基于人工智能的鐵路“六合一”乘客實(shí)名制核驗(yàn)系統(tǒng)研究

張振清 董玉亮 董可然 李湘文

摘 要：為解決現(xiàn)有旅客列車(chē)車(chē)票實(shí)名制安檢時(shí)存在的采集信息、認(rèn)證手段、比對(duì)傳輸方式等問(wèn)題，研發(fā)基于人工智能的火車(chē)站人臉、身份證、火車(chē)票、站臺(tái)、車(chē)廂、出站口“六合一”乘客實(shí)名制核驗(yàn)系統(tǒng)。利用人工智能技術(shù)，在購(gòu)驗(yàn)票、檢票、登車(chē)等環(huán)節(jié)采集到的人臉、指紋等人體生物特征數(shù)據(jù)，開(kāi)展特征碼提取等工作;借助人像識(shí)別技術(shù)和視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)，開(kāi)展鐵路人像數(shù)據(jù)的“一人一檔”建設(shè)，生成旅客個(gè)人乘車(chē)全流程完整的人像出行記錄，建立模型實(shí)現(xiàn)預(yù)警，進(jìn)而建立所有乘客乘車(chē)檔案記錄。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從旅客購(gòu)票進(jìn)站到出站全過(guò)程的動(dòng)態(tài)信息采集、核對(duì)和嫌疑人員排查等，確保了鐵路行車(chē)安全。

關(guān)鍵詞：人工智能;鐵路;人像識(shí)別;實(shí)名制核驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

鐵路的迅速發(fā)展為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展增添了新的動(dòng)力，然而鐵路線(xiàn)的分布范圍廣，安全防范體系的薄弱性已成為敵對(duì)勢(shì)力和恐怖犯罪選擇的重要目標(biāo)之一[1]，特別是近幾年發(fā)生在火車(chē)站的系列恐怖襲擊案件說(shuō)明我國(guó)鐵路面臨嚴(yán)峻的反恐形式。

為切實(shí)加強(qiáng)火車(chē)站、高鐵站的反恐防暴工作，確保旅客運(yùn)輸安全，鐵路部門(mén)在2012年起實(shí)施全國(guó)所有旅客列車(chē)實(shí)行車(chē)票實(shí)名制[2-3]。推行實(shí)名制，一方面便于公安機(jī)關(guān)及時(shí)排查混藏在旅客之中的違法犯罪分子，增強(qiáng)社會(huì)尤其是鐵路治安管理能力;另一方面還可以預(yù)防、控制和打擊火車(chē)站及列車(chē)上的旅客財(cái)物被盜、搶劫、殺人、爆炸、販毒等。然而，傳統(tǒng)的火車(chē)票實(shí)名制，通過(guò)人工查驗(yàn)人證是否相符，系統(tǒng)查驗(yàn)證件，此舉不但耗費(fèi)大量的人力，而且檢查人員長(zhǎng)期對(duì)大量進(jìn)站旅客進(jìn)行人工核驗(yàn)極易形成視覺(jué)疲憊，判斷能力降低?？傊?，以人工為主的火車(chē)站實(shí)名制核驗(yàn)系統(tǒng)手段原始，科技力量薄弱，管理環(huán)節(jié)缺失[4-5]。

為進(jìn)一步深化鐵路車(chē)票實(shí)名制，人臉識(shí)別技術(shù)引入了鐵路實(shí)名制進(jìn)站核驗(yàn)系統(tǒng)，提高了實(shí)名驗(yàn)票檢票效率，為鐵路安全保障提供了支撐[6-15]。李政等[11]在現(xiàn)有的車(chē)票、身份證、IC卡介質(zhì)檢票的基礎(chǔ)上，提出基于人臉識(shí)別的刷臉檢（驗(yàn)）票方案。賈成強(qiáng)等[12]基于人臉識(shí)別技術(shù)設(shè)計(jì)了鐵路實(shí)名制進(jìn)站核驗(yàn)系統(tǒng)，解決人證一致性自動(dòng)檢驗(yàn)的問(wèn)題。張景利等[13]開(kāi)發(fā)了一種智能驗(yàn)證驗(yàn)票系統(tǒng)，該系統(tǒng)可高速、精確地實(shí)現(xiàn)人、證、票的自動(dòng)識(shí)別和比對(duì)，提高了旅客的通行速度。王佳[15]在傳統(tǒng)檢票閘機(jī)基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了鐵路自助實(shí)名制核驗(yàn)閘機(jī)系統(tǒng)，提升了車(chē)站的工作效率，減輕了工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

先行的火車(chē)票實(shí)名制及人臉識(shí)別系統(tǒng)引入鐵路實(shí)名制進(jìn)站核驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)于反恐、反邪安全及治安管理有很大的效用，但核驗(yàn)環(huán)節(jié)還存在著諸多不完善之處，如采集信息有限、認(rèn)證手段簡(jiǎn)單、核驗(yàn)環(huán)節(jié)和傳輸方式單一等。

為了彌補(bǔ)以上不足，在傳統(tǒng)信息核查系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合人工智能技術(shù)[16]、公安大數(shù)據(jù)、人像大數(shù)據(jù)，以及聯(lián)網(wǎng)身份核驗(yàn)系統(tǒng)，提出基于人工智能的火車(chē)站人臉、身份證、火車(chē)票、站臺(tái)、車(chē)廂、出站口“六合一”乘客實(shí)名制核驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)達(dá)到自動(dòng)進(jìn)行人證一致辨別、人員身份核驗(yàn)、歷史庫(kù)比對(duì)分析、人員軌跡刻畫(huà)、重點(diǎn)人員報(bào)警、重點(diǎn)地區(qū)多重身份核驗(yàn)等自動(dòng)核驗(yàn)功能，提高了核查準(zhǔn)確率和通關(guān)效率，有利于提升火車(chē)站反恐應(yīng)急能力。

1 人臉識(shí)別系統(tǒng)存在的弊端

1.1 采集信息單一

現(xiàn)有的火車(chē)票實(shí)名制系統(tǒng)，采用的是通過(guò)讀取身份證等證件的方法，獲取購(gòu)票人的實(shí)名制信息，沒(méi)有采集人臉、虹膜、指紋等人體生物特征數(shù)據(jù)，無(wú)法解決利用虛假證件買(mǎi)票的問(wèn)題，無(wú)法獲取乘車(chē)人的真實(shí)身份信息。

1.2 認(rèn)證手段單一

現(xiàn)有火車(chē)票實(shí)名制系統(tǒng)，只是通過(guò)身份證等證件采集信息，無(wú)法采用同公安網(wǎng)數(shù)據(jù)比對(duì)等方式，以確認(rèn)證件真?zhèn)?，存在使用假證件或是過(guò)期證件的情況。

1.3 核驗(yàn)環(huán)節(jié)單一（重點(diǎn)問(wèn)題所在）

核驗(yàn)環(huán)節(jié)單一，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全流程動(dòng)態(tài)實(shí)名制管理。現(xiàn)有火車(chē)票實(shí)名制核驗(yàn)，只是在購(gòu)票窗口、安檢處核驗(yàn)購(gòu)票人的身份，僅解決了源頭、安檢處實(shí)名制的問(wèn)題，而無(wú)法解決冒用他人身份改變站臺(tái)、改變車(chē)次或同一站臺(tái)不同車(chē)次，以及中途提前下車(chē)或過(guò)站下車(chē)等問(wèn)題?？梢?jiàn)，一旦乘客從安檢口進(jìn)入候車(chē)廳后，可以同其他人互換車(chē)票，冒用其他人身份乘坐火車(chē)，提前或過(guò)站下車(chē)，使得實(shí)名制留于形式，無(wú)法監(jiān)管乘車(chē)人員的實(shí)時(shí)軌跡。

1.4 傳輸方式單一

現(xiàn)有交通工具的實(shí)名制，是以固定式站點(diǎn)的方式進(jìn)行人票核驗(yàn)，在途中是無(wú)法有效地進(jìn)行實(shí)名認(rèn)證的。本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的“六合一”乘客實(shí)名制核驗(yàn)系統(tǒng)移動(dòng)端app，可以利用手機(jī)等移動(dòng)終端，開(kāi)展數(shù)據(jù)的采集、傳輸、核驗(yàn)、比對(duì)等工作。

1.5 數(shù)據(jù)應(yīng)用單一

現(xiàn)有交通工具的實(shí)名制，僅僅以確認(rèn)人證合一來(lái)確認(rèn)人員身份，數(shù)據(jù)采集以后缺少擴(kuò)展性的應(yīng)用，并沒(méi)有從大數(shù)據(jù)的角度考慮問(wèn)題。乘客數(shù)據(jù)是一筆寶貴財(cái)富，可以利用人工智能技術(shù)，結(jié)合公安數(shù)據(jù)、政務(wù)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，深度挖掘鐵路乘客數(shù)據(jù)的價(jià)值，比如獲得乘客最新出行規(guī)律及圖像信息，用于提升車(chē)站反恐應(yīng)急處置能力，同時(shí)還能提升車(chē)站對(duì)人員綜合管理水平，服務(wù)政府管理，服務(wù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與穩(wěn)定。圖 1描述了目前火車(chē)票實(shí)名制存在的問(wèn)題。

2 設(shè)計(jì)目標(biāo)及原則

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

緊緊圍繞鐵路公安反恐工作需求，從技術(shù)應(yīng)用和管理兩個(gè)方面著手，研究火車(chē)站人臉、證件、火車(chē)票、站臺(tái)、車(chē)廂、出站口“六合一”驗(yàn)證的系統(tǒng)解決方案。開(kāi)發(fā)和集成相關(guān)軟、硬件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“六合一”驗(yàn)證的系統(tǒng)，以提高車(chē)站管理水平，提升核驗(yàn)效率及準(zhǔn)確度，為乘客提供高效、精準(zhǔn)、便捷的人員身份驗(yàn)證體驗(yàn)。核驗(yàn)數(shù)據(jù)后臺(tái)對(duì)接公安機(jī)關(guān)的涉恐庫(kù)、涉毒庫(kù)、在逃庫(kù)等重點(diǎn)人員數(shù)據(jù)庫(kù)，完成對(duì)特定人群出入的存檔、預(yù)警、管控、大數(shù)據(jù)分析等業(yè)務(wù)功能。充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)、人像比對(duì)識(shí)別、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，兼顧一般技戰(zhàn)法應(yīng)用，突出大數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)打、防、管、控的一體化綜合應(yīng)用。圖2為“六合一”乘客實(shí)名制核驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。

2.2 設(shè)計(jì)原則

2.2.1 實(shí)用性

系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)旅客實(shí)行“票、證、人”核驗(yàn)的同時(shí)，還要提高旅客進(jìn)站效率，減少擁擠。旅客操作方便，工作人員維護(hù)簡(jiǎn)單。車(chē)票信息和身份證信息及時(shí)發(fā)送到鐵路公安系統(tǒng)，充分挖掘鐵路乘客人像數(shù)據(jù)資源內(nèi)在價(jià)值，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、警務(wù)模式創(chuàng)新，推動(dòng)乘客人像大數(shù)據(jù)與公安業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的深度融合，促進(jìn)公安應(yīng)用良性發(fā)展。

2.2.2 可擴(kuò)展性

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)架構(gòu)和功能必須具有靈活性和擴(kuò)展性，以滿(mǎn)足延伸服務(wù)業(yè)務(wù)擴(kuò)展帶來(lái)的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)、數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)以及用戶(hù)增長(zhǎng)的需求。

2.2.3 先進(jìn)性

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，借鑒人工智能等先進(jìn)技術(shù)，充分考慮未來(lái)發(fā)展的需要，滿(mǎn)足信息技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，符合鐵路信息化建設(shè)的規(guī)劃。

2.2.4 安全性

系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須遵循法律規(guī)范，符合安全性原則，符合目前的鐵路安全設(shè)計(jì)規(guī)范要求，確保系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)不泄密，確保系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不被盜取，保障旅客的信息安全，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 系統(tǒng)需求分析

根據(jù)鐵路運(yùn)輸對(duì)涉恐重點(diǎn)人員、暴恐行為、突發(fā)事件等行為特征監(jiān)控及預(yù)警需求，需綜合處理鐵路行業(yè)數(shù)據(jù)、公安數(shù)據(jù)、社會(huì)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，搭建鐵路出行人員一體化監(jiān)管。

系統(tǒng)應(yīng)具有支持實(shí)時(shí)視頻流、視頻錄像文件、抓拍相機(jī)、照片等方式進(jìn)行人臉采集的功能，支持多張不同姿態(tài)的人像圖片組合比對(duì)檢索人員軌跡功能，便于民警鎖定嫌疑人。同時(shí)，系統(tǒng)黑名單布控?cái)?shù)應(yīng)支持大于100萬(wàn)張人臉數(shù)據(jù)布控及預(yù)警。無(wú)需人工干預(yù)的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)任意乘車(chē)人員人臉照片進(jìn)行識(shí)別歸檔，形成一人一檔案。對(duì)于突發(fā)事件預(yù)判分析，給公安提供有力的數(shù)據(jù)支撐。 “一人一檔”中每個(gè)人的人像照片，應(yīng)具備不同姿態(tài)、不同光照、不同表情和戴口罩、戴眼鏡、戴圍巾、打手機(jī)、捂嘴等面部被遮擋的人像照片及軌跡信息。系統(tǒng)需要具備高效協(xié)同工作，與已有公安機(jī)關(guān)系統(tǒng)的連接和關(guān)聯(lián)。

4 系統(tǒng)技術(shù)方案

4.1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖3所示。系統(tǒng)主要由視頻人像抓拍系統(tǒng)、人像比對(duì)系統(tǒng)、實(shí)名認(rèn)證驗(yàn)票系統(tǒng)和公安后臺(tái)人員布控報(bào)警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)堵塞現(xiàn)行火車(chē)實(shí)名制存在的乘客冒用他人身份、進(jìn)錯(cuò)誤的檢票口、上錯(cuò)誤的車(chē)次或正確的檢票口，上錯(cuò)誤的車(chē)次等漏洞，提升火車(chē)站反恐應(yīng)急處置能力。具體做法為把好五道“關(guān)口”，落實(shí)“六合一”核驗(yàn)。在售票口、安檢口、檢票口、車(chē)廂口、出站口這五道“關(guān)口”實(shí)施以下措施：

首先，采集人臉、指紋、虹膜等生物特征信息以及身份證信息等數(shù)據(jù)，并與公安網(wǎng)數(shù)據(jù)比對(duì)驗(yàn)證;其次，利用基于人工智能的生物特征識(shí)別算法（人臉、虹膜、指紋等識(shí)別算法）、大數(shù)據(jù)分析算法等技術(shù)分析采集的數(shù)據(jù);再次，實(shí)現(xiàn)乘客人臉等生物特征、身份證、車(chē)票、檢票口（站臺(tái)）、車(chē)廂、出站口等六條信息一致，即“六合一”系統(tǒng)。

4.2 系統(tǒng)功能

視頻人像抓拍系統(tǒng)抓拍安檢處現(xiàn)場(chǎng)的乘客照片，同時(shí)身份證讀卡器讀取二代身份證中存儲(chǔ)的身份證照片，進(jìn)行核驗(yàn)。檢票處、車(chē)廂口等處不刷身份證，只抓拍乘客照片，同安檢處抓拍的人像比對(duì)，完成是否是同一人的驗(yàn)證，將結(jié)果信息通過(guò)喇叭或屏幕字幕提示的方式通知操作者，或者通過(guò)有線(xiàn)、

無(wú)線(xiàn)的方式傳輸?shù)奖０?、乘警的手持終端。同時(shí)，系統(tǒng)將相關(guān)信息傳輸?shù)胶笈_(tái)存檔，并將采集到的人臉照片和身份證照片送入公安后臺(tái)，與已經(jīng)布控的特定人群進(jìn)行逐一比對(duì)，若發(fā)現(xiàn)是其中某類(lèi)特殊人員，則進(jìn)行告警提示或記錄在案。采集的人臉照片在后臺(tái)自動(dòng)建立一人一檔，以備后續(xù)的大數(shù)據(jù)分析。

基于建立的人像檔案，系統(tǒng)可快速、準(zhǔn)確、方便地進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，如人員軌跡分析、車(chē)站實(shí)有人員管理、重點(diǎn)人預(yù)警、關(guān)注群體的管控、同行人分析、重大群體性事件預(yù)警等功能，實(shí)現(xiàn)“以像找人”“由人到案”的公安業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新。

5 公安系統(tǒng)對(duì)接實(shí)現(xiàn)

5.1 人像識(shí)別技術(shù)

從視頻中抓取人臉涉及抓取人臉的時(shí)機(jī)，需算法自動(dòng)選擇較清晰、正面和光照均勻的人臉，在合理的計(jì)算資源要求下，能自動(dòng)進(jìn)行質(zhì)量判斷的視頻人臉抓拍。人臉識(shí)別技術(shù)采用基于深度學(xué)習(xí)的人臉檢測(cè)和比對(duì)算法，并結(jié)合目標(biāo)系統(tǒng)的實(shí)際使用環(huán)境，收集相關(guān)訓(xùn)練數(shù)據(jù)對(duì)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行再訓(xùn)練。

基于多姿態(tài)人臉模型的視頻中，人臉識(shí)別方法包括：獲取待檢測(cè)人臉的人臉圖像;計(jì)算所述人臉圖像的面部特征以及所述人臉圖像的人臉姿態(tài)角，并由所述人臉姿態(tài)角確定出所述人臉圖像所屬的姿態(tài)類(lèi)別;將所述人臉圖像的面部特征與預(yù)設(shè)的人臉模型庫(kù)中每個(gè)人臉模型的各個(gè)姿態(tài)類(lèi)別的人臉模型的面部特征對(duì)比，計(jì)算所述待檢測(cè)人臉與所述人臉模型庫(kù)中每個(gè)人臉模型的相似度;根據(jù)計(jì)算結(jié)果，從所述人臉模型庫(kù)中選出所述相似度最大的人臉模型所指示的身份信息為所述待檢測(cè)人臉的身份信息。

待檢測(cè)人臉圖像為多臉圖像，即上述待檢測(cè)人臉為多張姿態(tài)類(lèi)別不同的人臉圖像。計(jì)算待檢測(cè)人臉與人臉模型庫(kù)中每個(gè)人臉模型的相似度，包括：將待檢測(cè)人臉的各個(gè)姿態(tài)類(lèi)別的待測(cè)圖像分別與人臉模型庫(kù)中相同姿態(tài)類(lèi)別的姿態(tài)模型的面部特征對(duì)比;計(jì)算待檢測(cè)人臉的各個(gè)姿態(tài)類(lèi)別的待測(cè)圖像與人臉模型庫(kù)中同一人的相同姿態(tài)類(lèi)別的姿態(tài)模型面部特征的第二相似度;確定第二相似度中最大的相似度值為人臉的相似度。此處，多臉圖像與人臉模型庫(kù)中各人臉模型比較，具體為各姿態(tài)類(lèi)別的人臉圖像只與該人臉模型對(duì)應(yīng)姿態(tài)類(lèi)別的姿態(tài)模型比較，確定相似度。例如，獲得待檢測(cè)人臉4個(gè)姿態(tài)類(lèi)別的人臉圖像，分別為正面、左偏、右偏和下俯人臉圖像，則所述4個(gè)姿態(tài)類(lèi)別的人臉圖像分別與上述人臉模型庫(kù)中第N個(gè)人臉模型的正面、左偏、右偏和下俯4個(gè)姿態(tài)類(lèi)別的人臉模型對(duì)比，計(jì)算出待測(cè)人臉與人臉模型庫(kù)中第N個(gè)人臉模型的各姿態(tài)類(lèi)別的第二相似度為sim（N1）、sim（N2）、sim（N3）、sim（N4）、sim（N5）。其中，sim（N4）的值為0。從sim（N1）、sim（N2）、sim（N3）和sim（N5）中，選出最大值作為待測(cè)人臉與人臉模型庫(kù)中第N個(gè)人臉模型的相似度。

5.2 一人一檔技術(shù)

利用人像系統(tǒng)將采集的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)、歸檔，從而建立人像檔案，并將各個(gè)檔案打上標(biāo)簽，與其他人員信息數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以達(dá)到實(shí)時(shí)掌握人員動(dòng)態(tài)軌跡，即為“一人一檔”[17]。

一人一檔技術(shù)主要基于人臉數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如圖4所示。該組圖片記錄了從某個(gè)時(shí)刻進(jìn)入某縣的某個(gè)人，只要在不同時(shí)間被不同地點(diǎn)的攝像頭拍到，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別其身份，并逐人歸檔。該檔案同公安網(wǎng)的人員身份信息、出行信息、消費(fèi)信息等多維數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，通過(guò)設(shè)置的分析模型，開(kāi)展敏感群體行為分析、自動(dòng)預(yù)警、人員管理、治安防控、案件偵破、服務(wù)百姓等實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。隨著技術(shù)的革新與升級(jí)，可以匯集更多的數(shù)據(jù)，例如人員的基礎(chǔ)信息（包含身份證住址）、人體特征、步態(tài)特征等，逐漸豐富檔案信息，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與鮮活性。

由于利用現(xiàn)有的手段無(wú)法把每個(gè)人的歷史乘車(chē)的人像、影像記錄進(jìn)行歸納和歸檔，本系統(tǒng)借助基于深度學(xué)習(xí)的人像識(shí)別技術(shù)和視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)，利用人工智能技術(shù)處理鐵路乘客大數(shù)據(jù)，開(kāi)展鐵路人像數(shù)據(jù)的“一人一檔”建設(shè)。即將一個(gè)人的所有出行記錄自動(dòng)識(shí)別、歸檔，形成一人一檔，生成此次乘車(chē)的完整影像記錄。通過(guò)日積月累形成一個(gè)人多次乘車(chē)的人像出行記錄。以此類(lèi)推，進(jìn)而形成所有行車(chē)人員的乘車(chē)檔案記錄。利用一人一檔生成的出行記錄，可以和乘客數(shù)據(jù)與涉恐人員、逃犯數(shù)據(jù)等其他數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，實(shí)時(shí)預(yù)警比對(duì);可以自動(dòng)分析出重點(diǎn)人員;可以關(guān)注群體的出行態(tài)勢(shì)和規(guī)律，快速挖掘潛在的群體性事件，小團(tuán)體的同行等信息，為處理突發(fā)事件、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定提供支撐，提升預(yù)警預(yù)測(cè)能力。

一人一檔技術(shù)是提高系統(tǒng)精度的關(guān)鍵技術(shù)之一。本系統(tǒng)采用模式識(shí)別中的聚類(lèi)方法，結(jié)合人體特征ReID（人體特征再識(shí)別）技術(shù)建立一人一檔，通過(guò)收集大量人臉訓(xùn)練數(shù)據(jù)，可以改進(jìn)底層人臉檢測(cè)和比對(duì)算法，同時(shí)還能大大提高人臉比對(duì)和檢索速度。

5.3 人像比對(duì)系統(tǒng)

人像比對(duì)系統(tǒng)集成了視頻人像抓拍算法、人臉檢測(cè)算法、人臉特征提取算法和人臉特征比對(duì)算法，開(kāi)發(fā)的軟件界面與USB相機(jī)進(jìn)行連接并取碼流分析。人像比對(duì)結(jié)果可明顯地提醒現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員，并能結(jié)合聲光電進(jìn)行綜合提醒。

人像比對(duì)系統(tǒng)與公安視頻圖像信息應(yīng)用系統(tǒng)、視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、共享平臺(tái)等相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)之間的應(yīng)用關(guān)系示意圖，如圖5所示。最終，人像識(shí)別系統(tǒng)的攝像頭可以接入到視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中，對(duì)人像識(shí)別攝像頭進(jìn)行管理和監(jiān)控錄像存儲(chǔ)。

人像抓拍功能模塊可接入公安部人像識(shí)別系統(tǒng)（集成平臺(tái)），遵循圖5中的接口規(guī)范，系統(tǒng)計(jì)算、存儲(chǔ)能力能夠根據(jù)需要，進(jìn)行彈性擴(kuò)展。

人像采集功能模塊實(shí)現(xiàn)包含人像畫(huà)面的圖片、時(shí)間、地點(diǎn)等信息的采集，包括人像采集、人臉采集功能。人像提取功能模塊實(shí)現(xiàn)人像快照的提取，包括人員圖像提取和人臉圖像提取功能。人像分析功能模塊實(shí)現(xiàn)人臉屬性識(shí)別和人臉特征值分析，包括人員特征識(shí)別和人員特征值分析等功能。

人像應(yīng)用功能模塊實(shí)現(xiàn)人臉和人員屬性的檢索查詢(xún)、人臉圖片和人員圖片的以圖搜圖、人員軌跡分析、重點(diǎn)人員預(yù)警等應(yīng)用。

5.4 系統(tǒng)集成和聯(lián)調(diào)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)基本成型，核心算法調(diào)整和優(yōu)化等工作完成后，進(jìn)入系統(tǒng)集成和聯(lián)調(diào)階段。

人像采集通過(guò)數(shù)據(jù)采集接口接入圖片流。數(shù)據(jù)采集接口協(xié)議符合《公安視頻圖像信息應(yīng)用系統(tǒng)第4部分：接口協(xié)議要求》GA-T 1400.4—2017、《出入口控制人像識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)要求》GA/T 1093—2013、《安防人像識(shí)別應(yīng)用系統(tǒng) 第2部分：人像圖像數(shù)據(jù)》GA/T 922.2—2011、《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》GB/T 28181—2011。

系統(tǒng)包含視頻采集設(shè)備和實(shí)名驗(yàn)證驗(yàn)票系統(tǒng)、人像采集模塊、布控比對(duì)報(bào)警模塊、大數(shù)據(jù)分析模塊，形成一套完整高效的火車(chē)站“六合一”乘客實(shí)名制核驗(yàn)應(yīng)用系統(tǒng)。

6 核驗(yàn)系統(tǒng)性能分析

準(zhǔn)被測(cè)試數(shù)據(jù)100萬(wàn)人（其中含真實(shí)測(cè)試人員10人），將測(cè)試數(shù)據(jù)布控到“六合一”乘客實(shí)名制核驗(yàn)應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)連接火車(chē)站前端智能感知設(shè)備。智能感知設(shè)備符合《公安視頻圖像信息應(yīng)用系統(tǒng) 第1部分：通用技術(shù)要求》GA-T 1400.1—2017有關(guān)在線(xiàn)視頻圖像信息采集設(shè)備的相關(guān)要求。測(cè)試結(jié)果顯示，系統(tǒng)可以完整刻畫(huà)人員出行軌跡，布控重點(diǎn)人員，及時(shí)有效地預(yù)測(cè)預(yù)警，給鐵路出行人員安全提供了有力的保障。

7 結(jié)論

當(dāng)前，鐵路因“人員高度密集、快速流動(dòng)，環(huán)境復(fù)雜多變”等特點(diǎn)已成為暴恐襲擊的重要目標(biāo)之一。本文設(shè)計(jì)的“六合一”乘客實(shí)名制核驗(yàn)系統(tǒng)，利用人工智能技術(shù)采集旅客人體生物特征數(shù)據(jù)，借助人像識(shí)別技術(shù)和視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)，建立“一人一檔”的人像數(shù)據(jù)，由旅客從進(jìn)站到乘車(chē)出站全流程的人員軌跡記錄建立預(yù)警模型，確保了鐵路行車(chē)安全。

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（責(zé)任編輯：周曉南）

Research on Passenger Real Name Verification System of Six

Integrated into One in Railway Station Based on Artificial Intelligence

ZHANG Zhenqing1， DONG Yuliang2 ， DONG Keran3， LI Xiangwen*4

（1.Department of Criminal Science andTechnology， Railway Police College， Zhengzhou 450053， China;

2. Beijing Tuming Vision Technology Co.， Ltd.， Beijing 100071， China; 3.Wuxi Huatong Intelligent Transportation Technology Development

Co.， Ltd.， Wuxi 214151， China; 4. Engineering & Technical College，Chengdu University of Technology，Leshan 614000， China）

Abstract：

In order to solve the problems existing in the real-name security check system such as information collection， authentication methods and comparison transmission method， the “six-in-one” passenger real-name verification system including face， ID card， train ticket， platform， carriage and exits for railway station is developed. The artificial intelligence technology is used to collect human biometric data such as human face and fingerprints in ticket purchase， ticket verification， ticket checking and boarding to carry out work such as feature code extraction.With the help of portrait recognition technology and video structuring technology， the construction of “one person one file” of railway portrait data is carried out to generate a complete travel record of individual passenger rides， and the model is established to realize early warning. And then all passengers travel records are established to realize dynamic information collection， verification and investigation of suspects from the entrance of passengers to the exit， and to ensures the railway operation safety.

Key words：

artificial intelligence; railway; portrait recognition; real-name verification system