FR 2892540 A1 20070427 FR 0510842 A 20051024 . Procédé de caractérisation d'éléments aléatoires de la reproduction de graphismes leur conférant les propriétés d'un sceau Introduction Les caractères regroupés en alphabets permettent de représenter par écrit les sons ou phonèmes d'une langue. Il existe plusieurs alphabets tels latin et cyrillique par exemple. Il existe également de nombreuses versions graphiques de ces alphabets appelées polices ou fontes. Ces polices bien que de dessin différent reprennent les formes de base de chaque caractère de façon à ce qu'ils demeurent identifiables. Exemple a, b, c ... ou a 6, ... pour l'alphabet latin. Toutefois, si les règles de construction de chaque caractère de chaque police sont parfaitement définies et constantes, il n'en est pas de même de l'aspect macroscopique des reproductions sur support physique, comme l'impression sur papier par exemple, qui différent systématiquement d'une reproduction à l'autre. Ces considérations s'appliquent également à tout dessin au trait plus ou moins épais comportant ou non des zones de remplissage plus ou moins homogènes et notamment à l'écriture manuscrite, quelle que soit la couleur de l'encre ou celle du support (fond). Présentation Il existe des procédés permettant au plan macroscopique de détecter de faibles variations entre 2 images multinuances. Ils permettent également de calculer des signatures. D'autres utilisent l'aspect chaotique de structures comme le bois, le papier, mais ils ne traitent pas directement les effets de ces structures et de leur composition sur les écritures qu'ils supportent. Ils mettent en oeuvre des programmes complexes car ils traitent le cas général des images. Si on se limite aux graphismes principalement composés de traits et de zones peu nuancées comme, par exemple, les caractères des alphabets classiques (latins, cyrilliques ...), codes barres, codes matriciels, idéogrammes, écritures manuscrites, dessins, peintures et figures simples, le problème peut être simplifié tout en conservant, in fine, une grande puissance de caractérisation et de différenciation. L'objet de la présente invention consiste à qualifier et quantifier les caractéristiques macroscopiques de la reproduction physique de chaque graphisme, par exemple caractère ou groupe de caractères, écriture manuscrite, dessins au trait, peintures et images définies par peu de nuances. En effet, quel que soit le procédé d'impression, d'écriture et d'induction la reproduction est tributaire d'aléas physiques qui introduisent des variations non reproductibles de façon contrôlée. Ces aléas correspondent aux variations macroscopiques causées par les défauts de l'impression dûs aux imperfections du support, comme la composition chimique et les réactions induites avec les encres, la granulométrie et la porosité du support papier, et aux fluctuations des dispositifs d'impression, comme le scintillement au niveau des buses en technologie jet d'encre, ou l'accroche du toner en technologie laser, la plume ou le stylo pour l'écriture manuscrite etc... Ces variations font que chaque caractère écrit et à fortiori chaque groupe de caractères ou graphisme possède des caractéristiques macroscopiques uniques qui lui sont associées à la manière d'un sceau. Il s'agit en fait d'une signature macroscopique du caractère, du groupe de caractères ou plus généralement du graphisme. La figure 1 montre la reproduction originale du mot Essai en caractères DoteM taille 14 (chaque carré noir étant un dot) et la figure 2 illustre les variations macroscopiques aléatoires que l'on peut observer avec la saisie numérisée de 4 reproductions successives du même mot. Chaque dot étant construit par plusieurs pixels (petits carrés de différentes nuances de gris) . On peut observer que les dots logiquement identiques se composent de pixels ( petits carrés) de nuances de gris différentes dûes aux aléas i5 2 physiques de l'impression en général. Ces variations servent à caractériser les différentes impressions de façon unique à la manière d'un sceau. La figure 3 représente en partie haute une signature manuscrite et son agrandissement numérisé et en partie basse une photocopie de la même signature et son agrandissement. On peut observer, à l'oei,l les différences graphiques. Il en est de même, après calcul, des suites de valeurs qui les caractérisent. Il est alors possible d'authentifier un caractère, par exemple, si le sceau qui lui est ainsi associé est mémorisé pour comparaison ultérieure à d'autres reproductions. L'application évidente est la sécurisation des informations écrites, gravées ou perforées 10 automatiquement ou manuellement. Ce procédé complète avantageusement le procédé de signature informatique dont le contenu informatique exclue que deux documents soient identiques mais ne permettent pas de savoir si l'un d'eux est authentique. Par contre, si l'on connaît la signature macroscopique de l'original, il est possible de d'authentifier le vrai. 15 Plus généralement, ces considérations s'appliquent à toute information graphique reproduite (même à l'identique) sur un support physique quel qu'il soit et quelle que soit la technologie d'impression, de gravure ou de perforation et d'embossage... Remarque : Il est souvent possible de déterminer la technologie d'impression utilisée par analyse détaillée du sceau macroscopique. Le laser, par exemple, laisse de fines particules aux 20 abords des traits. Définitions. Graphismes : Aspect des signes graphiques et par extension dessins formés de traits ou de formes géométriques éventuellement pleines et d'images comportant peu de nuances. 25 L'écriture manuscrite en fait partie. Dot : élément unitaire d'information graphique. Il est équivalent au bit informatique. Ils sont généralement définis par plusieurs pixels. 30 Pixels : point élémentaire d'impression (ou d'image numérisée). Plusieurs pixels sont généralement nécessaires pour représenter un dot. Remarque : Les éléments graphiques aléatoires sont dits macroscopiques quand ils sont obtenus par analyse de pixel à pixel ; c'est-à-dire au niveau du pixel plutôt qu'au niveau du dot. 35 Caractères : graphisme représentant un symbole défini. Généralement regroupés en alphabet. Caractéristiques macroscopiques : propriétés comparatives entre les pixels composant 40 totalement ou partiellement des dots d'un graphisme numérisé. Elles portent principalement sur les bords des dots et sur les remplissages entre traits. Elles correspondent ainsi à la description de contours et à la mesure de l'homogénéité des pixels des traits et remplissage. Les pixels issus de la saisie numérisée, en nuances de gris ou de couleur, sont généralement définis par une valeur allant de 0 à 255 soit 256 nuances de gris ou de couleurs. 45 Reproduction : image obtenue en partant d'un original (réel ou informatique) au moyen d'un procédé de reproduction automatique ou manuel : autocopie, gravure, impression, peinture, photographie, perforation ou déformation du support. 50 Aléas (physiques) : caractéristiques aléatoires des reproductions, non prévisibles et non contrôlables par les moyens de reproduction. Ils représentent un caractère unique à la reproduction. Caractéristiques du procédé. La difficulté réside dans la caractérisation des variations macroscopiques aléatoires de façon qu'elles soient pertinentes pour différencier plusieurs reproductions identiques et suffisamment stables pour ne pas dépendre des variations de la saisie optique, notamment les variations d'éclairage, de taille, de rotation, tout en ne nécessitant qu'une faible puissance de calcul comparée à celle qu'exige le traitement d'une image classique dépassant souvent 16 millions de nuances. La définition de la saisie au niveau du dot doit être suffisante en nombre de pixels par dot et en nuances de gris ou de couleur pour analyser les fluctuations des bords et la densité interne des traits ainsi que le remplissage des figures géométriques. Ce procédé appelé Bordotem est donc basé sur une analyse de l'image et non pas sur l'analyse intrinsèque du ou des supports matériels. La définition de l'analyse de l'image peut être du même ordre de grandeur que celle nécessaire à la reconnaissance des caractères, de façon à utiliser les mêmes données de saisie. On admet généralement un minimum de 4 à 5 pixels par coté de dot soit 16 à 25 pixels par dot complet, définissant chacun 256 niveaux de gris (ou couleurs). Dans le cadre de l'établissement d'un sceau d'authentification il est important de considérer 20 plusieurs niveaux de caractérisation du graphisme considéré, par exemple. I- Caractérisation des aléas physiques macroscopiques. 1- Au niveau du graphisme global. o Par des caractéristiques de formes géométriques circonscrites au graphisme, 25 comme : ^ Hauteur, longueur, rapport longueur/hauteur, rayons de courbure, angles, linéarité du contour . , . o Par des informations statistiques sur les pixels, comme : ^ les histogrammes des niveaux de gris ou de couleur de l'image du graphisme et l'analyse du crénelage en fonction des nuances de gris des pixels formant des contours du graphisme, par exemple. La surface de celui-ci peut être découpée en zones de taille et de forme définies par l'algorithme de traitement. 2- Au niveau du dot (défini au niveau macroscopique par plusieurs pixels) par traitement : o du contour du ou des dots qui pour chaque ordonnée y donne par exemple : ^ l'abscisse x correspondant à des seuils fixés de nuances (0 à 255), ^ la nuance en couleur ou en valeur de gris du pixel d'abscisse x , ^ l'écart des abscisses x correspondant aux ordonnées y-1 et y en fonction de seuils de nuances de gris. ^ Le résultat de ces traitements fournit des suites de valeurs correspondant, par exemple, aux variations d'ordonnées décrivant le contour du ou des dots comme décrit en III et figure 3. o des pixels constitutifs du remplissage du graphisme comme : ^ l'histogramme des couleurs ou des nuances de gris définissant des dots préalablement choisis pour permettre une comparaison significative. 50 II- Compression des caractéristiques macroscopiques aboutissant à une signature. 30 35 40 45 Il est utile de réduire la taille des suites de valeurs pour s'afranchir des fluctuations de la saisie et réduire la formulation. Il convient de filtrer et de lisser les écarts entre les valeurs successives tels : • le filtrage de la suite des valeurs caractéristiques de façon à réduire le nombre de valeurs et d'une certaine façon, le bruit parasite. • le lissage des écarts des membres de la suite de valeurs assimilable également à du bruit. • Le lissage consiste principalement à ne retenir que les variations des écarts supérieurs à une valeur fixée. III- Reproduction graphique de la signature macroscopique . Cette reproduction visualise une signature numérique (suite de valeurs ou variables). Le nombre de variables dépend de l'algorithme d'obtention de la signature choisi et peut être quelconque mais en nombre suffisamment réduit pour une exploitation 15 aisée. La reproduction visuelle de la signature numérique peut se faire de différentes façons comme sous forme de camemberts , de traits d'épaisseur ou de longueur proportionnelle aux valeurs représentées, de colonnes ou autres figures géométriques... Le but de ces signatures visuelles est de reconnaître et de comparer facilement à 20 l'oeil, plusieurs signatures de graphismes. Exemple PLANCHE 2, fig. 3 : 1. Nombre de valeurs nulles : 94 2. Nombre de valeurs positives : 30 3. Somme des valeurs positives : 189 4. Nombre de valeurs négatives : 38 5. Somme des valeurs négatives : - 43 6. Coefficient positif : 6,3 7. Coefficient négatif : - 1,131 Les caractéristiques 1 à 5 incluse d'une part, et 6 et 7 d'autre part, sont représentées à des échelles différentes. Pour les valeurs élevées (graphismes importants) il est recommandé d'utiliser des échelles logarithmiques. ************* 10 25 30 35 40 REVENDICATIONS 1- Procédé définissant et mettant en oeuvre une ou plusieurs caractéristiques aléatoires (aléas physiques) propres à chaque reproduction sur support physique (impression, gravure, perforation, photographie, peinture, induction, perforation et déformation du support) de dessins, graphismes ou images. Ce procédé qualifie et quantifie des aléas uniques et imprévisibles des reproductions qui sont non systématiquement reproductibles. Ces aléas dépendent de la variabilité des structure et composition du support et des fluctuations des dispositifs de reproduction. Le procédé permet ainsi de constituer un scellement de chaque reproduction physique. 2- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les aléas portent sur les caractéristiques macroscopiques mesurables de chaque reproduction. 3- Procédé suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les aléas sont extraits et traités à partir d'une saisie numérisée des graphismes ou images. Ces derniers étant définis par des pixels codés en multiniveaux de gris ou de couleurs. Ceci s'applique à tout dessin notamment au trait avec ou sans remplissage ( zone quasi uniforme) dont l'écriture manuscrite, quelles que soient les couleurs des traits et celles du support physique (fond). 4- Procédé suivant la revendication 1, 2 et 3 caractérisé en ce que l'analyse des pixels donne lieu à une ou plusieurs suites de valeurs caractérisant en partie ou en totalité le ou les contours intérieurs et extérieurs du graphisme ou de l'image. 5- Procédé suivant la revendication 1, 2 et 3 caractérisé en ce que l'analyse des pixels donne lieu à une ou plusieurs suites de valeurs caractérisant en partie ou en totalité le ou les remplissages ou zones quasi uniformes du graphisme ou de l'image. 6- Procédé suivant les revendications précédentes caractérisé en ce que le processus de caractérisation comporte notamment ; • l'analyse, la différenciation et le comptage des pixels numérisés suivant les couleurs ou les nuances de gris, • l'histogramme d'une partie ou de la totalité des pixels de l'image numérisée, • le calcul des positions respectives des pixels suivant les nuances de gris ou de couleurs les uns par rapport aux autres selon leur valeur respective et les seuils de sélection choisis, afin d'obtenir une suite de valeurs caractéristiques de la constitution macroscopique propre à chaque graphisme ou image, même reproduit à l'identique. Les calculs de caractérisation, comme ceux ci-dessus, aboutissent à une suite de valeurs de longueur variable permettant de s'affranchir des fluctuations de saisie des graphismes et images dont les variations de taille et les rotations. Ils gagnent donner lieu à une reproduction physique agrandie multiniveaux de gris (comme en figure2) ou de couleurs dont les détails macroscopiques sont appréciables à l'oeil. 7- Procédé suivant les revendications précédentes caractérisé en ce qu'il admet une réduction de la suite des valeurs caractéristiques, notamment par filtrage, lissage et compression conduisant à l'obtention principalement d'une signature numérique et/ou d'une signature visuelle représentant des variables en nombre quelconque, à différentes échelles suivant différentes configurations géométriques dont celle de la figure 3. Elles permettent à leur tour, l'appréciation et la différentiation à l'oeil des propriétés macroscopiques de plusieurs graphismes.