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CN105051752B - 用于登记和认证的生物特征识别方法和系统 - Google Patents

用于登记和认证的生物特征识别方法和系统 Download PDF

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CN105051752B CN201380058956.0A CN201380058956A CN105051752B CN 105051752 B CN105051752 B CN 105051752B CN 201380058956 A CN201380058956 A CN 201380058956A CN 105051752 B CN105051752 B CN 105051752B
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Abstract

本发明提供用于个人登记和认证的生物特征识别方法。在认证期间，在显示器上向所述个人呈现先前存储的登记图像。在所述个人针对相机在自由空间内不受支撑地保持身体部位的同时，候选个人被指示向相机呈现身体部位。使用相机，捕获身体部位的候选图像，并将其与先前存储的登记图像一起呈现。所述候选个人将候选图像与先前存储的登记图像对齐。在对齐时，候选图像被验证为所述个人的有效图像，并且所述候选个人被认证为所述先前已登记的个人。

Description

用于登记和认证的生物特征识别方法和系统
技术领域
本发明涉及用于使用相机和显示器对个人进行登记和认证的生物特征识别方法。
背景技术
现已投入很多资源来开发用于身份验证的可靠方案，从而防止电子商务欺诈。现有的用于身份验证的方法可以依赖个人所拥有的物品，例如智能卡或个人所知道的、诸如密码、个人识别码(PIN)或其他信息等数据。
现已付出相当大的努力以使用基于生理学和/或行为学特征的生物测定学方法来进行身份验证。用于生物特征识别验证的特征可以包括指纹、视网膜或虹膜扫描、声音、签名和/或面孔。
美国专利号7,327,858公开了使用由诸如具有平坦的压印板的扫描仪的扫描设备所扫描到的明显的手纹来进行生物特征识别验证。
发明内容
本发明提供了各种用于个人登记和验证的计算机化的生物特征识别方法)(biometric method)。在验证过程中，在显示器上向所述个人呈现先前存储的登记图像。候选个人被指示向相机呈现身体部位，同时所述个人针对相机在自由空间内不受支撑地保持身体部位。使用相机，身体部位的候选图像被捕获并且与先前存储的登记图像一起呈现。所述候选个人将候选图像与先前存储的登记图像对齐。在对齐时，候选图像被验证为所述个人的有效图像，并且所述候选个人被认证为预先登记的所述个人。先前存储的登记图像可以独立于所述个人而生成。可以显示相同的登记图像以用于先前未登记的多个个人的登记。
在登记过程中，个人可以针对相机在自由空间内不受支撑地保持身体部位。相机可以用于捕获身体部位的登记图像及其背景。所述认证可以包括捕获候选身体部位的时间序列的候选图像及其背景。可选地，从诸如护照、驾驶证、身份证或其他用于识别的证件等的媒介中捕获登记图像。
在捕获时，叠加在登记图像上的时间序列的候选图像及相应的背景呈现在显示器上。
身体部位可以是面孔的一部分、手、至少一只耳朵和/或眼睛。所述候选个人可以将候选图像中身体部位的特征与登记图像中的相应特征对齐。所述特征和所述相应特征可以是纹路、脊线、雀斑、疤痕、痣、不同的皮肤色素沉积区、胎记和皱纹。
可以通过比较登记图像和认证图像来进行验证。所述对齐可以包括以图像的纵坐标和横坐标、图像空间中的角方位以及到相机的真实空间距离来进行的对齐。
在呈现先前存储的登记图像之前，可以通过对登记图像进行水平镜像反转来处理登记图像。
所述候选个人可以被指示以将候选图像中身体部位的特征与登记图像中相应特征对齐。在所述候选个人将候选图像中身体部位的特征与登记图像中相应特征对齐之后，一个或多个候选图像被验证为所述候选个人的有效图像，由此所述一个或多个候选图像可以被认证为所述候选个人的有效图像。然后，通过比较候选图像中的特征与登记图像中的相应特征，所述候选个人被认证为先前登记的所述个人。
在所述个人针对相机在自由空间内不受支撑地保持其身体部位的同时，可以捕获身体部位的预登记图像。可以在显示器上向所述个人呈现预登记图像。在呈现预登记图像之后，所述个人可以在呈现于显示器上的身体部位的图像化特征上叠加标志。在身体部位的图像化特征上叠加标志之后，登记图像与所述标志以及所述标志在预登记图像的图像空间中的各自的位置和定向一起存储。在叠加之前，可以重新定位标志、重新调整标志的大小和/或旋转标志。在显示器上向所述候选个人呈现登记图像可以包括呈现所存储的标志以及身体部位的图像的至少一部分。可选地，在所述显示器上向所述候选个人呈现登记图像可以包括呈现所存储的标志而不呈现身体部位的图像的任何部分。
可以在显示器上向所述个人呈现多个预先定义的登记范围。所述个人可以选择呈现在显示器上的范围中的一个或多个，以由此产生一个选择的登记范围。所述个人可以使用所选择的范围叠加和/或重新定位所述登记图像中的一个。所选择的范围可以被存储为登记图像。所述认证包括在显示器上呈现叠加在所选择的登记范围上的时间序列的候选图像。
所述候选个人可以将候选图像与所选择的登记范围对齐。
在认证期间，向所述个人呈现登记范围可以包括呈现多个登记范围，并且所述候选个人可以选择登记范围。
本发明还提供各种移动计算机系统，用以执行上述计算机化的生物特征识别方法，其中相机和显示器是移动计算机系统的组成部分。
本发明还提供各种计算机可读介质，所述计算机可读介质被编码有处理指令编码，以使得处理器执行上述的方法。
根据以下的详细描述并结合所附的附图，本发明的上述和/或其他方面将更加清楚。
附图说明
参考以下附图对本发明进行示例性而非限制性的描述，其中：
图1是用于本发明不同特征的操作的移动计算机系统的简化框图；
图2是根据本发明的特征的方法的流程图；
图2a是示出了针对相机和/或显示器在自由空间中保持其手的个人的实例；
图3示出了根据本发明特征的、和同样被捕获的背景一起呈现在显示器上的登记图像；
图4示出了根据图2中的方法叠加有相应背景的登记图像和认证图像；
图5说明了根据本发明的特征的另一个登记和认证生物特征识别方法；
图6和图7示出了根据本发明的特征的在显示器上分别呈现的先前存储的登记图像的实例；
图8是包括本发明不同特征的方法的流程图；
图9、图10a和图10b示出了根据本发明不同特征的方法的流程图以及登记图像；
图11示出了根据本发明的特征的方法的流程图；
图12示出了在显示器上显示的预先确定的登记范围的实例；以及
图13、图14和图15示出了在登记过程期间的个人的手部细节。
根据以下的详细描述并结合附图，本发明的上述和/或其他方面将更加清楚。
具体实施方式
现将详细参考本发明的实施例，所附的附图示出了本发明的实例。在各个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。以下对实施例进行描述，以参考附图对本发明进行说明。
本文中使用的术语“检录(registration)”指的是对不同图像帧中的相似或相同对象在不同地点和/或不同时间所捕获的不同图像的图像特征进行的空间对齐。
本文中使用的术语“识别”指的是接收初始信息、名称、身份证号码，或用户在登记之前或期间呈现的、用于唯一识别用户的其他信息。
本文中使用的术语“登记(enroll或enrollment)”指的是在生物特征识别系统中用户的发起，在发起期间接收并存储生物特征识别信息以用于接下来的身份验证或认证。术语“登记图像”指的是在登记期间捕获的图像。
本文中使用的术语“认证”指的是在识别过程中验证用户是他/她所宣称的人的生物特征识别验证。
本文中使用的术语“验证”指的是基于候选个人的生物特征识别图像特征认证或拒绝认证所述候选个人就是先前登记的个人中的一个或先前被识别出的个人。
本文中在显示器上同时呈现两个或更多个图像的情况下使用的术语“叠加”包括：(i)使用图像处理技术组合两个或更多个图像并且呈现组合后的图像；和/或(ii)向用户交替地呈现两个或更多个图像以使得用户看到的图像就像是组合后的叠加图像。
本文中在生物特征识别登记和认证中使用的术语“身体部位”可以包括个人的手、眼睛、耳朵、鼻子或脸部轮廓，或上述部位的部分。
此处使用的表述“一/一个”，例如“一个候选图像”、“一个登记图像”和“一个背景”，指的是“一个或多个”，即“一个或多个候选图像”、“一个或多个登记图像”和“一个或多个背景”。
通过介绍，本发明的不同实施例可以用于多个不同的生物特征识别方法，以在系统中识别和登记用户，并随后将候选个人认证为预先登记用户中的一个。本发明的实施例旨在与移动计算机系统(例如智能手机)中可用的相机和二维或三维显示器一起使用。在本发明的一些实施例中，在登记期间，用户在自由空间中不受支撑地呈现身体部位(例如手)，并且登记图像被捕获。接下来，例如当希望进行互联网交易时，所述个人(他或她)例如呈现相同的身体部位(例如手)，并且认证图像被捕获，此时同样在相机和手之间的自由空间中手不受支撑。认证图像可以被处理以使其具有与登记图像相同的手，从而完成认证。否则拒绝认证。
当登记图像再次用于认证时，被呈现以用于认证目的的所述登记图像可以被扭曲、变形、过滤、模糊、修改其灰阶或颜色、降低其分辨率、进行部分显示或进行图像处理，从而使得冒名顶替者很难根据在认证期间呈现的登记图像重构认证图像。
在将要更详细地呈现的本发明的各种实施例中，认证可以根据登记在不同位置和/或时间或日期，或使用不同的计算机系统来进行，并且任何身体部位都可以使用适合于生物特征识别登记和认证。
用于身份认证和验证的处理可以与US7,327,858中公开的处理技术相似，例如可以通过比较登记图像和认证图像之间的特定特征来进行身份认证和验证。US7,327,858中使用的特征为明显的手纹。但是，根据现有的方法，在进行实际认证处理之前，要进行图像检录，并且在检录过程中，具有感兴趣的相同特征的各个图像位于登记图像和认证图像两者之中。
本发明的各种实施例旨在避免或方便在登记图像中和在认证图像中的感兴趣的、共同图像化特征之间的图像检录。通过避免或方便图像检录，能够减少正使用的处理器的计算负担和/或减少所需的计算时间。
因此，需要可用于避免和/或方便在登记图像和认证图像之间的图像检录的方法和系统，从而使得可以使用通过捕获在自由空间中不受支撑地保持的身体部位而形成的图像来进行生物特征识别认证。这将是非常有利的。
尽管在本发明的一些实施例中使用移动计算机系统以进行登记和认证，但是在其他的实施例中，同样或可选地可以使用非移动计算机系统或专用计算机系统。
在详细说明本发明实施例之前，需要理解的是，本发明的应用并不限于以下描述或附图中所述的设计细节以及组件布置。本发明可以包括其他实施例或可以以不同的方式实施或进行。同样，需要理解的是，在此所使用的措辞和术语只是用于说明目的，而不应作为对本发明的限制。
现参考所述附图，其中图1是根据本发明特征的移动计算机系统100的简化框图。移动计算机系统100能够经由网络106连接至服务器108。移动计算机系统100同样能够通过蜂窝基站收发器119连接至蜂窝网络121。移动计算机系统100包括连接至本地数据存储器102的处理器110C。数据通信模块104C可操作地连接处理器110C至数据网络106。蜂窝通信模块可操作地连接处理器110C至蜂窝网络121。移动计算机系统100可以包括可操作地连接至处理器110C的外围辅助设备，例如显示器109、全球定位系统107、相机105、麦克风111、扬声器113、振动器115和加速计/重力传感器、蓝牙(BluetoothTM)以及红外传感器(未示出)。
现参考图2，其示出了根据本发明特征的生物特征识别登记和认证的方法301。方法301包括用于个人登记的步骤303，305以及用于个人认证/非认证或验证的步骤307-317。在步骤303中，使用移动计算机系统100的相机105来捕获身体部位如个人的手的图像，从而捕获身体部位的登记图像。
同样，现参考图2a，其示出了针对相机105和/或显示器109(例如用作移动计算机系统100一个实例的IPADTM的相机105和/或显示器109)在自由空间中保持其手的个人。显示器109显示所述个人的手掌、手腕和手臂以及包括所述个人的面孔和躯干的背景的登记图像20。相机105和/或显示器109可以安装在支架上，以便所述个人的双手为自由的。图2a只是示例性的，同样可以捕获其他例如耳朵或眼睛等的身体部位，以提供登记图像20。可选地，通过相机105和/或扫描仪捕获的登记图像20可以是护照、驾驶证、身份证或其他用于识别目的的证件上的照片。
现参考图3，其示出了呈现在诸如移动计算机系统100的显示器109上的登记图像20。根据本发明的实施例的一个特征包括避免为发现诸如手的身体部位的登记图像20的轮廓而进行的处理。因此，在图3中，手的图像与在登记期间捕获的背景一起呈现。在显示器109中背景示意性地显示为灌木的图像22。
再次参考图2，在步骤305中，登记图像20与所述个人关联。登记图像20与所述个人的关联可以包括所述个人的名字、生日、身份证(ID)号码，或国民保险或社会保险号码。
步骤307开始对先前登记的所述个人的认证/非认证过程。认证可以根据登记步骤303-307在不同地点和/或时间或日期，或使用不同的计算机系统来进行。
现参考图4，其示出了认证期间的显示器109。在步骤307中，登记图像20和背景图像22一起呈现在显示器109上。
再次参考图2，在步骤309中，候选个人被指示向相机105呈现诸如手的身体部位，从而捕获所述候选个人的手的候选图像40的时间序列(如视频)。候选图像40可以包括所述候选个人的候选身体部位的图像以及相应的背景图像42。根据本发明的特征，在登记图像20中，候选图像40与相应的背景一起呈现，同时避免为提取并且呈现不包括背景的身体部位的图像而发现身体部位的图像的轮廓。在图4中，手的候选图像40的背景示意性地显示为房屋的图像42。
依然参考图2，在步骤311中，时间序列的候选图像40显示在显示器109上，同时捕获(步骤309)先前已在步骤303中捕获的登记图像20。因此，在步骤311中，一个或多个候选图像40以及相应的背景42和22叠加在登记图像20上。
在步骤313中，所述候选个人在相机105前方对齐(即定位和重新定位)诸如手的身体部位，以便一个或多个候选图像40在显示器109上与登记图像20对齐。
为了在步骤313中实现对齐，在登记图像20和/或候选图像40被捕获(步骤303)之后，可以在将它们显示(步骤311)在显示器109上之前对它们进行处理，例如进行水平镜像反转。
步骤313中的对齐可以基于候选图像40中身体部位的特征以及登记图像20中的相应特征。所述特征和相应特征可以分别是身体部位或候选身体部位上的脊线、纹路、疤痕、不同皮肤色素沉积区、胎记或皱纹。对齐步骤313包括以图像的纵坐标和横坐标、图像空间中的角方位以及到相机的真实空间距离来进行的对齐。
在判决块315中，当一个或多个候选图像40在显示器109上与登记图像20对齐时，可以进行验证步骤317。在验证期间(步骤317)，可以根据任何已知的图像处理技术、通过比较先前存储的认证图像和登记图像20来将所述候选个人验证为在步骤303至305中先前登记的个人和/或先前被识别出的个人。
在判决块315中，当一个或多个候选图像40还没有在显示器109上与登记图像20对齐时，继续在步骤313中由所述候选个人进行对齐。
现参考图5，其示出了根据本发明特征的生物特征识别登记和认证的另一种方法501。生物特征识别方法501包括用于个人的登记和认证的步骤。在步骤503中，使用相机105来捕获个人的身体部位，以生成身体部位(例如手)的登记图像20。在步骤305中，登记图像20与所述个人关联。步骤507开始认证阶段，登记图像20与或不与背景22一起呈现在显示器109上。在步骤509中，候选个人被指示向相机105呈现例如其手，并捕获所述候选个人的身体部位(例如手)的时间序列的候选图像40。候选图像40包括与或不与背景图像42一起呈现的、所述候选个人的候选身体部位的图像。
在步骤511中，在捕获(步骤509)期间捕获的时间序列的候选图像与之前在步骤503中捕获的登记图像20(具有或不具有背景22)一起显示在显示器109上。在步骤511中，候选图像40叠加在登记图像20上。
在步骤513中，所述候选个人能够在相机105前方对齐、定位和重新定位其手，以便将候选图像40和登记图像20在显示器109上对齐。
为了方便对齐，在捕获(步骤503)登记图像20和/或候选图像40之后，可以在将它们显示在显示器109上之前利用水平镜像反转对它们进行处理。
步骤513中的对齐可以基于候选图像40中身体部位的特征的图像以及登记图像20中的特征的对应图像。所述特征和相应特征可以分别是身体部位或候选身体部位上的脊线、纹路、疤痕、不同皮肤色素沉积区、胎记或皱纹。在本文中在对齐身体部位的情况下使用的术语“特征”不包括身体部位的“轮廓”或外缘。步骤513中的对齐可以在不对身体部位的图像化轮廓进行对齐的情况下进行。候选图像40和/或登记图像20的图像化轮廓在显示器109上不一定是可见的。图像特征的对齐步骤513包括以图像的纵坐标和横坐标、图像空间中的角方位以及到相机105的真实空间距离来进行的对齐。
在判决块315中，当一个或多个候选图像40与登记图像20对齐时，可以进行认证/非认证。所述候选个人的认证可以通过比较登记图像20和认证图像而被验证为先前登记的个人。认证通过将候选图像关联(步骤317)为所述候选个人的认证图像而被验证。
在判决块315中，当在显示器109上时间序列的候选图像40没有与登记图像20完全对齐时，在步骤513中继续由所述候选个人进行候选图像40和登记图像20的对齐。
现参考图6，其示出了根据本发明特征的方法801。在步骤807中，向个人显示先前存储的登记图像，以用于登记目的。同样参考图7和8，其示出了在显示器109上分别显示的先前存储的登记图像65和75的实例。登记图像65为椭圆，其中所述个人在椭圆65中对齐其手33的图像。所示的贯穿椭圆65的虚线37可以用于对齐中指和手腕的图像。图像75包括虚线，所述个人可以根据虚线对齐其手33的手腕和手指的各自的图像。
再次参考图6，在步骤809中，所述个人被指示向相机105呈现身体部位，例如手33。在步骤809中，所述个人的候选图像40被捕获，同时所述个人尝试将候选图像40与在显示器109上显示的、先前存储的登记图像进行对齐。针对图像65和步骤809，所述个人恰好在椭圆65的周边内对齐每个指尖的图像，并且中指绕贯穿椭圆65的虚线37对称地对齐。针对图像75和步骤809，所述个人尝试确保其手33的每个手指都定中心于图像75的虚线并与其平行。在判决块815中，一旦步骤809中完成对齐，通过将候选图像40验证(步骤317)为所述个人的有效图像而进行验证。否则，在步骤809中继续由所述个人进行对齐。
当使用先前存储的登记图像65/75时，正在登记的所述个人可以从移动计算机系统100的存储器102中存储的例如10至100个图像组成的数据库中选择一个或多个先前存储的登记图像65/75，例如利用所选择的登记图像来进行登记捕获步骤503。对先前存储的登记图像65/75的选择提供了额外的安全性，并且在此实例中允许所述个人来选择适合于其手33的登记图像65/75。
参考图9和10，其分别示出了根据本发明特征的方法901以及在显示器109上显示的登记图像95。在步骤903中，使用相机105来捕获个人身体部位的登记图像95。在登记图像95(图10a)中所示的身体部位是所述个人的手。然后，在显示器109上向所述个人呈现在步骤903中捕获的登记图像95(步骤905)。在登记图像上，所述个人能够在呈现在显示器109上的身体部位的特征上叠加(步骤907)标志101，如矩形。
可选地，在步骤907中，在显示器109上通过菜单向所述个人提供选项，以手写和定位其自己的、将要被叠加至显示器109上呈现的身体部位的特征上的标志。在显示器109上出现的所述个人自己的标志的手写可以通过鼠标或可操作地连接至计算机系统100的手写笔而进行、或通过所述个人在显示器109上用手指触摸而进行。所述个人自己的标志可以例如是从菜单中选择的手绘曲线，以便画出下巴或发线的轮廓。
如图10a所示，手的特征可以包括脊线、纹路、皱纹、疤痕或连接手指的弯曲部分。叠加(步骤907)可以包括所述个人在特征上重新定位标志，重新调整标志大小和/或旋转标志。
在判决块909中，在成功地在显示器109上将标志101和手的特征进行叠加之后，标志101与手和/或标志101各自的位置、定向和特征一起作为登记图像95被存储在图像空间中(步骤911)。如果显示器109上的标志101还没有与手的特征相叠加，那么在步骤907继续进行叠加。
再次参考图9，在步骤913-921中继续进行候选个人的认证。在步骤913中，在步骤911中所存储的登记图像95被呈现在显示器109上。移动计算机系统100在步骤913中指示所述候选个人向相机呈现候选身体部位。以候选身体部位是手为例，使用相机105来捕获手的时间序列的候选图像。在捕获步骤913期间，时间序列的候选图像与登记图像95叠加(步骤915)并且显示在显示器109上。在步骤917中，候选图像中的至少一个可以与登记图像95对齐，以便将登记图像95中的相应特征与一个或多个候选图像对齐。在对齐步骤(步骤917)中，所述候选个人可以在相机105前方移动其手，以便将纹路、皱纹等只有已登记个人自己知道的、用于识别的特征与标志101对齐。
可选地，在步骤913中，所述候选个人将通过未知组合和时序以连续方式任意选择的多个登记图像95显示在显示器109上。此外，在步骤913中，在显示器109上显示一系列登记图像95或登记的视频。例如，用户的手可选地以不可预知的、明显任意的方式跟随在显示器109上显示的登记视频或一系列登记图像95。在显示器109上，登记视频可以改变速度或甚至定格。所述候选个人可以在显示器109上实时地跟随并且将其候选身体部位，如手，叠加在一系列登记图像上。
在判决块919中，在成功地将正确的特征与标志对齐之后，可以例如基于US专利号7,327,858的教导进行验证317。否则，在对齐失败或认证被否决之后，在步骤913中所述候选个人可以被再次指示以再次在相机105前方呈现其手。
现参考图10b，其示出了在显示器109上显示为软件钉101的标志101用途的另一个实例。例如，软件钉101b可以由所述个人定位，以便软件钉101定位手指间的弯曲连接。
参考图11，其是根据本发明特征的方法1101的流程图。在步骤1103中，将个人与多个预先确定的登记范围一起呈现在显示器109上。图12示出了在显示器109上显示的预先确定的登记范围的例子，如范围或方格1201a-1201c，其包括各自的标线1203a-1203c。
再次参考图11中的方法1101，在步骤1105中，使用相机105来捕获所述个人的身体部位的登记图像。在步骤1107中，在显示器109上向所述个人呈现所述个人的登记图像。所述个人能够选择(步骤1109)方格范围1201a-1201c，同时登记图像与所选择的方格或范围1201a-1201c叠加。当使用方格1201b作为所选择的范围时，所述个人可以重新定位或旋转所选择的方格范围1201b，以便如图14所示将标线1203b定位在所述个人的手的纹路1205b上。可选地，所述个人旋转并且定位其手，以便如图15所示将标线1203b定位在所述个人的手的纹路1205b上。再次参考图11中的方法1101，在步骤1111中，所述个人的身体部位的登记图像20与所选的方格范围1201b一起并与已登记的个人相关联地存储。
认证步骤1113-1123验证候选个人是或不是先前在步骤1101-1111中登记的所述个人。在步骤1113中，候选个人的身份(ID)号码可以通过移动计算机系统100来接收。
通过系统100指示所述候选个人向相机105呈现候选身体部位，从而捕获候选身体部位的候选图像40(步骤1115)。
所捕获的候选图像被叠加在所选择的登记范围1201上而呈现(步骤1117)。在步骤1119中，所述候选个人将候选图像中的一个与所选择的登记范围1201对齐。在判决块1121中，如果候选图像40和所选择的范围1201之间已经对齐，那么可以将候选图像40验证为是或不是作为先前已在步骤1123中登记的所述个人的所述候选个人的有效图像。否则，在判决块1121中，可以在步骤1119中继续进行所述候选个人的对齐，或者在多次对齐失败之后，通知所述候选个人其认证失败。
在步骤1115和1117中涉及另外的安全特征。为了将候选图像40验证(步骤317)为有效图像，候选身体部位和特征需要与在登记期间使用的身体部位和特征相同。而且，所述候选个人必须选择与在登记期间使用的范围一样的范围1201，以验证候选图像为有效。
在上述图13，14和15中所示的登记过程期间，移动计算机系统100可以不知道将要登记的个人的手部细节(例如大小等等)。因此，在登记阶段中，可以在显示器109上显示具有各自标线1203的几个方格范围1201，并且所述个人将其手与每个范围1201对齐。手能够与范围1201对齐，整个手应当被放置在范围1201的方形框中。
参考图13，当在登记期间所述个人在显示器109上将其手与每个范围1201对齐时，对于每个范围1201，手实际上可以放置在与相机105不同距离处。移动计算机系统100可以为用户选择最好的范围1201，在所述范围1201中，从登记图像20提取的、与相应范围1201相关的特征鲁棒性最好并且特征最明显。从这点来说，所选择的范围1201可以用于所述个人以及在验证期间保存和使用的登记图像。
关于上述多个验证过程中的一个，上述多个验证过程中的任何一个都可以使用相同登记机制，并且候选个人必须选择所要求的范围1201并根据其手布置的选择放置手。当所述候选个人试图进行过多的验证时，可选地所述候选个人可以正如在登记阶段中那样对齐其手，而不呈现关于其身份的任何信息。现可以将所述候选个人尝试验证的次数只限于在相同范围和旋转内的有关登记者，并且用户可以被识别出。
当方格1201b用作所选择的范围时，所述个人可以重新定位或旋转所选择的方格范围1201b，以便将标线1203b定位在所述个人的手的纹路1205b上，如图14所示。可选地，所述个人旋转并定位其手，以便将标线1203b定位在所述个人的手的纹路1205b上，如图15所示。图14和15所示的可选方案可以适用于登记和验证过程，或者只适用于登记过程。在验证过程中，范围1201可以预先确定并且不能在显示器109上改变。
验证过程可以以特定的方式重复进行。例如，在登记期间，用户选择范围1201a，1201b和1201c中的一个，并且将其手与范围1201对齐。如果验证成功，那么用户使用不同的范围继续进行第二验证步骤，以此类推。为了更加安全的选择，在登记期间用户可以在连续的验证步骤中组合范围1201，并由此根据范围1201的有序序列创建密码。例如，如果有9个尺寸相同并且像IPhoneRTM的密码登陆界面一样布置的方格。在验证期间，用户可以在一个特定的方格内呈现一个手指的纹路，然后在不同的特定方格内呈现另一个手指的纹路，以此类推。可以在登记阶段保存这些步骤的组合，并且在每个验证过程中，用户进行相同的验证步骤。因此，冒名顶替者不能预测手指布置的组合以及以在登记期间的顺序进行的方格的选择。
本发明的实施例可以包括通用或专用的计算机系统，其包括各种计算机硬件组件，下面将对其进行更详细的讨论。在本发明范围内的实施例同样包括用于携带或在其上存储有计算机可执行指令、计算机可读指令或数据结构的计算机可读介质。这种计算机可读介质可以是任何可用的介质，其可以被通用或专用的计算机系统访问。举例来说(但并非限制)，这种计算机可读介质能够包括非瞬态物理存储介质，例如RAM、ROM、EPROM、闪存盘、CD-ROM或其他光盘存储器；磁盘存储器或其他磁性存储设备；或能够用来携带或储存计算机可执行指令、计算机可读指令或数据结构形式的所需程序代码装置且能够被通用或专用计算机系统访问的任何其他介质。
在说明书和下面的权利要求书中，“计算机系统”被定义为一个或多个软件模块、一个或多个硬件模块、或其组合。这些模块一起运行，以对电子数据进行操作。例如，计算机系统的定义包括个人计算机的硬件组件，以及软件模块，例如，个人计算机的操作系统。这些模块的物理布局并不重要。计算机系统可以包括经由计算机网络耦接的一个或多个计算机。同样地，计算机系统可以包括单个物理设备(例如，电话或个人数字助理(PDA))，其内部模块(例如，存储器和处理器)一起运行以对电子数据进行操作。虽然任何计算机系统可以是移动的，但术语“移动计算机系统”特别地包括膝上型计算机、笔记本计算机、蜂窝电话、智能电话、无线电话、个人数字助理、以及具有触摸感应屏的便携式计算机等等。
在说明书和随附的权利要求书中，“网络”被定义为两个或更多个计算机系统可以在其中交换数据的任何架构。术语“网络”可以包括广域网、互联网局域网、内联网、诸如“Wi-FiTM”的无线网、虚拟专用网、使用接入点名称(APN)的移动接入网，以及互联网。交换的数据可以为对两个或更多个计算机系统有意义的电子信号的形式。当通过网络或其他通信连接(有线连接，无线连接，或有线连接和无线连接的组合)将数据传递或提供至计算机系统或计算机设备时，所述连接设备被恰当地视为瞬态计算机可读介质。因此，任何这样的连接都被适当地称为暂态计算机可读介质。上述各项的组合同样应当被包括在瞬态计算机可读介质和非瞬态计算机可读介质的范围内。计算机可执行指令包括，例如，使得通用计算机系统或专门计算机系统执行某项功能或功能组的指令和数据。
在此使用的术语“服务器”指的是计算机系统，其包括处理器、数据存储设备以及通常配置成经由计算机网络提供服务的网络适配器。接收由服务器提供的服务的计算机系统可被称为“客户端”计算机系统。
尽管以上已经示出并描述了本发明所选择的实施例，但应当明白，本发明并不限于以上描述的实施例。取而代之的是，在不脱离本发明原理和精神的前提下，可以对这些实施例进行修改。本发明的范围由权利要求书及其等同技术所限定。

Claims (19)

1.一种计算机化的生物特征识别方法，包括个人的登记和认证，其中所述认证包括：
在显示器上向所述个人呈现先前存储的登记图像；
在候选个人针对相机在自由空间内不受支撑地保持身体部位的同时指示所述候选个人向相机呈现身体部位，其中所述身体部位是候选个人的身体部位；
使用所述相机捕获身体部位的时间序列的候选图像，同时使得能够由所述候选个人将所述候选图像与所述先前存储的登记图像对齐；以及
在所述对齐时，将所述候选图像验证为所述候选个人的有效图像，从而将所述候选个人认证为先前已登记的所述个人；
其中所述登记包括：
在个人针对相机在自由空间内不受支撑地保持身体部位时，使用所述相机，从而首先捕获所述身体部位的所述登记图像及其背景，
其中所述认证包括：捕获所述候选身体部位的所述时间序列的所述候选图像及其背景，以及
在所述捕获期间，在显示器上呈现叠加在所述登记图像上的所述时间序列的候选图像及其各自的背景。
2.根据权利要求1所述的计算机化的生物特征识别方法，其中独立于所述个人而生成所述先前存储的登记图像，并且显示相同的登记图像以用于登记多个先前未登记的个人。
3.根据权利要求1所述的计算机化的生物特征识别方法，还包括：
在所述认证之前，登记所述个人，从而由所述个人从多个先前存储的登记图像中选择所述先前存储的登记图像。
4.根据权利要求1所述的计算机化的生物特征识别方法，其中所述对齐包括在图像空间上、以及在手和显示器之间的实际空间内的距离上的空间和角对齐。
5.根据权利要求1所述的计算机化的生物特征识别方法，其中所述身体部位是从包括以下各项的组中选择的身体部位或所述身体部位的部分：面孔的至少一部分、手的至少一部分、耳朵的至少一部分、以及眼睛的至少一部分。
6.根据权利要求1所述的计算机化的生物特征识别方法，其中通过指示所述候选个人将所述候选图像中的身体部位的特征与所述登记图像中的相应特征对齐来进行所述对齐。
7.根据权利要求6所述的计算机化的生物特征识别方法，其中所述特征和所述相应特征是从包括以下各项的组中选择的：纹路、脊线、雀斑、疤痕、痣、不同肤色沉积区、胎记和皱纹。
8.根据权利要求1所述的计算机化的生物特征识别方法，还包括：
通过比较所述登记图像和认证图像来进行所述验证。
9.根据权利要求1所述的计算机化的生物特征识别方法，其中所述对齐包括以图像的纵坐标和横坐标、图像空间中的角方位以及到相机的实际空间距离来进行的对齐。
10.根据权利要求1所述的计算机化的生物特征识别方法，还包括：
在所述呈现所述先前存储的登记图像之前，通过对所述登记图像进行水平镜像反转来处理所述登记图像。
11.一种计算机化的生物特征识别方法，包括个人的登记和认证，其中所述认证包括：
在显示器上向所述个人呈现先前存储的登记图像；
在候选个人针对相机在自由空间内不受支撑地保持身体部位的同时指示所述候选个人向相机呈现身体部位，其中所述身体部位是候选个人的身体部位；
使用所述相机捕获身体部位的时间序列的候选图像，同时使得能够由所述候选个人将所述候选图像与所述先前存储的登记图像对齐；以及
在所述对齐时，将所述候选图像验证为所述候选个人的有效图像，从而将所述候选个人认证为先前已登记的所述个人；
指示所述候选个人将所述候选图像中的所述身体部位的特征与所述登记图像中的相应特征对齐；以及
在所述候选个人将所述候选图像中的身体部位的所述特征与所述登记图像中的所述相应特征进行所述对齐时，将所述候选图像中的至少一个验证为所述候选个人的有效图像，从而通过比较所述特征和所述相应特征将所述候选个人认证为所述先前已登记的个人。
12.根据权利要求11所述的计算机化的生物特征识别方法，还包括：
在所述个人针对相机在自由空间内不受支撑地保持所述身体部位的同时，捕获身体部位的预登记的图像，其中身体部位是所述个人的身体部位；
在显示器上向所述个人呈现所述预登记的图像；
在呈现所述预登记的图像时，使得所述个人能够将标志与在所述显示器上呈现的身体部位的图像化特征进行叠加；
在所述显示器上将所述标志与身体部位的图像化特征进行叠加时，将所述标志以及在所述预登记的图像内的图像空间中的各自的位置和方位存储为登记图像，
其中所述认证包括：
在所述显示器上向候选个人呈现所述登记图像。
13.根据权利要求12所述的计算机化的生物特征识别方法，在所述叠加之前还包括以下步骤中的至少之一：
重新定位标志；
调整所述标志的大小；以及
旋转所述标志。
14.根据权利要求12所述的计算机化的生物特征识别方法，其中在所述显示器上向所述候选个人所述呈现所述登记图像包括：在所述显示器上呈现所述存储的标志和所述身体部位的图像的至少一部分。
15.根据权利要求12所述的计算机化的生物特征识别方法，其中在所述显示器上向所述候选个人所述呈现所述登记图像包括：呈现所述存储的标志，而不呈现所述身体部位的图像的任何部分。
16.根据权利要求11所述的计算机化的生物特征识别方法，其中所述登记包括：
在显示器上向所述个人呈现多个先前定义的登记范围；
使得能够选择在所述显示器上呈现的登记范围中的至少一个，从而产生选择的登记范围，同时使得能够以所选择的登记范围叠加和重新定位所述登记图像中的所述至少一个；以及
将所述选择的登记范围存储为至少一个登记图像；
其中所述认证包括：
在显示器上呈现叠加在所述选择的登记范围上的所述时间序列的所述候选图像；
使得能够由所述候选个人将所述候选图像中的至少一个与所述选择的登记范围进行对齐。
17.根据权利要求16所述的计算机化的生物特征识别方法，其中在认证期间，向所述个人呈现登记范围，其中向所述个人呈现登记范围包括呈现多个登记范围，所述方法还包括：
由所述候选个人选择所选择的登记范围。
18.一种移动计算机系统，其被使得能够以执行根据权利要求11所述的计算机化的生物特征识别方法，其中相机和显示器是移动计算机系统的组成部分。
19.一种非瞬态计算机可读介质，其被编码有处理指令，以使得处理器执行根据权利要求11所述的方法。
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