[发明专利]用于超声波指纹的基于图像的活性检测

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2014年9月5日申请的现在待决的第62/046,744号美国临时申请案和2015年4月23日申请的现在待决的第62/151,983号美国临时申请案的优先权，所述申请案的揭示内容以全文引用的方式并入本文中。本申请案并有同在申请中的名称为“多阶段活性确定(Multi-Stage Liveness Determination)”的第14/845,149号美国申请案的揭示内容，所述申请案在2015年9月3日以其全文与此一起同时申请。

技术领域

本发明涉及用于检测生物测定是否已经由活体提供的装置和方法。

背景技术

生物测定传感器广泛用于区别授权参加活动的个体和未授权参加所述活动的个体。例如，指纹传感器通常用于确定由个人提供的指纹是否匹配数据库中的信息，并且如果确定匹配，那么这个人可被允许参加活动。例如，此人可被允许进入建筑物或房间，或被允许使用电子装置，例如移动电话或在移动装置上运行的应用程序。

生物测定传感器可被蒙骗(也称为“欺骗”)，并由此准许未授权的个人参加为经授权个人保留的活动。欺骗指纹传感器可以不同方式实现。这些包含使用假指纹、使用除手指以外的身体部位，以及使用人的死指(dead finger)。由于不大可能会事先知道将在指纹传感器上使用的特定类型的欺骗，所以提防所有类型的欺骗极其重要。提防欺骗的一种方法涉及确定生物测定对象是否显现与活性相关联的特性。

随着越来越多的生物测定技术用于用户识别和/或验证，为了确保访问安全和精确，活性检测变得越来越重要。因为蒙骗识别系统和/或验证系统的许多方法使用无生命的顶替物，所以活性检测极其重要。例如，乳胶手指可被制作成具有类似于经授权用户的指纹的脊线和谷线。当此类乳胶顶替物呈现给指纹传感器时，即使乳胶顶替物不是活体的部分，但扫描系统可得出错误结论：乳胶顶替物是经授权用户的手指。因此，能够检测生物测定对象是否是活体的部分的系统将用于检测顶替物的存在。在此类系统中，如果作出生物测定对象不是生命个体的部分的确定，那么呈现生物测定对象的这个人可被拒绝访问(例如，对所请求活动的访问)，即使生物测定信息(例如，指纹)匹配相关联的识别/验证数据库中的信息。

发明内容

本发明的一个实施方案是检测活性的方法。方法可包括获得生物测定对象的单个超声波图像。

方法可进一步包括将单个超声波图像细分成多个重叠样本块。在一个实施方案中，多个样本块的至少一个子集与多个样本块的子集中的至少另一个重叠。

方法可进一步包括从多个样本块中的每一个提取空间域和频域中的特征向量。特征向量可包含直方图特征。直方图特征可包含生物测定对象的脊线和谷线的超声波阻抗特性。直方图特征还可包含以下各者中的一或多者：脊线能量、脊线熵、脊线方差、脊线偏度、脊线峰度、脊线方差系数、谷线能量、谷线熵、谷线方差、谷线偏度、谷线峰度和谷线方差系数。

方法可进一步包括比较来自多个样本块中的每一个的特征向量与分类模型。特征向量包含图像质量测量值。图像质量测量值可包含以下各者中的一或多者：脊线定向平滑度、脊线定向确定性水平和基于伽柏(Gabor)的特征。比较特征向量可包含相对于多个样本块的第二集合，对多个样本块的第一集合进行加权。

特征向量还可包含跨越脊线谷线(cross-ridge-valley)的特征。跨越脊线谷线的特征可包含以下各者中的一或多者：脊线和谷线在灰度值上的分离、脊线和谷线的宽度、脊线到谷线的转换率、谷线到脊线的转换率、沿着一个方向的灰度分布的傅里叶变换的频谱，以及生物测定对象的脊线的图像亮度与生物测定对象的谷线的图像亮度的比值。特征向量还可包含图像图案特征，例如，基于小波的特征。

特征向量可包含基于比值的特征。基于比值的特征可包含生物测定对象的脊线和谷线之间的个别特征的比值。基于比值的特征可包含以下各者中的一或多者：脊线和谷线的均值的比值、脊线和谷线的中位值的比值、脊线和谷线的能量的比值、脊线和谷线的熵的比值、脊线和谷线的方差的比值、脊线和谷线的偏度的比值、脊线和谷线的峰度的比值，以及脊线和谷线的方差系数的比值。

方法可进一步包括基于特征向量与分类模型的比较，更改分类模型。在另一个实施方案中，方法可进一步包括基于生物测定对象的单个超声波图像，更改分类模型。