Brevet FR2952737A1 — publié le 20110520

La présente invention concerne un procédé d'identification/authentification d'une personne par son réseau veineux, ainsi qu'un système d'identification/authentification adapté à mettre en oeuvre un tel procédé. Elle trouve application dans le domaine de la reconnaissance biométrique et en particulier dans le domaine de l'identification par analyse du réseau veineux d'une partie du corps comme un doigt ou une paume. L'identification par analyse et reconnaissance du réseau veineux d'une partie du corps d'une personne et en particulier de la main ou d'un ou plusieurs doigts est utilisée pour sécuriser des installations comme, par exemple, des bâtiments ou des machines, ou pour obtenir la délivrance de droits, comme par exemple, la délivrance d'une carte d'identité, le versement d'une pension, etc. Cette technologie permet de s'affranchir de codes d'accès ou de cartes qui peuvent être volés ou falsifiés. L'utilisation de cette technologie permet de renforcer la sécurité dans la mesure où la probabilité que deux personnes aient deux réseaux veineux identiques est quasiment nulle. On connaît un procédé d'identification/authentification d'une personne par analyse du réseau veineux d'un doigt qui est mis en oeuvre par un système d'identification/authentification. Le procédé d'identification/authentification comporte une étape d'illumination du doigt par un faisceau infrarouge, une étape de capture d'une image du réseau veineux du doigt ainsi éclairé à l'aide d'un capteur de prise d'image. Le procédé d'identification se poursuit alors par une étape de comparaison de l'image ainsi obtenue avec des images de référence d'une base de données et par une étape de prise de décision concernant l'identité de la personne à partir du résultat de l'étape de comparaison. Même si un tel procédé donne de bons résultats, il a ses limites. En particulier, le positionnement du doigt lors de la capture d'image doit être parfaitement connu et doit toujours être identique. En effet, une variation d'angle de vue entre l'acquisition de la référence et celle de l'image à identifier/authentifier produit des distorsions importantes entre les deux images, et éventuellement un rejet, à tort, de l'identification/authentification. Pour éviter ces problèmes, des guides sont prévus pour maintenir le doigt pendant la capture d'image, ce qui nécessite une étape de mise en place correcte du doigt sur les guides préalablement à l'étape de capture d'image, ce qui augmente le temps nécessaire à l'identification et peut dégrader l'ergonomie du système d'identification/authentification, en particulier l'utilisation d'un tel système d'identification/authentification oblige à un contact entre ledit système d'identification/authentification et le doigt, elle oblige également d'expliquer à l'utilisateur comment positionner son doigt, et elle dégrade la compacité du système d'identification/authentification. Un objet de la présente invention est de proposer un procédé d'identification/authentification d'une personne qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur et qui, en particulier, permette de s'affranchir du positionnement de la partie du corps de la personne par rapport au capteur de prise d'image. A cet effet, est proposé un procédé d'identification/authentification d'une personne par un système d'identification/authentification comportant un dispositif de capture d'une image d'un réseau veineux d'une partie du corps de ladite personne, un dispositif d'imagerie 3D, et une unité de commande et de traitement, le procédé comprenant: - une étape de mise en place de ladite partie du corps dans le champ du dispositif de capture d'une image du réseau veineux et du dispositif d'imagerie 3D; - une étape de capture d'une image de ladite partie du corps par le dispositif d'imagerie 3D, - une étape de capture d'une image du réseau veineux de ladite partie du corps 20 par le dispositif de capture d'une image du réseau veineux, - une étape de reconstitution, par l'unité de commande et de traitement, d'une forme tridimensionnelle de ladite partie du corps à partir d'images capturées par le dispositif d'imagerie 3D, - une étape de développement, par l'unité de commande et de traitement, de la 25 forme tridimensionnelle de ladite partie du corps sous forme d'une image développée, - une étape de projection de l'image du réseau veineux sous forme d'une image à plat de résolution connue et constante en tout point du réseau veineux sur l'image ainsi développée, - une étape de comparaison de l'image à plat ainsi obtenue avec des images de 30 référence par l'unité de commande et de traitement, et - une étape de prise de décision concernant l'identité/authentification de la personne à partir du résultat de l'étape de comparaison par l'unité de commande et de traitement. Avantageusement, l'étape de capture d'une image du réseau veineux s'effectue par transmission de la lumière dans le doigt. Avantageusement, l'étape de capture d'une image du réseau veineux s'effectue par réflexion de la lumière par le doigt. Avantageusement, l'étape de capture d'une image de ladite partie du corps consiste en une projection d'une mire lumineuse sur ladite partie du corps et en une capture d'une image de ladite mire ainsi projetée. Avantageusement, l'étape de capture d'une image de ladite partie du corps consiste en une capture par une caméra temps de vol. L'invention propose également un procédé d'identification/authentification d'une personne par un système d'identification/authentification comportant un système de stéréovision et une unité de commande et de traitement, le procédé comprenant: - une étape de mise en place de ladite partie du corps dans le champ du système de stéréovision; - une étape de capture et de reconstitution, par le système de stéréovision, d'une forme tridimensionnelle du réseau veineux, - une étape de développement, par l'unité de commande et de traitement, de la forme tridimensionnelle sous forme d'une image à plat de résolution connue et constante en tout point du réseau veineux, - une étape de comparaison de l'image à plat ainsi obtenue avec des images de référence par l'unité de commande et de traitement, et - une étape de prise de décision concernant l'identité/authentification de la personne à partir du résultat de l'étape de comparaison par l'unité de commande et de traitement. L'invention propose également un système d'identification/authentification d'une personne, le système comportant: - un dispositif de capture prévu pour capturer une image du réseau veineux d'une partie du corps de ladite personne, - un dispositif d'imagerie 3D prévu pour capturer une image de ladite partie du corps, et - une unité de commande et de traitement comportant: - des moyens de reconstitution prévus pour reconstituer la forme tridimensionnelle de ladite partie du corps à partir des images capturées par le dispositif d'imagerie 3D, - des moyens de développement prévus pour développer ladite forme tridimensionnelle sous forme d'une image développée, - des moyens de projection prévus pour projeter l'image du réseau veineux sous forme d'une image à plat de résolution connue et constante en tout point du 5 réseau veineux sur l'image développée, - des moyens de comparaison prévus pour comparer l'image à plat obtenue par les moyens de projection avec des images de référence, et - des moyens de prise de décision prévus pour prendre une décision quant à l'identité/authentification de la personne à partir d'informations fournies par les 10 moyens de comparaison. Avantageusement, le dispositif de capture comporte une source d'éclairement infrarouge et une caméra infrarouge. Avantageusement, le dispositif d'imagerie 3D comporte un projecteur d'une mire lumineuse et une caméra. 15 L'invention propose également un système d'identification/authentification d'une personne, le système comportant: - un système de stéréovision prévu pour capturer, en stéréovision, une image d'une partie du corps de ladite personne et du réseau veineux de ladite partie du corps, et pour reconstituer la forme tridimensionnelle du réseau veineux, et 20 - une unité de commande et de traitement comprenant: - des moyens de développement prévus pour développer ladite forme tridimensionnelle sous forme d'une image à plat de résolution connue et constante en tout point du réseau veineux, - des moyens de comparaison prévus pour comparer l'image à plat obtenue 25 par les moyens de développement avec des images de référence, et - des moyens de prise de décision prévus pour prendre une décision quant à l'identité/authentification de la personne à partir d'informations fournies par les moyens de comparaison. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, 30 apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : la Fig. 1 représente un système d'identification/authentification selon un premier mode de réalisation de l'invention, la Fig. 2 représente un algorithme d'un procédé d'identification/authentification selon un premier mode de réalisation de l'invention, la Fig. 3 est une représentation du développement d'une forme tridimensionnelle d'un réseau veineux, la Fig. 4 représente un système d'identification/authentification selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, et la Fig. 5 représente un algorithme d'un procédé d'identification/authentification selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. La Fig. 1 représente un système d'identification/authentification 100 d'une personne destiné à acquérir une image d'un réseau veineux 150 d'une partie du corps 152 de la personne, ici le doigt. Mais l'invention s'applique de la même manière à plusieurs doigts ou à la paume, ou à toutes autres parties du corps dont le réseau veineux peut être capturé. Le système d'identification/authentification 100 comporte un dispositif de capture d'une image du réseau veineux 102, 104, un dispositif d'imagerie 3D 106, et une unité de commande et de traitement 108. Le dispositif de capture 102, 104 est prévu pour capturer une image du réseau veineux 150 du doigt 152 et comporte ici une source d'éclairement infrarouge 102 et une caméra infrarouge 104. La longueur d'onde typique est 850 nm, mais toute longueur d'onde entre 700 et 950 nm convient. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté ici, l'acquisition de l'image du réseau veineux 150 s'effectue par transmission de lumière dans le doigt. Dans un autre mode de réalisation non représenté, l'acquisition de l'image du réseau veineux 150 peut s'effectuer par réflexion de lumière sur le doigt, il sera alors avantageux de placer des filtres polariseurs rectilignes devant l'éclairage et la caméra de façon à maximiser le contraste du réseau veineux. Dans un autre mode de réalisation non représenté, l'acquisition de l'image du réseau veineux 150 peut s'effectuer par transmission, grâce à la mise en place d'un éclairage placé sur les côtés du doigt. Dans le mode de réalisation de la Fig. 1, l'objectif de la caméra infrarouge 104 fait face à la source d'éclairement infrarouge 102. Lorsque le doigt 152 est placé, il vient se positionner entre la source d'éclairement infrarouge 102 et la caméra infrarouge 104. La source d'éclairement infrarouge 102 éclaire le dos du doigt 152. Le faisceau infrarouge traverse le doigt et permet de mettre en valeur le réseau veineux 150 qui se trouve juste sous la peau de la face avant du doigt 152. Le dispositif d'imagerie 3D 106 est prévu pour capturer une image du doigt 152 et est destiné à permettre la connaissance de la position du doigt 152 dans l'espace et la restitution de la forme tridimensionnelle du doigt 152. Le dispositif d'imagerie 3D 106 peut être par exemple constitué d'un projecteur 110 qui projette une mire lumineuse et d'une caméra. Le projecteur de mire 110 éclaire la face avant du doigt 152. La mire comprend un éclairage de motifs lumineux connu dans une couleur, par exemples des courbes en créneaux ou en sinusoïde en bleu. La mire est définie ici pour avoir une période moyenne sur le doigt de 2 à 3 mm. La caméra capture alors une image du doigt 152 de la mire ainsi projetée. Le dispositif d'imagerie 3D peut aussi être constitué d'une caméra dite "caméra temps de vol". La Fig. 4 représente un autre système d'identification/authentification 400 d'une 15 personne destiné à acquérir une image d'un réseau veineux 150 d'une partie du corps 152 de la personne. Le système d'identification/authentification 400 comporte: - un système de stéréovision 405 prévu pour capturer, en stéréovision, une image de la partie du corps 152 de la personne et du réseau veineux 150 de la partie du 20 corps 152, et pour reconstituer la forme tridimensionnelle 350 (Fig. 3) du réseau veineux 150, et - une unité de commande et de traitement 408. Le système de stéréovision 405 peut être constitué de la caméra infrarouge 104 et d'une autre caméra infrarouge additionnelle 406. L'utilisation du système de 25 stéréovision 405 permet de reconstituer directement la forme tridimensionnelle du réseau veineux 150 sans qu'il soit nécessaire de reconstituer la forme tridimensionnelle du doigt 152. Dans les cas du système d'identification/authentification 100 du premier mode de réalisation et d'identification/authentification 400 du deuxième mode de 30 réalisation, il n'y a pas de contact du doigt avec un guide et la connaissance de la forme tridimensionnelle du doigt 352 et/ou du réseau veineux 350 permet d'identifier et d'authentifier la personne. Dans le cas du premier mode de réalisation, le dispositif de capture d'une image d'un réseau veineux 102, 104 et le dispositif d'imagerie 3D 106 peuvent fonctionner de manière simultanée ou quasi-simultanée pour limiter le mouvement du doigt entre l'acquisition de l'image du réseau veineux 150 et l'acquisition de la forme du doigt 152. Des filtres optiques peuvent être utilisés pour éliminer les interférences entre les deux systèmes d'imagerie si besoin. D'une part, l'unité de commande et de traitement 108 commande la source d'éclairement infrarouge 102, la caméra infrarouge 104 et le dispositif d'imagerie 3D 106, et, d'autre part, elle traite les données transmises par la caméra infrarouge 104 et le dispositif d'imagerie 3D. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'unité de commande et de traitement 108 extrait du signal d'image transmis par le dispositif d'imagerie 3D 106, une image en niveau de gris et en reconstitue une forme en 3D du doigt 152. L'analyse de la déformation de la mire sur l'image ainsi capturée permet de reconstituer la forme du doigt 152. L'unité de commande et de traitement 108 est également destinée à recevoir 15 l'image du réseau veineux 150 capturée par la caméra infrarouge 104. A partir de la forme 3D du doigt 152 et de l'image du réseau veineux 150, l'unité de commande et de traitement 108 est prévue pour réaliser le développement de la surface du doigt sous forme d'une image développée et la projection de l'image du réseau veineux 150 sous forme d'une image 360 à plat de résolution connue et 20 constante en tout point du réseau veineux 150 sur l'image ainsi développée. Le doigt 152 et le réseau veineux 150 sont ainsi reconstitués et il est possible d'en retirer une image à une résolution connue et identique en tout point, adaptée aux comparaisons qui seront réalisées par la suite avec les images de réseaux veineux de référence d'une base de données. Ces images adaptées sont issues d'une remise dans le 25 plan du réseau veineux 150 à partir des informations tridimensionnelles issues des images acquises du doigt 152. Des méthodes de remise à plat sont connues. On citera dans le cas d'un doigt, celle décrite dans l'article "3D Touchless fingerprints compatibility with legacy rolled images", Y. Chen et al In Biometric Consortium Conference, Aug. 21, 2006 Page:1-6. 30 On citera dans le cas d'une paume, celle décrite dans les articles suivants: - "Paramaterization and smooth approximation of surface triangulations", Michael S. Floater (1997), - "Intrinsic Parameterizations of surface meshes", Matthieu Desbrun et al. (2002), - "Parameterization of Triangular Meshes with Virtual Boundaries", Yunjin Lee (2002), - "Surface Paramaterization: A tutorial and Survey", Michael S. Floater et K. Hormann (2004). Associé à la connaissance de la forme tridimensionnelle du doigt 152, la projection du réseau veineux 150 s'effectue de manière à rendre l'image ainsi obtenue équivalente à une image d'un plan fronto-parallèle à la caméra infrarouge 104 et à résolution connue et constante, ainsi la connaissance de la position du réseau veineux 150 dans l'espace permet d'en projeter une représentation selon un plan éliminant les problèmes de distorsion liés aux variations de position du doigt 152 lors de l'acquisition. La Fig. 3 montre, d'une part, la forme tridimensionnelle du doigt 352 et du réseau veineux 350 sur une tranche, et, d'autre part, une image développée du réseau veineux 360 associée à une image développée 362 de la surface du doigt. En d'autres termes, cela revient, pour l'unité de commande et de traitement 108, à réorienter virtuellement le doigt 152 selon une position de référence connue et à projeter le réseau veineux 150 à partir de cette position de référence. L'unité de commande et de traitement 108 compare alors cette image à plat du réseau veineux 150 à une image de référence de la base de données pour en 20 identifier/authentifier ou non la personne. L'unité de commande et de traitement 108 comporte alors: - des moyens de reconstitution prévus pour reconstituer la forme tridimensionnelle du doigt 152 à partir d'une image du doigt 152 capturée par le dispositif d'imagerie 3D 106, 25 - des moyens de développement prévus pour développer la forme tridimensionnelle du doigt 152 obtenue par les moyens de reconstitution sous forme de l'image développée 362, - des moyens de projection prévus pour projeter l'image du réseau veineux 150 sous forme d'une image 360 à plat de résolution connue et constante en tout point du 30 réseau veineux 150 sur l'image développée 362, - des moyens de comparaison prévus pour comparer l'image à plat 360 obtenue par les moyens de développement avec des images de référence, et - des moyens de prise de décision prévus pour prendre une décision quant à l'identité/authentification de la personne à partir d'informations fournies par les moyens de comparaison. La Fig. 2 représente un algorithme 200 d'un procédé d'identification/authentification selon le premier mode de réalisation de l'invention qui comporte: - une étape 202 de mise en place du doigt 152 dans le champ du dispositif de capture d'une image du réseau veineux 102, 104 et du dispositif d'imagerie 3D 106, - une étape 204 de capture d'une image du doigt 152 par le dispositif d'imagerie 3D 106, - une étape 206 de capture d'une image du réseau veineux 150 par le dispositif de capture d'une image du réseau veineux 102, 104, - une étape 208 de reconstitution, par l'unité de commande et de traitement 108, d'une forme tridimensionnelle 352 du doigt 152 à partir d'images capturées par le dispositif d'imagerie 3D 106, - une étape 210 de développement, par l'unité de commande et de traitement 108, de la forme tridimensionnelle 352 du doigt 152 sous forme d'une image développée 362, - une étape 211 de projection de l'image du réseau veineux 150 sous forme 20 d'une image 360 à plat de résolution connue et constante en tout point du réseau veineux 150 sur l'image ainsi développée 362, - une étape 212 de comparaison de l'image à plat 360 ainsi obtenue avec des images de référence par l'unité de commande et de traitement 108, et - une étape 214 de prise de décision concernant l'identité/authentification de la 25 personne à partir du résultat de l'étape de comparaison par l'unité de commande et de traitement 108. Lorsque le dispositif d'imagerie 3D est constitué d'une caméra temps de vol, l'étape 204 de capture d'une image de ladite partie du corps 152 consiste en une capture par ladite caméra temps de vol. 30 Dans le cas d'une utilisation d'un dispositif d'imagerie 3D constitué d'un système de stéréovision, l'unité de commande et de traitement 408 comprend: - des moyens de développement prévus pour développer la forme tridimensionnelle 350 du réseau veineux 150 sous forme d'une image 360 à plat de résolution connue et constante en tout point du réseau veineux 150, - des moyens de comparaison prévus pour comparer l'image à plat 360 obtenue par les moyens de développement avec des images de référence, et - des moyens de prise de décision prévus pour prendre une décision quant à l'identité/authentification de la personne à partir d'informations fournies par les 5 moyens de comparaison. La Fig. 5 représente un algorithme 500 d'un procédé d'identification/authentification selon le deuxième mode de réalisation de l'invention qui comporte: - une étape 502 de mise en place de ladite partie du corps 152 dans le champ du 10 système de stéréovision; - une étape 504 de capture et de reconstitution, par le système de stéréovision, d'une forme tridimensionnelle 350 du réseau veineux 150, - une étape 510 de développement, par l'unité de commande et de traitement 108, de la forme tridimensionnelle 350 sous forme d'une image 360 à plat de 15 résolution connue et constante en tout point du réseau veineux 150, - une étape 512 de comparaison de l'image à plat 360 ainsi obtenue avec des images de référence par l'unité de commande et de traitement 408, et - une étape 514 de prise de décision concernant l'identité/authentification de la personne à partir du résultat de l'étape de comparaison par l'unité de commande et de 20 traitement 408. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. REVENDICATIONS1) Procédé d'identification/authentification (200) d'une personne par un système d'identification/authentification (100) comportant un dispositif de capture d'une image d'un réseau veineux (102, 104) d'une partie du corps (152) de ladite personne, un dispositif d'imagerie 3D (106), et une unité de commande et de traitement (108), le procédé comprenant: - une étape (202) de mise en place de ladite partie du corps (152) dans le champ du dispositif de capture d'une image du réseau veineux (102, 104) et du dispositif 10 d'imagerie 3D (106); - une étape (204) de capture d'une image de ladite partie du corps (152) par le dispositif d'imagerie 3D (106), - une étape (206) de capture d'une image du réseau veineux (150) de ladite partie du corps (152) par le dispositif de capture d'une image du réseau veineux (102, 104), 15 - une étape (208) de reconstitution, par l'unité de commande et de traitement (108), d'une forme tridimensionnelle (352) de ladite partie du corps (152) à partir d'images capturées par le dispositif d'imagerie 3D (106), - une étape (210) de développement, par l'unité de commande et de traitement (108), de la forme tridimensionnelle (352) de ladite partie du corps (152) sous forme 20 d'une image développée (362), - une étape (211) de projection de l'image du réseau veineux (150) sous forme d'une image (360) à plat de résolution connue et constante en tout point du réseau veineux (150) sur l'image ainsi développée (362), - une étape (212) de comparaison de l'image à plat (360) ainsi obtenue avec des 25 images de référence par l'unité de commande et de traitement (108), et - une étape (214) de prise de décision concernant l'identité/authentification de la personne à partir du résultat de l'étape de comparaison par l'unité de commande et de traitement (108). 2) Procédé d'identification/authentification (200) selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce que l'étape (206) de capture d'une image du réseau veineux (150) s'effectue par transmission de la lumière dans le doigt. 12 3) Procédé d'identification/authentification (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (206) de capture d'une image du réseau veineux (150) s'effectue par réflexion de la lumière par le doigt. 4) Procédé d'identification/authentification (200) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape (204) de capture d'une image de ladite partie du corps (152) consiste en une projection d'une mire lumineuse sur ladite partie du corps (152) et en une capture d'une image de ladite mire ainsi projetée. 5) Procédé d'identification/authentification (200) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape (204) de capture d'une image de ladite partie du corps 10 (152) consiste en une capture par une caméra temps de vol. 6) Système d'identification/authentification (100) d'une personne, le système comportant: - un dispositif de capture (102, 104) prévu pour capturer une image du réseau veineux (150) d'une partie du corps (152) de ladite personne, 15 - un dispositif d'imagerie 3D (106) prévu pour capturer une image de ladite partie du corps (152), et - une unité de commande et de traitement (108) comportant: - des moyens de reconstitution prévus pour reconstituer la forme tridimensionnelle de ladite partie du corps (152) à partir des images capturées par le 20 dispositif d'imagerie 3D (106), - des moyens de développement prévus pour développer ladite forme tridimensionnelle (352) sous forme d'une image développée (362), - des moyens de projection prévus pour projeter l'image du réseau veineux (150) sous forme d'une image (360) à plat de résolution connue et constante en tout 25 point du réseau veineux (150) sur l'image développée (362), - des moyens de comparaison prévus pour comparer l'image à plat (360) obtenue par les moyens de projection avec des images de référence, et - des moyens de prise de décision prévus pour prendre une décision quant à l'identité/authentification de la personne à partir d'informations fournies par les 30 moyens de comparaison. 7) Système d'identification/authentification (100) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de capture comporte une source d'éclairement infrarouge (102) et une caméra infrarouge (104). 8) Système d'identification/authentification (100) selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le dispositif d'imagerie 3D (106) comporte un projecteur (110) d'une mire lumineuse et une caméra.