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REVENDICATIONS
1. Procédé d'identification d'une personne d'après son image vasculaire rétinienne, caractérisé en ce qu'il consiste:
a) à balayer le fond de l'oeil avec une source lumineuse déplacée selon un programme prédéterminé,
b) à détecter la fraction de la lumière qui est réfléchie par la rétine de l'oeil,
c) à repérer chaque point d'intersection de la trajectoire du spot lumineux et d'un vaisseau sanguin de la rétine pour former un diagramme d'intersections, et
d) à comparer le diagramme ainsi obtenu, avec un diagramme de référence pour déterminer leur identité ou leur non-identité.
2. Procédé d'identification d'une personne, d'après son image vasculaire rétinienne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste:
a) à faire fixer l'oeil de la personne sur un point situé à une distance prédéterminée de son cristallin,
b) à balayer la rétine de l'oeil, ainsi fixé, avec un faisceau de lumière sensiblement monochromatique se déplaçant selon un programme prédéterminé,
c) à enregistrer le diagramme ainsi obtenu,
d > à conserver le diagramme enregistré pour une comparaison ultérieure,
e) à faire à nouveau fixer l'oeil de la personne sur un point situé à la même distance,
í) à balayer à nouveau la rétine de l'oeil avec un spot lumineux mobile,
en détectant la fraction réfléchie de la lumière, pour obtenir un nouveau diagramme des points d'intersection, et
g) à comparer le nouveau diagramme et le diagramme précédemment enregistré pour contrôler l'identification de la personne.
3. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé d'identification d'une personne d'après son image vasculaire rétinienne selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend:
a) un moyen de fixation de l'oeil de la personne sur un point situé à une distance prédéterminée de son cristallin,
b) un moyen de balayage de la rétine de l'oeil, ainsi fixé, avec une source lumineuse animée d'un mouvement prédéterminé,
c) un moyen de détection de la lumière réfléchie par la rétine, pour localiser chaque point d'intersection de la trajectoire du spot lumineux et d'un vaisseau sanguin de la rétine,
d) un moyen d'enregistrement du diagramme des points d'intersection,
ainsi obtenu,
e) un moyen de rappel du diagramme enregistré et de comparaison avec un nouveau diagramme obtenu, ultérieurement, aux fins de vérification de l'identité de la personne, et
f) un indicateur signalant la concordance du nouveau diagramme et de l'ancien.
4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de fixation de l'oeil comprend une source lumineuse ponctuelle.
5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de balayage comprend une source lumineuse à spot mobile, constituée de 360 diodes électroluminescentes disposées en deux cercles concentriques, et un circuit d'excitation illuminant chaque diode selon une séquence prédéterminée.
6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les cercles intérieur et extérieur de diodes sont situés sur des surfaces coniques, partant de l'oeil et ayant des ouvertures respectives d'environ 6 et 12 .
7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la séquence d'excitation sélective de toutes les diodes électroluminescentes dure environ 1/30 s.
1. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les diodes émettent une lumière verte sensiblement monochromatique.
9. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de détection de la lumière réfléchie comprend un photodétecteur, un analyseur d'image, convertissant la sortie analogique du photodètecteur en un code binaire, et un circuit activant cycliquement le photodètecteur en synchronisme avec l'excitation des diodes.
10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen d'enregistrement des diagrammes d'intersections, de rappel des diagrammes enregistrés, de commande des diodes électroluminescentes et d'activation du photodétecteur est un ordinateur numérique relié à la source lumineuse à spot mobile et à l'analyseur d'image.
11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'ordinateur comprend une mémoire morte, contenant les instructions nécessaires au fonctionnement de l'appareil; un microprocesseur, exécutant lesdites instructions; une première interface périphérique, assurant la liaison entre l'analyseur d'image et le microprocesseur; une mémoire de travail à accès direct, enregistrant le diagramme numérique fourni par le microprocesseur; une autre mémoire d'ordinateur, contenant un nombre de diagrammes d'intersections utilisables pour des comparaisons ultérieures avec d'autres diagrammes d'intersections nouvellement obtenus; et une seconde interface périphérique, reliant le microprocesseur au circuit de commande de la source lumineuse, à la mémoire de stockage de diagrammes et au moyen d'affichage.
12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend un clavier relié à l'ordinateur pour déclencher le fonctionnement et pour introduire un code d'identification de la personne, ledit code d'identification servant d'adresse pour l'enregistrement et le rappel du diagramme d'intersections associé.
13. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que la mémoire de stockage des diagrammes est celle d'un ordinateur extérieur à l'appareil, et en ce que le micro-ordinateur, incorporé dans l'appareil, comprend une interface de communication avec l'ordinateur extérieur.
La présente invention concerne un appareil et un procédé de vérification de l'identité d'une personne par observation de son système vasculaire rétinien.
L'automatisation croissante de la société moderne crée le besoin d'une méthode rapide et fiable de vérification automatique de l'identité d'une personne. Différentes techniques bien connues ont été utilisées à cette fin: photographies, empreintes digitales, signatures, spectres vocaux ou présentation d'un numéro d'identification soit par la personne elle-même, soit au moyen d'une carte portant un ruban magnétique.
Les quatre premières méthodes se prêtent mal à une vérification automatique, car elles font intervenir une comparaison subjective.
Même Si l'on pouvait réaliser une machine capable d'effectuer une telle comparaison, l'acquisition et l'interprétation des informations seraient longues et délicates, ce qui exclut une vérification instantanée.
La méthode numérique, bien que satisfaisante sur le plan de l'automatisation, pose de sérieux problèmes de sécurité, car le numéro ou la carte d'identification risquent d'être perdus, volés ou falsifiés.
La présente invention a donc, pour principaux objets, un appareil et un procédé de vérification automatique de l'identité d'une personne ne faisant intervenir aucun élément d'appréciation subjective. Ce procédé et cet appareil sont caractérisés par la rapidité de l'opération de vérification, par la quasi-impossibilité d'une erreur, par la permanence des critères d'identification au cours de la vie de la personne et par l'impossibilité de toutes les falsifications ou contrefa çons imaginables. L'appareil de l'invention est, enfin, peu coûteux à fabriquer et peut être facilement automatisé.
Le procédé et l'appareil selon la présente invention sont définis par les revendications I et 3 respectivement.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple non limitatif,
un mode de réalisation de l'objet de l'invention.
Les fig. lA et 2A sont des vues en plan d'un système vasculaire
rétinien, tel qu'on peut l'observer par un examen de fond de l'oeil, avec en superposition les cercles concentriques de quantification du procédé de l'invention.
Les fig. I B et 2B sont des diagrammes d'absorption quantifiés, obtenus à partir des images rétiniennes des fig. I A et 2A.
La fig. 3 est un schéma synoptique de l'appareil de l'invention.
La fig. 4 est une vue de détail agrandie d'une petite partie de la rétine, illustrant le principe du système de quantification de l'invention.
Le procédé d'identification décrit ci-après est fondé sur le fait que, de tous les traits physiologiques humains, l'image rétinienne est celle qui caractérise le mieux un individu. Pour chaque personne, l'image rétinienne est unique du point de vue du nombre de gros vaisseaux sanguins dans la région du disque optique, de l'angle relatif de ces vaisseaux à leur point d'émergence du nerf optique, des ramifications caractéristiques des vaisseaux, et du diamètre du disque optique.
De plus, l'image rétinienne ne varie pas sensiblement au cours de la vie de l'individu.
Il est évidemment impossible de contrefaire une image rétinienne et à fortiori de la modifier, car elle est liée à la vision de l'individu.
Un autre avantage de l'image rétinienne est sa facilité d'acquisitien, car l'oeil fournit gratuitement la majeure partie du système optique nécessaire. Ainsi, l'oeil assure naturellement la focalisation et l'alignement de l'axe optique.
Une autre propriété favorable des images rétiniennes est la possibilité de les analyser et de les quantifier automatiquement sans aucune interprétation subjective. Un nombre réduit de variables permet une identification simple et fiable par une machine relativement peu complexe.
Le diagramme d'absorption rétinienne, ainsi obtenu, peut être enregistré en même temps qu'un numéro d'identification attribué à la personne, et peut être utilisé, par la suite, comme diagramme de référence pour des comparaisons avec des diagrammes obtenus ultérieurement, lors de vérifications d'identité.
L'appareil de l'invention comprend, par exemple, une source lumineuse de fixation de l'oeil à une distance prédéterminée, une source lumineuse à spot mobile constituée de 360 diodes électroluminescentes, disposées en deux cercles concentriques et excitées sélectivement en une séquence rapide, et un photodétecteur sensible à la lumière réfléchie par le fond de l'oeil.
Un ordinateur coordonne le fonctionnement des divers éléments de l'appareil, pour obtenir un diagramme d'absorption rétinienne qui peut être enregistré et rappelé à volonté, pour effectuer des comparaisons avec d'autres diagrammes obtenus ultérieurement.
Pour obtenir par exemple un diagramme quantifié, la personne doit fixer son oeil sur un point situé à une certaine distance et dans une position prédéterminée par rapport au cristallin de l'oeil. Cette orientation préliminaire est essentielle, pour que la zone observée sur la rétine soit toujours la même et donne un diagramme reproductible.
L'oeil étant fixé comme décrit ci-dessus, on balaie sa rétine selon un programme séquentiel, étudié pour intercepter efficacement les plus gros vaisseaux sanguins de son système vasculaire. Pour obtenir un bon contraste, on utilise de préférence une lumière monochromatique verte qui est presque complètement absorbée par les vaisseaux rouge sombre, et qui est fortement réfléchie par le tissu rétinien.
La partie réfléchie de la lumière est dirigée sur un photodétecteur, et les points de non-réflexion, correspondant à des vaisseaux sanguins, sont indiqués sur un diagramme d'absorption rétinienne qui est enregistré en vue de comparaisons ultérieures.
Lorsqu'une personne à identifier se présente, il suffit de prendre un diagramme d'absorption rétinienne de son oeil et de le comparer au diagramme enregistré pour assurer une identification absolue.
L'appareil utilisé à cet effet est représenté schématiquement sur la fig. 3. il comprend un tunnel opaque 10 dont l'entrée détermine la position de l'oeil 12. Le rôle du tunnel 10 est d'abriter l'oeil de la lumière ambiante. Comme indiqué plus haut, pour assurer une orientation constante de l'axe oculaire, on dispose une source lumineuse de fixation 14 dans une position quelconque lui permçt- tant d'être visible à travers le tunnel 10.
La source lumineuse à spot mobile 16 est également disposée à l'autre extrémité du tunnel. Dans l'exemple illustré, il s'agit d'une source multiple constituée de 360 diodes électroluminescentes juxtaposées sur deux cercles concentriques. Comme indiqué précédemment, ces diodes émettent une lumière verte sensiblement complémentaire du rouge des vaisseaux sanguins. Ainsi, le pinceau lumineux qui tombe sur un vaisseau est fortement absorbé.
Le cercle intérieur fait partie d'une surface conique ayant au sommet un angle de 6 qui diverge à partir du cristallin de l'oeil, lorsque ce dernier est convenablement orienté. Le cercle intérieur comprend 120 diodes électroluminescentes régulièrement espacées de .
Le cercle extérieur fait partie d'une surface conique ayant au sommet un angle de l2#, et comprend 240 diodes électroluminescentes régulièrement espacées de 1,5 . Ainsi, la distance de deux diodes adjacentes est la même sur les deux cercles.
Les diodes sont numérotées, consécutivement, dans le sens des aiguilles d'une montre, en partant de la position midi sur le cercle intérieur, comme illustré sur les fig. I B et 2B. Un circuit de commande 17 excite tour à tour chaque diode pendant un bref instant et dans l'ordre numérique. Ainsi, à un instant donné, une seule diode de la source 16 est éclairée.
Bien qu'on puisse utiliser d'autres programmes de commande de la source lumineuse multiple 16,1'analyse statistique des résultats a montré que le programme, décrit ci-dessus, assure une excellente discrimination du réseau vasculaire rétinien de l'oeil humain.
Une lentille de collimation 18 est placée devant l'analyseur à spot mobile 16, pour que l'oeil 12 reçoive un faisceau parallèle de lumière de chaque diode électroluminescente.
La lumière réfléchie par les rayons qui frappent la rétine, ailleurs que sur des vaisseaux sanguins, est déviée par un miroir semi-argenté 20 vers un photodétecteur 22. On verra dans la description du fonctionnement de l'appareil de l'invention que le photodétecteur est activé cycliquement en synchronisme avec la séquence d'excitation des diodes.
Le photodétecteur 22 est relié à un analyseur d'image 24 qui convertit le signal analogique du photodétecteur en un code binaire. L'analyseur d'image 24 comprend un comparateur de tension en circuit intégré, qui convertit le signal analogique du photo détecteur en un signal numérique susceptible d'être traité par un micro-ordinateur décrit ci-après.
On peut, par exemple, faire correspondre la valeur binaire 1 à un faible niveau d'éclairement du photodétecteur 22 qui traduit la présence d'un vaisseau sanguin. Inversement, un fort niveau d'éclairement, correspondant à une réflexion sur le tissu rétinien, sera représenté par la valeur binaire 0. Il est évidemment nécessaire de prévoir un seuil de détection, car le faisceau lumineux projeté sur la rétine peut n'être que partiellement absorbé par un vaisseau sanguin, auquel cas le photodétecteur donnera un niveau intenté^ diaire.
Sur la fig. 3, la référence 26 représente un micro-ordinateur dont les composants sont interconnectés par un bus classique 27.
Le micro-ordinateur 26 se compose d'un microprocesseur (MP) 30, d'une mémoire morte (ROM) 28 contenant le programme d'exécution, d'une mémoire vive (RAM) 34, d'interfaces périphériques (PIA I et Il) 32 et 33, et d'une interface de communications (ACIA) 40. Ce genre de micro-ordinateur est courant et bien connu des spécialistes. La première interface périphérique 32 est reliée à l'analyseur d'image 24 et la seconde interface périphérique 33 est reliée au circuit de commande 17 de la source lumineuse 16.
La mémoire de travail 34, qui communique avec le microprocesseur 30 par le bus 27, sert à enregistrer temporairement le diagramme d'absorption rétinienne constitué par la sortie analogique de l'analyseur d'image 24. La mémoire 34 contient également le numéro d'identification de la personne et son diagramme de référence. En pratique, on peut utiliser n'importe quelle mémoire courante à lecture-écriture sélective.
Un clavier 36, relié à la première interface périphérique 32, permet à l'opérateur d'introduire le numéro d'identification et de commander les différentes fonctions de l'appareil. Un dispositif d'affichage 38, relié à l'interface 32, permet de visualiser le numéro introduit au clavier, pour le comparer avec celui qui est fourni par la personne à identifier.
Un ordinateur extérieur (non représenté), disposant d'une grande capacité de mémoire de masse, contient les diagrammes d'absorption rétinienne d'un grand nombre de personnes susceptibles d'être contrôlées. Dans le mode de réalisation illustré, cet ordinateur central peut desservir un nombre plus ou moins important d'appareils du type décrit, et effectue les comparaisons des diagrammes et des numéros d'identification. L'appareil de l'invention communique avec l'ordinateur central par l'interface asynchrone 40 qui est reliée au bus 27.
Si l'identification donne un résultat positif, celuici est affiché sur un indicateur spécial 41 qui est relié à la seconde interface périphérique 33.
Le programme de comparaison de l'ordinateur extérieur contient toutes les instructions nécessaires, pour traiter à distance le contenu de la mémoire de travail 34, qui lui est transmis par l'interface asynchrone de communications 40.
L'appareil décrit fonctionne de la manière suivante: l'opérateur commence par mettre l'appareil sous tension en appuyant sur un bouton (non représenté) du clavier 36. La source lumineuse de fixation 14 s'éclaire, et le micro-ordinateur 26 est mis en fonction pour exécuter son programme d'analyse contenu dans la mémoire morte 28.
L'opérateur peut être la personne à identifier qui doit placer son oeil à l'entrée du tunnel 10, de façon à fixer son regard sur la source lumineuse 14. Pour cette orientation de l'oeil, la trajectoire des spots mobiles est centrée sur le point d'émergence du nerf optique, qui constitue la tache aveugle de la rétine.
L'utilisateur appuie ensuite sur un bouton de départ (non représenté) du clavier 86, qui éteint la lumière de fixation 14 et déclenche le cycle de balayage de la source lumineuse 16.
Plus précisément, la première diode électroluminescente est excitée par le circuit de commande 17 sur un ordre reçu de l'interface 33. La lumière de cette diode collimatée par la lentille 18 est projetée dans l'oeil 12 à travers le miroir semi-argenté 20. Le faisceau parallèle est focalisé par le cristallin sur la rétine de l'oeil, et la fraction réfléchie de la lumière est renvoyée vers le miroir 20 qui la dévie sur le photodétecteur 22.
Ce processus est illustré sur la fig. 4, qui représente un vaisseau sanguin 46 traversant une portion du tissu rétinien 48. L'arc de cercle 50 représente la trajectoire de balayage et les ronds 51 représentent les positions successives du spot mobile sur la rétine. Les lignes 52 et 54 représentent respectivement les rayons incidents et réfléchis.
Cependant, le rayon incident 56 est absorbé par le vaisseau sanguin et il n'y a pas de rayon réfléchi.
L'analyseur d'image 24 convertit la sortie analogique du photodétecteur 22 en un signal numérique. Un bit I correspond à un faible niveau de réflexion, dû à la présence d'un vaisseau sanguin, et un bit 0 correspond à une forte réflexion de la lumière par le tissu rétinien. Ainsi, le diagramme d'absorption rétinienne est quantifié sous la forme d'une séquence de bits 1 et 0, enregistrés dans la mémoire 34 à des adresses qui correspondent à chaque diode électroluminescente excitée.
Plus précisément, le microprocesseur 30, qui commande la séquence d'excitation des diodes électroluminescentes, fait progresser, en synchronisme, les adresses d'inscription dans la mémoire 34 des signaux quantifiés fournis par le photodétecteur 22 et l'analyseur 24.
Le processus se poursuit jusqu'à ce que toutes les diodes électroluminescentes aient été excitées à leur tour, et à la fin la mémoire 35 contient une séquence binaire, dont les 1 indiquent chaque point d'intersection d'un vaisseau avec les deux cercles concentriques décrits sur la rétine par les spots lumineux.
Le processus de balayage séquentiel doit être relativement rapide, pour éviter que l'oeil ait le temps de changer d'orientation par rapport à la source de fixation. Sa durée pratique peut être de l'ordre de l/30s.
Les diagrammes des fig. I B et 2B font apparaître les points d'absorption 42, qui correspondent aux intersections des cercles concentriques et des vaisseaux sanguins des fig. lA et 2A. La configuration unique du système vasculaire rétinien de chaque individu assure l'unicité des diagrammes d'absorption conrespon- dants.
Chaque point d'absorption est repéré par son adresse qui est simplement le numéro de la diode électroluminescente correspondante. On peut, ainsi, présenter le diagramme d'absorption sous la forme d'une suite de nombres, qui est indiquée sur le côté gauche des fig. I B et 2B. L'ordinateur externe, chargé des comparaisons de diagrammes, travaille sur ces suites de nombres.
A la fin de l'analyse rétinienne, le microprocesseur actionne un indicateur (non représenté) demandant à la personne d'introduire son numéro d'identification à l'aide du clavier 36. Ce numéro est chargé dans la mémoire 34 avec le diagramme d'absorption et il est simultanément reproduit sur un indicateur 38, pour que l'utilisateur puisse vérifier son exactitude.
Le microprocesseur 30 déclenche, ensuite, le transfert du contenu de la mémoire de travail 34 par l'interface de communication 40 à l'ordinateur central, qui exécute un programme de comparaison et dispose d'un fichier des diagrammes de référence.
Ainsi, l'ordinateur recherche dans sa mémoire le diagramme qui correspond au numéro d'identification fourni, et il le compare au nouveau diagramme que vient de lui transmettre le microordinateur 26.
En cas de concordance, il retransmet au micro-ordinateur un signal d'identification, qui actionne un indicateur visuel ou autres 41 confirmant l'identité de la personne.
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CLAIMS
1. Method for identifying a person according to his retinal vascular image, characterized in that it consists:
a) scanning the fundus of the eye with a light source displaced according to a predetermined program,
b) detecting the fraction of the light which is reflected by the retina of the eye,
c) locating each point of intersection of the trajectory of the light spot and of a blood vessel of the retina to form a diagram of intersections, and
d) to compare the diagram thus obtained, with a reference diagram to determine their identity or their non-identity.
2. A method of identifying a person, according to his retinal vascular image according to claim 1, characterized in that it consists:
a) to fix the eye of the person on a point located at a predetermined distance from his lens,
b) scanning the retina of the eye, thus fixed, with a substantially monochromatic beam of light moving according to a predetermined program,
c) to record the diagram thus obtained,
d> to keep the saved diagram for a later comparison,
e) to fix the eye of the person again on a point located at the same distance,
í) scanning the retina of the eye again with a moving light spot,
by detecting the reflected fraction of the light, to obtain a new diagram of the points of intersection, and
g) comparing the new diagram with the previously saved diagram to verify the identification of the person.
3. Apparatus for implementing the method of identifying a person according to his retinal vascular image according to claims 1 and 2, characterized in that it comprises:
a) a means of fixing the eye of the person on a point located at a predetermined distance from his lens,
b) a means for scanning the retina of the eye, thus fixed, with a light source animated with a predetermined movement,
c) a means for detecting the light reflected by the retina, for locating each point of intersection of the trajectory of the light spot and of a blood vessel of the retina,
d) a means of recording the diagram of the points of intersection,
thus obtained,
e) a means of recalling the recorded diagram and of comparison with a new diagram obtained subsequently for the purpose of verifying the identity of the person, and
f) an indicator indicating that the new diagram matches the old one.
4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the means for fixing the eye comprises a point light source.
5. Apparatus according to claim 3, characterized in that the scanning means comprises a light source with a moving spot, consisting of 360 light-emitting diodes arranged in two concentric circles, and an excitation circuit illuminating each diode in a predetermined sequence.
6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the inner and outer circles of diodes are located on conical surfaces, starting from the eye and having respective openings of approximately 6 and 12.
7. Apparatus according to claim 5, characterized in that the selective excitation sequence of all the light-emitting diodes lasts for about 1/30 s.
1. Apparatus according to claim 5, characterized in that the diodes emit a substantially monochromatic green light.
9. Apparatus according to claim 5, characterized in that the means for detecting the reflected light comprises a photodetector, an image analyzer, converting the analog output of the photodetector into a binary code, and a circuit cyclically activating the photodetector in synchronism with the excitation of the diodes.
10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the means for recording the intersection diagrams, for recalling the recorded diagrams, for controlling the light-emitting diodes and for activating the photodetector is a digital computer connected to the light source at mobile spot and image analyzer.
11. Apparatus according to claim 10, characterized in that the computer comprises a read-only memory, containing the instructions necessary for the operation of the apparatus; a microprocessor, executing said instructions; a first peripheral interface, providing the link between the image analyzer and the microprocessor; a direct access working memory, recording the digital diagram supplied by the microprocessor; another computer memory, containing a number of intersection diagrams usable for subsequent comparisons with other newly obtained intersection diagrams; and a second peripheral interface, connecting the microprocessor to the light source control circuit, to the diagram storage memory and to the display means.
12. Apparatus according to claim 11, characterized in that it comprises a keyboard connected to the computer to trigger the operation and to introduce a person identification code, said identification code serving as address for the save and recall the associated intersection diagram.
13. Apparatus according to claim 11, characterized in that the memory for storing the diagrams is that of a computer external to the apparatus, and in that the microcomputer, incorporated in the apparatus, comprises a communication interface with the outside computer.
The present invention relates to an apparatus and method for verifying the identity of a person by observing their retinal vascular system.
The increasing automation of modern society creates the need for a fast and reliable method of automatically verifying a person's identity. Various well-known techniques have been used for this purpose: photographs, fingerprints, signatures, voice spectra or presentation of an identification number either by the person himself or by means of a card carrying a magnetic tape.
The first four methods do not lend themselves to automatic verification because they involve subjective comparison.
Even if we could make a machine capable of carrying out such a comparison, the acquisition and interpretation of the information would be long and delicate, which excludes instant verification.
The digital method, although satisfactory in terms of automation, poses serious security problems because the number or the identification card may be lost, stolen or falsified.
The present invention therefore has, for main objects, an apparatus and a method for automatic verification of the identity of a person using no element of subjective assessment. This process and this device are characterized by the speed of the verification operation, by the almost impossibility of an error, by the permanence of the identification criteria during the life of the person and by the impossibility of all imaginable falsifications or counterfeits. Finally, the apparatus of the invention is inexpensive to manufacture and can be easily automated.
The method and apparatus according to the present invention are defined by claims I and 3 respectively.
The accompanying drawings represent, by way of non-limiting example,
an embodiment of the subject of the invention.
Figs. 1A and 2A are plan views of a vascular system
retinal, as can be observed by a fundus examination of the eye, with the concentric quantification circles superimposed on the process of the invention.
Figs. I B and 2B are quantified absorption diagrams, obtained from the retinal images of FIGS. I A and 2A.
Fig. 3 is a block diagram of the apparatus of the invention.
Fig. 4 is an enlarged detail view of a small part of the retina, illustrating the principle of the quantification system of the invention.
The identification process described below is based on the fact that, of all human physiological traits, the retinal image is that which best characterizes an individual. For each person, the retinal image is unique in terms of the number of large blood vessels in the region of the optic disc, the relative angle of these vessels to their point of emergence from the optic nerve, the characteristic ramifications of the vessels , and the diameter of the optical disc.
In addition, the retinal image does not vary significantly over the life of the individual.
It is obviously impossible to counterfeit a retinal image and a fortiori to modify it, because it is linked to the vision of the individual.
Another advantage of the retinal image is its ease of acquisition, since the eye provides most of the necessary optical system free of charge. Thus, the eye naturally ensures the focusing and alignment of the optical axis.
Another favorable property of retinal images is the possibility of analyzing and quantifying them automatically without any subjective interpretation. A reduced number of variables allows simple and reliable identification by a relatively complex machine.
The retinal absorption diagram thus obtained can be saved at the same time as an identification number assigned to the person, and can be used subsequently as a reference diagram for comparisons with diagrams obtained subsequently, during identity checks.
The apparatus of the invention comprises, for example, a light source for fixing the eye at a predetermined distance, a light source with a moving spot consisting of 360 light-emitting diodes, arranged in two concentric circles and selectively excited in a rapid sequence , and a photodetector sensitive to the light reflected by the fundus of the eye.
A computer coordinates the operation of the various elements of the device, to obtain a retinal absorption diagram which can be saved and recalled at will, to make comparisons with other diagrams obtained later.
To obtain for example a quantified diagram, the person must fix his eye on a point located at a certain distance and in a predetermined position relative to the lens of the eye. This preliminary orientation is essential, so that the area observed on the retina is always the same and gives a reproducible diagram.
The eye being fixed as described above, we scan its retina according to a sequential program, studied to effectively intercept the largest blood vessels of its vascular system. To obtain good contrast, preferably a green monochromatic light is used which is almost completely absorbed by the dark red vessels, and which is strongly reflected by the retinal tissue.
The reflected part of the light is directed to a photodetector, and the points of non-reflection, corresponding to blood vessels, are indicated on a retinal absorption diagram which is recorded for later comparison.
When a person to be identified presents himself, it is enough to take a retinal absorption diagram from his eye and compare it to the recorded diagram to ensure absolute identification.
The apparatus used for this purpose is shown diagrammatically in FIG. 3. it comprises an opaque tunnel 10, the entrance of which determines the position of the eye 12. The role of the tunnel 10 is to shelter the eye from ambient light. As indicated above, to ensure a constant orientation of the ocular axis, there is a fixing light source 14 in any position allowing it to be visible through the tunnel 10.
The moving spot light source 16 is also arranged at the other end of the tunnel. In the example illustrated, it is a multiple source consisting of 360 light-emitting diodes juxtaposed on two concentric circles. As indicated previously, these diodes emit a green light substantially complementary to the red of the blood vessels. Thus, the light brush which falls on a vessel is strongly absorbed.
The inner circle is part of a conical surface having at the top an angle of 6 which diverges from the lens of the eye, when the latter is properly oriented. The inner circle includes 120 light-emitting diodes regularly spaced from.
The outer circle is part of a conical surface having an angle of l2 # at the top, and comprises 240 light-emitting diodes regularly spaced 1.5. Thus, the distance of two adjacent diodes is the same on the two circles.
The diodes are numbered consecutively in a clockwise direction, starting from the midday position on the inner circle, as illustrated in figs. I B and 2B. A control circuit 17 alternately energizes each diode for a short time and in numerical order. Thus, at a given instant, only one diode of the source 16 is lit.
Although other programs for controlling the multiple light source can be used, the statistical analysis of the results has shown that the program, described above, provides excellent discrimination of the retinal vascular network of the human eye.
A collimating lens 18 is placed in front of the moving spot analyzer 16, so that the eye 12 receives a parallel beam of light from each light-emitting diode.
The light reflected by the rays striking the retina, other than on blood vessels, is deflected by a semi-silver mirror 20 towards a photodetector 22. It will be seen in the description of the operation of the apparatus of the invention that the photodetector is activated cyclically in synchronism with the diode excitation sequence.
The photodetector 22 is connected to an image analyzer 24 which converts the analog signal of the photodetector into a binary code. The image analyzer 24 includes an integrated circuit voltage comparator, which converts the analog signal from the photo detector into a digital signal capable of being processed by a microcomputer described below.
It is possible, for example, to match the binary value 1 to a low level of illumination of the photodetector 22 which indicates the presence of a blood vessel. Conversely, a high level of illumination, corresponding to a reflection on the retinal tissue, will be represented by the binary value 0. It is obviously necessary to provide a detection threshold, because the light beam projected on the retina may be only partially absorbed by a blood vessel, in which case the photodetector will give an intentional level.
In fig. 3, the reference 26 represents a microcomputer whose components are interconnected by a conventional bus 27.
The microcomputer 26 consists of a microprocessor (MP) 30, a read only memory (ROM) 28 containing the execution program, a random access memory (RAM) 34, peripheral interfaces (PIA I and II) 32 and 33, and a communications interface (CFIA) 40. This kind of microcomputer is common and well known to specialists. The first peripheral interface 32 is connected to the image analyzer 24 and the second peripheral interface 33 is connected to the control circuit 17 of the light source 16.
The working memory 34, which communicates with the microprocessor 30 via the bus 27, is used to temporarily save the retinal absorption diagram constituted by the analog output of the image analyzer 24. The memory 34 also contains the number identification of the person and their reference diagram. In practice, any current memory with selective read-write can be used.
A keyboard 36, connected to the first peripheral interface 32, allows the operator to enter the identification number and to control the various functions of the device. A display device 38, connected to the interface 32, makes it possible to view the number entered on the keyboard, to compare it with that provided by the person to be identified.
An external computer (not shown), having a large mass memory capacity, contains the retinal absorption diagrams of a large number of people liable to be controlled. In the illustrated embodiment, this central computer can serve a more or less large number of devices of the type described, and performs comparisons of diagrams and identification numbers. The device of the invention communicates with the central computer by the asynchronous interface 40 which is connected to the bus 27.
If the identification gives a positive result, this is displayed on a special indicator 41 which is connected to the second peripheral interface 33.
The comparison program of the external computer contains all the instructions necessary to remotely process the content of the working memory 34, which is transmitted to it by the asynchronous communications interface 40.
The apparatus described operates in the following manner: the operator begins by switching on the apparatus by pressing a button (not shown) on the keyboard 36. The fixing light source 14 lights up, and the microcomputer 26 is activated to execute its analysis program contained in the read-only memory 28.
The operator can be the person to be identified who must place his eye at the entrance to the tunnel 10, so as to fix his gaze on the light source 14. For this orientation of the eye, the trajectory of the mobile spots is centered on the point of emergence of the optic nerve, which constitutes the blind spot of the retina.
The user then presses a start button (not shown) on the keyboard 86, which switches off the fixing light 14 and triggers the scanning cycle of the light source 16.
More specifically, the first light-emitting diode is excited by the control circuit 17 on an order received from the interface 33. The light from this diode collimated by the lens 18 is projected into the eye 12 through the semi-silver mirror 20 The parallel beam is focused by the lens on the retina of the eye, and the reflected fraction of the light is returned to the mirror 20 which deflects it on the photodetector 22.
This process is illustrated in fig. 4, which represents a blood vessel 46 crossing a portion of the retinal tissue 48. The circular arc 50 represents the scanning trajectory and the circles 51 represent the successive positions of the mobile spot on the retina. Lines 52 and 54 respectively represent the incident and reflected rays.
However, the incident ray 56 is absorbed by the blood vessel and there is no reflected ray.
The image analyzer 24 converts the analog output of the photodetector 22 into a digital signal. A bit I corresponds to a low level of reflection, due to the presence of a blood vessel, and a bit 0 corresponds to a strong reflection of light by the retinal tissue. Thus, the retinal absorption diagram is quantified in the form of a sequence of bits 1 and 0, recorded in the memory 34 at addresses which correspond to each excited light-emitting diode.
More precisely, the microprocessor 30, which controls the excitation sequence of the light-emitting diodes, advances, in synchronism, the addresses for recording in the memory 34 of the quantized signals supplied by the photodetector 22 and the analyzer 24.
The process continues until all the light-emitting diodes have been excited in turn, and at the end memory 35 contains a binary sequence, the 1 of which indicate each point of intersection of a vessel with the two concentric circles described on the retina by light spots.
The sequential scanning process must be relatively quick, to avoid the eye having time to change orientation relative to the source of fixation. Its practical duration can be of the order of l / 30s.
The diagrams in fig. I B and 2B show the absorption points 42, which correspond to the intersections of the concentric circles and the blood vessels of FIGS. lA and 2A. The unique configuration of the retinal vascular system of each individual ensures the uniqueness of the corresponding absorption diagrams.
Each absorption point is identified by its address which is simply the number of the corresponding light-emitting diode. It is thus possible to present the absorption diagram in the form of a series of numbers, which is indicated on the left side of FIGS. I B and 2B. The external computer, responsible for comparing diagrams, works on these sequences of numbers.
At the end of the retinal analysis, the microprocessor activates an indicator (not shown) asking the person to enter his identification number using the keyboard 36. This number is loaded into memory 34 with the diagram d absorption and it is simultaneously reproduced on an indicator 38, so that the user can check its accuracy.
The microprocessor 30 then triggers the transfer of the content of the working memory 34 by the communication interface 40 to the central computer, which executes a comparison program and has a file of reference diagrams.
Thus, the computer searches its memory for the diagram which corresponds to the identification number provided, and it compares it to the new diagram which has just been transmitted to it by the microcomputer 26.
In the event of a match, it transmits an identification signal to the microcomputer, which activates a visual or other indicator 41 confirming the identity of the person.