Identification basée sur l’iris (Iris récognition) Alexandru NICOLAESCU (version pour publication html) Vincent CARON Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris 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 Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris Introduction assurer l accès sécurisé a un système. Eviter les mot de passe, facilement trompables ou autres méthodes « aveugles » 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 Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris 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 Identification basée sur l'iris

Identification basée sur 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. Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris 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 Identification basée sur l'iris

Acquisition Distance de numérisation 640x480x8 (256 niveaux de gris) diamètre de l'iris : 60 à 200 pixels (11 mm) 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) Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris 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 Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris 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 Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris 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 Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris 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 Identification basée sur l'iris

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 (b/a) = 1) Identification basée sur l'iris

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 Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris 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) Identification basée sur l'iris

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’ Identification basée sur l'iris

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 Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris 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 Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris Etude statistique Critère de décision Méthode de Neyman-Pearson Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris Etude statistique 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 Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris 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 Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris Conclusions Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris Conclusions Vive HTML ! Identification basée sur l'iris

Identification basée sur l'iris Conclusions Pour s’amuser ... Identification basée sur l'iris