FR2761180A1 - Reader for finger prints - Google Patents
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Abstract
Description
Lecteur d'empreintes digitales sécurisé. Secure fingerprint reader.
Un lecteur d'empreinte digitale, en fait des sillons à la surface d'un doigt formant des creux et des bosses qu'on appellera donc par la suite empreinte digitale, sert à identifier une personne par comparaison de son empreinte digitale aux empreintes d'une bibliothèque préalablement constituée.A fingerprint reader, in fact grooves on the surface of a finger forming hollows and bumps which will therefore be called fingerprints, is used to identify a person by comparison of his fingerprint with fingerprints. a library previously established.
I1 est cependant possible de leurrer le lecteur, car il reconnaît une personne à travers son doigt, et on peut donc lui présenter par exemple un moulage du doigt d'une personne dont il a les empreintes en bibliothèque, ou même encore un doigt coupé de cette personne, bref l'empreinte d'un corps sans vie. I1 is however possible to deceive the reader, because he recognizes a person through his finger, and we can therefore present him for example a molding of the finger of a person whose fingerprints he has in the library, or even a finger cut from this person, in short, the imprint of a lifeless body.
Comme le lecteur sert en général à contrôler l'accès à des informations confidentielles ou à des biens précieux, il importe donc de se prémunir contre ce genre de piratage.As the reader is generally used to control access to confidential information or precious goods, it is therefore important to guard against this type of hacking.
La présente invention vise à augmenter la résistance du lecteur à l'égard des tentatives frauduleuses évoquées ci-dessus.The present invention aims to increase the reader's resistance to the fraudulent attempts mentioned above.
A cet effet, l'invention concerne un lecteur d'empreinte digitale dans lequel il est prévu des moyens d'émission de lumière et des moyens de réception de lumière associés à des moyens de traitement de signal, agencés pour effectuer une suite de mesures de la lumière renvoyée par un doigt à présenter au lecteur et en détecter par photoplétysmographie des pulsations cardiaques et ainsi vérifier qu'il s'agit d'un doigt authentique.To this end, the invention relates to a fingerprint reader in which there are provided light emission means and light reception means associated with signal processing means, arranged to carry out a series of measurements of the light returned by a finger to present to the reader and to detect it by photopletysmography of the cardiac pulses and thus to verify that it is an authentic finger.
Ainsi, par photoplétysmographie, on vérifie que le doigt est vivant et on peut même déterminer les caractéristiques cardiaques de la personne contrôlée . rythme des pulsations et amplitude, l'identification en elle-même étant effectuée par les empreintes.Thus, by photopletysmography, we verify that the finger is alive and we can even determine the cardiac characteristics of the person being checked. rhythm of the pulsations and amplitude, the identification in itself being carried out by the imprints.
Avantageusement, il est prévu des moyens émetteurs et des moyens récepteurs de lumière, à plusieurs longueurs d'onde, agencés pour respectivement illuminer le doigt et fournir un spectre de couleur de la lumière renvoyée par celui-ci à des moyens de comparaison agencés pour authentifier le doigt par comparaison de son spectre de colorimétrie à des spectres de référence.Advantageously, there are provided emitting means and light receiving means, at several wavelengths, arranged to respectively illuminate the finger and provide a color spectrum of the light returned by the latter to comparison means arranged to authenticate the finger by comparison of its colorimetry spectrum with reference spectra.
On peut ainsi confirmer, dans chaque cas, qu'il s'agit d'un doigt vivant.We can thus confirm, in each case, that it is a living finger.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un lecteur d'empreinte digitale selon l'invention, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente un ensemble de détection par photoplétysmographie des pulsations cardiaques perçues dans un doigt; - la figure 2 représente schématiquement un ensemble de mesure du spectre colorimétrique du doigt; - la figure 3 illustre le résultat des mesures ci-dessus, et - la figure 4 illustre très schématiquement le fonctionnement d'ensemble du lecteur.The invention will be better understood with the aid of the following description of a fingerprint reader according to the invention, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 represents a set of detection by photopletysmography of cardiac pulses. perceived in a finger; - Figure 2 schematically shows an assembly for measuring the color spectrum of the finger; - Figure 3 illustrates the result of the above measurements, and - Figure 4 very schematically illustrates the overall operation of the reader.
La figure 1 représente schématiquement un ensemble de détection des pulsations cardiaques perceptibles dans un doigt vivant par photoplétysmographie, c'est-à-dire détection des augmentations de volume des vaisseaux sanguins dues aux augmentations de pression liées au battement cardiaque.FIG. 1 schematically represents a set of detection of the cardiac pulsations perceptible in a living finger by photopletysmography, that is to say detection of increases in volume of the blood vessels due to the increases in pressure linked to the heartbeat.
Cet ensemble comporte un émetteur de lumière 21 et un récepteur de lumière associé 22 disposés contre la face du bloc 7 opposée à celle recevant le doigt 9. Le récepteur 22 alimente un circuit 24 de traitement du signal qui détermine, par une suite mesures, l'amplitude et la fréquence des variations du signal optique renvoyé par le doigt 9.This assembly comprises a light emitter 21 and an associated light receiver 22 arranged against the face of the block 7 opposite to that receiving the finger 9. The receiver 22 supplies a signal processing circuit 24 which determines, by a series of measurements, the amplitude and frequency of variations of the optical signal returned by the finger 9.
A cet effet, un circuit 241 de mesure d'amplitude détermine la valeur crête d'impulsions cardiaques par rapport à la valeur de repos séparant ces impulsions. De même, un circuit fréquencemètre ou périodemètre 242 mesure la période de répétition de ces impulsions pour déterminer la fréquence cardiaque correspondante. Une base de temps 23 fournit les signaux d'horloge nécessaires.To this end, an amplitude measurement circuit 241 determines the peak value of cardiac pulses relative to the rest value separating these pulses. Likewise, a frequency meter or period meter circuit 242 measures the repetition period of these pulses to determine the corresponding heart rate. A time base 23 provides the necessary clock signals.
Ainsi, par photoplétysmographie, on vérifie que le doigt 9 est vivant et on détermine les caractéristiques cardiaques de la personne contrôlée : rythme des pulsations et amplitude.Thus, by photopletysmography, it is checked that the finger 9 is alive and the cardiac characteristics of the controlled person are determined: rhythm of the pulsations and amplitude.
Une bibliothèque 30 contient un historique comportant, pour chaque personne autorisée, son empreinte associée à ses caractéristiques photoplétysmographiques. Cette bibliothèque 30 est adressée (figure 4) par l'ensemble classique 35 de reconnaissance d'empreinte et fournit l'identité de la personne contrôlée, si elle est ainsi reconnue.A library 30 contains a history comprising, for each authorized person, its imprint associated with its photopletysmographic characteristics. This library 30 is addressed (FIG. 4) by the conventional fingerprint recognition assembly 35 and provides the identity of the person checked, if it is thus recognized.
De plus, la bibliothèque 30 fournit, à un circuit comparateur 25 alimenté par le circuit de traitement 24, les caractéristiques photoplétysmographiques associées à l'empreinte. Ici, il est prévu de fournir des plages de tolérance de ces caractéristiques. Le circuit 25 compare alors les caractéristiques mesurées à celles fournies par la bibliothèque 30 qu'il consulte pour authentifier ou non la personne contrôlée. Il aurait pu être prévu que ce soit le circuit de traitement 24 qui adresse la bibliothèque 30 pour en sélectionner un groupe d'identités de personnes, dans lequel l'ensemble de reconnaissance d'empreintes 35 doit rechercher l'empreinte de la personne contrôlée.In addition, the library 30 provides, to a comparator circuit 25 supplied by the processing circuit 24, the photopletysmographic characteristics associated with the imprint. Here it is intended to provide tolerance ranges for these characteristics. The circuit 25 then compares the characteristics measured with those provided by the library 30 which it consults to authenticate or not the person checked. It could have been provided that it is the processing circuit 24 which addresses the library 30 in order to select a group of identities of persons therefrom, in which the fingerprint recognition assembly 35 must search for the fingerprint of the person checked.
Dans cet exemple, les plages de tolérance des caractéristiques sont définies de façon adaptative, c'est-à-dire que le circuit 25 fournit en retour à la bibliothèque 30 les valeurs des caractéristiques mesurées, s'il les a validées, afin de constituer, pour chaque personne, un historique de ses caractéristiques. Partant de plages de tolérance initiales, à la mise en service, relativement étendues, l'historique ou histogramme, permet de réduire et ainsi personnaliser progressivement ces plages à mesure qu'il s'enrichit et améliore ainsi l'efficacité du contrôle.In this example, the tolerance ranges of the characteristics are defined adaptively, that is to say that the circuit 25 supplies the library 30 with the values of the measured characteristics, if it has validated them, in order to constitute , for each person, a history of their characteristics. Starting from initial tolerance ranges, at start-up, relatively wide, the history or histogram, makes it possible to reduce and thus gradually personalize these ranges as it is enriched and thus improves the efficiency of the control.
Afin de limiter le volume de matériel, il est ici en fait prévu une source lumineuse et un capteur optique, multifonctionnels, de colorimétrie et aussi de photoplétysmographie. Dans ce même but, la source lumineuse et le capteur appartiennent à l'ensemble de reconnaissance d'empreintes 35.In order to limit the volume of material, there is in fact provided here a light source and an optical sensor, multifunctional, of colorimetry and also of photopletysmography. For the same purpose, the light source and the sensor belong to the fingerprint recognition assembly 35.
Sur la figure 2 est représenté schématiquement un ensemble de mesure du spectre colorimétrique d'un doigt 9 présenté et d'authentification de celui-ci, comportant une cellule comprenant un émetteur optique 11 et un récepteur optique associé 12. Une base de temps 13 assure le séquencement des divers circuits et en particulier commande l'émetteur 11, tandis que le récepteur 12 est relié à une entrée d'un comparateur 14 dont une autre entrée est reliée à une mémoire 15 contenant des spectres d'échos de doigts préalablement authentifiés et associés chacun à une identité de personne. La sortie du comparateur 14 fournit, ou non, un signal d'authentification du doigt 9 à présenter au lecteur et posé sur une face de lecture d'un bloc optique 7 servant, de façon classique, à illuminer le doigt 9 et à en saisir l'image des reliefs, ou empreinte, par des moyens non représentés. La cellule 11, 12 est accolée à la face du bloc optique 7 opposée à celle de lecture.In Figure 2 is shown schematically an assembly for measuring the color spectrum of a finger 9 presented and authentication of it, comprising a cell comprising an optical transmitter 11 and an associated optical receiver 12. A time base 13 ensures the sequencing of the various circuits and in particular controls the transmitter 11, while the receiver 12 is connected to an input of a comparator 14, another input of which is connected to a memory 15 containing spectra of finger echoes previously authenticated and each associated with a personal identity. The output of the comparator 14 provides, or not, an authentication signal of the finger 9 to be presented to the reader and placed on a reading face of an optical unit 7 used, conventionally, to illuminate the finger 9 and to grasp it the image of the reliefs, or imprint, by means not shown. The cell 11, 12 is attached to the face of the optical unit 7 opposite to that of reading.
L'émetteur 11 est à plusieurs longueurs d'onde, ici de la lumière blanche, et le récepteur 12 détecte plusieurs longueurs d'onde, ici trois.The transmitter 11 is at several wavelengths, here white light, and the receiver 12 detects several wavelengths, here three.
La figure 3 illustre le résultat des mesures, c'est-à-dire le spectre de l'intensité optique détectée I en fonction de la longueur d'onde L. FIG. 3 illustrates the result of the measurements, that is to say the spectrum of the optical intensity detected I as a function of the wavelength L.
Pour chaque longueur d'onde L1, L2, L3, la mémoire 15 comporte une plage P1, P2, P3 d'intensités acceptables, définissant le spectre colorimétrique du doigt 9 et ses variations acceptables. Les deux lignes en pointillés délimitent une pluralité de plages, ou spectre, pour une bande de fréquences. Un doigt est alors authentifié si les trois mesures d'intensité sont dans la plage prévue pour les trois longueurs d'onde respectives.For each wavelength L1, L2, L3, the memory 15 includes a range P1, P2, P3 of acceptable intensities, defining the colorimetric spectrum of finger 9 and its acceptable variations. The two dotted lines define a plurality of ranges, or spectrum, for a frequency band. A finger is then authenticated if the three intensity measurements are within the range provided for the three respective wavelengths.
La figure 4 illustre le fonctionnement global du lecteur. Par souci de clarté, l'ensemble de mesure de la figure 2 n'y a pas été représenté.Figure 4 illustrates the overall operation of the reader. For the sake of clarity, the measurement assembly of FIG. 2 has not been shown there.
La bibliothèque 30 est constituée de deux sous-ensembles 31 et 32, respectivement d'empreintes et des caractéristiques biologiques associées de chaque personne autorisée.The library 30 is made up of two subsets 31 and 32, of fingerprints and associated biological characteristics of each authorized person, respectively.
Pour constituer initialement la bibliothèque 30, l'ensemble 35 lit plusieurs fois l'empreinte digitale des diverses personnes autorisées, sous la commande d'un circuit 33 y associant leur identité. Une base de données 34, comportant les caractéristiques biologiques de l'espèce humaine, sert à alimenter le sous-ensemble 32.To initially constitute the library 30, the assembly 35 reads the fingerprint of the various authorized persons several times, under the control of a circuit 33 associating their identity with it. A database 34, comprising the biological characteristics of the human species, is used to supply the subset 32.
En exploitation, l'ensemble 35 fournit une empreinte de doigt présentée au sous-ensemble 31 et ce dernier fournit, le cas échéant, l'identité de la personne reconnue. Cette identité permet d'accéder aux caractéristiques biologiques (32) de cette personne, caractéristiques qui sont initialement identiques pour toutes les personnes mais qui sont personnalisées par la suite, comme cela a été expliqué précédemment.In operation, the assembly 35 provides a fingerprint presented to the sub-assembly 31 and the latter provides, where appropriate, the identity of the recognized person. This identity provides access to the biological characteristics (32) of this person, characteristics which are initially identical for all persons but which are personalized thereafter, as explained above.
Le sous-ensemble 32 fournit alors ces caractéristiques biologiques au circuit comparateur 25 alimenté aussi par le circuit de lecture 24 et valide (VAL) ou non la reconnaissance de l'identité de la personne, préalablement reconnue par son empreinte. Comme indiqué, le circuit 25 fournit en retour, au sous-ensemble 32, la caractéristique mesurée et acceptée, pour constituer l'historique. L'absence de toute réponse du sous-ensemble 31 invalide donc le circuit 25.The sub-assembly 32 then supplies these biological characteristics to the comparator circuit 25 also supplied by the reading circuit 24 and validates (VAL) or not the recognition of the identity of the person, previously recognized by his fingerprint. As indicated, the circuit 25 provides in return, to the sub-assembly 32, the measured and accepted characteristic, to constitute the history. The absence of any response from the sub-assembly 31 therefore invalidates the circuit 25.
On conçoit que chacun des deux ensembles de mesure des figures 1 et 2 suffit en lui-même pour authentifier un doigt en tant que tel et/ou pré-sélectionner une personne parmi plusieurs, et ainsi atteindre le but visé. La combinaison de ces ensembles a pour effet d'accroître l'efficacité de filtrage entre personnes, donc affecte son degré et non la nature du résultat. It will be understood that each of the two measurement assemblies in FIGS. 1 and 2 is sufficient in itself to authenticate a finger as such and / or to pre-select a person from among several, and thus achieve the intended goal. The combination of these sets has the effect of increasing the filtering efficiency between people, therefore affects its degree and not the nature of the result.
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