CN101346731A - 皮肤检测传感器 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测人类皮肤的存在的装置，这种装置包括照明源，这种照明源用于提供第一IR光带和第二IR光带，这种第一IR光带能够被从皮肤反射，且这种第二IR光带能够由皮肤吸收。检测器接收这些IR光带并提供指示它们的存在或缺失的信号。处理器在该第一IR光带存在且该第二IR光带缺失时指示皮肤的存在。优选的第一IR光带为约0.8至约1.4μm，且该第二IR光带为约1.4至约2.2μm。

Description

皮肤检测传感器
技术领域
本发明涉及皮肤检测传感器。更明确地来讲，本发明涉及这样一种传感器，在这些传感器中，将皮肤的IR反射性能和IR吸收性能用于检测人类皮肤的存在。
背景技术
本发明可与于2004年11月12日递交的发明名称为“Infrared andVisible Fusion Face Recognition System”的美国专利申请No.10/987,806有关。本发明还可与于2004年11月12日递交的发明名称为“InfraredFace Detection and Recognition System”的美国专利申请No.10/946,748有关。前面所提及的这些专利申请通过参考结合在本发明中。这些专利申请的受让人与本发明的受让人相同。
其它相关的专利文件可包括：于2002年4月9日公告的发明名称为“Near-IR Human Detector”、发明人为Pavlidis等人的美国专利No.6,370,260 B1；于2004年4月6日公告的发明名称为“Near-InfraredDisguise Detection”、发明人为Pavlidis等人的美国专利No.6,718,049B2；以及于2002年2月15日递交的发明名称为“Near-Infrared Methodand System for Use in Face Detection”、发明人为Pavlidis等人的美国专利申请No.10/077,672，所有的这些专利文件通过参考结合在本发明中。这些专利文件的受让人与本发明的受让人相同。
各种行业和用途对以测量指纹识别为基础的电流生物识别传感器或者是手几何学传感器有着极大的兴趣。安全行业一直在寻找识别某些特定的人以允许进入安全区域、诸如计算机或其它电子设备的装置或移动电话的传感器。
不过，依赖于人的特定属性(如指纹)的生物识别传感器可能失效。若使用指纹的橡胶模型或剪切块，这种装置就会识别正确的印记，即便是这种印记并不由这种印记所属的人在使用。虹膜照片一直以来用于阻碍虹膜检测。因此，安全属性的使用往往会受到损害。
目前，在生物识别传感器行业中，还没有可防止将合成物替代以用作人类皮肤的装置。若能够提供在一种情形中会精确地识别人类皮肤的存在的一种装置，则在本领域中将会是一种巨大的进步，在这种情形中，能够识别个人的特定而唯一的特征。
若在生物识别传感器确定特定的人的存在之前，可确定人类皮肤的存在，则将会是本领域中的又一优点。
若能够提供一种制造起来简单而廉价、尺寸小以结合在现有的生物识别传感器中、并易于使用以允许或拒绝进入这种生物识别传感器的装置，则又将会是一种优点。
从下面的描述中会明白其它优点。
发明内容
现已发现，可按照以下方式获得本发明的上述和其它优点。明确地来讲，本发明提供一种用于检测人类皮肤的存在或缺失的装置。
这种装置包括照明源，这种照明源用于提供第一IR光带和第二IR光带，每种光带有助于这种检测方案。从皮肤尤其是人类皮肤反射第一IR光带，以及将这种光带引导到用于检测的路径上。第二IR光带能够由皮肤吸收，因此，在皮肤存在时，并不反射或几乎不反射这种光带。优选的第一IR光带为约0.8至约1.4μm，以及第二IR光带为约1.4至约2.2μm。在此实施例中，可同时发射这两种光带，而本发明并不涉及其它光带。
检测器被定位成在第一IR光带和第二IR光带已接触皮肤之后接收这些光带。这种检测器提供指示第一IR光带和第二IR光带中的每一个的存在或缺失信号。处理单元对这种信号进行处理，并且在第一IR光带存在而第二IR光带缺失时，指示皮肤的存在。
电子检测鉴别器执行这种检测器的输出的加权差分和阈值。若输出电压被拉高，这指示第一IR光带被反射，且第二IR光带被吸收，从而指示人类皮肤存在。若加权差分低于这种阈值，则输出低，从而指示不存在人类皮肤。这在第一IR光带不反射离开皮肤或第二IR光带不吸收时出现。
在优选实施例中，将一个照明器用于提供一种光带发射，这种光带发射与两个检测器相互作用，一个检测器用于这两个IR光带中的一个。这种照明器通常发射一种光带，优选这种光带的范围介于约0.8至约2.2μm之间，当然，这种范围覆盖这两种期望的IR光带。
在一种替代实施例中，采用两个照明器，一个照明器处于一个期望的IR光带，以及单个检测器依次接收这些光带，这样就可进行相同的计算，以指示皮肤的存在或缺失。通过同时使一种光带在皮肤上反射且第二种光带被吸收，将会使只能做一种而不能做另一种的材料的使用失效。
附图说明
为了对本发明的更完全了解，将参考附图，在这些图中：
图1是本发明的优选实施例的示意图；以及
图2是本发明的另一个实施例的示意图。
在这些图中，类似的附图标记在整个这些图中表示相同或对应的元器件和单元。
具体实施方式
本发明用作检测皮肤的存在的传感器，这种皮肤如暴露给检测的人手或人体其它部分的皮肤。在优选实施例中，示于图1中的手11由照明器13照明，照明器13发射各种已选波长的红外辐射(IR)。在一种路径上发射这些波长，这种路径撞击手11的皮肤并被反射回一个或多个IR检测器。
从照明器13发射的第一IR光带15在可从人类皮肤反射的光带范围内，并优选为约0.8至约1.4μm。现已发现，这种光带范围从人类皮肤11强烈地反射并沿着路径17到达检测器19。从照明器13发射的第二IR光带25在由皮肤吸收的光带范围内，并优选为约1.4至约2.2μm。现已发现，这种第二光带范围几乎完全由人类皮肤11所吸收。第二IR光带的路径27由检测器29接收。检测器19优选地包括滤波器18，这种滤波器18仅通过约0.8至约1.4μm的光带范围，并滤去其它IR光带波长。与此类似，检测器29优选地包括滤波器28，这种滤波器28仅通过约1.4至约2.2μm的光带范围，并滤去其它IR光带波长。当然，这种照明器能够发射比约0.8至约1.4μm的这两个优选值之间的IR光带更宽的IR光带。
检测处理元件31可以是一种芯片或其它微电子装置，这种检测处理元件31执行检测器19和29的输出的加权差分和阈值。若这种加权差分高于设定的阈值，则这种装置输出电压被拉高，从而指示人类皮肤存在。在此情形中，由第一IR光带15的强烈反射生成大信号，而由第二IR光带25生成的信号几乎为零，因为该光带已由皮肤11吸收。
若这种加权差分低于这种阈值，则将装置31的输出拉低，从而指示不存在人类皮肤。这在第一IR光带15不反射离开第一IR光带15所撞击的物体时出现(例如，若将橡胶手套或乳胶手套戴在皮肤上时)，且第一检测器不会接收信号。或者，在第二IR光带25不被吸收进第二IR光带25所撞击的物体时出现(同样如某种东西将人类皮肤覆盖时)，且第二检测器29会接收许多信号。在这两种情形均有可能时，并且在任何情况下，这种传感器会指示已感测到不同于人类皮肤的其它物体。还可将检测处理元件31构造成使用负逻辑，这样就会有一种皮肤检测的负输出和皮肤缺失的高输出。在任何形式中，检测处理元件31在所期望的反射光带和所期望的吸收光带均存在时发出皮肤的正结果信号。否则，就会获得负结果，因为并未检测到皮肤。
在图2中示出了一种替代实施例。手11出现以供检测，以验证人类皮肤的存在。在此实施例中，一对IR照明器35和45被引导到以用第一IR光带波37照射皮肤11，第一IR光带波37在从人类皮肤反射的范围内，如约0.8至约1.4μm的优选范围。从照明器45发射的第二IR光带47在由皮肤吸收的光带范围内，如约1.4至约2.2μm的优选范围。将IR光带波37和47均引导至检测器39，检测器39检测来自光带波37的反射信号的存在或缺失和来自光带波47的吸收信号的存在或缺失。检测处理单元31中的控制电子装置交替给IR照明器35和45供电，并连续对每一个的检测器39的输出采样。然后，检测处理单元31中的控制电子装置执行如前面所描述那样的这两个采样的相同加权差分，并提供通过/失败或其它输出。根据需要，检测处理单元31通常可以是一种微处理器或微控制器。可如前面就所发射的带宽所提及的那样将IR照明器聚焦，但这些IR照明器也能够发射其它光带范围。例如，照明器35能够发射较低的频率，且照明器45能够发射较高的频率，而并不影响本发明的运行，但应注意不发射这种检测器在其它检测序列期间不应察看到的冲突频率。
本发明非常适于改进目前使用的或设计用作安全装置、进入控制或其它用途的许多电流生物识别传感器。指纹传感器能够将所出现的指纹与数据库进步比较，以允许或拒绝进入受控区域或电子装置的使用，如计算机、移动电话或其它装置。但指纹传感器并不能够将出现用于打指模的人的手指与同一手指的橡胶或塑料模型区别开来。本发明往往验证人类皮肤的存在或缺失，从而使这种指纹传感器更加可靠。在某些情况下，也可通过隐形眼镜的使用使虹膜比较失效。本发明往往还验证真实皮肤的存在。在本发明的某些用途中，在对这种生物识别传感器设计用于检测的数据进行进一步的处理之前，这种生物识别传感器通常需要具有来自本发明中的装置的人类皮肤存在的正测定。
虽然已对本发明的特定实施例进行了图示和描述，但除了下面的权利要求书所限定的之外，并不旨在对本发明进行限制。

Claims (10)

1.一种用于检测皮肤的存在的装置，所述装置包括：
照明源(13)，所述照明源(13)用于提供第一IR光带(17)和第二IR光带(27)，所述第一IR光带能够从皮肤(11)反射，且所述第二IR光带能够由皮肤吸收；
检测器(19、29)，所述检测器(19、29)用于在所述第一IR光带和所述第二IR光带已接触所述皮肤之后接收所述第一IR光带和所述第二IR光带，并且用于提供指示所述第一IR光带和所述第二IR光带中的每一个的存在或缺失的信号；以及
检测处理单元(31)，所述检测处理单元(31)用于对所述信号进行处理并在所述第一IR光带存在且所述第二IR光带缺失时指示皮肤的存在。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述第一IR光带为大约0.8至大约1.4μm，以及所述第二IR光带为大约1.4至大约2.2μm。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述照明源(13)适合于发射IR光带，该IR光带至少包括所述第一IR光带和所述第二IR光带。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述照明源(13)发射约0.8至约2.2μm的IR光带。
5.如权利要求3所述的装置，其中所述检测器包括适合于检测所述第一IR光带的第一检测器(19)和适合于检测所述第二IR光带的第二检测器(29)。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述第一检测器(19)还包括仅通过所述第一IR光带的第一滤波器(18)，以及所述第二检测器(29)还包括仅通过所述第二IR光带的第二滤波器(28)。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述照明源(13)包括用于发射所述第一IR光带的第一照明器(35)和用于发射所述第二IR光带的第二照明器(45)
8.如权利要求7所述的装置，其中所述第一IR光带为大约0.8至大约1.4μm，以及所述第二IR光带为大约1.4至大约2.2μm。
9.如权利要求7所述的装置，其中所述检测器(31)包括适合于检测所述第一IR光带和所述第二IR光带的检测器，以及所述检测处理单元适合于以预定次序选择性地使所述第一照明器和所述第二照明器通电。
10.如权利要求1所述的装置，其中所述检测处理单元(31)适合于向生物识别传感器提供指示所述皮肤的存在或缺失的信号。
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