(高清版)GB∕T 38122-2019 公共安全指紋識(shí)別應(yīng)用 驗(yàn)證算法性能評(píng)測方法

公共安全指紋識(shí)別應(yīng)用驗(yàn)證算法性能評(píng)測方法國家市場監(jiān)督管理總局 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4測試庫建庫準(zhǔn)則 5接口要求 6測試方法 6.2測試過程 7評(píng)價(jià)方法 附錄A（規(guī)范性附錄）測試函數(shù)C語言接口 附錄B（規(guī)范性附錄）嵌入式指紋識(shí)別產(chǎn)品驗(yàn)證算法測試接口 附錄C（規(guī)范性附錄）指紋特征數(shù)據(jù)測試文件結(jié)構(gòu) 參考文獻(xiàn) 本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由中華人民共和國公安部提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國安全防范報(bào)警系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC100)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：北京中盾安全技術(shù)開發(fā)公司、公安部第一研究所、浙江中正智能科技有限公司、長春鴻達(dá)光電子與生物統(tǒng)計(jì)識(shí)別技術(shù)有限公司、北京海鑫科金高科技股份有限公司、北京東方金指科技有限公司、深圳市亞略特生物識(shí)別科技有限公司、深圳市中控生物識(shí)別技術(shù)有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：劉琳、尹德森、張旭東、丁增喜、歐陽暉、張瑩、劉小杰、劉中秋、張樹功、楊春宇、郭田德、邵宇、陳書楷。Ⅰ1公共安全指紋識(shí)別應(yīng)用驗(yàn)證算法性能評(píng)測方法本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了公共安全指紋識(shí)別應(yīng)用中指紋驗(yàn)證算法性能評(píng)測的測試庫建庫準(zhǔn)則、接口要求、測試方法和評(píng)價(jià)方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于公共安全指紋識(shí)別應(yīng)用中指紋驗(yàn)證算法的性能測試和評(píng)價(jià)。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T26237.4—2014信息技術(shù)生物特征識(shí)別數(shù)據(jù)交換格式第4部分：指紋圖像數(shù)據(jù)GB/T35735—2017公共安全指紋識(shí)別應(yīng)用采集設(shè)備通用技術(shù)要求GB/T35736—2017公共安全指紋識(shí)別應(yīng)用圖像技術(shù)要求GA/T893—2010安防生物特征識(shí)別應(yīng)用術(shù)語3術(shù)語和定義GA/T893—2010界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1以特定格式保存特征信息的文件。3.2用于對指紋識(shí)別算法進(jìn)行性能評(píng)測的指紋圖像或特征文件集合。3.3用某一成功注冊的指紋特征文件與該手指其他所有特征文件進(jìn)行比對，發(fā)生錯(cuò)誤拒絕的次數(shù)占連續(xù)比對次數(shù)的比例大于設(shè)定值的情況。3.4發(fā)生拒認(rèn)的指紋數(shù)占成功注冊的指紋總指紋數(shù)的比例。注：用百分比表示。3.5非拒認(rèn)指紋同指比對時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤拒絕后的再嘗試比對。23.6發(fā)生重試的次數(shù)占非拒認(rèn)指紋同指比對總比對次數(shù)的比例。注：用百分比表示。4測試庫建庫準(zhǔn)則具體要求如下：—采集方式：單枚指紋平面活體采集；—采集設(shè)備：應(yīng)符合GB/T35735—2017的規(guī)定，類型不少于兩種；—圖像參數(shù)：應(yīng)符合GB/T35736—2017的要求；—圖像格式：BMP或符合GB/T26237.4—2014中8.3.17規(guī)定的其他文件格式；—采集數(shù)量：不少于1000人，每人采集不少于兩枚手指，右手和左手各不少于一枚手指，每枚手指采集指紋圖像數(shù)不少于三幅；51%49%;38%28%34%。5接口要求測試算法和嵌入式指紋識(shí)別產(chǎn)品應(yīng)能實(shí)現(xiàn)特征提取和特征比對功能。測試算法通過特征提取和特征比對接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)其功能，測試函數(shù)C語言接口見附錄A。嵌入式指紋識(shí)別產(chǎn)品通過特征提取和特征比對命令實(shí)現(xiàn)其功能，嵌入式指紋識(shí)別產(chǎn)品驗(yàn)證算法測試接口見附錄B。測試算法和嵌入式指紋識(shí)別產(chǎn)品通過特征提取功能得到的指紋特征文件，其文件結(jié)構(gòu)見附錄C。6測試方法測試項(xiàng)目為錯(cuò)誤接受率、錯(cuò)誤拒絕率、等錯(cuò)誤率、拒認(rèn)率、重試率和響應(yīng)時(shí)間。6.2測試過程指紋驗(yàn)證算法的性能測試，應(yīng)在某一注冊失敗率下進(jìn)行。指紋驗(yàn)證算法的測試分為特征文件集生成過程和指紋驗(yàn)證算法性能測試過程：使用6.2.2中的方法由測試庫生成特征文件集1,再使用6.2.3中的方法得到某一注冊失敗率下的特征文件集2,指紋驗(yàn)證算法性能結(jié)果的測試均基于特征文件集2進(jìn)行。錯(cuò)誤接受率和錯(cuò)誤拒絕率使用6.2.4和6.2.5中的方法進(jìn)行計(jì)算，等錯(cuò)誤率、響應(yīng)時(shí)間、接受者操作性特性曲線(ROC曲線）、檢測錯(cuò)誤權(quán)衡曲線(DET曲線）根據(jù)錯(cuò)誤拒絕率和錯(cuò)誤接受率的測試結(jié)果計(jì)在測試過程中首先使用３中的方法計(jì)算拒認(rèn)率，之后在拒認(rèn)率測試結(jié)果的基礎(chǔ)上，使用中的方法計(jì)算重試率。使用測試算法的特征提取功能，對測試庫中所有指紋圖像進(jìn)行特征提取，所生成指紋特征數(shù)據(jù)的特征提取狀態(tài)暫記錄為“注冊成功”，所有特征文件構(gòu)成特征文件集１。使用測試算法的特征比對功能，將特征文件集１中某一指紋的所有特征文件分別與該指紋的其他特征文件進(jìn)行比對，得到若干個(gè)相似度，若這些相似度的平均值小于選定相似度閾值（取值范圍為保留３位小數(shù)則判定該指紋為“注冊失敗”。在特征文件集１中，對所有指紋進(jìn)行上述操作，統(tǒng)計(jì)所有測試結(jié)果，在不同選定相似度閾值時(shí)，按式計(jì)算注冊失敗率。式中：—注冊失敗的指紋數(shù)；—總指紋數(shù)。注：“注冊失敗”的指紋數(shù)和總指紋數(shù)均指不相同指紋的數(shù)量。設(shè)置某一注冊失敗率，通過計(jì)算確定出與其對應(yīng)的相似度值，作為選定相似度閾值。在特征文件集１中，將同指比對相似度平均值小于此選定相似度閾值的所有特征文件的特征提取狀態(tài)修改為“注冊失敗”，其余特征文件的特征提取狀態(tài)仍為“注冊成功”，所有完成特征提取狀態(tài)標(biāo)注的特征文件構(gòu)成特征閾值的所有特征文件的特征提取狀態(tài)修改為“注冊失敗”，其余特征文件的特征提取狀態(tài)仍為“注冊成功”，這樣生成的特使用測試算法的特征比對功能，將特征文件集２中某一指紋的第一個(gè)特征文件與其他指紋的第一個(gè)特征文件進(jìn)行比對，若所得相似度高于選定相似度閾值，則判斷該次比對為“錯(cuò)誤接受”。在特征文件集２中，對所有指紋進(jìn)行上述操作，統(tǒng)計(jì)所有測試結(jié)果，按式計(jì)算錯(cuò)誤接受率。式中：—相似度高于選定相似度閾值的比對次數(shù)；—總比對次數(shù)。注：已記錄為“注冊失敗”的特征文件不參與比對。使用測試算法的特征比對功能，將特征文件集２中某一指紋的所有特征文件與該指其他特征文件進(jìn)行比對，若所得相似度低于選定相似度閾值，則判斷該次比對為“錯(cuò)誤拒絕”。在特征文件集２中，對所有指紋進(jìn)行上述操作，統(tǒng)計(jì)所有測試結(jié)果，按式計(jì)算錯(cuò)誤拒絕率。4A?——錯(cuò)誤拒絕率，%;B?——相似度低于選定相似度閾值的比對次數(shù)；C?——總比對次數(shù)。6.2.6等錯(cuò)誤率的測試與FAR/FRR曲線的繪制以選定相似度閾值為橫坐標(biāo)，錯(cuò)誤接受率和錯(cuò)誤拒絕率為縱坐標(biāo)，繪制出錯(cuò)誤接受率/錯(cuò)誤拒絕率曲線(FAR/FRR曲線),如圖1所示。在某個(gè)選定相似度閾值下，錯(cuò)誤拒絕率等于錯(cuò)誤接受率，此時(shí)的錯(cuò)誤拒絕率或錯(cuò)誤接受率為等錯(cuò)誤率。70%-60%-50%-30%-FAR曲線FRR曲線6.2.7拒認(rèn)率的測試使用測試算法的特征比對功能，取測試方法6.2.4中錯(cuò)誤接受率為0.01%時(shí)的相似度為選定相似度閾值，將特征文件集2中某一指紋第二個(gè)(含)以后的特征文件分別與第一個(gè)特征文件進(jìn)行比對，若某一指紋發(fā)生錯(cuò)誤拒絕的比對次數(shù)占總比對次數(shù)的比例大于50%,則判斷該指紋被“拒認(rèn)”,其所有特征在特征文件集2中，對所有指紋進(jìn)行上述操作，統(tǒng)計(jì)所有測試結(jié)果，按式(4)計(jì)算拒認(rèn)率。A?——拒認(rèn)率，%;B?——拒認(rèn)指紋數(shù)；C?——總指紋數(shù)。6.2.8重試率的測試使用測試算法的特征比對功能，取測試方法6.2.4中錯(cuò)誤接受率為0.01%時(shí)的相似度為選定相似度閾值，將特征文件集2中某一指紋的所有特征文件與同一手指其他特征文件進(jìn)行比對，若所得相似度在特征文件集2中，對所有指紋進(jìn)行上述操作，統(tǒng)計(jì)所有測試結(jié)果，按式(5)計(jì)算重試率。5A?——重試率，%:B?——相似度低于選定相似度閾值的比對次數(shù)；C?——總比對次數(shù)。6.2.9響應(yīng)時(shí)間的測試在特征文件集1的生成過程中，記錄總注冊時(shí)間和總注冊次數(shù)，在錯(cuò)誤拒絕率和錯(cuò)誤接受率的測試式中：C?——總注冊次數(shù)；E?——總比對次數(shù)。6.2.10ROC曲線的繪制建立以錯(cuò)誤接受率(FAR)為橫軸、1一錯(cuò)誤拒絕率(1-FRR)為縱軸的坐標(biāo)系(如圖2所示),在特征文件集2中，利用測試方法6.2.4和6.2.5計(jì)算不同選定相似度閾值時(shí)的FAR和1-FRR,分別標(biāo)出不同選定相似度閾值時(shí)FAR和1-FRR在坐標(biāo)系中的對應(yīng)點(diǎn)，用曲線將不同位置的點(diǎn)相連繪制出ROC曲線。6.2.11DET曲線的繪制建立以錯(cuò)誤接受率(FAR)為橫軸、錯(cuò)誤拒絕率(FRR)為縱軸的坐標(biāo)系(如圖3所示),在特征文件集2中，利用測試方法6.2.4和6.2.5計(jì)算不同選定相似度閾值時(shí)的FAR和FRR,分別標(biāo)出不同選定相6似度閾值時(shí)FAR和FRR在坐標(biāo)系中的對應(yīng)點(diǎn)，用曲線將不同位置的點(diǎn)相連繪制出DET曲線。7評(píng)價(jià)方法指紋驗(yàn)證算法的性能評(píng)價(jià)，應(yīng)在相同注冊失敗率下進(jìn)行，應(yīng)設(shè)置包括0%在內(nèi)的多個(gè)注冊失敗率。等錯(cuò)誤率越低表明指紋驗(yàn)證算法的整體性能越好。在相同錯(cuò)誤接受率下，錯(cuò)誤拒絕率越低表明指紋驗(yàn)證算法的正確接受性能越好。在相同錯(cuò)誤拒絕率下，錯(cuò)誤接受率越低表明指紋驗(yàn)證算法的安全性能越好。在相同錯(cuò)誤接受率下，拒認(rèn)率和重試率越低表明指紋驗(yàn)證算法的易用性能越好。響應(yīng)時(shí)間越短表明指紋驗(yàn)證算法的易用性能越好。也可基于ROC或DET曲線對指紋驗(yàn)證算法性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。AB0.1%十7（規(guī)范性附錄）AndroidlibGB_FPIA__64.so。接口函數(shù)見表A.1。編號(hào)名稱說明1FP__GetVersion版本信息獲取2初始化操作3FP__FeatureExtract指紋圖像特征提取4FP__FeatureMatch指紋特征數(shù)據(jù)比對5FP__End結(jié)束操作返回值：調(diào)用成功，返回1;否則返回錯(cuò)誤代碼，錯(cuò)誤代碼值應(yīng)符合A.4的要求。說明：獲取版本信息。8返回值：調(diào)用成功，返回1;否則返回錯(cuò)誤代碼，錯(cuò)誤代碼值應(yīng)符合A.4的要求。說明：初始化。犃.3.3指紋圖像特征提取配內(nèi)存空間，指紋特征數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)應(yīng)符合附錄C要求。輸出參數(shù)。出參數(shù)。返回值：調(diào)用成功，返回1;否則返回錯(cuò)誤代碼，錯(cuò)誤代碼值應(yīng)符合A.4的要求。說明：對指紋圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，生成指紋特征數(shù)據(jù)。犃.3.4指紋特征數(shù)據(jù)比對參數(shù)。參數(shù)。示完全匹配。輸出參數(shù)。返回值：調(diào)用成功，返回1;否則返回錯(cuò)誤代碼，錯(cuò)誤代碼值應(yīng)符合A.4的要求。說明：對2個(gè)指紋特征數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，得到相似度值。函數(shù)原型：intFP_End()。返回值：調(diào)用成功，返回1;否則返回錯(cuò)誤代碼，錯(cuò)誤代碼值應(yīng)符合A.4的要求。說明：結(jié)束。錯(cuò)誤代碼見表A.2。9表犃.2錯(cuò)誤代碼表錯(cuò)誤代碼說明-1參數(shù)錯(cuò)誤-2內(nèi)存分配失敗，沒有分配到足夠的內(nèi)存-3功能未實(shí)現(xiàn)-9其他錯(cuò)誤長度/Byte01指令起始碼1:固定為0x551122設(shè)備號(hào)：固定為0x000144822校驗(yàn)和偏移[0]十...十偏移[9]=CheckSum長度/Byte01應(yīng)答指令起始碼1:固定為0x551122設(shè)備號(hào)：固定為0x000144Response=0x30正常響應(yīng)(AResponse=0x31非正常響應(yīng)(NA82=0x30正常響應(yīng)(ACK)=0x31非正常響應(yīng)(NACK)2校驗(yàn)和偏移[0]十…十偏移[9]=CheckSum表B.3數(shù)據(jù)包說明長度/Byte0111數(shù)據(jù)起始碼2:固定為0xA522設(shè)備號(hào)：固定為0x00014N數(shù)據(jù)2校驗(yàn)和偏移[0]十…十偏移[4+N-1]=CheckSum表B.4命令表說明命令名10進(jìn)制16進(jìn)制1234B.4.2命令說明初始化設(shè)備命令交互格式見圖B.4,說明見表B.5。表B.5初始化設(shè)備命令說明00成功參考錯(cuò)誤代碼說明B.4.2.2終止設(shè)備使用終止設(shè)備命令交互格式見圖B.5,說明見表B.6。表B.6終止設(shè)備命令說明00成功參考錯(cuò)誤代碼說明指紋圖像特征提取命令交互格式見圖B.6,說明見表B.7。W圖像寬度，單位為像素，應(yīng)支持測試庫圖像最小寬度圖像寬度W的低、高字節(jié)H圖像高度，單位為像素，應(yīng)支持測試庫圖像最小高度圖像高度H的低、高字節(jié)表B.7(續(xù))MT參考錯(cuò)誤代碼說明指紋特征數(shù)據(jù)比對命令交互格式見圖B.7,說明見表B.8。表犅.8指紋特征數(shù)據(jù)比對說明Command0x04AliasFP__FeatureMatchDescription對兩個(gè)指紋特征數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，得到相似度值CmdInParam0CmdInParamAckOutParamSSL,SH比對得分的低、高字節(jié)NackOutParam參考錯(cuò)誤代碼說明錯(cuò)誤代碼見表B.9。別名(NackOutParam)值說明NACK_COMM__ERR0x1001通信出錯(cuò)NACK__VERIFY__FAILED0x1002NACK_BAD_FINGER0x1003指紋質(zhì)量差NACK__IS__NOT__SUPPORTED0x1004不支持的指令NACK_DEV__ERR0x1005硬件錯(cuò)誤NACK__INVALID_PARAM0x1006輸入?yún)?shù)無效（規(guī)范性附錄）指紋特征數(shù)據(jù)測試文件結(jié)構(gòu)指紋特征數(shù)據(jù)測試文件結(jié)構(gòu)見表C.1。所有數(shù)值均為定長無符號(hào)整型。指紋特征數(shù)據(jù)測試文件示例見表C.2。序號(hào)字段相對位置說明1字段111