Biometric system for identification and authentication
Un système biométrique pour l'identification et l'authentification
Résumé
Biometrics is widely used in identification systems to improve their security. The leading modality is fingerprint thanks to its wide user’s acceptability, accuracy, security as well as to its relative inexpensive cost. Although fingerprint identification systems know certain maturity, still some challenging tasks need more researches. In this thesis, we addressed three main problems related to fingerprint identification: the first is related to singular points detection, for which we have proposed an efficient algorithm based on pixel-wise orientation deviation descriptor. The proposed descriptor has the power to capture the orientation field variations in a local neighborhood of a pixel that will be expressed later in the form of orientation field energy. Thus, pixels with local maxima in the fingerprint energy are considered as candidate singular points. They are refined by analyzing some topological characteristics exhibited by the orientation-deviation descriptor. To validate definitively the singularities list and get the type of each singular point, we have extended the Poincare Index to be defined over the orientation deviation space as a pair of two attributes. The second problem refers to the effects of added/missed minutiae on the matching algorithm performance. Such minutiae can mislead the correspondence scheme to take erroneous local pairing decisions and, thereby, decrease the global matching performance. To overcome this problem, we have proposed a dynamic minutia descriptor that is more tolerant to the occurrence of such erroneous minutiae. It can adjust dynamically its features at the matching step according to the local context of the underlying minutia to let propagating the correspondence synchronization, and thus maximizing the number of genuine paired minutiae. Finally, the third problem we have considered is related to remote authentication to secure access to remote resources. We have described a fingerprint based scheme that provides a secure remote authentication, communication and non-repudiation scheme exploiting recent advances in cancelable biometrics.
La biométrie est largement utilisée dans les systèmes d'identification pour améliorer leur sécurité. La principale modalité est l'empreinte digitale grâce à sa large acceptabilité par les usagers, sa précision, sa sécurité ainsi que son coût relativement peu élevé. Bien que les systèmes d'identification par empreintes digitales connaissent une maturité avérée, certaines tâches ardues nécessitent encore plus de recherches. Dans cette thèse, nous avons abordé trois principaux problèmes liés à l'identification par empreintes digitales: le premier est lié à la détection de points singuliers, pour lequel nous avons proposé un algorithme efficace basé sur un descripteur d'écart-orientation en pixels. Le descripteur proposé a le pouvoir de capturer les variations de champ d'orientation dans un voisinage local d'un pixel qui sera exprimé sous forme d'énergie de champ d'orientation. Ainsi, les pixels ayant des maxima locaux dans l'énergie de l'empreinte digitale sont considérés comme des points singuliers candidats. Ces pixels seront affinés par l'analyse de certaines caractéristiques topologiques présentées par le descripteur d'orientation-écart. Pour valider définitivement la liste des points singuliers et obtenir le type de chaque point, nous avons étendu l'indice de Poincaré pour être défini sur l'espace écart-orientation comme une paire de deux attributs. Le deuxième problème se rapporte aux effets de rajout ou manque de minuties sur la performance de l'algorithme d'appariement. Ces minuties peuvent dérouter le schéma de correspondance et induire des décisions d'appariement locales erronées et, par conséquent, diminuer la performance d'appariement global. Pour remédier à ce problème, nous avons proposé un descripteur de minutie dynamique qui est plus tolérant à l'occurrence de telles minuties erronées. Il peut ajuster dynamiquement ses caractéristiques à l'étape correspondante en fonction du contexte local de la minutie sous-jacente pour permettre la propagation de la synchronisation de correspondance, et ainsi de maximiser le nombre de paires de minuties authentiques. Enfin, le troisième problème que nous avons considéré est lié à l'authentification à distance pour sécuriser l'accès aux ressources distantes. Nous avons décrit un schéma basé sur les empreintes digitales qui fournit un protocole d'authentification, de communication et de non-répudiation à distance sécurisé exploitant les avancées récentes en matière de biométrie résiliable.
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