人員及車輛基礎(chǔ)信息采集比對(duì)系統(tǒng)的研究

李 民

（天津市中環(huán)系統(tǒng)工程有限責(zé)任公司，天津300060）

當(dāng)前，天津市經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，社會(huì)的開放性、動(dòng)態(tài)性不斷增強(qiáng)，違法犯罪活動(dòng)的流動(dòng)性、跨區(qū)域性特征日益明顯。 京津冀協(xié)同發(fā)展國(guó)家戰(zhàn)略的深入實(shí)施，三地間路網(wǎng)建設(shè)明顯加快，公路客運(yùn)量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過民航、鐵路、航運(yùn)的總和，在民航、鐵路、航運(yùn)實(shí)行實(shí)名制購(gòu)票并對(duì)旅客、物品進(jìn)行安全檢查的情況下，公路已成為各類違法犯罪人員、治安危險(xiǎn)分子和非法違禁物品快速跨區(qū)域流動(dòng)的主要通道，對(duì)社會(huì)治安構(gòu)成重大隱憂。 同時(shí)，據(jù)有關(guān)情報(bào)掌握，涉疆等重點(diǎn)關(guān)注人員近六成為通過公路進(jìn)入內(nèi)地，公安檢查站已成為防控打擊暴恐犯罪的橋頭堡和過濾屏障。

1 技術(shù)研究的思路及方向

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)研究方向

在實(shí)際應(yīng)用中，車輛通道設(shè)置車輛號(hào)牌、車輛識(shí)別及車載人員抓拍識(shí)別系統(tǒng)及立式人證一致快速核查終端，并在旅客臨檢通道設(shè)置閘機(jī)型人證一致核驗(yàn)系統(tǒng)。 主要由車輛/人臉采集設(shè)備、車輛/人臉識(shí)別布控服務(wù)器、 立式人證一致快速核查終端、閘機(jī)型人證一致核驗(yàn)設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)本地人員/車輛信息采集、核驗(yàn)、布控等功能。

1.2 系統(tǒng)性能研究方向

各類衡量人像卡口的指標(biāo)，都是為了量化動(dòng)態(tài)人像卡口系統(tǒng)是否能為公安民警的實(shí)戰(zhàn)所用，解決傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備只能自動(dòng)“監(jiān)”不能主動(dòng)“控”，無法滿足公安“預(yù)知預(yù)警、防控風(fēng)險(xiǎn)”的實(shí)戰(zhàn)需求的問題。提升公安民警的辦案效率，降低辦案過程中的人力耗費(fèi)[1]。

1.3 系統(tǒng)功能研究方向

1.3.1 人臉信息資源庫(kù)管理及完善

目前已建立人口信息系統(tǒng)、情報(bào)系統(tǒng)、警綜系統(tǒng)、在逃人員系統(tǒng)、票務(wù)實(shí)名登記信息系統(tǒng)等，有大量的人員基本信息及照片，但是無法對(duì)數(shù)據(jù)利用起來，當(dāng)體育場(chǎng)館出現(xiàn)安全事件時(shí)只能通過人工去比對(duì)照片。 因此可根據(jù)常住人口、流動(dòng)人口、重點(diǎn)人員、在逃人員的基本信息及照片，組建相應(yīng)的人臉基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，為公安開展公共安全和社會(huì)治安人臉智能識(shí)別業(yè)務(wù)應(yīng)用、深化人臉治安管理、精確打擊犯罪和情報(bào)分析研判，提供數(shù)據(jù)支撐。

1.3.2 人臉識(shí)別動(dòng)態(tài)布控

針對(duì)在逃人員、涉案人員、黑名單人員等不同業(yè)務(wù)人臉庫(kù)，構(gòu)建基于實(shí)時(shí)視頻的實(shí)時(shí)抓拍照片比對(duì)識(shí)別任務(wù)，實(shí)現(xiàn)布控人員的實(shí)時(shí)報(bào)警。

1.3.3 人臉庫(kù)碰撞比對(duì)

構(gòu)建多個(gè)人員信息庫(kù)碰撞比對(duì)分析處理服務(wù)，分析查找在逃人員。 通過將重點(diǎn)布控人員信息庫(kù)與常駐人口庫(kù)、 流動(dòng)人口庫(kù)等人臉數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比對(duì)，批量碰撞，挖掘“漂白”身份的逃犯等線索信息，提交有關(guān)部門進(jìn)行調(diào)查、抓捕，以震懾犯罪人員，降低社會(huì)治安安全隱患。

1.3.4 移動(dòng)警務(wù)人員核查

當(dāng)公安民警、便衣在值勤時(shí)，憑職業(yè)敏銳的感覺發(fā)現(xiàn)可疑人員， 使用警用手持終端采集人臉照片，通過內(nèi)網(wǎng)傳輸?shù)街行娜四槑?kù)做比對(duì)，再把此人的比對(duì)結(jié)果快速返回，從而知道此人是否為犯罪嫌疑人以及確認(rèn)其真實(shí)身份， 提高打擊犯罪力度，震懾不法人員[2]。

1.3.5 涉案人員取證查詢

當(dāng)有犯罪嫌疑人被監(jiān)控?cái)z像頭抓拍到人臉圖片，但非動(dòng)態(tài)布控人臉信息庫(kù)中的人員時(shí)，實(shí)時(shí)布控比對(duì)無法識(shí)別出該犯罪嫌疑人，可以通過采集到的人臉到靜態(tài)人臉大庫(kù)（常住人口庫(kù)）中去檢索查人，確定其身份信息。

當(dāng)一個(gè)案犯或者嫌疑人被抓獲而拒不交代身份或提供假身份信息時(shí)，可以用人臉識(shí)別技術(shù)自動(dòng)識(shí)別出他的身份；偵查人員發(fā)現(xiàn)正在辦理的幾個(gè)案件的嫌疑人（有幾張圖片，圖片上的人外觀有差異）看上去又像是同一個(gè)人，但又不能確定，通過人像應(yīng)用平臺(tái)得到鑒別的結(jié)果，判斷是否是同一個(gè)人。

1.3.6 維穩(wěn)處突

在處置群體性事件中，通過相機(jī)、手機(jī)、攝像機(jī)抓拍人臉或體育場(chǎng)館高清探頭拍攝人臉等方式，依托視頻深度應(yīng)用快速核查特定人員真實(shí)身份，準(zhǔn)確掌握組織者、 骨干人員和參與人員的基本情況、真實(shí)身份，為公安機(jī)關(guān)現(xiàn)場(chǎng)采取敲打、震懾、抓捕等措施發(fā)揮直接作用，為妥善處置群體性事件提供有力支撐。

2 人員及車輛基礎(chǔ)信息采集比對(duì)系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

整個(gè)平臺(tái)依托于安全體系和標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，整體架構(gòu)分為數(shù)據(jù)接入、布控資源、算法服務(wù)、功能應(yīng)用和數(shù)據(jù)展示。 平臺(tái)涉及的數(shù)據(jù)資源種類以及各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)眾多，可集成人臉識(shí)別相關(guān)的各種資源、算法和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)靈活而又全面的數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)展示[3]。

數(shù)據(jù)接入數(shù)據(jù)接入是整個(gè)人像識(shí)別系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 數(shù)據(jù)的來源可以是卡口攝像機(jī)，治安監(jiān)控?cái)z像機(jī)，場(chǎng)館外圍卡口攝像機(jī)等。

布控資源可根據(jù)重點(diǎn)人員、在逃人員的基本信息及照片建立多種類型的人臉資源庫(kù)，供人臉識(shí)別系統(tǒng)調(diào)用。 并可設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)過濾機(jī)制，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，確保數(shù)據(jù)的安全。

算法服務(wù)人臉識(shí)別算法是人臉識(shí)別最重要的部分，是整個(gè)平臺(tái)的支撐。 提供基于深度學(xué)習(xí)的優(yōu)秀人臉識(shí)別1∶N 和n∶N 及動(dòng)態(tài)人像比對(duì)算法。 供應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)人臉、人體特征的提取和比對(duì)。

存儲(chǔ)計(jì)算提供對(duì)數(shù)據(jù)的接入、算法服務(wù)和人像資源的支撐，采用彈性冗余架構(gòu)，可進(jìn)行分布式并行計(jì)算及存儲(chǔ)，同時(shí)具有完備的接口與公安大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接， 將人臉數(shù)據(jù)與其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的綜合分析與應(yīng)用。

數(shù)據(jù)應(yīng)用人臉識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可通過PC 接警客戶端、大屏等方式提供給安保指揮中心和或者前場(chǎng)安保人員進(jìn)行核身告警及相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用。

2.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

四個(gè)解析引擎中心、一個(gè)解析服務(wù)和一個(gè)應(yīng)用平臺(tái)組成了一個(gè)人像智能綜合應(yīng)用的服務(wù)體系，邏輯上自下至上分為五層：最下層為數(shù)據(jù)來源，用于人像比對(duì)的數(shù)據(jù)來源多樣，按照來源屬性分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩大類，靜態(tài)數(shù)據(jù)指的是公安從各種渠道獲取的圖片資源， 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)指的是各種視頻資源，如從人像卡口獲得的視頻資源； 第二層為人像庫(kù)，將從第一層中獲得的數(shù)據(jù)資源分類， 形成基礎(chǔ)人像庫(kù)、布控庫(kù)和路人庫(kù)，并從這些分類資源中按照算法提取的人像特征碼形成特征庫(kù)；第三層是人像比對(duì)算法，比對(duì)算法基于多算法引擎，能夠根據(jù)實(shí)際情況調(diào)用某種算法抽取特征值， 主要功能包括1∶1比對(duì)，1∶N 比對(duì)、n∶N 比對(duì)和動(dòng)態(tài)人像比對(duì)；第四層和第五層都是基于人像比對(duì)拓展而成的應(yīng)用層，第四層是實(shí)戰(zhàn)功能，包括人證合一、人口查重、身份認(rèn)證、路人軌跡、離線視頻分析等；最上層是大數(shù)據(jù)應(yīng)用層，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)從海量人像數(shù)據(jù)資源中以人像為核心開展分析研判，服務(wù)于公安實(shí)戰(zhàn)[4]。

3 人員及車輛基礎(chǔ)信息采集比對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

3.1 人像庫(kù)管理

根據(jù)用戶需求建立本省人像庫(kù)，并對(duì)人像庫(kù)進(jìn)行分類管理。 支持對(duì)庫(kù)本身的基礎(chǔ)管理功能，如：新建人像庫(kù)、更新人像庫(kù)數(shù)據(jù)、編輯人像庫(kù)信息以及刪除人像庫(kù)。 新建人像庫(kù)過程中，支持便捷地導(dǎo)入身份證號(hào)等對(duì)應(yīng)人像信息。

3.2 人臉抓拍和特征碼提取

基于前端高清攝像機(jī)，系統(tǒng)從視頻流中抓取過往人員最清晰、角度最優(yōu)的人臉照片（包括場(chǎng)景照片），抽取特征碼，記錄在路人庫(kù)中。 支持對(duì)經(jīng)過攝像頭拍攝區(qū)域并符合拍攝角度的人，對(duì)其臉部照片作為抓拍照保存下來。 人臉采集率不低于98%。 每個(gè)加載人臉識(shí)別功能的視頻通道應(yīng)支持處理不少于60 人/min 的人流情況，并支持至少30 個(gè)人臉同時(shí)出現(xiàn)在視頻畫面的峰值情況。

3.3 輔助識(shí)別

當(dāng)上傳圖片過于模糊時(shí)，可能導(dǎo)致算法檢測(cè)不到圖像中的人臉，影響檢索結(jié)果。 此時(shí)用戶可以使用雙目標(biāo)注功能， 通過網(wǎng)站界面手動(dòng)標(biāo)注雙目位置，幫助系統(tǒng)識(shí)別到準(zhǔn)確的人臉位置，提高比對(duì)準(zhǔn)確率，大大改善實(shí)戰(zhàn)中對(duì)模糊照片的比對(duì)效果。

3.4 人像特征比對(duì)

系統(tǒng)支持直接根據(jù)人像特征數(shù)據(jù)進(jìn)行人臉比對(duì)的能力。

特征碼是用來“描述”人臉特征的一串二進(jìn)制碼，數(shù)據(jù)量很小，通常在2～3 k。 特征碼的比對(duì)速度相當(dāng)快。

3.5 動(dòng)態(tài)人像布控

動(dòng)態(tài)人像布控通過直接接入人像檢測(cè)攝像頭的視頻數(shù)據(jù)流， 系統(tǒng)識(shí)別出視頻中的人臉圖片，抽取人員人臉照片的特征碼，將特征碼與黑名單庫(kù)中人員的人臉特征碼進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)。 一旦比對(duì)中就向各級(jí)安保指揮中心和大棚報(bào)警。

3.6 實(shí)時(shí)監(jiān)控

人像卡口系統(tǒng)可以在被拍攝者不知情的情況下，達(dá)到對(duì)人的特征分析和身份確認(rèn)的目的。 主要應(yīng)用在火車站、地鐵站、快速公交站、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)出入口等人流密集的地方，對(duì)實(shí)時(shí)人流進(jìn)行監(jiān)控。 系統(tǒng)支持?jǐn)z像機(jī)與人臉抓拍相機(jī)兩種前端輸入方式，其中，視頻流支持H.264 與H.265 兩種視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。

3.7 實(shí)施監(jiān)控

支持實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)工作布控情況，支持顯示全部路人抓拍照片/報(bào)警照片切換；支持報(bào)警信息成對(duì)顯示，且顯示報(bào)警信息（報(bào)警位置、報(bào)警時(shí)間、捕獲照片、庫(kù)中命中照片）支持全部抓拍照片時(shí)，報(bào)警照片和非報(bào)警照片有明顯區(qū)分（如顏色等標(biāo)記），易于查看。

3.8 離線視頻比對(duì)

支持對(duì)離線視頻進(jìn)行類似人像信息采集點(diǎn)視頻流的處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)離線視頻中的人臉抓拍、布控庫(kù)比對(duì)等功能，提供針對(duì)專案的離線數(shù)據(jù)分析。支持對(duì)離線視頻采用布控方式操作，對(duì)布控庫(kù)中的人臉，在離線視頻中出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信息。 一段視頻處理時(shí)間小于等于此段視頻正常播放時(shí)間的50%。

3.9 人像身份確認(rèn)（1∶N）

人臉圖像檢索是系統(tǒng)的核心功能， 即1∶N 的檢索，專門為確認(rèn)人員身份而設(shè)計(jì)。 這里的N 是指一個(gè)龐大的人像庫(kù)。 本方案可根據(jù)天津市公安局指揮部的實(shí)際情況，將N 設(shè)定為2000 萬。

通過社會(huì)監(jiān)控、人像卡口等獲取的人員照片，可以通過上傳到系統(tǒng)，在秒級(jí)返回檢索結(jié)果。 所有的檢索結(jié)果會(huì)根據(jù)相似度來進(jìn)行排序，分?jǐn)?shù)從高到底，百萬庫(kù)規(guī)模比對(duì)下單次檢索返回結(jié)果時(shí)間應(yīng)不高于0.58 s，證件照首位命中率＞99.9%，盤查照首位命中率不低于95.5%。

3.10 路人檢索及人臉軌跡追蹤

前端的攝像頭由于采集了路人的照片，系統(tǒng)對(duì)路人照片進(jìn)行自動(dòng)保存及特征碼的抽取。 并將這些數(shù)據(jù)匯聚成路人庫(kù)及路人特征庫(kù)。

3.11 目標(biāo)底庫(kù)管理

目標(biāo)底庫(kù)管理主要完成的功能是人臉注冊(cè)。 要進(jìn)行人臉布控，首先把布控人員的人臉入庫(kù)，即人臉注冊(cè)，形成紅/黑名單庫(kù)。 人臉布控系統(tǒng)支持對(duì)底庫(kù)的增刪改等操作，同時(shí)支持單張人臉入庫(kù)和批量人臉入庫(kù)。 可以針對(duì)庫(kù)做增刪改查操作，可以顯示上傳未成功（系統(tǒng)未識(shí)別）的照片。

3.12 人體檢索

系統(tǒng)通過屬性識(shí)別單元對(duì)抓拍的人員、人體圖片進(jìn)行特征提取分析和識(shí)別處理，獲取的人員面部特征及體態(tài)特征信息經(jīng)過關(guān)聯(lián)處理后形成大容量人員資源庫(kù)，以達(dá)到視頻偵查業(yè)務(wù)中快速找人的目的。

查找人員的時(shí)候，通過Web 客戶端，提交檢索對(duì)象，通行時(shí)間，經(jīng)過地點(diǎn)，人員特征等信息對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行組合查詢。

3.13 通過車輛圖像對(duì)車主布控

該場(chǎng)景適合在抓拍到嫌疑車輛的情況下，通過對(duì)車主的布控，達(dá)到抓獲嫌犯的目的。

對(duì)于卡口監(jiān)控已經(jīng)抓拍到涉案嫌疑車輛的情況， 可以通過車輛識(shí)別系統(tǒng)連接六合一數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取車主人像信息，再把車主的照片放入人臉識(shí)別系統(tǒng)布控庫(kù)。 這樣，安置在全市各地點(diǎn)的攝像頭就可以主動(dòng)扮演“干警”的角色，一旦嫌疑人進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域，人臉識(shí)別系統(tǒng)馬上比對(duì)成功，返回報(bào)警信息，達(dá)到出奇制勝的效果。

3.14 通過監(jiān)控抓拍人像對(duì)車輛布控

適合在抓拍到嫌疑人人像的情況下，通過對(duì)嫌疑人車輛的布控，達(dá)到抓獲嫌犯的目的。

對(duì)于監(jiān)控抓拍到的嫌疑人照片，可以通過連接六合一數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)人臉進(jìn)行比對(duì)識(shí)別后，獲取嫌疑人擁有的車輛信息，再對(duì)該車輛進(jìn)行布控。 即可達(dá)到“通過人，捕獲車”的效果。

3.15 車輛軌跡碰撞

通過道路車輛三級(jí)防控圈與安全圍欄、PGIS 的結(jié)合，勾畫出清晰、完整的車輛行駛軌跡，并精準(zhǔn)定位，為車輛技戰(zhàn)法應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 通過多層防控網(wǎng)與安全圍欄的結(jié)合，勾畫出清晰、完整的人員行蹤軌跡，并精準(zhǔn)定位，為人像技戰(zhàn)法應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 通過對(duì)人/車軌跡的對(duì)比，判斷人車是否綁定，即人是否在車上。

4 結(jié)語

目前，人像及車輛信息比對(duì)系統(tǒng)的建設(shè)以“高精度識(shí)別、高性能處理、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)、突出實(shí)戰(zhàn)、加強(qiáng)資源共享”為原則，強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃，提供技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、信息安全、易用性強(qiáng)的綜合人臉識(shí)別應(yīng)用系統(tǒng)，滿足新形勢(shì)下的公共安全領(lǐng)域的應(yīng)用。 另外，今后還應(yīng)考慮如何通過能力開放，將網(wǎng)絡(luò)的安全能力以安全服務(wù)的方式提供給更多的應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)在滿足業(yè)務(wù)需求的同時(shí)，開發(fā)更多的商業(yè)模式，創(chuàng)造更多的價(jià)值。