GB T 29268.3-2012 信息技术 生物特征识别性能测试和报告 第3部分:模态特定性测试.pdf
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1、ICS 35.040 L 71 道昌中华人民共和国国家标准GB/T 29268.3-2012/ISO/IEC TR 19795-3:2007 信息技术生物特征识别性能测试和报告第3部分:模态特定性测试Information technology-Biometric performance testing and reporting Part 3: Modality specific testing OSO/IEC TR 19795-3: 2007 ,IDT) 2012-12-31发布2013-06-01实施J!:;:?飞中华人民共和国国家质量监督检验检菇总局也古?tf尝了中国国家标准化管理委员
2、会。叩GB/T 29268.3-20 12/ISO/IEC TR 19795-3: 2007 目次前言I引言.11 1 范围.2 规范性引用文件.3 术语和定义4 缩略语-5 模态特定性测试设计.2 5.1 开发流程.2 5.2 可能影响性能的模态特定性因素(步骤1). . . . . . . . . . . . . . . 2 5.3 针对测试对象的模态特定性方案(步骤2). 3 5.4 与数据收集相关的模态特定性方案(步骤3).4 5.5 假冒者事务的模态特定性方案(步骤。.5 5.6 模态特定性报告方案步骤5).76 模态特定性影响因子评价.8 6.1 鲁棒性测试.8 6.2 示例=人脸
3、.9 6.3 其他示例z指纹、虹膜、静脉及语音7 新模态的测试设计原则.17 参考文献.18 GB/T 29268.3一2012/ISO/IEC TR 19795-3:2007 前GB/T 29268信息技术生物特征识别性能测试和报告分为下列7个部分z第1部分z原则与框架z一一-第2部分z技术与场景评价的测试方法;一一第3部分z模态特定性测试;第4部分E互操作性性能测试F第5部分z生物特征识别门禁系统的场景评价z一一第6部分z性能评价的测试方法;第7部分z卡上生物特征识别比对算法测试。本部分为GB/T29268的第3部分。本部分按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本部分使用翻译法等同
4、采用国际标准ISO/IECTR 19795-3: 2007信息技术生物特征识别性能测试和报告第3部分=模态特定性测试。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC28)提出并归口。本部分起草单位z中国电子技术标准化研究院、长春鸿达光电子与生物统计识别技术有限公司。本部分主要起草人z袁理、冯敬、霍红文、耿力、王欣、刘爽、金倩、乔申杰、王里晴、郑小援、刘文莉。I GB/T 29268.3-20 12/ISO/IEC TR 19795-3: 2007 51 在生物特征识别性能测试和报告中,需要格外注意每种模态(比如指
5、纹、人脸、虹膜等)的特征差异。这些差异要求在GB/T29268. 1(信息技术生物特征识别性能测试和报告第1部分z原则与框架的一般测试方法中描述。由于存在多种模态差异,每个被指定模态需要采用特定的测试方法和报告方法,以确保生物识别技术专家与非专业人士均可进行合理准确的测试。影响评价方法的特征涉及以下内容:用户特征,包括假冒者的定义z一一-生物模态在实际使用中的限制。假冒者的特征对于假冒者的定义需考虑两个因素:(1)来自同一个体的多种生物特征数据;(2)基于行为模态的假冒者尝试,比如语音或签名。对于同一个体而言,多种生物特征数据可以被收集到,比如手指(同一个体的十指指纹),虹膜(同一个体的两幅虹
6、膜图像),为此允许或禁止使用这些数据作为假冒者尝试的规则需要清楚的定义。对基于行为的模态,针对假冒者尝试的错误匹配率(FMR)或错误接受率(FAR)的测试结果可能会受到假冒者是否(或者在什么程度上)去尝试模仿授权用户行为的影响。例如,在FMR或FAR的测试中,假冒者得到授权用户的签名后去手工描摹所得到的测试结果和假冒者仅仅看着签名并模仿所得到的测试结果会有明显的差异。对于这些模态,需要定义假冒尝试程度的标准。特定应用中的模态特征一般来说,几乎所有生物特征识别模态均可用于用户授权认证,但是某些模态也可以有多种不同类型的应用,例如人脸识别就广泛应用于各种监控领域。我们能预期用户在一种情况配合,而不
7、能预期在另一种情况也配合。为此,测试方法需要根据模态在实际应用中的方式变化。这些限制因素可分为两类z二十一与用户相关的因素,例如面部表情、眼镜佩戴影响人脸轮廓,隐形眼镜影响虹膜等z一一与外部环境相关且不受算法或系统控制的因素,例如人脸光照变化或语音中的背景噪音。这些因素本身影响生物特征识别的性能,同时因素的类型与数量在每一种模态中不尽相同。在测试和报告中,这些模态差异需给予考虑。此外,需引人鲁棒性测试,以便评价相关技术对各种环境因素的敏感性或鲁棒性,以免这些因素的变化严重影响观测性能。本部分主要描述方法中那些与具体模态相关的特征的差异。本部分的目的是,对于一种具体的生物特征识别模态,提出并定义
8、一些方法以确定如何设计并实现一种技术性能测试.E GB/T 29268.3-2012月SO/IECTR 19795-3: 2007 信息技术生物特征识别性能测试和报告第3部分:模态特定性测试1 范围GB/T 29268的本部分规定了描述表现模态间特定差异的通用方法。本部分的目的则是针对具体的生物特征模态,提出并定义各种方法,以实现特定的技术性能测试。本部分适用于与模态相关的特定方法。规定了在生物特征识别性能测试和报告中,需要充分考虑如指纹、人脸、虹膜等各种模态间的特性差异。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引
9、用文件,其最新版本包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 29268. 1-2012 信息技术生物特征识别性能测试和报告第1部分:原则与框架。SOjIEC19795-1:2006 ,IDT) 3 术语和定义GBjT 29268. 1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3. 1 影晌因子influencing factors 对性能有影响的因素。3.2 鲁棒性测试robustness test 评价特定影响因子对生物特征识别性能影响程度的测试。3.3 主动伪造尝试active forgery attempt 假冒者试图通过仿制生物特征样本或故意修改自己的生物特征与其他个体存储的模板进行比对。
10、3.4 伪造类型forgery type 假冒者采用的伪造方法类型。tw v。k级叮等咽度阳难的组试等尝造造伪伪Ed qd 4 缩暗语ROC 接受者操作特性(ReceiverOperating Characteristic) CMR 累积匹配率(CumulativeMatching Rate) 1 GO/T 29268.3一.2012/ISO/IEC TR 19795-3: 2007 CMC 累积匹配特性(CumulativeMatch Characteristic) FNMR错误不匹配率(FalseNon-Match Rate) FMR 错误匹配率(FalseMatch Rate) 5 模态
11、特定性测试设计5. 1 开发流程在设计性能评价测试时,宜使用下列测试计划顺序以确保与模态相关的主要因素得以充分考虑,见图1: 步骤1:识别和分析可能影响性能的影响国子z步骤2:考虑并制定测试对象的方案p步骤3:考虑并制定数据收集的方案z步骤4:考虑并制定假冒者事务的方案;步骤5:考虑并制定性能报告的方案。确定并分析U响时r考虑Jt制定方案数据收集固1开发流程上述顺序假定模态和测试类型(即技术/场景/操作均已定义。5.2 可能影晌性能的模态特定性因素(步骤。性能报告很多因素对生物特征识别性能具有极大影响,因此,在测试设计开发流程中,首先宜确定并分析影响性能的因素(影响因子。如果这些影响因子不同,
12、相同的生物特征识别设备可能产生不同的测试结果,控制、记录并报告影响因子,是执行可重复性性能测试和预测操作性能不可或缺的部分。在测试过程设计时,对于一个给定的模态,测试设计者宜查明并分析影响测试性能的模态特定性因素,包括那些未知的基于假设影响性能的因素。在确定影响因子中,设计者宜至少考虑下列事项(可参见GB/T29268. 1-2012的附录。:a) 生物特征识别传感器的质量与特性zb) 数据收集个体的生理及行为特征(基本的历史或人口数据): 常量E性别、种族、职业; 变量z2 G/T 29268.3-20 12/ISO/IEC TR 19795-3:2007 生理特征2年龄、体态或人体数据(身
13、高、体重等)、肌骨异常z 习惯/社会因素=吸烟、发型、化妆、眼镜、服饰Fc) 适用于生物识别设备、传感器的环境因素z比如温度、湿度、光照类型、噪音、传感器位置zd) 生物特征的临时改变ze) 错误接收受主动伪造尝试的影响,特别是在行为模式中zf) 数据收集和信号处理子系统在注册阶段和识别/认证阶段的差异。本部分第6章将描述鲁棒性测试,评价。中描述的环境因素对模态特定性测试的影响。5.3 针对测试对象的模态特定性方案步骤2)5.3. 1 针对测试对象的方案在测试设计开发流程的步骤2中,考虑并制定与测试对象相关的方案及要求。这些策略属于生物和行为特征的范畴。宜考虑的特定对象影响因素包含但不限于下列
14、因素z一一历史或人口数据z一一体态或人体测量数据。下面的各小节分别描述了各类型评价宜包含的测试对象分布。成员构成与评价类型的关系见表1.下面的各小节将分别提出各评价类型宜遵循的特定细节。为确保特定对象影响因素的评价数据具有与所考虑人群(普通人群、目标用户等相类似的分布,宜使用如参考文献10J中的标准人体测量表,这是适合于估计特定对象的影响限度。对于变动的历史或人口数据,可以采用人口普查或其他数据统计方式。在进行技术或操作测试时,对普通人群确保一个具有典型分布的一种方法是使用以下关于身材的两个数值z最少应有5%的女性,最多有95%的男性(假定女性的影响程度低于男性)这两个值宜予以报告以适合普通人
15、群中的多数男性和女性。场景测试的分布是比较复杂的,因为测试模拟现实世界的应用,而测试对象代表最终用户。为确保特定对象影响因素代表最终或未来的应用用户,宜了解特定对象影响程度并将其提供给测试机构。如果该影响程度不可用,测试机构在评价时宜询查模拟环境中关于目标用户的这些影响范围。如果这些信息未提供或者不可用,人体测量表参见参考文献10J)可为各种种族人群、年龄和职业的人群提供一个度量估计值,可以应用这些数值来进行测试。如果对象特定性影响因素是历史或人口数据,那么这个分布应该与实际情况的分布相似。表1测试对象组成与评价类型评价类型组成技术目标人群场景应用目标用户操作用户(普通人群元控制或有限控制5.
16、3.2 技术评价在技术评价中,为保证那些影响性能表现的测试特定对象影响因子能够呈现典型性,测试数据的构成宜反映目标人群(某些情况下是普通人群的构成。测试设计者宜制定如下方案和要求za) 测试对象宜包括普通人群中能够反映对象特定性影响因子的个体zb) 所有反映测试对象特定影响因子的数据均宜记录和报告。示例z站立式人脸识别应用中的身高因素.3 GB/T 29268.3-20 12/ISO/IEC TR 19795-3: 2007 1) 所有测试对象的身高比例分布宜与普通人群(例如5%女性,95%男性的人群)的身高比例分布相似。2) 高度测量数据宜记录和报告,以确保测试对象由普通人群构成。5.3.3
17、 场景评价在场景评价中,为保证那些影响性能的测试特定对象影响因子能够呈现典型性,人员构成宜反映目标用户群,测试设计者宜制定如下方案和要求za) 测试对象宜包括普通人群中能够反映对象特定性影响因子的个体Eb) 所有反映测试对象特定影响因子的数据均宜记录和报告。示例z站立式人脸识别应用中的身高因素。1) 所有测试对象的身高比例分布宜与真实场景中目标用户的身高比例分布相似。2) 身高测量数据宜记录和报告,以确保测试对象与实际应用用户的身高分布相似。5.3.4 操作评价在操作评价中,因为人员由实际用户组成,人员的组成可能不在测试设计者的控制之下。除非客户端或设备供应商特别约定,实验设置的评价区域雪设计
18、为容纳普通人口比例(例如5%女性,95%男性)。记录和报告测试对象特定性影响因子分布对确保测试结果的可重复性和充分性是非常重要的。测试设计者宜制定如下策略和要求:a) 测试对象宜包括普通人群中能够反映对象特定性影响困子的个体。b) 所有反映测试对象特定影响因子的数据闯宜记录和报告。示例z在一个绝大多数都是女性的翻试操作环揽巾,性别是一个影响因子。1) 由于评价的性质,性别分布无法控制.2) 为了测试的可重复性、普遍性和有效性,性别数据宜记录和报告,以便了解人员的代表程度。5.4 与数据收集相关的摸态特定性方案(步骤3)5.4. 1 与数据收集相关的方案在测试设计开发流程的第3步中,数据收集需求
19、宜给予考虑和确定。特定影响因子宜包括(但不限于如下z一一生物传感器质量及特性s一一环境因素z二生物特征的临时变化z一一生物特征传感器的影响z一一主动伪造对错误接受的影响(见5.5)。方案可根据以下评价类型的不同而有所调整。5.4.2 技术与场景评价在技术与场景评价中,数据收集特定性的影响因子通常是可控制的。设计者宜制定数据收集特定性的影响因子方案。如果测试人员不能在指定方式下进行数据收集,设计者宜进一步要求记录并提交数据收集特定性的影响因子。5.4.3 操作评价在操作评价中,因为设备是由实际用户操作,数据收集特定性的影响因子是无法控制的。记录和报告有关数据收集特定性的影响因子的信息对确保测试结
20、果是可重复的和充分的是十分重要的。测试设计者宜要求记录和报告数据收集特定性的影响因子。4 GB/T 29268.3-2012月SO/IECTR 19795-3: 2007 5.4.4 多样例方案5.4.4. 1 概述在某种模态下,可采集同一测试对象的多个样例,比如10个指纹、2个虹膜、2个以上的静脉和2个手形。连续行为模式如文本相关语音识别,可以从每个测试对象采集许多声纹。对于某些模态,如指纹,从一个测试对象的不同区域采集的多个样例是具有相关性的。对于这种可能具有相关性的模态,不同样例是否可以用于本人或假冒者尝试的方案宜被定义。5.4.4.2 示例z指纹方案如下:(A-1 ,B-2)代表对象A
21、的1手指与对象B的2手指进行比较,A-1-2代表对象A的1手指的第2枚指纹。示例1:在确立FNMR的本人测试中,使用同一测试对象的10个手指作为独立的样本是允许的,如(A-1-1,A+2)与(A-2-1,A-2-2) 示例2:在确立FMR的假冒者测试中,使用同一测试对象的不同手指是不允许的,如(A-l, A-2) ,因为对象A的1手指与2手指不视为独立的.示例3:在确立FMR的假冒者测试中,可使用(A-l,B-l)与(A-l,B-2),以减少测试成本.5.4.4.3 示例:语音与签名在文本相关语音和签名等行为模式测试设计中,有必要考虑认证过程中如何使用文本信息,并且假冒者是否知悉这个文本信息。
22、根据如下示例中的差异,数据收集和报告方案可能有所不同z示倒1:文本相关语音识别的技术评价本人测试和假冒者测试中,话语都宜基于同一文本.评价中不宜使用含有不同话语的样本。假冒者试验宜记录和报告是否包含男性注册的数据被女性假冒者测试(反之亦然)的案例.示例2:文本元关语音识别的技术评价本人测试和假冒者测试中,话语可不基于同一文本.假冒者试验宜记录和报告是否包含男性注册的数据被女性假冒者测试反之亦然的案例.示倒3:文本提示语音识别的技术评价本人测试和假冒者测试中,宜基于用于系统提示的同一文本。宜记录和报告提示文字是如何产生和控制的。假冒者试验宜记录和报告是否包含男性注册的数据被女性假冒着测试反之亦然
23、)的案例。5.5 假冒者事务的模态特定性方案(步骤4)5.5. 1 假冒者事务方案为确保如语音或签名等行为模态评价的准确性,有必要考虑假冒者的努力程度及等级,因为结果可能受到假冒者试图模仿另一个测试对象的行为的努力程度的影响。例如基于行为模态验证的操作性能受假冒者努力程度和假冒者类型的影响。假冒者的伪造尝试至少可以用四种类型描述,见表2。表2假冒者伪造尝试的等级伪造类型描述随意伪造假冒者提交自己的生物特征如同他们正在尝试与自己的模板验证(等效假冒者尝试)简单伪造假冒者了解应该提交什么样的生物特征,但是没有去刻意模仿,例如在基于签名的授权认证中,描摹一个真实的签名仿真伪造假冒者复制原始生物特征专
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