ГОСТ Р 58298-2018 Информационные технологии. Биометрия. Форматы обмена биометрическими данными. Часть 4. Данные изображения отпечатка пальца

ГОСТ Р 58298-2018

(ИСО/МЭК 19794-4:2011)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Информационные технологии

БИОМЕТРИЯ

Форматы обмена биометрическими данными

Часть 4

Данные изображения отпечатка пальца

Information technology. Biometrics. Biometric data interchange formats. Part 4. Finger image data

ОКС 35.040

Дата введения 2019-08-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Некоммерческим партнерством "Русское общество содействия развитию биометрических технологий, систем и коммуникаций" (Некоммерческое партнерство "Русское биометрическое общество") и Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении" (ВНИИНМАШ) на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4, при консультативной поддержке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им.Н.Э.Баумана)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 098 "Биометрия и биомониторинг"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 декабря 2018 г. N 1069-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО/МЭК 19794-4:2011* "Информационные технологии. Форматы обмена биометрическими данными. Часть 4. Данные изображения отпечатка пальца" (ISO/IEC 19794-4:2011 "Information technology - Biometric data interchange formats - Part 4: Finger image data", MOD), включая изменения А1:2013, А2:2015 и техническую поправку 1:2012, путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей, ссылок), которые выделены в тексте курсивом**.

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей.

** В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов приводятся обычным шрифтом; в разделах 3 "Нормативные ссылки", 4 "Термины и определения", 5 "Обозначения и сокращения", 8 "Формат записи изображения отпечатка пальца", 9 " Зарегистрированный идентификатор типа формата", Приложении А и отмеченные в разделе "Предисловие" знаком "**" выделены курсивом. - Примечания изготовителя базы данных.

Изменения и техническая поправка к указанному международному стандарту, принятые после его официальной публикации, внесены в текст настоящего стандарта и выделены двойной вертикальной линией, расположенной на полях напротив соответствующего текста.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

Сведения о соответствии ссылочных национальных и межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДА.

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой указанного международного стандарта приведено в дополнительном приложении ДБ

5 ВЗАМЕН ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-4-2014

6 Некоторые элементы настоящего стандарта могут быть объектами патентных прав. Международная организация по стандартизации (ИСО) и Международная электротехническая комиссия (МЭК) не несут ответственности за установление подлинности каких-либо или всех подобных патентных прав

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации".** Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

В сообществе, занимающемся компьютерной криминалистикой, регистрация и передача изображений отпечатков пальцев являются всеобщим выбором для обмена информацией об отпечатках пальцев, используемой для идентификации личности в автоматизированной дактилоскопической информационной системе (АДИС). Часто при приобретении оборудования для биометрической идентификации и предоставления доступа к данным у разных изготовителей обмен информацией об отпечатках пальцев становится невозможным из-за отсутствия соглашения между изготовителями оборудования об объеме и типе регистрируемой и передаваемой информации, а также используемых методах регистрации.

Настоящий стандарт входит в комплекс стандартов и технических отчетов, разработанных подкомитетом ИСО/МЭК СТК 1/ПК 37 в целях поддержки функциональной совместимости и обмена данными между биометрическими приложениями и системами. Серия стандартов ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794 устанавливает требования к применению биометрии в широком спектре разнообразных приложений персональной верификации, независимо от того, являются ли эти системы открытыми или закрытыми. Дополнительная информация, относящаяся к данной серии стандартов, представлена в ГОСТ ISO/IEC 19794-1.

Настоящий стандарт предназначен для приложений, которые обмениваются исходными или обработанными изображениями отпечатков пальцев или ладоней и которые не ограничены в ресурсах для хранения данных или во времени передачи данных. Настоящий стандарт может использоваться как для передачи изображений отпечатков пальцев, содержащих подробную информацию о пикселях изображения, так и при обмене обработанными данными изображения отпечатка пальца, содержащими значительно меньше пикселей на дюйм и/или меньшее число уровней градаций серого. Другие стандарты комплекса ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794 регламентируют обмен набором характеристик отпечатков пальцев, таких как контрольные точки, шаблоны и др. Для хранения таких форматов требуется значительно меньше места, чем для хранения изображений отпечатков пальцев. Однако при использовании других стандартов серии ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794 необходимо учитывать, что к информации, записанной в одном стандартном формате, нельзя применять алгоритмы, созданные для работы с другим типом информации. Другими словами, формат записи контрольных точек не может использоваться подсистемами сравнения данных остова, содержащихся в шаблоне.

Несмотря на то что промежуточные выходные данные при работе с контрольными точками, шаблонами или другими характеристиками различаются, первоначально, перед уменьшением размера изображения (в байтах) или выделением набора характеристик, необходимо зарегистрировать изображение отпечатка пальца высокого качества. Использование исходных или обработанных изображений обеспечит совместимость между изготовителями, использующими алгоритмы на основе контрольных точек, шаблонов и другие. В результате данные зарегистрированного изображения пальца дают разработчикам больше свободы при выборе или комбинировании алгоритмов сравнения. Например, зарегистрированное изображение может храниться на бесконтактном чипе идентификационного документа. Это предоставит возможность верифицировать обладателя документа в будущем при помощи систем, работающих и с алгоритмами контрольных точек и с алгоритмами шаблонов. Создание формата данных отпечатка пальца на основе изображения не будет основываться на установленных ранее определениях контрольных точек, шаблонов и др. Это предоставит разработчикам гибкость при работе с изображениями, полученными при помощи различных биометрических сканеров, различающимися размером, пространственным разрешением и числом уровней градаций серого. Использование изображения отпечатка пальца позволит каждому разработчику реализовать собственные алгоритмы для проведения процедуры сравнения двух записей отпечатков пальцев, относящихся к одному и тому же пальцу.

В приложении B приведена информация о сертификации биометрических сканеров.

Пример записи данных изображения отпечатка пальца в соответствии с требованиями настоящего стандарта приведен в приложении C.

Рекомендации по регистрации изображений отпечатков пальцев приведены в приложении D.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к формату обмена записями данных для хранения, записи и передачи информации об одном или нескольких изображениях отпечатков пальцев или областей ладоней. Положения настоящего стандарта могут использоваться для передачи и сравнения данных изображения отпечатка пальца. Настоящий стандарт устанавливает состав, формат и единицы измерения данных изображения отпечатка пальца, используемых для биометрической регистрации, верификации или идентификации субъекта. Данная информация содержит набор обязательных и дополнительных элементов, включая параметры сканирования, информацию о сжатии изображения и информацию, определяемую изготовителем.

Настоящий стандарт предназначен для обмена биометрическими данными между организациями, использующими устройства и системы автоматической идентификации или верификации на основе данных изображения отпечатка пальца. Информация, полученная и обработанная в соответствии с требованиями настоящего стандарта, может быть записана на машиносчитываемые носители или передана по линиям связи.

2 Соответствие

3 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ ISO/IEC 2382-37 Информационные технологии. Словарь. Часть 37. Биометрия

ГОСТ ISO/IEC 19794-1-2015 Информационные технологии. Биометрия. Форматы обмена биометрическими данными. Часть 1. Структура

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19785-2 Автоматическая идентификация. Идентификация биометрическая. Единая структура форматов обмена биометрическими данными. Часть 2. Процедуры действий регистрационного органа в области биометрии

ГОСТ Р ИСО/МЭК 29109-4-2015 Информационные технологии. Биометрия. Методология испытаний на соответствие форматам обмена биометрическими данными, определенным в комплексе стандартов ИСО/МЭК 19794. Часть 4. Данные изображения отпечатка пальца

ГОСТ Р ИСО/МЭК 29794-1 Информационные технологии. Качество биометрического образца. Часть 1. Структура

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

4 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ ISO/IEC 2382-37 и ГОСТ ISO/IEC 19794-1, а также следующие термины с соответствующими определениями:

4.1 частота пространственной дискретизации биометрического сканера (capture device spatial sampling rate): Число пикселей на единицу длины, используемое датчиком или сканирующим устройством для получения исходного изображения.

4.2 изображение отпечатка пальца (fingerprint image): Область гребешковой кожи на мясистой поверхности пальца, расположенная по горизонтали между двумя краями ногтя и по вертикали от первого сустава до кончика пальца.

Примечание - Данная область содержит уникальную информацию в виде папиллярных гребней и впадин, которая называется "отпечатком пальца".

4.3 частота пространственной дискретизации изображения (image spatial sampling rate): Число пикселей на единицу длины изображения.

Примечание - Частота пространственной дискретизации изображения может меняться при обработке зарегистрированного изображения. Исходное зарегистрированное изображение может быть подвергнуто процедуре выделения областей, масштабированию, уменьшению частоты дискретизации и т.д.

4.4 ладонь (palm): Гребешковая кожа, расположенная по бокам и в нижней части кисти руки.

4.5 изображение отпечатка пальца, зарегистрированное оттисковым методом (plain fingerprint image): Изображение, полученное путем приложения пальца к рабочей поверхности без прокатки.

4.6 изображение отпечатка пальца, зарегистрированное методом прокатки (rolled fingerprint image): Изображение, полученное путем прокатки пальца по горизонтали от одного края ногтя до другого.

Примечание - Изображения отпечатков пальцев данного типа обычно получают путем прокатки пальца от одного края ногтя до другого.

4.7 изображение отпечатка пальца, зарегистрированное методом вертикальной прокатки (vertical rolls): Изображение, полученные путем вертикальной прокатки пальца из естественного положения на плоскости вверх до ногтя.

Примечание - Данный метод регистрации отпечатков пальцев отличается от метода прокатки, при котором отпечатки пальца получают путем прокатки пальца по горизонтали от одного края ногтя до другого.

5 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены обозначения и сокращения, установленные в ГОСТ ISO/IEC 19794-1, и следующие обозначения и сокращения:

пиксель/см - пикселей на сантиметр (pixels per centimetre, ppcm);

пиксель/дюйм - пикселей на дюйм (pixels per inch, ppi);

ПВО - полное внутреннее отражение (Total Internal Reflection, TIR).

6 Представление данных

6.1 Последовательность байтов и битов

Каждый элемент данных, поле и запись должны состоять из одного или нескольких байтов данных. Все многобайтовые значения должны быть представлены в формате обратного порядка следования байтов (Big-Endian): старшие байты любого многобайтового значения записывают в память раньше младших байтов. Порядок передачи данных должен быть следующим: сначала передают старшие байта, затем - младшие. В пределах каждого байта порядок передачи должен быть следующим: сначала передают старшие биты, затем - младшие. Все численные значения должны быть целочисленными и беззнаковыми величинами фиксированной длины.

6.2 Порядок сканирования

Настоящий стандарт не регламентирует ориентацию пальца (или ладони) относительно биометрического сканера, метод сканирования и порядок сканирования, используемые для получения изображения отпечатка пальца (или ладони). Каждое изображение отпечатка пальца (или ладони), представленное в соответствии с требованиями настоящего стандарта, должно иметь вертикальную ориентацию и быть отцентрировано по горизонтали. Полученные изображения должны соответствовать изображениям отпечатка пальца, полученным традиционным методом при помощи красящего вещества.

Сканирование и запись данных изображения отпечатка пальца или отпечатка ладони должны осуществляться слева направо и сверху вниз.

Порядок записи данных сканируемого изображения представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Порядок записи данных сканируемого изображения

Для описания позиции каждого пикселя на изображении необходимо использовать две оси координат. Начало осей координат [пиксель с координатами (0,0)] должно находиться в левом верхнем углу изображения. Значение координаты X (горизонтальная ось) должно увеличиваться от начала координат к правой границе изображения (слева направо). Значение координаты Y (вертикальная ось) должно увеличиваться от начала координат к нижней границе изображения (сверху вниз).

7 Требования к регистрации изображения

7.1 Общие требования

Требования к регистрации изображения зависят от области применения, объема исходных данных для хранения или передачи, а также заданных эксплуатационных характеристик системы. В зависимости от указанных требований процедура регистрации изображения связана с сочетанием настроек параметров регистрации изображения, описанных ниже.

7.2 Отношение размеров пикселя

Изображение отпечатка пальца должно быть представлено с помощью квадратных элементов (пикселей), имеющих одинаковые размеры по горизонтали и вертикали. Допустимая разница между горизонтальным и вертикальным размерами пикселя должна быть не более 1%. Отношение горизонтального размера к вертикальному должно быть в диапазоне от 0,99 до 1,01.

7.3 Битовая глубина

Битовая глубина (используемое число битов для представления уровней градаций серого пикселя) определяет точность воспроизведения шкалы градаций серого. Например, битовая глубина 3 бита обеспечивает восемь уровней градаций серого; битовая глубина 8 битов обеспечивает 256 уровней градаций серого. Минимальный уровень яркости пикселя, соответствующий черному цвету, должен быть равен нулю. Максимальный уровень яркости пикселя, соответствующий белому цвету, кодируется значением "1" для каждого бита.

Яркость самого "темного" пикселя изображения может быть больше нуля, а яркость самого "светлого" пикселя может быть меньше максимального значения. Например, яркость самого "светлого" пикселя при 5-битовой глубине должна быть не более 31, а яркость самого "светлого" пикселя при 8-битовой глубине должна быть не более 255.

Значение битовой глубины может находиться в диапазоне от 1 до 16 битов.

7.4 Данные градаций серого

Данные градаций серого изображения отпечатка пальца могут храниться, записываться или передаваться как в сжатой, так и в несжатой форме. В записи данных изображения отпечатка пальца в градациях серого в несжатой форме должна содержаться информация о точках исходного изображения. В изображениях с разрядностью шкалы градаций серого 8 битов (256 градаций серого) на кодирование каждого пикселя должен отводиться один байт. Значения яркости пикселей с разрядностью шкалы градаций серого менее 8 битов должны храниться и передаваться в упакованном двоичном формате. Если значение яркости больше 255, необходимо использовать двухбайтовый беззнаковый формат (16 битов), соответствующий диапазону яркости от 0 до 65535.

Кодирование данных сжатого изображения определяется используемым алгоритмом сжатия (см. таблицу 9). Данные градаций серого восстановленного после сжатия изображения должны быть представлены тем же способом, что и данные несжатого изображения.

7.5 Динамический диапазон изображения

Изображение в градациях серого должно быть закодировано с точностью, удовлетворяющей требованиям системы к динамическому диапазону изображения. Предполагается, что эти требования установлены заранее.

7.6 Частота пространственной дискретизации биометрического сканера

Для регистрации черно-белого изображения отпечатка пальца биометрический сканер должен иметь определенную частоту пространственной дискретизации.

При увеличении частоты пространственной дискретизации увеличивается детализация папиллярных гребней. Для обнаружения контрольных точек и небольших объектов на изображении отпечатка пальца используют специальные алгоритмы; при этом высокая частота пространственной дискретизации позволяет обнаружить объекты, которые не могут быть обнаружены при низкой частоте пространственной дискретизации.

7.7 Частота пространственной дискретизации изображения

Частота пространственной дискретизации изображения может совпадать с частотой пространственной дискретизации сканирования. Частота пространственной дискретизации изображения может быть изменена методами прореживания и интерполяции или иными методами с целью представления структуры и формы папиллярных гребней и областей впадин изображения отпечатка пальца.

7.8 Расположение пальца при сканировании

Настоящий стандарт распространяется на изображения отпечатков пальцев, зарегистрированных оттисковым методом, и отпечатков пальцев, зарегистрированных методом прокатки. Наибольшая эффективность биометрических систем достигается при расположении подушечки пальца в центральной части области регистрации изображения. Вследствие этого в процессе регистрации изображения центральная область пальца должна быть расположена приблизительно в центре области регистрации изображения.

Для идентификации и верификации нескольких изображений отпечатков пальцев существуют биометрические сканеры, предназначенные для регистрации одновременно нескольких пальцев. Данные устройства позволяют регистрировать изображения двух, трех или четырех отпечатков пальцев одной руки, двух больших или двух указательных пальцев обеих рук одновременно. Изображения отпечатков всех 10 пальцев могут быть получены за три цикла сканирования - четыре пальца правой руки, четыре пальца левой руки и два больших пальца. Для одновременного сканирования нескольких пальцев необходимо, чтобы половина регистрируемых пальцев располагалась слева от центра общего изображения, а другая половина - справа.

7.9 Расположение ладони при сканировании

Настоящий стандарт распространяется на изображения ладони или боковой стороны кисти, расположенной в противоположной стороне от большого пальца, также известной как "ладонь писателя". Наибольшая эффективность при сравнении достигается при расположении плоской или мясистой части ладони или "ладони писателя" в центральной части области регистрации изображения. Вследствие этого в процессе регистрации изображения центральная область ладони или "ладонь писателя" должна быть расположена приблизительно в центре области регистрации изображения. Ладонь может быть зарегистрирована целиком или по частям в виде отдельных изображений, таких как тенар (подушечка у основания большого пальца), гипотенар (подушечка у основания мизинца) или межпальцевые подушечки (область ладони, расположенная непосредственно у основания четырех пальцев).

8 Формат записи изображения отпечатка пальца

8.1 Структура записи

Настоящий стандарт определяет структуру записи данных изображения отпечатка пальца. Каждая запись должна относиться к одному субъекту и содержать данные изображения одного или нескольких представлений одного или нескольких пальцев или ладони (ладоней). Структура формата записи изображения отпечатка пальца представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Структура формата записи изображения отпечатка пальца

На рисунке 3 подробно показаны порядок расположения полей и длина каждого поля. Поля, выделенные белым, являются обязательными. Поля, выделенные серым, являются дополнительными.

Рисунок 3, лист 1 - Порядок расположения и размер полей записи изображения отпечатка пальца

Рисунок 3, лист 2

Запись имеет следующую структуру:

- один блок "Общий заголовок" (General header) фиксированной длины (16 байт), содержащий информацию о записи в целом, включая число представлений изображений пальцев или ладоней и общую длину записи в байтах;

- запись для каждого представления пальца (отдельно зарегистрированного пальца, нескольких одновременно зарегистрированных пальцев или ладони), состоящая из:

- блока "Заголовок представления" (Representation header) переменной длины, содержащего информацию, относящуюся к данным изображения одного пальца, нескольких пальцев или ладони.

Примечания

1 Каждый дополнительный блок "Качество" (Quality) увеличивает длину записи на 5 байтов;

2 Длина блока "Заголовок представления" (Representation header) должна составлять минимум 42 байта, если представление содержит блок "Сертификация" (Certification);

3 Каждый дополнительный блок "Сертификация" (Certification) увеличивает длину записи на 3 байта;

- тела представления отпечатка пальца или ладони переменной длины, содержащего:

- представление данных изображения в сжатом или несжатом виде для отдельно зарегистрированного пальца, нескольких одновременно зарегистрированных пальцев или ладони;

- дополнительные данные, содержащие информацию о сегментации отпечатков пальцев (для изображений одновременно зарегистрированных пальцев), аннотации и комментарии.

В приложении C приведен пример записи данных изображения отпечатка пальца в соответствии с требованиями настоящего стандарта.

8.2 Блок "Общий заголовок" (General header)

8.2.1 Обязательные поля блока "Общий заголовок" (General header)

В таблице 1 представлен список обязательных полей, содержащихся в блоке "Общий заголовок" (General header) записи изображения отпечатка пальца. Поскольку данный блок имеет фиксированную длину, все поля данного блока должны быть заполнены.

Таблица 1 - Блок "Общий заголовок" (General header)

Первый и второй символы обозначают номер версии стандарта, третий символ - номер поправки или изменения данной редакции. Номер версии настоящего стандарта должен быть "020" - номер версии - 2, номер поправки/изменения - 0.

8.2.2 Поле "Идентификатор формата" (Format identifier)

Для записи идентификатора формата необходимо использовать четыре байта. Идентификатор формата записывается в нуль-терминированной строке с тремя символами "FIR".

8.2.3 Поле "Номер версии стандарта" (Version number)

Номер версии настоящего стандарта, используемого для создания ЗОБД изображения отпечатка пальца, должен содержаться в четырех байтах. Поле "Номер версии стандарта" (Version number) является нуль-терминированной строкой с тремя символами ASCII.

8.2.4 Поле "Длина записи" (Length of record)

Для указания длины всей ЗОБД (в байтах) должно использоваться четыре байта. Данное поле должно содержать в себе общую длину ЗОБД, включая длину блока "Общий заголовок" (General header) и всех записей представлений. Длина записи зависит от различных факторов.

8.2.5 Поле "Число представлений пальца/ладони" (Number of finger/palm representations)

Для указания общего числа представлений, содержащихся в ЗОБД, должно использоваться два байта. Для формирования записи необходимо как минимум одно представление. При наличии более одного представления любого пальца или ладони данное число будет больше числа зарегистрированных пальцев или ладоней.

8.2.6 Поле "Сертификационный флаг" (Certification flag)

Данное однобайтовое поле должно указывать на наличие записи данных о сертификации в каждом блоке "Заголовок представления" (Representation header). Значение 0х00 указывает на то, что ни одно из представлений не содержит запись данных о сертификации, а значение 0х01 - на то, что все представления содержат запись данных о сертификации.

Примечание - Существующая запись данных о сертификации может не содержать информации о сертификации [в таком случае в поле "Число сертификаций" (Number of certifications) стоит значение 0].

8.2.7 Поле "Число изображений пальцев/ладоней" (Number of distinct finger/palm positions)

Для записи числа изображений пальцев или ладоней, содержащихся в записи, должен использоваться один байт. Изображение нескольких одновременно зарегистрированных пальцев считается одним изображением пальца.

Примеры

1 Если запись содержит два изображения указательного пальца правой руки (код наименования 2 в таблице 6) и два изображения указательного пальца левой руки (код наименования 7 в таблице 6), то значение поля "Число изображений пальцев/ладоней" (Number of distinct finger/palm positions), согласно кодировке в данном пункте, будет 2. Число представлений в данном случае, согласно 8.2.5, будет 4.

2 Если запись содержит два изображения указательного пальца правой руки (код наименования 2 в таблице 6), одно изображение указательного и среднего пальцев левой руки (код наименования 43 в таблице 7) и одно изображение четырех пальцев правой руки (код наименования 13 в таблице 6), то значение поля "Число изображений пальцев/ладоней" (Number of distinct finger/palm positions), согласно кодировке в данном пункте, будет 3. Число представлений в данном случае, согласно 8.2.5, будет 4.

8.3 Блок "Заголовок представления" (Representation header)

8.3.1 Обязательные поля блока "Заголовок представления" (Representation header)

С блока "Заголовок представления" должен начинаться каждый раздел данных об отпечатке пальца или ладони. Блок "Заголовок представления" должен содержать информацию о данном представлении изображения одного пальца, нескольких пальцев или ладони. В записи изображения отпечатка пальца должен содержаться один блок "Заголовок представления" для каждого представления. Длина блока "Заголовок представления" должна составлять минимум 41 или 42 байта [в зависимости от значения поля "Сертификационный флаг" (Certification flag) в блоке "Общий заголовок" (General header)]. Сжатые или несжатые данные изображения данного представления должны следовать за блоком "Заголовок представления". Дополнительные представления пальца (включая заголовок) присоединяются к концу предыдущего представления. В таблице 2 приведен список полей, содержащихся в блоке "Заголовок представления", предшествующем каждому блоку данных изображения пальца/ладони. В таблице 3 перечислены данные изображения пальца/ладони и различные типы дополнительных данных, связанные с представлением отпечатка пальца.

Таблица 2 - Блок "Заголовок представления" (Representation header)

________________

* Деятельность по присвоению уникальных идентификаторов биометрическим организациям, осуществляющим деятельность в Российской Федерации, и биометрическим продуктам, разрабатываемым и/или серийно выпускаемым и/или реализуемым в Российской Федерации, а также ведение соответствующих реестров осуществляет Некоммерческое партнерство "Русское биометрическое общество", официально зарегистрированное Международной ассоциацией биометрии и идентификации (МАБИ) [The International Biometrics & Identification Association (IBIA)] в качестве ведущей организации ЕСФОБД.

Таблица 3 - Данные изображения и дополнительные данные

8.3.2 Поле "Длина представления" (Representation length)

Поле "Длина представления" должно содержать длину представления в байтах, включая длину полей блока "Заголовок представления" (Representation header).

8.3.3 Поле "Дата и время регистрации" (Capture date and time)

Поле "Дата и время регистрации" должно содержать дату и время регистрации данного представления по Гринвичу (универсальное глобальное время). Данное поле не предназначено для кодирования момента времени, когда запись подверглась обработке. Значения поля "Дата и время регистрации" должны быть закодированы в соответствии с требованиями, указанными в ГОСТ ISO/IEC 19794-1.

8.3.4 Поле "Идентификатор технологии биометрического сканера" (Capture device technology identifier)

Поле "Идентификатор технологии биометрического сканера" (1 байт) должно содержать сведения о классе биометрического сканера, используемого для регистрации биометрического образца. Если технология неизвестна или не определена, то должно быть установлено значение 0х00. Допустимые значения представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Идентификатор технологии биометрического сканера (Capture device technology identifier)

8.3.5 Поле "Идентификатор изготовителя биометрического сканера" (Capture device vendor identifier)

Поле "Идентификатор изготовителя биометрического сканера" (2 байта) должно содержать информацию о биометрической организации, являющейся владельцем продукта, при помощи которого была создана ЗОБД. Идентификатор изготовителя биометрического сканера должен быть закодирован в 2 байтах и включать идентификатор организации - участника ЕСФОБД, зарегистрированный регистрационным органом. Если данное поле содержит нули, то изготовитель биометрического сканера неизвестен.

8.3.6 Поле "Идентификатор типа биометрического сканера" (Capture device type identifier)

Поле "Идентификатор типа биометрического сканера" должно содержать информацию о типе продукта, создающего ЗОБД. Тип продукта определяется владельцем зарегистрированного продукта или регистрационным органом. Если данное поле содержит нули, то тип биометрического сканера неизвестен.

8.3.7 Запись "Качество" (Quality record)

8.3.7.1 Общие положения

Информация о качестве общих данных изображения отпечатка пальца или ладони должна быть записана в один или несколько 5-байтовых блоков, если значение поля "Число блоков "Качество" (Number of quality blocks) больше 0.

Последовательные 5-байтовые блоки должны содержать информацию о показателе качества, разработчике алгоритма оценки качества и об алгоритме оценки качества. На рисунке 4 представлены расположение и запись нескольких блоков "Качество" (Quality).

Рисунок 4 - Диаграмма блоков "Качество" изображения отпечатка пальца или ладони

8.3.7.2 Поле "Число блоков "Качество" (Number of quality blocks)

Первый байт является обязательным и должен содержать число блоков "Качество" (Quality) изображения отпечатка пальца или ладони. Нулевое значение поля означает, что ни одной попытки оценить качество не производилось. В таком случае запись данных о качестве не содержит ни одного блока "Качество".

8.3.7.3 Поле "Показатель качества" (Quality score)

Показатель качества, как определено в ГОСТ ISO/IEC 19794-1, должен быть записан в первом байте каждого 5-байтового блока. Показатель качества должен представлять собой численное выражение расчетных характеристик верификации биометрического образца. Допустимыми значениями для показателя качества являются целые числа в диапазоне от 0 (минимальное значение показателя качества) до 100 (максимальное значение показателя качества). Значение 255 - неудачная попытка вычисления показателя качества.

8.3.7.4 Поле "Идентификатор разработчика алгоритма оценки качества" (Quality algorithm vendor ID)

Чтобы отличать показатели качества, рассчитанные с помощью разных алгоритмов, в данном поле (2 байта) должен быть указан идентификатор разработчика алгоритма оценки качества. Данный идентификатор регистрируется регистрационным органом.

8.3.7.5 Поле "Идентификатор алгоритма оценки качества" (Quality algorithm identifier)

Оставшиеся два байта должны содержать целочисленный код продукта, определенный разработчиком алгоритма оценки качества. Данный код показывает, какой из алгоритмов разработчика (и версия) использовался при расчете показателя качества. Допустимые значения данного поля - от 0 до 65535. В одном представлении не должны находиться показатели качества, вычисленные при помощи одного и того же алгоритма (с одинаковым идентификатором разработчика алгоритма оценки качества и идентификатором алгоритма оценки качества).

8.3.8 Запись "Сертификация" (Certification record)

8.3.8.1 Общие положения

Данный многобайтовый блок содержит информацию о сертификации биометрического сканера. Запись "Сертификация" должна состоять из поля "Число блоков "Сертификация" (Number of certification blocks), за которым следуют 3-байтовые блоки "Сертификация" (Certification), если значение поля "Число блоков "Сертификация" больше 0. Каждый блок "Сертификация" должен состоять из полей: "Идентификатор сертифицирующего органа" (Certification authority identifier) и "Идентификатор схемы сертификации" (Certification scheme identifier).

Если в поле "Сертификационный флаг" (Certification flag) в блоке "Общий заголовок" (General header) указано значение 0х00, то ни в одном блоке "Заголовок представления" (Representation header) данной записи изображения отпечатка пальца не должна присутствовать информация о сертификации биометрического сканера.

8.3.8.2 Поле "Число блоков "Сертификация" (Number of certification blocks)

Первый байт является обязательным и должен содержать число блоков "Сертификация" (Certification) для биометрического сканера в виде целого числа без знака.

8.3.8.3 Поле "Идентификатор сертифицирующего органа" (Certification authority identifier)

Первые два байта каждого блока "Сертификация" (Certification) должны содержать идентификатор организации - участника ЕСФОБД, присвоенный сертифицирующему органу регистрационным органом. Данная организация проводит сертификацию биометрического сканера в соответствии с определенной схемой сертификации.

8.3.8.4 Поле "Идентификатор схемы сертификации" (Certification scheme identifier)

Последний байт каждого блока "Сертификация" (Certification) должен содержать информацию о схеме сертификации, использовавшейся для сертификации биометрического сканера. Список актуальных идентификаторов схем сертификации представлен в таблице 5.

Таблица 5 - Идентификаторы для схем сертификации, указанных в приложениях

8.3.9 Поле "Наименование пальца/ладони" (Finger/palm position)

Данное однобайтовое поле должно содержать код наименования пальца или ладони. Код 0 зарезервирован для неизвестного пальца. Коды с 1 по 10 из таблицы 6 должны быть использованы для отдельных пальцев. Коды 13 и 14 используют для обозначения изображений, содержащих четыре пальца правой и левой руки соответственно. В таблице 7 представлен список кодов наименований комбинаций двух и трех пальцев, зарегистрированных одновременно. Код 15 используют для обозначения изображений двух больших пальцев, зарегистрированных одновременно, а код 46 используют для обозначения двух указательных пальцев, зарегистрированных одновременно. Отсутствие одного или нескольких пальцев при одновременной регистрации должно быть отражено в аннотации, содержащейся в блоке "Дополнительные данные" (Extended data) (см. 8.4.4).

Коды наименований ладони представлены в таблице 8. Изображение отпечатка всей ладони должно включать в себя область ладони от запястья до средних межфаланговых суставов пальцев. Изображение отпечатка верхней части ладони включает в себя область от основания межпальцевых подушечек до средних межфаланговых суставов пальцев. Изображение отпечатка нижней часть ладони включает в себя область от запястья до основания межпальцевых подушечек.

Таблица 6 - Коды наименований пальцев

Таблица 7 - Коды наименований комбинаций из двух и трех пальцев

Таблица 8 - Коды наименований ладони

8.3.10 Поле "Номер представления" (Representation number)

Данное однобайтовое поле должно содержать номер представления определенного изображения (изображения пальца, нескольких пальцев или ладони).

8.3.11 Поле "Единица измерения частоты дискретизации" (Scale unit)

Поле "Единица измерения частоты дискретизации" должно содержать единицу измерения, используемую для описания частоты пространственной дискретизации биометрического сканера и изображения. Значение поля 0х01 соответствует единице измерения пиксель/дюйм, значение 0х02 - пиксель/см.

Примечание - В данном поле используется единица измерения "дюйм", которая не входит в международную систему единиц (ИСО). Это необходимо для ввода данных в поля согласно 8.3.12-8.3.15, представляющих собой целочисленные значения (например, 500 пикселей/дюйм), и для исключения использования чисел с плавающей точкой, присутствующих во многих системах, или ошибок, связанных с округлением значений.

8.3.12 Поле "Частота пространственной дискретизации биометрического сканера (по горизонтали)" [Capture device spatial sampling rate (horizontal)]

Данное двухбайтовое поле должно содержать округленное значение частоты пространственной дискретизации биометрического сканера в горизонтальном направлении. Единица измерения частоты пространственной дискретизации биометрического сканера (пиксель/дюйм или пиксель/см) содержится в поле "Единица измерения частоты дискретизации".

8.3.13 Поле "Частота пространственной дискретизации биометрического сканера (по вертикали)" [Capture device spatial sampling rate (vertical)]

Данное двухбайтовое поле должно содержать округленное значение частоты пространственной дискретизации биометрического сканера в вертикальном направлении. Единица измерения частоты пространственной дискретизации биометрического сканера (пиксель/дюйм или пиксель/см) содержится в поле "Единица измерения частоты дискретизации".

8.3.14 Поле "Частота пространственной дискретизации изображения (по горизонтали)" [Image device spatial sampling rate (horizontal)]

Данное двухбайтовое поле должно содержать округленное значение частоты пространственной дискретизации изображения отпечатка пальца в горизонтальном направлении. Единица измерения частоты пространственной дискретизации изображения (пиксель/дюйм или пиксель/см) содержится в поле "Единица измерения частоты дискретизации" (Scale unit). Определенные комбинации значений частот пространственной дискретизации биометрического сканера и изображения могут приводить к частичному перекрытию точек или образованию пустых пространств между пикселями зарегистрированного изображения.

8.3.15 Поле "Частота пространственной дискретизации изображения (по вертикали)" [Image device spatial sampling rate (vertical)]

Данное двухбайтовое поле должно содержать округленное значение частоты пространственной дискретизации изображения отпечатка пальца в вертикальном направлении. Единица измерения частоты пространственной дискретизации изображения (пиксель/дюйм или пиксель/см) содержится в поле "Единица измерения частоты дискретизации" (Scale unit). Определенные комбинации значений частот пространственной дискретизации биометрического сканера и изображения могут приводить к частичному перекрытию точек или образованию пустых пространств между пикселями зарегистрированного изображения.

8.3.16 Поле "Битовая глубина" (Bit-depth)

Данное однобайтовое поле должно содержать число битов, используемых для представления пикселя. Данное поле должно содержать значение из диапазона от 0х01 до 0х10.

8.3.17 Поле "Алгоритм сжатия изображения" (Image compression algorithm)

Данное однобайтовое поле должно содержать информацию о методе, который используется для записи сжатых или несжатых изображений. Доступные значения данного поля указаны в таблице 9. Несжатые данные изображения должны быть записаны в неупакованной или упакованной форме. При использовании неупакованной формы, битовая глубина которой превышает 8 битов, значение каждого пикселя должно быть записано в 2 байтах и выровнено по правому краю.

Таблица 9 - Коды алгоритмов сжатия изображений

Если код алгоритма сжатия равен 2, то для сжатия черно-белых изображений с битовой глубиной 8 битов и частотой пространственной дискретизации 197 пикселей/см (500 пикселей/дюйм) должен использоваться алгоритм сжатия WSQ (метод скалярного квантования вейвлет-коэффициентов); коэффициент сжатия алгоритма должен быть ограничен значением 15:1*. Алгоритм сжатия WSQ не должен использоваться для сжатия изображений, зарегистрированных биометрическим сканером с частотой пространственной дискретизации 394 пикселя/см (1000 пикселей/дюйм).

________________

* Информация об алгоритме сжатия WSQ представлена по ссылке http://fingerprint.nist.gov/wsq.

Если код алгоритма сжатия равен 3, то для сжатия черно-белых изображений с битовой глубиной 8 битов и частотой пространственной дискретизации 197 пикселей/см (500 пикселей/дюйм) должен использоваться алгоритм сжатия JPEG, описанный в [3]. Однако алгоритм сжатия JPEG не должен использоваться в новых приложениях. Настоящий стандарт поддерживает кодирование ранее зарегистрированных изображений в формате JPEG.

Если код алгоритма сжатия равен 4, то для сжатия черно-белых изображений с битовой глубиной 8 битов и частотой пространственной дискретизации 394 пикселя/см (1000 пикселей/дюйм) должен использоваться алгоритм сжатия JPEG 2000, описанный в [4]. При использовании данного алгоритма сжатия должны быть включены настройки профиля JPEG 2000, установленные в "Профиль для сжатия отпечатков пальцев с разрешением 1000 пикселей/дюйм" (Profile for 1000 ppi fingerprint compression).

Если код алгоритма сжатия равен 5, то для сжатия изображений должен использоваться алгоритм PNG, описанный в [5].

Примечание - Для изображений с частотой пространственной дискретизации 394 пикселя/см (1000 пикселей/дюйм) рекомендуется использовать алгоритм сжатия JPEG 2000, а коэффициент сжатия должен быть ограничен значением 15:1. Данный коэффициент сжатия следует рассматривать в качестве максимального значения, а в тех случаях, когда позволяет пропускная способность и/или емкость запоминающего устройства, использование более низких уровней сжатия приведет к улучшению качества изображения, особенно в случае применения устройств с маленькими датчиками. Для изображений с частотой пространственной дискретизации 197 пикселей/см (500 пикселей/дюйм) рекомендуется использоваться алгоритм сжатия WSQ, а коэффициент сжатия должен быть ограничен значением 15:1. Для изображений с частотой пространственной дискретизации более 197 пикселей/см (500 пикселей/дюйм) рекомендуется использовать алгоритм сжатия JPEG 2000. Для сжатия изображений с другими значениями частоты пространственной дискретизации рекомендации не представлены.

8.3.18 Поле "Тип изображения отпечатка" (Impression type)

Тип изображения отпечатка пальца или ладони должен быть записан в однобайтовое поле. Коды данного поля указаны в таблице 10. Коды 2, 3 и 11 относятся к изображениям, полученным путем сканирования дактилокарт или других носителей. Код 24 относится к изображениям, зарегистрированным с использованием биометрических сканеров, не требующих прикосновения пальца к рабочей поверхности биометрического сканера.

Таблица 10 - Коды типов изображения отпечатка пальца и ладони

8.3.19 Поле "Горизонтальный размер изображения" (Horizontal line length)

Данное двухбайтовое поле должно использоваться для указания числа пикселей, содержащихся в горизонтальной линии передаваемого изображения.

8.3.20 Поле "Вертикальный размер изображения" (Vertical line length)

Данное двухбайтовое поле должно использоваться для указания числа горизонтальных линий, содержащихся в передаваемом изображении.

8.3.21 Поле "Длина данных изображения" (Image data length)

Данное четырехбайтовое поле должно содержать длину (число байтов) сжатых или несжатых данных изображения, содержащихся в данном представлении. Длина данных изображения используется для перехода через сжатые данные изображения на первый байт в блок "Дополнительные данные" (Extended data) или на следующее представление.

8.3.22 Поле "Данные изображения отпечатка пальца/ладони" (Finger/palm image data)

Данное поле должно содержать данные черно-белого изображения, отформатированные и записанные в соответствии с указанным алгоритмом сжатия изображения.

8.4 Блок "Дополнительные данные" (Extended data)

8.4.1 Назначение блока "Дополнительные данные" (Extended data)

Блок "Дополнительные данные" используют для ввода дополнительной информации, которая может быть востребована устройствами биометрической идентификации. Длина данного блока должна оставаться минимальной, так как он увеличивает объем данных, хранящихся в записи. Блок "Дополнительные данные" для каждого представления пальца должен следовать непосредственно за стандартными данными изображения данного представления. Каждое представление пальца может быть дополнено несколькими областями дополнительных данных. Индивидуальные поля "Длина области дополнительных данных" (Length of extended data) используют в качестве индексов для поиска дополнительных данных.

Примечание 1 - Дополнительные данные могут использоваться только совместно со стандартной частью записи изображения.

Область дополнительных данных предусматривает возможность включения в формат изображения данных разработчика, но это не подразумевает альтернативного представления данных, которые могут быть представлены открытым способом в соответствии с настоящим стандартом. Целью настоящего стандарта является обеспечение совместимости данных.

8.4.2 Структура блока "Дополнительные данные" (Extended data)

8.4.2.1 Поле "Код идентификации типа области дополнительных данных" (Extended data area type identification code)

Длина поля "Код идентификации типа области дополнительных данных" должна составлять два байта. Данное поле должно содержать формат области дополнительных данных, если такая область присутствует. Нулевое значение является зарезервированным и не должно использоваться. Нулевое значение в первом байте с последующим ненулевым значением во втором должно означать, что формат области дополнительных данных определен в настоящем стандарте; на данный момент установлены только форматы сегментации, аннотации и комментария (см. 8.4.3-8.4.5). Ненулевое значение в первом байте должно означать, что формат дополнительных данных задается изготовителем с кодом, обслуживаемым изготовителем. Коды идентификации типа области дополнительных данных приведены в таблице 11.

Таблица 11 - Коды идентификации типа области дополнительных данных

8.4.2.2 Поле "Длина области дополнительных данных" (Length of the extended data)

Длина области дополнительных данных должна быть записана в двух байтах. Данное значение применяется для перехода к следующему полю идентификации типа области дополнительных данных в том случае, если подсистема сравнения не способна дешифровать или использовать эти данные. Данное поле (4 байта) содержит число полей "Длина области дополнительных данных" и полей "Код идентификации типа области дополнительных данных" (Extended data area type identification code).

8.4.2.3 Поле "Область дополнительных данных" (Extended data section)

Данное поле определяется и форматируется в соответствии с кодом идентификации типа, используемым оборудованием, создающим запись изображения отпечатка пальца, или общими форматами дополнительных данных, содержащихся в настоящем стандарте для сегментации, аннотации и комментария.

8.4.3 Формат данных о сегментации

Если код идентификации типа области дополнительных данных равен 0х0001, то область дополнительных данных содержит данные о сегментации и качестве каждого сегмента плоского изображения отпечатка пальца. Область дополнительных данных содержит значение показателя точности расположения сегментированного(ых) пальца(ев) в рамках одного изображения нескольких одновременно зарегистрированных пальцев, данные о качестве изображения каждого из сегментированных пальцев и расположении каждого из сегментов изображения отдельных пальцев. Перечень обязательных полей для области дополнительных данных, содержащей данные о сегментации, приведен в таблице 12.

Таблица 12 - Данные о сегментации

8.4.3.1 Поле "Идентификатор алгоритма оценки качества сегментации и идентификатор разработчика алгоритма" (Segmentation quality assessment algorithm owner and algorithm identifier)

Значение сегментации должно быть интерпретировано с учетом метода, который применялся для оценки правильности сегментации.

В следующих четырех байтах должны содержаться идентификатор алгоритма оценки качества сегментации и идентификатор разработчика алгоритма. Идентификатор разработчика алгоритма оценки качества сегментации представлен числом в 16-битовом формате, присвоенным разработчику регистрационным органом. Последние два байта должны содержать идентификатор алгоритма оценки качества сегментации. Данное поле должно содержать двоичное представление целочисленного кода продукта, допустимые значения - от 1 до 65535. Данное значение присваивается разработчиком алгоритма, который также может зарегистрировать его в регистрационном органе. Значение 0х00 каждого из этих байтов указывает на то, что идентификатор разработчика алгоритма и идентификатор алгоритма оценки качества сегментации неизвестны.

8.4.3.2 Поле "Показатель качества сегментации" (Segmentation quality score)

Данное поле должно содержать значение правильности расположения сегментированного пальца. Данное поле должно содержать двоичное представление целочисленного показателя качества сегментации с допустимым значением от 0 до 100. Значение 254 указывает на отсутствие показателя качества сегментации, а значение 255 указывает на наличие ошибки при определении показателя качества сегментации.

8.4.3.3 Поле "Идентификатор алгоритма оценки качества изображения отпечатка пальца и идентификатор разработчика алгоритма" (Finger image quality algorithm and owner identifier)

Значения качества биометрического образца должны быть интерпретированы с учетом метода, который применялся для оценки качества.

В следующих четырех байтах должны содержаться идентификатор алгоритма оценки качества изображения отпечатка пальца и идентификатор разработчика алгоритма. Первые два байта должны содержать идентификатор разработчика алгоритма оценки качества изображения отпечатка пальца. Идентификатор разработчика алгоритма оценки качества изображения отпечатка пальца представлен числом в 16-битовом формате, присвоенным разработчику регистрационным органом. Последние два байта должны содержать идентификатор алгоритма оценки качества изображения отпечатка пальца. Данное поле должно содержать двоичное представление целочисленного кода продукта, допустимые значения - от 1 до 65535. Данное значение присваивается разработчиком алгоритма, который также может зарегистрировать его в регистрационном органе. Значение 0х00 каждого из этих байтов указывает на то, что идентификатор разработчика алгоритма и идентификатор алгоритма оценки качества неизвестны.

8.4.3.4 Поле "Число сегментов" (Number of segments)

Данное однобайтовое поле должно содержать число последующих сегментов отпечатков пальцев. Если представлено изображение отпечатка нескольких одновременно зарегистрированных пальцев, то полю должно быть присвоено значение 0. В случае ошибки данному полю должно быть присвоено значение 255.

8.4.3.5 Формат данных о сегменте (Finger segment data)

а) Общие положения

Следующие поля должны присутствовать для каждого представленного изображения сегментированного пальца. Каждый сегмент должен определяться наименованием пальца, качеством изображения, числом точек, использованных для определения сегмента, и координатами каждой точки. В случае с прямоугольными граничащими ячейками применяется четыре точки, и прямоугольник должен быть коллинеарен оси пальца.

б) Поле "Наименование пальца" (Finger position)

Первый элемент данных каждого сегмента указывает код пальца в соответствии с таблицей 6.

в) Поле "Показатель качества изображения отпечатка пальца" (Finger quality)

Второй байт должен представлять собой количественное выражение оценочной характеристики сравнения биометрического образца. Данное значение вычисляется при помощи алгоритма, установленного в 8.4.3.3. Данное поле должно содержать показатель качества изображения с допустимыми значениями от 0 до 100. Чем выше значение показателя качества, тем лучше качество изображения. Значение 254 указывает на отсутствие показателя качества изображения, а значение 255 указывает на наличие ошибки при определении показателя качества изображения.

г) Поле "Число пар координат" (Number of coordinate pairs)

Третий байт должен устанавливать число точек или вершин, использованных для охвата сегментированного изображения. Если сегмент охвачен многоугольником с числом сторон , то данный байт должен содержать значение из диапазона от 4 до 99. Наиболее частым случаем является значение 4, обозначающее повернутый прямоугольник.

Последовательность вершин должна быть указана согласно их следованию друг за другом по периметру многоугольника по часовой либо против часовой стрелки. Две вершины не должны располагаться в одном и том же месте. Сторона многоугольника, обозначенная последним подполем и первым подполем, должна завершать многоугольник. Многоугольник должен представлять собой простую плоскую фигуру, стороны которой не пересекаются и не имеют разрывов. Каждая вершина прямоугольника или многоугольника должна быть представлена парой координат.

1) Поле "Координата X (горизонтальная ось)" (X-coordinate)

В двух байтах данного поля должно содержаться горизонтальное смещение пикселей вправо от исходного положения (верхний левый угол изображения).

2) Поле "Координата Y (вертикальная ось)" (Y-coordinate)

В двух байтах данного поля должно содержаться вертикальное смещение пикселей вниз от исходного положения (верхний левый угол изображения).

д) Поле "Ориентация пальца" (Finger orientation)

Данное однобайтовое поле должно содержать значение угла между продольной осью пальца и горизонтальной осью. Закодированное целочисленное значение должно представлять собой физическую оценку угла в градусах, разделенную на 1,40625=360/256. Продольная ось пальца имеет положительные значения в направлении от межфаланговых сгибов до кончика пальца. На рисунке 5 показано измерение ориентации пальцев 07, 08, 09 и 10.

Рисунок 5 - Ориентация пальцев для осуществления сегментации

8.4.4 Формат данных аннотации

Если код идентификации типа области дополнительных данных равен 0х0002, то область дополнительных данных содержит аннотационную информацию. Данный формат предназначен для хранения дополнительной информации об отпечатках пальцев, содержащихся на больших изображениях отпечатков пальцев (например, изображение одновременно зарегистрированных второго или четвертого пальцев). Перечень обязательных полей для области дополнительных данных, содержащей аннотации, приведен в таблице 13.

Таблица 13 - Данные аннотаций

8.4.4.1 Поле "Число аннотаций" (Number of annotations)

Данное однобайтовое поле должно содержать число последующих аннотаций. Каждая аннотация состоит из двух элементов информации.

8.4.4.2 Поле "Наименование пальца" (Finger position)

Данное однобайтовое поле должно содержать код наименования пальца в соответствии с таблицами 6-8.

8.4.4.3 Поле "Код аннотации" (Annotation code)

Данное однобайтовое поле должен содержать код 0х01 для ампутированного пальца и код 0х02 для перевязанного пальца или пальца, отпечаток которого невозможно зарегистрировать по другим причинам.

8.4.5 Формат данных комментария

Если код идентификации типа области дополнительных данных равен 0х0003, то область дополнительных данных содержит информацию в виде ASCII текста, связанную с зарегистрированным изображением или субъектом, предоставившим изображение. Комментарий вносится оператором, который создает запись отпечатка пальца или ладони. Нулевой символ на конце строки ASCII не нужен, так как указана длина.

9 Зарегистрированный идентификатор типа формата

Регистрация, представленная в таблице 14, была осуществлена регистрационным органом ЕСФОБД (см. ГОСТ Р ИСО/МЭК 19785-2) для идентификации формата записи изображения отпечатка пальца. Владельцем формата является ИСО/МЭК СТК 1/ПК 37, зарегистрированный идентификатор владельца формата - 257 (0x0101).

Таблица 14 - Идентификатор типа формата

A.3 Таблица тестовых утверждений для записей в двоичном формате

Тестовые утверждения для испытаний на соответствие записей в двоичном формате настоящему стандарту приведены в таблице A.2. Тестовые утверждения соответствия перечислены в таком порядке, при котором соответствующие поля при наличии должны следовать в соответствующей записи. В таблице A.2 указаны ссылки на нормативные требования настоящего стандарта, приведенные в таблице A.1.

Приложение B

(обязательное)

Сертификация биометрических сканеров

B.1 Спецификация качества изображения для автоматизированной дактилоскопической информационной системы (АДИС)

B.1.1 Общие положения

Настоящие спецификации применимы к биометрическим сканерам отпечатков пальцев (системы сканирования и регистрации отпечатков пальцев* в цифровом виде, в том числе с использованием сканеров машинописного текста, например карточные сканеры) и к принтерам отпечатков пальцев (системы, использующие принтер для печати цифровых изображений отпечатков пальцев на печатной основе). Данные спецификации обеспечивают критерии для обеспечения качества получаемых изображений с биометрических сканеров отпечатков пальцев и принтеров, которые получают/создают изображения отпечатков пальцев из/в АДИС.

________________

* Термин "отпечаток пальца" может относиться в данном приложении и к отпечатку ладони, и к полному отпечатку ладони или отпечатку других частей человеческого тела.

Цифровые изображения, зарегистрированные при помощи биометрического сканера, должны обладать достаточным качеством для обеспечения: сравнения отпечатков пальцев для принятия решения об идентификации, классификации отпечатков пальцев, автоматического обнаружения признаков и обеспечения эффективного поиска по АДИС. Процесс сравнения отпечатков пальцев требует наличия изображений высокого качества. Мелкие детали, такие как поры или едва заметные гребни, могут сыграть важную роль в процессе сравнения.

Для проведения сравнения в АДИС анализаторы будут обрабатывать цифровые изображения отсканированных отпечатков пальцев, но в определенных случаях также должны будут принимать и использовать напечатанные изображения отпечатков пальцев. Например, некоторые исполнители могут печатать карты с данными, полученными при помощи биометрических сканеров отпечатков пальцев, для их передачи в АДИС. Данные печатные копии будут получены при помощи принтеров, содержащих оптимизированные для отпечатков пальцев алгоритмы печати. Основной функцией принтеров является создание печатных копий цифровых отпечатков пальцев натуральной величины, что обеспечивает достаточное качество печати для проведения процедуры сравнения отпечатков пальцев, то есть принятия решения об идентификации.

Требования к качеству изображения для биометрических сканеров отпечатков пальцев представлены в B.1.2 и B.1.3. Методика испытания на соответствие данным требованиям выходит за рамки настоящего приложения. Доступен пример спецификации испытания, которая позволяет проводить испытания на соответствие данным критериям качества изображения [6].

B.1.2 Биометрический сканер

Биометрический сканер должен регистрировать изображения с высокой точностью воспроизведения геометрических размеров, мелких деталей, хорошей резкостью, равномерным распределением уровней серого и иметь динамический диапазон с низкими шумовыми характеристиками. Изображения должны быть точными представлениями исходных отпечатков пальцев без каких-либо значительных артефактов, аномалий, ложных деталей или видимых последствий восстановления изображения.

Выходная частота пространственной дискретизации биометрического сканера в направлении строк и столбцов датчика должна находиться в диапазоне от (R-0,01·R) до (R+0,01·R) и иметь восьмибитовое квантование градаций серого (256 уровней серого). Величина R должна составлять либо 500 пикселей/дюйм, либо 1000 пикселей/дюйм; в сертификате биометрического сканера может быть указано как одно, так и оба значения частоты пространственной дискретизации. Фактическое значение оптической частоты пространственной дискретизации биометрического сканера должно быть больше или равно величине R.

Биометрический сканер предназначен для сканирования стандартных карт с отпечатками десяти пальцев размером 8,0 на 8,0 дюйма, размер рабочей поверхности должен быть не менее 5,0 на 8,0 дюйма, чтобы охватить все 14 зарегистрированных элементов, либо каждый зарегистрированный элемент в виде отдельного изображения, либо одновременно все зарегистрированные элементы в виде одного изображения. В таблице B.1 представлены рекомендуемые размеры регистрируемого изображения отпечатка пальца, применяемые как для систем сканирования карт, так и для систем сканирования "живых" отпечатков пальцев, с тем лишь исключением, что при сканировании карт приоритет отдается размерам карты.

Таблица В.1 - Рекомендуемые размеры регистрируемого изображения отпечатка пальца

________________

* Сканер прямого сканирования должен быть способен зарегистрировать не менее 80% полной длины прокатной дуги, определяемой как длина дуги от одного края ногтя до другого.

B.1.2.1 Линейность

B.1.2.1.1 Общие требования

При измерении дискретных серий участков с равномерным коэффициентом отражения (например, ступенчатой монохромной шкалы), в значительной степени покрывающей диапазон серого биометрического сканера, среднее значение каждого участка должно находиться в пределах 7,65 уровня серого от линии регрессии, полученной методом наименьших квадратов и проходящей между значениями коэффициентов отражения участков (независимая переменная) и уровнями серого, полученными на выходе биометрического сканера (зависимая переменная).

B.1.2.1.2 Краткая информация

Предполагается, что все объекты, используемые при верификации соответствия спецификации качества изображения, регистрируются биометрическим сканером отпечатков пальцев, который работает в линейном режиме ввода/вывода. Линейность обеспечивает достоверные результаты при сравнении тестовых измерений с требованиями, например пространственно-частотная характеристика системы в терминах модуляционной передаточной функции является, строго говоря, концептом линейных систем. Линейность также дает возможность сравнивать различные биометрические сканеры отпечатков пальцев посредством концепта "общего языка". В нестандартных случаях допускается присутствие незначительной сглаженной монотонной нелинейности у сканированных изображений объектов испытаний, например, когда обеспечение линейности на испытываемом биометрическом сканере является практически нецелесообразным и нетипичным с точки зрения эксплуатации (например, для некоторых биометрических сканеров "живых" отпечатков пальцев). Линейность не является обязательным требованием для рабочих или тестовых сканированных изображений отпечатков пальцев, что обеспечивает гибкость при обработке изображений в попытке избавиться от несовершенных цветовых характеристик образцов отпечатков пальцев.

B.1.2.2 Геометрическая точность

B.1.2.2.1 Требование к поперечному направлению

При сканировании штриховой миры с вертикально и горизонтально направленными линиями абсолютное значение разницы между фактическим и измеренным на изображении расстоянием между параллельными линиями не должно превышать представленных ниже значений для не менее 99% испытаний, проведенных в каждой области измерения зарегистрированного элемента и в каждом из двух ортогональных направлений.

Для биометрического сканера с разрешающей способностью 500 пикселей/дюйм:

0,0007, для 0,00<<0,07,

0,01, для 0,07<<1,50.

Для биометрического сканера с разрешающей способностью 1000 пикселей/дюйм:

0,0005, для 0,00<<0,07,

0,0071, для 0,07<<1,5,

где ;

- фактическое расстояние на мире;

- измеренное расстояние на изображении.

, , представлены в дюймах.

8.1.2.2.2 Требование к продольному направлению

При сканировании штриховой миры с вертикально и горизонтально направленными линиями максимальное значение разницы (в горизонтальном или вертикальном направлении соответственно) между расположением любых двух точек в пределах 1,5-дюймового сегмента представленного изображения линий не должно превышать 0,016 дюйма для не менее 99% испытаний, проведенных в каждой области измерения зарегистрированного элемента и в каждом из двух ортогональных направлений.

B.1.2.2.3 Краткая информация

Штриховой мирой является решетка Ронки, которая состоит из линий одинаковой ширины и пространственного прямоугольного сигнала с частотой 1,0 пара линий/мм, с высокой контрастностью и резкими краями. Данная решетка также применяется для проверки соблюдения требования к частоте пространственной дискретизации биометрического сканера, установленного в B.1.2.

Геометрическая точность в поперечном направлении измеряется поперек изображаемых линий решетки Ронки, которые охватывают практически всю область регистрации изображения. Требование к частоте пространственной дискретизации в 500 пикселей/дюйм соответствует точности определения координат ±1,0% для расстояний от 0,07 до 1,50 дюйма и ±0,0007 дюйма (1/3 пикселя) для расстояний меньше или равных 0,07 дюйма. Требование к частоте пространственной дискретизации в 1000 пикселей/дюйм соответствует точности определения координат ±0,71% для расстояний от 0,07 до 1,50 дюйма и значению ±0,0005 дюйма (1/2 пикселя) для расстояний меньше или равных 0,07 дюйма.

Данная процедура измерения также применяется для проверки требования к частоте пространственной дискретизации, установленной в B.1.2.3.

Геометрическая точность в продольном направлении изображения измеряется вдоль каждой линии решетки Ронки. Например, для представленной горизонтальной линии изображения максимальное значение разницы между точками пересечения данной линии с вертикальной и горизонтальной осями, измеренной в нескольких точках сегмента линии длиной 1,5 дюйма, сравнивается с максимально допустимым значением разницы (аналогично для вертикальной линии). Данное требование необходимо для гарантии того, что подушкообразное или бочкообразное искажение в основной области исследования, то есть на отпечатке одного пальца, не слишком велико.

B.1.2.3 Пространственно-частотная характеристика (ПЧХ)

B.1.2.3.1 Общие требования

Измерение ПЧХ должно проводиться при помощи синусоидальной миры и называться измерением функции передачи модуляции (ФПМ), за исключением случая, когда биометрический сканер отпечатков пальцев не может получить приемлемую тональную характеристику данного образца; в этом случае для измерения ПЧХ необходимо использовать штриховую миру и называть это измерением частотно-контрастной характеристики (ЧКХ). При измерении синусоидальной ФПМ ее значения должны быть больше или равны минимальным значениям контраста, установленным в таблице B.2 в направлении строк и столбцов датчика и в любой области поля обзора биометрического сканера. При измерении штриховой ЧКХ ее значения должны быть больше или равны минимальным значениям контраста, определяемым уравнениями (B.1) или (B.2) в направлении строк и столбцов датчика и в любой области поля обзора биометрического сканера. Значения ЧКХ, вычисленные из уравнений (B.1) и (B.2) для стандартных частот испытаний, представлены в таблице B.3.

Ни одно из значений ФПМ или ЧКХ, вычисленное для всех указанных в спецификации пространственных частот, не должно превышать значение 1,05.

Полученное на выходе изображение синусоидальной или штриховой миры не должно иметь значительного эффекта наложения частот.

Таблица B.2 - Требования к ФПМ при использовании синусоидальной миры

Примечание - Испытание на частотах 7 и 9 пар линий/мм не является обязательным, если шаблоны данных частот отсутствуют в синусоидальной мире.

Таблица B.3 - Требования к ЧКХ при использовании штриховой миры (для стандартных частот испытаний)

Примечание - При использовании штриховой миры обязательным является испытание на частотах 7 и 9 пар линий/мм.

Штриховая мира может не содержать конкретных частот, список которых представлен в таблице B.3; однако мира должна охватывать весь диапазон представленных в списке частот и содержать шаблоны линий, близкие к каждой из перечисленных частот. Следующие уравнения используются для получения спецификационных значений ЧКХ при использовании штриховой миры, содержащей частоты, которые не представлены в таблице B.3.

Биометрический сканер с разрешающей способностью 500 пикселей/дюйм, для от 1,0 до 10,0 пар линий/мм:

ЧКХ=3,04105E-04·-7,99095E-02·+1,02774. (B.1)

Биометрический сканер с разрешающей способностью 1000 пикселей/дюйм, для от 1,0 до 20,0 пар линий/мм:

ЧКХ=-1,85487E-05·+1,41666E-03·-5,73701E-02·+1,01341. (В.2)

В.1.2.3.2 Краткая информация

Для оценки ФПМ в каждом отображаемом шаблоне гармонической частоты определяется единственная репрезентативная гармоническая модуляция при помощи значений контраста образца, полученного из данного шаблона. Значения контраста образца вычисляются по уровням максимума и минимума, соответствующих "гребню" и смежной "впадине" в каждом гармоническом периоде. Для синусоидального изображения данные уровни максимума и минимума представляют собой уровни серого изображения, которые были локально усреднены в направлении, перпендикулярном к распространению гармонического колебания, а потом преобразованы посредством калибровочной кривой в пространство отражающей способности объекта. Значение контраста изображения в пространстве отражающей способности объекта определяется следующим образом:

Контраст=(максимум-минимум)/(максимум+минимум).

Калибровочная кривая является кривой максимального соответствия уровней серого участков одинаковой оптической плотности на синусоидальной мире и соответствующих значений коэффициента отражения объекта. Предполагается, что значения контраста синусоидальной миры и значения участков одинаковой оптической плотности объекта предоставляются изготовителем объекта.

ФПМ биометрического сканера для каждой частоты определяется следующим образом:

ФПМ=контраст изображения/контраст объекта.

Для оценки ЧКХ значения контраста определяются непосредственно в пространстве изображения, нормализованном значением контраста на нулевой частоте, вместо применения калибровочной кривой. ЧКХ биометрического сканера для каждой частоты определяется следующим образом:

ЧКХ=контраст изображения/контраст объекта на нулевой частоте.

Штриховая мира должна состоять как минимум из 10 параллельных пар линий для каждой частоты из области высоких пространственных частот (от 0,5 до 1 частоты Найквиста), что помогает обеспечить регистрацию при оптимальном фазировании сканера-объекта и способствует исследованию потенциального наложения частот. Штриховая мира также должна содержать низкочастотный компонент, то есть большой квадрат, линию или набор линий с эффективной частотой менее 2,5% от окончательной частоты пространственной дискретизации биометрического сканера. Данный низкочастотный компонент применяется для нормализации ЧКХ; он должен иметь ту же оптическую плотность, что и высокочастотные линии миры.

Верхний предел значения контраста 1,05 применяется для предотвращения обработки изображения, которая приводит к чрезмерному повышению резкости границ, что может добавить на изображение ложные детали.

Эффект наложения частот на изображениях синусоидальной и штриховой миры может быть изучен посредством численного анализа и визуального осмотра цифрового изображения, выведенного на экран монитора.

B.1.2.4 Отношение сигнал - шум (ОСШ)

B.1.2.4.1 Общие требования ОСШ белого образца и ОСШ черного образца должны быть больше или равны 125,0 как минимум в 97,0% соответствующих случаев в каждой области измерения зарегистрированного элемента.

B.1.2.4.2 Краткая информация

Сигналом называется разница между средними выходными уровнями серого, полученными при сканировании объектов с однородным низким и однородным высоким коэффициентом отражения, при измерении средних значений в независимых областях размером 0,25 на 0,25 дюйма в пределах каждой области измерения зарегистрированного элемента. Шумом называется стандартное отклонение уровней серого в каждой из этих независимых областей измерения.

Вследствие этого у каждой пары изображений с высоким и низким коэффициентами отражения есть два значения ОСШ: одно на базе среднеквадратичного отклонения для высокого коэффициента отражения и второе на базе среднеквадратичного отклонения для низкого коэффициента отражения. Для получения истинного показателя среднеквадратичного отклонения биометрический сканер настраивается таким образом, чтобы средний уровень серого белого образца был на несколько значений ниже самого высокого показателя уровня серого для данного биометрического сканера, а средний уровень серого черного образца был на несколько уровней выше самого низкого показателя уровня серого для данного биометрического сканера.

B.1.2.5 Однородность уровней серого

B.1.2.5.1 Требование к однородности смежных строк и столбцов

Не менее 99,0% средних значений уровней серого двух смежных строк или столбцов длиной 0,25 дюйма в пределах каждой отображаемой области зарегистрированного элемента не должны отличаться более чем на 1,0 уровень серого при сканировании объекта с однородной низкой отражающей способностью и более чем на 2,0 уровня серого при сканировании объекта с однородной высокой отражающей способностью.

B.1.2.5.2 Требование к однородности среди пикселей

Уровень серого каждого отдельного пикселя для 99,9% всех пикселей в каждой независимой области размером 0,25 на 0,25 дюйма, расположенной в пределах отображаемой области зарегистрированного элемента, не должен отличаться от среднего значения более чем на 22,0 уровня серого при сканировании объекта с однородной высокой отражающей способностью и более чем на 8,0 уровня серого при сканировании объекта с однородной низкой отражающей способностью.

B.1.2.5.3 Требование к однородности малой области

Средние значения уровней серого двух независимых областей размером 0,25 на 0,25 дюйма, расположенных в пределах отображаемой области зарегистрированного элемента, не должны отличаться более чем на 12,0 уровня серого при сканировании объекта с однородной высокой отражающей способностью и более чем на 3,0 уровня серого при сканировании объекта с однородной низкой отражающей способностью.

B.1.2.5.4 Краткая информация

Измерения проводятся на множестве независимых тестовых областей, основываясь на принципе последовательного прохождения каждого зарегистрированного элемента. (Вся область регистрации биометрического сканера, как правило, считается единственной областью зарегистрированного элемента.)

Для получения истинного показателя среднеквадратичного отклонения биометрический сканер настраивается таким образом, чтобы средний уровень серого белого образца был на несколько значений ниже самого высокого показателя уровня серого для биометрического сканера, а средний уровень серого черного образца был на несколько значений выше самого низкого показателя уровня серого для биометрического сканера.

B.1.2.6 Качество изображения отпечатка пальца

Биометрический сканер должен обеспечивать высокое качество регистрируемых им изображений отпечатков пальцев; качество оценивается на основании следующих требований.

B.1.2.6.1 Требование к динамическому диапазону изображений отпечатков пальцев

Не менее 80,0% зарегистрированных изображений отпечатков пальцев должны иметь динамический диапазон не менее 200 уровней серого. Не менее 99,0% изображений должны иметь динамический диапазон не менее 128 уровней серого.

B.1.2.6.2 Краткая информация

Системы сканирования на пунктах регистрации изображений отпечатков пальцев позволяют регулировать динамический диапазон изображений, так как основываются на принципе последовательной регистрации объектов или карт. Регулировать динамический диапазон изображений можно, например, правильным образом прокатывая покрытый красящим веществом палец или регулируя степень нажима на рабочую поверхность биометрического сканера.

В системах, обрабатывающих карты отпечатков пальцев различных типов и изображения различного качества, автоматическая адаптивная обработка является необходимой. Восьмибитовое квантование градаций серого для малоконтрастных изображений отпечатков пальцев необходимо для более оптимального представления пониженного динамического диапазона без значительного насыщения.

Под динамическим диапазоном понимается число уровней серого, содержащихся в сигнале; динамический диапазон измеряется в пределах области отпечатка пальца, исключая присутствующий на изображении белый фон, а также линии, рамки и текст формата карты.

Соблюдение биометрическими сканерами данных требований к динамическому диапазону должно быть проверено при помощи статистически стратифицированного набора карт с изображениями отпечатков пальцев. Для испытания сканеров карт с механизмом автоматической подачи документов тестовый набор карт с изображениями отпечатков пальцев может включать в себя карты, параметры которых относятся к типу "сложных для обработки", например содержащих царапины, отверстия, скобки, наклеенные фотографии или ламинацию. Для биометрических сканеров отпечатков пальцев соблюдение данных требований будет проверяться при помощи наборов изображений, изготовленных изготовителем оборудования.

B.1.2.6.3 Требование к артефактам и аномалиям изображений отпечатков пальцев

Артефакты и аномалии, обнаруженные на изображениях отпечатков пальцев, источником которых является биометрический сканер или процедура обработки изображения, не должны в значительной степени неблагоприятно повлиять на выполнение функций сравнения отпечатков пальцев и шаблонов для принятия решения об идентификации, классификации отпечатков пальцев, автоматического обнаружения признаков или обеспечения надежности поиска по всей системе автоматической идентификации по отпечаткам пальцев.

B.1.2.6.4 Краткая информация

Изображения отпечатков пальцев исследуются в целях обнаружения наличия артефактов или аномалий, источником которых является биометрический сканер или процедура обработки изображения; оценка может включать в себя измерения, нацеленные на определение численного выражения степени их критичности и значимости. Исследованию могут подвергаться артефакты или аномалии из следующего неполного списка:

- последствия шума, обусловленного вибрацией;

- резкие перепады среднего значения уровней серого между смежными зарегистрированными элементами;

- пробелы в гистограмме уровней серого, то есть наличие нулевых пикселей в средних областях уровней серого или их усечение до 256 уровней серого;

- стыковые соединения датчика изображений;

- шумовые полосы;

- проступание клея на карте;

- насыщенность уровней серого.

B.1.2.6.5 Требование к резкости и воспроизведение мелких деталей на изображениях отпечатков пальцев

Резкость и воспроизведение мелких деталей на изображениях отпечатков пальцев, полученных на выходе биометрического сканера или после процедуры обработки, должны иметь высокие показатели для того, чтобы обеспечить выполнение функций, установленных в B.1.1.

B.1.2.6.6 Краткая информация

Резкость и воспроизведение мелких деталей на изображениях отпечатков пальцев, полученных на выходе сканера или после процедуры обработки, могут быть исследованы при помощи подходящих объективных численных показателей качества изображения, а также посредством визуального осмотра цифрового изображения, выведенного на экран монитора.

B.1.3 Поверхности идентификации

Стандартные наборы изображений отпечатков пальцев содержат как изображения отпечатков пальцев, зарегистрированных оттисковым методом, так и изображения, зарегистрированные методом прокатки. Изображения отпечатков пальцев, полученные методом прокатки, применяются при выполнении функций поиска и идентификации, а изображения отпечатков пальцев, зарегистрированных оттисковым методом, как правило, используются для последовательной верификации. Системы, разработанные для проверки сведений о субъекте по "поверхностям идентификации", регистрируют единственный набор изображений отпечатков пальцев, зарегистрированных оттисковым методом. Данный набор изображений отпечатков пальцев, зарегистрированных оттисковым методом, должен применяться для последовательной верификации, поиска и идентификации.

Раньше качество изображений являлось настоящей проблемой при проверке данных субъекта. Некоторые программы требуют большого числа мест регистрации с маленьким объемом для хранения полученных изображений, что усложняет обучение. Основной задачей биометрических сканеров, регистрирующих поверхности идентификации, является уменьшение необходимости в обучении, чтобы неопытные пользователи могли всегда регистрировать качественные изображения отпечатков пальцев.

Биометрический сканер, регистрирующий поверхности идентификации, должен соответствовать всем требованиям, установленным в B.1.2, наряду со следующими требованиями.

B.1.3.1 Требование к процедуре сбора биометрических данных

Система должна предусматривать простую процедуру сбора биометрических данных.

B.1.3.2 Краткая информация

Простая процедура сбора биометрических данных обеспечивает неопытному пользователю возможность регистрировать высококачественные изображения отпечатков пальцев. Системы, регистрирующие идентификационные поверхности, оцениваются по их способности выдавать очень низкую вероятность отказа при регистрации в рабочих условиях. Системы с минимальной областью регистрации 3,2 дюйма (в ширину) на 3,0 дюйма (в высоту), которые способны зарегистрировать одновременно четыре пальца в вертикальном положении, будут считаться соответствующими требованию простой процедуры сбора биометрических данных. Иные подходы к сбору биометрических данных будут требовать проведения особых испытаний и составления специальной документации.

B.1.3.3 Требование к верифицируемым данным о последовательности пальцев

Используемый метод регистрации изображений отпечатков пальцев должен приводить к очень низкой вероятности ошибки при определении порядкового номера пальца.

B.1.3.4 Краткая информация

Процедура сбора биометрических данных для систем, работающих с изображениями отпечатков пальцев, будет оцениваться по ее способности зарегистрировать верифицируемые данные о последовательности пальцев. Системы с минимальной областью регистрации 3,2 дюйма (в ширину) на 3,0 дюйма (в высоту), которые способны зарегистрировать одновременно четыре пальца в вертикальном положении, будут считаться соответствующими требованиям о последовательности пальцев. Иные подходы к сбору биометрических данных будут требовать проведения особых испытаний и составления специальной документации.

B.2 Спецификация качества изображения для верификации личности

B.2.1 Общие положения

Данные спецификации применимы к устройствам регистрации изображений отпечатков пальцев, которые сканируют и регистрируют по крайней мере один отпечаток пальца в цифровом виде. Данные спецификации предоставляют критерии для обеспечения того, чтобы качество изображений, создаваемых подобными устройствами, было достаточно высоким для предполагаемой области применения; основной областью применения является аутентификация посредством сравнения изображений отпечатков пальцев один к одному. Биометрический сканер должен регистрировать изображения с высокой точностью воспроизведения геометрических размеров, мелких деталей, хорошей резкостью, равномерным распределением уровней серого и иметь динамический диапазон с низкими шумовыми характеристиками. Изображения должны быть точными представлениями исходных отпечатков пальцев без каких-либо значительных артефактов, аномалий, ложных деталей или видимых последствий восстановления изображения. Ожидается, что биометрический сканер сможет создавать изображения отпечатков пальцев хорошего качества для очень большого процента пользователей, несмотря на полный диапазон возможных изменений внешних условий, характерных для предполагаемой области применения.

B.2.2 Общие требования

Методика испытаний на соответствие данным требованиям выходит за рамки настоящего приложения. Доступен пример спецификации испытания, которая позволяет проводить испытания на соответствие данной спецификации качества изображения [6].

Проверка соответствия биометрического сканера требованиям должна в первую очередь проводиться с использованием метода испытания, то есть проверки посредством последовательного выполнения данного пункта с достаточным набором инструментария для демонстрации соответствия заданным численным критериям. Биометрический сканер должен подвергаться испытанию на соответствие требованиям в стандартном рабочем режиме со следующими возможными исключениями:

1) если биометрический сканер имеет функцию защиты от подмены такого типа, что допускается регистрация изображений только непосредственно с пальца, то данная функция должна быть отключена или пропущена при работе в режиме испытания объекта;

2) если при стандартном функционировании биометрического сканера выходные данные не являются монохромным изображением в градациях серого, например черно-белое изображение, набор контрольных точек, цветное изображение и т.д., то в тестовом режиме биометрический сканер необходимо настроить таким образом, чтобы на выходе получать монохромное изображение в градациях серого;

3) иные функции стандартного рабочего режима биометрического сканера, которые похожи/сопоставимы/аналогичны тем, что представлены в перечислениях 1) и 2), должны быть отключены.

В таблице B.4 представлены некоторые основные требования к биометрическим сканерам, регистрирующим изображения отдельных отпечатков пальцев.

Таблица B.4 - Основные требования

B.2.2.1 Геометрическая точность

B.2.2.1.1 Требование к поперечному направлению

Штриховая мира с пространственной частотой 1,0 пара линий/мм регистрируется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении линий. Абсолютное значение разницы между фактическим и измеренным на изображении расстоянием между параллельными линиями объекта не должно превышать представленных ниже значений для не менее 99% испытаний, проведенных в каждом из двух ортогональных направлений.

0,0013, для 0,00<0,07,

0,018, для 0,071,50,

где ;

- действительное расстояние на мире;

- измеренное расстояние на изображении.

, , представлены в дюймах.

B.2.2.1.2 Требование к продольному направлению

Штриховая мира с пространственной частотой 1,0 пара линий/мм регистрируется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении линий. Максимальное значение разницы в горизонтальном направлении (для вертикальных линий) и в вертикальном направлении (для горизонтальных линий) между расположением любых двух точек вдоль одной линии на расстоянии до 1,5 дюйма не должно превышать 0,027 дюйма для не менее 99% испытаний, проведенных в указанном направлении.

Требования к поперечному и продольному направлениям могут быть проверены посредством метода контроля вместо метода испытания в том случае, если биометрический сканер обладает всеми представленными ниже характеристиками, сопровождающимися соответствующей документацией:

- создание подходящей решетки Ронки с пространственной частотой 1,0 пара линий/мм, посредством которой биометрический сканер будет создавать изображения для измерений, требует чрезвычайных усилий и ресурсов;

- датчик представляет собой двумерную матрицу (поверхностную решетку) на плоской (не искривленной) поверхности;

- элементы биометрического сканера и пальцы находятся в неподвижном состоянии в процессе регистрации отпечатка;

- между пальцем и датчиком не расположено никаких аппаратных элементов биометрического сканера (например, линз или призм), за исключением мембраны на поверхности датчика, которая при ее наличии не изменяет геометрию изображаемого пальца;

- никакой тип обработки сигнала, примененный к зарегистрированному изображению отпечатка пальца, не изменяет геометрию изображения отпечатка пальца.

B.2.2.1.3 Краткая информация

Штриховой мирой является решетка Ронки, которая состоит из линий одинаковой ширины и пространственного прямоугольного сигнала частотой 1,0 пара линий/мм, с высокой контрастностью и резкими краями.

Геометрическая точность в поперечном направлении измеряется в поперечном направлении изображаемых линий решетки Ронки, которые охватывают практически всю область регистрации изображения. Данное требование соответствует точности определения координат ±1,8% для расстояний от 0,07 до 1,5 дюйма и ±0,0013 дюйма (2/3 пикселя) для расстояний меньше или равных 0,07 дюйма. Эти измерения также применяются для проверки требования к допустимому отклонению частоты пространственной дискретизации биометрического сканера, представленному в таблице B.4.

Геометрическая точность в продольном направлении изображения измеряется вдоль каждой линии решетки Ронки. Например, для представленной горизонтальной линии изображения максимальное значение разницы между точками пересечения данной линии с вертикальной и горизонтальной осями, измеренной в нескольких точках вдоль линии, сравнивается с максимально допустимым значением разницы (аналогично для вертикальной линии). Данное требование необходимо для гарантии того, что подушкообразное, бочкообразное или искажение другого вида в основной области исследования, то есть на одном отпечатке одного пальца, не слишком велико.

B.2.2.2 Пространственно-частотная характеристика (ПЧХ)

B.2.2.2.1 Общие требования

Измерение ПЧХ должно проводиться как с использованием битональной высококонтрастной штриховой миры, которая дает в результате ЧКХ биометрического сканера, так и с использованием синусоидальной миры, которая позволяет получить ФПМ биометрического сканера. Если биометрический сканер не способен использовать ни штриховую, ни синусоидальную миру, например ни одна из данных мир не позволяет получить пригодное/измеримое изображение, то для измерения ФПМ может быть использован контурный объект*.

________________

* Если достоверно обнаружено, что ни синусоидальная, ни штриховая мира, ни контурный объект не могут быть использованы для конкретного биометрического сканера, допускается использование других методов измерения ПЧХ.

Значения ФПМ и ЧКХ должны быть больше или равны минимальным значениям контраста, которые определяются уравнениями (B.3) (для ЧКХ) или (B.4) (для ФПМ) для диапазона частот от 1,0 до 10,0 пар линий/мм в направлении строк и столбцов датчика и в любой части общей области регистрации. Ни одно из значений ФПМ или ЧКХ, вычисленное для диапазона частот от 1,0 до 10,0 пар линий/мм, не должно превышать значение 1,12, а полученное на выходе изображение не должно иметь значительного эффекта наложения частот.

ЧКХ=- 5,71711E-05·+1,43781E-03·-8,94631Е-03·-8,05399E-02·+1,00838. (B.3)

ФПМ=-2,80874E-04·+1,06255E-02·-1,67473E-01·+1,02829. (В.4)

Примечание - Уравнения действительны для от 1,0 до 10,0 пар линий/мм.

Таблица B.5 - Требования к ЧКХ и ФПМ на стандартных частотах испытания

B.2.2.2.2 Краткая информация

Верхний предел значения контраста 1,12 используется для предотвращения обработки изображения, которая приводит к чрезмерному повышению резкости границ, что может добавить на изображение ложные детали.

Наложение частот может быть изучено посредством численного анализа (например, анализ Фурье) и для синусоидальных или штриховых изображений визуального осмотра цифрового изображения, выведенного на экран монитора. Принято считать и признавать, что наложение частот, возникающее вследствие прореживания, часто неизбежно на высоких частотах, но наложение частот, возникающее вследствие повышения частоты дискретизации, недопустимо ни на каких частотах в пределах частоты Найквиста.

Мира может быть изготовлена из любого материала и на любой основе, пригодной для проведения измерения на данном биометрическом сканере, работающем в режиме отражения, пропускания или любом другом режиме передачи сигнала как в двух, так и в трех измерениях.

Если связь между выходными уровнями серого и входными уровнями сигнала является нелинейной, то есть характеристика входа/выхода биометрического сканера является нелинейной, это должно быть соответствующим образом учтено при вычислении ФПМ или ЧКХ. ФПМ и ЧКХ строго определены только для линейной или линеаризованной системы.

Не требуется, чтобы ЧКХ или ФПМ были получены на конкретных частотах, список которых представлен в таблице В.5; однако ЧКХ или ФПМ должны охватывать весь диапазон представленных в списке частот и содержать частоты, значения которых приближены к каждой из перечисленных частот.

Синусоидальная мира - серийно производимые синусоидальные миры, как правило, содержат калибровочную ступенчатую монохромную шкалу для измерения характеристики входа/выхода биометрического сканера, а также синусоидальные значения контраста образца, применяемые для нормализации значений контраста на выходе сканера для получения ФПМ.

Штриховая мира должна содержать достаточное число параллельных пар линий для каждой пространственной частоты, что помогает обеспечить регистрацию при оптимальном фазировании сканера-объекта и способствует проведению исследования потенциального наложения частот. Штриховая мира также должна содержать низкочастотный компонент (менее 0,3 пар линий/мм), как, например, одна широкая линия, обладающая такой же оптической плотностью, что и другие линии (используемая для нормализации).

Если биометрический сканер имеет нелинейную характеристику, то для достижения эффективных значений контраста штрихового изображения необходимо использовать процедуру, аналогичную применяемой для синусоидальной обработки.

ПЧХ самой штриховой миры может быть неизвестна. В таком случае значения контраста линий на выходе биометрического сканера (в области изображения или, если характеристика нелинейная, в области объекта) нормализуются значениями контраста выходных линий с практически нулевой частотой, что приводит к приемлемому показателю ЧКХ биометрического сканера.

Контурный объект - вычисление ФПМ изображенного контурного объекта осуществляется согласно соответствующему стандарту ИСО [7]. Контур объекта располагается под углом 5,2° поочередно в направлении строк и столбцов датчика. Если биометрический сканер имеет нелинейную характеристику, то нелинейность должна быть измерена и учтена при вычислениях. Вычисленные выходные значения контраста нормализуются до значения 1,0 на нулевой частоте (посредством деления на площадь функции размывания линии), что приводит к приемлемому показателю ФПМ биометрического сканера. Если ПЧХ контура объекта известна, то дальнейшее деление на данную функцию осуществляется для получения более точных показателей ФПМ биометрического сканера.

Контурный объект должен содержать как минимум две координатные метки, при помощи которых можно вычислить масштаб изображения в направлении, поперечном контуру, в пикселях/дюйм.

B.2.2.3 Однородность уровней серого

B.2.2.3.1 Требование к однородности смежных строк и столбцов

Не менее 99,0% средних уровней серого двух смежных строк или столбцов длиной 0,25 дюйма в пределах каждой области регистрации не должны отличаться более чем на 1,5 уровня серого при сканировании равномерно темно-серого объекта и более чем на 3,0 уровня серого при сканировании равномерно светло-серого объекта.

B.2.2.3.2 Требование к однородности между пикселями

Уровень серого каждого отдельного пикселя для не менее 99,0% всех пикселей в каждой независимой области размером 0,25 на 0,25 дюйма, расположенной в пределах области регистрации, не должен отличаться от среднего значения более чем на 8,0 уровня серого при сканировании равномерно темно-серого объекта и более чем на 22,0 уровня серого при сканировании равномерно светло-серого объекта.

B.2.2.3.3 Требование к однородности малой области

Средние уровни серого двух независимых областей размером 0,25 на 0,25 дюйма, расположенных в пределах области регистрации, не должны отличаться более чем на 3,0 уровня серого при сканировании равномерно темно-серого объекта и более чем на 12,0 уровня серого при сканировании равномерно светло-серого объекта.

B.2.2.3.4 Требование к уровню шума

Значение уровня шума, измеряемое как стандартное отклонение уровней серого, должно быть менее 3,5 в каждой независимой области размером 0,25 на 0,25 дюйма, расположенной в пределах области регистрации, при сканировании однородно темно-серого и однородно светло-серого объектов.

B.2.2.3.5 Краткая информация

Любой подходящий однородно темно-серый и однородно светло-серый объект, включая псевдообъекты, может быть использован для оценки требований, указанных в B.2.2.3.1-B.2.2.3.4. Идея псевдообъектов заключается в получении изображения пустой области регистрации посредством, например, увеличения или уменьшения выдержки, получая, соответственно, однородно светло-серое или темно-серое изображение. Каждый объект должен охватывать всю область регистрации.

Биометрический сканер настраивается таким образом, чтобы средний уровень серого светлого образца был на четыре уровня ниже самого высокого показателя уровня серого, получаемого при регистрации изображения отпечатка пальца биометрическим сканером, а средний уровень серого темного образца должен быть на четыре уровня выше самого низкого показателя уровня серого, получаемого при регистрации изображения отпечатка пальца биометрическим сканером. Данная настройка помогает избежать вероятных уровней насыщения и уровней, выходящих за пределы диапазона, получаемого при регистрации реальных отпечатков пальцев.

B.2.2.4 Качество изображения отпечатка пальца

Биометрический сканер должен обеспечивать достаточно высокое для предполагаемых областей применения качество изображения отпечатков пальцев. Основной областью применения является аутентификация посредством сравнения изображений отпечатков пальцев один к одному.

Качество изображения будет оцениваться с учетом представленных ниже требований посредством проведения визуальных и численных измерений исследуемых изображений, зарегистрированных на данном биометрическом сканере отпечатков пальцев. Данные исследуемые изображения должны содержать:

- набор из 20 отпечатков пальцев, условно полученных от 10 разных субъектов, по два отпечатка от субъекта (предпочтительно отпечаток указательного пальца левой и правой руки) и

- набор из пяти повторно зарегистрированных изображений отпечатков указательного пальца одной руки одного и того же субъекта.

Все исследуемые изображения должны быть предоставлены для анализа в виде монохромных изображений с восьмибитной шкалой серого на пиксель в несжатом формате (использование несжатого формата с потерями не допускается).

B.2.2.4.1 Требование к динамическому диапазону изображений отпечатков пальцев

Не менее 80,0% зарегистрированных изображений отпечатков пальцев должны иметь динамический диапазон не менее 150 уровней серого.

B.2.2.4.2 Краткая информация

Под динамическим диапазоном понимается число уровней серого, содержащихся в сигнале; динамический диапазон измеряется в пределах области отпечатка пальца, исключая неоднородные фоновые области.

B.2.2.4.3 Требование к артефактам и аномалиям изображений отпечатков пальцев

Артефакты и аномалии, обнаруженные на изображениях отпечатка пальца, источником которых является биометрический сканер или процедура обработки изображения, не должны в значительной степени неблагоприятно повлиять на выполнение предполагаемых функций.

B.2.2.4.4 Краткая информация

Изображения отпечатков пальцев исследуются в целях обнаружения наличия артефактов или аномалий, источником которых является биометрический сканер или процедура обработки изображения; оценка может включать в себя измерения, нацеленные на определение численного выражения степени их критичности и значимости. Артефакты или аномалии из следующего неполного списка могут подвергаться исследованию:

- последствия шума, обусловленного вибрацией;

- резкие перепады среднего значения уровней серого между смежными зарегистрированными элементами;

- пробелы в гистограмме уровней серого, то есть наличие нулевых пикселей в средних областях уровней серого или их усечение до 256 уровней серого;

- стыковые соединения датчика изображения;

- шумовые полосы;

- проступание клея на карте;

- насыщенность уровней серого.

B.2.2.4.5 Требование к резкости и воспроизведению мелких деталей на изображениях отпечатков пальцев

Резкость и воспроизведение мелких деталей на изображениях отпечатка пальца, источником которых является биометрический сканер или процедура обработки изображения, должны быть достаточно высокими для обеспечения выполнения предполагаемых функций.

B.2.2.4.6 Краткая информация

Резкость и воспроизведение мелких деталей на изображениях отпечатков пальцев, полученных на выходе биометрического сканера или после процедуры обработки, могут быть исследованы при помощи подходящих объективных численных показателей качества изображения, а также посредством визуального осмотра цифрового изображения, выведенного на экран монитора.

B.3 Требования и методика испытания биометрических сканеров отпечатков пальцев

B.3.1 Общие положения

Данное приложение устанавливает требования и методику испытания биометрических сканеров отпечатков пальцев.

B.3.2 Предварительные требования к испытаниям

B.3.2.1 Требования к испытательной лаборатории

Все измерения должны проводиться в полностью затемненной оптической лаборатории, не имеющей воздействия внешних источников света. Нечувствительность биометрического сканера к постороннему свету не является предметом проводимых испытаний. Для проведения некоторых измерений необходимо пропускать свет, который излучается биометрическим сканером отпечатков пальцев, через призмы; эти* сильно повышает чувствительность биометрического сканера по отношению к ложному свету. Исключением здесь является регистрация отпечатков пальцев для испытания динамического диапазона. Для проведения данного испытания должно быть включено нормальное освещение помещения для обеспечения обычных условий окружающей среды, схожих со стандартными условиями эксплуатации биометрического сканера. При проведении измерений необходимо убедиться в том, что рабочая поверхность биометрического сканера очищена. При проведении испытаний биометрических сканеров отпечатков пальцев испытательная лаборатория использует следующие измерительные приборы:

_______________

* Текст документа соответствует оригиналу. - .

- специальное программное обеспечение для оценки данных (см. B.3.2.3);

- программное обеспечение для табличных расчетов;

- подходящие объекты испытаний (см. B.3.2.4).

Персонал испытательной лаборатории должен обладать фундаментальными знаниями в области испытаний оптических систем/инструментов, особенно в области испытания биометрических сканеров отпечатков пальцев.

B.3.2.2 Требования к объекту испытания

Для испытания биометрического сканера изготовитель должен указать точный принцип устройства и работы биометрического сканера, включая необходимые чертежи (иллюстрации, таблицы). Размер области регистрации изображения должен составлять не менее 16 на 20 мм.

Испытуемый биометрический сканер должен быть полностью работоспособен. Адаптивные или динамические настройки, алгоритмы калибровки или механизмы обнаружения подмены, внедренные в биометрический сканер или программное обеспечение для биометрического сканера (на ПК), которые могут включать в себя фильтры, функции компенсации, оптимизации, динамическую регулировку контраста, должны быть отключены во время испытания. Для этого изготовитель должен предоставить адаптированное программное обеспечение для биометрического сканера, в котором подобные элементы/алгоритмы были бы деактивированы. Программное обеспечение должно функционировать при неизменных настройках параметров во время испытания. Динамические алгоритмы допустимы лишь для испытания динамического диапазона изображений отпечатков пальцев, осуществляемого в пользовательских приложениях.

B.3.2.3 Требования к программному обеспечению

Программное обеспечение для оценки данных цифрового изображения отпечатка пальца должно вычислять качество изображения на основе двумерного спектра мощности пространственных частот цифрового изображения отпечатка пальца. Спектр мощности, который является квадратом модуля преобразования Фурье изображения, содержит информацию о резкости, контрасте и воспроизведении мелких деталей изображения. Данные параметры являются компонентами визуального качества изображения. В программном обеспечении проводится нормировка спектра мощности на контраст, усредненный уровень серого и размер изображения; применяется визуальный фильтр передаточной функции, и учитывается величина частоты пространственной дискретизации изображения отпечатка пальца в пикселях/дюйм. Основным выходным значением является численное значение качества изображения, которое представляет собой сумму фильтрованных, масштабированных, взвешенных значений спектра мощности. Нормализация спектра мощности позволяет проводить достоверные сопоставления в корне различных изображений отпечатков пальцев. Программное обеспечение должно функционировать согласно представленному ниже описанию:

- в качестве входных данных для программного обеспечения должны выступать цифровые изображения отпечатков пальцев;

- программное обеспечение должно устанавливать ширину прямоугольного окна порядка 60% от ширины изображения отпечатка пальца;

- программное обеспечение должно находить правый/левый и нижний/верхний края отпечатка пальца;

- программное обеспечение должно установить набор перекрывающихся окон, охватывающих всю область отпечатка пальца;

- программное обеспечение должно исключать из дальнейшей оценки области отпечатка пальца с высокой и низкой плотностью;

- программное обеспечение должно вычислять двумерный спектр мощности каждого окна и *;

________________

* БПФ - быстрое преобразование Фурье [fast Fourier transform (FFT)].

- программное обеспечение должно иметь нормализацию по полной энергии и размеру окна;

- программное обеспечение должно включать в себя фильтр системы визуальной оценки человека (включение подобного фильтра позволяет итоговым значениям качества наиболее точно соответствовать экспертным оценкам относительного качества);

- программное обеспечение должно использовать исходное значение качества изображения каждого отдельного окна, то есть двумерно-нормализованные, отфильтрованные значения спектра мощности на ненулевых частотах суммируются, результатом чего является значение качества представленной части изображения, выраженное одним числом;

- программное обеспечение должно определять окно с наивысшим значением качества изображения;

- программное обеспечение должно переводить значение качества изображения в нормализованный вид, то есть должно привести значение качества изображения отпечатка к целому числу в диапазоне от 0 до 100, где 0 соответствует наихудшему, а 100 - наилучшему качеству изображения;

- на темных областях изображений отпечатков пальцев качество изображения имеет завышенное значение, а на светлых областях - заниженное. Данный эффект должен быть компенсирован посредством умножения значения качества изображения на квадрат значения средних уровней серого;

- программное обеспечение должно осуществлять проверку на наличие особых ситуаций (слишком высококонтрастное или слишком структурированное изображение) и соответствующим образом регулировать качество изображения;

- программное обеспечение должно масштабировать изображение в соответствии с числом точек на дюйм и нормализовать качество изображения так, чтобы его значение находилось в диапазоне от 0 до 100.

B.3.2.4 Требования к мирам

B.3.2.4.1 Миры для биометрического сканера, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в светлом поле

При проведении испытаний должны использоваться миры, которые тесно связаны с принципом работы биометрического сканера.

В ходе испытаний с использованием данных мир на пути оптического луча биометрического сканера не должны присутствовать никакие помехи.

Мира должна быть размещена непосредственно на рабочей поверхности биометрического сканера. Миры должны быть выполнены в виде отражающих, структурированных или неструктурированных зеркал. Свет, исходящий от оптической рабочей поверхности биометрического сканера, будет отражаться не только от передней, но и от задней поверхности миры. Чтобы не допускать паразитные отражения, сверху на миру необходимо поместить отводящую свет призму.

В связи с этим между сканером и мирой, а также между мирой и призмой должна располагаться иммерсионная жидкость; показатель преломления данной жидкости должен быть приближен к показателям преломления оптических элементов (оптической рабочей поверхности сканера, миры, призмы). Данный слой жидкости не должен содержать ни пыль, ни воздушные пузыри. Рекомендуется использовать иммерсионную жидкость с показателем отражения ~1,5.

B.3.2.4.2 Миры для биометрического сканера, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в темном поле

При проведении испытаний следует использовать миры, которые тесно связаны с принципом работы биометрического сканера. В ходе испытаний с использованием данных мир на пути оптического луча сканера не должны присутствовать никакие помехи. Мира должна быть размещена непосредственно на рабочей поверхности биометрического сканера. Для оптической связи между биометрическим сканером и мирой должна располагаться иммерсионная жидкость; показатель преломления данной жидкости должен быть идентичен показателю преломления рабочей поверхности биометрического сканера. Данный слой жидкости не должен содержать ни пыль, ни воздушные пузыри. Рекомендуется использовать иммерсионную жидкость с показателем отражения ~1,5. Миры должны быть выполнены в виде диффузно-отражающих областей. На данных подложках подходящими способами воздействия можно получить определенные уровни серого. Материал миры должен быть водоотталкивающим. Если мира ламинируется с целью защиты от жидкости, то необходимо следить за тем, чтобы ламинация не изменяла ее оптические параметры.

B.3.3 Требования и методика испытания

B.3.3.1 Исследование линейности шкалы градаций серого

B.3.3.1.1 Общие требования

При измерении дискретных серий участков с равномерным коэффициентом отражения (например, ступенчатой монохромной шкалы), в значительной степени покрывающей динамический диапазон биометрического сканера, среднее значение каждого участка должно находиться в пределах 7,65 уровня серого от линии регрессии, полученной методом наименьших квадратов и проходящей между значениями коэффициентов отражения участков (независимая переменная) и уровнями серого, полученными на выходе биометрического сканера (зависимая переменная).

B.3.3.1.2 Краткая информация

Предполагается, что все объекты, используемые в соответствии с данным сценарием испытания, регистрируются биометрическим сканером, работающим в линейном режиме ввода/вывода. Линейность обеспечивает достоверные результаты при сравнении тестовых измерений с требованиями. Линейность позволяет получить исходное изображение сканированного отпечатка пальца для общей справочной базы. Пользователи могут применять к изображениям из данной базы линейную/нелинейную обработку в зависимости от поставленной задачи и в дальнейшем вернуться к исходному изображению. Тем не менее для сканированных изображений мир отклонение от линейности обычно допускается, то есть может быть разрешено незначительное присутствие сглаженной монотонной нелинейности, когда обеспечение линейности на испытываемом биометрическом сканере отпечатков пальцев является практически нецелесообразным и нетипичным с точки зрения эксплуатации.

В подобных случаях требуется предоставление документации наряду с запросом на отклонение от требований. Следует признать, что отпечаток пальца на биометрическом сканере может иметь неидеальные характеристики относительно средней величины отражающей способности, неоднородности средней величины отражающей способности, низкого уровня контраста или фоновых помех. Подобные проблемы могут быть частично сведены к минимуму при помощи нелинейной обработки уровней серого изображения, зарегистрированного биометрическим сканером. Вследствие этого линейность не является обязательным требованием при рабочем или тестовом сканировании изображений отпечатков пальцев.

B.3.3.1.3 Используемые миры

а) Миры для биометрического сканера, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в светлом поле

Для проведения данного испытания могут быть использованы миры с металлическим покрытием; данные миры могут иметь различные коэффициенты отражения. В качестве металла может использоваться хром или алюминий; хром может легко наноситься с разной плотностью, но позволяет получать максимальный коэффициент отражения порядка 50%. Максимальный коэффициент отражения алюминия составляет приблизительно от 85 до 92%, но его сложно наносить с разной плотностью. Так как коэффициенты отражения поверхностей мир не могут быть предсказаны, коэффициенты отражения всех мир должны быть точно измерены.

б) Миры для биометрического сканера, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в темном поле

Для проведения данного испытания используются миры, имеющие диффузно отражающую поверхность с различными затемненными элементами. Подобные миры используются в промышленных масштабах при испытании ФПМ биометрических сканеров отпечатков пальцев планшетного типа.

В зависимости от размера рабочей поверхности мира разрезается на части, содержащие две или более области испытания. Таким образом, на рабочую поверхность может быть помещено одновременно несколько областей испытания.

B.3.3.1.4 Процедура испытания

а) Первый этап испытания

Набор областей с различными значениями коэффициента отражения должны быть поочередно размещены на биометрическом сканере и зарегистрированы в виде изображений. Должно быть зарегистрировано не менее девяти объектов с различными значениями коэффициента отражения, охватывающими практически весь динамический диапазон биометрического сканера.

б) Второй этап испытания

Среднее значение серого каждого изображения объекта должно быть определено при помощи специального программного обеспечения. Коэффициент отражения и полученное значение серого каждого объекта должно устанавливаться в виде пары значений.

в) Третий этап испытания

К данным парам значений необходимо применить линейную регрессию. Для каждого среднего значения серого необходимо определить отклонение от итоговой линии регрессии.

B.3.3.1.5 Соответствие требованию

Ни одно из вычисленных на третьем этапе испытания значений отклонения серого не должно превышать 7,65.

B.3.3.2 Анализ частоты пространственной дискретизации и геометрическая точность

B.3.3.2.1 Общие требования

Частота пространственной дискретизации: итоговое изображение отпечатка пальца на выходе биометрического сканера должно иметь частоту пространственной дискретизации в направлении строк и столбцов датчика в диапазоне от (R-0,01·R) до (R+0,01·R). Величина R должна составлять либо 500 пикселей/дюйм, либо 1000 пикселей/дюйм; в сертификате биометрического сканера может быть указано как одно, так и оба значения частоты пространственной дискретизации. Фактическое значение частоты пространственной дискретизации биометрического сканера должно быть больше или равно величине R.

Геометрическая точность в поперечном направлении: при сканировании штриховой миры с частотой 0,1 пар линий/мм в вертикальном и горизонтальном направлении линий абсолютное значение разницы () между фактическим () и измеренным на изображении () расстоянием между параллельными линиями объекта не должно превышать представленных ниже значений для не менее 99% испытаний, проведенных в каждой области измерения зарегистрированного элемента и в каждом из двух направлений.

Для биометрических сканеров отпечатков пальцев с разрешающей способностью 500 пикселей/дюйм:

0,0007, для 0,00<0,07,

0,01, для 0,071,50.

Для биометрических сканеров отпечатков пальцев с разрешающей способностью 1000 пикселей/дюйм:

0,0005, для 0,00<0,07,

0,0071 , для 0,071,50,

где ;

- фактическое расстояние на мире;

- измеренное расстояние на изображении.

, , представлены в дюймах.

Геометрическая точность в продольном направлении: при сканировании штриховой миры с частотой 0,1 пар линий/мм в вертикальном и горизонтальном направлении линий максимальное значение разницы (в горизонтальном или вертикальном направлении соответственно) между расположением любых двух точек в пределах 1,5-дюймового сегмента представленного периодического изображения не должно превышать 0,016 дюйма для не менее 99% испытаний, проведенных в каждой области измерения зарегистрированного элемента и в каждом из двух ортогональных направлений.

B.3.3.2.2 Краткая информация

Штриховой мирой является решетка Ронки, которая состоит из линий одинаковой ширины и пространственного прямоугольного сигнала с высокой контрастностью и резкими краями. Для систем с разрешающей способностью 500 пикселей/дюйм значение частоты пространственной дискретизации должно находиться в диапазоне от 495 до 505 пикселей/дюйм; для систем с разрешающей способностью 1000 пикселей/дюйм значение частоты пространственной дискретизации должно находиться в диапазоне от 990 до 1010 пикселей/дюйм. Действительная частота пространственной дискретизации биометрического сканера может быть больше требуемой частоты пространственной дискретизации, в таком случае на выходе производится "уменьшение" до требуемой частоты пространственной дискретизации. Однако действительная частота пространственной дискретизации не может быть меньше требуемой; то есть "увеличение" до требуемой частоты пространственной дискретизации запрещено.

Геометрическая точность в поперечном направлении измеряется в поперечном направлении изображенных линий решетки Ронки с частотой 0,1 пар линий/мм, которые охватывают практически всю области регистрации изображения. Требование к частоте пространственной дискретизации в 500 пикселей/дюйм соответствует точности определения координат ±1,0% для расстояний от 0,07 до 1,50 дюйма и ±0,0007 дюйма (1/3 пикселя) для расстояний меньше или равных 0,07 дюйма. Требование к частоте пространственной дискретизации в 1000 пикселей/ дюйм соответствует точности определения координат ±0,71% для расстояний от 0,07 до 1,50 дюйма и значению ±0,0005 дюйма (1/2 пикселя) для расстояний меньше или равных 0,07 дюйма.

Геометрическая точность в продольном направлении измеряется вдоль каждой изображенной линии решетки Ронки с частотой 0,1 пар линий/мм, которые охватывают практически всю области регистрации изображения. Например, для представленной горизонтальной линии изображения максимальное значение разницы между точками пересечения данной линии с вертикальной и горизонтальной осями, измеренной в нескольких точках сегмента линии длиной 1,5 дюйма, сравнивается с максимально допустимым значением разницы (аналогично для вертикальной линии). Данное требование необходимо для гарантии того, что подушкообразное или бочкообразное искажение в основной области исследования, то есть на отпечатке одного пальца, не слишком велико.

B.3.3.2.3 Используемые миры

а) Миры для биометрического сканера, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в светлом поле

Мира должна покрывать не менее 70% рабочей поверхности биометрического сканера. Тестовая структура представляет собой решетку с постоянным периодом 1 мм. Мира может состоять из направленно-отражающих структур, таких как хромовые полоски на стеклянной подложке. Свет, проходящий через стеклянную подложку, должен выводиться призмой, которая должна находиться сверху на мире.

В качестве альтернативы покрытой хромом стеклянной мире может быть использована полимерная пленка с напечатанными черными линиями. В таком случае нет необходимости в размещении призмы на мире. Отражение света осуществляется от обратной стороны пленки.

Напечатанные на пленке черные области поглощают и рассеивают свет и таким образом получаются темными на изображении. Использование данного материала миры рекомендовано при большой рабочей поверхности биометрического сканера.

б) Миры для биометрического сканера, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в темном поле

Мира должна покрывать не менее 70% рабочей поверхности биометрического сканера. Тестовая структура представляет собой решетку с постоянным периодом 1 мм.

Мира должна состоять из диффузного глянцевого отражающего материала, на который нанесены темные структуры. Данные структуры могут быть нанесены фотографическим или печатным способом. В качестве материала для миры нельзя использовать фотобумагу или мелованную бумагу, так как оптические свойства данных материалов могут изменяться при намокании в результате воздействия иммерсионной жидкости. Таким образом, в качестве подложки рекомендуется использовать пластиковые материалы, покрытые фотоэмульсией; данные материалы нечувствительны к воздействию иммерсионной жидкости; темные структуры могут быть нанесены способом, аналогичным фотографическому процессу нанесения на бумагу.

B.3.3.2.4 Методика испытания

а) Первый этап испытания

Миры с иммерсионной или другой похожей жидкостью должны быть размещены на рабочей поверхности биометрического сканера. При использовании покрытой хромом стеклянной миры свет, проникающий через стеклянную подложку, должен выводиться призмой, которая должна располагаться сверху на объекте. При использовании в качестве объекта пластиковой пленки с черной печатью необходимость в размещении призмы на объекте отсутствует. Каждая мира должна помещаться на рабочую поверхность биометрического сканера четыре раза: два раза с вертикально направленными линиями (каждый раз поворачивая объект на 180°) и два раза с горизонтально направленными линиями (каждый раз поворачивая объект на 180°). При использовании данного метода можно обнаружить ошибки, причиной которых является мира, а не биометрический сканер.

После размещения миры на рабочей поверхности биометрического сканера необходимо убедиться в том, что полосы миры расположены параллельно пикселям биометрического сканера. Чтобы это выявить, необходимо искать эффекты наложения частот на краях линий, рассматривая зарегистрированные изображения на высококачественном мониторе.

б) Второй этап испытания

Определяются координаты пикселей на краях разлинованной области зарегистрированного изображения.

Данная информация и размеры изображения необходимы для оценки специальным программным обеспечением (см. E.3.2.3). Данное программное обеспечение определяет в пределах заданной области измерения расстояние между соседними линиями, среднее расстояние между шестью линиями и координаты центральной оси каждой линии. В качестве единицы измерения необходимо использовать пиксель.

в) Третий этап испытания

На основании результатов второго этапа испытания и известного периода решетки миры (1 мм) можно определить частоту пространственной дискретизации биометрического сканера в разных областях изображения. Данная частота пространственной дискретизации может быть использована для перевода расстояния между линиями из пикселей в мм. Основываясь на данных значениях, можно вычислить разницу между теоретическим и измеренным расстоянием между линиями для разных областей измерения. Расположение линий и их продольный изгиб позволяют вычислить коэффициент искажения биометрического сканера.

B.3.3.2.5 Соответствие требованиям

В рамках данного сценария испытания необходимо полное соответствие значениям, перечисленным в B.3.3.2.1.

B.3.3.3 Анализ ЧКХ

B.3.3.3.1 Общие требования

ПЧХ должна измеряться при помощи миры в виде бинарной решетки (решетки Ронки), что определено как измерение ЧКХ. Значения, являющиеся результатом измерения ЧКХ линий должны быть равны или превышать минимальные значения контраста, определяемые уравнением (B.5) или (B.6) в направлении строк и столбцов датчика и в любой зоне обзора биометрического сканера. Значения ЧКХ, вычисленные при помощи уравнений (B.5) и (B.6) для стандартных частот испытания, представлены в таблице B.6. Ни одно из вычисленных значений контраста ЧКХ на спецификационных пространственных частотах не должно превышать 1,05. Полученное на выходе изображение штриховой миры не должно иметь значительного эффекта наложения частот.

Таблица B.6 - Минимальный и максимальный контраст

Штриховая мира может не содержать конкретных частот, список которых представлен в предыдущей таблице; однако решетка должна охватывать весь диапазон представленных в списке частот и содержать шаблоны линий, близкие к каждой из перечисленных частот. Следующие уравнения используются для получения минимально допустимых значений контраста ЧКХ при использовании штриховой миры, содержащей частоты, которые не представлены в таблице B.6.

Биометрический сканер с разрешающей способностью 500 пикселей/дюйм для от 1,0 до 10,0 пар линий/мм:

ЧКХ=3,04105E-04·-7,99095E-02·+1,02774. (B.5)

Биометрический сканер с разрешающей способностью 1000 пикселей/дюйм для от 1,0 до 20,0 пар линий/мм:

ЧКХ=-1,85487E-05·+1,41666E-03·-5,73701E-02·+1,01341. (B.6)

Для конкретной штриховой миры спецификационные частоты включают в себя все частоты линий решетки в диапазоне от 1,0 до 10,0 пар линий/мм (биометрический сканер с разрешающей способностью 500 пикселей/дюйм) или от 1,0 до 20,0 пар линий/мм (биометрический сканер с разрешающей способностью 1000 пикселей/дюйм).

B.3.3.3.2 Краткая информация

Штриховой мирой является решетка Ронки, которая состоит из линий одинаковой ширины и пространственного прямоугольного сигнала с высокой контрастностью и резкими краями. Все решетки должны быть установлены на одну миру. Дополнительно на мире должны располагаться большие черные и белые структуры для определения ЧКХ на нулевой частоте. Пространственная частота данных структур должна быть не более 3% от частоты Найквиста. Для всех биометрических сканеров отпечатков пальцев ширина данных структур должна быть не менее 1,7 мм. Каждая область испытания с перечисленными выше частотами должна иметь необходимое число и длину решеток, указанные в таблице В.7.

Таблица B.7 - Размеры структур тест-объекта