基于LTE無線專網的人臉識別警務應用探索

張虎 葛兵 康禹

1. 吉林省長春市公安局信息整合辦 2. 成都鼎橋通信技術有限公司 3. 華為技術有限公司

引言

公安部“十三五”規劃提出要啟動4G寬帶通信技術和窄帶通信融合的專網建設，“十三五”期間初步建成公安無線通信寬窄帶融合“移動公安網”，實現語音指揮、視頻調度、大數據無線傳輸的綜合應用，全面提升公安機關應急處突、社會服務和執法辦案能力，滿足政務、公共安全、社會管理、應急通信等對寬帶數字集群專網系統的需求。當前公安使用的無線傳輸方式包括350兆、340兆、衛星海事通訊以及公網4G傳輸，然而這些傳輸方式，在面對大量的、雙向的視頻流都顯得力不從心，此時LTE寬帶集群的優勢就凸顯出來。

當前人臉識別技術、大數據技術、無線傳輸技術等新興技術逐漸成熟，但一些部門在公安信息化建設和應用上的認識存在一些誤區，無法對各種技術方案提出具體比較。受影視作品、科幻小說影響，對信息化應用混淆認識、模糊概念、期望值過高，有很多不切實際的想法和要求，導致公安信息化建設存在盲目性，應用沒有針對性。長春市局緊密結合一線實戰需求，每個環節都采用先進技術，完全按照國標要求，推出了具有長春特色的整體解決方案。

一、基于LTE無線專網的人臉識別實現

（一）無線專網的現狀

在當前的警務實戰中，數據傳輸方式分有線和無線兩種，其中應急通信以無線為主。同時，無線通信有窄帶通信和寬帶通信兩種，窄帶通信主要承載語音傳輸，有350兆模擬集群系統、PDT警用數字集群系統等；寬帶通信主要承載視頻、圖像和數據傳輸，代表手段有340兆圖傳系統、公網運營商3G/4G網絡、LTE專網等。

上述幾種通信手段中，350兆模擬集群通信最早解決了公安集群語音通信問題，但隨著頻率資源的飽和，系統暴露出的弊端越來越多，逐步被警用數字集群取代。PDT具備窄帶通信的所有功能，但帶寬不足，無法承載視頻、圖像和大數據傳輸。而340兆圖傳系統受頻率、帶寬、覆蓋等因素限制，很難大面積組網、導致高清多路圖像傳輸非常困難，因此只能是特定場景應急使用。

LTE無線專網很好地克服了上述缺點。利用第四代移動通信技術TD-LTE為核心技術，將高速率、大帶寬、快速呼叫建立、指揮調度等特點進行融合，建立起一個集語音、視頻、數據為一體的公安專用LTE數字集群系統。并且對于無線專用頻率問題，工信部專門規劃出了1447～1467MHz 20M頻段用于寬帶數字集群專網系統，專網專用，保障了頻率使用的合法性。

（二）人臉識別業務應用現狀

人臉識別適應特定條件下的警務輔助應用，當前人臉識別應用主要可分為兩種模式：

（1）執勤人員攔截可疑人員，使用終端對其面部拍照，操作終端，將照片上傳至后臺，后臺比對后返回結果到終端顯示；

（2）攝像頭自動抓拍人臉照片，回傳至后端比對后報警，在后臺PC機顯示，后臺人員再通過電話等形式描述給執勤人員。

兩種模式都有很大弊端。第一種模式必須依賴執勤人員發現可疑人員的能力，工作量大，效率低下，嚴重擾民。第二種模式，一般應用在地鐵、火車站、機場、金融等行業，是“通道審驗”式的工作模式，受到現場固定、封閉、僵化環境的限制，執勤現場必須有大量設備、有識別界面，PC機值守人員，以及PC機值守人員執勤人員溝通描述所存在的必然偏差，效率低下，工作狀態暴露。

（三）長春人臉識別警務應用模式

2017年，長春市公安局開展人臉識別技術應用試點。比照其他地區人臉識別技術的應用模式，我們提出了新的解決方案。安保期間，我們在核心安保區域周邊架設人臉識別攝像機，在市公安局機房架設4套人臉識別服務器，5萬名重點人員照片入庫，搭建LTE無線寬帶通信專網，對會議期間核心安保區域過往人員進行監控，系統動態識別比對人像，發現疑似人員立即告警，照片和錄像自動推送到現場執勤民警手持終端，民警按照所在區域和職責安靜處置。

安保場景下是動態、開放、環境復雜的，我們經過摸索、研究，把人臉識別的“通道審驗”模式拓展為“區域控制”模式。率先使用LTE無線寬帶專網，安裝SVAC國標高清度黑光攝像機，集成全國四家最先進人臉識別平臺，應用于安保活動。前端攝像頭采集圖像信息，通過無線傳輸至后臺四家平臺，在后臺系統進行高速比對，發現高度相似人員立即告警，將告警人臉識別結果推送至手持終端，達到秒級反應，實現重點人員精準識別、高速推送。在實戰應用中通過終端的可辨識提示音報警，執勤民警只需點擊終端即可查看結果，表明疑似人員正在通過探頭點位，按照移動手持終端上的提示內容，即可進行快速秘密處置，做到了工作不暴露、對象不遺漏。

關于公安移動警務的概念是指通過無線網絡利用手機、PDA或筆記本等移動終端實現對公安內部網警務信息的訪問來完成警務執法工作的信息化手段，它包括移動終端、后臺處理平臺以及相應的網絡安全邊界機制。因為當前我們重點關注的是基于LTE無線專網結合人臉識別技術在公安實戰中的應用，很多問題還處于探索階段，所以并沒有采用公安部提出的移動警務方案，和公安內網進行數據交互。

（四）系統實現

整套系統的架構主要分為三個部分：

（1）核心設備側：市公安局LTE無線寬帶專網核心網、調度服務器、調度臺、視綜平臺、四家人臉識別服務器等設備；

（2）基站側：架設在安保重點區域附近樓頂的LTE無線基站；

（3）終端側：安保重點地段、區域、部位的攝像頭+LTE無線路由設備CPE、LTE手持終端。

其中攝像頭部署高度為立桿3米，固定槍機架設在進入安保區域可能經過的人行道上。各人臉廠商系統均從國標視頻監控綜合管理平臺取流，GB/T28181協議對接，碼流完全相同。

（五）業務模式

終端告警根據實際安保需要，告警消息推送分為三個維度：

（1）區域維度。系統按照不同區域推送告警結果，手持終端與攝像頭點位一一對應，執勤民警每部手持終端只接收對應攝像頭控制區域的報警，做到“區域專人負責”；

（2）業務維度。根據重點人員類別，不同警種推送告警內容不同，吸毒重點人員的告警信息只推送給禁毒部門來處理，做到“業務專項負責”；

（3）指揮維度。指揮中心可以接收所有告警信息，調度處置結果并進行多維度分析，提供其他警務信息支持。

（六）終端使用步驟

四個廠商按照長春市局要求，首次定制開發了4個簡便APP，安裝在移動手持終端上。執勤干警只需3個簡單動作，即可查看實時人像比對結果和重點人員信息，從而提高民警執勤的及時性、針對性及高效性。

（七）系統測試

我們在動態開放條件下進行了以下幾種測試：

1. 反應時間測試

在進入定焦攝像機識別扇區內到手持終端收到告警信息平均時長1.35秒。

2. 壓力測試

以10人同時進入定焦攝像機識別扇區內，按照正常步行速度進行多次測試，識別4-6人。

3. 帶寬測試

在基站扇區內，單個扇區最大承載5路4M高清攝像機視頻流及10+部終端。

4. 復雜環境測試

在人車混行路面、光線干擾情況下，識別率降低17%。

5. 天氣測試

在雪天光反射增強、陰雨天光照度減弱，嚴寒天氣衣帽遮擋條件下識別率大幅度下降。

6. 識別閾值測試

各人臉識別廠家的算法不同、技術不同，特定場景下，如何控制好識別率、誤識率、準確率的問題上，我們對各廠家的相似度閾值設定進行了大量測試。第一，閾值不能設置太低，太低易導致終端頻繁接收告警消息，誤識率增加，影響一線民警體驗；第二，閾值也不能設置過高，在動態開放的復雜環境下，設置過高會導致漏識率增加。只有根據實際環境的測試結果進行多次調整，設定合適的閾值后，才能保證比對推送的準確性和實戰應用的有效性。

7. App測試

人臉識別廠商App的聯通測試、推送消息頁面顯示、字段格式測試等。

（八）實戰成效

在以往的安?；顒又校脖９ぷ餍枰度氪罅烤?，執勤民警不知道重點人員在哪，從哪里來，到何處去。基于LTE無線專網的人臉識別應用使傳統的被動驅動型警務模式向主動智能型模式進行了轉變。在幾次安?；顒又?，大幅度提升了工作效率，得到一線民警好評，比以往節省警力35%，做到了更加準確、迅速、高效地控制對象。

二、總結與展望

研究了“LTE無線專網+人臉識別比對+移動警務應用”模式在安保場景下的實際應用，通過在嚴寒天氣條件下對多次安保實戰應用的研究，對LTE無線寬帶傳輸、人臉識別技術有了更深入的認識，提出了如下與公安實戰應用下LTE無線寬帶專網及人臉識別業務的應用場景：

（1）LTE無線寬帶專網具有技術先進、容量大、速率高、安全可靠等優勢，相比窄帶集群通信是質的飛越，一張網絡可以同時實現語音、視頻、高速數據傳輸的綜合業務應用，全面提升公安機關應急處突及執法辦案能力，是當前公安指揮調度網絡的必然發展趨勢。從保護已有投資和大規模建網成本的角度，可以考慮分批建設，先薄網再厚網的建設模式。

（2）人臉識別適應特定條件下的警務輔助應用。人臉識別系統對探頭角度、光線照度、人員數量、距離截面、背景環境等條件要求高。本次建設用于開放、動態場景的警務安裝部署，取得了較好的成效。在今后建設中，結合無線寬帶傳輸技術要以“三區四口”（三區：案件多發區、商業集中區、人口密集區；四口：治安卡口、城市出入口、重點交通道路口、政府門口）為建設重點。

（3）人臉識別廠家算法各有特點，此次提供了穩定的雙向無線傳輸視頻圖像，用于人臉識別。成功的關鍵在于協作互補，各廠商的人臉識別技術、算法不同，如果只使用一家技術，漏拍漏檢的比例高。只有多家技術協作，才能保證建設應用成效。

[1] 公安科技創新“十三五”專項規劃. 2017.

[2] 余兵, 鄭淼, 朱卓明,等. 呼和浩特市公安局寬窄帶融合數字集群無線通信系統在公安實戰保障中的運用[J]. 警察技術,2017(6):16-19.

[3] 程大江, 黃林. 人臉識別技術在秦皇島警務實戰中的建設與應用[J]. 警察技術, 2017(4):79-82.