Brevet FR2912532A1 — publié le 20080815

La présente invention concerne un dispositif de capture d'une image d'une empreinte digitale, d'un iris d'un oeil, d'un visage ou autre par exemple à des fins d'identification ou d'authentification de la personne dont la partie de corps figure sur l'image. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un dispositif de capture biométrique optique comporte généralement un capteur optique tel qu'une caméra et une unité de commande, électronique, reliée au capteur pour commander celui-ci. L'unité de commande est agencée pour piloter la capture de l'image par le capteur, traiter l'image et en extraire des caractéristiques de la partie de corps capturée, afin de : -les comparer à des caractéristiques mémorisées dans le dispositif ou importées via une communication ex-terne sécurisée, ou - les exporter vers un dispositif de comparaison via une communication sécurisée. La comparaison sert à identifier la personne à qui appartient cette partie du corps ou à vérifier que les caractéristiques de la partie de corps figurant sur l'image appartiennent ou non à l'une des personnes auto-risées à accéder à un lieu ou un service. Un fraudeur pourrait tenter d'intervenir sur l'unité de commande pour accéder aux algorithmes de comparaison ou aux algorithmes de codage permettant de chiffrer les caractéristiques avant de les exporter, ou plus généralement à des paramètres de fonctionnement de l'unité de commande. L'unité de commande est donc un des composants essentiels du dispo- sitif, qu'il est nécessaire de sécuriser afin d'empêcher une intervention sur celle-ci par une personne non auto-risée qui souhaiterait frauder l'identification ou l'authentification. Il est connu d'incorporer l'unité de commande dans un élément de protection passif tel qu'une résine ou actif tel qu'un maillage ou un film résistif (voir par exemple les documents FR-A-2 805 074 et FR-A-2 824 697) de manière que toute manipulation ou altération physique non autorisée sur l'unité de commande entraîne une alté- ration de l'élément de protection révélant l'intervention. Cette solution n'est cependant pas pratique, par exemple parce qu'elle introduit des contraintes de conception du dispositif (encombrement, positionnement), de compatibilité avec les rayons lumineux, de passages de câbles ou nappes électriques, nécessitant des discontinuités dans l'élément de protection et permettant un accès potentiel aux éléments protégés. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer un disposi- tif de capture protégé contre des interventions non auto-risées sur celui-ci. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un dispositif de capture de caractéristiques biométriques, comprenant un capteur optique ayant un champ couvrant une zone de détection des caractéristiques biométriques et une unité de commande, électronique, reliée au capteur pour commander celui-ci. L'unité de commande est disposée au moins partiellement dans le champ du capteur et com- prend une mémoire contenant au moins une signature résultant d'au moins une caractéristique optique de référence de l'unité de commande vue par le capteur et un module de comparaison de la signature mémorisée avec une signature obtenue à partir d'au moins une caractéristique optique de l'unité de commande fournie par le capteur. Ainsi, le capteur peut détecter des caractéristiques optiques de l'unité de commande qui forment par elles-mêmes une signature ou à partir desquelles il est possible d'élaborer une signature. La comparaison d'une signature mémorisée à une signature résultant de caracté- 3 ristiques optiques détectées ultérieurement permet donc de révéler une altération de ces caractéristiques optiques. En effet, en cas d'intervention sur l'unité de commande, la signature résultant des caractéristiques opti- ques fournies par le capteur est différente de la signature mémorisée de sorte que la comparaison des signatures révèle l'intervention. Utiliser le capteur de caractéristiques biométriques permet de ne pas devoir ajouter un capteur dédié à la détection de l'intervention rendant la structure du dispositif plus simple, compacte et moins coûteuse. De préférence, le module de comparaison est agencé également pour comparer des caractéristiques biométriques fournies par le capteur à des caractéristiques bio- métriques mémorisées. Ainsi, le module de comparaison sert à la fois au contrôle des caractéristiques biométriques et à la vérification de l'intégrité de l'unité de commande. Il n'y a dès lors pas de module de comparaison dédié, ce qui sim- plifie la structure du dispositif et rend celui-ci compact et relativement peu coûteux. Selon un mode de réalisation particulier, le dis-positif comprend un miroir disposé entre le capteur, l'unité de commande et la zone de détection et agencé pour permettre une visualisation de ces dernières par ré-flexion pour l'une et par transmission pour l'autre, le miroir étant de préférence un miroir semi-réfléchissant. L'utilisation du miroir donne plus de liberté dans le positionnement de l'unité de commande par rapport au capteur. Avantageusement, le dispositif comprend un organe réfléchissant entourant au moins partiellement l'unité de commande, l'organe réfléchissant comprenant de préférence une pluralité de facettes réfléchissantes formant des an- gles entre elles de manière à fournir au capteur diffé- rents angles de vue de l'unité de commande. L'organe réfléchissant permet au capteur de détecter des caractéristiques optiques de l'unité de commande simultanément selon différents angles de vue. Avantageusement encore, l'unité de commande est recouverte d'une couche de protection ayant des caractéristiques optiques détectables par le capteur. De préférence, la couche de protection est en un matériau non opaque incorporant des éléments optiquement détectables comprenant de préférence des paillettes réfléchissantes, au moins un élément d'illumination de l'unité de commande étant, de préférence encore, noyé dans la couche de protection et, toujours de préférence, le matériau de la couche de protection est visqueux. La couche de protection permet d'amplifier visuellement les traces qu'une intervention non autorisée peut laisser sur l'unité de commande. Par "élément optiquement détectable" on entend tout élément susceptible d'émettre, réémettre ou renvoyer un flux optique notam- ment lorsqu'il est illuminé par une source extérieure ou qu'il est lui-même émetteur de flux lumineux. Selon deux aspects particuliers de l'invention : - le dispositif comprend une pluralité d'éléments d'illumination de l'unité de commande qui sont pilotés par le module de comparaison selon différentes configurations correspondants chacune à au moins une signature mémorisée ; - la mémoire contient une pluralité de signatures résultant de plusieurs caractéristiques optiques de réfé- rence et le module de comparaison est agencé pour sélectionner une des signatures mémorisées, isoler les caractéristiques optiques correspondantes parmi celles détectées par le capteur et comparer une signature résultant de celles-ci à la signature mémorisée sélectionnée. Ainsi, la comparaison porte sur une des signatu- res sélectionnée de façon aléatoire ou non, de sorte qu'il est possible d'avoir un grand nombre de signatures en mémoire avec une durée de comparaison raisonnable, un fraudeur ne pouvant déterminer quelles caractéristiques optiques de l'unité de commande seront utilisées pour la signature qui sera comparée à la signature mémorisée sélectionnée. Il est de la sorte encore plus difficile de réaliser une intervention non autorisée sur l'unité de commande sans que celle-ci puisse être détectée. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier, non limitatif de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique, de coté et en coupe, d'un dispositif de capture conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue agrandie, de face, de l'unité de commande de ce dispositif, - la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1 d'une première variante de réalisation du dispositif, 25 - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 1 d'une deuxième variante de réalisation du dispositif, - la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 1 d'une troisième variante de réalisation du dis- 30 positif, - la figure 6 est une vue schématique analogue à la figure 1 d'un dispositif de capture conforme à un deuxième mode de réalisation, 20 - les figures 7 et 8 sont des vues analogues à la figure 6 d'une première et d'une deuxième variantes du deuxième mode de réalisation. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 1 et 2, le dispositif de capture conforme au premier mode de réalisation de l'invention est ici agencé pour assurer une identification par reconnaissance d'empreintes digitales. Le dispositif comprend un boîtier 1 sur lequel est monté de façon connue en elle-même un prisme 2 ayant une surface supérieure servant de surface d'appui d'un des doigts du candidat à l'identification. La surface supérieure du prisme 2 est donc la zone de détection 3 de l'empreinte. Une source lumineuse 4 est disposée sous le prisme 2 pour illuminer la zone de détection 3. Le dispositif de capture comprend un capteur 5 appartenant ici à une caméra non représentée disposée pour que le capteur 5 ait un champ couvrant la zone de détection 3. Un miroir 6 semi-réfléchissant est disposé entre le capteur 5 et le prisme 2, dans le champ du capteur 5, pour définir un chemin optique entre le capteur 5 et la zone de détection 3 de sorte que la zone de détection 3 est dans le champ du capteur 5 après une réflexion sur le miroir 6. Le miroir 6 est agencé pour réfléchir les rayons lumineux ayant une longueur d'ondes comprise dans une première plage de valeurs et pour transmettre les rayons lumineux ayant une longueur d'ondes comprise dans une deuxième plage de valeurs. Le positionnement du prisme 2, du capteur 5 et du miroir 6 est connu en lui-même. Un élément optique de focalisation 16 est disposé entre le capteur 5 et le miroir 6 pour focaliser l'image de la zone de détection 3 sur le capteur 5. Le dispositif de capture comprend en outre une unité de commande 7, électronique, reliée au capteur 5 et à la source lumineuse 4. L'unité de commande 7 est disposée du côté du mi- roir 6 opposé au capteur 5 de manière que l'unité de commande 7 se trouve dans le champ du capteur 5 du fait de la transmission optique au travers du miroir 6. L'unité de commande 7 est disposée dans une cavité d'un organe réfléchissant 8 ayant des facettes réflé- chissantes 9 agencées selon un tronc de pyramide à base polygonale. La cavité est fermée par une lentille 10 agencée pour assurer une focalisation de l'image de l'unité de commande 7 sur le capteur 5. La cavité de l'organe réfléchissant 8 est remplie d'une résine enve- loppant l'unité de commande 7 en formant une couche de protection 11 autour de celle-ci. La résine est ici visqueuse, transparente et incorpore des éléments optique-ment détectables, à savoir ici des paillettes réfléchissantes, dispersés aléatoirement dans la résine. La couche de protection 11 possède ainsi des caractéristiques optiques détectables par le capteur 5. Des diodes 12 électroluminescentes sont disposées dans la cavité et sont noyées dans la résine de la couche de protection 11. Certaines diodes 12 sont ici montées directement sur l'unité de commande 7 et d'autres sont disposées à distance de l'unité de commande 7 (mais toutes pourraient être montées sur l'unité de commande 7 ou à distance de celle-ci). Les diodes 12 sont des éléments d'illumination de l'unité de commande 7 et sont reliés à l'unité de corn- mande 7. L'unité de commande 7 comprend une mémoire 13 contenant une base de données mettant en relation des caractéristiques d'empreinte avec l'identité de leurs propriétaires et un module de traitement 14, à savoir un processeur, agencé et programmé pour : - piloter la capture d'une image de l'empreinte en commandant la source lumineuse 4 et le capteur 5, - extraire de l'image de l'empreinte des caractéristiques et coder celles-ci, comparer les caractéristiques ainsi codées aux caractéristiques enregistrées dans la mémoire 13. L'unité de commande 7 comprend en outre une mémoire 15 contenant des signatures résultant de caractéristiques optiques de référence de l'unité de commande 7. Les caractéristiques optiques de référence ont été capturées par le capteur 5 lors d'une étape d'initialisation du dispositif. A chaque signature correspond une configuration d'allumage des diodes 12. Les différentes configurations d'allumage dépendent de l'intensité lumineuse, des longueurs d'ondes et de la répartition des diodes 12 allumées. Chaque signature est par exemple constituée : - de l'ensemble des caractéristiques optiques détectées par le capteur pour la configuration d'allumage concernée, - d'une sélection des caractéristiques optiques en fonction par exemple des zones du capteur où elles ont été détectées, -d'une information numérique extraite des caractéristiques optiques (par exemple un taux de contraste moyen, une fréquence, une intensité...) ou calculée par exemple en fonction d'une répartition géographique de ni-veaux de brillance... Le module de traitement 14 est agencé pour former un module de comparaison : - d'une signature résultant de caractéristiques optiques de l'unité de commande 7 capturées par le capteur 5 avec une des configurations prédéterminées d'allumage des diodes 12, et - des caractéristiques visuelles de référence mé- morisées et correspondant à la configuration d'allumage. L'unité de commande 7, le capteur 5 et la source lumineuse 4 sont reliés à une source d'alimentation en énergie électrique non représentée sur les figures. Au démarrage du dispositif de capture et/ou pé- riodiquement, le module de traitement 14 commande le capteur 5 et les diodes 12 pour obtenir des caractéristiques optiques de l'unité de commande avec une configuration d'allumage prédéterminée. De préférence, une même configuration d'allumage n'est pas utilisée deux fois de suite. Le module de traitement 14 extrait la signature des caractéristiques optiques détectées et la compare à la signature mémorisée pour la même configuration d'allumage. Si le résultat de la comparaison est positif, le dispositif de capture continue de fonctionner normale-ment. Si le résultat de la comparaison est négatif, le module de traitement 14 commande l'arrêt du fonctionne- ment du dispositif de capture. Les facettes réfléchissantes 9 de l'organe réfléchissant 8 forment des angles entre elles de manière à fournir simultanément au capteur 5 différents angles de vue de l'unité de commande 7. Les caractéristiques opti- ques détectées par le capteur 5 ne sont donc pas constitutives d'une image fidèle de l'unité de commande 7 mais d'une image composée d'images partielles selon différents angles de vue. Les éléments identiques ou analogues à ceux pré- cédemment décrits porteront la même référence numérique dans la description qui suit de variantes de réalisation illustrées sur les figures 3 à 5. Conformément à une première variante représentée sur la figure 3, les capteurs 5, l'élément optique de fo- calisation 16 et le miroir 6 sont disposés successivement en regard d'une face latérale du prisme de telle manière que le capteur 5 ait un champ couvrant à la fois la zone de détection 3 du prisme 2 et la surface supérieure de l'unité de commande 7 disposée sous le prisme 2. La source lumineuse 4 est disposée en regard d'une autre face latérale du prisme 2 pour illuminer la zone de détection 3. Les différents constituants du dispositif sont disposés de telle manière que la zone de détection 3 et la surface supérieure de l'unité de commande 7 se conju- guent avec la surface du capteur 5 via l'élément optique de focalisation 16. Cette variante de réalisation est particulière-ment simple. Selon une deuxième variante de réalisation repré- sentée à la figure 4, le capteur 5 et l'élément optique de focalisation 16 sont disposés successivement en regard d'une facette latérale du prisme 2 de manière que la zone de détection 3 soit couverte par le champ du capteur 5. Un miroir 17, ayant une puissance optique, est disposé en regard de la face latérale opposée du prisme 2 pour refléter sur le capteur 5 via l'élément optique 16 et le prisme 2 la surface supérieure de l'unité de commande 7 disposée sous le prisme 2. Selon la troisième variante de réalisation repré- sentée à la figure 5, la zone de détection 3 du prisme 2 est bordée par une surface réfléchissante 18 couverte par le champ du capteur 5 qui est disposé avec un élément op-tique de focalisation 16 en regard d'une face latérale du prisme 2. L'unité de commande 7 et un élément optique de focalisation 19 sont disposés successivement en regard de la face inférieure du prisme 2 de manière que des portions de l'unité de commande 7 se reflètent nettement dans la bordure réfléchissante 18. Ainsi, le capteur 5 détecte simultanément (ou sé- quentiellement en variante) des caractéristiques optiques de l'empreinte figurant dans la zone de détection 3 et des caractéristiques optiques des portions de l'unité de commande 7 se réfléchissant dans la bordure réfléchissante 18. Les éléments identiques ou analogues à ceux précédemment décrits porteront la même référence que ces derniers dans la description qui suit du deuxième mode de réalisation. En référence à la figure 6, le dispositif conforme au deuxième mode de réalisation est agencé pour assurer une identification par reconnaissance d'iris. Le dispositif comprend un boîtier 1, un capteur 5 et une unité de commande 7. Un élément optique de focalisation 20 est monté sur le boîtier 1 en regard du capteur 5 de manière qu'une image d'un iris d'un candidat à l'identification se forme nettement sur le capteur 5. Un miroir de focalisation 21 est en outre disposé dans le champ du capteur 5 pour refléter vers le capteur 5 au moins une partie de l'unité de commande 7. Ainsi, se trouvent dans le champ du capteur 5 . la zone de détection (zone où se situe l'iris, derrière l'élément optique de focalisation 20) et la partie de l'unité de commande 7 reflétée par le miroir de focalisation 21. Le fonctionnement du dispositif est identique à celui du premier mode de réalisation. Selon une première variante (voir figure 7), un miroir 22 ou lame semi-réfléchissante est disposé entre le capteur 5 et un hublot 23 monté sur le boîtier 1 entre le capteur 5 et la zone de détection. Le miroir 22 est analogue au miroir 6 et disposé pour refléter au moins en partie l'unité de commande 7 vers le capteur 5. Un élément optique de focalisation 24 est ici monté entre le miroir 22 et l'unité de commande 7 pour permettre la formation d'une image nette sur le capteur 5. L'élément op- tique de focalisation 24 est facultatif. Le hublot 23 peut être remplacé par un élément optique de focalisation 20. Selon une deuxième variante représentée à la figure 8, le hublot 23, monté sur le boîtier 1 entre le capteur 5 et la zone de détection, est bordé par une zone réfléchissante 25 conformée pour refléter vers le capteur 5 une image de l'unité de commande 7 qui est ici montée au voisinage du capteur 5, dans le plan de focalisation de la zone réfléchissante 25. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le cadre de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, l'unité de commande peut être disposée au voisinage immédiat de la zone de détection d'empreinte. Il est possible de disposer l'unité de commande dans le champ du capteur après une réflexion sur une partie périphérique du prisme. L'organe réfléchissant peut être omis ou avoir une forme en kaléidoscope, une forme incurvée, une forme semi-enveloppante, ouverte ou fermée, ou toute autre forme présentant notamment deux portions réfléchissantes de formes identiques ou différentes, formant un angle entre elles pour fournir deux angles de vue... La lentille peut avoir des propriétés optiques particulières permet-tant de faire ressortir, grossir ou masquer des parties de l'unité de commande. La lentille est également facultative. La couche de protection peut être omise ou avoir une composition différente et, par exemple : être solide ou comporter une phase visqueuse et une phase solide, être opaque, incorporer des éléments phosphorescents... La mémoire contenant les signatures ou caractéristiques optiques de référence peut être soit raccordée à demeure à l'unité de commande soit lui être associée temporairement (les signatures ou caractéristiques optiques de référence peuvent être mémorisées dans une carte magnétique ou une carte à circuit intégré, une clé électronique...), soit être à distance de l'unité de commande et être reliée à celle-ci par une liaison filaire ou aé-rienne. Le module de comparaison des caractéristiques visuelles peut être indépendant du module de comparaison utilisé pour l'identification par reconnaissance d'em- preinte et être par exemple constitué par le circuit in- tégré d'une carte à circuit intégré. Le dispositif peut ne comprendre qu'un élément d'illumination de l'unité de commande. Les diodes 12 peu-vent être disposées en surface de l'unité de commande 7. L'invention est utilisable pour les dispositifs de capture d'empreinte au sens général de ce mot, à sa-voir les empreintes digitales, les empreintes iriennes (reconnaissance des iris), les empreintes faciales (reconnaissance des visages)... Les positions du prisme 2 et de l'unité de com- mande 7 peuvent être échangées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de capture de caractéristiques biométriques, comprenant un capteur optique (5) ayant un champ couvrant une zone de détection (3) des caractéristiques optiques et une unité de commande (7), électronique, reliée au capteur pour commander celui-ci, caractérisé en ce que l'unité de commande est disposée au moins partiellement dans le champ du capteur et comprend une mémoire (15) contenant au moins une signature résultant d'au moins une caractéristique optique de référence de l'unité de commande vue par le capteur et un module de comparaison (14) de la signature avec au moins une signature correspondante résultant d'au moins une caractéris-tique optique de l'unité de commande fournie par le capteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans le-quel le module de comparaison (14) est agencé également pour comparer des caractéristiques biométriques extraites d'images fournies par le capteur (5) à des caractéristiques biométriques mémorisées. 3. Dispositif selon la revendication 1, comprenant un miroir (6) disposé entre le capteur (5), l'unité de commande (7) et la zone de détection (3) et agencé pour permettre une visualisation de ces dernières par ré-flexion pour l'une et par transmission pour l'autre. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans le-quel le miroir (6) est un miroir semi-réfléchissant. 5. Dispositif selon la revendication 1, compre- nant un organe réfléchissant (8) entourant au moins partiellement l'unité de commande (7). 6. Dispositif selon la revendication 5, dans le-quel l'organe réfléchissant (8) comprend une pluralité de facettes réfléchissantes (9) formant des angles entre el- les de manière à fournir au capteur (5) différents angles 15 de vue de l'unité de commande (7). 7. Dispositif selon la revendication 1, compre- nant une lentille (10) disposée entre l'unité de commande (7) et le capteur (5) pour focaliser une image de l'unité de commande sur le capteur. 8. Dispositif selon la revendication 1, dans le-quel l'unité de commande (7) est recouverte d'une couche de protection (11) ayant des caractéristiques optiques détectables par le capteur (5). 9. Dispositif selon la revendication 8, dans le-quel la couche de protection (11) est en un matériau non opaque incorporant des éléments optiquement détectables. 10. Dispositif selon la revendication 9, dans le-quel les éléments optiquement actifs comprennent des paillettes réfléchissantes. 11. Dispositif selon la revendication 10, comprenant au moins un élément d'illumination (12) de l'unité de commande (7) noyé dans la couche de protection (11). 12. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, dans lequel la couche de protection (11) est en un matériau visqueux. 13. Dispositif selon la revendication 1, dans le-quel le module de comparaison (14) est agencé pour effectuer la comparaison à chaque démarrage du dispositif. 14. Dispositif selon la revendication 1, dans le-quel le module de comparaison (14) est agencé pour effectuer la comparaison périodiquement. 15. Dispositif selon la revendication 1, comprenant une pluralité d'éléments d'illumination (12) de l'unité de commande (7) qui sont pilotés par le module de comparaison (14) selon différentes configurations correspondants chacune à au moins une signature mémorisée. 16. Dispositif selon la revendication 1, dans le-quel la mémoire (15) contient une pluralité de signatures résultant de plusieurs caractéristiques optiques de réfé- 16 rence et le module de comparaison (14) est agencé pour sélectionner une signature mémorisée, isoler les caractéristiques optiques correspondantes parmi celles détectées par le capteur et comparer au moins une signature résul- tant des caractéristiques optiques détectées par le capteur à la signature mémorisée sélectionnée. 17. Dispositif selon la revendication 1, dans le-quel l'unité de commande (14) est agencée pour bloquer le fonctionnement du dispositif lorsque la comparaison a un résultat négatif.