Brevet FR2849244A1 — publié le 20040625

La présente invention concerne un procédé de vérification du caractère vivant d'un doigt par un capteur d'empreintes digitales L'invention concerne également le capteur d'empreintes digitales permettant la mise en oeuvre de ce procédé. De manière générale, tout accès protégé devient accessible à une personne 5 autorisée par un moyen qu'elle seule possède Un des moyens de limiter un accès à une personne est de requérir l'empreinte d'un doigt de cette personne L'image de l'empreinte digitale d'une personne est obtenue par un capteur d'empreintes digitales. Une fois l'image de l'empreinte obtenue par le capteur, elle est transmise à une unité de traitement d'image qui compare l'image obtenue avec une banque d'images 10 d'empreintes de manière à vérifier que l'empreinte prise par le capteur est connue La reconnaissance de l'empreinte par l'unité de traitement de l'image ouvre alors à la personne à laquelle correspond l'empreinte un accès à ce qu'elle recherche. On a pu remarquer que bien que l'identification par empreintes digitales soit une méthode connue, elle pose encore des problèmes En effet, nombreux sont les 15 faussaires qui tentent de tromper les capteurs d'empreintes digitales avec des imitations Les artifices notamment utilisés sont des faux doigts. Pour déjouer ces faussaires, on a proposé plusieurs méthodes permettant de déterminer si l'élément porteur de l'empreinte digitale est vivant Certaines méthodes utilisent des moyens optiques C'est par exemple le cas du document US-A-5 719 950 20 qui décrit une méthode consistant à mesurer des paramètres biométriques tels que le taux d'oxygène dans le sang, la température de la peau, etc Le document US-A-5 737 439 décrit un système de mesure optique permettant la détection du flux sanguin à l'aide de deux longueurs d'onde D'autres méthodes consistent à réaliser des mesures électriques C'est le cas du document JP-A-11197135 qui décrit la mesure 25 des variations de capacité entre deux électrodes ou du document US-A-5 953 441 qui décrit un dispositif permettant de mesurer l'impédance complexe du doigt et de la comparer à des courbes de référence fonctions de la fréquence. On a remarqué au travers des méthodes déjà connues que la mesure de l'impédance du doigt est une des méthodes les mieux adaptées à la vérification du 30 caractère vivant d'un doigt, mais qui arrive encore parfois à être trompée par des imitations. Le but de l'invention est donc de proposer une méthode de vérification du caractère vivant d'un doigt qui assure avec certitude la discrimination entre un doigt vivant et une imitation. A cet effet, l'invention concerne un procédé détermination du caractère vivant 5 d'un élément porteur d'une empreinte digitale, consistant à réaliser des mesures d'impédance en différents points dudit élément à l'aide d'électrodes Le procédé se caractérise en ce qu'il consiste à déterminer si lesdites mesures d'impédance vérifient une loi de variation de l'impédance mesurée par lesdites électrodes en fonction de la surface desdites électrodes recouvertes par ledit élément tel que Z =f Dt(S). Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à mesurer l'impédance entre deux premières électrodes de surface prédéterminée, à mesurer l'impédance entre deux secondes électrodes de surface prédéterminée et à vérifier que les points définis par les valeurs d'impédance et de surface correspondants aux premières et secondes électrodes appartiennent à une même courbe vérifiant ladite loi 15 de variation. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste dans un premier temps, à réaliser une première mesure d'impédance entre deux premières électrodes de surface prédéterminée et à déterminer la courbe vérifiant ladite loi de variation, puis dans un second temps, à réaliser une seconde mesure d'impédance 20 entre deux secondes électrodes de surface prédéterminée et à vérifier que le point défini par les valeurs d'impédance et de surface correspondant aux secondes électrodes appartienne à une zone de tolérance se trouvant autour de la courbe prédéfinie. Avantageusement, ladite seconde mesure d'impédance est réalisée 25 aléatoirement entre deux électrodes de même taille ou entre deux électrodes de tailles différentes. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite seconde mesure d'impédance est réalisée alternativement entre deux électrodes de même taille ou entre deux électrodes de tailles différentes. La présente invention concerne également un capteur d'empreintes digitales permettant la détermination du caractère vivant d'un élément porteur d'une empreinte digitale Le capteur selon l'invention se caractérise en ce qu'il comporte au moins deux couples d'électrodes de surfaces différentes. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'un desdits couples d'électrodes se compose de deux petites électrodes rapprochées prévues pour permettre une mesure locale de l'impédance. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit capteur comporte un 5 premier ensemble de quatre électrodes monoblocs de surfaces identiques et un second ensemble de deux électrodes en forme de peignes entrecroisés de surfaces identiques. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit capteur comporte deux ensembles de quatre électrodes monoblocs et de surfaces identiques à l'intérieur du même ensemble. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit capteur comporte un premier ensemble de quatre électrodes monoblocs et de surfaces identiques, un second ensemble de deux électrodes monoblocs et de surfaces identiques et un troisième ensemble de deux électrodes en forme de peignes entrecroisés et de surfaces identiques. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit capteur comporte un système optique prévu pour réaliser une image de l'empreinte et pour déterminer la surface des électrodes de mesure non couvertes entièrement par l'empreinte digitale. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de 20 réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: La Fig 1 représente une vue en coupe d'un capteur d'empreintes digitales selon l'invention sur lequel est posé un élément porteur d'une empreinte digitale; La Fig 2 a représente une vue schématique de dessus d'un capteur d'empreintes 25 digitales dont les électrodes sont totalement recouvertes par une empreinte; La Fig 2 b représente une vue schématique de dessus d'un capteur d'empreintes digitales dont les électrodes sont partiellement recouvertes par une empreinte; La Fig 3 représente une loi de variation de l'impédance mesurée entre deux électrodes en fonction de la surface de ces électrodes; La Fig 4 représente un premier mode de réalisation à quatre électrodes d'un capteur d'empreintes selon l'invention; La Fig 5 représente un second mode de réalisation à six électrodes d'un capteur d'empreintes selon l'invention; et Les Figs 6 et 7 représentent un troisième et un quatrième modes de réalisation à huit électrodes d'un capteur d'empreintes selon l'invention. L'invention concerne un procédé de vérification du caractère vivant d'un élément porteur d'une empreinte digitale par la mesure d'impédance Z de celui-ci On 5 notera que dans la description qui suit, on entend par mesure d'impédance aussi bien la mesure d'impédance Z en elle-même que les mesures du type mesure de la résistance, de la capacitance, de l'inductance, etc La mesure de l'impédance Z est effectuée, comme cela est représenté à la Fig 1, par un capteur d'empreintes digitales 1 placé en contact avec l'élément porteur de l'empreinte, ici représenté par un doigt D. 10 Un système optique SO est placé à la base du capteur de manière à réaliser une image de l'empreinte Le capteur d'empreintes digitales 1 selon l'invention comporte une plaque 10 de matière transparente, par exemple du verre ou de la matière plastique transparente, rendant optiquement possible la prise de l'empreinte du doigt D Sur la surface 11 de cette plaque 10, sont disposées des électrodes Ei et Ej entre lesquelles 15 est mesurée une impédance Zij La mesure de l'impédance Zij entre les électrodes Ei, Ej est rendue possible grâce à des connexions 20 conductrices et transparentes Ces connexions 20 placées également en contact avec la plaque 10 doivent nécessairement être conductrices et transparentes de manière à permettre au capteur 1 d'assurer à la fois sa fonction de capteur d'image et sa fonction de vérificateur du caractère vivant 20 du doigt La transparence des connexions 20 est obtenue de préférence par un dépôt sous vide d'une très fine couche de matériau, de préférence de l'ITO (Indium tin Oxide), d'épaisseur inférieure à un micromètre L'ensemble de la surface du capteur 1 à l'exception des électrodes Ei, Ej est recouvert par une couche d'un matériau isolant permettant de n'offrir au contact du doigt D que les électrodes Ei, Ej. Aux Figs 2 a et 2 b, on a représenté une vue de dessus d'un capteur d'empreintes digitales 1 selon l'invention Sur ces Figs, le capteur 2 comporte deux électrodes Ea, Eb, de petite surface et deux électrodes Ec, Ed de plus grande surface Ces quatre électrodes sont prévues pour permettre de mesurer deux à deux l'impédance Z du doigt D qui les recouvre de son empreinte 4 De manière avantageuse, on mesure 30 l'impédance Zab entre les deux plus petites électrodes Ea et Eb, puis l'impédance Zcd entre les deux plus grandes électrodes Ec et Ed. Entre la Fig 2 a et la Fig 2 b, la surface S des électrodes recouverte par l'empreinte 4 est différente Cette différence peut provenir de la différence d'empreinte entre deux doigts ou de la différence de pression exercée sur le capteur 1 par un même doigt De manière générale, on notera que la surface Sij considérée correspond de préférence à la plus petite surface des deux surfaces des électrodes Ei et Ej recouverte par l'empreinte 4 du doigt D Autrement dit, si comme cela est 5 représenté à la Fig 2 a, l'empreinte 4 du doigt D recouvre entièrement les électrodes Ec et Ed, la surface Scd considérée correspondra avantageusement à la surface d'une des électrodes Ec ou Ed Si comme cela est représenté à la Fig 2 b l'empreinte 4 ne recouvre pas entièrement les électrodes Ec et Ed, la surface Scd considérée correspondra avantageusement alors à la plus petite des aires Ac ou Ad recouvertes par 10 l'empreinte 4 du doigt D Ces aires Ac et Ad qui sont hachurées sur la Fig 2 b, sont par exemple déterminées à l'aide du système optique SO placé sous le capteur 1 De même, si la mesure d'impédance Z est effectuée entre une petite électrode Ea et une électrode Ec plus grande et que l'empreinte 4 du doigt D ne recouvre pas entièrement les électrodes tel que cela est représenté à la Fig 2 b, alors la surface Sac considérée 15 sera avantageusement la plus petite surface prise entre la surface Sa de l'électrode Ea et l'aire Ac de l'électrode Ec. Le procédé selon l'invention se base sur une loi statistique de variation de l'impédance Z mesurée entre deux électrodes en fonction de la surface S de ces mêmes électrodes Cette loi de variation est représentée pour un doigt D donné à un 20 moment t donné sous forme d'un graphique à la Fig 3 La courbe représentée sur cette Fig est telle que l'impédance Z est proportionnelle à la surface S: Z =f Dt (S). Pour un doigt D donné à un moment t donné, il n'existe qu'une seule courbe Se basant sur cette constatation, on mesure dans un premier temps une impédance Zab entre les deux petites électrodes Ea et Eb Connaissant par ailleurs la surface Sab des 25 petites électrodes Ea, Eb, on connaît donc les coordonnées d'un point Pab d'une des courbes vérifiant la loi de variation décrite plus haut A partir de cette première mesure, on détermine alors la courbe C correspondante au doigt D qui vérifie la loi. Dans un second temps, on vérifie que l'impédance Z est constante sur l'ensemble du doigt D Pour cela, on mesure l'impédance Zcd entre les deux grandes 30 électrodes Ec et Ed Connaissant là encore la surface Scd des grandes électrodes Ec et Ed, on est en mesure de placer un point Pcd sur le graphique de la Fig 3 Si le point Pcd obtenu par cette seconde mesure se situe dans une zone de tolérance T entourant la courbe C, on considèrera que la loi est vérifiée pour ce second point Pcd et donc que le doigt est vivant La zone de tolérance T correspond approximativement à un écart type b autour de la courbe C tel que T= 2 b Cet écart type b varie en fonction de données statistiques. On notera qu'on pourrait aussi faire les mesures d'impédance Zab entre les 5 petites électrodes et Zcd entre les grandes électrodes dans un même temps, puis vérifier que les points Pab et Pcd correspondants aux mesures effectuées appartiennent à une même courbe. La mise en pratique du procédé passe par l'utilisation d'un capteur d'empreintes digitales 1 Plusieurs modes de réalisation du capteur 1 selon l'invention sont 10 proposés Ces différents modes de réalisation sont représentés aux Figs 4, 5, 6 et 7. Sur la Fig 4, on a représenté un premier mode de réalisation du capteur d'empreintes digitales selon l'invention Dans ce premier mode, le capteur 1 comporte deux petites électrodes Ea, Eb et deux grandes électrodes Ec, Ed, soit deux ensembles de deux électrodes de surfaces identiques à l'intérieur du même ensemble Chacune des 15 électrodes est reliée par une connexion 20 de préférence en ITO (Indium Tin Oxide) à un appareil de mesure de l'impédance Z Ainsi, dans le premier mode de réalisation du capteur, on met le procédé décrit précédemment en oeuvre et on vérifie par ce moyen que le doigt D est vivant. Une caractéristique essentielle de l'invention vérifiée pour tous les modes de 20 réalisation du capteur est le caractère aléatoire des mesures d'impédance On entend par caractère aléatoire la possibilité d'effectuer des mesures d'impédance aussi bien entre deux petites électrodes qu'entre une petite électrode et une grande électrodes et de pouvoir intervertir les électrodes servant à la mesure de l'impédance de manière à déjouer d'éventuels faussaires qui auraient compris le fonctionnement du capteur A 25 l'aide du capteur représenté à la Fig 4, une troisième mesure d'impédance peut donc être effectuée, par exemple alternativement pour un doigt sur deux, entre les électrodes Ec et Ea puis entre les électrodes Ed et Eb Cette troisième mesure permet de confirmer la seconde mesure. On a représenté à la Fig 5, un second mode de réalisation d'un capteur 30 d'empreintes digitales selon l'invention comportant six électrodes de mesure Parmi ces six électrodes, il y a quatre grandes électrodes Ec, Ed, Ee et Ef et deux petites électrodes Ea et Eb, soit un premier ensemble de quatre électrodes monoblocs de surfaces identiques et un second ensemble de deux électrodes en forme de peignes entrecroisés de surfaces identiques Les deux petites électrodes se composent chacune de deux parties d'électrodes reliées électriquement par un cordon de matériau conducteur avantageusement en ITO Les deux parties d'une même électrode sont séparées par une partie de l'autre électrode de façon à mesurer une impédance très 5 localisée et précise Les mesures d'impédance s'effectuent de la manière suivante On mesure l'impédance Zab entre les petites électrodes Ea, Eb et on mesure une seconde et une troisième impédances, soit entre deux des grandes électrodes, par exemple entre les électrodes Ec et Ee (Zce) puis Ef et Ed (Zfd), si ces électrodes sont recouvertes par le doigt D, soit dans le cas contraire, entre une grande électrode et une petite électrode, 10 par exemple entre Ec et Ea (Zac) et entre Ee et Eb (Zeb). Dans les troisième et quatrième modes de réalisation du capteur selon l'invention, les électrodes de mesure sont au nombre de huit, à savoir quatre grandes électrodes Ec, Ed, Ee et Ef et quatre petites électrodes Ea, Eb, Eg et Eh Ces modes de réalisation sont représentés aux Figs 6 et 7 Dans le troisième mode de réalisation, le 15 capteur 1 comporte deux ensembles de quatre électrodes monoblocs et de surfaces identiques à l'intérieur du même ensemble, alors que dans le quatrième mode de réalisation, le capteur 1 comporte un premier ensemble de quatre électrodes monoblocs et de surfaces identiques, un second ensemble de deux électrodes monoblocs et de surfaces identiques et un troisième ensemble de deux électrodes en 20 forme de peignes entrecroisés et de surfaces identiques Les mesures d'impédance Z pour l'un et l'autre des modes de réalisation s'effectuent de manière identique On mesure les impédances Zah et Zbg entre les petites électrodes Ea, Eh et Eb, Eg et on mesure, soit l'impédance Zce si le doigt recouvre les électrodes correspondantes, soit si ce n'est pas le cas Zdb ou Zfa ou Zab On peut également mesurer l'impédance Zfd 25 si les électrodes correspondantes sont recouvertes par le doigt D, sinon on mesure Zcb ou Zeg ou Zgh. REVENDICATIONS 1) Procédé de détermination du caractère vivant d'un élément (D) porteur d'une empreinte digitale, consistant à réaliser des mesures d'impédance (Z) en différents 5 points dudit élément (D) à l'aide d'électrodes (Ei, Ej), caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer si lesdites mesures d'impédance (Z) vérifient une loi de variation de l'impédance (Z) mesurée par lesdites électrodes (Ei, Ej) en fonction de la surface (S) desdites électrodes (Ei; Ej) recouvertes par ledit élément (D) tel que Z =f Dt(S). 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer l'impédance (Zab) entre deux premières électrodes (Ea, Eb) de surface (Sab) prédéterminée, à mesurer l'impédance (Zcd) entre deux secondes électrodes (Ec, Ed) de surface (Scd) prédéterminée et à vérifier que les points (Pab, Pcd) définis par les valeurs d'impédance (Zab, Zcd) et de surface (Sab, Scd) correspondants aux 15 premières et secondes électrodes (Ec, Ed) appartiennent à une même courbe (C) vérifiant ladite loi de variation. 3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste, dans un premier temps, à réaliser une première mesure d'impédance (Zab) entre deux premières électrodes (Ea, Eb) de surface (Sab) prédéterminée et à déterminer la 20 courbe (C) vérifiant ladite loi de variation, puis dans un second temps, à réaliser une seconde mesure d'impédance (Zcd) entre deux secondes électrodes (Ec, Ed) de surface (Scd) prédéterminée et à vérifier que le point (Pcd) défini par les valeurs d'impédance (Zcd) et de surface (Scd) correspondant aux secondes électrodes (Ec, Ed) appartienne à une zone de tolérance (T) se trouvant autour de la courbe (C) prédéfinie. 25 4) Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite seconde mesure d'impédance (Zcd) est réalisée aléatoirement entre deux électrodes (Ec, Ed) de même taille ou entre deux électrodes de tailles différentes (Ec, Ea). 5) Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite seconde mesure d'impédance (Zcd) est réalisée alternativement entre deux électrodes (Ec, Ed) 30 de même taille ou entre deux électrodes de tailles différentes (Ec, Ea). 6) Capteur d'empreintes digitales ( 1) permettant la détermination du caractère vivant d'un élément (D) porteur d'une empreinte digitale, caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois électrodes permettant de réaliser des mesures d'impédance deux àdeux. 7) Capteur d'empreintes digitales ( 1) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins deux électrodes sont des petites électrodes rapprochées prévues pour permettre une mesure locale de l'impédance. 8) Capteur d'empreintes digitales ( 1) selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte un premier ensemble de quatre électrodes monoblocs de surfaces identiques et un second ensemble de deux électrodes en forme de peignes entrecroisés de surfaces identiques. 9) Capteur d'empreintes digitales ( 1) selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux ensembles de quatre électrodes monoblocs et de surfaces identiques à l'intérieur du même ensemble. 10) Capteur d'empreintes digitales ( 1) selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte un premier ensemble de quatre électrodes monoblocs et de 15 surfaces identiques, un second ensemble de deux électrodes monoblocs et de surfaces identiques et un troisième ensemble de deux électrodes en forme de peignes entrecroisés et de surfaces identiques. 11) Capteur d'empreintes digitales ( 1) selon l'une de revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un système optique (SO) réalisant une image de 20 l'empreinte et déterminant la surface (S) des électrodes (Ei, Ej) de mesure non couvertes entièrement par l'empreinte digitale.