Brevet FR3088128A1 — publié le 20200508

La présente invention concerne le domaine de la reconnaissance biométrique. Arrière-plan technologique il est connu des procédés de reconnaissance 5 biometrique mis en oeuvre par exemple à des fins d'identification d'un individu ou de vérification du droit de l'individu à accéder à un lieu ou à des. informations. La reconnaissance biométrique est basée sur la présence, sur le corps de chaque individu, de motifs 10 biométriques qui lui sont propres. Ces motifs biométriques sont par exemple constitués par l'agencement des crêtes de la peau au niveau des doigts ou des paumes de mains (dermatoglyphes) qui forment les empreintes digitales ou palmaires, l'aspect des iris, l'aspect du 15 visage- Ces motifs sont dits biométriques car on peut en extraire des caractéristiques, notamment géométriques ot dimensionnels, permettant de distinguer un motif biométrique d'un autre. Un procédé de reconnaissance biométrique comprend 20 classiquement une phase d'enrôlement et une phase de reconnaissance. La phase d'enrôlement comprend les étapes de : capturer un motif biométrique sur une partie de corps d'un utilisateur de référence (c'est-à-dire un 25 utilisateur destiné à être autorisé à accéder au lieu ou aux informations dont on souhaite protéger l'accès), extraire des caractéristiques représentatives du motif biome trique (on parle alors de 30 caractéristiques biométriques), enregistrer les caractéristiques biométriques dans un support de données (comme une mémoire d'un système informatique, une mémoire d'une carte à circuit intégré, une mémoire d'un circuit gui 2 fonctionne on champ proche et esL incorporé à un document d'identité comme un passeport...). La phase de reconnaissance comprend les étapes de : - capturer un motif biométrique sur une partie de corps d'un candidat à la reconnaissance (c'est-à- dire une personne souhaitant accéder au lieu ou aux informations dont l'accès est protégé), - extraire des caractéristiques représentatives du motif biométrique du candidat, calculer un score de similarité en comparant les caractéristiques biométriques du candidat aux caractéristiques biométriques mémorisées dans le support de données, valider la reconnaissance si le score de similarité est supérieur è un seuil de validation. Plus le nombre de caractéristiques biometriques utilisées pour la comparaison est grand, plus la reconnaissance est fiable. Ceci suppose de : - disposer d'un grand nombre de caractéristiques biométriques mémorisées, - détecter un grand nombre de caractéristiques biométriques sur le candidat, et - disposer de ressources de calcul suffisamment importantes pour calculer un score de similarité en comparant un nombre élevé de caractéristiques biométriques entre elles. En outre, il est envisagé de mettre en oeuvre un tel procédé de reconnaissance biométrique sur des appareils électroniques comprenant une unité électronique de traitement courant et une unité électronique de traitement sécurisé. L'unité électronique dc traitement courant comporte un premier calculateur et une première mémoire pour réaliser des opérations courantes. L'unité électronique ce traitement sécurisé comporte un deuxième calculateur et une deuxième mémoire pour réaliser des opérations de sécurité. Le deuxième « secure element » et agencé mémoire font généralement sécurisé couramment appelé pour exécuter des programmes calculateur et la deuxième microcontrôleur 5. partie d'un de sécurité tels que des programmes de chiffrement ou de cryptographie. Un inconvénient de tels microcontrôleurs sécurisés est qu'il dispose de ressources de calcul et de 10 mémorisation limitées, ce qui limite le nombre de caractéristiques biométriques qu'ils sont capables de traiter. Pour mettre en oeuvre un procédé de reconnaissance biométrique avec un appareil du type précité, n'existent 15 actuellement que deux possibilités soit considérer la reconnaissance biométrique comme une opération courante et utiliser un grand nombre de caractéristiques biométriques traitées par l'unité. électronique de traitement courant, 20 soit considérer la reconnaissance biométrique comme une opération sécurisée et utiliser un nombre limité de caractéristiques biométriques traitées par l'unité électronique de traitement sécurisé. Dans les deux cas, il existe un risque quant à la 25 robustesse de la reconnaissance biométrique. Objet de l'invention Un but de l'invention est de permettre de sécuriser la mise en biométrique. oeuvré d'un procédé de reconnaissance 30 Bref exposé de l'invention A cet effet, on prévoit, selon Yinvention un procédé selon la revendication 1. Ainsi, une première partie du procédé de reconnaissance bi.onétrique est prise en charge par 35 l'unité électronique de traitement courant et une 4 deuxième partie du programme de reconnaissance biométrique est prise en charge par l'unité électronique de traitement sécurisé. Donc la vérification de cohérence est décisive pour la reconnaissance biome-trique et est effectuée par l'unité électronidue de traitement sécurisé, un fraudeur ne peut tromper la reconnaissance biométrique en accédant uniquement à l'unité électronique de traitement courant puisqu'il n'aura pas alors accès aux coordonnées géométriques de référence ni à 10 l'algorithme de vérification de cohérence. En outre, les coordonnées géométriques sont des données de taille plus faible que les descripteurs : il en résulte que leur traitement demande moins de ressources informatiques de sorte que le risque d'une saturation de l'unité 15 électronique de traitement sécurisé est faible. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description 20 qui suit de deux modes de mise en oeuvre particuliers et non limitatifs de l'invention. Brève description des dessins Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels 25 la figure 1 est une vue schématique d'un terminal adapté pour un premier mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention la figure 2 est une vue schématique d'un système informatique adapté pour un deuxième mode de mise en 30 oeuvre du procédé de l'invention. Description détaillée de l'invention L'invention est ici décrite en application à la reconnaissance biométrique à partir d'empreintes digitales. Bien évidemment, l'invention est applicable à 35 d'autres types de caractéristiques biomètriques et 5 notamment celles extraites des empreintes palmaires, des iris, ou du visage d'un utilisateur. A la figure 1 est représenté un appareil ou terminal de télécommunication généralement désigné en 1, ici un ordiphone (plus couramment appelé « smartphone »), qui comprend, de manière connue en elle-même, une caméra 2, un capteur d'empreinte 3, une unité électronique de traitement courant 10 et une unité électronique de traitement sécurisé 20. 10 L'unité électronique de traitement courant 10 (ici un microcontrôleur ou MCU) comprend un premier calculateur 11 et une première mémoire 12. L'unité électronique de trai-eement courant 10 est agencée ct programmée, de manière connue en elle-même, pour exécuter 15 des tâches courantes comme par exemple : se connecter su réseau cellulaire pour téléphoner ou naviguer sur le réseau Internet ; lire des vidéos ou de la musique ; gérer des comptes ; servir de traitement, do texte, de tableur, de calculatrice ; capturer ut modifier des 20 images... A cette fin, l'unité électronique de traitement courant 10 exécute un programme d'exploitation lui permettant de gérer le fonctionnement de toutes les ressources du terminal de télécommunication 1 (caméra 2, batterie, écran, circuit d'émission/réception de signaux 25 radiofréquences, récepteur de signaux satellites de géolocalisation, mémoire...) et des programmes (ou applications) dédiés à la réalisation de tâches particulières (traitement de texte, capture d'image, navigation sur le réseau Internet, jeux...). Certains de 30 ces programmes dédiés peuvent commander une opération d'authentification qui sera exécutée Par l'unité électronique de traitement sécurise 23. L'unité électronique de traitement sécurisé 20 (couramment appelée SE) comprend un deuxième calculateur 21 et une deuxième mémoire 22. L'unité électronique de 6 traitement sécurisé 20 est agencée et programmée, de manière connue en elle-même, pour constituer un dispositif électronique du type couramment appelé « secure element » prenant en charge l'exécution des 5 tâches de sécurité conne la gestion des mots de passe et le chiffrement notamment en vue d'effectuer des opérations d'authentification pour déverrouiller le terminal de télécommunication et/ou faire du terminal de télécommunication un moyen de paiement sans contact et/ou 10 un moyen de paiement en ligne par exemple sur le réseau Internet. L'unité électronique de traitement sécurisé 20 est agencée de manière connue en elle-même pour être conforme aux spécifications publiées par l'organisation GLOBALPLATFO?M. 15 L'unité électronique de traitement courent 10 et l'unité électronique de traitement sécurisé 20 sont reliées entre elles do manière à pouvoir échanger des données. L'unité électronique de traitement sécurisé 20 est également reliée directement à un circuit 20 d'émission/réception de signaux radiofréquences du terminal de communication 1 pour pouvoir se connecter au serveur informatique d'un organisme dit tiers de confiance intervenant dans les opérations de paiement et échanger des données avec ce serveur informatique sans 25 les faire transiter par l'unité électronique de traitement courant 10. Selon l'invention, le terminal de télécommunication 1 est programmé pour mettre en oeuvre un procédé de reconnaissance biométrigue, 30 Ce procédé de reconnaissance biemétrique comprend une phase préalable d'enrôlement et une phase do reconnaissance. Lors de la phase préalable d'enrôlement, le procédé comprend les étapes de 7 détecter un motif biométrique sur une partie de corps d'un utilisateur de référence et extraire des descripteurs de référence du motif biométrique et des coordonnées géométriques de référence de chaque 5 descripd.eur, enregistrer dans la première mémoire 12 les descripteurs de référence, enregistrer dans la deuxième mémoire 22 les coordonnées géométriques de référence de manière à 10 établir un lien logique entre chacun des descripteurs de référence et les coordonnées géométriques de référence Gui lui correspondent. Le motif biométrique est ici une empreinte digitale et le capteur d'empreinte 3 peut être un capteur optique 15 qui fournit une imago binaire du motif biométrique a0 premier calculateur 11. D'autres types de capteur comme un capteur capacitif, un capteur ultrasonique, un capteur à semi-conducteur, un capteur. utilisables. 20 Cette image est ensuite motif biométrique puis extraire traitée pour détecter le du motif biométrique des de champ électrique_ sont descripteurs correspondant à des points d'intérêt du motif biométrique et des coordonnées géométriques de ces points d'intérêt. Les points d'intérêt sont par exemple 25 sélectionnés à partir des extrema de l'image (minima ou maxima). Le calculateur 11 met ici en oeuvre un algorithme de type SIFT ou SURF pour extraire les. descripteurs de référence dont le nombre est compris entre 100 et 200. Les descripteurs de référence concernent par exemple la 30 forme locale du motif géométrique (arche, tourbillon, boucle, fourche, fin de ligne, île_) ou un gradient local... Les coordonnées géométriques de référence sont mesurées dans un repère orédéfini positionné par rapport aux bords du motif biométrique ou au ccnLre de celui-ci. Les coordonnées géométriques comprennent une abscisse, une ordonnée et éventuellement un angle de la liane formant le motif biométrique au point d'intérêt. Avantageusement, plusieurs images du motif biométriques sont capturées et les points d'intérêts 5 sélectionnés sont ceux apparaissant sur plusieurs de ces images. Le lien logique est ici un index. Chaque descripteur de référence et les coordonnées géométriques de référence qui lui correspondent sont enregistrés respectivement 10 dans la première mémoire L2 et la deuxième mémoire 22 avec le même index. Il est possible également de transformer l'index par une fonction injective cryptographique ou non. Lors de la phase de reconnaissance, le procédé 15 comprend les étapes de : détecter un motif biométrique sur une partie de corps d'un candidat et extraire des descripteurs candidats du motif biométrique et des coordonnées géométriques candidates de chaque descripteur 20 candidat faire comparer, par le premier calculateur 11, les ch:scripteurs candidats aux descripteurs de référence pour identifier des descripteurs candidats reconnus et des coordonnées géométriques candidates 25 reconnues faire sélectionne', par le deuxième calculateur 21, les coordonnées géométriques de référence des descripteurs de référence correspondant aux descripteurs candidats reconnus ; 30 - faire vérifier, par le deuxième calculateur 21, une cohérence d'un ensemble des coordonnées géométriques candidates reconnues avec un ensemble des coordonnées géométriques do référence sélectionnées ; 9 - valide Cehéren La détection du motif bic métrique candidat connaissance si les deux ensexïbles sont l'extraction des -descripteurs et:5 en association 5 avec leurs coordonnées géométriques sont réalisées comme précédemment. Un descripteur candidat est reconnu s'il correspond à un descripteur de référence. La comparaison des descripteurs entre eux est effectuée de manière classique 10 et comprend par exemple le calcul d'un score de similarité pour chaque association de descripteurs. Le secte de similarité peut être pompaxé directement à un seuil, ou on ...calcule la différence entre le lieur score similarité et deuxième meilleur score 15 similar ité ei on compare cette différence à un seuil. La te des coordonnées géométriques candidat reconnues (c'est-à-dire des coordonnées candidates des descripteurs candidats reconnus associer5 chacune avec l'index du descripteur de référence correspondant est 20 suite transmise par Le premier calculateur 11 à l'unité électronique de traitement sécurisé 20. Le deuxiéme calculateur 21 sélectionne ensuite les coordonnées de référence ayant un index figurant dans la liste des coordonnées géométriques candidates reconnues 25 pour former l'ensemble des coordonnées géométriques de référence sélectionnées. On dispose alors d'un ensemble d'associations comportant chacune des coordonnées géométriques de référence et dos coordon,ées géométriques candida 30 L'algorithme utilisé est agencé pour trouver dans cet ensemble un sous-ensemble présentant une cohérence, t-à-dire qu'il existe simple du: plan permettant géométriques de référence une unique de passer nsfOrMation coordonnées mble ce sous coordonnées géométriques candidates_ Le procédé est ici 10 conçu pour tester successivement des transformations constituées chacune par une rotation ou une translation. Pour chaque transformation, les associations séparées après transformation par une distance inférieure à un 5 seuil prédéterminé sont conservées et forment un sous- ensemble. La transformation donnant le sous-ensemble le Plus grand est retenue et ledit sous-ensemble est considéré comme cohérent. En variante, l'algorithme recherche des cohérences entre les associations deux à 10 deux en recherchant la transformation permettant de passer des coordonnées géométriques de référence aux coordonnées géométriques candidates d'une association et en calculant la distance séparant les coordonnées géométriques candidates d'une autre association et les 15 coordonnées obtenues par l'application de la transformation aux coordonnées géométriques de référence de ladite autre association. Cette distance est représentative de la cohérence entre les deux associations. La transformation est choisie parmi les 20 transformations suivantes : translations, rotations, similitudes, transformations affines, homographies_ Selon une première variante du premier motte de mise en oeuvre, l'invention est mise en oeuvre avec un appareil ou terminal de télécommunication, ici un crdiphone (plus 25 couramment appelé « smartphone »), qui comprend, de manière connue en elle-même, une caméra, un capteur d'empreinte, une unité électronique de traitement courant et un lecteur de carte à circuit intégré. L'appareil est agencé pour fonctionner en association avec une carte à 30 cH,rcuit intégré intégrant une unité électronique de traitement sécurisé. Le fonctionnement est identique à celui préalablement décrit, la seule différence étant que la liste des coordonnées géoméLriques candidates reconnues 35 associées chacune avec l'index du descripteur de 11 référence correspondante est transmise par le premier calculateur 11 hors de l'appareil, à l'unité électronique de traitement sécurisé 20, pour que cette dernière effectue la vérification de cohérence et la validation. 5 Selon une deuxième variante, le circuit intégré de la carte comprend l'unité électronique de traitement courant et l'unité électronique de traitement sécurisé 20. L'appareil comprend un capteur d'empreinte, un lecteur de 10 électronique carte à circuit de traitement intégré et une- unité pour transmettre les à la caractéristiques biométriques carte qui assure l'ensemble des traitements. Selon une troisième variante, le circuit intégré de la carte comprend l'unité électronique de traitement 15 courant et 'unité électronique de traitement sécurisé 20. La carte comprend en outre un capteur d'empreinte relié au circuit intégré. La carte assure alors la capture de l'empreinte et tous les traitements subséquents. 20 Dans le deuxième mode de mise en oeuvre représenté à la figure 2, l'unité électronique de traitement courant 10 et l'unité électronique de traitement sécurisé 20 appartiennent respectivement à deux appareils distincts 100, 200 reliés l'un à l'autre par un réseau de données 25 300 comme le réseau Internet. Les appareils 100 et 200 sont ici deux ordinateurs mais peuvent avoir des structures différentes. En particulier, l'appareil 100 peut être un terminal de télécommunication. 30 L'appareil 100 est relié un capteur d'empreinte digitale 101. L' appareil 100 n'a aucune spécificité particulière si ce n'est d'exécuter un programme mettant ce oeuvre le procédé de l'invention. 12 Les appareils 100 et 200 ont une architecture logicielle dite HCE (de l'anglais Host rd Emulation ») permettant à l'appareil 100 de transférer données au serveur 200 qui lés traiter à la manière d'un 5 mictUcUo1k1eut sécurisé de type « Secure Element ». La mise en oeuvre du procédé de l'invention est identique à celle précédemment décrite et comprend les étapes de détecter un motif biome igue sur une partie de, 10 corps d'un candidat au moyen du capteur d'empreinte 101 et extraire des descripteurs candidats du motif biométrique et des coordonnées géométriques candidates de chaque descripteur candidat ; faire comparer, par le premier calculateur lt, les 15 descripteurs candidats aux descripteurs de référence pour identifier des descripteurs candidats reconnus et des coordonnées géométriques candidates reconnues ; transférer au deuxième calculateur 22 les index des 20 descripteurscandidats reconnus ou une fonction de correspondance sous la forme injection des index - faire sélectionner, par le deuxième calculateur 21, les coordonnées géométriques de référence des 25 descripteurs de référence correspondant aux index des descripteurs candidats reconnus ; faire véri.fier, par le deuxième calculateur 21, la cohérence de l'ensemble des coordonnées géométriques candidates reconnues avec l'ensemble des coordonnées. 30 géométriques de référence sélectionnées valider la reconnaissance. les deux ensembles s L cohérents- L'enrôlement peut, lui, avoir été fait à partir ci capteur d'emprei 101 de l'appareil 100 ou bien 35 partir d'un capteur d'empreinte relié à l'appareil 102. 13 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes do mise en oeuvre décrits suais englobe toute variante entrant dans le champ de l' invention telle que définie par les revendications. 5 En particulier, d'autres appareils peuvent être utilisés pour la mise en oeuvre de l'invention, comme par exemple une tablette multimédia. Par motif biométrique, on entend tout arrangement de lignes qui est présent sur ou dans une partie de corps 10 d'un individu et qui est propre à cet individu. Ces lignes peuvent être par exemple formées par : - les sillons de la peau, - des vaisseaux sanguins, - la délimitation, sur le visage, de parties externes 15 d'organes ou d'orifices, ou de nargues °Douche, veux, nez, tâches, cicatrices...), - des tâches et/ou stries formées par les iris.. Les descripteurs peuvent être classés selon un ordre quelconque, par exemple de manière aléatoire. 20 Des descripteurs factices peuvent être ajoutés aux descripteurs de référence ou aux descripteurs candidats afin de compliquer la fraude. Ces descripteurs factices sont identifiés par exemple au moyen de l'index gui leur est associé, 25 Une même liste de descripteurs de référence peut comprendre des descripteurs de référence appartenant à deux empreintes distinctes. Les index sont alors de préférence utilisés pour déterminer à quelle empreinte-appartient chaque descripteur, 30 Il est possible d'utiliser des algorithmes autres quo SIFT ou SURF, comme par exemple Orb, Kaxe, Mcaze, Brisk_ La vérification de cohérence peut être effectuée par d'autres moyens que ceux indiqués. Il est notamment 35 possible d'utiliser des méthodes d'appariement de points 14 telles pue les méthodes d'appariement d'ensemble de points non rigides (« Non-rigid point set registration » - https://en.wikipedia.org/wiki/Point set registration) 5 15: REVENDICATIONSi.. Procédé de reconnaissance biométrique, au moyen d'une unité électronique de traitement courant (10) comprenant un premier calculateur (il) et une première mémoire C.2) et d'une unité électronique de traitement sécurisé (2D) comprenant un deuxième calculateur (21) et une deuxième mémoire (22), le procédé comprenant les étapes de : 10 - lors d'une phase préalable d'enrôlement, . détecter un motif biométrique sur une partie de corps d'un utilisateur de référence et extraire des descripteurs de référence du motif biométrique et des coordonnées géométriques de référence de chaque descripteur, . enregistrer dans la première mémoire les descripteurs de référence, enregistrer dans la deuxième mémoire les coordonnées géométriques de référence de manière à 20 établir un lion logique entre chacun des descripteurs do référence et les coordonnées géométriques de référence qui lui correspondent ; - lors d'une phase de reconnaissance, détecter un motif biométrique sur une partie 25 de corps d'un candidat et extraire des descripteurs candidats du motif biométrique et des coordonnées géométriques candidates de chaque. descripteur candidat, - faire comparer, par 10 premier calculateur, 30 les descripteurs candidats aux descripteurs de référence pour identifier des descripteurs candidats reconnus et des coordonnées géométriques candidates reconnues, - faire sélectionner, par le deuxième 35 calculateur, les coordonnées géométriques de 16 référence des descripteurs de réfèrènce correspondant aux descripteurs candidats reconnus, - déterminer un sous-ensemble d'associations entre des coordonnées géométriques candidates reconnues avec des coordonnées géométriques de référence sélectionnées, . valider la reconnaissance si le sous-ensemble est cohérent. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'unité électronique de traitement courant (10) et l'unité électronique de traitement sécurisé (20) font partie d'un unique appareil (2). 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'appareil (1) est un terminal de communication sans fit. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'unité électronique de traitement courant (10) et 20 l'unité électronique dé traitement sécurisé (20) appartiennent à deux appareils distincts (100, 200;. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel au moins l'unité électronique de traitement sécurisé (20) fait partie 25 d'un circuit intégré d'une carte à circuit intégré. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le lien logique est un index, chaque descripteur de référence et les coordonnées 30 géométriques de référence qui lui correspondent étant enregistrés respectivement dans la première mémoire (12) et la deuxième mémoire (22) avec le même index ou une fonction appliquée A cet index. 17 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'extraction des descripteurs est réalisée au moyen d'un algorithme de l'un des types suivant : SUIT, SURF, Orb, Kaz o, Acaze, Brisk. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la vérification de cohérence comprend : - la sélection de plusieurs transformations 10 géométriques du plan, - l'établissement de plusieurs sous-ensembles d'associations de coordonnées, les coordonnées géométriques de référence étant liées aux coordonnées géométriques candidates par une des transformations 15 géométriques, la transformation géométrique étant différente pour chaque sous-ensemble - le calcul d'un cardinal de chaque sous-ensemble de coordonnées et la comparaison du cardinal ou d'une fonction appliquée à celui-ci à un seuil, - le sous-ensemble retenu est celui ayant le. cardinal le plus élevé et supérieur au seuil. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la vérification de cohérence comprend la mise en oeuvre d'une méthode de parcours de graphe et recherche de points voisins. 10. Dispositif comprenant au moins une unité électronique avec un premier calculateur (11) et une première mémoire (12), mettant en oeuvre un programme informatique ayant des instructions agencées pour la mise on oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revend cations précédentes. 18 11. Dispositif selon la revendication 10, comprenant unités deux électroniques, à savoir une unité électronique de traitement courant (10) ayant un premier calculateur (11) et une première mémoire (12) , et une unité électronique de traitement sécurisé (20) ayant un deuxième calculateur (21) et une deuxième mémoire (22), les unités électroniques mettant en oeuvre un programme informatique ayant des instructions agencées pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des 10 revendications précédentes. 12. Dispositif selon la revendication 11, comprenant un capteur d'empreinte relié l'unité électronique de traitement cousant. 15 13. Dispositif selon la revendication 11 ou la revendication 12, le dispositif étant une carte à circuit intégré.