Brevet FR2842627A1 — publié le 20040123

PROCEDE ET DISPOSITIF D'AUTHENTIFICATION D'UNE SIGNATURE La présente invention concerne un procédé d'authentification d'une signature manuscrite apposée sur un document, le procédé comprenant une étape d'analyse optique du document, une étape de comparaison des données de l'analyse optique avec des caractéristiques préalablement mémorisées d'au moins une signature de référence et une étape de détermination de l'authenticité de la signature apposée sur le document à partir des résultats de l'étape de comparaison. La présente invention concerne également un dispositif d'authentification d'une signature mettant en oeuvre un tel procédé. Les procédés traditionnels d'authentification d'une signature sont basés le plus souvent sur la numérisation optique de l'image bidimensionnelle de la signature, suivie éventuellement d'un traitement de l'image numérisée pour, par exemple, la vectoriser. Cette image est ensuite comparée graphiquement avec une signature de référence mémorisée, selon des méthodes de calculs plus ou moins complexes, pour déterminer si la signature est authentique ou non. Toutefois, ces procédés sont souvent mis en échec par des signatures falsifiées reproduisant avec soin le graphisme de la signature de référence, surtout si ce graphisme est relativement simple. D'autres procédés permettent de pallier à cet inconvénient en prenant en compte d'autres paramètres d'exécution de la signature. Par exemple, le brevet européen déposé le 24 décembre 1997 sous le numéro 97 122 871.3 décrit un procédé qui prend notamment en compte la vitesse d'exécution de la signature, l'inclinaison du stylo et la pression exercée sur celui-ci. Mais la prise en compte de ces caractéristiques dans les procédés connus imposent que la signature à vérifier soit enregistrée lors de son apposition sur le document, de plus ils nécessitent le plus souvent l'emploi d'un instrument d'écriture spécifique muni de capteurs optiques ou de transducteur de pression. Ces procédés ne permettent donc pas de vérifier à posteriori une signature apposée avec un stylo normal sur un document quelconque. La présente invention a pour but de pallier les problèmes techniques mentionnés ci-dessus, en proposant un procédé d'authentification d'une signature particulièrement fiable et pouvant facilement être mis en oeuvre même bien après l'apposition de la signature. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'authentification d'une signature manuscrite apposée sur un document, ledit procédé comprenant une étape d'analyse optique du document, une étape de comparaison des données obtenues lors de l'analyse optique avec des caractéristiques préalablement mémorisées d'au moins une signature de référence et une étape de détermination de l'authenticité de la signature apposée sur le document à partir des résultats de l'étape de comparaison, caractérisé en ce que: l'étape d'analyse optique comprend un relevé tridimensionnel de la surface du document qui comporte des reliefs creux crées lors de l'apposition de la signature; et - l'étape de comparaison comprend au moins une comparaison du relevé tridimensionnel obtenu lors de l'analyse optique avec des caractéristiques mémorisées représentatives d'un relevé tridimensionnel d'un document sur lequel a été apposée la signature de référence. Dans des formes préférées de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on a recours, en outre, à l'une et ou à l'autre des dispositions suivantes: le relevé tridimensionnel de la surface du document est obtenu à l'aide d'un procédé de mesure par triangulation optique; - le procédé de mesure par triangulation optique comprend la projection, selon un angle d'incidence x, d'une ligne lumineuse sur la surface du document, la numérisation de l'image de la ligne projetée et la mesure des déformations de la ligne projetée qui sont proportionnelles à la profondeur des reliefs de la surface du document; - l'étape de comparaison comporte au moins une comparaison de la profondeur des reliefs creux relevés lors de l'analyse optique avec des caractéristiques mémorisées relatives à la profondeur des reliefs creux de la signature de référence afin de vérifier la correspondance de la pression exercée sur le document au cours de la signature; - l'étape de comparaison comprend le calcul d'un indice de corrélation entre le relevé tridimensionnel obtenu lors de l'analyse optique et un relevé tridimensionnel mémorisé du document sur lequel a été apposée la signature de référence; et - l'étape de comparaison comprend le calcul de plusieurs indices de corrélation entre le relevé tridimensionnel obtenu lors de l'analyse optique et des relevés tridimensionnels mémorisés de la surface de plusieurs documents sur lesquels a été apposée la signature de référence. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un dispositif d'authentification d'une signature manuscrite apposée sur un document, comprenant des moyens de mémorisation des caractéristiques d'au moins une signature de référence, des moyens d'analyse optique du document sur lequel est apposée la signature à authentifier, des moyens de comparaison des caractéristiques mémorisées avec les données fournies par les moyens d'analyse optique, ainsi que des moyens aptes à authentifier la signature à partir des résultats fournis par les moyens de comparaison, caractérisé en ce que les moyens d'analyse optique sont aptes à effectuer un relevé tridimensionnel de la surface du document qui comporte des reliefs creux créés par la signature à authentifier, et les moyens de mémorisation contiennent des caractéristiques tridimensionnelles de la surface d'un document sur lequel a été apposée la signature de référence. Dans des formes de réalisations préférées de l'invention, on a recours, en outre, à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - le profil tridimensionnel de la surface du document est obtenu par un dispositif de mesure par triangulation optique; - le dispositif de mesure par triangulation optique comprend une source laser couplée à un système optique apte à projeter, selon un angle d'incidence am, une ligne sur la surface du document, un dispositif de numérisation de l'image de la ligne projetée qui présente des déformations proportionnelles à la profondeur des reliefs creux, et un dispositif de traitement de l'image numérisée apte à mesurer les déformations de la ligne projetée; - le document est placé sur un support mobile, le support étant déplacé par un actionneur synchronisé avec le dispositif de mesure par triangulation optique, selon une direction formant un angle non nul avec la ligne projetée, afin d'obtenir le relevé tridimensionnel de toute la portion de la surface du document occupée par la signature; - la résolution du relevé tridimensionnel effectué par les moyens d'analyse optique est d'au moins micromètres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'un dispositif d'authentification selon l'invention; - la figure 2 est une vue agrandie d'une coupe verticale partielle selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est un schéma de l'intérieur du boîtier du dispositif représenté à la figure 1; - la figure 4 est une image d'une signature authentique; - la figure 5 est une image d'une falsification de la signature authentique représentée à la figure 4; - la figure 6 est une représentation graphique d'un relevé tridimensionnel de la signature représentée à la figure 4; - la figure 7 est une représentation graphique d'un relevé tridimensionnel de la signature représentée à la figure 5. Sur les différentes figures, on a conservé les mêmes références pour désigner des éléments identiques ou similaires. La figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'un dispositif d'authentification d'une signature 1 apposée sur un document 2, le document étant placé sur un support 3. Le document est une feuille de papier ordinaire ou tous supports d'écriture dont la surface est susceptible de conserver une déformation causée par l'instrument d'écriture. Le dispositif comprend un boîtier 5 à l'intérieur duquel sont agencés des moyens de mémorisation 51 contenant des caractéristiques d'une signature de référence, c'est-àdire une signature authentique d'une personne. Ces moyens de mémorisation 51 peuvent être réalisés par tous systèmes de sauvegarde de données informatiques connues, tels qu'un disque dur ou une mémoire réinscriptible. Bien entendu, ces moyens de mémorisation 51 peuvent contenir les caractéristiques des signatures de référence de plusieurs personnes. Les caractéristiques sont alors de préférence mémorisées sous forme d'une base de données. Le dispositif comprend, par ailleurs, un portique 6 solidaire du boîtier 5 sur lequel sont agencés des moyens d'analyse optique 7, 8, 9 du document 2. Comme représenté à la figure 3, l'intérieur du boîtier 5 comporte aussi des moyens de comparaison 52 des caractéristiques mémorisées de la signature de référence avec les données obtenues par les moyens d'analyse optique, ainsi que des moyens 53 aptes à authentifier la signature à partir des résultats fournis par les moyens de comparaison 52. Ces moyens de comparaison 52 et d'authentification 53 sont réalisés à l'aide d'un système informatique de traitement de données comme par exemple un microordinateur. Il est en outre prévu sur le boîtier 5 un écran 10 permettant d'afficher le résultat obtenu à partir des moyens d'authentification 53. Selon l'invention, les moyens d'analyse optique 7, 8, 9 sont aptes à effectuer un relevé tridimensionnel de la surface du document et les moyens de mémorisation 51 contiennent des caractéristiques relatives au relevé tridimensionnel de la surface 12 du document 2 sur lequel a été apposée la signature de référence. De tels relevés tridimensionnels sont représentés graphiquement aux figures 6 et 7. Lors de l'apposition de la signature, l'instrument d'écriture crée des reliefs creux 14 sur la surface 12 du document que l'on peut voir sur la figure 2. La profondeur p de ces reliefs creux est proportionnelle aux variations de la pression exercée lors de la signature sur le document 2. Par exemple, avec une feuille de papier d'environ 200 micromètres d'épaisseur, la profondeur des creux 14 peut varier entre 20 et 150 micromètres. La comparaison du relevé tridimensionnel obtenu à partir des moyens d'analyse optique du document avec des caractéristiques mémorisées relatives au relevé tridimensionnel de la signature de référence permet donc de vérifier la correspondance de la pression exercée lors de l'apposition de la signature de référence et celle exercée lors de l'apposition de la signature à authentifier. Ainsi le dispositif d'authentification selon l'invention est particulièrement fiable. De plus son usage est pratique car il permet d'authentifier une signature bien après son apposition, le papier conservant l'empreinte de la signature de manière quasiment permanente. Pour effectuer le relevé tridimensionnel de la surface du document, on utilise de préférence un dispositif 7, 8, 9 de mesure par triangulation optique. Mais le relevé tridimensionnel peut être obtenu par d'autres méthodes sans sortir du cadre de la présente invention, par exemple il peut être obtenu par interférométrie ou par projection de franges. Ce dispositif comprend une source laser 7 couplée à un système optique 8 apte à projeter selon un angle d'incidence cc une ligne lumineuse 15 sur la surface 12 du document. Dans le mode de réalisation décrit on utilise une source 7 de type diode laser rouge couplé à un système optique 8 à miroir tournant. Ce système permet de projeter, selon un angle d'incidence ax de 300, un point lumineux qui décrit, à fréquence élevée, une ligne 15 sur la surface 12 du document. Mais il est possible d'utiliser d'autres systèmes de projection optique et de modifier la valeur de l'angle ax. Le dispositif d'analyse optique comprend de plus un dispositif de numérisation 9 de l'image de la ligne 15 projetée sur le document. Cette ligne 15 présente, aux endroits o il existe des reliefs en creux, des déformations 16 faisant un écart e par rapport à la ligne projetée sur la surface plane du document. Le dispositif de numérisation 9 est réalisé par une caméra à transfert de charge, dite CCD, dont la résolution est suffisamment fine pour enregistrer les déformations de la ligne projetée. A l'intérieur du boîtier 5, est agencé un dispositif 54 de traitement de l'image numérisée apte à mesurer les écarts e des déformations 16 de la ligne 15 et d'en déduire la profondeur p des reliefs creux. Cette profondeur p est donnée par la relation:p=etana Avec un tel dispositif de mesure optique, il est possible d'avoir une résolution inférieure à 20 micromètres qui est suffisante pour détecter la présence de reliefs creux sur une feuille de papier. Le support 3 du document 2 est monté mobile sur une partie du boîtier 5 formant un plateau. Afin d'obtenir le relevé tridimensionnel de toute la portion de la surface du document occupée par la signature, le support 3 est entraîné en translation par un actionneur selon une direction formant un angle non nul avec la ligne projetée 15. Le groupe moteur 55 de l'actionneur est monté à l'intérieur du boîtier 5. Ce groupe moteur 55 entraîne par exemple une vis sans fin 19 s'étendant dans une gorge 20 du plateau 18 et qui coopère avec un filetage solidaire de la face inférieure du support 3. L'actionneur est synchronisé avec le dispositif mesure par triangulation optique pour que le support 3 reste immobile lors de la numérisation de la ligne projetée 15. Cette synchronisation peut être obtenue en reliant des moyens de commande 56 du groupe moteur 55 avec le dispositif de traitement d'images 54 qui envoie un signal dès que le traitement de l'image numérisée de la ligne projetée 15 est terminé. Avec le dispositif décrit ci-dessus, il est possible de mettre en oeuvre un procédé d'authentification d'une signature manuscrite 1 apposée sur un document 2 comprenant une étape d'analyse optique du document, une étape de comparaison des données obtenues lors de l'analyse optique avec des caractéristiques préalablement mémorisées d'une signature de référence et une étape de détermination de l'authenticité de la signature apposée sur le document à partir des résultats de l'étape de comparaison. Selon l'invention, l'étape d'analyse optique du document comprend un relevé tridimensionnel de la surface du document représenté à la figure 6, ce relevé étant ensuite comparé avec des caractéristiques représentatives d'un relevé tridimensionnel d'un document sur lequel a été apposée la signature de référence. Dans le mode de réalisation préféré, les caractéristiques de la signature de référence sont mémorisées sous la forme d'un ensemble de données correspondant directement à un relevé tridimensionnel de la signature de référence, tel que représenté graphiquement à la figure 6. Ce relevé de référence peut être inscrit dans les moyens de mémorisation 51 directement à partir des données obtenues par le dispositif de traitement d'images 54. Mais les caractéristiques mémorisées peuvent correspondre à des données obtenues après un traitement d'un, ou de plusieurs relevés, de la signature de référence. A titre d'exemple, un tel traitement peut avoir pour but une diminution de la quantité de données à mémoriser ou de prendre en compte les variations possibles de la signature d'une même personne. En mémorisant un relevé tridimensionnel de la signature de référence, l'étape de comparaison peut être effectuée par le calcul d'un indice de corrélation entre le relevé tridimensionnel obtenu par les moyens d'analyse optique et le relevé préalablement mémorisé. Par exemple, l'indice de corrélation est obtenu en utilisant la corrélation tridimensionnelle selon l'expression suivante: C(x,yz>DFT7D[T(uv,w)H*(u,v,w)] (1) O T(u,v,w) correspond à la transformée de Fourier tridimensionnelle de la signature analysée, H(u,v,w)est un filtre de référence et DFT-13D est la transformée tridimensionnelle inverse de Fourier. Le filtre H(u,v,w) est obtenu selon: H(uvw)= R(uvw) (2) O R(u,v, w) est la transformée de Fourier tridimensionnelle de la signature mémorisée. L'indice de corrélation correspond à la valeur maximale du pic de corrélation tridimensionnel obtenue selon l'équation (1). En comparant la valeur de l'indice de corrélation ainsi calculé avec une valeur limite de discrimination fixée selon conditions expérimentales d'acquisition et traitement des images, on peut déterminer de manière fiable si la signature est authentique ou non. En effet cet indice de corrélation traduit à la fois la correspondance graphologique bidimensionnelle des deux signatures en vérifiant la correspondance de la position sur le document des reliefs creux, et la correspondance des variations de la pression exercée au cours de la signature en vérifiant la correspondance de la profondeur des reliefs creux. Pour augmenter la fiabilité du procédé et tenir compte des variations éventuelles dans la signature d'une personne, les moyens de mémorisation 51 peuvent contenir le relevé de plusieurs signatures de référence d'une même personne. Les moyens de comparaison 52 effectuent alors le calcul de plusieurs indices de corrélation entre le relevé tridimensionnel obtenu par les moyens d'analyse optique et les relevés tridimensionnels mémorisés des différentes signatures de référence. Les différents indices de corrélation ainsi obtenus sont ensuite traités pour déterminer l'authenticité de la signature. Par exemple, les moyens de mémorisation 51 contiennent six relevés tridimensionnels de six signatures de référence d'une personne. La figure 3 est l'image d'une de ces six signatures de référence et la figure 5 est une représentation graphique du relevé tridimensionnel correspondant à cette signature, les moyens de mémorisation contenant six relevés analogues à celui représenté. La signature représentée à la figure 4, est une signature falsifiée qui va être soumise au procédé d'authentification de l'invention. Il faut remarquer que cette signature imite particulièrement bien le graphisme plan en deux dimensions de la signature de référence représentée à la figure 3. A l'aide des moyens d'analyse optique 7, 8, 9 on obtient le relevé tridimensionnel, représenté à la figure 6, de la signature falsifiée. Les moyens de comparaison 52 calculent ensuite six indices de corrélation entre le relevé tridimensionnel de la signature de référence et chaque relevé mémorisé des signatures de référence. On obtient alors les résultats suivants signature de référence 1 2 3 4 5 6 Moyenne indice de corrélation avec la 1,72 1,93 1,86 2,03 2,02 1,79 1,89 signature a authentifier______La moyenne des indices de corrélation est de 1,89, alors qu'en soumettant une signature authentique on obtient une moyenne des indices de corrélation d'environ 3,16. Les moyens aptes à déterminer l'authenticité 53 déduisent alors que cette moyenne, nettement inférieure à celle obtenue avec une signature authentique, correspond à une signature falsifiée. Dans le cas présent, la moyenne obtenue est inférieure de plus de 40% à celle attendue alors que la signature authentique est relativement simple à imiter. Bien entendu ce mode de réalisation n'est nullement limitatif, il est notamment possible de combiner la comparaison de la profondeur des reliefs creux avec une comparaison, selon une méthode connue, des images bidimensionnelles de la signature de référence et de la signature à authentifier. Pour obtenir l'image bidimensionnelle de cette dernière signature, il suffit de numériser le document avec la caméra CCD 9 des moyens de mesure optique par triangulation. REVENDICATIONS 1. Procédé d'authentification d'une signature manuscrite (1) apposée sur un document (2) comprenant une étape d'analyse optique du document, une étape de comparaison des données obtenues lors de l'analyse optique avec des caractéristiques préalablement mémorisées d'au moins une signature de référence et une étape de détermination de l'authenticité de la signature apposée sur le document à partir des résultats de l'étape de comparaison, caractérisé en ce que: - l'étape d'analyse optique comprend un relevé tridimensionnel de la surface (12) du document (2) qui comporte des reliefs creux (14) créés lors de l'apposition de la signature; et l'étape de comparaison comprend au moins une comparaison du relevé tridimensionnel obtenu lors de l'analyse optique avec des caractéristiques mémorisées représentatives d'un relevé tridimension20 nel d'un document sur lequel a été apposée la signature de référence. 2. Procédé d'authentification selon la revendication 1, dans lequel le relevé tridimensionnel de la surface du document (2) est obtenu à l'aide d'un procédé de mesure par triangulation optique. 3. Procédé d'authentification selon la revendication 2, dans lequel le procédé de mesure par triangulation opticrue comprend la projection, selon un angle d'incidence a, d'une ligne lumineuse (15) sur la surface (12) du document, la numérisation de l'image de la ligne projetée (15) et la mesure des déformations (16) de la ligne projetée qui sont proportionnelles à la profondeur p des reliefs (14) de la surface du document (2). 4. Procédé d'authentification selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'étape de comparaison comporte au moins une comparaison de la profondeur p des reliefs creux (14) relevés lors de l'analyse optique avec des caractéristiques mémorisées relatives à la profondeur des reliefs creux de la signature de référence afin de vérifier la correspondance de la pression exercée sur le document au cours de la signature. 5. Procédé d'authentification selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape de comparaison comprend le calcul d'un indice de corrélation entre le relevé tridimensionnel obtenu lors de l'analyse optique et un relevé tridimensionnel mémorisé du document sur lequel a été apposée la signature de référence. 6. Procédé d'authentification selon la revendication 5, dans lequel l'étape de comparaison comprend le calcul de plusieurs indices de corrélation entre le relevé tridimensionnel obtenu lors de l'analyse optique et des relevés tridimensionnels mémorisés de la surface de plusieurs documents sur lesquels a été apposée la signature de référence. 7. Dispositif d'authentification d'une signature manuscrite (1) apposée sur un document (2), comprenant des moyens de mémorisation (51) des caractéristiques d'au moins une signature de référence, des moyens d'analyse optique (7, 8, 9) du document (2) sur lequel est apposée la signature à authentifier, des moyens de comparaison (52) des caractéristiques mémorisées avec les données fournies par les moyens d'analyse optique, ainsi que des moyens (53) aptes à authentifier la signature à partir des résultats fournis par les moyens de comparaison, caractérisé en ce que les moyens d'analyse optique (7, 8, 9) sont aptes à effectuer un relevé tridimensionnel de la surface (12) du document (2) qui comporte des reliefs creux (14) créés lors de l'apposition de la signature, et les moyens de mémorisation (51) contiennent des caractéristiques relatives au relevé tridimensionnel de la surface d'un document sur lequel a été apposée la signature de référence. 8. Dispositif d'authentification selon la revendication 7, dans lequel le profil tridimensionnel de la surface du document est obtenu par un dispositif (7, 8, 9) de mesure par triangulation optique. 9. Dispositif d'authentification selon la revendication 8, dans lequel le dispositif de mesure par triangulation optique comprend une source laser (7) couplée à un système optique (8) apte à projeter, selon un angle d'incidence cc, une ligne (15) sur la surface (12) du document (2), un dispositif de numérisation (9) de l'image de la ligne projetée (15) qui présente des déformations (16) proportionnelles à la profondeur p des reliefs creux (14), et un dispositif (54) de traitement de l'image numérisée apte à mesurer les déformations de la ligne projetée. 1O. Dispositif d'authentification selon la revendication 9, dans lequel le document (2) est placé sur un support mobile (3), le support étant déplacé par un actionneur synchronisé avec le dispositif de mesure par triangulation optique (7, 8, 9), selon une direction formant un angle non nul avec la ligne projetée (15), afin d'obtenir le relevé tridimensionnel de toute la portion de la surface (12) du document occupée par la signature (1). 11.Dispositif d'authentification selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel la résolution du relevé tridimensionnel effectué par les moyens d'analyse optique (7, 8, 9) est d'au moins 20 micromètres.