人臉識別技術(shù)在校園安防系統(tǒng)中的應用

■顧 潔，施 明 ■南京創(chuàng)成電子科技有限公司，江蘇 南京 210000

1 系統(tǒng)簡介

近年來校園犯罪率呈逐年升高的態(tài)勢，高科技犯罪層出不窮，犯罪行為的突發(fā)性、不確定性增強，給校園防范和偵破工作帶來極大的困難。

為配合校園門禁系統(tǒng)管理，針對流竄作案、多次作案人員，在校門增加人臉識別系統(tǒng)，對嫌疑人員、多次作案人員、兄弟院校嫌疑人員、公安部門通緝?nèi)藛T等建立嫌疑人數(shù)據(jù)庫，只要嫌疑人進入校門即可報警提示，從而迅速出警盤查抓獲。

校園人臉實時報警系統(tǒng)是采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的人臉檢測算法、人臉跟蹤算法、人臉質(zhì)量評分算法以及人臉識別算法等多種技術(shù)，其實現(xiàn)了實時人臉抓拍、實時黑名單比對報警和人臉檢索等功能。

本系統(tǒng)是一套針對出入治安卡口的人員進行監(jiān)控的系統(tǒng)，是視頻分析、運動跟蹤、人臉檢測和識別技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的全新綜合應用。通過在前端部署安裝攝像機設(shè)卡，對經(jīng)過卡口的人員進行人臉抓拍。前端攝像機將抓拍到的人臉圖片通過計算機網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲，并與人臉黑名單庫進行實時比對，當發(fā)現(xiàn)可疑人員時，系統(tǒng)自動發(fā)出報警信號，采用多種聯(lián)動方式通知值班安保人員。

2 系統(tǒng)特點

前端攝像機采用國內(nèi)領(lǐng)先人臉抓拍機方案，人臉抓拍機內(nèi)嵌人臉抓拍功能，能對圖像中的人臉進行自動抓拍和上傳，減輕網(wǎng)絡帶寬和后端服務器運算能力的壓力，減少視頻編解碼過程對圖像質(zhì)量的損失，提升人臉圖像質(zhì)量。

根據(jù)特定校園重點場所的卡口位置(如主要出入口、校門口、宿舍門口、圖書館出入口)的環(huán)境特性，人臉抓拍機內(nèi)嵌了人臉區(qū)域自動曝光功能，能夠根據(jù)外部不同場景以及光照變化自動控制調(diào)節(jié)曝光參數(shù)，確保在逆光等情況下抓拍人臉仍較為清晰。

采用動態(tài)多級管理的方案，每個站點部署一套，中心統(tǒng)一對下級做管理、查詢、檢索等工作，避免所有數(shù)據(jù)傳往上級造成的網(wǎng)絡壓力，便于橫向擴展.

服務器采用分布式管理，部署方便.

支持對接入人臉抓拍機識別性別、年齡段、是否戴眼鏡的屬性

3 系統(tǒng)方案

3.1 系統(tǒng)功能

(1)人臉抓拍:能夠?qū)?jīng)過設(shè)定區(qū)域的行人進行人臉檢測和人臉跟蹤，并形成該行人的特定軌跡，然后利用人臉質(zhì)量評分算法從人臉軌跡中篩選出最為清晰的人臉圖像作為該行人的抓拍圖像。可根據(jù)用戶需求設(shè)置抓拍次數(shù)。

(2)采用前端攝像機實現(xiàn)自動人臉抓拍，攝像機內(nèi)嵌人臉識別算法，準確率90%以上;

(3)前端攝像機抓拍能同時對畫面中15個以上的人臉進行檢測和抓拍

(4)人臉查詢:可以通過時間、地點、通道等相關(guān)參數(shù)快速查詢相關(guān)抓拍的人臉數(shù)據(jù)。同時可以實現(xiàn)組合查詢，模糊查詢等功能。方便用戶快速定位和查詢相關(guān)數(shù)據(jù)。

(5)黑白名單注冊:用戶可以導入黑名單人員的圖片，系統(tǒng)自動從圖片中識別人臉并采集人臉，由用戶填寫黑名單人員相關(guān)信息完成注冊。系統(tǒng)支持批量導入注冊，大大減少了用戶的工作量，提高工作效率。

(6)人臉布防報警:系統(tǒng)可以按通道對人臉進行布防。人臉布防主要利用人臉識別算法對抓拍到的人臉圖像進行建模，同時與布防黑名單數(shù)據(jù)庫中的模型數(shù)據(jù)進行實時比對，如果比對結(jié)果與黑名單數(shù)據(jù)相似則進行報警提示，報警可以在前端服務器上進行聲光報警也可以在客戶端上進行語言報警等。

(7)事后人臉檢索:事后檢索排查功能，在系統(tǒng)中輸入待查詢的人臉照片，系統(tǒng)自動檢測出照片中的人臉信息并截取人臉，用戶選擇需要檢索的人臉后進行相似度、時間段等參數(shù)設(shè)置后開始檢索，最后檢索出的相似人臉的結(jié)果會在界面上顯示出來。整個流程就是:對于一張輸入的待檢索圖片，首先進行人臉檢測和建模，然后與抓拍到的人臉數(shù)據(jù)庫中模型進行逐一比對，最后根據(jù)比對相似度進行排序，返回抓拍數(shù)據(jù)庫中與檢索圖像最為相似的前N張人臉圖像，從而達到縮小排查范圍的目的。

(8)支持黑名單人員報警等級設(shè)置，按照高中低三個等級靈活設(shè)置人臉相識度報警閾值;

(9)可以在畫面中根據(jù)需要靈活設(shè)置矩形、多邊形的人臉檢測區(qū)域和屏蔽區(qū)域。

3.2 系統(tǒng)組成

人臉實時報警系統(tǒng)主要由抓拍機、人臉實時報警服務器、管理平臺等設(shè)備組成

人臉抓拍機:主要部署在各個卡口位置，需要嚴格按照指定位置進行安裝。人臉抓拍機內(nèi)置智能分析算法，實現(xiàn)對進出人員的人臉進行自動捕獲、跟蹤、抓拍的功能。同時具備人臉區(qū)域自動曝光功能，以適應各個卡口位置逆光環(huán)境下也能捕捉到較為清晰的人臉抓拍。

人臉實時報警服務器:對人臉抓拍機傳送過來的人臉照片進行建模。同時實時和黑名單數(shù)據(jù)庫的人員進行比對。支持抓拍人臉圖片的查詢和檢索。

管理平臺:Web客戶端，實現(xiàn)黑名單報警信息管理，抓拍圖片的檢索。

3.3 系統(tǒng)部署設(shè)計

3.3.1 安裝位置選擇

在校門人行門禁進口配置人臉識別攝像機，考慮到出入口通道口的寬度一般為1－2米左右，用于比對分析的人臉圖像中的臉部特征要清晰可見，因此采用200萬的高清相機和補光燈構(gòu)建前端人臉抓拍系統(tǒng)。以保證對于校區(qū)出入口通道處全天候的人臉清晰抓拍，同時拍攝到的圖像中的人臉區(qū)域像素保證不小于80*80，如出入口道路寬度超過5米需加裝攝像機。

攝像機設(shè)在通道正前方，正面抓拍人臉，左右偏轉(zhuǎn)＜30°，上下偏轉(zhuǎn)＜15°。

建議架設(shè)高度h大約2.0－3.5米左右。推薦攝像機的俯視角度α=15度。

3.3.2 攝像機選擇

攝像機一般選用百萬高清攝像機。由于需要保證拍攝到的圖像中的人臉區(qū)域像素不小于80*80像素，因此攝像機的型號與監(jiān)控范圍有著密切關(guān)系。

現(xiàn)場環(huán)境復雜多樣，根據(jù)具體得實際環(huán)境，攝像機還需要考慮到以下幾個方面:

支持低照度、寬動態(tài)等功能——主要考慮室內(nèi)光線偏暗，或逆光情況。

支持自動光圈——夜晚抓拍或光線變化劇烈場所。

3.3.3 人臉實時報警服務器

人臉實時報警服務器主要采用人臉檢測算法、人臉跟蹤算法、人臉質(zhì)量評分算法以及人臉識別算法。其實現(xiàn)了實時人臉抓拍、實時黑名單比對報警和人臉檢索等功能。主要有重點關(guān)注人員黑名單實時比對報警，VIP識別等應用。主要性能如下:(1)提供后端智能視頻分析集中處理的解決方案。(2)最多支持接入16路人臉抓拍機，接入進行黑名單實時比對。(3)黑名單人數(shù)推薦1000人以內(nèi)。(4)支持對接入人臉抓拍機識別性別、年齡段、是否戴眼鏡的屬性。(5)支持人臉抓拍、建模、比對識別和檢索功能。(5)操作人性化，簡潔方便，支持黑名單批量導入功能。

4 結(jié)語

系統(tǒng)在校園安防的應用前景:

在學校的校門口、教學樓門口、實驗樓門口、宿舍樓門口、圖書館門口等主要出入口部署人臉抓拍攝像機，系統(tǒng)通過高清攝像機人臉識別抓拍人臉圖像進行保存，同時實現(xiàn)識別黑名單比對、黑名單報警、人臉比對查詢等功能，有效提高了學校人員管理水平，同時給學校安保部門提供快速有效偵破案件的手段。