Brevet FR3085780A1 — publié le 20200313

L'invention concerne le domaine des procédés de reconstruction d'une image d'empreinte à partir de parties d'image(s). ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Il est bien connu d'identifier et d'authentifier une personne grâce à ses empreintes digitales, qui sont uniques. Pour comparer deux empreintes digitales, on compare classiquement des points caractéristiques des empreintes digitales, tels que des minuties qui correspondent par exemple à la lin d'une crête ou à la division en deux d'une crête (bifurcation). Les dimensions moyennes d'une empreinte digitale tiennent dans un rectangle de 1.8cm sur lcm, soit dans une surface de 1.5cm2. On compte environ 80 minuties dans une telle surface. Un capteur destiné à acquérir une image d'empreinte représentative de l'empreinte digitale, par exemple un capteur optique, présente typiquement une surface d'acquisition. formant un rectangle de 2cm par 2.5cm, soit une surface d'acquisition de 5cm2. La reconnaissance de l'image d'empreinte utilise alors un algorithme de reconnaissance qui compare le jeu de minuties de l'imago d'empreinte avec des jeux de minuties de référence. Cependant, dans certains dispositifs électroniques, notamment dans des dispositifs mobiles, le capteur a une taille réduite, C'est par exemple le cas des capteurs digitaux sur smartphone ou sur carte à puce. La surface d'acquisition d'un tel « minicapteur » est typiquement inférieure au centimètre carré. L'acquisition d'une image d'empreinte complète sur un capteur de taille réduite requiert l'acquisition de plusieurs parties d'image se chevauchant et recouvrant complètement l'empreinte digitale, chaque partie d'image 2 étant représentative d'une portion de l'empreinte digitale. Dans chaque partie d'image produite par un tel capteur, on retrouve entre deux et cinq minuties seulement. Ainsi, les algorithmes de reconnaissance « classiques » permettant de comparer entre elles deux images d'empreinte complètes sont très peu performants dans le cas de parties d'image. On tente donc de reconstituer l'image d'empreinte 10 complète à partir des parties d'image(s). On parle parfois de stitching ou mosaIquage pour évoquer une telle reconstruction. Cependant, la petite taille du capteur introduit des déformations dans les parties d'image et donc dans 15 l'image d'empreinte reconstituée. En effet, l'utilisateur, pour acquérir l'ensemble de son empreinte digitale, va appuyer plusieurs fois son doigt sur des zones différentes ce qui complique le recollement des parties d'image adjacentes. Ces déformations dégradent la 20 qualité de la reconstruction de l'image d'empreinte et donc la précision et la fiabilité de la reconnaissance de l'empreinte digitale. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet d'améliorer la 25 reconnaissance d'une empreinte papillaire à partir de parties d'image représentatives chacune d'une partie de l'empreinte papillaire. RESUNE DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un 30. procédé de reconstruction d'au moins, une image d'empreinte, représentative d'une empreinte papillaire, à partir d'un ensemble de parties d'image acquises grâce â au moins un capteur, le procédé de reconstruction comportant les étapes, réalisées par au moins une unité 35 électrique de traitement, de extraire de chaque partie d'image de l'ensemble de parties d'image un jeu de points d'intérêts locaux, ledit jeu de points d'intérêts locaux caractérisant la partie d'image et, pour chaque point 5 d'intérêt local, calculer un vecteur descripteur qui caractérise ledit point d'intérêt local ; pour chaque couple de deux parties d'image, évaluer à partir des jeux de points d'intérêts locaux et des vecteurs descripteurs desdites deux parties d'image 10 un score d'association représentatif d'une probabilité que les deux parties d'image soient contiguës sur l'image d'empreinte assembler les parties d'image d'un meilleur couple, dont le score d'association est le plus élevé, 15 pour former un fragment assemblé ; réitérer les étapes ci-dessus en remplaçant à chaque fois, dans l'ensemble de parties d'image, les deux parties d'image du meilleur couple par le fragment assemblé, jusqu'à ce que tous les scores d'association 20 des couples restants soient inférieurs ou égaux à un seuil prédéterminé, et produire ainsi une carte d'assemblage des parties d'image fusionner les parties d'image selon la carte d'assemblage obtenue au cours des étapes d'assemblage 25 pour reproduire l'imago d'empreinte. Le procédé de reconstruction selon l'invention permet de reproduire très précisément et avec une grande fiabilité l'image d'empreinte à partir des parties d'imago. L'intégralité de l'image d'empreinte est donc 30 disponible, de sorte qu'il est possible d'utiliser un algorithme de reconnaissance qui compare des images d'empreinte complètes. On améliore ainsi la précision de la reconnaissance, puisqu'une image d'empreinte complète comporte plus de minuties et de points d'intérêt locaux 35 Qu'une partie d'image. On réduit les redondances 4 d'information et donc l'espace de stockage de données, ce qui est déterminant sur une technologie embarquée. Comme la reconnaissance est réalisée sur une seule image, on diminue le temps nécessaire à la reconnaissance d'une empreinte. On note de plus que la reconstruction est réalisée. à partir d'un traitement en local. La reconstruction est par conséquent plus robuste aux déformations et aux occlusions. 10 La stratégie itérative d'agrégation des parties d'empreinte sur la base du meilleure score seuillé, avec mise au rébus progressif des couples à faible score, produit un certain nombre d'effets techniques avantageux, et, par exemple, réduit le nombre do calculs nécessaires 15 et les distorsions. On note par ailleurs que le procédé de reconstruction selon l'invention ne requiert pas d'empreinte modèle stockée préalablement sur laquelle sont recalées les empreintes partielles. On réduit donc à 20 nouveau l'espace de stockage nécessaire. On propose aussi une unité électrique de traitement, dans laquelle est mis en oeuvre un procédé de reconstruction tel gué celui qui vient d'être décrit. L'invention sera mieux comprise à la lumière do la 25 description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : 30 -. la figure 1 représente des étapes du procédé de reconstruction selon l'invention ; - la figure 2 représente une étape d'association et une étape de recalage de deux parties d'image, mises en oeuvre dans le procédé de reconstruction selon 35 l'invention 7 5 - la figure 3 est un diagramme qui illustre une étape d'assemblage du procédé de reconstruction selon l'invention ; - la figure 4 représente des tableaux qui illustrent 5 ape d'assemblage ; - la figure 5 représente des parties d'image et des transformées en distance calculées au cours d'une étape finale de fusion ; - la figure 6 représente une partie_ d'image source et 10 une partie d'image corrigée par une égalisation d'histogramme adaptatif et par une détection du fond ; - la figure 7 représente une portion d'une image d'empreinte rec le procédé de reconstruction selon l'invention, et une portion d'une imago d'empreinte 15 reconstruite en utilisant une méthode de fusion par moyenne - la figure 8 représente une portion d'une image d'empreinte reconstruite par le procédé de reconstruction selon l'invention, et une portion d'une image d'empreinte 20 reconstruite en utilisant une méthode de fusion par médiane ; - la figure 9 représente une portion d'une image d'empreinte reconstruite par le procédé de reconstruction selon l'invention, et une portion d'une image d'empreinte 25 reconstruite on utilisant une méthode de fusion par moyenne pondérée par la distance aux frontières de recollement. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le procédé do reconstruction selon l'invention est 30 destiné à reconstruire une image d'empreinte, représentative d'une empreinte papillaire, à partir d'un ensemble de parties d'imageiises grâce teur. L'empreinte papillaire est ici une empreinte digitale, mais pourrait être une empreinte différente, 35 par exemple une empreinte de la paume de la main. Le cap Leur est ici un capteur optique, mais un autre type de capteur Pourrait être utilisé : capteur thermique, capteur à ultrasons, etc. Il serait aussi possible d'utiliser plusieurs capteurs pour acquérir les 5 parties d'image. Le capteur a une surface de détection réduite : il s'agit d'un t REVENDICATIONS1, Procédé de reconstruction d'au moins une image d'empreinte (12), représentative d'une empreinte papillaire, à partir d'un ensemble de parties d'image (1, 2, 10) acquises grâce à au moins un capteur, le procédé de reconstruction comportant les étapes, réalisées par au moins une unité électrique de traitement, de extraire de chaque partie d'image de l'ensemble de parties d'image un jeu de points d'intérêts locaux (étape El), ledit jeu de points d'intérêts locaux caractérisant la partie d'image et, pour chaque point d'intérêt local, calculer un vecteur descripteur qui caractérise ledit point d'intérêt local ; pour chaque couple de deux parties d'imago, évaluer à partir des jeux de points d'intérêts locaux et des vecteurs descripteurs desdites deux parties d'image un score d'association représentatif d'une probabilité que les deux parties d'image scient contiguës sur l'image d'empreinte assembler les parties d'image d'un meilleur couple, dont le score d'association est le plus élevé, pour former un fragment assemblé (étape E4) réitérer les étapes ci-dessus en remplaçant à chaque fois, dans l'ensemble du parties d'image, les deux parties d'image du assemblé, jusqu'à ce des couples restants seuil prédéterminé, meilleur couple par le fragment que tous les scores d'association soient inférieurs ou et produire ainsi égaux à un une Carte d'assemblage des parties d'image fusionner les parties d'image selon la carte d'assemblage obtenue au cours des étapes d'assemblage pour reproduire l'image d'empreinte (étape E5). Procédé de reconstruction selon la revendication 1, dans lequel l'étape de fusion comprend, 22 pour chaque partie d'image (1, 2, f0), l'étape de pondérer une valeur de niveau de gris de chaque pixel de ladite partie d'image par une distance dudit pixel à une limite d'une zone d'empreinte couverte par l'empreinte 5 papillaire dans la partie d'image. 3. Procédé de reconstruction selon la revendication 2, dans lequel l'étape de pondération comprend l'étape de calculer une transformée en distance Ul) dans la zone d'empreinte de chaque partie d'image. 10 4. Procédé de reconstruction selon la revendication 3, dans lequel, à partir des parties d'image, on génère une image fusionnée qui reproduit l'image d'empreinte (12) en utilisant les formules si EiDi(x,Y) = O, K(x,y) = 0, 15 sinon K(x,y) - cLii(x,»Ddx,Y) npic.$) où K(x,y) est une valeur de niveau de gris d'un pixel de l'image fusionnée ayant pour coordonnées (x,Y), Ii(x,y) est une valeur de niveau de gris d'un pixel de la partie d'image I; ayant pour coordonnées (x,y), et Dt(x,v) 20 est une valeur de niveau de gris d'un pixel de la transformée de distance ayant pour coordonnées (x,v) dans la partie d'image I. 5. Procédé de reconstruction selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre, 25 préalablement à l'étape de fusion, une première étape de correction destinée â éliminer des inhomogénéités d'illumination dans les parties d'image (1, 2, 10), 6. Procédé de reconstruction selon la revendication 5, dans lequel la première étape de 30 correction comporte la mise en oeuvre d'une égalisation adaptative d'histogramme avec limitation de contraste. Procédé de reconstruction selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre, préalablement ' la fusion, une deuxième étape de 23 correction destinée â éliminer des zones de fond des parties d'image (1, 2, 10). 8. Procédé de reconstruction selon la revendication 7, dans lequel, dans la deuxième étape de correction, les zones de fond de chaque partie d'image (1, 2, 10) sont détectées en estimant une variabilité locale des valeurs de niveau de gris des pixels d'une fenêtre glissante définie dans la partie d'image. 9. Procédé de reconstruction selon l'une des 10 revendications précédentes, comprenant en outre, suite à l'étape extraction, une étape, d'association comportant les étapes d'associer deux par deux les parties d'image (étape E2), et du réaliser un recalage pour recaler les parties d'image associées deux par deux (étape F3), 15 10. Procédé de reconstruction selon la revendication 9, dans lequel l'étape d'association utilise un algorithme de point wise matching qui, notamment, calcule une distance euclidienne entre des vecteurs descripteurs des points caractéristiques des 20 parties d'image. 11. Procédé de reconstruction selon la revendication 9, dans. lequel l'étape de recalage met en oeuvre une transformation rigide ou une homographie ou une transformation de type Thin-Platc Splines. 25 12. Procédé de reconstruction selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre les étapes, préalables aux étapes d'assemblage, de prétraiter los parties d'images par une correction d'illumination, pour les rendre plus homogènes, et par une détection de 30 fond et d'artefacts d'acquisition, pour éviter de fusionner des pixels non informatifs. 13. Procédé de reconstruction selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre l'étape de vérifier l'absence de distorsions locales sur chaque 35 fragment assemblé en utilisant une mesure de corrélation 29 locale. 14. Unité électrique de traitement, dans laquelLe est mis en oeuvre un procédé de reconstruction selon l'une des revendications précédentes. 5