CN1516564A - 根据光谱光学测量的生物特征鉴定的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种使用组织(40)的光学光谱学执行生物特征鉴定的方法和装置。所述公开的生物特征鉴定包括身份鉴定或者验证、年龄估计、性别估计、试样活性和试样真实性鉴定。所公开的装置基于诸如发光二极管、激光器二极管、垂直腔表面发射激光器和具有多个窄带光纤的宽带源的离散光源(41，43，45，47，49，51)。多光源的编码方式使得组织对每个源的反应可以被有效测量。光源自一个检测器(36)以多个距离分开以将不同信息贡献给生物特征鉴定任务，这和不同波长特征光源相同。所公开的装置将光谱生物特征传感器并入包括诸如便携式电话、个人数字助理、手表、用于对受保护产权提供安全生物特征获取的电子表链的个人电子装置中。

Description

根据光谱光学测量的生物特征鉴定的装置和方法
技术领域
本发明一般涉及用于对个体使用组织光学光谱执行生物特征鉴定的方法和系统。更具体而言，本发明涉及对待测量的样品进行鉴定或者验证身份、鉴定或者验证年龄、鉴定或者验证性别以及用于鉴定或者验证活性和真实性。本发明公开了使用波长和源距(source-detector separation)的组合来对组织收集光学信息的方法和系统。本发明公开了一族简洁、专用光学传感器，所述光学传感器在近紫外线光、可视光、近红外光谱范围中适于不同的生物特征鉴定任务。所述传感器可以使用在单独、专门的应用中或者可以并入许多诸如便携式电话、个人数字助理、手表、或者电子表链的装置以提供个人生物特征安全来防止对许多受保护的属性的获取。
背景技术
本发明涉及美国专利申请序列号No.09/832,534，所述申请在2001年4月11日提出，标题为“对个体使用光学光谱进行生物特征识别或者验证的装置和方法”，此专利是1999年10月8日提出的标题为“使用近红外光(光谱)对个体进行识别的装置和方法”的美国专利申请序列号No.09/415,594的部分连续，而此专利与1998年10月19日申请的标题为“使用改良光学接口的非侵入性分析测量方法”的美国专利申请序列号No.09/174,812和1997年6月9日申请的标题为“漫反射监视装置”的美国专利申请序列号No.08/871,366有关，所有这些专利和本申请一样都转让给相同的受让人，此处并入这些公开以作为参考。
生物特征鉴定一般限定为使用一个或者多个物理或者行为特征或者属性来获取个人、动物或者其它生物实体/个体的身份、年龄或者性别。当然，为了保证安全，生物特征鉴定任务还可以进一步包括用于确定待测量样品是真实并是对一个生物进行测量。后面这个测试被称为活性鉴定。
身份鉴定通常有两种模式：一对多(识别)和一对一(验证)。一对多识别试图回答“我认识你么？”这样的问题，生物特征测量装置只从此信息收集一组生物特征数据来评估这个人是否是以前见过(“授权”)的个体。执行一对多识别任务的系统，诸如FBI的自动指印识别系统(AFIS)，通常非常昂贵(1000万美元或者更多)并需要很多分钟来检测未知样品和包括数以万计或者几百万个体的大型数据库的匹配。生物特征分析的一对一模式回答诸如“你是你所声称的那个人么？”，此模式被用在个体使用用户名字、个人识别数字(PIN)或者其它代码、磁卡或者其它装置时所声称的个体身份，所述装置用于收集一组生物特征数据并用于确认个人的身份。
尽管一般地一对多识别任务比一对一的要困难，在对特定生物特征装置识别的或者认可的用户数目降低到一个个体时两种任务变得相同。在认可数据库中生物特征识别任务只具有小数目个体的情况是非常普遍的。例如，对住所、个人汽车、个人计算机、便携式电话和其它这样的个人装置的生物特征获取典型地需要只有少量人的认可数据库。
生物特征识别和验证在许多应用中都是有用的。这样的例子包括在激活机器之前或者获取进入安全区域之前的验证身份。另外一个例子是对个体按照文件上记录的个体进行匹配，诸如匹配医院病人记录，尤其在个人的身份不明的情况下。生物特征识别在疑犯被逮捕但是真实身份未知时匹配警方记录时也是很有用的。其它使用生物特征识别或者验证的包括自动无钥匙启动和进入申请中、安全计算机和网络获取应用、自动金融交易应用、认可的手枪使用应用和工时和出席应用。总之，受保护的产权将被定义为用于说明所有需要生物特征认可才能获取的物品、地方、服务和信息。
现有的生物特征鉴定方法是多样的，但是其中的一些普通技术包括指印图形匹配、面部识别、手形、虹膜扫描和声音识别。每个这样的技术说明了对生物特征鉴定在一定程度上的需求。但是，由于成本、性能、或者其它问题，每个这些现存的方法相对其它技术都有其优点和缺点。
现有许多个人电子装置被用于获取受保护的财产但是却不包括任何生物特征能力。例如，电子表链通常用于获取进入汽车和激活商业或者住宅警报系统。诸如样品获取模型(Swatch Access models)的手表用于购买或者下载允许进入滑冰区和其它付费娱乐场所的密码。由Xyloc所销售的手表允许在表处于受保护系统的附近时允许访问计算机、打印机、网络或者其它装配合适的硬件和系统。被称为iButton的由达纳斯半导体(Dallas Semiconductor)所售的小的电子装置可以被用在戒指、钥匙表链、钱包、手表、金属卡或者徽章上，即一个人能够携带并用于获准进入进行适当装备的门和其它受保护的系统。但是，未授权的用户只需要从授权用户那里获取这样的装置就能获取任何被这些系统所保护的财产。这些装置不具有识别授权用户和未授权用户并将为任何具有它们的人工作。这种不足代表了一种主要的安全关注。
在美国专利No.6,041,410中，Hsu等公开了一种应用指印数据的个人识别表链。这个系统被指定包含存储器，所述存储器用于保持指印图像、图像相关器、利用循环冗余码的通讯装置以及被生物特征系统控制并允许获取受保护产权的“门”。Hsu等把“门”归纳为用于获取包括建筑、房间、汽车和金融帐号等财产的装置。所公开的方法和保护产权的门以及其和表链之间的交互作用有关，包括“唤醒”消息和一系列用于收集生物特征数据并将其与参考数据进行比较的步骤，确定匹配，然后启动装置以通过门提供获取途径。
一个叫做affinitex公司目前销售个人识别单元，所述公司是AiT的一个分公司，产品的名称为VeriMe。由于并入VeriMe产品中的指印阅读器和电池以及控制电子装置的尺寸的缘故，所述单元相对较大并意图悬挂在诸如垂饰的颈部周围。相比而言，在生物特征领域中长期的一个愿望就是有这样的生物特征技术，所述技术可以被离散地并入诸如手表的珠宝件中(例如：参看生物统计学：高级身份验证，Julian Ashbourn，Springer，2000，pp.63-4)。
已知许多的生物特征产品和技术依赖于不同的组织位置的光学图像来执行生物特征鉴定。例如，美国专利No.4,537,484，Fowler等说明了使用光学技术来收集指印图像的装置。在美国专利No.6,175,407中，Sartor说明了一种使用光学技术来收集手掌图像的装置。在美国专利No.5,291,560中，Daugman说明了一种用于收集和处理虹膜的光学图像的方法。在美国专利No.5,793,881中，Stiver等说明了使用成像方法学收集手的皮下结构的图像。但是，所有这些技术只是作为生物特征鉴定的基础而产生并使用组织的图像。成像的使用一般需要高质量的昂贵光学系统和足够大的成像区域以获取必要的生物特征细节。如果成像区域太小，这些成像系统的生物特征性能将会降低。由于这个原因，诸如指印和手掌阅读器的接触成像系统需要相对较大、平滑、能接近的表面，从而限制了这些系统可以被并入的产品的范围和形式。最后，由于在登记的图像和测试图像之间的匹配鉴定依赖于两个图像的方位，这样的生物特征系统必须修正这些位置的影响。由于这个原因，依赖于成像技术的生物特征系统需要足够的计算功率或能力和复杂的算法来修正图像的移动、旋转和扭曲，这些都会导致系统成本的增加并增加用户验证的时间。
作为对成像技术的一个可选，美国专利申请序列号No.09/832,534，申请日为2001年4月11日的标题为“对个体使用光学光谱进行生物特征识别或者验证的装置和方法”公开了一种使用光谱信息来进行生物特征鉴定，此专利是1999年10月8日标题为“使用近红外光谱对个体进行识别的装置和方法”的美国专利申请序列号No.09/415,594的部分连续。这些申请中公开的用于进行测量的装置基于相对较大的并且昂贵的多用途实验室级商用分光计。在这些申请中公开的系列技术被称为光谱生物统计。这些申请的公开此处作为参考并入。
广为人知的是组织光谱一般受组织的吸收和散射属性的影响。在许多光谱测量应用中，代表组织吸收特性的被测光谱部分对于测量更为重要而不是由于散射的效果。一个用于分离这两种效果的技术被称为径向分解漫反射光谱学，所述技术基于收集多个不同的源检测器分离距离(源距)的测量。这样的数据集提供了充分的信息来估计和分离由于散射和吸收的效果(参考Nichols等，Design and Testing of a White-Light，Steady-state Diffuse Reflection Spectrometer for Determination of OpticalProperties of Highly Scattering Systems，Applied Optics，1 January1997，36(1)，pp 93-104.)。尽管使用多源距对生物样品进行分析是一种广为人知的技术，但是使用相似测量结构用于光谱生物特征鉴定以前并没有公开过。
人们需要一种便宜、粗糙或粗壮(rugged)和小的分光计来执行光谱生物特征鉴定。一种可被用于构造这样的分光计的方法基于使用诸如发光二极管(LED)、激光器二极管、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)和连接到诸如白炽灯泡或者黑体发射器的宽带光源的窄带滤光器的多个离散光源，并操作在不同的波长以在这些波长来照明和测量试样的光学属性。这种类型的分光计已知并用于对许多应用收集光谱信息。例如，在美国专利No.3,910,701中，Henderson等公开了一种包括许多LED源以测量各种生物试样的分光计。在美国专利No.4,857,735中，Noller公开了一种使用一个或者多个LED来测量溶液试样的分光计。在美国专利No.5,257,086中，Fately等公开了一种具有多个LED光源的光学分光计且并入了Hadamard或者Fourier频率编码方法。但是，人们需要一种小的、粗糙并且便宜的最佳适用于生物特征鉴定设计的分光计。
作为生物特征鉴定任务的部分，需要保证被用于生物特征鉴定的试样是活的。例如，授予Osten等的美国专利No.5,719,950公开了一种方法和系统，以将诸如指印、掌印、声印等和诸如皮肤温度、脉搏、心电图或者组织光谱特征的非特定生物特征参数的单独检测结合起来以保证试样的活性。
除了执行生物特征识别或者验证以及保证被检测的组织是活组织外，也存在一种能够在作为生物特征鉴定任务部分以确定被试验的个人的年龄、性别和其它人口统计特征的需要。例如，美国联邦交易委员会最近建立了一个委员会用于检查用于远程确定试图进入一个网站地址的个人的年龄的问题，以防止未成年人接近不合适的地址。在线儿童保护委员会(COPA)在2000年6月9日举行了听证会，并指明基于当时的任何已知生物特征的技术都不能够被用于协助确定一个人的年龄。
发明内容
本发明的详细实施例将在此处公开。但是，需要理解的是本发明所公开的实施例只是出于示例的目的，其可以以不同的系统来实施。因此，此处公开的任何特定细节不能理解为用于限定，而是作为权利要求的基础和作为普通技术人员实施本发明的教义的表示基础。
本发明基于申请人这样的认识：准确和精确的并能重复的个体的组织光谱包括在近紫外线范围、可视光范围、极近红外线范围(very nearinfrared range)或者近红外线范围中的选定的波长以及从这些范围中选定的波长的组合中包括对于个体是独特的这种光谱特征和光谱特征组合。生物特征鉴定所显示的光谱范围介于波长350nm至2500nm，尽管有可能在此范围之外存在相似的能力。
对所用测量波长的选择部分受到合适照明光源和检测器的可获取性以及成本所驱使。在此申请中所公开的离散光源情况下，最常用和最便宜的光学部件工作在波长区域350-1000nm。这样的系统可以由硅检测器材料和轻易获取的LED、激光器二极管、VCSEL、或者连接到灯泡的滤光器来构造。但是，其它检测器和其它光源也可以作为可选部件，或者跨越更大的光谱范围或者不同的光谱范围。
本发明的方法和装置还提供用于对被测量的试样是否是活的组织的生物特征鉴定，被称之为“活性(liveness)”鉴定。此外，本系统除了匹配输入的数据的属性之外，保持了高系统安全性，因为生物特征装置保证了操作的试样是真实的和是活性的。这样，对活性的准确鉴定排除了使用伪造的体部和/或者从验证的个体上移除的部分。已经被发现活性组织的光谱签名或光谱特征(spectroscopic signature)基本上不同于绝大多数其它媒介(包括死的组织)，这样活性鉴定就是本发明生物特征装置和方法的一个整体部分。
本发明的方法和装置也可以被用于估计或验证在进行生物特征测量的人的年龄。此外，本发明的方法和装置可以被用于估计或者验证在进行生物特征测量人的性别。
此处对于能够获取组织光谱的传感器装置公开了许多种实施例，所述组织光谱可以被用于生物特征识别鉴定、活性鉴定、年龄鉴定和性别鉴定。本发明的这些实施例可以进行小型化和粗糙化或加固(ruggedization)修改以并入各种系统中。这样的固定安置应用包括但是不限于进入工地、家庭、旅馆、安全工业区和其它受控区域的物理或身体进入保证；时间和出席(time and attendance)监控；诸如无钥匙进入、无钥匙开启、自动个人设定和移动因特网访问的自动应用；个人计算机和网络安全；可靠健康记录获取；自动金融事务；以及授权手枪使用。
除了固定系统应用外，本申请中的所述装置和方法可以用于诸如智能卡、电子表链或者手表的小的个人生物特征部件中，这样用户/所有者/佩带者都可以携带它们并对许多装置和系统提供生物特征保证的授权。这样的个人生物特征系统只有在被授权的个人激活的情况下才可以作为获取受保护产权的钥匙，并减少或者消除被未授权的个人进入受保护系统。这样，本发明的个人生物特征装置变成一种智能钥匙以允许访问接口到此装置的并且保持者授权访问的任何系统。这样的系统和使用可以包括但是不限于个人计算机、网络访问装置、办公建筑和私人住宅中的门、时间和出席系统、汽车、安全装备、自动金融事务、便携式电话、收费站、电子售货机交易和诸如电影之类的每次进入都需付费的情况中。
可选地，诸如个人数字助理(PDA)和便携式电话的个人电子装置开始集成到不同的无线应用中，本发明提供了一种装置用于确认使用此装置的个人的身份。这有可能很重要，在诸如移动商业使用的无线应用中来授权资金转帐或者购物，同时也允许获取医疗记录和作为家庭、办公室和汽车的电子钥匙。通过提供集成、紧凑、粗糙或坚固(rugged)、安全的生物特征系统，本发明提供了可以在日常生活情况下应用的能力，所述系统可以被用于确认试图使用PDA来获取受保护产权的个人的身份。
除了作为单个生物特征的光谱生物特征传感器应用之外，本申请中所公开的所述传感器和识别方法也可被用于和其它生物特征技术接合在一个系统之内，以或者增加系统的准确性或者增加系统的鲁棒性。在需要更大的系统安全性的情况下，光谱生物特征技术可以和一个或者多个其它生物特征方法相接合，所得的结果可以组合来保证一个人的身份。可选地，所公开的系统和方法可以和其它生物特征技术相组合以提供不止一个方法来识别一个人，以防在一个方法由于系统失败或者其它原因而导致失效，以保证一个总体上更为稳定的系统性能。
用于执行生物特征鉴定的系统包括：光学传感器头，所述光学传感器头包括一个或者多个单色照明源、一个或者多个检测器、以及光学取样器，所有这些部件被放置以使许多源检测器间隙(source-detectorspacing)或者许多不同的单色波长，或者二者都存在；光源编码系统；具有输入和输出装置的微处理器；数据库，所述数据库包括授权人的所选组织光谱数据或者个体的光谱数据集合，对照该数据库以检查未知个人的数据；在微处理器中运行的程序，所述程序用于分别目标个人的光谱数据和授权光谱数据或者包含一组个人光谱的光谱数据库集合。此程序可以包括用于基于所测光谱数据执行活性鉴定、年龄鉴定和性别鉴定分析的软件。
代表本发明新颖性的这些和其它不同的特征和优点将在所附的权利要求中指出，此处作为一部分。但是，为了更好地理解本发明、其优点和使用其所获得的目标，将参照构成本申请的另外一部分的附图对本发明的优选实施例进行说明和描述。
附图说明
在附图的所有几个附图中，相似的参考数字指示本发明优选实施例对应的部件或者要素。
图1显示的是在一个优选实施例中光谱生物特征传感器头的透视图；
图2显示的是连接到显示多个装置光学路径的皮肤表面的生物特征传感器元件的示意截面图；
图3显示的是并入多个光源并以可变源检测器距离安置的生物特征传感器的示意顶视图；
图4显示的是并入多个光源并以通常的源检测器距离安置的可选生物特征传感器的顶视图的示意表示；
图5显示的是并入多个光源和一个波导/孔板以提供可变化的源检测器距离的可选生物特征传感器的示意顶视图；
图6显示的是包括提供可变化源距的许多光源和许多检测器的可选生物特征传感器的示意顶视图；
图7显示的是提供可变化源距的多个光源和检测器阵列的可选生物特征传感器的示意顶视图；
图8显示的是构造到钥匙表链中的个人生物特征传感器的示意表示；
图9显示的是包括构造至手表的后面板中的个人生物特征传感器的表的示意表示；
图10显示的是用于执行试验来确认光谱生物特征装置性能的实验室分光计系统的示意图；
图11显示的是双路径光纤光学取样器的末端视图的示意视图；
图12显示的是说明用于图11中的双路径取样器的接受者—操作者特征；
图13显示的是使用可变化数目的离散光谱元件的双路径取样器分析的等误码率的图解说明；
图14图解说明了利用本发明的实施例预测年龄的试验结果。
图15图示说明了使用本发明中的实施例进行性别预测的实验结果。
图16图示说明了性别预测能力和所确定的模糊数据部分的比较；
图17图示说明了活性试验的结果；以及
图18进一步详细说明了图17中所说明的活性试验。
具体实施方式
此处公开本发明的详细实施例。但是，需要理解的是所公开的实施例只是作为示例，所述发明可以使用不同的系统来实施。因此，此处所公开的细节不是出于限制，而是作为普通技术人员使用本发明的基本教义。
本发明基于申请人这样的认识：在近紫外线范围、可视光范围、极近红外线范围或者近红外线光谱范围以及这些范围的组合中个体或个人的准确和精确的并能重复的组织光谱包含对于个体是唯一的或独特的这种光谱特性和光谱特征组合。本发明进一步基于该认识：使用判别分析技术的适当的分析能够识别这些唯一的特征或者组合，而这些特征或者组合在光谱输出的目视分析中并不是很明显，这样，个体的身份可以通过比较使用时的取得的组织光谱数据和与以前的测量中所储存的组织光谱数据来确定。
此外，组织光谱被发现不仅包含特对于个体是唯一的这种信息，而且包括显示这样的光谱试样是否是在试样是活着的时获取的许多的特征和特征组合。引起指示试样状态(活的或者是死的)的光谱特征的生理效果包括但不限于充血或血液灌流、温度、水合作用状态、葡萄糖和其它分析物水平、衰退组织的总体状态。这样，本发明的生物特征识别和验证方法可以和组织的活性状态确定一起使用或者分离使用。从其它生物系统(器官、动物等)所获取的组织也被发现具有和人类皮肤显著不同的光谱特征，这是由于组织成分和形式的差异所导致的。这样，本发明的生物特征识别方法也可以和试样是否是人的皮肤或者其它组织的鉴定一起使用或者分离使用。此外，还发现的是诸如胶原质凝胶、胶乳或橡胶、水溶液、或者其它类似组织的物质具有和人的组织所不同的光谱特征，这是由于组成和形式的原因造成的。这样，本发明的生物特征识别和验证方法可以和试样是否是真实的组织或者其它物质的确定来使用或者相分离。
在使用本发明时，还发现的是其它在组织光谱中观察到的光谱特征和被检查的个人的年龄和性别有关。这些特征被认为部分因为年轻和年老的人以及男性和女性之间的皮肤厚度的差异所导致。皮肤厚度和组成的这些变化通过影响试样的散射特征而影响组织的光学特征。这些属性反过来在被测量的组织光谱上施加不同的光谱形状，这可以通过合适的多元技术析取和应用以来提供年龄和性别估计。
现在参照图1，该图显示了本发明的一个典型的光学传感器头的实施例的透视图。传感器组件30包括一系列或者多个以选择的方式安置在传感器头32上的光源34，所述传感器头32还包括一个或者多个检测器36。传感器组件30还可以包括将电力提供给光源34的功率调节电子装置(未示出)，还可以包括信号处理电子装置(未示出)，所述信号处理装置用于将检测器36所测量到的信号进行放大。多芯电缆38提供给传感器头提供电力并将所检测到的信号传回到用于处理光谱数据(spectral data)的微处理器或者计算机(未示出)的装置。
光源34可以是发光二极管(LED)、激光器二极管、垂直空腔表面发射激光器(VCSELS)、具有带有光学快门的光学通带过滤器的石英钨卤素白炽灯泡、或者其它技术上已知的光学源。每个光源34具有相同的波长特征，或者由具有在光谱范围从大约350nm至大约2500nm中不同的中心波长的源所构成，总之，光源34的集合可以包括和其它源具有相同波长的源或者不同的源。在优选实施例中，光源34包括LED组、激光器二极管、垂直空腔表面发射激光器VCSEL、或者其它具有不同的波长特征的固态光电装置，所述波长位于从大约350nm至大约1100nm光谱范围中。
检测器36可以是单个元件或者其可以是一维或者二维元件阵列。检测器类型和材料被选择适合源波长和测量信号以及定时要求。这些检测器可以包括PbS、PbSe、InSb、InGaAs、MCT、辐射热测量计和微辐射热测量计阵列。在光源34是固态光电装置的优选实施例中，优选的检测器材料是硅，所述光电装置工作在从大约350nm至大约1100nm的光谱范围中。
光源34可以顺序照明和熄灭以使每个源通过关闭和打开到每一个源的电源来测量组织属性。可选地，多光源34可以使用技术上或本领域已知的编码方法来进行电子调制。这些编码模式包括傅立叶强度调制、哈得马德调制(Hadamard modulation)、随机调制、和其它调制方法。
图2显示的是图1中传感器头32的横截面视图，用在漫反射系数或漫反射测量中。也显示了和传感器头32的表面39相接触的组织40和平均光学路径(mean optical path)42、44、46、48、50、52，所述路径是光分别从每个光源的41、43、45、47、49、51传输到检测器36。在获取组织光谱数据时，测量可以在至少两种不同的取样模式中进行。图2所示的光学几何图形称为漫反射系数取样几何图形，其中光源和检测器位于组织的同一侧。可选的方法称为传输取样，其中光在一侧进入诸如耳垂或者指尖的薄的组织区域然后通过位于组织另外一侧的检测器检测。尽管在诸如硅区域的区域中的光可以刺入组织一个厘米或者更多的显著深度，这依赖于波长，对组织的传输取样限制了可以被应用的体的区域。这样，尽管任一取样模式可以应用到本发明中，特别是在硅区域中利用光源分析，一种优选的并且更多样的取样方法基于被反射的光。
参照图2，当组织被特定的光源41所照明时，由检测器36所检测到的结果信号包含沿着光源41和检测器36之间的路径的组织光学属性的信息。任何给定光子的实际路径高度分散或无确定路线，这是由于组织的光学散射的效果所导致的，但是中间光学路径42是更为规则和平滑的曲线，如图中所示。
这种中间或平均光学路径总体上因不同的光源检测器分离距离(源距)而不同。如果另外一个光源51和光源41一样离检测器36相同的距离，并且两个光源具有相同的波长特性，产生的结果信号可以被组合来增加测量的结果信噪比。如果光源51具有和光源41不同的波长特性，一般地，产生的结果信号提供了关于组织光学属性的独特和有用的信息，尤其在它们和光谱生物特性确定相关，并且应该作为不同的数据点来进行分析。以相似的方式，如果两个光源具有相同的波长特性并且位于与检测器36不同的距离(例如光源41和43)，然后在两个信号中的结果信息就不相同，并且测量应该被记录并作为不同的数据点来进行分析。在波长特性和源距中的差异提供了关于组织40的光学特性的新的有用的信息。
总体而言，检测器36可以位于传感器头的中央，或者其可以偏置到传感器头32的一侧以提供更大的源检测器分离距离(源距)。传感器头32可以是包括椭圆、正方形和矩形的其它形状。传感器头32也可以在光学表面具有空间曲率以匹配其被安装到的装置的轮廓形状。
自皮肤的最上层反射的光不包含关于更深的组织属性的重要信息。事实上，自组织的上部表面反射(被称为“镜向或反射”或者“分流”光)对绝大多数光学测量都是有害的。由于这个原因，图2说明了传感器头的几何形状，其中检测器36自传感器表面39在光学不透明材料37中凹进，所述材料构成传感器头32的主体。检测器36的凹进布置使得在反射离开组织的第一(表皮)表面后可以被检测的光量最小化。可以看出的是通过凹进每个光源或者凹进检测器和光源可以产生相同的光学阻拦效果。
图3显示的是具有多个光源34和单个可见检测器36的传感器头32的顶视图。此图意图代表允许其间具有变化间距的检测器36和各种源34的结构。一般地，此结构在具有不同的波长特性的少量光源34可获取的情况下是最适合应用的。在这些情况下，在源34和检测器36之间的变化距离被用于收集其它来自组织的光学信息。
参照图4，光源34可以与检测器36等距离布置。此结构最适合在每个光源34具有不同的波长并且可以获取足够的光源来实现所需的系统准确结果的情况。这样的一个例子发生在单个光源是将光学过滤器和一个或者多个宽带(例如，白炽)光源组合的结果时。在此情况下，可以限定许多唯一或独特波长带宽，每个源34可以与中心检测器36等距离放置。
组为可变源检测器结构的可选实施例显示在图5中，其概略地说明了此类型的传感器70的顶视图。在此实施例中，四个不同的光源71、74、77、80被放置在围绕一个共用的检测器83周围。四个不同的光源71、74、77、80为说明而示出，但是可以在特定的实施例中使用更少的或者更多的光源。每个光源71、74、77、80光学耦合或连接到不同的光学波导72、75、78、81。每个波导72、75、78、81具有独立可控电子装置或者机械光学快门73、76、79、82。这些光学快门73、76、79、81可以独立控制并通过允许光自波导72、75、78、81在预定位置进入组织而对光编码。用于实施光学快门的一种方法是使用微机电系统(MEMS)结构，所述结构是普通技术人员所熟悉的技术。光源71、74、77、80可以是不同的LEDs、激光器二极管或者VCSELs。可选地，也可以使用一个或者多个带有不同光学过滤器的白炽源来产生不同波长特征的光以连接或耦合到每个波导72、75、78、81中。同样，此MEMS孔几何形状可以和其它照明源和此申请中其它图形所描述的几何形状一起使用。
可选地，也可以通过使用图6中所示多于一个检测器元件来实现多源检测器距离。图6示意说明了此类型传感器80的顶视图。在此实施例中，三个不同的光源82、84、86中的每一个相对三个检测器81、83、85放置，这样给定光源和每个检测器之间的间距不同。例如，光源82的源检测器间距相对检测器85最短而相对检测器83最长。通过顺序或者编码模式打开光源82、84、86和在每三个检测器81、83、85测量反应，所有的可获取的在所有的波长上的源距的组织特征都可以测量到。
多检测器元件和多照明源的使用可以延展到使用图7中所示的检测器阵列。图7示意说明了此类型的传感器90的顶视图。在此实施例中，多个光源92、94、96、98被放置在检测器阵列99的周边上。在每个阵列元件上所检测到的信号然后相对来自给定光源的光表示不同的源距。此结构存在许多变化，包括使用一维(1-D)或者二维(2-D)矩阵，以及将源不仅放置在周边上而且放置在阵列内。
检测器可以是任何适合被检测的光谱区域的材料。对于在从大约350nm至大约1100nm区域中的光，优选的检测器材料是硅，并可以作为单个元件装置、离散元件的集合、或者1-D或者2-D阵列来实施，这依赖于系统结构和所使用的编码方法。对于从大约1.25至大约2.5μm的区域中的光源，优选的检测器材料是InGaAs，并可作为单个元件、元件集合、或者1-D或者2-D阵列来实施。检测的其它检测器材料和装置包括InSb、Ge、MCT，PbS、PbSe、测辐射热仪、以及其它普通技术人员已知的其它材料和装置。
一旦通过组织的光被检测到，信号可以被数字化并使用常规技术或标准技术记录。这些被记录数据然后可以被直接处理或者转换为普通技术人员已知的吸收光谱(absorbance spectra)或者噪音定标吸收光谱(noised-scaled absorbance spectra)。数据然后可以通过2001年4月11日申请的美国专利申请序列No.09/832，534标题为“对个体使用光学光谱进行生物特征识别或者验证的装置和方法”以及在1999年10月8日申请的美国专利申请序列No.09/415,594标题为“使用近红外线光谱对个体进行识别的装置和方法”中所说明的方法来进行光谱识别或者验证。
诸如上述讨论的小光谱生物特征组件可以被植入许多系统和应用中。光谱生物特征阅读器可以被构造为连接到PC或者网络接口的专门的系统、ATM、使得入口通道安全、或者允许获取或接通诸如便携式电话的特定电子装置。在此模式中，一个或者多个人可以加入生物特征系统并使用特定的阅读器来获取特定的功能或者特定的区域。
可选地，光谱生物特征系统可以被构造为个人生物特征系统，所述个人生物特征系统可以确认被授权使用装置的单个人的身份，并将此授权传给任何合适装备的PC、ATM、入口通道或者需要获取授权的电子装置的件。后述方法的一个优点是个人生物特征系统可以将识别码传输给请求单元，然后使用生物特征信号来确认授权，这意味着所述系统需要执行验证任务而不是更困难的识别任务。但是，从用户的角度而言，系统认出用户而不用明确地需要识别他自己或者她自身。这样，所述系统看起来工作在识别模式下，这对用户更加方便。
个人生物特征系统的额外的优点是如果未授权人能够击败用于特定生物特征系统一个人组合的个人生物特征系统码，个人生物系统可以被重置或者使用一个新的识别码来替代，这样以重新建立一个可靠的授权人的生物特征。此能力和将授权唯一基于生物特征签名(biometricsignature)(光谱、以及其它任何诸如指印、虹膜、面部等生物特征技术)的多人生物系统形成对比。在后者中，如果侵入者能够通过以某种方法模拟自授权用户获得的信号就可以危害所述系统，没有能力改变生物特征码，因为其唯一基于一个人的固定生理特征。
图8显示了以电子钥匙表链102的形式构造的个人光谱生物特征系统100的一个实施例。图4中所示的等距离传感器结构只是出于说明目的。任何公开的传感器结构都可以应用在电子钥匙表链中。照明104和检测系统106可以被嵌入表链102中，因为这是收集和数字化光谱信息的装置。在一个实施例中，基于射频RF信号103的近程无线电技术可以被传输以在表链和对应的阅读器(未示出)之间通讯以允许获取或访问PC、入口通道等。在另外一个实施例中，红外线光学信号可以被用于传输表链和阅读器之间的信息。在另外一个实施例中，在个人生物特征系统和阅读器之间建立了直接的电学连接。被测量的光谱数据和以前记录的登记光谱(样板)之间的实际比较可以在表链或者在阅读器中进行。在前述的情况下，执行比较所必须的逻辑操作在表链中完成，然后简单的确认信号或者拒绝信号被传输到阅读器。在后面的情况下，最近测量的光谱被传输到阅读器，比较和决定在阅读器或者在阅读器的连接宿主上实现。在任一情况下，表链和阅读器之间的通讯需要以安全的方式执行以避免截取和未授权的系统使用。普通技术人员熟知用于保证两种装置之间的安全通讯的方法。
个人光谱生物特征系统110的第二个实施例在图9中说明。在此情况下，生物特征阅读器111被嵌入表壳112中并在来自手腕区域的皮肤的检测信号的基础上工作。所述系统的工作和生物特征表链的工作相同。图10说明的图4中等距离传感器几何形状只是出于说明的目的。任何以前公开的传感器形状都可以用在此申请中。
除了表和表链之外，相似的生物特征能力可以被嵌入其它个人电子装置。这些装置包括个人数字助理(PDA)和便携式电话。在各情况下，个人生物特征系统可以提供用户确认或授权来获取或使用其中个人生物特征系统被安装的装置，以及对移动商业(M-商业)或者其它所述装置能够执行的无线电事务提供授权。
所披露的紧凑的传感器也可以被用于枪或武器上以防未授权使用。尤其，生物特征传感器可以放置在诸如手枪或者其它轻武器的武器手柄中以在枪被以通常的方式握持时传感组织属性。在此申请中所公开的装置和方法的另外一个能力就是除了确定谁能够被授权获取产权外也能够识别那些被明确排除获取被保护的产权的人。这个能力相对那些被知道试图使用所述装置的未授权人而言，提高了所述系统的生物特征性能，这在个人手枪的情况下尤其重要。特别地，拥有生物特征激活手枪的父母可以登记自己为授权的用户而将他们的子女明确地设为未授权用户。通过这种方式，父母可以进一步确保家中有枪的子女也不能使用它。
也有可能在诸如家、商业场所或者汽车中使用明确拒绝的生物特征系统的能力。例如，安装在商业场所的入口通道的生物特征系统可以被用于允许授权的雇员和临时工作人员使用。如果一个雇员被解雇，或者临时雇员的合约到期，则其录入数据可以从授权变换到不授权，如果他或者她试图进入，那么将进行明确检查以拒绝以前雇员的获取进入。
由于光学光谱的性质，在不对试样使用相似的材料非常难于生成相似形状和吸收特性的光谱。出于这个原因，许多诸如被用于击败诸如指印阅读器或者手表面形状系统的橡胶或乳胶和蜡的常用材料对于光谱生物特征系统而言都是无效组织代用品。通过执行生物特征比较，大多数非组织试样被拒绝，从而具有对可能的侵入者较强的对策能力。
相似地，许多通过本发明公开的存在于波长范围中的光谱特征是指示活的组织的。这些特征包括氧基和脱氧血红蛋白带、温度效应、细胞内水合作用以及其它。这些效果有助于被测量试样的整体光谱外形特征并保证匹配试样是活的人的一部分并通常被布满。这样，好的光谱比较保证试样的“活性”并阻止使用死的或者被切割的组织作为手段来绕开光谱生物特征系统。
在一些应用中，诸如因特网获取授权中，使用光谱生物特征系统能够验证个人的性别和/或者年龄将是非常有用的。由于在皮肤结构和组成的年龄和性别上的特定差异，光学光谱以系统的和指示的方式变化以使用生物特征光谱数据估计年龄和性别。
在实施本发明中，组织光谱数据通过测量用于不同光源的输出传感器所接收到的光强度来确定，所述光源指示组织在不同波长和/或者在不同源距的光学属性。对普通技术人员所熟知的是，响应入射光水平的检测器所产生的信号可以被转换为能够被记录并被用于随后的登记分析或者身份授权的光谱数据(spectral data)。
                          试验结果
实验室试验用来测试和确认所述前提：离散的波长光源可以被用于生物特征鉴定任务，进一步的优点可以通过不同的源检测器距离而布置相同的源而获得。图10显示的是被用于试验的试验系统的示意图。此系统使用照明子系统100，所述子系统包括100W石英钨卤素灯泡102和一些光学过滤器104以传输1.25至2.5μm光谱范围的光。所述光被引导至光纤光学取样器106，光纤光学取样器106用于进行前臂手掌表面的漫反射光学测量(diffuse reflectance optical measurements)。取样器106收集的漫反射的光然后被引导至傅立叶变换红外线(Fourier transforminfrared/FTIR)分光计或光谱仪108并被延展范围/扩充域(extendedrange)铟镓砷化物(InGaAs)检测器110所检测。分光计是Perkin Elmer2000 FTIR，工作在光谱分辨率16cm-1。产生的结果干涉图数据被数字化、并使用普通技术人员所熟知的技术存贮和转换为光谱数据(spectraldata)。
光学取样器106包括试样头120，所述试样头120能够使用两种不同的源检测器距离来收集组织光谱数据。图11显示了包括三个不同光纤组的光学取样器或者试样头120的顶视图，所述三个不同光纤组包括外环121、内环122和中间束123。光纤的外环121和光纤的内环122被用于照明组织，光纤123的中间束被用于收集漫反射光。光学开关(未示出)被嵌入光学取样器子系统，这样或者光纤的外环121或者光纤的内环122被用于在任何一个时间来照明组织。内环光纤122至中间检测束123的中心至中心间距大致为0.5mm，而外环121的间距大约为0.7mm。这样，当外环照明组织时收集的光谱具有比使用内环122照明所收集的光谱具有更长和更深的平均路径长度。光学系统被建立这样光谱被彼此靠近放置的内外照明交替及时收集。
二十二个糖尿病患者客体参与了研究，跨时16星期。研究中的每个人在研究的第一个7周中的每一周每周两次单独采访时被进行测量。然后有8个星期间隔，接着是研究的一个另外的星期，在此期间每个人再次在两个单独访问中被测量。在每次测量访问中，多个(5)光学试样从他们的左前臂的下侧收集。每个光学试样包括90秒的测量时间。
通过图11中取样器所收集的光学试样被用于模拟和图3中所示相似的离散源结构。尽管在图11中所示的系统是宽带照明系统，在此试验系统中收集的光谱数据被后处理来模拟离散波长系统。均匀间隔的小数目、离散光谱元素(以不同名称标识为4，6，10，或者20)被从连续光谱数据中选择并用于使用以前所述相同类型的分析进行随后的生物特征分析。生物特征鉴定的方式和2001年4月11日申请的美国专利申请序列No.09/832,534标题为“对个体使用光学光谱进行生物特征识别或者验证的装置和方法”非常相似。尤其，通过随机地从授权的用户(“生效”)那里选择少量客体的数据、作为未授权用户(“侵入者”)的不同的小子集来执行生物特征分析并且剩余的客体数据被用作建立校正集。由于客体数目相对较小，使用六个随机客体进行验证和两个作为侵入者来进行分析。此分析被重复10次，结果被汇集来获得稳定的结果。
校正数据被处理来产生如美国专利No 6,157,041标题为“Methods andAaparatus for Tailoring Spectroscopic Calibration Models”中的类属数据。这些数据的PCA分解被用于执行产生50特征向量和记分(eigenvectors and scores)。所述记分然后被分析用于确定20个对于比率具有最大值的因素，所述比率是每组记录中人与人之间(between-person)的变化与个人之内(within-person)变化的比率。
每个验证客体数据的前两个试样被平均并作为初始登记光谱。每个剩余的验证光谱以临时的顺序取得并从登记的光谱中去除。这个光谱差异然后呈现给所选定的校准因数，以计算马赫拉劳比斯(Mahalanobis)距离。如果马赫拉劳比斯距离小于一定的阀值，验证光谱被认为是有效的，验证光谱(0.2)和登记光谱(0.8)的权和被用于更新登记的光谱。对多个阀值此过程被重复。普通技术人员将会认识到光谱F-比率(F-Ratio)可以被使用而不是马赫拉劳比斯距离标准或者和马赫拉劳比斯距离标准一起使用以执行识别鉴定。侵入者数据以相同的阀值和验证数据相同的方式来进行处理。
此分析从内环照明、外环照明应用到光谱数据，并从内外环照明应用到连接所选数据的数据集合。后者的情况模拟该情况，即一对特定数，N个不同的离散源在用于以两个不同的源检测器距离进行照明并对2N个源中的每一个进行收集数据。
此分析的结果被显示在图12和图13中。图12描述了接收器—操作者特性(ROC)曲线，其中光谱元素的20被用于生物特征识别任务。内环数据的等误码率或等错率(equal error rate)(EER，定义为错误接受率(falseacceptance rate)＝错误拒绝率(false rejection rate))是2.0％，而外环数据产生的EER是1.6％。相比较而言，由内外环光谱元件两者构成的光谱数据集合使得EER改良为0.7％。图13显示的是所有三种取样情况下的EER，其中4，6，10和20元素或单元被用于分析。在所有的情况下，组合的环数据比单独的通道的任一种性能要好，表明额外的生物特征信息通过多个源检测器间距利用相同的波长来测量是可以获得的。
使用光谱数据获取年龄的能力通过使用NIR光谱自多人研究中检验，所述多人研究使用实验室级FTIR系统，并和图10和11中的相似。但是，光源102是40W石英钨卤素灯泡，FTIR分光计108是Bomem WorkIR，光学取样器106只由图11中的内环122和中间束123相类似的单个照明环和一个中心检测器光纤束构成。
数据从87糖尿病患者收集，所述患者参与了17周研究的一部分。大概半数人参加了6个星期的研究，另外一半参加了11周的研究。在任一情况下，每个人在参加研究的每一周每周两次的单独访问中被测量。在每次测量访问中，多个(3-5)光学取样器用于从他们的左前臂的下侧来进行收集。每个光学取样器包括90秒的测量时间。在此次研究组中收集了一共超过5100的光学试样。产生的结果强度谱被对数转换为(log-transformed)伪吸收率(pseudo absorbance)数据，一个标度函数或比例函数(scalefunction)被用于光谱以使得光谱噪音特性均匀。标准离群值规格(Standard outlier metrics)(马赫拉劳比斯距离以及光谱F比率/Mahalanobis Distance and Spectra F-Ratio)被应用到结果比例吸收率(scaled absorbance)数据以在随后的处理之前移除离群值的光谱。
比例吸收光谱和客体的对应年龄与部分最小平方(PLS/partialleast squares)多变量校正算法一起使用来确定年龄预测准确性。排出个人(person-out)交叉验证被执行，结果显示在图14中，其中“SEP”是预测的标准误差，所述标准预测误差为误差的单标准偏差测量。可以看出好于6年的由SEP的年龄预测基于NIR组织光谱是可能的。
相似的多变量分析被执行以确认性别预测能力。在此情况下，每个从87个客体中所获得的NIR光谱被分配一个基于被测光谱的人员的性别而分配0或者1的参考值。这些光谱数据和参考值然后可以使用PLS和客体排出(subject-out)交叉核实处理以确定性别预测。预测值大于0.5的被赋予值1，而预测小于0.5的被赋予0。此分析的结果显示在图15中，可以看出大约85％的光谱产生准确的性别预测。在一些情况下，原始预测靠近阀值0.5，这意味着它们是不可信的和模棱两可的。如果最靠近阀值的预测由于模棱两可而排除，对剩余的试样的预测能力有所提高。图16显示了作为光谱在多少次被认为是模棱两可的函数时预测能力的改良。
光谱生物特征区别活性组织和其它试样类型的能力被显示在图17和图18中。给出这些结果的试验基于在一小组登记的人中执行识别任务的实证。在此试验中，在系统中作为有效用户登记几个人，系统和上述在NIR 87人分析部分说明的相似。这些有效用户之一然后和另外一个没有在系统中登记的人一起出现到系统。同样，乳胶或橡胶手套被填充盐溶液并用于收集另外的测试试样。最后，也将一块牛皮作为式样在系统上进行了测量。此试验的结果显示在图17中，其中可以看出橡胶手套产生了非常膨胀或夸张的匹配度量。图18显示了图18的放大，可以看出即使在诸如牛皮的相接近的匹配组织试验也产生了极为膨胀的结果。从授权的人那里获得的试样匹配最佳，而未授权人的试样相对其它有效用户的试验有一个明显的膨胀。
该文件所覆盖的所述发明的新特征和优点在前述说明中得以提出，但是需要理解的是，此公开物在很大程度上出于说明的目的。可以在细节上进行改变，尤其是在形状、尺寸和部件的布置，而不用超出本发明的范围。本发明的范围当然地在所附的权利要求中加以限定。

Claims (64)

1、一种用于从组织收集光谱信息以执行生物特征鉴定任务的系统，包括：
多个离散光源；
用于对光源编码的装置；
用于将光引导入组织中的装置；
用于检测基本上通过表面下的组织的光的装置；
记录和存储所得到的检测器信号的装置；以及
用于处理所得到的光谱数据以执行生物特征鉴定的装置。
2、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述光源是发光二极管。
3、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述光源是激光器二极管。
4、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述光源是垂直腔表面发射激光器(VCSELs)。
5、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述光源基于一个或者多个连接到多个光纤的白炽源。
6、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述用于对光源进行编码的装置是电子的。
7、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述用于对光源进行编码的装置是机电的。
8、根据权利要求7中所述的系统，其特征在于，所述机电编码装置是微机电系统(MEMS)组件。
9、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述用于对光源编码的装置是机械的。
10、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述编码导致顺序系列的单个光源在组织取样间隔期间照明组织。
11、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述编码导致光源组合在取样间隔期间照明组织。
12、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述用于将光引导入所述组织中的装置导致光对于所有源和检测器的组合在大体相同的源检测器距离进入组织。
13、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述用于将光引导入所述组织中的装置导致光对于一些源和检测器的组合在大体不同的源检测器距离进入组织。
14、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述组织是皮肤。
15、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述检测光的装置是单元件检测器。
16、根据权利要求15中所述的系统，其特征在于，所述单元件检测器是硅检测器。
17、根据权利要求15中所述的系统，其特征在于，所述单元件检测器是铟镓砷化物检测器。
18、根据权利要求15中所述的系统，其特征在于，所述单元件检测器是硫化铅检测器。
19、根据权利要求15中所述的系统，其特征在于，所述单元件检测器是测辐射热仪。
20、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述用于检测光源的装置是检测器阵列。
21、根据权利要求20中所述的系统，其特征在于，所述检测器阵列是硅检测器阵列。
22、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述被检测光自组织漫反射。
23、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述被检测光通过组织传输。
24、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述生物特征鉴定是一种识别任务。
25、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述生物特征鉴定是一种身份验证任务。
26、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述生物特征鉴定是一种年龄估计任务。
27、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述生物特征鉴定是一种性别估计任务。
28、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述生物特征鉴定是一种活性鉴定任务。
29、根据权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述生物特征鉴定是一种真实试样鉴定任务。
30、一种用于从组织收集光谱信息以执行生物特征鉴定任务的照明系统，包括：
多个离散光源；以及
用于给光源强度编码的装置。
31、根据权利要求30中所述的系统，其特征在于，所述光源都基本上和公共点具有同样的距离。
32、根据权利要求30中所述的系统，其特征在于，所述光源是发光二极管。
33、根据权利要求31中所述的系统，其特征在于，所述光源是激光器二极管。
34、根据权利要求31中所述的系统，其特征在于，所述光源是垂直腔表面发射激光器。
35、根据权利要求31中所述的系统，其特征在于，所述光源是连接到一个或者多个白炽光源的光纤。
36、根据权利要求30中所述的系统，其特征在于，所述光源自公共点以两个或者多个基本上不同的距离布置。
37、根据权利要求36中所述的系统，其特征在于，所述所有光源是发光二极管。
38、根据权利要求36中所述的系统，其特征在于，所述光源是激光器二极管。
39、根据权利要求36中所述的系统，其特征在于，所述光源是垂直腔表面发射激光器。
40、根据权利要求36中所述的系统，其特征在于，所述光源是连接到一个或者多个白炽光源的光纤。
41、根据权利要求30中所述的系统，其特征在于，所述用于对光源进行编码的装置是电子的。
42、根据权利要求31中所述的系统，其特征在于，所述用于对光源进行编码的装置是机电的。
43、根据权利要求42中所述的系统，其特征在于，所述机电编码装置是微机电系统(MEMS)组件。
44、根据权利要求31中所述的系统，其特征在于，所述用于对光源编码的装置是机械的。
45、一种使用组织光谱数据执行生物特征鉴定任务的方法，所述光谱数据具有许多测量值，包括步骤：
使用来自多个离散光源的照明从所述目标个体获取目标组织光谱数据；以及
使用多变量算法处理所述目标组织光谱数据以进行生物特征鉴定。
46、根据权利要求45中所述的系统，其特征在于，所述光谱数据表示单个源检测器间隔距离或源距。
47、根据权利要求45中所述的系统，其特征在于，所述光谱数据表示多个源检测器间隔距离或源距。
48、根据权利要求45中所述的系统，其特征在于，所述生物特征鉴定是一种识别任务。
49、根据权利要求45中所述的系统，其特征在于，所述生物特征鉴定是一种身份验证任务。
50、根据权利要求45中所述的系统，其特征在于，所述生物特征鉴定是一种年龄估计任务。
51、根据权利要求45中所述的系统，其特征在于，所述生物特征鉴定是一种性别估计任务。
52、根据权利要求45中所述的系统，其特征在于，所述生物特征鉴定是一种活性鉴定任务。
53、根据权利要求45中所述的系统，其特征在于，所述生物特征鉴定是一种试样真实性任务。
54、一种用于执行生物特征鉴定任务以使得能够获取受保护产权的个人识别系统，包括：
个人装置；
光谱生物特征传感器；
用于处理所得到的光谱数据以执行生物特征鉴定的装置；以及
根据生物特征鉴定结果授权获取或者拒绝获取受保护产权的装置。
55、根据权利要求54中所述的系统，其特征在于，所述个人装置是一种个人数字助理。
56、根据权利要求54中所述的系统，其特征在于，所述个人装置是便携式电话。
57、根据权利要求54中所述的系统，其特征在于，所述个人装置是手表。
58、根据权利要求54中所述的系统，其特征在于，所述个人装置是电子表链。
59、根据权利要求54中所述的系统，其特征在于，所述个人装置是智能卡。
60、根据权利要求54中所述的系统，其特征在于，所述个人装置是武器。
61、一种使用生物特征传感器限制获取受保护产权的方法，包括步骤：
从已知未授权人收集生物特征登记数据；
从目标人收集目标生物特征数据；
将所述目标生物特征数据和所述未授权登记数据进行比较；以及
如果在所述目标生物特征数据和所述未授权登记数据被鉴定匹配时拒绝获取所述受保护产权。
62、根据权利要求61中所述的方法，其特征在于，所述生物特征传感器是一种光谱生物特征传感器。
63、根据权利要求61中所述的方法，其特征在于，所述受保护产权是武器。
64、根据权利要求61中所述的方法，其特征在于，所述武器是枪。
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