FR3113743A1 - Procede d’acquisition d’un portrait photographique d’un individu et installation mettant en œuvre ce procede - Google Patents

Procede d’acquisition d’un portrait photographique d’un individu et installation mettant en œuvre ce procede Download PDF

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Abstract

Ce procédé d’acquisition de portraits photographiques d’un individu, consiste :– à acquérir une image biométrique du visage de l’individu au moyen d’au moins une caméra numérique (22),– concomitamment avec cette acquisition, à éclairer ledit visage de l’individu par aux moins deux sources lumineuses distinctes, non centrées sur ledit visage, et positionnées latéralement par rapport au champ de vision (23) de ladite caméra, lesdites sources lumineuses étant constituées de diodes électroluminescentes (38) gérées par un système PWM. Il est procédé à au moins deux acquisitions dudit visage, respectivement : – selon un éclairage standard, en vue de permettre l’acquisition biométrique dudit visage par ladite caméra (22) ;– selon un éclairage différencié, c’est-à-dire selon lequel lesdites au moins deux sources lumineuses (36, 37) génèrent un effet d’éclairage au niveau dudit visage, également acquise par ladite caméra. Ces deux acquisitions sont réalisées non simultanément et de manière aléatoire pendant une durée courte. L’unité centrale de commande et de traitement est apte à traiter lesdites acquisitions, et à déterminer après traitement de l’acquisition selon un éclairage différencié la présence ou l’absence d’un artéfact. Figure pour l’abrégé : Fig 1

Description

PROCEDE D’ACQUISITION D’UN PORTRAIT PHOTOGRAPHIQUE D’UN INDIVIDU ET INSTALLATION METTANT EN ŒUVRE CE PROCEDE
Domaine de l’invention
La présente invention concerne le domaine technique relatif à l’acquisition de photographies d’individus, notamment au sein d’appareils ou dispositifs de type cabine.
L’invention s’inscrit plus particulièrement dans le domaine de la sécurisation de l’acquisition de telles photographies, outre de l’optimisation de la qualité de ces dernières, notamment en raison de leur destination pour des documents d’identité, ou d’accès.
Etat antérieur de la technique
Les installations d’acquisition de photographies du visage d’individus sont d’un usage largement répandu. Typiquement, elles ont connu un développement sous l’appellation « Photomaton », notamment en France, et sont classiquement constituées d’une cabine délimitée par des parois latérales et présentant en outre un accès à l’intérieur de la cabine traditionnellement obturé par un rideau ou équivalent. Un dispositif d’acquisition de ladite photographie est intégré dans l’une des parois, ce dispositif étant classiquement constitué d’un appareil-photo ou d’une caméra, le visage de l’individu étant quant à lui éclairé concomitamment avec l’acquisition de la photo.
L’une des problématiques auxquelles sont confrontés les concepteurs de telles installations réside dans l’optimisation de l’éclairage du visage de l’individu en question. Plus particulièrement, on souhaite éviter, autant que faire se peut, « écraser » le rendu de ladite acquisition et favoriser la distinction des différentes zones en relief du visage. On souhaite également éviter la surexposition de certaines parties du visage.
Différentes solutions ont été développées pour s’affranchir de ces inconvénients. Notamment, le document EP 2 860 582 décrit une installation du type en question, mettant en œuvre deux surfaces émettrices de lumière complémentaires et latérales par rapport au champ de vision de l’appareil photographique ou de la caméra, et positionnés entre la paroi intégrant ledit organe d’acquisition et le plan focal objet dudit appareil d’acquisition. Cette installation permet un éclairement homogène du visage d’un individu, y compris lorsque celui-ci pose de façon approximative par rapport à une position de référence, aboutissant à la réalisation de portraits photographiques de qualité, quelle que soit la morphologie et le positionnement du visage de l’individu au niveau de la position de référence de ladite installation.
Incontestablement, l’installation décrite dans ce document permet de significativement améliorer la qualité des photographies ainsi obtenues.
Cependant, dans l’objectif plus particulier de la réalisation de telles photographies à destination de documents d’identité ou de sécurité, les services gouvernementaux et/ou de sécurité souhaitent s’affranchir de tout risque d’usurpation d’identité, classiquement dénommée sous l’expression anglo-saxonne «anti spoofing ». En effet, une telle usurpation d’identité, également connue sous la dénomination « d'attaque biométrique », peut résulter, par exemple, de l'apposition d’un masque en relief sur le visage de l’individu en question, mais également de la présentation, dans le plan focal objet de l’organe d’acquisition, d’un portrait sur un support plan ou incurvé représentant une impression ou un affichage électronique, susceptible ainsi soit de générer des photographies usurpées, soit de permettre l’accès à un lieu sécurisé trompant ainsi les bases de données dans lesquelles sont répertoriés les utilisateurs autorisés. Cette usurpation d’identité peut également résulter de l'association numérique d'au moins deux visages distincts, ce qui a pour effet de pouvoir usurper chacune des identités qui ont servi à cette association. Cette association numérique est connue également sous l’expression anglo-saxonne de« morphing » .
L’invention vise donc à surmonter cette difficulté et à lutter contre ces risques d'usurpation.
Exposé sommaire de l’invention
Selon un premier aspect, le procédé d’acquisition de portraits photographiques d’un individu consiste :
– à acquérir une image biométrique du visage de l’individu au moyen d’au moins une caméra numérique,
– concomitamment avec cette acquisition, à éclairer ledit visage de l’individu par aux moins deux sources lumineuses distinctes, non centrées sur ledit visage, et positionnées latéralement par rapport au champ de vision de ladite caméra lesdites sources lumineuses étant constituées de diodes électroluminescente (Leds) gérées par un système PWM, (acronyme anglo-saxon pour «pulse width modulation »,et connu également par l'expression française MLI pour « Modulation de largeur d'impulsion ») ;
le système PWM et le fonctionnement de ladite au moins une caméra étant gérés par une unité centrale de commande et de traitement.
Selon l’invention, il est procédé à au moins deux acquisitions dudit visage, respectivement :
– selon un éclairage standard, c’est-à-dire selon lequel lesdites au moins deux sources lumineuses sont activées concomitamment de telle sorte à éclairer ledit visage de manière uniforme, en vue de permettre l’acquisition biométrique dudit visage par ladite au moins une caméra, c’est-à-dire de la vue ultérieurement utilisée par exemple pour les papiers d’identité ou les supports de contrôle d’accès ;
– selon un éclairage différencié, c’est-à-dire selon lequel lesdites au moins deux sources lumineuses génèrent un effet d’éclairage au niveau dudit visage, également acquise par ladite au moins une caméra ;
ces au moins deux acquisitions étant réalisées non simultanément et de manière aléatoire pendant une durée courte ;
l’unité centrale de commande et de traitement étant apte à traiter lesdites acquisitions, et à déterminer après traitement de l’acquisition selon un éclairage différencié la présence ou l’absence d’un artéfact.
Par artéfact, on entend au sens de l’invention les moyens d’usurpation d’identité visés dans le préambule de la présente demande, et de manière générale toute donnée qui ne correspond pas au visage réel de l’individu dont on souhaite acquérir un portrait photographique.
Ainsi, l’invention permet de lutter contre toute tentative d’usurpation d’identité, de manière simple et rapide. En effet, typiquement la durée totale d’acquisition dure moins d’une seconde, et les deux acquisitions sont indétectables par l’individu en question ou par un système électronique avancé mis en œuvre par ledit individu, et donc imprévisibles, ce d’autant que lesdites acquisitions interviennent de manière aléatoire pendant cette phase d’acquisition et dans n’importe quel ordre, c’est-à-dire que l’acquisition sous éclairage standard peut intervenir avant ou après l’acquisition sous éclairage différencié.
Selon l’invention, l’éclairage différencié correspond :
– à une latéralisation par pondération de l’éclairage du visage ;
– à un effet de moirage réalisé par la synchronisation, et notamment par la coordination et l’adaptation des paramètres de la caméra et du système PWM ;
– à un éclairage partiel par lesdites au moins deux sources lumineuses dans l’infrarouge, voire dans un spectre de longueurs d’onde autre que le visible; dans cette configuration, il est mis en œuvre une seconde caméra numérique munie d’un capteur dont la sensibilité est adaptée à la longueur d’onde ou à la gamme de longueurs d’onde considérée ;
– ou à une variation de l’intensité lumineuse générée par lesdites au moins deux sources lumineuses.
Selon une première forme de réalisation de l’invention, l’acquisition sous éclairage différencié du visage de l’individu est mise en œuvre par pondération dudit éclairage, et notamment par latéralisation dudit éclairage. Cette latéralisation est rendue possible grâce aux deux sources lumineuses précitées, dont on peut moduler l’intensité lors de ladite acquisition à l’aide du système PWM. En d’autres termes, on éclaire les deux parties du visage de l’individu situées sensiblement de part de part d’autre d’un plan médian passant par le centre entre les deux yeux et l’arcade du nez selon une intensité différente. Le traitement de l’image ainsi acquise permet de discriminer tout ce qui n’est pas tridimensionnel, et par exemple un portrait imprimé sur une feuille plane ou incurvée, ou encore une photo apparaissant sur un afficheur électronique, tel qu’une tablette ou un smartphone. En effet, de par la mise en œuvre d’un éclairage latéralisé, il va apparaitre une différence de luminosité au niveau de l’image acquise si effectivement on est en présence d’un objet tridimensionnel, en raison des ombres résultant du relief dudit visage.
Selon une seconde forme de réalisation de l’invention, l’acquisition sous éclairage différencié du visage de l’individu résulte de la formation d’un effet de moirage (mieux connu sous l’expression anglo-saxonne «aliasing »), détectable par la caméra d’acquisition, et qui là encore va permettre de discriminer les écrans du type tablette ou smartphone. Plus précisément, on synchronise, et plus particulièrement on coordonne et on adapte les paramètres de ladite caméra, et notamment sa vitesse de balayage avec le système PWM agissant sur les sources lumineuses, et donc sur la fréquence d’éclairages des Leds qui les constituent.
Cet effet de moirage apparaît distinctement en présence d’un réel individu sur l’image acquise par la caméra, et sur toute la surface en regard de l'éclairage. En revanche cet effet de moirage apparait plus atténué sur le fond arrière de la cabine si celui-ci apporte une puissance lumineuse suffisamment conséquente, dans la configuration selon laquelle le fond de ladite cabine est effectivement muni d’une source d’éclairage (voir ci-dessous). L'arrière-plan de l'artéfact (figurant sur une impression ou sur un afficheur électronique type tablette ou smartphone), et l'arrière-plan de la cabine présentent des motifs différents permettant donc de les identifier.
Selon une troisième forme de réalisation de l’invention, l’acquisition sous éclairage différencié du visage de l’individu met en œuvre un éclairage partiel, par exemple sous infrarouge. A cet effet, au moins l’une des Leds d’au moins l’une des deux sources lumineuses émet dans l’infrarouge. Cet éclairage partiel sous infrarouge permet de détecter la présence d’un vrai visage, et plus particulièrement de la peau dudit visage. En effet, le taux de réflectivité d’un support, et par exemple de la peau, varie avec la longueur d’onde, permettant ainsi de discriminer la peau.
Selon une quatrième forme de réalisation de l’invention, l’acquisition sous éclairage différencié du visage de l’individu repose sur une variation de l’intensité lumineuse générée par lesdites au moins deux sources lumineuses. Typiquement, si l’intensité lumineuse desdites sources est doublée, alors ce doublement apparait sur le visage du sujet. En revanche ce doublement n'apparait pas sur un afficheur électronique brandi par ledit sujet en raison de l’intensité lumineuse générée par ledit afficheur. L’unité de traitement permet de détecter la présence ou l’absence de cette proportionnalité, et corollairement d’identifier un artéfact.
Selon encore un autre aspect de l’invention, l’installation du type en question peut comprendre un fond, faisant face à la paroi de la cabine intégrant la caméra d’acquisition, ledit fond étant également muni d’une source d’éclairage gérée par l’unité centrale. Dans cette configuration, l’acquisition sous éclairage différencié du visage de l’individu met en œuvre la formation d’un moirage (aliasing) au niveau dudit fond, par gestion de la fréquence d’éclairement du fond et de la fréquence de balayage de la caméra. En effet, dans une telle configuration, la source d’éclairage du fond est positionnée en arrière du sujet, de sorte que l’effet de battements n’apparait que sur l'arrière-plan uniquement. Ainsi, si le sujet brandit un afficheur électronique, l'arrière-plan capté ne présente pas d'aliasing. De la sorte, on est à même de discriminer l’individu réellement présent au sein de l’installation d’écrans du type tablettes ou smartphones.
Quel que soit le mode d’éclairage différencié mis en œuvre, le cas échéant cumulés entre eux, l’image ainsi acquise par la caméra est traitée par l’unité centrale de gestion et de traitement, qui par intelligence artificielle, va être à même de discriminer un individu réellement présent devant ladite caméra d’une image ou restitution 2D, voire de l’apposition d’un masque sur le visage de l’individu concerné.
En d’autres termes, l’invention consiste de manière générale à moduler l’éclairage du visage de l’individu dont on souhaite acquérir un portrait, afin de lutter contre les risques d’usurpation, notamment inhérents au port d’un masque, à l’exposition d’un écran de smartphone ou de tablette ou d’une feuille imprimée, voire encore de « morphing » (morphose).
L’invention vise également une installation d’acquisition du portrait photographique d’un individu mettant en œuvre le procédé précédemment décrit. Cette installation est constituée d’une cabine délimitant un espace intérieur, au sein duquel est susceptible de venir se positionner ledit individu, et comprenant :
– une première paroi délimitant une partie de l’espace intérieur de la cabine, dont au moins une partie est transparente ;
– au moins une caméra numérique agencée derrière une partie transparente ou semi-transparente de ladite paroi, et comprenant un champ de vision dirigé vers l’intérieur de la cabine et dont le plan focal objet est situé dans l’espace intérieur de la cabine ;
– au moins deux sources d’éclairage éclairant l’intérieur de la cabine, et agencées de telle sorte qu’elles éclairent latéralement le visage de l’individu, et étant situées en dehors du champ de vision de la caméra d’acquisition.
Selon l’invention, ces sources d’éclairage sont constituées de diodes électroluminescentes gérées par PWM, et ladite au moins une caméra est de type numérique, la gestion de l’éclairement des diodes électroluminescentes et de l’acquisition de la caméra étant gérée par une unité centrale assurant également en outre le traitement des images acquises par ladite caméra.
Selon une variante de l’invention, l’installation précitée comporte, en outre, un fond, opposé à ladite paroi intégrant la caméra d’acquisition, ledit fond étant pourvu d’une source d’éclairage, également gérée par le système PWM.
Selon encore une autre variante de l’invention, l’ensemble du processus d’acquisition du portrait de l’individu est supervisé, typiquement par une autorité de surveillance. En d’autres termes, lorsque l’on souhaite disposer d’un enrôlement sécurisé, comme cela peut être requis dans un certain nombre d’applications, un opérateur extérieur à l’installation doit pouvoir surveiller les différentes étapes de ladite acquisition. A cet effet, l’installation peut comprendre une caméra supplémentaire, destinée à transmettre à distance et en temps réel le contenu de la cabine. Alternativement, au moins l’une des parois délimitant l’espace interne de la cabine peuvent être dotées de propriétés d’occultation variable.
Brève description des figures
La manière dont l’invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et non limitatif, à l’appui des figures annexées.
La figure 1 est une représentation schématique en section transversale d’un exemple de réalisation d’une installation d’acquisition de portraits photographiques conforme à l’invention.
La figure 2 est une représentation schématique d’une vue de face de l’une des parois de l’installation de la .
La est une vue schématique analogue à la , d’une variante de réalisation de l’éclairage.
La est une vue schématique du dessus illustrant un premier mode d’éclairage différencié, en l’espèce par latéralisation de l’éclairage.
La illustre schématiquement l’image acquise d’un visage en suite de la latéralisation de l’éclairage.
La illustre l’image de la en éclairage normal.
La est une vue schématique de l’image acquise d’un visage sous aliasing selon un second mode d’éclairage différencié.
La est une vue schématique de l’acquisition d’un écran de smartphone acquise sous aliasing, à comparer avec la vue de la .
La est une vue schématique du dessus, analogie à la , illustrant un autre mode d’éclairage différencié, en l’espèce par éclairage partiel sous infrarouge.
La illustre schématiquement l’image acquise d’un visage sous aliasing du fond de la cabine selon un autre mode d’éclairage différencié.
La est une vue analogue de la , illustrant une variation des paramètres engendrant l’aliasing.
La est une vue schématique de l’acquisition d’un écran de smartphone sous les mêmes conditions que celles de la .
La est une vue schématique de l’acquisition d’une feuille imprimée sous les mêmes conditions que celles de la .
La est une vue schématique illustrant l’image acquise d’un visage sous aliasing du fond de la cabine et de l’éclairage latéral, c’est-à-dire mixant deux des modes d’éclairage différenciés illustrés précédemment.
La est une vue schématique illustrant l’image acquise d’un visage mettant en œuvre le mode précédant, avec saturation de la caméra par l’éclairage de fond.
La est une vue schématique analogue à la , illustrant l’image acquise d’une feuille imprimée dans les mêmes conditions.
La est une vue analogue à la , illustrant l’image acquise d’un smartphone, là encore dans les mêmes conditions que celles de la .
Description détaillée de l’invention
La illustre un exemple de réalisation d’une installation d’acquisition de portraits photographiques 10 selon l’invention. Elle comprend une cabine 12 délimitée par quatre parois 14, 16, 18 et 20, outre par le plafond 24.
Une première paroi14comporte au moins une partie transparente, afin de permettre à une caméra numérique22positionné derrière ladite paroi, d’avoir son champ de vision23et son plan focal objet26à l’intérieur de la cabine.
Un siège25peut être présent dans la cabine pour permettre à un utilisateur30de s’asseoir en face et à proximité du plan focal objet26de la caméra numérique22. Plus précisément, le siège est placé de sorte à comprendre le plan focal objet de ladite caméra. Un dispositif de réglage permet à l’utilisateur de régler la position du siège ou de la caméra numérique pour placer son visage31dans une position de référence32. La position de référence est centrée dans le plan défini par l’intersection du champ de vision23et le plan focal objet26de la caméra numérique22.
L’installation10comporte des moyens permettant à l’utilisateur de positionner son visage dans la position de référence, que ce dernier se tienne debout, ou le cas échéant, assis sur le siège25. Ces moyens peuvent être des indications visuelles situées sur la paroi14devant la caméra numérique22, comme par exemple un repère pour positionner ses yeux à la bonne hauteur dans le champ de vision de ladite caméra.
L’installation comprend une source d’émission de lumière35positionnée entre le plan focal objet26de la caméra numérique22et la première paroi14de la cabine. Selon le présent exemple, elle est fixée au plafond24de la cabine par des moyens appropriés, ou encastrée au sein de ce dernier.
Tel qu’illustré à la , la source d’émission de lumière 35 comprend un premier et un second luminaires, c’est-à-dire qu’elle définit en fait deux sources lumineuses. Plus précisément, un premier luminaire 36 est agencé de manière à éclairer la deuxième paroi 16 délimitant la cabine et adjacente à ladite première paroi 14, et un deuxième luminaire 37 est positionné de manière à éclairer la troisième paroi 18 de ladite cabine, faisant face à la deuxième paroi 16. Les deuxième et troisième parois sont donc positionnées en vis-à-vis l’une de l’autre, et sécantes à la première paroi 14, de manière orthogonale ou de manière à définir avec cette dernière un angle obtus. Dans cette dernière configuration, la section transversale de la cabine n’est plus rectangulaire, mais trapézoïdale.
Selon l’exemple de réalisation illustré aux figures 1 à 3, le premier et le second luminaire sont chacun constitués d’un alignement de LEDs38maintenues et orientées en vis-à-vis des parois latérales16,18de la cabine, par exemple par l’intermédiaire respectivement d’une première cale39et d’une seconde cale40. Tout autre dispositif pourrait cependant être envisagé. En d’autres termes, les agencements longitudinaux des LEDs sont sensiblement parallèles à la deuxième paroi16et/ou à la troisième paroi18. Les LEDs émettent une lumière de couleur blanc chaud, avec un indice de rendu de couleur supérieur à 85, une température d'environ 4000 Kelvins, une intensité d'au moins 550 Lumens (par luminaire) et un angle de diffusion entre 30° et 40°. Ces différentes LEDs sont alimentées par des sources de courant appropriées, et leurs alimentations sont commutées périodiquement par un système PWM, pour lequel on définit en fonction de l'effet recherché, une fréquence de pulsation de plusieurs hertz à plusieurs kilo hertz, et un rapport cyclique variable de 0 à 100%. Ce système PWM est lui-même géré via une interface USB par une unité centrale de contrôle et de traitement (non représentée) via une carte électronique d'interface.
Plus particulièrement, selon un mode de réalisation préféré de l’invention, les angles des cales39et40sont choisis pour que les luminaires36, 37éclairent des zones de la deuxième16et troisième18parois situées à la même hauteur dans la cabine que la surface délimitée par l’intersection entre le champ de vision23et le plan focal objet26de la caméra numérique22. L’inclinaison générée par les cales peut ne pas être identique pour chacun des luminaires36, 37, l’optimisation de ces angles dépendant typiquement de la distance entre l’utilisateur (position de référence32) et les parois16et18, ainsi que la distance entre l’utilisateur et la hauteur de la source de lumière35, et de l’entre-axe entre les deux luminaires36 et 37.
Ainsi, la lumière émise par la source d’émission de lumière35est réfléchie sur les zones41, 42des parois16, 18,formant alors une première surface diffusante émettrice de lumière sur la deuxième paroi16, et une deuxième surface diffusante émettrice de lumière sur la seconde paroi18,positionnées devant et sur les côtés du visage31de l’utilisateur. La lumière ainsi générée vient également se réfléchir sue la première paroi14,ces différentes parois étant revêtues d’un moyen approprié apte à réfléchir la lumière.
De façon avantageuse, les surfaces émettrices de lumière41,42 et 14éclairent toutes les parties du visage de l’utilisateur30, selon de très nombreuses directions incidentes. De ce fait, le visage est éclairé de façon homogène.
En raison de la présence de ces deux luminaires, de leur localisation, et de leur mode de fonctionnement, et notamment la réflexion de la lumière qu’ils émettent sur les surfaces diffusantes41, 42 et 14, outre de leurs caractéristiques techniques (intensité lumineuse), l’installation de l’invention peut se passer de toute source lumineuse faciale, sous réserve que la face interne de la paroi14soit revêtue d’une couche réfléchissante. Ainsi, une partie de la lumière émise par les sources lumineuses36, 37vient se réfléchir contre cette paroi14,et sert d’éclairage facial (ou frontal) du visage de l’utilisateur.
Cependant, une telle source lumineuse faciale peut être mise en œuvre. Elle a été représentée par la référence45sur les figures 1 à 3. Cette source lumineuse faciale peut être constituée d’une LED46, émettant une lumière de couleur blanc chaud caractérisée par un indice de rendu de couleur supérieur à 85, une température d'environ 4000 Kelvins, une intensité native supérieur à 550 Lumens et un angle de diffusion de 120°.
De fait, en raison de la présence des deux sources lumineuses latérales36, 37, on peut soit diminuer l’intensité de la lumière émise par la source lumineuse faciale45lorsqu’elle est présente, soit pallier son absence en jouant sur l’intensité de l’éclairement desdites sources lumineuses latérales36, 37. L’éblouissement de l’utilisateur par la source lumineuse faciale45est alors moins important, voire absent, offrant ainsi un meilleur confort d’utilisation de l’installation par l’utilisateur.
Selon l’invention, une quatrième paroi20clôt la cabine et forme le fond, opposé à la première paroi14. Cette quatrième paroi20peut être au moins partiellement transparente, pour permettre à autre dispositif d’émission de lumière50agencé derrière ladite paroi, d’éclairer l’intérieur de la cabine. Ce dispositif d’émission50peut comprendre un réseau matriciel de LEDs51, de différentes couleurs, par exemple bleu, rouge et vert, permettant d’éclairer le fond de la cabine selon plusieurs couleurs. Les LEDs peuvent être similaires à celles décrites ci-dessus. Ce réseau de LEDs51est également géré par le système PWM mentionné précédemment.
Une face de la quatrième paroi20peut aussi est recouverte par une couche anti-reflet (ou mate) et sombre, par exemple noire, et semi-transparente. Cette face de la quatrième paroi peut alors absorber une partie de la lumière provenant de l’intérieur de la cabine, pour permettre une saturation et une homogénéité de couleur optimale du fond de la cabine par le quatrième dispositif d’émission.
Par ailleurs, au moins l’une des deux parois latérales16, 18de la cabine doit nécessairement permettre l’introduction de l’utilisateur au sein du volume qu’elle définit. A cet effet, soit l’une des deux parois16, 18coulisse, soit elle est remplacée par un rideau ou tout support occultant. Dans ce dernier cas, et afin de tenir compte de la différence de nature entre un tel rideau et la paroi latérale qui lui fait face, et dans l’objectif de disposer d’un éclairage adapté, on joue sur les sources lumineuses36, 37en différenciant leur intensité notamment, par le biais du système PWM.
Par ailleurs, dans le cadre de la mise en œuvre d’une telle cabine pour l’enrôlement sécurisé, impliquant la supervision du processus d’acquisition du visage de l’individu concerné par un tiers, et par exemple par un opérateur dévolu à cet effet, les parois latérales16, 18, ainsi que la paroi de fond20peuvent être dotées de propriétés d’occultation variable. Typiquement, tout ou partie desdites parois peuvent être réalisées en un matériau transparent, et par exemple en verre, et être revêtues d’un film à cristaux liquides. Un tel film présente des propriétés électro-optiques telles, qu’il commute d’un état occultant à un état transparent sous l’application d’un champ électrique. En l’espèce, l’impulsion électrique commandant la transition entre état occultant et état transparent est synchronisée avec les au moins deux acquisitions du visage par l’unité centrale de commande et de traitement, afin d’assurer l’éclairage souhaité. Les phases d’acquisition proprement dites sont réalisées sous l’état occultant.
Il est bien entendu qu’un tel film pourrait être remplacé par tout système assurant la même fonction, et par exemple du type stores vénitiens ou californiens, dont l’orientation est commandée par un moteur électrique, également sur injonction de l’unité de commande et de traitement.
Selon une variante de la forme de réalisation précédente, et toujours dans l’optique de disposer d’un enrôlement sécurisé, on positionne au sein de la cabine, et par exemple au plafond, une caméra de surveillance, filmant en temps réel l’intérieur de ladite cabine, permettant à un opérateur ou à une autorité de surveillance, de contrôler les opérations à distance.
Il va maintenant être décrit le procédé d’acquisition de portraits photographiques biométriques d’un individu, à l’aide de l’installation décrite précédemment.
Selon une caractéristique essentielle de l’invention, une fois l’individu concerné en place au sein de la cabine, on procède à au moins deux acquisitions du visage dudit individu, respectivement :
– une acquisition réalisée sous éclairage standard, c’est-à-dire selon lequel les deux sources lumineuses36, 37sont activées concomitamment de telle sorte à éclairer ledit visage de manière uniforme, en vue de permettre l’acquisition biométrique dudit visage par la caméra numérique22, c’est-à-dire de la vue ultérieurement utilisée par exemple pour les papiers d’identité ou les supports de contrôle d’accès ;
– et une acquisition réalisée selon un éclairage différencié, c’est-à-dire selon lequel les deux sources lumineuses36, 37génèrent un effet d’éclairage au niveau dudit visage, également acquise par la caméra numérique22.
Ces deux acquisitions ne sont pas réalisées simultanément, mais en revanche le sont de manière aléatoire pendant une durée courte, typiquement inférieure à 1 seconde, et préférablement inferieur a 300 millisecondes.
Ces au moins deux acquisitions sont traitées par l’unité de commande et de traitement intégrée au sein de la cabine, et qui est à même de déterminer, après traitement de l’acquisition réalisée selon un éclairage différencié, la présence ou l’absence d’un artéfact.
Les différents modes d’éclairage différencié vont être maintenant décrit.
Selon un premier mode de l’invention, illustré en relation avec les figures 4 à 6, cet éclairage différencié est constitué par la pondération dudit éclairage, et plus précisément par une latéralisation dudit éclairage. Cette latéralisation est rendue possible grâce aux deux sources lumineuses 36, 37, dont on peut moduler l’intensité lors de ladite acquisition à l’aide du système PWM. En d’autres termes, on éclaire les deux parties du visage de l’individu situées sensiblement de part de part d’autre d’un plan médian passant par le centre entre les deux yeux et l’arcade du nez selon une intensité différente, tel qu’illustré sur la par des flèches d’inégales longueurs émanant en l’espèce de la source lumineuse 37.
On obtient ainsi l’image illustrée sur la , qui fait bien apparaître une différence d’éclairement entre le côté gauche et le côté droit du visage. A cet égard, il est possible de faire varier, toujours à l’aide du système PWM la différence d’intensité entre les deux sources lumineuses 36, 37.
Le traitement de l’image ainsi acquise permet de discriminer tout ce qui n’est pas tridimensionnel, et par exemple un portrait imprimé sur une feuille plane ou incurvée, ou encore une photo apparaissant sur un afficheur électronique, tel qu’une tablette ou un smartphone. En effet, de par la mise en œuvre d’un éclairage latéralisé, il va apparaitre une différence de luminosité au niveau de l’image acquise ( ) si effectivement on est en présence d’un objet tridimensionnel, en raison des ombres résultant du relief dudit visage.
Typiquement, à l’aide d’un algorithme approprié, l’unité centrale de traitement est à même de détecter une variance du visage, qui est une fonction affine du taux de modulation de l’éclairage d’une source lumineuse par rapport à l’autre. Ainsi, une absence de linéarité est le signe de la présentation devant la caméra22d’un support plan, type feuille imprimée ou écran de tablette ou de smartphone.
Selon un second mode de l’invention, illustré en relation avec les figures 7 et 8, cet éclairage différencié est constitué par la formation d’un effet de moirage, détectable par la caméra numérique22.
En l’espèce, on synchronise, et plus précisément, on coordonne les paramètres de la caméra numérique22, et notamment sa vitesse de balayage avec le système PWM agissant sur les sources lumineuses36, 37, et donc sur la fréquence d’éclairages des Leds38qui les constituent. A cet effet, la caméra22met en œuvre un capteur CMOS de type mieux connu sous l’expression anglo-saxonne « rolling shutter », et tel que par exemple illustré sur le lien internet https://en.wikipedia.org/wiki/Rolling_shutter.
Cet effet de moirage (ou d’aliasing) se traduit par des bandes sur l’image acquise, apparaissant sur le visage de l’individu ( ) et sur l'arrière-plan. La largeur de ces bandes dépend d’une part, de la période de pulsation des LEDs 38, sachant que cette période est liée à la fréquence du système PWM et du rapport cyclique du PWM (i.e. la variation d’intensité des Leds 38), et d'autre part de la durée de lecture des lignes de la caméra numérique 22. Les propriétés de ces bandes peuvent varier sur certaines zones de l'image, en intensité et en largeur. Ces zones concernent notamment les surfaces émettrices de lumières, susceptibles de se trouver en regard de la camera 22. Ainsi, typiquement, un afficheur électronique du type smartphone ou tablette, voire une surface éclairée, telle que la surface 20, lorsque cette dernière est munie d’une source lumineuse 50, affectent l’image captée par ladite caméra. On peut ainsi observer sur la , que la zone limitée à l’écran du smartphone, c’est-à-dire la zone émettrice de lumière, ne présente pas d’aliasing. De fait, l’unité centrale de traitement est en mesure de différencier la présence d’un individu réel ou d’un artéfact né de la présentation devant la caméra 22 d’un tel écran, et de manière générale d’une source lumineuse.
Selon un troisième mode de l’invention, illustré en relation avec la , cet éclairage différencié est constitué par l’éclairage partiel du visage de l’individu sous un spectre de longueurs d’onde autre que le visible, et par exemple sous infrarouge. A cet effet, au moins l’une des Leds 38 d’au moins de l’une, voire des deux sources lumineuses 36, 37 émet dans l’infrarouge (les deux flèches du haut sur la ).
Cet éclairage partiel sous infrarouge permet de détecter la présence d’un vrai visage, et plus particulièrement de la peau dudit visage. En effet, le taux de réflectivité d’un support, et par exemple de la peau, varie avec la longueur d’onde, permettant ainsi de discriminer la peau par rapport à un support plus neutre, comme une feuille de papier ou un écran de type smartphone ou tablette par intelligence artificielle au niveau de l’unité de traitement. Ainsi typiquement, la réflectance d’un papier photographique, susceptible de représenter un visage aux fins d’usurpation, est plus importante que celle d’un véritable visage.
Selon un quatrième mode de l’invention non représenté, cet éclairage différencié est constitué par une variation de l’intensité lumineuse générée par les deux sources lumineuses36, 37. Typiquement, si l’intensité lumineuse desdites sources est doublée, alors ce doublement apparait sur le visage du sujet et est détectée par l’unité centrale de traitement. En revanche ce doublement d’intensité n'apparait pas sur un afficheur électronique type smartphone ou tablette brandi par ledit sujet en raison de l’intensité lumineuse générée par ledit afficheur. L’unité de traitement permet de détecter la présence ou l’absence de cette proportionnalité, et corollairement d’identifier un artéfact.
Selon un cinquième mode de l’invention illustré en relation avec les figures 10 à 13, cet éclairage différencié est constitué par la formation d’un moirage (aliasing) au niveau du fond20de la cabine, lorsque ce dernier est muni d’une source d’éclairage50, du type de celle précédemment évoqué.
Ainsi donc, cette fois-ci en jouant sur la fréquence de balayage de la caméra numérique 22, là encore du type « rolling shutter », et sur la fréquence d’éclairement des Leds 51 de la source lumineuse 50 du fond 20, on observe sur l’image acquise l’effet de battements (moirage) que sur l'arrière-plan de ladite image (figures 10 et 11). Ainsi, si le sujet brandit une feuille de papier imprimée ( ) ou un afficheur électronique ( ), l'arrière-plan capté localement autour du sujet ne présente pas d'aliasing. Ainsi, au sein des figures 12 et 13, on peut observer que la zone présente derrière le visage figurant sur l’écran ou sur la feuille de papier est dépourvue de tout aliasing). De la sorte, l’unité centrale de traitement est à même de discriminer l’individu réellement présent au sein de l’installation d’écrans du type tablettes ou smartphones.
Selon l’invention, ces différents mode d’éclairage différencié peuvent être mis en œuvre seuls ou en combinaison. Une telle combinaison optimise la capacité de l’unité centrale de traitement de discriminer les artefacts, et donc corollairement, de lutter plus efficacement encore contre toute tentative d’usurpation.
On a par exemple décrit en relation avec les figures 14 à 17, la mise en œuvre combinée des deuxième et cinquième modes de réalisation décrit précédemment, c’est-à-dire, les deux modes d’aliasing décrits.
Ainsi, sur la , on observe un double aliasing, c’est-à-dire avec des largeurs de battements différentes entre l’individu et le reste de l’acquisition.
Sur la , on joue sur l’intensité de la source lumineuse 50 de la paroi de fond 20 pour saturer la caméra numérique 22. Ce faisant, on observe par exemple sur la un aliasing que sur l’individu, le reste de l’image acquise étant blanc. Dans cette même configuration, c’est-à-dire avec saturation de la caméra numérique 22 par l’intensité de la source lumineuse 50, on peut observer sur la , illustrant l’acquisition d’une feuille de papier imprimée, que l’intégralité de la feuille apparaît avec l’aliasing, y compris les zones de ladite feuille extérieures au portrait imprimé. De la même manière, et dans la même configuration, on peut observer sur la que le smartphone n’est revêtu d’aliasing que sur le pourtour de l’écran proprement dit, ledit écran étant en tant que tel susceptible également d’engendrer la saturation de la caméra numérique 22.
Avec cette combinaison de modes d’éclairage différencié, on optimise de la sorte la discrimination opérée par l’unité centrale de traitement, et donc corollairement les risques d’usurpation d’identité.
On conçoit tout l’intérêt de la présente invention dans la lutte contre l’usurpation d’identité, sujet extrêmement sensible pour les services de sécurité, qu’ils soient étatiques ou privés.

Claims (14)

  1. Procédé d’acquisition de portraits photographiques d’un individu au sein d’un volume essentiellement clos, consistant :
    – à acquérir une image biométrique du visage de l’individu au moyen d’au moins une caméra numérique (22),
    – concomitamment avec cette acquisition, à éclairer ledit visage de l’individu par aux moins deux sources lumineuses distinctes (36, 37), non centrées sur ledit visage, et positionnées latéralement par rapport au champ de vision (23) de ladite caméra, lesdites sources lumineuses (36, 37) étant constituées de diodes électroluminescentes (Leds) (38) gérées par un système PWM ;
    le système PWM et le fonctionnement de la caméra numérique (22) étant gérés par une unité centrale de commande et de traitement ;
    procédé dans lequel il est procédé à au moins deux acquisitions dudit visage, respectivement :
    – selon un éclairage standard, c’est-à-dire selon lequel lesdites au moins deux sources lumineuses (36, 37) sont activées concomitamment de telle sorte à éclairer ledit visage de manière uniforme, en vue de permettre l’acquisition biométrique dudit visage par ladite au moins une caméra (22) ;
    – selon un éclairage différencié, c’est-à-dire selon lequel lesdites au moins deux sources lumineuses (36, 37) génèrent un effet d’éclairage au niveau dudit visage, également acquise par ladite au moins une caméra ;
    ces au moins deux acquisitions étant réalisées non simultanément et de manière aléatoire pendant une durée courte ;
    l’unité centrale de commande et de traitement étant apte à traiter lesdites acquisitions, et à déterminer après traitement de l’acquisition selon un éclairage différencié la présence ou l’absence d’un artéfact.
  2. Procédé d’acquisition de portraits photographiques d’un individu au sein d’un volume essentiellement clos selon la revendication 1, dans lequel l’éclairage différencié résulte, seul ou en combinaison :
    – d’une latéralisation par pondération de l’éclairage du visage ;
    – d’un effet de moirage réalisé par la synchronisation, et notamment par la coordination et l’adaptation des paramètres de la caméra numérique (22) et du système PWM ;
    – d’un éclairage partiel par au moins l’une desdites au moins deux sources lumineuses (36, 37) dans un spectre de longueurs d’onde autre que le visible, et notamment dans l’infrarouge ;
    – ou d’une variation de l’intensité lumineuse générée par lesdites au moins deux sources lumineuses (36, 37).
  3. Procédé d’acquisition de portraits photographiques d’un individu au sein d’un volume essentiellement clos selon la revendication 2, dans lequel l’acquisition sous éclairage différencié du visage de l’individu est mise en œuvre par pondération dudit éclairage, et notamment par latéralisation dudit éclairage, résultant de la gestion des deux sources lumineuses (36, 37) à l’aide du système PWM, et générant au niveau dudit visage, un éclairement d’intensité différente sur les deux parties dudit visage de l’individu situées sensiblement de part de part d’autre d’un plan médian passant par le centre situé entre les deux yeux et l’arcade du nez.
  4. Procédé d’acquisition de portraits photographiques d’un individu au sein d’un volume essentiellement clos selon la revendication 2, dans lequel l’acquisition sous éclairage différencié du visage de l’individu résulte de la formation d’un effet de moirage, détectable par la caméra numérique d’acquisition (22), la formation de cet effet de moirage résultant de la synchronisation des paramètres, et notamment par la coordination et l’adaptation des paramètres de fonctionnement de ladite caméra avec le système PWM agissant sur les sources lumineuses (36, 37), et donc sur la fréquence d’éclairage des Leds (38) qui les constituent.
  5. Procédé d’acquisition de portraits photographiques d’un individu au sein d’un volume essentiellement clos selon la revendication 2, dans lequel l’acquisition sous éclairage différencié du visage de l’individu met en œuvre un éclairage partiel sous infrarouge, l’une au moins des Leds (38) constitutives de chacune des deux sources lumineuses (36, 37) émettant dans l’infrarouge.
  6. Procédé d’acquisition de portraits photographiques d’un individu au sein d’un volume essentiellement clos selon la revendication 2, dans lequel l’acquisition sous éclairage différencié du visage de l’individu repose sur une variation de l’intensité lumineuse générée par lesdites au moins deux sources lumineuses (36, 37).
  7. Procédé d’acquisition de portraits photographiques d’un individu au sein d’un volume essentiellement clos selon la revendication 1, dans lequel l’installation comprend en outre une source d’éclairage additionnelle (50) également constituée de Leds (51) et faisant face à la caméra numérique d’acquisition (22) et positionnée au-delà du plan focal objet (26) de ladite caméra, cette source d’éclairage additionnelle (50) étant également gérée par l’unité centrale de gestion et de traitement, et dans lequel l’acquisition sous éclairage différencié du visage de l’individu résulte de la formation d’un moirage au niveau de l’arrière-plan de l’image acquise par la caméra numérique (22), la formation de cet effet de moirage résultant de la synchronisation, et notamment de la coordination et de l’adaptation des paramètres de ladite caméra avec le système PWM agissant sur les Leds (51) de ladite source lumineuse additionnelle (50), et donc sur la fréquence d’éclairage des Leds (51) qui la constitue.
  8. Installation d’acquisition du portrait photographique d’un individu pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 7, constituée d’une cabine (10) délimitant un espace intérieur (12), au sein duquel est susceptible de venir se positionner ledit individu (30), et comprenant :
    – une première paroi (14) délimitant une partie de l’espace intérieur de la cabine, dont au moins une partie est transparente ;
    – une caméra (22) agencée derrière ladite partie transparente de ladite paroi (14), et comprenant un champ de vision (23) dirigé vers l’intérieur de la cabine et dont le plan focal objet (26) est situé dans la cabine ;
    – au moins deux sources lumineuses d’éclairage (36, 37) éclairant l’intérieur de la cabine, et agencées de telle sorte qu’elles éclairent latéralement le visage (31) de l’individu, et étant situées en dehors du champ de vision (23) de la caméra d’acquisition (22),
    caractérisée en ce que les sources d’éclairage (36, 37) sont constituées de diodes électroluminescentes (Leds) (38) gérées par un système PWM, en ce que la caméra d’acquisition (22) est de type numérique, et en ce que la gestion de l’éclairement des diodes électroluminescentes (38) et de l’acquisition de la caméra (22) est gérée par une unité centrale de commande assurant également en outre le traitement des images acquises par ladite caméra.
  9. Installation d’acquisition du portrait photographique d’un individu selon la revendication 8, dans laquelle les sources lumineuses d’éclairage (36, 37) sont constituées de deux barrettes de Leds (38), positionnées au niveau du plafond (24) de l’installation entre ladite première paroi (14) et le plan focal objet (26) de la caméra numérique (22), et dans laquelle lesdites sources lumineuses (36, 37) éclairent les parois latérales (16, 18) de l’installation, sécantes avec ladite première paroi (14).
  10. Installation d’acquisition du portrait photographique d’un individu selon la revendication 9, dans laquelle l’une au moins desdites parois latérales (16, 18) est constituée par un rideau escamotable d’obturation ou un support occultant.
  11. Installation d’acquisition du portrait photographique d’un individu selon l’une des revendications 8 à 10, comprenant en outre une paroi de fond (20), opposé à ladite première paroi (14) intégrant la caméra d’acquisition (22), et positionnée au-delà du plan focal objet (26) de ladite caméra, ladite paroi de fond (20) étant pourvu d’une source lumineuse d’éclairage additionnelle (50), constituées de Leds (51) et gérée par le système PWM assurant également la gestion des sources lumineuses (36, 37).
  12. Installation d’acquisition du portrait photographique d’un individu selon l’une des revendications 8 à 11, dans laquelle au moins l’une des parois (16, 18, 20) est transparente, et est dotée de propriété d’occultation variable, le changement d’état entre état transparent et état occultant étant géré par l’unité centrale de commande.
  13. Installation d’acquisition du portrait photographique d’un individu selon la revendication 12, dans laquelle au moins une paroi est revêtue d’un film à cristaux liquides, qui commute d’un état occultant à un état transparent sous l’application d’une impulsion électrique synchronisée par l’unité centrale de commande.
  14. Installation d’acquisition du portrait photographique d’un individu selon l’une des revendications 8 à 11, dans laquelle la cabine intègre une caméra supplémentaire destinée à transmettre à distance et en temps réel le contenu de ladite cabine.
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