Brevet FR2754168A1 — publié le 19980410

PROCEDE D'ACQUISITION D'EMPREINTES DIGITALES ET DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE L'invention concerne un procédé d'acquisition d'empreintes digitales et un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé. Cette invention concerne donc le domaine de l'acquisition d'empreintes digitales. Elle permet de faire l'acquisition d'une ou plusieurs empreintes à la fois. Cette méthode permet d'acquérir des empreintes avec une reproductibilité de l'acquisition des empreintes. Dans le domaine, il y a classiquement deux types de dispositifs d'acquisition d'empreintes digitales: 1) Tampons encreurs : I'individu dépose son doigt sur un tampon encreur puis l'applique sur une feuille de papier afin de transférer l'image des crêtes et des sillons. 2) Acquisition par une caméra: ces dispositifs utilisent le principe de réflexion totale frustrée d'une onde lumineuse éclairant un dioptre optique (voir références 1 et 2 en fin de description). La personne applique son doigt sur un prisme optique constitué d'un bloc de verre. Les points du doigt en contact avec les prismes (les crêtes de l'empreinte) perturbent le coefficient de réflexion par une perturbation de l'indice au niveau du dioptre d'interface. L'image du dioptre est transmise à une caméra (en général une caméra vidéo CCD) qui enregistre ainsi l'empreinte digitale. Les principaux inconvénients de ces dispositifs sont la qualité, mais surtout la reproductibilité de l'acquisition. Ce second point apparaît être un problème essentiel si l'on veut automatiser les opérations d'identification (contrôle de population) et d'authentification (contrôle d'accès) (voir références 3, 4 et 5 en fin de description). Un autre inconvénient du second dispositif est le coût du système. La présente demande de brevet se propose d'améliorer la qualité de l'image (répartition uniforme de l'encre sur le doigt) mais surtout la reproductibilité de l'acquisition sans pour autant augmenter de façon significative les coûts ou le temps d'acquisition par rapport à la méthode classique d'acquisition avec tampon encreur. Ce nouveau procédé d'acquisition d'empreintes digitales se base sur la passivité du candidat durant la prise d'empreinte pour résoudre le problème de répétabilité de l'acquisition. La souplesse de la matière plastique utilisée permet de faire une acquisition équivalente en surface acquises lorsqu'on fait "rouler" le doigt sur un tampon encreur tout en assurant la passivité du candidat. Le dispositif est décrit ci-dessous de façon détaillée. L'invention concerne donc un procédé d'acquisition d'empreintes digitales caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - enduction à l'aide d'une encre des surfaces d'une main dont on doit acquérir les empreintes; - pression d'un tampon en matière souple contre lesdites surfaces enduites; - pression du tampon contre un support d'enregistrement. L'invention concerne également un dispositif d'acquisition d'empreintes digitales caractérisé en ce qu'il comporte: - une pièce support possédant une face destinée à recevoir au moins un doigt ou une main dont on désire acquérir l'empreinte ou alternativement un support d'enregistrement; - un tampon en matériau souple; - un système de guidage du tampon perpendiculaire à la face. Le différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre et dans les figures annexées qui représentent: - les figures la à 1 c, différentes étapes du procédé selon l'invention; - les figures 2a à 2c, une plaque support et son mode d'utilisation; - les figures 3a à 3h, un appareil de prise d'empreintes selon l'invention. En se reportant aux figures la à Id, on va décrire le procédé d'acquisition d'empreintes selon l'invention. De façon générale, ce procédé prévoit les étapes principales suivantes: - les faces des doigts dont on veut effectuer l'acquisition des empreintes sont enduites d'une encre; - ensuite comme cela est représenté en figure 1 a, un tampon en matériau souple est appliqué contre les faces des doigts. La surface du tampon est en matériau capable de retenir l'encre déposée sur les doigts; - la main est retirée, un support d'enregistrement telle qu'une feuille de papier est mise à la place de la main (figure lob); - le tampon est mis en contact avec la feuille de papier (figure 1c) et transfère sur la feuille de papier l'image des empreintes des doigts; - le tampon est ensuite nettoyé (figure Id) pour enlever l'encre de sa surface de façon à l'utiliser pour une acquisition suivante. Ce nettoyage peut se faire, par exemple, par vaporisation d'un solvant. Dans ce procédé, le ou les doigts dont on acquiert les empreintes doivent être calés. On prévoit donc un support se présentant, par exemple, sous la forme d'une plaque 1. La face 10 de cette plaque possède des moyens de calage des doigts. Selon les figures 2a à 2c, la face 10 possède une butée 11 limitant le déplacement axial des doigts et des butées telles que 12 prévues pour être situées de part et d'autre des doigts et limitant le déplacement latéral des doigts. Comme représenté en figure 2a, une main est approchée du support 1, le dos de la main étant sur la face 10. Les doigts sont placés entre les butées 12 et le majeur bute contre la butée 11 (figure 2b). Un dispositif d'enduction d'encre tel qu'un rouleau d'encre 3 est passé sur les faces des doigts dont on veut acquérir les empreintes par déplacement sur la main (figure 2c). Le dispositif est alors prêt à réaliser l'acquisition des empreintes... Le procédé d'acquisition d'empreintes digitales plus complet selon l'invention peut être décrit de la manière suivante: Etape 1 (figure 2a) : Le candidat à l'acquisition dépose sa main, face externe sur le support 1 du dispositif (vue de dessus de la main droite); Etape 2 Un contrôle doit permettre de vérifier le bon positionnement de chacun des doigts par rapport aux butées. Le but est de positionner la main de manière répétitive, Etape 3 Encrage automatique des 4 doigts (index, majeur, annulaire, auriculaire) à l'aide d'un spray, d'un rouleau ... Le but est là aussi de contrôler la répétabilité de cette étape; Etape 4 : Descente du tampon en matière plastique souple 2 en contrôlant la pression sur les doigts; Etape 5 Remontée du tampon souple. Le candidat retire ensuite sa main. Un formulaire papier est introduit en butée sur le dispositif; Etape 6 : Descente du tampon avec contrôle de pression sur le formulaire papier. Les empreintes des 4 doigts du candidat sont donc récupérées sur un support papier; Etape 7 : Nettoyage du tampon en matière plastique à l'aide d'un solvant en spray. Les figures 3a à 3f représentent une forme de réalisation de l'appareil de prise d'empreintes selon l'invention. Cet appareil comporte (voir figure 3a) une plaque support 1 similaire à celle des figures la à lc destinée à recevoir une main dont on doit acquérir l'empreinte. Le tampon 2 est situé au-dessus de la face 10 de la plaque 1. Ce tampon est solidaire d'un axe 20 mobile verticalement sous l'action d'un lever 23 articulé sur une potence 22 fixée à la plaque 1. En actionnant le levier 23, on peut mettre en contact le tampon 2 avec la plaque 1 (ou avec la main placée sur la plaque). La course du levier 23 est limitée par exemple par la butée 25 et le ressort 24. Un ressort 21 est intercalé entre l'axe 20 du tampon 2 et le levier 23. Le ressort 21 est maintenu en place par coulissement, par exemple, de l'axe 20 dans un axe 20' solidaire du levier 23. Le ressort 21 permet ainsi d'exercer sur le tampon une pression constante. Sur la partie gauche de l'appareil est prévue une réserve d'encre 30 de type tampon encreur. Un rouleau encreur 3 peut rouler sur ce tampon encreur pour se charger d'encre. Sur la partie droite est prévu un rouleau de nettoyage 4 avec un dispositif 40 de nettoyage de type cuve de nettoyage comprenant un solvant par exemple. Le fonctionnement de cet appareil est le suivant. En figure 3a, le "patient" place sa main sur la plaque support 1. La main est positionnée par les butées 12. En figure 3b, le rouleau encreur 3 chargé d'encre est déplacé sur la main et l'enduit d'encre. En figure 3c, le levier 23 est abaissé et le tampon 2 presse légèrement la main enduite d'encre. Les empreintes de la main sont imprimés sur le tampon 2. En figure 3d, le levier 23 et le tampon 2 sont relevés. Le patient a élevé sa main. Un plateau mobile 1' est placé sur la face 10 de la plaque 1 et vient s'encastrer sur les butées 12 de façon que celles-ci n'émergent pas de la surface supérieure de la plaque 1'. Une feuille de papier 5 est placée ensuite sur le plateau mobile 1' et une feuille de papier 5 a été placé sur la face. En figure 3e, le levier 23 est à nouveau abaissé et le tampon 2 est pressé contre la feuille de papier. L'empreinte imprimée sur le papier es transférée sur le papier 5. En figure 3f, le levier est relevé ainsi que le tampon 2. Le papier 5 portant les empreintes de la main peut être enlevé. Le tampon 4 est déplacé sous le tampon 2 pour éliminer les traces d'encre résultant de la prise d'empreintes qu'on vient de faire. Selon une variante de réalisation, pour permettre la pose de la feuille de papier 5 directement sur la face 10 de la plaque support 1 sans que les butées 12 soient gênantes, on prévoit que les butées sont solidaires d'une plaque mobile 16, placée sous la plaque support (figure 3g). Cette plaque 16 est munie de butées 12 dont la hauteur est supérieure à l'épaisseur de la plaque 1. Lorsqu'on doit placer la main sur la face 10, la plaque mobile 16 est plaquée contre la face inférieure de la plaque support 1 et les butées émergent de la face 10. Lorsqu'on enlève la main et qu'on veut placer une feuille de papier 5, à l'aide d'un système de levier non représenté, on écarte la plaque mobile 15 de la plaque support 1 de façon que les butées 12 s'effacent dans la plaque support 1 (figure 3h. EXEMPLE DE MISE EN OEUVRE Dispositif d'encrage des doigts: - tampon encreur classique; - spray; - rouleau. Tampon en matière plastique souple (T): Matériaux en plastique souple matière utilisée en tampongraphie sur surfaces non planes par exemple. Dans ces schémas, il faudrait montrer également comment la plaque 1 peut servir de support pour la feuille de papier. Pour cela, on pourrait envisager que les butées 12 "s'effacent" dans la plaque 1 (faire schémas). Dispositif de nettoyage du tampon en matière plastique: Utilisation d'un solvant en spray adapté à la matière plastique souple. Selon des variantes de l'invention: . il est possible de modifier le support (S) de manière à faire l'acquisition d'un doigt ou d'un couple de doigts. Un guide du doigt devra être mis en place pour assurer la répétabilité de l'acquisition; . le support (S) peut être placé horizontalement ou, pour une meilleure ergonomie, de façon verticale ou inclinée. Dans ce cas, la personne plaquera le dos de sa main contre ce support muni d'un guide de positionnement. L'invention présente les avantages suivants: . Acquisition d'empreintes digitales avec amélioration de la qualité de l'image en comparaison des méthodes avec tampons encreurs. Répétabilité de l'acquisition permettant un meilleur traitement des empreintes en vue d'une identification ou d'une authentification. Le tampon 2 possède un matériau souple permettant de prendre la forme du (ou des) doigts et dont l'état de surface permet à l'encre du doigt d'être transférée sur le tampon. Ensuite le tampon reprend sa forme et lorsqu'il est appliqué sur la feuille de papier, l'encre du tampon es transférée sur la feuille de papier. A titre d'exemple, le matériau peut être un matériau utilisé pour les tampons encreurs pour impression sur des surfaces non planes, en silicone par exemple tel qu'un silicone commercialisé par la Société SOTRAS (OYONNAX - France). Le tampon peut être également en matériau élastique gonflable. L'encre peut être un matériau liquide, pateux ou en poudre. Le procédé permet d'obtenir une surface d'empreintes équivalente à celle obtenue lorsque l'on roule un doigt avec un tampon encreur. Cette surface permet de calculer le nombre de Galton, ce qui n'est pas possible lors d'une acquisition d'empreinte avec une caméra. Coût du système inférieur à la méthode d'acquisition par une caméra. Références: (1) A. Shimizu and M. Hase, "Entry method of fingerprint image using prism", Trans. Inst. Electronic. Comm. Engineers Japan, Part D, J67D (5), 627 (1984). (2) L.A. Gerhardt, J.B. Attili, D.H. Crockett and A.M. Resler, "Fingerprint imagery using frustrated total internal reflection", in Proc. 1986 Int. Carnahan Conf. on Security Technology, 251 (1986). (3) S. Igaki, S. Eguchi, F. Yamagishi, H. Ikeda and T. Inagaki, "Real-time fingerprint sensor using a hologram", Appl. Opt. 31,1794-1802, (1992). (4) J. Rodolfo, H. Rajbenbach, J.P. Huignard, Performance of a Photorefractive Joint Transform Correlator for Fingerprint Identification, Opt. Eng., 34,1166(1994). (5) H. Rajbenbach, C. Touret, J.P. Huignard, "Fingerprint database search by optical correlation", in Optical Pattern Recognition Vll, D. P. Casasent, Tien-Hsin Chao, Editors, Proc. SPIE 2752, 214-223 (1996). REVENDICATIONS 1. Procédé d'acquisition d'empreintes digitales caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - enduction à l'aide d'une encre des surfaces digitales d'une main dont on doit acquérir les empreintes; - pression d'un tampon (2) en matière souple contre lesdites surfaces enduites; - pression du tampon contre un support d'enregistrement (3). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que: - avant ou après enduction des surfaces digitales, la main est placée sur un support (1) avec le dos de la main contre une face (10) du support; - le tampon est mis en contact avec les surfaces digitales sous une pression déterminée; - la main est retirée du support et est remplacée par le support d'enregistrement; - le tampon est mis en contact avec le support d'enregistrement sous une pression déterminée. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support est en matériau plastique souple. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enduction des surfaces digitales avec une encre se fait: - soit par mise en contact des surfaces digitales avec un tampon encreur; - soit par vaporisation de ces surfaces par ladite encre; - soit par passage d'un rouleau enduit d'encre sur lesdites surfaces. 5. Dispositif d'acquisition d'empreintes digitales destiné à mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte: - une pièce support (1) possédant une face (10) destinée à recevoir au moins un doigt ou une main dont on désire acquérir l'empreinte ou alternativement un support d'enregistrement; - un tampon en matériau souple (2); - un système de guidage du tampon perpendiculaire à la face (li). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la face (10) de la pièce support (1) comporte des moyens de calage du ou des doigts de la main. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de calage comportent des butées destinées à être situées entre les doigts et à caler latéralement les doigts. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les butées sont rétractables dans le support (1). 9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de calage comportent une butée limitant le déplacement axial du doigt (ou du majeur de la main). 10. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système de guidage comprend un levier (23) commandant le déplacement vertical du tampon 2, ainsi qu'une butée (25) limitant la course du levier (23). 11. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système de guidage comprend un ressort (21) intercalé entre le tampon (2) et le levier (23). 12. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les butées sont solidaires d'une plaque amovible (15) située sous la plaque support (1), les butées ayant une hauteur supérieure à l'épaisseur de la plaque support et traversant par des trous la plaque support (1). 13. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tampon (2) est en matériau déformable ayant la propriété de reprendre sa forme d'origine après déformation. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le tampon est en matériau à base de silicone.