基于人臉識別技術的智慧社區中智能安防系統的研究

都　毅，姚　文（上海城建置業發展有限公司，上海　200030）

1　技術背景

使用先進的科學技術，建設智能、環保、節能的新社區，是當今社會發展的需要。智慧社區概念的提出就是使用現階段比較新的物聯網技術、云計算技術讓社區的生活更加智能化、智慧化，并且能夠更好地利用資源，在實現節能的同時又可高效便利地服務社區居民。智慧社區的發展也同樣帶動了智慧城市的進步，社區的智慧化程度是智慧城市發展水平高低的表現。

門禁控制系統將身份識別技術與門禁安全管理相融合，使用人體的生物特征作為身份識別的技術，是首要選擇的安全驗證方法。其中人臉識別技術通過使用計算機技術對人臉的特征信息進行提取，對提取的特征信息進行識別，具有更友好、更方便，而且不易遺忘、無法偽造等優點。近幾年隨著計算機視覺技術的發展，作為研究熱點的人臉識別技術有了較為明顯的進展，各種算法相繼出現，識別效果得到了較大的改善。本文使用生物識別技術中的人臉識別技術，針對智慧社區中智能安防的需要，設計了一套更智能更便捷的系統，在使用方便的同時又提高了管理效率，具有重要的研究價值。

2　基于人臉識別技術的門禁控制系統的設計

2.1　系統結構設計

完整的門禁控制系統是由多個模塊組成，各自完成不同的功能，有著不同的職責，便于維護和管理。本文的智慧社區門禁控制系統的設計主要由門禁控制器模塊、手機終端模塊、服務器模塊和人臉識別模塊組成(圖1)。

圖1　門禁控制系統功能結構圖

其中門禁控制器模塊是系統的執行機構，控制并完成小區入口的開與閉，能對異常信息進行監控和報警，而且能夠通過網線與門禁控制系統通訊；手機終端模塊是系統的圖片采集器，圖像經過手機的攝像頭采集后，通過無線網絡將采集的圖片發送至智慧社區固定 IP 地址的后臺服務器中；后臺服務器模塊是整個社區的管理樞紐，對整個社區的安防有著不可替代的作用。門禁控制器后臺服務器接收手機終端模塊傳來的圖片，并通過調用人臉識別模塊將其識別，識別后的結果發送至門禁控制器，產生相應的動作；人臉識別模塊是門禁控制系統的核心，通過人臉識別程序，將手機終端采集來的圖片進行識別，并將識別后的結果返回至后臺服務器。

2.2　門禁控制器模塊設計

本文設計的智慧社區門禁控制系統的整體流程如圖2 所示。

圖2　門禁控制系統流程圖

這一門禁控制系統是將計算機網絡技術、微電子和智能卡芯片技術等融合為一體的新型網絡門禁控制器，其組成主要由門禁控制系統、電控鎖、開關按鈕、識別裝置及相關配件構成。門禁控制器是整個模塊的核心，可以把它當做電腦的 CPU，負責控制各個部件的協調工作，處理電控鎖傳來的信息和判斷門是否關閉等。針對市場上多款產品，結合已有資料，根據需求分析，要求所選取的門禁控制器應具有對出入口的管理功能和控制功能，能夠實現雙門的單向控制，可以通過與讀卡器、門鎖、門磁、通訊適配器、門禁管理軟件和各種電纜等組成出入口控制系統。管理員可以通過管理軟件設定管理權限、通行時間等參數。

控制器本身的所有接口應具有瞬態電壓抑制器，可有效保護接口電路，抑制雷擊、靜電以及各種原因在線路上產生的浪涌電壓和瞬態過壓。同時控制器中所有觸點要有保護電路，確保繼電器可以長時間安全可靠地動作，還需要確保控制器長期工作不出現死機的情況。

門禁控制器選擇的通訊模式是網絡 UDP 通訊，在對門禁控制器網絡配置時，需對 IP 地址、子網掩碼、網關地址和端口進行設置。

門禁控制器只回應服務器發送的數據，對服務器發送的數據判斷處理與否，處理后傳遞給后臺服務器處理操作的狀態或對應信息，后臺服務器接收后，則本次通訊成功。

2.3　手機終端模塊設計

本文設計使用手機終端進行圖像采集，對使用門禁控制系統的社區居民來說更方便，而且更貼近日常生活。

對手機終端的開發，本文主要是使用操作系統中提供的相機拍照功能，調用手機的攝像頭完成拍照功能，然后將拍完后的照片通過網絡發送至固定 IP 的服務器，服務器對發送的照片進行識別處理。

2.4　服務器模塊設計

根據智慧社區門禁控制系統的需求分析，需要對服務器設計的基礎管理、人員管理、系統設置、人員出入記錄查詢等用例進行實化，首先設計一組對象在它們之間進行所需要的數據處理，這些對象就可以進行交互，支持用例規定的功能。

2.5　人臉識別模塊設計

智慧社區系統是一個多功能復雜度很高的集成系統，后臺服務器使用 java 語言，前臺為 Flex 語言設計，需要將人臉識別程序進行封裝，將其封裝為可以供服務器調用的動態鏈接庫。

2.6　系統數據庫設計

本系統需對不同的數據進行分類存儲和處理，同時還要將其與其他的系統進行兼容，實現數據的共享，針對各種情況有選擇地使用數據庫，實現對數據的統一管理。

智慧社區門禁控制子系統中涉及很多小的模塊，因此在對其功能的實現的時候會設計不同的表，如人員信息表，參數設置表等。

本系統中所涉及的基本數據表有以下幾種：系統角色管理表、角色權限管理表、人員基本信息表、人員出入記錄表、設備信息表、參數設置表。

3　基于人臉識別技術的智慧社區中智能安防系統的實現

3.1　實現原則

基于人臉識別技術的智慧社區中智能安防系統按照先進性、實用性、可擴充性、規范性原則進行搭建，同時各個模塊需要有很好的協同性。

先進性指的是基于人臉識別技術的研究，以深度神經網絡為基礎，在人臉檢測、人臉關鍵點抓取、人臉識別上廣泛應用；通過高清網絡攝像頭、人臉識別服務器，實時抓拍人群臉部頭像信息；通過人臉識別技術，對進入偵測區域的人員進行鎖定、分析、識別、預警等，是目前行業發展的先進科技成果。

實用性指的是在基于人臉識別技術的智能安防系統中，在實際場景操作中可以變被動監視為主動監控，變事前處理為事中處理，變繁瑣低效的人工查詢為高效率的智能錄像查詢，從而有效地提高了人臉識別的預防等級、效率和管理模式，減少了很多人為工作量。

可擴充性是指系統采集到的人像大數據，算法精度高，復雜環境也擅長處理，產品線全，足以承受 675 萬人次/d、20 億/a 的數據量；人臉識別設備支持集中+分布式架構，可靈活跨網部署。

規范性是指門禁控制器模塊、手機終端模塊、服務器模塊和人臉識別 4 大模塊從設計規范上遵循統一的標準，有助于各個系統模塊的數據互通和協同工作。

3.2　實現過程

基于人臉識別技術的智慧社區中智能安防系統的實現，首先要搭建系統平臺，線下將各個模塊串聯起來，通過綜合布線實現聯網，與后臺服務器接通；其次，以人臉識別技術為基礎，建立出入口控制系統、門禁控制系統、防盜防入侵報警系統，才能夠使智能安防的建設有效服務于智慧社區；線上用戶通過系統平臺不僅可以管理家庭成員的進出，還可以控制來訪人員的出入，方便高效，利于管理。

用戶首先通過網絡平臺進行人臉注冊，認證通過之后，系統底庫會保存用戶的信息。當用戶通過安裝有人臉識別裝置的出入口時，設備會自動捕捉人臉，進行識別分析，與之前存入系統底庫信息進行比對。如果核實確認，則予以通行。進行實名認證為業主的用戶，通過手機操作系統可以增加家庭成員、管理來訪人員，對他們的出入記錄進行跟蹤。

其他防盜防入侵報警系統、保安巡更系統、車庫綜合管理系統這些子模塊均可以加入人臉識別的裝置，構建完成后，再通過統一的平臺把數據整合到一起，從而實現智慧社區智能安防系統的建設。

4　結　語

智慧社區是未來社區的發展趨勢，也是智慧城市的基本組成單元。構建智慧社區集成服務系統——基于人臉識別技術的智慧社區中的智能安防系統，以服務社區居民為宗旨，為居民提供安全，便捷的智能化方案，全方位地滿足居民的生活需求，提高社區智能化程度，為智慧城市的建設奠定基礎。