Universit Abou Bakr Belka d de Tlemcen
Facult de Technologie
D partement de G nie Biom dical
Laboratoire de Recherche de G nie Biom dical
MEMOIRE DE PROJET DE FIN DETUDES
Pour lobtention du Dipl me de
MASTER en GENIE BIOMEDICAL
Sp cialit : Informatique Biom dicale
Pr sent par : Hasnaoui Nassim Aboubakr
LA RECONNAISSANCE AUTOMATIQUE DES
EMPREINTES DIGITALES
Soutenu le 25 mai 2016 devant le Jury
Mr Boudefla Amine
M A A Universit de Tlemcen
Pr sident
Mr Abderrahim Mohammed El Amine M C A Universit de Tlemcen
Encadreur
Mr Benabdella Ali
M A A Universit de Tlemcen
Examinateur
Ann e universitaire 2015-2016
e d d ie ce m moire
leurs
A mes parents pour leur confiance, leur soutien,
sacrifices et toutes les valeurs quils ont su minculquer.
la m moire de mes grands-parents paternel.
Mes tantes et mes oncles bien aim s ainsi que mes cousins et
cousines, avec toute mon affection et mon estime ind finis et
pour leurs pr cieux encouragements.
A tous mes amis et coll gues en souvenir des bons moments
pass s ensemble.
Je remercie tout d abord A llah le tout puissant, de m avoir
donn e le courage et la patience afin de mener bien mon projet
de master.
Je remercie chaleureusement ma m re qui est toujours c t de
moi dans les moments difficiles.
Je remercie consid rablement mon encadreur M.ABDERRAHIM
Mohamed Amine pour la qualit de son encadrement, sa patience,
ses comp tences et ses hauts caract res personnels que j ai
beaucoup appr ci s.
Je tiens remercier sinc rement les membres du jury qui me font
le grand honneur d valuer ce travail.
Enfin, J aimerais galement souligner le support de tous les
membres de ma famille. Grandes remerciements mes meilleurs
amis Mohamed et Abdenour et tous ceux qui m aiment et tous
ceux qui m aident dans les moments difficiles.
i i
R sum .
La reconnaissance dempreintes digitales est une technique biom trique
mature pour
toute application d'authentification ou de v rification
dindividus. Dans ce projet de fin d tudes, nous d crivons la conception et
le d veloppement dun syst me automatique dauthentification didentit
par empreintes digitales qui consiste impl menter le meilleur algorithme
permettant de faire la comparaison entre plusieurs empreintes.
Abstract:
Fingerprint recognition is an important biometric technique fo r personal
authentication or verification. In this project graduation, we describe the
design and implementation o f an automatic identity authentication system
that uses fingerprints to authenticate the identity o f an individual.
/C#*D'H
*D5(
5'.4#D'
IF9
);DD"'
*'J DDD'4DD'4 DD ADD
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1
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F%
1
Table des mati res
1 In tro d u ctio n ....................................................................................................... 4
1.1 Concepts de base..................................................................................6
1.2 Vue globale du m canisme de reconnaissance des empreintes
digitales.......................................................................................................7
1.3. Approche g n rale................................................................................ 8
2 Chapitre 1: LA RECONNAISSANCE DESEMPREINTES...............................9
2.1 D finitio n ...............................................................................................9
2.2 L'algorithme de la reconnaissance d'empreintes digitales............10
2.2.1Pr traitement des images d'empreinte............................ 11
A) La binarisation.............................................................. 12
B) La squelettisation.........................................................13
2.2.2Extraction des minuties................................................... 15
2.2.3Comparaison des minuties..............................................17
3 Chapitre 2: E T A T D E L 'A R T .......................................................................18
1 Introduction.............................................................................................18
2 Les techniques de reconnaissance....................................................... 19
2.1 EFinger...................................................................................... 19
2.1.1 Pr traitement..............................................................19
2.1.2 Extraction des minuties............................................20
2.1.3 Comparaison des minuties.......................................20
2.1.4 Phase de test.............................................................. 22
2.2 Apprentissage artificiel........................................................... 23
2.2.1 Classification des empreintes..................................25
2.2.2 Phase de test.............................................................. 26
2.3 Conclusion................................................................................26
2
4 Chapitre 3:C O N T R IB U T IO N ........................................................... 27
1 Introduction................................................................................. 27
2 Proposition d'un algorithme de reconnaissance d'empreinte..27
2.1Pr traitement des images d'empreintes digitales..... 29
2.1.
IBinarisation................................................ 29
a) Binarisation d'images par la m thode d'Otsu.29
b)Bernsen local Threshold..................................... 33
2.1.2Squelettisation................................................ 34
a)L'algorithme d'amincissement de Zhang-
Suen.......................................................................... 34
b)L'algorithme d'amincissement de Hilditch.. ..35
2.2 Extraction des minuties............................................... 37
2.2.1L'impl mentation de l'extraction des
minuties sur java..................................................... 39
2.3 Comparaison des minuties..........................................40
2.4 Description de l'application........................................ 41
2.4.1 Diagramme UML..........................................48
2.5 Partie test.......................................................................48
2.6 Conclusion.................................................................... 50
C O N C LU SIO N G E N E R A L E ............................................................... 51
R f rences.........................................................................................................52
3
Introduction
1- Introduction:
De nos jours, l'authentification devient un des points essentiels au niveau de
la s curit des contr les d'acc s dans les soci t s ou syst mes informatiques .
La reconnaissance biom trique est utilis e dans bon nombre dapplications
telles que la protection de lacc s un ordinateur, un t l phone portable, une
cl USB, un tablissement, des cartes bancaires... De nombreuses
technologies biom triques ont t d velopp es, toutes bas es sur les
identificateurs biom triques
face,
signature...). En effet, la biom trie est lusage de diff rentes caract ristiques
physiologiques et comportementales afin de r aliser une reconnaissance
automatique dun individu.
(iris, voix, empreintes digitales,
Publicité
Ce sont ces caract ristiques quon appelle Identificateurs Biom triques. Ces
derniers sont plus fiables que les syst mes classiques (cl , mot de passe. . .)
dans la reconnaissance dune personne car ils sont difficilement falsifiables.
Cest la raison pour laquelle les syst mes biom triques sont actuellement de
plus en plus sollicit s.[1]
Les identificateurs biom triques peuvent tre compar s selon certains
facteurs : luniversalit (tous les tres humains en poss dent), lunicit ou
individualit
la persistance ou
permanence, la collectabilit ... Les identificateurs biom triques les plus
utilis s sont les empreintes digitales gr ce leur individualit et persistance.
En effet, les empreintes digitales sont uniques chaque personne et ce d s
sa naissance. De plus, elles demeurent inchang es pendant toute la vie de la
personne [5]. Lorsquelles sont l g rement endommag es (par une blessure
par exemple.
La figure 1 illustre la domination des syst mes biom triques des empreintes
digitales sur le march de la biom trie.
(sont uniques chaque personne),
Lauthentification est bas e sur deux composantes:
-
Lidentification dont le r le est de d finir les identit s dun utilisateur.
-
Lauthentification permettant de v rifier les identit s pr sum es des
utilisateurs.
4
Introduction
Reconnaissance
vocale
6%
Autres
14%
Reconnaissance
de Tiris
9%
Empreinte
digitale
48%
Morphologie de
la main
11%
Reconnaissance
faciale
12%
F i g u r e ! : P a r t a g e d u m a r c h e de l a b io m e t r ie d a n s le m o n d e , en 2 0 0 8 ( s o u r c e : [2 ]).
5
Introduction
1.1. Concepts de base:
En 1888, lanthropologue anglais Francis Galton introduit la
notion de minuties4 pour r aliser la comparaison dempreintes
digitales (fingerprintsmatching en anglais). Quatre ans plus tard,
Galton publie son ouvrage (voir
il propose une
classification rigoureuse des empreintes digitales et d montre quil
y a seulement une chance sur 64 milliards que deux individus
aient une m me empreinte.[4]
[3]) o
Cet arrangement particulier des lignes papillaires forme des points
caract ristiques, nomm s minuties qui sont
lorigine de
lindividualit des dessins digitaux .
A ce jour, on consid re quil faut 8 17 de ces points sans
discordance pour quon estime tablie lidentification. Un chiffre
inf rieur au seuil minimum aboutit lexclusion de lempreinte
digitale comme l ment de preuve.
Il existe 13 types de minuties qui nous permettent de classifier les
empreintesdigitales.
B ifu rc a tio n
L a c
C r o c h e t
S
A r r t d e lig n e
lo t
s e :
jPont
Fig u r e 2: l e s 6 p r i n c i p a u x t y p e s d e m i n u t i e s [5]
Introduction
1.2. Vue globale du m canisme de reconnaissance des
empreintes digitales:
.
Le principe de la reconnaissance des empreintes digitales consiste
comparer une empreinte fournie au syst me, une ou plusieurs autres
empreintes (les mod les) dont le syst me dispose pr alablement dans sa
base de donn es biom trique. Le syst me biom trique renvoie un r sultat
positif au cas o lempreinte fournie lentr e correspond lun des
mod les, et un r sultat n gatif dans le cas contraire. La figure 3 illustre
lenregistrement pr alable de mod les
Lors de lenregistrement, limage scann e de lempreinte est recueillie
par le syst me, puis un contr le de la qualit de limage est effectu . En
effet, une empreinte s rieusement endommag e (par une br lure grave
par exemple) est intraitable par le syst me [7]. Ensuite, une extraction
de traits caract ristiques (g n ralement appel s minuties) est effectu e
pour donner lieu au mod le final que le syst me sauvegarde dans la base
de donn es. La m thode g n ralement utilis e pour d tecter les minuties
consiste mettre limage de lempreinte en noir et blanc, cest la
binarisation de limage, et donner une m me taille aux lignes de
lempreinte, cest la squelettisation (voir figure 4) [7]. Une fois que lon
dispose de limage binaire squellettis e, les minuties (singularit s) sont
mieux visibles ; on proc de alors leur d tection. Nous verrons la
d tection de minuties en d tail le chapitre 3 partie2.2 (page 37).
Fig u r e 3:Il l u s t r a t i o n d'u n e n r e g is t r e m e n t.
7
Introduction
1.3. Approche g n rale
Dans ce travail, nous tudions dans le chapitre 1 les tapes principales
de la reconnaissance des empreintes, et les op rations n cessaires du
traitement d'image, puis le processus de la reconnaissance.
Le chapitre 2 pr sentera quelques techniques biom triques qui
existent dans la litt rature, sesapplications et les d tails sur la
technique biom trique bas e sur la reconnaissance des empreintes
digitale
Dans le chapitre 3 on a appliqu les m thodes propos dans le
chapitre 2 et pr sent des am liorations aux r sultats obtenus par les
algorithmes d crits en chapitre 2.
Nous terminons enfin par une conclusion g n rale.
c h a p itrel
Reconnaissance des empreintes
CHAPITRE 1 :
LA RECONNAISSANCE DES
EMPREINTES
i- Concepts:
Une empreinte digitale est le dessin form par les lignes de la peau des
doigts, des paumes des mains, des orteils ou de la plante des pieds. Ce
dessin se forme durant la p riode fStale. Il existe deux types dempreintes :
l'empreinte directe (qui laisse une marque visible) et l'empreinte latente
(salet , sueur ou autre r sidu d pos sur un objet). Elles sont uniques et
immuables, elles ne se modifient donc pas au cours du temps (sauf par
accident comme une br lure par exemple) .[6]
Les empreintes sont compos es, de terminaisons en cr tes, soit le point o la
cr te sarr te, et de bifurcations, soit le point o la cr te se divise en deux.
Le noyau est le point int rieur, situ en g n ral au milieu de lempreinte. Il
sert souvent de point de rep re pour situer les autres minuties. D autres
termes sont galement rencontr s : le lac, l le, le delta, la vall e, la fin de
ligne... Ces caract ristiques peuvent tre num ris es. Une empreinte
compl te contient en moyenne une centaine de points caract ristiques mais
les contr les ne sont effectu s qu' partir de 12 points. Statistiquement, il est
impossible de trouver 2 individus pr sentant 12 points caract ristiques
identiques, m me dans une population de plusieurs millions de personnes.
Donc l ments qui diff rencient les empreintes:[6]
L es minuties:
b): Ex e m p le d 'a r r e t de r id e Te r m in a is o n
a ):Exe m p le de b if u r c a t io n
Fig u r e 4:exem ple d es d e u x ty p e le s p lu s u t ilis e r [6]
c h a p itrel
Reconnaissance des empreintes
D apr s [7], La probabilit de trouver deux empreintes digitales similaires
est de 1 sur 10 puissances 24. Les jumeaux, par exemple, venant de la m me
cellule, auront des empreintes tr s proches mais pas semblables.
2- L a l g o r i t h m e d e l a r e c o n n a i s s a n c e
Publicité
d e m p r e i n t e s d i g i t a l e s :
Le principe de la reconnaissance des empreintes digitales consiste
comparer une empreinte fournie au syst me, une ou plusieurs autres
empreintes dont le syst me dispose pr alablement dans sa base de
donn es biom trique. Le syst me biom trique renvoie un r sultat
positif au cas o lempreinte fournie lentr e correspond lun des
mod les, et un r sultat n gatif dans le cas contraire.
A ce point, le but global est donc davoir un syst me qui fait la
diff rence entre une image en entr e et plusieurs images situ es dans
une base de donn es. Pour cela, il faut utiliser une approche rapide et
pr cise, c'est la raison pour laquelle on va liminer l'approche par
comparaison des images pixel par pixel parce quelle est assez lente.
La comparaison entre les empreintes est bas e sur la recherche de la
diff rence entre les minuties d'image dentr e et les autres dans la
base de donn es.
La m thode g n ralement utilis e pour d tecter les minuties consiste
mettre limage de lempreinte en noir et blanc, cest la binarisation
de limage, et donner une m me taille aux lignes de lempreinte
cest la squelettisation. Une fois que lon dispose de limage binaire
squellettis e, les minuties (singularit s) sont mieux visibles, on
proc de alors leur d tection.
10
c h a p itrel
Reconnaissance des empreintes
2 .1 - P r t r a i t e m e n t d e s i m a g e s d e m p r e i n t e :
Bas sur la nature des bases de donn es propos es par [8] qui contient
les diff rentes empreintes on observe que tous les images n cessitent
un traitement.
Le premier objective est de chercher regrouper les images est les
transformer en se basant sur la m me dimension afin de faciliter la
comparaison
l
: |
|
p
"
DB1 1
1 DB2 1
db3
s a
1 DB4 1
Fig u r e 5:Ec h a n t i l l a n t d es b a se s de d o n n e e s PROPOSENT p a r [8]
La 2 me tape est de faire un pr traitement au niveau dimage, ce traitement
a pour objectif dam liorer la qualit de limage contre le bruit li la
mesure de perturbation.
La figure 4 nous donne une id e sur le processus suivi dans phase du
pr traitement.
(a) Im age d origine.
(b) Image binaris e.
(c) Image squellettis e, minuties d tect es
(points en couleur).
Fig u r e 6:Tr a it e m e n t d'u n e e m p re in te d ig it a le [8]
11
c h a p itrel
Reconnaissance des empreintes
A) La binarisation:
La binarisation consiste transformer une image plusieurs
niveaux en une image en noir et blanc (deux niveaux
seulement). C'est le moyen privil gi pour isoler des objets.
Par suite, une image binaire peut tre repr sent e par une
matrice bool enne dont chaque l ment signifie Vrai (1 =
blanc) ou Faux (0 = noir).[10]
La binarisation d'empreintes digitales est une technique pour
produire une image de type 1 -bit, avec 0 comme cr tes qui sont
teint es de noir et de 1 les vall es qui sont teint es de blanc [9]
(voir figure 7).
Pour arriver une image binaris e correctement il faut bien
choisie une m thode de binarisation qui nous donne la forme
d'empreinte sans malformation, nous avons test plusieurs
algorithme de binarisation dans le chapitre 3 la partie 2.1.1
page 29, pour la pr parer la 2 me tape de pr traitement " la
squelettisation"
a) Image originale
Fig u r e 7:exem ple d 'o p e r a t io n de BINARISATION [8]
b) Image binaris e
12
c h a p itrel
Reconnaissance des empreintes
B) La squelettisation:
Un algorithme damincissement (ou shrinkingalgorithm) consiste en la
suppression jusqu stabilit de points simples, le r sultat obtenu sappelle
un noyau homotypique. Si la suppression est r alis e de fa on s quentielle
alors la topologie est pr serv e ; cela par la d finition m me dun point
simple. Si le processus est modifi de fa on ce que certains points simples
soient pr serv s durant le processus de suppression, il est alors possible de
conserver des caract ristiques g om triques. Un tel processus sappelle
algorithme de squelettisation (ou thinningalgorithm), et le r sultat est appel
squelette. Les points pr server sont appel s points terminaux ou points
extr mit s.[11]
L'objectif est ici de diminuer l'information redondante contenue dans une
image, donc la quantit de donn es analyser. La m thode est l'isolement
des lignes principales de l'image avec des amincissements successifs jusqu'
ce que l'image r sultante ne contienne que des lignes d' paisseur 1 pixel. La
m thode n cessite l'emploi successif de 8 masques. On effectue sur l'image
une succession de passes; on arr te lorsque le r sultat entre deux passes
successives est inchang . Une passe consiste en l'application successive, sur
toute l'image de chacun des 8 masques (le point central sur le point courant
traiter). Les 8 masques correspondent aux transformations suivantes : si la
situation de gauche est rencontr e, alors on remplace le pixel trait par 0.
a) Image binaire
b) Image squelette
Fig u r e 8:EXEMPLE D'OPERATION DE s q u e le t t is a t io n [8]
13
chapitre!
Reconnaissance des empreintes
R p ter
Pour tout point de l'image d termin selon un balayage s quentiel faire
Sile point est simple alors il est supprim
(Sinonexaminer le point suivant, d termin par le balayage)
Jusqu' ce qu'il n'y ait plus de suppression durant un balayage complet de l'image.
Fig u r e 9:Sc h e m a SEQUENTIEL de s q u e le t t is a t io n [11].
Nous avons par ailleurs valu les performances de deux proc d s de
et Shapiro [13] dans le chapitre 3 la partie
squelettisation, Zhang [12]
2.1.2 page 34.
Shapiro
Zhang
T
b b a
(
dex cution
Temp
image 256*360, P133 MHz
M moire n cessaire
(en taille image K octets)
Fig u r e ^ c o m p a r a i s o n EXPERIM ENTALE d es a lg o r it h m e s de s q u e l e t t i s a t i o n d e Zh a n g ET
DE SHAPIRO. [9].
1.6
(
14
c h a p itrel
Reconnaissance des empreintes
2.2- Extraction des minuties
Apr s avoir obtenu limage trait e, on doit trouver dans cette derni re les
minuties les plus int ressantes de limage.
La signature retenue pour caract riser l'empreinte est bas e sur un ensemble
suffisant et fiable de minuties. On entend par suffisant, le nombre minimum
de minuties n cessaires pour pouvoir tablir des comparaisons fiables entre
empreintes. Ce minimum se situe 12 minuties vis- -vis de la loi, voire
moins pour beaucoup d'entre eux (jusqu' 8 minimum). Le nombre 12
provient de la r gle des 12 points selon laquelle il est statistiquement
les m mes 12 points
impossible de trouver 2
caract ristiques, m me en consid rant une population de plusieurs dizaines
de millions de personnes.
individus pr sentant
On entend par fiable, les minuties qui ne sont pas influenc es par des
d fauts lors de l'acquisition de l'image ou par l'alt ration temporaire de
l'empreinte digitale (blessure, rosion, etc.). Avec un petit nombre de
Publicité
minuties (15 ou 20) correctement localis es, il est possible d'identifier une
empreinte parmi plusieurs millions d'exemplaires.
G n ralement, chaque minutie occupe un espace de 16 octets sans
compactage ni compression. Ceci explique la taille de chaque fichier
signature, 240 octets pour 15 minuties et 1600 octets pour 100 minuties.
Les bifurcations et les terminaisons sont les deux types de minuties les plus
utilis s car ils sont facilement d tectables, mais surtout parce quils sont tr s
ais ment repr sentables par le mod le de coordonn es, o chaque minutie
est repr sent e par les coordonn es (x, y) de son emplacement et langle 0.
TirriH h t i r i t.'ti
fo ifitK U lH t
Fig u r e !!:r e p r e s e n t a t io n d es m in u t ie s p a r le m o d e le de c o o r d o n n e e s [9].
15
c h a p itrel
Reconnaissance des empreintes
Lors du processus d'extraction, on d tecte initialement 100 minuties
en moyenne, parmi lesquelles environ 60 % correspondent de
fausses minuties qui seront identi^ es lors d'un processus ult rieur.
G n ralement les logiciels extraits donc une quarantaine de minuties
r elles de l'empreinte. Cette valeur est nettement sup rieure aux
minima, ce qui augmente la fiabilit . De plus, ce chiffe est loin du
total de minuties d tect es, ce qui laisse supposer que n'ayant
conserv que les plus fiables, on a limin les minuties erron es qui
auraient pu d t riorer le comportement du syst me.
Les minuties sont g n ralement extraites partir du squelette de
limage, il existe une approche permettant de d tecter les minuties
(Terminaison, Bi^rcation) en calculant
ainsi que
l'indicateur Crossing-Number(CN) en fonction du voisinage de
chaque pixel. Selon la valeur de CN le type du point est d termin :
Continuit ou Discontinuit (minutie) .[9]
leurs ^pes
Cette m thode ne retient que lemplacement des minuties les plus
pertinentes.
En analysant le squelette binaire de limage de lempreinte, on
remarque que les pixels correspondant aux minuties poss dent un
crossing-numberdiff rent de 2. Le crossing-num berdun pixel p se
calcule par la formule suivante :
R = 0 . 5
E
)
#
1
|
- P i+i\
P9 = P1, Pi est la valeur des pixels dans le voisinage 3*3 de P.
p0, p1, .... P7 sont les 8 pixels au voisinage de p
En effet le coef^cient CN pr sente des caract ristiques qui permettent
didenti^er la nature dune minutie en fonction du r sultat obtenu lors
du calcul de CN.
CN
0
1
2
3
4
Ta b le !:Id e n t if ic a t io n d'u n e m in u tie a p a r t i r d u c a l c u l de CN
NATURE DE ' A MINUTIE EN P
Erreur =>Point isol
Terminaison
Erreur =>Point Sillon
Divergence ou bifurcation
Erreur=>Minutie 4 branches
16
c h a p itrel
Reconnaissance des empreintes
Ces m thodes restent tout de m me tr s pratiques car elles sont
faciles mettre en place et donc moins co teuses. Elles sont souvent
combin es avec dautres m thodes plus complexes pour assurer la
fiabilit et la robustesse du syst me.
2.3- Comparaison des minuties
La phase de comparaison des minuties sapparente du point
pattern matching . Le probl me majeur des nombreux algorithmes
propos s dans ce domaine, cest la croissance exponentielle de leur
complexit en fonction du nombre de points traiter.
A partir de deux ensembles de minuties extraites, le syst me est
capable de donner un indice de similitude ou de correspondance qui
vaut :
V 0 % si les empreintes sont totalement diff rentes.
V 100 % si les empreintes viennent de la m me image.
Dans le chapitre suivant nous allons tudier les diff rents algorithmes
propos s dans la litt rature pour r soudre le probl me de
comparaison.
17
chapitre2
Etat de l'art
CHAPITRE 2:
ETAT DE L'ART
i- I n t r o d u c t i o n :
La reconnaissance dempreintes digitales est une technique
biom trique mature pour toute application didentification ou
de v rification dindividus. Cette technique dauthentification
attire l'attention des chercheurs depuis quelques d cennies, et
reste encore et toujours un sujet de recherche attractif et tr s
ouvert. Beaucoup de connaissances dans les domaines de la
reconnaissance des formes, du traitement d'images, des
statistiques ont t appliqu es au domaine de la reconnaissance
des empreintes.
Dans la litt rature il existe beaucoup d'algorithmes propos s
(plus de 120 algorithmes) pour
la reconnaissance des
empreintes digitales chacun de ces algorithmes des
caract ristiques "point faible et point fort" par rapport aux
autres.
fait une collaboration avec
L'universit de Bologne a
l'universit de Michigan pour la r alisation de FVC2004
(Figner verificationComptition) [8] le but est de cr e plusieurs
bases de donn es, chaque base avec un capteur des empreintes
diff rents pour le but de
la r alisation des algorithmes
sp cialis s la reconnaissance d'empreinte.
Le principe de la reconnaissance des empreintes digitales
consiste comparer une empreinte fournie au syst me, une
le syst me dispose
ou plusieurs autres empreintes dont
pr alablement dans sa base de donn es biom trique. Le
syst me biom trique renvoie un r sultat positif au cas o
lempreinte fournie lentr e correspond lun des mod les, et
un r sultat n gatif dans le cas contraire.
18
chapitre2
Etat de l'art
La comparaison entre les empreintes elle bas sur la recherche
de la diff rence entre les minuties d'image d'entrer et les autres
dans la base de donn es.
La m thode g n ralement utilis e pour d tecter les minuties
consiste mettre limage de lempreinte en noir et blanc, cest
la binarisation de limage, et donner une m me taille aux
lignes de lempreinte cest la squelettisation. Une fois que lon
dispose de
les minuties
(singularit s) sont mieux visibles, on proc de alors leur
d tection.
limage binaire
squellettis e,
2- Les techniques de reconnaissance:
2.1- Efinger :
Cet algorithme a t programm par [14], Le capteur utilis du type
Secugen enregistre la forme de lempreinte digitale partir des
variations lectriques produites par les monts et les vall es du doigt
avec une qualit dimage en 256 niveaux de gris, et une r solution de
260*300 pixels. Nous d crivons les diff rentes tapes de lalgorithme
dauthentification des empreintes dans ce qui suit.
2.1.1- Pr traitement:
EFINGER pr sente les m mes phases de pr traitement des images
que nous d j expliqu dans le chapitre pr c dant, il effectue les
traitements suivant:
Le pr traitement est effectu lors de lajout de lempreinte dans la
Publicité
base de donn es:
19
chapitre2
Etat de l'art
A d d '
0
Image in Database
Inpul File
|D:\(rm14.20\final-piogs\eFinger\2_2.bmp
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I
Oliginal Image
Afiet Enhancement
Fig u r e 12: l 'in t e r f a c e de Ef in g e r d a n s l a p a r tie PRETRAITEM ENT ET STOCI^AGE [14]
2.1.2- Extraction des minuties:
La derni re tape est la localisation des minuties par la cr ation dune
image de points.
extraites
extraire
les minuties,
Apr s ils ont obtenaient l'image de points, ils ont propos la fonction
M akeminutiaepour
de
fonctionnement de cette m thode c'est de parcourir le fichier pixel par
pixel, la recherche des coordonn es de ces points. Ces coordonn es
seront stock es dans un fichier texte pour chaque empreinte. Ces
fichiers seront utilis s lors des tests de comparaisons dimages
dempreintes. Nous avons vu que en g n ral, les algorithmes utilisait
la connectivit pour d terminer les minuties.
le principe
2.1.3- C om paraison des m inuties
Efinger dispose 3 m thodes permettant deffectuer des comparaisons
dimage dempreintes digitales :
- MIN DISTANCE
- IMAGE MAPPING
- QUAD TREE
20
chapitre2
M a tc h 2 fp rin te
h
D b
j
Etat de l'art
x
Finger Print 1
jDatabase/image_thin/12.bmp
| Dejection Method
[
:: Results :: a
Finger Print +
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Thinned Image of 1
Thinned Image of
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Fig u r e 13:l'in t e r f a c e Ef in g e r p e r m e t t a n t de c h o is ir l a m e th o d e de c o m p a r a is o n d'e m p re in te
[14].
A laide de l'interface propos par [14] Figure13, ils ont choisir une
empreinte et comparent toute la base de donn es dempreintes utilisons les
trois m thodes de comparaison propos .
la m thode MIN DISTANCE permet de calculer un
D apr s [14],
pourcentage en comparant les valeurs similaires de deux tableaux de
minuties. En effet, comme dit pr c demment chaque empreinte dispose dun
fichier.TXT contenant les coordonn es des minuties de ces empreintes.
D apr s [14], la m thode MIN DISTANCE prend en argument deux
tableaux mindata1 et mindata2 deux dimensions contenant
les
coordonn es x et y des minuties. Ces tableaux sont construits partir des
fichiers .TXT.
La m thode Min Distance effectue une comparaison des distances entre les
minuties de lempreinte comparer et celle des minuties des empreintes de
la base. Un score est donn pour tre compar un seuil pr tabli.
Lalgorithme de comparaison IMAGE MAPPING, effectue quant lui une
rotation de limage squellettis e et la compare avec celles de la base de
donn es.
La m thode QUAD TREE segmente limage en 4 parties et compare ces
parties celles des empreintes de la base de donn es.
21
chapitre2
Etat de l'art
2 .1 .4 - P hase de te s t:
D apr s [14], le temps du traitement de chaque empreinte varie autour
de 5 6 secondes.
Comme vu pr c demment il faut savoir que cet algorithme est muni
de trois m thodes de reconnaissances, voirTableau 2.
Temps de
comparaison avec
10 empreintes
Min distance
Image Mapping
Quad Tree
Entre 0,7s et 2,60s
Entre 1,45 min et 1,53
min
Entre 0,65s et 1,10s
Temps de
comparaison avec
40empreintes
Varie entre 0,9s et
7,20 s
Moyenne est autour
de 3s
Varie entre 6,38 min et
6,53
Moyenne est autour
de 6,44 min
Varie entre 6,38 min et
6,53
Moyenne est autour
de 1,8s
Ta b le a u 2:COMPARAISON par rapport au temps des 3 ALGORITHMES DE COMPARAISON
des minuties [14].
Rem arque.
Comparaison avec une base de 10 empreintes :
D apr s le tableau 2, la m thode m in distance sort des r sultats
al atoires pour chaque comparaison dempreintes.
Pour ce qui concerne la m thode/mage Mapping, il faut savoir quils
ont trouvent une tranche de temps quivalent pour les dix empreintes
diff rentes.
Apr s avoir le tableau 2, la m thodeQuad Tree,nous pouvons voir que
celle-ci est la plus rapide au niveau comparaison des empreintes, par
contre elle est moins performante en terme defficacit .
Comparaison avec une base de 40 empreintes :
M thode Quad Tree est la plus rapide, par contre elle est moins
performante en terme defficacit .
- Laugmentation de la base dempreinte a une grande influence sur le
temps de comparaison sur l Image Mapping .
22
chapitre2
Etat de l'art
2.2- Apprentissage artificiel
luniversit de Nahrain
Un ensemble ding nieurs
/Baghdad/Iraq Ont utilis lapproche par r seaux de neurones pour la
reconnaissance automatique des empreintes digitales.
[15] de
Ce projet a t r alis avec Matlab et les images utilis es sont de
petite r solution 188*240 pixels pour valuer la performance du
la base de donn es a t divis e en deux parties,
syst me,
apprentissage et test.
Dans la phase de pr traitement il faut ajuster les images pour adapt
l'entr e du r seau de neurone.
Les tapes du pr traitement sont pratiquement similaires aux autres
algorithmes, la seule diff rence est dans la phase de comparaison.
Les minuties de lempreinte digitale sont extraites partir de son
squelette en calculant la Connectivit CN qu'on a expliqu
pr c demment, le nombre des minuties extraites dans cet algorithme
sont 12 .
La base de donn es utilis e dans ce projet contient 100...