WO2020065203A1 - Procédé et dispositif d'observation oculaire, et application biométrique - Google Patents

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WO2020065203A1
WO2020065203A1 PCT/FR2019/052242 FR2019052242W WO2020065203A1 WO 2020065203 A1 WO2020065203 A1 WO 2020065203A1 FR 2019052242 W FR2019052242 W FR 2019052242W WO 2020065203 A1 WO2020065203 A1 WO 2020065203A1
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WO
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eye
light stimulus
variations
subject
color
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/052242
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Inventor
Jean Lorenceau
Ryad Benosman
Kevin Gehere
Original Assignee
Sorbonne Universite
Centre National De La Recherche Scientifique - Cnrs -
INSERM (Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale)
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Publication date
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    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/18—Eye characteristics, e.g. of the iris
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    • G—PHYSICS
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    • G06V40/40—Spoof detection, e.g. liveness detection
    • G06V40/45—Detection of the body part being alive

Definitions

  • the present invention relates to techniques for observing the eye using measurements of the pupillary diameter.
  • the observation of a person's eye can relate to the pupil, the iris or the retina, for biometric or ophthalmological purposes.
  • the eye movements can also be used as a biometric feature. See “Eye-Movements as a Biometrics”, R. Bednarik, T. Kinnunen, A. Mihaila, P. Lrànti, Scandinavian Conf45 on Image Analysis, SCIA 2005, Lecture Notes in Computer Science, Vol. 3540, pages 780-789, June 2005, or “A video-based spatio-temporal biometrics template representation of the spontaneous pupillary oscillations; A pilot experiment ”, L. Villalobos-Castaldi, E. Suaste-Gconsz, Mexican Confatty on Pattern Récognition, MCPR 2013, Lecture Notes in Computer Science, Vol. 7914, pages 165-174.
  • the movements of the eye can in particular be variations in the pupillary diameter.
  • the anatomical elements used then belong to a system including the mass of the eyeball, the muscles responsible for the movement of the eyes and the muscles of the iris controlling the dilation of the pupil. It is considered that these elements have a unique character which allows them to identify a person through the measurements made by G eye tracker.
  • the present invention aims to enrich the techniques of ocular observation usable for biometrics or other applications.
  • the method takes into account not only the anatomical parameters which vary the pupillary diameter, but also the way in which the pupil dynamics comes into play when the color of the light varies. This depends in particular on the distribution of photosensitive cells on the retina, in particular L, M and S cones sensitive to long (L), medium (M) or short (S) wavelengths. We know that the arrangement of L, M and S cones varies a lot from one individual to another. See “Organization of the Human Trichromatic Cône Mosaic”, H. Hofer, J. Carroll, J. Neitz, M. Neitz, D.R. Williams, Journal of Neuroscience, October 19, 2005, 25 (42) pages 9669-9679.
  • the activation of the reflex circuits controlling the dilations and contractions of the pupil is different.
  • the profile delivered by the proposed process reflects the variability of the distribution of the different cones on the retina at the same time as that of the pupillary responses.
  • This profile can therefore constitute a biometric trait of choice, which is particularly difficult to falsify.
  • the light stimulus preferably has a spatially uniform color, with or without texture, which eliminates any emotional content which may interfere with variations in the pupillary diameter.
  • the light stimulus continuously scans colors of the visible spectrum.
  • the variations in the pupillary diameter being measured during each presentation of the light stimulus, several profiles indicative of the variations in the pupillary diameter are then delivered as a function of the color of the light stimulus and of the scanning rhythm.
  • the light stimulus also has variations in luminance over time, and the profile represents variations in the pupillary diameter as a function of both the luminance and the color of the light stimulus.
  • the light stimulus has a constant luminance over time.
  • the profile acquisition time can remain limited.
  • the light stimulus is presented to the subject's eye and variations in pupil diameter are measured for less than one minute.
  • a duration of less than fifteen seconds, or even ten seconds, may suffice.
  • the variations of the pupillary diameter in response to the light stimulus can be measured on both eyes of the subject, a profile indicative of the variations of the pupillary diameter as a function of the color of the light stimulus being delivered for each of the two eyes.
  • Another aspect of the invention relates to a biometric method constituting an application of the eye observation method.
  • a biometric profile is obtained for a person by applying an eye observation method as defined above to an eye of this person.
  • Another aspect of the invention relates to an ocular observation device, comprising:
  • a light source for presenting to a subject's eye a light stimulus having color variations over time
  • a detector for measuring changes in the pupillary diameter of the subject's eye in response to the light stimulus
  • a processor for delivering a profile indicative of variations in pupil diameter as a function of the color of the light stimulus.
  • FIG. 1 is a block diagram of an example of an ocular observation device according to the invention.
  • FIGS. 2 and 3 are diagrams illustrating an example of light stimulus usable in an embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 4 is a representation of profiles delivered by the embodiment of the method using the stimulus of Figures 2 and 3;
  • Figures 5 to 10 show other profiles obtained using the stimulus of Figures 2 and 3.
  • an embodiment of the device according to the invention comprises a detector 10, a light source 20, and a processor 30.
  • the detector 10 is capable of providing information on the variations in pupil diameter of a subject receiving a visual stimulus delivered by the light source 20. It may in particular be an oculometer.
  • the eye tracker is a device capable of measuring a number of parameters of the eye or eyes of a person, such as the position of the pupil of the right eye and / or the left eye, the pupillary diameter of the right eye and / or the left eye, the direction of the gaze, the convergence and synchronism of the activities of the two eyes. In the application considered here, we can generally limit our to information on the pupillary diameter, recorded over time.
  • the device may possibly include a chin guard or another system for stabilizing the position of the subject's head in front of the light source 20. But this will often be superfluous since the device is generally not very sensitive to eye or head movements.
  • the light source 20 is a screen on which is displayed a predefined light pattern, for example spatially uniform.
  • the source can also be a LED or liquid crystal display.
  • the detector 10 and the light source 20 are part of an apparatus of the pupillometer type.
  • the light source 20 is controlled by the processor 30 to vary the color of the light pattern displayed at a determined rate, which forms a light stimulus whose color varies as a function of time.
  • the processor 30 recovers the output signal from the detector 10 depending on the pupil diameter of the subject. It processes it to shape a profile as described below.
  • variable color of the light stimulus is generated under the control of the processor 30 by sending to the screen 20 a signal having red (R), green (G) and blue (B) components such as shown in FIG. 2.
  • FIG. 2 also shows the variation of the luminance (L) resulting from the control of the screen 20 with this RGB signal. Each component has a high level and a low level.
  • the signal is periodic, consisting of successive cycles each having: - a first phase in which the component B is at its high level, the component G is at its low level and the component R decreases linearly from its high level to its low level ; a second phase in which the component B is at its high level, the component R is at its low level and the component G increases linearly from its low level to its high level; a third phase in which the component G is at its high level, the component R is at its low level and the component B decreases linearly from its high level to its low level; a fourth phase in which the component G is at its high level, the component B is at its low level and the component R increases linearly from its low level to its high level; a fifth phase in which the R component is at its high level, the B component is at its low level and the G component decreases linearly from its high level to its low level; a sixth phase in which the component R is at its high level, the component B is at its low level and the component G increases linearly from its low level to its high level;
  • FIG. 3 shows the variation in luminance as a function of time with the stimulus generated according to FIG. 2.
  • the variation in color, or chrominance, as a function of time is indicated there by a palette of gray on the diagram which does not cannot be provided here in color.
  • the stimulus in question sweeps across most of the visible light spectrum. We see that its chrominance varies continuously as a function of time. Each signal cycle can be subdivided into two half cycles. During the first of the two half-cycles, covering the first to fifth phases mentioned above, the color of the pattern is purple (P) before evolving towards blue (B), green (G), yellow (Y) for go to red (R) at the end of the fifth phase.
  • the second of the two half-cycles covers the sixth to tenth phases mentioned above and corresponds to a time inversion of the first half-cycle (symmetry with respect to the mixed line in Figures 2 and 3).
  • the luminance is maximum for a yellow color at the end of the fourth and sixth phase, and minimum for a blue color at the end of the first and ninth phase.
  • Figure 2 shows three cycles of the signal by way of example, each cycle lasting 15 seconds.
  • the stimulus can be presented over one or more cycles, or even on less than one cycle, for example half a cycle taking into account the symmetry of the signal.
  • the pupillary responses depend on the rate at which the light stimulus is displayed, that is to say on the speed of the sequence of colors. Several scanning speeds can be used, to increase the robustness of the recognition.
  • Figure 2 shows, in arbitrary units, the variations in pupillary diameter measured on a subject to whom the light stimulus is presented. These variations indicate a profile, usable in particular for biometric purposes, which shows the pupillary response of the subject. We see that this response is substantially the same for both eyes of the subject.
  • the variations in pupil diameter of the profile can be represented as a function of time as in FIG. 2, as a function of the color (taking into account two chrominance coordinates, such as the components U and V in a YUV coordinate system) , or as a function of the luminance as in FIG. 4, as soon as the stimulus includes a time-chrominance-luminance relation.
  • the profile represents variations in the pupillary diameter as a function of both the luminance and the color.
  • FIG. 4 is another representation of the variations in pupil diameter of FIG. 2, over a single cycle of the stimulation signal.
  • each point represented corresponds to a luminance value of the stimulus, indicated on the ordinate, to a color (not included in the black and white representation but which may be in a color representation) and to a pupillary diameter, indicated on the ordinate.
  • the profile thus displayed has a particular configuration specific to the subject on which it was recorded.
  • the profile is almost identical for both eyes because the pupillary responses are consensual.
  • a noticeable difference between the two eyes may be a sign of the subject's neurological disorder.
  • FIGS. 5 to 8 show, in a pupil diameter / luminance mark, profiles which have been recorded over several cycles of the stimulus on four different subjects.
  • the left part represents the variations in pupillary diameter of the left eye of one of the subjects
  • the right part represents the variations in pupillary diameter of the right eye of the same subject
  • the successive lines represent each response to a stimulus cycle.
  • a subject first has a learning phase in which one or more profiles are recorded on one or both eyes, then learning is carried out on the recorded profiles to derive parameters which will then make it possible to carry out a recognition.
  • a recognition phase the profile of pupil diameter variations is the subject of a new acquisition and is presented to the recognition algorithm in order to identify the subject.
  • SVM support vector machines
  • the biometric profile can be saved over a longer period than in the recognition phase.
  • a duration of thirty seconds to one minute can be used in the learning phase, covering for example several stimulus cycles, while a duration less than 15 seconds or even less than 10 seconds can be used in the recognition phase covering for example one or half cycle of the stimulus. It is possible to carry out several successive learnings with several acquisitions of the profile carried out on the same subject consecutively or not, and possibly in different light environments, in order to smooth out the irregularities which may exist and therefore to make the system more robust.
  • the differences in shape of the profiles obtained by the processor 30 are used to try to detect or characterize dyschromatopsias with which people are affected. Certain classes of forms may be indicative of particular pathologies linked to the distribution of L, M and S cones on the retina.
  • Figures 9 and 10 show profiles on a cycle of the eye of a healthy subject ( Figure 9) and the eye of a color blind subject ( Figure 10).
  • a variant consists in presenting a light stimulus whose luminance is constant. Only its chrominance varies over time. If the display 20 is controlled with a YUV type signal, the luminance component Y is then kept constant and the processor 30 varies only the 2D components of chrominance U and V.

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Abstract

Le procédé d'observation oculaire, comprend la présentation à un œil d'un sujet d'un stimulus lumineux ayant des variations de couleur au cours du temps, et la mesure de variations du diamètre pupillaire de l'œil du sujet en réponse au stimulus lumineux. Le procédé produit un profil indicatif des variations du diamètre pupillaire en fonction de la couleur du stimulus lumineux.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF D’OBSERVATION OCULAIRE.
ET APPLICATION BIOME TRIQUE
[0081] La présente invention concerne les techniques d’observation de l’œil utilisant des mesures du diamètre pupillaire. ARRIERE-PLAN
[0002] L’observation de l’œil d’une personne peut porter sur la pupille, l’iris ou la rétine, à des fins biométriques ou ophtalmologiques.
[0803] En biométrie, on utilise souvent les motifs formés par l’iris d’une personne afin de l’identifier. Pour sécuriser la détection, il est utile de vérifier que le détecteur d’iris est bien en présence d’un œil vivant et non d’une simple image. L’une des techniques utilisées pour cela consiste à observer la dynamique pupillaire, et plus particulièrement les variations du diamètre pupillaire en réponse à une impulsion lumineuse. Voir“Aliveness Détection for Iris Biométries”, A. Pacut, A. Czajka, Proceedings of the 40th Annual International Carnahan Conférence on Security Technology, Lexington, Kentucky, 17-19 octobre 2006.
[0804] Les mouvements de l’œil peuvent également être utilisés comme trait biométrique. Voir“Eye-Movements as a Biométrie”, R. Bednarik, T. Kinnunen, A. Mihaila, P. Lrànti, Scandinavian Conférence on Image Analysis, SCIA 2005, Lecture Notes in Computer Science, Vol. 3540, pages 780-789, juin 2005, ou“A video-based spatio-temporal biométrie template représentation of the spontaneous pupillary oscillations; A pilot experiment”, L. Villalobos-Castaldi, E. Suaste-Gômez, Mexican Conférence on Pattern Récognition, MCPR 2013, Lecture Notes in Computer Science, Vol. 7914, pages 165-174. Les mouvements de l’œil, enregistrés par un appareil de type oculomètre ou caméra vidéo, peuvent notamment être les variations du diamètre pupillaire. Les éléments anatomiques utilisés appartiennent alors à un système incluant la masse du globe oculaire, les muscles responsables du mouvement des yeux et les muscles de l’iris contrôlant la dilatation de la pupille. Il est considéré que ces éléments ont un caractère d’unicité qui leur permet d’identifier une personne à travers les mesures faites par G oculomètre. 10005] La présente invention vise à enrichir les techniques d’observation oculaire utilisables pour la biométrie ou d’autres applications.
RESUME
[0006] Il est proposé un procédé d’observation oculaire, comprenant :
présenter à un œil d’un sujet un stimulus lumineux ayant des variations de couleur au cours du temps ;
mesurer des variations du diamètre pupillaire de l’œil du sujet en réponse au stimulus lumineux ; et
délivrer un profil indicatif des variations du diamètre pupillaire en fonction de la couleur du stimulus lumineux.
[0067] Le procédé prend en compte non seulement les paramètres anatomiques qui font varier le diamètre pupillaire, mais aussi la manière dont la dynamique pupillaire entre en jeu lorsque la couleur de la lumière varie. Ceci dépend notamment de la distribution des cellules photosensibles sur la rétine, notamment des cônes L, M et S sensibles aux longueurs d’onde longues (L), moyennes (M) ou courtes (S). On sait que l’agencement des cônes L, M et S varie beaucoup d’un individu à un autre. Voir“Organization of the Human Trichromatic Cône Mosaic”, H. Hofer, J. Carroll, J. Neitz, M. Neitz, D.R. Williams, Journal of Neuroscience, 19 octobre 2005, 25 (42) pages 9669-9679. Selon la distribution des différents cônes et les composantes spectrales du stimulus, l’activation des circuits réflexes commandant les dilatations et contractions de la pupille est différente. Le profil délivré par le procédé proposé traduit la variabilité de la distribution des différents cônes sur la rétine en même temps que celle des réponses pupillaires.
[6668] Ce profil peut donc constituer un trait biométrique de choix, particulièrement difficile à falsifier.
[1)669] En outre, comme le profil dépend de l’agencement des cônes L, M et S, il peut fournir un indice d’une dyschromatopsie affectant le sujet, et donc présenter des applications intéressantes dans le domaine ophtalmique.
[0010] Le stimulus lumineux a de préférence une couleur spatialement uniforme, avec ou sans texture, ce qui élimine tout contenu émotionnel susceptible d’interférer avec les variations du diamètre pupillaire.
[0011] Dans une réalisation du procédé, le stimulus lumineux balaie continûment des couleurs du spectre visible. [0812] Dans certaines applications, on peut prévoir de présenter le stimulus lumineux plusieurs fois à l’œil du sujet avec des rythmes de balayage différents des couleurs du spectre visible. Les variations du diamètre pupillaire étant mesurées lors de chaque présentation du stimulus lumineux, il est alors délivré plusieurs profils indicatifs des variations du diamètre pupillaire en fonction de la couleur du stimulus lumineux et du rythme de balayage.
[8013] Dans une réalisation, le stimulus lumineux a en outre des variations de luminance au cours du temps, et le profil représente des variations du diamètre pupillaire en fonction à la fois de la luminance et de la couleur du stimulus lumineux.
[8014] Selon une variante du procédé, le stimulus lumineux a une luminance constante au cours du temps.
[0015] Le temps d’acquisition du profil peut rester limité. Typiquement, le stimulus lumineux est présenté à l’œil du sujet et les variations du diamètre pupillaire sont mesurées pendant une durée inférieure à une minute. Pour certaines applications du procédé, une durée inférieure à quinze secondes, voire à dix secondes, peut suffire.
[8016] Dans le cadre du procédé présenté ici, les variations du diamètre pupillaire en réponse au stimulus lumineux peuvent être mesurées sur les deux yeux du sujet, un profil indicatif des variations du diamètre pupillaire en fonction de la couleur du stimulus lumineux étant délivré pour chacun des deux yeux.
[8017] Un autre aspect de l’invention se rapporte à un procédé biométrique constituant une application du procédé d’observation oculaire. Un profil biométrique est obtenu pour une personne en appliquant à un œil de cette personne un procédé d’observation oculaire tel que défini précédemment.
[0818] Un autre aspect de l’invention se rapporte à un dispositif d’observation oculaire, comprenant :
une source lumineuse pour présenter à un œil d’un sujet un stimulus lumineux ayant des variations de couleur au cours du temps ;
un détecteur pour mesurer des variations du diamètre pupillaire de l’œil du sujet en réponse au stimulus lumineux ; et
un processeur pour délivrer un profil indicatif des variations du diamètre pupillaire en fonction de la couleur du stimulus lumineux. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
[0019] D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d’exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est un schéma synoptique d’un exemple de dispositif d’observation oculaire selon l’invention ;
- les figures 2 et 3 sont des diagrammes illustrant un exemple de stimulus lumineux utilisable dans un mode de réalisation du procédé selon invention ;
- la figure 4 est une représentation de profils délivrés par le mode de réalisation du procédé utilisant le stimulus des figures 2 et 3 ; et
les figures 5 à 10 montrent d’autres profils obtenus en utilisant le stimulus des figures 2 et 3.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION
[1)820] En référence à la figure 1, un mode de réalisation du dispositif selon l’invention comprend un détecteur 10, une source lumineuse 20, et un processeur 30.
[0821] Le détecteur 10 est capable de renseigner sur les variations de diamètre pupillaire d’un sujet recevant un stimulus visuel délivré par la source lumineuse 20. Il peut notamment s’agir d’un oculomètre. L’oculomètre (« eye tracker » en anglais) est un appareil capable de mesurer un certain nombre de paramètres de l’œil ou des yeux d’une personne, tels que la position de la pupille de l’œil droit et/ou de l’œil gauche, le diamètre pupillaire de l’œil droit et/ou de l’œil gauche, la direction du regard, la convergence et le synchronisme des activités des deux yeux. Dans l’application considérée ici, on pourra généralement se limiter aux informations sur le diamètre pupillaire, enregistrées au cours du temps.
[8822] Pour fiabiliser les mesures du détecteur 10, le dispositif peut éventuellement comporter une mentonnière ou un autre système pour stabiliser la position de la tête du sujet en face de la source lumineuse 20. Mais ceci sera souvent superflu car le dispositif est généralement peu sensible aux mouvements de l’œil ou de la tête.
[8823] Dans une réalisation, la source lumineuse 20 est un écran sur lequel est affiché un motif lumineux prédéfini, par exemple spatialement uniforme. La source peut aussi être un afficheur à diodes électroluminescentes ou à cristaux liquides. Dans un autre exemple, le détecteur 10 et la source lumineuse 20 font partie d’un appareil du type pupillomètre.
[0024] La source lumineuse 20 est commandée par le processeur 30 pour faire varier la couleur du motif lumineux affiché à un rythme déterminé, ce qui forme un stimulus lumineux dont la couleur varie en fonction du temps.
[0025] Le processeur 30 récupère le signal de sortie du détecteur 10 dépendant du diamètre pupillaire du sujet. Il le traite pour mettre en forme un profil de la manière décrite ci-après.
[0026] À titre d’exemple, la couleur variable du stimulus lumineux est générée sous le contrôle du processeur 30 en adressant à l’écran 20 un signal ayant des composantes rouge (R), verte (G) et bleue (B) telles que représentées sur la figure 2. La figure 2 montre aussi la variation de la luminance (L) résultant de la commande de l’écran 20 avec ce signal RGB. Chaque composante a un niveau haut et un niveau bas. Le signal est périodique, se composant de cycles successifs ayant chacun : - une première phase dans laquelle la composante B est à son niveau haut, la composante G est à son niveau bas et la composante R diminue linéairement de son niveau haut à son niveau bas ; une deuxième phase dans laquelle la composante B est à son niveau haut, la composante R est à son niveau bas et la composante G augmente linéairement de son niveau bas à son niveau haut ; une troisième phase dans laquelle la composante G est à son niveau haut, la composante R est à son niveau bas et la composante B diminue linéairement de son niveau haut à son niveau bas ; une quatrième phase dans laquelle la composante G est à son niveau haut, la composante B est à son niveau bas et la composante R augmente linéairement de son niveau bas à son niveau haut ; une cinquième phase dans laquelle la composante R est à son niveau haut, la composante B est à son niveau bas et la composante G diminue linéairement de son niveau haut à son niveau bas ; une sixième phase dans laquelle la composante R est à son niveau haut, la composante B est à son niveau bas et la composante G augmente linéairement de son niveau bas à son niveau haut ; une septième phase dans laquelle la composante G est à son niveau haut, la composante B est à son niveau bas et la composante R diminue linéairement de son niveau haut à son niveau bas ; une huitième phase dans laquelle la composante G est à son niveau haut, la composante R est à son niveau bas et la composante B augmente linéairement de son niveau bas à son niveau haut ; une neuvième phase dans laquelle la composante B est à son niveau haut, la composante R est à son niveau bas et la composante G diminue linéairement de son niveau haut à son niveau bas ; et une dixième phase dans laquelle la composante B est à son niveau haut, la composante G est à son niveau bas et la composante R augmente linéairement de son niveau bas à son niveau haut.
[8827] La figure 3 reprend la variation de luminance en fonction du temps avec le stimulus généré selon la figure 2. La variation de couleur, ou de chrominance, en fonction du temps y est indiquée par une palette de gris sur le diagramme qui ne peut pas être fourni ici en couleurs.
[8828] Le stimulus en question balaie l’essentiel du spectre de lumière visible. On voit que sa chrominance varie continûment en fonction du temps. Chaque cycle du signal peut être subdivisé en deux demi-cycles. Au cours du premier des deux demi-cycles, couvrant les première à cinquième phases susmentionnées, la couleur du motif est violette (P) avant d’évoluer vers le bleu (B), le vert (G), le jaune (Y) pour aller jusqu’au rouge (R) à la fin de la cinquième phase. Le deuxième des deux demi-cycles couvre les sixième à dixième phases susmentionnées et correspond à une inversion temporelle du premier demi-cycle (symétrie par rapport à la ligne mixte sur les figures 2 et 3). La luminance est maximale pour une couleur jaune à la fin de la quatrième et de la sixième phase, et minimale pour une couleur bleue à la fin de la première et de la neuvième phase.
[8829] La figure 2 montre trois cycles du signal à titre d’exemple, chaque cycle durant 15 secondes. En pratique, le stimulus peut être présenté sur un ou plusieurs cycles, ou même sur moins d’un cycle, par exemple un demi-cycle compte tenu de la symétrie du signal.
[0030] Les réponses pupillaires dépendent du rythme auquel le stimulus lumineux est affiché, c’est-à-dire de la vitesse d’enchaînement des couleurs. Plusieurs vitesses de balayage peuvent être utilisées, pour augmenter la robustesse de la reconnaissance.
[0031] La partie supérieure de la figure 2 montre, en unités arbitraires, les variations de diamètre pupillaire mesurées sur un sujet à qui le stimulus lumineux est présenté. Ces variations indiquent un profil, utilisable notamment à des fins biométriques, qui témoigne de la réponse pupillaire du sujet. On voit que cette réponse est sensiblement la même pour les deux yeux du sujet.
[0032] Les variations de diamètre pupillaire du profil peuvent être représentées en fonction du temps comme sur la figure 2, en fonction de la couleur (en prenant en compte deux coordonnées de chrominance, telles que les composantes U et V dans un repère YUV), ou encore en fonction de la luminance comme sur la figure 4, dès lors que le stimulus comporte une relation temps-chrominance-luminance. Lorsque la luminance du stimulus est variable, le profil représente des variations du diamètre pupillaire en fonction à la fois de la luminance et de la couleur.
[1)833] La figure 4 est une autre représentation des variations de diamètre pupillaire de la figure 2, sur un seul cycle du signal de stimulation. Pour chaque œil, chaque point représenté correspond à une valeur de luminance du stimulus, indiquée en ordonnée, à une couleur (non incluse dans la représentation en noir et blanc mais pouvant l’être dans une représentation en couleurs) et à un diamètre pupillaire, indiqué en ordonnée.
[8834] Le profil ainsi affiché présente une configuration particulière propre au sujet sur lequel il a été enregistré. Typiquement, le profil est quasi-identique pour les deux yeux du fait que les réponses pupillaires sont consensuelles. Une différence notable entre les deux yeux peut être un signe de trouble neurologique du sujet.
[8835] La forme, y compris les caractéristiques dynamiques (vitesse, accélération), du profil des variations de diamètre pupillaire, dans l’une ou l’autre des représentations (temps/chrominance/luminance), peut servir à identifier le sujet dans une application biométrique. [0836] Par exemple, les figures 5 à 8 montrent, dans un repère diamètre pupillaire / luminance, des profils qui ont été enregistrés sur plusieurs cycles du stimulus sur quatre sujets différents. Sur chacune de ses figures, la partie gauche représente les variations de diamètre pupillaire de l’œil gauche de l’un des sujets, la partie droite représente les variations de diamètre pupillaire de l’œil droit du même sujet, et les lignes successives représentent chacune la réponse à un cycle du stimulus. On voit que les quatre sujets sont bien différenciés par leurs profils respectifs sur un cycle.
[0837] On voit aussi que les formes des profils sont, pour chaque personne, assez stables dans le temps. Les profils sont donc très bien adaptés pour servir de trait biométrique.
[8038] Pour l’application biométrique, on a recours à des algorithmes de reconnaissance et de classification de formes. Typiquement, un sujet a dans un premier temps une phase d’apprentissage dans laquelle un ou plusieurs profils sont enregistrés sur un œil ou les deux, puis un apprentissage est exécuté sur les profils enregistrés pour en dériver des paramètres qui permettront de procéder ensuite à une reconnaissance. Dans une phase de reconnaissance, le profil des variations de diamètre pupillaire fait l’objet d’une nouvelle acquisition et est présenté à l’algorithme de reconnaissance en vue d’identifier le sujet. Les techniques couramment employées dans le domaine de la reconnaissance de formes et de la classification sont applicables avec le type de profil biométrique proposé ici, par exemple les techniques utilisant des machines à vecteurs de support (SVM) ou des réseaux de neurones artificiels.
[8839] Dans la phase d’apprentissage, on peut enregistrer le profil biométrique sur une durée plus longue que dans la phase de reconnaissance. Une durée de trente secondes à une minute peut être utilisée en phase d’apprentissage, couvrant par exemple plusieurs cycles du stimulus, tandis qu’une durée inférieure à 15 secondes ou même inférieure à 10 secondes peut être utilisée en phase de reconnaissance couvrant par exemple un cycle ou un demi-cycle du stimulus. Il est possible de procéder à plusieurs apprentissages successifs avec plusieurs acquisitions du profil effectués sur un même sujet consécutivement ou non, et éventuellement dans des environnements lumineux différents, afin de lisser les irrégularités qui peuvent exister et donc de rendre le système plus robuste.
[8840] Dans une autre application possible du procédé, les différences de forme des profils obtenus par le processeur 30 sont mises à profit pour essayer de détecter ou caractériser des dyschromatopsies dont des personnes sont atteintes. Certaines classes de formes peuvent être révélatrices de pathologies particulières liées à la distribution des cônes L, M et S sur la rétine.
[0041] Si on dispose d’un panel de personnes atteintes d’un type de dyschromatopsie (daltonisme), on peut réaliser un apprentissage sur des profils enregistrés sur ces personnes en vue de déterminer une ou plusieurs classes. Si une reconnaissance effectuée ensuite sur le profil enregistré sur une autre personne l’associe à une telle classe, cela constitue un indice que cette autre personne est susceptible d’être atteinte du même type de dyschromatopsie.
[0042] Les profils des figures 5 et 6 précédemment commentées ont été obtenus sur des personnes ayant une vision normale des couleurs tandis que ceux des figures 7 et 8 l’ont été sur des personnes daltoniennes. On peut remarquer que les boucles formées par ces profils dans la région des couleurs rouges, bleues et violettes (luminances les plus basses sur la partie gauche des tracés des figures 5-8) sont relativement régulières chez les sujets sains tandis qu’elles sont déformées chez les sujets daltoniens.
[0043] Le même effet est visible sur les figures 9 et 10 qui montrent des profils sur un cycle de l’œil d’un sujet sain (figure 9) et de l’œil d’un sujet daltonien (figure 10).
[0044] Ce type de distinction pourra émerger du processus d’apprentissage et de reconnaissance de forme pour aider à détecter certaines pathologies de la rétine.
[0045] Le stimulus lumineux présenté ci-dessus en référence aux figures 2 et 3 n’est qu’un exemple dont on peut concevoir de nombreuses variantes, par exemple en modifiant les modulations des composantes R, G, B, en raccourcissant ou en allongeant la durée d’un cycle, etc.
[0046] Une variante consiste à présenter un stimulus lumineux dont la luminance est constante. Seule sa chrominance varie dans le temps. Si l’afficheur 20 est commandé avec un signal de type YUV, la composante de luminance Y est alors maintenue constante et le processeur 30 ne fait varier que les composantes 2D de chrominance U et V.
[0047] Les modes de réalisation décrits ci-dessus sont une simple illustration de la présente invention. Diverses modifications peuvent leur être apportées sans sortir du cadre qui ressort des revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d’observation oculaire, comprenant :
présenter à un œil d’un sujet un stimulus lumineux ayant des variations de couleur au cours du temps ;
mesurer des variations du diamètre pupillaire de l’œil du sujet en réponse au stimulus lumineux ; et
délivrer un profil indicatif des variations du diamètre pupillaire en fonction de la couleur du stimulus lumineux.
2. Procédé d’observation oculaire selon la revendication 1,
dans lequel le stimulus lumineux a une couleur spatialement uniforme.
3. Procédé d’observation oculaire selon l'une quelconque des revendications précédentes,
dans lequel le stimulus lumineux balaie continûment des couleurs du spectre visible.
4. Procédé d’observation oculaire selon la revendication 3,
dans lequel le stimulus lumineux est présenté plusieurs fois à l’œil du sujet avec des rythmes de balayage différents des couleurs du spectre visible, et les variations du diamètre pupillaire sont mesurées lors de chaque présentation du stimulus lumineux, de sorte qu’il est délivré plusieurs profils indicatifs des variations du diamètre pupillaire en fonction de la couleur du stimulus lumineux et du rythme de balayage.
5. Procédé d’observation oculaire selon l'une quelconque des revendications précédentes,
dans lequel le stimulus lumineux a en outre des variations de luminance au cours du temps, et
dans lequel le profil représente des variations du diamètre pupillaire en fonction à la fois de la luminance et de la couleur du stimulus lumineux.
6. Procédé d’observation oculaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le stimulus lumineux a une luminance constante au cours du temps.
7. Procédé d’observation oculaire selon l'une quelconque des revendications précédentes,
dans lequel le stimulus lumineux est présenté à l’œil du sujet et les variations du diamètre pupillaire sont mesurées pendant une durée inférieure à une minute.
8. Procédé d’observation oculaire selon l'une quelconque des revendications précédentes,
dans lequel le stimulus lumineux est présenté à l’œil du sujet et les variations du diamètre pupillaire sont mesurées pendant une durée inférieure à quinze secondes.
9. Procédé d’observation oculaire selon l'une quelconque des revendications précédentes,
dans lequel les variations du diamètre pupillaire en réponse au stimulus lumineux sont mesurées sur les deux yeux du sujet, et un profil indicatif des variations du diamètre pupillaire en fonction de la couleur du stimulus lumineux est délivré pour chacun des deux yeux.
10. Procédé biométrique comprenant l’obtention d’un profil biométrique par observation d’un œil d’une personne, dans lequel le profil biométrique est obtenu par un procédé d’observation oculaire selon l'une quelconque des revendications précédentes appliqué à l’œil de la personne.
11. Dispositif d’observation oculaire, comprenant :
une source lumineuse (20) pour présenter à un œil d’un sujet un stimulus lumineux ayant des variations de couleur au cours du temps ;
un détecteur (10) pour mesurer des variations du diamètre pupillaire de l’œil du sujet en réponse au stimulus lumineux ; et
un processeur (30) pour délivrer un profil indicatif des variations du diamètre pupillaire en fonction de la couleur du stimulus lumineux.
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