ГОСТ Р 58668.3-2021 (ИСО/МЭК 39794-5:2019). Национальный стандарт Российской Федерации. Информационные технологии. Биометрия. Расширяемые форматы обмена биометрическими данными. Часть 3. Данные изображения лица

(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 25.11.2021 № 1598-ст)

biometric data interchange formats — Part 5: Face image

ОКС 35.240.15

Дата введения 25 декабря 2021 года

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Некоммерческим партнерством «Русское общество содействия развитию биометрических технологий, систем и коммуникаций» (Некоммерческое партнерство «Русское биометрическое общество») 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 Техническими комитетами по стандартизации ТК 098 «Биометрия и биомониторинг» и ТК 441 «Нанотехнологии»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 ноября 2021 г. № 1598-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО/МЭК 39794-5:2019 «Информационные технологии. Расширяемые форматы обмена биометрическими данными. Часть 5. Данные изображения лица» (ISO/IEC 39794-5:2019 «Information technology — Extensible biometric data interchange formats — Part 5: Face image data», MOD), 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.

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 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 Некоторые элементы настоящего стандарта могут быть объектами патентных прав. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии не несет ответственности за установление подлинности каких-либо или всех таких 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.rst.gov.ru)

Введение

Серия стандартов ГОСТ Р 58668 представляет третье поколение стандартов на форматы обмена биометрическими данными с учетом возможной потребности в дополнительных элементах данных в будущем. Данные форматы являются расширяемыми, т.е. способными включать необходимые расширения в установленном порядке. Кодирование биометрических данных в двоичные форматы «длина-тег-значение» определено на основе расширяемой спецификации АСН.1 и отличительных правил кодирования (DER) АСН.1. XML-кодирование биометрических данных проводится на основе определения схемы XML (XSD).

Изображения лица (фотографии) использовались в течение многих десятилетий для проверки личности людей. В последние годы цифровые изображения лица применяются во многих областях, в том числе при визуальной экспертизе и компьютерном автоматическом распознавании лица. Форматы фотографий были стандартизированы, например, для паспортов и водительских прав. Для обеспечения интероперабельности необходим стандартный формат данных для цифровых изображений лица.

Настоящий стандарт определяет формат записи изображения лица для приложений распознавания лица, требующих обмена данными. Типичными приложениями являются:

• автоматическая биометрическая верификация (поиск «один к одному») или биометрическая идентификация (поиск «один ко многим»);
• визуальная верификация биометрического заявления путем сравнения субъектов данных и изображений лиц, включая экспертизу изображений лиц с достаточной детализацией.

Структура формата данных настоящего стандарта несовместима с форматами предыдущих поколений. Однако настоящий стандарт впервые предусматривает механизм поддержки будущих расширений с обратной и прямой совместимостью. Это означает, что синтаксический анализатор может читать записи данных в форматах версий, предыдущих или последующих по отношению к синтаксическому анализатору. В таком случае новые элементы данных не нарушат процесс анализа и могут быть проигнорированы. Новые версии расширяемого формата обмена биометрическими данными будут включать обязательные элементы данных формата предыдущих версий.

Соглашения о наименованиях модулей, типов и компонентов АСН.1 в серии стандартов ГОСТ Р 58668 и расширение определений в АСН.1 установлены в ГОСТ Р 58668.1.

Соглашения о наименованиях определений, типов и элементов схем XML в серии стандартов ГОСТ Р 58668 и расширение определений в XML установлены в ГОСТ Р 58668.1.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает:

• расширяемые форматы обмена данными изображения лица: тегированный двоичный формат данных на основе расширяемой спецификации АСН.1 и формат текстовых данных на основе определения схемы XML. Форматы предназначены для хранения идентичной информации;
• примеры содержания записей данных;
• тестовые утверждения испытания на соответствие и методики испытания на соответствие, применимые к настоящему стандарту.

Обеспечение защиты подлинности, целостности и конфиденциальности хранимых и передаваемых биометрических персональных данных выходит за рамки области применения настоящего стандарта.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

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

ГОСТ Р 58293 (ИСО/МЭК 19785-1:2015) Информационные технологии. Биометрия. Единая структура форматов обмена биометрическими данными. Часть 1. Спецификация элементов данных

ГОСТ Р 58624.1 (ИСО/МЭК 30107-1:2016) Информационные технологии. Биометрия. Обнаружение атаки на биометрическое предъявление. Часть 1. Структура

ГОСТ Р 58668.1 (ИСО/МЭК 39794-1:2019) Информационные технологии. Биометрия. Расширяемые форматы обмена биометрическими данными. Часть 1. Структура

ГОСТ Р ИСО/МЭК 8824-1 Информационная технология. Абстрактная синтаксическая нотация версии один (АСН.1). Часть 1. Спецификация основной нотации

ГОСТ Р ИСО/МЭК 8825-1 Информационная технология. Правила кодирования АСН.1. Часть 1. Спецификация базовых (BER), канонических (CER) и отличительных (DER) правил кодирования

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-5 Информационные технологии. Биометрия. Форматы обмена биометрическими данными. Часть 5. Данные изображения лица

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19795-1 Автоматическая идентификация. Идентификация биометрическая. Эксплуатационные испытания и протоколы испытаний в биометрии. Часть 1. Принципы и структура

ГОСТ Р ИСО/МЭК 29794-1 Информационные технологии. Биометрия. 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.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 58668.1, ГОСТ Р 58624.1, ГОСТ ISO/IEC 2382-37, ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-5, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 атака на биометрическое предъявление (presentation attack): Предъявление инструмента атаки на биометрическое предъявление подсистеме сбора биометрических данных с целью вмешательства в работу биометрической системы.

3.2 белый свет (white light): Свет, воспринимаемым человеком как бесцветный.

Пример — Естественный дневной свет, стандартное освещение D50, D65 и т.д.

Примечание — Для многих задач предполагается, что белый свет содержит все длины волн видимого спектра с равномерной интенсивностью. Значительные отклонения от равномерной интенсивности, как правило, приводят к отклонениям в восприятии цветов.

3.3 визуальная верификация (human verification): Процесс подтверждения биометрического заявления путем визуального сравнения изображения лица с лицом человека или с другим изображением лица.

Примечания

1 Известно, как сравнение 1:1 («один к одному»).

2 Верификация может выполняться экспертом (экспертами), и при ее проведении могут быть учтены не только биометрические данные.

3.4 единая структура форматов обмена биометрическими данными; ЕСФОБД (common biometric exchange formats framework; CBEFF): Формат данных, предназначенный для обмена биометрическими данными, который предусматривает включение любого биометрического типа в стандартный формат.

3.5 искажение увеличения (magnification distortion): Дефект изображения, когда степень увеличения зависит от расстояния от камеры и глубины лица.

3.6 кроп-фактор (crop factor): Отношение диагонали полнокадровой камеры (43,3 мм) к диагонали датчика изображения выбранной камеры.

Примечание — Определение подходящего фокусного расстояния объектива для поля зрения, эквивалентного полнокадровой камере, может быть выполнено с учетом кроп-фактора.

3.7 область видимости глаз; EVZ (eye visible zone): Прямоугольная область на изображении лица, включающая видимое глазное яблоко и отступы от границ видимого глазного яблока.

3.8 параметр анимации лица; FAP (facial animation parameter): Виртуальное визуальное представление артикуляции, эмоций и жестикуляции с использованием контрольных точек в соответствии с [2] и [3].

3.9 пиксель на дюйм; ppi (pixel per inch): Отдельные пиксели в строке или столбце цифрового изображения на отрезке, равном 25,4 мм (1 дюйм).

3.10 полутоновое изображение (continuous tone image): Изображение, каналы которого имеют более одного бита на пиксель.

3.11 радиальное искажение (radial distortion): Дефект изображения, при котором степень увеличения зависит от расстояния от оптической оси.

3.12 расстояние между глазами; IED (inter-eye distance): Длина отрезка, соединяющего центры левого и правого глаз.

3.13 расстояние от глаз до рта; EMD (eye-to-mouth distance): Расстояние от центра лица до середины рта.

Примечание — В соответствии с [2] середина рта — это контрольная точка 2.3.

3.14 расстояние от камеры до субъекта; CSD (camera to subject distance): Расстояние между плоскостью глаз субъекта сбора изображения лица и плоскостью датчика/изображения камеры.

3.15 режим (modus): Способ сбора определенной характеристики.

3.16 стандартный источник освещения CIE D65 (CIE standard illumination D65): Стандартный источник освещения, определенный Международной комиссией по освещению, который предназначен для представления дневного освещения и имеет цветовую температуру примерно 6500 К.

Примечание — Стандартный источник освещения CIE D65 определен в [1].

3.17 субъект (subject): Индивид, который отображен на портрете.

Примечание — Если портрет находится на МСПД, то данный индивид является владельцем МСПД.

3.18 текстура лица (face texture): Двухмерное представление лица, которое кодирует одну или несколько спектральных пространственных модуляций, полученных системами формирования трехмерного изображения лица в системе освещения, в которой 2D-координаты связаны с формой лица.

3.19 тестируемая реализация; IUT (implementation under test): Реализация технической системы, являющаяся объектом испытаний.

3.20 угол горизонтального отклонения; HD (horizontal deviation angle): Максимальное допустимое отклонение от горизонтали воображаемой линии между носом субъекта сбора и объективом камеры.

3.21 фотокабина (photo booth): Автоматизированная система для сбора цифровых двухмерных изображений в общественных или офисных пространствах.

Примечание — Субъект сбора биометрических данных находится в фотокабине в закрытом пространстве со строго контролируемым освещением. Фотокабина состоит из камеры, осветителей и периферийных устройств, таких как принтеры. Входы с одной или двух сторон закрыты светоотражающими занавесками, защищающими от постороннего света.

3.22 фотокиоск (photo kiosk): Автоматизированная система для регистрации цифровых двухмерных изображений в офисном пространстве.

Примечание — Фотокиоск включает камеру, осветители и, как правило, панель, расположенную позади субъекта сбора биометрических данных для обеспечения необходимого фона. Фотокиоск является открытым пространством.

3.23 Франкфуртская горизонталь (Frankfurt Horizon): Стандартная плоскость для ориентации головы, определяемая линией, проходящей через правую козелковую точку (передняя часть уха) и низшую точку правой глазницы.

Примечания

1 Определение Франкфуртской горизонтали может быть затруднено из-за положения уха, скрытого прической.

2 Франкфуртская горизонталь была определена во Франкфуртском (антропологическом) соглашении 1882 года.

3.24 цветовое пространство RGB (RGB): Цветовое пространство с использованием красного, зеленого и синего основных цветов для таких устройств, как дисплей, и охватывающее большинство цветов, доступных на цветных принтерах CMYK.

3.25 центр глаза (eye centre): Центр линии, соединяющей внутренний и внешний углы глаз.

Примечания

1 Согласно [2] центры глаз — это контрольные точки 12.1 и 12.2.

2 Согласно [2] внутренний и внешний угол глаза — это контрольные точки 3.12 и 3.8 для правого глаза и 3.11 и 3.7 для левого глаза.

3.26 центр лица; M (face centre): Средняя точка отрезка, соединяющего центры глаз.

3.27 экспозиционное число; EV (eprosure value): Число, которое представляет собой комбинацию выдержки камеры и диафрагменного числа объектива F таким образом, что различным комбинациям с одинаковой экспозицией будет соответствовать одно экспозиционное число.

4 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

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

ЗСР — заявление о соответствии реализации (implementation conformance statement, ICS);

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

ИКАО — Международная организация гражданской авиации (international civil aviation organization, ICAO);

МСПД — машиносчитываемый проездной документ (machine readable travel document, MRTD);

ОАБП — обнаружение атаки на биометрическое предъявление (presentation attack detection, PAD);

ОСШ — отношение сигнал-шум;

ПЧХ — пространственно-частотная характеристика;

ТР — тестируемая реализация (implementation under test, IUT);

ФПМ — функция преобразования модуляции;

APS-H — усовершенствованный формат сенсора цифровых фотоаппаратов (advanced photo system type-H);

APS-C — формат сенсора цифровых фотоаппаратов, эквивалентный «классическому» формату (advanced photo system type-C);

CIE — Международная комиссия по освещению (International Commission on Illumination);

CMYK — цветовая модель «голубой, пурпурный, желтый, основной черный» (cyan, magenta, yellow, key black);

CR — управляющий символ «возврат каретки» (carriage return);

CSD — расстояние от камеры до субъекта (camera to subject distance);

DER — отличительные правила кодирования (distinguished encoding rules);

EV — экспозиционное число (exposure value);

EVZ — область видимости глаз (eye visible zone);

FAP — параметр анимации лица (facial animation parameter);

FMR — вероятность ложного совпадения (false match rate);

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

HD — угол горизонтального отклонения (horizontal deviation angle);

IED — расстояние между глазами (inter-eye distance);

ITU-T — сектор стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи (International Telecommunication Union — Telecommunication sector);

JPEG — формат сжатия изображений Объединенной группы экспертов в области фотографии (joint photographic experts group enhanced compression standard for images);

JPEG2000 — усовершенствованный формат сжатия изображений Объединенной группы экспертов в области фотографии (joint photographic experts group compression standard for images);

LF — управляющий символ «подача на строку» (line feed);

MPEG4 — стандарт цифрового сжатия аудио и видео, принятых Группой экспертов в области видео (moving picture experts group);

PGM — формат изображения в градациях серого (portable gray map);

PNG — формат переносимой сетевой графики (portable network graphics);

RGB — цветовое пространство «красный, зеленый, синий» (red green blue);

TLV — поток данных тег, длина, значение (tag-length-value);

ToF — времяпролетная (time of flight);

UTC — всемирное координированное время (coordinated universal time);

W₃C — Консорциум Всемирной паутины (The World Wide Web Consortium);

XML — расширяемый язык разметки (extensible markup language);

XSD — определение схемы XML (XML schema definition);

АСН.1 — абстрактная синтаксическая нотация версии 1 (abstract syntax notation one, ASN.1).

5 Соответствие

ББД соответствует настоящему стандарту, если он удовлетворяет всем требованиям, которые касаются:

• структуры данных, значений данных и связей между элементами данных, определенных в разделах 7, 8 и приложении A;
• отношения значений данных к входным биометрическим данным, на основе которых произведен ББД, в соответствии с разделами 7, 8 и приложением A.

ББД в двоичном формате соответствует настоящему стандарту, если он удовлетворяет требованиям формата в отношении своей структуры, соотношений между элементами и соотношений между элементами и базовыми входными данными, которые приведены в A.1. Пример кодирования приведен в B.1.

ББД в формате XML соответствует настоящему стандарту, если он удовлетворяет требованиям формата в отношении своей структуры, соотношений между элементами и соотношений между элементами и базовыми входными данными, которые приведены в A.2. Пример кодирования приведен в B.2.

Система, создающая записи биометрических данных, соответствует настоящему стандарту, если все производимые ею записи биометрических данных удовлетворяют требованиям настоящего стандарта согласно ЗСР. При этом записи биометрических данных, производимые 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 C.

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

6 Информация о биометрической модальности

Записанные данные изображения должны быть результатом процесса сбора биометрических данных лица. Для описания положения каждого пикселя на изображении должна использоваться пара координатных осей. Начало осей, положение пикселя (0, 0), должно быть расположено в верхнем левом углу изображения, что с точки зрения субъекта сбора биометрических данных соответствует верхней правой стороне тела. Положение по оси x (по горизонтали) должно увеличиваться в положительном направлении от начала координат к правому краю изображения (т.е. к левой стороне тела). Координата y (по вертикали) должна увеличиваться в положительном направлении от начала координат к нижнему краю изображения.

7 Абстрактные элементы данных

7.1 Общие положения

7.1.1 Содержание и обозначение

Настоящий раздел определяет содержание элементов данных формата данных изображения лица. Семантические описания не зависят от кодирования элементов данных.

Некоторые элементы данных являются необязательными, могут не включаться в ББД и быть полностью исключены из кодирования.

В модуле АСН.1 необязательные элементы данных помечены ключевым словом «OPTIONAL» (необязательный). При отсутствии такого элемента его октет «длина, тег, значение» не включается в тегированное двоичное кодирование.

В определении схемы XML элемент данных является необязательным, если значение его атрибута «minOccurs» равно 0. При отсутствии такого элемента его открывающие и закрывающие теги, а также значение исключаются из кодирования XML.

Если все дочерние элементы элемента данных являются необязательными, то элемент данных также должен быть помечен как необязательный.

Имена типов образованы из заголовков подпунктов настоящего раздела на английском языке и записаны в верхней нотации «верблюжьего регистра» <*>. Имена элементов образованы из заголовков подпунктов настоящего раздела на английском языке и записаны в нижней нотации «верблюжьего регистра» <**>. Если общее имя начинается с числа, то этот компонент устанавливается в конец имени. В XSD имена типов заканчиваются словом «Type».

<*> Верхняя нотация «верблюжьего регистра (upper camel-case notation) — соглашение о наименованиях, в котором составные слова объединяются без пробелов, при этом каждое слово пишется с прописной буквы.»

<**> Нижняя нотация «верблюжьего регистра (lower camel-case notation) — соглашение о наименованиях, в котором составные слова объединяются без пробелов, при этом каждое слово, кроме первого, пишется с прописной буквы.»

Примеры

1 Элемент «Цветовое пространство изображения» (Image colour space) имеет имя кодирования «imageColourSpace» и тип «ImageColourSpace» (в АСН.1) и «ImageColourSpaceType» (в XML).

2 Элемент с абстрактным именем «Подсветка с цветовым кодированием» имеет значение «colourCodedLight». Элемент с абстрактным именем «48 бит RGB» имеет значение кодирования «rgb48Bit».

7.1.2 Схема структуры

Порядок абстрактных элементов данных, представленных в пунктах данного раздела, определяется обходом дерева на рисунке 1 сверху вниз, далее слева направо. Формальное описание структуры кодирования абстрактных элементов данных приведено в приложении A.1 для АСН.1 и в приложении A.2 для XML.

• - блок состоит из элементов, не показанных на рисунке;

- исключающее ИЛИ (XOR): должна быть выбрана одна и только одна ветвь;

- элемент определен в пункте 7.n

Рисунок 1 — Блок «Данные изображения лица» (Face image data)

Примечание — Схема на рисунке 1 составлена вручную, ее содержание информативно. Нормативная структура приведена в приложении A.1 для АСН.1 и приложении A.2 для XML.

7.1.3 Соглашения о данных

Используются следующие единицы измерения характеристик:

• для физических измерений: мм (миллиметр);

- для измерений на изображении: пиксель;

• влево/вправо: с точки зрения субъекта сбора биометрических данных.

Численные значения должны быть целыми числами без знака.

Преобразование численного значения в целое число должно производиться округлением до меньшего значения, если дробная часть меньше 0,5, и округлением до большего значения, если дробная часть равна или больше 0,5.

Отсутствие необязательного элемента означает, что информация о значении элемента не предоставлена.

7.2 Блок «Данные изображения лица» (Face image data)

Рисунок 2 — Пример встраивания нескольких представлений в один блок «Данные изображения лица» (Face image data)

7.3 Блок «Версия» (Version)

См. ГОСТ Р 58668.1.

7.4 Блок «Представление» (Representation)

Пример — Структура блоков «Представление», содержащих 2D- и 3D-данные, приведена на рисунке 2.

7.5 Элемент «Идентификатор представления» (Representation)

Примечание — Настоящий стандарт требует наличия идентификаторов представления для связывания обработанных данных с их первоисточником.

7.6 Элемент «Дата/время сбора биометрических данных» (Capture date/time)

7.7 Блоки «Качество» (Quality)

7.8 Блок «Данные ОАБП» (PAD data)

7.9 Блок «Идентификатор сессии» (Session identifier)

7.10 Блок «Источник» (Derived from)

7.11 Блок «Биометрический сканер» (Capture device)

См. ГОСТ Р 58668.1.

7.12 Блок «Идентификатор модели» (Model identifier) <*>

<*> 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 для открытых форматов обмена 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.

См. ГОСТ Р 58668.1.

7.13 Блоки «Идентификатор сертификации» (Certification identifier)

См. ГОСТ Р 58668.1.

7.14 Блок «Метаданные идентичности» (Identity metadata)

7.15 Элемент «Пол» (Gender)

7.16 Элемент «Цвет глаз» (Eye colour)

7.17 Элемент «Цвет волос» (Hair colour)

7.18 Элемент «Рост субъекта» (Subject height)

Примечание — Значение элемента в большинстве случаев можно использовать только как приблизительную оценку роста субъекта. На данный показатель влияют обувь, возраст и даже время суток.

7.19 Блок «Свойства» (Properties)

7.20 Блоки «Выражение лица» (Expression)

7.21 Блок «Углы положения» (Pose angle)

(0, 0, 0)	(+45, 0, 0)	(-45, 0, 0)	(0, -45, 0)	(0, +45, 0)	(0, 0, -45)	(0, 0, 45)

7.22 Блок «Данные угла» (Angle data)

7.23 Элемент «Значение угла» (Angle value)

7.24 Блоки «Погрешность угла» (Angle uncertainty)

7.25 Блок «Контрольная точка» (Landmark)

7.26 Элемент «Тип контрольной точки» (Landmark kind)

7.27 Блок «Контрольная точка MPEG4» (MPEG4 feature point)

a) Голова

b) Правый глаз

c) Левый глаз

d) Зубы

e) Нос

f) Язык

g) Рот

- контрольные точки, на которые влияют параметры анимации лица (FAP) в соответствии с [2];

7.28 Элемент «Антропометрическая точка» (Anthropometric landmark)

7.30 Блок «Представление изображения» (Image representation)

7.31 Блок «Представление 2D-изображения» (2D image representation)

7.32 Элемент «Данные 2D-представления» (2D representation data)

7.33 Блок «Биометрический 2D-сканер» (2D capture device)

7.34 Блок «Спектр биометрического 2D-сканера» (2D capture device spectral)

7.35 Блок «Идентификатор технологии биометрического 2D-сканера» (2D capture device technology identifier)

7.36 Блок «Информация о 2D-изображении» (2D image information)

7.37 Элемент «Тип 2D-изображения лица» (2D face image kind)

7.38 Блок «Постобработка» (Post acquisition processing)

7.39 Элемент «Число преобразований с потерями» (Lossy transformation attempts)

7.40 Элемент «Формат данных изображения» (Image data format)

7.41 Элемент «Расстояние от камеры до субъекта» (Camera to subject distance)

7.42 Элемент «Диагональ датчика» (Sensor diagonal)

7.43 Блок «Фокусное расстояние объектива» (Lens focal length)

7.44 Блок «Размер изображения» (Image size)

7.45 Элемент «Ширина» (Width)

7.46 Элемент «Высота» (Height)

7.47 Блок «Измерения лица на изображении» (Image face measurements)

7.48 Элемент «Горизонтальный размер головы на изображении» (Image head width)

7.49 Элемент «Расстояние между глазами» (Image inter-eye distance)

7.50 Элемент «Расстояние от глаз до рта» (Eye-to-mouth distance)

7.51 Элемент «Вертикальный размер головы на изображении» (Image head length)

7.52 Элемент «Цветовое пространство изображения» (Image colour space)

7.53 Блок «Преобразование основного цвета» (Reference colour mapping)

7.54 Блок «Цветовая схема» (Reference colour schema)

7.55 Блок «Определение и значение основного цвета» (Reference colour definition and value)

7.56 Блок «Представление 3D-формы» (3D shape representation)

7.57 Элемент «Данные 3D-представления» (3D representation data)

7.58 Блок «Биометрический 3D-сканер» (3D capture device)

7.59 Элемент «Режим 3D» (3D modus)

7.60 Элемент «Идентификатор технологии биометрического 3D-сканера» (3D capture device technology identifier)

7.61 Блок «Информация о 3D-изображении» (3D image information)

7.62 Блок «Тип 3D-представления» (3D representation kind)

7.63 Блок «3D-вершины» (3D vertex)

7.64 Блок «Информация о 3D-вершинах» (3D vertex information)

7.65 Блок «Координаты 3D-вершины» (3D vertex coordinates)

7.66 Блок «Идентификатор 3D-вершины» (3D vertex identifier)

7.67 Блок «Нормали 3D-вершины» (3D vertex normal)

7.68 Блок «Текстуры 3D-вершины» (3D vertex textures)

7.69 Элемент «3D-карта ошибок» (3D error map)

7.70 Блок «Данные треугольника 3D-вершины» (3D vertex triangle data)

7.71 Элемент «3D-система координат» (3D coordinate system)

7.72 Элемент «Прямоугольная 3D-система координат» (3D Cartesian coordinate system)

7.73 Блок «Масштабы и смещения прямоугольной 3D-системы координат» (3D Cartesian scales and offsets)

7.74 Элемент «Тип 3D-изображения лица» (3D face image)

7.75 Блок «Физические 3D-измерения лица» (3D physical face measurements)

7.76 Элемент «Горизонтальный размер головы 3D» (3D physical head width)

7.77 Элемент «Расстояние между глазами 3D» (3D physical inter-eye distance)

7.78 Элемент «Расстояние от глаз до рта 3D» (3D physical eye-to-mouth distance)

7.79 Элемент «Вертикальный размер головы 3D» (3D physical head length)

7.80 Элемент «Разрешение текстурного 3D-изображения» (3D textured image resolution)

7.81 Элементы «Разрешение 3D-формы в мм по [X/Y/Z]» (3D MM shape [X/Y/Z] resolution)

7.82 Элемент «Разрешение 3D-текстуры в мм» (3D MM texture resolution)

7.83 Элемент «Продолжительность получения 3D-текстуры» (3D texture acquisition period)

7.84 Блок «Область 3D-сканирования лица» (3D face area scanned)

7.85 Блок «Текстурная 3D-карта» (3D texture map)

7.86 Блок «Спектр текстуры биометрического 3D-сканера» (3D texture capture device spectral)

7.87 Элемент «Стандартный источник освещения 3D-текстуры» (3D texture standard illuminant)

7.88 Элемент «Данные текстурной 3D-карты» (3D texture map data)

8 Кодирование

8.1 Общие положения

8.2 Тегированное двоичное кодирование

8.3 XML-кодирование

9 Зарегистрированные идентификаторы типа формата

Данные примечания составляют при необходимости в испытательной лаборатории в процессе испытания на соответствие. Примечания должны быть включены в копию данной таблицы, составляющей часть отчета об испытании.

C.3 Тестовые утверждения

Требования уровней 1 и 2 должны проверяться путем:

• декодирования блоков тегированных двоичных данных на основе модуля АСН.1, который задает формат тегированных двоичных данных;
• валидацией XML-документов на соответствие определению схемы XML, которое определяет текстовый формат данных.

Приложение D (справочное)

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

D.1 Измерение искажения увеличения и радиального искажения в установке сбора портрета

D.1.1 Общие положения

В настоящем приложении рассмотрены два типа искажения.

Искажение увеличения возникает как геометрический эффект оптической перспективы. В некоторых оптических системах объекты одного размера отображены по-разному в зависимости от расстояния между объектом и датчиком. Искажение увеличения всегда присутствует в человеческом зрении.

Радиальное искажение (бочкообразная дисторсия, подушкообразная дисторсия, искажение усов) вызывается оптическими свойствами линзы. Радиальное искажение отсутствует в человеческом зрении.

Искажение увеличения и радиальное искажение могут влиять на эксплуатационные характеристики визуального и автоматического распознавания лиц. В настоящем приложении определены методы измерения искажения увеличения и радиального искажения.

D.1.2 Мира для измерения искажения увеличения

Для измерения искажения увеличения необходимо распечатать рисунок D.1 на бумаге формата А4 и сложить его в Т-образную форму. Основание буквы Т находится впереди, верхняя перекладина буквы Т находится сзади. Высота буквы Т принята равной расстоянию от глаз до носа 50 мм, типичному для европеоидной расы. Процесс фотографирования миры определен в разделе D.1.4. На фотографии может быть измерен относительный размер объекта в плоскости глаз и в плоскости кончика носа субъекта. Маркеры, равные 0,5 мм и 1 мм, расположенные в квадратах, позволяют оценить резкость деталей по всей области лица, в том числе в областях носа и глаз. См. рисунок D.2.

Рисунок D.1 — Мира для измерения искажения увеличения

Рисунок D.2 — Мира для измерения искажения увеличения, готовая для использования

На рисунке D.2 показаны миллиметровые деления в плоскости носа и маркеры на расстоянии 20 мм от плоскостей носа и глаз.

Рекомендуется изготовление жесткой миры для точного и многократного измерения искажения увеличения.

Допускается прикрепление миры к опоре. Рекомендуется использовать белый пенопласт толщиной 5 мм или алюминий толщиной 2 мм в качестве материала опоры миры. Допускается 3D-печать опоры миры с использованием пластиковых материалов в светлом цвете. Не допускается использование материалов на бумажной основе.

Измерение искажения увеличения определено в D.1.5.

D.1.3 Мира для измерения радиального искажения

Мира для измерения радиального искажения содержит равномерно расположенные горизонтальные и вертикальные линии, образующие сетку.

Создание миры для измерения радиального искажения начинается с подготовки опорных панелей и площадки.

Для опорной панели размером 50 мм x 160 мм x 20 мм необходимо подготовить четыре куска пенопласта. См. рисунок D.3. При использовании алюминия или более толстого пенопласта размеры изменяются соответствующим образом. Для опорной панели не допускается использование бумажных материалов. Рекомендуется использовать пенопласт или похожий материал. Размер видимой белой площадки 200 мм x 200 мм. Рекомендуется использовать алюминий толщиной 2 мм или пенопласт толщиной 5 мм для соблюдения требований к плоскостности материала.

Рисунок D.3 — Детали миры для измерения радиального искажения с указанием размеров для пенопласта толщиной 5 мм

Необходимо склеить четыре куска пенопласта между собой с использованием прочного клея, не расплавляющего материал. Следует проверить, что углы площадки равны 90°. При склеивании частей площадки должна быть обеспечена корректная форма площадки.

На площадку из пенопласта наклеивается распечатанная мира для измерения радиального искажения, представленная на рисунке D.4 для печати в формате А4.

Рисунок D.4 — Мира для измерения радиального искажения для печати в формате А4

Мира должна быть распечатана на бумаге формата А4. Перед вырезанием миры необходимо проверить размер сетки, который должен составлять 150 мм x 150 мм (с учетом ширины линии 151,1 мм x 151,1 мм). Миру следует вырезать по самой внешней граничной линии, чтобы не задевать границу. Также допускается отрезать верхнюю и нижнюю часть А4 для формирования бумажной миры размером 200 мм x 200 мм. Необходимо приклеить миру для измерения радиального искажения к центру площадки из пенопласта размером 210 мм x 210 мм.

Мира для измерения радиального искажения предназначена для измерения бочкообразной или подушкообразной дисторсии. Измерение радиального искажения определено в D.1.6.

D.1.4 Фотографирование миры

Необходимо поместить миру в предполагаемом местоположении головы субъекта в испытуемой фотографической установке или приклеить ее к опорной установке миры. Следует сфотографировать миру в испытуемой установке с выбранного расстояния, с предполагаемым фокусным расстоянием и с предполагаемой диафрагмой.

Мира размещается на соответствующем расстоянии от объектива камеры в соответствии с рекомендациями настоящего стандарта. Камера и освещение настраиваются перед фотографированием миры в соответствии с рекомендациями настоящего стандарта.

Для выравнивания положения миры допускается использовать штатив или аналогичную опору. Временное удерживание миры может осуществляться с использованием застежек (липучек). Прикрепление к опоре миры застежки-ленты малого размера обеспечивает крепление мир.

D.1.5 Измерение искажения увеличения

Если расстояние между самой ближней к камере точкой субъекта и оптическим центром стандартного объектива (не телецентрического) равно D, и высота структуры S1 лица, например носа, равна hS1, то расстояние от камеры до субъекта (CSD) будет равно (\Delta D + D) . Структура S2 с высотой (\Delta h_{S1} + h_{S1}) в плоскости глаз на изображении будет иметь такой же размер как S1. Таким образом, S1 на изображении выглядит больше, чем есть на самом деле, из-за искажения увеличения. См. рисунок D.5.

1 — плоскость датчика;

2 — датчик;

3 — камера;

4 — плоскость носа с объектом S1;

5 — плоскость глаз с объектом S2;

6 — оптическая ось

Рисунок D.5 — Схема эффекта искажения увеличения

Для рисунка D.5: (\Delta h_{S1} + h_{S1})/h_{S1} = (\Delta D + D)/D .

Коэффициент искажения увеличения определяется как:

K_{magnification} = \Delta D/(D + \Delta D) \cdot 100% = \Delta h_{S1}/(h_{S1} + \Delta h_{S1}) \cdot 100% ,

где

\Delta D — глубина измеряемого объекта;

D + \Delta D — расстояние от камеры до субъекта;

hS1 — высота структуры S1 лица.

Коэффициент искажения увеличения Kmagnification — это относительное увеличение объекта в плоскости носа по сравнению с объектом в плоскости глаз. Значение \Delta D принимается равным 50 мм как среднее расстояние между плоскостями кончика носа и глаз взрослого человека европеоидной расы. В таблице D.1 приведено рассчитанное абсолютное увеличение объекта размером \Delta D = 50\text{мм} (например, носа) на нескольких расстояниях и соответствующие коэффициенты искажения увеличения Kmagnification.

Таблица D.1

Эффект искажения увеличения

На рисунке D.6 приведен пример фотографии миры с искажением увеличения, сделанной в испытуемой фотографической установке с выбранного расстояния, с предполагаемым фокусным расстоянием и с предполагаемой диафрагмой. Для определения коэффициента искажения увеличения необходимо измерить размер (h_{S1} + \Delta h_{S1}) в плоскости кончика носа и разницу с соответствующим размером в плоскости глаз \Delta h_{S1} и применить формулу:

K_{magnification} = \frac{\Delta h_{S1}}{h_{S1} + \Delta h_{S1}} \cdot 100\% .

С использованием миры для измерения искажения, представленной на рисунке D.1, собраны экспериментальные данные. На рисунке D.6 приведена часть фотографии миры, в таблице D.2 приведены результаты измерений и вычислений. Следует отметить, что экспериментальные данные почти полностью совпадают с расчетами из таблицы D.1.

Рисунок D.6 — Пример измерения эффекта искажения увеличения

Таблица D.2

Экспериментальные данные

D.1.6 Измерение радиальных искажений

При радиальном искажении информация об объекте смещается, но не теряется. Необходимо измерять радиальное искажение, связанное с измерением объектива камеры, поскольку камеры АСПК и фотокиосков могут не иметь высококачественные объективы. Для фокусных расстояний меньше 30 мм радиальное искажение кажется преимущественно бочкообразным, примером является объектив «рыбий глаз». Камеры сотовых телефонов и объективы с фиксированным фокусным расстояниям имеют короткие фокусные расстояния.

На практике измерения радиальных искажений проводятся вручную или с использованием программного обеспечения. При ручном измерении при обработке изображения рекомендуется использовать для измерений линейку в программном обеспечении. На рисунке D.7 рекомендуемое выравнивание распечатываемой миры и ее размер по сравнению с портретом показаны с помощью сетки светло-серого цвета. Начало вектора измерения находится в пикселе точки угла сетки, конец вектора — в соответствующей точке угла сетки. Зеленые круги на рисунке являются результатом автоматической расстановки контрольных точек программой распознавания на реальном портрете. Измерения радиального искажения приведено на рисунке D.8.

Рисунок D.7 — Пример миры измерения радиального искажения

Радиальное искажение — это геометрическая аберрация, которая вызывает различие в увеличении объекта в разных точках изображения. Различные точки смещены относительно центральной точки изображения. Коэффициент бочкообразной или подушкообразной дисторсии Kradial рассчитывается по формуле:

Kradial = (PD — AD)/PD·100,

где

AD — действительное расстояние;

PD — расстояние на изображении от центральной точки изображения.

На рисунке D.8 приведен пример точек совмещения изображения без искажения и изображения с бочкообразной дисторсией. Далее приведены рекомендации для поиска угловых точек неискаженного изображения, представленного на рисунке в виде сетки черного цвета.

Рисунок D.8 — Бочкообразная дисторсия на примере совмещения неискаженного и искаженного изображения

Искажение, представленное в процентах, может быть положительным и отрицательным. Положительное значение представляет собой подушкообразную дисторсию, отрицательное значение — бочкообразную дисторсию. На рисунке D.9 показаны бочкообразная и подушкообразная дисторсии по сравнению с сеткой на идеально квадратном неискаженном изображении.

1 — бочкообразная дисторсия;

2 — подушкообразная дисторсия;

3 — неискаженная мира

Рисунок D.9 — Бочкообразная и подушкообразная дисторсии

На практике определение точного положения неискаженной миры на искаженном изображении миры является сложной задачей. Две перпендикулярные линии, проведенные через среднюю точку изображения миры, позволяют найти четыре точки пересечения, которые могут быть использованы для определения положения неискаженной миры с целью вычисления ошибок. Это делает измерения различных систем совместимыми, но при этом значения не являются абсолютными, так как поведение ошибок искажения для разных объективов не одинаково.

D.2 Цветовые тесты

D.2.1 Цветовые тесты в соответствии с [17]

Рекомендуется использовать цветовые диаграммы, определенные в [11] (см. рисунок D.10), [18] (см. рисунок D.11) и [19], или другие соответствующие стандартизированные цветовые схемы для оценки точности цветопередачи и измерения динамического диапазона. Измерение динамического диапазона с использованием цветовых тестов является непрямым методом. Качество цветопередачи определяется путем преобразования изображения в пространство CIE Lab* [17] и измерения различий между зарегистрированными цветами и известными значениями цвета областей диаграммы.

Рисунок D.10 — Цветовая диаграмма в соответствии с [11]

Рисунок D.11 — Тестовая диаграмма [18]

Схемы с достаточно большими участками предназначены для измерения шума (например, [16], [20]). См. рисунок D.12.

Рисунок D.12 — Стандартные тестовые схемы с участками для измерения ОСШ

D.2.2 Качество цветопередачи

Для визуального и автоматического распознавания лиц необходимо высококачественное отображение тона кожи. Цвет — это субъективное психологическое явление, и человеческое восприятие цвета зависит от контекста, в котором представлен воспринимаемый объект (т.е. хроматической адаптации). Цветовой тест должен измерять всю цветовую гамму, так как для корректного восприятия цвета частей лица (например, губ, волос, глаз, макияжа) необходимы окружающие цвета.

Рекомендуется проводить коррекцию баланса белого на камерах и цветовую регулировку сканеров для обеспечения точной цветопередачи по всей цветовой гамме. Это необходимо, так как программное обеспечение цифровой камеры предварительно обрабатывает необработанное изображение во внутреннем формате и может искажать цвет изображения, если в качестве исходного формата для анализа изображения используется JPEG.

При высокой точности цветопередачи не должно быть насыщения (например, чрезмерной или недостаточной экспозиции) миры измерения. Все каналы RGB изображения должны иметь не менее 7 битов изменения интенсивности (т.е. иметь диапазон не менее 128 уникальных значений) в области участка тестовой миры. Это необходимо, чтобы максимально приблизиться к значению уровня L*, равному 50, что обеспечивает широкую гамму sRGB [11].

D.2.3 Измерения и анализ

Должна быть проведена оценка качества условий освещения и отклика системы камеры, если при получении изображений используются стандартный источник света CIE D65 или аналогичный источник дневного света с непрерывным спектром и камера, включающая программное обеспечение для управления камерой. На практике также требуется уменьшить неконтролируемое влияние источников дневного света, флуоресцентных или аналогичных источников света и отражений от поверхностей.

Хранение портретов, как правило, осуществляется в цветовом пространстве sRGB [15], независимом от устройств и предназначенном для совместимого отображения на широком спектре устройств. Однако в sRGB одинаковое изменение значений координат цвета в разных областях цветового пространства не производит одинаковое ощущение изменения цвета. В 1976 г. разработано цветовое пространство CIE Lab*, система координат которого основана на нелинейных преобразованиях и позволяет вычислять разницу восприятия. Цветовое пространство CIE Lab* спроектировано для приближения к человеческому восприятию. При вычислении цветовой ошибки изображения преобразуются из цветового пространства sRGB в Lab* [17] с помощью функций согласования цветов, разработанных для стандартной колориметрической системы CIE 1931.

Рекомендуется калибровка стационарных систем получения изображений в пункте регистрации с использованием неавтоматических или автоматических методов, указанных в настоящем стандарте. В фотокабинах и мобильных пунктах регистрации рекомендуется использовать автоматическую настройку баланса белого и автоматическую проверку качества. Использование неавтоматических методов в мобильной среде затруднено из-за ограничений по времени и ограничений возможности обучения пользователей, однако не допускается сбор портретов без надлежащего цветового баланса.

В ряде исследований были измерены вариации цвета кожи человека с помощью спектроскопии отражения в видимом диапазоне в цветовом пространстве CIE Lab* [21], [22]. Значения цвета кожи выражались по трем измерениям цветового пространства CIE Lab*: светлота L* в диапазоне от 0 (черный) до 100 (белый), цветовая ось a* в диапазоне от красного до зеленого, цветовая ось b* в диапазоне от желтого до синего.

Примечание — Если изображение лица выражено в цветовом пространстве sRGB, тогда цветовая гамма сжимается и перемещается вверх (в положительном направлении ab), поэтому возможны более высокие значения a* и b* при более высоких значениях L* по сравнению с указанными исследовательскими работами.

В исследовании [21] указанная методика применялась для измерения цвета кожи на щеках и лбу у 960 человек европеоидной расы, китайцев, курдов и тайцев. Ожидаемые средние значения и стандартные отклонения составили: L* = 58,21 +/- 4,23, a* = 11,45 +/- 2,38, b* = 15,91 +/- 2. Исследуемая популяция не была репрезентативной по всем этническим группам, поэтому на практике следует ожидать более широких вариаций цвета кожи. Исследования [21], [22] показали, что для цветов кожи цвета не были получены значения, меньше 5, для a*, и значения, меньше 10, для b*. Данные граничные значения могут быть использованы для предупреждения о возможных проблемах с зарегистрированным цветом кожи.

Примечание — В указанных исследованиях не проанализировано возможное влияние дерматологических условий на цвет кожи.

D.2.4 Расчет координат

Тона кожи человека должны располагаться в верхней правой области рисунка D.13.

Рисунок D.13 — Хроматические составляющие (ab) при светлоте (L*), равной 50 и 75, показывающие цветовую гамму sRGB [11] по сравнению со всей областью ab

В цветовом пространстве CIE Lab* нелинейные отношения L*, a* и b* имитируют логарифмическую реакцию человеческого глаза [23]. Качество цвета определяется путем преобразования изображения в пространство CIE Lab [17] и измерения различия между зарегистрированными цветами и известными значениями цвета областей диаграммы. Стандартным методом измерения различий является формула цветового различия CIE Delta E 2000 [20]. Эксплуатационные характеристики системы сбора данных могут быть улучшены за счет минимизации среднего значения (т.е. измеренного для всех областей диаграммы) и максимального (т.е. измеренного для отдельной области диаграммы) показателя Delta E 2000.

Рекомендуются среднее значение Delta E 2000, равное 1, и максимальное значение Delta E 2000, равное 5.

D.3 Метод испытания функции преобразования модуляции (ФПМ) [24]

Пространственное разрешение — это величина, характеризующая размер наименьших объектов, различимых на изображении. В настоящем пункте определены методы измерения разрешения изображений, предназначенные для калибровки систем получения изображений фотостудий и пунктов регистрации. Метод измерения, как правило, включает фотографирование или сканирование стандартной миры и вычисление значения с использованием программного обеспечения.

Передача точности изображения зависит от датчика и объектива системы получения изображения. Разрешение — это частотный параметр, указывающий, содержит ли выходной сигнал минимальные объекты для визуального обнаружения (т.е. максимальную пространственную частоту, которую фиксирует камера или другое устройство системы получения изображения).

ПЧХ — это многозначный показатель, который измеряет потерю контраста как функцию пространственной частоты. Как правило, контраст как функция пространственной частоты уменьшается до уровня, при котором объекты больше не могут быть визуально разрешены. См. рисунок D.14. Предельное значение пространственной частоты является разрешением камеры. Разрешение камеры определяется характеристиками объектива камеры, количеством фотоэлементов в оптическом устройстве формирования изображения и электрическими цепями в камере, которые дополнительно выполняют сжатие изображения и гамма-коррекцию.

Рисунок D.14 — Соотношение между физическим размером объекта на лице и его эквивалентом на датчике камеры

ФПМ может быть измерена с использованием синусоидальных мир (см. рисунок D.15) или определена по амплитуде преобразования Фурье функции рассеяния точки или линии системы. Преобразование Фурье раскладывает функцию рассеяния на составляющие частоты. По амплитуде частот определяются характеристики разрешения системы получения изображений.

Рисунок D.15 — Синусоидальная мира с наложением белой контрастной маски для демонстрации уменьшения контраста от значения 100% вверху до значения 0% внизу

В [24] определены методы измерения ПЧХ электронных фотоаппаратов и устройств получения изображений, таких как видеокамеры и планшетные сканеры. Измеренная ПЧХ сходится к математически определенной ФПМ камеры. ФПМ камеры может быть только приблизительно определено через ПЧХ ввиду пространственной дискретизации и нелинейной обработки большинства камер.

При измерении ПЧХ должно быть зарегистрировано тестовое изображение, например, представленное на рисунке D.16 или D.17. Анализ зарегистрированного изображения проводится с помощью программного обеспечения для обработки изображений. Необходимо обеспечить регистрацию тестового изображения в условиях получения изображения, определенных в настоящем стандарте, включая расстояние от камеры до субъекта, размеры изображения и т.д.

Рисунок D.16 — Тестовое изображение [24]

Рисунок D.17 — Тестовое изображение по [25]

Измерение наклонных граней проводится с помощью программного обеспечения, пользователь выбирает область с гранью, которую необходимо измерить. В программном обеспечении обрабатываются значения цифрового изображения, близкие к наклонным вертикальным и горизонтальным граням, для получения дискретизированных данных о разбросе границ, которые затем фильтруются и преобразуются в частотную область для получения значений ПЧХ. Горизонтальные грани используются для измерения вертикальной ПЧХ.

Измерения наклонных краев менее чувствительны к шуму, чем синусоидальные миры. На точность измерения ФПМ влияет гамма, по этой причине следует измерять значение гаммы с помощью шкалы серого. Гамма-коррекция — это нелинейная операция, используемая для кодирования и декодирования трехцветных значений яркости или цвета в системах получения изображений. Неправильная настройка гаммы для расчета ФПМ приводит к ошибке, когда ФПМ при двухкратной частоте Найквиста не равно 0, как должно быть. На практике измерение 0 не требуется при проведении измерений.

Расстояние между реперными точками на тестовом изображении составляет 66,8 мм.

Пример ПЧХ для системы получения изображения приведен на рисунке D.18. Значение контраста откладываются по вертикальной оси в процентах или по шкале от 0 до 1, значения частоты — по горизонтальной оси. Единицей измерения частоты является пара линий/пиксель или пара линий/мм. Для настоящего стандарта с учетом объекта получения изображений единицей измерения частоты является пара линий/мм. Размер веснушки/родинки, которые должны быть обнаружены на изображениях лица, составляет от 2 мм до 3 мм. Единица измерения пара линий/мм предпочтительнее, поскольку размеры датчика, расстояния от камеры до субъекта и размеры головы меняются. Физический размер объекта является универсальной единицей для всех органов выдачи документов. В настоящей методологии измерения пользователь должен вычислять частоту дискретизации в пикселях/мм, которая определяется путем измерения числа пикселей по известным физическим размерам тестового изображения.

1 — частота Найквиста

Рисунок D.18 — Пример графика ПЧХ

Частота Найквиста (предел Найквиста) составляет половину частоты дискретизации дискретной системы обработки сигналов. Это максимальная частота, которая может быть закодирована с заданной частотой дискретизации при полной реконструкции изображения. Частота Найквиста для системы получения изображения составляет 0,5 пар линий/пиксель, поскольку для представления пары нужны два отсчета (т.е. пикселя). Однако единица измерения пара линий/пиксель не уточняет размер объекта и, следовательно, должна быть преобразована в пара линий/мм.

Частота Найквиста определяется минимальной частотой дискретизации, установленной настоящим стандартом, умноженной на частоту Найквиста, выраженную в парах линий/пиксель. Требование к частоте Найквиста отличается для изображений, регистрируемых в реальном времени, и для отсканированных фотографий. Минимальные частоты пространственной дискретизации, согласно настоящему стандарту, составляют 90 пикселей на расстояние между глазами (приблизительно 60 мм) для камер и 300 пикселей/дюйм для сканеров. Таким образом, частоты Найквиста составляют 0,75 пар линий/мм для камер и 5,9 пар линий/мм для сканеров.

Показателем ПЧХ на более высоких пространственных частотах является ФПМ 20, который определяется на 80% частоты Найквиста, и таким образом имеет значение 0,6 пар линий/мм для камер и 4,7 пар линий/мм для сканеров.

D.4 Рекомендации по фокусировке и глубине резкости

Фокусировка проводится на расстояние до глаз человека, значение диафрагмы должно обеспечить глубину резкости, равную расстоянию от носа до ушей. Глубина резкости объектива зависит от его фокусного расстояния, значения диафрагмы и расстояния фокусировки. Точечные объекты, находящиеся ближе или дальше расстояния, на котором фокусируется объектив, будут размыты, величина размытости называется «кругом нерезкости». Если максимальный диаметр круга нерезкости ограничен, например, расстоянием между смежными пикселями в датчике изображения CCD, то могут быть определены расстояния спереди и сзади от фокусной плоскости, в пределах которых изображение является приемлемо сфокусированным. Сумма этих расстояний составляет глубину резкости:

DDoF = Dfront + Drear,

где

DDoF — глубина резкости;

Dfront — расстояние от фокальной плоскости до плоскости, самой ближней к камере резко отображаемой точки:

D_{front} = \frac{cFs(s - f)}{f^{2} + cF(s - f)} ;

Drear — расстояние от фокальной плоскости до плоскости, самой дальней от камеры резко отображаемой точки:

D_{rear} = \frac{cFs(s - f)}{f^{2} - cF(s - f)} ;

c — диаметр круга нерезкости;

s — расстояние от объектива до лица субъекта;

F = f/a — диафрагменное число объектива, т.е. отношение фокусного расстояния объектива f к диаметру входного зрачка объектива a.

Перечисленные параметры приведены на рисунке D.19.

Рисунок D.19 — Параметры для вычисления глубины поля

D.5 Исследование влияния на показатели верификации лица расстояния от камеры до субъекта на шаблонах изображения лица

D.5.1 Искажение увеличения

Регистрация изображения при малом расстоянии от камеры до субъекта вызывает искажение увеличения (см. рисунок D.5). Пусть расстояние между кончиком носа субъекта и объективом камеры равно D, расстояние от объектива до плоскости глаз равно (\Delta D + D) , и высота структуры на плоскости носа равна h. Тогда на изображении структура на плоскости носа будет иметь такой же размер, как структура на плоскости глаз высотой (h + \Delta h) . Коэффициент искажения увеличения определяется как:

K_{magnification} = \Delta D/(D + \Delta D) \cdot 100% .

Коэффициенты искажения увеличения при расстоянии между плоскостью носа и плоскостью глаз \Delta D , равном 50 мм, приведены в таблице D.3.

Таблица D.3

Коэффициент искажения увеличения как функция от расстояния

D.5.2 Методика исследования

Для получения фотографий одного субъекта в строго контролируемых условиях был создан стенд (см. рисунок D.20). Стенд гарантирует, что условия получения изображений одинаковы для всех изображений лиц и соответствуют положениям настоящего стандарта, за исключением расстояния от камеры до субъекта. Расстояние от камеры до субъекта изменяется в диапазоне от 0,5 м до 3 м и включает 10 значений: 0,5 м, 0,6 м, 0,7 м, 0,8 м, 0,9 м, 1,0 м, 1,5 м, 2,0 м, 2,5 м и 3,0 м.

Рисунок D.20 — Стенд для быстрой регистрации нескольких изображений при разных расстояниях от камеры до субъекта

Цифровая камера Canon EOS 6D, установленная на стенде, имеет характеристики:

• фотодатчик CMOS размером 36 мм x 24 мм с разрешением около 20,2 мегапикселя (5472 x 3648);
• ручная фокусировка с помощью SDK;
• чувствительность ISO 100;
• отверстие диафрагмы объектива 22;
• синхронизация вспышки 1/160;
• предустановка баланса белого на вспышку.