Être d’accord sur la reconnaissance de l’iris - 1

Après les attentats terroristes du 11 septembre 2001, l’utilisation de la biométrie a considérablement augmenté comme moyen de vérifier et/ou d’identifier positivement un individu. La technologie de reconnaissance de l'iris, qui existe depuis un certain temps, connaît également la croissance la plus notable depuis la dernière décennie. Au cours des dernières années, de nombreuses nouvelles technologies de reconnaissance de l'iris ont évolué et le nombre de fournisseurs sur le marché a considérablement augmenté. Dans cet article en deux parties, Ravi Das explique ce qu'implique la reconnaissance de l'iris.

Au cours de la dernière décennie, les brevets qui ont alimenté la croissance de la technologie de reconnaissance de l'iris étaient détenus par une seule société : Iridian Technologies, Inc. Aujourd'hui, les brevets originaux de reconnaissance de l'iris ont expiré et la société a été rachetée par d'autres fournisseurs de services biométriques. À mesure que cela a mis fin au monopole détenu sur la reconnaissance de l'iris, le nombre de fournisseurs sur le marché a augmenté au cours des deux dernières années et de nombreuses nouvelles technologies ont évolué. Un bon exemple en est qu’au moment du 11 septembre, la technologie de reconnaissance de l’iris obligeait l’utilisateur final à rester immobile devant une caméra, à une distance très proche. De nos jours, les images de l’iris peuvent être capturées de bien plus loin, et même lorsque les individus marchent. La deuxième partie de cet article abordera ces avancées récentes, ainsi que les (dés)avantages et les applications commerciales de la reconnaissance de l'iris.
Dans cette partie, les sujets suivants seront abordés :

• une structure générale de l'iris ;
• une révision de la reconnaissance traditionnelle de l'iris ;
• un exemple très célèbre de reconnaissance de l'iris.

Structure générale de l'iris

En examinant votre œil, vous remarquerez une partie colorée de celui-ci, située au centre. C'est ce qu'on appelle l'iris. Il se situe entre la pupille et la sclère, le blanc de l'œil. Bien que la couleur de l'iris varie d'un individu à l'autre, il existe un point commun entre les couleurs, notamment le vert, le bleu, le marron et, dans des cas isolés, même une couleur noisette. Dans les cas les plus extrêmes, une combinaison de ces couleurs peut être observée dans l’iris. La couleur de l'iris est principalement déterminée par le code ADN hérité de nos parents.

But

Le rôle principal de l'iris est de contrôler le diamètre et la taille de la pupille. La pupille est la partie de l'œil qui permet à la lumière de pénétrer dans la rétine, située au fond de l'œil. Bien entendu, la quantité de lumière qui peut pénétrer dans la pupille est directement fonction de son expansion et de sa contraction, qui est régie par les muscles de l'iris : le muscle sphincter, responsable de la contraction de la pupille, et un ensemble de muscles. des muscles dilatateurs, qui régissent l’expansion de la pupille. L'iris est principalement composé de deux couches : un tissu fibrovasculaire pigmenté appelé stromal, et sous les cellules épithéliales pigmentées stromales.
Lorsque vous regardez votre iris dans le miroir, vous remarquerez un motif rayonnant, connu sous le nom de réseau trabéculaire. Lorsque la lumière proche infrarouge (NIR) est projetée sur l'iris, de nombreuses caractéristiques uniques peuvent être observées, telles que des crêtes, des plis, des taches de rousseur, des sillons, des arcs, des cryptes et des couronnes. Enfin, le collet de l'iris est la région la plus épaisse, séparant la zone pupillaire – qui forme la limite de la pupille – et la zone ciliaire – qui remplit le reste de l'iris.
L’iris est considéré comme l’une des structures les plus uniques de la physiologie humaine et, en fait, chaque individu possède une structure d’iris différente dans les deux yeux. Même les vrais jumeaux ont des structures d’iris différentes, comme l’ont montré des études scientifiques. Une image de l'iris peut être vue sur la figure 1.

Rétine et nerf optique

Bien que les gens confondent souvent la rétine avec l’iris, ils possèdent tous deux des fonctions très différentes qui régissent le traitement des informations visuelles dans le cerveau. Le but principal de l'iris est de contrôler la pupille. La rétine est située au fond de l'œil et est constituée de millions de photorécepteurs – appelés bâtonnets et cônes – ainsi que de divers types de tissus sensoriels dont la fonction première est de transformer les rayons lumineux captés par la pupille en signaux électriques. et des impulsions. Le motif unique des vaisseaux sanguins de la rétine rejoint le disque optique à l’arrière de la rétine. Ici, se forme le nerf optique à travers lequel les impulsions électriques se déplacent vers le cerveau pour être transformées en informations visuelles. Une image de la rétine est visible sur la figure 2. Les mécanismes de balayage biométrique de l'iris et de la rétine sont totalement différents. Pour la reconnaissance de l'iris, seul un appareil photo est nécessaire pour prendre une photo de l'iris, tandis que, en revanche, pour la reconnaissance rétinienne, un individu doit s'asseoir et tenir son œil devant un réceptacle d'où une lumière est projetée dans l'œil couvrant son œil. circonférence. Cela peut prendre quelques minutes. La reconnaissance rétinienne étant plus invasive, cette technologie n’a pas atteint les mêmes niveaux de pénétration du marché que la reconnaissance de l’iris.

Revue de la reconnaissance traditionnelle de l'iris

L’idée d’utiliser l’iris pour confirmer l’identité d’un individu remonte à 1936, lorsqu’un ophtalmologiste du nom de Frank Burch a proposé pour la première fois l’idée. Cette idée n’a été brevetée qu’en 1987 et, au milieu des années 1990, le Dr John Daugmann de l’Université de Cambridge a développé les premiers algorithmes mathématiques pour cette idée. La technologie traditionnelle de reconnaissance de l'iris exigeait que l'utilisateur final se tienne à moins de dix pouces de la caméra. Ensuite, avec la lumière NIR qui brille dans l’iris, diverses images sont capturées et compilées en une seule photographie composite primaire. Un logiciel spécial supprime toute obstruction de l'iris, qui peut inclure des parties de la pupille, des cils, des paupières et tout éblouissement résultant de la caméra à iris. À partir de cette image composite, les caractéristiques uniques de l'iris (telles que décrites ci-dessus) sont ensuite « zonées » en centaines de phaseurs (également appelés vecteurs), dont les mesures et le niveau d'amplitude sont ensuite extraits, puis convertis en un fichier mathématique binaire. , avec un maximum de 500 octets .

Le fichier mathématique binaire devient alors le véritable modèle biométrique de l’iris, également connu sous le nom de « IrisCode ». Cependant, afin de vérifier ou d'identifier positivement un individu dans la base de données, les modèles d'inscription et de vérification basés sur l'iris – les IrisCodes – sont comparés les uns aux autres octet par octet, à la recherche d'éventuelles dissemblances parmi la chaîne de chiffres binaires. En d’autres termes, à quel pourcentage les zéros et les uns des modèles d’inscription et de vérification basés sur l’iris correspondent-ils ou ne correspondent-ils pas ? Cette réponse est trouvée en utilisant une technique connue sous le nom de « Distances de Hamming » – qui est aujourd’hui utilisée dans les algorithmes de reconnaissance de l’iris (voir encadré 1). Après que ces distances ont été mesurées, des tests d'indépendance statistique sont effectués, en utilisant des mathématiques booléennes de haut niveau (telles que les opérateurs OU exclusifs [XOR] et les opérateurs masqués). Enfin, si le test d’indépendance statistique est réussi, l’individu est alors positivement vérifié ou identifié, mais si les tests d’indépendance statistique échouent, la personne n’est pas positivement vérifiée ou identifiée.

Exemple célèbre de reconnaissance de l'iris

Le meilleur exemple d’utilisation des techniques traditionnelles de reconnaissance de l’iris a probablement été lorsqu’une équipe du magazine National Geographic tentait de confirmer l’identité de Sharbat Gula, également connue sous le nom de « fille afghane ». La célèbre photo des yeux verts saisissants de Sharbat Gula remonte à près de 30 ans, soit en 1985. Sharbat est originaire d'Afghanistan. Au moment de l'invasion de l'Afghanistan par l'Union soviétique, elle et sa famille ont fui vers le camp de réfugiés de Nasir Bagh, situé à Peshawar, au Pakistan. Pendant ce temps, un photographe du National Geographic, Steve McCurry, est venu dans cette région pour capturer en images le sort des réfugiés afghans. L’une des réfugiées qu’il a rencontrées et qu’il a photographiées était Sharbat Gula, alors qu’elle n’avait que 13 ans. Steve McCurry ne connaissait pas son nom ni quoi que ce soit d'autre sur sa famille. Parmi les nombreuses photos qu’il a prises d’elle, une s’est particulièrement démarquée : celle de ses yeux verts perçants.

Au cours des 17 années suivantes, l'image est devenue mondialement connue, apparaissant dans des livres, des magazines, des journaux, des affiches et d'autres médias. Sharbat Gula ne savait rien de sa renommée jusqu'à ce qu'elle rencontre Steve McCurry pour la deuxième fois en 2002. En janvier 2002, Steve McCurry est retourné dans la même région pour tenter une dernière fois de localiser Sharbat Gula. Steve McCurry et son équipe ont fouillé de nombreux villages et sont tombés sur diverses pistes qui se sont révélées fausses. Finalement, la percée s'est produite lorsqu'un individu s'est manifesté et a affirmé que Sharbat Gula était un voisin d'à côté il y a de nombreuses années. Après plusieurs jours, ce même individu a ramené le frère de Sharbat Gula, qui avait les yeux de la même couleur. À partir de ce moment, McCurry et son équipe ont eu le sentiment d'avoir localisé la famille de Sharbat Gula. Quant à Sharbat Gula, pour des raisons culturelles, n'était pas autorisé à rencontrer d'autres hommes, une productrice du National Geographic l'a d'abord rencontrée et a pris des photos. Finalement, après une série de « négociations » avec sa famille, Steve McCurry a pu rencontrer Sharbat Gula. Après avoir posé quelques questions et comparé les photos récentes à la photo de renommée mondiale, Steve McCurry a estimé qu'il avait enfin trouvé la fille afghane – 17 ans plus tard.

Identifier positivement Sharbat Gula

Cependant, divers tests ont dû être effectués afin de s'assurer que Sharbat Gula était bien la fille afghane. Deux tests sophistiqués ont été utilisés : des techniques de reconnaissance faciale développées par des médecins légistes du FBI et des techniques de reconnaissance de l'iris développées par le Dr John Daugmann et Iridian Technologies, Inc. Dans les deux tests, les photos prises en 1985 ont été comparées à celles prises en 2002. les techniques de reconnaissance faciale ont confirmé son identité ; cependant, le test ultime se résumait à la reconnaissance de l'iris en raison de sa fiabilité, comme indiqué précédemment dans cet article.

Cependant, les scientifiques d'Iridian Technologies, Inc. ont dû surmonter un certain nombre d'obstacles. Premièrement, les photos prises par National Geographic de Sharbat Gula n'ont pas été prises avec des caméras à reconnaissance d'iris, mais avec d'autres types de caméras. En conséquence, les scientifiques ont dû éliminer les effets des réflexions lumineuses produites par ces caméras, et également apporter diverses modifications à la qualité d'image des photographies. Les photos de Sharbat Gula ont ensuite été numérisées au format numérique. Deuxièmement, la reconnaissance de l'iris fonctionne en examinant des scans de sujets vivants, et non des photographies statiques, ce qui constituait un autre obstacle majeur. Après avoir apporté une série d'ajustements au logiciel de reconnaissance de l'iris, les scientifiques ont conclu que Sharbat Gula était définitivement la fille afghane. « La correspondance des yeux de Sharbat Gula avec ceux de la photo de couverture de 1985 était irréfutable, car nous avons atteint une probabilité de 1 sur 100 millions d’une fausse correspondance. Il ne fait aucun doute dans mon esprit que National Geographic a trouvé la jeune fille sur la photo de couverture. »2

Résumé

Dans la première partie de cet article en deux parties, la structure physiologique de l'iris a été passée en revue, ainsi que les méthodes utilisées dans la reconnaissance traditionnelle de l'iris et la manière dont Sharbat Gula a été trouvée et identifiée des décennies plus tard. Dans le prochain numéro de la Revue, cet article se poursuivra avec :
• Progrès récents réalisés dans la reconnaissance de l'iris.

• Les applications commerciales de la reconnaissance de l'iris.
• Les avantages et les inconvénients de la reconnaissance de l'iris.
• Conclusions finales.

References
1 http://en.wikipedia.org/wiki/Hamming_distance
2 Quote from Ulf Cahn von Seelen, Director of Algorithms, Iridian Technologies, Inc, taken from Biometric Digest, April 2002.