CN102131454A - 通过检查第二眼部屈光的表面地图的生物测量识别 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是用于识别人的方法及其相应设备，所述方法引入在每个个体中不同的角膜后表面地图的不规则性作为每个个体的生物测量常量和确定因素。本发明基于以下操作：专门拍摄第二眼部屈光的图像，目的是确定其表面地图相对于标准化表面(球形、椭球形、环形等)的不规则性并将其量化；产生每个人的一组属性特征来用作认证系统，也就是说使用变化和用所述变化所进行的计算作为生物测量特征。由于可以在没有任何禁忌症候的情况下拍摄，并且可以按需要多次拍摄，所以拍摄照片在目前为止已被证明是安全的。

Description

通过检查第二眼部屈光的表面地图的生物测量识别

技术领域

本发明涉及生物测量领域，应用于人的安全与识别。本发明具体地涉及用于第二光学屈光的生物测量识别的方法和设备。

本发明的目的是用于识别人的方法及其相应设备，其引入因人而异的角膜后表面地图的不规则性作为用于每个个体的生物测量常量和确定因素。

背景技术

不同类型的生物测量人识别系统是基于待识别用户的身体特征。尽管经由生物测量方法标识用户可以使用个体的任何独特且可测量特征来进行，但是其在传统上一直是基于六大组别：眼虹膜、眼视网膜、指纹、手的几何结构、手写签名和语音。

基于眼模式的生物测量认证模型分为两种不同的技术：它们或者分析视网膜图案，或者它们分析虹膜的形态特征。

虹膜是人眼的最可见部分。其为包含多种不同特征如皱纹、拱形韧带、冠或环的复杂模式。虹膜的图像可以从合理的距离(1m)以高水平的精确度拍摄。为了实现这一点，要求相机具有最小70像素的分辨率。尽管图像的精确度水平高，并且处理时间长，但是如果人不贴近相机或者不想被识别的话也难以获得。再者，医学方法在一定程度上可以改变颜色(尽管纹理可以保持稳定数十年)，虹膜是湿的(这就是为什么它可以被反射的原因)，其可以被覆盖，并且可以使用隐形眼镜进行操控，并因瞳孔的扩张而改变大小。

视网膜扫描是利用视网膜中存在的图案来识别人的生物测量技术。经由视网膜的认证可以通过初始记录视网膜的血管结构(人视网膜的血管形状)来进行，视网膜的血管结构具有每个个体(其不同于群体中的其他人)的特征要素。

在这些系统中，待识别的用户必须透过眼科设备去观察，调整头的距离和移动，朝确定的固定点注视，并最终按下按钮来告知设备他准备好进行分析了。为了获得有效记录，你必须等待五分钟以出现视网膜散瞳或扩张，这在通过瞳孔进入的系统中是必要的；或使用散瞳药物。随后，使用螺旋形低强度红外辐射扫描视网膜；在图像中检测视网膜节点和分支，用于将它们与储存在数据库中的那些进行比较；如果样本与用户所储存的(即个体所要求的)相一致，则认证有效。

由于个体之间碰巧一致的可能性实际上为零，所以通常认为这些方法针对数百万潜在用户的群体更为有效。认证过程中非常重要的额外特征是如下事实：一旦个体死亡，眼组织迅速衰退，这使得从尸体窃取该器官以伪造认证的入侵者难以进行假识别。与该技术相关的其他专利是已知的。由此，专利US 4,109,237描述用于通过视网膜的血管模式标识个体的设备。文件US 4,487,322描述用于测量眼球底部血液中的氧水平的设备；US2004233038描述用于在登船港口的视网膜识别的系统和方法。文件KR20030034258、WO02075639、WO2007023946、WO2006073781、US2001022850和GB1599015也包含用于从视网膜或虹膜捕获图像的不同系统。

然而，通过虹膜和视网膜的识别包含相似的限制，并且仍然需要新的系统和方法来克服这些现有的限制。

近来，已开发出基于眼部模式的生物测量认证模型，其以角膜模式为中心。由此，文件US2007/0291997“Cornal Biometry apparatus andmethod”，描述了使用角膜的成像技术来验证人身份的仪器和方法，其将角膜作为集合来评价，因此测量诸如角膜半径和屈光力的参数。这些变量随时间、随疾病、外科手术、透镜的存在等等改变，并且，最重要的是这些变量可以从外部操控，例如，使用隐形眼镜来操控。文件US2006/0210122描述基于眼球的表面形貌(针对角膜以及巩膜的外部面)来识别用户的方法和系统，其是基于检测前述表面的改变，测量其产生的反射并与理想球体将产生的反射进行比较。该参数也可以被操控，例如，使用隐形眼镜。

存在用于捕获角膜的图像的不同设备。这些设备中的一些基于Scheimpflug旋转相机，其使得能够捕获眼背后的多区域图像，并以与周边区域相同的精密度扫描角膜的中心，而不受泪膜影响。一些众所周知的设备是

(Oculus)和

(Bausch & Lomb Inc.)，其使得能够在第一种情况中使用第二装置来确定或计算角膜表面高程的地图。

这些高程地图或形貌一直被广泛地用于测量角膜的密度和厚度，以及用于确定第二眼部屈光的曲率半径和非球面性(例如，“Radius andapshericity of the posterior corneal surface determined by correctedScheimplug photography”，Dubbelmnn，M.等人，Acta Ophtalmolo.Scand.2002：80：379-383；“Surface and Orbscan II slip-scanning elevationtopography in circumscribed posterior Keratoconus”，Charles等人，J.ofCataract and Refractive Surgery，2005：31(3)：636-639)。这些研究是针对研究角膜来确定已经历角膜屈光手术之后的角膜的后表面中的改变，或者来确定患者是否正罹患圆锥形角膜或任何其他扩张，并研究其发展。

为了克服前述不便，本发明提供生物测量识别方法和系统，所述方法和系统是基于第二光学屈光地图相对于标准化表面的不规则性分析，主要优势是外部个体和待识别的人都不可能操纵所述地图(因为其在眼的内侧)。而且，该方法是非侵入性、快速、廉价、容易使用的，并基于常量，除了不能被操纵外，还容易记录且随时间相对稳定，即使是在遭遇疾病或经历外科手术之后也是如此。

本发明基于以下操作：单独地拍摄第二眼部屈光的图像，目的是用于确定其表面地图相对于标准化表面(球形、椭球形、环面等)的不规则性并将其量化，为每个人产生一组属性特征作为认证系统，也就是说，将利用其进行的变化和计算用作生物测量特征。由于可以在没有任何禁忌症候的情况下拍摄，并且可以按需要多次拍摄，因此，拍摄照片目前为止已被证明是安全的。

发明内容

本发明的目的是用于识别人的方法和设备，其引入第二眼部屈光表面地图的不规则性作为生物测量常量。

考虑到角膜的后表面是完全球形的，所以大多数的眼部模型研究均引入简化。然而，本发明只研究第二表面，由此确定特定表面的地图。

一直以来，是通过Purkinje图像测量相应的曲率。后表面的非球面性可以通过结合角膜影像镜和测径器来确定，这导致测量不是非常精确并且耗时。然而，由于角膜是透明的，所以Sheimpflug相机允许通过该介质的实时摄影的手段一次性记录角膜的前表面和后表面以及厚度。

在相应的附图中解释了记录的光学基本原理。通常，相机的像平面、透镜平面和物平面彼此平行(图1a)。如果物平面不平行于在眼成像中出现的像平面，利用普通相机只能聚焦小的中心区域，即对应于位于景深以内的部分(图1b)。为了解决该问题，使用了允许捕获整个物体的基于Scheimpflug原理的旋转相机，因为它能够达到宽的焦深(图1c)。

Scheimpflug原理是描述当透镜平面不平行于像平面时，光学系统的焦平面的取向的几何规则。

此概念由Carpentier在英国专利中提出(1901)，其中他描述了校正垂直汇聚的延伸。他研究了负平面的倾斜与透镜的光轴之间的相关性，并且他发现，如果平面被延伸，则它们应与垂直于轴且经过透镜的光学中心的平面相交。(Scheimpflug原理)。根据该条件，不平行于像平面的物体可以被完全聚焦。

基于该专利，Scheimpflug，在在先专利(1904)中研究了被认为具有最大景深的物体，不仅描述了单透镜的应用，还描述了基于多焦点的光学系统、反射镜以及透镜与反射镜的组合，以实现畸变的校正。

在本发明中，人的识别是通过实时捕获第二光学屈光的图像来进行的。系统含有记录角膜的精确三维图像的旋转Scheimpflug相机。由该图像，通过真实高程地图来生成眼部光学系统的第一和第二屈光的地图(图2)。

在继续进行第二眼部屈光的表面地图的分析之前，用Scheimpflug相机获得的照片是在考虑第二照片屈光图像中第一屈光的光学效应的情况下用数学方法矫正过的。(Dubbelman & Van der Heide，2001，VisionResearch，41 y and Dubbelman & Van der Heide，2005，Vision Research，45)。

最终，将第二眼部屈光的表面地图与模板表面相比较(图3)，确定每个个体的特征性和独特参数。为了实现这一点，通过数据分析和处理系统，将这些变量量化，并且确定那些仅为特定个体的特征并将它们与其他个体区分开来的参数。这样，不规则性将等同于“角膜指纹”，并可以被用作生物测量特征。

由于单个Scheimpflug照片提供有关眼前节的大量信息，所以可以将生物测量常量即本发明的目的(第二眼部屈光表面的地图的不规则性)与其他眼部参数(像角膜半径或屈光力)相结合。类似地，其可以与基于虹膜或视网膜的任何其他生物测量常量相结合。这样，如果系统需要的话，利用不要求与眼接触也没有瞳孔扩张的单次摄影(其在几秒内进行并且不使用有害辐射)，可以确定补充第二屈光的不规则性的一些生物测量常量，由此提高该方法的精度。

附图说明

图1示出图像(1)、透镜(2)和物体(3)平面的不同布置。在情形(a)中，三个平面是平行的；在(b)中，物平面不平行于图像和透镜平面，存在聚焦的区域(4)和景深(5)；在情形(c)中，平面具有共有的交点(6)。

图2示出表现第二眼部屈光的表面地图的彩色地图。

图3示出第二眼部屈光的表面不规则性的测量的示意图。当记录角膜(4)的内表面的一部分和第二眼部屈光(1)时，将第二眼部屈光的表面与标准表面(2)相比较，其确定针对每个个体(3)的第二眼部屈光的表面上的不规则性。

具体实施方式

本发明使用以下实施例进行阐述，所述实施例不限制本发明的范围。

实施例1

用户认证识别方法用作用于出入设备或位置的安全系统的应用。

首先，使用连接到信息处理设备的Scheimpflug常规相机拍摄用户的角膜图像。系统将已被预先选择用于每个个体的生物测量特征转换为已使用专用软件被加密的代码。

所述经加密的代码经由卫星、线缆或其他手段被发送到要求密码来执行人的认证或识别的设备或位置。然后将其与预先建立的数据相比较，以立即进行出入认证，或开始使用需要用户或个体识别的设备。

Claims (6)

1.一种用于生物测量识别的方法，其包括(a)捕获第二眼部屈光的图像，和(b)将所述屈光的表面地图相对于标准化表面的不规则性进行量化，用于获得每个个体中的该表面的特征和区分参数。

2.根据权利要求1所述的生物测量识别方法，其与通过使用由所获得的照片记录提取的眼部参数的任何其他生物测量识别方法相结合，以对所述第二眼部屈光的所述表面地图的所述不规则性进行量化。

3.根据权利要求2所述的生物测量识别方法，其中其他眼部参数与角膜相关，如角膜半径、所述角膜的屈光力或折射率，以及与视网膜或虹膜相关。

4.一种生物测量识别设备，包括Scheimpflug旋转相机，以及用于分析和处理所述角膜的后表面相对于标准化表面的不规则性的数据的系统。

5.根据权利要求4所述的生物测量识别设备用于个体认证的用途。

6.根据权利要求4所述的生物测量识别设备用于个体区分的用途。

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