Brevet FR3038761A1 — publié le 20170113

La présente invention concerne un procédé de vérification de la véracité d'un ou plusieurs doigts, ainsi qu'un dispositif de vérification adapté à mettre en oeuvre un tel procédé de vérification. Elle trouve application dans le domaine de la reconnaissance biométrique et en particulier dans le domaine de l'identification par analyse des empreintes d'un doigt. Dans le cadre d'une identification/authentification d'une personne par analyse de son empreinte digitale, il est préférable de s'assurer que le doigt est un vrai doigt et non un leurre présenté dans le but de tromper le système d'identification/authentification. Il existe de nombreuses solutions permettant de vérifier que le doigt est véritablement un doigt. Un type de fraude particulier consiste à coller ou plaquer une couche supplémentaire sur le doigt. Cette couche peut être par exemple une couche en latex, en silicone, en gélatine ou encore une feuille imprimée enroulée ou juste posée sur le doigt. Il est intéressant de trouver une solution adaptée pour détecter de telles fraudes. Un objet de la présente invention est de proposer un procédé de vérification de la véracité d'un doigt qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur et qui, en particulier, permet d'assurer une meilleure détection d'un leurre dans le cas d'un dispositif de vérification sans contact. A cet effet, est proposé un procédé de vérification de la véracité d'un doigt par un dispositif de vérification comportant un dispositif de projection prévu pour projeter une mire constituée d'une pluralité de lignes parallèles entre elles sur le doigt et orthogonales à la direction longitudinale privilégiée du doigt, un dispositif de capture prévu pour capturer une image du doigt et de la mire, et une unité de traitement, le procédé comportant: - une étape d'éclairage au cours de laquelle le dispositif de projection éclaire le doigt avec la mire, - une étape de capture au cours de laquelle le dispositif de capture capture une image de mire de la mire projetée sur le doigt, - une étape d'extraction de franges au cours de laquelle l'unité de traitement extrait des franges à partir de l'image de mire ainsi capturée, - une étape de calcul de caractéristique au cours de laquelle l'unité de traitement calcule au moins une caractéristique relative à la structure physique des franges, 3038761 2 - une étape de comparaison au cours de laquelle l'unité de traitement compare la ou les caractéristiques ainsi calculées avec des valeurs de référence de ces caractéristiques, et - une étape de prise de décision au cours de laquelle l'unité de traitement prend 5 une décision concernant la véracité du doigt à partir du résultat de l'étape de comparaison. Selon un mode de réalisation particulier, l'étape de calcul de caractéristique consiste à calculer, pour chaque frange et pour chaque point de ladite frange, la flèche audit point, puis à calculer, pour chaque frange, la variance des flèches ainsi calculées, 10 puis à calculer sur l'ensemble des franges, la moyenne des variances des flèches ainsi calculées, et la caractéristique physique calculée est cette moyenne. Selon un autre mode de réalisation particulier, l'étape de calcul de caractéristique consiste en outre, d'abord à calculer, pour chaque frange et pour chaque point de ladite frange, la flèche audit point, puis à calculer, pour chaque frange, la 15 moyenne des flèches ainsi calculées, puis sur l'ensemble des franges, à calculer la moyenne des moyennes des flèches ainsi calculées, et la caractéristique physique calculée est cette moyenne des moyennes. Avantageusement, l'étape de calcul de caractéristique consiste en outre à calculer, pour chaque frange, les paramètres a, b et c de sa modélisation sous la forme 20 x=ay2+by+c, puis sur l'ensemble des franges, à calculer la moyenne des paramètres 'a' ainsi calculés et la caractéristique physique calculée est cette moyenne. Avantageusement, le procédé de vérification comporte entre l'étape d'extraction de franges et l'étape de calcul de caractéristique, une étape de binarisation suivie d'une étape de squelettisation, et l'étape de calcul de caractéristique consiste en outre 25 calculer, pour chaque frange, les paramètres a, b et c de sa modélisation sous la forme x=ay2+by+c, puis pour chaque frange, à calculer, pour chaque point de ladite frange, l'erreur entre la frange réelle et la frange modélisée avec la formule (xi-ay,2-byi-c)2 où 'i' est l'indice du point de la frange considéré, puis, sur chaque frange, la moyenne de cette erreur, puis, sur l'ensemble des franges, à calculer la moyenne des erreurs 30 moyennes ainsi calculées, et en ce que la caractéristique physique calculée est alors cette moyenne. L'invention propose également un dispositif de vérification de la véracité d'un doigt, le dispositif de vérification comportant des moyens pour mettre en oeuvre le procédé de vérification selon l'une des variantes précédentes. 3038761 3 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 réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : 5 la Fig. 1 représente un dispositif de vérification de la véracité d'un doigt selon l'invention, la Fig. 2 représente un algorithme d'un procédé de vérification de la véracité d'un doigt selon l'invention, la Fig. 3a montre une image d'une mire projetée sur de vrais doigts, 10 la Fig. 3b montre une image d'une mire projetée sur une fraude papier, la Fig. 3c montre une image d'une mire projetée sur une fraude latex, la Fig. 4a montre une image des franges extraites à partir de l'image de la mire de la Fig. 3a, la Fig. 4b montre une image des franges extraites à partir de l'image de la mire 15 de la Fig. 3b, la Fig. 4c montre une image des franges extraites à partir de l'image de la mire de la Fig. 3c, et la Fig. 5 est un exemple de frange. Le principe de l'invention consiste d'abord à projeter sur le doigt une mire 20 constituée de ligne parallèles entre elles et orthogonales à la direction longitudinale privilégiée du doigt, puis à capturer une image du doigt avec les lignes ainsi projetées, et à analyser la structures des lignes capturées sur l'image pour en déduire la véracité du doigt. Ainsi, lorsqu'une couche supplémentaire est accolée au doigt, cela entraîne une 25 surépaisseur et une discontinuité entre la surface du doigt et la surface de la couche et la détection d'une telle discontinuité permet de détecter la fraude. Dans ce cas, certaines lignes vont présenter une discontinuité. En outre, lorsque le leurre consiste en une feuille de papier simplement posée sur le doigt, les lignes projetées seront rectilignes alors que dans le cas d'un doigt, 30 elles présenteront une certaine courbure. La Fig. 1 montre un dispositif de vérification 100 destiné à vérifier si le doigt 50 est un vrai doigt ou non. Le dispositif de vérification 100 comporte un dispositif de projection 106 prévu pour projeter une mire 52 constituée d'une pluralité de lignes parallèles sur le doigt 50, 3038761 4 un dispositif de capture 102 prévu pour capturer une image du doigt 50 et de la mire 52 et une unité de traitement 104. Le dispositif de capture 102 comporte au moins un moyen de capture comme par exemple une caméra. 5 Le dispositif de capture 102 capture une image de la mire 52 ainsi projetée sur le doigt 50. L'image de mire 302a-c est une image numérique. La Fig. 3a montre une image de mire 302a pour un vrai doigt 50. La Fig. 3b montre une image de mire 302b pour un doigt 50 recouvert d'une fraude papier. 10 La Fig. 3c montre une image de mire 302c pour un doigt 50 recouvert d'une fraude latex. L'unité de traitement 104 extrait les franges de l'image de mire 302a-c ainsi obtenue. La Fig. 4a montre une image de franges 402a calculée à partir de l'image de 15 mire 302a. La Fig. 4b montre une image de franges 402b calculées à partir de l'image de mire 302b. La Fig. 4c montre une image de franges 402c calculées à partir de l'image de mire 302c. 20 L'analyse des franges 402a-c montre clairement que les fraudes peuvent être détectées à partir de la structure physique desdites franges 402a-c. Les franges 402a d'un vrai doigt 50 sont courbes, tandis que les franges 402b d'un leurre papier sont rectilignes et certaines franges 402c d'un leurre silicone sont irrégulières à cause de la marche entre les surfaces du doigt 50 et la couche de latex. 25 La Fig. 2 montre un algorithme d'un procédé de vérification 200 de la validité d'un doigt 50 mis en oeuvre par le dispositif de vérification 100. Le procédé de vérification 200 comporte: - une étape d'éclairage 201 au cours de laquelle le dispositif de projection 106 éclaire le doigt 50 avec la mire 52, 30 - une étape de capture 202 au cours de laquelle le dispositif de capture 102 capture une image de mire 302a-c de la mire 52 projetée sur le doigt 50, - une étape d'extraction de franges 206 au cours de laquelle l'unité de traitement 104 extrait les franges 402a-c à partir de l'image de mire 302a-c ainsi capturée, 3038761 5 - une étape de calcul de caractéristique 208 au cours de laquelle l'unité de traitement 104 calcule au moins une caractéristique relative à la structure physique des franges 402a-c, - une étape de comparaison 210 au cours de laquelle l'unité de traitement 104 5 compare la ou les caractéristiques ainsi calculées avec des valeurs de référence de ces caractéristiques, et - une étape de prise de décision 212 au cours de laquelle l'unité de traitement 104 prend une décision concernant la véracité du doigt 50 à partir du résultat de l'étape de comparaison 210. 10 La mire 52 est de préférence d'une seule couleur pour permettre d'acquérir sur d'autres canaux une information supplémentaire, par exemple l'empreinte digitale du doigt sous éclairage uniforme. L'étape d'extraction de franges 206 consiste par exemple à extraire les franges correspondantes aux fronts noir/blanc ou blanc/noir de l'image de mire. 15 Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'étape d'extraction de franges 206 consiste à partir de l'image de mire 302a-c, par exemple à appliquer un filtre de Canny-Deriche horizontal afin d'en extraire les franges 402a-c. Il est également possible de mettre en oeuvre une détection de contour horizontal de type Sobel, Prewitt ou toute autre méthode appropriée de traitement d'image en particulier 20 un filtrage dans l'espace de Fourier. Afin de faciliter le traitement ultérieur des franges 402a-c au cours de l'étape de calcul de caractéristique 208, l'image des franges 402a-c est binarisée. La binarisation est effectuée par exemple à l'aide de la méthode de OTSU suivie d'une étape de squelettisation. Le procédé comporte alors entre l'étape d'extraction de franges 206 et 25 l'étape de calcul de caractéristique 208, une étape de binarisation suivie d'une étape de squelettisation. Afin d'obtenir des résultats plus pertinents, il est préférable d'éliminer les éléments de l'image qui ne constituent pas de manière certaines des franges 402a-c mais sont des éléments autres issus par exemple des erreurs optiques ou de 30 segmentation du doigt. En outre, il est aussi préférable de s'assurer que les franges n'ont pas été morcelées aux abords de discontinuités dans le doigt. Ainsi, des critères d'orientation, de longueur, dans le premier cas, et de proximité dans le second cas permettent respectivement d'éliminer ou de recoller des morceaux de franges. 3038761 6 Préférentiellement, les franges ne sont conservées que dans une zone englobant grossièrement la première phalange du doigt. Dans le cas où l'image de mire 302a-c porte sur plusieurs doigts, il est préférable d'isoler chaque doigt à l'aide d'une étape de segmentation préalablement à l'étape 5 d'extraction. L'étape de segmentation peut par exemple être réalisée à l'aide d'un algorithme OTSU appliqué sur l'image sous-échantillonnée. Les caractéristiques physiques sont liées à la forme des franges ou aux irrégularités des franges. La forme des franges permet de différencier un vrai doigt 50 d'un leurre papier 10 (Fig. 4b). La présence d'aspérités permet de différencier un vrai doigt 50 d'un leurre latex en surépaisseur (Fig. 4c). La Fig. 5 montre un exemple d'une frange 402a telle qu'elle a été extraite lors de l'étape d'extraction dans un repère (O, x, y), où x est parallèle à l'axe longitudinal du doigt et où y est un axe transversal au doigt dans le plan de l'image de mire 302a. 15 Certaines caractéristiques qui sont décrites ci-après sont basées sur les flèches qui peuvent être calculées à partir des franges 402a-c. Le point C (xi, yi) est un point de la frange 402a. Les points A et B sont des points symétriques de la frange 402a ayant respectivement pour ordonnée yi-N et yi+N, où N est un nombre de pixels relativement faible et fixe qui est par exemple de 20 l'ordre de 5 à 10 pixels. M est le milieu du segment [A, B] et la flèche est la distance signée d(C, M). Selon un mode de réalisation particulier, l'étape de calcul de caractéristique 208 consiste d'abord à calculer, pour chaque frange 402a-c et pour chaque point de ladite frange 402a-c, la flèche audit point, puis à calculer, pour chaque frange 402a-c, la 25 variance des flèches ainsi calculées, puis à calculer sur l'ensemble des franges 402a-c, la moyenne des variances des flèches ainsi calculées. La caractéristique physique calculée est alors cette moyenne des variances. Selon un autre mode de réalisation particulier, l'étape de calcul de caractéristique 208 consiste d'abord à calculer, pour chaque frange 402a-c et pour 30 chaque point de ladite frange 402a-c, la flèche audit point, puis à calculer, pour chaque frange 402a-c, la moyenne des flèches ainsi calculées, puis sur l'ensemble des franges 402a-c, à calculer la moyenne des moyennes des flèches ainsi calculées. La caractéristique physique calculée est alors cette moyenne des moyennes. 3038761 7 Selon un autre mode de réalisation particulier, chaque frange 402a-c peut être modélisée sous la forme parabolique x=ay2+by+c, l'étape de calcul de caractéristique 208 consiste alors à calculer, pour chaque frange 402a-c, les paramètres a, b et c de sa modélisation, puis sur l'ensemble des franges 402a-c, à calculer la moyenne des 5 paramètres 'a' ainsi calculés. La caractéristique physique calculée est alors cette moyenne. Selon un autre mode de réalisation, chaque frange 402a-c peut être modélisée sous la forme parabolique x=ay2+by+c, l'étape de calcul de caractéristique 208 consiste alors à calculer, pour chaque frange 402a-c, les paramètres a, b et c de sa 10 modélisation. L'étape de calcul de caractéristique 208 consiste alors à calculer, pour chaque frange 402a-c, les paramètres a, b et c de sa modélisation, puis pour chaque frange 402a-c, à calculer, pour chaque point de ladite frange 402a-c, l'erreur entre la frange 402a-c réelle et la frange modélisée avec la formule (x,-ay,2-by,-c)2 où 'i' est l'indice du point de la frange considéré, puis, sur chaque frange 402a-c, la moyenne de 15 cette erreur, puis, sur l'ensemble des franges 402a-c, à calculer la moyenne des erreurs moyennes ainsi calculées. La caractéristique physique calculée est alors cette moyenne. Les valeurs x, et y, sont les coordonnées du point d'indice 'i' de la frange considérée et qui sont obtenues après l'étape de binarisation et l'étape de squelettisation. 20 Comme précisé à l'étape de calcul de caractéristique 208, il est possible de calculer une ou plusieurs des caractéristiques décrites ci-dessus. L'étape de comparaison 210 consiste alors à comparer la valeur de chaque caractéristique à des valeurs de référence de ces caractéristiques. L'étape de comparaison peut être mise en oeuvre par tous moyens de 25 comparaison appropriés comme par exemple un réseau de neurones, une machine à vecteur de support (SVM) ou un arbre de décision. Les moyens de comparaison nécessitent classiquement une phase d'apprentissage au cours de laquelle des vrais doigts 50 et des doigts 50 recouverts de leurres sont présentés devant au dispositif de vérification 100 qui calcule les 30 caractéristiques particulières à relever. A la suite de cette phase d'apprentissage, les moyens de comparaison sont aptes à classer chaque nouveau doigt 50 qui lui est présenté comme un vrai doigt ou un faux doigt. Alternativement, l'apprentissage peut être effectué avec uniquement des vrais doigts et un algorithme de type SVM one class. REVENDICATIONS1) Procédé de vérification (200) de la véracité d'un doigt (50) par un dispositif de vérification (100) comportant un dispositif de projection (106) prévu pour projeter une mire (52) constituée d'une pluralité de lignes parallèles entre elles sur le doigt (50) et orthogonales à la direction longitudinale privilégiée du doigt (50), un dispositif de capture (102) prévu pour capturer une image du doigt (50) et de la mire (52), et une unité de traitement (104), le procédé comportant: - une étape d'éclairage (201) au cours de laquelle le dispositif de projection (106) éclaire le doigt (50) avec la mire (52), - une étape de capture (202) au cours de laquelle le dispositif de capture (102) capture une image de mire (302a-c) de la mire (52) projetée sur le doigt (50), - une étape d'extraction de franges (206) au cours de laquelle l'unité de traitement (104) extrait des franges (402a-c) à partir de l'image de mire (302a-c) ainsi capturée, - une étape de calcul de caractéristique (208) au cours de laquelle l'unité de traitement (104) calcule au moins une caractéristique relative à la structure physique des franges (402a-c), - une étape de comparaison (210) au cours de laquelle l'unité de traitement (104) compare la ou les caractéristiques ainsi calculées avec des valeurs de référence de ces caractéristiques, et - une étape de prise de décision (212) au cours de laquelle l'unité de traitement (104) prend une décision concernant la véracité du doigt (50) à partir du résultat de l'étape de comparaison (210). 2) Procédé de vérification (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de calcul de caractéristique (208) consiste à calculer, pour chaque frange (402a-c) et pour chaque point de ladite frange (402a-c), la flèche audit point, puis à calculer, pour chaque frange (402a-c), la variance des flèches ainsi calculées, puis à calculer sur l'ensemble des franges (402a-c), la moyenne des variances des flèches ainsi calculées, et en ce que la caractéristique physique calculée est cette moyenne. 3) Procédé de vérification (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de calcul de caractéristique (208) consiste en outre, d'abord à calculer, pour 3038761 9 chaque frange (402a-c) et pour chaque point de ladite frange (402a-c), la flèche audit point, puis à calculer, pour chaque frange (402a-c), la moyenne des flèches ainsi calculées, puis sur l'ensemble des franges (402a-c), à calculer la moyenne des moyennes des flèches ainsi calculées, et en ce que la caractéristique physique calculée 5 est cette moyenne des moyennes. 4) Procédé de vérification (200) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de calcul de caractéristique (208) consiste en outre à calculer, pour chaque frange (402a-c), les paramètres a, b et c de sa modélisation sous la forme x=ay2+by+c, puis sur l'ensemble des franges (402a-c), à calculer la moyenne 10 des paramètres 'a' ainsi calculés et en ce que la caractéristique physique calculée est cette moyenne. 5) Procédé de vérification (200) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte entre l'étape d'extraction de franges (206) et l'étape de calcul de caractéristique (208), une étape de binarisation suivie d'une étape de 15 squelettisation, et en ce que l'étape de calcul de caractéristique (208) consiste en outre calculer, pour chaque frange (402a-c), les paramètres a, b et c de sa modélisation sous la forme x=ay2+by+c, puis pour chaque frange (402a-c), à calculer, pour chaque point de ladite frange (402a-c), l'erreur entre la frange (402a-c) réelle et la frange modélisée avec la formule (xi-ay,2-byi-c)2 où 'i' est l'indice du point de la frange considéré, puis, 20 sur chaque frange (402a-c), la moyenne de cette erreur, puis, sur l'ensemble des franges (402a-c), à calculer la moyenne des erreurs moyennes ainsi calculées, et en ce que la caractéristique physique calculée est alors cette moyenne. 6) Dispositif de vérification (100) de la véracité d'un doigt (50), le dispositif de vérification (100) comportant des moyens pour mettre en oeuvre le procédé de 25 vérification (200) selon l'une des revendications précédentes.