GB/T 41987-2022 公共安全 人脸识别应用 防假体呈现攻击测试方法

　　ICS 13 . 310 CCS A 9 1

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 41987—2022

　　公共安全 人脸识别应用防假体呈现攻击测试方法

　　publicsecurity—Facerecognitionapplications—

　　Testmethodsforpresentationattackdetectionwithfakeface

　　2022-10-12 发布 2023-05-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 41987—2022

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 测试方法 1

　　附录 A(规范性) 假体人脸测试样本基本要求 7

　　参考文献 10

　　GB/T 41987—2022

　　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。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由全国安全防范报警系统标准化技术委员会(SAC/TC 100)提出并归口 。

　　本文件起草单位： 中国科学院自动化研究所、西湖大学、公安部第一研究所、广州像素数据技术股份有限公司、北京眼神智能科技有限公司、支付宝(中国)网络技术有限公司、国防科技大学、公安部第三研究所、北京中盾安信科技发展有限公司、北京海鑫科金高科技股份有限公司、清华大学、北京澎思科技有限公司。

　　本文件主要起草人：李子青、雷震、侯鸿川、姚若光、杨春林、林冠辰、谢剑斌、卢玉华、戎玲、田强、王贤良、苏楠、马原。

　　Ⅰ

　　GB/T 41987—2022

　　公共安全 人脸识别应用

　　防假体呈现攻击测试方法

　　1 范围

　　本文件描述了公共安全人脸识别应用中防假体呈现攻击的测试方法。

　　本文件适用于公共安全人脸识别系统防人脸完整照片、人脸抠洞照片、人脸去背景照片、人脸电子照片、人脸视频、仿真人脸面具、仿真人脸头模等攻击方式的测试。

　　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 41786—2022 公共安全 生物特征识别 术语

　　3 术语和定义

　　GB/T 41786—2022 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　假体人脸 fakeface

　　人脸仿制品。

　　注：包括人脸照片、人脸视频、仿真人脸面具、仿真人脸头模等。

　　3.2

　　活体人脸 liveface

　　有生命的真实人脸。

　　4 测试方法

　　4 . 1 概述

　　人脸防假体攻击测试的光照环境分室内、半室外和室外 3 种场景，测试样本包括人脸完整照片、人脸抠洞照片、人脸去背景照片、人脸电子照片、人脸视频、仿真人脸面具和仿真人脸头模。

　　4 . 2 环境条件

　　测试过程中环境光线的要求如下。

　　a) 室内环境模拟：采用 D50 光源，均匀光照，光照强度不小于 300 lx,不大于 3 000 lx。

　　b) 半室外环境(侧光、逆光、顺光)模拟：采用卤素灯，采用全光谱普通照度计测量，调整光源与测试对象的距离，使测试对象所在区域光照强度不小于 3 000 lx,且小于 10 000 lx。不同光照环境下光源、测试对象和摄像机三者位置关系如图 1 所示。 在侧光条件下，摄像机、测试对象和光源位置成 90°;在逆光和顺光条件下，摄像机、测试对象和光源位置在一条直线上。

　　1

　　GB/T 41987—2022

　　c) 室外环境(侧光、逆光、顺光)模拟：采用卤素灯，采用全光谱普通照度计测量，调整光源与测试对象的距离，使测试对象所在区域光照强度不小于10 000 lx,且小于100 000 lx。 不同光照环境下光源、测试对象和摄像机三者位置关系如图 1 所示。 在侧光条件下，摄像机、测试对象和光源位置成 90°;在逆光和顺光条件下，摄像机、测试对象和光源位置在一条直线上。

　　a)侧光

　　b)逆光 c)顺光

　　标引序号说明：

　　1 —测试对象和摄像机距离，取值范围是 0 . 4 m~1 m。

　　图 1 光照环境搭建示意图

　　4 . 3 测试样本选取

　　活体人脸测试对象不少于 10 人，男女比例 1 ∶ 1 。测试过程中，根据眼镜佩戴情况分为无眼镜、佩戴普通眼镜、佩戴黑框眼镜 3 种场景，根据表情分为中性表情和微笑表情，每人共计 6 种不同组合。

　　假体人脸测试样本基本要求应符合附录 A 的规定。 在假体测试样本中，男女比例 1 ∶ 1;年龄在16 岁 ~60 岁的占 80%,小于 16 岁的占 10%,大于 60 岁的占 10% 。测试样本类别和样本选取数量要求应符合表 1 的规定。 假体人脸身份信息无需与活体人脸一一对应。

　　2

　　GB/T 41987—2022

　　表 1 假体人脸测试样本选取

　　假体人脸样本类型

　　数量要求

　　人脸完整照片

　　取自 200 个不同对象的人脸完整照片 200 张，每人 1 张，打印在纸上

　　人脸抠洞照片

　　取自 200 个不同对象的人脸完整照片 200 张，每人 1 张，打印在纸上，并对相关区域进行剪除处理

　　人脸去背景照片

　　取自 200 个不同对象的人脸完整照片 200 张，每人 1 张，打印在纸上，并将背景区域剪除

　　人脸电子照片

　　取自 200 个不同对象的人脸完整照片 200 张，每人 1 张，全屏显示在电子屏幕上

　　人脸视频

　　取自 50 个不同对象的人脸视频 50 段，每人 1 段

　　仿真人脸面具

　　制作取自 10 个不同对象的 20 个仿真人脸面具，每个对象包括抠眼和不抠眼两种面具

　　仿真人脸头模

　　制作 10 个不同对象的仿真人脸头模

　　4 . 4 活体人脸检测测试

　　按 4 . 2 要求设置相应环境，测试对象面对摄像机，摄像机采集得到的正面人脸图像两眼间距不小于60 像素。 人脸水平转动 ±90°,转动过程中俯仰角不大于 ±30°,倾斜角不大于 ±20°,人脸从 -90°到 90°转动一次耗时 1 . 5 s~3 s。重复“正面脸→ 左侧脸→ 正面脸→ 右侧脸→ 正面脸”动作 3 次，记为一次测试过程。 若一次测试过程中系统输出一次以上活体信号，则判定系统正确检测出活体。 每种光照环境下，根据眼镜种类(无眼镜、普通眼镜、黑框眼镜)和表情变化(中性表情、微笑表情)，每个测试对象进行 6 种不同组合的测试，每个组合进行 10 次以上测试。

　　4 . 5 人脸防假体攻击测试4 . 5 . 1 人脸照片

　　4 . 5 . 1 . 1 人脸完整照片

　　按 4 . 2 要求设置相应环境，将纸质打印的人脸完整照片依次正面展示在摄像机前，且正面人脸图像两眼间距不小于 60 像素。 测试分为有边框和无边框两种场景。 在有边框情况下，摄像机采集得到的正面人脸图像包含照片边框;在无边框情况下，摄像机采集得到的正面人脸图像不包含照片边框。 依次将照片沿其竖直轴左右转动，转动幅度不小于 ±30°,沿其水平轴上下转动，转动幅度不小于 ±20°,重复上述动作 3 次，记为一次测试过程。 若一次测试过程中系统输出一次或一次以上活体信号，则判定系统防人脸完整照片攻击失败。 每种光照环境下，每张人脸完整照片至少进行一次测试。

　　4 . 5 . 1 . 2 人脸抠洞照片

　　按 4 . 2 要求设置相应环境，将人脸抠洞照片紧贴人脸，正面展示在摄像机前，摄像机采集得到的正面人脸图像两眼间距不小于 60 像素。 依次将照片沿其竖直轴左右转动，转动幅度不小于 ±30°,沿其水平轴上下转动，转动幅度不小于 ±20°,重复上述动作 3 次，记为一次测试过程。 若一次测试过程中系统输出一次或一次以上活体信号，则判定系统防人脸抠洞照片攻击失败。 每种光照环境下，每张人脸抠洞照片至少进行一次测试。

　　3

　　GB/T 41987—2022

　　4 . 5 . 1 . 3 人脸去背景照片

　　按 4 . 2 要求设置相应环境，将人脸去背景照片正面展示在摄像机前，摄像机采集得到的正面人脸图像两眼间距不小于 60 像素。 依次将照片沿其竖直轴左右转动，转动幅度不小于 ±30°,沿其水平轴上下转动，转动幅度不小于 ±20°,重复上述动作 3 次，记为一次测试过程。 若一次测试过程中系统输出一次或一次以上活体信号，则判定该次测试中，系统防人脸去背景照片攻击失败。 每种光照环境下，每张人脸去背景照片至少进行一次测试。

　　4 . 5 . 1 . 4 人脸电子照片

　　按 4 . 2 要求设置相应环境，将人脸电子照片全屏显示在电子设备上(手机、平板电脑、显示器等)，依次正面展示在摄像机前，且正面人脸图像两眼间距不小于 60 像素。 电子设备分辨率不低于1 920 × 1 080像素、刷新频率不低于 60 Hz。测试分为有边框和无边框两种场景。 在有边框情况下，摄像机采集得到的正面人脸图像包含设备边框;在无边框情况下，摄像机采集得到的正面人脸图像不包含设备边框 。依次将电子设备沿其竖直轴左右转动，转动幅度不小于 ±30°,沿其水平轴上下转动，转动幅度不小于 ±20°,重复上述动作 3 次，记为一次测试过程。 若一次测试过程中系统输出一次或一次以上活体信号，则判定该次测试中，系统防人脸电子照片攻击失败。 每种光照环境下，每张人脸电子照片至少进行一次测试。

　　4 . 5 . 2 人脸视频

　　按 4 . 2 要求设置相应环境，将分辨率不低于 1 920 × 1 080 像素、刷新频率不低于 60 Hz 的显示设备正面展示在摄像机前。 测试分为有边框和无边框两种场景。 在有边框情况下，摄像机捕获画面包含设备边框;在无边框情况下，摄像机捕获画面不包含设备边框。 依次播放全部人脸视频，摄像机采集得到的正面人脸图像两眼间距不小于 60 像素。 视频内容从开始到结束记为一次测试过程。 若测试过程中系统输出一次或一次以上活体信号，则判定该次测试中，系统防人脸视频攻击失败。 每种光照环境下，每个人脸视频测试一次。

　　4 . 5 . 3 仿真人脸面具

　　按 4 . 2 要求设置相应环境，测试仿真人脸面具攻击时，分无眼镜、佩戴普通眼镜、佩戴黑框眼镜 3 种场景。 测试人员依次戴上测试用仿真人脸面具，并佩戴相应眼镜或不佩戴眼镜，面对摄像机，摄像机采集得到的正面人脸图像两眼间距不小于 60 像素。 人脸水平转动 ±90°, 转动过程中俯仰角不超过±30°,倾斜角不超过 ±20°,人脸从 -90°到 90°转动一次耗时 1 . 5 s~3 s。重复“正面脸→ 左侧脸→ 正面脸 → 右侧脸→ 正面脸”动作 3 次，记为一次测试过程。 若一次测试过程中系统输出一次或一次以上活体信号，则判定该次测试中，系统防仿真人脸面具攻击失败。 每种光照环境下，每个仿真人脸面具在 3 种眼镜佩戴方式下各进行 10 次以上测试。

　　4 . 5 . 4 仿真人脸头模

　　按 4 . 2 要求设置相应环境，测试仿真人脸头模攻击时，分无眼镜、佩戴普通眼镜、佩戴黑框眼镜 3 种场景。 将头模在佩戴相应眼镜或不佩戴眼镜的情况下，正面展示在摄像机前，摄像机采集得到的正面人脸图像两眼间距不小于 60 像素。 人脸水平转动 ±90°,转动过程中俯仰角不超过 ±30°,倾斜角不超过±20°,人脸从 -90°到 90°转动一次耗时 1 . 5 s~3 s。重复“正面脸→ 左侧脸→ 正面脸→ 右侧脸→ 正面脸”动作 3 次，记为一次测试过程。 若一次测试过程中系统输出一次或一次以上活体信号，则判定该次测试中，系统防仿真人脸头模攻击失败。 每种光照环境下，每个仿真人脸头模在 3 种眼镜佩戴方式下各进行 10 次以上测试。

　　4

　　GB/T 41987—2022

　　4 . 6 测试结果统计

　　4 . 6 . 1 活体人脸正确检测率

　　按公式(1)计算得到活体人脸正确检测率，用百分数表示。

　　L …………………………( 1 )

　　式中：

　　L — 活体人脸正确检测率;

　　G1— 活体人脸正确检测次数;

　　G — 活体人脸测试次数。

　　4 . 6 . 2 防人脸照片攻击失败率

　　人脸照片包括人脸完整照片、人脸抠洞照片、人脸去背景照片和人脸电子照片。 按公式(2) 计算得到防人脸照片攻击失败率，用百分数表示。

　　F …………………………( 2 )

　　式中：

　　F1 — 防人脸照片攻击失败率;

　　P1 — 防人脸照片攻击失败次数;

　　P — 防人脸照片攻击测试次数。

　　4 . 6 . 3 防人脸视频攻击失败率

　　按公式(3)计算得到防人脸视频攻击失败率，用百分数表示。

　　F …………………………( 3 )

　　式中：

　　F2 — 防人脸视频攻击失败率;

　　V1 — 防人脸视频攻击失败次数;

　　V — 防人脸视频攻击测试次数。

　　4 . 6 . 4 防仿真人脸面具攻击失败率

　　按公式(4)计算得到防仿真人脸面具攻击失败率，用百分数表示。

　　F …………………………( 4 )

　　式中：

　　F3 — 防仿真人脸面具攻击失败率;

　　M1— 防仿真人脸面具攻击失败次数;

　　M — 防仿真人脸面具攻击测试次数。

　　4 . 6 . 5 防仿真人脸头模攻击失败率

　　按式(5)计算得到防仿真人脸头模攻击失败率，用百分数表示。

　　F …………………………( 5 )

　　5

　　GB/T 41987—2022

　　式中：

　　F4 — 防仿真人脸头模攻击失败率;

　　T1 — 防仿真人脸头模攻击失败次数;

　　T — 防仿真人脸头模攻击测试次数。

　　4 . 7 测试结果说明

　　活体人脸正确检测率越高，表明系统正确检测活体人脸的能力越强。 防人脸照片攻击失败率、防人脸视频攻击失败率、防仿真人脸面具攻击失败率、防仿真人脸头模攻击失败率越低，表明系统相应的抵御人脸照片、人脸视频、仿真人脸面具、仿真人脸头模攻击的能力越强。

　　6

　　GB/T 41987—2022

　　附 录 A

　　(规范性)

　　假体人脸测试样本基本要求

　　A.1 人脸完整照片

　　打印纸张尺寸为 25.4 cm×30.48 cm。

　　纸张类型采用相纸和胶版纸，打印方式包括激光打印和喷墨打印。

　　采用全幅打印的彩色照片和黑白照片，打印分辨率为 300 dpi。 人脸图像应清晰，光照均匀且无阴影 。数字相片像素规格应符合图 A. 1 的规定，图 A. 1 中 l3 和 l4 像素数不能同时满足要求时，优先保证l4 不小于 1 656 像素。

　　单位为像素

　　标引序号说明：

　　l1 — 图像宽度;

　　l2 — 图像高度;

　　l3 —人脸两眼之间的距离;

　　l4 — 眼睛所在位置距图像下边沿距离;

　　l5 —头顶发迹距图像上边沿距离。

　　图 A.1 人脸数字相片像素规格

　　A.2 人脸抠洞照片

　　将满足图 A. 1 规格的人脸完整照片的眼睛、鼻子、嘴巴区域剪除，剪除面积不超过脸部区域的50%。 人脸抠洞照片示意图如图 A. 2 所示。

　　7

　　GB/T 41987—2022

　　图 A.2 人脸抠洞照片示意图

　　A.3 人脸去背景照片

　　将满足图 A. 1 规格的人脸完整照片的背景剪除，但保留肩颈头发。 人脸去背景照片示意图如图 A. 3 所示。

　　图 A.3 人脸去背景照片示意图

　　A.4 人脸电子照片

　　将满足图 A. 1 规格的数字相片全屏显示在电子屏幕上。

　　A.5 人脸视频

　　人脸视频制作方式如下：

　　a) 视频制作环境和测试环境一致，视频背景与测试场景一致;

　　b ) 视频制作过程中，摄像机参数固定不变;

　　c) 视频录制帧率不低于 25 fps,每段视频时长不少于 10 s ;

　　d) 视频分辨率为 1 920 × 1 080 像素，视频图像中的正面人脸像素规格应符合图 A. 4 的规定，图 A. 4 中 l3 和 l4 像素数不能同时满足要求时，优先保证 l4 不小于 515 像素;

　　e) 视频中的人脸图像应清晰;

　　f) 视频中的人脸图像应为中性表情，不应戴墨镜或口罩，戴帽者帽沿或发髻不应遮挡眉毛及前额

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　　GB/T 41987—2022

　　部分，面部无遮挡;

　　g) 视频中人脸按照“正面脸→ 左侧脸→ 正面脸→ 右侧脸→ 正面脸”顺序转动，包含水平转动角从

　　-90°到 90°(或从 90°到 -90°)连续变化的人脸图像序列，人脸水平转动时，人脸转动轴距摄像机距离固定不变，从 -90°到 90°(或从 90°到 -90°)转动一次耗时 1.5 s~3 s;

　　h) 视频中人脸图像俯仰角不超过 ±30°,倾斜角不超过 ±20°。

　　单位为像素

　　标引序号说明：

　　l1 — 图像宽度;

　　l2 — 图像高度;

　　l3 —人脸两眼之间的距离;

　　l4 — 眼睛所在位置距图像下边沿距离;

　　l5 —头顶发迹距图像上边沿距离。

　　图 A.4 视频图像中的正面人脸像素规格

　　A.6 仿真人脸面具

　　采用硅胶、树脂、布质、乳胶、石膏、3D打印等材料或方式制作的可穿戴式仿真人脸三维面具，面具尺寸与活体人脸一致，五官特征与面部纹理与活体人脸相似，眉毛、睫毛、胡子等清晰可见。 佩戴面具后，面具与头部其他区域过渡自然，无明显面具佩戴痕迹。

　　A.7 仿真人脸头模

　　采用硅胶、树脂、石英砂、陶瓷等材质制作的无法穿戴的人脸头模，头模尺寸与活体人脸一致，头模面部五官及纹理清晰，肤色与活体人脸相似，眼睛睁开，头发、眉毛、睫毛、胡子、嘴唇等清晰可见，表情中性。

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　　GB/T 41987—2022

　　参 考 文 献

　　[1] ISO/IEC 30107-1 Information technology—Biometric presentation attack detection—Part 1 :

　　Framework

　　10