ГОСТ Р 58295-2018 (ИСО/МЭК 19794-6:2011). Национальный стандарт Российской Федерации. Информационные технологии. Биометрия. Форматы обмена биометрическими данными. Часть 6. Данные изображения радужной оболочки глаза

(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 05.12.2018 № 1065-ст)

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-6-2006"]:::rst
  click n0 "https://bukva.ai/docs/muk-4-1-1848-04" "ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-6-2006. Национальный стандарт Российской Федерации. Автоматическая идентификация. Идентификация биометрическая. Форматы обмена биометрическими данными. Часть 6"
  n1["ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-6-2014"]:::rst
  click n1 "https://bukva.ai/docs/standart-gost-r-isomek-19794-6-2014" "ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-6-2014. Национальный стандарт Российской Федерации. Информационные технологии. Биометрия. Форматы обмена биометрическими данными. Часть 6. Данные изображения.."
  n2["ГОСТ Р 58295-2018"]:::doc
  click n2 "https://bukva.ai/docs/standart-gost-r-58295-2018" "ГОСТ Р 58295-2018. Национальный стандарт Российской Федерации. Информационные технологии. Биометрия. Форматы обмена биометрическими данными. Часть 6. Данные изображения радужной..."
  n1 --> n2
  n0 --> n1
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

1 августа 2019 года

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. № 1065-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО/МЭК 19794-6:2011 «Информационные технологии. Форматы обмена биометрическими данными. Часть 6. Данные изображения радужной оболочки глаза» (ISO/IEC 19794-6:2011 «Information technology — Biometric data interchange formats — Part 6: Iris image data», MOD), включая изменение A1:2015, путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей, ссылок), которые выделены в тексте курсивом. Внесение указанных технических отклонений направлено на учет потребностей национальной экономики Российской Федерации.

Изменение к указанному международному стандарту, принятое после его официальной публикации, внесено в текст настоящего стандарта и выделено двойной вертикальной линией, расположенной на полях напротив соответствующего текста, а обозначение и год принятия изменения приведены в скобках после 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 примененного в нем международного стандарта приведено в дополнительном приложении ДБ

5 ВЗАМЕН ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-6-2014

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 патентных прав

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 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

Настоящий стандарт устанавливает требования к форматам обмена данными изображения радужной оболочки глаза (РОГ) для систем, осуществляющих биометрическую регистрацию, верификацию и идентификацию по РОГ. Также настоящий стандарт содержит описание атрибутов и критерия соответствия.

В настоящее время для обмена информацией о РОГ между оборудованием разных изготовителей могут быть использованы изображения глаз. Хотя некоторые приложения могут успешно работать с полноразмерными несжатыми прямолинейными изображениями, есть приложения, которые не могут использовать такие изображения из-за необходимости их хранения и полосы пропускания. Настоящий стандарт также определяет компактные представления РОГ для обеспечения взаимодействия между разработчиками.

Форматы обмена данными изображения РОГ, установленные в настоящем стандарте, основаны на эмпирических результатах исследований межплатформенного обмена данными изображения РОГ (IREX-1) [1]. Два компактных формата поддерживают сжатие изображения РОГ без потерь. Стандарт сжатия без потерь PNG [2] может быть применен для полного сохранения текстуры РОГ, допустимые размеры изображения РОГ — от 20 до 70 Кбайт, что значительно меньше размеров несжатых изображений.

Приложение A включает тестовые утверждения для испытания записей изображений РОГ в двоичном формате на соответствие требованиям настоящего стандарта.

В приложении B установлены рекомендации по регистрации изображений РОГ.

Структура данных в настоящем стандарте синтаксически несовместима с предыдущей версией стандарта, но программные реализации могут дифференцировать записи проверкой номера версии стандарта во вторых 4 байтах записи.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к форматам обмена данными изображения радужной оболочки глаза (далее — РОГ) для систем, осуществляющих биометрическую регистрацию, верификацию и идентификацию по РОГ. Информация об изображении должна быть сохранена в виде:

• массива значений интенсивности, при необходимости сжатого в соответствии с [2] или [3];
• массива значений интенсивности, при необходимости сжатого в соответствии с [2] или [3], который может быть ограничен изображением отцентрированной РОГ с включением областей интереса и скрытием областей, не являющихся РОГ.

Настоящий стандарт не устанавливает:

• требования к оптическим характеристикам биометрических сканеров РОГ;
• требования к фотометрическим свойствам изображений РОГ;
• требования к процессу биометрической регистрации, технологическому процессу и использованию биометрических сканеров РОГ.

2 Соответствие

Запись биометрических данных соответствует настоящему стандарту в том случае, если она удовлетворяет всем требованиям, которые касаются:

- структуры данных, значений данных и связей между элементами данных, определенных в разделе 7;

• отношения значений данных к входным биометрическим данным, на основе которых произведена запись биометрических данных, как то определено в разделе 6.

Система, создающая записи биометрических данных, соответствует настоящему стандарту в том случае, если все производимые ею записи биометрических данных, содержащиеся в заявлении о соответствии реализации (ЗСР) данной системы, удовлетворяют требованиям настоящего стандарта (как определено выше). При этом записи биометрических данных, создаваемые системой, могут охватывать не все аспекты настоящего стандарта, а только те, которые должны поддерживаться системой согласно ЗСР. Испытание на соответствие выходной записи должно осуществляться в соответствии с требованиями, содержащимися в приложении A.

Система, использующая записи биометрических данных, соответствует настоящему стандарту в том случае, если она способна считать и применить по назначению все записи биометрических данных, содержащиеся в ЗСР данной системы. При этом записи биометрических данных, используемые системой, могут охватывать не все аспекты настоящего стандарта, а только те, которые должны поддерживаться системой согласно ЗСР.

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

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 изображение в градациях серого (grey scale): Полутоновое изображение, имеющее один параметр — яркость.

4.2 радужная оболочка глаза; РОГ (iris): Окрашенное кольцо в передней части глаза, состоящее из мышечной и соединительной тканей и пигментных клеток, изменяющих размер зрачка.

4.3 центр радужной оболочки глаза (iris centre): Центр окружности, проходящей по границе между радужной оболочкой глаза и склерой.

4.4 радиус радужной оболочки глаза (iris radius): Радиус окружности, проходящей по границе между радужной оболочкой глаза и склерой.

4.5 лимб (limbus): Внешняя граница радужной оболочки глаза, место соединения радужной оболочки глаза и склеры.

4.6 отступ (margin): На изображении расстояние от границы между радужной оболочкой глаза и склерой (представленной в качестве окружности) к ближайшей границе изображения, выраженное в пикселях.

Примечание - В рамках настоящего стандарта отступы определяются в единицах радиуса радужной оболочки глаза R. При написании упорядоченной пары соблюдается следующий порядок: горизонтальное значение, вертикальное значение.

Пример - 0,6·R; 0,2·R подразумевает, что при значении радиуса радужной оболочки глаза, равном R, существуют следующие отступы данных изображения: 0,6·R слева и справа от радужной оболочки глаза, а также 0,2·R снизу и сверху от радужной оболочки глаза.

4.7 функция передачи модуляции; ФПМ (Modulation Transfer Function, MTF): Отношение модуляции изображения к модуляции объекта как функция пространственной частоты.

4.8 зрачок (pupil): Оптическое отверстие в центре глаза, которое служит в качестве переменной диафрагмы и определяет внутреннюю границу радужной оболочки глаза.

4.9 центр зрачка (pupil centre): Центр для координат всех пикселей, лежащих на границе зрачка и радужной оболочки глаза.

4.10 округление (round): Математическое действие, применяемое к числу x, в результате которого округленное x — самое близкое к x целое число.

4.11 склера (sclera): Внешняя белая оболочка, периферийная по отношению к радужной оболочки глаза.

4.12 пространственная частота (spatial frequency): Измерение частоты следования синусоидального паттерна интенсивности в пространстве, циклов/град или циклов/мм, по данному целевому диапазону.

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);

ЕСФОБД — единая структура форматов обмена биометрическими данными (common biometric exchange formats framework, CBEFF);

JPEG2000 — объединенная группа экспертов в области фотографии, усовершенствованный формат сжатия изображений в соответствии с [3] (joint photographic experts group enhanced compression standard for images as defined in [3]);

PNG — переносимая сетевая графика, формат сжатия без потерь для изображений в соответствии с [2] (portable network graphics lossless compression standard for images as defined in ISO/IEC 15948:2004);

VGA — логическая матрица видеографики, формат изображений с шириной в 640 пикселей и высотой в 480 пикселей (video graphics array image format having width 640 pixels and height 480 pixels).

6 Описание содержания изображения радужной оболочки глаза

6.1 Общие положения

Настоящий раздел устанавливает требования к семантическому содержанию изображений: геометрической структуре, предобработке, протоколу сжатия, формату и размерам изображения (требования к регистрации изображений РОГ приведены в приложении B). Данные изображения могут быть сжатыми или несжатыми. Если данные не сжаты, то они должны быть представлены в виде двумерного массива монохромных пикселей, развернутого по строкам, начиная с самого младшего адреса, соответствующего верхнему левому углу изображения. Разрядность атрибутов пикселей для всех несжатых исходных изображений должна составлять 8 битов. Изображения, у которых разрядность атрибутов пикселей не составляет 8 битов, должны быть закодированы с помощью форматов PNG или JPEG2000.

Остальные подразделы настоящего раздела устанавливают требования к типам изображений. В таблице 1 приведены четыре типа изображений, определенных иерархично на основе первичных абстрактных базовых изображений РОГ. Соответствующие типы изображений представлены в 7.4.1. Требования раздела 7 устанавливают технические характеристики для кодирования изображений и соответствующие метаданные.

Примечание — Технические характеристики типов изображений, протоколов сжатия, форматов и размеров кадрирования в настоящем стандарте определены посредством исследований межплатформенного обмена изображениями радужной оболочки глаза (IREX-1) Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) [1], которые проведены специально с этой целью.

Примечания

1 Применение сжатия с потерями для исходного изображения IMAGE_TYPE_UNCROPPED не рекомендуется для изображений с частотой пространственной дискретизации менее 10 пикселей/мм.

2 Стандартный размер данных для IMAGE_TYPE_CROPPED и IMAGE_TYPE_CROPPED_AND_MASKED подразумевает изображения РОГ радиусом около 120 пикселей. Другие размеры перечислены в качестве переменных с целью обзора диапазонов пространственной дискретизации и размера изображения РОГ.

3 Использование кадрирования, скрытия областей или сжатия с потерями может приводить к снижению точности распознавания изображения РОГ.

4 Для приложений сравнения «один к одному» (1:1) размер сжатых данных IMAGE_TYPE_CROPPED может доходить до 3 Кбайт.

6.2 Некадрированное изображение радужной оболочки глаза

6.3 Изображения радужной оболочки глаза в формате VGA

Изображения РОГ в формате VGA представляют собой специальный случай некадрированных изображений РОГ. Ширина изображения должна составлять 640 пикселей, а высота — 480 пикселей. Дополнительные ограничения для отступов и контейнер наследуются от некадрированного изображения РОГ (см. 6.2).

Если изображения сжаты, они должны быть сжаты в соответствии с форматом PNG или форматом JPEG2000 для сжатия без потерь либо с форматом JPEG2000 для сжатия с потерями.

Для изображения РОГ в формате VGA в структуре записи в поле «Тип изображения» (Image type) [раздел 7, таблица 4, строка 9] должно быть установлено значение 2.

6.4 Кадрированное изображение радужной оболочки глаза

Возможна реализация кадрированной версии прямолинейного изображения РОГ, которая поддерживает компактное хранение. Для этого необходима крупная локализация РОГ.

Прямолинейные кадрированные изображения должны содержать РОГ, центрированную относительно геометрического центра растрового изображения. Пример представлен на рисунке 2.

Размер кадрируемой области равен отступу шириной 0,6·R пикселей с левой и с правой стороны изображения РОГ. Отступы сверху и снизу изображения РОГ должны составлять 0,2·R пикселей. Пиксели отступа должны представлять собой фактические показания датчика, а не подставные значения.

Части изображения РОГ, подвергаемые кадрированию во время записи (например, отсутствующие во входном изображении), должны быть заменены пикселями со значением 0. Не рекомендуется создавать записи с частичным или полным отсутствием данных о РОГ; между тем при обнаружении записи с недостатком должна быть произведена повторная попытка сбора биометрических данных.

Тип изображения «Кадрированное изображение РОГ» наследует все требования типа изображения «Некадрированное изображение РОГ», которые установлены в 6.2, с возможностью сжатия.

Для кадрированного изображения РОГ в структуре записи в поле «Тип изображения» (раздел 7, таблица 4, строка 9) должно быть установлено значение 3.

6.5 Кадрированное изображение радужной оболочки глаза со скрытой областью

6.5.1 Общие положения

Тип изображения «Кадрированное изображение РОГ со скрытой областью» наследует все требования типа изображения «Кадрированное изображение РОГ», которые установлены в 6.4, с возможностью сжатия.

Для кадрированного изображения РОГ со скрытой областью в структуре записи в поле «Тип изображения» (раздел 7, таблица 4, строка 9) должно быть установлено значение 7.

Примечание - Скрытие областей используется только при сжатии; скрытие в серых тонах не может быть использовано в качестве надежного индикатора сегментации. В процессе сжатия изображения алгоритмом сжатия может быть изменено значение скрытия.

6.5.2 Скрытие склеры

6.5.3 Скрытие век

Пиксели в области как верхнего, так и нижнего века должны быть заменены фиксированным значением скрытия, равным 128.

Скрытие изображения верхнего века должно распространяться до первого (верхнего) ряда изображения от крайне левого к крайне правому столбцу изображения. Скрытие изображения нижнего века должно распространяться к последнему (нижнему) ряду изображения и от крайне левого к крайне правому столбцу изображения.

a)	b)
c)	d)
a) РОГ закрыта обоими веками; b) РОГ закрыта только верхним веком; c) РОГ закрыта только нижним веком; d) РОГ не закрыта веками Рисунок 3 — Примеры кадрированного изображения радужной оболочки глаза и изображения оболочки глаза со скрытой областью (Измененная редакция, изм. A1:2015)

6.5.4 Размытие границы скрытия

7 Спецификация формата данных изображения радужной оболочки глаза

7.1 Общие положения

Настоящий раздел определяет структуру заголовка и данных, которые позволяют хранить изображения РОГ в виде структурированной записи биометрических данных.

В случае отсутствия дополнительных указаний все численные значения кодируются в виде целых чисел фиксированной длины без знака. Все данные заголовка должны быть записаны в формате обратного порядка следования байтов (от старшего к младшему). Когда определения данных битового уровня указаны, бит 1 должен приниматься как младший значащий бит. Для полей со знаком используют двойное дополнительное кодирование.

7.2 Структура записи биометрических данных изображения радужной оболочки глаза

В таблице 2 представлена структура записи биометрических данных изображения РОГ. Запись должна содержать изображения РОГ одного либо двух глаз одного субъекта. Блок «Общий заголовок» (General header) должен содержать информацию о числе последующих изображений РОГ, количестве представленных глаз и общей длине записи. Если при записи данных изображения РОГ не определено, какой глаз представлен, то для метки глаза должно быть установлено значение SUBJECT_EYE_LABEL_UNDEF = 0 (0x00).

Каждое изображение РОГ сопровождается блоком «Заголовок представления» (Representation header). При необходимости каждое изображение должно быть заполнено дополнительными битами таким образом, чтобы оно содержало целое число байтов.

7.3 Структура блока «Общий заголовок» (General header)

Блок «Общий заголовок» (General header) изображения РОГ должен содержать значения данных в формате, представленном в таблице 3.

Таблица 3

7.4 Структура блока «Заголовок представления» (Representation header)

7.4.1 Поле «Тип изображения» (Image type)

Единственный байт в данном поле определяет тип следующего изображения. Изображение должно удовлетворять требованиям, приведенным в таблице 5.

Таблица 5

Типы изображений и соответствующие требования

7.4.2 Дополнительная оценка поворота головы относительно камеры

7.4.2.1 Поле «Угол поворота» (Roll angle)

Системам, которые регистрируют одновременно изображения двух глаз, следует измерять наклон головы субъекта, например путем построения линии между центрами зрачков левого и правого глаза и измерением угла поворота между этой линией и горизонтальной осью системы формирования изображений. Информацию об угле поворота используют при сравнении и для быстрого поиска по большим базам данных. Значение угла поворота должно быть записано в градусах, причем положительное значение угла соответствует повороту межзрачковой линии против часовой стрелки относительно горизонтальной оси камеры. Если информация об угле поворота не представлена, то в поле «Угол поворота» (Roll angle) должно быть установлено значение 0xFFFF.

7.4.2.2 Поле «Погрешность угла поворота» (Roll angle uncertainty)

7.4.3 Локализация

7.4.4 Поле «Длина данных изображения» (Image length)

7.4.5 Постоянные, используемые в блоке «Заголовок представления» (Representation header)

8 Зарегистрированный идентификатор типа формата