人臉識別在監(jiān)獄信息化中的應用

張凡軍

摘 要：監(jiān)獄、戒毒所、看守所等關押高度危險人員的特殊場所的安全問題關系到社會的安定和人民群眾人身安全。隨著科技的不斷發(fā)展，人臉識別技術作為一種新興事物逐漸走入人們的視野，向科技要安全成為一種迫切的需求。人臉識別技術是一種目前應用比較成熟的生物特征識別技術，是指利用分析比較的電腦技術識別人臉?；竟ぷ髟硎抢脭z像機采集人臉的圖像或視頻，并自動在圖像中檢測和跟蹤人臉，并通過對智能比對分析，以達到個體身份甄別的目的。相關技術主要分為人臉圖像采集和智能比對識別兩大部分。近年來，人臉識別系統(tǒng)在公安、金融、社保、教育等系統(tǒng)以及和娛樂化應用上迅速發(fā)展，在法院、安檢、監(jiān)獄等多個領域得到了實際部署。特別是在江蘇監(jiān)獄系統(tǒng)在民警進出監(jiān)獄大門的控制上增加了人臉識別技術的運用，在防止關押人員越獄方面增加了安全防范的水平。

關鍵詞：人臉識別；監(jiān)獄信息化；應用

1、前言

隨著監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)改造工作的推進，高清網絡數(shù)字化視頻應用到大多數(shù)的監(jiān)獄中，但智能化改造仍然未能實現(xiàn)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)缺乏充足智能化程度情況下，系統(tǒng)監(jiān)控會存在較大的被動性，無法分析視頻，導致視頻系統(tǒng)僅能發(fā)揮錄像作用，事前行為預警、事中研判報警并不能進行，影響了管理效果。為解決這一問題，在進行監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)信息化建設過程中，需應用人臉識別技術，構建智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，提高管理效率，使監(jiān)獄安全得到保障。

2、總體設計思路

傳統(tǒng)的人臉識別技術在人臉圖像采集這個環(huán)節(jié)，存在如檢測準確率不高，漏抓誤報比較多，人臉抓拍不清晰，圖像質量不理想等問題。主要原因有兩點：一、人臉的相似性，所有的人臉的結構及人臉器官的結構外形都很相似，在加上化妝的掩蓋更是增加了識別的難度；二、人臉的易變性，人臉的外形不穩(wěn)定會受到口罩、墨鏡、頭發(fā)、胡須等的影響，不同表情、角度相差很大，特別是光照條件（例如白天和夜晚，室內和室外等）的變化。這也是傳統(tǒng)主要基于可見光圖像的人臉識別的難點之所在。在監(jiān)獄門禁系統(tǒng)的實際運用中發(fā)現(xiàn)，在光照發(fā)生變化時，識別效果會急劇下降，不僅起不到作用而且影響直接正常通行。

基于紅外與可見光融合的多光源人臉識別方法是人臉識別技術的一項革命性創(chuàng)新?？梢姽馐枪庾V中人眼可以感知的部分，可見光譜沒有精確的范圍，一般人的眼睛可以感知可見光的波長在400到700納米之間。自然界中，除人眼可見的光線外，還存在著紅外、紫外等不可見的光線。由于可見光圖像受光源影響較大，而單純的紅外圖像可以獨立光源，但對溫度變化比較敏感。工作原理是對紅外與可見光人臉圖像分別采用PCA與線性辨別分析相結合的方法進行特征提取和識別，并利用獲得的識別結果與它們各自的置信度進行決策融合，并確定最終的人臉識別結果。實驗表明，可以有效提高人臉識別性能和對各種應用環(huán)境的適用性，有效的消除可見光變化對人臉識別的影響。由于這種技術不僅僅增加了特征識別源，而且深度優(yōu)化了算法所以在精度、穩(wěn)定性和速度方面的整體系統(tǒng)性能超過三維圖像人臉識別和熱成像人臉識別，已經取得了卓越的識別性能。

規(guī)劃建設監(jiān)獄安防控制系統(tǒng)時，出發(fā)點應為大局實際需求，即維護政治穩(wěn)定、治安良好，核心指導思想堅持科學發(fā)展，逐漸的實現(xiàn)科技強警的目的，促使獄警戰(zhàn)斗力在相應技術基礎上不斷提高，進而提升監(jiān)獄綜合安防能力。設計智能監(jiān)控系統(tǒng)過程中，要對實際的系統(tǒng)業(yè)務需求做出充分考慮，之后將人臉識別技術、人群分析技術等應用到系統(tǒng)建設中，同時，要與監(jiān)獄業(yè)務工作經驗相結合，有效的整合技術與業(yè)務，保證系統(tǒng)建設的合理性與科學性。另外，智慧視頻系統(tǒng)建設之后，要能良好的對接主流監(jiān)控廠商生產出來的視頻監(jiān)控平臺，提供的API接口具有標準化。

3、分系統(tǒng)具體設計

3.1人臉識別系統(tǒng)

智慧視頻系統(tǒng)中，人臉識別系統(tǒng)是關鍵組成部分之一，設計時，要具備人臉比對、告警輸出、告警信息記錄管理、目標庫管理、布控任務管理、實時監(jiān)控、歷史記錄與視頻源配置管理功能。在性能方面，要滿足如下要求：非監(jiān)控名單誤報率應控制在5%之內；系統(tǒng)注冊失敗率要控制在1%之內；監(jiān)控名單對象誤識率控制在10%之內；監(jiān)控名單對象漏報率控制在5%之內；單幀視頻圖像檢測人臉最大數(shù)量要超過30，而識別人臉最大數(shù)量要超過20；系統(tǒng)檢測識別報警響應時間控制在2s內；系統(tǒng)平均響應時間控制在3s內。人臉識別系統(tǒng)識別人臉時，流程為動態(tài)人臉比對、圖片檢索人臉比對、1：1檢索。在動態(tài)人臉比對階段，先進行人臉實時抓拍，一方面，能夠全面的采集、存儲人臉信息，另一方面，使原視頻存儲需求的存儲設備顯著減少，并擇優(yōu)存儲，促進占用存儲空間的降低；之后進行人臉動態(tài)比對。在圖片檢索人臉比對階段，需檢索人臉圖片由平臺客戶端提交后，與服務器中存儲的特征數(shù)據(jù)做出對比，形成比對結果后，展現(xiàn)在平臺中。在1：1檢索階段，主要是比對兩張模糊圖像，判斷這兩個圖像是否屬于同一人。人臉識別系統(tǒng)在監(jiān)獄的AB門系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、人臉軌跡系統(tǒng)、點名系統(tǒng)中應用，本文以AB門系統(tǒng)為例，闡述其具體應用。

在監(jiān)獄中，AB門是指人員通道，車輛通道并不包含其中。常態(tài)下，獄警與來訪人員均通過AB門進出監(jiān)獄，獄警調入監(jiān)獄后，人臉系統(tǒng)人臉底庫中即已錄入其人臉圖片，來訪人員進入監(jiān)獄前，身份登記與人臉照片均在入口處進行。由A門進入監(jiān)獄，至B門時，攝像頭（A門處）會實施拍攝進入人員的人臉，比對后臺人臉底庫，如匹配庫中人臉，智慧視頻系統(tǒng)向A門門磁或道閘推送信號，A門打開，人員進入后到達緩沖區(qū)，關閉A門，通過緩沖區(qū)域檢測后，B門再次檢測人臉，允許人員進入到監(jiān)區(qū)。B門至A門的出監(jiān)獄流程基本與進入時相同。特殊情況下，值班室可將關閉按鈕緊急按下，使A/B門被強行閉鎖，若外力強行破壞AB門，全監(jiān)區(qū)均會受到告警信號。

3.2前端設計

以高清攝像機作為人臉識別前端，安裝時要符合相應的依據(jù)，確保捕捉的人臉圖像質量較高，促進識別率的提升。高清攝像機安裝在人員卡口時，要處于監(jiān)控區(qū)域正前方，左右兩側均可進行30°以內的偏轉，俯視角度也要控制在30°之內；架設高度應超過2米，但最高為3.5米；逆光環(huán)境要盡量避開。重要人員卡口點位如果與安裝要求不符合，需適當調整設備安裝環(huán)境。

3.3存儲設計

存儲系統(tǒng)也是智能視頻系統(tǒng)中的重要組成部分，存儲內容主要包含人臉注冊庫、人臉抓拍庫、告警記錄、視頻錄像。人臉注冊庫中，于標準人臉庫內存儲人臉圖片、人臉特征數(shù)據(jù)、人員身份信息，部署工作可由監(jiān)獄內部優(yōu)先進行。

4、結語

鑒于監(jiān)獄所關押的都是高危人群，安全防范技術亟待完善的重要性越來越得到重視，全新的監(jiān)獄安防理念和人臉識別技術的運用能夠快速地識別關押人員及出入人員的身份，有效地進行陌生人監(jiān)控預警以及加強工作信息的保密等等。隨著時代的進步，監(jiān)獄戒毒所、看守所等特殊場所的科技運用將推動安全保衛(wèi)工作不斷的向縱深發(fā)展。

參考文獻

[1]余訓鋒，王鳳武.監(jiān)獄信息化及其在監(jiān)獄安全管理中的作用[J].通信與信息技術，2014，（04）：94-97+106.

[2]張增全.統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)在監(jiān)獄信息化中的應用探析[J].計算機安全，2017，（06）：52-54.