GA T 1949-2021 法庭科学 人脸图像相似度检验技术规范.pdf

1、 中 华 人 民 共 和 国 公 共 安 全 行 业 标 准 GA 法庭科学 人脸图像 相似度检 验技术规 范 Forensic sciences Technical specifications for inspection of face image similarity （报批稿 ） - - 发布 - - 实施 中华人民 共和国 公安部 发 布 ICS 13.310 CCS A 92 GA/T GA/T XXXX XXXX 前 言 本文件 按 照GB/T 1.1 2020 标 准化 工作 导则 第1 部分 ：标 准化 文件 的结 构和起 草规 则 的规 定起草 。 请注意 本文 件的 某

2、些 内容 可能涉 及专 利。 本文 件的 发布机 构不 承担 识别 这些 专利的 责任 。 本 文件 由公 安部 刑事 侦查 局提出 。 本 文件 由全 国刑 事技 术标 准化技 术委 员会 照相 检验 分技术 委员 会（SAC/TC 179/SC 5 ）归 口。 本 文件 起草 单位 ： 公 安部 物证鉴 定中 心 、 北京 市公 安局刑 侦总 队七 支队 、 天 津市公 安局 物证 鉴定 中 心、 辽 宁省 公安 厅刑 事技 术总队 、 吉 林省 公安 厅物 证鉴定 中心 、 江 苏省 公安 厅刑警 总队 、 浙 江省 公安 厅 刑侦总 队 、 安徽 省公 安厅 物证鉴 定管 理处 、 福

3、 建省 公安厅 刑技 总队 、 广 东省 公安厅 刑事 技术 中心 、 贵州 省公安 厅刑 侦总 队、 湖北 省公安 厅刑 侦总 队 、 江苏 盐城市 公安 局刑 警支 队、 深圳市 公安 局刑 警支 队 、 上 饶市公 安局 刑警 支队 、 中 国人民 公安 大学 。 本 文件 主要 起草 人 ： 黎 智 辉、 谢兰 迟、 李庆 春、 吕 游、 宋强 、 李 闯、 王业 琳 、 叶 方卿 、 王 年松 、 陈 航、林 景、 陈晨 、陈 鹏、 韩朝阳 、魏 东、 罗文 韬、 李春宇 。 GA/T XXXX XXXX 1 法庭科学 人 脸图 像相似度 检验技 术规范 1 范围 本 文件 规定 了

4、使 用人 脸图 像比对 系统 对 人 脸图 像 进 行身份 鉴别 的步 骤、 方法 和技术 要求 。 本 文件 适用 于法 庭科 学声 像资料 检验 鉴定 中的 人脸 图像特 征检 验。 2 规 范性 引用 文件 下列文 件中 的内 容通 过文 中的规 范性 引用 而构 成本 文件必 不可 少的 条款 。 其 中， 注日 期的 引用 文 件， 仅该 日期 对应 的版 本 适用于 本文 件 ； 不 注日 期 的引用 文件 ， 其最 新版 本 （包 括所 有的 修改 单） 适 用于本 文件 。 GB/T 26237.5-2014 信息 技术生 物特 征识 别数 据交 换格式 第5 部分:人 脸图

5、像 数据 GA/T 922.2-2011 安 防人 脸识别 应用 系统 第2 部分: 人脸图 像数 据 GA/T 1023-2013 视频 中 人 像检验 技术 规范 3 术 语和 定义 下列术 语和 定义 适用 于本 文件。 3.1 人脸图 像face image 通过照 相、 摄像 等手 段记 录的， 包含 人脸 外貌 形象 信息的 图像 。 3.2 检材人 脸图 像face image as examined material 法 庭 科 学 领 域 声 像 资 料 鉴 定 中 未 知 的 或 者 不 确 定 身 份 信 息 的 人 脸 照 片 和 视 频 图 像 画 面 中 的 人 脸

6、 图像。 3.3 样本人 脸图 像 face image as sample 法庭科 学领 域声 像资 料鉴 定中用 来和 检材 人脸 图像 进行比 对的 、 已 知 身 份信 息或其 他信 息的人脸 图像。 3.4 人脸特 征 facial feature 人脸面 部先 天生 长形 态以 及后天 形成 的特 征 。 3.5 GA/T XXXX XXXX 2 人脸图 像特 征 face image feature 反映在 图像 上， 并能 够被 人脸图 像比 对系 统识 别的 人脸特 征 。 3.6 人脸图 像特 征向 量 face image feature vector 人脸图 像特 征的

7、 抽象 数学 表示， 通常 是一 个二 进制 数组。 3.7 人脸图 像特 征提 取 face image feature extraction 利用事 先训 练好 的深 度学 习模型 ，生 成人 脸图 像特 征值的 过程 。 3.8 人脸图 像特 征匹 配 face image feature matching 检材人 脸图 像特 征数 据与 样本人 脸图 像特 征数 据综 合比对 的过 程。 3.9 人脸图 像相 似度 face image similarity 利用深 度学 习模 型， 采用 度量函 数对 检材 人脸 图像 特征和 样本 人脸 图像 特征 的匹配 程度 进行 计算 ， 得

8、出检 材人 脸图 像和 样本 人脸图 像的 相似 度。 3.10 人脸图 像比 对算 法模 块 face image comparison algorithm module 能够计 算两 张人 脸图 像相 似度的 软件 模块 。 3.11 正样本 对 genuine pairs 同一人 的两 张人 脸图 像。 3.12 负样本 对 negative pairs 不同人 的两 张人 脸图 像。 3.13 接受率 acceptance rate 检材、 样本 人脸 图像 随机 比对中 ，人 脸图 像相 似度 高于接 受阈 值的 概率 。 3.14 拒绝率 rejection rate 检材、 样本

9、 人脸 图像 随机 比对中 ，人 脸图 像相 似度 低于拒 绝阈 值的 概率 。 GA/T XXXX XXXX 3 3.15 错误接 受率 false acceptance rate; FAR 检材 、 样 本人 脸图 像随 机 比对中 ， 检材 、 样 本人 脸 图像源 于不 同人 ， 且检 材 、 样 本人 脸图 像相 似 度高于 接受 阈值 的概 率。 3.16 错误拒 绝率 false rejection rate; FRR 检材 、 样 本人 脸图 像随 机 比对中 ， 检材 、 样 本人 脸 图像源 于同 一人 ， 且检 材 、 样 本人 脸图 像相 似 度低于 拒绝 阈值 的概

10、率。 3.17 似然率 likelihood ratio 检材、 样本 人脸 图像 源于 同一人 条件 下得 到给 定相 似度的 概率 与源 于不 同人 条件下 得到 给定 相 似 度的概 率的 比值 。 3.18 人脸图 像比 对系 统 face image comparison system 包含一 个或 多个 经过 测试 的人脸 图像 比对 算法 模块 ， 能够 计算 检材 人脸 图像 和样本 人脸 图像 相 似 度，并 基于 该相 似度 给出 似然率 的软 件系 统。 3.19 先验比 prior odds 在 检材 人脸 图像 与样 本人 脸图像 相似 度未 知条 件下 ， 检材 人

11、脸 图像 与样 本人 脸图像 源于 同一 人 的 概率与 源于 不同 人的 概率 之比。 3.20 后验比 posterior odds 在 已知 检材 人脸 图像 与样 本人脸 图像 相似 度条 件下 ， 检材 人脸 图像 与样 本人 脸图像 源于 同一 人 的 概率与 源于 不同 人的 概率 之比。 3.21 先验概 率 prior probability 检材人 脸图 像与 样本 人脸 图像的 相似 度未 知条 件下 ，二者 源于 同一 人的 概率 。 3.22 后验概 率 posterior probability 检材人 脸图 像与 样本 人脸 图像的 相似 度已知 条 件下 ，二者

12、 源于 同一 人的 概率 。 4 设 备和 系统 GA/T XXXX XXXX 4 4.1 功能 要求 人脸图 像比 对系 统符 合以 下功能 要求 ： a） 应 支持 输入 、显 示、 保 存jpg 、jpeg2000 、png 和bmp 格式 的图 像 ； b）应 支持 对人 脸图 像进 行 自动人 脸定 位、 人脸 图像 特征提 取 ； c）应 支持 单张 图像 输入 、 批量图 像输 入 ； d）建议 支 持对 输入 图像 进 行调整 和优 化 ； e）应 支 持 计算 两张 人脸 图 像的相 似度 值 。 4.2 工作 流程 人 脸图 像比 对算 法模 块是 人脸图 像比 对系 统的

13、 核心 模块， 其软 件工 作流 程如 下： a） 特征点 检测 ，利 用计 算机 检测模 型， 标注 出人 脸五 官特征 点的 位置 ； b） 人脸 校准 ， 根据 五官 特 征点的 坐标 信息 ， 将 人脸 对齐到 统一 模板 ， 消 除不 同姿态 引起 的误 差 ； c）人 脸图 像特 征提 取， 利 用训练 好的 人脸 特征 提取 模型， 提取 检材 与样 本人 脸图像 预处 理后 的 人脸图 像特 征向 量 ； d） 人 脸图 像特 征相 似度 计 算，计 算检 材的 人脸 图像 特征向 量与 已有 人脸 库中 所有人 脸图 像特 征 向量（ 或样 本的 人脸 图像 特征向 量） 之

14、间 的距 离。 4.3 技术 要求 4.3.1 算法 性能 要求 4.3.1.1 算 法性 能要 求评 估方法 分别 对 10 万对 正样 本和 10 万亿对 负样 本进行 1：1 比对， 得到 样本 比对 结果 。将比 对结 果按 照 相似度 进行 排序 ， 在 负样 本对比 对结 果中 找到 对应 错误接 受 率 下的 最高 的相 似度值 设为 相似 度接 受 阈 值，在 正样 本对 比对 结果 中找到 对应 错误 拒绝 率下 的最低 的相 似度 值设 为相 似度拒 绝阈 值。 4.3.1.2 错 误接 受率 要求 大于等 于相 似度 接受 阈值 的，其 错误 接受 率应 该 小 于等于

15、一亿 分之 一（见表 1）。 4.3.1.3 错 误拒 绝率 要求 小于等 于相 似度 拒绝 阈值 的，其 错误 拒绝 率应 该 小 于等于 一亿 分之 一（ 见 表1）。 表 1 算法 评估 表 正样本测试对数 负样本测试对数 接受率 相似度接受阈值 错误接受率 10 万 10 万亿 90% 根据 FAR 通过测试确定阈值 亿分之一 正样本测试对数 负样本测试对数 拒绝率 相似度拒绝阈值 错误拒绝率 10 万 10 万亿 99% 根据 FRR 通过测试确定阈值 亿分之一 4.3.2 系统 性能 要求 4.3.2.1 系 统性 能要 求评 估方法 使 用4.3.1.1 中 的样 本比 对 结果

16、 ， 统 计正 样本 对和 负 样本对 的相 似度 分布 概率 。 按 照附 录A.1的似 然率定 义计 算对 应相 似度 值下的 似然 率。 按照3.15 和4.3.1.1 计算 错误 接受 率 。 4.3.2.2 系 统性 能指 标要 求 系统性 能需 要满 足在 似然 率条件 下的 错误 接受 率低 于给定 要求 ，具 体性 能要 求见表 。 表 2 系统 性能 要求 似然率条件 1000 100000 10000000 错误接受率 1e-05 3e-07 1e-08 GA/T XXXX XXXX 5 5 检验 5.1 检材 与样 本 5.1.1 文 件格 式要 求 检材与 样本 图像

17、文件 格式为jpg 、bmp 、png 或jpeg2000 编 码 方式 。 5.1.2 检 材种 类 检材人 脸图 像主 要包 括人 脸数字 照片 和视 频画 面中 的人脸 图像 等。 其他载 体 记 录的 人脸 图像 需转化 成上 述两 类。 5.1.3 检 材要 求 检 材人 脸图 像质 量 应 该满 足以下 要求 ： a） 面 部五 官整 体或 大部 分清晰 可见 ，无 明显 变形 ，双瞳 中心 清晰 确定 ； b） 两眼瞳 孔中 心间 距 大 于等 于40像素 ； c) 人脸水 平转 动角 应该 在30 以内 ，俯 仰角 应该 在15 以内 ，倾 斜角 应该 在30以 内 ； d)

18、五 官及 面部 轮廓 无明 显变形 ，无 明显 阴影 ； e) 图像动 态灰 度范 围 大 于等 于180 ，或24 位 真彩 色 ； f) 人脸部 分清 晰无 明显 运动 模糊或 散焦 模糊 ； g) 图像无 明显 噪波 ； h) 眼 镜框 应不 遮挡 眼睛 ，镜片 应无 色无 反光 ； i) 其 他检 材质 量要 求参考 GB/T 35678-2017 中关 于识别 图像 的质 量要 求。 5.1.4 样 本要 求 5.1.4.1 样本 人脸 图像 来 源 样本来 源包 含以 下几 种： a) 为 检验 鉴定 而现 场拍 摄 的人员 照片 ； b) 二 代身 份证 照片 ； c) 驾 驶证

19、 照片 ； d) 准 考证 、 护 照、 通行 证 等证件 照片 ； e) 其 它信 息采 集照 片、 清 晰的视 频截 图等 。 5.1.4.2 样 本人 脸图 像质 量要求 样本人 脸图 像质 量不应 低于 5.1.3 的 要求，参 考 GB/T 35678-2017 中 关于 注册 图 像的 质量 要求 。 5.2 检验 步骤 和方 法 5.2.1 检 验信 息记 录 对人脸 图像 检材 和样 本的 来源应 进行 检查 或说 明， 记录准 备检 材和 样本 的过 程及处 理的 技术 手段 。 5.2.2 初检 判断检 材和 样本 是否 符合 图像质 量要 求， 具体 步骤 如下： a)

20、判断检 材和 样本 图像 是否 满足5.1.3 和5.1.4 中 图像 质量要 求 ； b) 样本人 脸图 像不 符合 要求 的，重 新拍 摄或 提取 样本 图像 ； c ） 检材 人脸 图像 不符 合 要求 的 ，采 用放 大、 旋转 、去 噪 声等 方法 进行 处理 后， 可 以满 足图 像质 量要求 的 继 续进 行检 验 ， 仍无法 满足 图像 质量 要求 的判断 为检 材不 具备 检验 条件 。 GA/T XXXX XXXX 6 5.2.3 人 脸图 像比 对 具体包 括如 下步 骤： a) 输入检 材和 样本 ； b）使 用人 脸图 像比 对系 统 计算检 材人 脸图 像和 样本

21、人脸图 像的 相似 度 ； c）根 据相 似度 得到 似然 率 。 6 检 验结 果 6.1 不 具备 检验 条件 检材或 样本 的图 像质 量较 差、系 统无 法计 算相 似度 ，出具 的检 验报 告的 检验 结果表 述为 不 具备 检验条 件 。 6.2 具 备检 验条 件 检 材和样 本符合 检验条 件的 ，出具 的检验 报告的 检验 结果以 似然率 的形式 表述 ，并附6.3 所述的 检验方 法限 制。 检验 结果 表述形 式如 下： 当似然 率大 于等 于10000000 时， 检 验结 果为 “ 检材 人 脸图像 与样 本人 脸图 像的 特征相 同， 似然 率 为XXX。” 当 似

22、然率 小于10000000 且大 于1 时，检 验结 果为“ 检材 人脸图 像与 样本人 脸图像 的特征 关联 无法 判定， 似然 率为XXX。” 当似然 率小 于1 时， 检验 结 果为“ 检材 人脸 图像 与样 本人脸 图像 的特 征不 同， 似然率 为XXX。” 似然率 的计 算原 理及 应用 范围见 附录A。 6.3 检 验方 法限 制 6.3.1 检验结 果中的 “ 特征 ”指人 脸图像特 征。 “ 特征 相同 ” 的含义为 所使用的 检验系 统已经无 法区 分特征 之间 的差 别。 6.3.2 在本 文件 对算 法性 能、 检 材和 样本 图像 要求 的约束 下， 人脸 图像 存在

23、 如下分 布概 率： 对于 任意 检材人 脸图 像 ， 在 与随 机 人群人 脸图 像进 行比 对的 情况下 ， 似然 率达 到一 千 万的概 率不 高于 一亿 分之 一，即 检材 图像 与随 机人 群人脸 图像 特征 相同 的概 率不高 于一 亿分 之一 。 6.3.3 一些 双胞 胎的 人脸 图像之 间的 似然 率能 够达 到一千 万以 上。 6.3.4 一些 特定 情况 下 ， 如同一 人整 容前 后的 人脸 照片之 间 、 同 一人 年龄 相 差较大 的人 脸图 像之 间的 似然率 存在 小 于1的 情况 。 GA/T XXXX XXXX 7 附 录 A （资料 性） 似然率 计算 及

24、应 用范 围 A.1 似 然率 计算 与相似 度对 应的 似然 率 LR 的计算 公式 为： ) ( ) ( ) ( LR s S P S P S d = 式中： LR 似然 率， 由人 脸图 像比对 系统 计算 给出 ； Ps 假设 检材 人脸 图像 与样本 人脸 图像 源于 同一 人的条 件下 得到 相似 度 S 的概率 ， 由 经测 试的 相应的 相似 度分 布数 据得 到； Pd 假设 检材 人脸 图像 与样本 人脸 图像 不是 源于 同一人 的条 件下 得到 相似 度 S 的 概率 ， 由 经 测 试的相 应的 相似 度分 布数 据得到 。 A.2 似 然率 应用 范围 根据贝 叶 斯 公式 和似 然率 计算方 式有 ： 后验比=似 然率x 先 验比 。 先验概 率= 先验 比/（1+先 验比） ，后 验概 率=后 验比/ （1+ 后 验比 ） 。 不同的 似然 率（LR） 情况 下后验 概率 随先 验概 率的 变化情 况 见 图A.1 ， 似然 率对后 验概 率的 影响 见图 A.2 。 图A.1 后验 概率 随先 验概 率的变 化情 况 GA/T XXXX XXXX 8 图A.2 不同 似然 率对 后验 概率的 作用 GA/T XXXX XXXX 9 参 考 文 献 1 GB/T 35678-2017 公 共安全 人 脸识 别应 用 图 像技术 要求