信息技術(shù)生物特征識(shí)別用于技術(shù)評(píng)估的指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的難度度量標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)報(bào)告EnglishTitleInformationTechnology—BiometricIdentification—DifficultyMetricsofFingerprintDatabasesforTechnicalEvaluation摘要隨著指紋識(shí)別技術(shù)在安防、金融、交通、智能制造等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對(duì)指紋識(shí)別系統(tǒng)及算法性能評(píng)估的需求日益增長(zhǎng)。各類機(jī)構(gòu)常采用指紋數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，但由于缺乏統(tǒng)一的難度量化標(biāo)準(zhǔn)，不同數(shù)據(jù)庫(kù)的測(cè)試結(jié)果難以直接比較，嚴(yán)重影響了評(píng)估的有效性和行業(yè)互操作性。本研究基于ISO/IECTR29198:2013國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，旨在建立一套科學(xué)、統(tǒng)一的指紋數(shù)據(jù)庫(kù)難度度量方法，通過(guò)量化樣本質(zhì)量、旋轉(zhuǎn)、變形、重疊等多維度因素，構(gòu)建難度可比的測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)，提升跨平臺(tái)、跨機(jī)構(gòu)性能評(píng)估結(jié)果的可比性。該標(biāo)準(zhǔn)的制定將推動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，為企業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品評(píng)價(jià)和關(guān)鍵技術(shù)迭代提供權(quán)威依據(jù)，進(jìn)一步促進(jìn)行業(yè)規(guī)范化和規(guī)?；l(fā)展。關(guān)鍵詞指紋識(shí)別（FingerprintRecognition）；難度度量（DifficultyMetrics）；性能評(píng)估（PerformanceEvaluation）；數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建（DatabaseConstruction）；生物特征識(shí)別（BiometricIdentification）；標(biāo)準(zhǔn)化（Standardization）；互操作性（Interoperability）正文一、研究背景與行業(yè)需求指紋識(shí)別系統(tǒng)及其算法在安防、通勤、金融、電子設(shè)備、智能制造、醫(yī)療健康等國(guó)民經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用。據(jù)行業(yè)分析，全球生物識(shí)別市場(chǎng)中指紋識(shí)別技術(shù)占比超過(guò)40%，中國(guó)企業(yè)如百度、華為、阿里巴巴等也在相關(guān)領(lǐng)域投入大量研發(fā)資源，推出多款成熟產(chǎn)品。然而，隨著技術(shù)普及，指紋識(shí)別系統(tǒng)和算法的性能評(píng)估成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。各類私營(yíng)、公共及學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)通常利用指紋數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試與算法驗(yàn)證。但由于不同機(jī)構(gòu)所構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫(kù)在數(shù)據(jù)質(zhì)量、采集設(shè)備、環(huán)境條件、樣本構(gòu)成等方面存在顯著差異，導(dǎo)致同一算法在不同數(shù)據(jù)庫(kù)中表現(xiàn)迥異，測(cè)試結(jié)果缺乏可比性。更嚴(yán)重的是，部分機(jī)構(gòu)在構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)是否納入低質(zhì)量樣本的標(biāo)準(zhǔn)不一，進(jìn)一步加劇了評(píng)估結(jié)果的偏差。因此，建立一套客觀、可量化的指紋數(shù)據(jù)庫(kù)難度評(píng)價(jià)體系，已成為推動(dòng)技術(shù)發(fā)展和行業(yè)互操作的關(guān)鍵需求。二、立項(xiàng)目的與意義本項(xiàng)目旨在制定《用于技術(shù)評(píng)估的指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的難度度量》標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的多維度因素進(jìn)行量化分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)難度水平的科學(xué)評(píng)估與分類。具體目的包括：1.提升測(cè)試結(jié)果可比性：通過(guò)統(tǒng)一難度度量體系，使不同機(jī)構(gòu)能夠基于相同標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估算法性能，避免因數(shù)據(jù)庫(kù)差異導(dǎo)致的誤導(dǎo)性結(jié)論；2.指導(dǎo)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建：為公共機(jī)構(gòu)、企業(yè)及研究單位提供構(gòu)建不同難度等級(jí)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的方法論支持，包括高難度挑戰(zhàn)集和互操作性測(cè)試集；3.推動(dòng)技術(shù)研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)化：填補(bǔ)國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)空白，擬等同采用ISO/IECTR29198:2013，提升我國(guó)在國(guó)際生物識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)制定中的話語(yǔ)權(quán)；4.支撐行業(yè)應(yīng)用：為安防、金融、智能終端等重要行業(yè)提供技術(shù)評(píng)估依據(jù)，促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量提升與產(chǎn)業(yè)規(guī)模效益優(yōu)化。本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將有效促進(jìn)指紋識(shí)別技術(shù)的規(guī)范化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，為企業(yè)研發(fā)、產(chǎn)品認(rèn)證和行業(yè)監(jiān)管提供技術(shù)支撐。三、范圍與主要技術(shù)內(nèi)容1.范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于所有基于指紋數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行算法或系統(tǒng)性能評(píng)估的場(chǎng)景，包括但不限于學(xué)術(shù)研究、企業(yè)產(chǎn)品測(cè)試、第三方認(rèn)證等。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了指紋數(shù)據(jù)庫(kù)難度水平的量化方法、統(tǒng)計(jì)評(píng)估流程、數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建指南以及測(cè)試報(bào)告規(guī)范。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于以下內(nèi)容：-單幅指紋圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)；-指紋識(shí)別算法本身的性能評(píng)估流程與方法。2.主要技術(shù)內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)圍繞指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的難度度量與構(gòu)建，包括以下核心內(nèi)容：-因素量化模型：基于同一手指的不同樣本間差異，從相對(duì)樣本質(zhì)量、相對(duì)旋轉(zhuǎn)、形變、重疊等多個(gè)維度建立難度因素的量化方法；-統(tǒng)計(jì)融合方法：提出多因素加權(quán)與統(tǒng)計(jì)模型，融合各類難度因素，形成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)整體難度的綜合評(píng)價(jià)；-數(shù)據(jù)庫(kù)難度比較：建立跨數(shù)據(jù)庫(kù)難度比對(duì)機(jī)制，使不同來(lái)源的數(shù)據(jù)庫(kù)具備可比性；-測(cè)試與報(bào)告機(jī)制：明確難度測(cè)試的實(shí)施流程、數(shù)據(jù)要求和報(bào)告格式，確保評(píng)估過(guò)程可重復(fù)、可審計(jì)；-配對(duì)數(shù)據(jù)分析：基于匹配得分分布分析配對(duì)樣本的特性，識(shí)別影響識(shí)別性能的關(guān)鍵因素；-數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建指南：提供構(gòu)建不同難度等級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)踐方法，包括高難度數(shù)據(jù)庫(kù)和用于互操作測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)。介紹修訂的企事業(yè)單位或標(biāo)委會(huì)全國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)生物特征識(shí)別分技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC28/SC37）全國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)生物特征識(shí)別分技術(shù)委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱“分技委”）是我國(guó)生物特征識(shí)別領(lǐng)域最具權(quán)威性的標(biāo)準(zhǔn)化組織，隸屬于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，負(fù)責(zé)生物特征識(shí)別領(lǐng)域的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作。分技委由中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所、清華大學(xué)、北京大學(xué)、百度、華為、中興等知名高校與企業(yè)共同組成，致力于推動(dòng)我國(guó)生物識(shí)別技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化與國(guó)際化。近年來(lái)，分技委已完成多項(xiàng)指紋、人臉、虹膜等生物特征識(shí)別國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定，并積極參與ISO/IECJTC1/SC37國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工工作，推動(dòng)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)走向國(guó)際。在本標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)與研制過(guò)程中，分技委組織多家企業(yè)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)與科研單位共同討論、驗(yàn)證技術(shù)內(nèi)容，確保標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性、實(shí)用性與前瞻性。結(jié)論與展望《信息技術(shù)生物特征識(shí)別用于技術(shù)評(píng)估的指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的難度度量》標(biāo)準(zhǔn)的制定，將有效解決當(dāng)前指紋識(shí)別評(píng)估中因數(shù)據(jù)庫(kù)差異導(dǎo)致的結(jié)果不可比問(wèn)題，推動(dòng)行業(yè)走向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。通過(guò)量化難度因素、統(tǒng)一評(píng)估流程、提供數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建指南，本標(biāo)準(zhǔn)不僅服務(wù)于技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)品評(píng)價(jià)，更將促進(jìn)跨機(jī)構(gòu)、跨平臺(tái)的互操作實(shí)踐。未來(lái)，隨著指紋識(shí)別技術(shù)在移動(dòng)支付、智慧城市、邊境管理等領(lǐng)域的深入應(yīng)用，本標(biāo)準(zhǔn)還可擴(kuò)展至多模態(tài)生物特征融合評(píng)估、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)難度追蹤等方向，進(jìn)一步強(qiáng)化中國(guó)在生物識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域的國(guó)際影響力。建議相關(guān)企業(yè)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)和研究單位積極參與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施與推廣，共同推動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)的高質(zhì)量發(fā)展。參考文獻(xiàn)[1]ISO/IECTR29198:2013,Informationtechnology