FR3040225A1 - Capteur biometrique avec au moins deux sources lumineuses a angles apparent differents - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un capteur biométrique configuré pour acquérir au moins une image d'un objet à authentifier (5) comme élément du corps humain, ledit objet étant placé à une position d'acquisition (7) dans un champ d'acquisition (6) dudit capteur, comprenant: - une première source lumineuse (1) configurée pour émettre de la lumière pour éclairer l'objet (5), - un imageur (3) configuré pour acquérir, dans le champ d'acquisition (6), au moins une image de l'objet à authentifier placé à la position d'acquisition (7), caractérisé en ce que le capteur comprend au moins une deuxième source lumineuse (2) configurée pour émettre de la lumière dans le champ d'acquisition (6) du capteur pour éclairer l'objet (5) à authentifier placé à la position d'acquisition (7), ladite deuxième source lumineuse (2) présentant, depuis la position d'acquisition (7), un angle apparent inférieur à la moitié de l'angle apparent de la première source lumineuse (1).

Description

CAPTEUR BIOMETRIQUE AVEC AU MOINS DEUX SOURCES LUMINEUSES

A ANGLES APPARENT DIFFERENTS

CONTEXTE ET ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE

La présente invention se rapporte à la validation de ce qu’un objet est un élément du corps humain. Plus précisément, l'invention concerne un capteur biométrique configuré pour acquérir au moins une image d'un objet à authentifier placé à une position d'acquisition dans un champ d'acquisition dudit capteur, ainsi qu'à un procédé d'authentification biométrique d'un objet à authentifier comme élément du corps humain recouvert de peau humaine. L’authentification par empreintes digitales ou par le réseau veineux est une des techniques utilisées pour l’authentification biométrique. Une image d’un doigt illuminé est acquise et analysée pour identifier un individu. Cependant, il est possible d’utiliser des leurres, des faux doigts reproduisant les caractéristiques sur la base desquelles se fondent l’analyse de l’image, comme par exemple des empreintes digitales ou le réseau veineux du doigt.

Il est donc nécessaire de prévoir en sus un procédé de validation pour valider de ce que l’objet analysé est bien un élément du corps humain, le plus souvent un doigt, mais il peut s’agir de la main dans son ensemble, ou d’une autre partie du corps.

Différents procédés de validation ont été proposés, faisant en général appel à diverses propriétés d’un doigt vivant plus ou moins difficiles à reproduire. Parmi ces solutions, certaines visent à mettre en évidence l’apparition et la disparition des réseaux veineux en fonction de la pression exercée par le doigt. Par exemple, la demande US2011/0129128 Al décrit l’utilisation de capteurs de pression utilisés pour détecter une disparition de veine après avoir un fort appui. D’autres solutions visent à localiser les veines par un système interférométrique. Par exemple, la demande EP 2328111 Al utilise un système d’interférométrie optique pour analyser l’onde lumineuse incidente, et l’onde diffusée par les tissus sous-cutanés, afin d’en déduire la profondeur des veines et la différence de fréquence entre les deux ondes caractéristique du milieu cutané.

Cependant, outre l’efficacité variable de ces procédés, ceux-ci nécessitent généralement des dispositifs complexes, coûteux et encombrants. De plus, ils requièrent parfois une utilisation spécifique, comme par exemple une certaine pression du doigt, et la qualité de l’authentification dépend alors également du comportement de l’utilisateur. Enfin, ces solutions sont souvent difficiles à mettre en place dans les systèmes existants.

Par ailleurs, des procédés d'authentification impliquant l'usage de filtres polarisants, outre le coût et la complexité de leur optique, engendre une perte sensible de luminosité pour l'image acquise. Enfin, des procédés d'authentification ne permettent pas de mettre en œuvre d'autres procédés biométriques comme la reconnaissance d'empreintes digitales, ce qui requiert l'acquisition d'autres images et alourdit la démarche.

PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention a pour but de remédier au moins en partie à ces inconvénients et préférentiellement à tous, et vise notamment à proposer un capteur biométrique et un procédé d'authentification biométrique permettant de distinguer un élément du corps humain authentique d'un leurre, tout en restant simple et se combinant avec les solutions d'acquisition d'empreintes digitales courantes. A cet effet, il est proposé un capteur biométrique pour acquérir au moins une image d'un objet à authentifier comme élément du corps humain recouvert de peau humaine, ledit objet étant placé à une position d'acquisition dans un champ d'acquisition dudit capteur, comprenant: - une première source lumineuse configurée pour émettre de la lumière dans le champ d'acquisition du capteur pour éclairer l'objet à authentifier placé à la position d'acquisition, - un imageur configuré pour acquérir, dans le champ d'acquisition, au moins une image de l'objet à authentifier placé à la position d'acquisition, caractérisé en ce que le capteur comprend au moins une deuxième source lumineuse configurée pour émettre de la lumière dans le champ d'acquisition du capteur pour éclairer l'objet à authentifier placé à la position d'acquisition, ladite deuxième source lumineuse présentant, depuis la position d'acquisition, un angle apparent inférieur à la moitié de l'angle apparent de la première source lumineuse.

La différence entre les angles apparents de la première source lumineuse et de la deuxième source lumineuse, éventuellement complétée par la différence d'angle d'incidence de la lumière émise, permet de mettre en évidence une éventuelle direction privilégiée de réflexion de la lumière, signe de la présence d'une matière autre que de la peau humaine sur l'objet à authentifier et donc d'une tentative de fraude. En effet, alors que la peau humaine a tendance à diffuser la lumière incidente de façon isotrope, la surface d'un matériau artificiel tel que du silicone ou du polymère renvoie la lumière incidente dans une direction privilégiée, par diffusion ou par réflexion. Ainsi, l'éclairage d'une même position d'acquisition au moyen de deux sources lumineuses aux angles apparents différents permet de mettre en évidence ce phénomène, donc de détecter d'éventuelles fraudes et ainsi d'authentifier un objet en tant qu'élément du corps humain.

Le capteur est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles: - l'angle apparent de la première source lumineuse est supérieur à 30°, et de préférence supérieur à 45°; - l'angle apparent de la deuxième source lumineuse est inférieur à 15°, et de préférence inférieur à 10°; - le capteur comprend en outre une surface transparente destinée à recevoir l'objet à authentifier, la position d'acquisition se trouvant ainsi sur la surface transparente; - la première source lumineuse et la deuxième source lumineuse sont positionnées de sorte que les angles d'incidence respectifs des faisceaux lumineux de la lumière qu'elles émettent diffèrent, au niveau de la position d'acquisition, d'au moins 20°; - le capteur est configuré pour acquérir successivement au moins deux images, une première image lorsque la première source lumineuse émet de la lumière et une deuxième image lorsque la deuxième source lumineuse émet de la lumière; - la première source lumineuse et la deuxième source lumineuse émettent de la lumière dans des longueurs d'onde distinctes, et le capteur est configuré pour acquérir au moins une image lorsque la première source lumineuse et la deuxième source émettent de la lumière. L'invention concerne également un procédé d'authentification biométrique d'un objet à authentifier comme élément du corps humain recouvert de peau humaine au moyen d'un capteur biométrique selon l'invention, dans lequel un traitement de validation de l'authenticité est mis en œuvre sur la base d'une comparaison entre: - au moins une première image de l'objet éclairé par la première source lumineuse, et - au moins une deuxième image de l'objet éclairé par la deuxième source lumineuse, l'authenticité de l'objet en tant qu'élément du corps humain étant validée ou non en fonction du résultat du traitement de validation.

Le procédé est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes prises seules ou en quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles: - le procédé comprend les étapes selon lesquelles : - la première source lumineuse émet de la lumière dans le champ d'acquisition du capteur pour éclairer l'objet à authentifier placé à la position d'acquisition, - l'imageur acquiert au moins la première image de l'objet à authentifier éclairé par la première source lumineuse, - la deuxième source lumineuse émet de la lumière dans le champ d'acquisition du capteur pour éclairer l'objet à authentifier placé à la position d'acquisition, - l'imageur acquiert au moins la deuxième image de l'objet à authentifier éclairé par la deuxième source lumineuse, - le traitement de validation de l'authenticité mettant en œuvre une comparaison de la première image et de la deuxième image, - l'authenticité de l'objet à authentifier est validée ou non en fonction du résultat du traitement de validation; - la première image et la deuxième image sont acquises dans un intervalle de temps inférieur à 1 seconde, de préférence inférieur à 0,5 seconde; - la première source lumineuse et la deuxième source lumineuse sont configurées pour émettre de la lumière dans des longueurs d'onde distinctes, et : - la première source lumineuse et la deuxième source lumineuse émettent de la lumière dans le champ d'acquisition du capteur pour éclairer l'objet à authentifier placé à la position d'acquisition, - l'imageur acquiert au moins une image mixte de l'objet à authentifier éclairé par première source lumineuse et par la deuxième source lumineuse, - le capteur met en œuvre sur l'image mixte une discrimination de l'éclairage de l'objet à authentifier par la première source lumineuse et de l'éclairage de l'objet à authentifier par la deuxième source lumineuse sur la base de leurs longueurs d'onde respectives et détermine au moins la première image de l'objet à authentifier éclairé par la première source lumineuse et au moins la deuxième image de l'objet à authentifier éclairé par la deuxième source lumineuse, - le traitement de validation de l'authenticité mettant en œuvre une comparaison de la première image et de la deuxième image, - l'authenticité de l'objet à authentifier est validée ou non en fonction du résultat du traitement de validation; - le traitement de validation comprend une étape préalable de correction de la non-uniformité de la puissance d'éclairage pour au moins une image parmi la première et la deuxième image, dans laquelle : - soit on divise l'image en sous-régions de plus grande dimension comprise entre 800 pm et 10 mm, et - on normalise les niveaux de gris de chaque pixel de l'image au moyen d'au moins un critère de position statistique des pixels de la sous-région à laquelle appartient le pixel; - soit on applique à chaque pixel de l'image une transformation à partir de données de correction préalablement déterminées par l'analyse d'une image d'une mire; la comparaison de la première image et de la deuxième image comprend la détermination d'une image de différence par le calcul, pour chaque pixel, de la différence entre le niveau de gris respectif du pixel de la première image et du pixel de la deuxième image, et pour chaque pixel de l'image de différence ou pour des ensembles de pixels de l'image de différence, le calcul d'un critère de similarité ou de dissimilarité; la comparaison de la première image et de la deuxième image comprend : - la division de la première image et la deuxième image en sous-régions de plus grande dimension comprise entre 800 pm et 10 mm, et - pour chaque sous-région, le calcul d'un critère de similarité ou de dissimilarité entre une sous-région de la première image et une sous-région de la deuxième image; - le traitement de validation comprend ensuite une comparaison des critères de similarité ou de dissimilarité avec un seuil de décision prédéfini, et en fonction du nombre de critères de similarité ou de dissimilarité respectivement en deçà ou au-dessus du seuil de décision prédéfini, l'authenticité de l'objet à authentifier est validée ou non. L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé selon l’un des modes de réalisation de l’invention lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur.

PRESENTATION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisations et des variantes selon la présente invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: - la figure 1 illustre un capteur biométrique selon un mode de réalisation possible de l'invention; - la figure 2 est un schéma illustrant la mesure d'un angle apparent d'une source lumineuse; - les figures 3 et 4 sont des schémas de principe illustrant différentes étapes de procédés selon des modes de réalisation possible de l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE

Dans la description qui suit, l’élément du corps humain en question est un doigt, et l’objet est donc typiquement soit un doigt authentique, soit une fraude imitant un doigt ou recouvrant un doigt, ce qui correspond à une application typique de l’invention. Il est bien entendu que la description qui suit est illustrative et non limitative, et que l'élément du corps humain recouvert de peau humaine peut être, outre un doigt, plusieurs doigts à la fois, une paume de la main, un visage, ou toute autre partie du corps humain recouvert de peau.

En référence à la figure 1, un capteur biométrique selon un mode de réalisation de l'invention comprend au moins une première source lumineuse 1, une deuxième source lumineuse 2 et un imageur 3. Un objet à authentifier 5, censé correspondre à un élément du corps humain, ici un doigt, est placé à une position d'acquisition dans un champ d'acquisition 6 du capteur. Le champ d'acquisition 6 du capteur est dérivé de celui de l'imageur 3 : il s'agit de l'ensemble des positions spatiales susceptibles d'apparaître sur une image acquise par l'imageur 3, restreint en distance par rapport à l'imageur 3 par la possibilité d'acquisition et de traitement effectif d'un objet à ladite position. Ainsi, le champ d'acquisition 6 du capteur regroupe l'ensemble des positions spatiales pour lesquelles un objet placé à une desdites positions spatiales peut apparaître sur une image acquise par l'imageur 3 et peut être authentifié par le capteur. Une position d'acquisition est une position spatiale du champ d'acquisition 6. Une unité de traitement 4, comprenant un processeur et une mémoire, est présente afin de commander les divers constituants du capteur et de traiter les images acquises. L'imageur 3 est configuré pour acquérir, dans le champ d'acquisition 6, au moins une image de l'objet 5 à authentifier placé à la position d'acquisition 7. L'imageur 3 peut être un capteur photographique, composant électronique photosensible servant à convertir un rayonnement électromagnétique en un signal électrique analogique. Par exemple, il s’agit d’un capteur CCD ou CMOS couleur ou similaire. Il peut s'agir également d'une caméra. Un miroir peut être prévu pour renvoyer la lumière en direction de l'imageur 3.

La première source lumineuse 1 est configurée pour émettre de la lumière dans le champ d'acquisition 6 du capteur pour éclairer l'objet 5 à authentifier placé à la position d'acquisition 7. De même, la deuxième source lumineuse 2 est configurée pour émettre de la lumière dans le champ d'acquisition 6 du capteur pour éclairer l'objet 5 du corps humain à authentifier placé à la position d'acquisition 7.

Ce qu'on entend par source lumineuse dans la présente description peut évidemment être un unique dispositif d'émission lumineuse, comme une lampe ou une diode électroluminescente, mais il peut également s'agir d'un ensemble de plusieurs dispositifs d'émission de lumière, spatialement regroupés, et commandés simultanément avec la même commande, comme par exemple un réseau de diodes électroluminescentes. Un tel ensemble se comporte comme une source lumineuse unique, et sera donc considéré comme tel. Des éléments optiques peuvent aussi être associés à ces sources, comme un diffuseur devant une matrice de diode ou encore un élément optique devant une diode pour diriger la lumière vers la position d’acquisition.

Une source lumineuse peut être caractérisée au moyen d'un paramètre géométrique appelé angle apparent, qui peut également être appelé taille apparente, taille angulaire, diamètre apparent ou diamètre angulaire. Il s'agit de la distance angulaire entre ses points extrêmes à la position d'acquisition prise en tant que point de référence. En d'autres termes, il s'agit de l'angle entre les droites qui relient les extrémités de la source lumineuse et la position d'acquisition.

La figure 2 illustre cette notion dans le cas de la première source lumineuse 1, mais qui est transposable à toute source lumineuse. L'angle apparent oc est évalué à la position d'acquisition, c'est-à-dire la position attendue de l'objet à authentifier dans le champ d'acquisition. Lorsque le capteur est un capteur à contact et comprend une surface transparente destinée à recevoir l'objet à authentifier, la position d'acquisition se trouve ainsi sur la surface transparente. Dans l'exemple de capteur à contact illustré à la figure 1, un support 8, par exemple un prisme transparent, sur lequel vient se poser le doigt 5, constitue une telle surface transparente.

On détermine l'angle apparent au moyen du diamètre D de la source lumineuse et de la distance r entre l'objet à authentifier et la source lumineuse. Le diamètre D est le diamètre moyen de la surface émettrice de lumière de la source lumineuse. De manière générale, on peut le définir à partir de la surface S de la source lumineuse comme étant :

Dans le cas où la source lumineuse est constituée de plusieurs éléments disjoints, on considère la surface de son enveloppe convexe pour en déterminer le diamètre D. Si les bords de la source lumineuse ne sont pas francs, on limite la surface de la source lumineuse prise en compte à la partie de la source lumineuse ayant une luminance supérieure à 50 % de la luminance maximale de la source lumineuse. Le diamètre D est déterminé à partir de la source lumineuse telle que vue depuis la position d'acquisition.

La formule suivante peut être utilisée pour déterminer l'angle apparent :

On notera que pour une source lumineuse de petite taille, on peut approximer l'angle apparent par :

La première source lumineuse 1 et la deuxième source lumineuse 2 diffèrent par leur diamètre apparent vu depuis la position d'acquisition. La deuxième source lumineuse 2 présente, depuis la position d'acquisition, un angle apparent inférieur à la moitié de l'angle apparent de la première source lumineuse 1. De préférence encore, la deuxième source lumineuse 2 présente, depuis la position d'acquisition, un angle apparent inférieur au tiers de l'angle apparent de la première source lumineuse 1. Comme indiqué précédemment, la position d'acquisition 7 est un point du champ d'acquisition 6 au niveau duquel il est prévu de disposer l'objet 5 à authentifier. A titre d'exemple, l'angle apparent de la première source lumineuse 1 est supérieur à 30°, et de préférence supérieur à 45°, tandis que l'angle apparent de la deuxième source lumineuse 2 est inférieur à 15°, et de préférence inférieur à 10°.

Sur l'exemple illustré, la première source lumineuse 1 et la deuxième source lumineuse 2 sont placées de part et d'autre de l'axe reliant le point d'acquisition 7 à l'imageur 3. Elles pourraient cependant être situées proches l'une de l'autre, voire même être contigües. La source lumineuse 2 peut aussi être incluse dans la source lumineuse 1. Par exemple, dans le cas d’une source lumineuse 1 constituée d’une matrice de diode, la source lumineuse 2 pourra être constituée d’une diode unique insérée entre les diodes de la matrice ou encore une des diodes de la matrice pouvant être allumée individuellement.

La première source lumineuse 1 et la deuxième source lumineuse 2 peuvent également être placées à deux positions distinctes et séparées de sorte que les angles d'incidence respectifs des faisceaux lumineux de la lumière qu'elles émettent diffèrent, au niveau de la position d'acquisition 7, d'au moins 20°.

En référence à la figure 1, à titre d'exemple lorsque les axes de l'imageur 3 et des sources lumineuses 1, 2 sont coplanaires, le faisceau lumineux émis par la première source lumineuse 1 atteint la position d'acquisition 7 avec un angle d'incidence βι par rapport à une droite passant par la position d'acquisition 7 et l'imageur 3, tandis que le faisceau lumineux émis par la deuxième source lumineuse 2 atteint la position d'acquisition 7 avec un angle d'incidence β2 par rapport à cette même droite. La différence absolue entre ces deux angles d'incidence βι et β2 est d'au moins 20°:

La différence entre les angles apparents de la première source lumineuse 1 et de la deuxième source lumineuse 2, éventuellement complétée par la différence d'angle d'incidence de la lumière émise, permet de mettre en évidence une éventuelle direction privilégiée de réflexion de la lumière, signe de la présence d'une matière autre que de la peau humaine sur l'objet à authentifier et donc d'une tentative de fraude. La différence d'angle apparent entre les deux sources lumineuses est particulièrement avantageux car il est très aisé à mettre en œuvre, et est très fiable. Le phénomène ainsi mis en évidence est en outre plus important que les différences de comportement, de couleur, ou de polarisation que cherchent à mettre en évidence les procédés de l'état de la technique.

En outre, le grand angle apparent de la première source lumineuse 1 autorise un éclairage diffus de l'objet 5, ce qui est très favorable pour l'exploitation de l'image du doigt 5 ainsi éclairé pour d'autres applications biométriques, et en particulier pour la reconnaissance des empreintes digitales du doigt, ou d'un visage s'il s'agit de l'objet à authentifier, car cette configuration limite les reflets spéculaires et permet d’obtenir une image plus uniforme.

Le capteur biométrique permet donc d'éclairer l'objet 5 sous deux conditions d'éclairage. Afin de mettre en évidence les différences de comportement de l'objet 5 soumis à ces deux conditions d'éclairage, il faut pouvoir distinguer les effets de ceux-ci dans la ou les images acquises.

Il est ainsi proposé un procédé d'authentification biométrique d'un objet à authentifier comme élément du corps humain recouvert de peau humaine, au moyen du capteur biométrique selon l'un quelconque des modes de réalisation précédemment décrit, dans lequel un traitement de validation de l'authenticité est mis en œuvre sur la base d'une comparaison entre: - au moins une première image de l'objet à authentifier éclairé par la première source lumineuse 1, et - au moins une deuxième image de l'objet à authentifier éclairé par la deuxième source lumineuse 2, l'authenticité de l'objet à authentifier étant validée ou non en fonction du résultat du traitement de validation. L'unité de traitement 4 est configurée pour mettre en œuvre ce traitement de validation fonction d'au moins une comparaison entre : - au moins une première image de l'objet éclairé par la première source lumineuse, et - au moins une deuxième image de l'objet éclairé par la deuxième source lumineuse.

Deux façons de faire peuvent alors être considérées pour obtenir la première image et la deuxième image : - le capteur est configuré pour acquérir successivement d'au moins deux images, une première image lorsque la première source lumineuse 1 émet de la lumière et une deuxième image lorsque la deuxième source lumineuse 2 émet de la lumière, ou alors - la première source lumineuse 1 et la deuxième source lumineuse 2 émettent de la lumière dans des longueurs d'onde distinctes, et le capteur est configuré pour acquérir au moins une image lorsque la première source lumineuse 1 et la deuxième source lumineuse 2 émettent de la lumière.

Selon la première façon de faire, et en référence à la figure 3, la première source lumineuse 1 émet de la lumière dans le champ d'acquisition 6 du capteur pour éclairer l'objet du corps humain à authentifier placé à la position d'acquisition (étape S31), puis l'imageur 3 acquiert au moins la première image de l'objet 5 à authentifier éclairé par la première source lumineuse 1 (étape S32). La première source lumineuse 1 cesse d'émettre de la lumière, et c'est au tour de la deuxième source lumineuse 2 d'émettre de la lumière dans le champ d'acquisition 6 du capteur pour éclairer l'objet 5 à authentifier placé à la position d'acquisition (étape S33). L'imageur 3 acquiert alors au moins la deuxième image de l'objet à authentifier éclairé par la deuxième source lumineuse 2 (étape S34). L'ordre peut être inversé, la deuxième source lumineuse 2 pouvant émettre de la lumière avant la première source lumineuse 1. Une image peut être acquise avec un éclairage par les deux sources lumineuses 1, 2, mais de préférence, les éclairages sont dissociés et l'objet 5 n'est pas éclairé simultanément par les deux sources lumineuses 1, 2. Afin de limiter le risque de mouvement de l'objet 5 à authentifier entre les acquisitions des deux images, la première image et la deuxième image sont acquises dans un intervalle de temps inférieur à 1 seconde, de préférence inférieur à 0,5 seconde.

Selon la seconde façon de faire, la première source lumineuse 1 et la deuxième source lumineuse 2 sont configurées pour émettre de la lumière dans des longueurs d'onde distinctes, et une image mixte est acquise. De préférence, les longueurs d’onde de la première source lumineuse 1 et celles de la seconde source lumineuse 2 sont espacées d’au moins 100 nm, et de préférence d'au moins 200 nm. Par exemple, la plage de longueurs d’onde d'une des sources lumineuse est comprise entre 650 nm et 800 nm, et la plage de longueurs d’onde de l'autre source lumineuse est comprise entre 435 nm et 550 nm. L'espacement des longueurs d'onde respectives des sources lumineuses facilite la distinction entre elles dans l'image mixte.

En référence à la figure 4, la première source lumineuse 1 et la deuxième source lumineuse 2 émettent simultanément de la lumière dans le champ d'acquisition 6 du capteur pour éclairer l'objet 5 à authentifier placé à la position d'acquisition 7 (étape S41). L'imageur 3 acquiert alors au moins une image mixte de l'objet 5 à authentifier éclairé par première source lumineuse 1 et par la deuxième source lumineuse 2 (étape S42).

Le capteur met en œuvre (étape S43) sur l'image mixte une discrimination de l'éclairage de l'objet 5 à authentifier par la première source lumineuse 1 et de l'éclairage de l'objet à authentifier par la deuxième source lumineuse 2 sur la base de leurs longueurs d'onde respectives et détermine au moins la première image de l'objet 5 à authentifier éclairé par la première source lumineuse 1 et au moins la deuxième image de l'objet 5 à authentifier éclairé par la deuxième source lumineuse 2. Cette discrimination consiste par exemple à appliquer des filtres numériques sélectionnant les longueurs d'onde. Cette discrimination, comme les autres étapes de traitement de données, peuvent être mises en œuvre par l'unité de traitement 4 configurée pour cela.

Dans les deux cas, une fois obtenue la première image et de la deuxième image, le traitement de validation de l'authenticité comprend une comparaison de la première image et de la deuxième image (étapes S35 et S44), et l'authenticité de l'objet à authentifier est validée ou non en fonction du résultat du traitement de validation (étapes S36 et S45).

Une étape préalable de correction de la non-uniformité de la puissance d'éclairage peut être mise en œuvre pour au moins une image parmi la première image et la deuxième image, ce qui inclut également le cas échéant l'image mixte. En effet, dans la mesure où les deux images se distinguent par leurs éclairages différents, des différences de puissance entre les éclairages, des défauts d'uniformité spatiale d'une source lumineuse, ou des différences de niveaux de bruit entre les deux images peuvent introduire des différences parasites entre les images qui affectent la qualité de leur comparaison. Là encore, plusieurs manières de faire sont envisageables. On peut diviser l'image en plusieurs petites sous-régions, par exemple présentant une plus grande dimension comprise entre 800 pm et 10 mm, et traiter ensuite les différences d'intensité lumineuse sur chacune de ces sous-régions. Pour ce traitement, on normalise les niveaux de gris de chaque pixel de l'image au moyen d'un critère de position statistique des pixels de la sous-région à laquelle appartient le pixel. Le critère de position statistique peut par exemple être la moyenne, éventuellement complétée par l'écart-type.

Ainsi, on peut calculer la moyenne des niveaux de gris xn des N pixels de chaque sous-région Ri de l'image, correspondant aux intensités lumineuses fixées par celle-ci:

L'écart-type correspondant pour la sous-région Ri est alors:

La valeur normalisée yn d'un niveau de gris d'un pixel, originellement xn avant normalisation, devient alors:

De la même manière, il est également possible d'utiliser la médiane en tant que critère de position statistique, éventuellement complétée par le quartile. L'utilisation de la moyenne ou de la médiane peut suffire pour normaliser la puissance de l'éclairage. La prise en compte de l'écart-type ou du quartile permet de s'affranchir un peu de la dynamique locale du signal et donc de limiter des différences liées aux conditions d'acquisition des images, comme le fait que l'objet soit sec ou humide. L'utilisation de la moyenne et de l'écart-type est préférable à celle de la médiane et du quartile car elle nécessite moins de puissance de calcul.

Sans découpage de l'image en sous-régions, il est également possible d'appliquer à chaque pixel de l'image une transformation à partir de données de correction préalablement déterminées par l'analyse d'une image de mire. Cette technique est couramment désignée par le terme anglais de "flat-field correction", ou correction d'écran plat. Une mire homogène est placée à la position d'acquisition 7 dans le champ d'acquisition 6, elle est éclairée par la source lumineuse que l'on cherche à corriger et une image est acquise par l'imageur 3. Les données de correction sont déterminées à partir de cette image en définissant la correction à appliquer pour en corriger l'inhomogénéité.

Une fois les images éventuellement prétraitées, la comparaison de la première image et de la deuxième image peut comprendre la détermination d'une image de différence par le calcul, pour chaque pixel, de la différence entre le niveau de gris respectif du pixel de la première image et du pixel de la deuxième image, et pour chaque pixel de l'image de différence ou pour des ensembles de pixels de l'image de différence, le calcul d'un critère de similarité ou de dissimilarité. Par exemple, on peut déterminer une carte binaire de changement en sélectionnant les valeurs de différence de l'image de différence dépassant un seuil. Ce seuil peut être déterminé à partir des résultats de mise en œuvre du procédé sur une base connue d'objet authentiques et inauthentiques. Un procédé de filtrage morphologique, tel que dilatation ou érosion, ouverture ou fermeture, peut être utilement appliqué sur cette carte binaire.

Alternativement, en reprenant un découpage en petites sous-régions des images, par exemple présentant une plus grande dimension comprise entre 800 pm et 10 mm, et on peut, pour chaque sous-région, calculer un critère de similarité ou de dissimilarité entre une sous-région de la première image et une sous-région correspondante de la deuxième image. On peut par exemple calculer comme critère de similarité une corrélation entre les sous-régions spatialement correspondantes des deux images, avec des métriques telles que la somme des écarts ou la somme des carrés des écarts entre les niveaux de gris des pixels de ces sous-régions. Il est à noter qu'on peut à ce stade normaliser au moyen de la variance si les images n'ont pas encore été normalisées au moyen de l'écart-type ou du quartile.

Enfin, quels que soient les modalités d'obtention des critères de similarité ou de dissimilarité, le traitement de validation comprend ensuite une comparaison des critères de similarité ou de dissimilarité avec un seuil de décision prédéfini, et, en fonction des critères de similarité ou de dissimilarité respectivement en deçà ou au-dessus du seuil de décision prédéfini, l'authenticité de l'objet à authentifier est validée ou non.

On peut par exemple travailler par zones, correspondant à d'éventuelles sous-régions préalablement définies dans le procédé ou bien à de nouvelles zones plus étendues, de l'ordre du centimètre carré. L'objet peut par exemple être authentifié comme élément du corps humain si par exemple moins d'un certain pourcentage, tel que 30%, de ces zones ont un critère de similarité en deçà d'un seuil de décision, ou un critère de dissimilarité au-dessus d'un seuil de décision. On peut également prendre en compte l'étendue ou la continuité des dépassements de seuils de décision pour déterminer qu'un objet est authentique ou non.

On peut restreindre le traitement à une partie seulement de l'image acquise, typiquement à une partie correspondant à l'objet en question. De même, l'image de l'objet peut être traitée en sous-parties. Par exemple, si l'objet est une main, on peut envisager d'identifier les doigts et de valider ou non l'authenticité de chacun des doigts en les traitant séparément. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers caractéristiques techniques ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (16)

1. REVENDICATIONS

   1. Capteur biométrique configuré pour acquérir au moins une image d'un objet à authentifier (5) comme élément du corps humain recouvert de peau humaine, ledit objet étant placé à une position d'acquisition (7) dans un champ d'acquisition (6) dudit capteur, comprenant: - une première source lumineuse (1) configurée pour émettre de la lumière dans le champ d'acquisition (6) du capteur pour éclairer l'objet (5) à authentifier placé à la position d'acquisition (7), - un imageur (3) configuré pour acquérir, dans le champ d'acquisition (6), au moins une image de l'objet à authentifier placé à la position d'acquisition (7), caractérisé en ce que le capteur comprend au moins une deuxième source lumineuse (2) configurée pour émettre de la lumière dans le champ d'acquisition (6) du capteur pour éclairer l'objet (5) à authentifier placé à la position d'acquisition (7), ladite deuxième source lumineuse (2) présentant, depuis la position d'acquisition (7), un angle apparent inférieur à la moitié de l'angle apparent de la première source lumineuse (1).
2. 2. Capteur selon la revendication 1, dans lequel l'angle apparent de la première source lumineuse (1) est supérieur à 30°, et de préférence supérieur à 45°.
3. 3. Capteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'angle apparent de la deuxième source lumineuse (2) est inférieur à 15°, et de préférence inférieur à 10°.
4. 4. Capteur selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre une surface transparente (8) destinée à recevoir l'objet à authentifier, la position d'acquisition (7) se trouvant ainsi sur la surface transparente.
5. 5. Capteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première source lumineuse (1) et la deuxième source lumineuse (2) sont positionnées de sorte que les angles d'incidence (βι, β2) respectifs des faisceaux lumineux de la lumière qu'elles émettent diffèrent, au niveau de la position d'acquisition, d'au moins 20°.
6. 6. Capteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le capteur est configuré pour acquérir successivement au moins deux images, une première image lorsque la première source lumineuse (1) émet de la lumière et une deuxième image lorsque la deuxième source lumineuse (2) émet de la lumière.
7. 7. Capteur selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la première source lumineuse (1) et la deuxième source lumineuse (2) émettent de la lumière dans des longueurs d'onde distinctes, et le capteur est configuré pour acquérir au moins une image lorsque la première source lumineuse et la deuxième source émettent de la lumière.
8. 8. Procédé d'authentification biométrique d'un objet à authentifier comme élément du corps humain recouvert de peau humaine au moyen d'un capteur biométrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit capteur étant configuré pour acquérir au moins une image d'un objet (5) à authentifier placé à une position d'acquisition (7) dans un champ d'acquisition (6) dudit capteur, le capteur comprenant: - une première source lumineuse (1) configurée pour émettre de la lumière dans le champ d'acquisition du capteur pour éclairer l'objet placé à la position d'acquisition, - un imageur (3) configuré pour acquérir, dans le champ d'acquisition, une image de l'objet placé à la position d'acquisition, le procédé étant caractérisé en ce que le capteur comprend au moins une deuxième source lumineuse (2) configurée pour émettre de la lumière dans le champ d'acquisition du capteur pour éclairer l'objet placé à la position d'acquisition, ladite deuxième source lumineuse présentant, depuis la position d'acquisition, un angle apparent inférieur à la moitié de l'angle apparent de la première source lumineuse, et en ce qu'un traitement de validation de l'authenticité est mis en œuvre sur la base d'une comparaison entre: - au moins une première image de l'objet éclairé par la première source lumineuse, et - au moins une deuxième image de l'objet éclairé par la deuxième source lumineuse, l'authenticité de l'objet en tant qu'élément du corps humain étant validée ou non en fonction du résultat du traitement de validation.
9. 9. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel : - la première source lumineuse émet de la lumière dans le champ d'acquisition du capteur pour éclairer l'objet à authentifier placé à la position d'acquisition, - l'imageur acquiert au moins la première image de l'objet à authentifier éclairé par la première source lumineuse, - la deuxième source lumineuse émet de la lumière dans le champ d'acquisition du capteur pour éclairer l'objet à authentifier placé à la position d'acquisition, - l'imageur acquiert au moins la deuxième image de l'objet à authentifier éclairé par la deuxième source lumineuse, - le traitement de validation de l'authenticité mettant en œuvre une comparaison de la première image et de la deuxième image, - l'authenticité de l'objet à authentifier est validée ou non en fonction du résultat du traitement de validation.
10. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la première image et la deuxième image sont acquises dans un intervalle de temps inférieur à 1 seconde, de préférence inférieur à 0,5 seconde.
11. 11. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la première source lumineuse et la deuxième source lumineuse sont configurées pour émettre de la lumière dans des longueurs d'onde distinctes, et dans lequel : - la première source lumineuse et la deuxième source lumineuse émettent de la lumière dans le champ d'acquisition du capteur pour éclairer l'objet à authentifier placé à la position d'acquisition, - l'imageur acquiert au moins une image mixte de l'objet à authentifier éclairé par première source lumineuse et par la deuxième source lumineuse, - le capteur met en œuvre sur l'image mixte une discrimination de l'éclairage de l'objet à authentifier par la première source lumineuse et de l'éclairage de l'objet à authentifier par la deuxième source lumineuse sur la base de leurs longueurs d'onde respectives et détermine au moins la première image de l'objet à authentifier éclairé par la première source lumineuse et au moins la deuxième image de l'objet à authentifier éclairé par la deuxième source lumineuse, - le traitement de validation de l'authenticité mettant en œuvre une comparaison de la première image et de la deuxième image, - l'authenticité de l'objet à authentifier est validée ou non en fonction du résultat du traitement de validation.
12. 12. Procédé selon l'une des revendications 8 à 11, dans lequel le traitement de validation comprend une étape préalable de correction de la non-uniformité de la puissance d'éclairage pour au moins une image parmi la première et la deuxième image, dans laquelle - soit: - on divise l'image en sous-régions de plus grande dimension comprise entre 800 pm et 10 mm, et - on normalise les niveaux de gris de chaque pixel de l'image au moyen d'au moins un critère de position statistique des pixels de la sous-région à laquelle appartient le pixel; soit on applique à chaque pixel de l'image une transformation à partir de données de correction préalablement déterminées par l'analyse d'une image d'une mire.
13. 13. Procédé selon l'une des revendications 8 à 11, dans lequel la comparaison de la première image et de la deuxième image comprend la détermination d'une image de différence par le calcul, pour chaque pixel, de la différence entre le niveau de gris respectif du pixel de la première image et du pixel de la deuxième image, et pour chaque pixel de l'image de différence ou pour des ensembles de pixels de l'image de différence, le calcul d'un critère de similarité ou de dissimilarité.
14. 14. Procédé selon l'une des revendications 8 à 12, dans lequel la comparaison de la première image et de la deuxième image comprend : - la division de la première image et la deuxième image en sous-régions de plus grande dimension comprise entre 800 pm et 10 mm, et - pour chaque sous-région, le calcul d'un critère de similarité ou de dissimilarité entre une sous-région de la première image et une sous-région de la deuxième image.
15. 15. Procédé selon les deux revendications précédentes, dans lequel le traitement de validation comprend ensuite une comparaison des critères de similarité ou de dissimilarité avec un seuil de décision prédéfini, et en fonction du nombre de critères de similarité ou de dissimilarité respectivement en deçà ou au-dessus du seuil de décision prédéfini, l'authenticité de l'objet à authentifier est validée ou non.
16. 16. L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé selon l’une des revendications 8 à 15 lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur.