醫(yī)保視頻智能監(jiān)控系統(tǒng)客戶端軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

牛云龍+鄭義+潘翔

摘 要： 針對(duì)醫(yī)保卡被盜刷和冒用問題，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了醫(yī)保視頻智能監(jiān)控系統(tǒng)客戶端軟件，保證人卡一致。該軟件通過人臉跟蹤和檢測(cè)技術(shù)提取刷卡人的圖像，采用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)多人臉的捕捉，并采用流媒體和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與服務(wù)器端的圖像完成人臉比對(duì)。該軟件保證了刷卡人和醫(yī)?？ㄉ闲畔⒌囊恢滦裕瑢?shí)現(xiàn)了對(duì)刷卡用戶的有效監(jiān)控。

關(guān)鍵詞： 醫(yī)保視頻監(jiān)控； 人臉跟蹤； 流媒體； 多線程

中圖分類號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2018）01-43-03

Design and implementation of client software for medical insurance

video intelligent monitoring system

Niu Yunlong1， Zheng Yi2， Pan Xiang2

（1. Data management center， Zhengzhou Human Resources and Social Security， Zhengzhou， Henan 450006， China；

2. School of computer science， Zhejiang University of Technology）

Abstract： To resolve the problem that Medicare cards are stolen brushed and fraudulent used， this paper designs and implements the client software for medical insurance video intelligent monitoring system to make the card holder and card consistent. the software uses face tracking and detecting technology to extract face image， uses multi-thread technology to capture multi-faces appeared in the video， and performs face verification by streaming media and the network communication technologies. The software ensures the consistency of the information between the card holder and the Medicare card， and realizes the effective monitoring of the card users.

Key words： medical insurance video monitoring； face tracking； streaming media； multi-thread

0 引言

眾所周知，醫(yī)療保險(xiǎn)是我國(guó)為保障公民“生病有得看，花錢有得報(bào)”待遇而制定的國(guó)家政策。目的是讓公民花費(fèi)更少的錢來治病，是一項(xiàng)民生工程[1]。但是有一些不法分子，利用政策監(jiān)管不到位的漏洞去騙取國(guó)家資金，擾亂社會(huì)公共秩序，破壞公共利益，極大地破壞醫(yī)保行業(yè)的金融秩序。

為了整頓目前存在的買藥亂報(bào)銷現(xiàn)象以及藥販子行為，需要設(shè)計(jì)并開發(fā)一款具有智能監(jiān)控功能的醫(yī)保系統(tǒng)。但是已有的監(jiān)管系統(tǒng)主要是事后分析，無(wú)法實(shí)現(xiàn)事前刷卡監(jiān)控[2-3]。不同于已有系統(tǒng)，我們開發(fā)的醫(yī)保視頻智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)θ四樳M(jìn)行檢測(cè)并實(shí)時(shí)跟蹤，當(dāng)用戶使用醫(yī)?？ㄏM(fèi)時(shí)，把最高分?jǐn)?shù)的人臉圖像和系統(tǒng)預(yù)留的參保人員圖像進(jìn)行比對(duì)，確保人卡一致。該系統(tǒng)目前已經(jīng)應(yīng)用在醫(yī)保藥店中，對(duì)藥店買藥的人進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。借助于智能監(jiān)控軟件系統(tǒng)，有效地節(jié)省了大量人力、財(cái)力，并能有效地打擊藥販子行為，整頓我國(guó)醫(yī)保行業(yè)地不正之風(fēng)，真正實(shí)現(xiàn)人人一張醫(yī)?？?，合理公正地實(shí)現(xiàn)買藥報(bào)銷。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

視頻智能監(jiān)控系統(tǒng)的整個(gè)工作流程如圖1所示，實(shí)現(xiàn)對(duì)刷卡人員的主動(dòng)識(shí)別和監(jiān)控，同時(shí)把比對(duì)記錄、全景圖等信息上傳給服務(wù)器端。該系統(tǒng)首先通過視頻獲取模塊來得到每一幀圖像，將得到的圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)饺四槞z測(cè)與跟蹤模塊，通過該模塊可以在圖像里檢測(cè)人臉并啟動(dòng)跟蹤，得到刷卡人的當(dāng)前照片。同時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)刷卡人的身份證號(hào)或者社保號(hào)調(diào)用WebService接口，向服務(wù)器請(qǐng)求獲取該刷卡人的基準(zhǔn)照。然后對(duì)該刷卡人的基準(zhǔn)照提取特征值，將提取的特征值和攝像頭抓拍的最優(yōu)人臉照片進(jìn)行比對(duì)來進(jìn)行身份確認(rèn)，即判斷是否是本人刷卡。最后，系統(tǒng)把當(dāng)前全景照進(jìn)行編碼，把圖像信息和刷卡比對(duì)記錄通過網(wǎng)絡(luò)上傳到服務(wù)器端作為電子證據(jù)存檔。

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)與開發(fā)

在上述系統(tǒng)架構(gòu)基礎(chǔ)上，結(jié)合人臉檢測(cè)和跟蹤技術(shù)，采用網(wǎng)絡(luò)通信、多線程等技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分模塊設(shè)計(jì)與開發(fā)。

2.1 視頻流處理模塊

視頻流模塊是實(shí)現(xiàn)其他模塊功能的前提和基礎(chǔ)，也是該系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提條件。對(duì)于視頻流處理，主要目標(biāo)是通過軟件技術(shù)解碼得到每一幀圖像。這里系統(tǒng)采用微軟的開發(fā)包Directshow技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

2.2 人臉檢測(cè)和跟蹤模塊

[1. 在當(dāng)前幀號(hào)是第一幀圖像情況下，檢測(cè)到的人臉都被認(rèn)為是新的人臉目標(biāo)，記錄它們?nèi)四樜恢肔face，并把它們加入到捕獲鏈中，然后采用跟蹤漂移算法計(jì)算其下一幀圖像的各個(gè)人臉約束區(qū)域Rface。

2. 如果不是第一幀圖像，需要對(duì)每個(gè)人臉監(jiān)視區(qū)域內(nèi)Rface與模板函數(shù)卷積，分別得到響應(yīng)結(jié)果。endprint

3. 在已捕獲鏈中的第i個(gè)人臉目標(biāo)時(shí)，如果在當(dāng)前幀中能夠找到所對(duì)應(yīng)人臉監(jiān)視區(qū)域的人臉目標(biāo)j，那么就把當(dāng)前第j個(gè)人臉目標(biāo)當(dāng)做已捕獲鏈中第i個(gè)人臉目標(biāo)在時(shí)間和約束區(qū)域內(nèi)的后續(xù)對(duì)應(yīng)，并且需要更新第i個(gè)已捕獲人臉目標(biāo)以及它的特性參數(shù)Rface（人臉位置以及大?。?。

4. 如果發(fā)現(xiàn)已捕獲人臉目標(biāo)的第i個(gè)在當(dāng)前幀圖像里沒有找到匹配上的后續(xù)對(duì)應(yīng)，并且檢測(cè)到它的人臉位置在視頻圖像上的邊緣區(qū)域處，說明它已經(jīng)走出了視頻圖像的區(qū)域，那么便將其從已捕獲鏈表中刪除。

5. 如果當(dāng)前幀檢測(cè)到的人臉不是從上一幀約束區(qū)域檢測(cè)的，那么說明是新進(jìn)入到視頻中人臉目標(biāo)，需要添加到已捕獲目標(biāo)鏈里并按照公式3-11計(jì)算下一幀約束區(qū)域Rface。 ]

圖2 多人臉跟蹤算法流程

人臉檢測(cè)和跟蹤模塊是該系統(tǒng)的主要模塊，它把視頻流模塊獲取的圖像作為輸入，然后對(duì)輸入的每一幀圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行跟蹤，在跟蹤過程中實(shí)時(shí)對(duì)人臉圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，對(duì)評(píng)估結(jié)果質(zhì)量好的人臉圖像進(jìn)行保存[4-5]。

人臉處理模塊是整個(gè)視頻智能監(jiān)控的核心。該模塊封裝了“人卡一致”所需的各種算法，包括人臉檢測(cè)、多人臉跟蹤、特征點(diǎn)檢測(cè)和人臉分?jǐn)?shù)評(píng)價(jià)等。對(duì)于本模塊，多人臉跟蹤是該模塊的關(guān)鍵。圖2給出了多人臉跟蹤的算法流程。

2.3 WebService模塊

本系統(tǒng)開發(fā)中，需要通過接口完成客戶端與服務(wù)器端的通信，獲取社?？ù鎯?chǔ)在服務(wù)器端的標(biāo)準(zhǔn)照。為了調(diào)用方便，采用WebService完成接口設(shè)計(jì)和開發(fā)。WebService接口定義如圖3所示。通過調(diào)用該接口，系統(tǒng)可以得到社保卡存儲(chǔ)在服務(wù)器端的標(biāo)準(zhǔn)照片，并將其用于刷卡比對(duì)。

2.4 Base64數(shù)據(jù)編碼模塊

對(duì)于本系統(tǒng)開發(fā)，需要把圖像數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器端?？紤]到數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的一致性，系統(tǒng)采用Base64進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼。由于視頻流得到的圖像數(shù)據(jù)大多是采用JPG壓縮標(biāo)準(zhǔn)格式，為了保證數(shù)據(jù)格式的一致性并且方便網(wǎng)絡(luò)傳輸，需要把圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行BASE64編碼。Base64是網(wǎng)絡(luò)上傳輸最為常見的八位字節(jié)代碼的編碼方式之一。

圖像數(shù)據(jù)的base64編碼采取如下流程：以三個(gè)8位的字符組成為一組，然后對(duì)每個(gè)分組首先獲取每個(gè)字符的ASCII編碼，之后將ASCII編碼轉(zhuǎn)換成8位的二進(jìn)制，得到一組3*8=24位的字節(jié)，緊接著，將這24位二進(jìn)制比特劃分為4個(gè)6位比特的字節(jié)，并在每個(gè)6位比特的字節(jié)前面兩個(gè)高位填0，這樣得到4個(gè)字節(jié)，最后將這4個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制，并對(duì)照Base64編碼表得到對(duì)應(yīng)編碼后的字符。當(dāng)處理剩余的字符串個(gè)數(shù)不足3個(gè)字符時(shí)，需要采用‘=字符給予補(bǔ)全。這樣，通過對(duì)每一個(gè)字節(jié)進(jìn)行邏輯“或”或者“與”如此循環(huán)，就可以實(shí)現(xiàn)base64編碼操作。

3 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果

在上述核心模塊基礎(chǔ)上，系統(tǒng)給出監(jiān)控客戶端在不同情況下的運(yùn)行結(jié)果，包括系統(tǒng)初始化、人臉檢測(cè)和跟蹤、本人刷卡、關(guān)系人刷卡和非本人刷卡等情況。

⑴ 系統(tǒng)初始化

圖4是該人臉視頻抓拍系統(tǒng)啟動(dòng)的初始畫面，界面左欄是系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)修改模塊，右欄是攝像頭獲取外界畫面的實(shí)時(shí)預(yù)覽。

⑵ 人臉檢測(cè)和跟蹤

該人臉視頻抓拍系統(tǒng)把攝像頭獲取的每一幀實(shí)時(shí)地傳遞到人臉檢測(cè)跟蹤模塊。圖5中數(shù)字序號(hào)代表不同人員的跟蹤結(jié)果。可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地跟蹤視頻中的不同用戶，保證刷卡用戶的正確比對(duì)。

⑶ 人與卡一致

當(dāng)有買藥人進(jìn)行刷卡交易時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)監(jiān)聽到刷卡人的社?？ㄐ畔?，然后到數(shù)據(jù)庫(kù)去查找該人的基準(zhǔn)照，接著把基準(zhǔn)照與該系統(tǒng)實(shí)時(shí)抓拍的人臉相片進(jìn)行比對(duì)，達(dá)到驗(yàn)證身份的目的。同時(shí)該系統(tǒng)給出人與卡是否一致的提示信息，如圖6所示。

⑷ 人與卡不一致

當(dāng)其他人拿著持卡人的社?？ㄟM(jìn)行刷卡消費(fèi)時(shí)，系統(tǒng)首先根據(jù)持卡人標(biāo)準(zhǔn)照和全景照的人進(jìn)行一一比對(duì)，然后和該系統(tǒng)實(shí)時(shí)抓拍的人臉照片進(jìn)行比對(duì)，若兩者都沒比對(duì)成功，系統(tǒng)則認(rèn)為是非本人刷卡的情況，如圖7所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

論文結(jié)合人臉檢測(cè)和跟蹤技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)通信、流媒體播放等技術(shù)開發(fā)了醫(yī)保智能監(jiān)控系統(tǒng)客戶端?？蛻舳四軌?qū)Χc(diǎn)藥店刷卡人員進(jìn)行跟蹤，并驗(yàn)證刷卡是否本人。通過該系統(tǒng)可以解決醫(yī)?？坝脝栴}，保障醫(yī)保資金安全。該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)保系統(tǒng)監(jiān)管體系。

在后續(xù)工作中，需要考慮把視頻智能監(jiān)管客戶端和醫(yī)保業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行集成，建立刷卡用戶信用檔案，為后續(xù)大數(shù)據(jù)分析奠定基礎(chǔ)。

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