Brevet FR2851673A1 — publié le 20040827

On met aujourd'hui couramment en oeuvre des procédés d'identification ou d'authentification, de personnes à partir de leurs caractéristiques biométriques. On peut ainsi utiliser, dans les systèmes de reconnaissance, les empreintes digitales, l'iris de l'oeil, l'oreille, voire même la morphologie d'ensemble de la tête. Mais on fait surtout appel à la reconnaissance des empreintes digitales. Or, ce procédé, le plus répandu, s'il autorise une grande résolution, présente bon nombre de lacunes. Du fait de la grande quantité d'informations qu'il peut livrer, il est d'une mise en oeuvre lourde et lente. La capture d'empreintes digitales implique de poser le dessous d'un doigt sur une surface de saisie: - la graisse ou la transpiration recouvrant le doigt peut altérer la saisie; - le contact entre le doigt et la surface de saisie peut entraîner des distorsions; - il est relativement aisé de recouvrir son doigt d'une fausse pellicule porte empreinte, d'autant plus qu'elle est cachée à la vue d'un opérateur. Bref, la demanderesse a cherché une solution alternative plus souple et 25 plus rapide, si ce n'est plus sre et c'est ainsi qu'elle propose son invention. L'invention concerne un procédé d'identification de personnes au moyen de caractéristiques biométriques selon lequel on saisit des 30 caractéristiques biométriques d'une personne à identifier, on en extrait des données d'identification et on compare les données d'identification de la personne à identifier à des données de référence d'une base, caractérisé par le fait qu'on saisit une image de plis de la peau de la personne à identifier, les données de plis de référence ayant été 35 préalablement acquises et stockées dans la base. Comme plis servant à l'identification de personnes, on peut envisager, par exemple: - les plis des articulations des doigts, de préférence sur le dessus de la main, à la jointure des phalanges, - les rides du front. Outre les objectifs visés à l'origine de l'invention, la reconnaissance au moyen des plis de la peau offre l'avantage de fournir des informations contextuelles, c'est-à-dire présentables sous forme alphanumérique, sur certaines caractéristiques connexes des personnes, comme leur taille, leur age, leur sexe, en tout état de cause plus fiables que celles qui 10 pourraient être tirées des données biométriques classiques (empreintes digitales, iris...). Ainsi, si on constate que les plis d'une zone de la peau de la main sont assez rapprochées les unes des autres, on en déduira qu'il s'agit vraisemblablement d'un enfant plutôt que d'un adulte. Ainsi, selon le procédé de l'invention, et avantageusement, on saisit une image des plis de la peau et on procède à une première reconnaissance au moyen de ladite image à titre d'étape de filtrage, avant de filtrer des données de référence de la base relatives à d'autres caractéristiques biométriques et poursuivre la reconnaissance au moyen de ces dites 20 autres caractéristiques. Ainsi on peut " découper " la zone de la base contenant des données d'identification d'empreintes digitales, très dense, et accéder plus rapidement à l'information précise recherchée. 25 On notera cependant que, dans de nombreuses applications, la reconnaissance plus rudimentaire au moyen des seuls plis sera suffisante tout en procurant des avantages considérables en ce qui concerne l'appariement des caractéristiques saisies et des données de référence 30 dans la base: - en apportant des informations riches et suffisamment stables dans le temps pour alimenter un système de reconnaissance, - en apportant des informations complémentaires permettant d'augmenter justesse et rapidité. L'invention concerne également un système d'identification de personnes, comportant au moins un capteur d'images, un module de traitement d'images du capteur pour en extraire des informations contextuelles et des caractéristiques biométriques, une base de référence contenant des informations contextuelles de référence et des caractéristiques biométriques de référence, un bloc de comparaison des informations contextuelles extraites et des informations contextuelles de référence et un bloc d'appariement des caractéristiques biométriques 5 extraites et des caractéristiques biométriques de référence, le bloc de comparaison des informations contextuelles fournissant des indications de filtrage des caractéristiques biométriques de référence à apparier. De préférence, le module de traitement d'image comporte un bloc de 1o calcul d'informations contextuelles liées à des caractéristiques connexes des personnes et comme informations contextuelles, on choisira: - le nombre de plis par articulation et par doigt, la distance entre les zones de plis des différentes articulations, et la longueur de ces plis dans un ordre d'énumération prédéterminé, - le nombre des rides du front, leur écartement et leur longueur. Si les informations contextuelles suffisent à identifier la personne, les caractéristiques biométriques cessent d'être utilisées, le bloc d'appariement étant court-circuité. De préférence toujours, il est prévu une surface d'appui de la main des personnes à identifier déterminée par rapport au plan focal du capteur d'images et.un capteur biométrique complémentaire, par exemple un capteur d'empreintes digitales, intégré à ladite surface, les 25 caractéristiques biométriques de référence des empreintes digitales étant préalablement introduites dans la base. Cette version est particulièrement intéressante dans les applications d'identification criminelle. Avantageusement encore, le module d'appariement peut être relié à une carte à mémoire par l'intermédiaire d'un lecteur de carte équipant le système. La carte à mémoire sert alors de base de référence pour un système d'authentification. Avantageusement également, le module d'appariement est relié à un microphone équipant le système. La base de référence comporte alors des données vocales de référence et le système convient bien comme portier d'habitation. On notera encore que l'acquisition de données de plis est moins agressive envers la personne à contrôler que celle, par exemple, des empreintes digitales ou de l'iris, ce qui est fort appréciable, notamment dans les applications strictement civiles. De même, le procédé d'identification fondé sur les plis est plus difficile à falsifier, la détection d'une fausse main pouvant se détecter plus facilement qu'une fausse empreinte ou qu'une lentille pour l'iris. 10 L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante et du dessin annexé sur lequel: - la figure i représente un schéma par blocs fonctionnels du système d'identification selon l'invention; - la figure 2 est une image de la peau du dos d'une main; - la figure 3 représente un schéma par blocs fonctionnels d'un système d'authentification mettant en oeuvre le procédé de l'invention; - la figure 4 est un organigramme fonctionnel mettant en oeuvre le procédé de l'invention; - la figure 5 illustre la mise en oeuvre du système de l'invention; - la figure 6 est une variante de mise en oeuvre de la figure 5, avec un capteur d'empreintes digitales; - la figure 7 est une autre variante de mise en oeuvre du système pour saisir les rides du front; - la figure 8 est un exemple de réalisation du système de l'invention pour une mise en oeuvre d'authentification; - la figure 9 est une variante de réalisation du système de la figure 8, pour la saisie des rides du front et - la figure 1 0 est une variante de réalisation du système de la figure 9. 30 En référence à la figure 1, le système i comporte un capteur d'images 20, ici une caméra vidéo numérique délivrant des images, commandé par un détecteur de présence 21. Il peut s'agir d'un dispositif optique composé d'une diode électroluminescente et d'une photodiode, ou d'un 35 capteur de pression, détectant la présence d'une main 10 d'une personne à identifier, sur une surface 1 i d'appui de la main permettant une focalisation correcte. La caméra 20 est reliée à un module de traitement d'images 30 qui extrait les données d'identification des images du capteur d'images 20, et qui est relié à un module 50 d'appariement des données d'identification de différentes sources, l'une des sources étant le capteur 20 et une autre, 5 une base de référence 40. Le module d'appariement 50 est également relié à la base 40 et commande un module 60 d'affichage des résultats de l'identification, ce dernier pouvant éventuellement commander des actions en conséquence. 1o Plus précisément, le module de traitement d'image 30 comporte un bloc 33 de conversion des images en données d'identification, et un bloc 32 d'extraction de caractéristiques biométriques des données d'identification, dont la fonction est aussi mise en oeuvre quand il s'agit d'empreintes digitales. Les caractéristiques sont alors constituées d'une 15 description synthétique des dessins des empreintes (arches, boucles, verticilles, etc...). Ici, on saisit une image de la peau du dos de la main 1 0. En référence à la figure 2, la peau des doigts apparaît striée de plis, surtout au niveau des 20 articulations, en particulier entre la phalange 13 et la phalangine 14. Les données d'identification élaborées par le bloc de conversion 33 sont aussi transmises à un bloc 31 de calcul d'informations contextuelles à partir de ces données d'identification. 25 Les informations contextuelles sont par exemple le nombre N de plis sur chaque articulation, la distance D les séparant de la base de l'ongle, la longueur transversale L des plis, éventuellement leur inclinaison I sur l'axe longitudinal du doigt, ou le nombre de bifurcations B sur le doigt. 30 Ces informations sont de type alphanumérique et certaines d'entre elles sont étroitement liées à des caractéristiques connexes des personnes: la taille, l'age, le sexe, de sorte qu'être en présence d'une combinaison de celles-là permet d'exclure la possibilité d'être en présence d'une 35 combinaison de celles-ci et par suite de filtrer les caractéristiques biométriques correspondantes. La base 40 est gérée par une interface 43 reliée au module d'appariement 50 et comporte une mémoire 41 d'informations contextuelles de référence et une mémoire 42 de caractéristiques biométriques de référence. Les mémoires 41 et 42 ont été découpées en zones de mémoire plus petites 41i et 42i, qui se correspondent, chaque zone d'indice i contenant soit une combinaison d'informations contextuelles 5 (41i) soit les caractéristiques biométriques de référence (42i), et toutes deux liées à une combinaison prédéterminée des caractéristiques connexes évoquées précédemment et désignée par l'indice i. On peut ainsi sélectionner les caractéristiques biométriques d'une zone 42i de la base à partir de la reconnaissance des informations contextuelles d'une 10 zone 41i de la base grâce à l'indice i qui peut servir d'indication de filtrage. Le module d'appariement 50 comporte un bloc d'appariement 52 (matcheur), connu de l'homme de l'art, capable de rechercher dans la 15 base 42 les caractéristiques biométriques de référence les plus proches de celles extraites de l'image relevée sur la personne à identifier, de calculer la probabilité avec laquelle elles proviennent de la même personne, et d'en déduire le résultat à afficher. Le module d'appariement 50 comporte en plus un bloc de comparaison 51 qui reçoit les informations contextuelles calculées par le bloc de calcul 31. Les blocs 51 et 52 sont reliés à la base 40 par l'intermédiaire de 25 l'interface 43 et, en sortie, au module d'affichage 60. Si on veut réaliser un système d'authentification de personnes, et non plus d'identification, en référence à la figure 2, le système 2 comporte tous les éléments du système 1 sauf que la base 40 est remplacée par une 30 carte à mémoire, ou à puce, 81 reliée au système par l'intermédiaire d'un lecteur de carte 82 contenant l'interface 43. Le lecteur 82 comporte en plus un détecteur de présence de la carte qui remplace le détecteur 21. Dans une version simple, la carte à mémoire contient une seule zone 41 i 35 contenant les informations contextuelles du possesseur de la carte, le module d'appariement ne contient que le bloc de comparaison 51 et le module de traitement 30 n'a pas besoin de contenir le bloc d'extraction 32. Pour des applications plus complexes faisant intervenir une combinaison de capteurs biométriques, comme on le verra plus loin, les deux zones 41i et 42i, ainsi que les blocs 32 et 52, doivent être présents. Les dispositifs permettant de saisir les images de la peau dans de bonnes conditions vont maintenant être décrits. Le système 1 comporte, dans une version simple, en référence à la figure 5, une surface d'appui 11 pour poser la main 10, le capteur 20 étant io disposé au dessus de la surface 11 pour une focalisation correcte sur le dos de la main. Dans une version plus complexe, en référence à la figure 6, faisant intervenir un capteur d'empreintes digitales 20e, complémentaire, intégré 15 à la surface d'appui 11 et comportant un détecteur de pression de sorte que, en appuyant sur le capteur d'empreintes, on déclenche la caméra, celle-ci effectue alors la saisie de l'image quand la main est correctement positionnée. Dans cette dernière version, les données d'identification de l'empreinte sont jointes aux données d'identification de la peau, tant pour les données saisies que pour les données de référence. A la place des plis de la peau de la main, on peut aussi saisir, en référence à la figure 7, les images des rides du front 12, avec un système dont les mêmes références 25 désignent les mêmes éléments. Le système 2 comporte, dans une version simple, en référence à la figure 8, un lecteur 82 pour recevoir et lire la carte 81 présentée par la main 10. Le capteur 20 est disposé au dessus de la carte introduite dans le lecteur 30 et peut ainsi saisir une image du dos de la main dans de bonnes conditions. Mais on peut aussi, en référence à la figure 9, saisir une image des rides du front. Pour ces deux dernières versions, un capteur complémentaire 35 d'empreintes digitales 20e peut être situé sur la carte elle-même, le système d'authentification 2 ayant alors la même structure que le système d'identificationl. Le système 2, en référence à la figure 10, peut encore trouver son application dans les dispositifs du type portiers d'habitation, le capteur complémentaire est ici un microphone 20m qui peut être intégré à un écran 1 1, ici transparent, protégeant la caméra 20, de sorte qu'en 5 prononçant son nom devant le microphone, une personne déclenche la saisie de l'image par la caméra, le front étant convenablement positionné. Les données vocales sont jointes aux données d'identification de la peau du front, tant pour les données saisies que pour les données de référence. Ces données vocales sont par exemple du type de celles 10 fournies par une analyse fréquentielle de la parole de la personne. Le fonctionnement du système va maintenant être expliqué. En référence à la figure 4, quand la caméra 20 est déclenchée par le is détecteur 21, elle saisit une image des plis de la peau de la main 10 ou du front 12 de la personne à identifier. Lors d'une étape 100, l'image est transmise au bloc de conversion 33 qui convertit l'image en données d'identification de la personne à identifier. Puis, lors d'une étape 102, de ces données d'identification, le bloc d'extraction 32 extrait des 20 caractéristiques biométriques de l'image et, parallèlement, de ces mêmes données, lors d'une étape 101, le bloc de calcul 31 calcule les informations contextuelles de l'image. Les caractéristiques biométriques extraites de l'image pourraient alors, 25 éventuellement en une étape 105 exécutée par le bloc d'appariement 52, être directement comparées aux caractéristiques biométriques de référence de la mémoire 42 de la base 40. On procéderait ensuite à l'affichage des résultats en une étape 106 exécutée par le module d'affichage 60. Mais le bloc d'appariement devrait alors balayer toute la mémoire 42, pour comparer les caractéristiques biométriques extraites à toutes les caractéristiques de référence mémorisées dans la base. Ici, on évite cet inconvénient grâce à la possession d'informations contextuelles et à des étapes préalables de comparaison 103 et d'initialisation 104 de l'interface 43. Lors de l'étape 103, le bloc de comparaison 51 compare les informations contextuelles fournies par le bloc de calcul 31 à toutes les informations contextuelles de référence de la mémoire 41, et en retient seulement les combinaisons les plus proches. Ces combinaisons sont mémorisées dans 5 les zones 41 i de la mémoire 41. Les indices i constituent les indications pour le filtrage des caractéristiques biométriques de référence et sont mémorisées dans une mémoire non représentée de l'interface 43. Ces opérations, portant sur des données alphanumériques et peu volumineuses, sont rapides. Lors de l'étape 104, on exploite les résultats de l'étape 103 - si aucun indice i ou tous les indices i sont proposés, il y a échec du filtrage et, selon une option préalablement prise, soit on passe à i 5 l'étape 105 déjà décrite pour prolonger la recherche complète soit on passe à l'étape 106 exécutée par le module d'affichage 60 pour refuser l'identification; - si l'indice i est unique, il désigne une zone 42i unique et, si cette zone ne contient les caractéristiques biométriques de référence que d'une 20 seule personne, la personne est identifiée et l'étape de signalisation 106 fournit directement son authentification, le bloc d'appariement 52 étant court-circuité; - si sont retenus un ou plusieurs indices i désignant une ou plusieurs zones 42i et en même temps les caractéristiques biométriques de 25 référence qui y sont contenues, les autres zones de la base 40 sont écartées par l'interface 43. L'étape 104 donne ensuite le contrôle des opérations à l'étape 105. Lors de l'exécution d'une étape 105 suivant l'étape 104, on poursuit 30 l'identification au moyen des seules caractéristiques biométriques retenues et on en communique le résultat à l'étape d'affichage 106. Contrairement à l'exécution de l'étape 105 ne suivant pas l'étape 104, le bloc d'appariement 52 ne balaie que quelques zones 42i de la mémoire 35 42 et le gain de temps est considérable. REVENDICATIONS 1- Procédé d'identification de personnes au moyen de caractéristiques 5 biométriques selon lequel on saisit (20) des caractéristiques biométriques d'une personne à identifier, on en extrait (100) des données d'identification et on compare (105) les données d'identification de la personne à identifier à des données de référence d'une base (40), caractérisé par le fait qu'on saisit une image de plis de la peau (10, 12) 10 de la personne à identifier, les données de plis de référence ayant été préalablement acquises et stockées dans la base. 2- Procédé selon la revendication 1 dans lequel les plis servant à l'identification de personnes sont choisis dans le groupe des plis des 15 articulations des doigts, de préférence sur le dessus de la main (10), à la jointure des phalanges, et des rides du front (12). 3- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 dans lequel les plis de la peau fournissent des informations contextuelles (N, D, L, I) présentables 20 sous forme alphanumérique. 4- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel on saisit une image des plis de la peau et on procède à une première reconnaissance au moyen de ladite image à titre d'étape de filtrage (103), avant de filtrer 25 (104) des données de référence de la base relatives à d'autres caractéristiques biométriques et poursuivre la reconnaissance (105) au moyen de ces dites autres caractéristiques. 5- Système d'identification de personnes, comportant au moins un 30 capteur d'images (20), un module (30) de traitement d'images du capteur pour en extraire (31,32) des informations contextuelles et des caractéristiques biométriques, une base de référence (40, 41, 42) contenant des informations contextuelles de référence et des caractéristiques biométriques de référence, un bloc de comparaison (51) 35 des informations contextuelles extraites et des informations contextuelles de référence et un bloc d'appariement (52) des caractéristiques biométriques extraites et des caractéristiques biométriques de référence, le bloc (51) de comparaison des informations contextuelles fournissant des indications de filtrage des caractéristiques biométriques de référence à apparier. 6- Système selon la revendication 5, dans lequel le module de traitement 5 d'images (30) comporte un bloc (31) de calcul de données contextuelles (N, D, L, I) liées à des caractéristiques connexes de la personne à identifier. 7- Système selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel les données io contextuelles sont le nombre (N), la position (D) et la longueur (L) des plis de la peau, ou le nombre des rides du front, leur écartement et leur longueur. 8- Système selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel le bloc 15 d'appariement (52) est court-circuité si les informations contextuelles suffisent à identifier le personnel. 9- Système selon l'une des revendications 5 à 8 dans lequel un capteur d'empreintes digitales (20e) est intégré à une surface (11) d'appui de la 20 main. 10- Système selon l'une des revendications 5 à 8, dans lequel le module d'appariement (50) est relié à une carte à mémoire (81) par l'intermédiaire d'un lecteur de carte (82) et la mémoire de la carte sert de 25 base de référence (40). i 1 - Système selon la revendication 10, dans lequel le lecteur (82) est agencé pour déclencher le capteur d'images (20). 12- Système selon l'une des revendications 5 à 8, dans lequel le module d'appariement (50) est relié à un microphone (20m). 13- Système selon la revendication 12, dans lequel le microphone est agencé pour déclencher le capteur d'images (20). 35