本實(shí)用新型屬于生物識別技術(shù)，特別是涉及一種全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)和生物識別系統(tǒng)，利用手指的內(nèi)指紋進(jìn)行生物身份識別。

背景技術(shù)：

世界交流越來越頻繁廣泛，同時恐怖和犯罪活動也愈演愈烈，因而生物識別技術(shù)近年需求增長迅速，對快速準(zhǔn)確的身份驗(yàn)證提出了更高要求。

由于傳統(tǒng)指紋識別方法，容易以復(fù)制指紋而欺騙通過，以及手指表面弄臟、太濕或者磨損則失效，安全性和魯棒性受到質(zhì)疑，受到各個國家安全和執(zhí)法部門的驅(qū)動，面部識別、聲紋識別、唇紋識別、虹膜結(jié)構(gòu)和視網(wǎng)膜靜脈識別等技術(shù)不斷發(fā)展，但這些技術(shù)要么可靠性存在爭議，要么使用及其不方便、體積龐大、成本太高。

根據(jù)Holder E.H.等人的研究成果[The fingerprint sourcebook(U.S.Department.of Justice,Office of Justice Programs,National Institute of Justice,Washington,DC,2011)]，在手指內(nèi)部220-550μm的皮膚層，具有表面(外部)指紋相同的拓?fù)涮卣?Robinson L.O.,Laub J.H.,National Institute of J.,。這些內(nèi)部層，充當(dāng)“主模板”導(dǎo)致外部指紋按照它的形狀生長，因此，皮下指紋不受環(huán)境影響和磨損，難以仿制，用于身份識別更準(zhǔn)確。另外，手指內(nèi)部的汗腺和微血管結(jié)構(gòu)也和指紋有跟隨形狀。我們定義內(nèi)指紋為皮下指紋，和對應(yīng)層面的汗腺和毛細(xì)血管等組織結(jié)構(gòu)，它具有終生不變性，可以用于準(zhǔn)確而高度魯棒的生物身份識別。當(dāng)前的指紋識別技術(shù)中，光學(xué)、電容、熱圖、壓感等指紋提取方式都無法獲得內(nèi)指紋。而超聲方法因探測器尺寸過大、響應(yīng)速度慢、處理系統(tǒng)龐大也無法應(yīng)用。2006年美國休斯敦大學(xué)Larin KV[IEEE Photonics Technol.Lett.19(20),1634–1636(2007)]提出用掃頻層析成像獲得內(nèi)指紋，但是傳統(tǒng)層析成像技術(shù)對二維正面圖像提取需要點(diǎn)對點(diǎn)掃描，并最終從三維指紋結(jié)構(gòu)中重構(gòu)(z方向必須首先成像)正面圖像，數(shù)據(jù)量太高(1G以上)，提取速度過慢(10秒以上)。

全場光學(xué)相干層析術(shù)1998年由，Beaurepaire E和Boccara A C等人實(shí)用新型，其原理闡述在“Full-field optical coherence microscopy”，Optics Letters,1998,23(4):244-246。為高速內(nèi)指紋成像提供了可行性解決方案。

全場光學(xué)相干層析系統(tǒng)無掃描可一次性獲得二維圖像，相對于傳統(tǒng)光學(xué)層析點(diǎn)掃描成像方式，特別是只需要一幅垂軸(面對面)圖像的工業(yè)檢測需求，成像速度和分辨率有數(shù)量級的提高。主要優(yōu)勢包括：(1)提取圖像速度快。采取非相干光照明全視場，一次獲得多通道二維圖像，利用光源的空域非相干性抑制橫向串?dāng)_；(2)軸向分辨率和橫向分辨率解耦合。其橫向分辨率決定于成像物鏡的數(shù)值孔徑，而縱向分辨率決定于光源性質(zhì)，即光譜寬度，光譜越寬，軸向分辨率越高，采取白光鹵鎢燈照明基本達(dá)到1微米以下軸向分辨率。全場光學(xué)相干層析術(shù)主要用于高分辨生物應(yīng)用領(lǐng)域，如對皮膚、腦組織、腸胃壁、乳房腫瘤、組織培養(yǎng)過程等成像。系統(tǒng)具有具有非接觸無損檢測能力，可以無掃描一次性提取活體組織二維圖像。

將全場光學(xué)相干層析系統(tǒng)用于活體身體組織內(nèi)部成像，其重要指標(biāo)之一是它的橫向分辨率(δ_x，δ_y)，

這里λ_c為光源的中心波長(對應(yīng)光譜寬度的中心，或者是光譜分布不均勻情況下對應(yīng)光功率峰值位置的波長)，NA為光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。根據(jù)生物識別對象和特性，橫向分辨率的要求會有所變化，對于指紋識別一般小于10μm較好。

全場光學(xué)相干層析系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)是，橫向和縱向分辨率解耦合，其軸向分辨率與光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)無關(guān)，僅由光源特性決定，其軸向分辨率δ_z有，

這里L(fēng)_c為光源相干長度，n′為人體組織的折射率。光源的相干長度為

其中λ_c為光源的中心波長，Δλ為光源的光譜寬度。采取鹵鎢燈照明時，λ_n＝750nm，δ_z可以達(dá)到0.8μm以下，對生物身份識別的應(yīng)用完全可以滿足需要。

全場光學(xué)相干層析系統(tǒng)的穿透深度是另外一個對活體組織成像進(jìn)行生物識別的重要參數(shù)，通常系統(tǒng)數(shù)值孔徑越小，穿透深度越大?，F(xiàn)有全場光學(xué)相干層析系統(tǒng)主要針對高分辨率細(xì)胞級生物成像以及微納米機(jī)械成像的，數(shù)值孔徑很高，因而穿透深度受限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種內(nèi)指紋快速成像和生物識別系統(tǒng)和方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

本申請實(shí)施例公開一種全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)，包括：

照明臂，包括時域弱相干光源；

參考臂，包括參考反射器，該參考反射器可旋轉(zhuǎn)和/或沿光軸方向可移動；

樣品臂，采用長焦距物鏡或取消物鏡，該長焦距物鏡的焦距大于等于100mm；

探測臂，包括面陣列探測器，該面陣列探測器的光敏面共軛到參考反射器反射平面和光軸交點(diǎn)；

分束器，分別與所述照明臂、參考臂、樣品臂和探測器連接。

優(yōu)選的，在上述的全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)中，還包括與所述探測臂連接的計算系統(tǒng)。

優(yōu)選的，在上述的全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)中，還包括采集外指紋圖像的數(shù)字采集單元，該數(shù)字采集單元連接于所述計算系統(tǒng)。

優(yōu)選的，在上述的全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)中，所述樣品臂包括對指紋圖像進(jìn)行分別采集的第一樣品臂和第二樣品臂。

優(yōu)選的，在上述的全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)中，所述時域弱相干光源為面光源或由該面光源經(jīng)光線束耦合，該面光源為LED、超輻射激光管SLD或鹵鎢燈。

優(yōu)選的，在上述的全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)中，所述面陣列探測器選自二維CCD、InGaAs、CMOS或者光電二極管陣列。

優(yōu)選的，在上述的全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)中，所述參考反射器選自結(jié)晶硅、鍺、氧化鋅、鍍膜反射鏡或者Yag晶體材料。

優(yōu)選的，在上述的全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)中，所述參考臂包括用于色差補(bǔ)償?shù)拇翱凇?/p>

優(yōu)選的，在上述的全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)中，所述照明臂還包括將空間非相干光源耦合到系統(tǒng)種正光焦度元件。

優(yōu)選的，在上述的全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)中，所述照明臂包括遠(yuǎn)焦系統(tǒng)，遠(yuǎn)焦系統(tǒng)包括第一透鏡和第二透鏡，第二透鏡位于所述時域弱相干光源和第一透鏡之間，該遠(yuǎn)焦系統(tǒng)與時域弱相干光源構(gòu)成科勒照明方式，所述時域弱相干光源被投射到第一透鏡的前焦面。

優(yōu)選的，在上述的全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)中，所述探測臂包括遠(yuǎn)焦圖像中繼組，該遠(yuǎn)焦圖像中繼組包括第一正光焦度元件和第二正光焦度元件。

優(yōu)選的，在上述的全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)中，所述探測臂包括一分束器、位于分束器入射光路上的第一正光焦度元件、以及分別位于分束器兩個出射光路上的第一面陣列探測器和第二面陣列探測器，所述第一面陣列探測器和第二面陣列探測器和分束器之間分別設(shè)有第二正光焦度元件和第三正光焦度元件，所述第一正光焦度元件和第二正光焦度元件構(gòu)成復(fù)合聚焦透鏡。

優(yōu)選的，在上述的全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)中，所述探測臂包括一薄分束器、位于薄分束器入射光路上的正光焦度元件、以及分別位于薄分束器兩個出射光路上的第一面陣列探測器和第二面陣列探測器。

優(yōu)選的，在上述的全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)中，所述參考反射器為可沿著軸向移動的楔形，移動該參考反射器，使其楔形底面共軛到樣品臂窗口朝樣品一側(cè)表面來獲得外指紋圖像，將楔形參考反射器的斜面共軛到手指內(nèi)部探測內(nèi)指紋。

相應(yīng)的，本申請還公開了一種內(nèi)指紋快速成像和生物識別系統(tǒng)，包括：

全場光學(xué)層析成像系統(tǒng)，至少采集內(nèi)指紋圖像；

識別處理單元，對二維圖像處理，生成判識結(jié)果。

優(yōu)選的，在上述的內(nèi)指紋快速成像和生物識別系統(tǒng)中，還包括：

輸出單元，將判識結(jié)果和相應(yīng)的應(yīng)用平臺或系統(tǒng)關(guān)聯(lián)。

優(yōu)選的，在上述的內(nèi)指紋快速成像和生物識別系統(tǒng)中，所述相應(yīng)的應(yīng)用平臺或系統(tǒng)為考勤管理系統(tǒng)、或含有登錄驗(yàn)證的系統(tǒng)、或信息管理平臺、或門禁管理系統(tǒng)。

優(yōu)選的，在上述的內(nèi)指紋快速成像和生物識別系統(tǒng)中，所述識別處理單元包括Gabor小波濾波器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有指紋識別裝置由于容易被指紋膜欺騙而存在安全問題，以及手指表面弄臟、太濕或者磨損也會導(dǎo)致識別失效等魯棒性差的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1所示為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中僅含有內(nèi)指紋成像系統(tǒng)和識別單元的系統(tǒng)方框圖；

圖2所示為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中含有內(nèi)指紋成像系統(tǒng)、識別單元以及輸出單元的系統(tǒng)方框圖；

圖3所示為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中識別單元對內(nèi)指紋圖像的處理和識別流程圖；

圖4所示為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中識別單元對內(nèi)指紋圖像和外指紋圖像的處理和數(shù)據(jù)融合流程圖；

圖5所示為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中輸出單元將判識結(jié)果對應(yīng)用系統(tǒng)輸出關(guān)系框圖；

圖6所示為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中利用全場光學(xué)相干層析儀提取一幅內(nèi)指紋圖像的原理框圖；

圖7所示為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中利用全場光學(xué)相干層析儀提取一幅內(nèi)指紋圖像和一幅外指紋圖像的原理框圖；

圖8所示為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中利用全場光學(xué)相干層析儀提取兩幅內(nèi)指紋圖像的原理框圖；

圖9所示為本實(shí)用新型第一實(shí)施例中利用全場光學(xué)相干層析術(shù)對內(nèi)指紋成像的示意圖；

圖10所示為本實(shí)用新型第二實(shí)施例中利用全場光學(xué)相干層析術(shù)對內(nèi)指紋成像的示意圖；

圖11所示為本實(shí)用新型第三實(shí)施例中利用全場光學(xué)相干層析術(shù)對內(nèi)指紋成像的示意圖；

圖12所示為本實(shí)用新型第四實(shí)施例中利用全場光學(xué)相干層析術(shù)對內(nèi)指紋成像的示意圖；

圖13所示為本實(shí)用新型第五實(shí)施例中利用全場光學(xué)相干層析術(shù)對內(nèi)指紋成像的示意圖；

圖14所示為本實(shí)用新型第六實(shí)施例中利用全場光學(xué)相干層析術(shù)對內(nèi)指紋成像的示意圖；

圖15所示為本實(shí)用新型第七實(shí)施例中利用全場光學(xué)相干層析術(shù)對內(nèi)指紋成像的示意圖；

圖16所示為本實(shí)用新型第八實(shí)施例中利用全場光學(xué)相干層析術(shù)對內(nèi)指紋成像的示意圖；

圖17所示為本實(shí)用新型第九實(shí)施例中利用全場光學(xué)相干層析術(shù)對內(nèi)指紋成像的示意圖；

圖18所示為本實(shí)用新型第十實(shí)施例中利用全場光學(xué)相干層析術(shù)對內(nèi)指紋成像的示意圖；

圖19所示為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中指紋圖像提取的位置組態(tài)的示意圖。

具體實(shí)施方式

用于生物識別中的系統(tǒng)，我們將需要改變系統(tǒng)參數(shù)，以極低數(shù)值孔徑系統(tǒng)來來完成大穿透深度的組織內(nèi)部成像系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，在樣品臂中采用長焦距物鏡(焦距大于等于100mm)，甚至取消物鏡，將數(shù)值孔徑控制在0.1以下，物空間的景深小于或等于300μm，優(yōu)選為300μm。

實(shí)用新型人實(shí)現(xiàn)了數(shù)值孔徑為0.05，對手指內(nèi)500μm深度內(nèi)指紋成像的全場光學(xué)相干層析系統(tǒng)。

全場光學(xué)相干層析系統(tǒng)的數(shù)值孔徑還關(guān)聯(lián)著另外一個重要參數(shù)是物空間的景深DOF，

其中λ_c為光源的中心波長，NA為光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。采用鹵鎢燈照明時，數(shù)值孔徑為0.05，物空間的景深可以達(dá)到200μm。如此大的景深，允許我們改變傳統(tǒng)的垂直于光軸成像的方式，采取傾斜或者曲面照明，只要成像物空間在身體組織中在指定的景深范圍內(nèi)，均可以獲得高的圖像質(zhì)量。針對全場光學(xué)相干層析系統(tǒng)，物空間圖像采樣的位置取決于參考臂的參考反射器的形狀，采取傾斜或者曲面成像面的情況，只要將參考臂的參考反射器采取對應(yīng)形狀即可。像面采集的位置，對應(yīng)于參考臂的參考反射器在活體組織中的對應(yīng)位置，移動或者旋轉(zhuǎn)參考反射器，則成像面也相應(yīng)移動和旋轉(zhuǎn)。

本實(shí)用新型現(xiàn)在將參照附圖，其中本實(shí)用新型的說明性實(shí)施例示出在下文中更充分地描述。本實(shí)用新型可能，但是，可以體現(xiàn)為許多不同的形式和為限于這里闡述的實(shí)施例不應(yīng)被解釋；相反，提供這些實(shí)施例使得本公開將是徹底和完整的，并且將充分地傳達(dá)本實(shí)用新型的范圍本領(lǐng)域技術(shù)人員的技術(shù)人員。相同的數(shù)字指代相同的元件。如本文中所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)所列的項(xiàng)目的任意組合和所有組合。

本文所使用的術(shù)語僅用于描述具體實(shí)施方案的目的，并非意在限制本實(shí)用新型的。如本文中所使用的，單數(shù)形式“一”，“一個”和“該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外明確指出。將進(jìn)一步理解，術(shù)語“包括”，并在本說明書中使用時指定所陳述的特征，整數(shù)，步驟，操作，元件的存在/或“包含”，和/或部件，但不排除存在或附加一個或多個其它特征，整數(shù)，步驟，操作，元件，組件和/或它們的組。

除非另有定義，否則這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有如普通技術(shù)人員通常的一個本實(shí)用新型所屬的領(lǐng)域中所理解的相同的含義。將進(jìn)一步理解，術(shù)語，例如那些在常用字典中定義的，應(yīng)當(dāng)被解釋為具有含義與它們在相關(guān)領(lǐng)域的上下文中和本說明書中的含義一致，并且將不會在理想化或過度被解釋正式的意義，除非在此明確定義。

“正面圖像”指的是平行或傾斜于組織表面的平面內(nèi)被成像。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解的是，如本文所用的，從頻率轉(zhuǎn)換為時間的變換，對光學(xué)信息而言等效于頻率和空間之間的變換。

如由本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的，內(nèi)指紋識別系統(tǒng)通常使用可與高靈敏度和特異性來測定一個獨(dú)特的個人屬性。以獲得最好的結(jié)果，該屬性應(yīng)該是不能被容易地修改或偽造，但通過非侵入性的裝置迅速并容易地測量的屬性。我們有時采取第二(或第而通道)測量為了增強(qiáng)單次測力求那個的有效性，或者為了和傳統(tǒng)的識別系統(tǒng)兼容。例如，主要屬性可以是一個人從全像場層析成像系統(tǒng)獲得的內(nèi)指紋，次要屬性可以是傳統(tǒng)外指紋的圖像。輔助屬性的圖像可以是模擬的，但我們結(jié)合主要屬性圖像可以與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)兼容，在沒有主屬性數(shù)據(jù)庫的情況下，首先測量輔助屬性數(shù)據(jù)庫是否通過識別，如果被接受了，則從主屬性判斷是生物活體的可能，如果得到確認(rèn)，則將傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的身份信息與主屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，自動建立了新的主屬性數(shù)據(jù)庫。

結(jié)合圖1所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，內(nèi)指紋快速成像和生物識別系統(tǒng)900僅含有內(nèi)指紋成像系統(tǒng)500和識別單元600。其中，成像系統(tǒng)500用于獲得內(nèi)指紋圖像220，而識別單元600用于處理和識別內(nèi)指紋圖像220

所提取的內(nèi)指紋圖像210對應(yīng)于物空間一個平面，該平面與手指皮膚表面成一個傾角；或者所提取的內(nèi)指紋圖像210對應(yīng)于物空間一個任意曲面。

結(jié)合圖2所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，系統(tǒng)900含有內(nèi)指紋成像系統(tǒng)500、識別單元600以及輸出單元700。其中，成像系統(tǒng)500用于獲得內(nèi)指紋圖像210，識別單元600用于處理和識別內(nèi)指紋圖像210，而輸出單元700將判識結(jié)果607用于驅(qū)動和連接不同的應(yīng)用系統(tǒng)。

結(jié)合圖3所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，識別單元600對內(nèi)指紋圖像210的處理和識別過程。內(nèi)指紋圖像210經(jīng)過Gabor小波濾波器602濾波，形成唯一性編碼603，與數(shù)據(jù)庫中的參考編碼605對比，其結(jié)果將基于給定閾值進(jìn)行判識，輸出接受或者拒絕的判識結(jié)果607。

結(jié)合圖4所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，識別單元600對內(nèi)指紋圖像210進(jìn)行生理特征分析，判斷是否來自于活體，但不進(jìn)行實(shí)質(zhì)性識別，利用所測量的外指紋211與傳統(tǒng)外指紋數(shù)據(jù)庫進(jìn)行識別對比，以內(nèi)外指紋數(shù)據(jù)融合的方式形成判識結(jié)果，保持高度安全的情況下，同時對傳統(tǒng)指紋數(shù)據(jù)庫保持兼容。

結(jié)合圖5所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，識別結(jié)果607被應(yīng)用到到考勤管理系統(tǒng)701、門禁控制系統(tǒng)702、信息管理平臺703、登錄驗(yàn)證系統(tǒng)704，其中門禁控制系統(tǒng)702又與電子鎖連接。

結(jié)合圖6所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，全場光學(xué)相干層析儀501包括至少一個弱相干照明臂10，一個分束器120，一個參考臂14，一個樣品臂13，一個計算系統(tǒng)200，一個探測臂15和手指樣品210。計算系統(tǒng)10用于計算內(nèi)指紋圖像210，包括預(yù)處理增強(qiáng)等。

結(jié)合圖7所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，全場光學(xué)相干層析儀501包括至少一個弱相干照明臂10，一個分束器120，一個參考臂14，一個樣品臂13，一個計算系統(tǒng)200，一個探測臂15和手指樣品210，與以上圖6中討論的結(jié)構(gòu)類似。不同的是增加了一個數(shù)字采集單元30用于以常規(guī)成像方法對外指紋211成像。

結(jié)合圖8所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，全場光學(xué)相干層析儀501包括至少一個弱相干照明臂10，一個分束器120，一個參考臂14，一個樣品臂13，一個計算系統(tǒng)200，一個探測臂15和手指樣品210，與以上圖6中討論的結(jié)構(gòu)類似。不同的是增加了樣品臂40額外提取一幅內(nèi)指紋圖像212。兩幅內(nèi)指紋圖像的融合可以更加提高安全度以及魯棒性。

結(jié)合圖9所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，照明臂10由時域弱相干光源100組成，可以是LED、超輻射激光管SLD、鹵鎢燈等光譜較寬的面光源，中心波長可能在近紅外，系統(tǒng)也可以通過這些光源經(jīng)光纖束耦合來照明系統(tǒng)；探測臂15由正光焦度元件150，面陣列探測器160組成，其中探測臂由正光焦度元件150把內(nèi)指紋層共軛到探測器160光敏面。面陣列探測器160可以是二維CCD、InGaAs、CMOS或者光電二極管陣列；參考臂14由一個參考反射器140組成，可以是結(jié)晶硅Silicon、鍺Gallium、氧化鋅Zinc oxide、鍍膜反射鏡或者Yag晶體材料；樣品臂13由一個玻璃窗口130，和手指樣品組成。

成像過程中，面陣列探測器160的光敏面共軛到參考反射器140反射平面和光軸交點(diǎn)，而參考反射器140反射面對應(yīng)于手指樣品210內(nèi)部將取得圖像的內(nèi)指紋組織層。該成像截面一般位于手指內(nèi)部，傾斜于光軸，或者為任意形狀曲面，外指紋211將無法影響成像內(nèi)容，這樣可以防止復(fù)制指紋以及手指表面不潔不影響識別結(jié)果。特例的，如果參考反射器140共軛于窗口130靠近手指樣品210一側(cè)，所取得的指紋圖像211將是皮膚表面的外指紋。

本實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)了數(shù)值孔徑為0.05，對手指內(nèi)500μm深度內(nèi)指紋成像。

結(jié)合圖10所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，樣品臂窗口131用于色差補(bǔ)償，照明臂10由時域弱相干光源100組成；探測臂15由正光焦度元件150，面陣列探測器160組成；參考臂14由一個參考反射器140組成；樣品臂13由一個玻璃窗口130，和手指樣品210組成。其中參考臂14增加了窗口131，通常是和樣品臂窗口130相同，用于色差補(bǔ)償。

結(jié)合圖11所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，照明臂含有一個具有光焦度元件，探測臂15由正光焦度元件150，面陣列探測器160組成；參考臂14由一個參考反射器140組成；樣品臂13由一個玻璃窗口130，和手指樣品210組成，與以上圖9中討論的結(jié)構(gòu)類似。只是這里其中照明臂除了時域弱相干光源100，增加了正光焦度元件110，用于將空間非相干光源更高效率的耦合到系統(tǒng)中。如果空間非相干光源100輸出端不夠均勻，正光焦度元件110一般將焦面對準(zhǔn)光源100的輸出端用來準(zhǔn)直，采取科勒照明的方式使得像面照明均勻；如果空間非相干光源100輸出端均勻度很高，正光焦度元件110一般用來將空間非相干光源100輸出端成像到參考反射器140面上用來提高光能耦合效率。

結(jié)合圖12所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，可旋轉(zhuǎn)和位移參考反射器用于采集不同層不同角度的內(nèi)指紋結(jié)構(gòu)，照明臂10由時域弱相干光源100，正光焦元件110組成；探測臂15由正光焦度元件150，面陣列探測器160組成；樣品臂13由一個玻璃窗口130，和手指樣品210組成。參考反射器140可以旋轉(zhuǎn)和沿著光軸位移，這樣可以采集不同層不同角度的內(nèi)指紋結(jié)構(gòu)的光路。

結(jié)合圖13所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，光源臂10含有一個遠(yuǎn)焦中繼組件可提高光傳輸效率的光路。探測臂15由正光焦度元件150，面陣列探測器160組成；參考臂14由一個參考反射器140組成；樣品臂13由一個玻璃窗口130，和手指樣品210組成。本實(shí)施例照明臂10除了時域弱相干光源100，還包含元件110和111組成的遠(yuǎn)焦系統(tǒng)，光源100被投射到110前焦面，采用嚴(yán)格的科勒照明方式。

結(jié)合圖14所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，探測臂中含有一個遠(yuǎn)焦圖像中繼組件可減少漸暈的光路。照明臂10由時域弱相干光源100，正光焦元件110組成；參考臂14由一個參考反射器140組成；樣品臂13由一個玻璃窗口130，和手指樣品210組成。本實(shí)施例探測臂15由正光焦度元件150和151構(gòu)成遠(yuǎn)焦圖像中繼組，共軛到手指物體可減少漸暈；

結(jié)合圖15所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，光源臂10含有一個遠(yuǎn)焦中繼組件，且探測臂15中也含有一個遠(yuǎn)焦圖像中繼組件的光路。探測臂15由正光焦度元件150和151構(gòu)成的遠(yuǎn)焦圖像中繼組，面陣列探測器160組成；參考臂14由一個參考反射器140組成；樣品臂13由一個玻璃窗口130，和手指樣品210組成。本實(shí)施例照明臂10除了時域弱相干光源100，還包含透鏡110和111組成的遠(yuǎn)焦系統(tǒng)，光源100被投射到110前焦面，采用嚴(yán)格的科勒照明方式，手指210和參考反射器140被均勻照明。

結(jié)合圖16所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，采取遠(yuǎn)焦圖像中繼混合分束鏡同時采集內(nèi)外指紋圖像，可經(jīng)后續(xù)處理可和當(dāng)前外指紋識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫兼容的光路。照明臂10由時域弱相干光源100，正光焦元件110組成；參考臂14由一個參考反射器140組成；樣品臂13由一個玻璃窗口130，和手指樣品210組成。本實(shí)施例探測臂15除了由正光焦度元件150和151構(gòu)成的遠(yuǎn)焦圖像中繼組，以及面陣列探測器160，還增加了一個探測通道：由正光焦度元件150和152構(gòu)成的復(fù)合聚焦透鏡，以及面陣列探測器161，該探測通道通過分束器121獲得含有樣品結(jié)構(gòu)的光信號。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是通過調(diào)整正光焦度元件152，可以將面陣列探測器161單獨(dú)共軛到窗口130靠近樣品一側(cè)，用于測量外指紋211圖像。而探測器160用于探測內(nèi)指紋圖像。在識別過程中，可以將外指紋圖像作為索引獲得被識別主體的身份信息與內(nèi)指紋數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，同時，內(nèi)指紋圖像的生理結(jié)依然可以起到防偽的限制作用。該系統(tǒng)對已經(jīng)有大型數(shù)據(jù)庫的國家安全部門和大型企業(yè)，以及指紋重新注冊難度很高的應(yīng)用場景具有重要意義，可以完全與原有系統(tǒng)兼容的升級到安全度更高的狀態(tài)。

結(jié)合圖17所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，采取薄分光鏡同時采集內(nèi)外指紋圖像，可經(jīng)后續(xù)處理可和當(dāng)前外指紋識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫兼容的光路。照明臂10由時域弱相干光源100，正光焦元件110組成；參考臂14由一個參考反射器140組成；樣品臂13由一個玻璃窗口130，和手指樣品210組成。本實(shí)施例探測臂15除了由正光焦度元件150和面陣列探測器160，還增加了一個新探測通道：面陣列探測器161，該探測通道通過薄分束器122分別獲得含有樣品結(jié)構(gòu)的光信號，份束器122厚底越小有利于降低像差探測器161所成圖像的像差。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是通過調(diào)整面陣列探測器161可以將其單獨(dú)共軛到窗口130靠近樣品一側(cè)，用于測量外指紋211圖像。該系統(tǒng)對已經(jīng)有大型數(shù)據(jù)庫的國家安全部門和大型企業(yè)，以及指紋重新注冊難度很高的應(yīng)用場景具有重要意義，可以完全與原有系統(tǒng)兼容的升級到安全度更高的狀態(tài)。

結(jié)合圖18所示，本實(shí)用新型一些實(shí)例中，參考反射器140采取光楔形形式，經(jīng)過位移可以用弱相干干涉方法分別提取內(nèi)外指紋的層析圖像的光路。照明臂10由時域弱相干光源100，正光焦元件110組成；探測臂15由正光焦度元件150和面陣列探測器160組成；樣品臂13由一個玻璃窗口130，和手指樣品210組成。本實(shí)施例參考臂中參考反射器141為可沿著軸向移動的楔形，這種結(jié)構(gòu)可以移動參考反射器141，使其楔形底面共軛到樣品臂窗口130朝樣品一側(cè)表面來獲得外指紋圖像，將楔形參考反射器141的斜面共軛到手指內(nèi)部探測內(nèi)指紋。通過分時方式獲得內(nèi)指紋210和外指紋211，對已經(jīng)有大型數(shù)據(jù)庫的國家安全部門和大型企業(yè)，以及指紋重新注冊難度很高的應(yīng)用場景具有重要意義，可以完全與原有系統(tǒng)兼容的升級到安全度更高的狀態(tài)。

結(jié)合圖19所示，141至148原件外框表示有效的可用于唯一標(biāo)識身份的活體組織范圍，長度方向代表深度。其中，141表示全像場弱相干層析成像系統(tǒng)的參考臂140組態(tài)是提取平行于樣品表面的固定位置圖像，但成像面為曲面，該曲面可以對應(yīng)于任意深度的活體組織結(jié)構(gòu)，曲面一般在樣品臂的景深范圍內(nèi)；142表示可調(diào)節(jié)的參考臂組態(tài)，取樣曲面可以在指定的范圍內(nèi)移動，獲得任意深度位置的層析圖像；143表示靜態(tài)的兩個參考臂組態(tài)，固定取得間隔開的兩個位置的取樣曲面的層析圖像；144表示靜態(tài)的取得與樣品表面既不平行也不垂直的傾斜平面的層析圖像；145表示可調(diào)節(jié)的參考臂組態(tài)，它可以在指定的角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，獲得任意角度物面的層析圖像；146表示靜態(tài)的兩個參考臂組態(tài)，固定取得間隔開的兩個旋轉(zhuǎn)位置的傾斜于手指表面的層析圖像；147表示靜態(tài)的兩個參考臂組態(tài)，固定取得外指紋和某深度處內(nèi)指紋的曲面層析圖像；148表示靜態(tài)的兩個參考臂組態(tài)，固定取得外指紋和傾斜于手指表面成某角度的內(nèi)指紋的層析圖像。以上141-148等組態(tài)還可以相互組合提取多幅圖像用于識別。

本實(shí)用新型提高穿透深度主要采取低數(shù)值孔徑的系統(tǒng)設(shè)計，以及采用散射和吸收系數(shù)低紅外光照明等實(shí)現(xiàn)。其中，低的數(shù)值孔徑一般通過在樣品臂中采用長焦距物鏡，甚至取消物鏡而獲得。數(shù)值孔徑一般在0.1以下適宜。

在以上圖案中，我們揭示了一些本實(shí)用新型的實(shí)例。但是，遵循本實(shí)用新型原理，很多種變化和修改無法窮盡枚舉。相應(yīng)的，這些實(shí)例僅僅用于一般性的解釋，而不是限制，具體本實(shí)用新型的限制見優(yōu)先權(quán)說明。