cours-SSI-6

5/12/2018 cours-SSI-6 - slidepdf.com

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IntroductionQu’est-ce-que la biometrie ?

Les systemes biometriquesPerformances d’un systeme biometrique

Biometrie d’aujourd’huiBiometrie de demain

Modalites biometriques

Cours 6 : Biometrie

Odile PAPINI

ESILUniversite de la mediterraneeOdile.Papini@esil.univ-mrs.fr

http://odile.papini.perso.esil.univmed.fr/sources/SSI.html

Odile PAPINI Securite des Systemes d’Information

Plan du cours 6

1 Introduction

2 Qu’est-ce-que la biometrie ?

3 Les systemes biometriques

4 Performances d’un systeme biometrique

Biometrie d’aujourd’hui6 Biometrie de demain

7 Modalites biometriques

Introduction

Pour prouver son identite :

1 Ce que l’on possede (carte, badge, document, · · · )

2 Ce que l’on sait (un nom, un mot de passe, · · · )

3 Ce que l’on est (empreintes digitales, main, visage, · · · )

Introductiontrop d’attaques sur les cartes !

Fig.: source : cybercriminalite (CLUSIF 2008)

Introductiontrop de mots de passe !

Fig.: source : A. Jain, S. Pankani, S. Prabhakar, L. Hong, A. Ross, J.

Wayman URL : http ://biometrics.cse.msu.eduOdile PAPINI Securite des Systemes d’Information

Qu’est-ce-que la biometrie ?

Definitions (CLUSIF)

Biometrie :

etude mathematique des variations biologiques a l’interieur d’ungroupe determine

Systeme de controle biometrique :

systeme automatique de mesure base sur la reconnaissance decaracteristiques propres a l’individu

I t od ctio

Biometrie : identification et authentification

caracteristiques biologiques

caracteristiques comportementales

caracteristiques morphologiques

Introduction

Caracteristiques biologiques :

salive , · · ·

Introduction

Caracteristiques comportementales :

dynamique de signature

dynamique de frappe sur un clavier

parole

demarche, · · ·

Introduction

Caracteristiques morphologiques :

empreintes digitales

forme de la main

forme du visage

forme de l’iris ou de la retine, · · ·

Introduction

Qu’est-ce-que la biometrie ?Les systemes biometriques

Performances d’un systeme biometriqueBiometrie d’aujourd’hui

Biometrie de demainModalites biometriques

Les systemes biometriques

Systeme biometrique :

Apprentissageextraction de parametreconstruction d’un modele

Reconnaissance

verification

identificationAdaptation

mode supervisemode non supervise

Introduction

Les systemes biometriquesmode de fonctionnement verification : (Probleme 1 : 1)verification : echantillon biometrique correspond bien au gabarit

Fig.: source : B. Dorizzi, GET/INT Evry

Introduction

Les systemes biometriquesmode de fonctionnement identification (Probleme 1 : n)reconnaissance : a partir de l’echantillon biometrique recherche dugabarit correspondant

IntroductionQ ’ l bi ´ i ?

IntroductionQ ’ t l bi ´t i ?

Qu est-ce-que la biometrie ?Les systemes biometriques

Proprietes souhaitees pour un systeme biometrique :

universalite

unicite

permanence

mesurabilite facile

performance

bonne acceptation par les utilisateurs

impossibilite de duplication par un imposteur

IntroductionQu’est ce que la biometrie ?

Les systemes biometriquesArchitecture d’un systeme biometrique

IntroductionQu’est ce que la biometrie ?

Performances d’un systeme biometrique

FR : nb faux rejets FA : nb fausses acceptationsNL : nb total legitimes NI : nb total imposteursFRR : taux de faux rejet FAR : taux de fausse acceptation

marge d’erreur autorisee

FRR = FR

NLFAR = FA

Qu est ce que la biometrie ?Les systemes biometriques

ERR : Equal Error Rate : point ou FRR = FAR

Qu est ce que la biometrie ?Les systemes biometriques

positionnement du seuil

Q qLes systemes biometriques

Les difficultes rencontrees

variabilite intra-classe, similarite inter-classe

segmentation

bruit d’acquisition

performances des systemes (taux d’erreur, vitesse, cot)

individualite des caracteristiques biometriques

fusion de plusieurs modalites biometriquesscalability

attaques sur les systemes biometriques

problemes ethiques

variabilite intra-classe

Fig.: source : R. L. Hau. Face detection and modelling. PHD thesis 2002

URL : http ://biometrics.cse.msu.edu

similarite inter-classe

Fig.: source : P. N. Belhumeur Columbia university

L ` bi ´ i

variabilite temporelle

Wayman URL : http ://biometrics.cse.msu.edu

L t` bi ´t i

interoperabilite des capteurs

bruit d’acquisition

problemes de segmentation

performances des systemes

individualite

y qPerformances d’un systeme biometrique

multi-modalite

y qPerformances d’un systeme biometrique

scalability

vulnerabilite d’un systeme biometrique

IntroductionQu’est-ce-que la biometrie ?Les systemes biometriques

parade pour les empreintes digitales

P f d’ ` bi ´ i

parade pour les empreintes digitales

P f d’ t` bi ´t i

Performances d un systeme biometriqueBiometrie d’aujourd’hui

problemes ethiques : liberte, citoyennete, democratie

rapport Assemblee Nationale sur la biometrie

http ://www.assemblee-nationale.fr/12/rap-off/i3302.asp

position de la CNIL (Commission Nationale Informatique et

Liberte) sur la biometrie du 28 decembre 2007

http ://www.cnil.fr/index.php ?2162

problemes ethiques : liberte, citoyennete, democratie

avis no 98 du CCNE (Comite Consultatif National dEthique)

du 26 avril 2007, “Biometrie, donnees identifiantes et droitsde l’homme”http ://www.ldh-toulon.net/spip.php ?article2570

projet europeen ETIB (Ethique des Technologies

d’Identification Biometrique)point de depart d’un debat europeen sur l’ethique de labiometriewww.biteproject.org

problemes ethiques : culturels et religieux

La biometrie aujourd’hui

identification et authentification automatique et fiable :une necessite

pas d’autre moyen que la biometrie pour une identification etauthentification efficace des personnes

capteurs biometriques bon marche (ordinateurs et telephones

portables)performances des systemes n’atteignent pas encore les attentes

e o a ces d u syste e b o et queBiometrie d’aujourd’hui

La biometrie aujourd’hui : performances

y qBiometrie d’aujourd’hui

La biometrie aujourd’hui : performances

La biometrie aujourd’hui : standards

Performances d’un systeme biometriqueBi ´ i d’ j d’h i

Performances d’un systeme biometriqueBi ´t i d’ j d’h i

La biometrie aujourd’hui

Biometrie d aujourd huiBiometrie de demain

La biometrie aujourd’hui : marche

La biometrie aujourd’hui : emploi

Fig.: source : N. Ben Aloui USTV - DCNS Toulon

La biometrie demain

Les besoins pour la biometrie de demain

efforts de recherche necessaires dans les directions suivantes :

nouvelles representationsalgorithmes de reconnaissanceindexation de bases de donnees

fusion de modalites biometriquesdetection en temps reelprotection des gabaritsestimation des taux d’erreur

La biometrie demain

besoin de tests de systemes et evaluation sur de grandes bases

de donnes standardisees

grand potentiel pour ameliorer notre privacy mais des lois etreglementations sont necessaires

aucun systeme de securite, biometrique inclus, n’est foolproof

besoin d’analyse de cout / benefice pour le deploiement desystemes biometriques

Biometrie d’aujourd’hui

jBiometrie de demain

La biometrie demain

Adaptation aux utilisateurs

observation des inter-actions avec le dispositif biometrique

Biometrie douce ”soft biometrics”

utilisation des caracteristiques : couleur des yeux, des cheveux,genre pour renforcer l’identite

suivre le comportement de l’utilisateur pendant une sessionentiere pour valider l’identite

jBiometrie de demain

Les differentes modalites biometriques

Empreintes digitales

Empreintes digitales : relief cutane des doigts

Caracteristiques :

aretesvallees

Biometrie d’aujourd’huiBi ´ i d d i

Caracteristiques

Biometrie d’aujourd’huiBi ´t i d d i

Caracteristiques : les minuties

Biometrie d’aujourd’huiBio et ie de de ai

Extraction de parametres

Fig.: source : http ://www.biometrie-online.net

Extraction de parametres : etapes du traitement de l’image

Reconnaissance des empreintes : approche macroscopique

comparaison de la forme generale des courbes (traitement d’image)

Reconnaissance des empreintes : approche microscopique

comparaison de la position et de l’orientation des minuties

Proprietes :

universalite : oui

unicite : ouipermanence : assez bonne

mesurabilite facile : oui

performance : 0.0005% ≤ FAR ≤ 0.001 et

1%≤ FRR ≤

5%bonne acceptation par les utilisateurs : assez bonne

impossibilite de duplication par un imposteur : non

Introduction

Biometrie de demain

Reconnaissance faciale

caracteristiques macroscopiques : bouche, nez, yeux,pommettes, menton, levres, oreilles

caracteristiques microscopiques : distance entre

caracteristiques macroscopiqueset taille

Introduction

Biometrie de demain

basee sur les caracteristiques geometriques : plusieurs

methodes

Traitement automatique du visage

Analyse de points particuliers (local feature analysis)

Eigenface (utilisation de l’analyse en composantes principales)

Reseaux de neurones

Reconnaissance d’images 3D en stereo photometrie (3Dmorphable models)

Introduction

Biometrie de demain

Reconnaissance faciale : Principe des methodes

Introduction

Biometrie de demainM d li ´ bi ´ i

Introduction

Biometrie de demainM d lit´ bi t i

Introduction

Reconnaissance faciale : Modelisation 2D

Introduction

Reconnaissance faciale : Modelisation 3D

Introduction

Reconnaissance faciale : image 3D en stereo photometrie

Fig.: source : www.cs.unc.edu

Introduction

Reconnaissance faciale : 3D morphable models

Fig.: Blanz & Vetter 1999, 2003 source : P. N. Belhumeur Columbia university

Introduction

Proprietes :

universalite : oui

unicite : ouipermanence : tres variable

performance : 0.3% ≤ FAR ≤ 5% et 5% ≤ FRR ≤ 45%

bonne acceptation par les utilisateurs : plus ou moinsimpossibilite de duplication par un imposteur : non

Introduction

Reconnaissance de l’Iris

caracteristiques

Odile PAPINI Securite des Systemes d’InformationIntroduction

Reconnaissance de l’Iris : extraction de parametres

localisation de la portion de l’image correspondant a l’iris

decoupage

utilisation dun filtre de Gabor 2D pour produire l’Iris Code

(256 octets)

Fig.: source : J. Daugman. cambridge university

Reconnaissance de l’Iris

reconnaissance a partir du calcul de scores de similarite

calcul du score de similarite :

ou exclusif entre deux Iris Codes

calcul de la distance de Hamming sur les bits qui different

Qu’est-ce-que la biometrie ?Les systemes biometriquesPerformances d’un systeme biometrique

Reconnaissance de l’iris

Proprietes :

universalite : oui

unicite : oui

permanence : oui

mesurabilite facile : intrusive

performance : FAR autour de 0.0001% et0.25% ≤ FRR ≤ 0.5%

bonne acceptation par les utilisateurs : plus ou moins

impossibilite de duplication par un imposteur : non

Reconnaissance de la parole

caracteristiques

Fig.: source : J. F. Bonastre universite d’Avignon

exemple d’application

Proprietes :

universalite : oui

unicite : ouipermanence : moyenne

performance : 0.001% ≤ FAR ≤ 1% et 0.001% ≤ FRR ≤ 1%

bonne acceptation par les utilisateurs : ouiimpossibilite de duplication par un imposteur : non

comparaison

fi i l ´f´ l´ i

et pour finir quelques references supplementaires

A. Jain, R. M. Bolle, S. Pankanti, Biometrics : PersonalIdentification in Networked Society, Kluwer Academic Press,1998.

R.M. Bolle, J.H. Connell, S. Pankanti, N.K. Ratha, A.W.Senior, Guide to Biometrics, Springer-Verlag, New York, 2004

D. Maltoni, D. Maio, A.K. Jain, S. Prabhakar, Handbook of Fingerprint Recognition, Springer-Verlag, New York, 2003.

http ://www.cs.columbia.edu/belhumeur/biometrics/

http ://www.biometrie-online.net/

http ://www.biometricsinfo.org

http ://www.europeanbiometrics.info/

cours-SSI-6

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