Reconnaissance automatique
des empreintes digitales
Définitions
Une empreinte digitale est le dessin formé 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 période fœtale.
Il existe deux types d’empreintes : l'empreinte directe
(qui laisse une marque visible) et l'empreinte latente
(saleté, sueur ou autre résidu déposé sur un objet).
Elles sont uniques et immuables, elles ne se modifient
donc pas au cours du temps (sauf par accident comme
une brûlure par exemple).
Définitions (suite)
trouver deux empreintes digitales
La probabilité de
similaires est de 10-24. Les jumeaux, par exemple, venant
de la même cellule, auront des empreintes très proches
mais pas semblables.
On classe les empreintes selon un système vieux d’un
siècle : le système Henry.
Dans ce système, le classement repose sur la topographie
générale de l’empreinte digitale et permet de définir des
caractéristiques.
Arches, boucles et tourbillons
Définitions (suite)
Elles sont composées de terminaisons en crêtes, soit le
point où la crête s’arrête, et de bifurcations, soit le point où
la crête se divise en deux.
Le noyau est le point intérieur, situé en général au milieu de
l’empreinte. Il sert souvent de point de repère pour situer les
autres minuties.
D’autres termes sont également rencontrés : le lac, l’île, le
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delta, la vallée…
Définitions (suite)
Noyaux (cœurs) et deltas
Définitions (suite)
Ces empreintes peuvent être numérisées.
Une empreinte complète contient en moyenne une centaine
de points caractéristiques mais les contrôles ne sont
effectués qu'à partir de 14 points.
Statistiquement, il est impossible de trouver 2 individus
présentant 14 points caractéristiques identiques, même
dans une population de plusieurs millions de personnes.
Probabilité de collision de 2 empreintes
N=nb minuties/ M & R
paramètres de régions
Qu’est-ce qui est traité ?
(2 niveaux d’information)
Type 1: formes générales
Classification automatique
(reconnaissance de formes)
Classification de Henry
Type 2 : événements sur une
arête (minuties)
Étapes de la comparaison
Étapes de la comparaison
Prétraitements
Amélioration de la qualité: uniformisation du
contraste, problèmes d’encre, doigts gras
ou secs, etc.
Prétraitements
• Égalisation d’histogramme
• Renforcement du contraste (filtrage)
• Morphologie mathématique
Binarisation
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Squelettisation
Extraction des minuties
Positionnement fin des
minuties : (x,y,α)
Matching
Accord entre une image d'empreinte provenant d'un
enregistrement sur fiche (fiche de police où les 10
doigts encrées sont imprimés) et une empreinte latente,
en utilisant les minuties.
Exemple de matching
Empreinte 1
Empreinte 2
Alignement
Rotation/ translation
Matching jeune / adulte
Attaques et protections
Les 2 étapes: voler l’empreinte / réaliser
un faux (fake)
• Voler efficacement : plus difficile qu’il
n’y paraît , affaire de spécialistes
• Plusieurs
possibles
techniques de protection
Faux
Détection des faux
• Analyse sophistiquée de l’image
• Mesures :
– impédance électrique
– fréquence cardiaque
…
• On ne fournit jamais la « cause » de
rejet (faux ou mauvaise personne)
Capture d’empreinte
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• Difficile (faibles dimensions, empreintes
différentes suivant les ethnies)
• Consiste à trouver les lignes de crête
(en contact avec le capteur) et les
vallées
Capteurs optiques
Autres capteurs
Capteur en silicium
- faible encombrement
- fragile
Capteur thermique
le FingerChip (fabriqué par Atmel) mesure la différence de
température entre les crêtes de l’empreinte digitale et l'air
capturé dans les vallées.
L’utilisateur fait glisser son doigt le long du capteur. Les
images successives sont analysées par un logiciel spécial
qui reconstruit l'image de l’empreinte digitale. Cette méthode
donne une image d’excellente .
Marchés
Sur le plan industriel, ces systèmes sont fournis par des
sociétés qui commercialisent, installent et développent ces
AFIS. Il existe trois acteurs historiques NEC (Japon), Printrak
racheté récemment par Motorola (Usa), Sagem (France) et
un acteur plus récent Cogent (Usa). Sagem, tant par son
chiffre d’affaires que par ses références, notamment celles
du FBI et d’Interpol, est le leader mondial de ce segment de
marché.
C’est un segment de marché mature, essentiellement de
renouvellement, d’environ 150 à 200 millions de dollars par
an.
Marchés (2)
Les systèmes de traitement automatique d’empreintes digitales
institutionnels :
C’est le segment de marché de la gestion de la délivrance et de
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l’usage de droits institutionnels tels que les cartes d’identité, les
pensions, la sécurité sociale, les passeports, etc… Cette
demande du marché est relativement récente et date des
années 1992/1993.
Ces systèmes portent sur des populations plus importantes que
celles des systèmes de lutte contre la criminalité, et se
caractérisent par des demandes d’identification élevées,
quelques dizaines de milliers, sur des bases de données de
plusieurs dizaines de millions de personnes.. L’identification de
traces disparaît au profit plus systématique de l’authentification.
Marchés (3)
Sur le plan industriel, les réponses aux appels d’offres des
Etats se font au moyen de Consortiums conduits par des
intégrateurs (TRW, Unisys, Siemens, IBM…), auprès desquels
on trouve les traditionnels fabricants d’AFIS (Motorola, Nec,
Sagem et Cogent) et des fabricants de titres (Polaroid,
Gemplus, Oberthur, Gesiecke et Devrient..).
C’est un segment de marché en développement, d’environ 50
à 100 millions de dollars par an, avec des cycles de décisions
longs (plus de trois ans). On peut estimer que sur les dix
dernières années, l’ensemble des contrats signés a concerné
près de 275 millions de personnes.
Conclusions
• Technologie totalement mature
• En authentification privée , mise en œuvre facile et
peu coûteuse
• En reconnaissance ou authentification publique :
encore mal acceptée (double usage criminel et civil)