Brevet FR2787988A1 — publié le 20000707

DISPOSITIF DE PRISE D'EMPREINTES La présente invention concerne les dispositifs de prise d'empreintes d'un tissu cutané présentant un réseau de saillies linéaires et de creux alternés. Elle trouve une application particulièrement importante, bien que non exclusive, dans la représentation d'empreintes digitale ou de la paume complète de la main, en vue de l'identification ou de la vérification. On connaît déjà de nombreux dispositifs capables de fournir une image enregistrable du réseau de saillies sur la phalange terminale d'un doigt ou de plusieurs. Aucun de ces dispositifs ne met complètement à l'abri des fraudes. Les dispositifs utilisant un capteur optique fournissant l'image d'un doigt posé sur une face objet d'un prisme à réflexion totale peuvent difficilement discriminer l'empreinte d'un doigt vivant directement appliqué sur la face objet de celle d'un doigt étranger revêtu d'un moulage de l'empreinte à imiter, constitué par une pellicule mince très souple, suffisamment transparente pour que le capteur optique voit la couleur de la peau et ne puisse faire une discrimination par colorimétrie. L'ajout de moyens de photoplétysmographie, destinés à vérifier l'existence de pulsations cardiaques, complique le dispositif et allonge la durée de vérification. On connaît également (US-A-4 336 998) un dispositif électrique comprenant un substrat isolant et transparent, une électrode fine et transparente et une couche sensible pour recevoir la pression du doigt. Cette couche sensible est prévue pour se déformer sous les saillies et on renforce ensuite le relief par l'action d'un champ électrique avant prise d'image. Un tel processus est peu sensible, peu discriminant et lent. De 2 2787988 plus, il exige une source électrique fournissant une tension elevée. La présente invention vise à fournir un dispositif de prise d'empreintes de tissus cutanés répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique. Elle vise notamment à fournir un dispositif ayant une capacité accrue de différencier l'empreinte d'un doigt vivant de celle d'un faux doigt ou d'un doigt mort. Dans ce but, l'invention propose un dispositif comprenant: - un capteur optique ayant une face objet de réception de l'objet dont l'empreinte est à prendre, - sur une fraction de la face objet, une électrode mince transparente recouverte d'une couche diélectrique électroluminescente, des moyens pour établir une différence de potentiel entre les tissus appliqués sur la couche sensible et l'électrode transparente, - des moyens de prise de vue des tissus appliqués sur la face objet, y compris sur la dite fraction, et - une électronique de traitement de l'image fournie par les moyens de prise de vue, permettant une identification ou une vérification par comparaison avec une ou plusieurs empreintes mémorisées en vérifiant la continuité des saillies sur la dite fraction et sur le reste de la face objet. Le capteur optique peut avoir une de nombreuses constitutions connues, ayant un prisme à réflexion totale dont une surface constitue la face objet, une source de lumière éclairant la face objet à travers le prisme, et une caméra de prise d'image. Le capteur est par exemple du genre décrit dans le document EP-A-0 851 381. La même caméra peut être prévue pour former simultanément l'image de la dite fraction et du reste de 3 2787988 la face objet. La couche et son alimentation peuvent avoir par exemple la constitution décrite dans la demande de brevet FR 98 00658 ou US 09/034 192. On donnera en général à la dite fraction un emplacement et une surface tels que le "coeur" de l'empreinte, qui contient les points singuliers ou graphèmes les plus significatifs, se place contiguement à la couche sensible. Dans la pratique, la surface de la couche sensible constituera entre un quart et la moitié de la surface de l'image totale exploitée. Les caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaitront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma montrant la disposition des saillies d'une empreinte digitale; - la figure 2 est un schéma de dispositif; - la figure 3 est un organigramme simplifié montrant les opérations effectuées pour la reconnaissance d'une empreinte. La partie terminale d'un doigt présente une peau qui n'est pas régulière, mais a une alternance de saillies ou "ridges" séparées par des creux ou sillons. Ces saillies sont irrégulières et présentent des bifurcations et des terminaisons. Sur la figure 1, quelques unes de ces terminaisons et de ces bifurcations sont indiquées par des cercles. Il existe de nombreux capteurs qui fournissent une image des saillies, sous forme de lignes plus épaisses que celles montrées en figure 1, et dans des tons de gris. Les procédés classiques de vérification s'effectuent par filtrage de l'image, détection des points singuliers ou graphèmes (terminaisons ou bifurcations) et 4 2787988 comparaison avec une empreinte préalablement relevée et mémorisée, par exemple sur un support portable tel qu'une carte à puce, ou dans une base de données (cas de l'identification d'une personne parmi plusieurs). La figure 2 montre un dispositif suivant un mode de réalisation de l'invention, reprenant des éléments d'un dispositif à détection optique vendu sous la marque déposée "MORPHOKIT" par SAGEM SA, Département Sécurité et Systèmes Morpho, Nanterre, France. Ce dispositif comprend un bloc transparent 10 présentant une face objet 12 sur lequel le sujet va appliquer un doigt 14 ou plusieurs. Le bloc 10 constitue un prisme à réflexion totale. Une face opposée à la face objet porte une source de lumière 16 qui peut notamment être constituée par une matrice à deux dimensions de diodes électroluminescentes éclairant la face objet. L'une des faces latérales 18 est revêtue d'une couche d'absorption de la lumière. La lumière réfléchie par la face objet 12 en dehors des emplacements d'appui des saillies 20 est recueillie par une caméra 22 schématisée sous forme d'une lentille 24 et d'un capteur bidimensionnel, tel qu'un capteur matriciel à état solide 26. Il est également possible d'utiliser une télécaméra. Le dispositif est complété par un organe central de commande et de calcul qui provoque la séquence de mesure et exploite le signal provenant de la caméra 22. Cet organe commande l'éclairement de la source 16 et un circuit 32 de lecture du détecteur matriciel 26 et de prétraitement du signal. Le dispositif montré en figure 2 met en oeuvre l'invention. Pour cela, une fraction de la face objet 12 est recouverte d'une couche sensible 34. Cette couche est constituée de matériau diélectrique électroluminescent ou d'un matériau diélectrique dans lequel sont dispersées des particules de matériau 2787988 électroluminescent constituant des luminophores. Le dispositif comporte également des moyens 36 permettant d'établir une différence de potentiel entre les tissus destinés à être appliqués contre la couche sensible 34 et une électrode mince transparente 38 placée sous la couche sensible. Les deux bornes des moyens 36 sont reliées l'une à une électrode 40 sur laquelle va s'appuyer le doigt, l'autre à l'électrode mince transparente 38, par une liaison non représentée. Il est souhaitable que le matériau diélectrique ait une constante diélectrique élevée et un coefficient de transmission compatible avec la longueur d'onde émise par les luminophores. L'électrode transparente sera par exemple constituée par une couche mince de In203 ou d'oxyde d'indium et d'étain. Il est avantageux de donner à la couche sensible 34 un emplacement et une dimension tels que seule la partie terminale 42 de l'empreinte analysée se trouve sur elle. Le coeur 46 de l'empreinte, qui constitue la portion la plus significative, se trouve alors dans la zone résiduelle 44 de l'image exploitée. Dans un mode avantageux de réalisation, les luminophores contenus dans la couche sensible sont constitués par des poudres électroluminescentes émettant dans le visible, à une longueur d'onde comparable à celle de la source 16. L'intensité de l'émission de la couche sensible 34 peut être réglée par ajustage de la tension fournie par les moyens 36. Un filtre adapté peut être placé devant la caméra. Le dispositif est avantageusement complété par un capteur de réflectométrie 46 relié à un analyseur 48 permettant d'authentifier les tissus appliqués sur le capteur comme étant vivants, par comparaison du spectre colorimétrique réfléchi à des spectres de référence. Ce capteur et cet analyseur peuvent 6 2787988 avoir la constitution décrite dans la demande de brevet français n 97 03482. L'organigramme de fonctionnement du dispositif peut être celui schématisé en figure 3. La caméra 22 fournit les images qu'elle recueille à un module 50 d'analyse de l'image optique et un module 52 d'analyse de l'image obtenue par électroluminescence. Le module 52 peut être associé à un capteur 54 permettant de déterminer, par un procédé tel que la détection du pouls, qu'il s'agit d'un doigt vivant. La sortie de ce capteur constitue un signal d'autorisation pour le fonctionnement du module 52. Ce dernier fournit à un module de sélection, de constitution matérielle ou logicielle, les éléments permettant de déterminer si l'objet appliqué sur le capteur est bien un doigt réel. Chacun des modules 50 et 52 compare l'image qu'il reçoit à une échelle de gris pour déterminer le tracé des saillies, puis filtre l'image pour fournir en sortie une image binaire qui favorise la détection des points singuliers Le module de sélection 54 transmet l'image, en cas de vérification positive, à un module de reconstitution 56 qui raccorde l'image traitée par le module 50 et l'image transmise par le module de décision 54. Enfin, un module de décision 58 effectue deux opérations: - il vérifie la continuité entre les deux images; - en cas de succès, il compare la répartition et la nature des points significatifs de l'image avec soit une référence unique fournie par exemple par une carte à microprocesseur insérée dans le dispositif, soit une série de références stockée dans une mémoire 60 et il fournit le résultat. Le capteur éventuel de colorimétrie 48 n'autorise la reconstitution de l'image par le module 56 qu'en cas de 7 2787988 comparaison positive du spectre réfléchi avec un ou des spectres de référence, ou déclenche une alarme de fraude. La séquence du procédé peut être différente de celle montrée en figure 3. De plus, le dispositif peut être complété pour commander automatiquement la tension appliquée à l'électrode mince afin d'équilibrer la brillance des images des zones 42 et 44. 8 2787988 REVENDICATIONS 1. Dispositif de prise d'empreintes de tissus cutanés comprenant: - un capteur optique (10) ayant une face objet (12) de réception de tissus dont l'empreinte est à prendre, - sur une fraction de la face objet, une électrode mince transparente recouverte d'une couche diélectrique électroluminescente (34), - des moyens (36) pour établir une différence de potentiel entre les tissus appliqués sur la couche sensible et l'électrode transparente, - des moyens (22) de formation d'une image des tissus appliqués sur la face objet, y compris sur la dite fraction, et - une électronique de traitement de l'image fournie par les moyens de prise de vue, permettant une identification ou une vérification par comparaison avec une ou plusieurs empreintes mémorisées en vérifiant la continuité des saillies sur la dite fraction et sur le reste de la face objet. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur optique comporte un prisme à réflexion totale dont une surface constitue la face objet, une source de lumière (16) éclairant la face objet à travers le prisme, et une caméra de prise d'image. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la même caméra forme simultanément l'image de la dite fraction et celle du reste de la face objet. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dite fraction a un emplacement et une surface tels que le "coeur" de l'empreinte d'un doigt se place contiguement à la couche sensible. 9 2787988 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de la couche sensible constitue entre le quart et la moitié de la surface de l'image totale exploitée. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électronique de traitement comprend un module (50) d'analyse de l'image obtenue par électroluminescence fournissant des images binaires à un module (56) de reconstitution par raccordement des images traitées par les modules d'analyse. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un capteur (54) permettant de vérifier qu'il s'agit d'un tissu vivant et de fournir un signal d'autorisation pour le fonctionnement du module (52) d'analyse de l'image obtenue par électroluminescence.