基于人臉識(shí)別的火車站監(jiān)控解決方案

1、基于人臉識(shí)別的火車站監(jiān)控解決方案建設(shè)平安城市，已經(jīng)成為當(dāng)今國(guó)際社會(huì)的一個(gè)重要話題。眾所周知，人體生物特征唯一、穩(wěn)定，且使用起來(lái)安全、可靠，那么如何將生物特征識(shí)別技術(shù)成功地應(yīng)用到現(xiàn)有的安防系統(tǒng)中，并整合出一套成熟、完善的應(yīng)用體系？本文以基于人臉識(shí)別的某火車站布控監(jiān)控解決方案為例，介紹了如何在城市安防系統(tǒng)中運(yùn)用人臉識(shí)別系統(tǒng)。談到“平安城市”的建設(shè)，人們會(huì)很自然地聯(lián)想到近年來(lái)在世界各地發(fā)生的恐怖事件。在美國(guó)“911”恐怖襲擊、英國(guó)倫敦地鐵爆炸案之后，世界各國(guó)政府已逐漸將“反恐”、“城市安防”提到日程上。時(shí)下我國(guó)公安部也組織了“3111”工程，旨在全國(guó)范圍內(nèi)全面推動(dòng)城市報(bào)警與監(jiān)控建設(shè)的重大工程項(xiàng)目。從

2、 2005 年 10 月開(kāi)始到2008 年， 在省、 市、 縣三級(jí)，每個(gè)省確定一個(gè)市，有條件的地市確定一個(gè)縣，有條件的縣確定一個(gè)社區(qū)或街區(qū)為試點(diǎn)，開(kāi)展城市報(bào)警與監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)試點(diǎn)工程。隨著這項(xiàng)工作的深入開(kāi)展將對(duì)我國(guó)監(jiān)控、報(bào)警行業(yè)的發(fā)展起到巨大的促進(jìn)作用。這是繼2000 年銀行監(jiān)控系統(tǒng)改造以來(lái)中國(guó)安防產(chǎn)業(yè)發(fā)展的又一個(gè)春天?！捌桨渤鞘小毕到y(tǒng)工程將涉及到大量的監(jiān)控和報(bào)警點(diǎn)建設(shè)，其整合產(chǎn)品之多，包含部門(mén)之廣，實(shí)屬前所未有。加上我國(guó)人口眾多，幅員遼闊，犯罪分子流動(dòng)性較強(qiáng)，情況比較復(fù)雜，所以必須將具有智能作用的軟件系統(tǒng)與優(yōu)質(zhì)的硬件設(shè)施加以整合，組成實(shí)用高效的管理平臺(tái)和實(shí)用的解決方案，方能夠充分發(fā)揮其潛在效用

3、，達(dá)到事半功倍的目的。業(yè)內(nèi)權(quán)威人士指出：“現(xiàn)在中國(guó)安防界并不缺安防器材，缺的是整體的解決方案?！鄙锾卣髯R(shí)別技術(shù)，在經(jīng)歷了世界各國(guó)科學(xué)家數(shù)十年潛心研究完善之后，已經(jīng)日趨成熟，并逐步地走上安防界的舞臺(tái)，不斷發(fā)揮出其重要的作用。有關(guān)專家預(yù)測(cè)：到2008 年，中國(guó)生物特征識(shí)別技術(shù)的市場(chǎng)空間將增至數(shù)十億美元。因此，正確、高效地利用人體生物特征識(shí)別技術(shù)，尤其是人臉識(shí)別技術(shù)，將能夠給現(xiàn)有的城市安防監(jiān)控系統(tǒng)畫(huà)上點(diǎn)睛之筆，并將為建設(shè)“和諧社會(huì)”做出不可磨滅的貢獻(xiàn)。1. 生物識(shí)別技術(shù)所謂的生物識(shí)別技術(shù)，是指通過(guò)計(jì)算機(jī)將人體固有的生理特征或行為特征收集起來(lái)并處理，來(lái)進(jìn)行個(gè)人身份鑒定的技術(shù)。生物識(shí)別技術(shù)利用的特征，

4、大體上可以分為兩類。一類是與生俱來(lái)的生理特征，多為先天性的，如指紋、掌紋、虹膜、面像、DNA等；一類是行為特征，乃習(xí)慣使然，后天形成的，如步態(tài)、筆跡等。同傳統(tǒng)的身份認(rèn)證方法，如身份標(biāo)識(shí)物品（鑰匙、證件、ATM卡）和身份標(biāo)識(shí)知識(shí)（用戶名和密碼）相比，生物識(shí)別技術(shù)具有認(rèn)證精度高、不易遺忘、防偽性能好、不易偽造或被盜、隨身“攜帶”和隨地可用等優(yōu)點(diǎn)，因而在電子商務(wù)、安全設(shè)備等多種場(chǎng)合得到應(yīng)用。安全監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)注的對(duì)象，往往是具有身份特征的“人”，因此，如何將生物識(shí)別技術(shù)有效地應(yīng)用到安全監(jiān)控系統(tǒng)中，引起了廣大生物識(shí)別技術(shù)提供商、安防設(shè)備生產(chǎn)商和應(yīng)用集成商濃厚的興趣。1.1 概述提供您高質(zhì)量的系統(tǒng)集成類方案

5、與資料一般而言，生物識(shí)別技術(shù)包括采集、預(yù)處理、特征提取、特征比對(duì)等模塊，處理流程如圖 1 所示。圖 1 生物識(shí)別技術(shù)處理流程圖在實(shí)現(xiàn)形式上，采集單元往往是作為一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備存在的。例如，人臉識(shí)別技術(shù)中，一般通過(guò)CCD來(lái)采集人臉的圖像。而預(yù)處理、特征提取、特征比對(duì)一般是以獨(dú)立模塊或存在于計(jì)算機(jī)中算法模塊的形式存在，作為比對(duì)系統(tǒng)的一個(gè)模塊。比對(duì)過(guò)程是將采集、提取到的生物特征與統(tǒng)一存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)或文件系統(tǒng)中的所有備選的生物特征進(jìn)行比較，確定最相似的一個(gè)或多個(gè)人作為輸出。1.2 應(yīng)用指標(biāo)應(yīng)用生物識(shí)別技術(shù)，必須考慮以下幾個(gè)指標(biāo)：1. 可靠性可靠性是識(shí)別技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，與識(shí)別技術(shù)機(jī)理有著密不可分的關(guān)系?？煽?/p>

6、性衡量了識(shí)別特征中蘊(yùn)含的信息，以及這些信息的可分性。一般而言，識(shí)別特征蘊(yùn)含的信息量越豐富，區(qū)分能力越強(qiáng)，可靠性就越好。2. 穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指識(shí)別特征是否會(huì)隨著環(huán)境和時(shí)間的變化而發(fā)生變化，是否能夠保持同一不變。3. 采集安全性采集安全性是目前國(guó)際上都非常重視的一個(gè)問(wèn)題，它主要考量的是識(shí)別特征的收集是否會(huì)對(duì)人體造成傷害。一般而言，人臉、聲音和虹膜識(shí)別這種非接觸式的采集方式較之指紋、掌紋、視網(wǎng)膜等直接接觸的采集方式要更安全。4. 便利性便利性是生物識(shí)別技術(shù)應(yīng)用中非常重要的一個(gè)條件。便利性，一方面是指特征的便于攜帶、不易丟失、防偽防盜性能好；另一方面也是指識(shí)別特征采集過(guò)程中對(duì)人的要求。一提供您高質(zhì)量的

7、系統(tǒng)集成類方案與資料系統(tǒng)集成方案大全5. 響應(yīng)速度 響應(yīng)速度一般是指單次生物特征識(shí)別所需要的時(shí)間。一般而言，系統(tǒng)地響應(yīng)速度與1 ： 1 比對(duì)6. 識(shí)別性能 生物識(shí)別技術(shù)的性能一般用誤識(shí)率和拒識(shí)率兩個(gè)參數(shù)來(lái)衡量。所謂的誤識(shí)率是指識(shí)表 1 給出了指紋、人臉、聲音、虹膜、視網(wǎng)膜等生物識(shí)別技術(shù)上述指標(biāo)的比較結(jié)果。表 1 各類生物識(shí)別技術(shù)比較考慮安防系統(tǒng)本身的特點(diǎn)，識(shí)別特征采集的安全性、使用的便利性、系統(tǒng)的響應(yīng)速2 人臉識(shí)別技術(shù)在識(shí)別技術(shù)上，早期的人臉識(shí)別技術(shù)采用特征臉、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，需要大量的訓(xùn)較之于其它的生物識(shí)別技術(shù)，人臉識(shí)別技術(shù)的優(yōu)勢(shì)非常明顯。首先，作為識(shí)別特征，系統(tǒng)集成方案大全系統(tǒng)集成方案大全

8、“攜帶”便利。面像也是用于區(qū)分人的首要特征。正因?yàn)槿绱?，在公安、安全部門(mén)的偵查、在安全保衛(wèi)、出入控制中，人像得到廣泛的應(yīng)用。其次，人臉圖像的采集非常方便，尤其是基于標(biāo)準(zhǔn)視頻的圖像采集方式。目前，絕大多數(shù)安防系統(tǒng)采用的都是可見(jiàn)光范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)攝像頭，完全滿足人臉圖像的采集要求，不需要進(jìn)行任何改造或升級(jí)。人臉圖像的采集是非接觸式的，也不需要人主動(dòng)配合，最大限度地提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。第三，與安防系統(tǒng)結(jié)合人臉識(shí)別系統(tǒng)能夠最大效能的發(fā)揮現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，真正達(dá)到“預(yù)防- 記錄 - 取證”的目標(biāo)。我們知道，目前安防系統(tǒng)最關(guān)注的還是監(jiān)控場(chǎng)景中的人，尤其是重點(diǎn)關(guān)注的人及其行為。 這種關(guān)注通常是“隱性的”，“

9、非介入式”的，不能進(jìn)行專門(mén)的干預(yù)。采用人臉檢測(cè)技術(shù)可 以快速的分析出場(chǎng)景中人的位置，采集到人的面部圖像。采用人臉識(shí)別技術(shù)，可以迅速的將 這些圖像與數(shù)據(jù)庫(kù)中的“嫌疑人、“危險(xiǎn)人物”等進(jìn)行比對(duì)排查。一旦命中，系統(tǒng)將迅速做 出響應(yīng)。人臉識(shí)別系統(tǒng)采集的人臉圖像又可以作為非常重要的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)記錄下來(lái)，存儲(chǔ)在監(jiān) 控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，作為事后檢索的索引，或者與公安、安全部門(mén)的數(shù)據(jù)庫(kù)接駁，進(jìn)行取證、認(rèn)定。 從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，如果說(shuō)目前的安防系統(tǒng)有“錄”無(wú)“防”的話，那么人臉識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用，將給安防系統(tǒng)一雙“慧眼”，檢測(cè)、識(shí)別場(chǎng)景中的人，做到能“防”、能“錄”、能“查”， 滿足機(jī)場(chǎng)、海關(guān)、金庫(kù)等重要場(chǎng)合的安全保障任務(wù)。北京

10、海鑫科金信息技術(shù)有限公司首席科學(xué)家、清華大學(xué)電子工程系丁曉青教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組采用基于彈性匹配的方法進(jìn)行人臉識(shí)別。該人臉識(shí)別技術(shù)包含了在復(fù)雜背景下多人臉實(shí)時(shí)檢測(cè)算法、人臉特征的提取及鑒別特征的篩選、以及在特征層次上的統(tǒng)計(jì)識(shí)別判決，對(duì)于光照、姿態(tài)、表情變化、年齡、裝飾甚至偽裝、場(chǎng)景、圖象來(lái)源具有極強(qiáng)的適應(yīng)能力和魯棒性。圖2 為人臉識(shí)別技術(shù)處理流程圖。2 人臉識(shí)別技術(shù)處理流程圖該技術(shù)采用屬性拓?fù)鋱D來(lái)表示人臉，拓?fù)鋱D的任一個(gè)頂點(diǎn)均包含一個(gè)特征向量，用來(lái)記錄人臉在該點(diǎn)附近的信息。這種方法結(jié)合了灰度特性和幾何結(jié)構(gòu)，在比對(duì)時(shí)允許圖像存在彈性形變，在克服表情變化對(duì)識(shí)別影響方面收到了較好的效果。同時(shí)對(duì)于單個(gè)人

11、也不再需要多個(gè)樣本進(jìn)行訓(xùn)練。以這種方法為核心的TH-IDFace 系統(tǒng)在 2004 年第 17 屆國(guó)際模式識(shí)別大會(huì)舉辦的FAT2004 人臉認(rèn)證競(jìng)賽中，以高比率勝出而獲得大會(huì)頒發(fā)的唯一的“人臉驗(yàn)證算法全面最優(yōu)性能獎(jiǎng)”，為中國(guó)爭(zhēng)得了榮譽(yù)。提供您高質(zhì)量的系統(tǒng)集成類方案與資料系統(tǒng)集成方案大全表 2FAT2004人臉認(rèn)證競(jìng)賽中TH-IDFace 系統(tǒng)測(cè)試排名3案例分析下面我們以國(guó)內(nèi)某市火車站監(jiān)控中心系統(tǒng)為例，分析人臉識(shí)別系統(tǒng)在城市安全監(jiān)控3.1 案例背景某市火車站地處重要地理位置，瀕臨多條繁華商業(yè)街區(qū)，站內(nèi)外客流量較大，流動(dòng)根據(jù)目前國(guó)內(nèi)多數(shù)火車站進(jìn)出站管理流程的模式來(lái)看，火車站的進(jìn)站口、出站口、3.2

12、 方案設(shè)計(jì)與特點(diǎn)結(jié)合前文介紹的各類生物識(shí)別技術(shù)的比較和案例背景需求的分析，我們選擇人臉作·直觀、自然。在本案例中，安保工作人員人工辨別也是采用人臉作為特征的，采·非接觸、便利。由于火車站流量大，必須保證一定的通過(guò)速度，避免旅客的等候·成本。本案例中，相關(guān)部門(mén)已經(jīng)在各個(gè)關(guān)鍵位置安裝了視頻錄像系統(tǒng)?？蛻粝Ｍ軌?qū)ο到y(tǒng)的改造盡可能的小，成本低。指紋、掌紋、虹膜等識(shí)別方式需要安裝新的采集設(shè)備，必須重新進(jìn)行布線、安裝、聯(lián)調(diào)等，工作量大，成本高。而人像識(shí)別系統(tǒng)前端可以完全利用現(xiàn)有安防系統(tǒng)中的攝像頭，只需要在后端配置一臺(tái)人臉比對(duì)服務(wù)器，工作量小，成本低。3.3 系統(tǒng)架構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)

13、的架構(gòu)如圖3 所示。在傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)之上，我們通過(guò)一個(gè)視頻分頻器將攝像頭采集到的監(jiān)控錄像輸送到海鑫人臉特征提取器里，完成人臉的檢測(cè)、存儲(chǔ)、記錄后，將人臉圖像通過(guò)局域網(wǎng)提交到人臉比對(duì)服務(wù)器上，與各類特殊人群數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)。比對(duì)的結(jié)果將實(shí)時(shí)顯示在人像比對(duì)顯示器上。一旦有人員命中，系統(tǒng)將觸發(fā)監(jiān)控室的語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)，并將比對(duì)結(jié)果寫(xiě)入系統(tǒng)日志。同時(shí)，在滯留室中，可以將犯罪嫌疑人的照片錄入到監(jiān)控對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且提交到人臉比對(duì)服務(wù)器中，進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，一旦命中，即可直接由相關(guān)工作人員確認(rèn)。3 某車站人臉識(shí)別監(jiān)控布控方案圖公司整套系統(tǒng)應(yīng)用軟件以國(guó)際領(lǐng)先水平的、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)為核心，并根據(jù)應(yīng)用的實(shí)

14、際情況進(jìn)行定制化開(kāi)發(fā)。例如，利用分布式計(jì)算技術(shù)，將人臉識(shí)別系統(tǒng)的主要模塊人臉自動(dòng)檢測(cè)、特征提取與比對(duì)分?jǐn)偟饺四樚卣魈崛∑髋c比對(duì)服務(wù)器上，充分發(fā)揮了機(jī)器的協(xié)作處理能力，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。根據(jù)機(jī)場(chǎng)安全保衛(wèi)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的授權(quán)與認(rèn)證管理、日志記錄、報(bào)表生成與打印等。3.4 實(shí)施效果提供您高質(zhì)量的系統(tǒng)集成類方案與資料整個(gè)工程自2005 年 8 月開(kāi)始實(shí)施，歷時(shí)一個(gè)月竣工。4 某車站監(jiān)控指揮中心人臉比對(duì)顯示墻圖 4 顯示了系統(tǒng)工作時(shí)的狀態(tài)。圖示時(shí)刻入站旅客與數(shù)據(jù)庫(kù)中匹配上，值守人員核對(duì)無(wú)誤后，監(jiān)控室將會(huì)收到報(bào)警信號(hào)，相關(guān)人員會(huì)迅速采取行動(dòng)。該系統(tǒng)自2005 年 10 月正式投入使用。一年

15、來(lái)，系統(tǒng)已正確識(shí)別出近百名嫌疑人員，誤識(shí)率小于1%，為安全保衛(wèi)部門(mén)提供了及時(shí)、準(zhǔn)確的信息與證據(jù)。未使用人臉識(shí)別系統(tǒng)的前兩年，車站相關(guān)工作人員只能通過(guò)人工辨別和檢查身份證的方式識(shí)別，耗時(shí)較長(zhǎng)，效率很低，而借助人臉識(shí)別系統(tǒng)的點(diǎn)睛之筆，就能夠有效地發(fā)揮安防監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)有作用。4結(jié)語(yǔ)人臉自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)解決方案是信息技術(shù)、通訊技術(shù)和生物識(shí)別技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，也正是基于“平安城市”建設(shè)而實(shí)現(xiàn)安全防范管理的有效措施。海鑫人臉自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)在使用時(shí)，依據(jù)人面像本身所固有的生理特征，利用圖像處理技術(shù)和模式識(shí)別的方法來(lái)達(dá)到身份識(shí)別或驗(yàn)證目的。該系統(tǒng)采用國(guó)際領(lǐng)先的識(shí)別算法，用于大規(guī)模面像照片和相關(guān)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中高準(zhǔn)確度、高速度的身份認(rèn)證，具有速度快、精度高、對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因其安全、適用面廣、極為方便的使用和管理方式，被應(yīng)用于海關(guān)、機(jī)場(chǎng)、金融