專利名稱：通過檢查第二眼部屈光的表面地圖的生物測量識別的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物測量領(lǐng)域，應(yīng)用于人的安全與識別。本發(fā)明具體地涉及用于第二 光學屈光的生物測量識別的方法和設(shè)備。本發(fā)明的目的是用于識別人的方法及其相應(yīng)設(shè)備，其引入因人而異的角膜后表面 地圖的不規(guī)則性作為用于每個個體的生物測量常量和確定因素。
背景技術(shù)：
不同類型的生物測量人識別系統(tǒng)是基于待識別用戶的身體特征。盡管經(jīng)由生物測 量方法標識用戶可以使用個體的任何獨特且可測量特征來進行，但是其在傳統(tǒng)上一直是基 于六大組別眼虹膜、眼視網(wǎng)膜、指紋、手的幾何結(jié)構(gòu)、手寫簽名和語音?；谘勰Ｊ降纳餃y量認證模型分為兩種不同的技術(shù)它們或者分析視網(wǎng)膜圖 案，或者它們分析虹膜的形態(tài)特征。虹膜是人眼的最可見部分。其為包含多種不同特征如皺紋、拱形韌帶、冠或環(huán)的復 雜模式。虹膜的圖像可以從合理的距離(Im)以高水平的精確度拍攝。為了實現(xiàn)這一點，要 求相機具有最小70像素的分辨率。盡管圖像的精確度水平高，并且處理時間長，但是如果 人不貼近相機或者不想被識別的話也難以獲得。再者，醫(yī)學方法在一定程度上可以改變顏 色(盡管紋理可以保持穩(wěn)定數(shù)十年)，虹膜是濕的(這就是為什么它可以被反射的原因)， 其可以被覆蓋，并且可以使用隱形眼鏡進行操控，并因瞳孔的擴張而改變大小。視網(wǎng)膜掃描是利用視網(wǎng)膜中存在的圖案來識別人的生物測量技術(shù)。經(jīng)由視網(wǎng)膜的 認證可以通過初始記錄視網(wǎng)膜的血管結(jié)構(gòu)(人視網(wǎng)膜的血管形狀)來進行，視網(wǎng)膜的血管 結(jié)構(gòu)具有每個個體(其不同于群體中的其他人)的特征要素。在這些系統(tǒng)中，待識別的用戶必須透過眼科設(shè)備去觀察，調(diào)整頭的距離和移動，朝 確定的固定點注視，并最終按下按鈕來告知設(shè)備他準備好進行分析了。為了獲得有效記錄， 你必須等待五分鐘以出現(xiàn)視網(wǎng)膜散瞳或擴張，這在通過瞳孔進入的系統(tǒng)中是必要的；或使 用散瞳藥物。隨后，使用螺旋形低強度紅外輻射掃描視網(wǎng)膜；在圖像中檢測視網(wǎng)膜節(jié)點和分 支，用于將它們與儲存在數(shù)據(jù)庫中的那些進行比較；如果樣本與用戶所儲存的(即個體所 要求的)相一致，則認證有效。由于個體之間碰巧一致的可能性實際上為零，所以通常認為這些方法針對數(shù)百萬 潛在用戶的群體更為有效。認證過程中非常重要的額外特征是如下事實一旦個體死亡， 眼組織迅速衰退，這使得從尸體竊取該器官以偽造認證的入侵者難以進行假識別。與該 技術(shù)相關(guān)的其他專利是已知的。由此，專利US 4，109，237描述用于通過視網(wǎng)膜的血管模 式標識個體的設(shè)備。文件US 4，487，322描述用于測量眼球底部血液中的氧水平的設(shè)備； US2004233038描述用于在登船港口的視網(wǎng)膜識別的系統(tǒng)和方法。文件KR20030034258、 W002075639、W02007023946、W02006073781、US2001022850 和 GB1599015 也包含用于從視網(wǎng) 膜或虹膜捕獲圖像的不同系統(tǒng)。然而，通過虹膜和視網(wǎng)膜的識別包含相似的限制，并且仍然需要新的系統(tǒng)和方法來克服這些現(xiàn)有的限制。近來，已開發(fā)出基于眼部模式的生物測量認證模型，其以角膜模式為中心。由此， 文件 US2007/0291997 "Cornal Biometry apparatus andmethod”，描述了使用角膜的成像 技術(shù)來驗證人身份的儀器和方法，其將角膜作為集合來評價，因此測量諸如角膜半徑和屈 光力的參數(shù)。這些變量隨時間、隨疾病、外科手術(shù)、透鏡的存在等等改變，并且，最重要的是 這些變量可以從外部操控，例如，使用隱形眼鏡來操控。文件US2006/0210122描述基于眼 球的表面形貌(針對角膜以及鞏膜的外部面)來識別用戶的方法和系統(tǒng)，其是基于檢測前 述表面的改變，測量其產(chǎn)生的反射并與理想球體將產(chǎn)生的反射進行比較。該參數(shù)也可以被 操控，例如，使用隱形眼鏡。存在用于捕獲角膜的圖像的不同設(shè)備。這些設(shè)備中的一些基于^^^?。。。看蚪?旋轉(zhuǎn)相機，其使得能夠捕獲眼背后的多區(qū)域圖像，并以與周邊區(qū)域相同的精密度掃描 角膜的中心，而不受淚膜影響。一些眾所周知的設(shè)備是PENTACAM (Oculus)和 ORBSCAN II (Bausch & Lomb he.)，其使得能夠在第一種情況中使用第二裝置來確 定或計算角膜表面高程的地圖。這些高程地圖或形貌一直被廣泛地用于測量角膜的密度和厚度，以及用于 確定第二眼部屈光的曲率半徑和非球面性(例如，“Radius andapshericity of the posterior corneal surface determined by correctedScheimplug photography", DubbeImnn, 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)。這些研究 是針對研究角膜來確定已經(jīng)歷角膜屈光手術(shù)之后的角膜的后表面中的改變，或者來確定患 者是否正罹患圓錐形角膜或任何其他擴張，并研究其發(fā)展。為了克服前述不便，本發(fā)明提供生物測量識別方法和系統(tǒng)，所述方法和系統(tǒng)是基 于第二光學屈光地圖相對于標準化表面的不規(guī)則性分析，主要優(yōu)勢是外部個體和待識別的 人都不可能操縱所述地圖(因為其在眼的內(nèi)側(cè))。而且，該方法是非侵入性、快速、廉價、容 易使用的，并基于常量，除了不能被操縱外，還容易記錄且隨時間相對穩(wěn)定，即使是在遭遇 疾病或經(jīng)歷外科手術(shù)之后也是如此。本發(fā)明基于以下操作單獨地拍攝第二眼部屈光的圖像，目的是用于確定其表面 地圖相對于標準化表面(球形、橢球形、環(huán)面等)的不規(guī)則性并將其量化，為每個人產(chǎn)生一 組屬性特征作為認證系統(tǒng)，也就是說，將利用其進行的變化和計算用作生物測量特征。由于 可以在沒有任何禁忌癥候的情況下拍攝，并且可以按需要多次拍攝，因此，拍攝照片目前為 止已被證明是安全的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是用于識別人的方法和設(shè)備，其引入第二眼部屈光表面地圖的不規(guī) 則性作為生物測量常量。考慮到角膜的后表面是完全球形的，所以大多數(shù)的眼部模型研究均引入簡化。然 而，本發(fā)明只研究第二表面，由此確定特定表面的地圖。一直以來，是通過Purkinje圖像測量相應(yīng)的曲率。后表面的非球面性可以通過結(jié)合角膜影像鏡和測徑器來確定，這導致測量不是非常精確并且耗時。然而，由于角膜是透明 的，所以Sieimpflug相機允許通過該介質(zhì)的實時攝影的手段一次性記錄角膜的前表面和 后表面以及厚度。在相應(yīng)的附圖中解釋了記錄的光學基本原理。通常，相機的像平面、透鏡平面和物 平面彼此平行(圖la)。如果物平面不平行于在眼成像中出現(xiàn)的像平面，利用普通相機只能 聚焦小的中心區(qū)域，即對應(yīng)于位于景深以內(nèi)的部分(圖lb)。為了解決該問題，使用了允許 捕獲整個物體的基于kheimpflug原理的旋轉(zhuǎn)相機，因為它能夠達到寬的焦深(圖Ic)。Scheimpflug原理是描述當透鏡平面不平行于像平面時，光學系統(tǒng)的焦平面的取 向的幾何規(guī)則。此概念由Carpentier在英國專利中提出(1901)，其中他描述了校正垂直匯聚的 延伸。他研究了負平面的傾斜與透鏡的光軸之間的相關(guān)性，并且他發(fā)現(xiàn)，如果平面被延伸， 則它們應(yīng)與垂直于軸且經(jīng)過透鏡的光學中心的平面相交。(Scheimpflug原理)。根據(jù)該條 件，不平行于像平面的物體可以被完全聚焦。基于該專利，Scheimpf lug，在在先專利(1904)中研究了被認為具有最大景深的 物體，不僅描述了單透鏡的應(yīng)用，還描述了基于多焦點的光學系統(tǒng)、反射鏡以及透鏡與反射 鏡的組合，以實現(xiàn)畸變的校正。在本發(fā)明中，人的識別是通過實時捕獲第二光學屈光的圖像來進行的。系統(tǒng)含有 記錄角膜的精確三維圖像的旋轉(zhuǎn)kheimpflug相機。由該圖像，通過真實高程地圖來生成 眼部光學系統(tǒng)的第一和第二屈光的地圖(圖2)。在繼續(xù)進行第二眼部屈光的表面地圖的分析之前，用Scheimpflug相機獲得的 照片是在考慮第二照片屈光圖像中第一屈光的光學效應(yīng)的情況下用數(shù)學方法矯正過的。 (Dubbelman & Van der Heide，2001， VisionResearch，41 y and Dubbelman & Van der Heide，2005，Vision Research，45)。最終，將第二眼部屈光的表面地圖與模板表面相比較(圖3)，確定每個個體的特 征性和獨特參數(shù)。為了實現(xiàn)這一點，通過數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)，將這些變量量化，并且確定 那些僅為特定個體的特征并將它們與其他個體區(qū)分開來的參數(shù)。這樣，不規(guī)則性將等同于 “角膜指紋”，并可以被用作生物測量特征。由于單fkheimpflug照片提供有關(guān)眼前節(jié)的大量信息，所以可以將生物測量常 量即本發(fā)明的目的(第二眼部屈光表面的地圖的不規(guī)則性)與其他眼部參數(shù)(像角膜半徑 或屈光力)相結(jié)合。類似地，其可以與基于虹膜或視網(wǎng)膜的任何其他生物測量常量相結(jié)合。 這樣，如果系統(tǒng)需要的話，利用不要求與眼接觸也沒有瞳孔擴張的單次攝影(其在幾秒內(nèi) 進行并且不使用有害輻射)，可以確定補充第二屈光的不規(guī)則性的一些生物測量常量，由此 提高該方法的精度。
圖1示出圖像(1)、透鏡(2)和物體(3)平面的不同布置。在情形(a)中，三個平 面是平行的；在(b)中，物平面不平行于圖像和透鏡平面，存在聚焦的區(qū)域(4)和景深(5)； 在情形(c)中，平面具有共有的交點(6)。圖2示出表現(xiàn)第二眼部屈光的表面地圖的彩色地圖。
圖3示出第二眼部屈光的表面不規(guī)則性的測量的示意圖。當記錄角膜⑷的內(nèi)表 面的一部分和第二眼部屈光(1)時，將第二眼部屈光的表面與標準表面( 相比較，其確定 針對每個個體(3)的第二眼部屈光的表面上的不規(guī)則性。
具體實施例方式本發(fā)明使用以下實施例進行闡述，所述實施例不限制本發(fā)明的范圍。實施例1用戶認證識別方法用作用于出入設(shè)備或位置的安全系統(tǒng)的應(yīng)用。首先，使用連接到信息處理設(shè)備的Scheimpflug常規(guī)相機拍攝用戶的角膜圖像。 系統(tǒng)將已被預先選擇用于每個個體的生物測量特征轉(zhuǎn)換為已使用專用軟件被加密的代碼。所述經(jīng)加密的代碼經(jīng)由衛(wèi)星、線纜或其他手段被發(fā)送到要求密碼來執(zhí)行人的認證 或識別的設(shè)備或位置。然后將其與預先建立的數(shù)據(jù)相比較，以立即進行出入認證，或開始使 用需要用戶或個體識別的設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種用于生物測量識別的方法，其包括(a)捕獲第二眼部屈光的圖像，和(b)將所述 屈光的表面地圖相對于標準化表面的不規(guī)則性進行量化，用于獲得每個個體中的該表面的 特征和區(qū)分參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物測量識別方法，其與通過使用由所獲得的照片記錄提取 的眼部參數(shù)的任何其他生物測量識別方法相結(jié)合，以對所述第二眼部屈光的所述表面地圖 的所述不規(guī)則性進行量化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物測量識別方法，其中其他眼部參數(shù)與角膜相關(guān)，如角膜 半徑、所述角膜的屈光力或折射率，以及與視網(wǎng)膜或虹膜相關(guān)。
4.一種生物測量識別設(shè)備，包括kheimpflug旋轉(zhuǎn)相機，以及用于分析和處理所述角 膜的后表面相對于標準化表面的不規(guī)則性的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物測量識別設(shè)備用于個體認證的用途。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物測量識別設(shè)備用于個體區(qū)分的用途。
全文摘要
本發(fā)明的目的是用于識別人的方法及其相應(yīng)設(shè)備，所述方法引入在每個個體中不同的角膜后表面地圖的不規(guī)則性作為每個個體的生物測量常量和確定因素。本發(fā)明基于以下操作專門拍攝第二眼部屈光的圖像，目的是確定其表面地圖相對于標準化表面(球形、橢球形、環(huán)形等)的不規(guī)則性并將其量化；產(chǎn)生每個人的一組屬性特征來用作認證系統(tǒng)，也就是說使用變化和用所述變化所進行的計算作為生物測量特征。由于可以在沒有任何禁忌癥候的情況下拍攝，并且可以按需要多次拍攝，所以拍攝照片在目前為止已被證明是安全的。
文檔編號A61B5/117GK102131454SQ200980133221
公開日2011年7月20日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者希麗亞·桑切斯拉莫斯 申請人:馬德里康普拉坦斯大學