de onda inclui o priméiro comprimento de onda, e v i * / , f ! uma unidade computacional comunicativamente acoplada com o conversor de umagem. , ' .· ···.* u i . < .

13; Sistema.de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a unidade computacional é configurada para determinar se um objeto está em contato com o local de formação de imagem a partir de uma imagem do objeto fornecido pelo conversor de imagem.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a unidade computacional é configurada para identificar um padrão de iluminação do objeto dentro de uma imagem e determina se o padrão de iluminação é consistente com um objeto em contacto com o local da pele.

15. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a unidade computacional é configurada para determinar se um objeto é consistente com um objeto esperado.

16. Sistema de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a unidade computacional é configurada para identificar um padrão de iluminação do objeto dentro de uma imagem e determina se o padrão de iluminação é consistente com um objeto esperado.

17. Sistema de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o padrão de iluminação inclui um ou ambos de um padrão geométrico e um padrão de intensidade.

18. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o arranjo de filtro de cor inclui primeiros pixéis associados com o primeiro comprimento de onda, e a unidade computacional é configurada para se um objeto dentro de uma imagem é consistente com um objeto de segundo plano.

19. Sistema de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a unidade computacional é configurada para identificar um padrão de iluminação dentro da imagem e determina se a concentração de primeiros pixéis ativados dentro do padrão de iluminação é maior do que a concentração de primeiros pixéis sem o padrão de iluminação.