Empreintes digitales - Un bref historique des systèmes d'identification criminelle

Dernière mise à jour du 5 mars 2022

Trouver le coupable, protéger l'innocent

Pour tous les fans de séries policières, le scénario est bien connu. Abby, l’experte en investigations médico-légales de la série "NCIS : Enquêtes spéciales", active son puissant ordinateur.

Elle scanne des traces papillaires collectées sur une scène de crime, et obtient instantanément un portrait du coupable, avec des détails complets d’identification.

Elle procède à l'identification des empreintes digitales, process à l'issue duquel elle obtient systématiquement une ou plusieurs empreintes inconnues qu'elle peut faire correspondre à une base de données d'empreintes identifiées ou non.

La biométrie​ se met au service de l'identification criminelle.

Comme vous pouvez l'imaginer, la réalité est toute autre. 

L'analyste de la police scientifique doit d'abord effectuer un contrôle qualité, tracer les points caractéristiques, puis procéder à la recherche...

Mais, il est vrai que depuis leur apparition dans les années 1980, les systèmes automatisés d'identification des empreintes digitales, ou Automated Fingerprint Identification Systems (AFIS), utilisés pour l'identification criminelle sont devenus essentiels au travail de la police et autres organes responsables du maintien de l'ordre à travers le monde.

En augmentant considérablement les chances d'arriver à une identification positive d'un suspect, ces systèmes ont fondamentalement modifié la manière dont les autorités abordent les enquêtes criminelles.

Dans cette page, nous traiterons ces 5 sujets :

• Les fondamentaux : la biométrie au service de l'identification
• Les enjeux techniques des AFIS
• Les premiers stades : prouver l'intérêt des AFIS
• Les principes élémentaires : une boîte à outils d'investigation complète
• Les AFIS et les évolutions à venir en matière de maintien de l'ordre

Examinons maintenant ces divers points plus en détail.

AFIS - 60 années de recherche et développement

De prime abord, s'appuyer sur la technologie pour automatiser la tâche laborieuse et fastidieuse du traitement manuel des empreintes digitales prélevées sur un suspect et/ou une scène de crime paraît évident.

Toutefois, l'évolution du système AFIS pour l'identification criminelle en un outil efficace, capable d'interroger d'énormes bases de données et de trouver des correspondances éventuelles en l'espace de quelques minutes, est le résultat de travaux de recherche et de développement intensifs, dont les débuts remontent à une cinquantaine d'années.

Et ces travaux se poursuivent.

Parallèlement aux crimes « traditionnels » qui sont toujours d'actualité, l'apparition de nouveaux enjeux, tels que le terrorisme international et l'immigration illégale, n'ont fait que renforcer, pour les pouvoirs publics, la nécessité d'identifier les individus susceptibles de menacer la sécurité intérieure.

Par ailleurs, les nouvelles technologies biométriques – notamment la reconnaissance de l'iris et faciale – signifient que les AFIS se transforment rapidement en ABIS (Automated Biometric Identification System), ou système automatique d'identification biométrique, offrant ainsi aux forces de l'ordre un outil encore plus puissant.

Le système ABIS est capable d'analyser, avec rapidité et précision, diverses données biométriques complexes et d'associer, par exemple, la reconnaissance faciale ou de l'iris aux empreintes digitales, repoussant ainsi les limites de l'identification rencontrées généralement avec les systèmes unimodaux.

Avec cette nouvelle génération de logiciels ABIS, les analystes en empreintes digitales peuvent traiter plusieurs transactions biométriques complexes avec une grande précision, et associer la  reconnaissance faciale ou la reconnaissance de l'iris à l'identification des empreintes digitales.
(source : Gemalto CABIS 7.0)

Empreintes digitales, biométrie et identification

L'identification biométrique est fondée sur le principe que chaque individu possède des caractéristiques reconnaissables et vérifiables, qui sont uniques et spécifiques à lui seul. 

En ce qui concerne les empreintes digitales, Sir Francis Galton (le cousin de Charles Darwin), estimait à 1 sur 64 milliards la probabilité que deux individus puissent laisser les mêmes traces, jumeaux y compris.

"Les empreintes des doigts diffèrent d'aspect général d'homme à homme et à l'infini dans les détails…Il est impossible de trouver la même disposition dans deux individus différents. Un doigt suffit pour révéler l'identité. L'empreinte de deux doigts donne une certitude." (M. Bertillon, Journal des débats politiques et littéraires 30 octobre 1905). 

L'empreinte digitale a quatre caractéristiques intéressantes. Elle est:

• Immuable: elle ne varie pas dans le temps (stable dès le quatrième mois de grossesse)
• Inaltérable: elle ne peut être modifiée
• Individuelle: elle est totalement spécifique à la personne
• Classifiable: elle est à la fois unique mais peut être classée  (9 catégories de caractéristiques générales)

Aujourd'hui, les scanners d'empreintes décadactylaires et d'empreintes palmaires (photo ci-dessous) remplacent, dans de nombreux pays, les relevés d'empreintes digitales à l'encre.

Les premiers systèmes d'identification criminelle sont apparus à la fin du 19e siècle. Ils s'inspiraient des avancées décisives du système Henry de classification des empreintes digitales en fonction de caractéristiques physiologiques et anthropométriques et du système Bertillon qui utilisait le « relevé métrique » de certains caractères anatomiques des suspects.

Mais il est impossible de présenter l'histoire de l'identification judicaire sans évoquer, en quelques mots, les avancées de l'identification criminelle d'Alphonse Bertillon.

De l'anthropométrie judiciaire à l'identité judiciaire

Alphonse Bertillon, commis aux écritures à la préfecture de Paris, joue, en effet, un rôle marquant dans l'utilisation de l'anthropométrie au service de la police et de la justice.

Il est considéré comme le père de la police scientifique.

Il est le premier à mettre en place un service d'identification judiciaire en février 1888 à Paris. Ce service prendra le nom de « service de l'identité judiciaire » et Bertillon en devient le directeur. 

Le service de l'identité judiciaire de la préfecture de police de Paris se spécialise avec une section dédiée à l'analyse des lignes papillaires en 1909.

La méthode Bertillon, ou «bertillonnage» est un ensemble de procédures qu'il a lui-même codifiées. 

• Elle se base sur quatorze mensurations. Le protocole anthropométrique intègre par exemple la mesure de la taille, la longueur du médius du prévenu mais aussi des mouvements et postures très précises.  
• En 1894, il fait apposer aux prévenus en bas de la fiche d'identification les empreintes de quatre doigts de la main droite. Il y fait figurer les dix doigts de la main (décadactylogramme) en 1904.
• Bertillon porte aussi l'attention aux spécificités du corps (cicatrice, tatouage, trace de brûlure, etc.) qui font l'objet d'une description minutieuse.
• Le dernier pilier du dispositif de l'identification policière concerne la photographie. Elle est associée en 1888 à l'anthropométrie. Bertillon définit des règles détaillées pour les clichés signalétiques normalisés (face/profil).

Mesures anthropométriques (détail de fiche).

L'idée de Bertillon est de se passer de l'état civil pour créer une identité judiciaire et identifier un individu dans ce qu'il a d'unique. 

Il s'agit donc de collecter les éléments caractéristiques d'une personne pour:

1. l'identifier, c'est à dire créer une identité dite judiciaire
2. reconnaitre les récidivistes (qui donnerait éventuellement un autre patronyme)
3. éventuellement idenfier ses traces laissées sur une scène de crime.

Au Royaume-Uni, la Metropolitan Police a commencé à utiliser la biométrie à des fins d'identification en 1901. Aux États-Unis, la police de New York a adopté ce système en 1902 ainsi que la police française à la fin de cette même année.

Dès les années 1920, le FBI créait son Département d'identification, établissant dans le même temps un fichier central de données d'identification criminelle utilisé par les forces de l'ordre américaines.

Toutes ces données devaient être classées manuellement par une équipe d'agents. Et ces recherches manuelles laborieuses devaient être réitérées pour chaque recherche de correspondance.

Mais ce n'est qu'une infime partie de l'histoire…

AFIS, une réponse à la hausse de la criminalité

L'origine du système AFIS remonte à la révolution électronique des années 1960.

L'arrivée des premiers ordinateurs a coïncidé avec la hausse de la criminalité dans le monde développé.

Aux États-Unis, un rapport réalisé par la RAND Corporation s'est avéré particulièrement déterminant.

Il insistait sur les possibilités d'une utilisation bien plus efficace des preuves matérielles – plus particulièrement des empreintes digitales – pour améliorer le taux de résolution des crimes.

Conscients du rôle que pourraient jouer les technologies émergentes pour atteindre cet objectif, le FBI, le Home Office britannique ainsi que les instances policières au Japon et en France ont tous entrepris des travaux de recherche allant dans ce sens. Ces diverses études ont débouché sur la création du système AFIS.

Les enjeux de l'automatisation de la vérification d'empreintes digitales

L'évolution vers un AFIS moderne a nécessité de nombreuses autres avancées technologiques. Et il ne faut pas en sous-estimer l'ampleur.

Réfléchissons un instant aux différents obstacles à surmonter.

Pour reproduire efficacement le travail d'équipes qualifiées et expérimentées, un certain nombre de tâches critiques doivent pouvoir être réalisées de façon rapide, précise et fiable.

Ceci englobe notamment :

• la lecture et la capture des fiches cartonnées traditionnelles sur lesquelles ont été transférées
  les empreintes digitales ;
• l'étude des « minuties » (caractéristiques distinctes) sur l'image capturée ;
• l'indexation des fiches de données ;
• et la comparaison des données d'empreintes digitales (prélevées, par exemple, sur un suspect ou une scène de crime) avec une large base de données de fiches similaires.

Par ailleurs, le système devait regrouper à la fois les empreintes décadactylaires et les empreintes latentes (ou traces papillaires).

L'empreinte digitale et ses minuties

Les minuties, en rouge et jaune sur la photo ci dessous, éléments caractéristiques d'une empreinte - comme une bifurcation ou un espace clos entre deux sillons - sont relevées et rapprochées en lumière bleue.

• En France, douze points similaires valident une identification.
• Il en faut huit aux Etats-Unis.

Comparaisons de deux empreintes (trace à gauche relevée sur une scène de crime théorique - à droite empreinte enregistrée dans une base comme le FAED, voir plus loin). Source Gemalto - Milipol 2017

Empreintes décadactylaires

Comme le suggère le terme, les décadactylaires correspondent à un relevé des empreintes des dix doigts d'un individu collecté sur une fiche unique. Ces jeux d'empreintes sont identifiés et liés à un individu.

Traditionnellement, la prise d'empreintes se fait en appliquant une fine couche d'encre sur les doigts et en les roulant sur une fiche en carton.

Plus récemment, des dispositifs LiveScan sont de plus en plus utilisés pour prélever numériquement les empreintes.

Empreintes latentes ou traces papillaires

Les traces papillaires (ou empreintes latentes) correspondent, a contrario, aux empreintes récupérées sur une scène de crime ou une preuve matérielle, à l'aide de méthodes chimiques, physiques ou optiques.

Il s'agit souvent, à l'évidence, d'empreintes partielles ou extrêmement fragmentées, ce qui pose de réels problèmes de fiabilité dans le cadre des processus de vérification automatisée.

Prélèvement des traces papillaires sur une scène de crime -

Voyons maintenant comment la police de San Francisco est parvenue à décupler ses résultats d'identification, révolutionnant ainsi l'usage des systèmes AFIS.

De la scène de crime à la salle d'audience

Une fois les principales questions techniques résolues, le système AFIS devait prouver son utilité en situation réelle.

À cet égard, le système AFIS fourni à la police de San Francisco en 1984 se révéla particulièrement utile. Il fut en effet à l'origine d'une nouvelle philosophie judiciaire consistant à traiter les affaires de manière globale, c'est-à-dire de la scène de crime à la salle d'audience.

Cette nouvelle approche a été à l'origine de la création d'une équipe dédiée à l'investigation des scènes de crime, spécifiquement formée et équipée de ses propres laboratoires et véhicules.

L'incidence de cette initiative fut considérable et largement médiatisée, avec des résultats d'identification des traces papillaires décuplées et une baisse rapide des taux de cambriolages.

Le recours au système AFIS, ainsi que l'adoption d'une approche plus rigoureuse quant à la collecte et à l'analyse des preuves matérielles, étaient parfaitement justifiés.

Ce système est rapidement devenu indispensable à l'ensemble des grandes juridictions des États-Unis.

Dès 1999, 500 systèmes AFIS étaient déployés dans le monde.

Actuellement, selon une étude réalisée en 2017 par le cabinet Markets and Marke​ts​, le marché des systèmes automatisés d'identification des empreintes digitales devrait atteindre 8,49 milliards de dollars US (7,11 milliards d'euros) d'ici 2020, avec un taux de croissance annuel évalué à 21,0 % entre 2015 et 2020.

Les principaux acteurs de ce marché sont Thales, Idemia  et NEC.

Une boîte à outils d'investigation complète

L'adoption rapide des systèmes AFIS a entraîné inévitablement de nouveaux investissements en recherche et développement - une tendance qui ne semble pas s'inverser. Par conséquent, la plupart des systèmes AFIS modernes sont capables d'exécuter les tâches suivantes :

• Comparaison d'une fiche d'empreintes décadactylaires par rapport à une base de données décadactylaire
• Comparaison d'une trace papillaire par rapport à une base de données décadactylaire
• Comparaison d'une trace papillaire par rapport à une base de données de traces papillaires
• Comparaison d'une nouvelle fiche d'empreintes décadactylaires par rapport à des traces papillaires « non résolues »

Parmi les autres améliorations apportées au système, on notera l'introduction des empreintes palmaires, l'interfaçage du système AFIS avec d'autres systèmes de collecte de données judiciaires, l'interfaçage avec des photos signalétiques numériques et des dispositifs LiveScan, et l'utilisation de la biométrie multimodale (par exemple, reconnaissance faciale, iridienne).

L'élément humain reste déterminant

Pouvoir trouver, de manière rapide et fiable, des correspondances éventuelles dans des bases de données volumineuses nécessite une puissance informatique considérable.

Le résultat de ces recherches dépend d'un grand nombre de facteurs, tels que la clarté des images et le degré de correspondance entre l'empreinte recherchée et la base de données. Le taux de réussite est généralement de 30% pour les traces papillaires - et dépend fortement des compétences des techniciens de la police scientifique.

Ces techniciens doivent savoir exactement ce qu'ils doivent rechercher, et cette aptitude requiert entre 12 et 18 mois de formation intensive.

Par exemple, les minuties doivent généralement être examinées manuellement pour savoir sur quelle particularité se concentrer.

Plusieurs recherches peuvent s'avérer nécessaires avec différents paramètres avant de trouver une correspondance. Dans le cas de traces papillaires, il est probable d'obtenir plusieurs correspondances, nécessitant des analyses et interprétations complémentaires par des experts avant d'arriver à une conclusion.

​Des workflows de vérification des traces papillaires aident la police scientifique à effectuer en une seule transaction des recherches efficaces dans des bases de données d'empreintes latentes digitales et palmaires, si le delta n'est pas clair et lorsqu'il est difficile de déterminer s'il s'agit d'empreintes digitales ou palmaires.

Les algorithmes - le secret d'une recherche réussie

L'élément essentiel de ce process est une utilisation efficace d'algorithmes hautement sophistiqués. Au fil des années, de nombreux algorithmes ont été développés, et  continuellement améliorés en s'appuyant sur l'expérience. Les exemples les plus connus sont notamment :

• Accentuation des images
  Comme le terme le suggère, les algorithmes d'accentuation d'images consistent à corriger les nombreux défauts qui peuvent affecter la qualité des images des traces papillaires ou des décadactylaires.

• Extraction de traits caractéristiques
  Les algorithmes d'extraction de traits caractéristiques sont conçus pour identifier les points de minuties (tels que les arrêts de ligne et les bifurcations) qui  permettent de distinguer les empreintes les unes des autres. Certains autres algorithmes peuvent également identifier les points non-caractéristiques, tels que les pores ou les textures. C'est grâce à la combinaison d'algorithmes d'identification des points caractéristiques et non caractéristiques qu'il est possible d'optimiser une recherche de concordances.

• Indexation

  L'indexation automatique des empreintes digitales permet de restreindre le volume de données à traiter par le système AFIS pour la recherche de concordances, réduisant ainsi considérablement la durée nécessaire pour accomplir la tâche.

• Concordance

  La conception et le choix des algorithmes d'appariement utilisés par les systèmes AFIS – et ses opérateurs - a de fortes répercutions sur le nombre éventuel de concordances, faux positifs et faux négatifs générés. Ces algorithmes servent également au système AFIS à fournir un « score de similarité ». Ceci reflète le degré de confiance avec lequel considérer un jeu d'empreintes de la base de données comme similaires.

Coopération et interconnexion : IAFIS (NGI), IDENT et EURODAC

Avec l'essor du nombre d'applications AFIS depuis les années 1980, le besoin d'intégration et de coopération ne cesse également de croître.

IAFIS (Etats-Unis)

Créé en 1999, le système IAFIS (Integrated Automated Fingerprint Identification System), désormais reclassé sous le terme Next Generation Identification (NGI), est la plus grande base de renseignements criminels au monde. 

Administré par la division des CJIS (Criminal Justice Information Services) du FBI, ce système renferme les empreintes digitales de plus de 163 millions de prévenus et justiciables (civils et militaires), selon le bulletin mensuel du FBI (février 2022).

Cette architecture système a été conçue notamment pour permettre aux entités chargées de l'application de la loi, tant au niveau local, national, fédéral et international, ainsi qu'aux organisations civiles, d'accéder et d'échanger, de manière efficiente, des informations sensibles, 24 heures sur 24 et 365 jours par an.

Affaire classée – un crime de 1969 résolu après près de 34 ans à Houston, au Texas.

IDENT (Etats-Unis- maintenant HART)

Aux États-Unis, la biométrie est également utilisée pour détecter et empêcher l'entrée illégale sur le territoire national, mais aussi faciliter les voyages et le commerce légitimes.

Le ministère de l'intérieur (Department of Homeland Security) fournit des services d'identification biométrique par le biais de son Bureau de gestion de l'identité biométrique (OBIM), qui fournit la technologie nécessaire pour le stockage et le partage des données biométriques.

Le système, dénommé Automated Biometric Identification System ou IDENT, contient plus de 230 millions d'identités uniques et traite plus de 300 000 transactions biométriques par jour.

IDENT est la plus grande base de données biométriques aux États-Unis. Ces données sont partagées avec le ministère de la Défense et le ministère de la Justice pour soutenir les missions de sécurité intérieure, de défense et de justice.

Ce système évolue aujourd'hui par étapes vers un système plus élaboré capable de gérer 500 millions d'identités uniques.

Depuis 2020, le nouveau système HART ( the Homeland Advanced Recognition Technology) commence à  remplacer IDENT.