ГОСТ Р ИСО/МЭК 29794-1-2018 Информационные технологии (ИТ). Биометрия. Качество биометрического образца. Часть 1. Структура.

  ГОСТ Р ИСО/МЭК 29794-1-2018

 НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 Информационные технологии

 БИОМЕТРИЯ

 Качество биометрического образца

 Часть 1

 Структура

 Information technology. Biometrics. Biometric sample quality. Part 1. Framework

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  

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО/МЭК 29794-1:2016* "Информационные технологии. Качество биометрического образца. Часть 1. Структура" (ISO/IEC 29794-1:2016 "Information technology - Biometric sample quality - Part 1: Framework", IDT).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с  (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном .

Дополнительные сноски в тексте стандарта, выделенные курсивом, приведены для пояснения текста оригинала

5 ВЗАМЕН  

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 таких патентных прав

Правила применения настоящего стандарта установлены в . 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

Метрики качества рекомендуется использовать для нескольких приложений в области биометрии. В ИСО/МЭК 19784-1 определена структура и представлены рекомендации по распределению показателей качества по группам, а в соответствующих частях серии стандартов ИСО/МЭК 29794 установлены и описаны методы объективной количественной оценки качества, интерпретация результатов и их обмен. Настоящий стандарт предназначен для повышения эффективности приложений с целью поддержания конкуренции, новаторства, способности к взаимодействию и совершенствования эксплуатационных характеристик, а также предотвращения систематических погрешностей отдельных приложений, биометрических характеристик или технологий.

В настоящем стандарте представлено несколько способов оценки показателей качества биометрических образцов, использование которых, как правило, необязательно, но может быть определено как обязательное отдельными профилями приложения или индивидуальными программными реализациями.

Использование данных о качестве биометрических образцов рекомендуется для ряда приложений, например для оценки качества в режиме реального времени для организации обратной связи в процессе регистрации биометрических образцов с целью повышения эффективности работы и улучшения эксплуатационных характеристик биометрической системы. Комплекс данных о качестве биометрических образцов является важным компонентом стандартизации измерения качества. Запись данных о качестве в соответствии с 7.1 и 7.2 будет включена в форматы обмена данными. При наличии заголовка ЕСФОБД для характеристик данных о качестве допускается дополнительно использовать элемент данных CBEFF_BDB_quality. Анализ путей улучшения эксплуатационных характеристик биометрической системы может быть выполнен на основе данных о качестве совместно с другими данными. Например, соотнесение данных о качестве с другими показателями биометрической системы может быть использовано для выявления проблем и определения возможных путей улучшения эксплуатационных характеристик.

В настоящем стандарте представлен пример кодирования записи данных о качестве (приложение А).

      1 Область применения

В настоящем стандарте для всех типов биометрических образцов установлены:

- термины и определения, необходимые для определения и оценки качества;

- назначение и методы интерпретации показателей качества биометрических образцов;

- кодирование записи данных о качестве в форматах обмена биометрическими данными;

- методы разработки наборов данных о биометрических образцах для нормализации показателей качества;

- формат для обмена результатами работы алгоритмов оценки качества;

- методы объединения показателей качества.

Требования настоящего стандарта не распространяются:

- на определение минимальных требований к показателям качества биометрического образца, компонента или системы;

- определение эксплуатационных характеристик алгоритмов оценки качества;

- стандартизацию алгоритмов оценки качества.

      2 Соответствие

Запись данных о качестве биометрического образца удовлетворяет требованиям настоящего стандарта, если ее структура и значения данных соответствуют требованиям раздела 7 к формату данных. Соответствие нормативным требованиям 7.1 и 7.2 реализует полное соответствие требованиям уровня 1 и уровня 2, определенным в приложении А ИСО/МЭК 19794-1:2011. Соответствие нормативным требованиям 7.3 реализует соответствие требованиям уровня 3, определенного в приложении А ИСО/МЭК 19794-1:2011.

      3 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта. Для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного стандарта, включая все изменения к нему.

ISO/IEC 19794-1:2011, Information technology - Biometric data interchange formats - Part 1: Framework (Информационные технологии. Форматы обмена биометрическими данными. Часть 1. Структура)

ISO/IEC 19785-1, Information technology - Common Biometric Exchange Formats Framework - Part 1: Data element specification (Информационные технологии. Единая структура форматов обмена биометрическими данными. Часть 1. Спецификация элементов данных)

ISO/IEC 2382-37, Information technology - Vocabulary - Part 37: Biometrics (Информационные технологии. Словарь. Часть 37. Биометрия)

      4 Термины и определения

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

4.1 точность сбора данных (acquisition fidelity): Точность (4.6) параметров биометрического образца, обусловленная процессом сбора биометрических данных.

4.2 качество источника (character): Фактор, влияющий на качество (4.11) биометрического образца, связанный с особенностями источника (4.17).

4.3 окружающая среда (environment): Окружающая обстановка и условия, в которых проводят сбор биометрических данных, включая такие факторы, как квалификация оператора (4.9) и степень его содействия процессу биометрической регистрации.

4.4 точность извлечения данных (extraction fidelity): Элемент точности (4.6) биометрического образца, обусловленный процессом извлечения биометрических признаков.

4.5 внешний показатель качества (extrinsic): Показатель качества (4.12), при котором для полноценной интерпретации (4.8) и нормализации требуется ссылка на внешний источник (4.17), например стандарт, журнал записей или технические условия.

4.6 точность (fidelity): Степень соответствия биометрического образца биометрической характеристике источника (4.17).

Примечание - Точность биометрического образца включает в себя элементы, присущие одному или нескольким этапам обработки: сбор биометрических данных, извлечение биометрических признаков, обработка сигнала.

4.7 внутренний показатель качества (intrinsic): Показатель качества (4.12), передающий полностью интерпретированные (4.8) нормализованные данные, при котором не требуется дополнительная внешняя (4.5) информация для нормализации показателя качества (4.13).

4.8 интерпретация (interpretation): Процесс анализа показателя качества (4.12) совместно с иными данными с целью придания этому показателю контекстно-зависимого смыслового содержания.

4.9 оператор (operator): Человек, осуществляющий или контролирующий процесс получения или повторного получения биометрического образца пользователя биометрической системы.

4.10 эксплуатационные характеристики (performance): Оценка вероятности ложного совпадения (ВЛС), вероятности ложного несовпадения (ВЛНС), вероятности отказа биометрической регистрации (ВОБР) и вероятности отказа получения биометрических данных (ВОПБД).

4.11 качество (quality): Степень, в которой биометрический образец отвечает определенным требованиям целевого приложения.

Примечание - Определенные требования могут быть предъявлены к таким аспектам качества, как фокус, разрешение и т.д. Неявно выраженные требования к качеству относятся к вероятности получения правильного результата сравнения.

4.12 показатель качества (quality score): Количественное выражение качества (4.11).

4.13 нормализация показателя качества (quality score normalization): Преобразование показателя качества (4.12) для согласования масштаба и облегчения интерпретации (4.8).

4.14 блок данных для нормализации показателя качества; БДНПК (quality score normalization dataset; QSND): Блок данных о биометрических образцах, снабженный комментариями о показателях качества (4.12) и используемый для нормализации показателей качества (4.13).

Примечание - Целевые показатели качества могут быть установлены на основе полученных эксплуатационных характеристик (4.10) биометрической системы при помощи рассматриваемого биометрического образца или могут быть основаны на факторах качества, записанных при составлении блока данных.

4.15 процентильный ранг показателя качества; ПРПК (quality score percentile rank; QSPR): Процентильный ранг показателя качества (4.12) биометрического образца, полученный из собственного показателя и показателей иных биометрических образцов в определенном контрольном блоке данных.

Примечание - См. БДНПК (4.14).

4.16 необработанный показатель качества (raw quality score): Показатель качества (4.12), который не был интерпретирован (4.8) ни разработчиком, ни пользователем показателя качества и в действительности не способен самостоятельно предоставить контекстную информацию.

4.17 источник (source): Физическая часть или функция тела, представленная биометрическим образцом.

4.18 полезность (utility): Наблюдаемые эксплуатационные характеристики (4.10) биометрического образца или набора биометрических образцов в одной или более биометрических системах.

Примечания

1 Качество (4.2) источника (4.17) биометрического образца и точность (4.6) обработанного биометрического образца вносят вклад или аналогично снижают полезность биометрического образца.

2 Полезность может совмещать измерения эксплуатационных характеристик, как, например, ВЛС, ВЛНС, ВОБР и ВОПБД.

      5 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ББД - блок биометрических данных (biometric data block, BDB);

ЗОБД - запись для обмена биометрическими данными (biometric data interchange record, BDIR);

ЗБИ - запись биометрической информации (biometric information record, BIR);

ЕСФОБД - единая структура форматов обмена биометрическими данными (common biometric exchange formats framework, CBEFF) (ИСО/МЭК 19785-1);

FERET - база данных для технологии распознавания лица (facial recognition technology database);

ВЛНС - вероятность ложного несовпадения (false non-match rate, FNMR);

ИАОК - идентификатор алгоритма оценки качества (quality algorithm identification, QAID);

НДНПК - набор данных для нормализации показателя качества (quality score normalization dataset, QSND);

ПРПК - процентильный ранг показателя качества (quality score percentile rank, QSPR);

ИРАОК - идентификатор разработчика алгоритма оценки качества (quality algorithm vendor identifier, QVID);

XML- расширяемый язык разметки (extensible markup language).

      6 Критерии качества биометрического образца

      6.1 Базовая модель

Термин "качество" в биометрии применяют для описания нескольких различных свойств биометрического образца, которые вносят вклад в обобщенные эксплуатационные характеристики биометрической системы. В целях стандартизации в настоящем стандарте установлены термины, определения и базовая модель для определения различий между аспектами качества, представленными на рисунке 1. На рисунке 2 показана взаимосвязь между качеством источника, точностью, качеством, полезностью и эксплуатационными характеристиками биометрической системы.

     Качество биометрического образца зависит от качества источника и компонентов точности. Полезность отражает воздействие качества единичного биометрического образца на эксплуатационные характеристики биометрической системы.

     Рисунок 1 - Базовая модель качества

     Рисунок 2 - Взаимосвязь между качеством и эксплуатационными характеристиками биометрической системы

      6.2 Элементы качества: качество источника, точность, полезность

Термин "качество" в том виде, в котором он в настоящее время применяется в области биометрии, имеет несколько дополнительных значений, зависящих от контекста. Ниже представлено субъективное определение трех наиболее распространенных значений:

a) качество источника биометрического образца. Выражение качества, основанное на присущих характеристиках источника, от которого получен биометрический образец. Например, низкое качество источника изображения отпечатка пальца в случае наличия пореза на пальце; низкое качество источника изображения радужной оболочки глаза в случае блефароптоза (опущение верхнего века);

b) точность воспроизведения биометрическим образцом источника, от которого он был получен. Выражение качества, основанное на точности, отражает степень схожести биометрического образца и его источника. Точность биометрического образца состоит из нескольких элементов точности, представленных разными процессами;

c) полезность биометрического образца в рамках биометрической системы. Выражение качества, основанное на полезности, отражает предполагаемый положительный или отрицательный вклад отдельного биометрического образца в обобщенные эксплуатационные характеристики биометрической системы. Качество, основанное на полезности, зависит как от качества источника биометрического образца, так и от его точности. Оценка качества, основанного на полезности, используется для того, чтобы сделать эксплуатационные характеристики биометрической системы более предсказуемыми, например в отношении ВЛС, ВЛНС, ВОБР и ВОПБД, чем при оценке качества, основанного только на качестве источника или точности (см. таблицу 1).

Термин "качество" не следует применять исключительно к параметрам получения биометрического образца, как, например, разрешение изображения, размер в пикселях, глубина цвета и глубина цвета в градациях серого или количество признаков. Однако данные факторы могут оказать влияние на полезность биометрического образца и обобщенный показатель качества.

Качество источника и полезность полученного биометрического образца зависят от тех признаков, которые используются компаратором. Например, у одного и того же изображения пальца могут быть низкое качество источника и полезность, если используется распознавание минуций (вследствие слишком малого количества минуций), но высокое качество источника и полезность, если используется распознавание по спектральным данным изображения отпечатка пальца.

Таблица 1 - Взаимосвязь между точностью, полезностью и качеством источника

      6.3 Практическая значимость данных о качестве

6.3.1 Оценка качества в режиме реального времени

Данные о качестве, поступающие в режиме реального времени, могут быть использованы оператором, автоматической системой или пользователем для улучшения среднего качества биометрических образцов, представленных при биометрической регистрации. Подобная обратная связь может выявлять качество биометрического образца, точность, полезность и возможность совершенствования биометрического образца. Таким образом, эксплуатационная эффективность и обобщенные эксплуатационные характеристики системы могут быть улучшены при содействии оператору или автоматической системе контроля качества в принятии решения о принятии биометрического образца, отклонении биометрического образца, повторном сборе биометрических данных, отказе получения биометрических данных или отказе биометрической регистрации. Данные о качестве могут быть сохранены для дальнейшего использования, например для принятия решения о том, нужно ли заменить зарегистрированный биометрический образец, когда будет получен следующий биометрический образец.

6.3.2 Применение в различных приложениях

Вследствие того, что возможно использование определенного биометрического образца в нескольких различных приложениях, данные о его качестве должны быть применимы ко всем этим приложениям. Это предполагает выполнение сравнений как "один к одному" (1:1), так и "один ко многим" (1:N) при помощи алгоритмов сравнения, предоставленных различными разработчиками, которые по-разному интерпретируют признаки биометрического образца и выдают различные результаты сравнения. Проблема определения универсального стандарта качества состоит в выборе метрики, которую можно применять во всех приложениях, в которых используется конкретный биометрический образец, учитывая то, что метрики полезности в разных приложениях различаются. Таким образом, проблема определения единой метрики, которая бы достоверно передавала данные о полезности биометрического образца всем приложениям, в которых он может использоваться, является технической, что следует учитывать при разработке стандартов качества. Метрика качества (которая определяет эксплуатационные характеристики компаратора или группы компараторов), скорее всего, может быть разработана только для определения определенных режимов отказа сбора биометрических данных и чувствительности ограниченного количества биометрических систем. Возможно, стоит применять несколько метрик качества для того, чтобы сделать различные режимы отказа более предсказуемыми.

Для пользователей данных о показателях качества крайне важно иметь возможность различать показатели, сгенерированные при использовании разных алгоритмов оценки качества и устройств сбора биометрических данных. Эти данные о показателях качества могут быть применены для настройки программного обеспечения сбора биометрических данных так, чтобы к показателям, сгенерированным разными алгоритмами, можно было бы применить разные пороги или классификации качества. Более того, имея возможность разграничивать показатели, сгенерированные разными алгоритмами, пользователь данных о показателях качества может выделить результаты, сгенерированные разными алгоритмами, и применить эти данные для оптимизации соответствующих порогов.