CN109074483A - 多模态生物标识 - Google Patents

Abstract

一种装置，包括：图像传感器；被连接到该图像传感器的光学布置，定义图像传感器的可调焦距；以及被连接到该图像传感器和该光学布置的处理和控制单元。该处理和控制单元被配置为获得生物标识符请求，该生物标识符请求请求对生物标识符的检测，当人的面部、眼睛、或指尖正存在于场景中时，该生物标识符分别是人的面部、虹膜和指印；基于被请求的生物标识符的类型调整图像传感器的焦距；控制图像传感器以捕捉所述面部、眼睛或指尖的至少一个数字图像帧；接收至少一个数字图像帧的图像数据；以及基于接收到的图像数据检测生物标识符。

Description

多模态生物标识

背景

基于例如检测和识别人的指尖、面部或虹膜的生物标识方法可被用于需要标识该人的各种认证或安全目的。执行检测和标识处理的装置可被实现为被设计用于生物标识的特定装置。替代地，用于生物标识目的装备可被包括作为另一类型的装置或设备(诸如例如移动或便携式电子设备)的一部分。

可通过包括能够对若干不同的生物模态执行生物标识的装备的装置来提高装置的多功能性、以及对人的标识的可靠性并因此提高认证的安全等级。此类装备的复杂性可能影响其在某些应用中(诸如在具有有限空间和/或允许的生产成本的装置中)的可用性。

概述

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的概念的选集。本概述并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

公开了一种装置，该装置可被用于检测诸如人的虹膜、面部或指印之类的一个或多个生物标识符，用于标识或认证目的。该装置可以是便携式或移动设备，诸如移动电话、智能电话、膝上型计算机、平板计算机、游戏控制器、游戏控制台、以及特定的生物标识设备或装置。

该装置可包括图像传感器；被连接到该图像传感器的光学布置，定义图像传感器的可调焦距和观察方向；以及被连接到该图像传感器和该光学布置的至少一个处理和控制单元。

所述至少一个处理和控制单元可被配置为获得请求对生物标识符的检测的生物标识符请求，当人的面部、眼睛、或指尖正存在于场景中时，所述生物标识符分别是人的面部、虹膜和指印；基于被请求的生物标识符的类型调整该图像传感器的焦距；控制该图像传感器以捕捉面部、眼睛或指尖的至少一个数字图像帧；接收该至少一个数字图像帧的图像数据；以及基于接收到的图像数据检测生物标识符。

通过参考结合附图考虑的以下详细描述将更易于领会许多附带特征，因为这些附带特征变得更好理解。

附图描述

根据附图阅读以下详细描述将更好地理解本说明书，在附图中：

图1至5例示了用于生物标识符检测的装置及其操作；以及

图6至7例示了用于生物标识符检测的方法。

在图1和3至5中，各装置被例示为示意性框图。在图2中，该装置被例示为示意性正视图。图6至7的方法被例示为流程图。

附图1至5未按照比例描绘。

详细描述

下面结合附图提供的详细描述旨在作为数个实施例的描述，并不旨在表示可以构建、实现或使用各实施例的唯一形式。

图1的装置100包括图像传感器110，被连接到该图像传感器的光学布置120，以及被连接到该图像传感器和该光学布置的处理和控制单元130。

“图像传感器”指的是能够捕捉由图像传感器拍摄的场景的数字图像帧的光敏组件或元件。图像传感器可包括例如CMOS(互补金属氧化物半导体)或任何其他合适类型的传感器元件作为有源光检测成像元件。图像传感器可被配置为以滚动快门模式进行操作。在一些实施例中，图像传感器可有利地被配置为以全局快门模式进行操作。

“数字图像帧”(或简称为“帧”)是指经由图像传感器的像素或(一个或多个)某种其他感光元件的曝光来捕捉的数据内容。帧因而包括如下图像数据：其允许在该图像数据的基础上合成可显示的数字图像。数字图像的图像数据可包括例如与由图像传感器的像素接收的光能有关的信息。

光学布置120被如此配置，并被如此连接到图像传感器，这定义了图像传感器的观察方向121和视野122。“观察方向”指的是图像传感器按其捕捉光的中心方向，或图像传感器可按其“查看”的方向。观察方向还可以指由图像传感器和光学布置形成的系统的光轴的方向。

光学布置还定义图像传感器的焦距123。“焦距”指的是点F距图像传感器的距离，在该距离，清晰的(即聚焦的)图像被形成在图像传感器上。

光学布置可包括任何合适的透镜组装件，该透镜组装件包括可以是任何合适类型的一个或多个透镜和/或透镜组。至少一个透镜或透镜组和/或其位置是可调节的，以便焦距123可被改变。此外，图像传感器的视野122可由光学布置调节。为了移动一个或多个透镜或透镜组的位置，例如，包括音圈电机或压电致动器的各致动器可被包括在该光学布置中。此外，在各种自动聚焦系统中已知的任何合适的布置、元件和操作都可存在于光学布置中并被用于执行对焦距的调节。

被连接到图像传感器和光学布置指的是任何合适的操作连接布置，该操作连接布置允许处理和控制单元控制图像传感器和光学布置的操作、以及接收由图像传感器捕捉的数字图像帧或其图像数据，以便处理该图像数据。

从一般观点来看，装置100可在使用时用于检测人的眼睛、面部和指印中的一个或多个生物标识符。

“检测”生物标识符指的是检测所讨论的生物标识符的存在，并确定所讨论的生物标识符中的一个或多个此类特性特征。一旦被检测到，此类检测到的生物标识符可进一步被用于识别生物标识符，该识别涉及确定该检测到的生物标识符是否是特定现有生物标识符，即其是否属于特定人。识别生物标识符从而用于识别人，某人的生物标识符被检测和识别，即确认该人的身份。

例如，识别虹膜可包括例如将虹膜的一个或多个检测到的特性特征与现有虹膜的相对应的预定一个或多个特性特征相比较以确定所讨论的虹膜是否是属于身份已知的特定人的眼睛的特定现有虹膜。多个现有虹膜的特性特征可以被检测和/或确定并且按如下方式存储：允许将所检查的虹膜的特性特征与多个现有虹膜的特性特征进行此类比较。

进而，识别面部或面部特征可包括例如将面部的一个或多个检测到的特性特征或特定面部特征与现有面部或其一个或多个细节的相对应的预定一个或多个特性特征相比较以确定所讨论的面部是否是该特定现有面部。多个现有面部的特性特征可以被检测和/或确定并且按如下方式存储：允许将所检查的面部的特性特征与多个现有面部的特性特征进行此类比较。

识别指印或指纹可包括例如将指印的一个或多个检测到的特性特征与现有指印的相对应的预定一个或多个特性特征相比较以确定所讨论的指印是否是该特定现有指印。多个现有指印的特性特征可以被检测和/或确定并且按如下方式存储：允许将所检查的指印的特性特征与多个现有指印的特性属性进行此类比较。

从更详细的观点来看，当使用时，处理和控制单元获得生物标识符请求140，该生物标识符请求140请求对人150的生物标识符的检测，该人150存在于被图像传感器10拍摄或观察的场景中使得至少检测该被请求的生物标识符所需的身体部位对于图像传感器而言是可见的。例如，针对面部141为被请求的生物标识符类型的情况，此类身体部位是人的面部。针对虹膜142为被请求的生物标识符类型的情况，人的至少一个眼睛152需要存在于场景中并且对于图像传感器而言是可见的。针对指印143为被请求的生物标识符类型的情况，人的至少一个指尖153应对于图像传感器而言是可见的。

在图1所例示的示例中，被请求的生物标识符是要待标识的人150的指印。

检测生物标识符的请求可以以任何合适的信号或数据形式被实现，处理和控制单元可以获得这些信号或数据形式并使用以相应地调整其操作。

“获得”生物标识符请求指的是提供可用的或接收生物标识符请求的任何合适的方式。例如，该请求可由另一单元或由另一装置或设备生成完毕。此类生成完毕的请求可被存储在装置或一些其他装置或设备中的任何合适的存储器中，或者例如被存储在云服务器中。

生成完毕的生物标识符可经由任何合适的、有线或无线数据或信号传输路径传送到处理和控制单元和/或被处理和控制单元接收。

在获得生物标识符请求140之后，处理和控制单元130控制光学布置120，以便基于被请求的生物标识符的类型调整图像传感器的焦距。此外，处理和控制单元取决于被请求的生物标识符的类型控制图像传感器以捕捉人的面部、眼睛或指尖的一个或多个数字图像帧图像。

基于被请求的生物标识符的类型调整焦距指的是合适地选择焦距，以便清晰的图像从预定合适距离被形成在图像传感器上，该清晰的图像基于数字图像帧的图像数据是否被图像传感器捕捉来允许可靠的生物标识符检测。

取决于待成像的对象，即取决于是面部、眼睛还是指尖的数字图像帧将被捕捉，可能存在不同适当或最佳焦距。例如，为了检测指印，可能需要将指尖放置在相当接近图像传感器的位置，以便捕捉指印的特性特征的足够近的视图。例如，为了检测面部，显著地更长的距离可能是合适的。焦距可相应地(即分别根据针对面部、虹膜、和指印检测的面部、眼睛和指尖的合适距离)被调整。

焦距123可以是可调节的，例如，在介于0.5cm和3m之间并且包括0.5cm和3m的范围内。针对面部、虹膜和指印检测的合适焦距可以是，例如，分别在40cm至3m的范围内、在20至50cm的范围内、以及在0.5至15cm的范围内。焦距可因此是可调节的，例如，从介于0.5至15cm范围内的最小焦距到介于40至300cm范围内的最大焦距。

为了确保人的面部、眼睛、或指尖位于距图像传感器合适的距离处，该装置可包括任何合适的引导布置以便向待标识的人指示被请求的生物标识符及其距装置或装置的图像传感器的目标距离。此类引导布置可确保人或人的身体部位位于合适的位置处以用于可靠的生物标识符检测。

通常可以与上面参考图1所讨论的装置一致的图2的装置200被实现为移动设备。在其他实施例中，其他类型的装置或设备可被使用。

装置200包括导向布置，该导向布置包括显示器270，显示器270在使用时显示待检测的生物标识符以及人应该放置他/她的指尖、眼睛或面部的位置。在图2所例示的实施例中，这些指示由生物标识符的简单图形符号表示，被请求的一个生物标识符被矩形环绕，伴随有被请求的距离或来自图像传感器210的相应的身体部位。

在图2所例示的示例中，待成像的身体部位是人的指尖253。

照明布置的第一和第二光源261、263在图2的附图中与图像传感器210相邻地标记。下面参考图1讨论此类光源的目的和操作。

在其他实施例中，代替图形符号和被请求的距离或除了图形符号和被请求的距离之外，显示器可显示图像传感器的主视图。基于图像传感器看到的实际视图，待标识的人可适当地调节相关身体部位相对于装置的位置。

在其他实施例中，除了或代替图2中例示的那些图形指示器，不同的导向布置可被使用，包括例如，语音指示装备和/或可以指示待识别的人是否应当相对于图像传感器和装置重新放置相关身体部位的附加的视觉指示器。

回头参考图1，在基于被请求的生物标识符的类型调整焦距的情况下，处理和控制单元控制图像传感器110以捕捉相关身体部位的一个或多个数字图像帧111。在图2所例示的示例中，捕捉到指尖153数字图像帧。

处理和控制单元130接收数字图像帧111的图像数据的至少一部分，该图像数据的至少一部分对应于由指尖覆盖的图像区域。

基于接收到的图像数据，处理和控制单元130检测指印的存在并确定可基于其识别指印的一个或多个此类指印的特性特征。

在图1中，经确定的指尖的特性特征被例示为被呈现为QR(快速响应)码131。在其他实施例中，可以以任何其他适当的方式呈现经确定的生物标识符的特性特征。

处理和控制单元130可进一步执行生物标识符(即，图1所例示的示例中的指印143)的实际识别。替代地，实际识别阶段可由外部单元、设备或装置执行，该外部单元、设备或装置被配置为获得由装置100的处理和控制单元130执行的生物标识符检测的适当的细节。

在上面参考图1讨论的示例过程中，装置100用于检测一个生物标识符，即指印143。

在其他实施例中，代替单个生物标识符，该装置可替代地用于检测人的至少两个生物标识符。处理和控制单元130可获得生物标识符请求，该生物标识符请求请求对待标识的人的面部、虹膜和指印中的两者或三者的任何组合的检测。因此，可控制光学布置120和图像传感器110以捕捉待标识的人的适当身体部位的任何适当数量的数字图像帧。类似于上面讨论的过程，处理和控制单元可接收此类数字图像帧的图像数据，并基于接收到的图像数据检测被请求的两个或更多个生物标识符。

针对作为两个被请求的生物标识符的面部和虹膜，基于用一个单个共同的虹膜和面部检测焦距捕捉的一个或多个数字图像帧的图像数据来检测这两种类型的生物标识符可以是可能的。

焦距的可调节性可以提供允许使用一个单个图像传感器和由其捕捉的数字图像帧来检测不同的生物标识符的优点。例如，针对每种情况和应用，可使用相同的装置和其单个图像传感器来检测最合适的生物标识符。此外，可调焦距还允许使用所述一个单个图像传感器检测两个或更多个生物标识符。因此，可提高对待标识的人的认证的等级，而不需要针对不同的生物标识符的单独的装置或设备或图像传感器。

在图1所例示的示例中，一个单个处理和控制单元130被包括在装置100中。在其他实施例中，装置可包括一个以上的处理和控制单元，该处理和控制单元被配置为用于控制和处理操作。例如，装置可包括单独的处理和控制单元。此外，可能存在被配置为用于处理各操作的若干单元或子单元和/或被配置为用于控制各操作的若干单元或子单元。

任何处理和控制单元或子单元都可以是专门为上述各操作设计的专用单元或子单元。替代地，该处理单元可以是该装置的也执行其他操作和动作的通用单元。

装置100还包括照明布置160，该照明布置160被配置为照明由图像传感器110拍摄或观察的场景。处理和控制单元130被连接到照明布置，以便控制该照明布置以在图像传感器捕捉数字图像帧期间照明场景。

该照明布置包括第一光源161和第二光源163，该第一光源161被配置为从可以基本上平行于图像传感器的观察方向121的第一照明方向162照明场景，而该第二光源163被配置为从第二、不同的照明方向164照明场景。

第二照明方向164相对于图像传感器的观察方向成4至10度(例如6至8度)的角度165。为了捕捉用于检测不同的生物标识符的数字图像帧，可使用不同的光源。例如，第二光源可被用于照明眼睛以检测人的虹膜。上文指定的角度可实现对虹膜的一个或多个特性特征的可靠的检测。第一光源可被用于检测作为被请求的生物标识符的面部或指尖。

照明布置160的光源可包括例如发光二极管LED或任何其他适当的发光元件。在使用时，光源可发射红外光。然后，图像传感器110可被配置为特定地检测，即对相同波长范围处的红外光敏感。

使用红外光来照明场景并捕捉数字图像帧可提供以下优点：可以最小化捕捉到的数字图像帧中的环境光的影响并且可以利用良好定义的照明条件捕捉数字图像帧。而且，红外照明光对待标识的人而言可能是不可见的，这可提供方便的用户体验。

光源161、162可被配置或控制以用脉冲光(即用具有有限持续时间的连续光脉冲)照明场景。

在其他实施例中，不同配置的照明布置可被使用，包括具有任何适当定位的任何适当数量和类型的光源。

图3的装置300与图1的装置的不同之处在于，其处理和控制单元330在使用时接收被请求的认证等级380而不是确定完毕的生物标识请求，并且基于被请求的认证等级确定生物标识符请求340。

“认证等级”指的是对人的认证的可靠性或安全性。更高认证等级指的是经认证的人确实是他/她被标识为的人的更高的概率。

不同的生物标识符或生物模态可实现不同的认证等级。例如，通过识别虹膜而不是通过识别人的面部或面部特征可实现更高的认证等级。此外，可通过识别人的一个以上的生物标识符来提高认证等级。例如，诸如指印和虹膜、或虹膜和面部之类的两个或更多个不同的生物标识符类型可被检测。替代地，诸如双眼的虹膜、或人的若干个手指的指印之类的一个以上的相同类型的生物标识符可被检测。

例如，可通过在装置上运行的应用来确定和提供被请求的认证等级，并且该装置的用户已针对该应用给出了认证或访问请求。此类应用可以是用户标识可能很重要的任何类型的应用。代替特定应用，可例如响应于用户的请求或试验来发起此类认证请求以获得对装置或与其连接的另一装置或设备的访问。

不同的访问请求可能涉及不同的所需的认证等级。例如，仅打开诸如移动设备之类的装置或设备可能需要第一、较低等级的认证。当用户试图打开需要更高安全性的一些特定应用(诸如移动银行应用)时，可能需要更高的认证等级。通常，不同的操作在单个装置或设备中也可能需要不同的认证等级。

在图3所例示的示例中，存在三种可能的认证等级，即“LOW(低)”、“MEDIUM(中)”和“HIGH(高)”，MEDIUM被指示为被请求的认证等级。因此，处理和控制单元330已确定了生物标识符请求340以请求对待标识的人350的虹膜和指印的检测。

在确定了生物标识符请求340之后，处理和控制单元330通常根据上文参考图1和2讨论的任何实施例来操作以检测虹膜和指印中的每一者。

因此，处理和控制单元330控制照明布置360以用第二光源363照明其中存在人350的场景，并控制光学布置320和图像传感器310以捕捉该人的眼睛352的一个或多个数字图像帧311’。处理和控制单元接收眼睛的一个或多个数字图像帧的图像数据，并检测虹膜的存在并基于接收到的图像数据确定其一个或多个特性特征331’。

为了检测指印，处理和控制单元330控制照明布置360以用第一光源361照明其中存在人350的场景，并控制光学布置320和图像传感器310以捕捉该人的指尖353的一个或多个数字图像帧311”。处理和控制单元接收指尖的一个或多个数字图像帧的图像数据，并检测指印的存在并基于接收到的图像数据确定其一个或多个特性特征331”。

用于获得生物标识符请求的又一方式由图4的装置400例证

当使用时，装置400的处理和控制单元430控制图像传感器410以捕捉场景的初步数字图像帧412，并接收该初步数字图像帧的图像数据。

处理和信号单元然后基于接收到的初步数字图像帧412的图像数据，检测人的面部、眼睛、和/或指尖在场景中的存在。检测存在指的是确定面部、眼睛和/或指尖存在于场景中并对图像传感器而言是可见的。

如果未能基于接收到的初步数字图像帧的图像数据发现面部、眼睛或指尖，则可捕捉可能具有不同焦距和/或不同视野的进一步的初步数字图像帧，并可分析其图像数据。

当处理和控制单元430检测到面部、眼睛和指印中的至少一者的存在时，其基于检测到的面部、眼睛和/或指印的存在来确定生物标识符请求440。该请求可以请求对一个或多个生物标识符的检测。

检测面部、眼睛和指尖中的至少一者或多者的存在的处理允许确定哪种生物模态可用于生物标识和识别目的。基于此类检测，处理和控制单元可确定适当的生物标识符请求。

在图4所例示的示例中，在初步图像帧412中存在可见的指尖453。处理和控制单元在其基础上确定生物标识符请求440以请求对指印的检测。

在其他示例或实施例中，处理和控制单元可基于检测到的面部、眼睛和/或指印的存在以及被请求的认证等级两者来确定生物标识符请求。因此，在确定生物标识符请求时这两个标准可被同时考虑。

在确定生物标识符请求之后，该装置可根据上面参考图1至3讨论的任一实施例来操作。

图5的装置500与图1的装置的不同之处在于，图像传感器510和光学布置520被结合到具有可调焦距523和观察方向521的整体成像模块590中。处理和控制单元530被连接到成像模块以控制该成像模块并接收由该成像模块捕捉的数字图像帧的图像数据。

从操作观点来看，装置500在使用时可通常根据图1至4中的任何一者来操作。例如，该装置能够通过成像模块590捕捉诸如人550的指尖553之类的第一身体部位的第一数字图像帧511’，该第一身体部位处于距该装置第一距离F1处，其中焦距523'根据该第一距离来调节，同时用第一光源161照明第一身体部位。

装置500进一步能够通过成像模块590捕捉诸如人的眼睛552之类的与第一身体部位不同的第二身体部位的第二数字图像帧511”，该第二身体部位处于距该装置第二距离F2处，其中焦距523”根据该第二距离来调节，同时用第二光源563照明第二身体部位。

此外，该装置能够通过处理和控制单元530接收第一和第二数字图像帧511’、511”中的每一者的至少一个数字图像帧的图像数据，并基于接收到的图像数据检测人531’、531”的第一身体部位和第二身体部位的至少一个特性特征。

该装置500可进一步能够检测指印、虹膜和面部中的两者或三者的任何其他组合作为生物标识符。

在上文参考图1至5所讨论的装置中，关于由一个或多个处理和控制单元执行的操作，存在着将处理和控制单元配置成执行这些操作的各种可能性。例如，处理和/或控制单元或子单元可包括至少一个处理器和耦合到该至少一个处理器的至少一个存储器，该存储器存储程序代码指令，该程序代码指令在该至少一个处理器上运行时使该处理器执行所讨论的(一个或多个)动作。

替代地或附加地，在功能上描述的特征可以至少部分由一个或多个硬件逻辑组件来执行。作为示例而非限制，可使用的硬件逻辑组件的说明性类型包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等。

上文讨论的任何装置都可以是被专门设计用于生物标识符检测的特定装置或设备。替代地，装置可被配置成也用于其他目的。在这两种情形中，该装置可被实现为或被纳入通过门、闸门或某一特定接入点来控制人的访问的各种类型的访问控制装置或系统。

除了实际的物理访问控制之外，此类装置还可被实现为或被纳入诸如个人计算机等电子装置、设备或系统，其中可使用生物标识符检测来进行用户标识以控制对该装置、设备、或系统、或者对在此类装置、设备或系统上运行的应用的访问。此类电子设备和系统的其他示例包括例如自动提款机、自动柜员机以及各种类型的电子支付终端。此类设备还可以是便携式或移动设备，诸如膝上型计算机、平板计算机、移动电话或智能手机，并且不限于这些示例。一般而言，其中生物标识符检测装备被纳入其中并且生物标识符检测方法在其中执行的装置、设备或系统可以是任何类型的装置、设备或系统，其中生物标识符检测可以例如被用于标识或认证目的。

下面参考图6和7讨论的方法可由通常根据图1至5的那些的装置来执行。图1至5的装置，反过来，可一般根据图6和7的方法来操作。

上面参考图1至5讨论的优点也比照地适用于下面参考图6和7讨论的方法。

图6的方法始于在操作601中获得请求对生物标识符的检测的生物标识符请求，当人的面部、眼睛、或指尖正存在于由图像传感器拍摄的场景中时，所述生物标识符可以分别是人的面部、虹膜和指印。

在操作602中，图像传感器的焦距基于被请求的生物标识符的类型来调整。可利用在各种自动聚焦系统中已知的任何适当的装备和操作来执行对焦距的调节。

在操作603中，面部、眼睛或指尖的一个或多个数字图像帧被图像传感器捕捉。

在操作604中,至少一个数字图像帧的图像数据被接收，并在操作605中，基于接收到的图像数据自动检测被请求的生物标识符。

关于该方法的细节，用于执行其操作的装备以及不同实施例中的基本过程的可能变化可以与上面参考图1至5所讨论的任何装置的操作一致。

例如，生物标识符请求可被接收，该生物标识符请求请求对一个以上的生物标识符的检测。然后，可针对每个被请求的生物标识符类型执行图6的方法的操作。

作为该方法的可能的进一步特征的另一示例，可根据上面参考图1至5讨论的任何照明方案来照明场景。

如上面参考图3和4所讨论的，获得生物标识符请求可包括接收被请求的认证等级，并且基于该被请求的认证等级自动确定生物标识符请求。

图7中例示了另一示例，其基于探寻待标识的人的面部、眼睛或指尖是否可用于成像，以及基于对图像传感器可见的那些身体部位中的一个或多个身体部位在场景中的存在来确定生物标识符请求。

获得图7的生物标识符请求的操作701始于在子操作7011中由图像传感器捕捉场景的一个或多个初步数字图像帧。然后在子操作7012中接收经捕捉的初步数字图像帧的图像数据。

在子操作7013中基于接收到的图像数据自动检测待标识的人的面部、眼睛和指尖中的至少一者在场景中的存在。

在子操作7014中基于找到的身体部位自动确定生物标识符。

操作701的细节可以是，例如，根据上面参考图4讨论的任何实施例。

“自动”执行一个或多个操作指的是由一个或多个合适的数据处理单元或模块(诸如上面参考图1至5讨论的处理和控制单元)根据预定规则或规程来执行所讨论的操作(例如，检测生物标识符)，而无需包含这一单元或模块的装置或设备的用户提供任何贡献或执行任何判定。除了特别声明自动执行的那些操作之外，还可完全或部分自动地执行其他操作。

“被配置为”以特定方式操作或执行特定操作或在使用时执行此类操作的一些组件、设备、模块、单元或元件指的是包括或其自身用作以此方式操作或执行这些操作的“装置”的组件、设备、模块、单元或元件。

例如，被配置为获取生物标识符请求；调整图像传感器的焦距；控制图像传感器以捕捉至少一个数字图像帧；接收至少一个数字图像帧的图像数据；以及检测生物标识符的处理和控制意味着所述处理和控制单元包括或充当用于获取生物标识符请求；调整图像传感器的焦距；控制图像传感器以捕捉至少一个数字图像帧；接收至少一个数字图像帧的图像数据；以及检测生物标识符的装置。作为另一示例，在使用时发射红外光的光源包括或充当用于发射红外光的装置。

以下进一步简短地讨论一些实施例。

在第一方面，装置包括：图像传感器；被连接到该图像传感器的光学布置，定义图像传感器的可调焦距和观察方向；以及被连接到该图像传感器和该光学布置的至少一个处理和控制单元。至少一个处理和控制单元被配置为：获得生物标识符请求，该生物标识符请求请求对生物标识符的检测，当人的面部、眼睛、或指尖正存在于场景中时，该生物标识符分别是人的面部、虹膜和指印；基于被请求的生物标识符的类型调整图像传感器的焦距；控制图像传感器以捕捉所述面部、眼睛或指尖的至少一个数字图像帧；接收至少一个数字图像帧的图像数据；以及基于接收到的图像数据检测生物标识符。

从替换观点来看，装置可包括图像传感器；用于定义图像传感器的可调焦距和观察方向的装置；以及处理和控制装置，该处理和控制装置用于获得生物标识符请求，所述生物标识符请求请求对生物标识符的检测，当人的面部、眼睛、或指尖正存在于场景中时，所述生物标识符是人的面部、虹膜和指印；基于所述被请求的生物标识符的类型调整所述焦距；控制所述图像传感器以捕捉所述面部、眼睛或指尖的至少一个数字图像帧；接收所述至少一个数字图像帧的图像数据；以及基于接收到的图像数据检测生物标识符。

在一实施例中，焦距可从介于0.5至15cm范围内的最小焦距到介于40至300cm范围内的最大焦距调节。

在可根据以上实施例中的任一者的实施例中，该装置进一步包括引导布置，该引导布置被配置为指示被请求的生物标识符及其相对于装置的目标位置。从替换角度来看，该装置可进一步包括引导装置，该引导装置用于指示被请求的生物标识符及其相对于装置的目标位置。

在可根据前述实施例中的任一者的实施例中，该装置包括：照明布置，该照明布置包括被配置为从第一照明方向照明场景的第一光源；以及被配置为从不同于该第一照明方向的第二照明方向照明场景的第二光源；该至少一个处理和控制单元被连接到照明布置，并被配置为控制照明布置以在第一光源和第二光源中的至少一者捕捉所述数字图像帧期间照明所述场景。从替换观点来看，该装置可包括照明装置，该照明装置用于从第一照明方向照明场景；和从不同于第一照明方向的第二照明方向照明场景；用于在捕捉数字图像帧期间从该第一照明方向和第二照明方向中的至少一个方向照明场景。

在根据先前实施例的实施例中，第二照明方向相对于图像传感器的观察方向成4至10度的角度，例如6至8度。

在根据两个前述实施例中的任一者的实施例中，第一光源和第二光源被配置为用红外光照明场景，并且图像传感器被配置为检测红外光。从替换观点来看，照明装置可包括或充当用于用红外光照明场景的装置，并图像传感器可被配置为检测红外光。

在根据三个前述实施例中的任一者的实施例中，第一光源和第二光源被配置为用脉冲光照明场景。从替换观点来看，照明装置可包括或充当用于用脉冲光照明场景的装置。

在可根据前述实施例中的任一者的实施例中，为了获得生物标识符请求，至少一个处理和控制单元被配置为获得被请求的认证等级；并基于被请求的认证等级确定生物标识符请求。从替换观点来看，处理和控制装置可包括或充当用于获得被请求的认证等级；以及基于被请求的认证等级来确定生物标识符请求的装置。

在可根据前述实施例中的任一者的实施例中，为了获得生物标识符请求，至少一个处理单元被配置为控制所述图像传感器以捕捉所述场景的至少一个初步数字图像帧；接收所述至少一个初步数字图像帧的图像数据；基于所述接收到的所述初步数字图像帧的图像数据，检测人的面部、眼睛、和/或指尖在所述场景中的存在；以及基于存在于所述场景中的人的所述面部、眼睛和/或指尖的存在来确定所述生物标识符请求。从替换观点来看，处理和控制装置可包括或充当用于控制图像传感器以捕捉场景的至少一个初步数字图像帧；接收至少一个初步数字图像帧的图像数据；基于接收到的初步数字图像帧的图像数据，检测人的面部、眼睛、和/或指尖在场景中的的存在；以及基于存在于场景中的人的面部、眼睛和/或指尖的存在来确定生物标识符请求的装置。

在可根据前述实施例中的任一者的实施例中，生物标识符请求请求对人的面部、虹膜和指印的至少两个生物标识符的检测；并且至少一个处理和控制单元针对被请求的生物标识符的每种类型被配置为：基于所述被请求的生物标识符的类型调整所述焦距；控制所述图像传感器以捕捉所述面部、眼睛或指尖的至少一个数字图像帧；以及接收所述至少一个数字图像帧的图像数据，并基于所述接收到的图像数据检测所述被请求的生物标识符。从替换观点来看，生物标识符请求请求对人的面部、虹膜和指印的至少两个生物标识符的检测；处理和控制装置针对所述被请求的生物标识符的每种类型包括或充当用于基于被请求的生物标识符的类型调整焦距；控制图像传感器以捕捉面部、眼睛或指尖的至少一个数字图像帧；以及接收至少一个数字图像帧的图像数据，并基于接收到的图像数据检测被请求的生物标识符的装置。

在可根据前述实施例之前的各实施例中的任一者的替换实施例中，生物标识符请求请求对人的面部和虹膜的检测；且至少一个处理和控制单元配置为将所述焦距调整到预定共同的虹膜和面部检测焦距；控制所述图像传感器以捕捉所述面部的至少一个数字图像帧；以及接收至少一个数字图像帧的图像数据，以及基于接收到的图像数据检测人的面部和虹膜。从替换观点来看，生物标识符请求请求对人的面部和虹膜的检测；并且该处理和控制装置包括或充当用于将所述焦距调整到预定共同的虹膜和面部检测焦距；控制所述图像传感器以捕捉所述面部的至少一个数字图像帧；以及接收所述至少一个数字图像帧的图像数据，并基于所述接收到的图像数据检测所述人的所述面部和所述虹膜的装置。

在第二方面，装置包括具有可调焦距和观察方向的成像模块；至少一个光源；以及至少一个处理单元，该至少一个处理单元被连接到成像模块以接收由成像模块捕捉的数字图像帧的图像数据。装置能够通过成像模块捕捉第一身体部位的第一数字图像帧，该第一身体部位是人的面部、眼睛和指尖，第一身体部位处于距装置第一距离处，其中焦距根据所述第一距离来调节，同时用至少一个光源的光源照明第一身体部位；通过成像模块捕捉与第一身体部位不同的第二身体部位的第二数字图像帧，该第二身体部位是人的面部、眼睛和指尖，该第二身体部位处于距装置第二距离处，其中焦距根据与所述第一距离不同的第二距离来调节，同时用至少一个光源的光源照明第二身体部位；以及通过处理单元，接收第一数字图像帧和第二数字图像帧中的至少一者的图像数据，并且基于接收到的图像数据检测人的指印、虹膜和面部中的至少两者的至少一个特性特征。

在一实施例中，所述第一距离在0.5到15cm的范围内，例如5cm，而所述第二距离在20到50cm的范围内，例如30cm。

在第三方面，方法包括获得生物标识符请求，该生物标识符请求请求对生物标识符的检测，当人的面部、眼睛、或指尖正存在于场景中时，该生物标识符是人的面部、虹膜和指印；基于被请求的生物标识符的类型调整具有观察方向的图像传感器的焦距；由图像传感器捕捉面部、眼睛或指尖的至少一个数字图像帧；接收至少一个数字图像帧的图像数据；以及基于接收到的图像数据自动检测生物标识符。

在一个实施例中，焦距被调节到0.5至300cm范围内的距离。

在可根据以上实施例中的任一者的实施例中，该方法包括指示被请求的生物标识符及其相对于该装置的目标位置。

在可根据第三方面的先前实施例中的任一者的实施例中，该方法包括在捕捉至少一个数字图像帧期间照明场景。

在根据先前实施例的实施例中，生物标识符请求请求对虹膜的检测，并且场景在从相对于图像传感器的观察方向成4至10度，例如6至8度，的角度的方向捕捉至少一个数字图像帧期间被照明。

在根据第三方面的两个前述实施例中的任一者的实施例中，场景被红外光照明，并通过接收红外光来捕捉所述数字图像。

在可根据第三方面的前述实施例中的任一者的实施例中，获得生物标识符请求包括接收被请求的认证等级；并基于被请求的认证等级自动地确定生物标识符请求。

在可根据第三方面的先前实施例中的任一者的实施例中，获取生物标识符请求包括：由图像传感器捕捉场景的至少一个初步数字图像帧；接收至少一个初步数字图像帧的图像数据；基于接收到的初步数字图像帧的图像数据，自动检测人的面部、眼睛、和/或指尖在场景中的的存在；以及基于存在于场景中的人的面部、眼睛和/或指尖的存在来自动确定生物标识符请求。

在可根据第三方面的前述实施例中的任一者的实施例中，生物标识符请求请求对人的面部、虹膜和指印的至少两个生物标识符的检测；并且该方法针对被请求的生物标识符的每种类型包括：基于被请求的生物标识符的类型调整焦距；控制图像传感器以捕捉面部、眼睛或指尖的至少一个数字图像帧；以及接收至少一个数字图像帧的图像数据，并基于接收到的图像数据检测被请求的生物标识符。

在可根据前述实施例之前的第三方面的各实施例中的任一者的替换实施例中，生物标识符请求请求对人的面部和虹膜的检测；且该方法包括将所述焦距调整到预定共同的虹膜和面部检测焦距；控制所述图像传感器以捕捉所述面部的至少一个数字图像帧；以及接收至少一个数字图像帧的图像数据，并基于接收到的图像数据检测人的面部和虹膜。

虽然本发明实施例中的一些在本文中可被描述为并示为实现在智能电话、移动电话或平板计算机中，但它们只是设备的示例而非限制。本领域的技术人员将领会，本发明的各实施例适用在各种不同类型的设备(诸如便携和移动设备)中，例如适用在膝上型计算机、平板计算机、游戏控制台、或游戏控制器、各种可穿戴设备等中。

尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本发明主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于以上所描述的具体特征或动作。更确切而言，以上所描述的具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式公开的。

将会理解，以上所描述的益处及优点可以涉及一个实施例或可以涉及若干实施例。各实施例并不限于解决所阐述的问题中的任何或全部问题的那些实施例、或者具有所阐述的益处和优点中的任何或全部益处和优点的那些实施例。将进一步理解，对“一个”项目的提及是指那些项目中的一个或多个。

术语“包括”在本说明书中被用来意指包括此后伴随的(一个或多个)特征或(一个或多个)动作，而不排除一个或多个附加特征或动作的存在。

Claims (15)

1.一种装置，包括：

图像传感器；

连接到所述图像传感器的光学布置，所述光学布置定义所述图像传感器的可调焦距和观察方向；以及

连接到所述图像传感器和所述光学布置的至少一个处理和控制单元；

所述至少一个处理和控制单元被配置为：

获得生物标识符请求，所述生物标识符请求请求对生物标识符的检测，当人的面部、眼睛、或指尖正存在于场景中时，所述生物标识符分别是该人的面部、虹膜和指印；

基于被请求的生物标识符的类型调整所述图像传感器的焦距；

控制所述图像传感器以捕捉所述面部、眼睛或指尖的至少一个数字图像帧；

接收所述至少一个数字图像帧的图像数据；以及

基于所述接收到的图像数据检测所述生物标识符。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述焦距可从介于0.5至15cm范围内的最小焦距到介于40至300cm范围内的最大焦距调节。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，进一步包括引导布置，所述引导布置被配置为指示所述被请求的生物标识符及其相对于所述装置的目标位置。

4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，包括照明布置，所述照明布置包括：

第一光源，所述第一光源被配置为从第一照明方向照明所述场景；以及

第二光源，所述第二光源被配置为从不同于所述第一照明方向的第二照明方向照明所述场景；

所述至少一个处理和控制单元被连接到所述照明布置，并被配置为控制所述照明布置以在所述第一光源和所述第二光源中的至少一者捕捉所述数字图像帧期间照明所述场景。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二照明方向相对于所述图像传感器的所述观察方向成4至10度的角度，例如6至8度。

6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述第一光源和第二光源被配置为用红外光照明所述场景，并且所述图像传感器被配置为检测所述红外光。

7.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，为了获得所述生物标识符请求，所述至少一个处理和控制单元被配置为获得被请求的认证等级；并基于所述被请求的认证等级确定所述生物标识符请求。

8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，为了获得所述生物标识符请求，所述至少一个处理单元被配置为

控制所述图像传感器以捕捉所述场景的至少一个初步数字图像帧；

接收所述至少一个初步数字图像帧的图像数据；

基于所述接收到的所述初步数字图像帧的图像数据，检测人的面部、眼睛、和/或指尖在所述场景中的存在；以及

基于存在于所述场景中的人的所述面部、眼睛和/或指尖的存在来确定所述生物标识符请求。

9.如权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述生物标识符请求请求对所述人的面部、虹膜和指印的至少两个生物标识符的检测；并且所述至少一个处理和控制单元针对所述被请求的生物标识符的每种类型被配置为：

基于所述被请求的生物标识符的类型调整所述焦距；

控制所述图像传感器以捕捉所述面部、眼睛或指尖的至少一个数字图像帧；以及

接收所述至少一个数字图像帧的图像数据，并基于所述接收到的图像数据检测所述被请求的生物标识符。

10.如权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述生物标识符请求请求对所述人的面部和虹膜的检测；且所述至少一个处理和控制单元配置为

将所述焦距调整到预定共同的虹膜和面部检测焦距；

控制所述图像传感器以捕捉所述面部的至少一个数字图像帧；以及

接收所述至少一个数字图像帧的图像数据，并基于所述接收到的图像数据检测所述人的所述面部和所述虹膜。

11.一种方法，包括：

获得生物标识符请求，所述生物标识符请求请求对生物标识符的检测，当人的面部、眼睛、或指尖正存在于场景中时，所述生物标识符分别是人的面部、虹膜和指印；

基于被请求的生物标识符的类型调整具有观察方向的图像传感器的焦距；

由所述图像传感器捕捉所述面部、眼睛或指尖的至少一个数字图像帧；

接收所述至少一个数字图像帧的图像数据；以及

基于所述接收到的图像数据自动检测所述生物标识符。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述焦距被调节为0.5至300cm范围内的距离。

13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，包括指示所述被请求的生物标识符及其相对于装置的目标位置。

14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，获得所述生物标识符请求包括接收被请求的认证等级；并基于所述被请求的认证等级自动地确定所述生物标识符请求。

15.如权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，获得所述生物标识符请求包括：

由所述图像传感器捕捉所述场景的至少一个初步数字图像帧；

接收所述至少一个初步数字图像帧的图像数据；

基于所述接收到的所述初步数字图像帧的图像数据，自动检测人的面部、眼睛、和/或指尖在所述场景中的存在；以及

基于存在于所述场景中的人的所述面部、眼睛和/或指尖的存在来自动确定所述生物标识符请求。