所公開(kāi)的技術(shù)一般涉及成像和圖像處理技術(shù)，并且具體來(lái)說(shuō)涉及根據(jù)獲取的對(duì)象圖像檢測(cè)對(duì)象的真實(shí)性的系統(tǒng)和方法，圖像至少包括與表面特征散射現(xiàn)象相關(guān)的圖像特征。

背景技術(shù)：

假冒對(duì)象一般影響制造原始對(duì)象的制造商的收入，并且也可能影響經(jīng)銷商、批發(fā)商和零售商的收入。假冒對(duì)象的市場(chǎng)估計(jì)每年將達(dá)大約數(shù)千億美元。用于檢測(cè)假冒對(duì)象的方法、設(shè)備和系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是已知的。例如，將電子電路(例如，無(wú)源或有源射頻識(shí)別-rfid電路)并入到對(duì)象中。作為另一實(shí)例，具有獨(dú)特圖案(諸如全息圖)的可消耗標(biāo)簽，具有光譜圖案的標(biāo)簽等附接到對(duì)象。這些方法、設(shè)備和系統(tǒng)是專門設(shè)計(jì)的，并且可能會(huì)遭受假冒?；蛘撸彩褂梅治鰧?duì)象表面的圖像的系統(tǒng)和方法。例如，這些系統(tǒng)和方法獲取和分析對(duì)象或?qū)ο笾械膮^(qū)域的散斑圖案以確定對(duì)象的真實(shí)性。這些方法使用用光照明的對(duì)象表面來(lái)產(chǎn)生稱為散斑圖案的光學(xué)干涉圖。

colineau等人的題為“用于光學(xué)認(rèn)證和識(shí)別對(duì)象的方法及其設(shè)備(methodforopticalauthenticationandidentificationofobjectsanddevicetherefor)”的美國(guó)申請(qǐng)公開(kāi)2006/0104103涉及一種系統(tǒng)和一種方法，其中相干光在指定照明條件下照明參考對(duì)象的部分散射表面，并且記錄照明參數(shù)的各種標(biāo)稱值所獲得的散斑圖案。然后，對(duì)象被照明，并且在相似的標(biāo)稱條件下捕獲其圖像，并將每個(gè)獲得的散斑圖案與記錄的散斑圖案進(jìn)行比較。collineau等人涉及的系統(tǒng)包括具有激光源的光學(xué)記錄設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備和具有激光源的光學(xué)讀取設(shè)備，光學(xué)設(shè)備的參數(shù)是可修改的。光學(xué)設(shè)備的可修改參數(shù)包括波長(zhǎng)、發(fā)射方向、激光束的聚焦、激光源的位置、對(duì)象相對(duì)于激光束的傾斜和位置中的至少一個(gè)。根據(jù)collineau等人涉及的系統(tǒng)的實(shí)施方案，系統(tǒng)驗(yàn)證給定參數(shù)的值可以從容許值的范圍中隨機(jī)抽取(例如在讀取系統(tǒng)相對(duì)于對(duì)象的特定位置的情況下)，觀察到的信號(hào)確實(shí)是預(yù)期的信號(hào)。因此，可能選擇所需的安全級(jí)別。

sharma等人的題為“物理對(duì)象的認(rèn)證和驗(yàn)證的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)可訪問(wèn)介質(zhì)(systems,methodsandcomputer-accessiblemediumsofauthenticationandverificationofphysicalobjects)”的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)2014/0205153涉及一種用于認(rèn)證物理對(duì)象的方法。最初，在白光照明下獲取物理對(duì)象的標(biāo)記或未標(biāo)記部分的圖像。然后，存儲(chǔ)對(duì)象的區(qū)域的第一顯微圖像或視頻。該第一顯微圖像包括紋理散斑圖案。使用對(duì)象不變梯度直方圖算法或gabor變換和主分量分析程序的組合計(jì)算描述符。當(dāng)驗(yàn)證物理對(duì)象的真實(shí)性時(shí)，選擇預(yù)定區(qū)域以及由顯微鏡(例如，usb顯微鏡)獲取的物理對(duì)象的圖像或視頻。顯微鏡可以是手持設(shè)備，諸如與顯微鏡集成的蜂窩電話，或與顯微鏡集成的數(shù)碼相機(jī)。存儲(chǔ)第二顯微圖像或視頻，并且通過(guò)使用例如不變gabor主分量分析來(lái)計(jì)算該圖像的低維度表示。然后，比較第一顯微圖像和第二顯微圖像。可以通過(guò)例如根據(jù)描述符之間的歐氏距離匹配描述符來(lái)執(zhí)行該比較。如果第一散斑圖案和第二散斑圖案之間的相似度等于或超過(guò)預(yù)定量，則物理對(duì)象被確定為真實(shí)的，否則物理對(duì)象是不真實(shí)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所公開(kāi)的技術(shù)的目的是提供用于確定對(duì)象的真實(shí)性的新穎的方法和系統(tǒng)。根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)，因此提供一種用于確定對(duì)象的真實(shí)性的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括光源、成像器和處理器。成像器包括成像傳感器。處理器與成像器耦合。光源將光指向?qū)ο笊系恼J(rèn)證區(qū)域。光是準(zhǔn)直和遠(yuǎn)心光中的一個(gè)。光以相對(duì)于由對(duì)象限定的平面的法線的預(yù)定的傾斜角度照射在認(rèn)證區(qū)域上。光的一部分從認(rèn)證區(qū)域反射朝向鏡面反射區(qū)域。光的另一部分從認(rèn)證區(qū)域散射。成像器包括成像傳感器。成像器大體上聚焦在認(rèn)證區(qū)域上。成像器獲取散射光的至少一個(gè)聚焦圖像。圖像至少包括與認(rèn)證區(qū)域的表面特征散射現(xiàn)象相關(guān)的圖像特征。鏡面反射區(qū)域和由成像傳感器限定的區(qū)域在空間上是相互排斥的。處理器確定至少一個(gè)獲取圖像的至少一部分和至少一個(gè)存儲(chǔ)圖像的相應(yīng)部分之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。至少一個(gè)存儲(chǔ)圖像也對(duì)應(yīng)于認(rèn)證區(qū)域。當(dāng)獲取圖像的至少一部分對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)存儲(chǔ)圖像的相應(yīng)部分時(shí)，處理器將對(duì)象識(shí)別為真實(shí)的。當(dāng)獲取圖像的至少一部分不對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)存儲(chǔ)圖像的相應(yīng)部分時(shí)，處理器將對(duì)象識(shí)別為非真實(shí)的。傾斜角度)被確定為使得散射光在傳感器平面處相干地干涉。

根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一方面，因此提供一種用于確定對(duì)象的真實(shí)性的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括光源、成像器和處理器。處理器與成像器和光源耦合。光源向?qū)ο笊系恼J(rèn)證區(qū)域發(fā)射光。光呈現(xiàn)發(fā)射光譜方案。發(fā)射光譜方案包括在兩個(gè)各自的發(fā)射光譜范圍內(nèi)的至少兩個(gè)波長(zhǎng)。發(fā)射光照射在認(rèn)證區(qū)域上并在散射光譜范圍內(nèi)從中散射。成像器的光譜響應(yīng)包括至少兩個(gè)獲取的光譜范圍。成像器大體上聚焦在認(rèn)證區(qū)域上。成像器獲取散射光的至少一個(gè)聚焦圖像。獲取的圖像在光譜上包括至少兩個(gè)光譜認(rèn)證圖像。每個(gè)光譜認(rèn)證圖像對(duì)應(yīng)于獲取的光譜范圍中的各自的一個(gè)。每個(gè)光譜認(rèn)證圖像包括各自的圖像特征。處理器確定對(duì)應(yīng)于兩個(gè)光譜范圍的至少兩個(gè)光譜認(rèn)證圖像中的每個(gè)和對(duì)應(yīng)于相同光譜范圍的存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)識(shí)別和存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像的至少部分彼此對(duì)應(yīng)時(shí)，處理器將對(duì)象識(shí)別為真實(shí)的。當(dāng)識(shí)別和存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像的至少部分不彼此對(duì)應(yīng)時(shí)，處理器將對(duì)象識(shí)別為非真實(shí)的。

附圖說(shuō)明

從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中將更全面地理解和了解所公開(kāi)的技術(shù)，其中：

圖1是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的實(shí)施方案構(gòu)造和操作的用于確定對(duì)象的真實(shí)性的系統(tǒng)的示意圖；

圖2a和圖2b是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案構(gòu)造和操作的用于檢測(cè)對(duì)象的真實(shí)性的系統(tǒng)的示意圖；

圖2c是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案的用“傾斜照明成像”獲取的圖像的示例性圖解；

圖3a和圖3b是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案的光譜圖的示意圖；

圖4a和圖4b是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案的圖表的示例性圖解；

圖5是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案操作的用于確定對(duì)象的真實(shí)性的方法的示意圖；以及

圖6a是使用常規(guī)光學(xué)器件的圖像獲取系統(tǒng)的示意圖；

圖6b是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案構(gòu)造和操作的使用遠(yuǎn)心光學(xué)器件的圖像獲取系統(tǒng)的示意圖；

圖6c是使用常規(guī)光學(xué)器件的照明系統(tǒng)的示意圖；

圖6d是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案構(gòu)造和操作的使用遠(yuǎn)心光學(xué)器件的照明系統(tǒng)的示意圖；以及

圖6e和圖6f是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案的圖像的示意圖。

具體實(shí)施方式

所公開(kāi)的技術(shù)通過(guò)提供用于識(shí)別對(duì)象并確定對(duì)象的真實(shí)性的系統(tǒng)來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)，光源向?qū)ο笊系恼J(rèn)證區(qū)域發(fā)射光。認(rèn)證區(qū)域呈現(xiàn)表面特征和材料特性。術(shù)語(yǔ)“表面特征”在本文中是指物理紋理、粗糙度和不規(guī)則(諸如劃痕、裂紋)。術(shù)語(yǔ)“材料特性”在本文中是指光譜反射率(即，散射光和反射光的功率與每個(gè)波長(zhǎng)的入射光的功率之間的比率)、光譜吸收(即，吸收光和入射光功率之間的比率)、偏振(即，散射光和反射光相對(duì)于入射光的偏振狀態(tài)的變化)。表面特征影響來(lái)自認(rèn)證區(qū)域的表面的光的反射和散射。光照射在認(rèn)證區(qū)域的表面上并從中散射和反射。術(shù)語(yǔ)“反射光”在本文中是指從認(rèn)證區(qū)域的表面鏡面偏轉(zhuǎn)的光(即，來(lái)自認(rèn)證區(qū)域的光的偏轉(zhuǎn)角等于認(rèn)證區(qū)域上的光的入射角)。術(shù)語(yǔ)“散射光”在本文中是指從認(rèn)證區(qū)域的表面擴(kuò)散偏轉(zhuǎn)的光。

來(lái)自認(rèn)證區(qū)域的散射光的至少一部分照射在成像器的成像傳感器上。成像器獲取認(rèn)證區(qū)域的至少一個(gè)大體上聚焦的圖像(即，在成像器的焦點(diǎn)深度內(nèi)獲取的圖像)。獲取的圖像至少包括與表面特征散射現(xiàn)象相關(guān)的圖像特征。這些圖像特征是例如散斑圖案或表面不規(guī)則(例如，劃痕、裂紋或突起)的表示。換句話說(shuō)，圖像特征在圖像中是可識(shí)別的。

處理器確定一個(gè)或多個(gè)獲取圖像和一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，存儲(chǔ)圖像也對(duì)應(yīng)于相同的認(rèn)證區(qū)域或認(rèn)證區(qū)域類型。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)獲取圖像對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)圖像時(shí)，處理器將對(duì)象識(shí)別為真實(shí)的。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)獲取圖像不對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)圖像時(shí)，處理器將對(duì)象識(shí)別為非真實(shí)的。

根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方案，光以相對(duì)于對(duì)象平面的法線(即，在認(rèn)證區(qū)域)傾斜的角度照射在認(rèn)證區(qū)域上。該傾斜角度應(yīng)該足夠小，以將入射光的相干性保持在由單個(gè)像素觀察到的區(qū)域內(nèi)，如下面進(jìn)一步解釋的。此外，由成像傳感器限定的區(qū)域和鏡面反射區(qū)域在空間上是相互排斥的。獲取的圖像包括與表面特征散射現(xiàn)象相關(guān)的圖像特征。如上所述，這些圖像特征是例如散斑圖案或表面不規(guī)則(例如，劃痕、裂紋或突起)的表示。具體來(lái)說(shuō)，除了散斑圖案之外，相對(duì)于使用不包括表面不規(guī)則的表示的圖像時(shí)的錯(cuò)誤檢測(cè)的概率而言，獲取的圖像中的表面不規(guī)則的表示進(jìn)一步減少了非真實(shí)對(duì)象的錯(cuò)誤檢測(cè)的概率。以傾斜角度照明認(rèn)證區(qū)域使得能夠使用鏡面反射表面進(jìn)行假冒檢測(cè)，諸如識(shí)別卡、信用卡、眼鏡、衣服的部分反射部分等。

根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案，發(fā)射光呈現(xiàn)發(fā)射光譜方案。發(fā)射光譜方案包括在至少兩個(gè)各自的發(fā)射光譜范圍內(nèi)的至少兩個(gè)波長(zhǎng)。發(fā)射光照射在認(rèn)證區(qū)域上并在散射光譜范圍內(nèi)從中散射和反射。從認(rèn)證區(qū)域上的每個(gè)像素觀察到的每個(gè)區(qū)域散射的光呈現(xiàn)各自的散射光譜方案。在每個(gè)散射光譜方案中對(duì)應(yīng)于每個(gè)波長(zhǎng)的強(qiáng)度取決于該區(qū)域的表面特征和其材料特性。來(lái)自認(rèn)證區(qū)域的散射光的至少一部分照射在成像器的成像傳感器上。成像器獲取由成像器的光譜響應(yīng)上的散射光產(chǎn)生的認(rèn)證區(qū)域的至少一個(gè)聚焦圖像。成像器的光譜響應(yīng)包括至少兩個(gè)光譜范圍。每個(gè)獲取的光譜范圍與相應(yīng)的光譜認(rèn)證圖像相關(guān)聯(lián)。換句話說(shuō)，獲取的圖像包括光譜認(rèn)證圖像。每個(gè)光譜認(rèn)證圖像包括與像素的光譜方案(即，在其相應(yīng)的光譜范圍內(nèi))相關(guān)的各自的圖像特征(即，與表面特征散射現(xiàn)象相關(guān))。處理器確定至少一個(gè)光譜認(rèn)證圖像和也對(duì)應(yīng)于相同光譜范圍的存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且相應(yīng)地確定對(duì)象的真實(shí)性。相對(duì)于僅使用單個(gè)圖像時(shí)的錯(cuò)誤檢測(cè)的概率而言，使用對(duì)應(yīng)于兩個(gè)各自的光譜范圍的至少兩個(gè)光譜認(rèn)證圖像減少了錯(cuò)誤檢測(cè)的概率。

一般來(lái)說(shuō)，認(rèn)證區(qū)域呈現(xiàn)取決于入射到其上的光的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的散射特性。這些波長(zhǎng)相關(guān)散射特性在本文中也稱為“散射光的光譜響應(yīng)”。散射特性與在每個(gè)像素觀察到的區(qū)域處的認(rèn)證區(qū)域的表面特征和材料特性相關(guān)。因此，入射到認(rèn)證區(qū)域上的呈現(xiàn)不同波長(zhǎng)的光將導(dǎo)致不同的散斑圖案。換句話說(shuō)，散斑圖案中暗區(qū)域和亮區(qū)域的位置和形狀可以根據(jù)不同的波長(zhǎng)和光譜方案而變化。表面不規(guī)則也呈現(xiàn)各自的波長(zhǎng)相關(guān)散射特性。散射光的該光譜響應(yīng)與這些表面不規(guī)則的結(jié)構(gòu)相關(guān)。因此，基于散射光的圖像呈現(xiàn)與表面特征散射現(xiàn)象相關(guān)的圖像特征。

尋求驗(yàn)證或確定對(duì)象的真實(shí)性并使用根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的系統(tǒng)的用戶將成像器指向認(rèn)證區(qū)域，系統(tǒng)向用戶提供對(duì)象是真實(shí)的指示(例如，經(jīng)由顯示器的視覺(jué)指示或經(jīng)由顯示器的音頻指示)。

現(xiàn)在參考圖1，其是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的實(shí)施方案構(gòu)造和操作的用于確定對(duì)象的真實(shí)性的系統(tǒng)(一般被引用為100)的示意圖。系統(tǒng)100包括成像器102、光源104、處理器106、數(shù)據(jù)庫(kù)107。成像器102包括成像傳感器103。系統(tǒng)100包括光源光學(xué)器件110和成像光學(xué)器件112，并且可選地包括分束器108。處理器106與成像器102、光源104和數(shù)據(jù)庫(kù)107耦合。光源光學(xué)器件110與光源104和分束器108光學(xué)耦合。成像光學(xué)器件112與成像器102和分束器108光學(xué)耦合。成像光學(xué)器件112與分束器108光學(xué)耦合。術(shù)語(yǔ)“光學(xué)耦合”在本文中是指都位于光子的相同光路上的兩個(gè)元件，即第一元件和第二元件，即使該光子通過(guò)位于第一元件和第二元件之間的光路上的其他光學(xué)元件(例如，透鏡、光學(xué)繼電器、分束器、擴(kuò)散器、柵格、棱鏡、衍射器、反射鏡)，離開(kāi)一個(gè)元件的光子到達(dá)第二元件。

一個(gè)或多個(gè)成像傳感器103(例如，電荷耦合設(shè)備-ccd傳感器或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體-cmos傳感器)在各自的一個(gè)或多個(gè)光譜帶中呈現(xiàn)靈敏度。例如，成像傳感器103可以在可見(jiàn)光譜帶中敏感并且能夠獲取紅、綠、藍(lán)顏色空間中的彩色圖像(即，成像器102是rgb相機(jī))。例如，成像傳感器103可以在可見(jiàn)光譜帶中敏感并且能夠獲取單色圖像。作為另一實(shí)例，成像器102可以是包括兩個(gè)或更多個(gè)傳感器的多光譜成像器，每個(gè)傳感器在各自的光譜帶中呈現(xiàn)靈敏度。例如，這些傳感器可以是在ir波段中呈現(xiàn)靈敏度的紅外(ir)傳感器，在可見(jiàn)波段中呈現(xiàn)靈敏度的傳感器(即，單色傳感器或彩色傳感器)，以及在uv波段中呈現(xiàn)靈敏度的紫外(uv)傳感器。光源104在選定的光譜帶或其部分中發(fā)射光(即，電磁能)。光源104可以是例如一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(led)、一個(gè)或多個(gè)熒光燈、鎢絲燈或燈、紫外燈等。例如，光源104可以僅在近紅外(nir)和uv波段中發(fā)射光，并且成像器102因此獲取nir和uv波段中的圖像。對(duì)應(yīng)于所需的光譜帶的光譜濾波器或多個(gè)這樣的濾波器可以安裝在光源104上。或者，光源104可以包括幾個(gè)光發(fā)射器，每個(gè)光發(fā)射器發(fā)射相應(yīng)的光譜帶上的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的波長(zhǎng)中的光。光發(fā)射器可以同時(shí)或先后發(fā)射光。一般來(lái)說(shuō)，成像器102的光譜響應(yīng)至少部分地與由光源104發(fā)射的光的光譜帶重疊。

光源104經(jīng)由光源光學(xué)器件110向分束器108發(fā)射光。當(dāng)光源104包括幾個(gè)光發(fā)射器時(shí)，所有光發(fā)射器大體上朝向相同的方向發(fā)射光。由光源104發(fā)射的光可以是強(qiáng)相干光(例如，激光)、部分相干光或低相干光(諸如led)。一般來(lái)說(shuō)，光相干性涉及光在距離或時(shí)間上的各種波前的相位之間的相關(guān)性。由光源104發(fā)射的光還可以是單色光或多色光。

分束器108將光指向?qū)ο?18的認(rèn)證區(qū)域116。認(rèn)證區(qū)域116呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)于表面和其表面紋理的光反射和散射特性。從認(rèn)證區(qū)域116散射的光經(jīng)由分束器108和成像光學(xué)器件112指向成像器102，并且照射在成像傳感器103上。成像器102獲取認(rèn)證區(qū)域116的至少一個(gè)聚焦圖像120。認(rèn)證區(qū)域116的獲取的聚焦圖像120至少包括與認(rèn)證區(qū)域116的表面特征相關(guān)的圖像特征122。這些圖像特征122是例如散斑圖案或表面不規(guī)則(諸如劃痕、突起等)的圖像或兩者。

處理器106確定一個(gè)或多個(gè)獲取圖像和一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，存儲(chǔ)圖像被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)107中并且也對(duì)應(yīng)于對(duì)象的認(rèn)證區(qū)域或認(rèn)證區(qū)域類型。處理器106例如通過(guò)確定兩個(gè)圖像之間的相關(guān)性來(lái)確定獲取圖像和存儲(chǔ)圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。例如，處理器106可以通過(guò)確定圖像的選定象限之間的相關(guān)性來(lái)確定獲取和存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像的相應(yīng)部分之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，即使認(rèn)證區(qū)域116的一部分被損壞，或者如果獲取的圖像的一部分被破壞，則處理器106仍然可以確定圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)歸一化相關(guān)的最大值高于預(yù)定閾值時(shí)，處理器106確定兩個(gè)圖像彼此對(duì)應(yīng)。可以相對(duì)于最大可能相關(guān)值來(lái)定義該閾值(即，當(dāng)相關(guān)性被歸一化時(shí)相對(duì)于1)(例如，閾值可以是最大可能相關(guān)值的一部分)。作為另一實(shí)例，可以相對(duì)于在所確定的像素偏移的段(即，相關(guān)函數(shù)的水平軸中的段)的相關(guān)值的方差或平均值來(lái)定義閾值，所確定的段不同于最大值所在的段(例如，閾值被定義為所確定的方差或平均值的倍數(shù))。此外，霍夫變換技術(shù)可以用于通過(guò)檢測(cè)對(duì)應(yīng)于這些劃痕的圖像中的線來(lái)識(shí)別一個(gè)或多個(gè)獲取圖像中的劃痕。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)獲取圖像對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)圖像時(shí)，處理器106將對(duì)象118識(shí)別為真實(shí)的。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)識(shí)別的光譜認(rèn)證圖像不對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像時(shí)，處理器106將對(duì)象118識(shí)別為非真實(shí)的。一般來(lái)說(shuō)，認(rèn)證區(qū)域可以是對(duì)象的一部分或附加于其上(例如，標(biāo)簽)。

根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的系統(tǒng)通常用于呈現(xiàn)具有各種表面特性的各種表面(例如，完全散射表面、部分反射表面、鏡面反射表面)的各種對(duì)象，如可以在各種對(duì)象(例如信用卡、豪華手表)上看到。對(duì)于要用于各種表面的系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)該被配置成反射光不會(huì)照射成像傳感器。為此，在根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案的系統(tǒng)中，源自遠(yuǎn)心或準(zhǔn)直光源的光以相對(duì)于對(duì)象平面的法線傾斜的角度照射在認(rèn)證區(qū)域上。此外，由成像傳感器限定的區(qū)域和鏡面反射區(qū)域在空間上是相互排斥的(即，由成像傳感器限定的區(qū)域和鏡面反射區(qū)域不重疊)，如下面進(jìn)一步解釋的。用準(zhǔn)直或遠(yuǎn)心光照明表面，并且由成像傳感器限定的區(qū)域和鏡面反射區(qū)域之間的非重疊在本文中被稱為“傾斜照明成像”。

現(xiàn)在參考圖2a和圖2b，其是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案構(gòu)造和操作的用于檢測(cè)對(duì)象的真實(shí)性的系統(tǒng)(一般被引用為150)的示意圖。參考圖2a，系統(tǒng)150包括成像器152、光源154、處理器156、數(shù)據(jù)庫(kù)157。成像器152包括成像傳感器153。系統(tǒng)150包括光源光學(xué)器件160和成像光學(xué)器件162?？蛇x地，系統(tǒng)150還包括分束器158和光圈168。處理器156與成像器152、光源154和數(shù)據(jù)庫(kù)157耦合。光源光學(xué)器件160與光源154和分束器158光學(xué)耦合。成像光學(xué)器件162與成像器152和分束器158光學(xué)耦合。光源光學(xué)器件160是準(zhǔn)直光學(xué)器件或遠(yuǎn)心光學(xué)器件。在圖2a中，光圈168被描繪為位于分束器168和成像光學(xué)器件162之間。然而，光圈168可以替代地位于成像光學(xué)器件162和成像器152之間。

類似于光源104(圖1)的光源154將光通過(guò)光源光學(xué)器件160指向分束器158。光源光學(xué)器件160使通過(guò)其中的光準(zhǔn)直，使得將準(zhǔn)直光(諸如光線1741、1742和1743)指向分束器158。分束器158將來(lái)自光源154的光偏轉(zhuǎn)朝向?qū)ο蟮恼J(rèn)證區(qū)域的表面166。光以相對(duì)于在認(rèn)證區(qū)域的對(duì)象平面的法線傾斜的角度照射在表面166上。通過(guò)將光源154或分束器158或光源光學(xué)器件160旋轉(zhuǎn)到所需的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)光的斜射角。

光照射一個(gè)表面166。光的一部分被散射并且另一部分被反射(即，鏡面反射)。鏡面反射光限定鏡面反射區(qū)域，鏡面反射光通過(guò)該鏡面反射區(qū)域傳播，諸如鏡面反射區(qū)域164。換句話說(shuō)，鏡面反射區(qū)域164涉及由鏡面反射光的光束限定的空間區(qū)域。

如上所述，由成像傳感器153限定的區(qū)域和鏡面反射區(qū)域164在空間上是相互排斥的。根據(jù)一個(gè)實(shí)例，光圈168阻止鏡面反射光照射在成像傳感器153上?；蛘撸上衿?52被定位成鏡面反射區(qū)域164和由成像傳感器103限定的區(qū)域不重疊，并且鏡面反射光不照射在成像傳感器103上。因此，成像器152獲取僅由從表面166散射的光產(chǎn)生的表面166的圖像。

類似于如上所述，處理器156確定獲取圖像和存儲(chǔ)圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)獲取圖像對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)157中的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)圖像時(shí)，處理器156將表面166識(shí)別為對(duì)應(yīng)于真實(shí)的對(duì)象。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)獲取圖像不對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)圖像時(shí)，處理器156將表面166識(shí)別為對(duì)應(yīng)于非真實(shí)的對(duì)象。

參考圖2b，準(zhǔn)直光線1741和1742照射在表面166上。在光線1741和1742之間的距離l對(duì)應(yīng)于在表面166上被單個(gè)像素覆蓋的區(qū)域的長(zhǎng)度。距離d對(duì)應(yīng)于與表面166處的每個(gè)光線1741和1742相關(guān)聯(lián)的波前之間的差。值d應(yīng)小于光的相干長(zhǎng)度ξ(例如，對(duì)于白光源為大約1um)。光線照射在表面166上的角度θ、距離d和l根據(jù)以下公式相關(guān)：

sinθ＝d/l(1)

l取決于實(shí)際像素大小(即，在成像傳感器上)和成像光學(xué)器件的放大倍數(shù)，如下所示：

l＝p/m(2)

其中p是實(shí)際像素大小并且m是成像光學(xué)器件的放大倍數(shù)。根據(jù)以上所述，光相干長(zhǎng)度ξ應(yīng)大于距離d(即，ξ>d)，并且對(duì)于給定像素大小和成像光學(xué)器件放大倍數(shù)，光線可以照射在表面166上的最大角度θ被確定如下：

例如，對(duì)于具有典型的cmos傳感器的成像器，其中像素大小為5微米(μm)(即，p＝5μm)并且放大倍數(shù)為1(即，m＝1)，則光線可以照射在表面166上的最大角度θ為0.2弧度(即，θ≤0.2弧度)。應(yīng)注意，當(dāng)光源154是相干光源(例如，激光)時(shí)，對(duì)d的限制并不適用。然而，以相對(duì)于表面平面的法線傾斜的角度照明表面166仍然是必要的。

上文描述的“傾斜照明成像”產(chǎn)生圖像170，其中與表面166相關(guān)的各種圖像特征172可以在獲取的圖像中被識(shí)別。如上所述，這些圖像特征172是例如散斑圖案或表面不規(guī)則(諸如劃痕、裂紋、突起等)。當(dāng)也使用“傾斜照明成像”獲取一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)圖像時(shí)，這些圖像特征也在一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)圖像中被識(shí)別，并且相對(duì)于使用不包括表面不規(guī)則的表示的圖像時(shí)的錯(cuò)誤檢測(cè)的概率而言，減少了非真實(shí)對(duì)象的錯(cuò)誤檢測(cè)的概率。

現(xiàn)在參考圖2c，其是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案的使用“傾斜照明成像”獲取的圖像(一般被引用為180)的示例性圖解。在圖像180中觀察到的認(rèn)證區(qū)域的面積是約5×5毫米。在獲取的圖像180中，圖像特征(諸如散斑圖案和劃痕182)也在圖像中被識(shí)別。

如上所述，認(rèn)證區(qū)域呈現(xiàn)散射特性，這取決于入射到其上的光的波長(zhǎng)。這些散射特性與在每個(gè)像素觀察到的區(qū)域處的認(rèn)證區(qū)域的表面特征和材料特性相關(guān)。散射光的光譜響應(yīng)也與這些表面特征(例如，坡度、深度等)的結(jié)構(gòu)相關(guān)。因此，基于來(lái)自認(rèn)證區(qū)域的多光譜散射光的圖像呈現(xiàn)與表面特征散射現(xiàn)象相關(guān)的圖像特征，這取決于入射在成像傳感器上的光的波長(zhǎng)。例如，散斑圖案中暗區(qū)域和亮區(qū)域的位置和形狀可以根據(jù)不同的波長(zhǎng)和光譜方案而變化。因此，用多光譜光照明對(duì)象并且用彩色或多光譜成像器成像增加了可用于系統(tǒng)的信息量。

根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案，由光源發(fā)射的光呈現(xiàn)發(fā)射光譜方案。發(fā)射光譜方案包括在至少兩個(gè)各自的發(fā)射光譜范圍內(nèi)的至少兩個(gè)波長(zhǎng)。發(fā)射光照射在認(rèn)證區(qū)域上并從中散射和反射。從認(rèn)證區(qū)域散射的光的至少一部分照射在成像器的成像傳感器上。成像器獲取由成像器的光譜響應(yīng)上的散射光產(chǎn)生的認(rèn)證區(qū)域的至少一個(gè)聚焦圖像。成像器的光譜響應(yīng)包括至少兩個(gè)獲取的光譜范圍。每個(gè)獲取的光譜范圍與相應(yīng)的光譜認(rèn)證圖像相關(guān)聯(lián)。處理器確定至少一個(gè)光譜認(rèn)證圖像和也對(duì)應(yīng)于成像器的相同光譜范圍的存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且相應(yīng)地確定對(duì)象的真實(shí)性。相對(duì)于僅使用單個(gè)圖像時(shí)的錯(cuò)誤檢測(cè)的概率而言，使用對(duì)應(yīng)于兩個(gè)各自的光譜范圍的至少兩個(gè)光譜認(rèn)證圖像減少了錯(cuò)誤檢測(cè)的概率。

現(xiàn)在參考圖3a和圖3b，其是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案并返回參考圖1的光譜圖(一般分別被引用為200和220)的示意圖。光源104經(jīng)由光源光學(xué)器件110向分束器108發(fā)射光。發(fā)射光呈現(xiàn)發(fā)射光譜方案。術(shù)語(yǔ)“光譜方案”在本文中是指光的波長(zhǎng)組合物(即，波長(zhǎng)和其各自的振幅)。發(fā)射光譜方案包括在至少兩個(gè)各自的發(fā)射光譜范圍內(nèi)的多于一個(gè)波長(zhǎng)(例如，在可見(jiàn)波段、紅外波段或紫外波段或其組合中的成像器102也對(duì)之敏感的波長(zhǎng))。當(dāng)光源104發(fā)射相干光時(shí)，發(fā)射光譜方案包括在至少兩個(gè)各自的發(fā)射光譜范圍內(nèi)的至少兩個(gè)波長(zhǎng)。當(dāng)光源104發(fā)射非相干或部分相干光時(shí)，發(fā)射光譜方案包括至少兩個(gè)光譜帶。光源104可以發(fā)射相干和非相干或部分相干光的組合。參考圖3a，光譜圖200描繪示例性發(fā)射光譜方案202。發(fā)射光譜方案202在各自的發(fā)射光譜范圍2041、2042和2043內(nèi)的九個(gè)不同的波長(zhǎng)λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7、λ8和λ9下呈現(xiàn)峰值。例如，發(fā)射光譜范圍2041、2042和2043都可以在可見(jiàn)波段內(nèi)。作為另一實(shí)例，發(fā)射光譜范圍2041在紅外波段中，發(fā)射光譜范圍2042在可見(jiàn)波段中，并且發(fā)射光譜范圍2043在紫外波段中。作為另一實(shí)例，發(fā)射光譜范圍2041在紅外波段中，并且發(fā)射光譜范圍2042和2043在可見(jiàn)波段中。發(fā)射光譜方案包括例如如本文所述的離散波長(zhǎng)。然而，應(yīng)注意，一般來(lái)說(shuō)，發(fā)射光譜方案可以在感興趣的光譜帶內(nèi)連續(xù)，盡管不一定是均勻的。此外，發(fā)射光譜方案可以在一個(gè)發(fā)射光譜范圍內(nèi)連續(xù)，并且在另一個(gè)發(fā)射光譜范圍內(nèi)離散。分束器108將光指向?qū)ο?18的認(rèn)證區(qū)域116。

光照射在認(rèn)證區(qū)域116的表面上并從中散射和反射。從認(rèn)證區(qū)域上的每個(gè)像素觀察到的每個(gè)區(qū)域散射的光呈現(xiàn)各自的散射光譜方案。一般來(lái)說(shuō)，反射光譜方案的振幅取決于認(rèn)證區(qū)域116的表面特征和材料特性。

將散射光的一部分(即，指向系統(tǒng)100的部分)經(jīng)由分束器108和成像光學(xué)器件112指向成像器102。換句話說(shuō)，從認(rèn)證區(qū)域116散射的光的至少一部分照射在成像傳感器103上。成像器102獲取認(rèn)證區(qū)域116的至少一個(gè)或多個(gè)聚焦圖像(例如，圖像120)。認(rèn)證區(qū)域116的一個(gè)或多個(gè)獲取的聚焦圖像至少包括散斑圖案(即，散斑圖案在圖像中是可識(shí)別的)。獲取的圖像可以包括額外的圖像特征(例如，劃痕、裂紋或突起)。成像器102的光譜響應(yīng)包括至少兩個(gè)獲取的光譜范圍。每個(gè)獲取的光譜范圍與相應(yīng)的光譜認(rèn)證圖像相關(guān)聯(lián)。由于來(lái)自認(rèn)證區(qū)域的光的散射衍射和/或反射的波長(zhǎng)依賴性，每個(gè)光譜認(rèn)證圖像可以呈現(xiàn)與表面特征散射現(xiàn)象相關(guān)的不同圖像特征。參考圖3b，光譜圖220描繪照射在單個(gè)像素上的光的示例性獲取的光譜方案2221、2222和2223，每個(gè)光譜方案在各自的光譜范圍2241、2242和2243內(nèi)。獲取的光譜方案可以是對(duì)于每個(gè)像素不同。該獲取的光譜方案與特定像素觀察到的區(qū)域的材料特性和表面特征相關(guān)。應(yīng)注意，獲取的光譜方案的光譜范圍可以部分重疊。例如，光譜范圍2242和2243彼此部分重疊。

處理器106從獲取的圖像識(shí)別認(rèn)證區(qū)域116的至少一個(gè)光譜認(rèn)證圖像，其對(duì)應(yīng)于光譜范圍2241、2242和2243中的各自的一個(gè)。例如，處理器106使用獲取的光譜范圍2241和2242并且識(shí)別與其對(duì)應(yīng)的各自的光譜認(rèn)證圖像。處理器106然后確定一個(gè)或多個(gè)識(shí)別的光譜認(rèn)證圖像和一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像(存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)107中)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所述存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像也對(duì)應(yīng)于相同獲取的光譜范圍。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)識(shí)別的光譜認(rèn)證圖像對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像時(shí)，處理器106將對(duì)象118識(shí)別為真實(shí)的。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)識(shí)別的光譜認(rèn)證圖像不對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像時(shí)，處理器106將對(duì)象118識(shí)別為非真實(shí)的。一般來(lái)說(shuō)，所使用的光譜范圍的組合可以是預(yù)定的、隨機(jī)或周期性確定的(即，從一組光譜范圍的組合)。

下面是使用彩色成像技術(shù)確定對(duì)象的真實(shí)性并且仍然參考圖1的實(shí)例。光源104是例如在已知的光譜方案下的led發(fā)光。光源104也可以是標(biāo)準(zhǔn)光源(例如，cied65光源、cied50光源、cief系列光源等)，其在已知的發(fā)射光譜方案下向?qū)ο?18的認(rèn)證區(qū)域116發(fā)射光。光照射在認(rèn)證區(qū)域116上。然而，不是所有的照射在認(rèn)證區(qū)域上的光從中散射。一些波長(zhǎng)可以被對(duì)象118吸收或部分吸收。如上所述，認(rèn)證區(qū)域116將照射其的光的一部分散射到成像器102。成像器102包括能夠獲取例如rgb顏色空間中的彩色圖像的成像傳感器(諸如成像傳感器103)。因此，成像器102獲取在三個(gè)獲取的光譜范圍，即，紅色獲取的光譜范圍、綠色獲取的光譜范圍和藍(lán)色獲取的光譜范圍內(nèi)的rgb圖像。此外，獲取的光譜范圍中的每一個(gè)都與相應(yīng)的光譜認(rèn)證圖像相關(guān)聯(lián)。換句話說(shuō)，獲取的圖像包括光譜認(rèn)證圖像。因此，當(dāng)獲取的圖像是rgb圖像時(shí)，有對(duì)應(yīng)于紅色、綠色和藍(lán)色獲取的光譜范圍中的每個(gè)的三個(gè)光譜認(rèn)證圖像。每個(gè)光譜認(rèn)證圖像包括與認(rèn)證區(qū)域116的表面散射現(xiàn)象相關(guān)的圖像特征。換句話說(shuō)，與表面特征散射現(xiàn)象相關(guān)的圖像特征在圖像中是可識(shí)別的。

處理器106使用至少一個(gè)光譜認(rèn)證圖像。處理器106確定該一個(gè)或多個(gè)光譜認(rèn)證圖像是否對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像，存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像也對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)相同光譜范圍。例如，處理器106選擇藍(lán)色和紅色光譜范圍并且識(shí)別與其對(duì)應(yīng)的光譜認(rèn)證圖像。處理器106確定對(duì)應(yīng)于藍(lán)色獲取的光譜范圍的識(shí)別的光譜認(rèn)證圖像和也對(duì)應(yīng)于藍(lán)色獲取的光譜范圍的存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)107中。處理器106還確定對(duì)應(yīng)于紅色獲取的光譜范圍的識(shí)別的光譜認(rèn)證圖像和也對(duì)應(yīng)于紅色獲取的光譜范圍的存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像也被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)107中。當(dāng)處理器106確定對(duì)應(yīng)于紅色和藍(lán)色光譜范圍的識(shí)別的光譜認(rèn)證圖像與對(duì)應(yīng)于紅色和藍(lán)色光譜范圍的存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像對(duì)應(yīng)時(shí)，處理器106將對(duì)象118識(shí)別為真實(shí)的。否則，處理器106將對(duì)象118識(shí)別為非真實(shí)的。

繼續(xù)與rgb圖像相關(guān)的上述實(shí)例，現(xiàn)在參考圖4a和圖4b，其是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案的呈現(xiàn)用于認(rèn)證的自相關(guān)和互相關(guān)的圖表(一般被引用為250和252)的示例性圖解。圖表250和252圖示彩色成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。圖4a中的圖表250描繪紅色光譜認(rèn)證圖像的自相關(guān)的結(jié)果?？梢钥闯?，紅色光譜認(rèn)證圖像的該自相關(guān)的峰值大體上是1。圖4b中的圖表252描繪紅色光譜認(rèn)證圖像和藍(lán)色光譜認(rèn)證圖像之間的互相關(guān)的結(jié)果。如在圖4b中可見(jiàn)，紅色光譜認(rèn)證圖像和藍(lán)色光譜認(rèn)證圖像之間的互相關(guān)值的最大值顯著低于1。這意味著，盡管這兩個(gè)圖像可以共享一些共性，但是包含在這兩個(gè)圖像中的信息是不同的(例如，這些圖像中的散斑圖案可以是不同的)。因此，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)處理器106使用對(duì)應(yīng)于兩個(gè)不同光譜范圍的至少兩個(gè)光譜認(rèn)證圖像時(shí)，相對(duì)于使用單個(gè)光譜認(rèn)證圖像的系統(tǒng)而言，減少了非真實(shí)對(duì)象的錯(cuò)誤檢測(cè)的概率。

應(yīng)注意，可以聯(lián)合使用上述“傾斜照明成像”技術(shù)和“彩色成像”技術(shù)。例如，返回參考圖2a，光發(fā)射光源154可以是多色光(即，呈現(xiàn)包括在至少兩個(gè)各自的發(fā)射光譜范圍內(nèi)的至少兩個(gè)波長(zhǎng)的發(fā)射光譜方案)，并且成像器152的光譜響應(yīng)包括至少兩個(gè)獲取的光譜范圍，其中如上所述，每個(gè)獲取的光譜范圍與相應(yīng)的光譜認(rèn)證圖像相關(guān)聯(lián)。作為另一實(shí)例，返回參考圖1，光源光學(xué)器件110是準(zhǔn)直光學(xué)器件或遠(yuǎn)心光學(xué)器件，并且將從光源104發(fā)射的光指向認(rèn)證區(qū)域116，使得光以相對(duì)于在認(rèn)證區(qū)域的對(duì)象平面的法線傾斜的角度照射在認(rèn)證區(qū)域116上。通過(guò)將光源104或分束器108或光源光學(xué)器件110旋轉(zhuǎn)到所需的角度和位置來(lái)實(shí)現(xiàn)傾斜照明。當(dāng)聯(lián)合使用“傾斜照明成像”技術(shù)和“彩色成像”技術(shù)時(shí)，相對(duì)于僅使用這些技術(shù)中的一個(gè)時(shí)的錯(cuò)誤檢測(cè)的概率而言，減少了非真實(shí)對(duì)象的錯(cuò)誤檢測(cè)的概率。如上所述，使用傾斜照明允許具有反射或部分反射表面的對(duì)象的認(rèn)證。還應(yīng)注意，在根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的實(shí)施方案中的任何一個(gè)的對(duì)象認(rèn)證系統(tǒng)中，放大倍數(shù)小于1(即，該系統(tǒng)不是顯微成像系統(tǒng))。因此，相對(duì)于放大倍數(shù)大于1的系統(tǒng)而言，系統(tǒng)相對(duì)于認(rèn)證區(qū)域的定位被簡(jiǎn)化。

應(yīng)注意，當(dāng)使用正常照明和正常成像的成像技術(shù)(即，不使用上文描述的傾斜照明成像技術(shù))時(shí)，部分反射表面和鏡面反射表面的獲取圖像的平均像素值可以大于與表面特征散射現(xiàn)象相關(guān)的圖像特征(例如，散斑圖案或劃痕)有關(guān)的像素值。因此，與表面特征散射現(xiàn)象相關(guān)的圖像特征不一定在圖像中可識(shí)別(即，由于與表面特征散射現(xiàn)象相關(guān)的圖像特征的像素值應(yīng)小于像素值的最低有效位(lsb)，因此在獲取的圖像中無(wú)法識(shí)別)。試圖增加光的強(qiáng)度，將導(dǎo)致至少一些像素的飽和度(即，由于鏡面反射)。

現(xiàn)在參考圖5，其是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案操作的用于確定對(duì)象的真實(shí)性的方法的示意圖。在程序300中，將光指向?qū)ο笊系恼J(rèn)證區(qū)域。光呈現(xiàn)發(fā)射光譜方案。發(fā)射光譜方案包括在至少兩個(gè)各自的光譜范圍內(nèi)的至少兩個(gè)波長(zhǎng)。光照射在認(rèn)證區(qū)域的表面上并從中散射和反射。從認(rèn)證區(qū)域上的每個(gè)像素觀察到的每個(gè)區(qū)域散射的光呈現(xiàn)各自的散射光譜方案。可選地，光以相對(duì)于對(duì)象平面的法線傾斜的角度照射在認(rèn)證區(qū)域上。參考圖1，光源104將光指向?qū)ο?18上的認(rèn)證區(qū)域116。

在程序302中，獲取認(rèn)證區(qū)域的至少一個(gè)聚焦圖像。圖像與至少兩個(gè)獲取的光譜范圍相關(guān)聯(lián)。每個(gè)獲取的光譜范圍包括在散射光譜范圍中所包括的波長(zhǎng)的至少一部分。參考圖1，成像器102獲取認(rèn)證區(qū)域116的至少一個(gè)聚焦圖像。參考圖3c，圖像與獲取的光譜范圍2241、2242和2243中的至少兩個(gè)相關(guān)聯(lián)。

在程序304中，識(shí)別對(duì)應(yīng)于各自獲取的光譜范圍的至少兩個(gè)光譜認(rèn)證圖像。各自獲取的光譜范圍可以是例如預(yù)定的、隨機(jī)或周期性確定的。參考圖1，處理器106識(shí)別對(duì)應(yīng)于各自獲取的光譜范圍的至少兩個(gè)光譜認(rèn)證圖像。

在程序306中，確定每個(gè)識(shí)別的認(rèn)證圖像和存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像對(duì)應(yīng)于識(shí)別的光譜認(rèn)證圖像的相同獲取的光譜范圍。參考圖1，處理器106確定每個(gè)識(shí)別的光譜認(rèn)證圖像和存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)識(shí)別和存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像或其部分彼此對(duì)應(yīng)時(shí)，方法進(jìn)入程序308。當(dāng)識(shí)別和存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像或其部分不彼此對(duì)應(yīng)時(shí)，方法進(jìn)入程序310。

在程序308中，對(duì)象被識(shí)別為真實(shí)的。參考圖1，當(dāng)識(shí)別和存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像或其部分彼此對(duì)應(yīng)時(shí)，處理器106將對(duì)象識(shí)別為真實(shí)的。

在程序310中，對(duì)象被識(shí)別為非真實(shí)的。參考圖1，當(dāng)識(shí)別和存儲(chǔ)的光譜認(rèn)證圖像或其部分不彼此對(duì)應(yīng)時(shí)，處理器106將對(duì)象識(shí)別為非真實(shí)的。

認(rèn)證區(qū)域116可以呈現(xiàn)預(yù)定的散射和反射特性。因此，當(dāng)呈現(xiàn)選定發(fā)射光譜方案的光照射在認(rèn)證區(qū)域116上時(shí)，獲取的圖像中的一組像素的獲取的光譜方案應(yīng)是該組中的像素觀察到的區(qū)域的平均散射光譜方案。因此，空間散斑信息丟失，但可以確定表面的平均反射特性。如上所述，成像器102獲取認(rèn)證區(qū)域118的聚焦圖像。處理器106確定例如獲取的圖像中的一組像素的平均顏色值，在相應(yīng)的顏色空間中確定顏色值。所得的平均圖像具有較低的分辨率，并呈現(xiàn)彩色圖案(即，彩色圖案可以是均勻的)。與平均顏色值相關(guān)的信息有助于與對(duì)象相關(guān)的附加信息。因此，一組像素的平均顏色值可以用作確定對(duì)象的真實(shí)性的附加參數(shù)(即，獨(dú)立地或與其他參數(shù)相結(jié)合)。處理器106將平均顏色值與保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖像中的平均顏色值進(jìn)行比較。較低分辨率圖像也可以用于識(shí)別對(duì)象編碼標(biāo)識(shí)符(例如，條形碼)，如下面進(jìn)一步解釋的。

如上所述，成像器102獲取認(rèn)證區(qū)域116的聚焦圖像。由于將獲取圖像(即，其也被聚焦)與存儲(chǔ)圖像進(jìn)行比較，所以包括在存儲(chǔ)和識(shí)別的光譜認(rèn)證圖像中的表面特征應(yīng)大體上相同。然而，在獲取圖像的獲取和存儲(chǔ)圖像的獲取期間的條件可能不同。這些不同的條件例如涉及獲取期間的散焦和認(rèn)證區(qū)域相對(duì)于系統(tǒng)的光軸的橫向位置。由于認(rèn)證區(qū)域的表面特征使照射在其上的光散射并具有衍射效應(yīng)，所以與在成像器102的傳感器平面處產(chǎn)生的表面特征散射現(xiàn)象相關(guān)的圖像特征隨著光源104、對(duì)象118和成像器102之間的相對(duì)橫向位置的變化，以及成像光學(xué)器件的焦平面的變化(即，散焦以及圖像放大倍數(shù)的變化)而變化。

為了使圖像對(duì)系統(tǒng)100和對(duì)象118之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)不敏感以進(jìn)行散焦以及使圖像對(duì)橫向位置的變化不敏感，遠(yuǎn)心光學(xué)器件可以用于成像光學(xué)器件112中?，F(xiàn)在參考圖6a和圖6b。圖6a是使用常規(guī)光學(xué)器件的圖像獲取系統(tǒng)(一般被引用為350)的示意圖。圖6b是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案構(gòu)造和操作的使用遠(yuǎn)心光學(xué)器件的圖像獲取系統(tǒng)(一般被引用為380)的示意圖。參考圖6a，系統(tǒng)350包括成像器352、光圈354和成像光學(xué)器件356。成像器352包括成像傳感器358。光圈354與成像傳感器358和成像光學(xué)器件356光學(xué)耦合。當(dāng)使用常規(guī)光學(xué)器件時(shí)，系統(tǒng)350呈現(xiàn)角度視場(chǎng)。因此，表示照射成像傳感器358中的每個(gè)像素的光的路徑的光錐(諸如光錐362和364)呈現(xiàn)不同取向。換句話說(shuō)，由成像傳感器358中的每個(gè)像素收集的光呈現(xiàn)不同的光錐取向。因此，當(dāng)成像光學(xué)器件356和對(duì)象表面360之間的距離增加時(shí)，對(duì)象的放大倍數(shù)減小(即，類似于人類視覺(jué))。放大倍數(shù)的這種變化產(chǎn)生了被稱為透視誤差的效應(yīng)，其限制了進(jìn)行與對(duì)象相關(guān)的精確測(cè)量的能力，因?yàn)閷?duì)象和成像光學(xué)器件356之間的相對(duì)位置沿著系統(tǒng)350的光軸366改變(即，即使保持在景深范圍內(nèi))。用呈現(xiàn)不同取向的不同光錐收集光，在對(duì)象和成像光學(xué)器件356之間的相對(duì)位置發(fā)生變化時(shí)導(dǎo)致圖像特征的變化。

遠(yuǎn)心光學(xué)器件減輕了常規(guī)光學(xué)器件的透視誤差特性。因此，圖像特征與對(duì)象和成像光學(xué)器件之間的相對(duì)位置的變化保持大體上相似。參考圖6b，系統(tǒng)380包括成像器382、光圈384和成像光學(xué)器件386。成像器382包括成像傳感器388。光圈384與成像傳感器388和成像光學(xué)器件386光學(xué)耦合。在距成像光學(xué)器件386的任何距離處，系統(tǒng)380總是呈現(xiàn)相同的視場(chǎng)。此外，表示照射成像傳感器388中的每個(gè)像素的光的路徑的光錐(諸如光錐392和394)呈現(xiàn)類似取向。換句話說(shuō)，成像傳感器388中的所有像素從呈現(xiàn)類似取向的光錐(諸如光錐392和394)收集光。因此，成像光學(xué)器件將收集對(duì)于所有像素而呈現(xiàn)類似光錐的光，而獨(dú)立于對(duì)象和成像光學(xué)器件384之間的相對(duì)位置(即，橫向位置或沿著光軸396的位置或兩者)。因此，無(wú)論對(duì)象和成像光學(xué)器件356之間的相對(duì)位置的變化如何，圖像特征保持大體上類似。

另外，光源光學(xué)器件也可以是遠(yuǎn)心的?，F(xiàn)在參考圖6c和圖6d。圖6c是使用常規(guī)光學(xué)器件的照明系統(tǒng)(一般被引用為400)的示意圖。圖6d是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案構(gòu)造和操作的使用遠(yuǎn)心光學(xué)器件的照明系統(tǒng)(一般被引用為420)的示意圖。參考圖6c，照明系統(tǒng)400包括光源402、光圈404和光源光學(xué)器件406。光圈404與光源402和光源光學(xué)器件406光學(xué)耦合。表面特征的圖像對(duì)照明光錐(諸如光錐410和412)的取向敏感。因此，對(duì)象408和光源光學(xué)器件406之間的相對(duì)位置(即，橫向位置或沿著光軸414的位置或兩者)的變化導(dǎo)致每個(gè)相對(duì)位置的不同圖像。遠(yuǎn)心照明光學(xué)器件可以減輕這些現(xiàn)象。參考圖6d，照明系統(tǒng)420包括光源422、光圈424和光源光學(xué)器件426。光圈424與光源422和光源光學(xué)器件426光學(xué)耦合。光源光學(xué)器件是遠(yuǎn)心光學(xué)器件。遠(yuǎn)心光源光學(xué)器件426產(chǎn)生照射在表面428上的光束，其呈現(xiàn)類似的光錐(諸如光錐430和432)，并對(duì)于每個(gè)對(duì)象位置具有類似的發(fā)散度和取向。或者，光源光學(xué)器件426可以是準(zhǔn)直光學(xué)器件，其中指向?qū)ο?28的所有光線(即，不僅是主光線)以足夠小的角度平行或發(fā)散，以保持獨(dú)立于橫向平移的成像。

為了說(shuō)明遠(yuǎn)心光學(xué)器件的效果，現(xiàn)在參考圖6e和圖6f。圖6e是兩個(gè)示例性圖像450和452的示意圖，并且圖6f是兩個(gè)示例性圖像460和462的示意圖，所有這些都是根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的另一實(shí)施方案。在使用根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)構(gòu)造的系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)期間獲取圖像450、452、460和462。在圖像450、452、460和462中觀察到的認(rèn)證區(qū)域的面積為約5×5毫米。參考圖6e，圖像450和452描繪紡織對(duì)象的圖像，其中光源被準(zhǔn)直，f數(shù)低，并且使用“常規(guī)”成像光學(xué)器件。然而，圖像450是聚焦圖像，而圖像452是紡織對(duì)象的散焦圖像。如圖6e所示，圖452中的散斑圖案相對(duì)于成像器450中的散斑圖案發(fā)生了實(shí)質(zhì)性變化。參考圖6f，圖像460和460描繪紡織對(duì)象的圖像，其中光源被準(zhǔn)直，f數(shù)高，并且使用“遠(yuǎn)心”成像光學(xué)器件。然而，圖像460是聚焦圖像，而圖像462是紡織對(duì)象的散焦圖像。如圖6f所示，圖462中的散斑圖案不相對(duì)于成像器460中的散斑圖案發(fā)生了實(shí)質(zhì)性變化。應(yīng)注意，圖像460的f數(shù)高于圖像450的f數(shù)。如圖6a所示的常規(guī)成像以及圖6e中的相應(yīng)圖像450可能導(dǎo)致放大倍數(shù)、漸暈和散焦的變化。

如上所述，認(rèn)證區(qū)域116可以呈現(xiàn)預(yù)定的反射特性。因此，當(dāng)呈現(xiàn)選定發(fā)射光譜方案的光照射在認(rèn)證區(qū)域116上時(shí)，認(rèn)證區(qū)域116將反映已知的反射光譜方案。然而，來(lái)自認(rèn)證區(qū)域116的從對(duì)象內(nèi)經(jīng)歷多次散射的背景光或光失去偏振狀態(tài)和其相干長(zhǎng)度，從而對(duì)認(rèn)證區(qū)域116的圖像引入額外的噪聲。為了避免由背景光和多個(gè)散射光引起的信噪比(snr)和成像器的動(dòng)態(tài)范圍的降低，可以使用平行偏振器。換句話說(shuō)，由光源104發(fā)射的光和照射在成像傳感器上的光例如被偏振器以相同的預(yù)定方向偏振。因此，在該相同的預(yù)定方向上不呈現(xiàn)偏振的光的強(qiáng)度應(yīng)減小。

為了進(jìn)一步減少錯(cuò)誤檢測(cè)的概率，成像器102可以獲取附加到對(duì)象118的條形碼、快速響應(yīng)(qr)代碼或?qū)ο蠡蛞慌鷮?duì)象的任何其他對(duì)象編碼標(biāo)識(shí)符(例如，序列號(hào))的圖像。對(duì)象編碼標(biāo)識(shí)符的圖像可以是認(rèn)證區(qū)域的相同的獲取圖像?；蛘撸幋a標(biāo)識(shí)符的圖像可以是不同的圖像(即，單獨(dú)地獲取)，但與認(rèn)證區(qū)域的圖像相關(guān)聯(lián)。處理器106然后識(shí)別對(duì)象編碼標(biāo)識(shí)符，并將編碼標(biāo)識(shí)符與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)107中的編碼標(biāo)識(shí)符進(jìn)行比較。處理器106將對(duì)象編碼標(biāo)識(shí)符用作確定對(duì)象的真實(shí)性的參數(shù)。此外，一旦識(shí)別了對(duì)象唯一標(biāo)識(shí)符，該唯一標(biāo)識(shí)符可以用作用于認(rèn)證對(duì)象的存儲(chǔ)圖像的指針，并且該對(duì)象應(yīng)該具有相同的對(duì)象唯一標(biāo)識(shí)符。

由于對(duì)應(yīng)于散射現(xiàn)象的圖像特征可以隨著系統(tǒng)和認(rèn)證區(qū)域之間的相對(duì)取向而改變，所以對(duì)象可以包括指示認(rèn)證系統(tǒng)和認(rèn)證區(qū)域之間推薦的相對(duì)取向的符號(hào)。指示的相對(duì)取向與存儲(chǔ)圖像被獲取的相對(duì)取向相似(即，可以存在存儲(chǔ)圖像被獲取的多于一個(gè)相對(duì)取向)。

應(yīng)注意，根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的系統(tǒng)可以位于便攜式設(shè)備上。例如，系統(tǒng)可以并入智能電話或平板計(jì)算機(jī)中。因此，成像器、光源、光源光學(xué)器件和成像可以并入便攜式設(shè)備中，并且成像器和光源應(yīng)耦合到便攜式設(shè)備的處理器。例如，系統(tǒng)可以附接到便攜式設(shè)備(例如，借助于磁鐵或吸盤)。作為另一實(shí)例，然而，可以使用便攜式設(shè)備的圖像、光源和處理器，還應(yīng)使用額外的光學(xué)器件(例如，附接到便攜式設(shè)備)，特別是當(dāng)使用傾斜照明技術(shù)時(shí)?；蛘?，系統(tǒng)可以是具有無(wú)線通信鏈路(諸如wifi或藍(lán)牙)或有線通信鏈路的獨(dú)立系統(tǒng)。作為另一實(shí)例，系統(tǒng)可以附接到便攜式設(shè)備(例如，借助于磁鐵或吸盤)。另外，數(shù)據(jù)庫(kù)可以位于便攜式設(shè)備或遠(yuǎn)程位置。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)位于遠(yuǎn)程位置(例如，在制造商處)時(shí)，處理器可以經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)(例如，互聯(lián)網(wǎng))與數(shù)據(jù)庫(kù)耦合。

當(dāng)根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的系統(tǒng)位于便攜式設(shè)備上時(shí)，便攜式設(shè)備可能在圖像獲取期間移動(dòng)，導(dǎo)致圖像模糊。因此，系統(tǒng)可以包括檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)傳感器(例如，加速度計(jì)、陀螺儀傳感器)?；蛘撸梢酝ㄟ^(guò)將兩個(gè)連續(xù)的圖像互相關(guān)來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。如果圖像之間的互相關(guān)小于一個(gè)像素，則系統(tǒng)被確定為固定。只有當(dāng)傳感器指示系統(tǒng)大體上固定時(shí)，系統(tǒng)才能獲取圖像。

應(yīng)注意，一般來(lái)說(shuō)，在獲取圖像(即，用于認(rèn)證的存儲(chǔ)圖像或獲取圖像)期間系統(tǒng)和對(duì)象之間的距離在獲取期間應(yīng)該大體上相同且恒定。為此，使用呈現(xiàn)預(yù)定寬度的物理間隔物，其中系統(tǒng)位于空間的一端并且對(duì)象位于另一端。物理空間可以并入系統(tǒng)的殼體中。間隔物可以呈現(xiàn)管的形式，從而減少背景光對(duì)獲取圖像的影響。

上面結(jié)合圖1a至圖1d和圖2所描述的所公開(kāi)的技術(shù)與反射照射在其上的光的認(rèn)證區(qū)域有關(guān)。然而，所公開(kāi)的技術(shù)也適用于透射照射在其上的光的認(rèn)證區(qū)域。為此，光源和成像器應(yīng)位于認(rèn)證區(qū)域的相對(duì)側(cè)，使得由光源發(fā)射的光穿過(guò)認(rèn)證區(qū)域并照射在成像器上。而且，代替反射光譜方案，從認(rèn)證區(qū)域出射的光將呈現(xiàn)透射光譜方案。

一般來(lái)說(shuō)，所公開(kāi)的技術(shù)可以由對(duì)購(gòu)買對(duì)象感興趣的潛在客戶使用。當(dāng)系統(tǒng)被用于可以識(shí)別用戶的位置的便攜式設(shè)備(例如，全球定位系統(tǒng)-gps或wifi)時(shí)，使用獲取的聚焦散斑圖像將查詢發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)107，可以包括用戶的位置(例如，用戶的地址、用戶的坐標(biāo))。來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)的響應(yīng)可以包括用戶的位置對(duì)應(yīng)于對(duì)象的有效供應(yīng)商，或甚至是供應(yīng)商的評(píng)級(jí)的指示。

另外，為了避免濫用系統(tǒng)(例如，用戶向數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送垃圾圖像)，只有在提供了查詢標(biāo)識(shí)符的情況下，才會(huì)向數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送查詢。該查詢標(biāo)識(shí)符可以是由供應(yīng)商提供的代碼、供應(yīng)商標(biāo)識(shí)符(例如，商店的名稱)或?qū)ο笪ㄒ粯?biāo)識(shí)符。供應(yīng)商標(biāo)識(shí)符可以在獲取的圖像中可識(shí)別。例如，包括供應(yīng)商標(biāo)識(shí)符的卡片被放置在認(rèn)證區(qū)域附近。處理器確定查詢標(biāo)識(shí)符，并且確定查詢標(biāo)識(shí)符是否對(duì)應(yīng)于有效供應(yīng)商或產(chǎn)品。只有當(dāng)查詢標(biāo)識(shí)符對(duì)應(yīng)于有效供應(yīng)商或產(chǎn)品時(shí)，處理器才能確定對(duì)象的真實(shí)性。

根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的系統(tǒng)可以用于諸如游戲中的各種應(yīng)用中。例如，在混合實(shí)境游戲中，可以根據(jù)散斑圖像識(shí)別真實(shí)對(duì)象，并將其識(shí)別為游戲的一部分。作為另一實(shí)例，可以根據(jù)散斑圖像來(lái)唯一地識(shí)別象棋游戲中的正方形。作為額外的實(shí)例，根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的系統(tǒng)可以用于認(rèn)證卡片游戲中的卡片，從而減少額外卡片被引入游戲的概率。作為另一實(shí)例，在模塊結(jié)構(gòu)中，根據(jù)所公開(kāi)的技術(shù)的系統(tǒng)可以用于檢測(cè)要彼此配合的一致模塊。為此，例如，系統(tǒng)根據(jù)其獲取的圖像識(shí)別第一模塊。此后，系統(tǒng)從多個(gè)其他模塊識(shí)別與第一模塊一致的第二模塊。因此，用戶可以有一定的把握確定兩個(gè)模塊是一致的。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，所公開(kāi)的技術(shù)不限于上文特定示出和描述的內(nèi)容。相反，所公開(kāi)的技術(shù)的范圍僅由所附權(quán)利要求限定。