Reconnaissance de l’iris, vers un système biométrique pour smartphones

Les smartphones sont un véritable terrain de jeu pour la biométrie. Jean-Luc Dugelay et Chiara Galdi, chercheurs à Eurecom, travaillent sur un algorithme de reconnaissance de l’iris simple et rapide pour mobile. Celui-ci pourrait servir de système d’authentification lors de transactions bancaires notamment.

Nom, prénom, adresse e-mail, réseaux sociaux, photographies… votre smartphone est un véritable condensé d’informations personnelles. Dans un futur proche, cet appareil-outil particulièrement intime pourrait même jouer le rôle de passeport numérique. Pour sécuriser son accès, plusieurs dispositifs biométriques sont envisagés. Les reconnaissances faciale, digitale ou de l’iris ont l’avantage d’être reconnues par les autorités. Cela les rend plus populaires, même pour la recherche. Jean-Luc Dugelay est chercheur spécialisé en traitement d’images à Eurecom. Il travaille notamment avec Chiara Galdi sur la mise en place d’un algorithme spécialement conçu pour la reconnaissance de l’iris sur smartphone. Les premiers résultats de son étude ont été publiés en mai 2017 dans Pattern Recognition Letters. L’objectif ? Mettre en place un système fonctionnel sur mobile, simple et immédiat.

L’oeil : trois composantes pour nous différencier

La reconnaissance de l’iris par biométrie est une technique habituellement utilisée dans l’infrarouge. Cet éclairage améliore la visibilité des caractéristiques qui différencient un œil d’un autre. « Pour mettre en place un dispositif d’utilisation grand public, il faut prendre en compte les caractéristiques des technologies que les gens possèdent. C’est pourquoi  nous adoptons ici une technique dans le visible afin de proposer des solutions compatibles avec les téléphones mobiles », précise Jean-Luc Dugelay.

Exemples de spots colorés

Il en résulte l’algorithme FIRE (Fast Iris REcognition). Il est basé sur l’évaluation de trois paramètres de notre œil : sa couleur, sa texture et ses spots. La couleur est approximée dans la vie courante par des teintes génériques comme le bleu, le vert ou le marron. Dans FIRE, elle est définie par un diagramme de composition colorimétrique. La texture de l’œil correspond à un ensemble de crêtes et de ligaments constituant les motifs de notre iris. Les spots sont quant à eux des points de couleurs à l’intérieur de notre iris. Ensemble, ces paramètres font que l’œil est unique et propre à chaque individu.

Méthodologie de FIRE et validation

Afin de tester l’algorithme FIRE, des images d’iris provenant d’une base de données ont été utilisées. Un problème s’est ainsi posé : la variation des conditions d’éclairage des différentes photographies. Pour s’affranchir des variations de luminosité, le chercheur a appliqué une technique de normalisation des couleurs. « L’espace de couleur le plus connu est le rouge-vert-bleu (RVB) mais d’autres systèmes existent comme le LAB. Il s’agit d’un espace où l’on exprime la couleur en fonction de la luminance « L » et deux composantes de chromacité A et B. Nous travaillons sur ces dernières plutôt que sur la définition globale de la couleur. Cela nous permet d’exclure les conditions d’éclairage », explique Jean-Luc Dugelay.

Chacun des trois paramètres de l’œil bénéficie ensuite d’une analyse approfondie par un algorithme. Pour comparer deux iris, l’étude de chaque paramètre est effectuée deux fois : une première sur l’œil qui est testé, et une autre sur celui de référence. Il s’agit ensuite d’établir des calculs de distance représentant le degré de similitudes entre chaque iris. Ces trois premiers calculs aboutissent à des scores qui sont ensuite fusionnés par un seul algorithme. Toutefois, tous les paramètres ne sont pas fiables de la même manière pour distinguer deux iris. Si la texture est l’élément de base, la couleur est quant à elle une caractéristique moins discriminante. C’est pourquoi lors de la fusion des scores, chaque paramètre participe de manière proportionnelle à son efficacité par rapport aux autres dans le calcul final.

Authentification, identification, sécurité et protocole

Cet algorithme peut être utilisé selon deux configurations possibles qui déterminent son temps d’exécution. Dans le cas d’une authentification, il s’agit d’une comparaison avec le gabarit de l’iris de la personne propriétaire du téléphone. Ce procédé pourrait être utilisé  pour débloquer un smartphone ou pour valider des transactions bancaires. L’algorithme donne alors un résultat en 1 seconde. Par contre, si celui-ci est utilisé à des fins d’identification, la question n’est plus de savoir si l’iris est le vôtre, mais à qui il correspond. L’algorithme pourrait alors servir à des fins de contrôle d’identité. Cette idée est au cœur du projet H2020 PROTECT auquel participe Eurecom. Lors d’un passage à la frontière par exemple, l’individu n’aurait plus besoin de sortir de son véhicule. Il s’identifierait au poste de contrôle depuis son mobile.

Cependant, si FIRE montre la possibilité d’adapter la technique de reconnaissance de l’iris dans le visible et sur mobile, des questions de protocole doivent encore être étudiées avant de rendre ce dispositif accessible au grand public. « Même si l’algorithme ne se trompait jamais dans le visible, il faudrait en plus démontrer qu’il est fiable en matière de performance et robuste face à des attaques. Ce type de biométrie pose également des questions sur la vie privée : quelles informations seraient transmises, à qui, qui pourrait les stocker ? etc. », ajoute Jean-Luc Dugelay.

Plusieurs perspectives sont possibles. D’une part la sécurité du dispositif pourrait être augmentée. « Chaque capteur associé à un appareil photo a un bruit spécifique le distinguant de tous les autres. C’est comme de la balistique digitale. On peut ainsi vérifier qu’il s’agit bien de votre iris et qu’il s’agit en plus, de votre mobile à partir du bruit dans l’image. Le protocole devient dans ce cas plus compliqué à pirater », précise Jean-Luc Dugelay. En attendant d’élargir les perspectives, la partie algorithmique mise en place par l’équipe d’Eurecom est sur la bonne voie de l’opérationnalité.