Приложение В (обязательное). Сертификация биометрических сканеров отпечатков пальцев

Приложение В
(обязательное)

Сертификация биометрических сканеров отпечатков пальцев

В.1 Спецификация качества изображения для автоматизированной системы идентификации по отпечаткам пальцев (АСИОП)

B.1.1 Общие положения

Данные спецификации применимы к: (1) системам, которые сканируют, регистрируют отпечатки пальцев* в цифровом виде и создают электронную копию, в том числе сканеры, которые создают печатную копию, такие как сканеры дактилоскопических карт, и устройства прямого сканирования, в общем называемые "биометрические сканеры отпечатков пальцев", (2) системам, использующим принтер для преобразования цифровых изображений отпечатков пальцев в печатную форму, которые называются "принтеры отпечатков пальцев". Данные спецификации предоставляют критерии для обеспечения качества изображений, получаемых биометрическими сканерами и принтерами отпечатков пальцев, при помощи которых данные изображения отпечатков пальцев вводятся в систему или генерируются из АСИОП.

Цифровые изображения в электронном виде, полученные при помощи биометрического сканера отпечатков пальцев, должны обладать достаточным качеством для того, чтобы обеспечить следующие возможности:

1) сравнение отпечатков пальцев для принятия решения об идентификации;

2) классификация отпечатков пальцев;

3) автоматическое обнаружение признаков;

4) обеспечение эффективного поиска по всей АСИОП.

Процесс сравнения отпечатков пальцев требует наличия изображений высокого качества. Такие мелкие детали как поры или едва заметные гребни могут сыграть важную роль в процессе сравнения.

Для проведения визуальных сравнений в АСИОП, эксперты будут работать с отображаемыми электронными изображениями отсканированных отпечатков пальцев, но в определенных случаях также должны будут принимать и использовать напечатанные изображения отпечатков пальцев. Например, некоторые исполнители могут печатать карты с данными, полученными при помощи сканеров карт или систем прямого сканирования, для их передачи в АСИОП. Подобные печатные копии будут получены при помощи принтеров с алгоритмами печати, оптимизированными для отпечатков пальцев. Основной функцией принтеров является создание печатных копий цифровых отпечатков пальцев такой величины, чтобы обеспечить достаточное качество печати для проведения процедуры сравнения отпечатков пальцев, то есть принятия решения об идентификации.

Требования к качеству изображения для биометрических сканеров отпечатков пальцев представлены в пунктах В.1.2 и В.1.3. Процедуры испытания на соответствие данным требованиям выходят за рамки настоящего приложения. Доступен пример спецификации испытания, которая позволяет проводить испытания на соответствие данной спецификации качества изображения [8].

B.1.2 Биометрический сканер отпечатков пальцев

Биометрический сканер отпечатков пальцев должен регистрировать изображения с высокой точностью воспроизведения геометрических размеров, мелких деталей, хорошей резкостью, равномерным распределением уровней серого и иметь динамический диапазон с низкими шумовыми характеристиками. Изображения должны быть точными представлениями исходных отпечатков пальцев без каких-либо значительных артефактов, аномалий, ложных деталей или видимых последствий восстановления изображения.

Выходная частота пространственной дискретизации биометрического сканера отпечатков пальцев в направлении строк и столбцов датчика должна находиться в диапазоне от (R - 0,01R) до (R + 0,01R) и иметь 8-битовое квантование градаций серого (256 уровней серого). Величина "R" должна составлять либо 500 пикселей/дюйм, либо 1000 пикселей/дюйм; в сертификате биометрического сканера отпечатков пальцев может быть указано как одно, так и оба значения частоты пространственной дискретизации. Фактическое значение оптической частоты пространственной дискретизации биометрического сканера должно быть больше или равно величине "R".

Биометрический сканер, предназначенный для сканирования стандартных карт с отпечатками десяти пальцев размером 8,0 на 8,0 дюймов, должен обладать возможностью регистрировать область размером не менее 5,0 на 8,0 дюймов, которая охватывает все 14 зарегистрированных элементов: либо каждый зарегистрированный элемент в виде отдельного изображения, либо все зарегистрированные элементы одновременно в виде одного изображения. Для отдельно зарегистрированных элементов в таблице В.1 представлены рекомендуемые размеры областей регистрации, применимые как для систем сканирования карт, так и для систем прямого сканирования с тем лишь исключением, что при сканировании карт приоритет отдается размерам карты.

Таблица В.1 - Рекомендуемые размеры областей регистрации

	Рекомендуемая ширина		Рекомендуемая высота
	дюймы	мм	дюймы	мм
Отпечаток, полученный методом прокатки	1,6*	40,6	1,5	38,1
Плоский отпечаток большого пальца	1,0	25,4	2,0	50,8
Плоский отпечаток 4 пальцев (для проверки порядка следования)	3,2	81,3	2,0	50,8
Плоский отпечаток 4 пальцев (для идентификации по плоским отпечаткам пальцев)	3,2	81,3	3,0	76,2
Полная ладонь	5,5	139,7	8,0	203,2
Половина ладони	5,5	139,7	5,5	139,7
"Ладонь писателя"	1,75	44,5	5,0	127,0
* Биометрический сканер прямого сканирования должен быть способен зарегистрировать не менее 80% полной длины прокатной дуги, определяемой как длина дуги от одного края ногтя до другого.

В.1.2.1 Линейность

В.1.2.1.1 Общие требования

При измерении дискретных серий участков с равномерным коэффициентом отражения (например, ступенчатой монохромной шкалы), в значительной степени покрывающей полутоновый диапазон биометрического сканера отпечатков пальцев, среднее значение каждого участка должно находиться в пределах 7,65 уровней серого от линии регрессии, полученной методом наименьших квадратов и проходящей между значениями коэффициентов отражения участков (независимая переменная) и уровнями серого, полученными на выходе биометрического сканера отпечатков пальцев (зависимая переменная).

В.1.2.1.2 Общие положения

Предполагается, что все объекты, используемые при верификации соответствия спецификации качества изображения, регистрируются биометрическим сканером отпечатков пальцев, который работает в линейном режиме ввода/вывода. Линейность обеспечивает достоверные результаты при сравнении тестовых измерений с требованиями, например, пространственно-частотная характеристика (ПЧХ) системы в терминах функции передачи модуляции (ФПМ) является, строго говоря, концептом линейных систем. Линейность также дает возможность сравнивать различные биометрические сканеры отпечатков пальцев посредством концепта "общего языка". В нестандартных случаях допускается присутствие незначительной сглаженной монотонной нелинейности у сканированных изображений объектов испытаний, например, когда обеспечение линейности на испытуемом биометрическом сканере отпечатков пальцев является практически нецелесообразным и нетипичным с точки зрения эксплуатации (например, для некоторых устройств прямого сканирования). Линейность не является обязательным требованием для рабочих или тестовых сканированных изображений отпечатков пальцев, что обеспечивает гибкость при обработке изображений при попытках исправить несовершенные цветовые характеристики образцов отпечатков пальцев.

В.1.2.2 Геометрическая точность

B.1.2.2.1 Требование к поперечному направлению

При сканировании штриховой миры с вертикально и горизонтально направленными линиями, абсолютное значение разницы между фактическим и измеренным на изображении расстоянием между параллельными линиями не должно превышать представленных ниже значений для не менее 99% испытаний, проведенных в каждой области измерения зарегистрированного элемента и в каждом из 2 ортогональных направлениях.

Для биометрического сканера отпечатков пальцев с разрешающей способностью 500 пикселей/дюйм:

D0,0007, для 0,00 < Х < 0,07,

D0,01X, для 0,07 < Х < 1,50.

Для биометрического сканера отпечатков пальцев с разрешающей способностью 1000 пикселей/дюйм:

D 0,0005, для 0,00 < Х < 0,07,

D 0,0071Х, для 0,07 < Х < 1,5,

где D = |Y - Х|, дюймы;

X - фактическое расстояние на мире, дюймы;

Y - измеренное расстояние на изображении, дюймы.

B.1.2.2.2 Требование к продольному направлению

При сканировании штриховой миры с вертикально и горизонтально направленными линиями, максимальное значение разницы (в горизонтальном или вертикальном направлении соответственно) между расположением любых 2-х точек в пределах 1,5-дюймового сегмента представленного изображения линий не должно превышать 0,016 дюймов для не менее 99% испытаний, проведенных в каждой области измерения зарегистрированного элемента и в каждом из 2-х ортогональных направлениях.

В.1.2.2.3 Общие положения

Штриховой мирой является решетка Ронки, которая состоит из линий одинаковой ширины и пространственного прямоугольного сигнала с частотой 1,0 пара линий/мм, с высокой контрастностью и резкими краями. Данная решетка также применяется для проверки соблюдения требования к частоте пространственной дискретизации биометрического сканера отпечатков пальцев, установленной в В.1.2.

Геометрическая точность в поперечном направлении измеряется поперек изображаемых линий решетки Ронки, которые охватывают практически всю область регистрации изображения. Требование к частоте пространственной дискретизации в 500 пикселей/дюйм соответствует точности определения координат 1,0% для расстояний от 0,07 до 1,5 дюймов и 0,0007 дюйма (1/3 пикселя) для расстояний меньше или равных 0,07 дюйма. Требование к частоте пространственной дискретизации в 1000 пикселей/дюйм соответствует точности определения координат 0,71% для расстояний от 0,07 до 1,5 дюймов и значению 0,0005 дюйма (1/2 пикселя) для расстояний меньше или равных 0,07 дюйма.

Данная процедура измерения также применяется для проверки требования к частоте пространственной дискретизации, установленной в В.1.2.3.

Геометрическая точность в продольном направлении изображения измеряется вдоль каждой линии решетки Ронки. Например, для представленной горизонтальной линии изображения, максимальное значение разницы между точками пересечения данной линии с вертикальной и горизонтальной осями, измеренной в нескольких точках сегмента линии длиной 1,5 дюйма, сравнивается с максимально допустимым значением разницы (аналогично для вертикальной линии). Данное требование необходимо для гарантии того, что подушкообразное или бочкообразное искажение в основной области интереса, то есть на отпечатке одного пальца, не значимо.

В.1.2.3 Пространственно-частотная характеристика (ПЧХ)

В.1.2.3.1 Общие требования

Измерение ПЧХ должно проводиться при помощи синусоидальной миры и называться измерением функции передачи модуляции (ФПМ), за исключением случая, когда биометрический сканер отпечатков пальцев не может получить приемлемую тональную характеристику данного образца; в этом случае для измерения ПЧХ необходимо использовать штриховую миру и называть это измерением частотно-контрастной характеристики (ЧКХ). При измерении синусоидальной ФПМ, ее значения в направлении строк и столбцов датчика и в любой области поля обзора биометрического сканера отпечатков пальцев должны быть больше или равны минимальным значениям контраста, установленным в таблице В.2. При измерении штриховой ЧКХ, ее значения в направлении строк и столбцов датчика и в любой области поля обзора биометрического сканера отпечатков пальцев должны быть больше или равны минимальным значениям контраста, определяемым уравнениями В.1 или В.2. Значения ЧКХ, вычисленные из уравнений В.1 и В.2 для стандартных частот испытаний, представлены в таблице В.3.

Ни одно из значений ФПМ или ЧКХ, вычисленное для указанных в спецификации пространственных частот, не должно превышать значение 1,05.

Полученное на выходе изображение синусоидальной или штриховой миры не должно иметь значительного эффекта наложения частот.

Таблица В.2 - Требования к ФПМ при использовании синусоидальной миры

Частота (пар линий/мм)	Минимальное значение контраста для биометрических сканеров отпечатков пальцев с разрешающей способностью 500 пикселей/дюйм	Минимальное значение контраста для биометрических сканеров отпечатков пальцев с разрешающей способностью 1000 пикселей/дюйм	Максимальное значение контраста
1	0,905	0,925	1,05 для всех частот
2	0,797	0,856
3	0,694	0,791
4	0,598	0,732
5	0,513	0,677
6	0,437	0,626
7	0,371	0,579
8	0,312	0,536
9	0,255	0,495
10	0,200	0,458
12		0,392
14		0,336
16		0,287
18		0,246
20		0,210

Примечание - Испытание при частотах 7 и 9 пар линий/мм не является обязательным в случае, если шаблоны данных частот отсутствуют в синусоидальной мире.

Таблица В.3 - Требования к ЧКХ при использовании штриховой миры (для стандартных частот испытаний)

Частота (пар линий/мм)	Минимальное значение контраста для биометрических сканеров отпечатков пальцев с разрешающей способностью 500 пикселей/дюйм	Минимальное значение контраста для биометрических сканеров отпечатков пальцев с разрешающей способностью 1000 пикселей/дюйм	Максимальное значение контраста
1,0	0,948	0,957	1,05 для всех частот
2,0	0,869	0,904
3,0	0,791	0,854
4,0	0,713	0,805
5,0	0,636	0,760
6,0	0,559	0,716
7,0	0,483	0,675
8,0	0,408	0,636
9,0	0,333	0,598
10,0	0,259	0,563
12,0		0,497
14,0		0,437
16,0		0,382
18,0		0,332
20,0		0,284
Примечание - При использовании штриховой миры обязательным является испытание на частотах 7 и 9 пар линий/мм.

Штриховая мира может не содержать конкретных частот, список которых представлен в таблице В.3; однако, мира должна охватывать весь диапазон представленных в списке частот и содержать шаблоны линий, близкие к каждой из перечисленных частот.

Следующие уравнения используются для получения спецификационных значений ЧКХ при использовании штриховой миры, содержащей частоты, которые не представлены в таблице В.3.

Биометрический сканер отпечатков пальцев с разрешающей способностью 500 пикселей/дюйм, для f = от 1,0 до 10,0 пар линий/мм:

ЧКХ = 3,04105Е-04 * - 7,99095Е-02 * f + 1,02774 (уравнение В.1).

Биометрический сканер отпечатков пальцев с разрешающей способностью 1000 пикселей/дюйм, для f = от 1,0 до 20,0 пар линий/мм:

ЧКХ = - 1,85487Е-05 * + 1,41666Е-03 * - 5,73701Е-02 * f + 1,01341 (уравнение В.2).

В.1.2.3.2 Общие положения

Для оценки ФПМ, в каждом отображаемом шаблоне гармонической частоты определяется единственная репрезентативная гармоническая модуляция при помощи значений контраста образца, полученного из данного шаблона. Значения контраста образца вычисляются по уровням максимума и минимума, соответствующих "гребню" и смежной "впадине" в каждом гармоническом периоде. Для синусоидального изображения данные уровни максимума и минимума представляют собой уровни серого на изображении, которые были локально усреднены в направлении, перпендикулярном распространению гармонического колебания, а потом преобразованы посредством калибровочной кривой в пространство отражающей способности объекта. Значения контраста изображения в пространстве отражающей способности объекта определяются следующим образом:

контраст = (максимум - минимум) / (максимум + минимум)

Калибровочная кривая является кривой максимального соответствия уровней серого участков одинаковой оптической плотности на синусоидальной мире и соответствующих значений коэффициента отражения объекта. Предполагается, что значения контраста синусоидальной миры и значения участков одинаковой оптической плотности объекта предоставляются изготовителем объекта.

ФПМ биометрического сканера отпечатков пальцев для каждой частоты определяется следующим образом:

ФПМ = контраст изображения / контраст объекта

Для оценки ЧКХ, значения контраста определяются непосредственно в пространстве изображения, нормализованном значением контраста на нулевой частоте, вместо применения калибровочной кривой. ЧКХ биометрического сканера отпечатков пальцев для каждой частоты определяется следующим образом:

ЧКХ = контраст изображения / контраст объекта на нулевой частоте

Штриховая мира должна состоять как минимум из 10 параллельных линий для каждой частоты из области высоких пространственных частот (от 0,5 до 1 частоты Найквиста), что помогает обеспечить регистрацию при оптимальном фазировании сканера-объекта и способствует исследованию потенциального наложения частот. Штриховая мира также должна содержать низкочастотный компонент, то есть большой квадрат, линию или набор линий с эффективной частотой менее 2,5% от окончательной частоты пространственной дискретизации биометрического сканера отпечатков пальцев. Данный низкочастотный компонент применяется для нормализации ЧКХ; он должен иметь ту же оптическую плотность, что и высокочастотные линии миры.

Верхний предел значения контраста 1,05 применяется для предотвращения обработки изображения, которая приводит к чрезмерному повышению резкости границ, что может добавить на изображение ложные детали.

Эффект наложения частот на изображениях синусоидальной и штриховой миры может быть изучен посредством количественного анализа и визуального обследования цифрового изображения, выведенного на экран монитора.

В.1.2.4 Отношение сигнал-шум (ОСШ)

B.1.2.4.1 Общие требования

ОСШ белого образца и черного образца должны быть больше или равны 125,0 как минимум в 97,0% соответствующих случаев в каждой области измерения зарегистрированного элемента.

В.1.2.4.2 Общие положения

Сигналом называется разница между средними выходными уровнями серого, полученными при сканировании объектов с однородным низким и однородным высоким коэффициентом отражения, при измерении средних значений в независимых областях размером 0,25 на 0,25 дюймов в пределах каждой области измерения зарегистрированного элемента. Шумом называется стандартное отклонение уровней серого в каждой из этих независимых областей измерения.

Вследствие этого, у каждой пары изображений с высоким и низким коэффициентом отражения есть два значения ОСШ: одно на базе среднеквадратичного отклонения для высокого коэффициента отражения и второе на базе среднеквадратичного отклонения для низкого коэффициента отражения. Для получения истинного показателя среднеквадратичного отклонения биометрический сканер отпечатков пальцев настраивается таким образом, чтобы средний уровень серого белого образца был на несколько значений ниже самого высокого показателя уровня серого для данного биометрического сканера отпечатков пальцев, а средний уровень серого черного образца был на несколько уровней выше самого низкого показателя уровня серого для данного биометрического сканера отпечатков пальцев.

В.1.2.5 Однородность уровней серого

В.1.2.5.1 Требование к однородности смежных строк и столбцов

Не менее 99,0% средних значений уровней серого 2-х смежных строк или столбцов длиной 0,25 дюйма в пределах каждой отображаемой области зарегистрированного элемента не должны отличаться более чем на 1,0 уровень серого при сканировании объекта с однородной низкой отражающей способностью и более чем на 2,0 уровня при сканировании объекта с однородной высокой отражающей способностью.

B.1.2.5.2 Требование к однородности между пикселями

Уровень серого каждого отдельного пикселя для не менее 99,9% всех пикселей в каждой независимой области размером 0,25 на 0,25 дюйма, расположенной в пределах отображаемой области зарегистрированного элемента, не должен отличаться от среднего значения более чем на 22,0 уровня серого при сканировании объекта с однородной высокой отражающей способностью и более чем на 8,0 уровней при сканировании объекта с однородной низкой отражающей способностью.

B.1.2.5.3 Требование к однородности малой области

Средние значения уровней серого 2 независимых областей размером 0,25 на 0,25 дюйма, расположенных в пределах отображаемой области зарегистрированного элемента, не должны отличаться более чем на 12,0 уровней серого при сканировании объекта с однородной высокой отражающей способностью и более чем на 3,0 уровня при сканировании объекта с однородной низкой отражающей способностью.

В.1.2.5.4 Общие положения

Измерения проводятся на множестве независимых тестовых областей, основываясь на принципе последовательного прохождения каждого зарегистрированного элемента. (В случае с биометрическим сканером прямого сканирования вся область регистрации, как правило, считается единственной областью зарегистрированного элемента).

Для получения истинного показателя среднеквадратичного отклонения биометрический сканер отпечатков пальцев настраивается таким образом, чтобы средний уровень серого белого образца был на несколько значений ниже самого высокого показателя уровня серого для биометрического сканера отпечатков пальцев, а средний уровень серого черного образца был на несколько значений выше самого низкого показателя уровня серого для биометрического сканера отпечатков пальцев.

В.1.2.6 Качество изображения отпечатка пальца

Биометрический сканер отпечатков пальцев должен обеспечивать высокое качество создаваемых им изображений отпечатков пальцев; качество оценивается на основании следующих требований.

В.1.2.6.1 Требование к динамическому диапазону изображений отпечатков пальцев

Не менее 80,0% зарегистрированных отдельных изображений отпечатков пальцев должны иметь как минимум 200-уровневый полутоновый динамический диапазон, а 99,0% должны иметь как минимум 128-уровневый полутоновый динамический диапазон.

В.1.2.6.2 Общие положения

Системы сканирования карт и системы прямого сканирования на пунктах регистрации изображений отпечатков пальцев позволяют регулировать динамический диапазон изображений, так как основываются на принципе последовательной регистрации объектов или карт. Регулировать динамический диапазон изображений можно, например, правильным образом прокатывая покрытый красящим веществом палец или регулируя степень нажима на устройство прямого сканирования.

Однако в системах централизованной обработки или преобразования файлов, куда постоянно поступает множество разнообразных типов карт и изображений разного качества, является крайне необходимой автоматическая адаптивная обработка. 8-битовое квантование уровней градаций серого для изображений отпечатков пальцев с очень низким значением контраста необходимо для более оптимального представления изображений с пониженным динамическим диапазоном уровней градаций серого без значительного насыщения. Цель заключается в том, чтобы не допустить изображений со слишком низкой контрастностью и не добавить ложных деталей.

Под динамическим диапазоном понимается число уровней серого, содержащихся в сигнале; динамический диапазон измеряется в пределах области отпечатка пальца, исключая присутствующий на изображении белый фон, а также линии, рамки и текст формата карты.

Соблюдение сканерами данных требований к динамическому диапазону должно быть проверено при помощи статистически стратифицированного набора карт с изображениями отпечатков пальцев. Для испытания сканеров карт с механизмом автоматической подачи документов тестовый набор карт с изображениями отпечатков пальцев может включать в себя карты, параметры которых относятся к типу "сложных для обработки", например, содержащих царапины, отверстия, скобки, наклеенные фотографии или ламинацию. Для устройств прямого сканирования соблюдение данных требований будет проверяться при помощи наборов изображений, изготовленных разработчиком.

В.1.2.6.3 Требование к артефактам и аномалиям изображений отпечатков пальцев

Артефакты и аномалии, обнаруженные на изображениях отпечатков пальцев, источником которых является биометрический сканер отпечатков пальцев или процедура обработки изображения, не должны в значительной степени неблагоприятно влиять на выполнение функций сравнения отпечатков пальцев и шаблонов для принятия решения об идентификации, классификации отпечатков пальцев, автоматического обнаружения признаков или обеспечения надежности поиска по всей АСИОП.

В.1.2.6.4 Общие положения

Изображения отпечатков пальцев исследуются в целях обнаружения наличия артефактов или аномалий, источником которых является биометрический сканер отпечатков пальцев или процедура обработки изображения; оценка может включать в себя измерения, нацеленные на определение количественного выражения степени их критичности и значимости. Исследованию могут подвергаться артефакты или аномалии из следующего неполного списка:

последствия шума, обусловленного вибрацией;

резкие перепады среднего значения уровней серого между смежными зарегистрированными элементами;

пробелы в гистограмме уровней серого, то есть наличие нулевых пикселей в средних областях уровней серого или их усечение до менее чем 256 возможных уровней серого;

стыковые соединения датчика изображений;

шумовые полосы;

проступание клея на карте;

насыщенность уровней серого.

В.1.2.6.5 Требование к резкости и воспроизведение мелких деталей на изображениях отпечатков пальцев

Резкость и воспроизведение мелких деталей на изображениях отпечатков пальцев, полученных на выходе биометрического сканера отпечатков пальцев или после процедуры обработки, должны иметь высокие показатели для того, чтобы обеспечить выполнение функций, установленных в В.1.1, абзаце 2.

В.1.2.6.6 Общие положения

Резкость и воспроизведение мелких деталей на изображениях отпечатков пальцев, полученных на выходе биометрического сканера отпечатков пальцев или после процедуры обработки, могут быть исследованы при помощи подходящих объективных количественных показателей качества изображения, а также посредством визуального обследования выведенного на экран монитора цифрового изображения.

В.1.3 Изображения плоских отпечатков пальцев для идентификации

Стандартные наборы изображений отпечатков пальцев содержат как плоские изображения отпечатков пальцев, так и изображения, полученные методом прокатки. Изображения отпечатков пальцев, полученные методом прокатки, применяются при выполнении функций поиска и идентификации, а изображения плоских отпечатков пальцев, как правило, используются для последовательной верификации. Системы, разработанные для проверки сведений о субъекте по изображениям плоских отпечатков пальцев для идентификации, регистрируют набор изображений плоских отпечатков пальцев. Данный набор изображений плоских отпечатков пальцев должен применяться для последовательной верификации, поиска и идентификации.

Качество изображений исторически было проблемой при проверке данных субъекта. В некоторых программах требуется большое число зарегистрированных образцов с относительно небольшим объемом данных, что усложняет обучение.

Основной задачей биометрических сканеров плоских отпечатков пальцев для идентификации является уменьшение необходимости обучения, чтобы неопытные пользователи могли всегда регистрировать качественные изображения отпечатков пальцев.

Биометрический сканер плоских отпечатков пальцев для идентификации должен соответствовать всем требованиям, установленным в В.1.2, наряду со следующими требованиями.

В.1.3.1 Требование к процедуре сбора биометрических данных

Система должна предусматривать простую процедуру сбора биометрических данных.

В.1.3.2 Общие положения

Простая процедура сбора биометрических данных обеспечивает неопытному пользователю возможность регистрировать высококачественные изображения отпечатков пальцев. Системы, регистрирующие контактным методом изображения отпечатков пальцев, оцениваются по их способности выдавать очень низкую вероятность отказа при регистрации в рабочих условиях. Системы с минимальной областью регистрации 3,2 дюйма (в ширину) на 3,0 дюйма (в высоту), которые способны зарегистрировать одновременно четыре пальца в вертикальном положении, будут считаться соответствующими требованию простой процедуры сбора биометрических данных. Иные подходы к сбору биометрических данных будут требовать проведения особых испытаний и составления специальной документации.

В.1.3.3 Требование к верифицируемым данным о последовательности пальцев

Используемый метод регистрации изображений отпечатков пальцев должен приводить к очень низкой вероятности ошибки при определении порядкового номера пальца.

В.1.3.4 Общие положения

Процедура сбора биометрических данных для систем, работающих с изображениями отпечатков пальцев, будет оцениваться по ее способности зарегистрировать верифицируемые данные о последовательности пальцев. Системы с минимальной областью регистрации 3,2 дюйма (в ширину) на 3,0 дюйма (в высоту), которые способны зарегистрировать одновременно четыре пальца в вертикальном положении, будут считаться соответствующими требованию о последовательности пальцев. Иные подходы к регистрации будут требовать проведения особых испытаний и составления специальной документации.

В.2 Спецификация качества изображения для систем верификации личности

В.2.1 Общие положения

Данные спецификации применимы к устройствам регистрации изображений отпечатков пальцев, которые сканируют и регистрируют, по крайней мере, один отпечаток пальца в цифровом виде. Данные спецификации предоставляют критерии для обеспечения того, чтобы качество изображений, создаваемых подобными устройствами, было достаточно высоким для предполагаемой области применения; основной областью применения является аутентификация посредством сравнения изображений отпечатков пальцев один к одному.

Биометрический сканер отпечатков пальцев должен регистрировать изображения с высокой точностью воспроизведения геометрических размеров, мелких деталей, хорошей резкостью, равномерным распределением уровней серого и иметь динамический диапазон с низкими шумовыми характеристиками. Изображения должны быть точными представлениями исходных отпечатков пальцев без каких-либо значительных артефактов, аномалий, ложных деталей или видимых последствий восстановления изображения. Ожидается, что биометрический сканер отпечатков пальцев сможет создавать изображения отпечатков пальцев хорошего качества для очень большого процента пользователей, несмотря на полный диапазон возможных изменений внешних условий, характерных для предполагаемой области применения.

B.2.2 Общие требования

Методика испытания на соответствие данным требованиям выходит за рамки настоящего приложения. Доступен пример спецификации испытания, которая позволяет проводить испытания на соответствие данной спецификации качества изображения [8].

Проверка соответствия биометрического сканера отпечатков пальцев требованиям должна в первую очередь проводиться с использованием метода испытания, то есть проверки посредством последовательного выполнения метода с достаточным набором инструментария для демонстрации соответствия заданным количественным критериям.

Биометрический сканер отпечатков пальцев должен подвергаться испытанию на соответствие требованиям в стандартном рабочем режиме со следующими возможными исключениями:

1) Если биометрический сканер отпечатков пальцев имеет функцию защиты от подмены такого типа, что допускается регистрация изображений только непосредственно с пальца, то данная функция должна быть отключена или пропущена при работе в режиме испытания объекта.

2) Если при стандартном функционировании биометрического сканера отпечатков пальцев выходные данные не являются монохромным полутоновым изображением, например, черно-белое изображение, набор контрольных точек, цветное изображение и т.д., то в тестовом режиме биометрический сканер отпечатков пальцев необходимо настроить таким образом, чтобы на выходе получать монохромное полутоновое изображение.

3) Иные функции стандартного рабочего режима биометрического сканера отпечатков пальцев, которые похожи/сопоставимы/аналогичны тем, что представлены в пунктах (1) и (2), должны быть отключены.

В таблице В.4 представлены некоторые основные требования к биометрическим сканерам отпечатков пальцев, регистрирующим изображения отдельных отпечатков пальцев.

Таблица В.4 - Основные требования

Параметр	Требование
Размер регистрируемой области	12,8 мм в ширину и 16,5 мм в высоту
Действительная оптическая или собственная частота пространственной дискретизации (Частота Найквиста)	500 пикселей/дюйм в направлении строк и столбцов датчика
Отклонение частоты пространственной дискретизации	От 490 пикселей/дюйм до 510 пикселей/дюйм в направлении строк и столбцов датчика
Тип изображения	Способность получать на выходе биометрического сканера отпечатков пальцев монохромное изображение с 8 битами на пиксель, 256 уровнями серого (до любого процесса сжатия изображения)
Примечание - мм = миллиметры, пикселей/дюйм = пикселей на дюйм, больше или равно.

B.2.2.1 Геометрическая точность

B.2.2.1.1 Требование к поперечному направлению

Штриховая мира с пространственной частотой 1 пара линия/мм регистрируется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении линий. Абсолютное значение разницы между фактическим и измеренным на изображении расстоянием между параллельными линиями объекта не должно превышать представленных ниже значений для не менее 99% испытаний, проведенных в каждом из 2 ортогональных направлений.

D 0,0013, для 0,00 < Х 0,07,

D 0,018X, для 0,07 Х 1,50,

где

D = |Y - Х|, дюймы,

X - действительное расстояние на мире, дюймы,

Y - измеренное расстояние на изображении, дюймы.

B.2.2.1.2 Требование к продольному направлению

Штриховая мира с пространственной частотой 1,0 пара линий/мм регистрируется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении линий. Максимальное значение разницы в горизонтальном направлении (для вертикальных линий) и в вертикальном направлении (для горизонтальных линий) между расположением любых 2-х точек вдоль одной линии на расстоянии до 1,5 дюймов не должно превышать 0,027 дюйма для не менее 99% испытаний, проведенных в указанном направлении.

Требования к поперечному и продольному направлениям могут быть проверены посредством метода обследования вместо метода испытания в том случае, если биометрический сканер отпечатков пальцев обладает всеми представленными ниже характеристиками, сопровождающимися соответствующей документацией:

- создание подходящей решетки Ронки с пространственной частотой 1,0 пара линий/мм, посредством которой биометрический сканер отпечатков пальцев будет создавать изображения для измерений, требует чрезвычайных усилий и ресурсов;

- датчик представляет собой двумерную матрицу (поверхностную решетку) на плоской (не искривленной) поверхности;

- элементы биометрического сканера отпечатков пальцев и пальцы находятся в неподвижном состоянии в процессе регистрации отпечатка;

- между пальцем и датчиком не расположено никаких аппаратных элементов биометрического сканера отпечатков пальцев (например, линз или призм) за исключением мембраны на поверхности датчика, которая, при ее наличии, не изменяет геометрию изображаемого пальца;

- никакой тип обработки сигнала, примененный к зарегистрированному изображению отпечатка пальца, не изменяет геометрию изображения отпечатка пальца.

B.2.2.1.3 Общие положения

Штриховой мирой является решетка Ронки, которая состоит из линий одинаковой ширины и пространственного прямоугольного сигнала частотой 1,0 пара линий/мм, с высокой контрастностью и резкими краями.

Геометрическая точность в поперечном направлении измеряется в поперечном направлении изображаемых линий решетки Ронки, которые охватывают практически всю область регистрации изображения. Данное требование соответствует точности определения координат 1,8% для расстояний от 0,07 до 1,5 дюймов и 0,0013 дюйма (2/3 пикселя) для расстояний меньше или равных 0,07 дюйма. Данные измерения также применяются для проверки требования к допустимому отклонению частоты пространственной дискретизации биометрического сканера отпечатков пальцев, представленному в таблице В.4.

Геометрическая точность в продольном направлении изображения измеряется вдоль каждой линии решетки Ронки. Например, для представленной горизонтальной линии изображения, максимальное значение разницы между точками пересечения данной линии с вертикальной и горизонтальной осями, измеренной в нескольких точках вдоль линии, сравнивается с максимально допустимым значением разницы (аналогично для вертикальной линии). Данное требование необходимо для гарантии того, что подушкообразное, бочкообразное или искажение другого вида в основной области интереса, то есть на одном отпечатке одного пальца, не значимо.

B.2.2.2 Пространственно-частотная характеристика (ПЧХ)

В.2.2.2.1 Общие требования

Измерение ПЧХ должно проводиться как с использованием битональной высококонтрастной штриховой миры, которая дает в результате ЧКХ биометрического сканера отпечатков пальцев, так и с использованием синусоидальной миры, которая позволяет получить функцию передачи модуляции (ФПМ) биометрического сканера отпечатков пальцев. Если биометрический сканер отпечатков пальцев не способен использовать ни штриховую, ни синусоидальную миру, например, ни одна из данных мир не позволяет получить пригодное/измеримое изображение, то для измерения ФПМ может быть использован контурный объект.**

Значения ФПМ и ЧКХ должны быть больше или равны минимальным значениям контраста, которые определяются уравнением В.3 (для ЧКХ) или уравнением В.4 (для ФПМ) для диапазона частот от 1,0 до 10,0 пар линий/мм в направлении строк и столбцов датчика и в любой части общей области регистрации. Ни одно из значений ФПМ или ЧКХ, вычисленное для диапазона частот от 1,0 до 10,0 пар линий/мм, не должно превышать значение 1,12; а полученное на выходе изображение не должно иметь значительного эффекта наложения частот.

ЧКХ = - 5,71711Е-05 * + 1,43781Е-03 * - 8,94631Е-03 * - 8,05399E-02 * f + 1,00838

(уравнение В.3).

ФПМ= -2,80874Е-04 * + 1,06255E-02 * - 1,67473E-01 * f + 1,02829 (уравнение В.4).

Примечание - Уравнения действительны для f = от 1,0 до 10,0 пар линий/мм.

В.2.2.2.2 Общие положения

Верхний предел значения контраста 1,12 используется для предотвращения обработки изображения, которая приводит к чрезмерному повышению резкости границ, что может добавить на изображение ложные детали.

Наложение частот может быть изучено посредством количественного анализа (например, анализ Фурье) и для синусоидальных или штриховых изображений, визуального обследования цифрового изображения, выведенного на экран монитора. Принято считать и признавать, что наложение частот вследствие прореживания часто неизбежно на высоких частотах, но наложение частот вследствие повышения частоты пространственной дискретизации недопустимо ни на каких частотах в пределах частоты Найквиста.

Мира может быть изготовлена из любого материала и на любой основе, пригодных для проведения измерения на определенном биометрическом сканере отпечатков пальцев, работающем в режиме отражения, пропускания или любом другом режиме передачи сигнала как в 2, так и в 3 измерениях.

Если связь между выходными уровнями серого и входными уровнями сигнала является нелинейной, то есть соотношение вход/выход биометрического сканера отпечатков пальцев является нелинейным, это должно быть соответствующим образом учтено при вычислении ФПМ или ЧКХ. [ФПМ и ЧКХ строго определены только для линейной или линеаризованной системы.]

Не требуется, чтобы ЧКХ или ФПМ были получены на конкретных частотах, список которых представлен в таблице В.5; однако ЧКХ или ФПМ должны охватывать весь диапазон представленных в списке частот и содержать частоты, значения которых приближены к каждой из перечисленных частот.

Таблица В.5 - Требования к ЧКХ и ФПМ на стандартных частотах испытания

Частота (f) в парах линий/мм на плоскости объекта	Минимальное значение контраста ЧКХ при использовании штриховой миры	Минимальное значение контраста ФПМ при использовании синусоидальной миры или контурного объекта
1,0	0,920	0,871
2,0	0,822	0,734
3,0	0,720	0,614
4,0	0,620	0,510
5,0	0,526	0,421
6,0	0,440	0,345
7,0	0,362	0,280
8,0	0,293	0,225
9,0	0,232	0,177
10,0	0,174	0,135

Синусоидальная мира. Серийно производимые синусоидальные миры, как правило, содержат калибровочную ступенчатую монохромную шкалу для измерения соотношения входа/выхода биометрического сканера отпечатков пальцев, а также синусоидальные значения контраста образца, применяемые для нормализации значений контраста на выходе биометрического сканера отпечатков пальцев для получения ФПМ.

Штриховая мира. Штриховая мира должна содержать достаточное число параллельных линий для каждой пространственной частоты, что помогает обеспечить регистрацию при оптимальном фазировании сканера-объекта и способствует проведению исследования потенциального наложения частот. Штриховая мира также должна содержать низкочастотный компонент (менее 0,3 пар линий/мм), как, например, одна широкая линия, обладающая такой же оптической плотностью, что и другие линии (используемая для нормализации).

Если биометрический сканер отпечатков пальцев имеет нелинейное соотношение вход/выход, то для достижения эффективных значений контраста штрихового изображения необходимо использовать процедуру, аналогичную применяемой для синусоидальной обработки.

ПЧХ самой штриховой миры может быть неизвестна. В таком случае значения контраста линий на выходе биометрического сканера отпечатков пальцев (в области изображения или, если соотношение вход/выход нелинейное, в области объекта) нормализуются значениями контраста выходных линий с практически нулевой частотой, что приводит к приемлемому показателю ЧКХ биометрического сканера отпечатков пальцев.

Контурный объект. Вычисление ФПМ изображенного контурного объекта осуществляется согласно соответствующему стандарту ИСО [9]. Контур объекта располагается под углом 5,2° поочередно в направлении строк и столбцов датчика. Если биометрический сканер отпечатков пальцев имеет нелинейное соотношение вход/выход, то нелинейность должна быть измерена и учтена при вычислениях. Вычисленные выходные значения контраста нормализуются до значения 1,0 на нулевой частоте (посредством деления на площадь функции размывания линии), что приводит к приемлемому показателю ФПМ биометрического сканера отпечатков пальцев. Если ПЧХ контура объекта известна, то дальнейшее деление на данную функцию осуществляется для получения более точных показателей ФПМ биометрического сканера отпечатков пальцев.

Контурный объект должен содержать как минимум две координатные метки, при помощи которых можно вычислить масштаб изображения в направлении поперечном контуру в пикселях на дюйм.

B.2.2.3 Однородность уровней серого

B.2.2.3.1 Требование к однородности смежных строки столбцов

Не менее 99,0% средних уровней серого 2 смежных строк или столбцов длиной 0,25 дюйма в пределах каждой области регистрации не должны отличаться более чем на 1,5 уровня серого при сканировании равномерно темно-серого объекта и более чем на 3,0 уровня серого при сканировании равномерно светло-серого объекта.

B.2.2.3.2 Требование к однородности между пикселями

Уровень серого каждого отдельного пикселя для не менее 99,0% всех пикселей в каждой независимой области размером 0,25 на 0,25 дюйма в пределах области регистрации не должен отличаться от среднего значения более чем на 8,0 уровней серого при сканировании равномерно темно-серого объекта и более чем на 22,0 уровня серого при сканировании равномерно светло-серого объекта.

B.2.2.3.3 Требование к однородности малой области

Средние уровни серого 2 независимых областей размером 0,25 на 0,25 дюйма в пределах области регистрации не должны отличаться более чем на 3,0 уровня серого при сканировании равномерно темно-серого объекта и более чем на 12,0 уровней серого при сканировании равномерно светло-серого объекта.

B.2.2.3.4 Требование к уровню шума

Значение уровня шума, измеряемое как стандартное отклонение уровней серого, должно быть менее 3,5 в каждой независимой области размером 0,25 на 0,25 дюйма в пределах области регистрации при сканировании однородно темно-серого и однородно светло-серого объектов.

B.2.2.3.5 Общие положения

Любой подходящий однородно темно-серый и однородно светло-серый объект, включая псевдообъекты, может быть использован для оценки требований, указанных в В.2.2.3.1 - В.2.2.3.4. [Идея псевдообъектов заключается в получении изображения пустой области регистрации посредством, например, увеличения или уменьшения выдержки, получая, соответственно, однородно светло-серое или темно-серое изображение.] Каждый объект должен охватывать всю область регистрации.

Биометрический сканер отпечатков пальцев настраивается таким образом, чтобы средний уровень серого светлого образца был на 4 уровня ниже самого высокого показателя уровня серого, получаемого при регистрации изображения отпечатка пальца биометрическим сканером, а средний уровень серого темного образца должен быть на 4 уровня выше самого низкого показателя уровня серого, получаемого при регистрации изображения отпечатка пальца биометрическим сканером. Данная настройка помогает избежать вероятных уровней насыщения и уровней, выходящих за пределы диапазона, получаемого при регистрации реальных отпечатков пальцев.

B.2.2.4 Качество изображения отпечатка пальца

Биометрический сканер отпечатков пальцев должен обеспечивать достаточно высокое для предполагаемых областей применения качество изображения отпечатков пальцев. Основной областью применения является аутентификация посредством сравнения изображений отпечатков пальцев один к одному.

Качество изображения будет оцениваться с учетом представленных ниже требований посредством проведения визуальных и количественных измерений исследуемых изображений, полученных путем прямого сканирования предоставленным биометрическим сканером отпечатков пальцев. Данные исследуемые изображения, полученные путем прямого сканирования, должны содержать:

- набор из 20 отпечатков пальцев, полученных от 10 разных субъектов, по 2 отпечатка от субъекта (предпочтительно отпечатки указательных пальцев левой и правой руки);

- набор из 5 повторно зарегистрированных изображений отпечатков указательного пальца одной руки одного и того же субъекта.

Все исследуемые изображения, полученные путем прямого сканирования, должны быть предоставлены для анализа в виде монохромных (полутоновых) изображений с 8-битной шкалой градаций серого на пиксель в несжатом формате (и никогда прежде не сжимаемых с потерями).

B.2.2.4.1 Требование к динамическому диапазону изображений отпечатков пальцев

Не менее 80,0% зарегистрированных отдельных изображений отпечатков пальцев должны иметь динамический диапазон не менее 150 уровней серого.

B.2.2.4.2 Общие положения

Под динамическим диапазоном понимается число содержащихся в сигнале уровней серого, измеряемых в пределах области отпечатка пальца и в значительной степени исключающих неоднородные фоновые области.

B.2.2.4.3 Требование к артефактам и аномалиям изображений отпечатков пальцев

Артефакты и аномалии, обнаруженные на изображениях отпечатка пальца, источником которых является биометрический сканер отпечатков пальцев или процедура обработки изображения, не должны в значительной степени неблагоприятно влиять на выполнение предполагаемых функций.

B.2.2.4.4 Общие положения

Изображения отпечатков пальцев исследуются в целях обнаружения наличия артефактов или аномалий, источником которых является биометрический сканер отпечатков пальцев или процедура обработки изображения; оценка может включать в себя измерения, нацеленные на определение количественного выражения степени их критичности и значимости. Артефакты или аномалии из следующего неполного списка могут подвергаться исследованию:

последствия шума, обусловленного вибрацией;

локальные смещения сегментов отпечатков пальцев;

стыковые или сегментационные соединения датчика изображения;

шумовые полосы, неустойчивый выходной сигнал;

насыщенность уровней серого;

плохая воспроизводимость.

B.2.2.4.5 Требование к резкости и воспроизведению мелких деталей на изображениях отпечатков пальцев

Резкость и воспроизведение мелких деталей на изображениях отпечатка пальца, полученных на выходе биометрического сканера отпечатков пальцев или после процедуры обработки, должны быть достаточно высокими для обеспечения выполнения предполагаемых функций.

B.2.2.4.6 Общие положения

Резкость и воспроизведение мелких деталей на изображениях отпечатков пальцев, полученных на выходе биометрического сканера отпечатков пальцев или после процедуры обработки, могут быть исследованы при помощи подходящих объективных количественных показателей качества изображения, а также посредством визуального обследования, выведенного на экран монитора цифрового изображения.

В.3 Требования и методика испытаний оптических биометрических сканеров отпечатков пальцев

B.3.1 Общие положения

Настоящее приложение подробно устанавливает требования и методику испытаний оптических биометрических сканеров отпечатков пальцев.

B.3.2 Предварительные требования к испытаниям

B.3.2.1 Требования к испытательной лаборатории

Все измерения должны проводиться в полностью затемненной оптической лаборатории, не имеющей воздействия внешних источников света. Нечувствительность биометрического сканера отпечатков пальцев к постороннему свету не является предметом проводимых испытаний. Для проведения некоторых измерений необходимо пропускать свет, который излучается биометрическим сканером, через призмы; эти сильно повышает чувствительность биометрического сканера по отношению к ложному свету.

Исключением является регистрация отпечатков пальцев для испытания полутонового диапазона. Для проведения данного испытания должно быть включено нормальное освещение помещения для обеспечения обычных условий окружающей среды, схожих со стандартными условиями эксплуатации биометрического сканера отпечатков пальцев. При проведении измерений необходимо убедиться в том, что оптическая поверхность области регистрации изображения очищена. Для проведения испытаний биометрического сканера отпечатков пальцев испытательная лаборатория использует следующие измерительные приборы:

специальное программное обеспечение оценки данных (В.3.2.3);

программное обеспечение для табличных расчетов;

подходящие объекты испытаний (В.3.2.4).

Персонал испытательной лаборатории должен обладать фундаментальными знаниями в области испытаний оптических систем/инструментов, особенно в области испытаний биометрических сканеров отпечатков пальцев.

B.3.2.2 Требования к объекту испытания

Для испытания биометрического сканера отпечатков пальцев изготовитель должен указать точный принцип устройства и работы оптического сканера, включая необходимые чертежи (иллюстрации, таблицы). Область регистрации изображения должна составлять не менее 16 х 20 мм.

Испытуемый биометрический сканер отпечатков пальцев должен быть полностью работоспособен. Во время испытания должны быть отключены адаптивные или динамические настройки, алгоритмы калибровки или механизмы обнаружения подмены, внедренные в биометрический сканер отпечатков пальцев или в программное обеспечение для данного сканера (на ПК), поскольку могут включать в себя фильтры, функции компенсации, оптимизации, динамическую регулировку контраста. Для этого изготовитель должен предоставить адаптированное программное обеспечение для биометрического сканера отпечатков пальцев, в котором подобные элементы/алгоритмы были бы деактивированы. Программное обеспечение должно функционировать при постоянных настройках параметров во время испытания. Динамические алгоритмы, которые будут использованы в пользовательских приложениях, допустимы только для испытания полутонового диапазона изображений отпечатков пальцев.

B.3.2.3 Требования к программному обеспечению оценки данных

Программное обеспечение оценки данных цифрового изображения отпечатка пальца должно вычислять качество изображения на основе двумерного спектра мощности пространственных частот цифрового изображения отпечатка пальца. Спектр мощности, который является квадратом модуля преобразования Фурье изображения, содержит информацию о резкости, контрасте и воспроизведении мелких деталей изображения. Данные параметры являются компонентами визуального качества изображения. В программном обеспечении проводится нормализация спектра мощности на контраст, средний уровень серого и размер изображения; используется визуальный фильтр передаточной функции, и учитывается величина частоты пространственной дискретизации изображения отпечатка пальца в пикселях на дюйм (пиксель/дюйм). Основным выходным значением является числовое значение качества изображения, которое представляет собой сумму фильтрованных, масштабированных, взвешенных значений спектра мощности. Нормализация спектра мощности позволяет проводить достоверные сравнения существенно различных изображений отпечатков пальцев. Программное обеспечение должно функционировать согласно представленному описанию:

в качестве входных данных для программного обеспечения должны выступать цифровые изображения отпечатков пальцев;

программное обеспечение должно устанавливать ширину прямоугольного окна порядка 60% от ширины изображения отпечатка пальца;

программное обеспечение должно находить правый/левый и нижний/верхний края отпечатка пальца;

программное обеспечение должно установить набор перекрывающихся окон, охватывающих всю область отпечатка пальца;

программное обеспечение должно исключать из дальнейшей оценки области отпечатка пальца с высокой и низкой плотностью;

программное обеспечение должно вычислять двумерный спектр мощности каждого окна и |БПФ***|;

программное обеспечение должно иметь нормализацию по полной энергии и размеру окна;

программное обеспечение должно включать в себя фильтр модели зрительной системы человека (Human Visual System filter, HVS) (включение подобного фильтра позволяет итоговым значениям качества наиболее точно соответствовать экспертным оценкам относительного качества);

программное обеспечение должно использовать исходное значение качества изображения каждого отдельного окна, то есть двумерно-нормализованные, отфильтрованные значения спектра мощности на ненулевых частотах суммируются, результатом чего является значение качества области изображения в виде одного числа;

программное обеспечение должно определять окно с максимальным значением качества изображения;

программное обеспечение должно переводить значение качества изображения в нормализованный вид, то есть должно привести значение качества изображения отпечатка к числу в диапазоне от 0 до 100, где 0 соответствует минимальному, а 100 - максимальному качеству изображения;

на темных областях изображений отпечатков пальцев качество изображения имеет завышенное значение, а на светлых областях - заниженное. Данный эффект должен быть компенсирован посредством умножения значения качества изображения на квадрат средних уровней серого;

программное обеспечение должно осуществлять проверку на наличие особых ситуаций (слишком высококонтрастное или слишком структурированное изображение) и соответствующим образом регулировать качество изображения;

программное обеспечение должно масштабировать изображение в соответствии с числом точек на дюйм и нормализовать качество изображения так, чтобы его значение находилось в диапазоне [0, 100].

В.3.2.4 Требования к мирам

B.3.2.4.1 Миры для оптического биометрического сканера отпечатков пальцев, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в светлом поле

При проведении испытаний должны использоваться миры, которые тесно связаны с принципом работы биометрического сканера отпечатков пальцев. В ходе испытаний с использованием данных мир, на пути оптического луча сканера не должны присутствовать никакие помехи.

Мира должна быть размещена непосредственно на рабочей поверхности биометрического сканера отпечатков пальцев. Миры должны быть выполнены в виде отражающих, структурированных или неструктурированных зеркал. Свет, исходящий от оптической рабочей поверхности биометрического сканера отпечатков пальцев, будет отражаться не только от передней, но и от задней поверхности миры. Чтобы не допускать нежелательные отражения, сверху на миру необходимо поместить отводящую свет призму.

В связи с этим, между биометрическим сканером отпечатков пальцев и мирой, а также между мирой и призмой должна располагаться иммерсионная жидкость; показатель преломления данной жидкости должен быть приближен к показателям преломления оптических элементов (оптической рабочей поверхности сканера, миры, призмы). Данный слой жидкости не должен содержать ни пыль, ни воздушные пузыри. Рекомендуется использовать иммерсионную жидкость с показателем отражения n 1,5.

B.3.2.4.2 Миры для оптического биометрического сканера отпечатков пальцев, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в темном поле

При проведении испытаний должны использоваться миры, которые тесно связаны с принципом работы биометрического сканера отпечатков пальцев. В ходе испытаний с использованием данных мир, на пути оптического луча биометрического сканера отпечатков пальцев не должны присутствовать никакие помехи.

Мира должна быть размещена непосредственно на рабочей поверхности биометрического сканера отпечатков пальцев. Для оптической связи между биометрическим сканером отпечатков пальцев и мирой должна располагаться иммерсионная жидкость; показатель преломления данной жидкости должен быть идентичен показателю преломления оптической рабочей поверхности биометрического сканера отпечатков пальцев. Данный слой жидкости не должен содержать ни пыль, ни воздушные пузыри. Рекомендуется использовать иммерсионную жидкость с показателем отражения n1,5.

Миры должны быть выполнены в виде диффузно-отражающих областей. На данных подложках подходящими способами воздействия можно получить определенные уровни градации серого (полутонов). Материал миры должен быть водоотталкивающим. Если мира ламинируется с целью защиты от жидкости, то необходимо следить за тем, чтобы ламинация не изменяла ее оптические параметры.

В.3.3 Требования и методика испытаний

B.3.3.1 Исследование линейности шкалы градаций серого

B.3.3.1.1 Требования

При измерении дискретных серий участков с равномерным коэффициентом отражения (например, ступенчатой монохромной шкалы), в значительной степени покрывающей полутоновый диапазон биометрического сканера отпечатков пальцев, среднее значение каждого участка должно находиться в пределах 7,65 уровней серого от линии регрессии, полученной методом наименьших квадратов и проходящей между значениями коэффициентов отражения участков (независимая переменная) и уровнями серого, полученными на выходе биометрического сканера отпечатков пальцев с 8-битной шкалой уровней серого (зависимая переменная).

B.3.3.1.2 Общие положения

Предполагается, что все объекты, используемые в соответствии с данным сценарием испытания, регистрируются биометрическим сканером отпечатков пальцев, работающим в линейном режиме ввода/вывода. Линейность обеспечивает достоверные результаты при сравнении тестовых измерений с требованиями. Линейность позволяет получить исходное изображение сканированного отпечатка пальца для общей справочной базы. Пользователи могут применять к изображениям из данной базы линейную/нелинейную обработку, в зависимости от поставленной задачи и в дальнейшем вернуться к исходному изображению. Тем не менее, для сканированных изображений мир допускается отклонение от линейности, то есть может быть разрешено незначительное присутствие сглаженной монотонной нелинейности, когда обеспечение линейности на испытуемом биометрическом сканере отпечатков пальцев является практически нецелесообразным и нетипичным с точки зрения эксплуатации. В подобных случаях требуется предоставление документации наряду с запросом на отклонение от требований.

Следует признать, что отпечаток пальца на биометрическом сканере отпечатков пальцев может иметь неидеальные характеристики относительно средней величины отражающей способности, неоднородности средней величины отражающей способности, низкого уровня контраста или фоновых помех. Подобные проблемы могут быть частично сведены к минимуму при помощи нелинейной обработки яркости изображения, зарегистрированного биометрическим сканером отпечатков пальцев. Вследствие этого линейность не является обязательным требованием при рабочем или тестовом сканировании изображений отпечатков пальцев.

B.3.3.1.3 Используемые миры

B.3.3.1.3.1 Миры для оптического биометрического сканера отпечатков пальцев, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в светлом поле

Для проведения данного испытания могут быть использованы миры с металлическим покрытием; данные миры могут иметь различные коэффициенты отражения. В качестве металла может использоваться хром или алюминий; хром может легко наноситься с разной плотностью, но позволяет получать максимальный коэффициент отражения порядка 50%. Максимальный коэффициент отражения алюминия составляет от 85 до 92%, но его сложно наносить с разной плотностью. Так как коэффициенты отражения поверхностей мир не могут быть предсказаны, коэффициенты отражения всех мир должны быть точно измерены.

B.3.3.1.3.2 Миры для оптического биометрического сканера отпечатков пальцев, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в темном поле

Для проведения данного испытания используются миры, имеющие диффузно отражающую поверхность с различными затемненными элементами. Подобные миры используются в промышленных масштабах при испытании модульной передаточной функции (ФПМ) биометрических сканеров отпечатков пальцев планшетного типа.

В зависимости от размера рабочей поверхности, мира разрезается на части, содержащие две или более области испытания. Таким образом, на рабочую поверхность может быть помещено одновременно несколько областей испытания.

B.3.3.1.4 Процедура испытания

B.3.3.1.4.1 Первый этап испытания

Набор областей с различными значениями коэффициента отражения должен быть поочередно размещен на биометрическом сканере отпечатков пальцев и зарегистрирован в виде изображений. Должно быть зарегистрировано не менее 9-ти объектов с различными значениями коэффициента отражения, охватывающими практически весь динамический диапазон биометрического сканера отпечатков пальцев.

B.3.3.1.4.2 Второй этап испытания

Среднее значение серого каждого изображения объекта должно быть определено при помощи специального программного обеспечения. Коэффициент отражения и полученное значение серого каждого объекта должны быть установлены в виде пары значений.

B.3.3.1.4.3 Третий этап испытания

К данным парам значений необходимо применить линейную регрессию. Для каждого среднего значения серого необходимо определить отклонение от итоговой линии регрессии.

B.3.3.1.5 Соответствие требованию

Ни одно из вычисленных на этапе испытания 3 значений отклонения серого не должно превышать 7,65.

B.3.3.2 Анализ частоты пространственной дискретизации и геометрическая точность

В.3.3.2.1 Общие требования

Частота пространственной дискретизации: итоговое изображение отпечатка пальца на выходе биометрического сканера отпечатков пальцев должно иметь частоту пространственной дискретизации в направлении строк и столбцов датчика в диапазоне от (R - 0,01R) до (R + 0,01R). Величина R должна составлять либо 500, либо 1000 пикселей/дюйм; в сертификате биометрического сканера отпечатков пальцев может быть указано как одно, так и оба значения частоты пространственной дискретизации. Фактическое значение оптической частоты пространственной дискретизации биометрического сканера отпечатков пальцев должно быть больше или равно величине R.

Геометрическая точность в поперечном направлении: при сканировании штриховой миры с частотой 1,0 пара линий/мм в вертикальном и горизонтальном направлении линий, абсолютное значение разницы (D) между фактическим (X) и измеренным на изображении (Y) расстоянием между параллельными линиями объекта не должно превышать представленных ниже значений для не менее 99% испытаний, проведенных в каждой области измерения зарегистрированного элемента и в каждом из 2 направлений.

Для биометрических сканеров отпечатков пальцев с разрешающей способностью 500 пикселей/дюйм:

D 0,0007, для 0,00 < Х 0,07,

D 0,01Х, для 0,07 Х 1,50.

Для биометрических сканеров отпечатков пальцев с разрешающей способностью 1000 пикселей/дюйм:

D 0,0005, для 0,00 < Х 0,07,

D 0,0071Х, для 0,07 Х 1,50,

где D = |Y - Х|, дюймы;

X - фактическое расстояние на мире, дюймы;

Y - измеренное расстояние на изображении, дюймы.

Геометрическая точность в продольном направлении: при сканировании штриховой миры с частотой 1,0 пара линий/мм в вертикальном и горизонтальном направлении линий, максимальное значение разницы (в горизонтальном или вертикальном направлении соответственно) между расположением любых 2-х точек в пределах 1,5-дюймового сегмента представленного периодического изображения не должно превышать 0,016 дюймов для не менее 99% испытаний, проведенных в каждой области измерения зарегистрированного элемента и в каждом из 2-х ортогональных направлений.

B.3.3.2.2 Общие положения

Штриховой мирой является решетка Ронки, которая состоит из линий одинаковой ширины и пространственного прямоугольного сигнала с высокой контрастностью и резкими краями. Для систем с разрешающей способностью 500 пикселей/дюйм, значение пространственной частоты дискретизации должно попадать в диапазон от 495,0 до 505,0 пикселей/дюйм; для систем с разрешающей способностью 1000 пикселей/дюйм, значение частоты пространственной дискретизации должно попадать в диапазон от 990,0 до 1010,0 пикселей/дюйм. Действительная частота пространственной дискретизации биометрического сканера отпечатков пальцев может быть больше требуемой частоты пространственной дискретизации, в таком случае на выходе производится "уменьшение" до требуемой частоты пространственной дискретизации. Однако действительная частота пространственной дискретизации не может быть меньше требуемой; то есть "увеличение" до требуемой частоты пространственной дискретизации запрещено.

Геометрическая точность в поперечном направлении измеряется в поперечном направлении изображенных линий решетки Ронки с частотой 1,0 пара линий/мм, которые охватывают практически всю область регистрации изображения. Требование к частоте пространственной дискретизации в 500 пикселей/дюйм соответствует точности определения координат 1,0% для расстояний от 0,07 до 1,5 дюймов и 0,0007 дюйма (1/3 пикселя) для расстояний меньше или равных 0,07 дюйма. Требование к частоте пространственной дискретизации в 1000 пикселей/дюйм соответствует точности определения координат 0,71% для расстояний от 0,07 до 1,5 дюймов и значению 0,0005 дюйма (1/2 пикселя) для расстояний меньше или равных 0,07 дюйма.

Геометрическая точность в продольном направлении измеряется вдоль каждой изображенной линии решетки Ронки с частотой 1,0 пара линий/мм, которые охватывают практически всю область регистрации изображения. Например, для представленной горизонтальной линии изображения, максимальное значение разницы между точками пересечения данной линии с вертикальной и горизонтальной осями, измеренной в нескольких точках сегмента линии длиной 1,5 дюйма, сравнивается с максимально допустимым значением разницы (аналогично для вертикальной линии). Данное требование необходимо для гарантии того, что подушкообразное или бочкообразное искажение в основной области исследования, то есть на отпечатке одного пальца, не слишком велико.

B.3.3.2.3 Используемые миры

B.3.3.2.3.1 Миры для оптического биометрического сканера отпечатков пальцев, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в светлом поле

Мира должна покрывать не менее 70% рабочей поверхности биометрического сканера отпечатков пальцев. Тестовая структура представляет собой решетку с постоянным периодом 1 мм. Мира может состоять из направленно-отражающих структур, таких как хромовые полоски на стеклянной подложке. Свет, проходящий через стеклянную подложку, должен выводиться призмой, которая должна находиться сверху на мире.

В качестве альтернативы покрытой хромом стеклянной мире может быть использована полимерная пленка с напечатанными черными линиями. В таком случае нет необходимости в размещении призмы на мире. Отражение света осуществляется от обратной стороны пленки.

Напечатанные на пленке черные области поглощают и рассеивают свет, и таким образом получаются темными на изображении. Использование данного материала миры рекомендовано при больших поверхностях биометрических сканеров отпечатков пальцев.

B.3.3.2.3.2 Миры для оптического биометрического сканера отпечатков пальцев, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в темном поле

Мира должна покрывать не менее 70% рабочей поверхности биометрического сканера отпечатков пальцев. Тестовая структура представляет собой решетку с постоянным периодом 1 мм.

Мира должна состоять из диффузного глянцевого отражающего материала, на который нанесены темные структуры. Данные структуры могут быть нанесены фотографическим или печатным способом. В качестве материала для миры нельзя использовать фотобумагу или мелованную бумагу, так как оптические свойства данных материалов могут изменяться при намокании в результате воздействия иммерсионной жидкости. Таким образом, в качестве подложки рекомендуется использовать пластиковые материалы, покрытые фотоэмульсией; данные материалы нечувствительны к воздействию иммерсионной жидкости; темные структуры могут быть нанесены способом аналогичным фотографическому процессу нанесения на бумагу.

B.3.3.2.4 Процедуры испытания

B.3.3.2.4.1 Первый этап испытания

Миры с иммерсионной или другой похожей жидкостью должны быть размещены на рабочей поверхности биометрического сканера отпечатков пальцев. При использовании покрытой хромом стеклянной миры свет, проникающий через стеклянную подложку, должен выводиться призмой, которая должна располагаться сверху на объекте. При использовании в качестве объекта пластиковой пленки с черной печатью необходимость в размещении призмы на объекте отсутствует. Каждая мира должна помещаться на рабочую поверхность биометрического сканера отпечатков пальцев 4 раза: 2 раза с вертикально направленными линиями (каждый раз с поворотом объекта на 180°) и 2 раза с горизонтально направленными линиями (каждый раз с поворотом объекта на 180°). При использовании данного метода можно обнаружить ошибки, причиной которых является мира, а не биометрический сканер отпечатков пальцев.

После размещения миры на рабочей поверхности биометрического сканера отпечатков пальцев необходимо убедиться в том, что полосы миры расположены параллельно пикселям сканера. Чтобы это выявить, необходимо искать эффекты наложения частот на краях линий, рассматривая зарегистрированные изображения на высококачественном мониторе.

B.3.3.2.4.2 Второй этап испытания

Определяются координаты пикселей на краях разлинованной области зарегистрированного изображения. Данная информация и размеры изображения необходимы для оценки специальным программным обеспечением (см. "Требования к программному обеспечению"). Данное программное обеспечение определяет в пределах заданной области измерения расстояние между соседними линиями, среднее расстояние между 6 линиями и координаты центральной оси каждой линии. В качестве единицы измерения необходимо использовать пиксель.

B.3.3.2.4.3 Третий этап испытания

На основании результатов второго этапа испытания и известного периода решетки миры (1 мм) можно определить частоту пространственной дискретизации биометрического сканера отпечатков пальцев в разных областях изображения. Данная частота пространственной дискретизации может быть использована для перевода расстояния между линиями из пикселей в мм. Основываясь на данных значениях, можно вычислить разницу между теоретическим и измеренным расстоянием между линиями для разных областей измерения. Расположение линий и их продольный изгиб позволяют вычислить коэффициент искажения биометрического сканера отпечатков пальцев.

B.3.3.2.5 Соответствие требованиям

В рамках данного сценария испытания необходимо полное соответствие значениям, перечисленным в пункте "Общие требования".

В.3.3.3 Анализ ЧКХ

В.3.3.3.1 Общие требования

ПЧХ должна измеряться при помощи миры в виде бинарной решетки (решетки Ронки), что определено как измерение ЧКХ. Значения, являющиеся результатом измерения ЧКХ линий должны быть равны или превышать минимальные значения контраста, определяемые уравнением В.5 или уравнением В.6 в направлении строк и столбцов датчика и в любой зоне обзора биометрического сканера отпечатков пальцев. Значения ЧКХ, вычисленные при помощи уравнений В.5 и В.6 для стандартных частот испытания, представлены в таблице В.6. Ни одно из вычисленных значений контраста ЧКХ на спецификационных пространственных частотах не должно превышать 1,05. Полученное на выходе изображение штриховой миры не должно иметь значительного эффекта наложения частот.

Таблица В.6 - Минимальный и максимальный контраст

Частота (пар линий/мм)	Минимальный контраст для биометрических сканеров отпечатков пальцев с разрешающей способностью 500 пикселей/дюйм	Минимальный контраст для биометрических сканеров отпечатков пальцев с разрешающей способностью 1000 пикселей/дюйм	Максимальный контраст
1,0	0,948	0,957	1,05
2,0	0,869	0,904	1,05
3,0	0,791	0,854	1,05
4,0	0,713	0,805	1,05
5,0	0,636	0,760	1,05
6,0	0,559	0,716	1,05
7,0	0,483	0,675	1,05
8,0	0,408	0,636	1,05
9,0	0,333	0,598	1,05
10,0	0,259	0,563	1,05
12,0	-	0,497	1,05
14,0	-	0,437	1,05
16,0	-	0,382	1,05
18,0	-	0,332	1,05
20,0	-	0,284	1,05

Штриховая мира может не содержать конкретных частот, список которых представлен в предыдущей таблице; однако решетка должна охватывать весь диапазон представленных в списке частот и содержать шаблоны линий, близкие к каждой из перечисленных частот. Следующие уравнения используются для получения минимально допустимых значений контраста ЧКХ при использовании штриховой миры, содержащей частоты, которые не представлены в предыдущей таблице.

Для биометрического сканера отпечатков пальцев с разрешающей способностью 500 пикселей/дюйм, для f от 1,0 до 10,0 пар линий/мм:

ЧКХ = 3,04105Е-04 * - 7,99095Е-02 * f + 1,02774 (уравнение В.5)

Для биометрического сканера отпечатков пальцев с разрешающей способностью 1000 пикселей/дюйм, для f от 1,0 до 20,0 пар линий/мм:

ЧКХ = - 1,85487Е-05 * + 1,41666Е-03 * - 5,73701 Е-02 * f + 1,01341 (уравнение В.6)

Для конкретной штриховой миры спецификационные частоты включают в себя все частоты линий решетки в диапазоне от 1,0 до 10 пар линий/мм (биометрический сканер отпечатков пальцев с разрешающей способностью 500 пикселей/дюйм) или от 1,0 до 20 пар линий/мм (биометрический сканер отпечатков пальцев с разрешающей способностью 1000 пикселей/дюйм).

В.3.3.3.2 Общие положения

Штриховой мирой является решетка Ронки, которая состоит из линий одинаковой ширины и пространственного прямоугольного сигнала с высокой контрастностью и резкими краями. Все решетки должны быть установлены на одну миру. Дополнительно на мире должны располагаться большие черные и белые структуры для определения ЧКХ на нулевой частоте. Пространственная частота данных структур должна быть меньше 3% от частоты Найквиста. Для всех биометрических сканеров отпечатков пальцев ширина данных структур должна быть по меньшей мере 1,7 мм. Каждая область испытания с перечисленными выше частотами должна иметь необходимое число и длину решеток, указанные в таблице В.7.

Таблица В.7 - Размеры структур тест-объекта

Пространственная частота R ()	Минимальное число линий	Ширина линий (мм)	Минимальная длина линий (мм)	(при 500 пикселях/дюйм)	(при 1000 пикселях/дюйм)
0,3	1	> 1,700	2,50	3%	1,5%
1	4	0,500	2,50	10%	5%
2	5	0,250	1,25	20%	10%
3	5	0,167	0,85	30%	15%
4	5	0,125	0,63	40%	20%
5	10	0,100	0,50	50%	25%
6	10	0,083	0,42	60%	30%
7	10	0,071	0,36	70%	35%
8	10	0,063	0,32	80%	40%
9	10	0,056	0,28	90%	45%
10	10	0,050	0,25	100%	50%
12	10	0,042	0,25	-	60%
14	10	0,036	0,25	-	70%
16	10	0,032	0,25	-	80%
18	10	0,028	0,25	-	90%
20	10	0,025	0,25	-	100%

B.3.3.3.3 Используемые миры

B.3.3.3.3.1 Миры для оптического биометрического сканера отпечатков пальцев, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в светлом поле

Мира может состоять из направленно отражающих структур, таких как хромовые полоски на стеклянной подложке. Структура миры должна быть такой, как описано в пункте выше. Свет, проходящий через стеклянную подложку должен выводиться призмой, расположенной сверху на мире (см. пункт "Требования к объекту испытания").

В качестве альтернативы покрытой хромом стеклянной мире может быть использована полимерная пленка с напечатанными черными линиями. В таком случае нет необходимости в размещении призмы на мире. Отражение света осуществляется от обратной стороны пленки. Напечатанные на пленке черные области поглощают и рассеивают свет и таким образом получаются темными на изображении. Использование данного материала миры рекомендовано при больших поверхностях биометрических сканеров отпечатков пальцев.

При определении ЧКХ необходимо учитывать то, что мира имеет определенную частотную характеристику (как правило, обусловленную процессом производства). Таким образом, перед использованием миры в данном исследовании ее ЧКХ должна быть испытана при помощи микроскопа. Если мира охватывает не менее 25% рабочей поверхности биометрического сканера отпечатков пальцев, то она лишь единожды должна быть помещена в центр рабочей поверхности. В противном случае мира должна быть помещена на рабочую поверхность дважды, справа и слева от центра. Таким образом, должно быть зарегистрировано необходимое число изображений.

B.3.3.3.3.2 Миры для оптического биометрического сканера отпечатков пальцев, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в темном поле

Мира должна состоять из диффузного глянцевого отражающего материала, на который нанесены темные структуры. Данные структуры могут быть нанесены фотографическим или печатным способом. В качестве материала для миры нельзя использовать фотобумагу или мелованную бумагу, так как оптические свойства данных материалов могут изменяться при намокании в результате воздействия иммерсионной жидкости. Таким образом, в качестве подложки рекомендуется использовать пластиковые материалы, покрытые фотоэмульсией; данные материалы нечувствительны к воздействию иммерсионной жидкости; темные структуры могут быть нанесены способом, аналогичным фотографическому процессу нанесения на бумагу.

При определении ЧКХ необходимо учитывать то, что мира имеет определенную частотную характеристику (как правило, обусловленную процессом производства). Таким образом, перед использованием миры в данном исследовании ее ЧКХ должна быть испытана при помощи микроскопа.

Если мира охватывает не менее 25% рабочей поверхности биометрического сканера отпечатков пальцев, то она лишь единожды должна быть помещена в центр рабочей поверхности. В противном случае мира должна быть помещена на рабочую поверхность дважды, справа и слева от центра. Таким образом, должно быть зарегистрировано необходимое число изображений.

B.3.3.3.4 Процедура испытания

B.3.3.3.4.1 Первый этап испытания

Мира должна быть помещена на рабочую поверхность (см. пункт "Требования к мирам"). Расхождение миры относительно строк пикселей изображения не должно превышать 0,5°. При помощи каждой миры необходимо получить 2 изображения: одно с линиями в вертикальном направлении, второе с линиями в горизонтальном направлении.

B.3.3.3.4.2 Второй этап испытания

Определяются координаты краев прямоугольника, обрамляющего все решетки. При помощи данных координат, размера файла и размеров тестовых объектов будет вычисляться ЧКХ всех отдельных тестовых решеток.

B.3.3.3.4.3 Третий этап испытания

Вычисленные значения ЧКХ должны быть откорректированы при помощи действительных/измеренных значений контраста миры (см. пункт "Мира"). К тому же модуляция миры не реализует идеального "черного" и "белого". Поэтому контраст должен быть откорректирован при помощи значений "черного" и "белого", определенных на больших элементах, как описано в пункте "Общие положения"; все значения ЧКХ должны быть нормированы на данное значение контраста.

В.3.3.3.5 Соответствие требованиям

В рамках данного сценария испытания необходимо полное соответствие значениям, перечисленным в пункте "Общие требования". Значения ЧКХ горизонтального и вертикального направлений должны соответствовать этим значениям. Полученное на выходе изображение не должно иметь значительного эффекта наложения частот.

В.3.3.4 Анализ отношения сигнал-шум и однородности уровней серого

В.3.3.4.1 Общие требования

Отношение сигнал-шум белого образца и отношение сигнал-шум черного образца должны быть больше или равны 125,0 как минимум в 97,0% соответствующих случаев в пределах каждой области измерения. Однородность уровней серого определяется для следующих трех случаев:

однородность смежных строк, столбцов: не менее 99% средних уровней серого 2 смежных строк или столбцов длиной 0,25 дюйма в пределах каждой изображенной области не должны отличаться более чем на 1,0 уровень серого при сканировании объекта с однородной низкой отражающей способностью и более чем на 2,0 уровня серого при сканировании объекта с однородной высокой отражающей способностью.

однородность между пикселями: уровень серого каждого отдельного пикселя для не менее 99,9% всех пикселей в каждой независимой области размером 0,25 на 0,25 дюйма, расположенной в пределах изображенной области, не должен отличаться от среднего значения более чем на 22,0 уровня серого при сканировании объекта с однородной высокой отражающей способностью и более чем на 8,0 уровней серого при сканировании объекта с однородной низкой отражающей способностью.

однородность малой области: средние уровни серого 2 независимых областей размером 0,25 на 0,25 дюйма, расположенных в пределах изображенной области, не должны отличаться более чем на 12,0 уровней серого при сканировании объекта с однородной высокой отражающей способностью и более чем на 3,0 уровня серого при сканировании объекта с однородной низкой отражающей способностью.

В.3.3.4.2 Общие положения

Сигналом называется разница между средними выходными уровнями серого, полученными при сканировании объектов с однородной низкой и высокой отражающей способностью, при измерении средних значений в независимых областях размером 0,25 на 0,25 дюймов в пределах каждой области сканированного элемента. Шумом называется стандартное отклонение уровней серого в каждой из данных независимых областей измерения. Вследствие этого, у каждой пары изображений с высоким и низким коэффициентом отражение есть 2 значения ОСШ: одно на базе среднеквадратичного отклонения для высокого коэффициента отражения и второе на базе среднеквадратичного отклонения для низкого коэффициента отражения. Для получения истинного показателя среднеквадратичного отклонения биометрический сканер отпечатков пальцев настраивается таким образом, чтобы средний уровень серого светлого образца был на несколько значений ниже 255 или верхнего уровня клиппирования (в зависимости от того, какой уровень ниже), а средний уровень серого темного образца должен быть на несколько уровней выше 0 или нижнего уровня клиппирования (в зависимости от того, какой уровень выше).

Следует отметить, что при данном методе измерения отношения сигнал-шум не осуществляется попыток изолировать различные источники шума или раздельно измерять различные типы шума; вычисленный уровень шума является совокупностью всех типов и источников шума. Однородность уровней серого вычисляется при помощи тех же изображений, что описаны в пункте "Общие требования".

B.3.3.4.3 Используемые миры

B.3.3.4.3.1 Миры для оптического биометрического сканера отпечатков пальцев, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в светлом поле

Для измерения отношения сигнал-шум и однородности уровней серого исключено использование мир с высоким коэффициентом отражения, помещаемых на рабочую поверхность биометрического сканера отпечатков пальцев. Для данного испытания на пути луча биометрического сканера отпечатков пальцев необходимо помещать гомогенные поглощающие миры с постоянной оптической плотностью. Полученное изображение должно быть равномерно светлым или темным со средним значением серого на 4 значения выше минимального значения серого биометрического сканера отпечатков пальцев или, соответственно, на 4 значения ниже максимального значения серого биометрического сканера отпечатков пальцев. Если миры помещаются на пути оптического луча биометрического сканера отпечатков пальцев, они должны восприниматься как тонкие фильтры, препятствующие смещению луча, которое может привести к неоднородностям и повышенному уровню шума.

B.3.3.4.3.2 Миры для оптического биометрического сканера отпечатков пальцев, работающего по принципу нарушенного полного внутреннего отражения в темном поле

Мира должна состоять из диффузного светлого и темного отражающего материала. Миры должны быть гомогенными, чтобы вместе с биометрическим сканером отпечатков пальцев отвечать представленным в списке требованиям. Например, для испытания Манселла, как правило, рекомендуется: N3 (темный, 7% отражения), N9 (светлый, 79% отражения). При использовании миры подложка может быть намочена иммерсионной жидкостью. Ее оптические свойства, как правило, при этом не изменяются, но испытание должно быть проведено единожды с одной мирой и как можно быстрее.

B.3.3.4.4 Процедура испытания

B.3.3.4.4.1 Первый этап испытания

Для биометрических сканеров отпечатков пальцев, работающих по принципу нарушенного полного отражения в светлом поле: фильтры должны располагаться на пути луча сканера (открытый корпус сканера) или соответствующим образом должна быть отрегулирована длительность экспонирования. Для каждого фильтра, расположенного на пути луча сканера, и при каждом изменении длительности экспонирования необходимо регистрировать изображение свободной области регистрации изображения, в результате чего должны получиться, по крайней мере, 1 светлое и 1 темное изображение.

Для биометрических сканеров отпечатков пальцев, работающих по принципу нарушенного полного отражения в темном поле: миры должны располагаться на рабочей поверхности с иммерсионной жидкостью в качестве связующего звена. При помощи каждой из 2-х мир должно быть зарегистрировано 1 изображение, в результате чего должны получиться, по крайней мере, 1 светлое и 1 темное изображения.

B.3.3.4.4.2 Второй этап испытания

Для определения ОСШ зарегистрированное изображение делится на тестовые поля размером 0,25 на 0,25 дюймов, и определяется среднее значение серого, число ложных пикселей и стандартное отклонение значений уровней серого всех строк и столбцов каждого тестового поля. На основании данных значений вычисляются ОСШ и однородность уровней серого. ОСШ необходимо вычислить для всех тестовых полей изображения. Для каждого пикселя необходимо вычислить отклонение от среднего значения серого тестового поля. Для определения ОСШ темного и светлого поля вычисляется отношение данных значений к стандартному отклонению значений уровней серого каждого тестового поля в светлом и темном поле.

Для определения однородности уровней серого полученные изображения снова делятся на тестовые поля размером 0,25 на 0,25 дюймов и определяется среднее значение серого, число ложных пикселей и стандартное отклонение значений серого всех строк и столбцов конкретного тестового поля.

B.3.3.4.5 Соответствие требованиям

В рамках данного сценария испытания необходимо полное соответствие значениям, перечисленным в пункте "Общие требования".

В.3.3.5 Анализ диапазона шкалы градаций серого изображений отпечатков пальцев

B.3.3.5.1 Общие требования

Биометрический сканер отпечатков пальцев с разрешающей способностью 500 или 1000 пикселей/дюйм должен зарегистрировать контактным методом следующие наборы изображений:

- для стандартного биометрического сканера отпечатков пальцев: полный набор отпечатков пальцев у 10 субъектов; то есть 10 отпечатков методом прокатки (по 5 пальцев каждой руки), 2 отпечатка больших пальцев и 2 отпечатка 4 пальцев контактным методом;

- для биометрического сканера ладони: ладони левой и правой руки у 10 субъектов;

- для биометрического сканера, регистрирующего контактным методом изображения отпечатков пальцев: отпечатки 4 пальцев левой и правой руки и отпечатки 2 больших пальцев у 10 субъектов.

Для построения гистограммы каждого изображения учитываются все значения серого с как минимум 5 пикселями. Гистограмма должна быть непрерывной и не должна содержать какие-либо артефакты. Не менее 80,0% зарегистрированных изображений отпечатков пальцев должны иметь динамический диапазон не менее 200 уровней серого. Не менее 99,0% изображений должны иметь динамический диапазон не менее 128 уровней серого.

B.3.3.5.2 Общие положения

Данное испытание демонстрирует функционирование биометрического сканера в рабочем режиме.

B.3.3.5.3 Используемые миры

В данном сценарии испытания миры не используются.

B.3.3.5.4 Процедура испытания

B.3.3.5.4.1 Первый этап испытания

Субъекты, принимающие участие в испытании, должны последовательно поместить свои пальцы в область регистрации изображения биометрическим сканером отпечатков пальцев. На 1 палец приходится 1 записанное изображение. Если биометрический сканер может регистрировать изображения одновременно 4 пальцев, то регистрируется такое изображение.

B.3.3.5.4.2 Второй этап испытания

Гистограммы всех изображений оцениваются согласно представленным выше требованиям.

B.3.3.5.5 Соответствие требованиям

В рамках данного сценария испытания необходимо полное соответствие значениям, перечисленным в пункте "Общие требования".

_____________________________

* Термин "отпечаток пальца" в настоящем приложении может относиться к отпечатку ладони, отпечатку всей руки или отпечатку любых других частей тела человека.

** Если достоверно обнаружено, что ни синусоидальная, ни штриховая мира, ни контурный объект не могут быть использованы для конкретного биометрического сканера отпечатков пальцев, допускается использование других методов измерения ПЧХ.

*** БПФ - Быстрое преобразование Фурье (FFT).