人臉識(shí)別技術(shù)在校園安防系統(tǒng)中的應(yīng)用

■顧 潔，施 明 ■南京創(chuàng)成電子科技有限公司，江蘇 南京 210000

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

近年來校園犯罪率呈逐年升高的態(tài)勢(shì)，高科技犯罪層出不窮，犯罪行為的突發(fā)性、不確定性增強(qiáng)，給校園防范和偵破工作帶來極大的困難。

為配合校園門禁系統(tǒng)管理，針對(duì)流竄作案、多次作案人員，在校門增加人臉識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)嫌疑人員、多次作案人員、兄弟院校嫌疑人員、公安部門通緝?nèi)藛T等建立嫌疑人數(shù)據(jù)庫，只要嫌疑人進(jìn)入校門即可報(bào)警提示，從而迅速出警盤查抓獲。

校園人臉實(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)是采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的人臉檢測(cè)算法、人臉跟蹤算法、人臉質(zhì)量評(píng)分算法以及人臉識(shí)別算法等多種技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)人臉抓拍、實(shí)時(shí)黑名單比對(duì)報(bào)警和人臉檢索等功能。

本系統(tǒng)是一套針對(duì)出入治安卡口的人員進(jìn)行監(jiān)控的系統(tǒng)，是視頻分析、運(yùn)動(dòng)跟蹤、人臉檢測(cè)和識(shí)別技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的全新綜合應(yīng)用。通過在前端部署安裝攝像機(jī)設(shè)卡，對(duì)經(jīng)過卡口的人員進(jìn)行人臉抓拍。前端攝像機(jī)將抓拍到的人臉圖片通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并與人臉黑名單庫進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)可疑人員時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，采用多種聯(lián)動(dòng)方式通知值班安保人員。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)

前端攝像機(jī)采用國內(nèi)領(lǐng)先人臉抓拍機(jī)方案，人臉抓拍機(jī)內(nèi)嵌人臉抓拍功能，能對(duì)圖像中的人臉進(jìn)行自動(dòng)抓拍和上傳，減輕網(wǎng)絡(luò)帶寬和后端服務(wù)器運(yùn)算能力的壓力，減少視頻編解碼過程對(duì)圖像質(zhì)量的損失，提升人臉圖像質(zhì)量。

根據(jù)特定校園重點(diǎn)場(chǎng)所的卡口位置(如主要出入口、校門口、宿舍門口、圖書館出入口)的環(huán)境特性，人臉抓拍機(jī)內(nèi)嵌了人臉區(qū)域自動(dòng)曝光功能，能夠根據(jù)外部不同場(chǎng)景以及光照變化自動(dòng)控制調(diào)節(jié)曝光參數(shù)，確保在逆光等情況下抓拍人臉仍較為清晰。

采用動(dòng)態(tài)多級(jí)管理的方案，每個(gè)站點(diǎn)部署一套，中心統(tǒng)一對(duì)下級(jí)做管理、查詢、檢索等工作，避免所有數(shù)據(jù)傳往上級(jí)造成的網(wǎng)絡(luò)壓力，便于橫向擴(kuò)展.

服務(wù)器采用分布式管理，部署方便.

支持對(duì)接入人臉抓拍機(jī)識(shí)別性別、年齡段、是否戴眼鏡的屬性

3 系統(tǒng)方案

3.1 系統(tǒng)功能

(1)人臉抓拍:能夠?qū)?jīng)過設(shè)定區(qū)域的行人進(jìn)行人臉檢測(cè)和人臉跟蹤，并形成該行人的特定軌跡，然后利用人臉質(zhì)量評(píng)分算法從人臉軌跡中篩選出最為清晰的人臉圖像作為該行人的抓拍圖像?？筛鶕?jù)用戶需求設(shè)置抓拍次數(shù)。

(2)采用前端攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)人臉抓拍，攝像機(jī)內(nèi)嵌人臉識(shí)別算法，準(zhǔn)確率90%以上;

(3)前端攝像機(jī)抓拍能同時(shí)對(duì)畫面中15個(gè)以上的人臉進(jìn)行檢測(cè)和抓拍

(4)人臉查詢:可以通過時(shí)間、地點(diǎn)、通道等相關(guān)參數(shù)快速查詢相關(guān)抓拍的人臉數(shù)據(jù)。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)組合查詢，模糊查詢等功能。方便用戶快速定位和查詢相關(guān)數(shù)據(jù)。

(5)黑白名單注冊(cè):用戶可以導(dǎo)入黑名單人員的圖片，系統(tǒng)自動(dòng)從圖片中識(shí)別人臉并采集人臉，由用戶填寫黑名單人員相關(guān)信息完成注冊(cè)。系統(tǒng)支持批量導(dǎo)入注冊(cè)，大大減少了用戶的工作量，提高工作效率。

(6)人臉布防報(bào)警:系統(tǒng)可以按通道對(duì)人臉進(jìn)行布防。人臉布防主要利用人臉識(shí)別算法對(duì)抓拍到的人臉圖像進(jìn)行建模，同時(shí)與布防黑名單數(shù)據(jù)庫中的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，如果比對(duì)結(jié)果與黑名單數(shù)據(jù)相似則進(jìn)行報(bào)警提示，報(bào)警可以在前端服務(wù)器上進(jìn)行聲光報(bào)警也可以在客戶端上進(jìn)行語言報(bào)警等。

(7)事后人臉檢索:事后檢索排查功能，在系統(tǒng)中輸入待查詢的人臉照片，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)出照片中的人臉信息并截取人臉，用戶選擇需要檢索的人臉后進(jìn)行相似度、時(shí)間段等參數(shù)設(shè)置后開始檢索，最后檢索出的相似人臉的結(jié)果會(huì)在界面上顯示出來。整個(gè)流程就是:對(duì)于一張輸入的待檢索圖片，首先進(jìn)行人臉檢測(cè)和建模，然后與抓拍到的人臉數(shù)據(jù)庫中模型進(jìn)行逐一比對(duì)，最后根據(jù)比對(duì)相似度進(jìn)行排序，返回抓拍數(shù)據(jù)庫中與檢索圖像最為相似的前N張人臉圖像，從而達(dá)到縮小排查范圍的目的。

(8)支持黑名單人員報(bào)警等級(jí)設(shè)置，按照高中低三個(gè)等級(jí)靈活設(shè)置人臉相識(shí)度報(bào)警閾值;

(9)可以在畫面中根據(jù)需要靈活設(shè)置矩形、多邊形的人臉檢測(cè)區(qū)域和屏蔽區(qū)域。

3.2 系統(tǒng)組成

人臉實(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)主要由抓拍機(jī)、人臉實(shí)時(shí)報(bào)警服務(wù)器、管理平臺(tái)等設(shè)備組成

人臉抓拍機(jī):主要部署在各個(gè)卡口位置，需要嚴(yán)格按照指定位置進(jìn)行安裝。人臉抓拍機(jī)內(nèi)置智能分析算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)出人員的人臉進(jìn)行自動(dòng)捕獲、跟蹤、抓拍的功能。同時(shí)具備人臉區(qū)域自動(dòng)曝光功能，以適應(yīng)各個(gè)卡口位置逆光環(huán)境下也能捕捉到較為清晰的人臉抓拍。

人臉實(shí)時(shí)報(bào)警服務(wù)器:對(duì)人臉抓拍機(jī)傳送過來的人臉照片進(jìn)行建模。同時(shí)實(shí)時(shí)和黑名單數(shù)據(jù)庫的人員進(jìn)行比對(duì)。支持抓拍人臉圖片的查詢和檢索。

管理平臺(tái):Web客戶端，實(shí)現(xiàn)黑名單報(bào)警信息管理，抓拍圖片的檢索。

3.3 系統(tǒng)部署設(shè)計(jì)

3.3.1 安裝位置選擇

在校門人行門禁進(jìn)口配置人臉識(shí)別攝像機(jī)，考慮到出入口通道口的寬度一般為1－2米左右，用于比對(duì)分析的人臉圖像中的臉部特征要清晰可見，因此采用200萬的高清相機(jī)和補(bǔ)光燈構(gòu)建前端人臉抓拍系統(tǒng)。以保證對(duì)于校區(qū)出入口通道處全天候的人臉清晰抓拍，同時(shí)拍攝到的圖像中的人臉區(qū)域像素保證不小于80*80，如出入口道路寬度超過5米需加裝攝像機(jī)。

攝像機(jī)設(shè)在通道正前方，正面抓拍人臉，左右偏轉(zhuǎn)＜30°，上下偏轉(zhuǎn)＜15°。

建議架設(shè)高度h大約2.0－3.5米左右。推薦攝像機(jī)的俯視角度α=15度。

3.3.2 攝像機(jī)選擇

攝像機(jī)一般選用百萬高清攝像機(jī)。由于需要保證拍攝到的圖像中的人臉區(qū)域像素不小于80*80像素，因此攝像機(jī)的型號(hào)與監(jiān)控范圍有著密切關(guān)系。

現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多樣，根據(jù)具體得實(shí)際環(huán)境，攝像機(jī)還需要考慮到以下幾個(gè)方面:

支持低照度、寬動(dòng)態(tài)等功能——主要考慮室內(nèi)光線偏暗，或逆光情況。

支持自動(dòng)光圈——夜晚抓拍或光線變化劇烈場(chǎng)所。

3.3.3 人臉實(shí)時(shí)報(bào)警服務(wù)器

人臉實(shí)時(shí)報(bào)警服務(wù)器主要采用人臉檢測(cè)算法、人臉跟蹤算法、人臉質(zhì)量評(píng)分算法以及人臉識(shí)別算法。其實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)人臉抓拍、實(shí)時(shí)黑名單比對(duì)報(bào)警和人臉檢索等功能。主要有重點(diǎn)關(guān)注人員黑名單實(shí)時(shí)比對(duì)報(bào)警，VIP識(shí)別等應(yīng)用。主要性能如下:(1)提供后端智能視頻分析集中處理的解決方案。(2)最多支持接入16路人臉抓拍機(jī)，接入進(jìn)行黑名單實(shí)時(shí)比對(duì)。(3)黑名單人數(shù)推薦1000人以內(nèi)。(4)支持對(duì)接入人臉抓拍機(jī)識(shí)別性別、年齡段、是否戴眼鏡的屬性。(5)支持人臉抓拍、建模、比對(duì)識(shí)別和檢索功能。(5)操作人性化，簡(jiǎn)潔方便，支持黑名單批量導(dǎo)入功能。

4 結(jié)語

系統(tǒng)在校園安防的應(yīng)用前景:

在學(xué)校的校門口、教學(xué)樓門口、實(shí)驗(yàn)樓門口、宿舍樓門口、圖書館門口等主要出入口部署人臉抓拍攝像機(jī)，系統(tǒng)通過高清攝像機(jī)人臉識(shí)別抓拍人臉圖像進(jìn)行保存，同時(shí)實(shí)現(xiàn)識(shí)別黑名單比對(duì)、黑名單報(bào)警、人臉比對(duì)查詢等功能，有效提高了學(xué)校人員管理水平，同時(shí)給學(xué)校安保部門提供快速有效偵破案件的手段。