專利名稱：角膜生物測定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種通過角膜顯像確定人的身份的方法和裝置。本發(fā)明尤其涉及但不僅 限于用于生物測定學(xué)的角膜形貌學(xué)。
背景技術(shù)：
在生物測定領(lǐng)域，有各種確定人的身份的技術(shù)。這些技術(shù)包括面部識別、指紋技術(shù)、虹 膜掃描和視網(wǎng)膜掃描。面部識別和指紋技術(shù)在生物測定中已獲得普遍認(rèn)可但它們具有固有缺 陷。通過面部識別，面部形態(tài)的關(guān)鍵指數(shù)被數(shù)碼記錄并保存在數(shù)據(jù)庫內(nèi)便于將來進(jìn)行比對。 體重的減輕或增加、面部毛發(fā)的改變、整容手術(shù)或某種基于宗教原因而佩戴并部分覆蓋在面 部的布料，都可能導(dǎo)致該項(xiàng)技術(shù)的不可靠。面部識別對識別的單一性擁有最多95%的可靠度。指紋技術(shù)在幫助解決犯罪方面有很長的歷史。指紋數(shù)據(jù)的數(shù)碼記錄依靠記錄可能被保存 在為將來進(jìn)行比較而設(shè)的數(shù)據(jù)庫中的個體的指紋的微縮圖而獲得。指紋識別在先天性污損指 紋或由體力勞動而導(dǎo)致的帶有老繭的人群內(nèi)有5%的不可靠率。這些因素使得指紋掃描在處理 大群體時對很大一部分個體而言具有潛在的不可靠性。公民自由主義者對能夠指控犯罪的數(shù)據(jù)庫的持有和可能的共享有所抵制。指紋能夠未經(jīng)許可而獲得，并且在數(shù)據(jù)"主人"不知情 的情況下被復(fù)制。虹膜掃描至今已有10年的歷史，它包括在眼睛虹膜上通過攝影的方式記錄大約250左右 的特征。眼睛的虹膜包圍著中心的瞳孔，瞳孔能隨著進(jìn)入瞳孔的光線的變化而擴(kuò)張和收縮。 由于瞳孔會隨著光線水平的變化和能夠在虹膜括約肌或擴(kuò)張肌纖維上產(chǎn)生擬副交感神經(jīng)、副 交感神經(jīng)或擬交感神經(jīng)的活動的一類藥物而擴(kuò)張和收縮，這樣虹膜圖像數(shù)據(jù)就會改變。當(dāng)瞳 孔隨著循環(huán)腎上腺素的變化而擴(kuò)張或收縮時，虹膜數(shù)據(jù)也會改變。這就限制了虹膜識別系統(tǒng) 的應(yīng)用，特別是在適光條件下的戶外或在暗光條件下的室內(nèi)。虹膜識別僅在受控照明條件下 的表現(xiàn)才具有可靠性。進(jìn)一步， 一些種群的所述虹膜擁有非常光滑的著色表面，沒有Fuch小 室(Crypts of Fuch)或虹膜痣(iris naevi)。例子包括有很大一部分澳洲土著人、新西 蘭毛利人和夏威夷人。這導(dǎo)致虹膜識別系統(tǒng)在掃描這類虹膜時較不可靠。對虹膜識別系統(tǒng)最 樂觀的宣稱是大約在94 99%的正確率，也就是說在每100次掃描中會有至少一次錯誤匹配。這為管理大型數(shù)據(jù)庫帶來嚴(yán)重問題，例如像在一個600,000的數(shù)據(jù)庫中，每個人的掃描都需 要在數(shù)據(jù)庫中匹配600，000個記錄，這就使得防止一人帶有多重身份成為不可能。虹膜掃描 能夠在離眼睛1米遠(yuǎn)外獲得，這樣就有機(jī)會未經(jīng)許可地獲得數(shù)據(jù)。通過視網(wǎng)膜掃描，視神經(jīng)和視網(wǎng)膜血管的圖像經(jīng)成像成為極好的單一性標(biāo)記。然而，獲 得這類圖像需要清晰的眼睛媒介，也就是角膜、晶狀體和玻璃體以及合理的瞳孔尺寸，典型 的至少要2.75mm。這帶來一個問題，當(dāng)掃描的眼睛已經(jīng)超過60歲時，隨著正常衰老，晶狀 體的清晰度降低最終成為白內(nèi)障，并且瞳孔變得相對更小，通常小于2.5mm，這就使得捕獲 可靠的圖像變得困難，甚至有時是不可能的。雖然視網(wǎng)膜掃描的精確度很高，但在老年群體 中捕獲可靠的數(shù)據(jù)仍然是個問題。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種確定人的身份的方法，所述方法包括如下步驟 捕獲至少一部分人眼角膜的圖像，并且對分布于所述角膜部分上的多個點(diǎn)或區(qū)域中的每 一個都取得一個或多個幾何參數(shù)；將每個取自于人角膜的點(diǎn)或區(qū)域的幾何參數(shù)與這個人的角膜上每個相應(yīng)的點(diǎn)或區(qū)域的參考幾何參數(shù)進(jìn)行比較；并且基于對所述點(diǎn)或區(qū)域的幾何參數(shù)的比較來確定人的身份。確定人的身份的步驟優(yōu)選包括給每個幾何參數(shù)在一個場合相對于另一場合下(或相對于 各自的參考幾何參數(shù))的差值設(shè)定一個累積最大值，并且僅在每個所述點(diǎn)或區(qū)域的幾何參數(shù) 的差值之和小于或等于所述最大值時才確定人的身份?；蛘?，確定人的身份的步驟包括當(dāng)幾 何參數(shù)差值的累積最大值大于在兩個不同時間的情形下測量得到的幾何參數(shù)差值的最小值 時，排除潛在匹配。優(yōu)選地，捕獲圖像的步驟包括一種弧階梯(arc st印)法，其中角膜的頂點(diǎn)位于多條子 午線與同心圓環(huán)的共同延伸處，子午線和圓環(huán)的交點(diǎn)即定義為可從其上取得每個幾何參數(shù)的 多個點(diǎn)。更優(yōu)選地，同心圓環(huán)至少在經(jīng)照亮和校準(zhǔn)過的Placido Disc源的部分mire像內(nèi)， 使用弧階梯法通過角膜上的mire像創(chuàng)建同心圓環(huán)或mir"e環(huán)。更進(jìn)一步優(yōu)選地，弧形階梯方 式包括將一臺紅外線探測器對準(zhǔn)眼睛以精確定位角膜相對于placido環(huán)或mire環(huán)的頂點(diǎn)。當(dāng) 主體眼睛凝視于幾何上與placido環(huán)或mire環(huán)的中心位置相一致的中心定位目標(biāo)時，使所述 探測器的光軸與眼睛的視軸線對齊?？蛇x的捕獲圖像的步驟包括使對應(yīng)于角膜的多個區(qū)域角膜的多個橫截面顯像，從多個角膜橫截面中的每一個都取得幾何參數(shù)。優(yōu)選通過激光細(xì)束照射眼睛來使橫截面顯像。使主體 眼睛注視著以測量設(shè)備的光軸為參照的中心目標(biāo)，通過數(shù)字記錄虹膜和/或瞳孔的解剖學(xué)定位 來幫助圖像捕獲設(shè)備的光軸與眼睛的視軸對齊。對齊可以通過預(yù)記錄圖像的軟件重合手段來 維持。本方法還優(yōu)選包括將多個點(diǎn)或區(qū)域分組為共同覆蓋角膜成像部分的多個環(huán)帶的步驟。更 優(yōu)選地，比較幾何參數(shù)的步驟包括計(jì)算從每個環(huán)帶中的多個點(diǎn)或區(qū)域中的每一個所得到的幾 何參數(shù)和對應(yīng)的參考幾何參數(shù)之間的絕對差值的步驟，并且對每個環(huán)帶的絕對差值求和，將 特定的幾何參數(shù)的絕對差值之和與累積最大值進(jìn)行比較從而確定人的身份。角膜的幾何參數(shù)優(yōu)選包括軸向半徑(角膜鏡軸的曲率)、切線半徑(特定位置的切面的 曲面曲率)、角膜高度(角膜表面到給定參考面的距離，通常是垂直于角膜頂點(diǎn)的切面)、 折射力(角膜表面特定點(diǎn)上根據(jù)Snell法則算得的力)、角膜仰角(從教膜表面到確定的最 適球面或曲面的距離)、角膜斜角(角膜表面和切面所呈以弧度或度數(shù)表示的角度)、角膜 直徑(從鼻緣到顳側(cè)的直線距離，且所述直線通過角膜的幾何中心)、角膜弦(從緣到緣的 直線距離，所述直線不通過角膜的幾何中心)、軸向力(由軸向半徑計(jì)算得到的屈光度力)、切線力(由切線半徑計(jì)算得到的屈ife度力)和/或角膜厚度(從角膜上皮到角膜內(nèi)皮的中心，靠近中心或外圍的距離)。一個或多個幾何參數(shù)優(yōu)選包括多個幾何參數(shù)。當(dāng)用于與下述幾何參數(shù)的絕對差值之和進(jìn)行比較時，所述累積最大值分別優(yōu)選為(i) 比較軸向半徑時為400國；(ii) 比較切線半徑時為2000 mm;和/或(iii) 比較角膜高度時為45微米。當(dāng)數(shù)據(jù)是通過弧階梯法從角膜形貌圖上捕獲且在角膜上達(dá)到9， 000個點(diǎn)時，采用這些累 積最大值。本方法還優(yōu)選包括在確定人的身份之前對幾何參數(shù)加權(quán)或分解因子的步驟。進(jìn)一步優(yōu)選 比較幾何參數(shù)的步驟包括過濾掉一些幾何參數(shù)使得每個點(diǎn)或區(qū)域僅保留那些在預(yù)選范圍內(nèi)的 幾何參數(shù)。更進(jìn)一步優(yōu)選加權(quán)或分解因子包括將特定幾何參數(shù)的絕對差值之和乘以所保留的 多個點(diǎn)和區(qū)域的百分比。確定人的身份的步驟優(yōu)選包括選擇多個幾何參數(shù)來進(jìn)行比較，并且僅當(dāng)每個所述點(diǎn)或區(qū) 域的參數(shù)比較之和小于所有所述參數(shù)的各自累積最大值時確定此人的身份?？蛇x地，確定人的身份的步驟包括對基于角膜的點(diǎn)、區(qū)域和/或成像角膜的整個區(qū)域的最小加權(quán)和的差值判以最高分，當(dāng)角膜數(shù)據(jù)組和姓名或個人身份號碼^同樣的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較 后發(fā)現(xiàn)與同樣姓名或個人身份號碼的預(yù)定最高分相匹配時，確定為匹配的身份。根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面，提供了確定人的身份的裝置，所述裝置包括捕獲至少一部分人眼角膜圖像的工具，所述成像工具配置為用以從分布在所述角膜部分 上的多個點(diǎn)或區(qū)域中的每一個取得一個或多個幾何參數(shù)；與成像工具相連的處理工具，其配置為將來自人角膜的每個幾何參數(shù)與此人角膜的每個 相應(yīng)的點(diǎn)或區(qū)域的參考幾何參數(shù)進(jìn)行比較；以及與處理工具相連的確定工具，其配置為基于對所述點(diǎn)或區(qū)域的幾何參數(shù)的比較確定人的 身份。所述成像工具優(yōu)選包括一個具有中央處理單元的視頻捕獲卡的視頻成像設(shè)備。所述成像 工具進(jìn)一步優(yōu)選是一臺具有中央處理單元的能夠捕獲一個或多個數(shù)碼圖像的數(shù)碼照相機(jī)，所 述中央處理單元包括一臺處理器。成像工具優(yōu)選包括一臺紅外線探測器，用來對齊角膜頂點(diǎn)與所述成像工具，可視光以經(jīng) 照亮和校準(zhǔn)的PlacidoDisc的形式調(diào)整到對準(zhǔn)人眼，并根據(jù)弧階梯方式顯現(xiàn)多條子午線和同 心圓環(huán)或其部分相交得到的多個點(diǎn)。成像工具進(jìn)一步優(yōu)選是一個手持設(shè)備?？蛇x地，成像工 具包括一臺調(diào)整到對準(zhǔn)眼睛的激光器，以顯現(xiàn)多個從其上得出幾何參數(shù)的橫截面。處理工具優(yōu)選包括一個帶有相應(yīng)參考幾何參數(shù)的參考數(shù)據(jù)庫，以所述參考幾何參數(shù)據(jù)庫 為基準(zhǔn)，對遍布角膜的多個點(diǎn)和區(qū)域中的每一個的每個幾何參數(shù)進(jìn)行比較。確定工具優(yōu)選包括一個帶有每個幾何參數(shù)的累積最大值的確定數(shù)據(jù)庫，確定工具僅在每 個點(diǎn)或區(qū)域的參數(shù)比較的和小于所述最大值時能才確定此人。可選地，確定工具包括判分工具，其配置為判給基于角膜的點(diǎn)、區(qū)域和/或成像角膜的整 個區(qū)域的最小加權(quán)和的差值以最高分，當(dāng)角膜數(shù)據(jù)組和姓名或個人身份號碼與同樣的數(shù)據(jù)庫 進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)與同樣姓名或個人身份號碼的預(yù)定最高分相匹配時，確定工具則確定一個匹 配身份。


為了更好理解本發(fā)明的性質(zhì)，現(xiàn)僅通過實(shí)施例的方式描述通過角膜成像確定人的身份的 方法和裝置的一個優(yōu)選實(shí)施方式，參考如下附圖圖1是按照一種弧階梯方法繪圖或成像的角膜的示意圖或透視圖；圖2是如圖1的橫斷線所定義的每一種點(diǎn)的角膜的幾何參數(shù)的樣本數(shù)據(jù)的樣本摘錄；圖3是對同一個個體的角膜數(shù)據(jù)的幾組點(diǎn)或環(huán)帶的幾何參數(shù)絕對差值和的比較，和對應(yīng) 的其他幾何參數(shù)的比較的摘錄；圖4是不同個體的角膜幾何參數(shù)的相似性比較的摘錄；圖5是一個個體的幾何參數(shù)的累積數(shù)據(jù)與其他個體的相應(yīng)的幾何數(shù)據(jù)的比較的摘錄；以及圖6是通過角膜成像確定人的身份的裝置的一個實(shí)施方式的示意圖。
具體實(shí)施方式
在本發(fā)明的一個方面的優(yōu)選實(shí)施方式中，提供一種通過角膜成像技術(shù)確定人的身份的方 法。本方法包括捕獲一個人的角膜圖像并且如圖l所示，角膜被分成網(wǎng)格或地圖10。角膜網(wǎng) 格或地圖IO包括多條子午線如12A延伸自角膜的頂點(diǎn)14，并且有角度的等分。網(wǎng)格或地圖 IO也包括多條同心圓環(huán)如16A,同心圓環(huán)被等分且圓周在多個點(diǎn)如18A被子午線如12A交叉切 斷。角膜重構(gòu)的方式是基于弧階梯方法并且利用了紅外線頂點(diǎn)探測器(未顯示)。在一個可選實(shí)施方式中，角膜圖像通過激光技術(shù)利用狹長光束捕獲角膜的橫截面。這種 形式的角膜形貌圖被用到眼科學(xué)在進(jìn)行折射外科手術(shù)前測量眼睛。Sarver等人在美國專利號 6079831、 6120150和6257723中公開了一種利用狹長光束漫反射系統(tǒng)如Bausch & Lomb球形 掃描制圖儀(Bausch & Lomb 0RBSCAN topographer)的此類角膜形貌圖裝置和方法。優(yōu)選方式包括為角膜地圖范圍內(nèi)多個點(diǎn)設(shè)定一個或多個幾何參數(shù)。本實(shí)施例中，角膜地 圖10包括大約300根子午線如12A和30條圓環(huán)如16A,產(chǎn)生了大約9， 000個派生每個幾何 參數(shù)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。圖2的表格顯示了這些數(shù)據(jù)點(diǎn)的軸向半徑幾何參數(shù)的原始數(shù)據(jù)，行1到300 和欄F1到F30對應(yīng)于如圖1的角膜地圖所示的各自的子午線如12A和同心圓環(huán)如16A。盡管 沒有顯示，"數(shù)據(jù)類型"的向下標(biāo)記提供了其他幾何參數(shù)包括切線半徑和角膜高度的數(shù)據(jù)。圖3是揭示源自圖2的人的角膜的幾何參數(shù)的比較，在本實(shí)施例中是"113A"和"113B"。 本優(yōu)選方式包括將角膜的多個點(diǎn)分組為多個環(huán)帶。本實(shí)施例中，有5個環(huán)帶，每一個環(huán)帶由 6個同心圓環(huán)如圖2表格中的Fl到F6組成。幾何參數(shù)的比較包括1. 計(jì)算環(huán)帶中每個對應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)(本例中大約1,800數(shù)據(jù)點(diǎn))的絕對差值；并且2. 為該幾何參數(shù)在每個環(huán)帶中的絕對差值求和。在圖3的表格中，行5到9的標(biāo)題為"Abs. Diff (l-6)"到"Abs. Diff (25-30)"代表 上述步驟1中的計(jì)算值。例如，軸向半徑在環(huán)帶P7到F12的數(shù)據(jù)點(diǎn)絕對差值的和為"27.74471714"。行10中標(biāo)題為"Abs. Diff (All)"的數(shù)字對應(yīng)于上述步驟2種的計(jì)算。例 如，軸向半徑幾何參數(shù)在所有環(huán)帶中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的絕對差值累積值的和為"228.4315422"。圖 3的表格顯示角膜其他幾何參數(shù)對應(yīng)的數(shù)值，包括每個點(diǎn)與視軸線的距離"DST"、角膜高度"HGT"、作為切線角度的每個點(diǎn)的斜面"SLP"和切線半徑"TGL"。本方法也包括根據(jù)獲得 數(shù)據(jù)點(diǎn)的百分比或個數(shù)的比較的加權(quán)或分解因子。例如，如圖3的表格所示，行3的標(biāo)題"Valid"顯示軸向半徑"AXL"的幾何參數(shù)在總共9， 568個數(shù)據(jù)點(diǎn)中獲得8， 283個數(shù)據(jù)點(diǎn)。 以百分比表示為86.6%，在表中行4所顯示為"Valid(%)，,。重要地，幾何參數(shù)例如軸向半徑的比較用來確定人的身份。在本實(shí)施方式中，當(dāng)如"Abs. Diff (All)"的參數(shù)比較之和小于累積最大值時，揭示了例如圖3中表格所示的幾何參 數(shù)的角膜比較互有聯(lián)系。在軸向半徑的情況下，顯示軸向半徑的累積最大值大約為400 mm， 在類似情況下能有效認(rèn)定身份。盡管圖3的參數(shù)比較數(shù)據(jù)僅僅是說明性的，它同樣揭示了切 線半徑和角膜高度在大約2， 000 mm和45微米時的累積最大值，分別，對類似情況下的身份 認(rèn)定同樣有效。圖4的表格顯示當(dāng)"113A"與本例中為"114'，的另一個人進(jìn)行比較的結(jié)果。每個幾何參 數(shù)的累積比較顯示了一個比各個累積最大值更大的值，并且由此表明角膜數(shù)據(jù)的"錯配"， 于是能夠確定不是同一個人。圖5是將軸向半徑的幾何參數(shù)"113A"與對應(yīng)的其他人的角膜數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的表格。很 顯著的是在最后一欄中標(biāo)題為"Dif-All"代表每個環(huán)帶的絕對差值的和，除了本表中行17 和行18中的"113B"和"113C"這些其它數(shù)據(jù)外，沒有值是小于累積最大值400的。這肯定 了所選軸向半徑的累積最大值400mm在同等情況下能有效確定身份。類似地，申請人從大量 比較中獲得經(jīng)驗(yàn)，預(yù)選的切線半徑和角膜高度的幾何參數(shù)的累積最大值在同等情況下能有效 確定身份。靈敏性可以通過角膜的某部分/區(qū)域中的加權(quán)數(shù)據(jù)來獲得改進(jìn)。例如，"額外的"加權(quán)可 以被給到角膜的中央-外圍鼻部。在數(shù)據(jù)不加權(quán)的角膜部分的相似和不相似的差值大約在 400%,加權(quán)可以增加相似于不相似的差值到大約1600% (或增加4倍的靈敏性)。加權(quán)可以 減少識別數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量從大約9, 000點(diǎn)到200 300點(diǎn)。本方法的正確率也可以依靠在確定人的身份之前對幾何參數(shù)進(jìn)行組合而得到提高。例如， 本方法可能需要軸向半徑、切線半徑和角膜高度的參數(shù)的角膜比較都小于預(yù)期累積最大值400 mm、 2,000 mm和45微米。圖6是確定人的身份的裝置的實(shí)施方式的示意圖。所述裝置用50表示，包括捕獲圖像的工具52，并且與處理工具54和確定工具56相連。成像工具52可以是角膜制圖儀的形式， 例如依靠如上所述的弧階梯角膜重構(gòu)或球形掃描(ORBSCAN)設(shè)備。另外一個例子和如在Snock 的美國專利號5512965和5512966中公開的，成像工具包括一個設(shè)置成數(shù)碼格式帶有角膜曲 率屬性和角膜厚度屬性的視頻照相機(jī)用來記錄狹長光束圖像。成像工具也可以以數(shù)碼照相機(jī)、 移動或蜂窩電話、或個人數(shù)字助理(PDA)或安裝在墻上或桌面上的能夠批量處理進(jìn)出建筑物 的人的設(shè)備。本實(shí)施方式中的處理工具和確定工具可以是以微型處理器或處理器58的形式對幾何參 數(shù)進(jìn)行比較并且基于一個或多個幾何參數(shù)類型的累積最大值確定人的身份。處理器58包括參 考數(shù)據(jù)庫，所述參考數(shù)據(jù)庫包含對應(yīng)的參考幾何參數(shù)，使得本發(fā)明前述方法中描述的比較得 以進(jìn)行。處理器58也可以包括帶有每個幾何參數(shù)的累積最大值的確定數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明的一個可選實(shí)施方式利用2500點(diǎn)來代表通過弧階梯方法由經(jīng)照亮并校準(zhǔn)和組合 的placido盤的mire圖像產(chǎn)生的從角膜地圖派生出的離散數(shù)據(jù)點(diǎn)，從而得到平均和均一分布 于角膜腳面的點(diǎn)陣。數(shù)據(jù)點(diǎn)能夠被安排在50單元寬50單元高的數(shù)列或矩陣單元中。本實(shí)施 例中，當(dāng)某個角膜與其他進(jìn)行比較的同時計(jì)算每個陣列中對應(yīng)單元的絕對差值。角膜被分成 3個環(huán)帶分別對應(yīng)與矩陣中的第1行到第15行，第16行到35行和第36行到第50行。計(jì)算 角膜的對應(yīng)環(huán)帶間的絕對差值。在陣列的數(shù)字矩陣的邊界內(nèi)出現(xiàn)空或零值的地方，就給該單 元?dú)w上一個值作為計(jì)算值，該值根據(jù)陣列中即時包圍單元得值得到。進(jìn)一步，當(dāng)陣列的數(shù)字 矩陣中出現(xiàn)真值，并且一個零或空值在比較陣列的對應(yīng)單元上出現(xiàn)時，兩個單元都記錄成零。 這種情況可能會由于眼睫毛的遮蓋或投下陰影，并在某個陣列中發(fā)生的次數(shù)多于其他陣列而 造成的，因此會影響placido環(huán)的mire像。記錄下每個陣列中的單元?dú)w于空或零值的百分比， 計(jì)算單元?dú)w與真值的數(shù)值。每個環(huán)帶的絕對差值和通過將絕對差值和除以小數(shù)表示的具有真 值的單元的百分比(例如81%變成0.81)獲得加權(quán)。如果利用角膜高度，用來比較的兩個角 膜對應(yīng)環(huán)帶間的絕對差值和是25.04030650微米和對應(yīng)陣列單元的81. 2%返回真值，那么加 權(quán)(或修正)差值是30. 83781589。 '本實(shí)施方式中，有2500個離散數(shù)據(jù)點(diǎn)組成的角膜數(shù)據(jù)被分成3個環(huán)帶分別為第1行到第 15行，和第16行到第35行，和第36行到第50行。當(dāng)一組角膜數(shù)據(jù)組(主體)與大量客戶 眼睛的大量數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較時，記錄下帶有每個角膜環(huán)帶的最小加權(quán)差值和的客戶的眼睛。 那位客戶的帶有最小加權(quán)差值和的眼睛對應(yīng)第1行到第15行，和第16行到第35行的環(huán)帶以 及所有三個環(huán)帶(1到15, 16到35和36到50)的最小加權(quán)差值之和被判以"4"分。有著次小加權(quán)差值和的那位客戶的眼睛用前述同樣方式判給3分，下一個具有最小加權(quán)差值和的客戶的眼睛用前述同樣方式判給2分，更次小加權(quán)差值和的客戶的眼睛用前述同樣 方法判給1分。本實(shí)施方式中，通過比較角膜高度和軸向半徑這兩個參數(shù)來將分?jǐn)?shù)相加。 本實(shí)施方式中，主體的角膜數(shù)據(jù)與有預(yù)先記錄主體的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，當(dāng)與有許多不同 角膜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較時，數(shù)據(jù)庫中屬于主體的數(shù)據(jù)組會由于與主體的數(shù)據(jù)組差值最小 而獲得最高分。本實(shí)施例中，分?jǐn)?shù)由高到低分類。同樣進(jìn)行姓名匹配時，最高的分?jǐn)?shù)能確認(rèn) 主體在數(shù)據(jù)庫中存在，因此與主體的眼睛匹配。在一個應(yīng)用中，主體的角膜數(shù)據(jù)可以記錄在能夠通過計(jì)算機(jī)芯片或磁帶保存數(shù)碼記錄的 卡片上。像繪圖設(shè)備這樣的成像工具能用來采集主體的角膜數(shù)據(jù)并反復(fù)與他們在卡片上已記 錄的角膜數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。主體的卡片由掃描設(shè)備進(jìn)行掃描并與繪圖設(shè)備相連進(jìn)行角膜數(shù)據(jù)的 比較。繪圖設(shè)備(或其它成像工具)或相關(guān)設(shè)備包括確定卡片所有權(quán)的處理器，準(zhǔn)許或阻止 通道的開關(guān)使它確認(rèn)記錄在卡片上的滿足通過標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)與由成像工具采集的主體的角膜數(shù) 據(jù)相匹配。在另一個應(yīng)用中，成像工具或數(shù)據(jù)采集工具與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫相連，所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫中涵蓋 不同個體的角膜幾何參數(shù)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集工具或幫助設(shè)備可以包括或與開關(guān)工具相連， 一旦 通過驗(yàn)證即可開門放行。進(jìn)入的準(zhǔn)許或不準(zhǔn)許可以用到被建環(huán)境的安全區(qū)域、登錄手機(jī)或個 人數(shù)字助理(PDA)設(shè)備、登錄私人電腦或網(wǎng)絡(luò)電腦、通過自動出納機(jī)登錄到銀行網(wǎng)絡(luò)、發(fā)動摩托車或進(jìn)入任何設(shè)備、區(qū)域、計(jì)算機(jī)終端、或?yàn)榱朔佬l(wèi)非法入侵或非法使用而設(shè)置安全請 求的機(jī)器。在進(jìn)一步的應(yīng)用中，角膜數(shù)據(jù)能記錄在信用卡或智能卡上。信用卡或智能卡的所有權(quán)可 以通過即時將所述信用卡或智能卡上的角膜數(shù)據(jù)和采集自信用卡或智能卡持有人的角膜數(shù)據(jù) (利用成像工具)進(jìn)行比較得到確認(rèn)。優(yōu)選實(shí)施方式中的方法和裝置可以有其他不同的生物測量應(yīng)用，包括在需要有安全邊界 的工作場所或建筑物設(shè)置進(jìn)入限制，信用卡使用者的確認(rèn)，和其他安全或例如軍事相關(guān)應(yīng)用。 例如，護(hù)照內(nèi)可以植入角膜數(shù)據(jù)，通過與掃描的或成像的對應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較進(jìn)行確認(rèn)。本方 法和裝置可以用來保證軍事硬件的安全，或者為郵件附件這樣的數(shù)碼文件設(shè)置限制和安全進(jìn) 入。在本發(fā)明描述并例如采用三個選定幾何參數(shù)的組合的實(shí)施方式中，估計(jì)大約在15， 000, 000, 000人中會有1個被不正確判斷相似性的人。已經(jīng)具體描述了本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式，通過角膜成像確定人的身份的方法和裝置 相比較現(xiàn)有技術(shù)而言對本領(lǐng)域技術(shù)人員具有顯而易見的如下優(yōu)點(diǎn)1. 本技術(shù)提供了特別可靠和準(zhǔn)確的確定相似性的方法；2. 本裝置或生物測定工具相對而言是安全和不昂貴的，并且需要得到預(yù)期被使用對 象的認(rèn)可；3. 本方法可以應(yīng)用到廣泛的人群，不限制任何特殊年齡組，只要人們能夠提供有效 的角膜圖像。本領(lǐng)域技術(shù)人員都會贊同本發(fā)明在此描述的內(nèi)容可以有變化和修正。例如，方法可以不 局限于本發(fā)明描述的幾何參數(shù)也可以擴(kuò)展到其他幾何參數(shù)，只要在與同一個人的對應(yīng)基礎(chǔ)參數(shù)比較后能有效驗(yàn)證人的身份或唯一性即可。所有此類變化或修改都屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)， 自然己經(jīng)在前述描述中有過涉及。可以理解，本專利申請中對現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)并不能認(rèn)為是對所述現(xiàn)有技術(shù)是相關(guān)領(lǐng)域的 普遍常識的一部分的認(rèn)同。
權(quán)利要求
1. 一種確定人身份的方法，所述方法包括如下步驟捕獲人眼至少一部分角膜圖像并且對遍布于所述角膜部分的多個點(diǎn)或區(qū)域中的每一個都取得一個或多個幾何參數(shù)；將每個取自于人角膜的點(diǎn)或區(qū)域的幾何參數(shù)與這個人的角膜上每個相應(yīng)的點(diǎn)或區(qū)域的參考幾何參數(shù)進(jìn)行比較；并且基于對所述點(diǎn)或區(qū)域的幾何參數(shù)的比較來確定該人的身份。
2. 如權(quán)利要求1所述的確定人身份的方法，其特征在于，所述確定人身份的步驟包括為 每個幾何參數(shù)在一個場合與另一場合下的差值設(shè)定一個累積最大值，并且僅在每個所述點(diǎn)或 區(qū)域的參數(shù)比較差值總量小于或等于所述最大值時才確定人的身份。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的確定人身份的方法，其特征在于，所述捕獲圖像的步驟包括 一個弧階梯方式，其中角膜的頂點(diǎn)位于多個子午線隨同心圓環(huán)延伸交點(diǎn)處，子午線和圓環(huán)的 交點(diǎn)即定義為從其上取得每個幾何參數(shù)的多個點(diǎn)。
4. 如權(quán)利要求3所述的確定人身份的方法，其特征在于，所述圖像捕獲包括將紅外線探 測器瞄準(zhǔn)眼睛使所述探測器的頂點(diǎn)距離與角膜頂點(diǎn)對齊，并用一個裝置使裝置的光軸與眼睛 的視軸線對齊。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的確定人身份的方法，其特征在于，所述捕獲圖像的步驟包括 使對應(yīng)于所述多個角膜區(qū)域的角膜的多個橫截面顯像，從所述多個角膜橫截面中的每一個都 取得幾何參數(shù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的確定人身份的方法，其特征在于，用激光射向眼睛使所述橫截面 顯像。
7. 如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的確定人身份的方法，其特征在于，還包括將多個點(diǎn) 或區(qū)域分組成共同覆蓋經(jīng)成像的角膜部分的多個環(huán)帶的步驟。
8. 如權(quán)利要求7所述的確定人身份的方法，其特征在于，所述比較幾何參數(shù)的步驟包括 計(jì)算從每個環(huán)帶中的所述多個點(diǎn)和區(qū)域中的每一個所得到的幾何參數(shù)與對應(yīng)的參考幾何參數(shù)之間的絕對差值，并且將每個環(huán)帶的絕對差值相加，將特定幾何參數(shù)的絕對差值之和與累積 最大值進(jìn)行比較以確定人的身份。
9. 如前述任何一個權(quán)利要求所述的確定人身份的方法，其特征在于，所述角膜的幾何參 數(shù)包括軸向半徑、切線半徑、角膜高度、角膜仰角、折射力、軸向力、切線力、角膜厚度、 角膜直徑、或角膜弦。
10. 如權(quán)利要求9所述的確定人身份的方法，其特征在于，所述幾何參數(shù)為多個幾何參數(shù)。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的確定人身份的方法，其特征在于，當(dāng)用于與下述幾何參數(shù) 的絕對差值之和進(jìn)行比較時，所述累積最大值分別為(i) 比較軸向半徑時為400 mm;(ii) 比較切線半徑時為2000 mm;和/或(iii) 比較角膜高度時為45微米。
12. 如權(quán)利要求ll所述的確定人身份的方法，其特征在于，當(dāng)數(shù)據(jù)是通過弧階梯法從角 膜的形貌圖上捕獲且在角膜上達(dá)到9， 000個點(diǎn)時，采用所述累積最大值。
13. 如前述任何一個權(quán)利要求所述的確定人身份的方法，其特征在于，還包括在確定人 的身份之前先對幾何參數(shù)比較進(jìn)行加權(quán)和分解因子。
14. 如權(quán)利要求13所述的確定人身份的方法，其特征在于，所述比較幾何參數(shù)的步驟包 括對每個點(diǎn)或區(qū)域的幾何參數(shù)進(jìn)行過濾而僅留下那些在預(yù)選范圍內(nèi)的幾何參數(shù)。
15. 如權(quán)利要求14所述的確定人身份的方法，其特征在于，所述加權(quán)或分解因子包括將 特定幾何參數(shù)的絕對差值之和乘以所保持的多個點(diǎn)或區(qū)域的百分比。
16. 如權(quán)利要求2所述的確定人身份的方法，其特征在于，所述確定人的身份的方法 包括選定用來比較的幾何參數(shù)，并且僅在每個所述點(diǎn)或區(qū)域的幾何參數(shù)之和小于所有所述參 數(shù)的各自累積最大值時確定人的身份。
17. 如權(quán)利要求2所述的確定人的身份的方法，其中確定人的身份的步驟包括判給基于 角膜的點(diǎn)、區(qū)域和/或成像角膜的整個區(qū)域的最小加權(quán)和的差值以最高分，當(dāng)角膜數(shù)據(jù)組和姓 名或個人身份號碼與同樣的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)與同樣姓名或個人身份號碼的預(yù)定最高分 相匹配時，確定為匹配的身份。
18. —種確定人身份的裝置，所述裝置包括-捕獲人眼至少一部分角膜圖像的工具，所述成像工具配置為用以從遍布于所述角膜部分 上的多個點(diǎn)或區(qū)域中的每一個都取得一個或多個幾何參數(shù)；與所述成像工具相連的處理工具，其配置為將來自人角膜的每個幾何參數(shù)與此人角膜的 每個相應(yīng)的點(diǎn)或區(qū)域的參考幾何參數(shù)進(jìn)行比較；以及與所述處理工具相連的確定工具，其配置為基于所述點(diǎn)或區(qū)域的幾何參數(shù)的比較確定人 的身份。
19. 如權(quán)利要求18所述的確定人身份的裝置，其特征在于，所述成像工具包括一個具有 中央處理單元的視頻捕獲卡的視頻成像設(shè)備。
20. 如權(quán)利要求19所述的確定人身份的裝置，其特征在于，所述成像工具是一臺具有包 括處理器的中央處理單元的能夠捕獲一個或多個數(shù)碼圖像的數(shù)碼照相機(jī)。
21. 如權(quán)利要求18所述的確定人身份的裝置，其特征在于，所述成像工具包括一臺紅外 線探測器，用來對齊角膜頂點(diǎn)與所述成像工具，可視光調(diào)整到對準(zhǔn)人眼，并根據(jù)弧階梯方式 顯現(xiàn)多條子午線和同心圓環(huán)或其部分。
22. 如權(quán)利要求18 21中任一項(xiàng)所述的確定人身份的裝置，其特征在于，所述成像工具 是一個手持設(shè)備。
23. 如權(quán)利要求18 22中任一項(xiàng)所述的確定人身份的裝置，其特征在于，所述成像工具 包括一臺調(diào)整到對準(zhǔn)眼睛的激光器，以顯現(xiàn)多個從其上得出幾何參數(shù)的橫截面。
24. 如權(quán)利要求18 23中任一項(xiàng)所述的確定人身份的裝置，其特征在于，所述處理工具 包括一個具有相應(yīng)參考幾何參數(shù)的參考數(shù)據(jù)庫，以所述參考數(shù)據(jù)庫為基準(zhǔn)，來對遍布角膜的 多個點(diǎn)或區(qū)域中的每一個的每個幾何參數(shù)進(jìn)行比較。
25. 如權(quán)利要求18 24中任一項(xiàng)所述的確定人身份的裝置，其特征在于，所述確定工具 包括一個帶有每個幾何參數(shù)的累積最大值的確定數(shù)據(jù)庫，所述確定工具僅在每個點(diǎn)或區(qū)域的 參數(shù)比較之和小于所述最大值時才確定此人。
26. 如權(quán)利要求18 23中任一項(xiàng)所述的確定人身份的裝置，其特征在于，所述確定工具 包括判分工具，所述判分工具配置為判給基于角膜點(diǎn)、區(qū)域和/或成像角膜的整個區(qū)域的最小 加權(quán)和的差值以最高分，當(dāng)角膜數(shù)據(jù)組和姓名或個人身份號碼與同樣的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較后發(fā) 現(xiàn)與同樣姓名或個人身份號碼的預(yù)定最高分相匹配時，所述確定工具則確認(rèn)一個匹配身份。
全文摘要
本發(fā)明主要涉及一種通過角膜成像技術(shù)確定人的身份的方法。所述方法包括捕獲人角膜的圖像并將角膜分成網(wǎng)格或地圖(10)。所述方法還包括從所述網(wǎng)格或地圖(10)處獲得的多個點(diǎn)上獲取一個或多個幾何參數(shù)。將所述幾何參數(shù)與數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的參考幾何參數(shù)進(jìn)行比較來確定人的身份。
文檔編號A61B3/107GK101262811SQ200580040416
公開日2008年9月10日 申請日期2005年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月29日
發(fā)明者斯蒂芬·阿徹·梅森 申請人:保澤體艾D有限公司