GB/T 41988-2022 公共安全 虹膜識(shí)別應(yīng)用 圖像技術(shù)要求（正式版）

ICS13.310CCSA91GB/T41988—2022公共安全虹膜識(shí)別應(yīng)用國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)GB/T41988—2022 I 25技術(shù)要求 2 附錄A(資料性)眼睛傾斜角、視線俯仰角和視線方位角估計(jì)方法 附錄B(資料性)虹膜圖像示例 9 IGB/T41988—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)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)別專利的責(zé)任。本文件由中華人民共和國(guó)公安部提出。本文件由全國(guó)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。本文件起草單位：天津中科虹星科技有限公司、中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所、北京中科虹霸科技有限能識(shí)別有限公司。1GB/T41988—2022公共安全虹膜識(shí)別應(yīng)用圖像技術(shù)要求本文件規(guī)定了公共安全虹膜識(shí)別應(yīng)用中虹膜圖像的技術(shù)要求。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文本文件。GB/T41786—2022公共安全生物特征識(shí)別術(shù)語GB/T41786—2022界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。虹膜中心iriscenter以圓模型對(duì)虹膜的外邊界進(jìn)行擬合的圓心位置。3.2虹膜半徑irisradius以圓模型對(duì)虹膜的外邊界進(jìn)行擬合的圓的半徑。3.3瞳孔中心pupilcenter以圓模型對(duì)虹膜的內(nèi)邊界進(jìn)行擬合的圓心位置。3.4瞳孔半徑pupilradius以圓模型對(duì)虹膜的內(nèi)邊界進(jìn)行擬合的圓的半徑。2GB/T41988—20227——外眼角。4符號(hào)和縮略語下列符號(hào)適用于本文件。下列縮略語適用于本文件。BMP:位圖(Bitmap)JPEG:聯(lián)合圖像專家組(JointPhotographicExpertsGroup)PNG:便攜式網(wǎng)絡(luò)圖形(PortableNetworkGraphic)RAW:原始圖像數(shù)據(jù)(Raw)5.1圖像掃描方式3GB/T41988—2022者右眼內(nèi)眼角應(yīng)位于虹膜中心的右側(cè)，如圖2所示。虹膜圖像左上角頂點(diǎn)定義為坐標(biāo)原點(diǎn)(0,0),X軸方向從左至右，Y軸方向從上至下。虹膜圖像按從左至右、從上至下的方式順序掃描。a)右眼虹膜圖像b)左眼虹膜圖像2——外眼角；3——下眼皮；5.2圖像格式虹膜圖像格式應(yīng)為RAW、BMP、JPEG、JPEG2000和PNG中的任意一種。5.3灰度等級(jí)虹膜圖像應(yīng)為灰度圖像。圖像中每個(gè)像素點(diǎn)灰度量化級(jí)應(yīng)≥256級(jí)，即每個(gè)像素點(diǎn)位深度應(yīng)≥8位。5.4灰度等級(jí)利用率使用圖像灰度直方圖的信息熵來衡量灰度等級(jí)利用率，單位為比特(bit)。虹膜圖像的灰度等級(jí)利用率應(yīng)≥6bit。按公式(1)計(jì)算灰度等級(jí)利用率。 (1)式中：gu——灰度等級(jí)利用率；p;—圖像中灰度為i的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)除以圖像總的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)。5.5虹膜半徑注冊(cè)用虹膜圖像的虹膜半徑應(yīng)≥100像素，識(shí)別用虹膜圖像的虹膜半徑應(yīng)≥80像素。4GB/T41988—2022虹膜圖像的瞳孔伸縮率應(yīng)為20%～70%。按公式(2)計(jì)算瞳孔伸縮率。 (2)rp——瞳孔半徑，單位為像素；r;——虹膜半徑，單位為像素。虹膜與鞏膜對(duì)比度應(yīng)≥5。按公式(3)計(jì)算虹膜與鞏膜對(duì)比度。 (3)3a)中區(qū)域A內(nèi)未被眼皮、睫毛、光斑和鏡框等非鞏膜物體遮擋的像素點(diǎn)灰度中值；3a)中區(qū)域B內(nèi)未被眼皮、睫毛、光斑和鏡框等非虹膜物體遮擋的像素點(diǎn)灰度中值；a)區(qū)域A和區(qū)域Bb)區(qū)域C和區(qū)域D標(biāo)引符號(hào)說明：區(qū)域A——以虹膜中心為圓心、內(nèi)圓半徑等于1.10r;、外圓半徑等于1.20r;的環(huán)形區(qū)域；區(qū)域B——以虹膜中心為圓心、內(nèi)圓半徑等于(r;+rp)/2、外圓半徑等于0.90r;的環(huán)形區(qū)域；區(qū)域C——以瞳孔中心為圓心、半徑等于0.80rp的圓形區(qū)域；區(qū)域D——以瞳孔中心為圓心、內(nèi)圓半徑等于1.10rp、外圓半徑等于(r;+rp)/2的環(huán)形區(qū)域。圖3計(jì)算虹膜與鞏膜對(duì)比度、虹膜與瞳孔對(duì)比度所用區(qū)域示意圖虹膜與瞳孔對(duì)比度應(yīng)≥30。按公式(4)計(jì)算虹膜與瞳孔對(duì)比度。5GB/T41988—2022…………(4)式中：ct;p——虹膜與瞳孔對(duì)比度；Vib——圖3b)中區(qū)域D內(nèi)未被眼皮、睫毛、光斑和鏡框等非虹膜物體遮擋的像素點(diǎn)灰度中值；vp——圖3b)中區(qū)域C內(nèi)未被眼皮、睫毛、光斑和鏡框等非瞳孔物體遮擋的像素點(diǎn)灰度中值。5.9虹膜有效區(qū)域占比注冊(cè)用虹膜圖像的虹膜有效區(qū)域占比應(yīng)>60%,識(shí)別用虹膜圖像的虹膜有效區(qū)域占比應(yīng)>50%。按公式(5)計(jì)算虹膜有效區(qū)域占比。A——虹膜有效區(qū)域占比；……虹膜環(huán)形區(qū)域由虹膜內(nèi)邊界擬合圓和外邊界擬合圓確定。5.10邊界裕量虹膜圖像的虹膜外邊界擬合圓到圖像上邊界、下邊界、左邊界和右邊界的距離應(yīng)分別≥0.20ri標(biāo)引序號(hào)說明：1——上邊界裕量，≥0.20r;;2——下邊界裕量，≥0.20r;;左邊界裕量，≥0.60r;;4——右邊界裕量，≥0.60r;。圖4邊界裕量計(jì)算方法示意圖5.11眼睛傾斜角眼睛傾斜角為眼睛內(nèi)眼角和外眼角的連線與圖像X軸的夾角，取值范圍為0°~90°。眼睛傾斜角6GB/T41988—2022應(yīng)<25°,眼睛傾斜角的估計(jì)方法見附錄A。5.12視線俯仰角視線俯仰角為眼睛光軸與攝像頭光軸在垂直平面分量上的夾角，取值范圍為0°~90°。視線俯仰角應(yīng)<10°,視線俯仰角的估計(jì)方法見附錄A。5.13視線方位角視線方位角為眼睛光軸與攝像頭光軸在水平平面分量上的夾角，取值范圍為0°~90°。視線方位角應(yīng)<10°,視線方位角的估計(jì)方法見附錄A。5.14清晰度虹膜圖像中的虹膜紋理應(yīng)清晰。6虹膜圖像示例注冊(cè)用虹膜圖像示例見附錄B中的表B.1,識(shí)別用虹膜圖像示例見附錄B中的表B.2。7GB/T41988—2022(資料性)采用一種基于眼睛關(guān)鍵點(diǎn)定位的方法估計(jì)眼睛傾斜角、視線俯仰角和視線方位角。17個(gè)眼睛關(guān)鍵點(diǎn)如圖A.1所示，包括2個(gè)內(nèi)外眼角點(diǎn)、6個(gè)上下眼皮點(diǎn)、8個(gè)虹膜外邊界點(diǎn)和1個(gè)虹膜中心點(diǎn)。a)右眼關(guān)鍵點(diǎn)b)左眼關(guān)鍵點(diǎn)圖A.1眼睛關(guān)鍵點(diǎn)示意圖方法整體流程如圖A.2所示。首先輸入1幅虹膜圖像，然后使用堆疊沙漏網(wǎng)絡(luò)得到17幅關(guān)鍵點(diǎn)熱力圖。每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)應(yīng)1張熱力圖(為方便顯示，圖A.2中的熱力圖為17幅熱力圖合并得到)。經(jīng)過Soft-argmax層的處理，輸出17個(gè)眼睛關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)。連接內(nèi)外眼角點(diǎn)的直線與X軸的夾角即為眼睛傾斜角。支持向量回歸機(jī)的輸入為17個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)X軸和Y軸坐標(biāo)值構(gòu)成的34維特征向量，輸出為視線俯仰角和視線方位角。內(nèi)外眼角內(nèi)外眼角點(diǎn)連線與X軸夾角大鍵點(diǎn)坐標(biāo)視線俯仰角視線方位角虹膜圖像堆普沙漏網(wǎng)絡(luò)眼睛關(guān)鍵點(diǎn)熱力圖支持向量回歸機(jī)眼晴傾斜角圖A.2眼睛傾斜角、視線俯仰角和視線方位角估計(jì)方法流程圖訓(xùn)練階段，堆疊沙漏網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)為預(yù)測(cè)關(guān)鍵點(diǎn)熱力圖和標(biāo)注關(guān)鍵點(diǎn)熱力圖之間的均方誤差之8GB/T41988—2022式中：……………(A.1)MSE均方誤差；h;第i個(gè)眼睛關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)應(yīng)的標(biāo)注關(guān)鍵點(diǎn)熱力圖。9GB/T41988—2022注冊(cè)圖像示例見表B.1。序號(hào)示例圖像是否合格不合格原因1是2是3否灰度等級(jí)利用率<6bitGB/T41988—2022序號(hào)示例圖像是否合格不合格原因4否虹膜半徑<100像素5否瞳孔伸縮率<20%6否瞳孔伸縮率>70%7否虹膜與鞏膜對(duì)比度<5,灰度等級(jí)利用率<6bitGB/T41988—2022表B.1注冊(cè)圖像示例(續(xù))序號(hào)示例圖像是否合格不合格原因8否虹膜與瞳孔對(duì)比度<309否眼皮遮擋，虹膜有效區(qū)域占比<60%否鏡框遮擋，虹膜有效區(qū)域占比<60%否睫毛遮擋，虹膜有效區(qū)域占比<60%GB/T41988—2022序號(hào)示例圖像是否合格不合格原因否光斑遮擋，虹膜有效區(qū)域占比<60%否隱形眼鏡遮擋，虹膜有效區(qū)域占比否下邊界裕量<0.20r,右邊界裕量<否眼睛傾斜角>25GB/T41988—2022表B.1注冊(cè)圖像示例(續(xù))序號(hào)示例圖像是否合格不合格原因否視線俯仰角>10°否視線方位角>10°否離焦模糊，虹膜紋理不清晰否運(yùn)動(dòng)模糊，虹膜紋理不清晰GB/T41988—2022B.2識(shí)別圖像示例識(shí)別圖像示例見表B.2。表B.2識(shí)別圖像示例序號(hào)示例圖像是否合格說明1是2否虹膜半徑<80像素3否虹膜有效區(qū)域占比<50%[1]DruckerH,BurgesCJC,KaufmanL,etal.Supportvectorregressionmachines.AdvancesinNeuralInformationProcessingSystems,1996,9:155-161.[2]HonariS,MolchanovP,TyreeS,etal.Improvinglandmarklocalizasupervisedlearning.ProceedingsoftheIEEEConferenceonComputerVisionandPatternRecognition.2018:1546-1555.[3]NewellA,YangK,DengJ.Stackedhourglassnetworksforhumanposeest