FR3132834A1 - Capteur biométrique et procédé d’utilisation d’un tel capteur - Google Patents

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Abstract

Capteur biométrique et procédé d’utilisation d’un tel capteur La présente description concerne un capteur biométrique (100) comportant un ensemble (103) de transducteurs ultrasonores, un circuit électronique (105) de contrôle de l’ensemble de transducteur ultrasonores, et un dispositif électronique (107) de traitement configuré mettre en oeuvre les étapes suivantes :a) sélectionner un niveau de sécurité parmi au moins des premier (C) et deuxième (I) niveaux de sécurité ; b) si le premier niveau de sécurité (C) a été sélectionné, acquérir K images bidimensionnelles d’un organe et comparer lesdites images K à des images d’une image volumique de référence ; et c) si le deuxième niveau de sécurité (I) a été sélectionné, acquérir L images bidimensionnelles de l’organe, L étant un entier supérieur à K, et comparer lesdites L images à des images de l’image volumique de référence. Figure pour l'abrégé : Fig. 1

Description

Capteur biométrique et procédé d’utilisation d’un tel capteur
La présente description concerne de façon générale le domaine des capteurs biométriques, et vise plus particulièrement le domaine des capteurs biométriques à base de transducteurs ultrasonores.
Un dispositif d'imagerie ultrasonore comprend classiquement une pluralité de transducteurs ultrasonores, et un circuit électronique de commande connecté aux transducteurs. En fonctionnement, l'ensemble des transducteurs est disposé face à un objet ou corps dont on souhaite acquérir une image. Le circuit électronique de commande est configuré pour appliquer des signaux électriques d'excitation aux transducteurs, de façon à provoquer l'émission d'ondes ultrasonores par les transducteurs, en direction du corps à analyser. Les ondes ultrasonores émises par les transducteurs sont réfléchies par le corps à analyser (par sa structure interne et/ou superficielle), puis reviennent vers les transducteurs qui les convertissent à nouveau en signaux électriques. Ces signaux électriques de réponse sont lus par le circuit électronique de commande, et peuvent être mémorisés et analysés pour reconstruire une image bidimensionnelle (2D) ou volumique (3D) du corps.
On a déjà proposé un capteur biométrique comportant un dispositif d’imagerie ultrasonore configuré pour acquérir une image d’une partie du corps humain ou animal, par exemple une image d’empreinte digitale ou palmaire, et identifier un utilisateur à partir de cette image par des techniques de biométrie.
Il serait souhaitable d’améliorer au moins en partie certains aspects des capteurs biométriques à base de transducteurs ultrasonores connus.
Pour cela, un mode de réalisation prévoit un capteur biométrique comportant un ensemble de transducteurs ultrasonores, un circuit électronique de contrôle de l’ensemble de transducteur ultrasonores, et un dispositif électronique de traitement configuré mettre en oeuvre les étapes suivantes :
a) sélectionner un niveau de sécurité parmi au moins des premier et deuxième niveaux de sécurité ;
b) si le premier niveau de sécurité a été sélectionné à l’étape a), acquérir, au moyen de l’ensemble de transducteurs ultrasonores, K images bidimensionnelles, dans des plans différents, d’un organe placé en vis à vis de l’ensemble de transducteurs ultrasonores, K étant un entier supérieur ou égal à 1, et comparer lesdites images K à des images dans des plans correspondants d’une image volumique de référence ; et
c) si le deuxième niveau de sécurité a été sélectionné à l’étape a), acquérir, au moyen de l’ensemble de transducteurs ultrasonores, L images bidimensionnelles, dans des plans différents, de l’organe, L étant un entier supérieur à K, et comparer lesdites L images à des images dans des plans correspondants de l’image volumique de référence.
Selon un mode de réalisation :
- à l’étape b), le dispositif de traitement commande l’émission d’un faisceau ultrasonore en direction de l’organe, puis mémorise des signaux électriques de réponse lus, par l’intermédiaire du circuit électronique de contrôle, pendant une fenêtre temporelle TC ; et
- à l’étape c), le dispositif de traitement commande l’émission d’un faisceau ultrasonore en direction de l’organe, puis mémorise les signaux électriques de réponse lus, par l’intermédiaire du circuit électronique de contrôle, pendant une fenêtre temporelle TI de durée supérieure à la durée de la fenêtre TC.
Selon un mode de réalisation :
- à l’étape b), lesdites K images sont reconstruites par le circuit électronique de traitement à partir desdits signaux électriques de réponse lus pendant la fenêtre temporelle TC ; et
- à l’étape c), lesdites L images sont reconstruites par le circuit électronique de traitement à partir desdits signaux électriques de réponse lus pendant la fenêtre temporelle TI.
Selon un mode de réalisation, lesdites K images acquises à l’étape b) comprennent au moins une image d’une surface de l’organe en contact avec une surface d’accueil du capteur, et dans lequel lesdites L images acquises à l’étape b) comprennent au moins une image de la surface de l’organe en contact avec la surface d’accueil du capteur, et au moins une image en coupe interne de l’organe.
Selon un mode de réalisation, le dispositif électronique de traitement est configuré pour, à l’étape a), sélectionner le niveau de sécurité parmi le premier niveau de sécurité, le deuxième niveau de sécurité et un troisième niveau de sécurité, et pour, lorsque le troisième niveau de sécurité est sélectionné, mettre en oeuvre l’étape suivante :
d) acquérir, au moyen de l’ensemble de transducteurs ultrasonores, M images bidimensionnelles, dans des plans différents, de l’organe placé en vis à vis de l’ensemble de transducteurs ultrasonores, M étant un entier supérieur à L, et comparer lesdites M images à des images dans des plans correspondants de l’image volumique de référence.
Selon un mode de réalisation, le dispositif électronique de traitement est configuré pour autoriser un non un accès, par l’utilisateur, à un dispositif ou système sécurisé, en fonction du résultat de la comparaison mise en oeuvre à l’étape b) ou c).
Selon un mode de réalisation, ledit niveau de sécurité sélectionné à l’étape a) est stocké dans une mémoire du dispositif électronique de traitement et peut être modifié.
Selon un mode de réalisation, les transducteurs de l'ensemble sont des transducteurs de type CMUT, des transducteurs de type PMUT, des transducteurs à cristal, des transducteurs piézoélectriques ou piézocomposites, ou des transducteurs monocristal.
Un autre mode de réalisation prévoit un terminal de téléphonie mobile ou ordinateur comprenant un capteur biométrique tel que défini ci-dessus.
Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de commande d’un capteur biométrique comportant un ensemble de transducteurs ultrasonores, un circuit électronique de contrôle de l’ensemble de transducteur ultrasonores, et un dispositif électronique, comprenant les étapes suivantes :
a) sélectionner, au moyen du circuit électronique de traitement, un niveau de sécurité parmi au moins des premier et deuxième niveaux de sécurité ;
b) si le premier niveau de sécurité a été sélectionné à l’étape a), acquérir, au moyen de l’ensemble de transducteurs ultrasonores, K images bidimensionnelles, dans des plans différents, d’un organe placé en vis à vis de l’ensemble de transducteurs ultrasonores, K étant un entier supérieur ou égal à 1, et comparer lesdites images K à des images dans des plans correspondants d’une image volumique de référence ; et
c) si le deuxième niveau de sécurité a été sélectionné à l’étape a), acquérir, au moyen de l’ensemble de transducteurs ultrasonores, L images bidimensionnelles, dans des plans différents, de l’organe, L étant un entier supérieur à K, et comparer lesdites L images à des images dans des plans correspondants de l’image volumique de référence.
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la est une vue très schématique d’un capteur biométrique comportant un dispositif d’imagerie ultrasonore ;
la représente de façon schématique, sous forme de blocs, des éléments du capteur biométrique de la ;
la représente de façon schématique, sous forme de blocs, un exemple d’un procédé d’enrôlement d’un utilisateur au moyen du capteur biométrique de la ; et ;
la représente de façon schématique, sous forme de blocs, un exemple d’un mode de réalisation d’un procédé d’identification d’un utilisateur au moyen du capteur biométrique de la .
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, la réalisation des transducteurs ultrasonores et des circuits électroniques de contrôle et de traitement des capteurs décrits n'a pas été détaillée, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les réalisations usuelles de ces éléments ou la réalisation de ces éléments étant à la portée de la personne du métier à partir des indications de la présente description.
Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures.
Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
La représente très schématiquement un capteur biométrique 100 comportant un dispositif d’imagerie ultrasonore (non détaillé sur la ).
La représente de façon schématique, sous forme de blocs, des éléments du capteur biométrique 100 de la .
Dans cet exemple, l’organe à imager est un doigt d’un utilisateur. Le capteur 100 est par exemple adapté à acquérir des images d’empreintes digitales, c’est à dire des images des crètes et vallées présentes à la surface de la peau du doigt, et/ou des images des micro-vaisseaux sanguins du doigt (imagerie microvasculaire), et/ou des images du contour osseux du doigt, et comparer ces images à des images de référence en vue d’identifier l’utilisateur.
Plus généralement, le capteur 100 est adapté à acquérir une pluralité d’images du doigt dans des plans différents, et comparer lesdites images à des images de référence dans des plans correspondants en vue d’identifier l’utilisateur.
Le dispositif 100 comprend un boîtier 101 ( ) comprenant une surface d’accueil 101a. Pendant une phase d’acquisition d’une image ultrasonore, le doigt de l’utilisateur est posé sur et en contact avec la surface d’accueil 101a. Le boîtier peut comprendre une couche (non détaillée sur la figure) en un matériau de couplage acoustique solide, par exemple un gel composite non consommable, fixé à demeure sur une couche du boîtier 101. La surface d’accueil 101a est par exemple constituée par la face supérieure de la couche de couplage acoustique.
Le dispositif 100 comprend en outre, à l’intérieur du boîtier 101, en vis à vis de la surface d’accueil 101a, un ensemble 103 ( ) de transducteurs ultrasonores (US), par exemple disposés en matrice, en barrette, ou selon toute autre disposition adaptée pour l’acquisition d’une image ultrasonore du doigt.
Les transducteurs de l'ensemble 103 sont par exemple des transducteurs de type CMUT (transducteurs ultrasonores capacitifs à membrane), des transducteurs de type PMUT (transducteurs piézoélectriques à membrane), des transducteurs à cristal, ou tout autre type de transducteurs ultrasonores, par exemple des transducteurs piézoélectriques ou piézocomposites, ou des transducteurs monocristal ("single crystal" en anglais).
Les transducteurs de l'ensemble 103 sont par exemple intégrés dans une puce monolithique, par exemple formée dans et sur un substrat semiconducteur, par exemple un substrat en silicium, ou encore dans et sur un substrat isolant, par exemple un substrat en verre (non détaillé sur la figure). A titre d’exemple, l’ensemble 103 est une matrice de 8 à 256 lignes par 8 à 256 colonnes de transducteurs ultrasonores.
Le dispositif 100 comprend en outre, par exemple partiellement ou entièrement situé à l’intérieur du boîtier 101, un circuit électronique 105 ( ) de contrôle (CTRL) de l’ensemble de transducteurs 103. Le circuit 105 (non détaillé sur les figures) comprend par exemple un circuit d'émission adapté à fournir des signaux électriques d'excitation aux transducteurs ultrasonores de l'ensemble 103 de façon à provoquer l'émission d'ondes ultrasonores par les transducteurs, et un circuit de réception adapté à lire et numériser des signaux électriques de réponse générés par les transducteurs ultrasonores de l'ensemble 103 sous l'effet d'une onde ultrasonore retour reçue en provenance de l'organe à imager.
Le dispositif 100 comprend en outre, par exemple partiellement ou entièrement situé à l’intérieur du boîtier 101, un circuit électronique 107 ( ) de traitement (PROC) des signaux électriques émis par le circuit d'émission et/ou reçus par le circuit de réception. Le circuit de traitement 107 comprend par exemple un microprocesseur et un circuit mémoire. Le circuit de traitement 107 est par exemple configuré pour fournir des signaux de consigne d’émission au circuit de contrôle 105. Le circuit de traitement 107 est en outre adapté à reconstruire une image bidimensionnelle (2D) ou volumique (3D) du doigt à partir des signaux électriques de réponse générés par les transducteurs ultrasonores et lus par le circuit de contrôle 105.
Le circuit de contrôle 105 et le circuit de traitement 107 sont configurés pour, lors d’une phase d’acquisition d’une image du doigt, appliquer des signaux électriques d'excitation aux transducteurs de l’ensemble 103, de façon à provoquer l'émission d'ondes ultrasonores par les transducteurs, en direction du doigt. Les ondes ultrasonores émises par les transducteurs sont réfléchies par le doigt (par sa structure interne et/ou superficielle), puis reviennent vers les transducteurs qui les convertissent à nouveau en signaux électriques. Ces signaux électriques de réponse sont lus et numérisés, puis traités par le circuit 107, pour reconstruire une image du doigt. Le circuit de traitement 107 est en outre adapté à comparer l’image reconstruite à une ou plusieurs images de référence, par exemple à une pluralité d’images stockées dans une base d’images de référence, par exemple afin d’identifier l’utilisateur ou de déterminer si l’utilisateur fait partie ou non d’une liste prédéfinie d’utilisateurs.
Selon un aspect des modes de réalisation décrits, le capteur biométrique est adapté à acquérir une image volumique du doigt, soit de façon unitaire, soit par l’agrégation d’un ensemble de plusieurs images 2D du doigt dans des plans de coupe différents. Par exemple, si l’on considère un repère orthogonal à trois dimensions xyz, où x et y désignent respectivement deux directions orthogonales entre elles et parallèles la surface d’accueil 101a du capteur, et z désigne une direction orthogonale aux directions x et y et à la surface d’accueil 101a du capteur, le capteur biométrique est adapté à reconstruire une image volumique du doigt comprenant plusieurs images 2D du doigt dans différents plans parallèles au plan xy le long de l’axe z et/ou plusieurs images 2D du doigt dans différents plans parallèles au plan xz le long de l’axe y, et/ou plusieurs images 2D du doigt dans différents plans parallèles au plan yz le long de l’axe x. Cette image volumique définit une cartographie multimodale du doigt.
Le dispositif électronique de traitement 107 est en outre adapté à comparer l’image volumique acquise à une ou plusieurs images volumiques de référence, par exemple à une pluralité d’images volumiques de référence stockées dans une base de données biométriques du capteur, par exemple afin d’identifier l’utilisateur.
La mise en correspondance d’une image volumique complète avec des images volumiques de référence pour identifier un utilisateur, accroît significativement la sécurité du capteur et notamment le risque de faux positif, par rapport, par exemple, à l’exploitation de simples images d’empreintes digitales, c’est à dire d’images bidimensionnelles représentatives de la seule surface de contact entre le doigt et la surface d’accueil 101a du capteur.
Toutefois, l’acquisition de l’image volumique complète et la comparaison de cette image à une ou plusieurs images volumiques de référence requière des ressources calculatoires et énergétiques importantes. Par ailleurs, le temps nécessaire à l’identification peut être relativement important, ce qui peut poser problème pour certaines applications nécessitant un niveau de sécurité moins élevé mais un temps de réponse du capteur court.
Selon un aspect d’un mode de réalisation, le capteur biométrique 100 est configurable pour pouvoir être adapté à des applications requérant des niveaux de sécurité différents.
Plus particulièrement, selon un aspect d’un mode de réalisation, le circuit électronique de traitement 107 est configuré pour sélectionner un niveau de sécurité parmi au moins des premier et deuxième niveaux de sécurité prédéfinis.
Lors d’une phase d’acquisition d’une image du doigt en vue de l’identification de l’utilisateur, si le premier niveau de sécurité a été sélectionné, le circuit électronique de traitement 107 acquière K images, dans des plans différents, du doigt placé sur la surface d’accueil 101a du capteur, où K est un entier supérieur ou égal à 1. Le circuit électronique de traitement 107 compare ensuite les K images acquises à des images, dans des plans correspondants, d’une ou plusieurs images volumiques de référence d’une base de données biométriques, afin de déterminer si l’utilisateur correspond ou non à un utilisateur enrôlé dans la base de données.
Lors de l’acquisition, si le deuxième niveau de sécurité a été sélectionné, le circuit électronique de traitement 107 acquière L images, dans des plans différents, du doigt placé sur la surface d’accueil 101a du capteur, où L est un entier strictement supérieur à K. Le circuit électronique de traitement 107 compare ensuite les L images acquises à des images, dans des plans correspondants, d’une ou plusieurs images volumiques de référence d’une base de données biométriques, afin de déterminer si l’utilisateur correspond ou non à un utilisateur enrôlé dans la base de données.
Ainsi, le deuxième niveau de sécurité nécessite un temps d’acquisition plus élevé et un traitement de reconstruction et de comparaison des images plus lourd que le premier niveau, mais procure un niveau de sécurité plus élevé.
Plus généralement, le nombre de niveaux de sécurité prédéfinis sélectionnables peut être supérieur à 2. De plus, le paramétrage des différents niveaux de sécurité, et notamment le nombre de plans d’image exploités dans chaque niveau peuvent être adaptés en fonction des applications visées.
La représente de façon schématique, sous forme de blocs, un exemple d’un procédé d’enrôlement ou d’enregistrement d’un utilisateur dans une base de données biométrique au moyen du capteur biométrique 100 de la .
Lors de la phase d’enrôlement, on cherche à enregistrer une image volumique complète de la portion du doigt de l’utilisateur placée en vis à vis de l’ensemble de transducteurs ultrasonores 103. Cette image est ensuite enregistrée dans une base de données de référence, en vue d’une identification ultérieure de l’utilisateur au moyen du capteur. La base de données de référence peut être stockée dans le capteur lui-même, par exemple dans un circuit mémoire du dispositif électronique de traitement 107, ou dans un dispositif externe relié au dispositif électronique de traitement 107 par une liaison de communication de données.
Le procédé de la comprend une étape 301 de positionnement du doigt sur la surface d’accueil 101a du capteur 100.
Le procédé de la comprend en outre une étape 303 d’acquisition de signaux représentatifs du volume 3D complet de la portion de doigt positionnée sur la surface d’accueil 101a. Lors de cette étape, le circuit électronique de traitement 107 commande, par l’intermédiaire du circuit électronique de contrôle 105, l’émission d’un faisceau ultrasonore par l’ensemble de transducteurs 103. Ce faisceau est réfléchi par la structure interne et superficielle du doigt. Le circuit de traitement 107 mémorise alors l’ensemble des signaux électriques de réponse générés par les transducteurs ultrasonores de l’ensemble 103 sous l’effet de l’onde réfléchie et lus par le circuit électronique de contrôle 105, pendant une fenêtre temporelle prédéfinie correspondant à la fenêtre de réception de l’ensemble des ondes réfléchies par le doigt (par sa structure interne et superficielle). Cet ensemble de signaux est représentatif du volume 3D complet de la portion de doigt située en vis à vis de l’ensemble de transducteurs ultrasonores 103.
Le procédé de la comprend de plus, après l’étape 303, une étape 305 de reconstruction d’une image volumique ou image 3D complète du doigt par le circuit électronique de traitement 107. Lors de cette étape, le circuit électronique de traitement 107 reconstruit, à partir des signaux de réponse mémorisés à l’étape précédente, une pluralité d’images 2D du doigt dans des plans différents, définissant l’image volumique complète ou cartographie multimodale complète du doigt. A titre d’exemple, l’image volumique complète comprend plusieurs images 2D du doigt dans différents plans parallèles au plan xy le long de l’axe z et/ou plusieurs images 2D du doigt dans différents plans parallèles au plan xz le long de l’axe y, et/ou plusieurs images 2D du doigt dans différents plans parallèles au plan yz le long de l’axe x. La reconstruction de l’image volumique complète à partir des signaux électriques de réponse mémorisés à l’étape 303 est à la portée de la personne du métier à partir des indications de la présente description et ne sera pas détaillée dans la présente description.
A titre d’exemple, l’étape 305 peut comprendre une étape de reconstruction d’une image de surface (dans le plan xy) représentative de la surface de peau en contact avec la surface d’accueil 101a du capteur en vis à vis de l’ensemble 103 de transducteurs ultrasonores. Cette image de surface définit par exemple une première image de référence Ref1(xy) de l’image volumique. L’étape 305 peut en outre comprendre une étape d’extraction de minuties caractéristiques de l’empreinte digitale de l’utilisateur à partir de cette première image de référence.
L’étape 305 peut en outre comprendre une étape de reconstruction d’une image en coupe dans un plan de l’os du doigt parallèle au plan xy. Cette image définit par exemple une deuxième image de référence Ref2(xy) de l’image volumique. L’étape 305 peut en outre comprendre une étape d’extraction, à partir de cette deuxième image de référence, du contour osseux dans le plan de coupe correspondant.
L’étape 305 peut en outre comprendre une étape de reconstruction d’une image en coupe dans un plan de l’os du doigt parallèle au plan yz. Cette image définit par exemple une troisième image de référence Ref3(yz) de l’image volumique. L’étape 305 peut en outre comprendre une étape d’extraction, à partir de cette troisième image de référence, du contour osseux dans le plan de coupe correspondant.
L’étape 305 peut comprendre une étape de recalage (réorientation) et de recadrage de du volume 3D par rapport à des points caractéristiques des minuties extraites de la première image de référence Ref1(xy) et de points caractéristiques des contours osseux extraits des deuxième et troisièmes images de référence Ref2(xy) et Ref3(yz). Par exemple, l’étape 305 peut comprendre une étape de recalage des images du volume 3D de façon à aligner la médiane de l’os dans le plan de la deuxième image de référence par rapport à un axe central parallèle à l’axe y. L’étape 305 peut en outre comprendre une étape de recadrage de façon à conserver uniquement une partie centrale du volume 3D utile pour l’identification de l’utilisateur.
L’étape de 305 peut en outre comprendre une étape de décimation du volume 3D optimisé obtenu à l’issue de l’étape de recadrage, de façon à conserver un nombre prédéfini d’images 2D utiles pour l’identification de l’utilisateur. L’ensemble des images 2D ainsi obtenues constitue l’image volumique complète ou cartographie multimodale du doigt.
Le procédé de la comprend en outre une étape d’enregistrement de l’image volumique complète obtenue à l’étape 305 dans une base de données, associée, par exemple, à des informations d’identification de l’utilisateur.
La représente de façon schématique, sous forme de blocs, un exemple d’un mode de réalisation d’un procédé d’identification d’un utilisateur au moyen du capteur biométrique de la .
Le procédé de la comprend une étape 401 de positionnement du doigt sur la surface d’accueil 101a du capteur 100.
Le procédé comprend en outre une étape de sélection ou de lecture d’un niveau de sécurité désiré pour l’identification de l’utilisateur, parmi plusieurs niveaux de sécurité prédéfinis. Le niveau de sécurité choisi peut être stocké dans une mémoire du circuit électronique de traitement. Le niveau de sécurité est par exemple choisi à l’installation du capteur, en fonction du degré de sensibilité du dispositif ou du système à sécuriser. Le niveau de sécurité peut être modifié à postériori, par exemple si le degré de sensibilité du dispositif ou du système à sécuriser évolue. Le niveau de sécurité peut en outre varier dans le temps, par exemple en fonction des périodes d’utilisation du capteur. A titre d’exemple, le capteur biométrique peut être intégré à un ordinateur ou un terminal de téléphoni mobile. Dans ce cas, le niveau de sécurité peut varier en fonction du degré de sensibilité de l’application sécurisée par le capteur. Par exemple, une application bancaire pourra requérir un niveau de sécurité supérieur à celui requis pour d’autres applications moins sensibles.
Dans l’exemple de la , le niveau de sécurité peut être choisi parmi trois niveaux prédéfinis C (pour « Convenient » en anglais – pratique en français), I (pour « Intermediate » en anglais – intermédiaire en français) et H pour (« High » en anglais – élevé en français). Les modes de réalisation décrits ne se limitent toutefois pas à cet exemple particulier.
Lorsque le niveau de sécurité C est sélectionné, le procédé comprend les étapes successives 405C, 407C et 409C.
L’étape 405C est une étape d’acquisition de signaux représentatifs de la surface du doigt positionnée sur la surface d’accueil 101a. Lors de cette étape, le circuit électronique de traitement 107 commande, par l’intermédiaire du circuit électronique de contrôle 105, l’émission d’un faisceau ultrasonore par l’ensemble de transducteurs 103. Ce faisceau est réfléchi par la surface du doigt. Le circuit de traitement 107 mémorise alors des signaux électriques de réponse générés par les transducteurs ultrasonores de l’ensemble 103 sous l’effet de l’onde réfléchie et lus par le circuit électronique de contrôle 105, uniquement pendant une fenêtre temporelle TCprédéfinie correspondant à la fenêtre de réception de l’ensemble des ondes réfléchies par la surface du doigt.
L’étape 407C est une étape de reconstruction et, éventuellement, de recadrage, par le circuit électronique de traitement, d’une image 2D représentative de la surface du doigt en contact avec la surface d’accueil 101a du capteur, à partir des signaux de réponse mémorisés à l’étape 405C.
L’étape 409C est une étape de comparaison de l’image de surface reconstruite à l’étape 407C avec une ou plusieurs images de référence de la base de données biométriques du capteur correspondant aux images 2D, dans le plan de surface xy, des images volumiques complètes mémorisées lors de l’enrôlement des utilisateurs. Cette étape de correspondance permet d’identifier l’utilisateur, si ce dernier fait partie de la liste des utilisateurs enrôlés dans la base de données biométriques du capteur, ou de déterminer que l’utilisateur ne fait pas partie de la liste des utilisateurs enrôlés. A l’issue de cette étape, le circuit électronique de traitement 107 peut autoriser ou non un accès, par l’utilisateur, au dispositif ou au système sécurisé.
A titre d’exemple, l’étape 409C peut comprendre une étape d’extraction de minuties caractéristiques de l’empreinte digitale de l’utilisateur à partir de l’image de surface reconstruite à l’étape 407C, et une étape de comparaison desdites minuties aux minuties extraites pendant l’enrôlement et mémorisées dans la base de données biométriques du capteur.
Lorsque le niveau de sécurité I est sélectionné, le procédé comprend les étapes successives 405I, 407I et 409I.
L’étape 405I est une étape d’acquisition de signaux représentatifs du volume 3D d’une partie de la portion de doigt positionnée sur la surface d’accueil 101a, en vis à vis de l’ensemble de transducteurs 103. Lors de cette étape, le circuit électronique de traitement 107 commande, par l’intermédiaire du circuit électronique de contrôle 105, l’émission d’un faisceau ultrasonore par l’ensemble de transducteurs 103. Ce faisceau est réfléchi par la structure interne et superficielle du doigt. Le circuit de traitement 107 mémorise alors des signaux électriques de réponse générés par les transducteurs ultrasonores de l’ensemble 103 sous l’effet de l’onde réfléchie et lus par le circuit électronique de contrôle 105, uniquement pendant une fenêtre temporelle prédéfinie TIde longueur supérieure à la fenêtre TC, correspondant à la fenêtre de réception de l’ensemble des ondes réfléchies par une partie seulement de l’épaisseur du doigt, par exemple par moins de la moitié de l’épaisseur du doigt.
L’étape 407I est une étape de reconstruction et, éventuellement, de recadrage, par le circuit électronique de traitement, à partir des signaux de réponse mémorisés à l’étape 405I, d’une image volumique représentative d’une partie de l’épaisseur du doigt.
Lors de cette étape, le circuit électronique de traitement 107 reconstruit, à partir des signaux de réponse mémorisés à l’étape précédente, une pluralité d’images 2D du doigt dans des plans différents, définissant l’image volumique ou cartographie multimodale de la partie de l’épaisseur du doigt observée dans la fenêtre temporelle TI.
A titre d’exemple, cette image volumique, dite image volumique partielle, comprend plusieurs images 2D du doigt dans différents plans parallèles au plan xy le long de l’axe z et/ou plusieurs images 2D du doigt dans différents plans parallèles au plan xz le long de l’axe y, et/ou plusieurs images 2D du doigt dans différents plans parallèles au plan yz le long de l’axe x.
A titre d’exemple, l’étape 407I peut comprendre une étape de reconstruction d’une image de surface (dans le plan xy) représentative de la surface de peau en contact avec la surface d’accueil 101a du capteur en vis à vis de l’ensemble 103 de transducteurs ultrasonores. L’étape 407I peut en outre comprendre une étape d’extraction de minuties caractéristiques de l’empreinte digitale de l’utilisateur à partir de cette image de surface.
L’étape 407I peut de plus comprendre une étape de reconstruction d’une image en coupe dans un plan de l’os du doigt parallèle au plan xy. L’étape 407I peut en outre comprendre une étape d’extraction, à partir de cette image, du contour osseux du doigt dans le plan correspondant.
L’étape 407I peut de plus comprendre une étape de reconstruction d’une image de micro-vaisseaux sanguins du doigt, par exemple dans un plan de coupe parallèle au plan xy.
L’étape 407I peut comprendre une étape de recalage (réorientation) et de recadrage du volume 3D partiel acquis par rapport à des points caractéristiques des minuties extraites de l’image de surface et de points caractéristiques des contours osseux extraits de l’image de coupe.
L’étape de 407I peut en outre comprendre une étape de décimation du volume 3D partiel optimisé obtenu à l’issue de l’étape de recadrage, de façon à conserver un nombre prédéfini d’images 2D utiles pour l’identification de l’utilisateur. L’ensemble des images 2D ainsi obtenues constitue l’image volumique partielle ou cartographie multimodale partielle du doigt.
L’étape 409I est une étape de comparaison de l’image volumique partielle reconstruite à l’étape 407I avec une ou plusieurs images volumiques de référence de la base de données biométriques du capteur.
A titre d’exemple, l’étape 409I peut comprendre une étape de comparaison, plan par plan, des différentes images 2D de l’image volumique partielle reconstruite à l’étape 409I, aux images, dans les plans correspondants, des images volumiques complètes mémorisées dans la base de données biométriques du capteur.
Lorsque le niveau de sécurité H est sélectionné, le procédé comprend les étapes successives 405H, 407H et 409H.
L’étape 405H est une étape d’acquisition de signaux représentatifs du volume 3D complet de la portion de doigt positionnée sur la surface d’accueil 101a, en vis à vis de l’ensemble de transducteurs 103. Lors de cette étape, le circuit électronique de traitement 107 commande, par l’intermédiaire du circuit électronique de contrôle 105, l’émission d’un faisceau ultrasonore par l’ensemble de transducteurs 103. Ce faisceau est réfléchi par la structure interne et superficielle du doigt. Le circuit de traitement 107 mémorise alors des signaux électriques de réponse générés par les transducteurs ultrasonores de l’ensemble 103 sous l’effet de l’onde réfléchie et lus par le circuit électronique de contrôle 105, uniquement pendant une fenêtre temporelle prédéfinie THde longueur supérieure à la fenêtre TI, correspondant à la fenêtre de réception de l’ensemble des ondes réfléchies par la portion du doigt située en vis à vis des transducteurs ultrasonores 103.
L’étape 407H est une étape de reconstruction et, éventuellement, de recadrage, par le circuit électronique de traitement, à partir des signaux de réponse mémorisés à l’étape 405H, d’une image volumique complète de la portion du doigt située en vis à vis de l’ensemble de transducteurs 103.
Lors de cette étape, le circuit électronique de traitement 107 reconstruit, à partir des signaux de réponse mémorisés à l’étape précédente, une pluralité d’images 2D du doigt dans des plans différents, définissant l’image volumique ou cartographie multimodale de la portion du doigt située en vis à vis de l’ensemble de transducteurs 103.
A titre d’exemple, cette image volumique, dite image volumique partielle, comprend plusieurs images 2D du doigt dans différents plans parallèles au plan xy le long de l’axe z et/ou plusieurs images 2D du doigt dans différents plans parallèles au plan xz le long de l’axe y, et/ou plusieurs images 2D du doigt dans différents plans parallèles au plan yz le long de l’axe x.
A titre d’exemple, l’étape 407H peut comprendre une étape de reconstruction d’une image de surface (dans le plan xy) représentative de la surface de peau en contact avec la surface d’accueil 101a du capteur en vis à vis de l’ensemble 103 de transducteurs ultrasonores. L’étape 407H peut en outre comprendre une étape d’extraction de minuties caractéristiques de l’empreinte digitale de l’utilisateur à partir de cette image de surface.
L’étape 407H peut en outre comprendre une étape de reconstruction d’une image en coupe dans un plan de l’os du doigt parallèle au plan xy. L’étape 407H peut en outre comprendre une étape d’extraction, à partir de cette image en coupe, du contour osseux du doigt dans le plan correspondant.
L’étape 407H peut de plus comprendre une étape de reconstruction d’une image de micro-vaisseaux sanguins du doigt, par exemple dans un plan de coupe parallèle au plan xy.
L’étape 407H peut comprendre une étape de recalage (réorientation) et de recadrage du volume 3D partiel acquis par rapport à des points caractéristiques des minuties extraites de l’image de surface et de points caractéristiques des contours osseux extraits de l’image de coupe.
L’étape de 407H peut en outre comprendre une étape de décimation du volume 3D complet optimisé obtenu à l’issue de l’étape de recadrage, de façon à conserver un nombre prédéfini d’images 2D utiles pour l’identification de l’utilisateur. L’ensemble des images 2D ainsi obtenues constitue l’image volumique complète ou cartographie multimodale complète du doigt.
L’étape 409H est une étape de comparaison de l’image volumique partielle reconstruite à l’étape 407H avec une ou plusieurs images volumiques de référence de la base de données biométriques du capteur.
A titre d’exemple, l’étape 409H peut comprendre une étape de comparaison, plan par plan, des différentes images 2D de l’image volumique partielle reconstruite à l’étape 409H, aux images, dans les plans correspondants, des images volumiques complètes mémorisées dans la base de données biométriques du capteur.
Un avantage des modes de réalisation décrits est qu’ils permettent, au moyen d’un même capteur biométrique, configurable, d’adresser différentes applications nécessitant des niveaux de sécurité différents. Il est ainsi possible de choisir, en fonction de l’application considérée, un compromis entre le niveau de sécurité et le temps requis pour l’identification de l’utilisateur.
On notera que, outre le fait d’exploiter un nombre de plans d’images 2D plus élevé pour l’identification, le ou les niveaux de sécurité les plus élevés peuvent, optionnellement, comprendre d’autres traitements. Par exemple, dans le ou les niveaux de sécurité les plus élevés, on peut prévoir une acquisition d’images ultrasonores doppler pour détecter la présence ou non d’un flux sanguin dans les micro-vaisseaux du doigt, et, éventuellement, le sens du flux, afin, par exemple de discriminer un vrai doigt d’un faux doigt. A titre de variante ou de façon complémentaire, on peut prévoir, dans le ou les niveaux de sécurité les plus élevés, d’acquérir plusieurs images ultrasonores successives des micro-vaisseaux sanguins du doigt, afin de mesurer un rythme cardiaque, afin, là encore, de discriminer un vrai doigt d’un faux doigt.
Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à la personne du métier.
En particulier, les modes de réalisation décrits ne se limitent pas à l’exemple particulier décrit ci-dessus dans lequel l’organe imagé pour identifier l’utilisateur est un doigt. Plus généralement, les modes de réalisation décrits s’appliquent à d’autres organes d’identification, par exemple plusieurs doigts, la paume de la main, etc.
Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus.

Claims (10)

  1. Capteur biométrique (100) comportant un ensemble (103) de transducteurs ultrasonores, un circuit électronique (105) de contrôle de l’ensemble de transducteur ultrasonores, et un dispositif électronique (107) de traitement configuré mettre en oeuvre les étapes suivantes :
    a) sélectionner un niveau de sécurité parmi au moins des premier (C) et deuxième (I) niveaux de sécurité ;
    b) si le premier niveau de sécurité (C) a été sélectionné à l’étape a), acquérir, au moyen de l’ensemble de transducteurs ultrasonores (103), K images bidimensionnelles, dans des plans différents, d’un organe placé en vis à vis de l’ensemble de transducteurs ultrasonores (103), K étant un entier supérieur ou égal à 1, et comparer lesdites images K à des images dans des plans correspondants d’une image volumique de référence ; et
    c) si le deuxième niveau de sécurité (I) a été sélectionné à l’étape a), acquérir, au moyen de l’ensemble de transducteurs ultrasonores (103), L images bidimensionnelles, dans des plans différents, de l’organe, L étant un entier supérieur à K, et comparer lesdites L images à des images dans des plans correspondants de l’image volumique de référence.
  2. Capteur (100) selon la revendication 1, dans lequel :
    - à l’étape b), le dispositif de traitement (107) commande l’émission d’un faisceau ultrasonore en direction de l’organe, puis mémorise des signaux électriques de réponse lus, par l’intermédiaire du circuit électronique de contrôle (105), pendant une fenêtre temporelle TC; et
    - à l’étape c), le dispositif de traitement (107) commande l’émission d’un faisceau ultrasonore en direction de l’organe, puis mémorise les signaux électriques de réponse lus, par l’intermédiaire du circuit électronique de contrôle (105), pendant une fenêtre temporelle TIde durée supérieure à la durée de la fenêtre TC.
  3. Capteur (100) selon la revendication 2, dans lequel :
    - à l’étape b), lesdites K images sont reconstruites par le circuit électronique de traitement (107) à partir desdits signaux électriques de réponse lus pendant la fenêtre temporelle TC; et
    - à l’étape c), lesdites L images sont reconstruites par le circuit électronique de traitement (107) à partir desdits signaux électriques de réponse lus pendant la fenêtre temporelle TI.
  4. Capteur (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel lesdites K images acquises à l’étape b) comprennent au moins une image d’une surface de l’organe en contact avec une surface d’accueil (101a) du capteur, et dans lequel lesdites L images acquises à l’étape b) comprennent au moins une image de la surface de l’organe en contact avec la surface d’accueil (101a) du capteur, et au moins une image en coupe interne de l’organe.
  5. Capteur (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le dispositif électronique de traitement (107) est configuré pour, à l’étape a), sélectionner le niveau de sécurité parmi le premier niveau de sécurité (C), le deuxième niveau de sécurité (I) et un troisième niveau de sécurité (H), et pour, lorsque le troisième niveau de sécurité (H) est sélectionné, mettre en oeuvre l’étape suivante :
    d) acquérir, au moyen de l’ensemble de transducteurs ultrasonores (103), M images bidimensionnelles, dans des plans différents, de l’organe placé en vis à vis de l’ensemble de transducteurs ultrasonores (103), M étant un entier supérieur à L, et comparer lesdites M images à des images dans des plans correspondants de l’image volumique de référence.
  6. Capteur (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif électronique de traitement (107) est configuré pour autoriser un non un accès, par l’utilisateur, à un dispositif ou système sécurisé, en fonction du résultat de la comparaison mise en oeuvre à l’étape b) ou c).
  7. Capteur (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel ledit niveau de sécurité sélectionné à l’étape a) est stocké dans une mémoire du dispositif électronique de traitement (107) et peut être modifié.
  8. Capteur (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les transducteurs de l'ensemble (103) sont des transducteurs de type CMUT, des transducteurs de type PMUT, des transducteurs à cristal, des transducteurs piézoélectriques ou piézocomposites, ou des transducteurs monocristal.
  9. Terminal de téléphonie mobile ou ordinateur comprenant un capteur biométrique (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
  10. Procédé de commande d’un capteur biométrique (100) comportant un ensemble (103) de transducteurs ultrasonores, un circuit électronique (105) de contrôle de l’ensemble de transducteur ultrasonores, et un dispositif électronique (107), comprenant les étapes suivantes :
    a) sélectionner, au moyen du circuit électronique de traitement (107), un niveau de sécurité parmi au moins des premier (C) et deuxième (I) niveaux de sécurité ;
    b) si le premier niveau de sécurité (C) a été sélectionné à l’étape a), acquérir, au moyen de l’ensemble de transducteurs ultrasonores (103), K images bidimensionnelles, dans des plans différents, d’un organe placé en vis à vis de l’ensemble de transducteurs ultrasonores (103), K étant un entier supérieur ou égal à 1, et comparer lesdites images K à des images dans des plans correspondants d’une image volumique de référence ; et
    c) si le deuxième niveau de sécurité (I) a été sélectionné à l’étape a), acquérir, au moyen de l’ensemble de transducteurs ultrasonores (103), L images bidimensionnelles, dans des plans différents, de l’organe, L étant un entier supérieur à K, et comparer lesdites L images à des images dans des plans correspondants de l’image volumique de référence.
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