ГОСТ Р ИСО/МЭК 29159-1-2017 Информационные технологии (ИТ). Биометрия. Калибровка, аугментация и объединение данных в биометрии. Часть 1. Формат объединения данных

Введение

Разработка биометрических систем привела к появлению различных технологий и алгоритмов сравнения. Некоторые из них публикуются в открытом доступе, но большинство являются частной собственностью. Во многих современных приложениях для биометрической верификации или биометрической идентификации применена одна биометрическая модальность. Это означает, что применена одна определенная биологическая или поведенческая характеристика человека с целью более или менее однозначной идентификации личности. Например, в системе контроля доступа может быть осуществлена регистрация изображения руки и использованы ее геометрические характеристики. В рамках программы социальных льгот могут проводить сбор отпечатков пальцев заявителей и использовать их в качестве входных данных для поиска дубликата "один-ко-многим". Применение разных биометрических методов предполагает использование различного количества отличительной информации, а также влечет за собой разные проблемы, связанные с получением данных. Все биометрические системы в какой-то степени подвержены отказам; при этом существуют различные режимы отказа. Таким образом, представляется целесообразным комбинировать технологии или алгоритмы с целью повышения производительности и/или удобства использования биометрических систем. Такое комбинирование называется объединением. Объединение может быть мультимодальным (например, при использовании в качестве биометрических характеристик лица и пальца), мультиалгоритмическим (например, при использовании алгоритмов А и В), мультиэкземплярным (например, при использовании указательного и большого пальца), мультидатчиковым (например, при использовании оптического и ультразвукового датчика отпечатков пальцев) или являться мультипредставлением (например, при использовании трех изображений лица пользователя).

В настоящем стандарте рассмотрен наиболее общий и легко реализуемый метод объединения: объединение на уровне результатов сравнения. Это объединение осуществляется после того, как две или более системы обработали и сравнили биометрические данные индивида с одним или несколькими зарегистрированными образцами и предоставили скалярные результаты сравнения на выходе. Различают результаты сравнения подлинного лица (тот же самый человек) и "самозванца" (другой человек). Схему объединения разрабатывают с целью комбинирования этих результатов сравнения таким образом, чтобы уточнить границу классов результатов сравнения подлинных лиц и "самозванцев".

________________

В биометрии термин "индивид" относится только к человеку.

Распределения результатов сравнения являются уникальными для каждой биометрической подсистемы сравнения. Диапазоны результатов сравнения и формы распределений могут сильно отличаться. Объединение часто осуществляется в двух направлениях:

- в процессах, основанных на классификации, доступные результаты сравнения комбинируются напрямую для получения решения или результата сравнения на выходе;

- в процессах, основанных на нормализации, объединению предшествует преобразование каждого результата сравнения к общей области определения. Иногда эффективны простые методы нормализации, основанные на статистических параметрах, таких как среднее значение и стандартное отклонение, но в более сложных методах используется детальное знание о распределении результатов сравнения на входе. Формат объединения данных (ФОД), определенный в настоящем стандарте, предназначен для гибкой поддержки любого из доступных преобразований. Несмотря на установление стандартизированных средств обмена данными, настоящий стандарт поддерживает модульный подход к интеграции биометрических систем, при котором и алгоритмы сравнения, и алгоритмы объединения остаются защищенными "черными ящиками", что позволяет избежать нарушения прав интеллектуальной собственности. В настоящем стандарте рассмотрено приложение, в котором каждая из двух или более лежащих в основе технологий сбора данных и сравнения (например, геометрии руки и отпечатка пальца) генерирует результат сравнения, который подается в модуль объединения, инициализированного с помощью соответствующего экземпляра ФОД.

На рисунке 1 представлена логическая роль записей в процессе мультимодального объединения.

В настоящем стандарте определены контейнеры для хранения информации о распределении результатов сравнения, полученных от подсистемы сравнения. При этом не учитываются данные о совместном распределении, которые могут полностью получать статистические свойства многомерных результатов сравнения (т.е. данные от двух и более подсистем или модальностей). Это означает, что мультимодальное объединение не поддерживается описанием совместных распределений биометрических результатов сравнения. Это ограничение в большинстве случаев является незначительным, поскольку различные модальности часто считаются независимыми. Даже когда результаты сравнения не являются независимыми, как и в случае мультиалгоритмических приложений, применение методов объединения на уровне результатов сравнения остается эффективным, пусть и не оптимальным.

Настоящий стандарт предназначен для поддержки функциональной совместимости и обмена данными между биометрическими приложениями и системами. Он определяет требования, которые позволяют решать проблемы, возникающие при применении биометрических технологий, во множестве приложений распознавания личности вне зависимости от того, работают ли такие приложения в среде открытых систем или состоят из одной закрытой системы. Открытые системы строятся на основе стандартов, устанавливающих общепризнанные форматы данных, интерфейсы и протоколы, чтобы обеспечивать обмен данными и совместимость с другими системами, которые могут включать компоненты различной конструкции и производства. Закрытая система также может быть построена на основе общепризнанных стандартов и включать в себя компоненты различной конструкции и производства, но по сути к ней не предъявляются требования обмена данными и функциональной совместимости с любой другой системой.

Применение стандартов форматов обмена биометрическими данными и стандартов биометрических интерфейсов является необходимым условием достижения полного обмена данными и функциональной совместимости в случае биометрического распознавания в среде открытых систем. Биометрические международные стандарты, разработанные в рамках ИСО/МЭК СТК 1/ПК 37, образуют многоуровневый набор международных стандартов, состоящий из форматов обмена биометрическими данными и биометрических интерфейсов, а также профилей приложений, которые описывают порядок использования данных международных стандартов в конкретных областях применения.

Рисунок 1 - Схема использования ФОД