視頻監控中人臉識別關鍵技術的探討

王根達

【摘要】 本文介紹了視頻監控中人臉識別關鍵技術，主要分析了視頻監控中關于人臉識別關鍵技術目前的現狀、存在的問題、以及未來的發展。具體還研究了監控中人臉識別的系統構成，由五大部分組成：人臉檢測、臉部特征截取、臉部采集、臉部識別、關照處理與姿態估計。另外，針對能對人臉識別性能產生影響的因素：關照、姿態、分辨率等也進行了分析研究。

【關鍵字】 人臉識別 姿態估計 光照處理 特征提取 視頻監控

引言：近年來，我國視頻監控網的建立已初有成效，視頻監控為國家建立平安城市有著重要意義，而視頻監控中的人臉識別技術更是受到國家和相關部門的重視。人臉識別技術也被業內人士重點關注，變成了研究的熱點。視頻監控中人臉識別技術，與傳統的對靜態圖像的人臉識別不同，不是人臉迎合攝像頭，而是要由攝像頭來捕捉人臉，因此，也存在較大的難度。所以，這項技術目前的現狀不容樂觀，很多臉部識別性能還不成熟，無法達到實際應用需求。但是，視頻監控中人臉識別關鍵技術在社會中的需求越來越高，比如：門禁系統的有效應用，黑名單的查詢，市中的安防、安保等等，在各行各業中發揮著重要作用，所以，視頻監控中人臉識別關鍵技術問題刻不容緩。

一、存在的問題和現狀

目前，視頻監控中人臉識別關鍵技術，受到很多因素的限制和影響，主要是：光照的亮度、人物移動的速度、臉部分辨率較低、人物姿態的變動、尺度變化的范圍限制等。由于這些因素的存在，使得這項技術的發展存在很大的挑戰和困難。針對這些，生物學領域研究人員做了人臉識別技術的性能測試，拍攝了63個人物在各種不同表情下說話的視頻，并以亮度、姿態等影響因素下進行測試研究，得出實驗結果，即便是使用最好的商業算法，鏡頭的標清認證性能為40%，而高清的認證性能也才70%。之后又有實驗者研究對視頻的多幀信息要怎樣有效應用。最后得出，在應用多振信息時，比起時空信息的方法，運用運動時序信息的方法更好，不過也存在一些問題，使用運動時序信息的方法，其也有更復雜的計算度，而且對需要對齊的人臉，實際應用中也有所限制。

二、人臉識別系統的基本構成

監控中人臉識別的系統由五大部分構成：人臉檢測、臉部特征截取、臉部采集、臉部識別、關照處理與姿態估計。另外，還有三個輔助部分：人臉、三維、關照、的模版。人臉識別系統使用中有較高的要求，即便在尺度變化大、面部表情復雜、姿態多樣、光照較暗的情況下，也需要具有低虛警、高準確的特點。對人物臉部圖像的采集，使用的是傳感器，也就是攝像頭，一般使用的是網絡攝像頭，具有可見光的傳感器，然后系統對檢測到的圖像進行人臉檢測，再針對臉部，對人物姿態進行估計，要在連續拍攝中，保存人物最為正面的圖像，之后對圖像進行關照的處理，并一一分類，同時，再把姿態的信息傳給三維模型，最后，就等待三維模型對臉部圖像處理，并生成。人臉識別系統中還有一項特征提取功能，對人物臉部特征的提取，使得人物關鍵特征得以展現，更具鑒別力。還需要進行降維，即：根據降維規則，將人物臉部圖像的高緯度降低。最后，系統要把人臉模版圖像的特征與視頻中捕捉到的人物臉部特征一一對比，系統的分類器就可以在確立特征后，把系統中該人物的身份ID進行輸出。

三、視頻監控中人臉識別關鍵技術

視頻監控中人臉識別技術，與傳統的對靜態圖像的人臉識別不同，不是人臉迎合攝像頭，而是要由攝像頭來捕捉人臉，因此，存在較大的難度。這里面存在很多亟待解決的技術問題。針對前文提到的問題：（一）人物捕捉角度限制，可以采用系統設計方法。對于系統設定，由于人臉識別對臉部正面的識別效果最好，兩眼間距離大于64個像素時，是最好識別的時候，所以，對攝像機額設定，應位于并不高的行人通道附近。（二）光照明暗與分辨率低的問題，可以用硬件選擇的方法。硬件的選擇是至關重要的，因為最有利于識別的臉部頭像都是具有高分辨率的，所以，最好選擇1080i、1080P的高清攝像頭；另外，當視頻監控的范圍很廣且光線隨時變動的情況下，可以選擇具有寬動態范圍的高清攝像機。（三）人物姿態、表情，臉部清晰度和年齡判斷困難等問題，可以采用算法軟件進行解決。使用算法軟件，可以減少人臉識別中的約束，在具體實驗中，在控制環境因素，尋找適合的測試人員等條件中，解決了影響因素，達到了使用水平，取得了出色的效果。因此要加大算法軟件、系統設計、硬件選擇的開發力度，以解決人臉識別技術的關鍵問題。

結語：在當今時代，針對視頻監控中人臉識別關鍵技術的探討，即是一項重要的研究課題，具有重要的理論意義；又是當代的大局所趨，具有廣泛的使用價值。我國的視頻監控系統越來越普及，并且其中的人臉識別技術還是該領域中最受到關注的要點。因此，研究視頻監控中人臉識別關鍵技術刻不容緩。文中對人臉識別關鍵技術的探討重點在于安全防范方面，但是，視頻監控的人臉識別技術不僅僅適用于此，在民生方面，也同樣可以使用。比如：網絡的實名認證、社會的安全保障，小區住宅的門禁監控等等諸多方面。將這項技術好好利用起來，不僅為國家建立安全城市做了貢獻，還為廣大群眾提供了快捷和方便的服務。

參 考 文 獻

[1]尹萍，趙亞麗. 視頻監控中人臉識別現狀與關鍵技術課題[J]. 警察技術，2016，（03）：77-80.

[2]高玉芳. 視頻搜索中人臉識別關鍵技術的研究與實現[D].北京郵電大學，2008.endprint