ISOIEC 39794-92021 信息技术.可扩展生物测定数据交换格式.第9部分血管图像数据标准立项发展报告

信息技术可扩展生物测定数据交换格式第9部分：血管图像数据标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:InformationTechnology—ExtensibleBiometricDataInterchangeFormats—Part9:VascularImageData摘要生物特征识别技术作为信息安全与身份认证领域的关键支撑技术，近年来在全球范围内得到广泛应用。血管图像识别作为一种高安全性、难伪造的生物特征识别方式，其数据交换格式的标准化对于实现系统间互操作性和数据共享具有重要意义。本报告围绕国际标准ISO/IEC39794-9:2021《信息技术可扩展生物测定数据交换格式第9部分：血管图像数据》的立项背景、技术内容、标准架构及推广应用进行全面分析。该标准由国际标准化组织（ISO）与国际电工委员会（IEC）联合技术委员会ISO/IECJTC1下属分技术委员会SC37（生物特征识别）制定，于2021年6月15日正式发布。标准基于可扩展标记语言（XML）模式定义了血管图像数据的通用数据交换格式，涵盖手掌、手指、手背及腕部等部位的血管图像数据表示方法，并支持与已发布的标准二进制数据格式的兼容与转换。本报告详细梳理了该标准的制定历程、核心技术要素（包括数据格式结构、语义定义、质量参数及安全机制）、修订参与单位及其职责分工，并对标准在公共安全、金融服务、边境管控、医疗健康等领域的应用前景进行了展望。报告认为，ISO/IEC39794-9:2021的发布标志着血管图像识别技术向规范化、标准化和国际化方向迈出了重要一步，为全球范围内血管生物特征识别系统的互联互通与协同发展奠定了坚实的技术基础。关键词：生物特征识别；血管图像数据；数据交换格式；ISO/IEC39794；标准化；互操作性Keywords:Biometricrecognition;Vascularimagedata;Datainterchangeformat;ISO/IEC39794;Standardization;Interoperability一、引言随着信息技术的迅猛发展与数字化转型的深入推进，生物特征识别技术在身份认证、访问控制、公共安全、金融支付、边境管理等诸多领域发挥着日益重要的作用。指纹识别、人脸识别、虹膜识别等主流生物特征识别技术已实现规模化应用，然而这些传统生物特征在安全性、防伪性和稳定性方面仍存在一定局限。血管图像识别作为一项新兴的生物特征识别技术，凭借其活体检测能力、难以复制性和高精度等优势，正逐步获得学术界和产业界的广泛关注。血管生物特征识别主要基于人体皮下静脉血管的分布模式进行身份鉴别，包括手指静脉、手掌静脉、手背静脉和腕部静脉等。相较于其他生物特征，血管特征具有以下显著优势：其一，血管位于皮下组织，通常难以在不被察觉的情况下采集，具有天然的防伪性能；其二，血管图像必须来自活体组织，有效地阻止了伪造生物特征样本的攻击；其三，血管分布模式在成年后保持高度稳定，受年龄、环境等因素影响较小。然而，血管图像识别系统的推广应用面临着一个关键挑战——数据格式的标准化问题。由于不同厂商的采集设备、处理算法和数据存储格式各不相同，导致系统间的数据交换和互操作面临巨大障碍。为解决这一问题，国际标准化组织ISO/IECJTC1/SC37（生物特征识别标准化分技术委员会）启动了ISO/IEC39794系列标准的制定工作，专门针对各类生物特征数据定义可扩展的数据交换格式。ISO/IEC39794系列标准是ISO/IEC19794系列标准的演进与扩展，其核心设计理念是在保持数据交换格式兼容性的基础上，引入可扩展性机制，允许在保持标准核心结构不变的前提下，根据应用需求扩展自定义数据字段。其中，第9部分专门针对血管图像数据制定数据交换格式规范，取代了原有ISO/IEC19794-9:2011标准中关于血管图像数据的部分内容。二、标准立项背景与制定历程2.1生物特征识别标准化工作概况生物特征识别标准化工作始于21世纪初。2002年，ISO/IECJTC1成立了专门从事生物特征识别标准化的分技术委员会SC37，其工作范围涵盖生物特征识别技术的术语定义、接口规范、数据交换格式、性能测试与评价等多个方面。SC37成立以来，已发布了一系列具有重要影响力的国际标准，其中ISO/IEC19794系列标准是最为核心的数据交换格式标准。ISO/IEC19794系列标准最初于2005年至2007年间陆续发布，涵盖了指纹、人脸、虹膜、血管图像、签名等各类生物特征数据交换格式。该系列标准采用二进制编码方式定义数据格式，在当时的应用背景下发挥了重要作用。然而，随着技术的不断演进和应用场景的日益丰富，其固有局限性逐渐显现：格式扩展灵活性不足、维护复杂、与Web服务及XML技术体系的兼容性不佳等。2.2ISO/IEC39794系列标准的缘起针对ISO/IEC19794系列标准存在的不足，SC37于2016年前后启动了新一代可扩展生物测定数据交换格式标准的制定工作，即ISO/IEC39794系列标准。该系列标准的核心理念是将数据格式从传统的二进制编码转向XML模式定义，在保持与传统二进制格式兼容的同时，引入可扩展机制以适应当前和未来的应用需求。ISO/IEC39794系列标准采用分层架构设计，各部分分别对应不同类型的生物特征数据。具体而言，该系列标准包括：-ISO/IEC39794-1:框架（Framework）-ISO/IEC39794-4:指纹图像数据-ISO/IEC39794-5:人脸图像数据-ISO/IEC39794-6:虹膜图像数据-ISO/IEC39794-9:血管图像数据-ISO/IEC39794-10:签名痕迹时间序列数据2.3ISO/IEC39794-9:2021制定历程ISO/IEC39794-9:2021的制定工作由ISO/IECJTC1/SC37下设的WG3（数据格式工作组）负责推进。该工作组汇聚了来自全球多个国家的生物特征识别领域专家，包括学术界研究人员、产业界技术专家以及标准化专业人士。标准制定过程遵循ISO/IEC指令所规定的规范性程序，经历了以下主要阶段：-2016年：项目立项阶段，完成新工作项目提案（NWIP），经SC37成员国投票通过后正式立项；-2017-2018年：工作草案（WD）阶段，工作组成员围绕血管图像数据的XMLschema定义、数据元素语义、属性规范等技术内容进行多轮讨论与修订；-2019年：委员会草案（CD）阶段，草案在SC37范围内分发征求意见，收集各国家体反馈并逐条处理；-2020年：国际标准草案（DIS）阶段，草案进入公示投票环节，获得多数成员国赞成；-2020年底-2021年初：最终国际标准草案（FDIS）阶段，完成最终编辑性修改；-2021年6月15日：标准正式发布，编号为ISO/IEC39794-9:2021。三、标准技术内容与核心要素3.1适用范围与基本框架ISO/IEC39794-9:2021规定了血管图像数据的可扩展交换格式，适用于手指静脉、手掌静脉、手背静脉和腕部静脉等多种类型的血管图像数据。该标准定义了以下核心内容：1.数据格式结构：基于XMLSchema定义的血管图像数据交换格式，规定了数据的层级结构和字段定义；2.数据语义：准确定义了血管图像数据各组成元素的含义及其相互关系；3.编码方式：规定了血管图像数据的编码规则，支持多种图像编码格式；4.质量参数：定义了描述血管图像质量的特征参数及其取值范围；5.安全机制：规定了数据保护的相关机制，确保生物特征数据的安全性和隐私性。3.2数据格式定义与扩展机制ISO/IEC39794-9:2021的核心创新在于其可扩展性设计。标准采用XMLSchema作为数据交换格式的定义语言，借助XML命名空间机制实现数据的可扩展性。具体而言：-标准定义了一组核心数据元素（mandatoryelements）和可选数据元素（optionalelements），确保不同实现之间的基本互操作性；-标准允许在特定扩展点（extensionpoints）添加自定义数据元素，使得特定应用场景或特定厂商可以在保持标准兼容的前提下扩展数据内容；-标准定义了扩展注册机制，以确保扩展元素的命名不冲突，并可在不同系统间正确解析。3.3血管图像数据类型与属性定义标准针对不同类型的血管图像数据，定义了统一但灵活的数据表示方式。主要包含以下数据类别：（1）血管图像的通用属性：包括图像采集设备信息（厂商标识、设备型号、传感器类型）、图像采集条件（采集时间、采集环境）、图像格式信息（位深度、色彩空间、压缩方式）、图像尺寸与分辨率等。（2）血管图像特征描述符：定义了描述血管图像关键特征的数据字段，包括血管分叉点坐标、血管宽度信息、血管方向特征、图像质量评分等。（3）主体信息数据：包括血管图像采集的主体身份标识、采集方式（受控/非受控）、姿态信息等。3.4与传统标准（ISO/IEC19794-9:2011）的关系与差异ISO/IEC39794-9:2021与ISO/IEC19794-9:2011（信息技术生物测定数据交换格式第9部分：血管图像数据）之间存在密切关联但又具有显著差异：-格式载体不同：ISO/IEC19794-9:2011采用二进制编码格式，而ISO/IEC39794-9:2021采用XML格式定义数据交换结构；-兼容性设计：ISO/IEC39794-9:2021提供了与ISO/IEC19794-9:2011二进制格式的转换工具和映射方法，确保老系统数据可以向新格式平滑过渡；-扩展能力增强：相较于老标准的固定字段结构，新标准的可扩展机制使其能够灵活应对未来技术发展的需要；-语义表达更丰富：XML格式支持更丰富的数据语义表达，便于在互联网环境下进行数据交换。3.5安全性设计考量ISO/IEC39794-9:2021在标准设计过程中充分考虑了生物特征数据的安全与隐私保护要求。标准规定了以下安全机制：-数据加密建议：针对血管图像数据传输和存储环节的安全性要求，标准提供了与通用加密机制的接口适配建议；-假体检测支持：标准中定义了可用于活体检测（livenessdetection）的相关数据字段，以支持防止伪造血管特征的攻击；-隐私保护设计：标准遵循了ISO/IEC24745（生物特征信息保护）标准的框架性要求，确保血管图像数据在处理过程中符合隐私保护原则。四、主要参与制定单位介绍ISO/IEC39794-9:2021的制定工作汇聚了来自全球多个国家和地区的标准化机构和专业技术组织的力量。以下重点介绍在该标准制定过程中发挥关键作用的单位。4.1ISO/IECJTC1/SC37/WG3（数据格式工作组）ISO/IECJTC1/SC37/WG3是制定该标准的直属工作组，专门负责生物特征识别数据交换格式的标准化工作。WG3汇集了全球在生物特征识别数据格式领域最具权威的专家资源，其核心职责包括：制定和维护生物特征数据交换格式标准、评估各成员国提交的数据格式修改建议、协调与其他标准化组织（如ITU-T、ICAO等）的协作等。在ISO/IEC39794-9:2021的制定过程中，WG3组织了多次面对面会议和在线技术讨论，系统推进了标准草案的编制工作。WG3的召集人及项目编辑（ProjectEditor）对标准的技术内容起着关键的把关作用。项目编辑负责整合各方意见，形成统一的标准草案文本，确保标准在技术逻辑上保持一致性和严谨性。4.2中国参与单位——中国电子技术标准化研究院作为中国在生物特征识别标准化领域的核心支撑力量，中国电子技术标准化研究院（英文简称CESI）深度参与了ISO/IEC39794系列标准的制定工作，并在ISO/IEC39794-9:2021的技术讨论和意见反馈过程中发挥了积极作用。中国电子技术标准化研究院是工业和信息化部直属的事业单位，是国家电子信息技术领域标准化工作的核心研究机构，也是全国信息技术标准化技术委员会（TC28）秘书处的承担单位。其主要职责包括电子信息领域标准化的研究、制定、试验验证和应用推广，同时代表中国参与ISO/IECJTC1相关的国际标准化活动。在生物特征识别标准化方面，中国电子技术标准化研究院是国内该领域的牵头单位，承担了全国信息技术标准化技术委员会生物特征识别分技术委员会（TC28/SC37）的秘书处工作。该院在以下方面对ISO/IEC39794-9:2021的制定做出了实质贡献：（1）技术方案贡献：结合中国在血管图像识别技术方面的研究和应用积累，围绕血管图像数据的数据结构设计、质量参数定义等提出技术建议，推动标准在技术层面进一步完善。（2）兼容性测试验证：组织国内相关企业和科研机构开展血管图像数据格式的兼容性测试验证工作，为标准的技术可行性提供实证支撑。（3）标准推广实施：在国内组织开展标准的宣贯和培训活动，推动国内企业和相关机构及时了解和采用该国际标准。（4）国内外标准协调：积极协调国内血管图像识别相关标准（如GA/T1219等公共安全行业标准）与国际标准的对接，推动我国血管图像识别标准化工作与国际接轨。4.3参与的核心企业代表除标准化研究机构外，在ISO/IEC39794-9:2021制定过程中，全球多家领先的生物特征识别技术企业也深度参与了技术草案的讨论与制定工作。包括日本的日立制作所（Hitachi）、富士通（Fujitsu），韩国的LGInnotek等企业，他们在手指静脉识别、手掌静脉识别领域拥有深厚的技术积累和商用经验，为标准的制定提供了丰富的行业实践和工程经验，使得标准在可操作性和实用性方面更加扎实可靠。五、标准的技术特点与创新5.1可扩展性设计理念ISO/IEC39794-9:2021最大的技术创新在于其"可扩展性"设计理念。与传统的封闭式数据格式标准不同，该标准采用面向未来的设计思路：-定义了标准的扩展机制（extensionschema），允许特定应用领域或特定厂商在不改变标准核心结构的前提下，增加自定义的数据字段；-设计了"版本管理"机制，确保标准未来的修订可以保持向后兼容；-支持多个命名空间的组合使用，为跨领域数据交换提供了灵活性。5.2多模态数据支持标准不仅支持单一类型的血管图像数据，还支持多种血管图像数据类型的统一描述和组合应用。例如，可以在同一数据交换框架内同时携带手指静脉和手掌静脉图像数据，为多模态生物特征识别应用提供了数据层支持。5.3与Web技术的融合基于XMLSchema的定义方式使得ISO/IEC39794-9:2021与当前主流的互联网技术架构天然兼容。该标准可以方便地与RESTfulAPI、SOAP等Web服务技术结合使用，实现生物特征数据在网络环境下的规范化交换和共享。六、标准应用现状与推广前景6.1全球应用现状自ISO/IEC39794-9:2021发布以来，全球范围内已有多个国家和地区开始在其生物特征识别系统和相关产品中采用这一标准。在公共安全领域，部分国家的边境管控系统开始采用基于血管图像识别的身份验证方案，其所采集和交换的数据格式遵循ISO/IEC39794-9:2021的规定。在金融领域，手指静脉识别技术在ATM取款、移动支付等场景中得到了广泛应用。日本和波兰等国家的多家银行已在ATM系统中部署指静脉识别模块，这些系统在数据交换层面逐步向ISO/IEC39794-9:2021标准靠拢。在医疗健康领域，血管图像识别也被应用于患者身份管理、电子健康档案的安全访问控制等场景，标准所定义的数据交换格式为跨机构的数据共享提供了规范化基础。6.2中国应用与推广情况在中国，血管图像识别技术近年发展迅速，特别是在公共安全、金融支付和智能门禁等领域已有规模化应用。中国在血管图像识别技术的算法研究、系统开发和实际应用方面处于国际领先水平。然而，在标准化方面仍存在一定的差距和提升空间。目前，国家标准化管理委员会已启动ISO/IEC39794系列标准在我国的转化工作，全国信息技术标准化技术委员会生物特征识别分技术委员会正组织国内相关单位推进采标工作