ГОСТ Р 54411-2018/ISO/IEC TR 24722:2015

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Информационные технологии

БИОМЕТРИЯ

Мультимодальные и другие мультибиометрические технологии

Information technology. Biometrics. Multimodal and other multibiometric fusion

ОКС 35.040

Дата введения 2019-08-01

Предисловие

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

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

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 ноября 2018 г. N 1045-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному документу ISO/IEC TR 24722:2015* "Информационные технологии. Биометрия. Мультимодальные и другие мультибиометрические технологии" (ISO/IEC TR 24722:2015 "Information Technology - Biometrics - Multimodal and other multibiometric fusion", IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

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

5 ВЗАМЕН ГОСТ Р 54411-2011/ISO/IEC TR 24722:2007

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

Введение

Для реализации некоторых биометрических приложений требуется такой уровень технических характеристик, который трудно обеспечить с помощью одной биометрической характеристики. Такие приложения позволяют избегать использования нескольких приложений для проверки документов, удостоверяющих личность, обеспечения безопасности при авиаперелетах и удаленной идентификации. Кроме того, такие приложения необходимы для людей, которые по той или иной причине не могут предоставить качественные биометрические образцы некоторых биометрических характеристик.

Использование большого числа биометрических характеристик, получаемых в результате применения нескольких независимых датчиков, алгоритмов или модальностей, как правило, обеспечивает улучшение технических характеристик и снижение уровня риска. К данным характеристикам относятся также эксплуатационные характеристики в случае, когда доступны не все биометрические характеристики, так как обеспечивается возможность принятия решения о допуске/недопуске пользователя при наличии любого числа биометрических характеристик.

Среди различных форм мультибиометрических систем потенциал мультимодальных биометрических систем, каждая из которых использует независимое измерение, рассматривается в технической литературе с 1974 года [22], [45]. Усовершенствованные методы комбинирования измерений на уровне результатов сравнения приведены в [15] и [16]. На текущем уровне понимания комбинирование на уровне результатов сравнения, как правило, требует знания распределений как подлинных лиц, так и "самозванцев". Все эти измерения сильно зависят от приложения и обычно неизвестны в любой реальной биометрической системе.

Продолжаются исследования методов, не требующих предварительного знания о распределениях результатов сравнения, и объединений как на уровне изображений, так и на уровне биометрических признаков.

Учитывая состояние исследований в настоящее время в этих вопросах и сильную зависимость от приложения, а также, как правило, отсутствие сведений, необходимых для правильного объединения на уровне результатов сравнения, можно считать, что работа над мультибиометрическим объединением достигла высокого уровня.

В настоящем стандарте установлены требования к разработке стандартов на мультибиометрические системы, в частности на различные типы объединения.

     1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на современные разработки в области мультимодальных и других мультибиометрических технологий.

Настоящий стандарт устанавливает требования к описанию общих понятий методов мультибиометрических объединений, включая мультихарактеристиковое, мультиэкземплярное, мультидатчиковое, мультиалгоритмическое объединения, мультипредъявление, логику на уровне принятия решения и логику на уровне результатов сравнения.

     2 Термины и определения

В настоящем разделе приведены две категории терминов:

- термины, относящиеся к мультимодальной и мультибиометрической системам;

- термины, не относящиеся к мультимодальной и мультибиометрической системам, но необходимые для пояснения терминов первой категории, которые не определены в [5].

В настоящем стандарте применены термины по [5], а также следующие термины с соответствующими определениями:

2.1 источник биометрических данных (biometric data source): Канал информации (например, датчики, типы биометрических характеристик, алгоритмы или предъявления), который содержится в первоисточнике данных (например, собранные биометрические образцы, извлеченные биометрические признаки, результат сравнения, ранг или решение), обработанном алгоритмами объединения.

2.2 биометрический процесс (biometric process): Автоматический процесс, использующий одну или более биометрических характеристик одного индивида для биометрической регистрации, верификации или идентификации.

2.3 биометрическое объединение (biometric fusion): Комбинация данных нескольких источников, то есть датчиков, типов биометрических характеристик, алгоритмов, экземпляров и предъявлений.

2.4 последовательная система (cascaded system): Система, использующая пороги принятия решения для биометрических образцов с целью определения того, требуются ли дополнительные биометрические образцы для принятия решения о допуске/недопуске.

2.5 многоуровневая система (layered system): Система, использующая отдельные результаты сравнения с целью определения порогов принятия решения при обработке биометрических данных.

2.6 мультиалгоритмический (multialgorithmic): Использующий несколько алгоритмов для обработки одного биометрического образца.

2.7 мультибиометрический (multibiometric): Использующий несколько биометрических технологий, которые могут быть комбинированы на уровне изображений, биометрических признаков, результатов сравнения и/или принятия решения.

Примечание - В мультибиометрии различают пять категорий: мультихарактеристиковая (2.10), мультиэкземплярная (2.11), мультидатчиковая (2.13), мультиалгоритмическая (2.6) и мультипредъявление (2.12).

2.8 мультибиометрический процесс (multibiometric process): Биометрический процесс (2.2), включающий в себя применение биометрического объединения (2.3).

2.9 мультибиометрия (multibiometrics): Автоматическое распознавание индивидов, основанное на их поведенческих и биологических характеристиках и включающее в себя применение биометрического объединения (2.3).

2.10 мультихарактеристиковый; мультитиповый (multi-characteristic-type, multi-type): Использующий данные от нескольких типов биометрических характеристик.

Пример - Типы биометрических характеристик включают: лицо, голос, палец, радужную оболочку глаза, сетчатку, геометрию руки, динамику рукописной подписи/подпись, динамику нажатия клавиш на клавиатуре, движение губ, походку, сосудистое русло, ДНК, ухо, ногу, запах и так далее.

2.11 мультиэкземплярный (multiinstance): Использующий несколько биометрических экземпляров в рамках одного типа биометрической характеристики.

Пример - Радужная оболочка глаза (левая) + радужная оболочка глаза (правая), отпечаток пальца (левого указательного) + отпечаток пальца (правого указательного).

2.12 мультипредъявление (multipresentation): Использование нескольких предъявлений биометрических образцов одного экземпляра биометрической характеристики или единственного предъявления, являющегося результатом сбора нескольких биометрических образцов.

Пример - Несколько кадров изображения лица, полученных с помощью видеокамеры (возможно, но необязательно последовательных).

Примечание - При использовании объединения биометрия мультипредъявления является формой мультибиометрии (2.9), если применены методы объединения. Несколько методов объединения и нормализации применяют для обобщения данных нескольких предъявлений одного биометрического экземпляра.

2.13 мультидатчиковый (multisensorial): Использующий несколько датчиков для сбора биометрических образцов одного биометрического экземпляра.

Примеры

1 Для лица: датчики для получения изображений в инфракрасном и в видимом диапазонах длин волн, датчики для получения двухмерных и трехмерных изображений.

2 Для отпечатка пальца: оптические, электростатические и акустические датчики.

2.14 последовательное предъявление (sequential presentation): Предъявление биометрических образцов в виде отдельных событий для использования при биометрическом объединении.

2.15 одновременное предъявление (simultaneous presentation): Предъявление биометрических образцов в виде одного события для использования при биометрическом объединении.

     3 Обзор мультимодальных и других мультибиометрических систем

     3.1 Общие положения

Понятия "мультимодальный" и "мультибиометрический" указывают на применение более одного типа биометрической характеристики, одного датчика, одного экземпляра и/или алгоритма в той или иной комбинации для принятия определенного решения в отношении биометрической идентификации или верификации. Метод объединения нескольких биометрических образцов, результатов сравнения или решений о сравнении может быть элементарным или сложным с математической точки зрения. В настоящем стандарте под любым методом комбинирования подразумевается одна из форм объединения. Методы комбинирования рассмотрены в разделе 4.

Мультимодальная биометрия появилась в 70-х годах XX века. Комбинированные измерения стали рассматриваться как перспективные для биометрических систем. Считалось, что комбинация нескольких измерений повысит уровень безопасности путем уменьшения вероятности ложного допуска (ВЛД), а также уровень удобства пользователя путем уменьшения вероятности ложного недопуска (ВЛНД). Применение данных методов обеспечило успешное внедрение автоматизированной дактилоскопической информационной системы (АДИС), начатое в 1980-е годы. В АДИС ранее не использовались мультимодальные технологии, однако большинство методов объединения, приведенных в настоящем стандарте, успешно реализованы при использовании только отпечатков пальцев. Некоторые виды объединения, реализованные в АДИС, включают в себя:

- объединение изображений (биометрических образцов) для создания одного прокатанного изображения на основе серии плоских оттисков, полученных с помощью биометрического сканера в режиме реального времени;

- объединение биометрических шаблонов при использовании алгоритмов извлечения нескольких биометрических признаков из каждого изображения отпечатка пальца;

- мультиэкземплярное объединение при использовании отпечатков десяти пальцев;

- объединение мультипредъявлений при использовании прокатанных и оттисковых изображений отпечатков пальцев;

- объединение алгоритмов с целью повышения эффективности (уменьшения затрат, уменьшения количества вычислений, увеличения пропускной способности). В основном компараторы применяют как набор фильтров в порядке возрастания вычислительной сложности. Данные компараторы, как правило, реализуют объединение на уровне принятия решения и объединение на уровне результатов сравнения;

- объединение алгоритмов с целью повышения точности (уменьшения ВЛД и/или ВЛНД, снижения чувствительности к данным низкого качества). Компараторы применяют параллельно с объединением конечных результатов сравнения.

Методы объединения способствовали внедрению АДИС, так как обеспечили улучшение показателей точности и эффективности.

До настоящего момента в работах по мультибиометрии внимание акцентировалось только на уменьшении числа ошибок ложного допуска и ложного недопуска. В [64] рассмотрено использование мультибиометрии в целях улучшения показателей удобства применения, безопасности и точности. Также применение мультибиометрии способствует снижению вероятности ошибки биометрической регистрации (ВОБР), особенно в биометрических системах, где не предусмотрено кооперативное использование (например, системы видеонаблюдения). Мультибиометрия - это попытка получения биометрического решения, даже если была собрана только часть предусмотренных биометрических характеристик [66].

Основные различия между мультибиометрическими категориями приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Элементарные двухкомпонентные мультибиометрические категории