Biométrie d'Empreinte Digitale

Université de Carthage Institut Supérieur des Sciences Appliquées et de Technologie de Mateur

République Tunisienne Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Mini Projet Présenté à

L’Institut

Supérieur des Sciences Appliquées et de Technologie de Mateur

Réalisé P ar

Dguechi Intissar

Biométrie d’empreinte d’empreinte digitale

Soutenu le 23 Mai Mai 2013 2013 devant devant la com m issio n de jury :

Mme. Wala Touhami

Présidente

Hela Mahersia

Encadreure

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Dédicace

Au Dieu tout puissant mon créateur. A la mémoire de mes grands-parents.

A mon père, en signe d’amour, d’amour, de reconnaissance et de gratitude pour tous les soutiens et les sacrifices dont il a fait preuve à mon égard. raison de vivre, la lanterne A ma mère, ma raison d’être, ma raison

qui éclaire mon chemin et m’illumine de douceur et d’amour. A mes sœurs et mon frère, A mes amis, et à tous mes proches. proches.

Intissar





























Remerciements A u ter ter me de de ce tr avail avai l , nou n ouss sais ai si ssons on s cett cette e occasi occasi on pour ex pri pr i mer mer n os vif vi f s r emer mer cie ci emen men ts àtoute tou te per per sonn on n e ayan ayantt con co n tr i bué bu é , de de pr è s ou de loi l oi n , àl a r é al i sati sat i on de ce ce travail. Nous souhaitons tout d’abord remercier notre encadreur

q u i n ous ou s a enca en cadr dr é es avec avec Mme Hela Maherssia, qu patie pati en ce dur du r ant an t l a ré ré ali al i sation ati on de ce min mi n i proj pr oje et. L eu r s cons con sei l s n ous ou s ont on t é té bie bi en u ti l es, not n otam amm men t pou pourr l a ré dacti ct i on de ce pet p etii t mé moi r e. N ous ou s ex pr i mons mon s é gale gal ement n otr e grati gr ati tude tu de aux au x membre membr es du j u r y, qui n ous ou s ont on t hon h onor oré é s en acceptant acceptan t de j u ger ger ce modes modeste tr avai avai l . Enfin nous tenons à remercier l’ensemble du corps enseignant de l’institut supérieur des sciences appliquées

et de techn technol ologie ogie de M ateu ateu r .

Merci















Sommaire Introduction générale .......................................... ................................................................ ............................................ ............................................. ........................... .... 9

Chapitre 1 : La biométrie .......................................... ................................................................ ............................................ ............................................. ......................... .. 10 Introduction.......................................... ................................................................ ............................................ ............................................ .................................... .............. 11 1.

Définition ........................................... ................................................................. ............................................ ............................................. ................................ ......... 11

2.

Les avantages de Biométrie : ......................................... ............................................................... ............................................ ......................... ... 11

3.

Fonctionnement de la biométrie ........................................... .................................................................. ....................................... ................ 12

4. Les différentes techniques de la biométrie.......................................... ................................................................. ............................ ..... 13 Conclusion ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................ .................................... .............. 14

Chapitre 2: L’empreinte digitale ........................................... ................................................................. ............................................ .................................... .............. 15 Introduction.......................................... ................................................................ ............................................ ............................................ .................................... .............. 16

I.

L‟empreinte digitale ........................................... .................................................................. ............................................. ....................................... ................. 16 1.

Historique ............................................. .................................................................... ............................................. ............................................. ............................ ..... 16

2.

Définition ........................................... ................................................................. ............................................ ............................................. ................................ ......... 16

3.

Les types des empreintes digitales ........................................... .................................................................. .................................... ............. 17

4.

Caractéristique des empreintes digitale ...................................................... ....................................................................... ................. 19

5.

Les technologies d'identification d' identification d'empreinte digitale ............................................ ................................................. ..... 20

II.

Les capteurs d‟empreinte ........................................... ................................................................. ............................................ ................................ .......... 21 1.

Les capteurs optiques d'empreinte........................................... .................................................................. .................................... ............. 21

2.

................................................................ ............................................ ................................ .......... 22 Les capteurs capacitifs ..........................................

4.

Le capteur de pression ............................................... ...................................................................... ............................................. ............................ ...... 23

5.

Le capteur sans contact........................................... ................................................................. ............................................ ................................ .......... 24

Conclusion ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................ .................................... .............. 24

Chapitre 3: La reconnaissance de l’empreinte digitale .......................................... ................................................................. ............................ ..... 25 Introduction.......................................... ................................................................ ............................................ ............................................ .................................... .............. 26

I.

Les minuties ............................................ ................................................................... ............................................. ............................................. ............................ ..... 26

II.

Vue globale du mécanisme mé canisme de reconnaissance des empreintes digitales ......................... ......................... 28 1.

Récupération de l'empreinte : ........................................... .................................................................. ........................................... .................... 28

2.

Prétraitement des empreintes digitales : ............................................ ................................................................... ......................... .. 28

3.

Extraction des caractéristiques de l’empreinte : .......................................................... .......................................................... 29















Conclusion ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................ .................................... .............. 32

Chapitre 4: Application .......................................... ................................................................ ............................................ ............................................. ......................... .. 33 Introduction.......................................... ................................................................ ............................................ ............................................ .................................... .............. 34

I.

Généralités sur Matlab ........................................... ................................................................. ............................................ .................................... .............. 34 1. Phase d’apprentissage d’apprentissage ............................................ .................................................................. ............................................ .................................... .............. 34

1.1 Lecture et affichage d une empreinte : ........................................... .................................................................. ............................ ..... 34 1.2 Conversion en niveau de gris : ............................................ ................................................................... ....................................... ................ 35 ................................................................. ............................................ ........................................... ..................... 35 1.3 Prétraitement : ........................................... 2.

Le Filtrage : .............................................................. .................................................................................... ............................................. ................................ ......... 35

2.1 Filtre gaussien : ............................................ ................................................................... ............................................. ....................................... ................. 35 2.2 Filtre médian ............................................. ................................................................... ............................................ ........................................... ..................... 36 2.3 Filtre moyenneur .......................................... ................................................................. ............................................. ....................................... ................. 37 3.

............................................. 37 L’orientation locale de lignes d’une empreinte digitale : .............................................

4.

Binarisation :............................................. ................................................................... ............................................ ............................................. ......................... .. 38

5.

Squelettisation : ........................................... ................................................................. ............................................ ........................................... ..................... 39

5.1

Phase d‟extraction : d‟extraction : .......................................... ................................................................ ............................................ ................................ .......... 39

5.2 Comparaison : ........................................... ................................................................. ............................................ ........................................... ..................... 40 Conclusion générale ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................. ......................... .. 42 Bibliographie ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................ ................................ .......... 43

















Figure1. 1:Parts de marché de la biométrie en 2001 ........................................... ................................................................ ..................... 14 Figure2. 1:Empreinte en boucle ............................................. ................................................................... ............................................ ............................ ...... 17 Figure2. 2:Empreinte en verticille .......................................... ................................................................ ............................................ ............................ ...... 17 Figure2. 3:Empreinte en Arc .......................................... ................................................................ ............................................ .................................... .............. 18 Figure2. Figure2. 4:Les trois principales classe d‟empreinte, boucle(a), spire(b), arche(c) .................. 18 .............................................................. ..................... 19 Figure2. 5:Caractéristiques d‟une empreinte digitale ......................................... Figure2. 6:Les types des minuties .......................................... ................................................................ ............................................ ............................ ...... 19 Figure2. 7:Minuties repérables ........................................... ................................................................. ............................................ ................................ .......... 20 ................................................................. ................................ ......... 21 Figure2. 8:La capture optique des empreintes .......................................... Figure2. 9:Capteur capacitif d‟empreinte digitale. ..................................................... ................................................................... .............. 23 Figure2. 10:Capteur silicium d‟empreinte digitale (capacitif) ............................................ ................................................. ..... 23 Figure2. 11:Capteur de pression d‟empreinte digitale ............................................ ............................................................. ................. 24 Figure2. 12:Capteur sans contact ........................................... ................................................................. ............................................ ............................ ...... 24 Figure3. 1: Différences entre munities .......................................... ................................................................. ........................................... .................... 26 Figure3. 2: Empreinte digitale ............................................ .................................................................. ............................................ ................................ .......... 27 Figure3. 3: Les types de minuties ........................................... ................................................................. ............................................ ............................ ...... 27 Figure3. 4: Méthode d‟acquisition ............................................ .................................................................. ............................................ ......................... ... 28 Figure3. 5: Exemple du prétraitement des empreintes ............................................ ............................................................. ................. 29

Figure4. 1: Affichage d‟une empreinte digitale ........................................... .................................................................. ............................ ..... 35 Figure4. 2: Image au niveau de gris .......................................... ................................................................ ............................................ ......................... ... 35 Figure4. 3: L‟axe oblique indique L‟orientation des lignes au voisinage du point (i, j) .......... 38 Figure4. 4: Image binarisée ............................................ .................................................................. ............................................ .................................... .............. 39 Figure4. 5: Image squelettisée ............................................ .................................................................. ............................................ ................................ .......... 39 Figure4. 6: Détermination de minuties sue le squelette de l‟empreinte ................................... 40

















Tableau1. 1:Les différents techniques biométriques ............................................................. ............................................................... ... 13 .................................................................... ............................ ..... 20 Tableau2. 1:Les différents types des minuties ............................................. Tableau2. 2:Avantages et inconvénients du capteur optique .......................................... ................................................... ......... 22 Tableau2. 3: Les avantages et les inconvénients du capteur sil icium (capacitif) ..................... .................... 23 ...................................................... ..... 36 Tableau4. 1: Comparaison des résultats de filtre gaussien .................................................. Tableau4. 2: Comparaison des résultats de filtre médian . .................................................. ........................................................ ...... 36 Tableau4. 3: Comparaison des résultats de filtre moyenneur ............................................. .................................................. ..... 37 ......................................... 40 Tableau4. 4:Identification d‟une minutie à partir du calcul de CN ..........................................

















I n t r odu ct i on gé né r al e Savoir déterminer de manière à la fois efficace et exacte l‟identité d‟un individu est devenu un problème critique dans notre société. En effet, bien que nous ne nous en rendions pas toujours compte, notre identité est vérifié quotidiennement par de multiples organisations: en accédant à notre lieu de travail, lorsque nous nous en connectant à un un réseau informatique, etc. Il existe traditionnellement deux manières d‟identifier un un individu. La première première méthode est basée sur une connaissance. Cette connaissance connaissance correspond par exemple au mot de de passe utilisé au démarrage d‟une session Unix ou ou au code qui qui permet d‟activer un téléphone Portable. La seconde méthode est basée sur une possession. Il peut s‟agir d‟une pièce d‟identité, une clef, un badge, etc. Ces deux modes d‟identification peuvent être utilisés de manière complémentaire . Cependant, elles ont leurs faiblesses respectives. Dans le premier cas, le mot de passe peut être oublie par son utilisateur ou bien devine´ par une autre personne. On estime ainsi qu‟une personne sur quatre écrit directement sur sa carte bleue son code secret afin de ne pas l‟oublier l‟oublier .Dans le second cas, le badge (ou la pièce d‟identité ou la clef) peut être perdu ou volé. La biométrie est une alternative aux deux précédents modes d‟identification. Elle consiste consis te à identifier une personne a partir de ses caractéristiques physiques ou comportementales. Le visage, les empreintes digitales, etc. sont des exemples de caractéristiques physiques. La voix, l‟écriture, l‟écritu re, le rythme rythme de frappe sur un clavier, sont des Caractéristiques

comportementales. Ces

caractéristiques, qu‟elles soient innées comme les empreintes ou bien acquises comme comm e la signature, sont attachées à chaque individu et ne souffrent donc pas des faiblesses des

































Introduction La biométrie, connue et exploitée depuis l’antiquité, consiste à extraire ou à calculer les

paramètres physiques ou comportementaux propres à chaque individu dans le but de pouvoir l’identifier de manière fiable. Jusqu’à présent, seuls les services de police l’utilisaient réellement par l’ intermédiaire des empreintes digitales dans le but d‟identifier un individu.

Dans le premier chapitre nous allons définir la biométrie et ces différentes techniques.

1. Définition La biométrie se réfère à l'identification automatique d'une personne vivante grâce à ses caractéristiques physiologiques ou comportementales. Il existe différents types de technologies biométriques sur le marché: la reconnaissance faciale, la reconnaissance d'empreinte digitale, digitale, l‟identification de la géométrie des doigts et de la main, l‟identification de l'iris, l‟identification de veine, l‟identification de la voix et l‟identification de la signature.

La méthode d'identification biométrique est préférée aux méthodes traditionnelles, impliquant des mots de passe et des codes PIN, pour différentes raisons: La personne à identifier doit être physiquement présente au point d‟identification. La reconnaissance, basée sur des techniques biométriques, évite ainsi la nécessité de se rappeler d‟un mot de passe, de se servir d‟un badge de proximité de proximité ou d‟une carte de proximité (carte sans contact). Différents types de systèmes biométriques sont utilisés pour la reconnaissance en temps réel; les plus populaires sont basés sur la reconnaissance faciale et de l‟empreinte digitale. Cependant, d'autres systèmes biométriques utilisent l'iris et la rétine, la voix, le visage, et la



















vous ne peut accéder à votre place à vos locaux ni à vos informations : « vous devez être qui vous prétendez être » 

Gain en confort :

Sans crainte d‟oubli ni recherche du trousseau ou du badge,

l‟usager gagne en confort en s‟affranchissant du port de la clef ou du badge qui deviennent superflus : « vous êtes le sésame ». 

Gain en coût :

Plus de clef ou de badge à créer à pour un nouvel arrivant ni à

refaire à l‟occasion d‟un changement de serrure, plus de barillet à changer (et son parc de clefs) à l‟occasion de la perte d‟un origina l ou de non restitution par un individu à qui les autorisations d‟accès seraient retirées. Ces ustensiles d‟accès sont dématérialisés : si « vous êtes autorisés » alors « vous avez accès ». 

Gain en flexibilité de gestion :

Tout comme le badge, la biométrie à

l‟avantage sur le jeu de clefs de permettre un paramétrage personnalisé des accès aux différents locaux et des plages horaires (paramétrage de profil ajustable en temps réel), tout en conservant le bénéfice par rapport au badge d‟authentifier votre iden tité.

3. Fonctionnement de la biométrie  La biométrie par vérification : L‟employé s‟identifie tout d‟abord par un badge ou



















4. Les différentes techniques de la biométrie Tableau1. 1:Les différents techniques biométriques

Elément analysé ADN

Description

Avantages

Analyse du patrimoine

L‟ADN est facile à

génétique

obtenir (cheveux,

Inconvénients

Coûteux et long.

salive). Démarche

Dessin digitale

Identification des

Transparente pour

Technique encore au

mouvements

l‟utilisateur.

stade expérimental.

Analyse de l‟empreinte

Technique

digitale (carte des

éprouvée et rapide

minuties) Empreinte palmaire Empreinte thermographique

Analyse de la géométrie

abîmes peuvent affecter la lecture.

Simple à utiliser

de la main

Capteur encombrant et cher.

Cartographie thermique

Faible et d‟usage

Technique encore au

du visage

aisé

stade expérimental

Analyse du motif de l‟iris

Fiable

Acquisition contraignante

Iris Rétine

Des doigt sales ou

Analyse de la

Fiable

Acquisition



















Figure1. 1:Parts de marché de la biométrie en 2001

Conclusion On peut conclure que la biométrie regroupe l'ensemble des techniques informatiques qui permettent de reconnaître un individu sur ses caractères biologiques, physiques ou comportementaux. Et avant de présenter de manière succincte les capteurs d‟empreintes digitales existant sur le marché, il convent de s‟intéresser aux caractéristiques et particularités des empreintes qui permettent d‟extraire une signature propre à chaque individu.





































Introduction Dans ce chapitre, nous introduirons la notion de l‟empreinte digitale puis nous présenterons brièvement les capteurs d‟empreintes digitales. L‟empreinte digitale est unique pour chaque individu et garde la même forme tout au long de la vie. Elle subit des transformations homothétiques ou des distorsions modélisables par des similitudes dues à la croissance.

I.

L’empreinte digitale

1. Historique Les premières traces d‟utilisation d‟empreintes digitales ont été découvertes en Egypte et datent de l‟époque des pyramides il pyramides il y a plus de 4000 ans. Les chinois ont aussi utilisé très tôt ce moyen pour signer les documents officiels(le plus vieux document signé date du troisième siècle avant jésus christ) mais ils ne sauvaient surement pas que les empreintes était unique pour chaque personne et permettaient ainsi une identification fiable. C‟est en 1856 que l‟anglais Williyam Williyam Hershel, après avoir utilisé les empreintes en guise de signature sur la





















brûlure par exemple). La probabilité de trouver deux empreintes digitales similaires simil aires est de 1010 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 général e de l‟empreinte digitale et permet de définir des caractéristiques.

3. Les types des empreintes digitales La surface de la peau des doigts est pourvue pourvue d‟une texture particulière, continuellement stirée par des crêtes, qui permettent d‟accroître le pouvoir agrippant des mains. Les crêtes sont parsemées de petits orifices, orifi ces, les pores, par lesquels s‟écoule la sueur. Celle-ci, Celle-ci, mélange à des sécrétions grasses, laisse des traces lorsque les doigts sont appliqués sur une surface propre. Ces traces, appelées empreintes, sont uniques et caractéristiques de chaque individu. Même





















Empreinte en arc : les lignes sont disposées les unes au-dessus des autres, en formant une sorte de A (motif rare).

Figure2. 3:Empreinte en Arc



















4. Caractéristique des empreintes digitale Une empreinte digitale est constituée d‟un ensemble de lignes localement parallèles formant un motif unique pour chaque individu (Figure1), on distingue les stries (ou crêtes, ce sont les lignes en contact avec une surface au toucher) et les sillons (ce sont les creux entre deux stries). Les stries contiennent en leur centre un ensemble de pores régulièrement espacés.



















Une fois la forme générale de l‟empreinte l‟empreinte déterminée, on peur alors passer à une étude précise qui consiste à prendre en compte les détails, appelés minuties, minu ties, visibles sur l‟empreinte. La figure ci – ci – dessous dessous présente quelques-unes des minuties repérables.



















II. Les capteurs d’empreinte 1. Les capteurs optiques d'empreinte La méthode optique est une des méthodes les plus communes. Un appareil-photo CCD (dispositif couplé chargé) est utilisé au cœur du du capteur optique. Un appareil-photo CCD se compose simplement d‟une rangée de diodes sensibles légères légères appelées photo sites. En général, le doigt est placé sur une surface en verre et l'appareil-photo CCD prend la photo. Le système CCD contient une rangée de LED (diodes électroluminescentes) qui illumine les creux et les bosses du doigt. Un prix avantageux constitue l'avantage principal des systèmes optiques ; leur inconvénient inconvénient est qu‟ils qu‟ils sont faciles à détourner. L‟autre DELSY L‟autre DELSY CMOS-Sensor





















Tableau2. 2:Avantages et inconvénients du capteur optique

Avantages

Inconvénients



Son ancienneté et sa mise à l‟épreuve.



Sa résistance aux changements de

d‟utilisateurs précédents reste latente,

température, jusqu‟à un certain point.

d‟où une possibilité une possibilité de dégradation de

Son coût adorable.

l‟image par surimpression.





Il

est

possible

que

l‟empreinte





































d‟empreinte digitale, d‟empreinte digitale, par rapport aux capteurs sur le marché, demeure le capteur de pression qui génère une image binaire de 1 -bit.





































Introduction Actuellement, la reconnaissance des empreintes digitales est la branche la plus exploitée de la biométrie1. Les systèmes de reconnaissance des empreintes digitales sont utilisés dans plusieurs applications dont nous nous servons dans la vie quotidienne (sécuriser l‟accès à l‟accès à un





















un code d‟empreinte ou directement dans une empreinte de empreinte de référence. Une empreinte peut se



















II.

Vue globale du mécanisme de



















plus grande partie possible d'information utile au système l‟im l ‟image age suivante montre le résultat



















3.1 Localisation des minuties









































































































































































Biométrie d'Empreinte Digitale

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