WO2023156296A1 - Capteur biométrique et procédé d'utilisation d'un tel capteur - Google Patents

Capteur biométrique et procédé d'utilisation d'un tel capteur Download PDF

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WO2023156296A1
WO2023156296A1 PCT/EP2023/053277 EP2023053277W WO2023156296A1 WO 2023156296 A1 WO2023156296 A1 WO 2023156296A1 EP 2023053277 W EP2023053277 W EP 2023053277W WO 2023156296 A1 WO2023156296 A1 WO 2023156296A1
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images
transducers
sensor
image
security level
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PCT/EP2023/053277
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Mathieu Roy
Mafalda CORREIA
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Moduleus
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    • G06V40/1306—Sensors therefor non-optical, e.g. ultrasonic or capacitive sensing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/70—Multimodal biometrics, e.g. combining information from different biometric modalities

Definitions

  • the present description relates generally to the field of biometric sensors, and more particularly relates to the field of biometric sensors based on ultrasonic transducers.
  • An ultrasound imaging device conventionally comprises a plurality of ultrasound transducers, and an electronic control circuit connected to the transducers.
  • the set of transducers is arranged facing an object or body of which it is desired to acquire an image.
  • the electronic control circuit is configured to apply electrical excitation signals to the transducers, so as to cause the emission of ultrasonic waves by the transducers, in the direction of the body to be analyzed.
  • the ultrasonic waves emitted by the transducers are reflected by the body to be analyzed (by its internal and/or surface structure), then return to the transducers which convert them again into electrical signals.
  • a biometric sensor comprising an ultrasonic imaging device configured to acquire an image of a part of the human or animal body, for example a fingerprint or palm print image, and identify a user from this image by biometric techniques.
  • a biometric sensor comprising a set of ultrasonic transducers, an electronic circuit for controlling the set of ultrasonic transducers, and an electronic processing device configured to implement the following steps: a) selecting a security level from at least first and second security levels; b) if the first level of security was selected in step a), acquiring, by means of the set of ultrasonic transducers, K two-dimensional images, in different planes, of an organ placed opposite the set of ultrasonic transducers, K being an integer greater than or equal to 1, and comparing said images K with images in corresponding planes of a reference volume image; and c) if the second level of security was selected in step a), acquiring, by means of the set of ultrasonic transducers, L two-dimensional images, in different planes, of the organ, L being a greater integer to K, and comparing said L images with images in corresponding planes of the reference volume image.
  • step b) the processing device controls the emission of an ultrasonic beam in the direction of the organ, then stores electrical response signals read, via the electronic control circuit, during a time window TC; and in step c), the processing device controls the emission of an ultrasonic beam in the direction of the organ, then stores the electrical response signals read, via the electronic control circuit, during a window temporal TI of duration greater than the duration of the window TC.
  • step b said K images are reconstructed by the electronic processing circuit from said electrical response signals read during the time window TC;
  • step c) said L images are reconstructed by the electronic processing circuit from said electrical response signals read during the time window TI.
  • said K images acquired in step b) comprise at least one image of a surface of the organ in contact with a host surface of the sensor, and in which said L images acquired in step b) include at least one image of the surface of the organ in contact with the receiving surface of the sensor, and at least one internal cross-sectional image of the organ.
  • the electronic processing device is configured to, in step a), select the security level from among the first security level, the second security level and a third security level, and to, when the third level of security is selected, implement the following step: d) acquiring, by means of the set of ultrasonic transducers, M two-dimensional images, in different planes, of the organ placed opposite the set of ultrasonic transducers, M being an integer greater than L, and comparing said M images to images in corresponding planes of the reference volume image.
  • the electronic processing device is configured to authorize access, by the user, to a secure device or system, according to the result of the comparison implemented in step b ) or c) .
  • said security level selected in step a) is stored in a memory of the electronic processing device and can be modified.
  • the transducers of the assembly are CMUT type transducers, PMUT type transducers, crystal transducers, piezoelectric or piezocomposite transducers, or single crystal transducers.
  • Another embodiment provides a mobile telephone or computer terminal comprising a biometric sensor as defined above.
  • Another embodiment provides a method for controlling a biometric sensor comprising a set of ultrasonic transducers, an electronic circuit for controlling the set of ultrasonic transducers, and an electronic device, comprising the following steps: a) selecting, by means of the electronic processing circuit, a security level from among at least first and second security levels; b) if the first level of security was selected in step a), acquiring, by means of the set of ultrasonic transducers, K two-dimensional images, in different planes, of an organ placed opposite the set of ultrasonic transducers, K being an integer greater than or equal to 1, and comparing said images K with images in corresponding planes of a reference volume image; and c) if the second level of security was selected in step a), acquiring, by means of the set of ultrasonic transducers, L two-dimensional images, in different planes, of the organ, L being a greater integer to K, and comparing said L images with images in corresponding planes of the reference volume image.
  • Figure 1 is a very schematic view of a biometric sensor comprising an ultrasonic imaging device
  • FIG. 2 schematically represents, in the form of blocks, elements of the biometric sensor of FIG. 1;
  • FIG. 3 schematically represents, in the form of blocks, an example of a method for enrolling a user by means of the biometric sensor of FIG. 1; And ;
  • FIG. 4 schematically represents, in the form of blocks, an example of an embodiment of a method for identifying a user by means of the biometric sensor of FIG. 1. Description of embodiments
  • FIG 1 very schematically shows a biometric sensor 100 comprising an ultrasonic imaging device (not detailed in Figure 1).
  • FIG. 2 schematically represents, in the form of blocks, elements of the biometric sensor 100 of FIG. 1.
  • the organ to be imaged is a user's finger.
  • the sensor 100 is for example suitable for acquiring fingerprint images, that is to say images of the ridges and valleys present on the surface of the skin of the finger, and/or images of the micro-blood vessels of the finger ( microvascular imaging), and/or images of the bone contour of the finger, and comparing these images to reference images with a view to identifying the user.
  • the senor 100 is adapted to acquire a plurality of images of the finger in different planes, and to compare said images with reference images in corresponding planes in order to identify the user.
  • the device 100 comprises a housing 101 ( Figure 1) comprising a reception surface 101a.
  • the casing may comprise a layer (not detailed in the figure) made of a solid acoustic coupling material, for example a non-consumable composite gel, fixed permanently to a layer of the casing 101.
  • the reception surface 101a is for example constituted by the upper side of the acoustic coupling layer.
  • the device 100 further comprises, inside the housing 101, opposite the receiving surface 101a, a set 103 ( Figure 2) of ultrasonic transducers (US), for example arranged in a matrix, as a bar, or according to any other suitable arrangement for acquiring an ultrasound image of the finger.
  • a set 103 Figure 2 of ultrasonic transducers (US), for example arranged in a matrix, as a bar, or according to any other suitable arrangement for acquiring an ultrasound image of the finger.
  • the transducers of the assembly 103 are for example transducers of the CMUT type (capacitive ultrasonic membrane transducers), transducers of the PMUT type (piezoelectric membrane transducers), crystal transducers, or any other type of ultrasonic transducers , for example piezoelectric or piezocomposite transducers, or single crystal transducers.
  • the transducers of the assembly 103 are for example integrated into a monolithic chip, for example formed in and on a semiconductor substrate, for example a silicon substrate, or even in and on an insulating substrate, for example a glass (not detailed in the figure) .
  • set 103 is an 8 to 256 row by 8 to 256 column array of ultrasound transducers.
  • the device 100 further comprises, for example partially or entirely located inside the housing 101, an electronic circuit 105 ( Figure 2) control (CTRL) of the set of transducers 103.
  • the circuit 105 (not detailed in the figures) comprises for example a transmission circuit suitable for supplying electrical excitation signals to the ultrasonic transducers of the assembly 103 so as to cause the transmission of ultrasonic waves by the transducers, and a reception circuit adapted to read and digitize electrical response signals generated by the ultrasonic transducers of the assembly 103 under the effect of a return ultrasound wave received from the organ to be imaged.
  • the device 100 further comprises, for example partially or entirely located inside the housing 101, an electronic circuit 107 (FIG. 2) for processing (PROC) the electrical signals emitted by the transmission circuit and/or received by the receiving circuit.
  • the processing circuit 107 comprises for example a microprocessor and a memory circuit.
  • the processing circuit 107 is for example configured to supply transmission setpoint signals to the control circuit 105.
  • the processing circuit 107 is further adapted to reconstruct a two-dimensional (2D) or volumetric (3D) image of the finger from electrical response signals generated by the ultrasonic transducers and read by the control circuit 105.
  • the control circuit 105 and the processing circuit 107 are configured to, during a finger image acquisition phase, apply electrical excitation signals to the transducers of the assembly 103, so as to to cause the emission of ultrasonic waves by the transducers, in the direction of the finger.
  • the ultrasonic waves emitted by the transducers are reflected by the finger (by its internal and/or surface structure), then return to the transducers which convert them again into electrical signals.
  • These electrical response signals are read and digitized, then processed by circuit 107, to reconstruct an image of the finger.
  • the processing circuit 107 is further adapted to compare the reconstructed image with one or more reference images, for example with a plurality of images stored in a base of reference images, for example in order to identify the user.
  • the biometric sensor is suitable for acquiring a volumetric image of the finger, either individually or by aggregating a set of several 2D images of the finger in cutting planes different.
  • the biometric sensor is suitable for reconstructing a volume image of the finger comprising several 2D images of the finger in different planes parallel to the xy plane along the z axis and/or several 2D images of the finger in different planes parallel to the xz plane along the y axis, and/or several 2D images of the finger in different planes parallel to the yz plane along the x axis.
  • This volume image defines a multimodal mapping of the finger.
  • the electronic processing device 107 is also suitable for comparing the volume image acquired with one or more reference volume images, for example with a plurality of reference volume images stored in a biometric database of the sensor, for example in order to identify the user.
  • the biometric sensor 100 is configurable to be able to be adapted to applications requiring different levels of security.
  • the electronic processing circuit 107 is configured to select a level of security from among at least first and second predefined security levels.
  • the electronic processing circuit 107 acquires K images, in different planes, of the finger placed on the receiving surface 101a of the sensor, where K is an integer greater than or equal to 1. The electronic processing circuit 107 then compares the K images acquired with images, in corresponding planes, of one or more reference volume images of a biometric database, in order to determine whether or not the user corresponds to a user enrolled in the database.
  • the electronic processing circuit 107 acquires L images, in different planes, of the finger placed on the reception surface 101a of the sensor, where L is an integer strictly greater than K. The electronic processing circuit 107 then compares the L images acquired with images, in corresponding planes, of one or more reference volume images from a biometric database, in order to determine whether the 'user corresponds or not to a user enrolled in the database.
  • the second level of security requires a longer acquisition time and heavier image reconstruction and comparison processing than the first level, but provides a higher level of security.
  • the number of selectable predefined security levels can be greater than 2.
  • the setting of the various security levels, and in particular the number of image planes used in each level can be adapted according to the targeted applications.
  • FIG. 3 schematically represents, in the form of blocks, an example of a method for enrolling or registering a user in a biometric database by means of the biometric sensor 100 of FIG.
  • the reference database can be stored in the sensor itself, for example in a memory circuit of the electronic processing device 107, or in an external device connected to the electronic processing device 107 by a data communication link.
  • the method of Figure 3 comprises a step 301 of positioning the finger on the receiving surface 101a of the sensor 100.
  • the method of Figure 3 further comprises a step 303 of acquiring signals representative of the 3D volume full of the finger portion positioned on the home surface 101a.
  • the electronic processing circuit 107 controls, via the electronic control circuit 105, the emission of an ultrasonic beam by the set of transducers 103. This beam is reflected by the internal and surface structure on point.
  • the processing circuit 107 then stores all of the electrical response signals generated by the ultrasonic transducers of the assembly 103 under the effect of the reflected wave and read by the electronic control circuit 105, during a predefined time window corresponding at the reception window for all the waves reflected by the finger (by its internal and surface structure).
  • This set of signals is representative of the complete 3D volume of the finger portion located opposite the set of ultrasonic transducers 103.
  • the method of FIG. 3 further comprises, after step 303, a step 305 of reconstructing a volume image or complete 3D image of the finger by the electronic processing circuit 107.
  • the circuit processing electronics 107 reconstructs, from the response signals stored in the previous step, a plurality of 2D images of the finger in different planes, defining the complete volume image or complete multimodal cartography of the finger.
  • the complete volume image comprises several 2D images of the finger in different planes parallel to the xy plane along the z axis and/or several 2D images of the finger in different planes parallel to the xz plane along the y axis, and/or multiple 2D images of the finger in different planes parallel to the yz plane along the x axis.
  • Reconstruction of the complete volume image from the electrical response signals stored in step 303 is within the abilities of a person skilled in the art. from the indications of the present description and will not be detailed in the present description.
  • step 305 can include a step of reconstructing a surface image (in the xy plane) representative of the skin surface in contact with the receiving surface 101a of the screw sensor screw of the set 103 of ultrasonic transducers.
  • This surface image defines for example a first reference image Ref1(xy) of the volume image.
  • Step 305 can further comprise a step of extracting minutiae characteristic of the user's fingerprint from this first reference image.
  • Step 305 can further comprise a step of reconstructing a cross-sectional image in a plane of the bone of the finger parallel to the xy plane.
  • This image defines for example a second reference image Ref2 (xy) of the volume image.
  • Step 305 can further comprise a step of extracting, from this second reference image, the bone contour in the corresponding cutting plane.
  • Step 305 can further comprise a step of reconstructing a sectional image in a plane of the bone of the finger parallel to the yz plane.
  • This image defines for example a third reference image Ref3 (yz) of the volume image.
  • Step 305 can further comprise a step of extracting, from this third reference image, the bone contour in the cutting plane corresponding.
  • Step 305 may comprise a step of resetting (reorienting) and cropping of the 3D volume with respect to characteristic points of the minutiae extracted from the first reference image Refl (xy) and characteristic points of the bone contours extracted second and third reference images Ref2 (xy) and Ref3 (yz).
  • step 305 may include a step of resetting images of the 3D volume so as to align the median of the bone in the plane of the second reference image with respect to a central axis parallel to the y axis.
  • Step 305 can also include a cropping step so as to keep only a central part of the 3D volume useful for identifying the user.
  • the step 305 can further comprise a step of decimating the optimized 3D volume obtained at the end of the cropping step, so as to keep a predefined number of 2D images useful for identifying the 'user.
  • the set of 2D images thus obtained constitutes the complete volume image or multimodal mapping of the finger.
  • the method of Figure 3 further comprises a step of recording the complete volume image obtained in step 305 in a database, associated, for example, with user identification information .
  • FIG. 4 schematically represents, in the form of blocks, an example of an embodiment of a method for identifying a user by means of the biometric sensor of FIG. 1.
  • the method of Figure 4 includes a step 401 of positioning the finger on the receiving surface 101a of the sensor 100.
  • the method further comprises a step of selecting or reading a desired level of security for the identification of the user, from among several predefined security levels.
  • the security level chosen can be stored in a memory of the electronic processing circuit.
  • the level of security is for example chosen when the sensor is installed, depending on the degree of sensitivity of the device or of the system to be made secure.
  • the level of security can be modified a posteriori, for example if the degree of sensitivity of the device or system to be secured evolves.
  • the level of security can also vary over time, for example according to the periods of use of the sensor.
  • the biometric sensor can be integrated into a computer or a mobile telephone terminal. In this case, the level of security may vary depending on the degree of sensitivity of the application secured by the sensor. For example, a banking application may require a higher level of security than that required for other less sensitive applications.
  • the security level can be chosen from three predefined levels C (for "Convenient” in English - practical in French), I (for
  • the method comprises successive steps 405C, 407C and 409C.
  • Step 405C is a step for acquiring signals representative of the surface of the finger positioned on the host surface 101a.
  • the electronic processing circuit 107 controls, via the electronic control circuit 105, the emission of an ultrasonic beam by the set of transducers 103. This beam is reflected by the surface of the finger.
  • the processing circuit 107 then stores response electrical signals generated by the ultrasonic transducers of the assembly 103 under the effect of the reflected wave and read by the electronic control circuit 105, only during a predefined time window T c corresponding at the reception window of all the waves reflected by the surface of the finger.
  • Step 407C is a step of reconstruction and, possibly, cropping, by the electronic processing circuit, of a 2D image representative of the surface of the finger in contact with the reception surface 101a of the sensor, to from the response signals stored in step 405C.
  • Step 409C is a step of comparing the surface image reconstructed in step 407C with one or more reference images from the biometric database of the sensor corresponding to the 2D images, in the surface plane xy , complete volume images stored during user enrollment.
  • This matching step makes it possible to identify the user, if the latter is part of the list of users enrolled in the biometric database of the sensor, or to determine that the user is not part of the list of enrolled users.
  • the electronic processing circuit 107 may or may not authorize access, by the user, to the device or to the secure system.
  • step 409C may comprise a step of extracting minutiae characteristic of the user's fingerprint from the surface image reconstructed in step 407C, and a step comparing said minutiae with the minutiae extracted during enrollment and stored in the biometric database of the sensor.
  • the method comprises successive steps 4051, 4071 and 4091.
  • Step 4051 is a step for acquiring signals representative of the 3D volume of a portion of the finger portion positioned on the receiving surface 101a, facing the set of transducers 103.
  • the electronic processing circuit 107 controls, via the electronic control circuit 105, the emission of an ultrasonic beam by the set of transducers 103. This beam is reflected by the internal and surface structure of the finger.
  • the processing circuit 107 then stores response electric signals generated by the ultrasonic transducers of the assembly 103 under the effect of the reflected wave and read by the electronic control circuit 105, only during a predefined time window T z of length greater than the window T c , corresponding to the window for receiving all of the waves reflected by only part of the thickness of the finger, for example by less than half the thickness of the finger.
  • Step 4071 is a step of reconstruction and, possibly, cropping, by the electronic processing circuit, from the response signals stored in step 4051, of a volume image representative of a part of finger thickness.
  • the electronic processing circuit 107 reconstructs, from the response signals stored in the previous step, a plurality of 2D images of the finger in different planes, defining the volume image or multimodal mapping of the part of the thickness of the finger observed in the time window T z .
  • this volume image comprises several 2D images of the finger in different planes parallel to the xy plane along the z axis and/or several 2D images of the finger in different parallel planes to the xz plane along the y axis, and/or multiple 2D images of the finger in different planes parallel to the yz plane along the x axis.
  • step 4071 can comprise a step of reconstructing a surface image (in the xy plane) representative of the skin surface in contact with the receiving surface 101a of the sensor facing the set 103 of ultrasonic transducers.
  • Step 4071 can further comprise a step of extracting minutiae characteristic of the user's fingerprint from this surface image.
  • Step 4071 can also include a step of reconstructing a cross-sectional image in a plane of the bone of the finger parallel to the xy plane. Step 4071 can further comprise a step of extracting, from this image, the bone contour of the finger in the corresponding plane.
  • Step 4071 can also comprise a step of reconstructing an image of micro-blood vessels of the finger, for example in a section plane parallel to the xy plane.
  • Step 4071 can comprise a step of resetting (reorienting) and reframing the acquired partial 3D volume with respect to characteristic points of the minutiae extracted from the surface image and characteristic points of the bone contours extracted from the cut picture.
  • the step 4071 can further comprise a step of decimating the optimized partial 3D volume obtained at the end of the cropping step, so as to keep a predefined number of useful 2D images for the identification of the user.
  • the set of 2D images thus obtained constitutes the partial volume image or partial multimodal mapping of the finger.
  • Step 4091 is a step of comparing the partial volume image reconstructed in step 4071 with one or more reference volume images from the biometric database of the sensor.
  • step 4091 can comprise a step of comparing, shot by shot, the different images 2D of the partial volume image reconstructed in step 4091, to the images, in the corresponding planes, of the complete volume images stored in the biometric database of the sensor.
  • the method comprises the successive steps 405H, 407H and 409H.
  • the step 405H is a step of acquiring signals representative of the complete 3D volume of the finger portion positioned on the reception surface 101a, opposite the set of transducers 103.
  • the electronic processing circuit 107 controls, via the electronic control circuit 105, the emission of an ultrasonic beam by the set of transducers 103. This beam is reflected by the internal and surface structure of the finger.
  • the processing circuit 107 then stores response electric signals generated by the ultrasonic transducers of the assembly 103 under the effect of the reflected wave and read by the electronic control circuit 105, only during a predefined time window T H of length greater than the window T z , corresponding to the window for receiving all of the waves reflected by the portion of the finger located opposite the ultrasonic transducers 103.
  • Step 407H is a step of reconstruction and, possibly, cropping, by the electronic processing circuit, from the response signals stored in step 405H, of a complete volume image of the portion of the finger located opposite the set of transducers 103.
  • the electronic processing circuit 107 reconstructs, from the response signals stored in the previous step, a plurality of 2D images of the finger in different planes, defining the image volume or multimodal cartography of the portion of the finger located opposite the set of transducers 103.
  • this volume image comprises several 2D images of the finger in different planes parallel to the xy plane along the z axis and/or several 2D images of the finger in different parallel planes to the xz plane along the y axis, and/or multiple 2D images of the finger in different planes parallel to the yz plane along the x axis.
  • step 407H can include a step of reconstructing a surface image (in the xy plane) representative of the skin surface in contact with the receiving surface 101a of the screw sensor screw of the set 103 of ultrasonic transducers.
  • Step 407H can further comprise a step of extracting minutiae characteristic of the user's fingerprint from this surface image.
  • Step 407H can further comprise a step of reconstructing a sectional image in a plane of the bone of the finger parallel to the xy plane.
  • Step 407H can further comprise a step of extracting, from this cross-sectional image, the bone contour of the finger in the corresponding plane.
  • Step 407H can also comprise a step of reconstructing an image of micro-blood vessels of the finger, for example in a section plane parallel to the xy plane.
  • Step 407H can include a step of resetting (reorienting) and cropping the acquired partial 3D volume with respect to characteristic points of the minutiae extracted from the surface image and characteristic points of the bone contours extracted from the cut picture.
  • the step 407H can further comprise a step of decimation of the complete optimized 3D volume obtained at the end of the cropping step, so as to keep a predefined number of useful 2D images for the identification of the user.
  • the set of 2D images thus obtained constitutes the complete volume image or complete multimodal mapping of the finger.
  • Step 409H is a step of comparing the partial volume image reconstructed in step 407H with one or more reference volume images from the biometric database of the sensor.
  • step 409H can include a step of comparing, plane by plane, the different 2D images of the partial volume image reconstructed in step 409H, with the images, in the corresponding planes, of the complete volume images stored in the biometric database of the sensor.
  • An advantage of the embodiments described is that they make it possible, by means of the same configurable biometric sensor, to address different applications requiring different levels of security. It is thus possible to choose, depending on the application considered, a compromise between the level of security and the time required for the identification of the user.
  • the highest security level(s) can, optionally, comprise other processing operations.
  • provision may be made for acquisition of Doppler ultrasound images to detect the presence or absence of blood flow in the micro-vessels of the finger, and, possibly, the direction of the flow, in order, for example, to discriminate between a real finger and a fake finger.
  • provision can be made, in the highest security level or levels, to acquire several successive ultrasound images of the micro-blood vessels of the finger, in order to measure a heart rate, in order, here again, to discriminate a real finger from a fake finger.
  • the embodiments described are not limited to the specific example described above in which the organ imaged to identify the user is a finger. More generally, the embodiments described apply to other identification members, for example several fingers, the palm of the hand, etc.

Landscapes

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Abstract

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 œuvre 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.

Description

DESCRIPTION
Capteur biométrique et procédé d'utilisation d'un tel capteur
La présente demande est basée sur, et revendique la priorité de, la demande de brevet français FR2201440 déposée le 18 février 2022 et ayant pour titre "Capteur biométrique et procédé d'utilisation d'un tel capteur" qui est considérée comme faisant partie intégrante de la présente description dans les limites prévues par la loi.
Domaine technique
[0001] 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 .
Technique antérieure
[0002] 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. [0003] 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 .
[0004] Il serait souhaitable d'améliorer au moins en partie certains aspects des capteurs biométriques à base de transducteurs ultrasonores connus.
Résumé de l'invention
[0005] 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. [0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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) .
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] Un autre mode de réalisation prévoit un terminal de téléphonie mobile ou ordinateur comprenant un capteur biométrique tel que défini ci-dessus.
[0014] 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.
Brève description des dessins
[0015] 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 :
[0016] la figure 1 est une vue très schématique d'un capteur biométrique comportant un dispositif d'imagerie ultrasonore ;
[0017] la figure 2 représente de façon schématique, sous forme de blocs, des éléments du capteur biométrique de la figure 1 ;
[0018] la figure 3 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 figure 1 ; et ;
[0019] la figure 4 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 figure 1. Description des modes de réalisation
[0020] 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.
[0021] 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.
[0022] 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.
[0023] 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. [0024] Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
[0025] La figure 1 représente très schématiquement un capteur biométrique 100 comportant un dispositif d'imagerie ultrasonore (non détaillé sur la figure 1) .
[0026] La figure 2 représente de façon schématique, sous forme de blocs, des éléments du capteur biométrique 100 de la figure 1.
[0027] 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 crêtes 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.
[0028] 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 1 ' utilisateur .
[0029] Le dispositif 100 comprend un boîtier 101 (figure 1) 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. [0030] 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 (figure 2) 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.
[0031] 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) .
[0032] 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.
[0033] Le dispositif 100 comprend en outre, par exemple partiellement ou entièrement situé à l'intérieur du boîtier 101, un circuit électronique 105 (figure 2) 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.
[0034] Le dispositif 100 comprend en outre, par exemple partiellement ou entièrement situé à l'intérieur du boîtier 101, un circuit électronique 107 (figure 2) 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.
[0035] 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. [0036] 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.
[0037] 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.
[0038] 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
[0039] 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.
[0040] 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.
[0041] 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.
[0042] 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.
[0043] 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 .
[0044] 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.
[0045] 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 .
[0046] La figure 3 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 figure 1
[0047] 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.
[0048] Le procédé de la figure 3 comprend une étape 301 de positionnement du doigt sur la surface d'accueil 101a du capteur 100.
[0049] Le procédé de la figure 3 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.
[0050] Le procédé de la figure 3 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.
[0051] 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 Refl (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.
[0052] 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.
[0053] 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.
[0054] 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 Refl (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.
[0055] 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.
[0056] Le procédé de la figure 3 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.
[0057] La figure 4 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 figure 1.
[0058] Le procédé de la figure 4 comprend une étape 401 de positionnement du doigt sur la surface d'accueil 101a du capteur 100.
[0059] 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.
[0060] Dans l'exemple de la figure 3, 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.
[0061] Lorsque le niveau de sécurité C est sélectionné, le procédé comprend les étapes successives 405C, 407C et 409C.
[0062] 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 Tc prédéfinie correspondant à la fenêtre de réception de l'ensemble des ondes réfléchies par la surface du doigt. [0063] 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.
[0064] 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.
[0065] 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.
[0066] Lorsque le niveau de sécurité I est sélectionné, le procédé comprend les étapes successives 4051, 4071 et 4091.
[0067] L'étape 4051 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 Tz de 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 .
[0068] L'étape 4071 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 4051, d'une image volumique représentative d'une partie de l'épaisseur du doigt.
[0069] 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 Tz .
[0070] 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.
[0071] A titre d'exemple, l'étape 4071 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 4071 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.
[0072] L'étape 4071 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 4071 peut en outre comprendre une étape d'extraction, à partir de cette image, du contour osseux du doigt dans le plan correspondant.
[0073] L'étape 4071 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.
[0074] L'étape 4071 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.
[0075] L'étape de 4071 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 .
[0076] L'étape 4091 est une étape de comparaison de l'image volumique partielle reconstruite à l'étape 4071 avec une ou plusieurs images volumiques de référence de la base de données biométriques du capteur.
[0077] A titre d'exemple, l'étape 4091 peut comprendre une étape de comparaison, plan par plan, des différentes images 2D de l'image volumique partielle reconstruite à l'étape 4091, aux images, dans les plans correspondants, des images volumiques complètes mémorisées dans la base de données biométriques du capteur.
[0078] Lorsque le niveau de sécurité H est sélectionné, le procédé comprend les étapes successives 405H, 407H et 409H.
[0079] 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 TH de longueur supérieure à la fenêtre Tz, 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.
[0080] 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.
[0081] 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.
[0082] 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.
[0083] 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.
[0084] 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.
[0085] 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.
[0086] 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. [0087] 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 .
[0088] 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.
[0089] 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.
[0090] 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.
[0091] 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.
[0092] 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.
[0093] 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.
[0094] 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

REVENDICATIONS 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. 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 Tz de durée supérieure à la durée de la fenêtre Tc. 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 Tz . 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. 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. 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 1' étape b) ou c) . 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. 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 . Terminal de téléphonie mobile ou ordinateur comprenant un capteur biométrique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. . 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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