Identification basée sur l'iris 1

Identification basée sur l’irisIdentification basée sur l’iris(Iris récognition)(Iris récognition)

Alexandru NICOLAESCU (version pour publication html)

Vincent CARON

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Plan

Introduction dans la reconnaissance des individus Critères d'évaluation des méthodes

Avantages et inconvénients

L'iris Extraction de l'information

Repérage de l’iris Codage Recherche / identification

Conclusion

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Introduction

Méthodes de reconnaissance des individus :

• Empreinte digitale– lecture graphique de l empreinte > contact physique,

difficultés d ’identification

• Voix– facilement trompable

• Visage– aspect du visage identique chez les gémeaux

• Iris scan

assurer l accès sécurisé a un système. Eviter les mot de passe, facilement trompables ou autres méthodes « aveugles »

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Critères d'évaluation Genotypic error rate

Fréquence de naissance des gémeaux identiques (DNA) caractérise les méthodes qui prennent en compte des caractéristiques

génétiques (l ’aspect du visage, etc.) Phenotypic error rate

Expression d'une caractéristique non génétique résultat d ’un développement naturel aléatoires de l ’organe (dans le cas de

la rétine entre le 2eme et le 8eme mois de la vie du foetus) Stabilité dans le temps

– invariation de l ’aspect physique mesure avec le temps. Complexité

– temps de calcul et recherche doivent être très courts. Réponses temps réel Insensibilité aux conditions d ’acquisition

– faire face a des bruits et autres contraintes générés par l ’acquisition physique Falsification difficile

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L'iris Organe interne

– le seul organe interne visible a l extérieur– donc protégée et peu exposée aux accidents

Trabecular meshwork– le dessin de la rétine est en effet un maillage de tissu a base de protéines

Lecture facile et sûre– l œil est difficilement faussable et il est visible naturellement

Géométrie polaire intrinsèque– le dessin de la rétine a la forme d;un disque et les traits sont plutôt parallèles aux rayons

3,4 bit /mm2

– l ’information contenu par ce maillage a tee estimée a 3.4 bit par mm2 par des informaticiens et medicins.

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Iridologie Le futur

– certains prétendent a pouvoir prévoir le futur en interprétant le dessin des yeux. A plutôt l ’air d ’une sorcellerie

La santé– discipline médicale qui permet la diagnostication et le traitement base sur

l ’observation de la rétine. On suppose que chaque organe a sa projection sur la rétine. Démontrée comme charlatanisme.

La personnalité– en encadrant les rétines dans des familles on s ’est aperçu qu ’il

correspondent a diverses types de personnalités. Art réservé aux initiées et généralement peu connu

L idée de la reconnaissance basée sur l ’iris est apparue d ’abord:

– 1936: ophtalmologiste Frank Burch

– 1980: James Bond films

– Daugman: brevet (US Pat.) en 1994

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Acquisition

Distance de numérisation 30cm (sujet coopérant) à 3m (contrôle discret)

au delà de 45cm, nécessité d'un zoom. Problèmes : amplification du mouvement

profondeur de champ limitée

orientation de la caméra (+tracking)

640x480x8 (256 niveaux de gris)

diamètre de l'iris : 60 à 200 pixels (11 mm)

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Acquisition

Qualité de la numérisation luminosité et contraste

Mise au point

Perturbations occlusion des paupières

réflexion spéculaire localisée dans la partie inférieure de l ’iris

augmentée par la présence de lunettes/lentilles

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Détection de l'iris

Détection des contours intérieur (pupille) et extérieur (iris)

Daugman & Seal : approche intégro-différentielle

(x i, y i, d i) & (x e, y e, d e)

(x i, y i) et (x e, y e) peuvent êtres distants de 15% (du diamètre total de l'iris)

la pupille est généralement légèrement abaissée et rapprochée du nez

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Détection de l'iris

Morphologie de l’œil on observe que d i / d e varie avec :

le temps (courte période) : pulsations rapides et innées sur un oeil vivant.

le temps (longue période) : lente détérioration du tissu (opacification), rotation possible de l'iris ...

la luminosité ambiante : ce phénomène peut notablement dilater l'iris radialement

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Détection de l'iris

Changement de repère modèle à 'deux pôles', sans dimensions

un axe des angles sur 360°

un axe radial normalisé

(indépendance vis-à-vis de la dilatation radiale de l'iris)

une rotation devient une translation

on peut appliquer des filtres classiques 2D

élimination des parties occultés par la paupière

élimination de la zone de réflexion spéculaire

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Transformation de Gabor

Ondelettes de Gabor Une famille de fonctions 2D à valeurs complexes

Utilisée notamment pour la reconnaissance des textures

J. Daugman a montré que la transformée de Gabor est optimale pour l'extraction d'information :

en termes d'orientation et de fréquence spatiale ("quoi ?")

en termes de positionnement 2D ("où ?")

(exemple : partie réelle d'une ondelette où () = 1)

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IrisCode

Codage exhaustif de l’information Information de l'image (zone de l'iris)

10,000 à 50,000 pixels x 8 bits = 80 à 400 Kbits

Restriction du domaine d'étude

70% environ (56 à 280 Kbits)

Transformée de Gabor 2D

plan complexe de 112 à 560 Kbits

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IrisCode

Spécification capacité de 256 octets (2 Kbits ~ carte de crédit)

évaluation de la transformée de Gabor

domaine restreint [x, y]

famille d’ondelettes restreinte [, , ] ( ~ 1/ ~ 1/)

Quantisation binaire des coefficients hx,y,

sélection de 1024 paires (hRe, hIm)

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Comparaison des IrisCodes

Distance de Hamming l ’information binaire doit être commensurable

calcule le nombre de bits identiques entre les deux entités

HD = 0 : vecteurs identiques

HD = 1 : vecteurs ‘inverses binaires’

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Comparaison des IrisCodes

Implémentation Calcul simple et rapide pour un ordinateur

(4000 comparaisons/s sur un 486DX2)

Peut se paralléliser pour la recherche dans de grandes bases (plusieurs millions d'entités)

Perfectionnement : autoriser une rotation de l'iris

comparaison multiples avec un décalage progressif des deux IrisCodes

nécessite un codage particulier des vecteurs de Gabor

en pratique, on itère n = 7 fois

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Etude statistique

Degrés de liberté de l’IrisCode distributions approximées par la méthode binomiale

expérimentalement, d=173 degrés de liberté binaires

un IrisCode peut à priori coder 2173, soit 1052 iris différents !

mesure de l ’information

bande passante de G

corrélation propre de l ’iris

entropie de l ’iris ~ 690 bits

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Etude statistique

Critère de décision Méthode de Neyman-Pearson

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Choix d’une politique Conservative / libérale

estimation du ‘juste milieu’

HD seuil False accept False reject

0.26 1 sur 2 milliards 1 sur 2,660

0.28 1 sur 60 millions 1 sur 9,000

0.30 1 sur 2.4 millions 1 sur 32,800

0.32 1 sur 151,000 1 sur 128,000

0.34 1 sur 11,500 1 sur 536,000

Etude statistique

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Conclusions Organe interne bien protégé

– Visible facilement ~ 1 m– Réponse physiologique

Degré élevé d'unicité– Stabilité pendant la vie

Méthode rapide– Scan + analyse + codage = 1 sec – Recherche dans la base = 100.000 iris codes/sec

Difficultés de lecture– Mouvement– Lunettes– Illumination

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Conclusions

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Conclusions

Vive HTML !

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Conclusions

Pour s’amuser ...