Brevet FR3050854A1 — publié le 20171103

La présente invention concerne le domaine de la biométrie et, plus particulièrement, un dispositif et un procédé de capture optique d'empreintes digitales. L'invention est utilisable dans différents types d'application comme l'autorisation d'accès à des lieux protégés tels que les salles d'embarquement des aéroports ou à des entreprises, ou comme le déverrouillage de matériel tels que les téléphones mobiles de type « smartphone », les ordinateurs portables ou encore les coffres forts. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION L'identification d'un individu par des moyens électroniques de reconnaissance biométrique s'est beaucoup développée grâce aux progrès de l'informatique et de la micro-électronique pour atteindre un degré élevé de rapidité et de fiabilité. Dans les techniques couramment utilisées, l'identification résulte d'une reconnaissance des empreintes digitales mais peut résulter aussi d'une reconnaissance faciale, d'une reconnaissance vocale, d'une reconnaissance morphologique, ou bien encore d'une reconnaissance de l'iris. Il est connu de réaliser l'acquisition biométrique d'empreintes digitales au moyen d'un dispositif de capture optique. Le principe de fonctionnement de cette technologie est bien connu. L'acquisition consiste à capturer une zone partielle ou totale de la structure dermatoglyphe de l'individu. Cette zone se limite le plus souvent à une ou plusieurs phalanges distales des individus. Il est courant que le dispositif de capture comprenne un capteur optique associé à un moyen d'éclairage fournissant une exposition lumineuse contrôlée desdites phalanges. L'exposition lumineuse est contrôlée pour accroître le contraste des lignes 3050854 2 papillaires et donc augmente la justesse de l'identification. La quantité de lumière peut varier significativement en fonction de la luminosité ambiante mais peut également 5 varier suivant l'état physiologique du doigt (par exemple, si le doigt est sec ou humide). Pour augmenter la ualité de l'acquisition, il convient d'adapter le nive d'éclairage à ces conditions. Par ailleurs, il est connu d'utiliser des 10 rayonnements lumineux de longueurs d'onde différentes pour faciliter la détection des fraudes. OBJET DE L'INVENTION Un but de la présente invention est d'améliorer les performances de l'acquisition biométrique en exploitant 15 différentes propriétés de la peau en présence de rayonnements de longueurs d'onde différentes. BRÈVE DESCRIPTION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose, selon l'invention, un dispositif de capture comprenant : 20 - un moyen d'illumination adapté pour émettre un premier rayonnement lumineux d'au moins une première longueur d'onde et un deuxième rayonnement lumineux d'au moins une deuxième longueur d'onde distincte de la première ; 25 un moyen de détection optique sensible aux rayonnements lumineux à la première longueur d'onde et à la deuxième longueur d'onde ; - un moyen de commande du moyen d'illumination et du moyen de détection, qui est agencé pour commander 30 séquentiellement l'émission et la détection du premier rayonnement lumineux et du deuxième rayonnement lumineux, et pour asservir, en fonction d'un niveau de détection du premier rayonnement, au moins un paramètre d'émission du deuxième rayonnement et/ou au moins un paramètre de 35 détection du deuxième rayonnement. 3050854 On entend par rayonnement lumineux un rayonnement dont la longueur d'onde est comprise dans le domaine s'étendant de l'ultraviolet à l'infrarouge. Le dispositif de l'invention permet d'utiliser la capture réalisée sous 5 le premier rayonnement non seulement pour acquérir des caractéristiques biométriques mais aussi pour régler au moins un paramètre de la capture réalisée sous le deuxième rayonnement. Ceci permet de tenir compte par exemple de la luminosité ambiante et de l'humidité du 10 doigt qui ont pu influer sur la première capture et d'en limiter l'influence L'invention capture optique sur la deuxième capture. a également pour objet un procédé de d'empreintes digitales. Le procédé comprend les étapes de : 15 - effectuer une première capture optique sous une exposition lumineuse à au moins une première longueur d'onde ; - effectuer une deuxième capture optique sous une exposition lumineuse à au moins une deuxième longueur 20 d'onde distincte de la première, au moins un paramètre de cette deuxième capture étant déterminé en fonction de la première capture. On choisit comme première longueur d'onde une longueur d'onde permettant une capture relativement 25 robuste. Avantageusement, le procédé comprend les étapes supplémentaires de : - effectuer une capture optique intermédiaire sous une exposition lumineuse ambiante ; 30 - déduire un niveau de l'exposition lumineuse ambiante pour calculer un rapport d'optimisation vis-à-vis d'une saturation de la deuxième capture sous le deuxième rayonnement ; 3050854 4 - prendre en compte ce rapport d'optimisation pour déterminer un paramètre d'amplification optimal pour la deuxième capture optique. Il est ainsi tenu compte de l'influence de 5 l'éclairage ambiant. Par exemple, une consigne d'éclairage pour la deuxième capture prend en compte l'éclairage ambiant afin que la somme du niveau du deuxième rayonnement et celui de l'éclairage ambiant n'y-de pas le niveau de saturation du capteur. 10 D'autres caractéristiques 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. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS 15 Il sera fait référence à la figure unique annexée représentant un schéma d'ensemble d'un dispositif de capture optique selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLÉE DE L'INVENTION En référence à la figue 1, le dispositif de capture 20 otique d'empreintes digitales selon l'invention comprend un bâti délimitant une zone de capture et contenant un moyen d'illumination 2 de la zone de capture, un moyen de détection optique 3 et un moyen de commande 4 relié au moyen d'illumination 2 et au moyen de détection optique 25 3. Un tel dispositif de capture est couramment appelé lecteur d'empreinte digitale. De façon connue en elle-même, la zone de capture est ici définie par une vitre sur laquelle les candidats à l'identification doivent poser une de leur main. Le moyen 30 d'illumination 2 et le moyen de détection optique 3 sont disposés dernière cette vitre. Le moyen d'illumination 2 comprend ici une série de diodes électroluminescentes disposées pour émettre un rayonnement lumineux dans la zone de capture. Les diodes 35 électroluminescentes ont des longueurs d'onde différentes 3050854 5 et peuvent être commandées sélectivement de telle manière que le moyen d'illumination 2 a une puissance et une longueur d'onde qui sont variables de sorte que la puissance et la longueur d'onde des rayonnements sont des 5 paramètres réglables. Plus précisément, le moyen d'illumination 2 comprend des diodes électroluminescentes dont la longueur d'onde est comprise dans une première plage de longueurs d'onde proches du rouge et des diodes électroluminescentes dont la longueur d'onde est comprise 10 dans une deuxième plage de longueurs d'onde proches du bleu ou du vert. Le moyen de détection optique 3 comprend un capteur optique sensible aux rayonnements de longueurs d'onde différentes. Plus précisément, le capteur est agencé pour 15 être sensible au rayonnement lumineux ayant une longueur d'ondes comprise dans un domaine couvrant le domaine visible et le domaine infrarouge. Le capteur est agencé pour avoir un gain et un temps d'exposition qui soient réglables. 20 En référence à la figure 1, le moyen de commande 4 comporte un microcontrôleur qui comprend un processeur, une mémoire vive, une mémoire morte, un générateur de signaux et au moins un comparateur. Il est agencé pour commander le moyen d'illumination 25 2 de manière à régler les paramètres d'illumination, à savoir : - la longueur d'onde du rayonnement lumineux émis ; - la puissance du rayonnement lumineux émis. Le moyen de commande 4 est également agencé pour 30 commander le moyen de détection 3 de manière à régler les paramètres de détection, à savoir : - le gain ; - le temps d'exposition. Le moyen de commande 4 est agencé pour effectuer le 35 réglage des paramètres d'illumination et de détection 3050854 6 pour une capture en déterminant des consignes à partir de la réponse obtenue par le capteur optique lors de la capture précédente. L'invention s'appuie sur les propriétés d'absorption 5 et de réflexion de la peau. En effet, l'épiderme humain présente des propriétés différentes selon la longueur d'onde du rayonnement lumineux auquel il est exposé. La peau a tendance à absorber les rayonnements proches du rouge et inversement la peau est très réflective pour des 10 rayonnements proches du bleu. Ainsi, pour une illumination dans le domaine visible, le niveau du canal bleu gagne à être amplifié dans le cas d'un doigt sec, sinon les niveaux de rayonnement réfléchi détecté par le capteur sont 15 extrêmement bas et le ratio rayonnement sur bruit est faible. A l'inverse dans le cas d'un doigt humide, les niveaux de rayonnement réfléchi détecté par le capteur sont proches de la saturation, phénomène qui altère la qualité de l'acquisition. 20 Le procédé de capture selon l'invention comprend les étapes suivantes: effectuer une première capture optique d'un doigt sous une exposition lumineuse à la première plage de longueurs d'onde ; 25 calculer un niveau de référence qui est la moyenne sur une région prédéfinie de l'image du doigt ; - calculer une consigne d'émission du rayonnement à la deuxième plage de longueurs d'onde ; - effectuer une deuxième capture optique du doigt sous 30 une exposition lumineuse à la deuxième plage de longueurs d'onde. La consigne d'émission du rayonnement à la deuxième plage de longueurs d'onde est obtenue en utilisant, par exemple, la relation suivante : 3050854 7 nive aucible = Ct1 * * facteur, nive au,i, où - cm est la consigne du premier rayonnement à la première plage de longueurs d'onde ; - ou est la consigne du deuxième rayonnement à la 5 deuxième plage de longueurs d'onde ; - niveaucibie est le niveau théorique espéré de l'émission du premier rayonnement ; - niveaum est le niveau réel mesuré lors de l'émission du premier rayonnement ; 10 - facteurm2 prend en compte le ratio d'albédo de la peau entre le rayonnement à la première longueur d'onde et le rayonnement à la deuxième longueur d'onde, ainsi qu'un ratio du système émission et détection. On notera que l'intervalle de temps entre la 15 première capture et la deuxième capture doit être suffisamment faible pour écarter toute tentative de fraude qui consisterait à placer devant le lecteur successivement deux objets dont l'analyse combinée des captures présenterait les propriétés similaires à celui 20 de l'épiderme humain. Selon une version avantageuse de l'invention, le procédé intègre une mesure de l'éclairage ambiant. On cherche à augmenter la qualité de l'acquisition en tenant compte de l'éclairage ambiant. A cet effet, une capture 25 supplémentaire est effectuée entre la première capture et la deuxième capture. Le procédé comprend alors, après la première capture, les étapes de : - effectuer, après avoir effectué la première capture, 30 une capture optique intermédiaire sous une exposition lumineuse ambiante (niveauexterieur) ; - déduire un niveau d'exposition lumineuse ambiante pour calculer un rapport d'optimisation vis-à-vis de la saturation du deuxième rayonnement ; 3050854 8 - prendre en compte ce rapport d'optimisation comme paramètre d'amplification de manière à effectuer la deuxième capture optique sous une exposition 5 lumineuse optimale. Le rapport d'optimisation vis-à-vis de la saturation du deuxième rayonnement est nommé m/sat et est calculé comme suit : m min, (sat - niveauexterieur) sat sat où 10 m est une marge pour maximiser la quantité de rayonnement dans la limite de la saturation ; sat est le niveau de saturation de l'exposition lumineuse correspondant au deuxième rayonnement ; niveauexterieur est le niveau mesuré de l'éclairage 15 ambiant. La prise en compte du rapport d'optimisation est effectuée comme suit : Tri C'À = C * sat où cx2 est la consigne du deuxième rayonnement calculé 20 comme précédemment indiqué sans prendre en compte la luminosité ambiante ; c'À2 est la consigne du deuxième rayonnement tenant compte du rapport d'optimisation ; - m/sat est le rapport d'optimisation. 25 La réalisation de plusieurs captures avec des longueurs d'ondes différentes permet une mesure des propriétés réflectives et absorbantes de l'épiderme. En combinant les résultats, le dispositif permet de détecter un doigt artificiel (ou faux doigt). Des supports 30 pourraient être présentés devant le lecteur, par exemple une image d'empreintes digitales, affichée sur un écran ou encore imprimée sur un papier. 3050854 9 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. 5 En particulier, les première et deuxième plages de longueurs d'onde peuvent être différentes de celles mentionnées ci-dessus. En particulier, l'une de ces plages de longueurs d'onde peut s'étendre hors du domaine visible et par couvrir l'infrarouge. Ces plages peuvent 10 être plus ou moins étendues ou couvrir des longueurs différentes. REVENDICATIONS1. Dispositif de capture optique d'empreintes digitales comprenant : - un moyen d'illumination adapté pour émettre un premier rayonnement lumineux d'au moins une première longueur d'onde et un deuxième rayonnement lumineux d'au moins une deuxième longueur d'onde distincte de la première ; un moyen de détection optique sensible aux rayonnements lumineux à la première longueur d'onde et à la deuxième longueur d'onde ; - un moyen de commande du moyen d'illumination et du moyen de détection, qui est agencé pour commander séquentiellement l'illumination par le premier rayonnement lumineux et la détection puis l'illumination par le deuxième rayonnement lumineux et la détection, et pour asservir, en fonction d'un niveau de détection du premier rayonnement lumineux, au moins un paramètre d'émission du deuxième rayonnement lumineux et/ou au moins un paramètre de détection du deuxième rayonnement lumineux. 2. Dispositif de capture optique selon la revendication 1, dans lequel le moyen de commande est agencé pour commander un ajustement d'une puissance d'émission du deuxième rayonnement lumineux en fonction du niveau de détection du premier rayonnement lumineux. 3. Dispositif de capture optique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen de commande est agencé pour ajuster un gain du moyen de détection en fonction du niveau de détection du premier rayonnement lumineux. 4. Dispositif de capture optique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la deuxième longueur d'onde appartient au domaine visible. 3050854 11 5. Dispositif de capture optique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première longueur d'onde appartient au domaine visible. 5 6. Dispositif de capture optique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le moyen de commande comprend au moins un processeur, une mémoire vive, une mémoire morte, un générateur de signaux et au moins un comparateur. 10 7. Dispositif de capture optique selon la revendication 2, dans lequel le moyen de commande est un microcontrôleur. 8. Procédé de capture optique d'empreintes digitales, le procédé comprenant les étapes de : 15 - effectuer une première capture optique sous une exposition lumineuse à au moins une première longueur d'onde ; - effectuer une deuxième capture optique sous une exposition lumineuse à au moins une deuxième longueur 20 d'onde distincte de la première, au moins un paramètre de cette deuxième capture étant déterminé en fonction de la première capture. 9. Procédé selon la revendication 8, comprenant les étapes supplémentaires de : 25 - effectuer une capture optique intermédiaire sous une exposition lumineuse ambiante après avoir effectué la première capture ; - déduire un niveau de l'exposition lumineuse ambiante pour calculer un rapport d'optimisation vis-à- 30 vis d'une saturation du deuxième rayonnement ; - prendre en compte ce rapport d'optimisation pour déterminer un paramètre d'amplification optimal pour la deuxième capture optique. 10. Procédé selon la revendication 9, 35 caractérisé en ce que la détermination du niveau du 3050854 12 deuxième rayonnement est effectuée en fonction d'une consigne de niveau du premier rayonnement, d'une mesure de niveau du premier rayonnement, d'une valeur de niveau cible du premier rayonnement et d'un facteur d'albédo de 5 la peau entre la première longueur d'onde et la deuxième longueur d'onde, d'un ratio propre au système composé par le moyen d'émission et le moyen de détection. 11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le niveau d'exposition ambiante est 10 déduit par soustraction de la mesure d'un niveau de la première capture et du niveau de la capture intermédiaire. 12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le calcul du rapport 15 d'optimisation tient compte de la différence minimum entre le niveau de saturation du deuxième rayonnement et le niveau d'exposition ambiante. 20