Brevet FR2852715A1 — publié le 20040924

La présente invention concerne le domaine technique de l'authentification d'un objet animé ou inanimé tel que par exemple une personne ou un produit au sens général. Dans de nombreuses applications, il apparaît le besoin d'authentifier ou 5 d'identifier de manière sûre un objet au sens général. Une application connue concerne le contrôle des personnes voulant accéder à des locaux ou à des bâtiments. Une autre application connue a trait à l'identification d'un objet présentant par exemple une valeur marchande importante. Pour authentifier une personne, l'art antérieur a proposé diverses solutions 10 techniques. L'une d'entre elles consiste à avoir recours à une unité portative de mémorisation de données telles qu'une carte à puce ou une carte magnétique permettant d'identifier son porteur. Toutefois, il doit être constaté qu'une telle unité portative peut être falsifiée ou dérobée de sorte que la fonction d'identification du porteur de l'unité portative n'est plus assurée. La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant une technique permettant d'authentifier de manière sûre et simple un objet au sens général. Pour atteindre un tel objectif, la présente invention concerne un procédé d'authentification d'un objet par l'image à l'aide d'une unité portative de 20 mémorisation de données. Selon l'invention, il comporte les étapes suivantes: ò dans une phase de protection: - à prendre au moins une image d'un objet, - à décomposer l'image en une première partie d'informations et en une 25 deuxième partie d'informations, - à stocker la première partie d'informations sur l'unité portative et la deuxième partie d'informations sur un système de stockage de données, ò et dans une phase d'identification: - à lire l'unité portative en vue de récupérer d'une part, la première partie d'informations contenue dans ladite unité et d'autre part, la deuxième partie d'informations correspondantes à ladite unité portative et stockée sur le système de stockage, - et à procéder à la reconstitution de l'image à partir des première et deuxième parties d'informations. Selon une caractéristique préférée de réalisation, le procédé consiste à prendre une image d'une personne intégrant des données biométriques. Selon une autre caractéristique préférée de réalisation de l'invention, le procédé, selon l'invention, consiste à stocker la première partie d'informations sur une unité portative telle qu'une carte à puce. De manière générale, la première partie d'informations correspond à des valeurs caractéristiques de l'image tandis que la deuxième partie d'informations correspond à des matrices de transformation de l'image. Selon une première variante de réalisation, le procédé consiste à décomposer l'image représentée par une matrice A de dimensions M x N (avec M 2 N) par une 15 technique de codage de type de décomposition de valeurs singulières pour laquelle: A = UAVT avec U et V des matrices de dimension respectivement M x N et N x N, avec des colonnes orthogonales et A, la matrice diagonale de dimension N x N contenant les valeurs singulières de A sur sa diagonale. Selon cette première variante de réalisation consistant à décomposer l'image par une technique de codage de type de décomposition de valeurs singulières, le procédé consiste: ò à calculer deux matrices AA et A TA, ò à prendre pour chaque matrice calculée, n vecteurs propres correspondants 25 aux n plus grandes valeurs propres (n " M, n " N), ò à calculer la matrice des valeurs singulières selon la formule: Aopt = UTopt A Vopt, avec Upt et V0pt les matrices des n vecteurs propres choisis pour les matrices AAT et A TA, et Apt la matrice diagonale des n premières valeurs singulières, 30 a à extraire les éléments diagonaux de la matrice diagonale A0Vpt afin d'obtenir les n valeurs singulières principales, e à stocker dans l'unité portative, les n valeurs singulières principales, À et à stocker dans le système de stockage, les matrices Uopt et Vopt. Selon cette première variante de réalisation, la reconstruction de l'image est effectuée selon la formule suivante: Are = Uopt Aopt VoptT Selon une deuxième variante de réalisation, le procédé consiste à assurer la décomposition d'image à l'aide d'une technique de compression d'image de type d'analyse du composant principal. Conformément à cette deuxième variante de réalisation de décomposition de l'image par une technique de compression d'images de type d'analyse du composant 10 principal, le procédé consiste: à calculer la moyenne A de N différentes images A d'un objet de dimensions m x n par: ] N N mX n i=,j ò à calculer deux matrices de covariances R(mxm) et C(nxn) tels que: N R(mxm) = Z (A(mxn) - A(nxn))(A(mxn) - A(mxn))T N qn.xn, = Y, (AL(mxn' -- À-nmxn') )(A(mxn) - A/-(inxn') * à choisir les q vecteurs propres correspondants aux valeurs propres les plus grandes pour chaque matrice en vue d'obtenir deux matrices de vecteurs propres WR de dimension m x q et Woc de dimension n x q, 20. à calculer la matrice transformée telle que: = WR T Awc Y(qxq) = op t iA opt À à stocker dans l'unité portative, les q x q éléments de la matrice transformée Y(qxq) * et à enregistrer dans le système de stockage les matrices WoTP et Woc. Selon cette deuxième variante de réalisation, le procédé consiste à reconstruire l'image selon la formule suivante: ALe o= Wpt(qxq) opt Un autre objet de l'invention vise à proposer une installation pour authentifier un objet à l'aide d'une unité portative de mémorisation de données. Cette installation comporte: * des moyens de transformation d'une image d'un objet en une première partie d'information et en une deuxième partie d'informations, * un lecteur d'unités portatives adapté pour enregistrer et lire sur au moins une unité portative, la première partie d'informations, * un système de stockage de données adapté pour stocker la deuxième partie d'informations, * et des moyens de transformation inverse qui à partir de la première partie d'informations de l'unité portative et de la deuxième partie d'informations correspondante du système de stockage, permet de reconstituer l'image dudit objet. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en 15 référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La Figure 1 est une vue schématique illustrant le principe de l'objet de l'invention. La Figure 2 est un diagramme illustrant une première forme de réalisation de 20 l'objet de l'invention. La Figure 3 est une vue schématique illustrant une deuxième forme de réalisation de l'objet de l'invention. La Figure 4 est un diagramme explicitant la deuxième forme de réalisation de l'objet de l'invention. L'objet de l'invention concerne un procédé permettant d'authentifier un objet par une image, en utilisant une unité portative de mémorisation de données. Dans la description qui suit, l'objet à authentifier est une personne même s'il est clair que la présente invention s'applique également pour tout type d'objets. La Figure 1 illustre la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention à 30 l'aide d'une installation 1 architecturée autour d'un système de traitement et de mémorisation de données, connu en soi tel qu'un système informatique au sens général. L'installation 1 comporte des moyens 2 permettant de transformer une image 3 dite originale représentant au moins une partie caractéristique de l'objet à identifier ou à authentifier. Dans l'exemple considéré, l'objet est une personne et l'image prise concerne le visage de la personne. Bien entendu, il peut être prévu de prendre une image 3 qui intègre des données biométriques différentes concernant par exemple les empreintes digitales ou l'iris de l'oeil. Les moyens 2 permettent de transformer l'image 3 en une première partie d'informations 3a et en une deuxième partie d'informations 3b. Bien entendu, ces première et deuxième parties d'informations sont à caractère numérique pour pouvoir être traitées par un système informatique. L'installation 1 met en oeuvre également au moins une unité 4 portative de mémorisation de données associée à un lecteur 5 c'est-à-dire un système assurant un transfert de données entre l'unité portative 4 et le système informatique. Selon une caractéristique préférée de réalisation, l'unité portative 4 est réalisée par une carte à puce. Toutefois, il est à noter que l'unité portative 4 peut être réalisée 15 par un support différent tel qu'une carte magnétique par exemple. Conformément à l'invention, l'unité portative 4 est adaptée pour mémoriser la première partie d'informations 3a. L'installation 1 comporte également un système 6 de stockage de données adapté pour mémoriser notamment la deuxième partie d'informations 3b. Par 20 exemple, un tel système de stockage de données 6 constitue une base de données. L'installation 1 comporte également des moyens 7 permettant d'assurer une transformation inverse à la transformation effectuée par les moyens de transformation 2 en vue d'obtenir une image 8 dite reconstituée. Ces moyens de transformation inverse 7 sont adaptés pour reconstruire l'image originale à partir de 25 la première partie d'informations 3a de l'unité portative 4 et de la deuxième partie d'informations 3b provenant du système de stockage 6 et correspondant à ladite unité portative 4. L'image reconstruite 8 correspond à l'image originale 3 si l'opération de transformation inverse utilise la première partie d'informations 3a et la deuxième 30 partie d'informations 3b provenant de l'image originale 3. Dans ce cas, le porteur de l'unité portative 4 peut être authentifier de manière sûre par la reconstruction d'une image représentant le visage du porteur de l'unité portative 4. Dans le cas o la reconstruction d'une image n'est pas effectuée à partir de la première partie d'informations 3a et/ou de la deuxième d'informations 3b correspondant à ladite image, l'image reconstruite telle que le 81 est perturbée. Dans le cas illustré, l'image 31, dite originale, dont une partie d'informations obtenue par les moyens de 5 transformation 21, identiques ou similaires aux moyens de transformation 2 est intégrée dans une unité portative 41 ne peut pas être reconstruite par les moyens de transformation inverse 7 si la deuxième partie d'informations 3b utilisée n'est pas issue de la même image originale. L'image reconstruite 81 est perturbée et ne permet pas de reconnaître la personne ou l'objet de l'image originale. En d'autre termes, 10 l'objet de l'invention est un moyen de protection contre les fraudeurs car des modifications intervenues sur une seule des parties d'informations enregistrées sur l'unité portative 4 ou sur le système de stockage 6 ne permet pas de reconstruire l'image originale. Le procédé d'authentification d'un objet et dans le cas d'espèce d'une personne 15 découle directement de la description qui précède. Il doit être considéré que le procédé d'authentification selon l'invention comporte une première phase dite de protection suivie d'une deuxième phase dite d'identification ou d'authentification. Au cours de la phase de protection, il est procédé à la prise d'au moins une 20 image originale 3 représentant au moins en partie l'objet à identifier. Une telle image 3 numérisée est décomposée en une première partie d'informations 3a et en une deuxième partie d'informations 3b. La première partie d'informations 3a est stockée sur une unité portative 4 tandis que la deuxième partie d'informations 3b est enregistrée sur le système de stockage 6. Bien entendu, chaque deuxième partie 25 d'informations 3b est identifiée pour pouvoir être rattachée à la première partie d'informations 3a correspondante, c'est-à-dire à l'unité portative 4 correspondante. Lorsque l'identification d'un objet et dans le cas d'espèce d'une personne est à effectuée, l'unité portative 4 est lue afin de récupérer la première partie d'informations 3a contenue dans ladite unité. De même, la deuxième partie 30 d'informations 3b enregistrée sur le système de données 6 et correspondant à ladite unité portative 4 est récupérée. De préférence, la lecture de l'unité portative 4 fournit automatiquement les informations nécessaires pour récupérer la deuxième partie d'informations 3b correspondant à ladite unité portative 4. A partir des première 3a et deuxième 3b parties d'informations récupérées, une image est reconstruite. Si les deux parties d'informations 3a, 3b correspondant à une image ne sont pas associées, l'image originale ne peut pas être retrouvée, comme explicité ci-avant. Selon une caractéristique préférée de réalisation, la première partie d'informations 3a stockée sur l'unité portative 4 est définie par des caractéristiques essentielles de l'image de manière que l'absence de telles informations conduisent à une altération importante de l'image reconstruite. Compte tenu de la capacité de stockage de l'unité portative 4, le procédé selon l'invention prévoit une compression 10 ou un codage de la première partie d'informations 3a destinée à être mémorisée dans l'unité portative 4. Ainsi, avantageusement, la première partie d'informations 3a correspond à des valeurs caractéristiques de l'image 3 tandis que la deuxième partie d'informations 3b correspond à des matrices de transformation de l'image. La description qui suit décrit une première variante de réalisation consistant à 15 décomposer l'image originale 3 représentée par une matrice A de dimensions M x N avec M 2 N, par une technique de codage de type de décomposition de valeurs singulières pour laquelle: A = UAVT avec U et V des matrices de dimension respectivement M x N et N x N, avec 20 des colonnes orthogonales et A, la matrice diagonale de dimension N x N contenant les valeurs singulières de A sur sa diagonale. Tel que cela ressort plus précisément de la Figure 2, selon cette technique de codage de type de décomposition de valeurs singulières, le procédé consiste: ò à calculer deux matrices AAT et ATA, 25. à prendre pour chaque matrice calculée, n vecteurs propres correspondants aux n plus grandes valeurs propres (n " M, n " N), * à calculer la matrice des valeurs singulières selon la formule: Aopt =U UpA Vo avec Uopt et Vopt les matrices des n vecteurs propres choisies pour les matrices 30 AAT et A TA, et Aopt la matrice diagonale des n premières valeurs singulières, à extraire les éléments diagonaux de la matrice diagonale Apt afin d'obtenir les n valeurs singulières principales, ò à stocker dans l'unité portative, les n valeurs singulières principales, * et à mémoriser dans le système de stockage, les matrices U0,t et V0p. Lorsqu'une unité portative 4 est introduite dans son lecteur 5 afin d'obtenir l'authentification de son porteur, le système récupère les deux matrices de vecteurs 5 propres U0pt et V0,pt correspondant à l'unité portative 4 identifiée. A partir de ces deux matrices de vecteurs et de la matrice diagonale des valeurs singulières, formées à partir des valeurs extraites de l'unité portative 4, une image Are est reconstruite selon la formule suivante: Are = Uopt Aopt VoptT Si les matrices fournies par le système de stockage de données et les valeurs singulières issues de l'unité portative proviennent d'une même image, alors cette dernière sera correctement reconstruite. Cependant, si une modification est intervenue au niveau des informations contenues sur l'unité portative 4 ou dans le système de sotckage 6, une image perturbée 81 sera reconstruite. Les Figures 3 et 4 illustrent une deuxième variante de réalisation pour comprimer l'image mémorisée dans l'unité portative 4. Cette deuxième variante consiste à assurer une décomposition d'une image à l'aide d'une technique de type d'analyse du composant principal. Selon l'invention, cette méthode d'analyse du composant principal est adaptée au codage compact et sécurisé d'images pour saisir 20 des caractéristiques principales d'une série d'images A d'un même objet afin de pouvoir reconstruire chacune de ces images par une seule transformation. Le procédé consiste pour cette technique de codage d'image: à calculer la moyenne A de N différentes images A d'un objet de dimensions m x n par: 2 N j m x n =,E=' * à calculer deux matrices de covariances R(mx) et C(nxn) tels que: N R(mxni) = X N C(flxn) = (A(mxfl) - A("?Xf) )T (A("Ixn) - A(mxn)) ò à choisir les q vecteurs propres correspondants aux valeurs propres les plus grandes pour chaque matrice en vue d'obtenir deux matrices de vecteurs propres WR de dimension m x q et Wc de dimension n x q, ò à calculer la matrice transformée telle que: yqxq= WR;T Wt= à stocker dans l'unité portative, les q x q éléments de la matrice transformée Y(qxq) ò et à enregistrer dans le système de stockage les matrices Wopt et WIPt. Lorsqu'une unité portative 4 est introduite dans le lecteur 5 en vue d'une 10 procédure d'authentification, les deux matrices de vecteurs propres WopT et WOPt sont fournies par le système de stockage en correspondance de l'unité portative 4 lue. A partir de ces matrices et de la matrice de l'image comprimée extraite de l'unité portative 4, l'image Are est reconstruite par la formule suivante Are =opt (qxq) oWt Si les deux matrices fournies par le système de stockage et les valeurs caractéristiques issues de l'unité portative 4 viennent d'images d'un même objet, chaque image sera correctement reconstruite. Si par contre l'unité portative 4 contient des informations modifiées, une image perturbée sera reconstruite. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses 20 modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'authentification d'un objet par l'image à l'aide d'une unité portative de mémorisation de données, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: ò dans une phase de protection: - à prendre au moins une image d'un objet, - à décomposer l'image en une première partie d'informations et en une deuxième partie d'informations, - à stocker la première partie d'informations sur l'unité portative et la deuxième partie d'informations sur un système de stockage de données, ò et dans une phase d'identification: - à lire l'unité portative en vue de récupérer d'une part, la première 15 partie d'informations contenue dans ladite unité et d'autre part, la deuxième partie d'informations correspondantes à ladite unité portative et stockée sur le système de stockage, - et à procéder à la reconstitution de l'image à partir des première et deuxième parties d'informations. 2 - Procédé d'authentification selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à prendre une image d'une personne intégrant des données biométriques. 3 - Procédé d'authentification selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à stocker la première partie d'informations sur une unité portative telle qu'une carte à puce. 4 - Procédé d'authentification selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que la première partie d'informations correspond à des valeurs caractéristiques de l'image tandis que la deuxième partie d'informations correspond à des matrices de transformation de l'image. - Procédé d'authentification selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce 30 qu'il consiste à décomposer l'image représentée par une matrice A de dimensions M x N (avec M > N) par une technique de codage de type de décomposition de valeurs singulières pour laquelle: il A = UAVT avec U et V des matrices de dimension respectivement M x N et N x N, avec des colonnes orthogonales et A, la matrice diagonale de dimension N x N contenant les valeurs singulières de A sur sa diagonale. 6 - Procédé d'authentification selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste, pour décomposer l'image par une technique de codage de type de décomposition de valeurs singulières: ò à calculer deux matrices AAT et ATA, * à prendre pour chaque matrice calculée, n vecteurs propres correspondants 10 aux n plus grandes valeurs propres (n " M, n 7 - Procédé d'authentification selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il 20 consiste à procéder à la reconstruction de l'image selon la formule suivante: Are = Uopt Aopt VoptT 8 - Procédé d'authentification selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce qu'il consiste à assurer une décomposition d'image à l'aide d'une technique de type d'analyse du composant principal. 9 - Procédé d'authentification selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il consiste, pour décomposer l'image par une technique de type d'analyse du composant principal: à calculer la moyenne A de N différentes images A d'un objet de dimensions m x n par: N 1 zn, A N mn j) N1, m Xn =,= a à calculer deux matrices de covariances R(mxm) et C(nxn) tels que: N R(nxm) = (A(mxn) -A( 4mxn))(A(nxn) - A(nxn) )T N C(nxn) = (A(.xn) -A(mxn) ) (A(mxn) - A(xn)) À à choisir les q vecteurs propres correspondants aux valeurs propres les plus grandes pour chaque matrice en vue d'obtenir deux matrices de vecteurs propres WoRt de dimension m x q et WoCt de dimension n x q, à calculer la matrice transformée telle que: wRT AWC y(qxq) oRpT t à stocker dans l'unité portative, les q x q éléments de la matrice transformée Y(qxq) 10. et à enregitrer dans le système de stockage, les matrices Wot et WoCt. - Procédé d'authentification selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste à procéder à la reconstruction de l'image selon la formule suivante Are =R t( CTxq)ot opi Y(qxq) o"pt 11- Installation pour authentifier un objet à l'aide d'une unité portative de 15 mémorisation de données, caractérisée en ce qu'elle comporte: * des moyens de transformation d'une image d'un objet en une première partie d'information et en une deuxième partie d'informations, * un lecteur d'unités portatives adapté pour enregistrer et lire sur au moins une unité portative, la première partie d'informations, * un système de stockage de données adapté pour stocker la deuxième partie d'informations, * et des moyens de transformation inverse qui à partir de la première partie d'informations de l'unité portative et de la deuxième partie d'informations correspondante du système de stockage, permet de reconstituer l'image 25 dudit objet.