機(jī)場(chǎng)控制區(qū)門(mén)禁防尾隨功能的探索與試點(diǎn)應(yīng)用

趙 帥，王 玥，王 欣，劉 冠，詹紅梅

（1.北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)，北京 102604；2.廈門(mén)瑞為信息技術(shù)有限公司，福建 廈門(mén) 361004）

安全是民航業(yè)永恒的主題，門(mén)禁作為機(jī)場(chǎng)空防安全的第一道防線，是機(jī)場(chǎng)技防體系的重要組成部分。門(mén)禁報(bào)警主要分為強(qiáng)迫進(jìn)入、超時(shí)開(kāi)門(mén)、尾隨進(jìn)入等[1]。其中，強(qiáng)迫進(jìn)入和超時(shí)開(kāi)門(mén)報(bào)警，以成熟的物理硬件配合嵌入式程序結(jié)合后臺(tái)軟件，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)高可靠性應(yīng)用。尾隨進(jìn)入報(bào)警技術(shù)在閘機(jī)領(lǐng)域已成熟應(yīng)用，但在機(jī)場(chǎng)門(mén)禁管控體系中未得到有效應(yīng)用，機(jī)場(chǎng)管理單位對(duì)門(mén)禁防尾隨功能的需求日益迫切[2]。

1 北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)登機(jī)口門(mén)禁通行現(xiàn)狀及分析

登機(jī)口是旅客從候機(jī)區(qū)登上航空器的必經(jīng)通道，是連通機(jī)場(chǎng)航站樓與飛行區(qū)的通行路口之一。登機(jī)口門(mén)禁為跨區(qū)域門(mén)禁，是機(jī)場(chǎng)控制區(qū)空防門(mén)禁的重要組成部分。對(duì)登機(jī)口區(qū)域通行員工進(jìn)行識(shí)別和記錄，防止未經(jīng)授權(quán)人員進(jìn)入，對(duì)保障機(jī)場(chǎng)管制區(qū)的空防安全起到至關(guān)重要的作用[3]。

北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)登機(jī)口區(qū)域門(mén)禁，對(duì)員工采用刷取控制區(qū)通行證（CPU卡）后輸入個(gè)性化密碼的復(fù)合通行權(quán)限驗(yàn)證，以規(guī)避“認(rèn)卡不認(rèn)人”的情況，但在實(shí)際使用過(guò)程中，此方式仍無(wú)法規(guī)避卡及密碼被盜用的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)有刷取CPU卡后輸入密碼的通行方式，屬于機(jī)械式的識(shí)別方式，可以從一定程度上規(guī)避“認(rèn)卡不認(rèn)人”的情況，但無(wú)法根據(jù)人體生物特征的不同而識(shí)別人的身份，也無(wú)法識(shí)別出實(shí)際通行人數(shù)，存在卡被盜用、尾隨進(jìn)入無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，存在著較大的空防安全隱患。如何解決該問(wèn)題，成為登機(jī)口通行的研究重點(diǎn)。

2 技術(shù)分析及尾隨預(yù)警方案設(shè)計(jì)

2.1 人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用

人臉識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)非常先進(jìn)的生物識(shí)別技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合，其中包括門(mén)禁系統(tǒng)。門(mén)禁系統(tǒng)是保障人員安全和財(cái)產(chǎn)安全的重要手段，而人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用則可以使門(mén)禁系統(tǒng)更加高效和安全[4]。

人臉識(shí)別技術(shù)在門(mén)禁中的應(yīng)用原理是通過(guò)攝像頭采集人臉圖像，并通過(guò)人臉識(shí)別算法將圖像與數(shù)據(jù)庫(kù)中的人臉信息進(jìn)行比對(duì)，從而判斷該人是否有權(quán)限進(jìn)入。人臉識(shí)別技術(shù)相比傳統(tǒng)的密碼和指紋識(shí)別技術(shù)更難被破解，在門(mén)禁中的應(yīng)用也更加便利。例如，可以實(shí)時(shí)記錄人員進(jìn)出情況，方便對(duì)人員出入情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析；可以根據(jù)人員身份設(shè)置不同的進(jìn)出權(quán)限，提高門(mén)禁系統(tǒng)的靈活性和安全性，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，使門(mén)禁系統(tǒng)更加高效[5]。

本項(xiàng)目采用刷取CPU卡調(diào)出員工人臉信息，使用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備對(duì)員工進(jìn)行活體檢測(cè)并將現(xiàn)場(chǎng)采集的人臉照片與調(diào)取的員工人臉信息進(jìn)行1∶1比對(duì)，保證人證合一，有效解決了“認(rèn)卡不認(rèn)人”的問(wèn)題，安全性更高。

2.2 視頻分析技術(shù)的應(yīng)用

（1）安裝攝像頭：在需要防止多人尾隨的地方，安裝一個(gè)或多個(gè)攝像頭，以捕捉視頻數(shù)據(jù)。

（2）設(shè)置觀察區(qū)域：使用視頻分析軟件設(shè)置觀察區(qū)域，以便更好地捕捉機(jī)場(chǎng)通行人員的行動(dòng)。

（3）進(jìn)行人員跟蹤：使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法，如目標(biāo)跟蹤，對(duì)人員進(jìn)行跟蹤，以便監(jiān)測(cè)其移動(dòng)。

（4）分析人員間距：使用視頻分析軟件分析人員間的距離，以識(shí)別是否有人在尾隨。

（5）觸發(fā)警報(bào)：如果發(fā)現(xiàn)有人在尾隨，則可以觸發(fā)警報(bào)，通知相關(guān)人員。

2.3 尾隨預(yù)警方案設(shè)計(jì)

2.3.1 業(yè)務(wù)分析

員工到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)人臉識(shí)別設(shè)備處，按照通行規(guī)范刷取CPU卡并進(jìn)行人臉識(shí)別驗(yàn)證。如果驗(yàn)證通過(guò)，門(mén)將會(huì)被開(kāi)啟。在此過(guò)程中若涉及尾隨行為，前端或后臺(tái)應(yīng)給出報(bào)警，并可聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)視頻畫(huà)面查看。員工只需刷卡并面對(duì)攝像頭進(jìn)行人臉識(shí)別，就可以快速通過(guò)門(mén)禁。系統(tǒng)可根據(jù)不同的通行權(quán)限進(jìn)行設(shè)置，例如，對(duì)于特殊區(qū)域，可以設(shè)置更高的安全級(jí)別。

2.3.2 尾隨預(yù)警規(guī)則

（1）距離：算法會(huì)計(jì)算通過(guò)門(mén)禁的兩個(gè)人之間的距離。如果兩個(gè)人的距離過(guò)近，算法可以評(píng)估出存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)計(jì)防尾隨預(yù)警規(guī)則時(shí)，需要確定一個(gè)合理的距離閾值，以識(shí)別潛在風(fēng)險(xiǎn)。

（2）時(shí)間差：算法會(huì)計(jì)算通過(guò)門(mén)禁的兩個(gè)人之間的時(shí)間差。如果兩個(gè)人的時(shí)間差過(guò)小，算法可以評(píng)估出存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)計(jì)防尾隨預(yù)警規(guī)則時(shí)，需要確定一個(gè)合理的時(shí)間閾值，以識(shí)別潛在風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)確定距離和時(shí)間差的閾值，防尾隨預(yù)警規(guī)則就可以根據(jù)通過(guò)門(mén)禁的人員的距離和時(shí)間差評(píng)估出潛在風(fēng)險(xiǎn)，并在需要時(shí)發(fā)出警報(bào)。

通行控制區(qū)門(mén)禁時(shí)，按照尾隨的定義，將防尾隨策略按照單人通行、多人通行等進(jìn)行分類，分類如下。

2.3.2.1 單人通行（驗(yàn)證表征刷CPU卡+人臉識(shí)別）

（1）人員A驗(yàn)證，本人通行：正常通行，不報(bào)警。

（2）人員A驗(yàn)證，本人不通行：正常通行，不報(bào)警，提示“通行超時(shí)”。

2.3.2.2 多人同向通行（驗(yàn)證表征刷CPU卡+人臉識(shí)別）

（1）人員A驗(yàn)證，非A（1人及以上）通行，A未通行：進(jìn)行尾隨預(yù)警。

（2）人員A驗(yàn)證，非A（1人及以上）通行，A通行：進(jìn)行尾隨預(yù)警。

（3）人員A驗(yàn)證，A與非A（1人及以上）同時(shí)通行：進(jìn)行尾隨預(yù)警。

2.3.2.3 多人異向通行（驗(yàn)證表征刷CPU卡+人臉識(shí)別）

（1）人員A驗(yàn)證，異向（門(mén)另一側(cè)）的非A（1人及以上）人員通行，A通行：進(jìn)行尾隨預(yù)警。

（2）人員A驗(yàn)證，異向（門(mén)另一側(cè)）的非A（1人及以上）人員通行，A未通行：進(jìn)行尾隨預(yù)警。

2.3.3 防尾隨預(yù)警算法設(shè)計(jì)

（1）人員識(shí)別：首先，使用攝像頭捕捉通過(guò)門(mén)禁的人的圖像，并使用人臉識(shí)別技術(shù)識(shí)別人員身份。

（2）計(jì)算距離和時(shí)間差：算法會(huì)計(jì)算通過(guò)門(mén)禁的兩個(gè)人之間的距離和時(shí)間差。

（3）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：根據(jù)距離和時(shí)間差，算法會(huì)評(píng)估是否存在潛在的尾隨風(fēng)險(xiǎn)。

（4）警報(bào)：如果算法判斷存在風(fēng)險(xiǎn)，它會(huì)向門(mén)禁系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員注意安全。

（5）記錄：算法還可以記錄下所有的操作，以便以后分析和評(píng)估。

按照尾隨預(yù)警規(guī)則，系統(tǒng)依托多目標(biāo)檢測(cè)算法，進(jìn)行算法優(yōu)化，在目標(biāo)跟蹤檢測(cè)過(guò)程中，賦予每個(gè)目標(biāo)跟蹤號(hào)（id號(hào)），并監(jiān)測(cè)目標(biāo)行動(dòng)軌跡，根據(jù)連續(xù)多幀的檢測(cè)結(jié)果綜合得到當(dāng)前幀中每個(gè)目標(biāo)的跟蹤號(hào)（id號(hào)），能夠過(guò)濾掉短暫出現(xiàn)的誤檢，同時(shí)也能夠?yàn)槎虝撼霈F(xiàn)的漏檢預(yù)測(cè)一組預(yù)估的位置坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的門(mén)禁區(qū)域防尾隨監(jiān)測(cè)。

依托多目標(biāo)檢測(cè)算法，將通行區(qū)域劃分為有效檢測(cè)區(qū)域、驗(yàn)證區(qū)域，并在AI視頻分析過(guò)程中，以絆線來(lái)標(biāo)識(shí)門(mén)位置，如圖1所示。

圖1 通行區(qū)域示意圖

（1）有效檢測(cè)區(qū)域（圖1序號(hào)01黑線框）。定義：系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行人員檢測(cè)（生成跟蹤號(hào)）的區(qū)域。

（2）驗(yàn)證區(qū)域（圖1序號(hào)02白線框）。定義：人員刷卡時(shí)進(jìn)行人員數(shù)量檢測(cè)的區(qū)域。

（3）絆線（圖1序號(hào)03雙橫線）。定義：絆線即為門(mén)通過(guò)線，防尾隨相機(jī)檢測(cè)到頭肩通過(guò)絆線之后即認(rèn)為有人通過(guò)門(mén)。

（4）跟蹤號(hào)。定義：當(dāng)人員進(jìn)入有效檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，并檢測(cè)到頭肩時(shí)，生成的唯一性標(biāo)識(shí)。

（5）合法跟蹤號(hào)。定義：當(dāng)人員進(jìn)入到驗(yàn)證區(qū)域，并且人臉識(shí)別通過(guò)驗(yàn)證之后，綁定該人的跟蹤號(hào)為合法跟蹤號(hào)。如人員退出檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，跟蹤號(hào)丟失。當(dāng)再次進(jìn)入檢測(cè)區(qū)內(nèi)，重新創(chuàng)建跟蹤號(hào)（該跟蹤號(hào)與之前的跟蹤號(hào)不同）。

2.3.4 設(shè)備部署

人臉門(mén)禁一體機(jī)與防尾隨抓拍相機(jī)聯(lián)動(dòng)，防尾隨抓拍相機(jī)在布防狀態(tài)下，檢測(cè)是否有頭部和肩部特征，一旦判斷有頭肩特征則為人員，結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)/RS485傳輸?shù)介T(mén)禁一體機(jī)，門(mén)禁一體機(jī)及時(shí)發(fā)出聲光告警提示和屏幕動(dòng)畫(huà)提示。

通過(guò)安裝在頂部防尾隨相機(jī)，實(shí)時(shí)抓拍通行人員，并采用圖像識(shí)別算法對(duì)區(qū)域內(nèi)的人員情況做出準(zhǔn)確探測(cè)判定。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到識(shí)別區(qū)域內(nèi)多于一名旅客（可設(shè)置）時(shí)會(huì)觸發(fā)防尾隨預(yù)警，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警，防止人員快速闖閘等違規(guī)行為。

尾隨分為貼身尾隨和保持一定距離的跟隨兩種情況，防尾隨系統(tǒng)能通過(guò)攝像機(jī)有效判斷兩種尾隨的發(fā)生。當(dāng)尾隨者與正常通行員工靠得很近時(shí)，門(mén)禁保持關(guān)閉狀態(tài)，并報(bào)警提示門(mén)禁通道內(nèi)人員請(qǐng)離開(kāi)，重新進(jìn)入待檢狀態(tài)。出于對(duì)設(shè)防區(qū)域安防環(huán)境的考慮，當(dāng)人員刷卡后5秒內(nèi)（時(shí)間可調(diào)）未進(jìn)入通道，門(mén)禁磁力鎖將自動(dòng)關(guān)閉，防止非授權(quán)人員趁機(jī)通過(guò)。

3 機(jī)場(chǎng)控制區(qū)門(mén)禁防尾隨功能試點(diǎn)成果

（1）智能決策：基于科學(xué)的算法與模型，驗(yàn)證尾隨預(yù)警驗(yàn)證智能化?；诳茖W(xué)的算法與模型，完成尾隨自動(dòng)預(yù)警功能的可行性，為“智慧安防”賦能，夯實(shí)智慧安防底座。實(shí)現(xiàn)了尾隨預(yù)警的智能化，實(shí)時(shí)分析通行情況，并能通過(guò)分析人臉特征和行為模式，識(shí)別出異常行為，有助于提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，為員工和現(xiàn)場(chǎng)的安全提供有力的保障。

（2）隨需而變：依托員工基礎(chǔ)證卡數(shù)據(jù)，賦能智慧機(jī)場(chǎng)建設(shè)。基于成熟的人臉識(shí)別技術(shù)及視頻分析技術(shù)，結(jié)合對(duì)員工基礎(chǔ)證卡數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)可以根據(jù)員工的職位、部門(mén)等信息，動(dòng)態(tài)地調(diào)整門(mén)禁的安全級(jí)別。例如，對(duì)于擁有高級(jí)權(quán)限的員工，系統(tǒng)可以提供更加寬松的通行條件；而對(duì)于普通員工，系統(tǒng)可以設(shè)置更加嚴(yán)格的安全限制。

4 結(jié)束語(yǔ)

在AIRPORT3.0的背景推動(dòng)下，生物識(shí)別技術(shù)、AI分析技術(shù)日益興盛的今天，集成化、智慧化是機(jī)場(chǎng)安防發(fā)展的必然趨勢(shì)。相信隨著技術(shù)進(jìn)步及機(jī)場(chǎng)大安防體系的不斷完善，安防類信息與機(jī)場(chǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)整合將逐步加速，防尾隨預(yù)警功能在控制區(qū)的應(yīng)用研究?jī)H僅是一個(gè)開(kāi)始，智慧安防將以更優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)應(yīng)用水平、更安全的防范能力，更好地為機(jī)場(chǎng)的安全發(fā)展保駕護(hù)航。