生物身份核實系統及生物身份核實方法
2023-09-20 07:33:30 1
專利名稱：生物身份核實系統及生物身份核實方法
技術領域：
本發明涉及生物身份核實系統及生物身份核實方法，特別涉及帶有身份證卡閱讀器的生物身份核實系統。
根據上述的光路特徵，目前的光學指紋傳感器有以下不足之處①傳感器組件體積大，這限制了它的應用範圍；②光源與圖像傳感器的非同一平面定位，使得製造成本上升，廣泛應用受限制；③傳感器採集到的指紋圖像沿著一個方向受到壓縮，迫使需要通過軟體來糾正，也使其造價提高，應用受限制。
美國專利申請5,892,599和5,629,764在稜鏡上加上了全息相位光柵，使成像鏡的光軸垂直於圖像的成像平面，以達到消除圖像變形的目的。美國專利申請6,240,200加了組合稜鏡作為替代方式來消除圖像的變形，這幾種解決的方法均使傳感器的製造費用大大增加。
美國專利申請5,796,858用一個光柵來代替稜鏡。這種解決方法的缺點是由於光柵光學上的不完美性使指紋圖像質量嚴重下降。
發明內容
為解決上述技術問題，本發明提供的指紋傳感器的技術方案如下一種生物身份核實系統，包括一光學指紋傳感器和一連接該光學指紋傳感器的身份證卡閱讀器；所述光學指紋傳感器包括一塊稜鏡用於接收光束，當一個手指接觸到了稜鏡的上表面時，稜鏡將得到的光束反射出來；第一塊鏡子用於接收稜鏡反射出來的光，並反射出去；第二塊鏡子用於接收從一塊鏡子反射出來的光並反射出去；一個成像鏡用於接收從第二塊鏡子反射出來的光並將光聚焦在一個傳感器上；所述身份證卡閱讀器從身份證卡上讀出所存生物資料。
一種生物身份核實裝置，包括一個光學指紋傳感器用於接收用戶指紋；一個身份證卡閱讀器用於讀取身份證上的用戶生物資料；該生物身份核實裝置將光學指紋傳感器所接收的用戶指紋與身份證讀卡器讀取的生物資料進行比較。
一種生物身份核實裝置，用於電話系統，包括一個相機用於接收用戶的圖像；一個身份證卡閱讀器以便接線員要求用戶插入身份證進行核實使用許可。
一種生物身份核實方法，包括如下步驟檢測用戶指紋；讀取身份證上的用戶生物資料；將用戶指紋與用戶生物資料進行比較。
更進一步，測用戶指紋包括如下步驟在稜鏡的上表面將光束反射出來；如果手指表面接觸到稜鏡，抵達稜鏡表面的光線將被反射；通過一塊或多塊鏡子來摺疊光束。
本發明可以方便有效地做到用戶生物身份的核實，並可以進一步集成進其他設備而提供身份核實功能，如計算機，電話，個人數據系統個人數字助理(PDA)，車輛與工業設備。
還可以增加其他生物識別傳感器，來提高身份核實系統對身份核對的準確度。
圖2為本發明指紋傳感器的光路圖。
圖3為本發明指紋圖像採集過程的流程圖。
圖4A-4D為本發明光學指紋傳感器組件的裝配圖。
圖5為本發明光學指紋掃描傳感器組件的分解圖。
圖6A-6C為本發明裝有光學指紋傳感器組件的指紋閱讀器示意圖。
圖7為本發明裝有光學指紋掃描器組件的指紋光學滑鼠示意圖。
圖8為本發明另一種光學指紋傳感器的光路圖。
圖9為本發明另一種採集指紋圖像的流程圖。
圖10為本發明生物身份核實系統。
圖11為生物身份核實儀方法的流程圖。
圖中標號說明11-光源12-稜鏡13-手指14-圖像傳感器100-光學指紋傳感器組件110-印刷電路板120-光源130-散射鏡140-直角稜鏡150-準直透鏡160-第一面鏡子170-第二面鏡子180-第三面鏡子190-成像鏡200-圖像傳感器210-前框架220-後框架500-光學指紋傳感器510-印刷電路板組件520-光源
530-散射鏡540-直角稜鏡550-準直透鏡560-第一面反射鏡570-第二面反射鏡580-成像透鏡590-圖像傳感器。
700-生物身份核實儀710-光學指紋傳感器720-鍵盤730-相機740-液晶屏750-話筒760-喇叭770-身份證讀卡器。
步驟300光束從光源120發出步驟310光束抵達散射鏡130步驟320光束抵達直角稜鏡140步驟330判斷手指是否與稜鏡上表面接觸步驟340進入稜鏡的光束將產生全反射步驟350光線被接觸的表面吸收步驟360未被吸收的光束抵達準直透鏡150步驟370光束被第一塊鏡子160反射步驟380光束被第二塊鏡子170反射步驟390光束被第三塊鏡子180反射步驟400光束抵達成像鏡190步驟410光束進入傳感器200步驟600光線最初由圖8中的光源520產生步驟610光線射入散射鏡530步驟620光線射入稜鏡540
步驟630判斷手指是否接觸稜鏡540上表面步驟640沒有接觸，則指紋表面的光線反射步驟650接觸，則光線被指紋表面吸收步驟660反射的光線進入準直透鏡550步驟670光線由第一面反射鏡560反射步驟680光線由第二面反射鏡570反射步驟690光線進入成像透鏡580步驟700光線落在圖象傳感器590上步驟810提示用戶將身份證插入讀卡器770步驟820用戶將身份證插入讀卡器770步驟830生物身份核實儀700進一步提示用戶將手指放在指紋傳感器710上步驟840光學指紋傳感器710採集指紋圖象步驟850判斷指紋圖像質量是否可以接收步驟860如果指紋圖象質量不可以接收，生物身份核實儀700將通過液晶屏給用戶提供反饋，以便用戶在光學指紋傳感器710上更準確地放置手指步驟870如果可以接收，指紋圖象與用戶身份證上的生物資料進行比較光線從安裝在印刷電路板110上的光源120發出，其組成可以是一組發光二極體。然後光線抵達散射鏡130後轉換了方向，並產生了一致投向直角稜鏡140的光。
進入直角稜鏡140的光到達直角稜鏡140的上表面，也就是放手指的表面。在本發明的較佳實施例中，直角稜鏡140的上表面為15度傾斜最適合人們手指放置。如果光束抵達的直角稜鏡140的上表面沒有手指的直接接觸，光束就會形成內部全反射。從直角稜鏡140出來的光束，抵達準直透鏡150。準直透鏡150將光線再匯集起來並補償了指紋圖像的楔狀變形。從準直透鏡150穿出的光束將通過第一面鏡子160，第二面鏡子170，第三面鏡子180的反射。這三塊組合在一起的鏡子的作用是形成一個摺疊的光路以達到縮小體積的目的。同時因為是一個摺疊光路，所以光源120和圖像傳感器200能夠安裝在同一塊印刷電路板110上。在本發明的具體實例中採用的是三塊鏡子，只要不違反本發明的原理，也可在實際應用中增加或減少鏡子的數量。
從第三面鏡子180反射出來的光束抵達成像鏡190，成像鏡190為非球面鏡，光束通過它在位於印刷電路板110上的圖像傳感器200上形成了一個高質量的指紋圖像。
圖3為本發明的指紋圖像採集過程的流程圖。步驟300光束從如圖2所示的光源120發出。步驟310光束抵達散射鏡130。步驟320光束抵達直角稜鏡140。步驟330判斷手指是否與稜鏡上表面接觸。如果手指未與稜鏡上表面接觸的話，進入步驟340，進入稜鏡的光束將產生全反射。反之，進入步驟350光線被接觸的表面吸收。步驟360未被吸收的光束抵達準直透鏡150。步驟370光束被第一塊鏡子160反射。步驟380光束被第二塊鏡子170反射。步驟390光束被第三塊鏡子180反射。步驟400光束抵達成像鏡400。最後步驟410光束進入傳感器200。
在本發明的較佳實施例中，圖像傳感器200是一單片傳感器集成電路組成以承擔全部傳感器的控制，圖像的採集，圖像的處理和解碼以及圖像的傳送。除此之外，圖像傳感器採集到的1∶2的仿射變形的指紋是可以通過圖像採集電路來消除的。例如在變形圖像的一個方向上，每隔二個像素去除一個像素。
在本發明的另一個較佳實例中，散射鏡、稜鏡和準直透鏡合併在一起以減少部件數量，比如通過菲涅爾環帶將稜鏡的一個面做成散射鏡，而稜鏡的另一面通過凸面方式做成準直透鏡。
在本發明的另一個較佳實例中，鏡頭或鏡子的表面塗有窄帶濾光膜，來減少周圍的光線進入圖像通路。
在本發明的另一個較佳實例中，三塊鏡子和成像鏡被組合在一起，成為一專用的稜鏡。三個面均塗有反射膜使之形成為鏡子，然後另一面採用凸出的曲率使之成為成像鏡。
圖4A-4D為本發明的光學指紋傳感器組件的裝配圖，而圖5是它的分解圖。由於採用了前框架210和後框架200來可靠地聯接所有的零件，不需要任何其它聯接件，使其裝配非常簡便。
圖6為裝有光學指紋傳感器組件的指紋閱讀器，由於其緊湊的結構，其指紋閱讀器也可用作為其它指紋應用裝置的組件，包括可攜式裝置，計算機的外部裝置和鎖。
圖7為裝有光學指紋傳感器組件的指紋光學滑鼠，從光學滑鼠出來的信號與指紋圖像結合起來可用作計算機的各種驗證以及確認的應用。
本發明的實例是一個光學指紋傳感器組件，該指紋傳感器包括有一個裝在印刷電路板上的光源；一個散射鏡接收從光源來的光；一個直角稜鏡接受從散射鏡來的光；一個準直透鏡接收從稜鏡來的光；第一塊鏡子接收從準直透鏡來的光；第二塊鏡子接收從第一塊鏡子來的光；第三塊鏡子接收從第二塊鏡子來的光；一個成像鏡接收從第三塊鏡子來的光；一個與光源安裝在同一印刷電路板板上的圖像傳感器接收從成像鏡來的光。
在本發明的另一個較佳實例中的光學指紋傳感器使用二片反射鏡。圖8為本發明所提的貫穿於光學指紋傳感器500的各零件的光路圖。在本發明的一個實例中所有零件包括印刷電路板組件510，光源520，散射鏡530，直角稜鏡540，準直透鏡550，第一面反射鏡560，第二面反射鏡570，成像透鏡580，與圖像傳感器590。
光線從位於印刷電路板組件510上由若干發光二極體所組成的光源520射出，經散射鏡530改變方向而在直角稜鏡540上產生均勻照明。光線進入直角稜鏡540後射在用於放置手指的直角稜鏡540的上表面。
在實例中該上表面根據人體工程學要求而傾斜15度。
在直角稜鏡540上表面的手指無直接接觸部分射入的光線產生全反射。
自直角稜鏡540出來的光線射入準直透鏡550使出射光線會聚而補償指紋圖像的楔型失真。
由準直透鏡550出來的光線經第一反射鏡560與第二反射鏡570反射。這兩個反射鏡的合成效果是將光路折迭而減小體積。光路折迭的另一個作用是使光源520與圖像傳感器590可以安裝在同一印刷電路板510上。
從第二面反射鏡570出來的光線進入非球面成像透鏡580，在位於印刷電路板510上的圖像傳感器590上形成高質量的指紋圖像。
圖9為本發明所提的這一指紋採集方法的流程圖。
步驟600，光線最初由圖8中的光源520產生；步驟610，光線射入散射鏡530；步驟620，光線射入稜鏡540；步驟630，判斷手指是否接觸稜鏡540上表面；步驟640，沒有接觸，則指紋表面的光線反射；步驟650，接觸，則光線被指紋表面吸收；步驟660，反射的光線進入準直透鏡550；步驟670，光線由第一面反射鏡560反射；步驟680，光線由第二面反射鏡570反射；步驟690，光線進入成像透鏡580；步驟700，光線落在圖象傳感器590上。
在本發明的應用中，傳感器模組是圖10所示生物身份核實儀的一個部件。在較佳實例中，生物身份識別系統的各部件包括光學指紋傳感器710，鍵盤720，相機730，液晶屏740，話筒750，喇叭760，身份證讀卡器770。
在身份核實中，用戶的指紋圖像由光學指紋傳感器710所採集，並與讀卡器770所讀的存儲在身份證上的生物資料比較。讀卡器770可以讀IC卡、智慧卡、磁卡、RF卡，1維/2維條形碼與其他身份證。
生物身份核實儀700還包括光學指紋傳感器710外的其他生物傳感器。相機730記錄用戶圖象以作臉型與虹膜識別。話筒750記錄用戶的語音以作語音識別。綜合各種生物識別傳感器可以增進生物身份核實的準確度。
在實例中，生物身份核實儀700包括了液晶屏740來顯示由光學指紋傳感器710與相機730所採集的圖象以便用戶準確地採集圖象。喇叭760也可提供生物傳感器的反饋。
由生物傳感器採集的生物特徵與用戶身份證上的生物資料作比較，這種比較是在生物身份核實儀內部進行而並不通過網絡聯結，從而避免了網絡攻擊的可能性。
圖11為本發明所提生物身份核實方法的流程圖800。步驟810，生物身份核實儀提示用戶將身份證插入讀卡器770；步驟820，用戶將身份證插入讀卡器770；步驟830，生物身份核實儀700進一步提示用戶將手指放在指紋傳感器710上；步驟840，光學指紋傳感器710採集指紋圖象；步驟850，判斷指紋質量是否可以被接收；步驟860，如果指紋圖象質量不可以接收，生物身份核實儀700將通過液晶屏給用戶提供反饋，以便用戶在光學指紋傳感器710上更準確地放置手指；步驟870，指紋圖象與用戶身份證上的生物資料進行比較。
本發明中所闡述的生物身份核實儀可集成安裝進消費與工業裝置，而提供生物身份核准功能。典型的這類裝置如電話，個人數據系統，車輛，重要工業設備，如集成電路的生產設備。
雖然對本發明已作了詳細的描述，但運用本發明的原理和技能可對此做各種不同的變換，使之用於更為廣泛的領域中。總之本發明的保護範圍並不限於具體實施方式
中所提到的，而必須是以權利要求書中的為準。
權利要求
1.一種生物身份核實系統，其特徵在於，包括一光學指紋傳感器和一連接該光學指紋傳感器的身份證卡閱讀器；所述光學指紋傳感器包括一塊稜鏡用於接收光束，當一個手指接觸到了稜鏡的上表面時，稜鏡將得到的光束反射出來；第一塊鏡子用於接收稜鏡反射出來的光，並反射出去；第二塊鏡子用於接收從一塊鏡子反射出來的光並反射出去；一個成像鏡用於接收從第二塊鏡子反射出來的光並將光聚焦在一個傳感器上；所述身份證卡閱讀器從身份證卡上讀出所存生物資料。
2.如權利要求1所述的生物身份核實系統，其特徵在於，包括一散射鏡接收光束並將光束均勻的送到稜鏡。
3.如權利要求1所述的生物身份核實系統，其特徵在於，包括一準直透鏡，準直透鏡與稜鏡和第一面鏡子連接用於接收從稜鏡出來的光，通過它再會聚後送到第一塊鏡子。
4.如權利要求1所述生物身份核實系統，其特徵在於，包括第三面鏡子，與第二塊鏡子和成像鏡連接，用於接收從第二塊鏡子出來的光，再通過它反射到成像鏡。
5.如權利要求1所述的生物身份核實系統，其特徵在於，用光學指紋傳感器採集用戶的指紋並與存儲在身份證上的用戶生物資料進行比較。
6.如權利要求1所述的生物身份核實系統，其特徵在於，包括一用來接收語音信號的話筒。
7.如權利要求6所述生物身份核實系統，其特徵在於，包括一產生語音輸出信號的喇叭。
8.如權利要求1所述生物身份核實系統，其特徵在於，包括一用來採集用戶圖像的相機。
9.如權利要求8所述的生物身份核實系統，其特徵在於，包括一用來顯示視頻輸出信號的顯示器。
10.一種生物身份核實裝置，其特徵在於，包括一個光學指紋傳感器用於接收用戶指紋；一個身份證卡閱讀器用於讀取身份證上的用戶生物資料；該生物身份核實裝置將光學指紋傳感器所接收的用戶指紋與身份證讀卡器讀取的生物資料進行比較。
11.如權利要求10所述的生物身份核實裝置，其特徵在於，包括臺式電話或行動電話。
12.如權利要求10所述的生物身份核實裝置，其特徵在於，包括手提式裝置。
13.如權利要求10所述的生物身份核實裝置，其特徵在於，包括個人數字助理裝置。
14.如權利要求10所述的生物身份核實裝置，其特徵在於，包括計算機。
15.如權利要求10所述的生物身份核實裝置，其特徵在於，包括集成電路生產設備。
16.一種生物身份核實裝置，用於電話系統，其特徵在於，包括一個相機用於接收用戶的圖像；一個身份證卡閱讀器以便接線員要求用戶插入身份證進行核實使用許可。
17.如權利要求16所述的生物身份核實裝置，其特徵在於，包括光學指紋傳感器採集用戶的指紋。
18.如權利要求17所述的生物身份核實裝置，其特徵在於，包括顯示器以顯示用戶圖像。
19.一種生物身份核實方法，包括如下步驟檢測用戶指紋；讀取身份證上的用戶生物資料；將用戶指紋與用戶生物資料進行比較。
20.如權利要求19所述的生物身份核實方法，其特徵在於，檢測用戶指紋包括如下步驟在稜鏡的上表面將光束反射出來；如果手指表面接觸到稜鏡，抵達稜鏡表面的光線將被反射；通過一塊或多塊鏡子來摺疊光束。
21.如權利要求20所述生物身份核實方法，其特徵在於，在反射光束的稜鏡之前具有一接收光線的散射鏡。
22.如權利要求21所述的生物身份核實方法，其特徵在於，在接收光束的散射鏡之前具有一光源。
23.如權利要求22所述的生物身份核實方法，其特徵在於，在摺疊光束以後加入一成像鏡用於光束的聚焦。
24.如權利要求23所述的生物身份核實方法，其特徵在於，在成像鏡對光束聚焦後加入一光線探測的傳感器。
25.如權利要求19所述的生物身份核實方法，其特徵在於，用戶指紋檢測是由光學指紋傳感器實現的。
26.如權利要求19所述的生物身份核實方法，其特徵在於，用戶生物資料讀取是由身份證讀卡器實現的。
全文摘要
本發明涉及一種身份證卡閱讀器的生物身份核實系統及生物身份核實方法。該系統包括一光學指紋傳感器和一連接該光學指紋傳感器的身份證卡閱讀器；所述身份證卡閱讀器從身份證卡上讀出所存生物資料。該方法包括檢測用戶指紋；讀取身份證上的用戶生物資料；將用戶指紋與用戶生物資料進行比較。本發明可以方便有效地做到用戶生物身份的核實，並可以進一步集成進其他設備而提供身份核實功能，如計算機，電話，個人數據系統個人數字助理(PDA)，車輛與工業設備。
文檔編號G06K9/74GK1460962SQ03136428
公開日2003年12月10日 申請日期2003年5月19日 優先權日2002年5月20日
發明者馮琛 申請人:美國光擷科技有限公司