Identification basée sur l’iris

(Iris recognition) Alexandru NICOLAESCU Vincent CARON Identification basée sur l'iris 1

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 2

Introduction

 Méthodes de reconnaissance des individus : • Empreinte digitale • Voix • Visage • Iris scan Identification basée sur l'iris 3

Critères d'évaluation

 Genotypic error rate  Fréquence de naissance des gémeaux identiques (DNA)     Phenotypic error rate  Expression d'une caractéristique non génétique Stabilité dans le temps Complexité Insensibilité aux conditions d ’acquisition  Falsification difficile Identification basée sur l'iris 4

L'iris

 Organe interne    Trabecular meshwork Lecture facile et sûre Géométrie polaire intrinsèque  3,4 bit /mm 2 Identification basée sur l'iris 5

Iridologie

   Le futur La santé La personnalité  1936: ophtalmologiste Frank Burch  1980: James Bond films  Daugman: brevet (US Pat.) en 1994 Identification basée sur l'iris 6

Acquisition

 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 7

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 8

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 9

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 10

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 11

Tranformation 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 12

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 13

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 [  , a , b ] (  ~ 1/ a ~ 1/ b )  Quantisation binaire des coefficients

h x,y,

  sélection de 1024 paires (

h Re , h Im

) Identification basée sur l'iris 14

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 15

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 16

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 2 173 , soit 10 52 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 17

Etude statistique



Critère de décision

 Méthode de Neyman-Pearson Identification basée sur l'iris 18

Etude statistique



Choix d’une politique

 Conservative / libérale  estimation du ‘juste milieu’

HD seuil

0.26

0.28

0.30

0.32

0.34

False accept

1 sur 2 milliards 1 sur 60 millions 1 sur 2.4 millions

1 sur 151,000

1 sur 11,500 Identification basée sur l'iris

False reject

1 sur 2,660 1 sur 9,000 1 sur 32,800

1 sur 128,000

1 sur 536,000 19

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 20

Conclusions Identification basée sur l'iris 21

Conclusions Vive HTML !

Identification basée sur l'iris 22

Conclusions Pour s’amuser ...

Identification basée sur l'iris 23