FR2948477A1

FR2948477A1 - Body part e.g. finger, footprint i.e. digital footprint, capturing device for use during providing access to e.g. building, has source and system positioned to make angles of source and system symmetrical with respect to blade

Info

Publication number: FR2948477A1
Application number: FR0955083A
Authority: FR
Inventors: Aurelie Morin; Sylvaine Picard; Joel-Yann Fourre
Original assignee: Sagem Securite SA
Current assignee: Idemia Identity & Security France Fr
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-01-28
Anticipated expiration: 2029-07-21
Also published as: FR2948477B1

Abstract

The device (100) has a blade (102) made of a rigid material and presenting a support face (108) to receive a part of a body carrying footprint. A lighting face (110) is located parallel to the support face. An optical system (104) captures an image of the footprint via the lighting face. A lighting source (106) i.e. large surface source, and the optical system are positioned to make an angle of incidence of the lighting source and an optical axis angle of the optical system symmetrical with respect to the blade, so that reflection of the source on the blade is imaged by the optical system.

Description

La présente invention concerne un dispositif de capture d'une empreinte d'une partie corporelle. Elle trouve application dans le domaine de la reconnaissance des empreintes biométriques. L'utilisation d'empreintes biométriques, par exemple du type empreintes digitales, palmaires ou autres permet de sécuriser l'accès à des bâtiments ou à des machines. Cette technologie permet éventuellement de s'affranchir de codes d'accès ou de cartes qui peuvent être prêtés, volés ou falsifiés. L'utilisation de cette technologie permet de renforcer la sécurité dans la mesure où la probabilité que deux personnes aient deux empreintes biométriques identiques est quasiment nulle. The present invention relates to a device for capturing an impression of a body part. It finds application in the field of biometric fingerprint recognition. The use of biometric fingerprints, for example of fingerprint type, palm or other makes it possible to secure access to buildings or machines. This technology can be used to dispense with access codes or cards that can be loaned, stolen or falsified. The use of this technology enhances security as the probability of two people having two identical biometric fingerprints is almost nil.

Un dispositif de capture d'une empreinte biométrique permet de capturer une image d'une empreinte biométrique qui est, au cours d'une étape de comparaison, soit comparée avec un ensemble d'empreintes biométriques de référence contenues dans une base de données dans le cas d'une identification, soit comparée à une seule empreinte biométrique dans le cas d'une authentification. A l'issue de cette étape de comparaison, une étape de prise de décision détermine, en fonction du résultat de l'étape de comparaison, soit si l'empreinte biométrique capturée appartient ou non à une personne référencée dans la base de données, soit si la personne est bien celle qu'elle prétend être. On connaît un dispositif de capture d'une empreinte biométrique, travaillant en 20 réflexion totale (frustrée ou non) qui comprend une source lumineuse, un prisme et un système optique adapté à capturer l'image de l'empreinte biométrique. La source lumineuse génère des faisceaux lumineux qui traversent une première face du prisme, les faisceaux lumineux ainsi transmis traversent le prisme jusqu'à une deuxième face du prisme où est positionnée la partie du corps portant l'empreinte 25 biométrique à identifier qui est constituée de creux et de bosses. Dans le cas d'un système en réflexion totale frustrée, un faisceau lumineux issu de la source lumineuse et arrivant au niveau d'un creux est réfléchi par réflexion totale à l'intérieur du prisme et ressort du prisme au niveau d'une troisième face en direction du système optique, tandis qu'un faisceau lumineux issu de la source lumineuse et 30 arrivant au niveau du contact entre la surface du prisme et la zone corporelle posée sur le prisme (couplage optique) est transmis vers l'extérieur du prisme sans jamais atteindre le système optique. Un tel dispositif de capture permet d'obtenir un bon contraste entre les zones de l'empreinte biométrique qui sont en contact avec le prisme et les zones de l'empreinte biométrique qui ne le sont pas, permettant ainsi une meilleure comparaison avec les empreintes biométriques de référence. Un tel dispositif de capture permet d'obtenir de bons résultats en ce qui concerne l'identification des personnes référencées dans la base de données, mais la présence du prisme en fait un ensemble encombrant. En particulier, dans le cas d'un dispositif de capture palmaire ou de 4 doigts, le prisme prend des dimensions très importantes qui ne sont pas compatibles avec un dispositif de capture portatif. On connaît un autre dispositif de capture d'une empreinte digitale, travaillant en vue directe, qui comprend plusieurs sources de lumière, une lame et un système 10 optique permettant de capturer l'image de l'empreinte biométrique. Les sources lumineuses éclairent l'empreinte biométrique à travers la lame ; la lumière diffusée par cette empreinte biométrique ressort de la lame en direction du système optique. Un tel dispositif permet d'obtenir un système de capture d'empreintes 15 biométriques peu encombrant et léger, en revanche le contraste de l'imagerie en vue directe ne permet pas d'atteindre les performances requises par les standards (IAFIS). Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif de capture d'une empreinte d'une partie corporelle qui ne présente pas les inconvénients de l'état de la technique. 20 A cet effet, est proposé un dispositif de capture d'une empreinte d'une partie corporelle comportant: - une lame présentant une face de support destinée à recevoir la partie d'un corps portant l'empreinte à capturer, une face d'éclairement parallèle à ladite face de support, - une source d'éclairement émettant une lumière diffuse éclairant l'empreinte à 25 travers la face d'éclairement, et - un système optique adapté à capturer, à travers la face d'éclairement, l'image de l'empreinte ainsi éclairée, caractérisés en ce que la source d'éclairement et le système optique sont positionnés de manière à ce que l'angle d'incidence de la source d'éclairement et 30 l'angle de l'axe optique du système optique sont symétriques par rapport à la normale à la lame, afin que le reflet de la source d'éclairement sur la lame soit imagé par le système optique. Avantageusement, la source d'éclairement est une source de grande surface adaptée à éclairer en une seule fois la surface de l'empreinte à capturer. A biometric fingerprint capture device captures an image of a biometric fingerprint that is, during a comparison step, compared with a set of biometric fingerprints contained in a database in the database. case of an identification, or compared to a single biometric fingerprint in the case of an authentication. At the end of this comparison step, a decision-making step determines, depending on the result of the comparison step, whether the captured biometric fingerprint belongs to a person referenced in the database or not. if the person is who she claims to be. There is known a device for capturing a biometric print, working in total reflection (frustrated or not) which comprises a light source, a prism and an optical system adapted to capture the image of the biometric print. The light source generates light beams which pass through a first face of the prism, the light beams thus transmitted pass through the prism to a second face of the prism where is positioned the part of the body bearing the biometric imprint to identify which consists of hollow and bumps. In the case of a system in total frustrated reflection, a light beam from the light source and arriving at a hollow is reflected by total reflection inside the prism and spring from the prism at a third face towards the optical system, while a light beam from the light source and arriving at the contact between the surface of the prism and the body area placed on the prism (optical coupling) is transmitted to the outside of the prism without never reach the optical system. Such a capture device makes it possible to obtain a good contrast between the zones of the biometric imprint that are in contact with the prism and the areas of the biometric imprint that are not, thus allowing a better comparison with the biometric imprints. reference. Such a capture device makes it possible to obtain good results as regards the identification of the persons referenced in the database, but the presence of the prism makes it a cumbersome set. In particular, in the case of a palmar capture device or 4 fingers, the prism takes very large dimensions that are not compatible with a portable capture device. Another device for capturing a fingerprint, working in direct view, which comprises several light sources, a blade and an optical system making it possible to capture the image of the biometric imprint is known. The light sources illuminate the biometric imprint through the blade; the light diffused by this biometric imprint leaves the blade in the direction of the optical system. Such a device makes it possible to obtain a biometric fingerprint capture system that is compact and lightweight, whereas the contrast of the direct view imaging does not make it possible to achieve the performance required by the standards (IAFIS). An object of the present invention is to provide a device for capturing an impression of a body part which does not have the disadvantages of the state of the art. To this end, there is provided a device for capturing an impression of a body part comprising: a blade having a support face intended to receive the part of a body bearing the imprint to be captured, a face of illumination parallel to said support face, - an illumination source emitting a diffuse light illuminating the imprint through the illumination face, and - an optical system adapted to capture, through the illumination face, the image of the imprint thus illuminated, characterized in that the illumination source and the optical system are positioned so that the angle of incidence of the illumination source and the angle of the optical axis of the optical system are symmetrical with respect to the normal to the blade, so that the reflection of the illumination source on the blade is imaged by the optical system. Advantageously, the illumination source is a source of large surface adapted to illuminate at once the surface of the impression to be captured.

Avantageusement, la lame est réalisée dans un matériau rigide. Avantageusement, la face d'éclairement présente un traitement anti-reflet. Avantageusement, la face de support présente un traitement d'aide au couplage optique. Advantageously, the blade is made of a rigid material. Advantageously, the illumination face has an antireflection treatment. Advantageously, the support face has an optical coupling aid processing.

Avantageusement, le dispositif de capture comporte une optique diffractive accolée à la face d'éclairement. Avantageusement, le dispositif de capture comporte un filtre devant le système optique, et la source d'éclairement émet selon une longueur d'onde d'éclairage particulière associée aux caractéristiques dudit filtre. Advantageously, the capture device comprises a diffractive optics contiguous to the illumination face. Advantageously, the capture device comprises a filter in front of the optical system, and the illumination source emits at a particular illumination wavelength associated with the characteristics of said filter.

Avantageusement, la source d'éclairement émet selon une longueur d'onde d'éclairage choisie pour minimiser l'effet parasite de la lumière extérieure au dispositif de capture. 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 la Fig. unique qui est une représentation schématique d'un dispositif de capture d'une empreinte d'une partie corporelle selon l'invention, et plus particulièrement d'un dispositif de capture d'une empreinte digitale. La suite de la description est plus particulièrement basée sur un dispositif de capture d'une empreinte digitale d'un doigt, mais elle s'applique de la même manière dans le cas de 4 doigts, de la paume, ou de toute autre partie du corps dont l'empreinte biométrique doit être capturée. La Fig. unique est une représentation schématique d'un dispositif de capture d'une empreinte d'une partie corporelle 100 en vue directe sur lequel un doigt 50 est disposé. Le dispositif de capture 100 comprend : - une lame 102, - un système optique 104 adapté à capturer l'image de l'empreinte digitale, par exemple une caméra munie d'un objectif, et - une source d'éclairement 106. La source d'éclairement 106 et le système optique 104 sont positionnés de manière à ce que l'angle d'incidence de la source d'éclairement 106 et l'angle de l'axe optique du système optique 104 sont symétriques par rapport à la normale à la lame 102, afin que le reflet de la source d'éclairement 106 sur la lame 102 soit imagé par le système optique 104. L'angle d'incidence de la source d'éclairement 106 est l'angle entre la normale à la lame 102 et la normale à la source d'éclairement 106 qui est ici sensiblement 5 représentée par la flèche 114. L'angle de l'axe optique du système optique 104 est l'angle entre la normale à la lame 102 et l'axe optique du système optique 104. La lame 102 est une lame à faces parallèles qui est transparente dans le spectre de la source d'éclairement 106. La lame 102 est par exemple en verre, en 10 polycarbonate, en polyméthacrylate de méthyle, ou autres. La lame 102 est réalisée dans un matériau rigide et présente une face de support 108 sur laquelle est positionné le doigt 50 et une face d'éclairement 110 qui reçoit les faisceaux lumineux issus de la source d'éclairement 106. La face de support 108 est parallèle à la face d'éclairement 110 et la lame 102 présente une épaisseur qui peut 15 être très faible par exemple de quelques mm. La source d'éclairement 106 émet une lumière diffuse en direction de la face d'éclairement 110 de la lame 102 de manière à éclairer l'empreinte digitale à travers la face d'éclairement 110. L'angle de la source d'éclairement 106 et l'angle de vue du système optique 104 sont tels que le système optique 104 image le reflet sur la lame 20 102 de la source d'éclairement 106. Ce phénomène permet d'amplifier le contraste de l'image. Les faisceaux lumineux 112, 114 ainsi émis traversent la lame 102. Un faisceau lumineux 112 ainsi transmis et arrivant au niveau d'un creux est en partie réfléchi vers l'intérieur de la lame 102, du à la réflexion spéculaire sur la face 108, et en partie transmis vers l'extérieur de la lame 102. Le faisceau lumineux 112 25 ainsi réfléchi ressort de la lame 102 par la face d'éclairement 110 et est capturé par le système optique 104. Tandis qu'un faisceau lumineux 114 ainsi transmis et arrivant au niveau d'une bosse est absorbé par le doigt 50 et diffuse légèrement à travers la lame 102. Contrairement au cas du faisceau 112, une quantité beaucoup moins importante de 30 lumière atteint le système optique 104. Ainsi, sans le doigt 50, le système optique 104 capture l'image de la source d'éclairement 106, tandis qu'en présence du doigt 50, cette image est perturbée par cette présence, et le système optique 104 capture cette image perturbée, c'est-à-dire que le système optique 104 capture, à travers la face d'éclairement 110, l'image de l'empreinte éclairée par la source d'éclairement 106. Advantageously, the illumination source emits at a selected illumination wavelength to minimize the parasitic effect of the light outside the capture device. The characteristics of the invention mentioned above, as well as others, will appear more clearly on reading the following description of an exemplary embodiment, said description being made with reference to FIG. single which is a schematic representation of a device for capturing a fingerprint of a body part according to the invention, and more particularly a device for capturing a fingerprint. The remainder of the description is more particularly based on a device for capturing a fingerprint of a finger, but it applies in the same way in the case of 4 fingers, the palm, or any other part of the finger. body whose biometric fingerprint is to be captured. Fig. single is a schematic representation of a device for capturing an impression of a body part 100 in direct view on which a finger 50 is disposed. The capture device 100 comprises: a blade 102, an optical system 104 adapted to capture the image of the fingerprint, for example a camera provided with an objective, and a source of illumination 106. 106 and the optical system 104 are positioned so that the angle of incidence of the illumination source 106 and the angle of the optical axis of the optical system 104 are symmetrical with respect to the normal to the blade 102, so that the reflection of the illumination source 106 on the blade 102 is imaged by the optical system 104. The angle of incidence of the illumination source 106 is the angle between the normal to the blade 102 and the normal to the illumination source 106 which is here substantially represented by the arrow 114. The angle of the optical axis of the optical system 104 is the angle between the normal to the plate 102 and the optical axis of the optical system 104. The blade 102 is a parallel-sided blade which is transparent in the spe The blade 102 is, for example, made of glass, polycarbonate, polymethyl methacrylate, or the like. The blade 102 is made of a rigid material and has a support face 108 on which is positioned the finger 50 and an illumination face 110 which receives the light beams coming from the illumination source 106. The support face 108 is parallel to the illumination face 110 and the blade 102 has a thickness which can be very small, for example a few mm. The illumination source 106 emits a diffused light towards the illumination face 110 of the blade 102 so as to illuminate the fingerprint through the illumination face 110. The angle of the illumination source 106 and the angle of view of the optical system 104 is such that the optical system 104 reflects the reflection on the plate 102 of the illumination source 106. This phenomenon makes it possible to amplify the contrast of the image. The light beams 112, 114 thus emitted pass through the blade 102. A light beam 112 thus transmitted and arriving at a hollow is partially reflected towards the inside of the blade 102, due to the specular reflection on the face 108. and partially transmitted to the outside of the blade 102. The reflected light beam 112 thus reflected from the blade 102 by the illumination face 110 and is captured by the optical system 104. While a light beam 114 thus transmitted and arriving at a hump is absorbed by the finger 50 and diffuses slightly through the blade 102. Unlike the case of the beam 112, a much smaller amount of light reaches the optical system 104. Thus, without the finger 50 , the optical system 104 captures the image of the illumination source 106, while in the presence of the finger 50, this image is disturbed by this presence, and the optical system 104 captures this disturbed image, that is to say to say that the sy optical core 104 captures, through the illumination face 110, the image of the imprint illuminated by the illumination source 106.

L'utilisation d'une source d'éclairement 106 constituant une source de lumière diffuse permet d'augmenter le contraste entre les creux et les bosses de l'empreinte digitale du doigt 50 sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un prisme encombrant et onéreux. Le dispositif de capture 100 est alors léger et compact et peut être portable. The use of an illumination source 106 constituting a source of diffuse light makes it possible to increase the contrast between the hollows and the bumps of the fingerprint of the finger 50 without the need to use a bulky prism and expensive. The capture device 100 is then light and compact and can be portable.

Un tel dispositif de capture 100 peut être utilisé dans les contrôles d'identité à la volée, par exemple dans un avion, et il permet également, en augmentant les dimensions de la lame 102 de capturer 4 doigts simultanément tout en gardant un encombrement et un poids réduit par rapport à un dispositif de capture utilisant un prisme. Such a capture device 100 can be used in the identity checks on the fly, for example in an aircraft, and it also allows, by increasing the dimensions of the blade 102 to capture 4 fingers simultaneously while keeping a size and a reduced weight compared to a capture device using a prism.

La source d'éclairement 106 est une source de grande surface, c'est-à-dire qu'elle permet d'éclairer en une seule fois la surface de l'empreinte à capturer sans qu'il soit nécessaire de déplacer le doigt 50 ou le système optique 104. Le fait de ne pas utiliser de prisme permet de ne plus avoir d'aberrations optiques dues à cet élément, et il n'est plus alors nécessaire d'utiliser d'éléments de compensation des aberrations et le système optique 104 est alors un dispositif plus simple que dans le cas de l'utilisation d'un prisme. La source d'éclairement 106 et le système optique 104 sont orientés par rapport à la lame 102 de manière à ce que les faisceaux lumineux 112, 114 émis en direction de la lame 102 parviennent à la caméra 104. The illumination source 106 is a source of large area, that is to say, it allows to illuminate at once the surface of the impression to capture without the need to move the finger 50 or the optical system 104. The fact of not using a prism makes it possible to no longer have optical aberrations due to this element, and it is no longer necessary to use aberration compensation elements and the optical system. 104 is then a simpler device than in the case of the use of a prism. The illumination source 106 and the optical system 104 are oriented with respect to the blade 102 so that the light beams 112, 114 emitted in the direction of the blade 102 reach the camera 104.

La source d'éclairement 106 peut être par exemple constituée d'un film électroluminescent, ou d'une source de rétro-éclairage du type rétro-éclairage pour écran. Pour faciliter la transmission des faisceaux lumineux 112 et 114 à l'intérieur de la lame 102 lorsqu'ils proviennent de la source d'éclairement 106, la face d'éclairement 110 reçoit un traitement anti-reflet. Ainsi, la plus grande partie de la lumière émise parvient jusqu'à la face de support 108 et n'est pas réfléchie par la face d'éclairement 110. Pour augmenter le couplage entre le doigt 50 et la face de support 108, cette dernière reçoit un traitement d'aide au couplage optique, par exemple du type métallisation, ou traitement diélectrique. Ainsi, la réflexion au niveau des creux du doigt 50 est améliorée et cette couche permet également de limiter la transmission de faisceaux lumineux parasites provenant de l'extérieur du dispositif de capture 100. En effet, sans traitement et en fonction du matériau utilisé pour réaliser la lame 102, la puissance de la partie du faisceau lumineux 112 qui est transmise représente de 90 à 95% de la puissance incidente, et la puissance de la partie qui est réfléchie représente de 5 à 10%. L'image de l'empreinte du doigt 100 qui est capturée par le système optique 104 est alors traitée de manière classique et comparée à des images de référence d'une base de données. Pour réduire le volume du système d'éclairage 106, une optique diffractive peut être accolée à la face d'éclairement 110. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif de capture 100 peut comporter un filtre disposé devant le système optique 104, et la source d'éclairement l0 106 est alors prévue pour émettre une lumière diffuse 112, 114 selon une longueur d'onde d'éclairage particulière associée aux caractéristiques dudit filtre. Afin de minimiser l'effet parasite que la lumière extérieure pourrait avoir sur le dispositif de capture 100, la source d'éclairement 106 émet selon une longueur d'onde d'éclairage choisie pour minimiser cet effet. En particulier, la longueur d'onde 15 d'éclairage choisie est en dehors de l'intervalle des longueurs d'onde qui sont contenues dans la lumière extérieure. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme du métier.The illumination source 106 may for example consist of an electroluminescent film, or a backlight source of the backlighting type for a screen. To facilitate the transmission of the light beams 112 and 114 inside the blade 102 when they come from the illumination source 106, the illumination face 110 receives an antireflection treatment. Thus, most of the light emitted reaches up to the support face 108 and is not reflected by the illumination face 110. To increase the coupling between the finger 50 and the support face 108, the latter receives an optical coupling aid treatment, for example metallization, or dielectric treatment. Thus, the reflection at the hollows of the finger 50 is improved and this layer also makes it possible to limit the transmission of parasitic light beams coming from outside the capture device 100. Indeed, without treatment and according to the material used to produce the blade 102, the power of the portion of the light beam 112 that is transmitted represents 90 to 95% of the incident power, and the power of the portion that is reflected is 5 to 10%. The image of the fingerprint 100 that is captured by the optical system 104 is then processed conventionally and compared to reference images of a database. To reduce the volume of the illumination system 106, a diffractive optic may be contiguous to the illumination face 110. According to a particular embodiment, the capture device 100 may comprise a filter disposed in front of the optical system 104, and the Illuminance source 10 is then provided to emit diffuse light 112, 114 at a particular illumination wavelength associated with the characteristics of said filter. In order to minimize the parasitic effect that external light could have on the capture device 100, the illumination source 106 emits at a selected illumination wavelength to minimize this effect. In particular, the selected illumination wavelength is outside the range of wavelengths that are contained in the external light. Of course, the present invention is not limited to the examples and embodiments described and shown, but it is capable of many variants accessible to those skilled in the art.

20 Par exemple, le dispositif de capture 100 a été plus particulièrement décrit dans le cas d'une empreinte digitale d'un doigt, mais elle s'applique de la même manière dans le cas où l'empreinte biométrique consiste dans les empreintes digitales de 4 doigts, une empreinte palmaire ou autres. For example, the capture device 100 has been more particularly described in the case of a fingerprint of a finger, but it applies in the same way in the case where the biometric fingerprint consists in the fingerprints of a finger. 4 fingers, a palm footprint or others.

Claims

CLAIMS1) Device for capturing (100) an impression of a body part comprising: - a blade (102) having a support face (108) intended to receive the part of a body bearing the impression to be captured, a illumination face (110) parallel to said support face (108); - an illumination source (106) emitting diffuse light (112, 114) illuminating the imprint through the illumination face (110), and an optical system (104) adapted to capture, through the illumination face (110), the image of the imprint thus illuminated, characterized in that the illumination source (106) and the optical system ( 104) are positioned so that the angle of incidence of the illumination source (106) and the angle of the optical axis of the optical system (104) are symmetrical with respect to the normal to the blade ( 102) so that the reflection of the illumination source (106) on the blade (102) is imaged by the optical system (104).

2) capture device (100) according to claim 1, characterized in that the illumination source (106) is a source of large area adapted to illuminate at once the surface of the impression to be captured.

3) capture device (100) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the blade (102) is made of a rigid material.

4) capture device (100) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the illumination face (110) has an antireflection treatment.

5) capture device (100) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the support face (108) has an optical coupling aid processing.

6) capture device (100) according to one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises a diffractive optics contiguous to the illumination face (110).

7) capture device (100) according to one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises a filter in front of the optical system (104), and in that the source of illumination (106) emits according to a particular illumination wavelength associated with the characteristics of said filter.

8) capture device (100) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the illumination source (106) emits at a selected illumination wavelength to minimize the parasitic effect of the light outside the capture device (100).