基于人臉識別的機場防尾隨視頻分析應用研究

羅 軍 鄧健威 邱曉彬 肖孟尚

（廣東機場白云信息科技有限公司，廣東 廣州 510470）

引言

截至2020年，中國現(xiàn)有241座民用機場，包括待建的民用機場共有300多座。隨著機場數(shù)量快速增加，機場工作人員數(shù)量也將大幅增長，無形中增加了機場安防管理的負擔。如何通過新手段、新技術(shù)、新理念提升機場安防管控的模式是我們研究的重要方向。

一、研究方向

本文研究方向以新一代信息技術(shù)為支撐，通過人臉識別視頻分析技術(shù)[1]，建立防尾隨視頻分析平臺，為機場管理人員提供信息化安防管理策略，進而提升整體的管理效能的目標。本文對基于人臉識別的機場防尾隨視頻分析應用研究進行探索，并提供建設基于人臉識別的視頻分析防尾隨門禁應用可行性方案。

國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們出行方式的轉(zhuǎn)變，機場的吞吐量日益劇增，這對機場的安全、運營、服務管理都提出了更加嚴格的要求[2]。目前國內(nèi)外的機場基本都不同程度上引入門禁系統(tǒng)，對推動機場安防管理有積極的推進作用。通過人臉識別的視頻分析搭建的門禁平臺，可為機場管理打造更智慧、更高效、更安全的安防管理模式。

二、人臉智能識別防尾隨門禁應用研究

1.人臉智能識別定義

人臉識別是基于人的臉部特征信息進行身份識別的一種生物識別技術(shù)。用相機設備采集包含人臉的圖像信息，并自動檢測和跟蹤圖像中的人臉，然后對被檢測到的人臉信息進行人臉識別的一系列相關技術(shù)，通常稱為人像識別、人臉識別。

人臉識別主要包含幾個部分，一是人臉圖像采集與檢測；二是人臉圖像預處理；三是人臉圖像特征提?。凰氖侨四樒ヅ渑c識別。

2.防尾隨設計思路

防尾隨技術(shù)依托于信息技術(shù)，通過采用視頻分析技術(shù)，實現(xiàn)防尾隨的告警和追蹤。防尾隨設計主要分為，人臉獲取、數(shù)據(jù)比對、異常告警和追查，三個部分。通過視頻人臉獲取，經(jīng)過獲取后的人臉數(shù)據(jù)進行和人臉庫數(shù)據(jù)比對和卡片信息算法比對，比對結(jié)果一致則不產(chǎn)生告警，比對結(jié)果存在差異，現(xiàn)場告警以及后臺告警管理人員。進行違規(guī)上報處理，形成違規(guī)工單，進行追責處置，同時鎖定刷卡人人臉信息，便于在機場范圍內(nèi)隨時查找違規(guī)人員。

由智能閘機與門禁控制器、人臉識別和聯(lián)動設備（包括攝像機、報警器等）設備結(jié)合構(gòu)成的，具有對人員出入控制、實時監(jiān)控、保安防盜報警等多種功能的出入口管理控制系統(tǒng)（如圖1所示）。

圖1 人員進入閘機流程圖

防尾隨門禁應用架構(gòu)如圖2所示。

圖2 應用架構(gòu)

首先，訪客通過刷卡或者是人臉平板的方式進行身份認證，認證成功后進行確認授權(quán)，前端的攝像頭抓拍人臉進行保存，當有人員尾隨進入安防門，攝像機進行人臉識別比對，刷卡人數(shù)和進入安防門人數(shù)或刷卡人和進入安防門不一致時，控制器觸發(fā)報警，提醒刷卡人。

其次，人臉分析盒對抓拍的尾隨人員人臉進行去重，歸類整合進入到尾隨人員庫，同時抓拍到的人臉傳送至后臺控制室的指揮大屏，并立即生成違規(guī)事件上報，鎖定防尾隨人員。

當防尾隨人員再次尾隨出門禁時，觸發(fā)攝像機進行人臉抓拍，閘機控制器報警，信息數(shù)據(jù)傳至服務器保存。同時記錄防尾隨人員的違規(guī)次數(shù)和違規(guī)檔案，建立個人的360視圖和行為標簽，以便于人員的開卡和進出權(quán)限管理，并作為日常管理的考核依據(jù)之一，達到數(shù)據(jù)驅(qū)動日常管理的運行模式。

3.防尾隨門禁功能分析

3.1 智能人臉識別。通過視頻監(jiān)控進行圖像獲取以及預處理，人臉檢測比對等步驟，建立人臉數(shù)據(jù)庫[3]。在個人防尾隨系統(tǒng)工作時，對新采集的圖像進行預處理，特別對于人臉提取出各自的特征值，如年齡、身高、疾病、角度、表情、光照、面部特征、皺紋、頭發(fā)、眼睛、膚色等。將提取出來的特征值與人臉數(shù)據(jù)庫的人臉圖像特征值進行對比分析，獲得相似度，相似度匹配上，則將指令傳給控制器進行開門，否則安防門緊閉。

3.2 視頻監(jiān)控分析。視頻識別分析，通過視頻分析人臉比對，判斷刷卡人和進出人員是否為同一人，當異常時提示告警，后臺人員可以快速進行違規(guī)處理。

智能視頻分析技術(shù)的領域是人工智能中的模式識別。將核心算法嵌入到DSP中，通過智能的分析和訓練提取人員和車輛的各種行為模式，得到智能核心算法。在實際過程應用中，通過對物品進行對比和分析比較，自動跟蹤識別采集到的視頻圖像屬于哪種物體和行為，實現(xiàn)標記目標的幀周長和動作行為實時動態(tài)軌跡的自定義標簽，進行預警和實時報警，觸發(fā)視頻，通過網(wǎng)絡上傳。

視頻識別分析是智能監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的第三階段“機器眼睛”+“大腦”中的“大腦”的機器部分，利用機器的“大腦”判斷視頻圖像監(jiān)控，數(shù)據(jù)分析提取特征形成算法進入機器，形成“腦”機，對視頻圖像進行自動檢測分析，并作出報警或其他動作。通過使用計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力，并通過預設參數(shù)進一步過濾視頻屏幕無用或干擾信息，自動提取視頻中的關鍵有用的信息來源，所以相機不僅成為人的眼睛，也使計算機成為人們的大腦。當前人工運營檢查核對的模式已不能適應中國高速增長的業(yè)務量，單純通過增加人員的粗暴式已經(jīng)無法滿足業(yè)務的日常運營，并且會進一步帶來管理成本和溝通成本。未來的方向更加注重垂直領域的精細化運營和管理，通過技術(shù)驅(qū)動業(yè)務的發(fā)展，必然是重要的業(yè)務方向。因此智能視頻監(jiān)控技術(shù)作為一種前沿應用，反映了未來視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字化、智能化、多元化的必然發(fā)展趨勢。

3.3 防尾隨策略。傳統(tǒng)的防尾隨涉及一種基于步態(tài)模式追蹤的多人檢測算法，基于步態(tài)模式追蹤的多人檢測算法的防尾隨通道包括防尾隨通道、中央控制模塊和紅外對射傳感器，該防尾隨通道具有入口和出口，該入口和出口處均設置用于阻擋人進入通行的阻攔裝置，紅外對射傳感器在防尾隨通道壁成對設置，該于步態(tài)模式追蹤多人檢測算法的防尾隨通道還包括有數(shù)據(jù)處理模塊和信息提示模塊，該中央控制模塊與紅外對射傳感器、防尾隨通道出口和入口處的阻攔裝置、數(shù)據(jù)處理模塊和信息提示模塊連接，紅外對射傳感器與數(shù)據(jù)處理模塊連接，該紅外對射傳感器至少分為兩組，并以每組至少兩對的方式在防尾隨通道內(nèi)沿與通道地面平行的方向設置[4]。

機場防尾隨基于人臉識別的視頻分析技術(shù)，抓拍人臉信息，和后臺人臉庫進行自動數(shù)據(jù)比對，發(fā)現(xiàn)異常告警及時報警。利用攝像頭追蹤技術(shù)，對異常告警的人員進行異常標簽，通過調(diào)用機場的攝像頭，鎖定異常人員的行程軌跡并記錄異常軌跡入檔，便于即時進行違規(guī)處置和軌跡復盤檢查，防止違規(guī)事件導致的事態(tài)蔓延，有利于提升異常的處置效率，降低人工查找搜索成本。

結(jié)語

在當前機場的運行管理過程中，視頻監(jiān)控基本對機場全覆蓋，只不過我們還未充分運用現(xiàn)有資源，很多時候都是依靠人工的方式進行處理，效率低下，未能發(fā)揮視頻的價值。所以為了提升監(jiān)控視頻的使用效率，并且能夠采用智能化的手段來服務機場安防，需要通過人臉識別與視頻分析追蹤技術(shù)的實施[5]，從而提升防尾隨的管理效率，最終滿足機場安防管控要求。