用于紅外檢測的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于紅外檢測的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求于2013年6月1日提交的、標題為“Systems and Methods forInfrared Detect1n”、并且通過引用被結(jié)合于此的美國專利申請序列號61/833，365的優(yōu)先權(quán)。
[0003]本申請也要求于2013年11月11日提交的、標題為“Systems and Methods forInfrared Detect1n”、并且通過引用被結(jié)合于此的美國專利申請序列號61/902，524的優(yōu)先權(quán)。
【背景技術(shù)】
[0004]許多移動電話和平板電腦包括設(shè)計為拍攝圖片的相機。這些相機通常使用具有紅外截止濾光器的CMOS(互補金屬氧化物半導體)傳感器，其中紅外截止濾光器被設(shè)計為在使可見光通過的同時阻止近紅外光子到達成像傳感器。IR截止濾光器防止紅外輻射使圖像中的顏色失真為不同于通常被人眼感知的顏色。雖然這導致看起來更自然的圖像，但是常規(guī)的移動設(shè)備不適合在不去除所包括的紅外截止濾光器的情況下以IR波長檢測熒光發(fā)射。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一種實施例中，熒光檢測系統(tǒng)包括用于與移動設(shè)備耦合的光源以及軟件，其具有可加載到移動設(shè)備的存儲器中并且可被移動設(shè)備的處理器執(zhí)行的機器可讀指令，其能夠:協(xié)同于利用移動設(shè)備的相機捕獲一個或多個圖像激活光源;分析在光源打開的情況下捕獲的圖像和在光源關(guān)閉的情況下捕獲的圖像，以檢測圖像內(nèi)的預定顏色范圍內(nèi)的強度的變化；以及通過測量圖像內(nèi)的強度變化識別和認證對象。
[0006]在另一種實施例中，熒光檢測系統(tǒng)包括軟件，其具有可加載到移動設(shè)備的存儲器中并且可被移動設(shè)備的處理器執(zhí)行的機器可讀指令，其能夠:協(xié)同于利用移動設(shè)備的相機捕獲一個或多個圖像激活移動設(shè)備的顯示器來發(fā)射光;分析在顯示器打開的情況下捕獲的圖像和在顯示器關(guān)閉的情況下捕獲的圖像，以檢測圖像內(nèi)的預定顏色范圍內(nèi)的強度的變化；以及通過測量圖像內(nèi)的強度變化識別和認證對象。
[0007]在另一種實施例中，熒光檢測系統(tǒng)與具有相機的移動設(shè)備耦合。該系統(tǒng)包括用于放置在相機的閃光燈上方的濾光器、具有可加載到移動設(shè)備的存儲器中并且可被移動設(shè)備的處理器執(zhí)行的機器可讀指令的軟件，其能夠:當閃光燈不啟用時利用移動設(shè)備的相機捕獲對象的第一圖像;協(xié)同于利用相機捕獲對象的第二圖像激活閃光燈;基于響應于閃光燈的激活來自對象的熒光分析第一和第二圖像以檢測在圖像內(nèi)的預定顏色范圍內(nèi)的強度的變化；以及基于檢測到的強度的變化識別和認證對象。
[0008]在另一種實施例中，用于電磁傳感器陣列的近-1R濾光器陣列層包括布置在傳感器陣列上方的多個紅外濾光器，使得對于傳感器陣列中的每個像素，每個紅外濾光器都配置為使紅外波長帶內(nèi)不同波長的電磁輻射通過到像素的一個傳感器。
[0009]在另一種實施例中，3D打印機具有細絲(filament)認證，并且包括用于利用細絲材料生成3D對象的打印引擎，以及被放置于在細絲被打印引擎使用之前認證細絲的位置的IR認證器。打印引擎的操作基于IR認證器對細絲的認證。
[0010]在另一種實施例中，一種方法認證在3D打印機中使用的細絲。在第一波長的IR光束被投影到3D打印機內(nèi)的細絲上。響應于IR光束，來自細絲內(nèi)染料的在第二波長的IR熒光被檢測到。檢測到的IR熒光指示3D打印機內(nèi)的細絲的認證。
【附圖說明】
[0011]圖1示意性地示出了在實施例中與被示為智能電話的移動設(shè)備耦合的一種示例性熒光檢測系統(tǒng)。
[0012]圖2和3示出了捕獲要被認證的對象的IR圖像和RGB圖像的圖1移動設(shè)備操作的透視圖。
[0013]圖4示出了在圖2的對象內(nèi)的IR熒光染料的示例性位置。
[0014]圖5是示出在實施例中用于在數(shù)字相機中使用的一種示例性IR圖像傳感器的示意圖。
[0015]圖6是示出圖5的傳感器和濾光器組合的三個示例性響應的曲線圖。
[0016]圖7示出了在實施例中的可以被外部認證的用于打印3D對象的一種示例性3D打印機。
[0017]圖8示出了在實施例中的具有3D打印機消耗品認證的一種示例性3D打印機。
【具體實施方式】
[0018]于2012年11月30 日提交的、標題為 “Systems and Method for AuthenticatingObjects Using IR”的美國專利申請序列號13/691,724通過引用被結(jié)合于此，用于實現(xiàn)目的。
[0019]用于利用移動設(shè)備上的RGB相機在可見光內(nèi)獲取、標識和認證的熒光檢測
[0020]所公開的是用于利用移動設(shè)備的相機進行熒光檢測的解決方案。具體地，用于利用移動設(shè)備進行熒光檢測的系統(tǒng)包括光源，諸如由移動設(shè)備供電的LED13LED可以被配置為和移動設(shè)備在一起(例如，用于與移動設(shè)備的相機一起使用的“閃光燈”)或者適于插入到移動設(shè)備中(例如，利用移動設(shè)備的耳機插孔)。在移動設(shè)備上運行的軟件協(xié)同于利用移動設(shè)備的板載相機捕獲感興趣的對象/主體的一個或多個圖像激活LED以照亮感興趣的對象/主體。利用軟件將當LED關(guān)閉時捕獲的對象的第一圖像與當LED打開時捕獲的對象的第二圖像進行比較，以檢測對于圖像內(nèi)給定顏色范圍的強度的變化。在一個方面，使用了藍色到紫色LED(例如，450nm波長)來照亮對象，并且當對象包括在被以450nm波長的光激發(fā)時在紅色波長帶發(fā)熒光的材料時，軟件檢測到在紅色波長帶內(nèi)的強度的變化。在另一種實施例中，帶通濾光器被應用到移動設(shè)備的LED“閃光燈”，使得當LED被激活時，LED發(fā)射特定波長的光。
[0021]測得的強度變化(intensity shift)允許移動設(shè)備上的軟件識別和認證對象。識別數(shù)據(jù)可以通過合并關(guān)于(a)用來測量與對象的距離的在對象內(nèi)或?qū)ο笊系臒晒鈽擞浳锏拇笮『?b)在捕獲圖像內(nèi)檢測到的強度變化的量的已知信息被隱藏在強度變化中。
[0022]例如，對象可以利用一種或多種熒光染料進行浸漬或涂覆(部分或全部)。對象的熒光“簽名”可以利用如上所述的LED和相機以及存儲在存儲器中可由軟件訪問的信息進行測量。在一個方面，在玩移動游戲中使用的多個對象的熒光簽名可以被包括在存儲在移動設(shè)備的存儲器內(nèi)或可經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)訪問的游戲數(shù)據(jù)中。
[0023]例如，當與游戲結(jié)合使用時，移動設(shè)備可以用來認證行動人物或其它對象，并且因此，“解鎖”在游戲內(nèi)的相應角色。移動設(shè)備可以因此替換當前用于將玩具/對象與視頻游戲角色鏈接的USB平臺，從而給予游戲者遠離平臺玩其游戲的自由。
[0024]在另一方面，在移動設(shè)備上運行的軟件協(xié)同于圖像捕獲控制RGBLED發(fā)射在期望波長帶內(nèi)的光(即，當拍攝圖片時發(fā)射期望顏色的光)。例如，軟件控制RGB LED發(fā)射藍-紫光，以便引發(fā)在紅色波長帶可測量的熒光響應。利用在LED關(guān)閉的情況下拍攝的一個或多個圖像處理在LED在期望波長帶發(fā)射的情況下拍攝的一個或多個圖像，以確定在紅色帶中的強度變化，以便識別和認證對象。
[0025]在另一方面，濾光器可以被放置在移動設(shè)備相機的閃光燈的上方，以便限制閃光燈的發(fā)射，從而引發(fā)對象的可測量的熒光響應。例如，濾光器可以阻擋閃光燈的綠光和紅光發(fā)射，以限制引起對象為藍色的光。紅色通道內(nèi)的強度變化然后可以在捕獲圖像內(nèi)被檢測到和分析，以認證該對象。
[0026]染料可以被設(shè)計為調(diào)節(jié)對象發(fā)射。鑒于熒光是在可見光內(nèi)，因此認證過程可以是明顯的、幾乎注意不到的、或者對人眼難以檢測到的。
[0027]所公開的系統(tǒng)和方法不僅有益地提供了移動認證，而且是高速的認證。移動設(shè)備相機通常以每秒24至30幀運行，并且最少只需要一幀來捕獲對激發(fā)波長的熒光響應以便認證對象。因此，人眼對LED激活和相應熒光響應的注意可以忽略不計。但是，可以使用附加的幀來提供數(shù)據(jù)以針對誤報分類。
[0028]移動設(shè)備(諸如iPhone)可以被配置為具有用于對象的獲取、標識和認證的熒光檢測系統(tǒng)。靠近設(shè)備相機和相機閃光燈、由移動設(shè)備的電話插孔供電和附接到設(shè)備的后表面的LED以450nm發(fā)射。被檢測對象涂有當被LED照射時發(fā)熒光的染料，如在移動設(shè)備屏幕上顯示的圖像中所示出的。注意，移動