人臉識別在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用

趙丹丹

摘? ?要：隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，視頻技術(shù)在教育、監(jiān)控等眾多行業(yè)領(lǐng)域得到推廣。人臉識別作為生物特征識別的重中之重，如今已成為人工智能研究領(lǐng)域的熱點課題?；诖?，文章首先闡述了人臉識別技術(shù)的內(nèi)涵及其應(yīng)用優(yōu)勢，然后分析了人臉識別的典型算法與關(guān)鍵技術(shù)及其在視頻監(jiān)控應(yīng)用中面臨的問題，最后進一步探討了人臉識別在視頻監(jiān)控中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：人臉識別;視頻監(jiān)控;應(yīng)用

隨著我國城市建設(shè)的不斷推進，利用視頻監(jiān)控快速準(zhǔn)確地采集個體信息變得尤為迫切?，F(xiàn)如今，我國已完成了視頻監(jiān)控網(wǎng)的初步建設(shè)。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國現(xiàn)已建成的視頻監(jiān)控鏡頭數(shù)量超過2 000萬個。借助視頻監(jiān)控實現(xiàn)人臉識別越來越為社會各界所關(guān)注。相較于以往以靜態(tài)圖像為基礎(chǔ)的人臉識別，視頻監(jiān)控中的人臉識別所處的環(huán)境更為復(fù)雜，因此存在著不小的識別難度。人臉識別作為生物特征研究領(lǐng)域，對人物鑒別起到至關(guān)重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不斷推廣，人們對視頻監(jiān)控人臉識別需求的不僅越來越迫切，還提出了越來越嚴格的要求。在此背景下，人臉識別在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用已然成為廣大研究人員研究的一項熱點課題。

1? ? 人臉識別技術(shù)

人臉識別技術(shù)以人的面部信息特征為基礎(chǔ)，采用攝像機或攝像頭等先進音頻、視頻采集設(shè)備采集包含人臉的圖像或視頻流，并自動在圖像中檢測、跟蹤人臉，進一步對檢測獲取的人臉展開全面系統(tǒng)的分析和數(shù)據(jù)應(yīng)用?，F(xiàn)如今，人臉識別技術(shù)已在國內(nèi)外視頻監(jiān)控中推廣，并收獲了顯著的應(yīng)用效果。人臉識別技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢主要包括：（1）應(yīng)用范圍廣。人臉識別技術(shù)在通用攝像機的支持下便可實現(xiàn)對人臉信息的獲取識別，在實際應(yīng)用中，可通過非接觸方式，在被識別對象未察覺的前提下，實現(xiàn)相關(guān)的識別。（2）顯著的直觀性。人臉識別技術(shù)的應(yīng)用要以肉眼可辨識清楚的人的臉部圖像信息為前提，所以人臉識別技術(shù)的支持可為人們進行評價確認提供極大便利，而且通過容貌直觀識別的方式也符合現(xiàn)代人的認知標(biāo)準(zhǔn)。（3）便捷、精確。人臉識別技術(shù)不僅高效便捷，還可以保證識別的精確度。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，人臉識別技術(shù)得以發(fā)展成熟，其拒認率、誤識率都相對較低。（4）安全可靠。人臉識別技術(shù)應(yīng)用于安全性要求較高的領(lǐng)域，被識別人員必須親自到場，他人不易于模仿。同時，人臉識別技術(shù)憑借其可靠的活性判斷能力，保證他人無法利用照片、蠟像等蒙混過關(guān)，這也是傳統(tǒng)指紋等生物識別技術(shù)所不可比擬的。（5）設(shè)備有良好的通用性。人臉識別技術(shù)常用的設(shè)備包括攝像機、計算機、智能手機等常規(guī)設(shè)備，科學(xué)技術(shù)的進步使電視監(jiān)控系統(tǒng)、計算機等設(shè)備得到推廣。所以，對于廣大用戶而言，要想應(yīng)用人臉識別技術(shù)，無需另外購置新的專用設(shè)備，由此可創(chuàng)造更理想的綜合效益。

2? ? 人臉識別的典型算法與關(guān)鍵技術(shù)

基于監(jiān)控視頻的人臉識別算法主要由人臉圖像采集、人臉檢測、人臉圖像預(yù)處理等部分構(gòu)成，流程如圖1所示。其中，人臉圖像采集的圖像數(shù)據(jù)主要源于現(xiàn)有視頻監(jiān)控網(wǎng)中的監(jiān)控視頻流，即首先從監(jiān)控視頻流中采集圖像幀，接著從若干圖像幀中提取相對正面的人臉圖像作為待測圖像。另外，圖像數(shù)據(jù)也可將視頻監(jiān)控網(wǎng)中預(yù)先人工截取的圖像用作待測圖像。人臉檢測是檢測待測圖像中是否存在人臉，如果存在則對人臉進行標(biāo)識。就單一背景的人臉圖像而言，人臉檢測相對簡單，而就處在復(fù)雜環(huán)境下的人臉圖像而言，人臉檢測存在一定難度。通常情況下，視頻監(jiān)控網(wǎng)采集到的人臉圖像往往會受自然光、拍攝角度等一系列因素影響，所以在提取人臉圖像特征前要對圖像做相應(yīng)的預(yù)處理，以此可顯著提升人臉檢測的成功率[1]。特征提取與選擇作為人臉識別中至關(guān)重要的一環(huán)，現(xiàn)階段常用的方法包括LBP，HOG等。人臉識別則是在提取與選擇特征后，運用識別算法進行最后的識別。

3? ? 人臉識別技術(shù)在視頻監(jiān)控應(yīng)用中面臨的問題

3.1? 光照問題

在各種環(huán)境下，受不同光源影響，可能會產(chǎn)生背光、測光、頂光等現(xiàn)象，再加上一天中不同時段的光照程度不盡相同，使得光照成為影響人臉識別性能的一項關(guān)鍵因素。與此同時，除去不同時段光照不同的影響，地理位置差異也使光照問題顯得尤為突出。不同的架設(shè)位置，監(jiān)控區(qū)域內(nèi)拍攝到的不同位置的光照情況也是各不相同的。

3.2? 人像姿態(tài)及飾物問題

一般而言，攝像機等監(jiān)控設(shè)備都屬于非配合型，在監(jiān)控過程中，每個個體都以自然的姿態(tài)通過監(jiān)控區(qū)域，所以必然會出現(xiàn)低頭、抬頭、測臉等相關(guān)非正臉姿態(tài)，更會出現(xiàn)墨鏡、帽子等飾物遮擋面部重要信息的情況，在日常生活中，這些情況十分多見，甚至一些不法人員出現(xiàn)在公共場合時，也會刻意遮擋偽裝[2]。因此，人臉識別技術(shù)的應(yīng)用難以避免人像姿態(tài)及飾物問題，也是必須解決的難題。

3.3? 攝像機圖像問題

視頻監(jiān)控攝像機的各項設(shè)備都會影響最終獲得的視頻圖像質(zhì)量，這些設(shè)備包括感光器、攝像鏡頭、內(nèi)置圖像處理芯片等。此外，攝像機內(nèi)置的相關(guān)參數(shù)也會影響最終獲得的視頻質(zhì)量，如感光度、曝光時間、白平衡等參數(shù)。以上一系列攝像機圖像問題的存在，在一定程度上加大了人臉識別在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用難度。

4? ? 人臉識別在視頻監(jiān)控中的具體應(yīng)用

4.1? 在情報搜集中的具體應(yīng)用

如今，人臉識別技術(shù)已在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中推廣，并逐漸被引入安全情報搜集領(lǐng)域。目前，我國眾多國家安全部門均設(shè)置了人臉識別設(shè)備及聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。歷經(jīng)不斷地發(fā)展完善，人臉識別技術(shù)已成為國家安全部門搜集情報信息所不可或缺的一項手段，同時也對視頻監(jiān)控中的人臉識別技術(shù)提出了嚴格的要求[3]。在人臉識別技術(shù)的支持下，國家安全部門可搜集到更為全面系統(tǒng)的情報，以此有效防范破壞國家、社會安全的事件，進一步保障我國社會的安全，促進社會的和諧發(fā)展。

4.2? 在戶政領(lǐng)域中的具體應(yīng)用

人臉識別技術(shù)在戶政領(lǐng)域也得到了推廣。我國有著十分龐大的人口規(guī)模，隨著城市化發(fā)展進程的不斷加快，近年來，我國不斷提高對戶籍管理工作的重視度，由此廣大人民群眾的切身問題得到有效解決。例如，我國在人口普查登記中便引入了人臉識別技術(shù)，顯著提升了人口普查的準(zhǔn)確率。與此同時，在人臉識別技術(shù)的有力支撐下，可在戶政領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)身份證和異常戶籍的信息分析、整合，以此促進戶籍管理工作的有序開展[4]。另外，人臉識別技術(shù)還可在視頻監(jiān)控中實時追蹤不法分子的下落，為案件偵破提供有效幫助，進一步提升公安部門的辦案效率。

4.3? 在種族對比中的具體應(yīng)用

人臉識別技術(shù)還可在種族對比中發(fā)揮重要作用，就是借助視頻監(jiān)控系統(tǒng)的抓拍功能開展人臉識別。因為不同種族的人有著不同的面部特征，所以人臉識別技術(shù)在種族對比中的應(yīng)用可收獲十分顯著的效果。另外，隨著近年來我國境內(nèi)暴力恐怖事件的頻發(fā)，公安部門為嚴厲懲戒恐怖分子、保障社會安定，必須做出有效的應(yīng)對。為適時掌握不同種族面孔的相關(guān)信息，公安部門在各重要區(qū)域安裝種族識別分類器，打造覆蓋面廣泛的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，進一步構(gòu)建健全的公安預(yù)防體系，防止暴恐事件的發(fā)生，促進社會的和諧穩(wěn)定發(fā)展。

除此之外，人臉識別技術(shù)還在安保領(lǐng)域和非安全相關(guān)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如，在監(jiān)獄管理中應(yīng)用人臉識別技術(shù)。在智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的支持下，可有效解決監(jiān)獄管理的相關(guān)問題。人臉識別技術(shù)還可應(yīng)用于服務(wù)業(yè)、零售業(yè)，作為輔助監(jiān)控設(shè)施，可顯著提升管理服務(wù)水平，創(chuàng)造更理想的經(jīng)濟效益。

5? ? 結(jié)語

人臉識別技術(shù)有著十分重大的理論價值和實踐意義。隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不斷推廣，人臉識別技術(shù)的應(yīng)用范圍必然會不斷擴大。我國在人臉識別技術(shù)的研究上還處在發(fā)展階段，但是其所發(fā)揮的效能已得到廣泛認可，所以相關(guān)人員必須要進一步加強對人臉識別技術(shù)的研究。

[參考文獻]

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[2]LEE K C，HO J，YANG M H，et al.Visual tracking and recognition using probabilistic appearance manifolds[J].Computer Vision and Image Understanding，2005（3）：303-331.

[3]張好.人臉識別技術(shù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J].科技風(fēng)，2015（9）：22.

[4]張金龍.淺析人臉識別技術(shù)在公共安防視頻監(jiān)控領(lǐng)域的運用[J].中國公共安全，2019（3）：141-142.