L'existence des empreintes digitales est connue depuis très longtemps. Il y a plus de 23 siècles, en Chine, on signait déjà avec son empreinte. Le premier scientifique à mettre sur papier des observations sur les empreintes est l'anglais Nehemiah Grew, en 1684. En 1860, Herschel, un diplomate anglais, rapporte qu'elles sont formées avant la naissance. On trouve une méthode pour les enregistrer (grâce à de l'encre d'imprimerie) en 1880. La technique est proposée par un médecin écossais, Faulds. Ce dernier affirme alors que les empreintes digitales sont uniques. Vers cette période, le terme « dactylopsie » est inventé pour désigner l'étude des empreintes, et quelques années plus tard, en 1891, on crée le premier fichier en Argentine. A partir de cette date, les recherches se sont accélérées. Le français Francis Galton établit qu'il y a une chance sur 64 milliards de trouver deux empreintes identiques et écrit un livre (Finger prints, 1892) après avoir effectué une étude de dix ans. Un an plus tard, un système d'identité judiciaire est mis en place en France. Aujourd'hui, l'étude des empreintes digitales s'est développée et on les utilise énormément dans la biométrie.
Qu'est-ce qu'une empreinte digitale ?
Une empreinte digitale – aussi appelée « dermatoglyphe » – est une marque laissée par un individu, généralement par les crêtes des doigts, mais aussi par les mains, les orteils ou les pieds. Le plus souvent cette marque est un dépôt de sébum sur une surface, mais elle peut aussi être due à des substances présentes sur cette surface.
Les empreintes se forment avant la naissance : Durant la 5ème et 6ème semaine de grossesse, les mains et les pieds de l'embryon commencent à prendre forme. Vers la 10ème semaine, les lignes papillaires apparaissent, dans le derme, sous la forme d'une prolifération de cellules. Les empreintes digitales commencent à prendre forme aux alentours de la 13ème semaine de grossesse. C'est environ à la 16ème semaine que le dessin digital est complètement visible au niveau du derme. Dès la 17e semaine, les lignes papillaires apparaissent en surface. Le sillon de l'épiderme coïncide avec le relief du derme. Le dessin papillaire atteint sa morphologie finale à la 25ème semaine. La forme du dessin varie selon la vitesse de développement des crêtes, la morphologie de l'ossature, la taille et la forme des coussinets, la courbure de la peau et d'autres facteurs.
Une empreinte digitale, c'est aussi le modèle du relief cutané des doigts.
Il y a trois catégories principales d'empreintes :
L'arche,
La boucle
Le tourbillon.
Chaque catégorie contient un grand nombre d'éléments, appelés minuties, qui nous différencient. Il y a les fourches, les espaces, les îlots et les cicatrices, qui font partie des empreintes bien qu'elles ne soient pas présentes depuis la naissance. La probabilité de trouver deux empreintes digitales similaires est de 1/10^24. Même les jumeaux, contrairement à ce que l'on croit, n'ont pas les mêmes empreintes, bien qu'elles soient très ressemblantes (elles apparaîtront comme identiques, faute de précision). C'est pourquoi la biométrie utilise ce système d'identification par empreinte digitale.
Capture et traitement
Comme il serait trop complexe d'étudier toutes les informations fournies par une empreinte digitale, on en retient les caractéristiques principales : les lignes qui disparaissent, les bifurcations des crêtes, les îlots,… Une empreinte complète contient en moyenne une centaine de minuties.
Afin d'utiliser les empreintes digitales dans la biométrie, la première étape est de la scanner, on peut alors extraire une quarantaine de minuties, bien que la plupart des produits sur le marché n'en extraient qu'une quinzaine. Cependant, pour analyser une empreinte, la loi exige au minimum 12 points caractéristiques car il est statistiquement impossible de trouver des individus avec 12 minuties identiques.
Dans la vidéo suivante, nous verrons qu'il existe plusieurs manières de capturer une empreinte
la capture statique
la capture par balayage
Pour cela, on utilise plusieurs types de capteurs pour scanner une empreinte digitale.
les capteurs optiques
les capteurs thermiques
les capteurs ultrasoniques
Il y a d'autres types de capteurs mais ceux-ci sont les principaux.
Le principe d'un capteur est de différencier les crêtes (zones en contact avec le capteur) des vallées (les creux du doigt).
Afin d'avoir la certitude que l'objet scanné est bien un doigt, ces capteurs sont souvent accompagnés d'un système permettant de mesurer la pression sanguine ou les battements cardiaques par exemple. Un bon système biométrique tiendra compte de plusieurs facteurs jouant sur la qualité de l'image, qui change si la peau du doigt est trop humide ou trop sèche, gonflée ou fripée, sale ou grasse, ou si l'individu est blessé. La pression exercée sur le capteur peut, elle aussi, faire aussi varier la qualité des détails, et donc des résultats. Il faut également faire un bon choix de capteurs en fonction des individus : certaines ethnies,comme la population asiatique, ont de très fines empreintes, ce qui est également le cas des enfants.
Tous ces capteurs ont un point commun : ils constituent l'empreinte à partir des points de contact qu'ils ont avec le doigt.
Plus un capteur a une bonne résolution (mesurée en pixels), plus l'isolation des minuties sera précise. Elles jouent un rôle important dans la reconnaissance d'empreintes, puisque la plupart des algorithmes s'appuient sur la correspondance entre les minuties pour déterminer si deux empreintes sont les mêmes.
Conclusion
Les empreintes digitales sont un bon moyen de différencier les individus entre eux car il n'y a qu'une chance sur 10^24 (un million de milliards de milliards) de trouver deux empreintes identiques, on peut donc dire qu'il est impossible que deux individus présentent des empreintes similaires. L'identification par les empreintes digitales est la méthode biométrique la plus utilisée à travers le monde, même si les gens la perçoivent comme « intrusive », car elle reste très simple. Bientôt, elle fera partie de notre quotidien : on la trouve déjà dans des systèmes de sécurité comme dans les aéroports ou même certaines entreprises. Même les passeports aujourd'hui contiennent des informations biométriques, dont nos empreintes (on les appelle « passeports biométriques »). Cependant, cette technologie peut connaître des failles, car elle est facilement détournable. Tsutomu Matsumoto par exemple, un cryptographe japonais, a démontré, à l'aide de gélatine et de plastique, que les appareils d'identification des empreintes digitales pouvaient être trompés.
