CN101194270A - 多谱生物统计传感器 - Google Patents

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Abstract

一种用于生物统计传感器的方法和系统。照射分系统，其向人体提供离散波长的光。探测分系统，其用于接收皮肤位置散射的光。计算机单元与探测系统相连。计算机元件具有根据从皮肤散射的电磁辐射发出空间分布的多谱图像的指令。计算机元件也具有将获得的多谱图像与获得的多谱图像的数据进行比较的指令，以便于识别人体。

Description

多谱生物统计传感器
相关申请的交叉参考
本专利是非临时的，并且要求下列每个临时专利的申请日期的权益，下列每个专利的内容被并入作为参考：美国临时专利No.60/460,247“NONINVASIVE ALCOHOL MONITOR”，于2003年4月4日申请；美国临时专利No.60/483,281“HYPERSPECTRAL FINGERPRINT READER”，于2003年6月27日由Robert K.Rowe等人申请；美国临时专利No.60/504,594“HYPERSPECTRAL FINGERPRINTING”，于2003年9月18日申请；和美国临时专利No.--/---，---“OPTICAL SKIN SENSOR FOR BIOMETRICS”，于2004年3月10日申请(代理号No.20204-002620US).
本专利也涉及美国专利No.09/874,740，名称是“APPARATUS ANDMETHOD OF BIOMETRIC DETERMINATION USING SPECIALIZEDOPTICAL SYSTEM”，2001年6月5日申请，全部内容在此一同并入作为参考。
技术领域
本发明总体上涉及生物统计学。更具体地，本发明涉及借助多谱成像传感器进行生物统计测量的方法和系统以及用于测量酒精或其它分析物的体内水平的方法和系统。
“生物统计学”通常涉及对生命体的特征的统计分析。生物统计学的一种类别包括“生物统计识别”，其通常在两种模式之一下运转，以提供对人的自动识别或对人的假设身份进行验证。生物统计检测技术测量人的身体特性或行为特征，并且将这些特征与相似的预先记录测量结果进行比较，以确定是否匹配。通常用于生物统计识别的身体特性包括脸、虹膜(irises)、手几何形状、脉络结构(vein structure)和指纹型(fingerprintpattern)，所述都最主要的生物统计识别特征。通常用于分析所收集的指纹的方法包括光学的、电容的、射频的、热能的、超声的和一些其它更普通的技术。
大部分指纹收集方法取决于测量手指皮肤或附近位置的特征。具体地，光学指纹读取器通常依赖于传感器的压盘与放置在压盘上的手之间是否存在折射率的不同。当充有空气的指纹间隙位于压盘的特定位置上方时，由于空气-压盘之间折射率的不同，压盘内会出现全内反射(TIR)。可选择地，如果折射率合适的皮肤与压盘光学地接触时，该位置的TIR可受到破坏(frustrated)，使光线穿过压盘一皮肤界面。穿过手指与压盘接触部位的TIR的差别图(map of the differences)形成传统光学指纹读取的基础。存在许多光学装置用于探测亮域(bright-field)和暗域(dark-field)之间光学界面的变化。通常，简单、准单色光束用于基于TIR的测量。
也存在非TIR光学指纹传感器。在大多数情况下，这些传感器依赖于准单色光的某些装置用于照亮指纹的前面、侧面或后面，使所述光通过皮肤发生扩散。由于穿过脊(ridge)和谷(valley)的皮肤压盘边界的光传递的差异形成了指纹图像。光传递的差异是由于是否在谷中存在中间气隙引起的菲涅耳折射特征的改变所导致的，这是本领域普通技术人员所公知的。
由于非理想条件，光学指纹读取器易受图像质量的影响。如果皮肤是完全干的，与压盘的折射率匹配将受损，会导致较差的图像比较度。类似地，如指纹很湿，谷内充满水，导致所有穿过指纹区全部发生光耦合，并且大大减弱图像比较度。如果手指对压盘的压力太大或太小、皮肤或传感器被弄脏、皮肤的老化和/或磨损、或存在一些更细小的特征(如人种或很年轻的小孩的情况)，都会出现类似的作用。所述作用会降低图像质量，并且由此使指纹传感器的整体性能降低。这样，商用光学指纹读取器会包括一种由柔软材料(例如硅树脂)制成的薄膜以减弱这些作用和恢复性能。作为柔软材料，薄膜易损伤、磨损和污染，无维修就限制了传感器的应用。
生物统计传感器、特别是指纹生物统计传感器通常倾向于对各种形式的伪试样的无效。对于指纹读取器，向读取器呈现授权用户的指纹型的各种方法是众所周知的，所述指纹型嵌入某种非生物性材料种，例如纸、凝胶、橡胶和同类物质。因此，即使指纹读取器被认为可以可靠地确定匹配指纹型的存在与否，对于整体系统的安全性而言，确保匹配指纹型从真实的、有生命的手指取得也是很重要的，这与普通传感器的测定可能是很困难的。
可能使某些生物系统失效的另一种方式是通过重放攻击(replayattack)。在这种情况下，当授权用户使用该系统时，入侵者记录来自于传感器的信号。以后，入侵者操作传感器系统，从而事先记录的授权信号可能被注入该系统，由此绕过传感器本身而进入由生物统计学保护的该系统。
使生物统计传感器更稳定、更安全和更少错误产生的通常方法是利用被称为“双重(dual)”、“组合(combinatoric)”、“分层(layered)”、“融合(fused)”或“多因子”生物统计检测来结合生物统计信号源。为加强所述方法的安全性。生物统计技术以如下方式进行结合：同时用不同的技术测量主体的同一部位，并且避免了不同试样或技术损坏所结合的不同传感器。当以看到主体同一部位的方式进行结合的技术，称为“紧密耦合”。
对生理分析物(例如葡萄糖、酒精、血色素、尿素和胆固醇)的非侵入式光学测量的精度受皮肤组织变化的影响。在某些情况才，这有利于测量一个或更多与生物统计测量有关的生理分析物。无论商业还是法律实施市场，上述双重测量具有很大的潜力和应用。
因此，提供用于生物统计传感器和分析物评估的方法和系统是最基本的需要，所述分析物用多重图像系统和方法进行评估。
发明内容
因此，本发明的实施例提供用于生物统计检测和生理分析物的评估的方法和系统。本发明的实施例在图像容积内从多重皮肤特征以不同深度和位置收集代表空间光谱信息的多谱图像数据。来自于不同特征的信息被结合以提供生物统计识别的方法，包括身份确认。此外，多谱图像数据经过处理，形成有关试样的真实性和活跃状态的信息。多重图像数据也可用于确定有关可能存在于图像位置的组织中的生理分析物的存在与否和数量的信息。
本发明的实施例提供使用光学技术来评估主体上某个位置中皮肤成分和结构的方法和系统。当具有特定波长的光进入皮肤时，将承受包括吸收和散射在内的光学相互作用。由于光学散射，在照射点进入皮肤的光一部分通常从皮肤散射掉。因此反射的光产生的图像包含通过光的皮肤的信息，所述光从照射点传至探测器。光的不同波长将与皮肤发生不同相互作用。由于特定皮肤成分的属性，光的特定波长或多或少与特定成分和结构发生相互作用。此外，特定波长的光散射出皮肤和被探测之前会传递很长的距离进入和通过皮肤。从皮肤反射出的光的空间特征的精确测量因此会包括与特定波长的光发生作用的皮肤的成分和结构的信息。借助多重光和不同照射波长的类似测量提供关于皮肤成分和结构的附加信息。
在一组实施例中，提供传感器系统。设置光照分系统以向人的皮肤位置以多个离散波长提供光。设置探测分系统以用于接收从皮肤位置散射的光。计算单元与探测系统接口。计算单元具有从以所述多个离散波长接收的光获得空间分布多谱图像的指令。计算单元也具有将获得的多谱图像与多谱图像数据库进行比较的指令，以确定个人。
个人的识别在不同的实施例中也可不同地进行。在一个实施例中，用于将获得的多谱图像与数据库比较的指令包括用于在数据库中搜索确定与获得的多谱图像一致的多谱图像的输入指令。在另一实施例中，用于将获得的多谱图像与数据库比较的指令包括在对应于个人的假定身份的数据库输入将获得的多谱图像与多谱图像进行比较，所述数据与所谓的个人识别一致，以确定假定身份。
光照分系统可能包括：光源，所述光源向多个离散波长提供光；光照光学器件，使光进入皮肤位置。在某些情况下，还设置的扫描机构以用特定图案扫描光。光源包括多个准单色光源，如LEDS或激光二极管。可选择地，光源包括：宽带光源，例如白炽灯或发光棒；和滤光器，其用于过滤从宽带光源射出的光。滤光器在一个实施例中包括可连续改变的滤光器。在某些情况下，探测系统可能包括光探测器、光学分散元件和探测光学器件。光学分散元件用于分离所吸收光的波长成分，探测光学器件将接收的光引至光探测器。在一个实施例中，光照和探测分系统包括偏振镜。偏振镜可能是圆形偏振镜、线性偏振镜或两者的结合。在线性偏振镜的情况下，偏振镜可能是彼此大体交叉。
传感器系统可能包括与皮肤位置接触的压盘，或传感器系统用于非接触运转。压盘适于皮肤位置敲击压盘的表面。在一个这样的实施例中，压盘包括光学清理辊(clear roller)，手指可能通过敲击动作滚过所述清理辊。在一个这样的实施例中，所述实施例中用于获取空间分布多谱图像的指令包括当皮肤位置旋转时由从皮肤不同位置接收的光建立多谱图像。
光照分系统可能包括多个光照分系统。在不同实施例中，多个离散波长连续设置或几乎同时设置，并且具有可识别的译码。用于多个离散波长的合理波长包括处于400nm和2.5μm之间。
在一些实施例中，传感器系统可能具有附加的元件用于其它参数的评估。例如，在一个实施例中，计算系统进一步包括用于从接收得出光谱分布特征的指令。所述光谱分配特征可能用于确定皮肤位置表面以下组织的分析物浓度，如酒精、葡萄糖、血色素，尿素和胆固醇。在另一个实施例中，计算系统进一步具有用于从获得的光谱分配特征确定活性状态的指令。
在第二套实施例中，被提供用于识别个人的方法。个人的皮肤位置在多个离散波长被照亮。从皮肤位置散射的光被吸收。从以多个离散波长吸取的光得出空间分布多谱图像。获得的多谱图像数据或一个或更多的其部分与获得的多谱图像的数据库进行比较。不同的实施例包括所述与传感器系统的实施例有关的方面。某种程度上，允许出现对于全部试样的不恒定的测量顺序的产生。在一个实施例中，照亮波长的顺序在测量之间改变。在另一个实施例中，用于照亮皮肤的照亮波长的选择在测量之间被改变。
第三套实施例中，设置传感器系统。设置照亮分系统用于以多个离散波长向试样提供光。设置探测分系统以接收试样组织内散射的光。计算单元与探测分系统接口。计算单元具有从以所述多个离散波长接收的光获得空间分布多谱图像的指令。计算单元也具有从获得的多谱图像确定组织活性状态的指令。在一个这样的实施例中，活性状态由获得的多谱特征的错乱空间分布来确定。多变因素分析在矩阵上进行，其在与像素化(pixelated)空间分布的像素相对应的第一维具有入口，并且在与多个不同波长之一对应的第二维具有入口。此外，不同实施例可能包括用于其它传感系统的相关实施例中所述的方面。
在第四套实施例中，提供一种用于确定试样的活性状态的方法。所述试样借助多个离散波长的光被照亮。试样组织内散射的光被吸收。被接收的光的多谱特征以多个离散波长被获得。组织的活性状态由获得的多谱特征来确定，以确保发出的试样的特征与从可信试样预测的特征相一致。不同实施例可能包括另一套实施例中所述的方面。
在第五套实施例中，提供一种用于确定人体血液酒精浓度水平的方法。响应于传播至人体组织中的电磁辐射的从人体组织中射出的电磁辐射被接收。接收的电磁辐射的光谱属性被分析。血液酒精浓度水平通过所分析的光谱属性来确定。
特定实施例中的光谱属性可以在具体波长范围上得到分析。例如，在一个实施例中，所接收的电磁辐射的幅度在2.1～2.5微米的波长范围内被确定。该范围包括具体的波长：2.23微米、2.26微米、2.28微米、2.30微米、2.32微米、2.25微米和2.38微米，其中一个或多个幅度在具体实施例中确定。在另一个实施例中，所接收的电磁辐射的幅度在1.5～1.9微米的波长范围内被确定。所述范围包括：1.67微米、1.69微米、1.71微米、1.73微米、1.74微米、1.76微米和1.78微米，其中一个或多个幅度在具体实施例中确定。
在第六套实施例中，提供一种用于测定人体血液酒精浓度的装置。接收器适用于接收电磁辐射，所述电磁辐射响应于传播至人体组织中的电磁辐射从人体组织中射出。计算机可读存储介质与处理器相接。计算机可读程序包括用于分析接收的电磁辐射的光谱属性的指令和用于从分析的光谱属性确定血液酒精浓度的指令。
在一些实施例中，本发明的方法和/或操作可能嵌入于一些设备中，诸如机动车辆，其使用和/或操作可能依赖于血液酒精浓度的测定。此外，在一些实施例中酒精监测可能与生物统计识别相连。例如，嵌入结合酒精监测器和生物统计识别仪器的设备的使用和/或操作可能依赖于酒精监测和生物统计识别的结合。在一个实施例中，生物统计识别用与进行酒精估算同样的多谱数据来进行。
附图说明
参照其它部分及相关附图对发明的特性和优点进行进一步的说明，其中图中相同的符号代表同类元件。某种程度上，参考符号包括数字部分，其后面有拉丁字母作为后缀；对于标号的数字部分指具有所述数字部分但具有不同的拉丁字母后缀的所有参数。
图1是说明本发明一个实施例中的多谱生物统计传感器的前视图；
图2A是说明一个实施例所示的多谱生物统计传感器的侧视图；
图2B是另一实施例所示的多谱生物统计传感器的侧视图；
图3是说明本发明一个实施例的计算机线断层成像光谱仪(CTIS)的前视图；
图4是说明本发明实施例中敲击传感器的俯视图；
图5是说明根据本发明实施例产生的多谱数据方块；
图6是皮肤散射效果的曲线示意图；
图7是说明血吸收效果的曲线示意图；
图8是说明可以用于发明的实施例的不同照亮特征的实例；
图9A是说明根据本发明实施例的酒精监测器的使用方法的流程图；
图9B是说明根据本发明实施例的酒精测定器和生物统计传感器的结合的示意图；
图9C是说明本发明实施例中调节光学漂移(optical drift)的方法的示意图；
图10是说明根据本发明实施例的用于操作酒精监测器的功能的计算机系统的示意图。
具体实施方式
1.概述
本发明实施例提供用于收集和处理完整的多因素生物统计测量的方法和系统。这些完整多因素生物统计测量可以保障人的真实性以及获取的生物统计试样的可靠性。在一些实施例中，传感器提供多个离散光波长，所述多个离散光波长穿过皮肤表面，并且在皮肤和/皮或下组织内发生散射。在此，离散波长是指作为单一存储单元(binned unit)被处理的一系列波长或波段，对于每个单一存储单元，信息作为一个整体仅来自于存储单元，并且不来自于存储单元的各个波长子集。在某些情况下，存储单元可能是不连续的，从而当多个离散波长被提供时，处于任意一对波长或波长段之间的波长不被提供，但这并不是在每个实施例中都需要。在一个实施例，光的波长处于紫外线-可视光-近红外线的波长范围内。一部分被皮肤和/或皮下组织散射的光退出皮肤，并且用于形成皮肤表面上或以下的组织结构的多谱图像。在此，多谱泛义是指使用多波长的方法和系统，并且因此包括图像系统，对于技术熟练的人员来说，所述图像系统是“超光谱(hyperspectral)”或“超光谱(ultra spectral)”的。由于皮肤的波长依赖性，光的每个波长形成的图像通常与其它波长形成的图像是不同的。因此，本发明的实施例从光的每个光的波长中以所述方式收集图像，所述方式中特征光谱和偏光信息可能通过用于结果多谱图像数据的运算法则得到。
在某些应用中，期望独立地或与生物统计测量相结合地评估人体特征和其它参数。例如，在上述具体实施例中，提供人的血液中酒精浓度的能力，同时测定指纹型；上述实施例具有进行法律实施的应用或不同商业应用，包括限制驾驶机动车辆。这样，分析物测量和进行测定的人的身份无法分离地连接起来。
皮肤成分和结构差别很大，非常复杂，并且人与人不同。通过对皮肤和皮下组织的空间光谱(spatio-spectral)属性进行光学测量，可以做许多评估。例如，生物统计识别功能用于识别或检验谁的皮肤被测量，活性功能用于确保所测试样是活的，并且是活皮肤而不是其它类型的材料，对不同的生理参数进行评估，如年龄性别、种族、和其它人口统计和人口测量特征，和/或不同分析物和参数的浓度，诸如酒精、葡萄糖、注血度和氧化、胆红素、胆固醇、尿素和同类参量。
在不同实施例中可以使用皮肤复杂的结构以适应用于特殊作用的方法和系统。皮肤的最外层(即表皮)由其下的真皮和下皮支持。表皮本身可能具有五个次层，所述五个v层包括：角质层、透明层、颗粒层、棘层和生发层。因此，例如，最外部的角质层下的表层具有涉及皮肤形状的特征，和随进入皮肤深度改变的特征。当向皮肤所供的血处于真皮层时，真皮具有伸向表皮的突出物，称之为“真皮突起”，其通过毛细血管向接近的皮肤供血。在手指的手掌面，所述毛细血管结构紧临皮肤的磨擦脊。在身体的其他位置，毛细血管床结构是更低级的，但它是特定位置和人的特征。此外，皮肤不同层之间的界面的形状是十分复杂的，并且是皮肤位置和人的特性。当所述表层的皮肤组织源和皮下组织代表重要噪声源时，本发明实施例中结构的差异由光谱特征比较进行证实，所述噪声源用于生物统计探测表皮的非图像光学测量或分析物测量。
在某些情况下，墨水、染料和/或其它色素沉积存在于表皮的某个部位，充当局部护层或表层纹理。这种色素沉积可能人眼能看到，也可能看不到。然而，如果本发明的装置使用的单个或更多的波长对所述色素沉积是敏感的，一些实施例中的传感器对存在、质量和/或色素沉积的形状进行确认时要附加其它期望的测量任务。
通常，本发明的实施例涉及用于收集多谱图像或数据块格式的空间光谱信息的方法和系统。在某些情况下，期望信息容纳于整个多谱数据块的某一部分。例如，不均匀分布的评估、光谱有效成分可能需要测量光谱特征，所述光谱特征来自于全面多谱数据块。这样，整个系统设计可能通过减少图像像素甚至限制成单像素的方式被简化，以便减少或消除收集的数据的空间成分。因此，当披露的系统和方法通常在多谱成像的前后进行描述，可以认识到本发明包括类似的测量：成像度大大降低，甚至在具有单探测器元件的点上。
2.示意性实施例
本发明的一个实施例如图1所示，图1是说明多谱生物统计传感器101的前视图。多谱传感器101包括照射分系统121，所述照射分系统121具有一个或多个光源103和具有成像仪115的探测分系统123。图中所述的实施例中，照射系统121包括多个照射分系统121a和121b，但发明对照射或探测分系统121或123的数量无限制。例如照射分系统121的数量可方便地的选择使其照射水平达到某种程度，以满足包装的需要，并且满足其它多谱生物统计传感器101的结构限制。来自光源103的照射光穿过照射装置105，所述光学装置105使照射变成期望的形状，例如，泛光形式、光线、光点和类似形状。为显示方便，照射光学器件105包括透镜，但通常包括一个或多个透镜、一个或多个镜子和/或其它光学器件的组合。照射光学器件105也包括扫描仪机构(未示出)，以特定的一维或二维图案扫描照射光。在不同实施例中，光源103可能包括点光源、线光源、面光源或其他光源。在一个实施例中，照射光被处理成偏振光，诸如设置偏振器107，使光接触手指119或人体的其它位置之前先通过偏振器107。
在某些情况下，光源103可能包括一个或多个准单色光源，其中光在窄波段之上被提供。上述准单色光源可能包括如发光二极管，激光二极管或量子打点激光器等设备。可选择地，光源103可能包括宽带源诸如白炽灯泡或发光棒。对于宽带源，照射光可能通过带通滤光器109以使照射光的谱宽变窄。在一个实施例中，带通滤光器109包括一个或多个离散光带通滤光器。在另一实施例中，带通滤光器109包括连续变化滤光器，所述连续滤光器可做旋转或直线(或旋转和直线运动的组合)运动以改变照射光的波长。在另一个实施例中，带通滤光器109包括可调滤光器元件，诸如液晶可调滤光器、声波光学可调滤光器、可调Fabry-Perot滤光器或其它滤光器机构，这对本领域普通技术人员是共知的。
来自光源103的光通过照射光学器件105、光学滤光器109和/或偏振器107之后，穿过压盘107并且照射手指119或其它皮肤位置。传感器和部件的布局选择有利于使进入探测压盘113的光的直接反射最小化。在一个实施例中，通过相对定向照射分系统121和探测分系统123使探测到的直接反射的光的量最小化，所述直接反射被减弱。例如，照射分系统121和探测分系统123的光轴设置成一定角度，使置于压盘117之上的镜面不会将一定量的照射光引向探测分系统123。此外，照射光和探测分系统121和123的光轴相对压盘117呈一定角度，使两分系统的接收角小于系统的临界角；上述结构避免了由于压盘117和皮肤位置119之间的全内反射产生的影响。
用于减少直接反射光可选择的机构是使用光学偏振器。线性和圆形偏振器的使用有利于使光学测量对某皮肤深度更敏感，对本领域普通人员是共知的。在图1所示的实施例中，照射光由线性偏振器107产生偏振。探测分系统123可能也包括线性偏振器111，所述线性偏振器的光学轴布置成与照射偏振器107呈正交。这样，来自试样的光必须经过多重散射以极大地改变其偏振状态。当光穿过皮肤时所述散射出现，并且经过几次散射以后回至探测分系统123。这样，减少了压盘117和皮肤位置119之间界面处的皮肤反射。
探测分系统123可能将探测光学器件结合，所述探测光学器件包括透镜、镜子、和/或其它光学器件，所述元件形成压盘皮肤117至探测器115区域的图像。探测光学器件113也可能包括扫描机构(未示出)，其将压盘区域地部分依次作用至探测器115。在所有的情况下，探测分系统123对光是敏感的，所述光穿透皮肤并在退出表层之前在表皮和/或皮下组织内经过光学散射。
照射分系统121和探测分系统123在不同光学体系中以不同的波长下运转。一个实施例使用发出的光基本处于400～1000nm区域的光源103；这样，探测器115可能基于硅探测元件或本领域普通技术人员公知的对上述波长的光敏感的其它探测材料。在另一实施例中，光源103可能发出光的波长包括近红外区：1.0～2.5微米，在这种情况下探测器115可能包括由IngaAs、InSb、PbS、MCT和其它本领域普通技术人员共知的材料制成的对上述波长的光敏感的元件。
图2A是说明本发明的实施例之一的侧视图。为清晰起见，该图未示出探测分系统，但清晰的示出了照射分系统121。本实施例中的照射分系统121包括具有不同波长特性的两个离散光源203和205。例如，光源203和205可能是准单色光源(例如LEDS)，其不需要光学滤光器。光源203a，203b和203c可能提供与第二波段基本相同、但与第一波段不同的照射。如图所示，图2A所示的照射光学器件提供泛光照射，但作为可代替的实施例通过将一些圆柱形光学器件、聚焦光学器件或本领域普通技术人员公知的其它光学部件进行结合，布置成线、点或其它形式的照射。
图2A所示的示例性测量顺序包括激活第一光源203和收集结果图像。获得图像后，第一光源203关闭，并且第二光源205以不同波长被激活并且收集结果图像。对于具有超过一个光源波长的传感器，对应用于传感器的不同波长所述照射测量顺序重复进行。可以知道在多个实施例中顺序基本是相同的，所述多个实施例中光的波长特性通过可调滤光器、可变滤光器，可移动离散光学滤光器和同类滤光器进行确定。此外，用于在多波长收集图像的可选择机构可以包括编码方法，以当多波长以固定的时间照射时识别每个波长的光。来自整个照射顺序的数据随后以下列方法收集：各个波长反应采用本领域普通技术人员共知的方法以编码进行确定。照射技术因此包括循环(round-robin)、分频调制、Hadamard编码和其它技术。
光源照射的顺序随着测量而改变，所述改变可以被引入以防止重放攻击，在重放攻击中，一系列有效信号被记录，并在以后时间里重放，导致击坏生物统计传感器。依试样不同发生的测量改变也可能在某些实施例扩展，以仅使用有效照射波长的子集，所述有效照射波长子集与登记数据集的相应数据子集进行比较。
光源203和205不需要是如图2A所示平面的。例如，另一实施例中，光纤、光学纤维束或光纤面板或圆锥，也使某一方便位置的光源发出的光传至照射平面，在这里光重新在手指上成像。光源可通过关闭或打开的驱动电流来控制，像LED那样。可选择地，如果使用白炽光源，使用某种形式的空间光调制器可以实现快速开关光源，所述空间光调制器例如是液晶调制器或用微机电系统(“MEMS”)技术去控制孔径、镜子或其它上述光学器件。
光学部件的应用，诸如：光纤和光学纤维束可使多谱生物统计传感器得到简化。一个实施例如图2B所示，其说明使用光学纤维和电子扫描光源，如LED。各个光纤216a将位于照射阵列210的每个LEDs与图像皮肤相连，并且其它光纤216b将光中继至成像设备212，所述成像设备212可能包括光电二极管阵列或CCD阵列。该套216a和216b因此限制用于中继光的光学纤维束214。
本发明的另一实施例的前视图如图3所示。本实施例中，多谱生物统计传感器301包括宽带照射分系统323和探测分系统325。对于图1所示的实施例，在某些实施例中存在多个照射分系统323，图3是说明特定的实施例具有两个照射分系统323。由照射分系统323构成的光源303是宽带照射光源，例如：白炽灯泡或发光棒或可是本领域普通技术人员公知的任意其它宽带照射光源。来自光源303的光通过照射光学器件305和线性偏振307，并且可选择地的通过带通滤光器309，用于将光的波长限制在一定区域上。光通过压盘117并进入皮肤位置119。部分光由皮肤119反射到探测分系统325，所述探测分系统325包括成像光学器件315和319、十字线性偏振器311和色散光学元件313。色散光学元件313可能包括一维或二维光栅，所述光栅可能是穿透性的或反射性的，棱镜或其它光学部件，以使光的路径作为光的波长的函数发生偏离。在所示实施例中，第一成像器件319将皮肤119反射回的光校正并使其穿过横向线性偏振器311和发射元件313。光的光谱成分被分散元件313按角度分离，并且被第二成像器件聚焦至探测器317。如图1所示，分别由照射和探测分系统323和325构成的偏振器307和311用于减少探测器317对直接反射光的探测量。
在探测器接收的光产生的多谱图像是以计算机线断层成像光谱仪(CTIS)方式被编码的图像。波长和空间信息同时存在于结果图像中，各个光谱图案通过编码图像的数学倒置或重构得到。
上述与图1-3相关的实施例是面积传感器结构，除了面积传感器结构之外，在某些实施例中多谱成像传感可以设置成的敲击传感器。敲击传感器的一个实例如图4中的俯视图所示。图中传感器401的照射区域403和探测区域405大体是同线的。敲击传感器的某些实施例中，存在多于单个的照射区域。例如，多个照射区域布置在探测区域405的两侧。在某些实施例中，照射区域403可部分或全部与探测区域405重叠。传感器401通过敲击手指或其它穿过激活区的人体部位收集多谱图像的数据，如图4中箭头所示。相应的线性传感器可能是静止系统或转轴系统，所述静止系统或转轴系统可能进一步包括编码器，用于记录位置信息和协助连接整个两维图像，所述图像来自本领域普通技术人员公知的结果系列图像片断。当使用转轴系统时，指尖或其它皮肤位置在转轴上发生旋转，所述轴对于所用的光的波长是透明的。随后光被从皮肤位置的离散部分顺序地收集，多谱图像由从不同部位收集的光建立。
部分实施例中的偏振器也可能用于产生或进一步增强皮肤特性。例如，如果照射光在平行于取样压盘的方向(P)上发生偏振，并且探测分系统在垂直方向(S)上包括偏振器，然后，反射光被偏光对的消光系数阻滞。然而，在脊点穿过手指尖的光光学地散射，使偏振有效的随机化。这使吸收光和重新散射的光的约50％的部分被S偏振成像系统观察到。
所述的特定实施例相关的系统是说明性的和没有限制的。在发明限制范围内对其进行改变和选择是可以的。在某些情况下，只要基本不影响本发明的功能，光学部件的布置和顺序是可改变的。例如，实施例使用宽带照射光源和一个或更多的光学滤光器，滤光器可能位于任意照射和探测分系统之间的不同点。此外，当图例说明手指或其它皮肤位置时，不用接触可进行相同的测量，所述手指或其它皮肤与压盘接触得到测量。某种程度上，照射和探测用光学系统设置成照射和图像呈一定距离。上述系统的实例，在美国专利No.--/---，---，“生物统计光学皮肤传感器”中有所披露，所述专利2004年3月10日申请(代理号No.20204-002620US)，在此并入作为参考。
所述实施例产生一系列不同波长皮肤位置的图像，或产生借助重构技术产生的数据，诸如DTIS的特殊情况或编码照射分系统。即使一些不直接产生光谱图像的实施例中用于生物统计处理没有必要产生它们，为显示方便，参考上述光谱图像进行如下讨论。图5是示例性的光谱图像，具有限定多谱数据块501。
分解数据块的一种方法是成为与测量过程中试样照射所用的每个波长对应的图像。图中，五个独立的图像503、505、507、509和511已经示出，其与五个离散照射波长和/或照射条件对应(例如X、Y位置的照射点光源)。在应用可见光的实施中，例如，图像可能对应于用450nm、500nm、550nm、600nm和650nm的光产生的图像。每个图像代表与皮肤相互作用的具体波长的光的光学影响，对于测量中皮肤与压盘接触的实施例，代表通过皮肤-压盘界面和与皮肤相互作用的特定波长的光的组合光学影响。由于皮肤和皮肤部件的光学属性随波长的改变而变化，每个多谱图像503、505、507、509和511通常与其它图像不同。
因此数据块表示为R(XS，YS，XI，YI，λ)，并且表示从光源XS，YS照射时每个图像点XI，YI看到的波长的反射光的量。通过求和与合适光源点位置对应的点可以得到不同照射结构(泛光、线型等)。普通非-TIR指纹图像F(XI，YI)可大概描述为给定波长λ。的多谱数据块，并求和所有光源位置：
F ( X I , Y I ) = Σ Y S Σ X S R ( X S , Y S , X I , Y I , λ 0 )
相反，光谱生物统计数据集S(λ)使给定波长λ的所测光强度和照射与探测位置的差异
Figure A20048000930700252
相关。
S ( D → , λ ) = R ( X I - X S , Y I - Y S , λ )
因此，多谱数据块R与普通指纹图像和光谱数据集相关。多谱数据块R是其它两个数据集的超集，并且包括所述两个独立形态中可能丢失的相互关系或信息。
由于压盘材料和皮肤的光学性能在波长范围内大体是相同的，并且光学界面在测量区间基本不变，皮肤-压盘界面的光学作用在所有波段大体是相同的。从皮肤移至压盘以及从压盘移至皮肤的光在光学界面受菲涅耳反射的影响。因此，穿过气隙的光在接收介质中比不穿过气隙的光的强度弱。该现象只形成容纳于多谱数据块中的图像信息的一部分。
进入皮肤和/或皮下组织的光通常在不同波长受皮肤和/或皮下组织的不同光学属性的影响。在不同波段在皮肤和/或皮下组织造成不同影响的两个影响是散射和吸收。皮肤组织产生的光学散射基本是平滑的和波长的相对缓慢变化函数，如图6所示。相反，由于皮肤中存在具有某种吸收特征的成分，皮肤吸收通常是波长的强函数。例如，血具有某种吸收特征，如图7所示。除了血，在400纳米到2.5微米光谱范围皮肤和皮下组织中具有某种吸收属性的其它物质包括黑色素、水、胡萝卜素、胆红素、酒精和葡萄糖。
光学吸收和散射的双重影响使不同的照射波长穿入皮肤至不同的深度。该影响如图8所示，图8是以相同比例描述的由三个不同波长在皮肤表面上产生的三个不同照射点在组织中产生的光学散射。该现象使不同光谱图像具有不同和补充信息，所述信息与照射器官的不同体积对应。具体地，接近皮肤的毛细血管层具有不同的偏离特性，其可借助强烈吸收血的光的波长成像。
因此，多谱图像数据块包括来自多个光源的空间多谱信息。仅通过实例，为测量与压盘接触的指尖，结果数据块包括由于一下因素的影响：(1)指尖和压盘之间的光学界面与传统非TIR指纹内包含的信息类似；(2)组织内的完全光谱特征依人而异；(3)接近皮肤的血管与脉像相似；(4)血管和其它活性组织分布于组织更深处。同样，本发明的实施例提供机构，所述机构用于从指尖或被测量的其它皮肤位置内的多个来源获取生物统计数据，由此，提供多因素生物统计检测应用。
由于皮肤和皮下组织的复杂的波长依赖属性，与给定图像位置对应的光谱值具有易限定和清楚的光谱特性。所述光谱特性可用于区别基于像素的多谱图像数据。所述评估可以从一组合格图像产生典型组织光谱性能来进行。例如，图5所示的多谱数据可记为N×5矩阵，这里N是包括来自活组织而不是空气区域周围的数据的图像像素数。基于该矩阵的本征分析或其它因素分析产生所述组织像素代表性的光谱特征。后面数据集中的像素图谱与前述建立的图谱借助韵律学(metrics)进行比较，比较，诸如：Mahalanobis距离和光谱余差。如果更多的图像像素具有与活组织不一致的光谱性质，试样被认为是非真实和不合格的，根据对试样的活性的测量，为传感器提供了一种反骗方法。
类似地，在试样是手指的一个实施例中，基于其光谱性质，多谱图像像素被认为是“脊”、“谷”或“其它”。用判别式的分析方法可以进行识别，诸如线性判别式分析、二次判别式分析、原理成分分析、神经网络和其它本领域普通技术人员共知的方式。由于基于典型指尖的脊和谷的像素是连续的，在某些情况下，来自感兴趣的图像像素周围的局部的多谱数据用于识别图像像素。这样，传统的指尖图像从传感器获取，以进一步处理和进行生物统计评估。其它类可能是指具有与真实试样所期望的不同的光谱性能的图像像素。在被认为是“其它”的图像中整体像素的总数量的阈值可进行设置。如果超过该阈值，试样判为非真实的，并且做合适的批示并进行某些动作。
用完全数据块或其特定的部分可进行真实性的生物统计测定。例如，合适的空间滤光器可用于将低空间振率信息分离开，所述低空间频率信息典型地代表组织内更深光谱活性结构。用类似的空间频率分离和/或像素分类方法获取指纹信息。以上述方法从上述图像的活性部分可以获取光谱信息。数据块的三部分可被处理并且借助本领域公知的方法与对应记录数据进行比较。基于所述特征的匹配程度，决定试样和记录数据的匹配。
如前所述，皮肤和皮下组织中可能存在某些物质，所述物质具有不同的吸收特性。例如，乙醇在约2.26微米，2.30微米和2.35微米具有特征吸收峰值和在2.23微米.2.28微米.2.32微米和2.38微米具有光谱波谷(spectraltrough)。在一些实施例中，非侵入式光学测量在2.1～2.5微米的波长范围内进行，更具体的在范围2.2到2.4微米的范围内。在包括至少一个波峰波长和至少一个波谷波长的实施例中，借助多变量技术对结果光谱数据进行分析，所述多变量技术诸如空间最小二乘，主要成分回归和其它本领域普通技术人员共知的方法，以进行组织内酒精浓度的评估，也对被测试人的生物统计签名进行评估。虽然借助为这些波长的子集确定的值可获得血液酒精浓度相关性，优选至少测量三个光谱峰值，当测量七个光谱峰值和谷值时可使结果更精确。
在其它实施例中，在1.5～1.9微米波长范围内进行非侵入式光谱测量，更具体的，在1.6～1.8微米的波长范围内进行。特定实施例中，在一个或更多的波长进行光学测量，如1.67微米、1.69微米、1.71微米、1.73微米、1.74微米、1.76微米和1.78微米。1.69微米、1.73微米和1.76微米波峰和1.67微米、1.71微米、1.74微米和1.78微米的波谷说明存在酒精。与2.1～2.5波长范围类似，酒精浓度由一个或多个光谱峰值和谷值的相对强度来表示。此外，当借助上述波长(1.5～1.9范围内)的分集的测量值对血液酒精浓度进行校正时，至少测量三个光谱峰值是优选的，当测量七个光谱峰值和谷值时可使结果更精确。
在某些实施例中小型光谱酒精监测器可嵌入不同系统和应用中。光谱酒精监测器可设置成专用系统，例如提供给执法人员，或组合作为电子设备的一部分，如电子表、手表、移动电话、PDA或其它电子设备，用于个人。所述设备包括用来指示人体酒精浓度是否处于一定范围的机构。例如，设备可能包括红色或绿色LED，如果人体内酒精含量处于一定范围则绿灯亮，如果不处于限制范围则红灯亮。在一个实施例中，酒精监测器包含在机动车辆内，以使人能方便地将器官(如手指等)放在设备上。在某些情况下，设备可能仅作为信息引导指示设备的可接收性，其它情况下，机动车辆的点火依赖于人体内酒精浓度低于制定水平的判断。
上述行为是本发明的酒精监测器进行的一系列动作的通常实例。可以由酒精监测器实施的通常方法总结于图9A中。在方框902，借助上述的光谱信息进行酒精浓度测定。在方框904，对酒精浓度进行判断，确定是否处于指定极限。如果与低于所述极限，方框906作第一个动作。该动作可能使发动机点火，使飞行员进入飞机，使工人进入车间等。如酒精浓度测定不符合指定极限，方框908做第二个动作。该动作可能是阻止发动机点火，避免飞行员进入飞机或阻止工人进入车间等。
在某些情况下，血液酒精浓度测量与生物统计测量联合。图9B是说明所述联合方法的流程图。在方框910，酒精浓度测定借助光谱信息进行。根据酒精浓度是否处于指定极限进行不同的操作，由方框912探测。如果酒精浓度超出该极限，在方框914进行第一个动作，如阻止机动车辆点火。然而，仅因为酒精含量处于指定极限内系统也不会自动地允许进入机动车辆。如方框916所示，上述限制的测量可能由生物统计测量代替，使人的身份判断由方框918完成。如果被确定为特定人，例如机动车辆的所有人，方框920将做动作使其进入机动车辆。如果被确定为不是特定人，第三个动作将阻止其进入机动车辆。第三个动作和第一个动作是对应的，使进入机动车辆的行为被拒绝，但可选择地，与第一或第二个动作不同的动作一致。例如，第一个动作可能导致报警声，说明陌生人欲进入被控制的机动车辆。
图9B提供的流程图说明生物统计探测可能用于推翻响应于酒精监测测试的特定结果作出的决定。在另一实施例中，响应于酒精监测的相反的结果进行生物统计测量，或不考虑酒精监测的结果情况下进行生物统计测量。这样，根据酒精监测和生物统计探测结果的不同组合进行不同的动作。此外，没有必要在生物统计判断之前进行酒精监测；测试可以在不同的实施例中以不同顺序或同时进行。
在一些实施例中，通过用酒精监测器对参考试样确定光学校正而为光学偏移作校正。图9C是说明所述校正的方法的示意图。在方框932，酒精监测器的光源用于照射试样，所述试样方便地包括酒精-水的混合物。在方框934，酒精监测器用于在光通过试样射入后测量光的光谱特征。所述光谱特性通常被存储用于以后的不同光谱测量。因此，在方框936，酒精监测器的光源用于照射人的器官，并且在方框938，酒精监测器的探测器对穿过器官的光谱特性进行测量。在方框940，在用上述峰-谷比较分析的方法进行测量血液酒精浓度之前，光谱特征根据从标准试样测得的光谱特征被校正。光源、探测器、光学滤光器、透镜、镜子和其它部件的改变将以相同的方式影响有机体测量和标准试样。与抗酒精标准试样联合的有机体内的试样补偿所述光学影响。
这里对酒精监测器的功能管理由计算机系统完成。图10所示的布置包括适用于较大系统的许多部件；与便携式设备整合的较小的系统可以应用更少的部件备。图10广泛地的说明各个系统元件怎样以分离或组合的方式进行。计算设备1000包括硬件，所述硬件通过总线1026进行连接，也与酒精监测器1055连接。硬件包括处理器1002、输入设备1004、输出设备1006、存储设备1008、计算机可读存储介质读取器1010a、通信系统1014、诸如DSP或特殊功能的处理器的处理加速单元1016和内存1018。计算机可读存储介质读取器1010a进一步与计算机可读存储介质1010b相连，综合结合代表远的、近的、固定的和/可移动地存储设备加上存储介质用于暂时或长期保存计算机信息。交换系统1014可能包括有线、无线、调制解调器、和/或其它交换方式和使数据通过外部设备得到交换。
计算设备1000也包括软件，其通常位于从工作内存中，所述软件包括操作系统1024和其它编码1022，例如用于实施本发明方法的程序。对于本领域普通技术人员来说，做与特定需要相关的改变是可以的。例如，可以使用用户化的硬件和/或特定的组件，无论是硬件还是软件(包括方可移植软件，如java程序)或两者都有。
图10也说明生物统计传感器1056也可通过总线1026实现电子连接，实施例所用的所述总线1026将酒精监测器1055和生物统计传感器1056的作用结合。如前所述，即使不需要，生物统计传感器1056作个人识别时也可用光谱信息。计算机设备1000可很好的应用于调整任意其它类型生物统计识别设备的功能，所述生物统计识别设备具有如上所述的酒精监测器。
通过确保传感器测量的多谱数据包括分析物的吸收特性，人体中的其它分析物可用类似的技术进行评估。所述分析物评估技术可进一步使用与上述像素识别技术类似的方法进行协助。在所述实施例中，多谱图像像素称为“脊”或“谷”，或根据另一合适的血管或非血管进行分类。多谱数据的子集被提取，并且根据像素评级用于分析物评估。由于光学和穿过平面像的生理差异，该处理减少了评估的可变性。
此外，如果考虑诸如成本和组件、材料、设计和其它器官的可靠性，传感器的结构可能有所改变。某些结构是更简易的，便宜、比其它结构建立的更快，并且可能存在不同的考虑，如影响原型和批量生产。对于所有实施例，光学几何学应该被考虑。皮肤区域是变化的，是照射波长的函数，所述皮肤区域使大量反射光的量返回。例如，对于可视光和近红外照射，短波照射点可能布置的比长波点更密。使用敲击结构是优选的，使照射的时间间隔和图像的获得对于快速穿过传感器活动区域的运动是足够的。调整的照射方法可能更有利于用作所述类型的传感器。
因此，对于所述的几个实施例，对于本领域普通技术人员而言，只要不偏离本发明的限制，可以作出改变、结构改动和等价方案。因此，上述说明并不是本发明的限制范围，所述限制范围由下列权利说明进行限定。

Claims (107)

1.一种传感器系统，包括：
照射分系统，其被设置以多个离散波长向人体的皮肤位置提供光；
探测分系统，其被设置以接收从皮肤位置散射的光；
计算单元，其与所述探测分系统相接口，并且具有：
用于从以多个离散波长接收的光获得空间分布多谱图像的指令；和
用于将获得的多谱图像与多谱图像数据库进行比较以识别个人的指令。
2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中用于将获得的多谱图像与数据库比较的指令包括用于在数据库中搜索确定与获得的多谱图像一致的多谱图像的输入指令。
3.根据权利要求1所述的传感器系统，其中用于将获得的多谱图像与数据库比较的指令包括在对应于个人的假定身份的数据库输入将获得的多谱图像与多谱图像进行比较以确定假定身份的指令。
4.根据权利要求1所述的传感器系统，其中照射分系统包括：
光源，其以多个离散波长提供光；
照射光学器件，其用于将光引向皮肤位置；
5.根据权利要求4所述的传感器系统，其中照射分系统进一步包括扫描机构，所述扫描机构以特定图案对光进行扫描。
6.根据权利要求4所述的传感器系统，其中所述光源包括多个准单色光源。
7.根据权利要求6所述的传感器系统，其中至少准单色光源之一包括LED。
8.根据权利要求6所述的传感器系统，其中至少准单色光源之一包括激光二极管。
9.根据权利要求4所述的传感器系统，其中照射分系统包括：
宽带光源；和
滤光器，其被设置以用于过滤从宽带光源发出的光。
10.根据权利要求9所述的传感器系统，其中宽带光源包括白炽灯泡。
11.根据权利要求10所述的传感器系统，其中宽带光源包括发光棒。
12.根据权利要求10所述的传感器系统，其中滤光器包括连续可变滤光器。
13.根据权利要求10所述的传感器系统，其中探测分系统包括：
光探测器；
光学色散元件，其被设置以用于将所吸收光的波长成分分离；和
探测光学器件，其将接收的光引向光探测器。
14.根据权利要求4所述的传感器系统，其中探测分系统包括：
光探测器；和
探测光学器件，其将接收的光引向光探测器。
15.根据权利要求14所述的传感器系统，其中：
照射分系统进一步包括第一偏振器，其被设置以与从光源散射的光相遇；和
探测分系统进一步包括第二偏振器，其被设置以与接收的光相遇。
16.根据权利要求15所述的传感器系统，其中第一和第二偏振器包括圆形偏振器。
17.根据权利要求15所述的传感器系统，其中第一和第二偏振器包括线性偏振器。
18.根据权利要求17所述的传感器系统，其中第一和第二偏振器大体彼此交叉。
19.根据权利要求1所述的传感器系统，进一步包括压盘，其被设置以与皮肤位置接触。
20.根据权利要求19所述的传感器系统，其中压盘适用于皮肤位置在压盘表面敲击。
21.根据权利要求20所述的传感器系统，进一步包括滚子系统，皮肤位置在所述滚子系统可以滚动，其中用于获得空间分布多谱图像的指令包括在皮肤位置滚动时由从皮肤位置的不同部位接收的光建立多谱图像的指令。
22.根据权利要求1所述的传感器系统，其中计算单元进一步具有：
用于从接收的光获得光谱分布特性的指令；和
将获得的光谱分布特性与光谱分布特性数据库进行比较的指令。
23.根据权利要求22所述的传感器系统，其中计算单元进一步具有从获得光谱分布特性确定皮肤位置以下的组织内分析物浓度的指令。
24.根据权利要求23所述的传感器系统，其中分析物从由酒精、葡萄糖、血色素、尿素和胆固醇构成的组中选取。
25.根据权利要求22所述的传感器系统，其中计算单元进一步具有用于从获得的多谱特性确定组织活性状态的指令。
26.根据权利要求1所述的传感器系统，其中多个离散波长处于400纳米～2.5微米。
27.根据权利要求1所述的传感器系统，其中照射分系统包括多个照射分系统，每个照射分系统被设置以多个离散波长向皮肤位置提供光。
28.根据权利要求1所述的传感器系统，其中照射分系统适用于提供大体同时并且具有可识别的编码的多个离散波长。
29.根据权利要求1所述的传感器系统，其中照射分系统适用于顺序地提供多个所述离散波长。
30.一种用于识别个人的方法，该方法包括：
以多个离散波长的光照射个人的皮肤位置；
吸收从皮肤位置散射的光；
从以多个离散波长接收的光获得空间分布多谱图像；和
将获得的多谱图像与获得的多谱图像数据库进行比较。
31.根据权利要求30所述的传感器系统，其中将获得的多谱图像与数据库进行比较包括在数据库中搜索确定与获得的多谱图像一致的多谱图像的输入。
32.根据权利要求30所述的传感器系统，其中将获得的多谱图像与数据库进行比较包括在对应于个人的假定身份的数据库输入将获得的多谱图像与多谱图像进行比较以确定假定身份。
33.根据权利要求30所述的方法，其中照射皮肤位置包括：
以多个离散波长提供光；和
将光导向至皮肤位置。
34.根据权利要求33所述的方法，进一步包括以特定图案扫描光线。
35.根据权利要求33所述的方法，其中以多个离散波长提供光包括产生作为多个准单色光束的光。
36.根据权利要求33所述的方法，其中以多个离散波长提供光包括：
产生宽带光束；和
过滤宽带光束。
37.根据权利要求36所述的方法，其中接收光包括：
将所接收的光中独立的波长成分有角度地分离；和
将有角度地分离的波长成分引向光探测器。
38.根据权利要求33所述的方法，其中：
照射皮肤位置进一步包括借助第一偏振器使提供的光发生偏振；和
接收所述光包括借助第二偏振器使接收的光发生偏振。
39.根据权利要求38所述的方法，其中第一和第二偏振器基本彼此交叉。
40.根据权利要求30所述的方法，其中多个离散波长处于约400纳米到2.5微米。
41.根据权利要求30所述的方法，其中以所述光照射皮肤位置包括借助多个离散波长照射皮肤位置，所述离散波长大体同时并具有识别编码。
42.根据权利要求30所述的方法，其中以所述光照射皮肤位置包括顺序地的提供多个离散波长。
43.根据权利要求42所述的方法，其中多个离散波长按顺序设置，所述顺序与前面的测量中提供多个离散波长的设置顺序不同。
44.根据权利要求30所述的方法，其中多个离散波长由一组波长组成，其与用于前面的测量的一组波长不同。
45.根据权利要求30所述的方法，其中皮肤位置包括指尖的手掌皮肤。
46.根据权利要求30所述的方法，其中皮肤位置包括手的手掌皮肤。
47.根据权利要求30所述的方法，进一步包括：
从接收的光获得光谱分布特征；和
从接收的光谱分布特征确定皮肤位置表面以下组织内的分析物浓度。
48.根据权利要求47所述的方法，其中分析物从酒精、葡萄糖、血色素、尿素和胆固醇构成的组中选取。
49.根据权利要求30所述的方法进一步包括：
从接收的光获得光谱分布特征；和
从接收的多谱特征确定活性状态。
50.根据权利要求30所述的方法，进一步包括：
从接收的光获得光谱分布特征；和
将获得光谱分布特征与光谱分布特征数据库进行比较。
51.一种传感器系统，包括：
照射分系统，其被设置以多个离散波长向试样提供光；
探测分系统，其被设置以接收从试样的组织散射的光；
计算单元，其与探测分系统相接口，并且具有：
用于获取以多个离散波长接收的光的空间分布的多谱图像的指令；和
用来从获得的多谱特征确定组织的活性状态的指令。
52.根据权利要求51所述的传感器系统，其中照射分系统包括：
光源，其以多个离散波长提供光；
照射光学器件，其用于将光引向皮肤位置；
53.根据权利要求52所述的传感器系统，其中光源包括多个准单色光源。
54.根据权利要求53所述的传感器系统，其中至少准单色光源之一包括LED。
55.根据权利要求53所述的传感器系统，其中至少准单色光源之一包括激光二极管。
56.根据权利要求51所述的传感器系统，其中照射分系统包括：
宽带光源；和
滤光器，其被设置用于过滤从宽带光源发出的光。
57.根据权利要求56所述的传感器系统，其中宽带光源包括白炽灯泡。
58.根据权利要求56所述的传感器系统，其中宽带光源包括发光棒。
59.根据权利要求56所述的传感器系统，其中滤光器包括连续可变滤光器。
60.根据权利要求51所述的传感器系统，其中用于确定组织活性状态的指令，其包括：
用于像素化获得的多谱特征的空间分布的指令；和
用于在矩阵上进行多变因素分析的指令，所述矩阵在与像素化空间分布的像素相对应的第一维具有入口，并且在与多个不同波长之一对应的第二维具有入口。
61.一种用于确定试样的活性状态的方法，所述方法包括：
以多个离散波长的光照射试样；
接收从试样散射的光；
从以多个离散波长接收的光获得多谱特征；和
从接收的多谱特征确定组织的活性状态。
62.根据权利要求61所述的方法，其中照射皮肤位置包括：
以多个离散波长提供光；和
将光导向至皮肤位置。
63.根据权利要求62所述的方法，其中以多个离散波长提供光包括产生作为多个准单色光束的光。
64.根据权利要求62所述的方法，其中以多个离散波长提供光包括：
产生宽带光束；和
过滤宽带光束。
65.根据权利要求64所述的方法，其中接收光包括：
将所接收的光中独立的波长成分有角度地分离；和
将有角度地分离的波长成分引向光探测器。
66.根据权利要求61所述的方法，其中以所述光照射皮肤位置包括借助多个离散波长照射皮肤位置，所述离散波长同时并具有识别编码。
67.根据权利要求61所述的方法，其中照射皮肤位置包括连续地的提供多个不连续地的波长。
68.根据权利要求61所述的方法，其中皮肤位置包括指尖的手掌皮肤。
69.根据权利要求61所述的方法，其中皮肤位置包括手的手掌皮肤。
70.根据权利要求61所述的方法，其中探测组织的活性状态包括：
像素化获得的多谱特征的空间分布；和
在矩阵上进行多变因素分析，所述矩阵在与像素化空间分布的像素相对应的第一维具有入口，并且在与多个不同波长之一对应的第二维具有入口。
71.一种用于确定人体血液酒精浓度的方法，包括：
响应于传播至人体组织中的电磁辐射接收从人体组织中射出的电磁辐射；
分析所接收电磁辐射的光谱属性；和
从分析的光谱属性确定血液酒精浓度。
72.根据权利要求71所述的方法，其中分析接收的电磁辐射的光谱属性包括在2.1～2.5微米波长范围内确定接收的电磁辐射幅度。
73.根据权利要求71所述的方法，其中分析接收的电磁辐射的光谱属性包括在2.2～2.4微米波长范围内确定接收的电磁辐射幅度。
74.根据权利要求71所述的方法，其中分析接收的电磁辐射的光谱属性包括以一个或多个的波长值确定接收的电磁辐射幅度，所述波长值大体与下列值构成的组中选取的值相等：2.23微米、2.26微米、2.28微米、2.30微米、2.32微米、2.25微米和2.38微米。
75.根据权利要求71所述的方法，其中分析接收的电磁辐射的光谱属性包括在1.5～1.9微米波长范围内确定接收的电磁辐射幅度。
76.根据权利要求71所述的方法，其中分析接收的电磁辐射的光谱属性包括在1.6～1.8微米波长范围内确定接收的电磁辐射幅度。
77.根据权利要求71所述的方法，其中分析接收的电磁辐射的光谱属性包括以一个或多个的波长值确定接收的电磁辐射幅度，所述波长值大体与下列值构成的组中选取的值相等：1.67微米、1.69微米、1.71微米、1.73微米、1.74微米、1.76微米和1.78微米。
78.根据权利要求71所述的方法，其中分析接收的电磁辐射的光谱属性包括对接收的电磁辐射的光学偏移进行校正。
79.根据权利要求78所述的方法，其中对光学偏移进行校正包括响应于电磁辐射在标准试样中的传播对从标准试样发出的电磁辐射进行测量。
80.根据权利要求79所述的方法，其中标准试样包括酒精和水的混合物。
81.根据权利要求79所述的方法，其中对从标准试样发出的电磁辐射进行测量包括在2.1～2.5微米的波长范围内对电磁辐射进行测量。
82.根据权利要求79所述的方法，其中对从标准试样发出的电磁辐射进行测量包括在1.5～1.9微米的波长范围内对电磁辐射进行测量。
83.根据权利要求71所述的方法，进一步包括响应于人体血液酒精浓度超出指定范围的判断进行动作。
84.根据权利要求85所述的方法，其中所述动作包括阻止机动车辆的点火。
85.根据权利要求71所述的方法，进一步包括对人体进行生物统计识别。
86.根据权利要求85所述的方法，其中对人体进行生物统计识别包括将接收的电磁辐射的光谱变化与以前存储的光谱变化进行比较。
87.根据权利要求85所述的方法，其中进一步包括响应于确定的血液酒精浓度和生物统计人体识别的组合进行动作。
88.根据权利要求85所述的方法，其中：
电磁辐射以多个离散波长从皮肤位置传至人体组织；和
进行人体的生物统计识别包括：
根据从皮肤散射的电磁辐射获得空间分布的多谱图像；和
将获得的多谱图像与获得的多谱图像数据库进行比较。
89.一种用于测定人体血液酒精浓度的装置，所述装置包括：
接收器，其适用于响应于电磁辐射进入人体组织的传播而接收从人体器官发出的电磁辐射；
计算机可读存储介质，与处理器相连，计算机可读存储介质具有嵌入其中的计算机可读程序，用于引导处理器的操作，所述计算机可读程序包括：
用于分析接收的电磁辐射的光谱属性的指令；和
用于由分析的光谱属性确定血液酒精浓度的指令。
90.根据权利要求89所述的装置，其中接收器包括传感器和光学带通滤光器，所述光学带通滤光器适用于传播波长范围处于2.1～2.5微米之内的光。
91.根据权利要求89所述的装置，其中接收器包括多个传感器和多个光学带通滤光器，所述光学带通滤光器适用于传播波长值大体与下列值构成的组中选取的值相等的光：2.23微米、2.26微米、2.28微米、2.30微米、2.32微米、2.25微米和2.38微米。
92.根据权利要求89所述的装置，其中接收器包括传感器和光学带通滤光器，所述光学带通滤光器适用于传播波长范围处于1.5～1.9微米之内的光。
93.根据权利要求89所述的装置，其中接收器包括多个传感器和多个光学带通滤光器，所述光学带通滤光器适用于传播波长值大体与下列值构成的组中选取的值相等的光：1.67微米、1.71微米、1.73微米、1.74微米、1.76微米和1.78微米。
94.根据权利要求89所述的装置，其中接收器包括
可变滤光器；和
探测器阵列。
95.根据权利要求94所述的装置，其中探测器阵列包括半导体探测器阵列。
96.根据权利要求94所述的装置，其中探测器阵列包括焦热电探测器阵列。
97.根据权利要求94所述的装置，其中探测器阵列包括辐射热计探测器阵列。
98.根据权利要求89所述的装置，进一步包括电磁辐射源，所述电磁辐射源适用于将电磁辐射传至人体组织。
99.根据权利要求98所述的装置，其中电磁辐射源包括发光二极管。
100.根据权利要求98所述的装置，其中电磁辐射源包括激光二极管。
101.根据权利要求100所述的装置，其中激光二极管是可调的。
102.根据权利要求89所述的装置，其中计算机可读程序进一步包括用于从接收的电磁辐射进行生物统计识别的指令。
103.根据权利要求89所述的装置，进一步包括：适于对人体进行生物统计识别的生物统计设备。
104.根据权利要求103所述的装置，其中：
电磁辐射以多个离散波长从皮肤位置传至人体组织；和
计算机可读程序包括：
根据从皮肤散射的电磁辐射获得空间分布的多谱图像的指令；和
将获得的多谱图像与获得的多谱图像数据库进行比较的指令。
105.根据权利要求103所述的装置，其中生物统计识别是非光学生物统计识别。
106.包括权利要求89所述的装置的钥匙袋。
107.包括权利要求89所述的装置的机动车辆。
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