信息技术 生物特征样本质量 第9部分：血管图像数据 征求意见稿

1GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021信息技术可扩展的生物特征识别数据交换格式第9部分：血管图像数据本文件：——规定了用于表示血管图像数据通用的可扩展的数据交换格式：一种是基于ASN.1中可扩展规范的已标记二进制数据格式，另一种是基于XSD的文本数据格式。两者能够存储相同的信息；——给出了数据记录内容的示例；——提出了数据获取中应用的最低要求、推荐方法和最佳实践；——描述了针对可扩展格式的血管图像数据的符合性测试方法、测试断言和测试程序。本文件适用于血管生物特征识别厂商在存储、记录和传输环节进行血管特征图像数据交换。同时适用于检测机构、最终用户以及血管生物特征识别厂商进行符合性测试。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1988信息技术信息交换用七位编码字符集（GB/T1988-1998，ISO/IEC646:1991，eqv）ISO/IEC8824-1信息技术抽象语法记法一（ASN.1）第1部分：基本记法规范（Informationtechnology-AbstractSyntaxNotationOne(ASN.1)—Part1:Specificationofbasicnotation）注：GB/T16262.1信息技术抽象语法记法一（ASN.1）第1部分：基本记法规范（GB/T1ISO/IEC8825-1信息技术ASN.1编码规则第1部分：基本编码规则（BER）、正则编码规则（CER）和非典型编码规则（DER）规范（Informationtechnology—ASN.1encodingrules—Part1:SpecificationofBasicEncodingRules(BER),CanonicalEncodingRules(CER)andDistinguishedEncodingRules(DER)）注：GB/T16263.1信息技术ASN.1编码规则第1部分：基本编码规则（BER）、正则编码规则（CER）和非典型编码规则（DER）规范（GB/T16263.1-2006，ISO/IEC8825-ISO/IEC14495-1信息技术连续色调静态图像的无损和近无损压缩：基准第1部分（Informationtechnology—Losslessandnear-losslesscompressionofcontinuous-tonestillimages:BaselineISO/IEC15444-1信息技术JPEG2000图像编码系统第1部分：核心编码系统（Informationtechnology—JPEG2000imagecodingsystem—Part1:CoreCodingsystem）注：GB/T30248.1信息技术JPEG2000图像编码系统第1部分：核心编码系统（GB/T30248.1-2013，ISO/IECISO/IEC15948信息技术计算机图形和图像处理便携式网络图形(PNG):功能规范（Informationtechnology—Computergraphicsandimageprocessing—PortableNetworkGraphics(PNG):Functionalspecification）2GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021ISO/IEC39794-1信息技术可扩展的生物特征识别数据交换格式第1部分：框架（Informationtechnology—Extensiblebiometricdatainterchangeformats—Part1:Framework）注：GB/TXXXXX.1信息技术可扩展的生物特征识别数据交换格式第1部分：框架（GB/TXXX3术语和定义ISO/IEC39794-1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。ISO和IEC在以下地址维护用于标准化的术语数据库：——ISO在线浏览平台：/obp；——IEC电子百科：/。3.1质心centroid质量的中心。3.2背面dorsal手指或手的背部。3.3腹面ventral手指或手的掌面。3.4血管生物特征图像vascularbiometricimage原始的或处理过的血管纹图像。这些图像代表血管的物理特征特性，用以辨识或验证个体的身份。4缩略语下述缩略语适用于本文件。ICS：实现符合性说明(ImplementationConformanceStatement)JPEG：联合图像专家组（JointPhotographicExpertsGroup）MIR：中红外（MidrangeInfrared）NIR：近红外（NearInfrared）nm：纳米（Nanometre）PGM：便携式灰色地图（PortableGrayMap）PNG：便携式网络图形（PortableNetworkGraphics）ppcm：每厘米像素数（PixelsPerCentimetre）RGB：红、绿、蓝颜色模型（Red,Green,BlueColorModel）VIR：血管生物特征图像记录（VascularBiometricImageRecord）3GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:20215符合性如果生物特征数据块（biometricdatablock，BDB）满足下列条款对应的所有关联要求，则符合本文件：a)其数据结构、数据值及其数据元素之间的关系，符合第6章、第7章、第8章和附录A中的规b)其数据值与生成生物特征识别数据记录的输入生物特征数据之间的关系，符合第6章、第7章、第8章和附录A中的规定。如果一个生成生物特征识别数据记录的系统，像在其关联的实现符合性声明(implementationconformancestatement，ICS)里声称的那样，其输出的所有生物特征识别数据记录都符合本文件的要求（在5.a、5.b中定义），则该系统符合本文件。该系统不需要能够生成涵盖本文件所有可能方面的生物特征识别数据记录，只需要能够生成那些在ICS声称的能够被该系统支持的生物特征识别数据记录。如果一个使用生物特征识别数据记录的系统，像在其关联的ICS里声称的那样，为了达到系统的预期目的，其能够读入、使用所有符合本文件要求（在5.a、5.b中定义）的生物特征识别数据记录，则该系统符合本文件。该系统不需要能够使用涵盖本文件所有可能方面的生物特征识别数据记录，只需要能够使用那些在ICS里声称的能够被该系统支持的生物特征识别数据记录。符合性测试方法应符合附录C的规定。6模态特定信息6.1采集建议6.1.1图像区域血管纹生物特征识别技术可以从人体不同部位采集图像，现有技术可以采集手指、手背和手掌图像。图像中的人体部位应在格式中指定，包括左手、右手以及手指（拇指、食指、中指、无名指和小指）。本文件为潜在利用人体其他部位识别的未来技术预留了字段。6.1.2光照通常使用波长为700nm～1200nm的NIR光照射皮肤，来采集血管生物特征图像。在VIR中未定义光源与皮肤切平面的夹角，因为反射式成像可能使用漫射光代替直射光以避免镜面反射。相反，本文件指定了观察到的生物特征特性是基于透射式成像或者反射式成像。在有多个光源用于背景遮蔽的情况下，可以指定两个或多个不同波长的光源。6.1.3规范化投影采集的图像应是人体部位的垂直投影。若原始图像不是人体部位的垂直投影，则应转化为垂直投影图像。任何由光学系统造成的显著几何畸变都应在创建VIR之前消除。6.1.4不透明物体遮挡一些不透明物体可能遮挡血管纹成像，如戒指、纹身、绷带等。宜避免使用带遮挡的图像。6.2图像坐标系考虑因素6.2.1标准姿势4GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021概述本文件定义了采集人体部位原始图像的标准姿势。基于这些标准姿势，6.2.2中定义了对象（人体目标部位）坐标系。手掌手掌不应弯曲，每个手指的边界都应在相机拍摄范围内。手指应伸直，手掌标准姿势的示例见图1。在标准姿势下，相机方向平行于中定义的手掌坐标系的Z轴。手指手指的标准姿势是一个伸直的手指。为清晰起见，本文件中手指的“正面”定义为手指的腹面。手指标准姿势的示例见图2。手背手背的标准姿势应是将手背朝向采集设备，使得手背的切平面与图像的坐标空间平行，以产生手背的正射图像。手背标准姿势的示例见图3。在标准姿势下，相机方向平行于中定义的手背坐标系的Z轴。未来模态的标准姿势本文件应为潜在利用人体其他部位的未来技术预留标准姿势定义。a）左手b）右手图1手掌血管生物特征识别的标准姿势和对象坐标系5GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021图2手指血管生物特征识别的标准姿势和对象坐标系a）左手b）右手图3手背血管生物特征识别的标准姿势和对象坐标系6.2.2对象坐标系概述血管图像头记录提供了一个可选字段，用于指定血管图像相对标准姿势的旋转角度。为了有效指定该角度，本文件定义了手掌、手指和手背坐标系。所有坐标系均遵循右手欧式坐标系。手掌手掌坐标系的Y轴沿着中指的相反方向，X轴在手掌平面上垂直于Y轴，见图1。Z轴由右手欧式坐标系决定，正向远离成像设备。手掌坐标系的原点定义为手形轮廓的质心。手指手指坐标系的X轴定义为从指根到指尖的方向，见图2。Z轴垂直于X轴且远离正面。Y轴垂直于X轴和Z轴，方向遵循右手欧式坐标系。手指坐标系的原点定义为手指轮廓的质心。手背手背坐标系的Y轴沿着中指的相反方向，X轴沿着手背的切平面垂直于Y轴，见图3。Z轴垂直于X轴和Y轴。Z轴的正向远离成像设备，遵循右手欧式坐标系。手背坐标系的原点定义为手形轮廓的质心。未来模态的坐标系6GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021本文件应为可以利用人体其他部位的未来技术预留对象坐标系定义。6.3图像表示要求6.3.1概述对血管图像表示的要求依赖于多种因素，包括应用、需要保留和交换的可用的原始像素信息量以及目标性能指标。这些因素导致图像表示具有基于以下方面的特征。6.3.2像素宽高比像素宽高比默认为1:1，若像素不是正方形的，则应描述宽高比。6.3.3位深图像应至少有128个灰度级的动态范围，每个灰度值至少用一个字节，即8bits表示，并至少提供7bits有效灰度信息。图像数据可以使用两个或多个字节表示灰度。6.3.4空间采样率对血管图像采集的要求依赖于多种因素，如应用的类型、需要保留和交换的可用的原始像素信息量以及目标性能。血管生物特征识别成像的另一个需要考虑的因素是：提取血管纹数据的图像，其所对应的人体目标部位的物理尺寸存在很大差异（与其他生物特征识别模态不同）。例如，由于观察到的生物特征特性的大小不同，手指静脉采集设备可能需要比手掌静脉采集设备更高的空间采样率。因此，本文件不指定最小空间采样率，采集的图像的空间采样率应以ppcm表示。7抽象数据元素7.1目的及整体结构本章描述了本文件中定义的数据元素的内容，其独立于数据元素的编码。附录A中规定了这些数据元素的呈现形式。第8章及附录A中给出了已标记二进制编码和XML编码。为了帮助识别抽象值，ASN.1模块和XSD中的抽象数据元素使用相同的小驼峰命名法。小驼峰式名称源自此处给出的抽象值。图4中另外描述了用于提供信息的抽象数据元素的结构。7GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021图4血管图像数据块7.2血管图像数据块（Vascularimagedatablock）抽象值：见图4-血管图像数据块。内容：该数据元素是与血管图像相关的所有数据的集合。7.3版本块（Versionblock）抽象值：见ISO/IEC39794-1。内容：本文件的版本号应为3。年份应为本文件发布的年份。7.4表示块（Representationblocks）抽象值：见图4-血管图像数据块。内容：该数据元素是与血管图像相关的所有数据的集合，版本块信息除外。7.5位置（Position）抽象值：见附录A。内容：该数据元素表示图像数据中编码的血管区域。例如，在ASN.1编码中，用“rightPalm”描述右手手掌图像。7.6图像数据格式（Imagedataformat）7.6.1支持的图像数据格式（Supportedimagedataformats）抽象值：适用于表1。8GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021内容：血管图像应使用未压缩或压缩格式进行编码。用于编码血管图像数据的格式应与该数据元素中指定的格式相匹配。表1列出了支持的编码算法和可能使用的相关参数。表1图像数据格式4:17.6.2PGM格式定义（PGMformatdefinition）血管图像可以采用Netpbm便携式灰度二进制图像格式进行编码，格式的定义如下：a）“magicnumber”=“P5”，用于标识文件类型，其后为：b）任何空白（空格，TABs，CRs，LFs）；c）以符合GB/T1988的编码字符十进制格式表示宽度（Width）；d）任何空白（空格，TABs，CRs，LFs）；e）以符合GB/T1988的编码字符十进制格式表示宽度（Heightf）任何空白（空格，TABs，CRs，LFs）；g）以符合GB/T1988的编码字符十进制表示的最大灰度值（Maxval），Maxval应大于0，且小于65536；h）单个空白字符（通常是换行符）；i）有Height行图像数据值，按从上到下的顺序排列。每行由Width个灰度值组成，按从左到右的顺序排列。每个灰度值都是一个0到Maxval之间的数字，0是黑色，Maxval是白色。每个灰度值以纯二进制表示，长度为一或两个字节。如果Maxval小于256，则为一个字节，否则为两个字节。最高有效字节在前。7.7血管图像数据（Vascularimagedata）抽象值：见附录A。内容：该数据元素包含已编码的血管图像数据。7.8采集日期/时间块（Capturedate/timeblock）见ISO/IEC39794-1。7.9采集设备块（Capturedeviceblock）7.9.1型号标识符块（Modelidentifierblock）见ISO/IEC39794-1。7.9.2采集设备技术标识符（Capturedevicetechnologyidentifier）抽象值：见表2。内容：该数据元素表示用于获取生物特征样本的采集设备技术类型，抽象值描述见表2。表2采集设备技术标识符9GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:20217.9.3认证标识符块（Certificationidentifierblock）见ISO/IEC39794-1。7.10质量块（Qualityblocks）见ISO/IEC39794-1。7.11扫描分辨率块（Scanresolutionblock）抽象值：见附录A。内容：该数据元素表示血管图像的分辨率，由两个元素组成：——单位长度内的采样数或像素数；——与采样数相关的度量单位（英寸或厘米）。若7.12中定义的像素宽高比不是1:1，则该元素应指定水平分辨率，垂直分辨率按以下公式计算：垂直方向单位长度内的采样数=水平方向单位长度内的采样数×像素宽高比7.12像素宽高比块（Pixelaspectratioblock）抽象值：见附录A。内容：该数据元素指定像素宽高比。7.13位深（Bit-depth）抽象值：从8到16的整数值。内容：该数据元素表示灰度图像中每个像素的位数或RGB图像中每个像素的每个颜色分量的位数。7.14旋转角度（Rotationangle）抽象值：0到359之间的角度。内容：该字段可选，指定对象坐标系中图像关于Z轴的旋转角度。以角度为单位，归一化为十六位有符号整数（无符号短整型），计算公式：7.15图像翻转（Imageflip）抽象值：见附录A。内容：该元素指定包含的图像是否翻转以及翻转方式。7.16光照（Illumination）抽象值：见附录A。内容：该元素是一个信息可选字段，指定采集设备的光源。该元素定义的类型有NIR、MIR和可见光。光照类型应根据光源波长进行分类，可见光的波长范围为：380nm～780nm，NIR的波长范围为：780nm~GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:20213000nm，MIR的波长范围：3000nm～50000nm。7.17成像方式（Imagingmethod）抽象值：见附录A。内容：该元素指定图像采集是通过透射式成像，还是反射式成像。7.18图像背景（Imagebackground）抽象值：True或False。内容：该布尔数据元素表示图像背景是否被处理过。如果图像背景经过处理，则该字段应设为True。7.19呈现攻击检测数据块（PADdatablock）见ISO/IEC39794-1。7.20分割块（Segmentationblocks）抽象值：见附录A。内容：该数据元素包含定义血管图像数据分割的n边多边形坐标。例如，可通过血管分割软件来处理血管图像。当顶点数目＞2时，顶点坐标应采用顺时针或逆时针方式，以连续的顺序标注在多边形的周边。任意两个顶点的位置不同，应由最后一个坐标和第一个坐标定义的边构成完整的多边形。多边形应是一个简单的、无交叉边且无内孔的平面图形。7.21注释块（Annotationblocks）抽象值：见表3。内容：该格式包含较大图像中血管的可选信息，表3中指定了本文件支持的一般原因。表3注释原因7.22说明块（Commentblocks）抽象值：任何字符串值（应附录A的要求）。内容：该数据元素包含与血管图像数据相关的说明数据。7.23供应商特定数据块（Vendorspecificdatablocks）抽象值：见附录A。因其由多个内部数据元素组成，宜通过直接检查模式了解可能的位置。内容：该数据元素包含与血管图像相关的供应商特定专有数据。由于这是一种可互操作的数据交换格式，因此该数据元素应包含与本文件其他元素一起提供的数据。8编码GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:20218.1已标记二进制编码附录A.1中定义的用于编码第7章中抽象数据元素的ASN.1类型，应符合ISO/IEC8824-1和ISO/IEC39794-1的要求。通过将ISO/IEC8825-1中定义的ASN.1非典型编码规则（DistinguishedEncodingRules，DER）应用于给定ASN.1模块中定义的VascularImageBlock类型值，来获取血管图像数据的已标记二进制编码。每个数据对象的DER编码分为三个部分：以八位位组形式表示的标记（用于标识数据对象）、长度（表征紧随其后的八位位组形式的长度值）和值。附录A.1中的ASN.1模块可在/iso-iec/39794/-9/ed-1/en/中获取。编码示例见附录B。8.2XML编码附录A.2中定义的用于编码第7章中抽象数据元素的XML类型，应符合ISO/IEC39794-1的要求。编码血管图像数据的XML文档应符合给定的XSD。附录A.2中的XSD可在https://standards编码示例见附录B。9注册格式类型标识符表4中列出的注册标识符，由生物特征注册机构登记，用来标识本文件中定义的血管图像数据交换格式。格式所有者是ISO/IECJTC1/SC37，其注册的生物特征组织标识符为257（0101Hex）。表4格式类型标识符organization(0)jtc1-sc37(257)bdbs(0)g3-binvascular-image(50)}organization(0)jtc1-sc37(257)bdbs(0)gvascular-image(51)}GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021（规范性）格式规范A.1已标记二进制的ASN.1模块RegistryIdBlock,ks,k,QualityBlocks,PADDataBlock,VersionBlock,CoordinateCartesian2DUrightMiddleFingerFront(5),rightLittleFingerFront(7),leftMiddleFingerFront(10),leftLittleFingerFront(12),rightMiddleFingerBack(15),rightLittleFingerBack(17),}}PositionCode,GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021}jpeg2000Lossless(2),}ImageDataFormatCode,}}}CaptureDeviceTechnologyIdCode,}OPTIONAL,}}}GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021}}}ImageFlipCode,}}}IlluminationCode,}}{GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021}ImagingMethodCode,}CoordinateCartesian2DUnsig}}}{}AnnotationReasonCode,}}GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021VendorSpecificDataBl}}A.2XML编码的XML模式定义xmlns:xs="/2001xmlns:vc="/2007/XMLSchema-GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021xmlns:cmn="/iso-iec/39794/-1"xmlns="/iso-iec/39794/-9"targetNamespace="https://standards.iso.94/-9"elementFormDefault="qualifiattributeFormDefault="unqualified"GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021<xs:complexTypename="Pos<xs:complexTypename="<xs:complexTypename="ImageDataGB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021<xs:complexTypename="Capture<xs:complexTypename="CaptureDeviceTechname="CaptureDeviceTechno<xs:complexTypenamGB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021<xs:complexTypename="Pi<xs:complexTypename="Imag<xs:complexTypenam<xs:complexTypename="IlluminGB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021<xs:complexTypename="Imagi<xs:extensionbase="cmn:CoordinateCartesian2GB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021<xs:complexTypename<xs:complexTypename=<xs:complexTypename="A<xs:complexTypename="Annotation<xs:complexTypenamGB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021<xs:complexTypename="V<xs:complexTypename="Vetype="VendorSpecificDataBlockType"m<xs:complexTypenamGB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021<xs:complexTypename="RGB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021编码示例B.1血管图像ASN.1编码示例血管图像ASN.1编码示例可在https:///iso-iec/39794/-9/ed-1/en/中获取。B.2血管图像XML编码示例xmlns:vir="/iso-iec<cmn:generation>3</cmn:iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAABgAAAAYCAAAAADFHGIkAABz+/QO99tRTDztw8GBiQrKQePFgDDHeOGA0MeF4INoIjExOAuDDera0UG2tcD6Gm3pg767kVj5jt/j8n0OTSBAoBpvoLRfcePOkHg+MH5uTmL9CCAgOr96S+f+X4U2LYXdjpd+8xxde3UiA2esQwJBEWBML1uaKqqKrc48UTXdW0JT2B2sKVHgzrhXzbjzxTYBmGJlquZyu8WP170KyUqbooVqch1ZThKeuEjsIfxWiQ2jq3tFCle1ZQTpV2Bu4TbPQ9N11GOGyRRIFvKqWnpSxepd5B8r3ih74XR2YnEMTTDybpS/525CpfSrB0UG0v8Dtd3xSadHmbpH7NPRnqg8S9Rc60bLfTDbQms72xU9r6QrfdZLZK9Na3pbcjl1DA+8a+tGB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021a1+WZzJDWAIHDOlPbzZ4gaV/gQWQtrav11MAAAAASUVORK5CY<cmn:organization>0</cmn:or<vir:samplesPerUnit>10</vir:samp<vir:bitDepth>8</vi<vir:rotationAngle>0</vir:rotGB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021<vir:imageBackgroud>true</vir:imagGB/TXXXXX.9—XXXX/ISO/IEC39794-9:2021符合性测试方法C.1概述本附录规定了适用于本文件的符合性测试方法、测试断言和测试程序。为了向测试实验室充分提供有关受试实现（ImplementationUnderTest，IUT）的信息，以便准确进行符合性测试并做出适当的符合性声明，IUT供应商应提供表C.1中的信息，并完成表C.2中关于“IUT支持”和“支持范围”的填写。所有表格都应在IUT提供给测试实验室之前或同时提供给测试实验室。表C.1供应商和IUT标识标准中的任意必要要求是否有未被完全支持的是或否）本文件所支持的编码方式由格式的模式建立，使用模式验证的文档可以确保所有1级的符合性问题。此外，本文件没有列出3级符合性以及个别2级的测试断言。附录A的模式中规定了大部分1级和2级要求，这里不再以表格形式重复。基于ISO/IEC39794-1，本文件以表格形式指定了IUT声称支持的并且测试实验室可试验的可选元素。国际电信联盟-电信标准化部（InernationalTelecommunicationUnion-TelecommunicationStandardization,ITU-T）维护能够用于处理ASN.1文档和模式的工具列表。万维网联盟（WoldWideWebConsort