Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1
 

44 страницы

517.00 ₽

Купить официальный бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Официально распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль".

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Устанавливает требования к формату обмена спектральными данными изображения отпечатка пальца

Показать даты введения Admin

Страница 1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ГОСТ Р исо/мэк 19794-3 —

НАЦИОНАЛЬНЫМ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

2009

Автоматическая идентификация

ИДЕНТИФИКАЦИЯ БИОМЕТРИЧЕСКАЯ

Форматы обмена биометрическими данными

Часть 3

Спектральные данные изображения отпечатка пальца

ISO/IEC 19794-3:2006 Information Technology — Biometric data interchange formats — Part 3: Finger pattern spectral data (IDT)

Издание официальное

Отндафшифац!

2011

Страница 2

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N° 1&4-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1    ПОДГОТОВЛЕН Научно-исследовательским и испытательным центром биометрической техники Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана (НИИЦ БТ МГТУ им. Н. Э. Баумана) на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Управлением технического регулирования и стандартизации Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 декабря 2009 г. № 588-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО/МЭК 19794-3—2006 «Информационные технологии. Форматы обмена биометрическими данными. Часть 3 Спектральные данные изображения отпечатка пальца» (ISO/IEC 19794-3:2006 «Information Technology — Biometric data interchange formats - Part 3: Finger pattern spectral data»). Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ 1.5 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок—в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация. уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования —на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет.

© Стандартинформ. 2011

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

о

Страница 3

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Содержание

1    Область применения..............................................................................1

2    Соответствие......................................................................................1

3    Нормативные ссылки..............................................................................1

4    Термины и определения..........................................................................2

5    Обозначения и сокращения......................................................................3

6    Представление данных..........................................................................4

6.1    Последовательность байтов и битов..........................................................4

6.2    Система координат............................................................................4

6.3    Разрядность шкалы градаций серого..........................................................4

6.4    Полярность изображения......................................................................4

6.5    Направление отсчета угла....................................................................4

6.6    Мера угла....................................................................................4

7    Определение спектральных данных изображения отпечатка пальца..............................5

7.1    Общее представление........................................................................5

7.2    Предварительная обработка изображения....................................................5

7.3    Фрагментация................................................................................5

7.4    Выбор спектральных составляющих..........................................................5

7.5    Качество группы ячеек........................................................................11

8    Запись спектральных данных изображения отпечатка пальца....................................11

8.1    Заголовок записи............................................................................12

8.2    Запись данных одного пальца................................................................16

8.3    Структура формата записи спектральных данных изображения отпечатка пальца..............24

9    Формат карты спектральных данных изображения отпечатка пальца..............................28

Приложение А (справочное) Примеры записи спектральных данных изображения отпечатка пальца

с использованием квантованного косинусоидального триплета для выбора спектральных составляющих....................................................................30

Приложение В (справочное) Примеры записи спектральных данных изображения отпечатка пальца с использованием дискретного преобразования Фурье для выбора спектральных составляющих ..........................................................................33

Приложение С (справочное) Примеры записи спектральных данных изображения отпечатка пальца

с использованием фильтра Габора для выбора спектральных составляющих ....    36

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов ссылочным национальным стандартам Российской Федерации............................38

Библиография......................................................................................39

ill

Страница 4

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Введение

Настоящий стандарт входит в комплекс стандартов и технических отчетов, которые были разработаны ИСО/МЭК СТК 1/ПК 37 с целью установления требований к автоматической идентификации на основе биометрических характеристик.

Стандарт устанавливает требования к формату обмена спектральными данными изображения отпечатка пальца, который позволяет использовать более компактное представление данных по сравнению с обменом исходными изображениями.

В качестве способа определения спектральных составляющих настоящий стандарт устанавливает дискретное преобразование Фурье и преобразование с испопьзованием компонентов фильтра Габора. Для получения спектральных данных используется изображение целиком или ячейки изображения (перекрывающиеся или неперекрывающиеся) одинакового размера, не зависящего от конкретного изображения и не изменяющегося в его пределах. Исходное изображение отпечатка пальца должно быть полутоновым. Получение спектральных составляющих путем вейвлет-преобразования настоящим стандартом не устанавливается.

В некоторых алгоритмах распознавания отпечатков пальцев для сопоставления с шаблоном используются спектральные данные изображения отпечатка пальца. В таких алгоритмах используются биометрические свойства, извлекаемые из ячейки изображения путем преобразований, учитывающих каждый элемент ячейки, в отличие от алгоритмов, в которых используются свойства, извлекаемые из ячейки на основании анализа особых точек изображения. В настоящее время не существует формата обмена спектральными данными изображения отпечатка пальца для использования в алгоритмах распознавания.

Настоящий стандарт обеспечивает:

-    функциональную совместимость устройств распознавания отпечатков пальцев различных изготовителей. основанную на компактном формате данных;

-    распространение недорогих промышленных дактилоскопических сканеров с ограниченными зоной сканирования, динамическим диапазоном или пространственным разрешением:

-    установление формата записи данных, который позволяет использовать для хранения биометрической информации различные носители данных (включая портативные устройства и смарт-карты);

-    поддержку распространения биометрии в приложениях, требующих функциональной совместимости.

Организации ИСО и МЭК обращают внимание на то. что для соответствия требованиям настоящего стандарта может потребоваться использование патентов на метод квантованных косинусоидальных триплетов. использующихся для представления спектральных данных изображения отпечатка пальца. Организации ИСО и МЭК не несут ответственность за идентификацию определенных или любых подобных патентных прав. Обладатель данного патентного права заверил ИСО и МЭК в своей готовности вести переговоры о выдаче права на лицензию в любой стране на разумных и равноправных условиях. Запись о готовности патентовладельца выдать соответствующую лицензию зарегистрирована в ИСО и МЭК. Информация может быть получена по адресу:

Bioscrypt Inc.

505 Cochrane Drive

Markham. Ontario. Canada

L3R8E3

IV

Страница 5

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009 НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Автоматическая идентификация ИДЕНТИФИКАЦИЯ БИОМЕТРИЧЕСКАЯ Форматы обмена биометрическими данными Часть 3

Спектральные данные изображения отпечатка пальца

Automatic identification. Biometric identificaton. Biometric data interchange formats. Part 3

Finger pattern spectral data

Дата введения — 2011 — 01 — 01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к формату обмена спектральными данными изображения отпечатка папьца.

2    Соответствие

Биометрическую систему и алгоритм считают соответствующими требованиям настоящего стандарта. если они обеспечивают формирование спектральных данных изображения отпечатка пальца в соответствии с разделом 7 и формирование записи спектральных данных изображения отпечатка папьца в соответствии с разделом 8.

3    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты. В случае ссылок на документы, у которых указана дата утверждения, необходимо использовать только указанную редакцию. В случае, когда дата утверждения не указана, следует использовать последнюю редакцию ссылочных стандартов, включая любые поправки и изменения к ним:

ИСО/МЭК 19784-1 — 2006 Информационная технология. Программный интерфейс биометрических припожений. Спецификация BioAPI (ISO/1EC 19784-1:2006. Information technology — Biometric application programming interface — Part 1: BioAPI specification)

ИСО/МЭК19785-1 — 2006 Автоматическая идентификация. Идентификация биометрическая. Единая структура форматов обмена биометрическими данными. Часть 1. Спецификация элементов данных (ISO/IEC 19785-1:2006. Information technology — Common Biometric Exchange Formats Framework —Parti: Data element specification)

ANSL/NIST-ITL1:2000 Стандарт американского национального института стандартов, национального института стандартов и технологий США. лаборатории испытаний промышленной продукции — Стандартный формат данных для обмена информацией об отпечатках пальцев, лице, шрамах и татуировках (ANSI/ NIST-ITL 1:2000. Standard Data Format for the Interchange of Fingerprint. Facial. & Scar Mark & Tattoo (SMT) Information)

ANSI/IEEE Std 754 —1985 Стандарт американского национального института стандартов, института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (ИИЭР) Арифметические операции с плавающей точкой в двоичной системе счисления (ANSI/IEEE Std 754-1985. IEEE Standard for Binary Floating-Point Arithmetic)

Издание официальное

1

Страница 6

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

4 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

4.1    биометрические данные (biometric data): Любые данные, характеризующие какую-либо биометрическую характеристику.

Примечание — В настоящем стандарте биометрическими данными являются спектральные данные отпечатка пальца, данные о качестве и другие данные, извлеченные из полученного биометрического образца.

4.2    биометрическое свойство (biometric feature): Представление биометрической характеристики, которое может быть использовано биометрическим алгоритмом при сравнении наборов данных одного и того же биометрического типа.

Примечания

1    Применение данного термина должно совпадать с его применением математическими сообществами и сообществами по распознаванию образов.

2    В настоящем стандарте биометрическими свойствами являются спектральные составляющие образца изображения отпечатка пальца.

4.3    биометрический образец {biometric sample): Информация, полученная непосредственно или после обработки с биометрического устройства

4.4    исходный биометрический образец (raw biometric sample): Биометрический образец, полученный непосредственно с биометрического устройства.

Примечания

1    В настоящем стандарте предполагается, что для получения исходных биометрических образцов используются дактилоскопические сканеры.

2    Как правило, исходный биометрический образец имеет максимально возможные размеры и пространственное разрешение, обеспечиваемые используемым дактилоскопическим сканером.

4.5    промежуточный биометрический образец (intermediate biometric sample): Биометрический образец. полученный путем обработки исходного биометрического образца и предназначенный для дальнейшей обработки.

Пример — Обрезка изображения, субдискретизация, сжатие, преобразование в стандартные форматы обмена данными и увеличение изображения.

Примечание — В настоящем стандарте понятие промежуточного биометрического образца относится к образцам отпечатков пальцев.

4.6    биометрическая система (biometric system): Автоматизированная система, предназначенная для сбора биометрических данных, извлечения свойств из полученных данных, сравнения обработанных данных с данными биометрических шаблонов и определения вероятности их совпадения, по которой определяется успешность проверки подлинности или идентификации личности.

4.7    глубина цвета (bit-depth): Число битов, используемых для кодирования каждого пикселя.

4.8    ячейка (cell): Прямоугольная однородная неперекрывающаяся область изображения.

П римечание — Многошкальные ячейки не рассматриваются в настоящем стандарте.

4.9    структура ячейки (cell structure): Массив пикселей, каждый из которых имеет значение градации серого, определенное с использованием косинусоидального шаблона с помощью параметров 0. а и 5.

Примечание — Понятие применимо только для метода квантованных косинусоидальных триплетов.

4.10    группа ячеек (cell quality group): Квадратный массив ячеек изображения отпечатка пальца, для которого определен показатель качества.

4.11    сопоставление (comparison): Процесс сравнения биометрического образца с ранее полученным шаблоном или шаблонами.

4.12    ядро (core): Самая верхняя точка на внутреннем загнутом гребне отпечатка пальца, в общем случае расположенная в пределах самого внутреннего загиба петли.

Примечание — Для лучшего понимания можно рассматривать ядро как загиб гребня, иногда охватывающий несколько окончаний гребней. Ядро служит для определения примерного положения центра изображения отпечатка пальца.

2

Страница 7

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

4.13    обрезка (crop): Удаление края изображения для уменьшения его размера.

4.14    дельта (delta): Точка на гребне, расположенная ближе всех (непосредственно перед) к точке расхождения двух граничных папиллярных гребней.

4.15    размерность (dimension): Число пикселей в полученном образце отпечатка пальца в горизонтальном или вертикальном направлении.

4.16    субдискретизация (down-sample): Уменьшение разрешения изображения путем повторной выборки изображения с помощью уменьшенного количества пикселей.

Примечание — Во избежание эффекта наложения необходимо использовать надлежащую фильтрацию.

4.17    регистрация (enrolment): Процесс сбора биометрических образцов человека, их последующая обработка и хранение биометрических контрольных шаблонов и моделей.

4.18    отпечаток пальца (fingerprint pattern): Изображение отпечатка пальца.

Примечание — В настоящем стандарте понятие отпечатка пальца относится к промежуточному биометрическому образцу.

4.19    спектральные данные изображения отпечатка пальца (finger pattern spectral data): Ряд спектральных составляющих, извлеченных из изображения отпечатка папьца.

4.20    минимальная пространственная длина волны (minimal spatial wavelength): Пространственная длина волны (измеряемая в пикселях), в которой ровно два образца изображения охватывают полный период косинусоидального шаблона.

Примечание — Существует также максимальная пространственная частота, которая передается без искажений при дискретизации. Эта частота называется частотой Найквиста. Минимальная пространственная длина волны — величина, обратная частоте Найквиста. Частота Найквиста определяет требования к разрешению изображения отпечатка пальца после субдискретизации.

4.21    заполнение (pad): Вставка изображения в большой массив (обычно заполненный нулями) для получения изображения большего размера.

4.22    повторная выборка (re-sampling): Регистрация изображения с частотой дискретизации, которая отличается от частоты дискретизации, использованной при первоначальной регистрации.

4.23    разрешение изображения (image resolution): Число точек на единицу длины изображения.

Примечание — В настоящем стандарте в качестве единицы измерения разрешения изображения использованы пиксели на сантиметр (ррст); 1 пиксель на сантиметр равен 2.54 пикселя на дюйм (ppt).

4.24    граничные гребни (typeline): Два крайних гребня, начинающихся параллельно, расходящихся и окружающих или стремящихся окружить пальцевый узор.

5 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения и сокращения:

2М (2D)    —    двумерный (two dimensional);

ЕСФОБД (CBEFF)— единая структура форматов обмена биометрическими данными (Common Biometric Exchange Formats Framework);

ДПФ (DFT)

— дискретное преобразование Фурье (Discrete Fourier Transform):

ppcm

— пиксели на сантиметр (pixels per centimeter);

ppi

— пиксели на дюйм (pixels per inch);

a. b. с.....S. T

— строчные и прописные латинские буквы:

«. e. a......г

— строчные и прописные греческие буквы;

(a;b)

— ряд значений от а до Ь, включая а. но не включая Ь:

[a;b]

— ряд значений от а до Ь. включая а и Ь;

LaJ

— наибольшее целое число, меньшее или равное а;

fal

— наименьшее целое число, большее или равное а:

ROUNDO(a)

— ближайшее целое число к а. Если дробная часть числа а равна 0.5. то ROUND{a) должно быть заменено на ближайшее целое число, большее а;

a (b. c)

— функция а с аргументами Ь и с;

|a(b. c)|

— амппитуда ДПФ ипи функции Габора при заданных аргументах b и с;

Z a (b. c)

— фаза ДПФ или функции Габора при заданных аргументах b и с.

3

Страница 8

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

6 Представление данных

6.1    Последовательность байтов и битов

Информационные элементы, поля и записи должны состоять из одного или нескольких байтов данных. Все многобайтовые последовательности должны быть представлены в формате обратного порядка байтов (Big-Endian), то есть запись любого многобайтового значения начинают со старших байтов. Порядок передачи данных должен быть следующим: сначала передаются старшие байты, затем — младшие. В пределах каждого байта порядок передачи должен быть следующим: сначала передаются старшие биты, затем — младшие. Все численные значения должны быть целыми и беззнаковыми величинами фиксированной длины. Значения с плавающей точкой должны быть записаны как четырехбайтовые (32-битовые) значения одинарной точности в соответствии с ANSI/IEEE Std 754—1985.

6.2    Система координат

В настоящем стандарте устанавливается Декартова система координат ху. Начало системы координат изображения допжно находиться в левом верхнем углу исходного изображения. Ось х в соответствии с общепринятым в цифровой обработке изображений допущением должна быть направлена слева направо. ось у — сверху вниз. Для системы координат, расположенной на пальце, при взгляде на подушечку папьца ось х должна быть направлена справа налево (рисунок 1). Все значения координат х и у должны быть неотрицательными.

След отпечатка пальца    Палеи

Рисунок 1 — Система координат

В формате записи спектральных данных изображения отпечатка пальца разрешение системы координат устанавливается в заголовке записи в соответствие с 8.1.5 (горизонтальное разрешение) и 8.1.6 (вертикальное разрешение).

Началом координат ячейки должен быть левый верхний пиксель ячейки, ось абсцисс должна быть направлена вправо, а ось ординат — вниз.

6.3    Разрядность шкалы градаций серого

Значение разрядности шкалы градаций серого должно быть равно 8 битам. Разрядность шкалы градаций серого 8 битов обеспечивает 256 уровней градации серого. Минимальный уровень яркости точки, соответствующий черному цвету, должен быть равен 0. Максимальный уровень яркости точки, соответствующий белому цвету, кодируется значениями 1 всех битов (числом 255,0). Яркость самой темной точки изображения может иметь значение более 0. яркость самой светлой точки может иметь значение менее 255.

6.4    Полярность изображения

На изображении отпечатка пальца гребни должны быть черного цвета, а впадины — белого, в противном спучае необходимо провести преобразование изображения для его соответствия данному требованию. Серые линии на изображении отпечатка пальца соответствует гребням.

6.5    Направление отсчета угла

Мера углов должна находиться в диапазоне [0е; 360°). еспи не оговорено иное. Угол, равный 0°, параллелен оси абсцисс (горизонтален). Отсчет углов осуществляют против часовой стрелки.

6.6    Мера угла

Все фазы и углы распространения должны измеряться в градусах.

4

Страница 9

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

7 Определение спектральных данных изображения отпечатка пальца

7.1    Обще© представление

Определение спектральных данных, использующихся для представления полученного отпечатка пальца в формате обмена, установленном в настоящем стандарте, проводят в следующей последовательности:

1)    предварительная обработка изображения отпечатка пальца, например субдискретизация или обрезка изображения; предварительная обработка не является обязательной;

2)    фрагментация — разбиение изображения отпечатка пальца на ячейки размером Sx Тпикселей:

3)    выбор спектральных составляющих для представления каждой ячейки отпечатка папьца.

7.2    Предварительная обработка изображения

На данном этапе допускается проводить уменьшение разрешения (субдискретизацию) и обрезку изображения. Допустимое уменьшение разрешения определяют по максимальной пространственной частоте изображений отпечатков пальцев исследуемой группы людей (взрослые, дети и т. д.). Обрезку изображения. являющуюся частью данного этапа, допускается проводить до или после субдискретизации.

В результате происходит преобразование первичного биометрического образца в промежуточный биометрический образец. Если вышеуказанные операции не проводят, фрагментации должен подвергаться исходный биометрический образец (полученное изображение отпечатка пальца).

7.3    Фрагментация

В общем случае фрагментация представляет собой разделение центральной или другой части изображения отпечатка папьца на сеть перекрывающихся или неперекрывающихся ячеек. Первой ячейкой считают ячейку, находящуюся слева сверху изображения отпечатка пальца. Начало координат первой ячейки может не совпадать с началом координат изображения отпечатка папьца. В этом случае начало координат первой ячейки определяют по смещению по оси абсцисс х и оси ординату относительно начала координат изображения отпечатка пальца (рисунок 2). Если в результате фрагментации справа и снизу изображения остаются пиксели, не образующие полноразмерную ячейку, данные пиксели должны быть удалены.

Рисунок 2 — Фрагментация изображения отпечатка пальца

Информация об отпечатке пальца в каждой ячейке должна быть представлена спектральными составляющими. полученными с использованием одного из методов, описанных 8 7.4.

7.4 Выбор спектральных составляющих

Спектральные данные ячейки изображения отпечатка пальца могут быть получены несколькими способами. в частности, с помощью дискретного преобразования Фурье, фильтрации Габора или выбора спектральных составляющих из дискретного набора косинусоидальных функций, описанных ниже.

7.4.1 Дискретный набор косинусоидальных функций

Информацию о яркости точек в ячейке изображения отпечатка пальца можно представить при помощи следующей двумерной косинусоидальной функции:

Св0(в к (s. 0 = cos (PD х 2л х / + 6),

где PD = s х cos (0) -1 х sin (Q), f - 1/Х;

s и f индексы пикселей ячеек по осям х и у соответственно.

Данная двумерная функция полностью определяется параметрами 0 (угол распространения). X (длина волны) и 5 (фазовый сдвиг), рисунок 3.

5

Страница 10

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

х

Рисунок 3 — Представление спектральных составляющих ячейки изображения отпечатка пальца

Диапазоны значений параметров:

-    0: [0°; 180е); 0 определяют как угол распространения косинусоидальной функции; за направление распространения принимают направление, перпендикулярное «максимумам косинусоидальной функции. 0 равно 0°, если максимумы косинусоидальной функции перпендикулярны оси абсцисс; 0 увеличивается в направлении против часовой стрелки.

-    л: (минимальная пространственная длина волны; «■>), пикселей; X ограничена удвоенным числом пикселей вдоль наибольшей диагонали изображения, л = Mf, где f: [0; максимальная пространственная частота). Максимальная пространственная частота является частотой Найквиста и равна разрешению изображения. деленному на 2.

-    5: [0°; 360г): 5 = (d! X) 360°, где d— расстояние между началом координат ячейки (левый верхний угол ячейки) и расположением первого максимума косинусоидальной функции в положительном направлении оси абсцисс (рисунок 3).

Значение каждого из этих параметров может быть квантовано с целью создания ограниченного ряда дискретных триплетов (0. К, 5). Применение каждого триплета в данном ряду к косинусоидальной функции, указанной выше, позволяет получить соответствующий набор спектральных данных ячеек изображения отпечатка пальца.

В дальнейшем параметры 0, X и 6 представлены с использованием /.тип битов соответственно. Двоичное представление параметров 0, /. и 5 приведено в таблицах 1 — 3.

1-битовое

значение

в

0...000

0

0...001

7°

0...010

4-180

2

...

1...110

21 - 2 2'

1...111

2' - 1 ол. -180

2'

л- битовое значение

б

0-000

0

0...001

-7-360 2я

0...010

Л 360 2"

1...110

2° - 2 --—360

2"

1...111

2п - 1 ———360 2

Таблица 1 — /-битовое Таблица 2 — m-битовое представление Таблица 3 — л-битоеое пред-представление для 0    для X    ставление для 6

/п-битовое

1

\

значение

0...000

0

СО

0...001

-^p-Nyquist

1

f

0...010

ф-Nyquist

1

7

...

1... 110

2т -21.,

1

2ш JWK4WSI

f

1...111

(2т - l“)

1

2* JWK4WS*

f

Представление параметров0Д и 5 с использованием/,тип битов определяет количество возможных типов косинусоидальных функций и соответствующих им типов ячеек, равное 2"т*п.

Конкретный тип квантованного косинусоидального триплета, представляющего информацию в рассматриваемой ячейке изображения отпечатка пальца, определяют с использованием критерия максимального правдоподобия в следующей последовательности:

1) нормируют данные ячейки изображения отпечатка пальца до интервала [-1; 1];

6

Страница 11

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

2)    вычисляют меру различия яркости пикселей ячейки изображения отпечатка пальца и яркости пикселей каждого из возможных типов ячеек (пример вычисления меры различия приведен ниже);

3)    выбирают тип ячейки, которому соответствует минимальная мера различия, вычисленная на предыдущем этапе;

4)    выбирают косинусоидальный триплет, соответствующий выбранному типу ячейки, для представления данных ячейки изображения отпечатка пальца.

Мера различия для ячейки размером Sx Г пикселей (рисунок 4) может быть вычислена по формуле

С

= Uo-flf.J ♦

k.2-e,2

I*

* r“®S.7-l •

1

2

...

Г

1

2

...

T

1

2

:

...

:

...

s

S - структура ячейки

А - ячейка изображения отпечатка пальца Рисунок 4 — Матрица Sx Гпикселей для ячейки изображения отпечатка пальца и подходящая структура ячейки

Примечание — Могут использоваться другие способы вычисления меры различия, отличные от приведенного выше, в частности. Евклидова мера.

В случае неопределенности, вызванной соответствием минимальной меры различия нескольким типам ячеек, необходимо выбрать тип ячейки, которому соответствует косинусоидальный триплет, выбранный из ряда возможных триплетов следующим образом:

1)    выбирают косинусоидальный(ые) триплет(ы) с минимальным значением фазового сдвига о;

2)    из триплетов, выбранных на предыдущем этапе, выбирают косинусоидальный(ые) триплет(ы) с максимальной пространственной длиной волны X;

3)    из триплетов, выбранных на предыдущем этапе, выбирают триплет с минимальным углом распространения 0.

Если после выполнения этапа 1) или 2) остается единственный косинусоидальный триплет, то именно его следует использовать для представления данных ячейки изображения отпечатка пальца. Если после выполнения этапа 2) остается несколько типов возможных косинусоидальных триплетов, конкретный тип триплета выбирают на этапе 3).

При использовании метода квантованных косинусоидальных триплетов размер ячейки должен быть таким, чтобы число гребней было не более двух. На рисунке 3 показана ячейка, содержащая более двух гребней, однако это сделано в иллюстративных целях.

7.4.2 Дискретное преобразование Фурье

Ячейка изображения отпечатка пальца может быть представлена спектральными данными, полученными с использованием двумерного (2М) дискретного преобразования Фурье (ДПФ). Данные ячейки изображения отпечатка пальца представляют собой двумерный массив действительных значений яркости h (s. t) размером S х Г. ДПФ которого может быть вычислено по формуле

S-1Г-1

I 1 h(s.t)e

Н(к,1)

S-0 1-0

где к = 0,1.....S-1 и /=0,1.....Г-1.

Следует отметить, что значениями функции Н (к. Г) являются комплексные числа, хотя значениями яркости h (s. t) являются действительные числа. Первоначальный массив значений яркости h (s, f) может быть восстановлен с использованием обратного дискретного преобразования Фурье по формуле

. S-1 Г-1    /2,(*2. .“Л

h(s,0-sVX I"**-')®    .

где s = 0.1.....S-1 и t - 0,1.....Г- 1.

7

Страница 12

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Обозначим пространственные частоты по осям х и у символами fx и fy. соответственно. Символами NQ, и N0, обозначим частоты Найквиста по осям х и у, соответственно. Частота Найквиста по оси х равна разрешению изображения по оси х. деленному на 2. Аналогично частота Найквиста по оси у равна разрешению изображения по оси у. деленному на 2. В этом случае каждый элемент массива Н {к. Г), соответствующий пространственным частотам f, и ft [f, а • % ~    )•    где А = 0.1.....S -1 и I = 0.1,...,

Т- 1. является комплексным числом с модулем а#,, = ! Н (к, f) I и аргументом 5*, = ZH {к. Г).

Диапазоны возможных значений модуля и аргумента комплексных чисел:

-    а: [0; 255 ST), где число 255 — максимальное значением яркости одного пикселя;

-    5: [0°: 360е).

Представление параметра а с использованием р битов показано в таблице 4. а представление параметра 6 с использованием q битов — в таблице 5.

Таблица 4 — p-битовое представление для а

Диапазон значений а

Двоичный р битовый код

Десятичное значение а

0; —L255 ST | 2Р )

0...000

0

4r255S7: 4-25SSr) 12Р 2Р )

0...001

4-255 ST 2

[4-255S7-; 4-2SSSr) (.2 2 )

0...010

-^-255 ST

2о

...

...

2Р -2 2Р - 1 \ 255ST- 255ST (

1...110

2Р - 2

'ft.*. ЧТ

2Р 2Р J

2р

^ ~р - 255ST; 255ST j

1...111

2Р - 1

л 255S7-2р

Таблица 5 — g-битовое представление для 8

Диапазон значений 6

Двоичный a-битовый код

Десятичное значение &

[О'^Н

0...000

0

[А.360; i-Зво)

0...001

-5-360

I — 360; -3- 360 ] 2q )

0...010

4-360

2

...

...

...

2' „ 2 360; ——гг— 360)

2 2* )

1...110

2° - 2

-S— 360

j 3®0: 360 j

1...111

2q - 1 —^— 360 2

8

Страница 13

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

2М функция ДПФ для действительных сигналов обладает свойством эрмитовой симметрии, то есть число Н (к. Г) является комплексно сопряженным с числом H(S-k. Т-1). Эрмитова симметрия приводит к избыточности двумерного массива Н (к. /), полученного в результате выполнения 2М ДПФ изображения отпечатка пальца. В результате выполнения 2М ДПФ массива действительных значений яркости пикселей, входящих в ячейку размером SxT, получают:


+ 11т уникальных комплексных составляющих, если S нечетное значение, и


* (т * 1)Т уникальных комплексных составляющих, если S четное значение.

Следовательно, для восстановления полного изображения без потери точности необходимо сохра-

^~2■ * 1) столбцов массива Н (к. /). если S нечетное значение, или первые (у + l) столб-

нить первые

цов, если S четное значение. Сохранение меньшего числа компонентов и последующее восстановление изображения с их использованием приводит к потере информации, проявляющейся в искажении исходного изображения. Некоторые сокращенные наборы спектральных составляющих допускается использовать для восстановления контрольных точек отпечатков пальцев. Возможность использования определяется числом составляющих и методом их отбора.

При проведении спектрального разложения целого изображения отпечатка пальца следует учитывать необходимость сохранения энергии спектральных компонентов в пределах информативного диапазона пространственных частот. Для большинства людей информативный диапазон пространственных частот соответствует пространственной длине волны от 14 до 18 пикселей при разрешении изображения отпечатка пальца порядка 500 dpi. Другому разрешению изображения соответствует другая пространственная длина волны.

Если размеры ячеек больше длины волны периодически повторяющейся структуры папиллярных гребней, по крайней мере, в два раза, в спектре изображения отпечатка пальца будет преобладать одна составляющая с большой амплитудой. Данной составляющей соответствует пространственная длина волны одного порядка с длиной волны структуры папиллярных гребней.

Если размеры ячеек сопоставимы с длиной волны структуры папиллярных гребней или меньше ее. а также если в ячейке содержится бифуркация и/или окончание гребня, в спектре изображения отпечатка пальца может не быть преобладающих составляющих.

Для устранения эффекта гиббса при восстановлении изображения с использованием ограниченного числа спектральных составляющих целесообразно применять оконную фильтрацию перед выполнением двумерного ДПФ. Хороший эффект дает использование для фильтрации изображения двумерного гаусси-ана. Использованию фильтрации окном Гаусса перед ДПФ аналогично применение фильтров Габора с заранее определенной длиной волны и направлением распространения. Описание фильтров Габора приведено в 7.4.3.

7.4.3 Фильтры Габора

Ячейка изображения отпечатка пальца может быть представлена спектральными данными, полученными с использованием 2М фильтра Г абора. 2М фильтр Г абора описывается функцией, которая является произведением гауссиана и комплексной экспоненты

где s, = s cos0 ♦ t sinO. f, * - s sin0 + t cost). a — стандартное отклонение гауссиана. f —частота.

б — угол, определяющий направление относительно оси х.

Следует отметить, что в общем случае стандартные отклонения гауссиана по осям абсцисс и ординат различны (ая, af), однако при обработке изображений отпечатков пальцев считают, что стх = аг = а. что позволяет использовать в формуле одно значение стандартного отклонения.

Данные о ячейке изображения отпечатка пальца содержатся в массиве вещественных чисел h (s, 0 размером Sx Г. Для фильтрации необходимо провести свертку функции h (s, 0. описывающей изображение. с функцией С*.,.*. описывающей фильтр Габора по формуле

S-1 Г-1

Z(s.0-I I G{',„{s-x,t-y)h{s,t).

х-0 у-О

9

Страница 14

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Результатом фильтрации является комплекснозначная функция, определяемая модулем Габора ос, , = Z (s. 01 и аргументом Габора оS , = /Z (s. 0- Фильтр Габора играет роль локального полосно-пропускающего фильтра с определенными полосами пропускания в пространственной и частотной областях.

При обработке изображений отпечатков пальцев пространственная частота /должна иметь порядок величины, обратной расстоянию между папиллярными гребнями, а угол 0 должен принимать ряд значений с равным шагом из диапазона [0е; 180°).

Диапазоны возможных значений модуля и аргумента комплексных чисел:

-    а: [0; 255 ST), где число 255 является максимальным значением яркости одного пикселя;

-    5: [0°; 360*).

Представление параметра а с использованием р битов приведено в таблице 6. а представление параметра б с использованием q битов - в таблице 7.

Таблица 6 — р-битоеое представление для а

Диапазон значений а

Двоичный р битовый код

Десятичное значение а

0; -4г 255 ST J 2Р )

0...000

0

-L-255S7-; 4-25SSr] .2 2 )

0...001

-1- 255 ST

2Р

-2-25SS7-; 255SГ) 2р 2Р )

0...010

-4-255 ST 2

...

...

2Р -2 2Р - 1 \ 255 S7‘ 255 S7" I

1...110

2Р - 2

[ 2Р " 2Р )

-255 ST

2р

2 ~ 1 255S7; 255S74 2Р )

1...111

2° - 1

-— 255S7

2Р

Таблица 7 — g-битовое представление для 8

Диапазон значений &

Двоичный q-битовый код

Десятичное значение 6

[“•р-360)

0...000

0

0...001

-J-360

рг36»^360)

0...010

-2-эбо

...

...

...

2й

-2 2й -1 ^ чвп. осп 1

1...110

2° -2

2й ' 2й '")

-360

2

2й — 1 \ 360 3601

1...111

2^-1

10

Страница 15

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Спектральные составляющие, необходимые для сохранения информации о ячейке изображения, а также способ сохранения этих составляющих в поле спектральных данных изображения отпечатка пальца описаны в 8.2.2.2.

7.5 Качество группы ячеок

Ячейки изображения отпечатка пальца, определенные выше, формируют группы ячеек. Число ячеек в каждой группе определяется параметром зернистости: группа с параметром зернистости 1 состоит из одной ячейки: группа с параметром зернистости 2 состоит из четырех ячеек и имеет структуру 2x2. Каждой группе ячеек ставится в соответствие опредепенный показатель качества, причем большему значению показатепя качества соответствует более высокое качество группы ячеек. На качество группы ячеек влияют разрядность шкалы градаций серого, линейность этой шкалы, дисторсия, положение ядра отпечатка пальца в пределах изображения и ряд других факторов.

8 Запись спектральных данных изображения отпечатка пальца

Формат записи спектральных данных изображения отпечатка пальца применяют для обеспечения взаимодействия между системами распознавания отпечатков пальцев с использованием спектрапьных данных. Формат записи содержит попя для хранения как стандартизированных, так и дополнительных (нестандартизированных) спектральных данных изображения отпечатка пальца. Список полей, из которых состоит запись, приведен в 8.1. В таблице 20 приведен список попей. Все данные представлены в двоичном формате за исключением идентификатора формата и номера версии стандарта, являющимися строками символов ASCII, заканчивающимися символом конца строки. В формате отсутствуют разделители записи или метки попя: разделение попей осуществляется по числу байтов.

Запись биометрических данных, установпенная в настоящем стандарте, допжна быть впожена в единую структуру форматов обмена биометрическими данными в качестве блока биометрических данных (ББД). Установлены три различных типа форматов ББД. предназначенных для записи данных изображения отпечатка пальца и кодируемых с помощью 16 битов:

-    10(0x000-4): спектральные данные изображения отпечатка пальца, полученные с использованием квантованных косинусоидальных триплетов:

-    12(0х000С): спектральные данные изображения отпечатка пальца, полученные с использованием дискретного преобразования Фурье;

-    13(0x0000): спектральные данные изображения отпечатка пальца, полученные с использованием фильтра Габора.

Необходимо отметить, что тип формата ББД указывают в стандартном биометрическом загоповке записи биометрической информации в соответствии с ИСО/МЭК 19785-1. Ни в одном из попей, описанных ниже, тип формата ББД не указывают.

Запись спектральных данных изображения отпечатка пальца имеет следующую структуру (рисунок 5):

а)    заголовок записи переменной длины, содержащий информацию обо всей записи в цепом, включая число папьцев, с которых были сняты отпечатки, и общую длину записи в байтах:

б)    запись для каждого пальца, состоящая из:

1)    заголовка фиксированной длины (6 байтов), содержащего информацию о данных для одного

пальца:

2)    блока спектральных данных изображения отпечатка папьца, включающего в себя поспедова-тельность спектральных данных о каждой ячейке изображения отпечатка, за которой следуют данные о качестве изображения отпечатка пальца;

3)    блока дополнительных данных, включающего в себя данные, определяемые производителем биометрического оборудования.

Заголовок

записи

Блок спектральных данных изображения отпечатка пальца

• • •

Блок спектральных данных изображения отпечатка пальца

* it 1

Заголовок

Блок дополнительных данных

Заголовок

Блок дополнительных данных

Запись о пальце 1    Запись    о    пальце    п

Рисунок 5 — Запись спектральных данных изображения отпечатка пальца

11

Страница 16

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

8.1    Заголовок записи

Каждая запись спектральных данных изображения отпечатка пальца должна иметь отдельный заголовок записи, содержащий информацию о наименовании и характеристиках биометрического устройства.

8.1.1    Идентификатор формата

Идентификатор формата должен состоять из символов «FSP», за которыми следует нулевой байт, являющийся нулевым символом завершения. Для записи идентификатора формата следует использовать четыре байта.

8.1.2    Номер версии стандарта

Номер версии данного стандарта, использованной для формирования записи спектральных данных изображения отпечатков пальцев, должен быть закодирован с использованием четырех байтов. Номер версии должен состоять из трех цифр в формате ASCII, за которыми следует нулевой байт, являющийся нулевым символом завершения. Первая и вторая цифры означают номер основной версии стандарта, а третья цифра — номер редакции. После утверждения настоящего стандарта номер версии должен быть «010» (символ ASCII «0», символ ASCII «1», символ ASCII «0»), что соответствует версии стандарта 1.0.

8.1.3    Длина записи

Длина (в байтах) полной записи спектральных данных изображений отпечатков пальцев должна быть записана в четырех байтах.

8.1.4    Число представлений пальцев

Число пальцев, информация о спектральных данных изображений отпечатков которых содержится в записи, должно быть закодировано в одном байте. Запись должна содержать спектральные данные изображения отпечатка не менее одного пальца.

8.1.5    Разрешение изображения по горизонтали

Разрешение по горизонтали изображений отпечатков каждого из пальцев должно быть закодировано в двух байтах. Значение разрешения должно быть в пикселях на сантиметр. Значение разрешения должно быть округлено до целого значения и не может быть равно нулю.

8.1.6    Разрешение изображения по вертикали

Разрешение по вертикали изображений отпечатков каждого из пальцев должно быть закодировано в двух байтах. Значение разрешения должно быть в пикселях на сантиметр. Значение разрешения должно быть округлено до целого значения и не может быть равно нулю.

8.1.7    Число ячеек по горизонтали

Информация о числе ячеек по горизонтали должна быть записана в двух байтах. Изображение отпечатка пальца должно содержать не менее одной ячейки по горизонтали.

8.1.8    Число ячеек по вертикали

Информация о числе ячеек по вертикали должна быть записана в двух байтах. Изображение отпечатка пальца должно содержать не менее одной ячейки по вертикали.

8.1.9    Число пикселей в ячейках по горизонтали

Информация о числе пикселей в ячейках по горизонтали должна быть записана в двух байтах.

8.1.10    Число пикселей в ячейках по вертикали

Информация о числе пикселей в ячейках по вертикали должна быть записана в двух байтах.

8.1.11    Число пикселей между центрами ячеек по горизонтали

Информация о числе пикселей между центрами смежных или перекрывающихся ячеек по горизонтали должна быть записана в двух байтах. Значение 0 в этом поле означает наличие только одной ячейки по горизонтали.

8.1.12    Число пикселей между центрами ячеек по вертикали

Информация о числе пикселей между центрами смежных или перекрывающихся ячеек по вертикали должна быть записана в двух байтах. Значение 0 в этом поле означает наличие единственной ячейки по вертикали.

8.1.13    Метод выбора спектральных составляющих

Настоящий стандарт устанавливает три возможных метода определения спектральных составляющих, использующихся для представления информации об изображении отпечатка пальца. Метод, использованный для получения спектральных составляющих, содержащихся в записи, должен быть закодирован в одном байте в соответствии с таблицей 8.

12

Страница 17

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Таблица 8 — Метод выбора спектральных составляющих

Метод

Значение

Квантованные косинусоидальные триплеты

0

Дискретное преобразование Фурье

1

Фильтры Габора

2

8.1.14 Тип окна

Значение поля типа окна зависит от значения поля метода выбора спектральных оставляющих:

-    если в поле метода выбора спектральных составляющих содержится значение 0. поле типа окна не требуется;

-    если в попе метода выбора спектрапьных составляющих содержится значение 1. поле типа окна определяет тип окна, использующегося для предварительной фильтрации изображения отпечатка пальца; тип окна допжен быть закодирован в одном байте в соответствии с таблицей 9

Таблица 9 — Тип ДПФ окна

Тип окна

Значение

Прямоугольное окно

0

Окно Гаусса

1

-    если в попе метода выбора спектральных составляющих содержится значение 2. поле типа окна не требуется.

8.1.15    Стандартное отклонение

Значение поля стандартного отклонения зависит от значения попей метода выбора спектрапьных составляющих и типа окна:

-    если поле метода выбора спектральных составляющих имеет значение 0. попе стандартного отклонения не требуется;

-    если поле метода выбора спектрапьных составпяющих имеет значение 1 и поле типа окна имеет значение 0, попе стандартного отклонения не требуется;

-    если поле метода выбора спектрапьных составляющих имеет значение 1 и поле типа окна имеет значение 1. попе стандартного отклонения требуется и описывает стандартное отклонение, входящее в формулу, определяющую форму окна Гаусса.

-    если поле метода выбора спектральной составляющей имеет значение 2. попе стандартного отклонения требуется и описывает стандартное отклонение, входящее в формулу, определяющую фильтр Габора.

При необходимости стандартное отклонение а должно кодироваться с использованием четырех байтов в виде значения с ппавающей точкой.

8.1.16    Число частот

Значение попя числа частот зависит от значения поля метода выбора спектральных составляющих;

-    если попе метода выбора спектрапьных составляющих имеет значение 0 или 1, попе числа частот не требуется:

-    если попе метода выбора спектральных составляющих имеет значение 2, попе числа частот требуется и определяет число частот, использующихся в фильтрах Габора. Информацию о числе частот записывают с использованием двух байтов. Целое число частот, указанное в попе чиспа частот, в дальнейшем используют для определения длины {в байтах) следующего поля, предназначенного для записи частот, использующихся в фильтре Габора (см. 8.1.17).

8.1.17    Частоты

Значение поля частот зависит от значения поля метода выбора спектрапьных составпяющих:

-    если поле метода выбора спектральных составляющих имеет значение 0 или 1, попе частот не требуется;

-    если попе метода выбора спектрапьных составляющих имеет значение 2. попе частот требуется и определяет частоты, использующиеся в фильтре Габора. Информация о каждой частоте должна быть

13

Страница 18

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

записана с использованием четырех байтов в виде значения с плавающей точкой. Если число определяемых частот больше одного, блоки из четырех байтов, содержащих информацию о каждой из частот, должны располагаться последовательно один за другим.

8.1.18    Число направлений

Значение поля числа направлений зависит от значения поля метода выбора спектральных составляющих:

-    если поле метода выбора спектральных составляющих имеет значение 0 или 1. поле числа направлений не требуется:

-    если поле метода выбора спектральных составляющих имеет значение 2. поле числа направлений требуется и используется для определения числа равноотстоящих направлений в фильтре Габора. Для записи числа направлений используется один байт. Например, если число направлений равно четырем, угол 0 принимает значения из ряда {0,45.90.135}.

8.1.19    Число сохраняемых спектральных составляющих для каждой ячейки

Значение поля числа сохраняемых спектральных составляющих для каждой ячейки зависит от значения поля метода выбора спектральных составляющих:

-    если поле метода выбора спектральных составляющих имеет значение 0, информация о спектральных данных ячейки сохраняется с использованием триплета значений в, а и 5. определяющих косинусоидальную функцию, которая ставится в соответствие данной ячейке; в этом случав поле числа сохраняемых спектральных составляющих не используется:

-    если поле метода выбора спею-ральных составляющих имеет значение 1. поле числа сохраняемых спектральных составляющих обязательно и состоит из пяти байтов. Структура поля числа сохраняемых спектральных составляющих приведена в таблице 10

Таблица 10

Сохраняемые спектральные составляющие

Значение Старшею байта

Параметр

Значение четырех младших байтов

Все уникальные составляющие

0

Не используется

0

К составляющих, К 2 1

1

К

От 1 ДО(232— 1)

Сохранены для дальнейшего использования

От 2 до 255

Не используется

0

- если поле метода выбора спектральных составляющих имеет значение 2. поле числа сохраняемых спектральных составляющих обязательно и состоит из одного байта. Структура поля сохраняемых спектральных составляющих приведена в таблице 11

Таблица 11

Сохраняемые спектральные составляющие

Угол фильтра с максимальной энергией

0

Все модули Габора

1

Все модули и аргументы Габора

2

Сохранены для дальнейшего использования

От 3 до 255

Примечание — В настоящем стандарте энергия фильтра определена как квадрат модуля Габора ос2.

8.1.20 Число битов, кодирующих угол распространения косинусоидальной функции

Значение поля числа битое, кодирующих угол распространения, зависит от значения поля метода выбора спектральных составляющих:

- если поле метода выбора спектральных составляющих имеет значение 0. поле числа битов, кодирующих угол распространения, требуется и определяет число битов, использующихся для представления углов распространения косинусоидальной функции. Информацию о числе битов записывают с использованием одного байта;

14

Страница 19

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

-    если поле метода выбора спектральных составляющих имеет значение 1 или 2. поле числа битов, кодирующих угол распространения, не требуется.

8.1.21    Число битов, кодирующих длину волны косинусоидальной функции

Значение поля числа битов, кодирующих длину волны, зависит от значения поля метода выбора спектральных составляющих:

-    если попе метода выбора спектральных составляющих имеет значение 0. поле числа битов, кодирующих длину волны, требуется и определяет число битов, ислопьзующихся дпя представления длин волн косинусоидальной функции. Информацию о числе битов записывают с использованием одного байта;

-    если попе метода выбора спектральных составляющих имеет значения 1 или 2. поле числа битов, кодирующих длину волны, не требуется.

8.1.22    Число битов, кодирующих фазовый сдвиг

Значение поля числа битов, кодирующих фазовый сдвиг, зависит от значения полей метода выбора спектральных составляющих и числа сохраняемых спектральных составляющих:

-    если попе метода выбора спектральных составляющих имеет значение 0. попе числа битов, кодирующих фазовый сдвиг, требуется и определяет число битов, испопьзующихся для представления фазового сдвига косинусоидальной функции. Информацию о числе битов записывают с использованием одного байта;

-    если поле метода выбора спектральных составляющих имеет значение 1. попе числа битов, кодирующих фазовый сдвиг, требуется и определяет число битов, испопьзующихся для представпения аргумента спектральных компонент, попученных в результате ДПФ. Информацию о числе битов записывают с использованием одного байта:

-    если поле метода выбора спектральных составляющих имеет значение 2, а попе числа сохраняемых спектральных составляющих для каждой ячейки имеет значения 0 или 1. попе числа битов, кодирующих фазовый сдвиг, не требуется;

-    если поле метода выбора спектрапьных составляющих имеет значение 2. а поле числа сохраняемых спектральных составляющих для каждой ячейки имеет значение 2. поле числа битов, кодирующих фазовый сдвиг, требуется и определяет число битов, использующихся для представления аргумента Габора. Информацию о числе битов записывают с испопьзованием одного байта.

8.1.23    Число битов, кодирующих модуль

Значение поля числа битое, кодирующих модуль, зависит от значения попей метода выбора спектральных составляющих и числа сохраняемых спектральных составляющих:

-    если попе метода выбора спектрапьных составляющих имеет значение 0. попе числа битов, кодирующих модуль, не требуется;

-    если попе метода выбора спектральных составляющих имеет значение 1. поле числа битов, кодирующих модуль, требуется и определяет число битов, использующихся для представпения модуля спектральных компонентов, полученных в результате ДПФ. Информацию о числе битов записывают с использованием одного байта;

-    если поле метода выбора спектральных составляющих имеет значение 2. а поле числа сохраняемых спектральных составляющих имеет значение 0. попе числа битов, кодирующих модуль, не требуется;

-    если поле метода выбора спектральных составляющих имеет значение 2. а поле числа сохраняемых спектральных составляющих имеет значения 1 или 2. попе числа битов, кодирующих модуль, требуется и определяет число битов, использующихся для представпения модуля Габора. Информацию о числе битов записывают с использованием одного байта.

8.1.24    Число битов, кодирующих показатель качества

Информация о числе битов, кодирующих показатель качества групп ячеек, должна быть записана с использованием одного байта.

8.1.25    Параметр зернистости группы ячеек

Параметр зернистости группы ячеек записывают с использованием одного байта. Данный параметр определяет число ячеек в группе в направпении оси абсцисс (а также число ячеек в группе в направлении оси ординат, поскопьку число ячеек в группе в горизонтапьном и вертикальном направлениях одинаковое). Таким образом, размер группы ячеек (число ячеек, входящих в группу) равен квадрату параметра зернистости. Все ячейки справа и снизу изображения, которых недостаточно дпя образования соответствующей группы, допжны быть исключены.

Страница 20

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

8.1.26 Зарезервированные байты

Для последующих редакций настоящего стандарта зарезервировано два байта. Для текущей версии стандарта 1.0 значения битов этих двух байтов должны быть равны нулю.

8.2 Запись данных одного пальца

8.2.1    Заголовок

Каждая секция записи данных одного пальца должна начинаться с заголовка, в котором приведена информация об изображении отпечатка данного пальца. Изображению отпечатка каждого пальца, содержащегося в записи спектральных данных изображения отпечатка пальца, должен соответствовать один заголовок. в совокупности занимающий шесть байтов.

8.2.1.1    Локализация пальца

Локализация пальца допжна быть записана в одном байте. Допустимые значения для этого байта приведены в таблице 12 (таблица заимствована из ANSI/NIST-ITL1-2000). Допускается использовать только коды от 0 до 10. соответствующие изображениям прокатанного отпечатка пальца. Коды от 11 до 14 соответствуют изображениям плоского отпечатка пальца и включены в таблицу исключительно в ознакомительных целях.

Таблица 12 — Коды локализации

Положение пальиа

Значение

Неизвестный палец

0

Правый большой

1

Правый указательный

2

Правый средний

3

Правый безымянный

4

Правый мизинец

5

Левый большой

6

Левый указательный

7

Левый средний

8

Левый безымянный

9

Левый мизинец

10

Правый большой (плоский отпечаток)

11

Левый большой (плоский отпечатох)

12

Правые указательный, средний, безымянный и мизинец (плоские отпечатки)

13

Левые указательный, средний, безымянный и мизинец (плоские отпечатки)

14

8.2.1.2 Тип отпечатка пальца

Тип отпечатка(ов) пальца(ев) должен быть указан в одном байте. В таблице 13 настоящего стандарта приведены допустимые значения попя «Тип отпечатка». Типы «неживой» плоский отпечаток и «неживой» отпечаток, полученный методом прокатки, относятся к изображениям, попученным в электронной форме с промежуточных материальных носителей, например путем сканирования бумажных бланков дактилокарт и т. п. Таблица 13 настоящего стандарта соответствует таблице 4 ANSI/NIST-ITL 1-2000 сдобавлениом типа отпечатка, полученного методом протяжки. Протяжка — метод получения отпечатка папьца. при котором палец вручную перемещают поперек одномерного датчика с целью формирования двумерного изображения. Настоящий стандарт допускает использование в качестве значений поля «Тип отпечатка пальца» значения 0, 1, 2, 3 и 8. Использование в качестве типа отпечатка пальца группы «след отпечатка пальца» (значения от 4 до 7) настоящим стандартом не допускается.

16

Страница 21

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Таблица 13 — Тип отпечатка пальца

Описание

Код

«Живойв плоский отпечаток

0

«Живой» отпечаток, полученный методом прокатки

1

«Неживой» плоский отпечаток

2

«Неживой» отпечаток, полученный методом прокатки

3

Оттиск следа отпечатка

4

Скалькированный след отпечатка

5

Фотография следа отпечатка

6

След отпечатка

7

Отпечаток, полученный методом протяжки

8

Зарезервированный

9

8.2.1.3    Число изображений отпечатков одного пальца

Некоторые биометрические системы могут осуществлять сканирование изображений нескольких отпечатков одного пальца. Общее число изображений должно быть указано в одном байте.

8.2.1.4    Качество изображения отпечатка пальца

Качество изображения отпечатка пальца должно находиться в интервале от 0 до 101 и быть указано в одном байте. Данная количественная характеристика является общим выражением качества отпечатка пальца. Значение 0 представпяет собой минимально возможное значение качества, а значение 100 — максимально возможное значение качества. Численные значения в данном поле должны быть установлены в соответствии с общими рекомендациями, приведенными в 7.56.5 ИСО/МЭК 19784-1. Кроме того, значение качества 101 указывает на то. что попученное изображение отпечатка пальца соответствует приложению F Спецификации [1].

8.2.1.5    Длина блока спектральных данных изображения отпечатка пальца

Общая длина блока спектральных данных изображения отпечатка пальца и блока допопнительных данных должна быть записана в двух байтах.

8.2.2 Блок спектральных данных изображения отпечатка пальца

8.2.2.1    Номер изображения

Перед спектральными данными изображения отпечатка пальца должен быть приведен номер изображения отпечатка пальца, который, начиная с 0. указывает каждое изображение отпечатка пальца, содержащееся в записи. Для записи номера изображения допжен быть испопьзован один байт.

8.2.2.2    Спектральные данные изображения отпечатка пальца

Спектральные данные изображения отпечатка папьца должны храниться в упакованном формате. Сначала сохраняют данные, соответствующие левой верхней ячейке, затем - данные, соответствующие ячейке, расположенной справа от первой ячейки и так далее до последней ячейки в первой строке; затем сохраняют последующие строки. Если размер (в битах) полностью закодированных спектральных данных изображения отпечатка пальца не делится на 8. необходимо дополнять конец блока данных нулями до тех пор. пока размер не станет кратным 8.

Пусть п — число битое, необходимое для кодирования данных одной ячейки. Тогда длина. Idb (в байтах), спектральных данных изображения отпечатка пальца (с учетом допопнения блока данных нулями) может быть вычислена следующим образом:

а = (число ячеек в направлении х) (число ячеек в направлении у) п битов:

b = остаток от деления а на 8;

если Ь = 0. то Idb = а/й байтов;

если b * 0. то Idb = (а + (8- Ь)18 байтов.

Число битов, необходимое для кодирования данных одной ячейки, зависит от использованного метода выбора спектральной составляющей. Учитывая тот факт, что существует переменное число спектральных составляющих, которые могут быть сохранены для каждой ячейки, необходимо описать присвоение имен и порядок следования спектральных составляющих, которые сохраняются в записи. Если попе метода выбора спектрапьной составпяющей имеет значение:

17

Страница 22

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

- 0, то спектральные составляющие, которые должны быть сохранены, включают в себя угол распространения в, длину волны а и сдвиг фаз 5 в указанном порядке:

-1, и старший значащий байт поля количества сохраняемых спектральных составляющих для каждой ячейки имеет значение:

- 0. то должны быть сохранены все уникальные 2М ДПФ спектральные компоненты, характеризуемые модулем а и аргументом 5. Элементы должны быть упорядочены по возрастанию пространственных частот fx, а затем fy, как показано ниже:

“Vo

Vo

«Vo

SVo

...

“Wo

\пл/ 'о

°Vi

V,

...

& t

'ftnaf

-1. К > 1, то 2М ДПФ спектрапьные компоненты допжны быть записаны в следующем порядке: индексы к и /. связанные с частотами f, и fy соответственно, за которыми следует модуль « и аргумент 5.

Нет необходимости сохранять действительные значения пространственных частот ft и fy в формате с плавающей точкой, поскольку они могут быть вычислены с использованием цепочисленных индексов к е {0.....S —1} и / е {0.....Т —1} и разрешения изображения в горизонтальном и вертикальном

направлениях, где S и Г— число пикселей в ячейках по горизонтали и вертикали соответственно.

Индексы к и / должны быть записаны с использованием переменного числа битов в соответствии со значениями S и Т соответственно: индекс к требует кодирования в f log2 SI битах, a I — в I log2 Tl битах. Число битов, необходимое для хранения и и 6. зависит от числа градаций, установленных для этих параметров:

-    2, и поле числа спектрапьных составпяющих для каждой ячейки имеет значение:

-    0, то должен быть записан индекс г, который представляет угол поворота 0. соответствующий направлению фильтра с максимальной энергией. Если необходимо определить не направление фильтра, а направление папиплярного гребня, к углу поворота 0 необходимо прибавить 90° (таблица 14). Число битов, необходимых для хранения индекса г. определяется значением поля числа направлений. Если попе числа направлений имеет значение М. чиспо битов т, необходимых для хранения индекса г, равно id = [log2 М\

Таблица 14 — Угол Г абора

Угол поворота О

Двоичный m-битовый «од

Десятичное значение угла, определяющею направление папиллярного гребня

0

0...000

90

p-,8°

0...001

-1-180 + 90 2

-1-180

0...010

-1-180 + 90

2"*

...

-

2m - 2 --- 180

2*4

1...110

2“ - 2

-180 - 90

2<т>

2m - 1 _

-^— 180

2

1 ...111

2т - 1

--— 180 + 90

2 m

-1, то должны быть записаны модули Габора а для всех установленных частот f и направлений, задаваемых углами поворота 0. Порядок следования данных указан в таблице 15;

- 2. то должны быть записаны модули Габора и и аргументы Г абора 5, для всех установленных частот f и направлений, задаваемых углами поворота 0. Порядок следования данных указан в таблице 15.

К ячейке изображения отпечатка пальца могут быть применены несколько фильтров Габора с различным значением угла поворота 0 (в соответствии с 8.1.16) и частоты f (в соответствии с 8.1.18). Если к

18

Страница 23

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

ячейке применены несколько фильтров Габора, то в поле спектральных данных изображения отпечатка пальца сначала записывают всю информацию, относящуюся к первой ячейке, затем — информацию, относящуюся ко второй и последующим ячейкам, в порядке, определенном в таблице 15.

Таблица 15 — Порядок следования данных при использовании фильтра Габора

л битое,

п битов.

п битов.

п битов.

...

л битов.

п битов.

...

полученных

полученных

полученных

полученных

полученных

полученных

после

после

после

после

после

после

применения

применения

применения

применения

применения

применения

G(o r0 e0)(s.O

<3(0.4,. в, )<*.()

£W1w»<w)<s-f>

Gie.fc.e0|(s-f>

к первой

к первой

к первой

к первой

к первой

к второй

ячейке

ячейке

ячейке

ячейке

ячейхе

ячейке

Число битов п, необходимое для хранения спектральных составляющих, зависит от числа градаций модуля и аргумента Габора.

8.2.2.3 Данные о качестве ячеок

Данные о качестве ячеек должны следовать за спектральными данными изображения отпечатка пальца и храниться в упакованном формате. Сначала сохраняют данные, соответствующие левой верхней группе ячеек, затем — данные, соответствующие группе, распопоженной справа от первой группы и так далее до достижения последней группы в первой строке, поспе чего сохраняют последующие строки. Если размер (в битах) полностью закодированных данных о качестве ячеек не делится на 8. необходимо дополнять конец блока данных нулями до тех пор. пока размер не станет кратным 8.

Обозначим д параметр зернистости группы ячеек, ал — число битов, использующихся для представления степени качества с определенным числом градаций. Тогда длина Iqd (в байтах) данных о качестве ячеек изображения отпечатка пальца (с учетом дополнения блока данных нулями) может быть вычислена следующим образом:

а = [(число ячеек в направлении x)VgJL (число ячеек в направлении y)lg\ п битов:

b = остаток от деления а на 8;

если b = 0. то Iqd = at8 байтов;

если Ь * 0. то Iqd = (а *(8- Ь))18 байтов.

Представление параметра зернистости g с использованием п битов приведено в таблице 16.

Т аблица 16 — л-битовое представление параметра зернистости g группы ячеек

Диапазон значений параметра зернистости g

Двоичный л-битоаый код

Целочисленное значение g

10; 1)

0...000

0

|i;2)

0...001

1

[2; 3)

0...010

2

-

...

...

рл — 2; 2" — 1)

1__НО

2п —2

[2я —1:2")

1...111

2П — 1

8.2.3 Блок дополнительных данных

Блок дополнительных данных используют для ввода дополнительной информации, которая может быть востребована устройствами биометрической идентификации. Этот блок данных дополняет блок спектральных данных изображения отпечатка пальца и должен быть как можно меньшего размера. Блок до-попнительных данных для каждого изображения отпечатка пальца должен следовать непосредственно за блоком спектральных данных этого изображения и начинаться с попя длины блока дополнительных данных (таблица 17). Спектрапьные данные кажаого изображения могут быть дополнены несколькими областями допопнительных данных; в этом случае поле длины блока допопнитепьных данных содержит совокупную длину всех упомянутых обпастей. Длину блока данных используют в качестве признака существо-

19

Страница 24

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

еания дополнительных данных, в то время как индивидуальные поля длины блока дополнительных данных используют в качестве индексов для поиска дополнительных данных. Необходимо отметить, что блок дополнительных данных может использоваться только совместно с блоком спектральных данных.

Таблица 17 — Блок дополнительных данных

Длина блока

Код типа

Длина области

Область

Код типа

Длина

Область

дополнитель

области

дополнитель

дополнитель

области

области

дополнитель

ных данных

допопнитель

ных данных

ных данных

дополни

дополнитель

ных данных

равна b

ных

равна п

тельных

ных данных

данных

данных

равна р

2 байта    2    байта    2    байта    л    байтов    2    байта    2    байта    р    байтов

Ь байтов присутствуют только в том случав, если длина блока дополнительных данных не равна нулю

8.2.3.1    Длина блока дополнительных данных

Все записи спектрапьных данных изображения отпечатка папьца допжны содержать попе длины бпока допопнитепьных данных. Данное попе должно быть записано в двух байтах и указывать на существование дополнительных данных. Нулевое значение (0x0000) указывает на отсутствие дополнительных данных, а также на то, что файл закончен или будет продопжен данными изображения следующего пальца. Ненулевое значение указывает длину всех дополнительных данных (в байтах), начиная со следующего байта. За полем длины блока следуют попе, содержащее код типа обпасти допопнитепьных данных (см. 8.2.3.2), попе, содержащее дпину обпасти допопнитепьных данных (см. 8.2.3.3) и обпасть допопнитепьных данных (см. 8.2.3.4).

8.2.3.2    Код типа области дополнительных данных

Код типа области допопнительных данных должен быть записан в двух байтах и опредепяет формат области дополнительных данных (определенный производителем, сведения о котором содержатся в по-пях «производитель» и «тип биометрического устройства» стандартного биометрического загоповка в соответствии с ИСО/МЭК 19794). Нупевое значение обоих байтов зарезервировано и не может быть использовано. Нулевое значение первого байта, за которым спедует ненулевое значение второго байта, указывает на то, что область дополнительных данных имеет формат, установленный в настоящем стандарте. Ненулевое значение первого байта указывает на то, что обпасть дополнительных данных имеет формат, установленный производитепем, который также опредепяет код типа области. Возможные значения байтов кода типа обпасти дополнительных данных приведены в табпице 18.

Таблица 18 — Коды типа области дополнительных данных

Пероый байт

Второй байт

Идентификация

0x00

0x00

Зарезервирован

0x00

0x01

Зарезервирован

0x00

0x02

Данные о ядре и дельте (см. 8.2.3.5)

0x00

0x03

Зарезервирован

0x00

0x04 - OxFF

Зарезервирован

0x01 - OxFF

0x00

Зарезервирован

0x01 - OxFF

0x01 - OxFF

Расширенные данные, определенные производителем

8.2.3.3 Длина области дополнительных данных

Длина области допопнительных данных (в байтах), включая идентификатор производитепя и длину полей данных, должна быть записана в двух байтах. Данное значение используют для перехода к следу-

20

Страница 25

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

ющим областям дополнительных данных, если устройство биометрической идентификации не может декодировать и использовать данные, содержащиеся в данной области. Если длина блока дополнительных данных {см. 8.2.3.1) для данного изображения отпечатка пальца равна нулю, что указывает на отсутствие дополнительных данных, поле длины области дополнительных данных также должно отсутствовать.

8.2.3.4    Область дополнительных данных

Область допопнительных данных определяется оборудованием, формирующим запись спектральных данных изображения отпечатка пальца, или форматом расширенных данных ядра и дельты, установленным в настоящем стандарте. Если длина блока дополнительных данных (см. 8.2.3.1) для данного изображения отпечатка пальца равна нулю, что указывает на отсутствие дополнительных данных, область дополнительных данных также должна отсутствовать.

8.2.3.5    Блок данных о ядре и дельте

Если код типа облает дополнительных данных имеет значение 0x0002. то область дополнительных данных содержит информацию о ядре и дельте. Данный формат обеспечивает возможность сохранения дополнительной информации о расположении и характеристиках ядер и дельт на изображении отпечатка пальца. В данном блоке сохраняется информация только о расположении ядер и дельт, находящихся в пределах рассматриваемой ячейки. Расположение ядер и дельт определяют с использованием всего набора гребней на отпечатке папьца. Отпечаток папьца может содержать любое число ядер и дельт, в частности, ядра и/или дельты могут отсутствовать. Блок данных о ядре и дельте может также содержать информацию о пространственной ориентации ядра и дельты. Для хранения информации о ядрах и дельтах предназначены поля, описания которых приведены ниже.

8.2.3.5.1    Число ядер

Информация о числе ядер должна быть записана в четырех старших битах первого байта блока данных о ядре и дельте. Диапазон допустимых значений должен быть от 0 до 15.

8.2.3.5.2    Признак выравнивания ячеек

Данное поле содержит признак выравнивания ячеек и должно быть записано в двух битах, непосредственно следующих за попем числа ядер. Значение 1 или 2 в данном поле указывает на то. что фрагментация изображения (см. 7.3) была проведена с выравниванием ячейки по первому ядру или по первой дельте соответственно.

Первым ядром (или дельтой) считают первое пронумерованное ядро (или дельту), попученное при растровом сканировании отпечатка пальца с левого верхнего угла1.

Подобное выравнивание предпопагает, что расположение первого ядра (или дельты) определяет положение угла одной или более ячеек. На рисунке 6 в качестве примера показаны первое ядро и первая дельта, определяющие положение угла четырех неперекрывающихся ячеек.

Рисунок 6 — Неперекрывающиеся ячейки, выровненные по первому ядру и первой дельте

В случае неперекрывающихся ячеек необходима дополнительная информация, определяющая, какая из четырех ячеек, окружающих первое ядро или дельту, испопьзуется для выравнивания. Данная информация содержится в двух битах, непосредственно спедующих за битами признака выравнивания ячеек.

Остальные ячейки изображения отпечатка пальца выравнивают в соответствии с выбранной ячейкой.

Если в поле признака выравнивания ячеек содержится нулевое значение, информация о выравнивании ячеек по первому ядру или первой дельте отсутствует. Значение 3 в поле признака выравнивания ячеек предназначено для будущего использования.

21

1

Изображением отпечатка пальца считают изображение после предварительной обработки в соответствии с 7.2.

Страница 26

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

8.2.3.5.3 Способ выравнивания ячеек

Данное поле следует использовать совместно с признаком выравнивания ячеек для определения одной из четырех возможных ячеек, которую используют для выравнивания. Информация о способе выравнивания ячеек содержится в двух битах, непосредственно следующих за битами признака выравнивания ячеек. Допустимые значения поля и соответствующие этим значениям способы выравнивания приведены в таблице 19.

Таблица 19 — Способы выравнивания ячеек

Ячейка, используемая для выравнивания

Значение битов в поле способа выравнивания ячеек

Левая верхняя

0

Правая верхняя

1

Левая нижняя

2

Правая нижняя

3

Если значение признака выравнивания ячеек равно нулю, что соответствует отсутствию информации о выравнивании ячеек, поле способа выравнивания ячеек следует считать зарезервированным: при этом оба бита данного поля должны иметь нулевое значение.

8.2.3.5.4    Тип информации о ядре

Следующие два байта блока данных о ядре и дельте содержат два поля: тип информации о ядре и абсциссу ядра (координату х). Тип информации о ядре должен быть записан в двух старших битах этих байтов. Значение битов «01» указывает на то. что в информации о ядре содержится информация о пространственной ориентации ядра; значение битов «00» — на то, что информация об ориентации ядра отсутствует. В этом спучае поля для записи информации об ориентации ядра также должны отсутствовать.

8.2.3.5.5    Абсцисса ядра х

Если на изображении отпечатка присутствует контрольная точка окончания гребня вблизи самого внутреннего загиба гребня, то расположение ядра определяют по расположению контрольной точки окончания гребня, наиболее близкой к гребневой линии, имеющей максимальный изгиб. Если ядро имеет вид перевернутого симвопа «и» без ближайших контрольных точек окончания гребня, то расположение ядра определяют по расположению соответствующей контрольной точки окончания впадины.

Абсцисса ядра х должна быть записана в 14 младших битах второго и третьего байтов блока данных о ядре и дельте. Абсцисса ядра х должна быть выражена в пикселях с учетом разрешения, указанного в заголовке записи, и определена по отношению к началу координат левой верхней ячейки на изображении отпечатка пальца.

8.2.3.5.6    Ордината ядра у

Ордината ядра у должна быть записана в 14 младших битах двух байтов, следующих за байтами, содержащими абсциссу ядра х. Два старших бита поля ординаты ядра / являются зарезервированными и должны иметь нулевое значение. Ордината ядра / должна быть выражена в пикселях с учетом разрешения, указанного в заголовке записи, и должна быть определена по отношению к началу координат левой верхней ячейки на изображении отпечатка пальца.

8.2.3.5.7    Ориентация ядра

Если ядро характеризуется выраженным направлением, то значение утла этого направления должно быть записано в поле «Ориентация ядра». Ядро характеризуется выраженным направлением, если есть папиллярный гребень или группа гребней, расположенных вдоль данного направления. Ориентацию ядра опредепяют по значению угла касательной к гребневым линиям, расположенным вблизи ядра: направпе-ние касательной следует измерять с открытой стороны выпуклого гребня.

Угол ориентации ядра должен быть записан с использованием одного байта. Для этого угол ориентации ядра квантуется с шагом квантования, равным 1.40625 = (360/256)’. В поле ориентации ядра может быть записано неотрицательное значение из диапазона [0; 255]. Например, угловое значение 16 соответствует углу ориентации ядра с мерой 22,5°. Если в поле типа информации о ядре {8.2.3.5.4) содержится значение «00», поле для записи ориентации ядра должно отсутствовать.

Примеры расположения ядер и дельт приведены на рисунке 7.

Страница 27

Петля (ядро и дельта)

Завито*

<ядро и две депым)

Ядро

Д"

Рисунок 7 — Примеры расположения ядер и дельт

8.2.3.5.8    Число дельт

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009


Информация о числе дельт должна быть записана в четырех старших битах следующего байта блока данных о ядре и дельте. Допустимые значения должны находиться в диапазоне от 0 до 15. Четыре младших бита данного байта зарезервированы и должны иметь нулевые значения.

8.2.3.5.9    Тип информации о дельте

Тип информации о дельте должен быть записан в двух старших битах старшего байта, содержащего абсциссу депьты х. Значение битов «01» указывает на то. что содержится информация о пространственной ориентации дельты; значение битов «00» указывает на то. что информация об ориентации депьты отсутствует. В этом спучае поля для записи информации об ориентации дельты также должны отсутствовать.

8.2.3.5.10    Абсцисса дельты х

Для определения раслопожения депьты необходимо установить три дополнительные точки, каждая из которых расположена между двумя соседними гребнями в области расхождения гребней, то есть в той области, в которой параллельные ипи почти параллельные гребневые линии расходятся при прибпижении к депьте. Расположение дельты следует определять как центр масс этих трех точек.

Абсцисса дельты х должна быть записана в 14 младших битах двух байтов, следующих за байтом, содержащим информацию о числе дельт. Абсцисса дельты х должна быть выражена в пикселях с учетом разрешения, указанного в заголовке записи, и должна быть определена по отношению к началу координат левой верхней ячейки на изображении отпечатка папьца.

8.2.3.5.11    Ордината дельты у

Ордината дельты у должна быть записана в 14 младших битах двух байтов, следующих за байтами, содержащими абсциссу дельты х. Два старших бита поля ординаты дельты у являются зарезервированными и должны иметь нулевое значение. Ордината дельты у допжна быть выражена в пикселях с учетом разрешения, указанного в заголовке записи, и допжна быть определена по отношению к началу координат левой верхней ячейки на изображении отпечатка пальца.

8.2.3.5.12    Ориентация дельты

Для всех расхождений гребневых линий определяют угол наклона касательной к гребням в точке, распопоженной до расхождения линий гребней. Угол следует измерять от точки расхождения паралпель-ных гребней в направлении от дельты.

Каждый из трех угловых признаков дельты должен быть записан с испопьзоеанием одного байта. Для этого угловые признаки квантуют с шагом квантования равным 1,40625 = (360/256)*. В поле углового признака дельты может быть записано неотрицательное значение из диапазона [0; 255]. Например, угповое значение 16 соответствует угловому признаку дельты с мерой 22,5°. Если в поле типа информации о депьте (8.2.3.5.9) содержится значение «00». поле для записи ориентации дельты должно отсутствовать. Если не все три угла дельты могут быть определены из-за наличия шумов или обрезанного изображения, то в попя неопределенных углов следует записать повторяющееся значение любого другого опредепен-ного угпа данной депьты.

8.2.3.5.13    Структура формата данных ядра и дельты

Структура формата данных ядра и дельты приведена на рисунке 8.

23

Страница 28

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

8.2.3.5.1    8.2.3.5.2    8.2.3.5.3    8.2.35.4    8.2.3.5.5

8.2.3.5.6    8.2.3.5.7

Число

ядер

Признак

выравни

вания

ячеек

Способ

выравни

вания

ячеек

Тип информации о ядре

Абсцисса ядра х

Зарезерви

рованные

биты

Ордината ядра у

Ориентации

ядра

...

...

...

Число

ядер

Признак

Конкре

тизация

ячейки

Тил

Абсцисса ядра х

Зарезерви

рованные

биты

Ордината

ядра/

Угол

...

...

...

V

4 бита

2 бита 2 бита 2 бита 14 битов

2 бита 14 битов 1 байт

»

1 байт 2 байта

■У -Г-

2 байта Присутствует. если значение поля «Тип информации о ядре» не равно нулю

Ноль или более дополнительных ядер

8.2.3.5.8    8.2.3.59    8.2.3.5.10    8.2.3.5.11    8.2.3.5.12

Число

дельт

Зарезерви

рованные

биты

Тил информации о дельте

Абсцисса дельты х

Зарезерви

рованные

биты

Ордината дельты у

Ориентация

дельты

...

...

...

Число

дельт

Зарезерви

рованные

биты

Тип

Абсцисса дельты х

Зарезерви

рованные

биты

Одаиката дельты у

Угол

1

Угол

2

Угол

3

...

...

...

4 бита

4 бита

2 бита

14 битов

2 бита

14 битов

3 байта

1 байт


2 бейта


2 байта


Присутствует, если значение поля «Тип информации о дслыо» ме равно нулю


Ноль или более дополнительных дельт


Рисунок 8 — Структура формата данных ядра и дельты

8.3 Структура формата записи спектральных данных изображения отпечатка пальца Структура и поля формата записи спектральных данных изображения отпечатка пальца приведены в таблице 20.

Таблица 20 — Структура и гюля формата записи спектральных данных изображения отпечатка пальца

Попе

Размер, байты

Допустимые значения

Примечание

Заголовок записи

Идентификатор формата

4

0x46535000 («Р». «S», вР». 0x00)

«FSP» (Finger pattern SPectral) спектральные данные изображения отпечатка пальца

Номер версия стандарта

4

0x30313000 («0», «1». «0». 0x00)

Номер версии настоящего стандарта: основной номер версии 01, номер редакции 0

24

Страница 29

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Продолжение таблицы 20

Пале

Размер, байты

Допустимые значения

Примечание

Длина записи

4

От 47 до 232- 1

Определяет число байтов в записи. Длина записи — сумма длин полей записи

Число представлений пальцев

1

От 1 до 255

Разрешение изображений по горизонтали

2

От 1 до 2- 1

Округляют до целого значения и указывают в точках на сантиметр

Разрешение изображений по вертикали

2

От 1 до 2- 1

Округляют до целого значения и указывают в точках на сантиметр

Число ячеек по горизонтали

2

От 1 до 2’6- 1

Число ячеек по вертикали

2

От 1 до 2’6- 1

Число пикселей в ячейках по горизонтали

2

От 1 до 2- 1

Число пикселей в ячейках по вертикали

2

От 1 до 2'6- 1

О

*

с

я

п

Число пикселей между центрами ячеек по горизонтали

2

От 0 до 255

0 означает наличие единственной ячейки по горизонтали

О

а

О

С

о

Число пикселей между центрами ячеек по вертикали

2

От 0 до 255

0 означает наличие единственной ячейки по вертикали

«

т

Метод выбора спектральных составляющих (МВСС)

1

0. 1.2

Тип окна

Если поле «МВСС» имеет значение 0. поле «тип окна» отсутствует

1

0.1

Если поле «МВСС» имеет значение 1

Если поле «МВСС» имеет значение 2. поле «тип окна» отсутствует

Стандартное отклонение

Если поле «МВСС» имеет значение 0, поле «стандартное отклонение» отсутствует

Если поле «МВСС» имеет значение 1 и поле «тип окна» имеет значение 0. поле «стандартное отклонение» отсутствует

25

Страница 30

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Продолжение таблицы 20

Попе

Размер, байты

Допустимые значения

Примечание

Стандартное отклонение

От 0 ДО 232 - 1

Если поле «МВСС» имеет значение 1 и поле «тип окна» имеет значение 1

От 0 до 232 - 1

Если поле «МВСС» имеет значение 2

Число частот

Если поле «МВСС» имеет значение 0 или 1. поле «число частот» отсутствует

2

От 1 до216-1

Если поле «МВСС» имеет значение 2. Значение данного поля определяет размер (в байтах) следующего поля

Частоты

Если поле «МВСС» имеет значение 0 или 1. поле отсутствует

4 х число частот

От 0 до 232 -1 (для каждой частоты)

Если поле «МВСС» имеет значение 2

*

о

X

с

п

к

о

Число направлений

Если поле «МВСС» имеет значение 0 или 1. поле «число направлений» отсутствует

в

о

с

о

1

От 1 до 255

Если поле «МВСС» имеет значение 2

п

о

Число сохраняемых спектральных составляющих для каждой ячейки

Если поле «МВСС» имеет значение 0. поле «число сохраняемых спектральных составляющих для каждой ячейки» отсутствует

5

1 старший байт 0 или 1; четыре младших байта от 0 до 232 - 1

Если поле «МВСС» имеет значение 1

1

0.1.2

Если поле «МВСС» имеет значение 2

Число битов, кодирующих угол распространения косинусоидальной функции

1

От 1 до 8

Если поле «МВСС» имеет значение 2

Если поле «МВСС» имеет значение 1 или 2. поле «число битов, кодирующих угол распространения косинусоидальной функции» отсутствует

26

Страница 31

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Продолжение таблицы 20

Попе

Размер, байты

Допустимые значения

Примечание

Число битов, кодирующих длину волны косинусоидаль

1

От 1 до 8

Если поле «МВСС» имеет значение 0

ной функции

Если поле «МВСС» имеет значение 1 или 2. поле «число битов, кодирующих длину волны косинусоидальной функции» отсутствует

Число битов, кодирующих фазовый сдвиг

1

От 1 до 8

Если поле «МВСС» имеет значение 0 или 1

Если поле «МВСС» имеет значение 2 и поле «число сохраняемых спектральных составляющих для каждой ячейки» имеет значение 0 или 1, поле «число битов, кодирующих фазовый сдвиг» отсутствует

X

о

S

с

<0

1

От 1 до 8

Если поле МВСС имеет значение 2 и поле «число сохраняемых спектральных составляющих для каждой ячейки» имеет значение 2

л

к

о

с

о

с

о

Число битов, кодирующих модуль

Если поле «МВСС» имеет значение 0. попе «число битов, кодирующих модуль» отсутствует

w

п

СП

1

От 1 до 8

Если поле «МВСС» имеет значение 1

Если поле «МВСС» имеет значение 2 и поле «число сохраняемых спектральных составляющих для каждой ячейки» имеет значение 0. поле «число битов, кодирующих модуль» отсутствует

1

От 1 до 8

Если поле «МВСС» имеет значение 2 и поле «число сохраняемых спектральных составляющих для каждой ячейки» имеет значение 1 или 2

Число битов, кодирующих показатель качества

1

От 1 до 8

Параметр зернистости группы ячеек

1

От 0 до 255

Квадрат параметра зернистости равен числу ячеек в группе

Зарезервированные байты

2

0

27

Страница 32

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Окончание таблицы 20

Попо

Размер, байты

Допустимые значения

Примечание

Локализация пальца

1

От 0 ДО 10

Тип отпечатка пальца

1

0.1,2, 3.8

ы

Число изображений отпечат

О

8

ков одного пальца

1

От 1 до 255

10

Качество изображения отпе

п

чатка пальца

1

От 0 до 101

Длина блока спектральных

Определяет число байтов

данных изображения отпе

в блохе

чатка пальца

2

От 0 до 2,fi- 1

<3

X

Номер изображения

1

От 0 до 255

л

2

С

I

?

д

Спектральные данные изоб

См. 8.2.2 2

о

ft

ч

К

ражения отпечатка пальца

Idb

От 0 до 2(8>,п>'- 1

X

3

|

С

Данные о качестве ячеек

Iqd

ОтОдо2<8хй><*-1

Поле присутствует, если

х

2

а

параметр зернистости

?

к

X

группы ячеек не равен

Щ

ч

W

5

нулю (см. 8.2.2.3)

й

и

5

С

Длина блока дополнитель

Определяет число байтов

п>

т

ных данных

2

От 0до2- 1

в блоке

X

Код типа области дополни

Поле присутствует, если

i

тельных данных

2

От 0 до 2,fi- 1

длина блока дополнитель

$

ч

ных данных не равна нулю

X

ъ

Длина области дополнитель

Определяет число байтов

2

с

ных данных

2

От 0 до 2,fi- 1

в области. Поле присутству

«

ет. если длина блока до

г

полнительных данных не

о

S

равна нулю

V

ч

к

Область дополнительных

Длина области

Область присутствует, если

о

с

данных

дополнительных

длина блока дополнитель

ю

данных (Ida)

От1 до2(8',№,‘-1

ных данных не равна нулю

9 Формат карты спектральных данных изображения отпечатка пальца

При вычислении и структурировании данных биометрической верификации используются биометрические свойства. Биометрические свойства могут кодироваться как объекты данных, внедренные в шаблон биометрической информации в соответствии с требованиями ИСО/МЭК 7816-11. В формате карты'1 для хранения спектральных данных изображения отпечатка пальца элементы заголовка, необходимые в случае использования карты, записывают в объектах данных в соответствии с таблицей 21.

11 Термин «карта» используют для смарт-карт и других видов устройств идентификации.

Страница 33

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Таблица 21 — Запись элементов заголовка в объектах данных

Признак

Длина

Параметры

«91»

9

Длина

Описание

2

Число пикселей в ячейках (в горизонтальном и вертикальном на-правпениях)

2

Число пикселей между центрами ячеек {в горизонтальном и вертикальном направлениях)

1

Число битов, кодирующих угол распространения косинусоидальной функции

1

Число битов, кодирующих длину волны косинусоидальной функции

1

Число битое, кодирующих фазовый сдвиг

1

Число бигов. кодирующих показатель качества

1

Параметр зернистости группы ячеек

Если этот объект данных отсутствует в шаблоне биометрической информации, будут использованы значения по умолчанию, представленные в таблице 22.

Таблица 22 — Значения по умолчанию элементов заголовка в формате карты для хранения спектральных данных изображения отпечатка пальца

Поле

Значение

Разрешение изображения по горизонтапи

100 ррст

Разрешение изображения по вертикали

100 ррст

Число пикселей в ячейках в горизонтальном направлении

5

Число пикселей в ячейках в вертикальном направлении

5

Число пикселей между центрами ячеек в горизонтальном направлении

5

Число пикселей между центрами ячеек в вертикальном направлении

5

Метод выбора спектральной составляющей

0

Число битов, кодирующих угол распространения косинусоидальной функции

3

Число битов, кодирующих длину волны косинусоидальной функции

3

Число битов, кодирующих фазовый сдвиг

3

Число битов, кодирующих показатель качества

3

Параметр зернистости группы ячеек

2

Примечание — Ha карте должна быть сохранена полная запись спектральных данных изображения отпечатка пальца.

При разрешении изображения по горизонтали 100 ррст для хранения числа ячеек по горизонтали используется 1 байт. При разрешении изображения по вертикали 100 ррст для хранения числа ячеек по вертикали также используется 1 байт.

29

Страница 34

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Приложение А (справочное)

Примеры записи спектральных данных изображения отпочатка пальца с использованием квантованного косинусоидального триплета для выбора спектральных составляющих

В настоящем приложении приведены два примера записи спектральных данных изображения отпечатка пальца с использованием квантованного косинусоидального триплета для выбора спектральных составляющих.

А.1 Пример 1

Пример записи спектральных данных изображения отпечатка пальца приведен в таблице А.1. В качестве исходного биометрического образца использовано изображение размером 400x600 пикселей с разрешением по горизонтали и вертикали 500 ppi (197 ppcm). Субдискретизация и обрезка изображения не проводились.

В процессе фрагментации изображение было разбито на неперекрывающиеся ячейки размером 5x5 пикселей. Таким образом, изображение представпено в виде сетки размерами 80x120 ячеек.

Для кодирования угпа распространения косинусоидальной функции в использованы четыре бита, для кодирования длины волны косинусоидальной функции л использованы три бита, для кодирования фазового сдвига 5 также использованы три бита. Таким образом, информация о каждой ячейке закодирована с испопьзованием 10 битов. Поскольку изображение содержит 80x120 ячеек, для хранения спектральных данных изображения отпечатка пальца необходимы 80x120x10 = 96000 битов ипи 96000/8 = 12000 байтов.

Поскопьку изображение содержит 80x120 = 9600 ячеек и параметр зернистости равен двум, то есть ячейки объединены в группы, содержащие 2x2 = 4 ячейки, общее число групп ячеек равно 9600/4 = 2400. Следовательно, необходимо хранить 2400 значений степени качества. Если для хранения каждого значения степени качества необходимы 4 бита (см. таблицу А.1). для хранения всех 2400 значений потребуется 2400x4 = 9600 битое или 9600.'8 = 1200 байтов.

Таблица А.1 — Запись спектральных данных изображения отпечатка пальца, попученных с использованием квантованных косинусоидальных триплетов (пример 1)

Попе

Размер, байты

Значение

Идентификатор формата

4

0x46535000 («F», «S», «Р», 0x00)

Номер версии стандарта

4

0 x 30313000 («0». «1». «0», 0x00)

Длина записи

4

13246

Число представлений папьцев

1

1

Разрешение изображений по горизонтали

2

197 ppcm

Разрешение изображений по вертикали

2

197 ppcm

Число ячеек по горизонтали

2

80

Число ячеек по вертикали

2

120

Число пикселей в ячейках по горизонтали

2

5

Число пикселей в ячейках по вертикали

2

5

Число пикселей между центрами ячеек по горизонтали

2

5

Число пикселей между центрами ячеек по вертикали

2

5

Метод выбора спектральных составляющих

1

0

Число битов, кодирующих направление распространения косинусоидальной функции

1

4

Число битов, кодирующих длину волны косинусоидальной функции

1

3

30

Страница 35

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Окончание таблицы А. 1

Попе

Размер, байты

Значение

Число битов, кодирующих фазовый сдвиг

1

3

Число битое, кодирующих показатель качества

1

4

Параметр зернистости группы ячеек

1

2

Зарезервированные байты

0

Локализация пальца

1

2

Тип отпечатка пальца

1

0

Число изображений отпечатков одного пальца

1

1

Качество изображения отпечатка пальца

1

80

Длина блока спектральных данных изображения отпечатка пальца

2

13201

Номер изображения

1

0

Спектральные данные изображения отпечатка пальца

12000

<Данные>

Данные о качестве ячеек

1200

<Данные>

Длина блока дополнительных данных

2

0

А.2 Пример 2

Пример записи спектральных данных изображения отпечатка пальца приведен в таблице А.2. В качестве исходного биометрического образца, как и в примере 1. использовано изображение размером 400x600 пикселей с разрешением по горизонтали и вертикали 500 ppi (197 ppcm). Однако в данном случав исходный биометрический образец был подвергнут субдискретизации и обрезке, в результате чего был получен промежуточный биометрический образец, который использовали для получения спектральных данных.

Изображение сначала было обрезано до размера 300 x 400 пикселей, а затем подвергнуто субдискретизации до разрешения по горизонтали и вертикали 200 ppi (79 ppcm) для получения изображения размером 120 х 160 пикселей.

Как и в примера 1. в процессе фрагментации изображение разбито на неперекрывающиеся ячейки размером 5x5 пикселей. В данном случае изображение представлено в виде сетки размерами 24x32 ячейки.

Для кодирования угла распространения косинусоидальной функции 8 использованы четыре бита, для кодирования длины волны косинусоидальной функции \ использованы три бита, для кодирования фазового сдвига ft также использованы три бита. Следовательно, существует квантованный ряд. содержащий 24х23х 23 = 1024 возможных косинусоидальных триплетов, которым соответствуют 1024 возможных типов структур ячеек. Рассматриваемая ячейка изображения отпечатка пальца будет представлена одним из указанных типов структур. Конкретный тип структуры должен быть выбран с использованием критерия максимального правдоподобия, описанного в 7.4.1. Информация о каждой ячейке закодирована с использованием 10 битов. До получения спектральных данных информация о каждой ячейке кодировалась с использованием 200 битов (каждая ячейка содержит 5x5 = 25 пикселей, каждый пиксель закодирован с использованием одного байта, или восьми битов: 25 пикселей закодированы с использованием 25 x 8 = 200 битов). Спектральные данные ячеек составляют большую часть информации, содержащейся в записи спектральных данных изображения отпечатка пальца.

Поскольку изображение содержит 24 х 32 ячеек, для хранения спектральных данных изображения отпечатка пальца необходимы 24x32x10 = 7680 битов или 7680/8 = 960 байтов.

Поскольку изображение содержит 24x32 = 768 ячеек и параметр зернистости равен двум, то есть, ячейки объединены в группы, содержащие 2x2 = 4 ячейки, общее число групп ячеек равно 768/4 = 192. Следовательно, необходимо хранить 192 значения степени качества. Если для хранения каждого значения степени качества используют четыре бита (см. таблицу А.2). для хранения всех 192 значений необходимы 192 x 4 = 768 битов или 768|8 = 96 байтов.

Таким образом, для хранения всей записи необходимо 1102 байта. Значения полей записи, рассмотренной в данном примере, приведены в таблице А.2 (все значения представлены в десятичной форме, за исключением значений полей идентификатора формата и номера версии стандарта, которые представлены в шестнадцатеричной форме).

31

Страница 36

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Таблица А.2 — Запись спектральных данных изображения отпечатка пальца, полученных с использованием квантованных косинусоидальных триплетов (пример 2)

Попе

Размер, байты

Значение

Идентификатор формата

4

0x46535000 («F», «S», «Р», 0x00)

Номер версии стандарта

4

0x30313000 («0». «1». «0», 0x00)

Длина записи

4

1102

Число представлений пальцев

1

1

Разрешение изображений по горизонтали

2

79 ррсгп

Разрешение изображений по вертикали

2

79 ррст

Число ячеек по горизонтали

2

24

Число ячеек по вертикали

2

32

Число пикселей в ячейках по горизонтали

2

5

Число пикселей в ячейках по вертикали

2

5

Число пикселей между центрами ячеек по горизонтали

2

5

Число пикселей между центрами ячеек по вертикали

2

5

Метод выбора спектральных составляющих

1

0

Число битов, кодирующих направление распространения косинусоидальной функции

1

4

Число битов, кодирующих длину волны косинусоидальной функции

1

3

Число битов, кодирующих фазовый сдвиг

1

3

Число битов, кодирующих показатель качества

1

4

Параметр зернистости группы качества ячеек

1

2

Зарезервированные байты

0

Локализация пальца

1

2

Тип отпечатка пальца

1

0

Число изображений отпечатков одного пальца

1

1

Качество изображения отпечатка пальца

1

80

Длина блока спектральных данных изображения отпечатка пальца

2

1057

Номер изображения

1

0

Спектральные данные изображения отпечатка пальца

960

<Данные>

Данные о качестве ячеек

96

<Данные>

Длина блока дополнительных данных

2

0

А.З Сравнение размеров

1)    Полный размер файла изображения 480 x 640 с разрешением 500 ppi приблизительно равен 300 кбайт. Полный размер файла изображения 400x600 с разрешением 500 ppi равен 240 кбайт.

Размер файла изображения 480 x 640 с разрешением 500 ppi. сжатого с использованием алгоритма WSQ (Wavelel-packet Scalar Quantization format: формат квантования с использованием пачек вейвлетов) с коэффициентом сжатия 15:1. приблизительно равен 20 кбайт.

2)    Размер файла изображения 400x600 с разрешением 500 ppi. сжатого с использованием алгоритма WSQ с коэффициентом сжатия 15:1, равен 16 кбайт.

Размер файла изображения 400 x600 с разрешением 500 ppi. сохраненного с использованием квантованных косинусоидальных триплетов, приблизительно равен 12 кбайт (см. таблицу А.1).

3)    Размер файла обрезанного и субдискретизированного изображения 120x160 с разрешением 250 ppi. сжатого с использованием алгоритма WSQ с коэффициентом сжатия 15:1. равен 1,25 кбайт.

Размер файла обрезанного и субдискретизированного изображения 120x160 с разрешением 250 ppi с использованием квантованных косинусоидальных триплетов, приблизительно равен 0.96 кбайт (см. таблицу А.2).

32

Страница 37

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Приложение В (справочное)

Примеры записи спектральных данных изображения отпечатка пальца с использованием дискретного преобразования Фурье для выбора спектральных составляющих

В настоящем приложении приведены два примера записи спектральных данных изображения отпечатка пальца с использованием локального дискретного преобразования Фурье для выбора спектральных составляющих. В качестве исходного биометрического образца использовано изображение, описанное в приложении А. подраздел А.1.

В.1 Пример 1

В данном примере рассмотрен промежуточный биометрический образец размером 120x160. описанный в приложении А. подраздел А.2.

В процессе фрагментации изображение разбито на перекрывающиеся ячейки с расстоянием между центрами ячеек в горизонтальном и вертикальном направлениях, равным пяти пикселям. Каждая ячейка имеет размер 16x16 пикселей. Смещение от начала координат изображения отпечатка пальца в горизонтальном направлении равно четырем пикселям, в вертикальном направлении — девяти пикселям. В данном случае изображение представлено в виде сетки размерами 21x28 ячеек, соответствующих центральной области изображения размером 116x151 пикселей.

В данном примере для получения спектральных данных изображения отпечатка пальца использовано дискретное преобразование Фурье. Для хранения выбирают одну из составляющих с максимальной амплитудой.

Для хранения индекса к (представляющего частоту f,) необходимо I log2 1161 = 7 битов, в то время как для хранения индекса / (представляющего частоту fy) необходимо I tog2 1511 = 8 битов. Если для хранения амплитуды и фазы спектральных составляющих, полученных в результате преобразования Фурье, используется по три бита, спектральная составляющая в каждой ячейке может быть представпена с использованием 7 + 8 + 3 + 3 = 21 бита. Поскольку общее число ячеек 21 х28 = 588. для хранения спектральных данных изображения отпечатка пальца необходимо 588x21 = 12348 битов, то есть около 1544 байтов.

Если параметр зернистости равен трем, ячейки образуют 7x9 = 63 группы, следовательно, необходимо хранить 63 значения степени качества. Если для хранения каждого значения степени качества необходимо три бита (см. таблицу В.1). для хранения 63 значений необходимо 63x3 = 189 битое или 24 байта.

Таким образом, для хранения всей записи необходимо 1619 байтов. Значения полей записи, рассмотренной в примере, приведены в таблице В.1.

Таблица В.1 — Запись спектральных данных изображения отпечатка пальца, полученных с использованием ДПФ (пример 1)

Поле

Размер. байты

Значение

Идентификатор формата

4

0x46535000 («F», «S», иР», 0x00)

Номер версии стандарта

4

0x30313000 («0». «1». «0», 0x00)

Длина записи

4

1619

Число представлений пальцев

1

1

Разрешение изображений по горизонтали

2

79 ррст

Разрешение изображений по вертикали

2

79 ррст

Число ячеек по горизонтали

2

21

Число ячеек по вертикали

2

28

Число пикселей в ячейках по горизонтали

2

16

Число пикселей в ячейках по вертикали

2

16

33

Страница 38

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Окончание таблицы В. 1

Попе

Размер, байты

Значение

Число пикселей между центрами ячеек по горизонтали

2

5

Число пикселей между центрами ячеек по вертикали

2

5

Метод выбора спектральных составляющих

1

1

Тип окна

1

0

Число сохраняемых спектральных составляющих в каждой ячейке

5

1 (старший байт):

1 (четыре младших байта)

Число битов, кодирующих фазу

1

3

Число битов, кодирующих амплитуду

1

3

Число битов, кодирующих показатель качества

1

3

Параметр зернистости

1

3

Зарезервированные байты

2

0

Локализация пальца

1

2

Тип отпечатка пальца

1

0

Число изображений отпечатков одного пальца

1

1

Качество изображения отпечатка пальца

1

80

Длина блока спектральных данных изображения отпечатка пальца

2

1569

Номер изображения

1

0

Спектральные данные изображения отпечатка пальца

1544

<Данные>

Данные о качестве ячеек

24

<Данные>

Длина блока дополнительных данных

2

0

В.2 Пример 2

Пример записи спектральных данных изображения отпечатка пальца, аналогичный приведенному в таблице В.1, приведен в таблице В.2; отличие заключается в том. что в настоящем примере для хранения выбирают две составляющих. Это означает, что спектральные составляющие в каждой ячейке могут быть представлены с использованием 2х(7 + 8 + 3 + 3) = 42 битов. В этом случае для хранения спектральных данных изображения отпечатка пальца необходимо 588x42 = 24696 битов или 24696i'8 = 3087 байтов. Таким образом, для хранения всей записи необходимо 3162 байта. Значения полей записи, рассмотренной в примере, приведены в таблице В.2.

Таблица В.2 — Запись спектральных данных изображения отпечатка пальца, полученных с использованием ДПФ (пример 2)

Поле

Размер, байты

Значение

Идентификатор формата

4

0x46535000 (eF*. «S». «Р», 0x00)

Номер версии стандарта

4

0x30313000 («0». «1». «0», 0x00)

Длина записи

4

3162

Число представлений пальцев

1

1

Разрешение изображений по горизонтали

2

79 ррст

34

Страница 39

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Окончание таблицы В.2

Поле

Размер, байты

Значение

Разрешение изображений по вертикали

2

79 ррст

Число ячеек по горизонтали

2

21

Число ячеек по вертикали

2

28

Число пикселей в ячейках по горизонтали

2

16

Число пикселей в ячейках по вертикали

2

16

Число пикселей между центрами ячеек по горизонтали

2

5

Число пикселей между центрами ячеек по вертикали

2

5

Метод выбора спектральных составляющих

1

1

Тип окна

1

0

Число сохраняемых спектральных составляющих в каждой ячейке

5

1 (старший байт);

2 (четыре младших байта)

Число битое, кодирующих фазу

1

3

Число битов, кодирующих амплитуду

1

3

Число битое, кодирующих показатель качества

1

3

Параметр зернистости

1

3

Зарезервированные байты

2

0

Локализация пальца

1

2

Тип отпечатка пальца

1

0

Число изображений отпечатков одного пальца

1

1

Качество изображения отпечатка пальца

1

80

Длина блока спектральных данных изображения отпечатка пальца

2

3112

Номер изображения

1

0

Спектральные данные изображения отпечатка пальца

3087

<Данные>

Данные о качестве ячеек

24

<Данные>

Длина блока дополнительных данных

2

0

35

Страница 40

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Приложение С (справочное)

Примеры записи спектральных данных изображения отпечатка пальца с использованием фильтра Габора для выбора спектральных составляющих

В настоящем приложении приведен пример записи спектральных данных изображения отпечатка пальца с использованием фильтра Габора для выбора спектральных составляющих. Сохраняемой спектральной составляющей является угол фильтра с максимальной энергией. В качестве исходного биометрического образца использовано изображение размером 400x600 пикселей с разрешением по горизонтали и вертикали 500 ppi (197 ppcm). Субдискретизация и обрезка изображения не проводились.

В процессе фрагментации изображение было разбито на перекрывающиеся ячейки с расстоянием между центрами ячеек в горизонтальном и вертикальном направлениях, равным семи пикселям. Каждая ячейка имеет размер 15x15 пикселей.

Смещение от начала координат в горизонтальном направлении равно нулю пикселей (то есть, отсутствует), в вертикальном направлении — трем пикселям. В данном случае изображение представлено в виде сетки размерами 56x84 ячеек, соответствующих обпасти изображения размером 400x596 пикселей.

Частота фильтра Габора выбрана равной 1/14. а стандартное отклонение выбрано равным 5.

Число направлений выбрано равным 18. таким образом, в фильтре Габора использованы направления из ряда в = {0. 10.20..... 160. 170}.

Для хранения выбирают только порядковый номер, определяющий угол фильтра Габора с максимальной энергией. Поскольку число возможных направлений равно 18. для хранения порядкового номера необходимо |tog2181 = 5 битов.

Для хранения информации о качестве ячеек используют ноль битов (таблица С.1), то есть информацию о качестве ячеек не сохраняют.

Таблица С.1 — Запись спектральных данных изображения отпечатка пальца, полученных с использованием фильтра Габора

Поле

Размер, байты

Значение

Идентификатор формата

4

0x46535000 (eF», «S». «Р», 0x00)

Номер версии стандарта

4

0x30313000 («0», «1», «0», 0x00)

Длина записи

4

52975

Число представлений пальцев

1

1

Разрешение изображений по горизонтали

2

197 ppcm

Разрешение изображений по вертикали

2

197 ppcm

Число ячеек по горизонтали

2

56

Число ячеек по вертикали

2

84

Число пикселей в ячейках по горизонтали

2

15

Число пикселей в ячейках по вертикали

2

15

Число пикселей между центрами ячеек по горизонтали

2

7

Число пикселей между центрами ячеек по вертикали

2

7

Метод выбора спектральных составляющих

1

2

Стандартное отклонение

4

5

Число частот

2

1

Частоты

4

1/14

36

Страница 41

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Окончание таблицы С. 1

Попе

Размер, байты

Значение

Число направлений

1

18

Число сохраняемых спектральных составляющих в каждой ячейке

1

0

Число битое, кодирующих показатель качества

1

0

Параметр зернистости

1

0

Зарезервированные байты

0

Локализация пальца

1

2

Тип отпечатка пальца

1

0

Число изображений отпечатков одного пальца

1

1

Качество отпечатка пальца

1

0

Длина блока спектральных данных изображения отпечатка пальца

2

52921

Номер изображения

1

0

Спектральные данные изображения отпечатка пальца

52920

<Данные>

Длина блока дополнительных данных

2

0

37

Страница 42

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Приложение ДА (справочное)

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов ссылочным национальным стандартам Российской Федерации

Обозначение ссылочного международного стандарта

Степень

соответствия

Обозначение и наименование соответствующего национального стандарта

ИСО/МЭК 19784-1:2006

ИСО/МЭК 19785-1:2006

ЮТ

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19785-1-2008 «Автоматическая идентификация. Идентификация биометрическая. Единая структура форматов обмена биометрическими данными. Часть 1. Спецификация элементов данных»

' Соответствующий национальный стандарт отсутствует. До его утверждения рекомендуется использовать перевод на русский язык данного международного стандарта. Перевод данного международного стандарта находится в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.

Примечание — В настоящей таблице использовано следующее условное обозначение степени соответствия стандартов:

- ЮТ — идентичные стандарты.

38

Страница 43

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

Библиография

[1]    Спецификация передачи отпечатков пальцев в электронном виде, Информационная служба уголовного судопроизводства, январь. 1999 (Electronic Fingerprint Transmission Specification. Criminal Justice Information Sen/ices. January 1999)

[2]    Обработка двумерных сигналов и изображений (LIM. JAE, S.. Two-Dimensional Signal and Image Processing. Prentice Hall PTR. 1990)

[3]    Алгоритмы анализа с использованием фильтров Габора (FEICHTINGER. H.G. and STROHMER. Т. (Eds.). Gabor Analysis and Algorithms. Birkhauser, 1998)

39

Страница 44

ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-3—2009

УДК 004:934:006.89:006.354    ОКС    35.040    П85

Ключевые слова: автоматическая идентификация, биометрическая идентификация, форматы обмена биометрическими данными, данные изображения, отпечаток пальца

Редактор Т. А. Леонова Технический редактор В. Н. Прусакова Корректор Л. Я. Митрофанова Компьютерная верстка 3. И. Мартыновой

Сдана о набор 30.12.2010. Подписано а печать 01.03.2011. Форма! 60х84’/а. Бумага офсетная. Гарнитура Ариал Печать офсетная. Уел. леч. л. 5.12. Уч.-изд. л. 5.30 Тира* 94 эм. За*. 19

ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ». 123995 Мосюа. Гранатный пер.. 4. www.goslinfo.ruinl0@90scinf0.ru Набрано и отпечатано о Калужской типографии стандартов, 248021 Капута, ул. Московская. 256.