基于人臉識別的廠區(qū)智能安防解決方案

白 浩，吳 亮

（中海油能源發(fā)展裝備技術有限公司南海工程分公司，廣東湛江 524057）

0 引言

基于人臉識別的廠區(qū)智能安防建設是智能安防系統(tǒng)的重要組成部分。本方案針對內部及外部人員出入管理，基于人臉識別、紅外測溫、車輛識別技術，對廠區(qū)項目人員進出及進行管理，同時結合防疫要求開展測溫和記錄工作。按照公司的廠區(qū)安全管理制度結合安全培訓形成人員管理的授權名單，從總體上進行管理。

1 廠區(qū)人員出入管理現狀

長期以來項目人員、施工該人員憑登記的方式通過登記的方式或人工核驗進入廠區(qū)。后經過信息化改造，改為采用IC 卡刷卡方式。但仍缺乏有效的人員身份核驗管理手段，存在偽造、復制、冒用等情況，而且證件保存、攜帶不便，很多情況下不能真正的推廣應用。由于廠區(qū)人員崗位職責較多，特別是外部項目人員多，管理難度大。隨著項目的開展，經常出現項目人員變換，給管理增加了難度。頻繁的人員變動在信息統(tǒng)計、安全管理、項目管理等方面增加了很大工作量，需要通過新的技術手段開展數字化、信息化管理，創(chuàng)新管理模式，提高管控效率，夯實安全規(guī)范，促進生產應用。

2 人臉識別技術的研究應用

人臉識別技術已經在各個領域廣泛應用，目前大部分門禁硬件廠家都有相應的人臉識別技術方案。人臉識別技術具有唯一性、不可復制性等特點，具備安全性及便捷性的優(yōu)勢，技術成熟且成本相對較低，具備可推廣性和普及性，其原理如圖1 所示。

圖1 人臉識別安防系統(tǒng)

2.1 技術原理

人臉識別安防系統(tǒng)主要包括兩部分：一是硬件設備，二是軟件系統(tǒng)。硬件設備主要由識別一體機、道閘、紅外測溫裝置構成。軟件系統(tǒng)主要由人員管理、識別分析、展示等軟件功能構成。其處理過程包括圖像采集、人臉監(jiān)測、圖像處理、特征提取、模型訓練、圖像識別與信號傳輸等。

（1）圖像采集：人臉面部圖像數據采集包括運動圖像和靜止圖像。主要通過攝像頭等數字采集設備獲取，并且能夠結合紅外測溫裝置。

（2）人臉檢測：分析輸入的視頻圖像信息，判斷是否包含人員面部信息，把視頻中的人臉圖像經過處理后從背景圖像中分離。

（3）圖像處理：按照統(tǒng)一的標準對具有人臉信息的圖像進行格式化，提供高質量的分析圖像數據。通過圖像尺寸的裁剪、大小統(tǒng)一、降噪、圖像平衡處理等。

（4）特征提?。禾幚砗蟮娜四樏娌繄D像數據按照模型提取出用于識別的數據特征，將首次提取的面部圖像集成到新的特征空間，從處理的圖像庫中提取具有良好分離性能的特征數據。

（5）模型訓練：通過分類器的設計，生成可用于識別的數據參數。在已有樣本模型訓練的基礎上確定判定規(guī)則，按規(guī)則對被識別圖像進行分類，降低錯誤識別率。

（6）圖像識別：通過圖像的比對獲得采集的人臉參數和原有的訓練數據，形成人臉的分類和判別，并輸出識別結果，完成圖像識別過程。

2.2 技術方案

視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構如圖2 所示，包括視頻數據采集層、數據傳輸層、數據處理層以及應用展現層。視頻數據采集層由安裝在現場的攝像裝置，包括各類攝像機、防護罩和支架等前端設備組成，任務是采集廠區(qū)監(jiān)控區(qū)域圖像視頻信息。前端視頻數據采集層主要由200 萬像素以上的網絡高清攝像機組成，其中安裝于惡劣環(huán)境和室外的攝象機應加裝防護罩。攝像機的安裝高度、地點等應充分考慮日后檢修的便利性，同時確保監(jiān)視區(qū)域無遮擋物，安裝位置具有可靠的安裝基礎。

圖2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構

人臉識別智能安防系統(tǒng)基于邊緣計算的終端采集設備及微服務架構的軟件平臺，能夠提供穩(wěn)定的終端采集應用和軟件擴展服務能力，滿足廠區(qū)私有云部署要求。開放的數據接口程序可以和培訓系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、車輛識別系統(tǒng)等進行集成，形成整體解決方案。

前端人臉識別攝像機采集的圖像視頻信號通過1000 M 以太網與中心設備相連接，每個區(qū)域接入交換機（現場交換機）和匯聚交換機間應以1000 M 光纜連接；每個區(qū)域匯聚交換機（分控點交換機）與主交換機（核心交換機）以千兆光纖網絡互聯；人臉識別監(jiān)控網絡與辦公網絡之間通過防火墻實現互聯；人臉識別視頻存儲系統(tǒng)考慮數據寫入、讀取的不間斷性，數據量較大等因素，需要保證帶寬需求。前端視頻壓縮技術能夠減少帶寬的占用，前端的視頻圖像處理技術能夠形成分布式的分析節(jié)點減低網絡及后端壓力。交換機及網絡設備具有強大的吞吐能力。提供相應客戶端軟件，便于分控區(qū)域的人臉識別與監(jiān)控要求，監(jiān)視點要能清晰地抓取人員面部特征，監(jiān)控和回放數字高清視頻監(jiān)控圖像，并可對攝像機進行遠程控制。

數據處理層由數字高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的管理平臺、解碼拼接設備、傳輸設備、NVR 機等設備組成，包括視頻監(jiān)控管理軟件及服務器等設備。

人臉識別監(jiān)控管理平臺作為人員管控、信息管理等系統(tǒng)功能實現的核心部分，其對整個系統(tǒng)的應用起著非常重要的作用。本工程視頻監(jiān)控管理平臺核心設備采用硬件一體化設計，可靠穩(wěn)定（圖3）。

圖3 智能識別感應系統(tǒng)示意

智能識別感應系統(tǒng)主要由人員出入管理和車輛出入管理組成，人員出入管理由人員出入道閘設備、紅外人臉識別設備組成，實現人臉識別、紅外測溫、出入管理預約等功能。車輛識別系統(tǒng)應用視頻采集分析技術，通過車牌識別進行車輛出入控制，結合LED 顯示屏和管理軟件實現信息實時顯示，車輛信息維護等功能。

在企業(yè)廠區(qū)出入口、施工的關鍵區(qū)域安裝攝像頭等設備，攝像頭采集的信息通過網絡設備傳輸到視頻監(jiān)控系統(tǒng)和人臉特征處理單元。在人臉特征提取單元中完成人臉檢測、圖像處理、存儲、記錄。將人臉圖像信息通過局域網傳輸到人臉識別服務器，與錄入的人員原始數據庫進行比對計算。圖像的計算比對結果形成標識供應用調用，例如經識別比對，該人員未通過安全培訓則告警并禁止通行，并在監(jiān)視器進行顯示，將結果寫入系統(tǒng)日志。在管理端，監(jiān)控人員可根據告警信息進行處理，未授權人員通過申請流程進行相關的培訓、申請符合條件后進行設置。同時對進入廠區(qū)的人員數量進行統(tǒng)計，對人員的考勤情況進行統(tǒng)計分析，結合項目的進度開展高級的數據分析應用。

利用視頻平臺深度學習及分析技術實現禁區(qū)檢測、穿越檢測、人形檢測、工作人員特征檢測（安全帽佩戴等）、熱成像及溫度監(jiān)測和儀器儀表數據獲取等功能，實現主動防御、數據獲取分析的目的，為安全生產、治安防恐等提供技術支撐，做到事故提前預警，提高指揮調度效率。

人形監(jiān)測預警，主要對進入廠區(qū)或安全區(qū)域的人員進行識別分析、預警，并結合電子圍欄、聲光控制設備進行告警。利用特征識別技術對進入工作區(qū)域的人員進行特征識別，主要針對安全帽佩戴、衣服顏色等開展識別分析。同時結合視頻監(jiān)控平臺實現異常畫面自動提示，變被動監(jiān)測為主動監(jiān)測。

3 方案優(yōu)勢及前景

結合以往的廠區(qū)人員管理系統(tǒng)的對比分析，本方案具由便捷性、安全性、擴展性。①便捷性：人員圖像采集驗證的過程主動采集，不需要卡片和裝置，進入區(qū)域主動識別；②安全性：通過人員面部數據采集，具有唯一的識別特性，無法篡改，不可替代，相較于其他識別技術在使用和體驗上更加的便捷和安全；③高性能：隨著計算能力的提升，網絡技術的發(fā)展，極大提高了圖像識別處理能力。項目成果在廠區(qū)已得到安裝應用，并結合培訓系統(tǒng)開展了從人員安全培訓考試合格到人臉識別道閘系統(tǒng)結合識別規(guī)范入場的應用，能夠大大提高廠區(qū)安全出入，提高人員出入的便捷性和高效性。

4 結束語

本文開展了基于圖像識別技術的人員管控及車輛關鍵管控應用，通過擴展到人員培訓、安全入場、人員統(tǒng)計、考勤等。隨著信息技術的發(fā)展，基于圖像識別的技術在視頻監(jiān)控、安全防護等園區(qū)智能化管理方面應用越來越廣泛。技術人員在識別技術應用方面要不斷探索，挖掘業(yè)務應用價值，促進技術發(fā)展。