FR3091378A1 - Dispositif de reconnaissance biometrique d’une personne - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un dispositif de reconnaissance biométrique d’une personne à partir d’une empreinte d’au moins une phalange distale d’un doigt de ladite personne. Le dispositif comprend une surface supérieure de support non plane sur laquelle au moins les phalanges distale et intermédiaire du doigt sont destinées à être appliquées, et un capteur d’empreinte agencé pour capturer une image au moins de la phalange distale du doigt reposant sur la surface supérieure de support, ladite surface supérieure de support ayant un profil présentant dans un premier plan antéropostérieur du doigt une portion de courbe convexe au voisinage de la phalange intermédiaire. FIGURE DE L’ABREGE : [Fig. 1a]

Description

Description

Titre de l’invention : DISPOSITIF DE RECONNAISSANCE BIOMETRIQUE D’UNE PERSONNE

[0001] La présente invention concerne le domaine de l’identification de personnes et plus particulièrement un dispositif de reconnaissance biométrique d’une personne à partir d’empreinte d’au moins une phalange distale d’un doigt de ladite personne.

[0002] ARRIERE PLAN DE L’INVENTION

[0003] Par définition, une empreinte digitale est le dessin formé par les sillons et les crêtes de la peau (ou dermatoglyphes) au niveau des doigts de la main. Parce qu’elle est unique et immuable, l’empreinte digitale permet de distinguer deux personnes l’une de l’autre et donc d’identifier une personne.

[0004] Il est connu des capteurs d’empreinte qui sont reliés à des unités informatiques de traitement pour capturer des caractéristiques biométriques d’un ou plusieurs doigts d’individus pour les stocker dans des mémoires informatiques. Un capteur d’empreinte comprend le plus souvent une surface d’appui du doigt ou des doigts, la capture des caractéristiques biométriques étant réalisée lorsque le ou les doigts sont appliqués contre ladite surface d’appui.

[0005] Il a été remarqué que, lorsque les capteurs d’empreinte sont utilisés par les candidats à la reconnaissance sans l’assistance d’un opérateur ou avec l’assistance d’un opérateur insuffisamment formé, le taux d’erreur de reconnaissance était plus important.

[0006] On s’est aperçu que ceci résultait souvent d’une mauvaise application du ou des doigts sur le capteur. En effet, beaucoup d’acquisitions réalisées avec un système d’imagerie biométrique aboutissent à une capture du bout du doigt, c’est-à-dire d’une portion d’extrémité libre de la phalange distale, insuffisante pour garantir la reconnaissance d’une personne avec un degré de fiabilité important.

[0007] Il se trouve que la surface d’appui du ou des doigts sur le capteur est habituellement plane. Or, il n’est pas naturel d’avoir la main à plat. Dès lors, les personnes ne sachant pas quelles parties du doigt vont être utiles ont tendance à garder une position naturelle de la main qui n’est pas plane. En outre, en admettant que les personnes sachent qu’il faut mettre la main à plat, il y en a pour qui il est très douloureux voire impossible de le faire, notamment les personnes souffrant d’arthrose ou de rhumatismes.

[0008] OBJET DE L’INVENTION

[0009] L’invention a donc pour but de proposer un dispositif de reconnaissance biométrique permettant d’obvier au moins en partie aux problèmes précités.

Résumé de l’invention

[0010] A cet effet, l’invention propose un dispositif de reconnaissance biométrique d’une personne à partir d’une empreinte d’au moins une phalange distale d’un doigt de ladite personne. Le dispositif comprend une surface supérieure de support non plane sur laquelle au moins les phalanges distale et intermédiaire du doigt sont destinées à être appliquées, et un capteur d’empreinte agencé pour capturer une image au moins de la phalange distale du doigt reposant sur la surface supérieure de support.

[0011] Selon l’invention, la surface supérieure de support a un profil présentant dans un premier plan antéropostérieur du doigt une portion de courbe convexe destinée à s’étendre au voisinage de la phalange intermédiaire.

[0012] Selon une caractéristique particulière, le profil de la surface supérieure de support présente dans le premier plan une portion de courbe concave jouxtant la portion de courbe convexe.

[0013] De manière particulière, la portion de courbe concave a un rayon supérieur à 40 millimètres.

[0014] Avantageusement, la portion de courbe concave a un rayon compris entre 40 et 400 millimètres.

[0015] De manière particulière, la portion de courbe convexe a un rayon compris entre 30 et 300 millimètres.

[0016] Selon une autre caractéristique particulière, le profil de la surface supérieure de support présente dans le premier plan une première zone plane agencée dans le prolongement de la portion de courbe concave.

[0017] De manière particulière, la longueur de la première zone plane est comprise entre 5 et 15 millimètres.

[0018] Selon une autre caractéristique particulière, le profil de la surface supérieure de support présente dans le premier plan une deuxième zone plane agencée dans le prolongement de la portion de courbe convexe.

[0019] De manière particulière, la longueur de la deuxième zone plane est comprise entre 25 et 39 millimètres.

[0020] Selon une autre caractéristique particulière, le profil de la surface supérieure de support présente dans un deuxième plan orthogonal au premier plan une portion de courbe non plane.

[0021] De manière particulière, la portion de courbe non plane est convexe.

[0022] Selon une autre caractéristique particulière, la surface supérieure de support est formée par une surface supérieure dit sensible du capteur d’empreinte.

[0023] De manière particulière, le capteur d’empreinte est conformable et a la forme d’un film épousant une surface supérieure d’un support mécanique constitué d’un matériau élastique.

[0024] Selon une autre caractéristique particulière, le capteur d’empreinte est de type optique, capacitif ou thermique.

Brève description des dessins

[0025] L’invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels :

[0026] [fig.la] la figure la est une vue en perspective d’un dispositif de reconnaissance biométrique selon un premier mode de réalisation de l’invention, sur lequel quatre doigts d’une main sont appliqués ;

[0027] [fig.lb] la figure 1b est une vue de côté du dispositif illustré à la figure la ;

[0028] [fig.2a] la figure 2a est une vue analogue à la figure la d’un dispositif de reconnaissance biométrique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;

[0029] [fig.2b] la figure 2b est une vue analogue à la figure 1b, du dispositif illustré à la figure 2a ;

[0030] [fig.3a] la figure 3a est une vue analogue à la figure la d’un dispositif de reconnaissance biométrique selon un troisième mode de réalisation de l’invention ;

[0031] [fig.3b] la figure 3b est une vue de face du dispositif illustré à la figure 3a.

Description des modes de réalisation

[0032] En référence aux figures la et 1b, et selon un premier mode de réalisation de l’invention, le dispositif de reconnaissance biométrique est généralement désigné en 1 et est destiné à être utilisé pour identifier une personne à partir de ses empreintes digitales.

[0033] Le dispositif 1 comprend un support 2 mécanique ayant ici une surface inférieure 2.1 de forme rectangulaire formant une base par laquelle le dispositif 1 peut reposer sur un plan de travail. Dans toute la description qui va suivre, le dispositif 1 sera supposé être dans une position normale de fonctionnement dans laquelle le support 2 repose sur un plan de travail sensiblement horizontal.

[0034] Le support 2 comprend ici également :

[0035] - une face avant 2.2 de forme rectangulaire s’étendant verticalement et reliée à un bord avant de la surface inférieure 2.1,

[0036] - une face arrière 2.3 opposée à la face avant 2.2, de forme rectangulaire s’étendant verticalement et reliée à un bord arrière de la surface inférieure 2.1, la face arrière 2.3 présentant une hauteur supérieure à celle de la face avant 2.2,

[0037] - une première face latérale 2.4 s’étendant verticalement et reliée à un bord latéral de la face avant 2.2, à un bord latéral de la face arrière 2.3 et à un bord latéral de la surface intérieure 2.1,

[0038] - une deuxième face latérale 2.5 opposée à la première face latérale 2.4, s’étendant verticalement, de forme identique à la première face latérale 2.4, et reliée à un bord latéral de la face avant 2.2, à un bord latéral de la face arrière 2.3 et à un bord latéral de la surface inférieure 2.1,

[0039] - une surface supérieure 2.6 reliée à un bord supérieur de la face avant 2.2, à un bord supérieur de la face arrière 2.3, à un bord supérieur de la première face latérale 2.4 et à un bord supérieur de la deuxième face latérale 2.5.

[0040] Le bord supérieur de la deuxième face latérale 2.5 a une forme incurvée identique à celle du bord supérieur de la première face latérale 2.4. En particulier, les bords supérieurs des première et deuxième faces latérales 2.4, 2.5 présentent un point d’inflexion marquant le passage d’une forme concave à une forme convexe. Ainsi, conformément à la figure 1b, les bords supérieurs des première et deuxième faces latérales 2.4, 2.5 comprennent une portion de courbe concave Cv jouxtant une portion de courbe convexe Cx. La portion de courbe concave Cv et la portion de courbe convexe Cx sont ici formées par des arcs de cercle.

[0041] Avantageusement, la portion de courbe concave Cv a un rayon RI supérieure à 40 millimètres et la portion de courbe convexe Cx a un rayon R2 compris entre 30 et 300 millimètres, les bords inférieurs des première et deuxième faces latérales 2.4, 2.5 présentant une longueur comprise entre 76 et 127 millimètres.

[0042] La surface supérieure 2.6 est le résultat du déplacement d’une génératrice parallèlement à elle-même le long du bord supérieur de la première face latérale 2.4 (ou de la deuxième face latérale 2.5), la génératrice étant également parallèle au bord supérieur de la face avant 2.2 et de la face arrière 2.3. La surface supérieure 2.6 a donc, dans un plan parallèle aux première et deuxième surfaces latérales 2.4, 2.5, un profil identique aux bords supérieurs desdites première et deuxième faces latérales. La surface supérieure 2.6 est ainsi composée d’une surface concave jouxtant une surface convexe.

[0043] Par ailleurs, le dispositif 1 comprend un capteur 3 d’empreinte ayant la forme d’un film présentant une surface inférieure 3.1 et une surface supérieure 3.2 séparées de quelques dizaines de microns. La surface inférieure 3.1 du capteur 3 épouse et recouvre la surface supérieure 2.6 du support 2. A noter que pour plus de clarté, l’épaisseur du capteur 3 représenté aux figures la et 1b a été volontairement exagérée par rapport à celle du support 2. Néanmoins, on comprendra que la surface supérieure 3.2 du capteur 3 présente un profil de forme et de dimensions sensiblement identiques à celles de la surface inférieure 3.1 dudit capteur 3.

[0044] Le capteur 3 d’empreinte peut être de différent type (optique, capacitif, thermique, pression...). Il peut notamment comprendre une base TFT (Thin Film Transistor) sur un substrat thermoplastique ou sur un substrat verre aminci par-dessus lequel sont agencés des éléments sensibles comme des photodiodes, des photorésistances ou des microéléments capacitifs, pyroélectriques ou piézoélectriques. Les éléments sensibles sont recouverts d’une couche de protection qui peut par exemple être constituée de vernis à base de Si02 et d’une matrice de polymères (silicone, époxy, acrylique, ...) ou d’une solution sol-gel à base de silsesquioxanes.

[0045] Alternativement la base TFT peut être remplacée par du silicium aminci tout en maintenant la flexibilité du capteur 3. Il est aussi possible d’utiliser une matrice passive, autrement dit sans transistor. Le pilotage et la lecture du signal du capteur sont alors déportés en dehors de la matrice et sont réalisés par un circuit intégré de lecture (Read Out Integrated Circuit).

[0046] Le capteur est relié par des conducteurs électriques non représentés à une unité informatique de traitement exécutant un programme connu en lui-même et comprenant des instructions agencées pour extraire des caractéristiques biométriques d’une image de doigts fournis par le capteur et effectuer une reconnaissance biométrique par comparaison de ces caractéristiques biométriques extraites avec des caractéristiques biométriques de référence mémorisées dans l’unité informatique. Ce programme permet d’effectuer les opérations suivantes : capture d’une image des doigts par le capteur 3 d’empreinte, analyse de l’image, construction d’un modèle (ou template) représentatif de caractéristiques biométriques de l’empreinte à partir de l’image (le modèle est ici une représentation numérique formée d’un ensemble de coordonnées des points caractéristiques de l’empreinte), et comparaison du modèle construit avec au moins un modèle de référence, calcul d’un score de similarité des modèles.

[0047] En utilisation, les doigts D d’une main, à l’exception du pouce, sont appliqués sur la surface supérieure 3.2 du capteur 3 pour capturer une image desdits doigts D. Chacun des plans antéropostérieurs desdits doigts sont sensiblement parallèles aux première et deuxième faces latérales 2.4, 2.5 du support 2. Alors que les phalanges proximale et intermédiaire de chacun des doigts D sont placées au voisinage de la portion convexe de la surface supérieure 3.2 du capteur 3, les phalanges distales) de chacun desdits doigts D sont disposées au voisinage de la portion concave de ladite surface supérieure 3.2. Ce positionnement est assez naturel pour un humain rendant l’ergonomie intuitive et améliorant la répétabilité et les performances biométriques.

[0048] En effet, la surface supérieure 2.6 du support 2 et le capteur 3 présentent une forme sensiblement proche de la courbure naturelle des doigts D, ce qui maximise la surface de contact entre ledit capteur 3 et chacune des phalanges desdits doigts D.

[0049] Les figures 2a et 2b représentent un dispositif 11 de reconnaissance biométrique selon le deuxième mode de réalisation de l’invention. Sur ces figures, les références numériques des éléments communs avec le mode de réalisation précédent ont été augmentées d’une dizaine.

[0050] Le dispositif 11 se distingue du dispositif 1 en ce que les bords supérieurs des première et deuxième faces latérales 12.4, 12.5 présentent une première zone plane Pli agencée dans le prolongement de la portion de courbe concave Cv et une deuxième zone plane P12 agencée dans le prolongement de la portion de courbe convexe Cx. Les première et deuxième zones planes Pli, P12 sont sensiblement parallèles aux bords inférieurs des première et deuxième faces latérales 12.4, 12.5.

[0051] Avantageusement, la longueur de la première zone plane Pli est comprise entre 5 et 15 millimètres et la longueur de la deuxième zone plane P12 est comprise entre 25 et 39 millimètres, la longueur des bords inférieurs des première et deuxième faces latérales 2.4, 2.5 étant comprise entre 76 et 127 millimètres.

[0052] De préférence ici, la portion de courbe concave Cv a un rayon RI 1 égal à 65 millimètres, la portion de courbe convexe Cx a un rayon R12 égal à 70 millimètres, la longueur de la première zone plane Pli est égale à 5 millimètres et la longueur de la deuxième zone plane P12 est égale à 38 millimètres.

[0053] La surface supérieure 12.6 du support 12 est ainsi composée, comme précédemment, d’une surface concave jouxtant une surface convexe, mais aussi de deux surfaces planes de forme rectangulaire prolongeant lesdites surfaces concave et convexe. Les phalanges distales des doigts D sont alors placées en partie sur la surface plane PI 1 et sur la surface concave. Les phalanges proximales des doigts D sont en majeure partie placées sur la surface plane prolongeant la surface convexe et permettant les captures de doigt enroulé en bord de capteur.

[0054] En variante, la surface supérieure 12.6 peut aussi être composée d’une seule surface plane de forme rectangulaire prolongeant la surface concave ou la surface convexe.

[0055] Les figures 3a et 3b représentent un dispositif 21 de reconnaissance biométrique illustrant un troisième mode de réalisation de l’invention. Sur ces figures, les références des éléments communs avec le premier mode de réalisation ont été augmentées de deux dizaines.

[0056] Le dispositif 21 se distingue du dispositif 1 en ce que les bords supérieurs des faces avant et arrière 22.2, 22.3 du support 22 ne sont pas rectilignes mais courbés de sorte que la surface supérieure 22.6 dudit support 22, tout comme la surface supérieure 23.2 du capteur 23, d’empreinte, sont désormais convexes dans un plan orthogonal aux première et deuxième faces latérales 22.4, 22.5.

[0057] La forme de la surface supérieure 22.6 permet ainsi d’améliorer le confort d’utilisation en suivant la forme naturelle des phalanges de chacun des doigts, notamment celles de l’auriculaire qui est souvent un peu incliné par rapport aux autres doigts.

[0058] Comme précédemment, le capteur 23 d’empreinte peut être de différent type (optique, capacitif, thermique, pression ...). Le capteur 23 peut notamment utiliser, tout comme le capteur 3 et le capteur 13, une matrice passive dans lequel le signal transite par des lignes conductrices conformables obtenues :

[0059] - en gardant un matériau conducteur rigide et en adaptant le dessin des lignes (dessin de type zigzag, fer à cheval, serpentin...) ; ou

[0060] - en ajoutant des dispersions de matériau conducteur rigide dans une matrice élastomère, comme par exemple des particules de carbone, des nanoparticules d’argent dans une matrice PDMS ou des nano-fils d’argent dans du silicone ; ou

[0061] - en utilisant des matériaux conducteurs intrinsèquement conformables, généralement composés de polymères conducteurs, comme par exemple du poly-thiophène, du polyaniline ou du poly-pyrrole, et d’un métal liquide basé sur du gallium.

[0062] Le capteur 23 peut aussi comprendre, tout comme le capteur 3 et capteur 13, une base TET comprenant des transistors réalisés dans des matériaux conformables, comme par exemple ceux employés par les afficheurs OLED qui sont basés sur le même principe (mélange d’un polymère semi-conducteur dans une matrice élastomère, réalisation d’électrodes en nano-fils d’argent mélangés avec du polyuréthane acrylate ou en nanotubes de carbone mélangé à un diélectrique élastomère).

[0063] L’invention n’est bien entendu pas limitée à ce qui vient d’être décrit, mais englobe au contraire toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications.

[0064] Le support mécanique 2, 12, 22 peut être plein, creux, ajouré...

[0065] Le support mécanique 2, 12, 22 peut être en métal, en plastique ou en tout autre matériau. Il peut être en tout ou partie rigide ou en tout ou partie souple.

[0066] Le support mécanique 2, 12, 22 peut aussi être constitué au moins en partie d’un matériau élastique tel un gel ou un élastomère qui se déforme et épouse la forme des doigts lorsque ceux-ci s’appuient dessus, ce qui permet d’augmenter la surface des empreintes acquises pour assurer une meilleure performance biométrique essentielle notamment dans le cadre d’une utilisation policière. Le support mécanique peut aussi être composite, c’est-à-dire seulement une structure rigide avec la forme de la surface fixée, puis une seconde surface qui peut s’enfoncer (un gel, un élastomère, puis seulement dessus la partie capteur). Un tel agencement est plus facilement réalisable que d’avoir à remplir toute une masse déformable homogène entre la partie sensible et la base du capteur. Le support mécanique peut être intégralement ou en partie seulement constitué de matériau élastique.

[0067] Le capteur 3, 13, 23 d’empreinte peut ne recouvrir que partiellement la surface supérieure 2.6, 12.6, 22.6 du support 2, 12, 22.

[0068] Un capteur selon l’invention peut résulter du mélange des solutions des figures 1 et 2, c’est à dire avec seulement une seule des zones planes P12 et PI 1.

[0069] Le support 12 peut être dimensionné de façon à pouvoir apposer, en plus des doigts D, la paume de la main sur ledit support de façon à améliorer le confort d’utilisation du dispositif 11, voire à permettre une prise d’empreinte palmaire, notamment en augmentant la longueur de la deuxième zone plane P12.

Claims (1)

1. Revendications [Revendication 1] Dispositif de reconnaissance biométrique d’une personne à partir d’une empreinte d’au moins une phalange distale d’un doigt de ladite personne, le dispositif comprenant une surface supérieure de support non plane sur laquelle au moins les phalanges distale et intermédiaire du doigt sont destinées à être appliquées, et un capteur d’empreinte agencé pour capturer une image au moins de la phalange distale du doigt reposant sur la surface supérieure de support, ladite surface supérieure de support ayant un profil présentant dans un premier plan antéropostérieur du doigt une portion de courbe convexe au voisinage de la phalange intermédiaire. [Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le profil de la surface supérieure de support présente dans le premier plan une portion de courbe concave jouxtant la portion de courbe convexe. [Revendication 3] Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la portion de courbe concave a un rayon supérieur à 40 millimètres. [Revendication 4] Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la portion de courbe concave a un rayon compris entre 40 et 400 millimètres. [Revendication 5] Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion de courbe convexe a un rayon compris entre 30 et 300 millimètres. [Revendication 6] Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le profil de la surface supérieure de support présente dans le premier plan une première zone plane agencée dans le prolongement de la portion de courbe concave. [Revendication 7] Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la longueur de la première zone plane est comprise entre 5 et 15 millimètres. [Revendication 8] Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le profil de la surface supérieure de support présente dans le premier plan une deuxième zone plane agencée dans le prolongement de la portion de courbe convexe. [Revendication 9] Dispositif selon la revendication 8, dans lequel la longueur de la deuxième zone plane est comprise entre 25 et 39 millimètres. [Revendication 10] Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le profil de la surface supérieure de support présente dans un deuxième plan orthogonal au premier plan une portion de courbe non plane.

   [Revendication 11] [Revendication 12] [Revendication 13] [Revendication 14]

   Dispositif selon la revendication 10, dans lequel la portion de courbe non plane est convexe.

   Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface supérieure de support est formée par une surface supérieure du capteur d’empreinte.

   Dispositif selon la revendication 12, dans lequel le capteur d’empreinte est conformable et a la forme d’un film conformable épousant une surface supérieure d’un support mécanique constitué au moins en partie d’un matériau élastique.

   Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capteur d’empreinte est de type optique, capacitif ou thermique.